Основне хемијске реакције полиуретанске пене
Полиуретан се понекад назива ПУ, што је скраћеница од полиуретана. Као што име сугерише, добио је име по уретану насталом реакцијом изоцијаната и хидроксилног једињења као његове карактеристичне карике ланца. Али у ствари, постоји много хемијских реакција укључених у полиуретан, посебно полиуретанску пену, и нема много главних реакција које су заиста утицајне. Већина хемијских реакција полиуретана је повезана са хемијским својствима изоцијаната НЦО у изоцијанатима. НЦО не може само да реагује са хидроксилним једињењима да би формирао карбамате, већ и да реагује са другим једињењима „активног водоника“ да би формирао различите хемијске везе. Тиме се мења структура хемијске везе и својства материјала полиуретана.
Активна група изоцијаната је изоцијанат НЦО. Електронска структура подофицира показује да има снажан резонантни ефекат. Уобичајена реакција је углавном реакција адиције двоструке везе угљеник-азот. Једињења са активним водоником прво нападају атом азота НЦО, а други атоми повезани са активним водоником се додају атому угљеника изоцијанат карбонил групе. Активно једињење водоника се односи на једињење које може да замени атом водоника металним натријумом, углавном укључујући алкохоле који садрже хидроксил, амине који садрже амино, воду и слично.
Главне реакције полиуретана могу се поделити на реакцију полимеризације, реакцију пене и реакцију унакрсног повезивања према њиховим функцијама.
1. Полимеризација
То је (1) реакција изоцијаната и хидроксила
НЦО изоцијаната реагује са хидроксил ОХ алкохола (обично полиетар, полиестер или други полиол) да би се формирао полиуретан.
2. Реакција пене
реакција изоцијаната и воде
НЦО изоцијаната реагује са водом да прво формира нестабилну карбаминску киселину, која се затим разлаже на амин и угљен-диоксид.
3. Реакција унакрсног повезивања
Укључујући (3) алофанатну реакцију и (4) реакцију биурета
Водоник на атому азота уретанске групе реагује са НЦО изоцијаната да би се формирао алофанат. Водоник на атому азота уреа групе у диуреји реагује са изоцијанатном групом изоцијаната и формира биурет.
Горе наведене две реакције (3) и (4) су обе реакције унакрсног повезивања. Уопштено говорећи, брзина реакције је релативно спора. У одсуству катализатора, реакција треба да се изведе на 110-130 степену. Што је температура виша, брзина реакције је већа. Поред тога, пошто алофанатни и биурет линкери нису веома стабилни, то ће рећи (3) и (4) су реверзибилне реакције.
Да сумирамо, постоје три типа основних реакција ПУ: реакција (1) је реакција продужетка ланца или реакција полимеризације, реакција (2) је реакција стварања гаса или реакција пене, а реакције (3) и (4) су реакције унакрсног повезивања.
У процесу пењења ПУ, ове реакције се одвијају истовремено при релативно великој брзини, а већина реакција се може завршити у року од неколико минута под условима катализатора. На крају се формира полиуретанска пена високе молекуларне тежине и одређеног степена умрежавања.
Реакција полимеризације и реакција умрежавања су главне реакције у формирању скелета од полиуретанске пене, које се заједнички могу назвати гел реакција; док је реакција пењење главна реакција за повећање запремине полиуретана и формирање извора гаса шупље структуре пене.
Развој и прилагођавање свих формулација полиуретанске пене, укључујући многе практичне проблеме у производњи пене, неодвојиви су од равнотеже реакције гела и реакције пене.
