Hva er en polyuretanHerder?
I polyuretanindustrien er begrepet "herdemiddel" mye brukt, men ofte misforstått. Ulike produsenter, formulerere og sluttbrukere kan bruke samme begrep for å beskrive forskjellige materialer. Som et resultat oppstår det ofte forvirring når man diskuterer polyuretansystemer.
Fra et praktisk perspektiv kan enhver komponent som hjelper et polyuretanmateriale med å herde og forvandle seg fra en væske til et fast stoff, kalles et herdemiddel. Men fra et kjemisk synspunkt er definisjonen mer spesifikk.
En polyuretanherder er den reaktive komponenten som deltar i tverrbindingsreaksjonen og danner det tre-dimensjonale polymernettverket som er ansvarlig for de endelige mekaniske egenskapene til materialet.
Å forstå rollen til herdemidler krever først å forstå hvordan polyuretan dannes.
Hvordan herder polyuretan?
Polyuretanmaterialer produseres gjennom omsetning av isocyanatgrupper (-NCO) med aktive hydrogen-holdige forbindelser, primært hydroksylgrupper (-OH) eller aminogrupper (-NH₂).
Under denne reaksjonen blir individuelle molekyler kjemisk knyttet sammen, og skaper et polymernettverk. Denne prosessen transformerer materialet fra en flytende eller semi-flytende tilstand til en fast elastomer, belegg, lim, skum eller fugemasse.
Komponenten som reagerer med hovedharpiksen og skaper dette nettverket blir generelt referert til som herdemidlet.
Når isocyanater fungerer som herdemidler?
Det vanligste polyuretansystemet er to-komponent polyuretanformuleringen.
I disse systemene:
Komponent A består hovedsakelig av polyeterpolyoler eller polyesterpolyoler.
Komponent B består av isocyanater som MDI, TDI, HDI eller IPDI.
Polyolkomponenten fungerer som den primære harpiksen, mens isocyanatkomponenten reagerer med hydroksylgrupper for å skape polyuretanbindinger og tverrbindinger.
I denne formuleringen regnes isocyanatkomponenten som herder.
Dette er grunnen til at i polyuretanbelegg, lim, gulvmaterialer og vanntettingssystemer blir B-komponenten ofte referert til som polyuretanherderen eller polyuretanherderen.
Når polyoler eller aminer fungerer som herdemidler?
I noen polyuretansystemer er situasjonen omvendt.
Mange støpte polyuretanelastomersystemer bruker NCO-terminerte polyuretanprepolymerer som hovedkomponent. Disse prepolymerene inneholder allerede overskudd av isocyanatgrupper og krever derfor forbindelser som inneholder aktivt hydrogen for å fullføre herdeprosessen.
Prepolymeren fungerer som basisharpiks, mens polyol- eller aminkomponenten tjener som herdemiddel.
For eksempel blir MOCA, DETDA, BDO og andre kjedeforlengere ofte referert til som herdemidler i produksjon av støpt polyuretanelastomer fordi de reagerer med den NCO-terminerte prepolymeren og fullfører tverrbindingsnettverket.
Om et materiale anses som et herdemiddel avhenger derfor av dets rolle i formuleringen snarere enn dets kjemiske identitet.
En annen kilde til forvirring er forskjellen mellom herdemidler og katalysatorer.
Selv om begge påvirker herdeprosessen, er funksjonene deres helt forskjellige.
Et polyuretan-herdemiddel deltar direkte i den kjemiske reaksjonen og blir en del av den endelige polymerstrukturen. Det bidrar til de fysiske egenskapene til det ferdige produktet, inkludert hardhet, strekkstyrke, forlengelse, vedheft, kjemisk motstand, vannbestandighet og holdbarhet.
En polyuretankatalysator blir derimot ikke en del av polymernettverket. Dens primære funksjon er å akselerere eller regulere reaksjonshastigheten.
Vanlige polyuretankatalysatorer inkluderer: Organotinkatalysatorer, Vismutkatalysatorer, Tertiære aminkatalysatorer, Metallkarboksylater
Katalysatorer tilsettes vanligvis i svært lave konsentrasjoner og påvirker hovedsakelig prosesseringsegenskaper som geltid, klebetid-fritid, herdehastighet og brukstid.
Uten en katalysator kan et polyuretansystem fortsatt herde, men langsommere.
Uten et herdemiddel kan ikke polyuretanreaksjonen fullføres, og materialet kan forbli flytende eller bare delvis herdet.
Denne grunnleggende forskjellen fremhever hvorfor herdemidler er strukturelle komponenter i polyuretannettverket, mens katalysatorer er prosesseringsadditiver.