Pianki Poliuretanowe



Podobne dokumenty
INSTRUKCJA LABORATORIUM. Otrzymywanie pianki poliuretanowej. realizowanego w ramach Zadania nr 9 pn. Doposażenie laboratorium pod nazwą Materiały

LABORATORIUM Z KATALIZY HOMOGENICZNEJ I HETEROGENICZNEJ SYNTEZA PIANEK POLIURETANOWYCH POLITECHNIKA ŚLĄSKA WYDZIAŁ CHEMICZNY.

1. REAKCJA ZE ZWIĄZKAMI POSIADAJĄCYMI KWASOWY ATOM WODORU:

Materiały poliuretanowe / redakcja naukowa Aleksander Prociak, Gabriel Rokicki, Joanna Ryszkowska. wyd. 1, 1 dodr. Warszawa, 2016.

(12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego:

Aminy. - Budowa i klasyfikacja amin - Nazewnictwo i izomeria amin - Otrzymywanie amin - Właściwości amin

Repetytorium z wybranych zagadnień z chemii

Wytwarzanie i przetwórstwo polimerów

SZYBKOŚĆ REAKCJI CHEMICZNYCH. RÓWNOWAGA CHEMICZNA

Plan dydaktyczny z chemii klasa: 2TRA 1 godzina tygodniowo- zakres podstawowy. Dział Zakres treści

LABORATORIUM Z KATALIZY HOMOGENICZNEJ I HETEROGENICZNEJ. Prowadzący: Przemysław Ledwoń. Miejsce ćwiczenia: Czerwona Chemia, sala nr 015

5. W jaki sposób moŝna regulować cięŝar cząsteczkowy polimerów kondensacyjnych? (3 pkt.)

SZCZEGÓŁOWE KRYTERIA OCENIANIA Z CHEMII DLA KLASY II GIMNAZJUM Nauczyciel Katarzyna Kurczab

(54) Sposób wytwarzania mikrokomórkowej elastomerycznej pianki poliuretanowej

Podstawowe pojęcia i prawa chemiczne

WYBRANE METODY MODYFIKACJI ASFALTÓW. Prof. dr hab. inż. Irena Gaweł emerytowany prof. Politechniki Wrocławskiej

RóŜnica temperatur wynosi 20 st.c. Ile wynosi ta róŝnica wyraŝona w K (st. Kelwina)? A. 273 B. -20 C. 293 D. 20

Nienasycone Ŝywice poliestrowe / Zofia Kłosowska-Wołkiewcz [et al.]. 1. Pojęcia podstawowe i zarys historyczny nienasyconych Ŝywic

Węglowodory poziom podstawowy

Zestaw pytań egzaminu inŝynierskiego przeprowadzanego w Katedrze Fizykochemii i Technologii Polimerów dla kierunku CHEMIA

PL B1. Sposób otrzymywania wodorozcieńczalnych nienasyconych żywic poliestrowych utwardzanych promieniowaniem UV

(86) Data i numer zgłoszenia międzynarodowego: , PCT/EP02/ (87) Data i numer publikacji zgłoszenia międzynarodowego:

etyloamina Aminy mają właściwości zasadowe i w roztworach kwaśnych tworzą jon alkinowy

TEMATY PRAC DYPLOMOWYCH KATEDRA TECHNOLOGII POLIMERÓW

PL B1. POLITECHNIKA KRAKOWSKA IM. TADEUSZA KOŚCIUSZKI, Kraków, PL BUP 23/15

Beata Mendak fakultety z chemii II tura PYTANIA Z KLASY PIERWSZEJ

INSTYTUT INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ

(12) OPIS PATENTOWY (19)PL (11)187086

PL B BUP 02/ WUP 01/15 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1

Zadanie Systemy poliuretanowe do otrzymywania materiałów porowatych napełnionych włóknami naturalnymi

STABILNOŚĆ TERMICZNA TWORZYW SZTUCZNYCH

PL B1. POLITECHNIKA KRAKOWSKA IM. TADEUSZA KOŚCIUSZKI, Kraków, PL BUP 04/13. PIOTR CZUB, Kraków, PL

WYMAGANIA EDUKACYJNE w klasie III

PL B1. ECO INNOVA SPÓŁKA Z OGRANICZONĄ ODPOWIEDZIALNOŚCIĄ, Warszawa, PL BUP 05/13

MATERIAŁOZNAWSTWO. dr hab. inż. Joanna Hucińska Katedra Inżynierii Materiałowej Pok. 128 (budynek Żelbetu )

Politechnika Rzeszowska Katedra Technologii Tworzyw Sztucznych. Synteza kationomeru poliuretanowego

VIII Podkarpacki Konkurs Chemiczny 2015/2016

Kryteria oceniania z chemii kl VII

CHEMIA klasa 3 Wymagania programowe na poszczególne oceny do Programu nauczania chemii w gimnazjum. Chemia Nowej Ery.

1. Jaką funkcję w procesach polimeryzacji wolnorodnikowej pełnią niŝej wymienione związki?: (5 pkt.)

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL

WYMAGANIA EDUKACYJNE z chemii dla klasy trzeciej

Wymagania na poszczególne oceny z chemii w klasie III VII. Węgiel i jego związki z wodorem

Wymagania edukacyjne z chemii dla klasy 3b. Gimnazjum Publicznego im. Jana Pawła II w Żarnowcu. na rok szkolny 2015/2016

WOJEWÓDZKI KONKURS PRZEDMIOTOWY Z CHEMII... DLA UCZNIÓW GIMNAZJÓW - rok szkolny 2011/2012 eliminacje wojewódzkie

WĘGLOWODORY. Uczeń: Przykłady wymagań nadobowiązkowych Uczeń:

TWORZYWA SZTUCZNE. Tworzywa sztuczne - co to takiego?

1. Jaką funkcję w procesach polimeryzacji wolnorodnikowej pełnią niŝej wymienione związki?: (5 pkt.) O 2

Zidentyfikuj związki A i B. w tym celu podaj ich wzory półstrukturalne Podaj nazwy grup związków organicznych, do których one należą.

Mechanizm dehydratacji alkoholi

imię i nazwisko, nazwa szkoły, miejscowość Zadania I etapu Konkursu Chemicznego Trzech Wydziałów PŁ V edycja

I. Węgiel i jego związki z wodorem

Fascynujący świat chemii

Odwracalność przemiany chemicznej

WOJEWÓDZKI KONKURS PRZEDMIOTOWY Z CHEMII DLA UCZNIÓW GIMNAZJÓW - rok szkolny 2016/2017 eliminacje wojewódzkie

(12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) PL/EP (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego:

KWASY KARBOKSYLOWE I ICH POCHODNE. R-COOH lub R C gdzie R = H, CH 3 -, C 6 H 5 -, itp.

Przedmiotowy system oceniania z chemii kl. III

Za poprawną metodę Za poprawne obliczenia wraz z podaniem zmiany ph

Zagadnienia. Budowa atomu a. rozmieszczenie elektronów na orbitalach Z = 1-40; I

Mg I. I Mg. Nie można ich jednak otrzymać ze związków, które posiadają grupy chlorowcowe w tak zwanym ustawieniu wicynalnym.

Poli(estro-węglany) i poliuretany otrzymywane z surowców odnawialnych - pochodnych kwasu węglowego

Oranż β-naftolu; C 16 H 10 N 2 Na 2 O 4 S, M = 372,32 g/mol; proszek lub

FESTIWAL NAUKI PYTANIA Z CHEMII ORGANICZNEJ

14. Reakcje kwasów karboksylowych i ich pochodnych

(13) B1 PL B1. Zygmunt Wirpsza, Warszawa, PL Anna Matuszewska, Radom, PL Jarosław Matuszewski, Radom, PL. (45) O udzieleniu patentu ogłoszono:

Plan wynikowy z chemii do klasy III gimnazjum w roku szkolnym 2017/2018. Liczba godzin tygodniowo: 1.

CHEMIA. Treści nauczania- wymagania szczegółowe. Substancje i ich właściwości. Uczeń: Wewnętrzna budowa materii. Uczeń:

MATERIAŁOZNAWSTWO. Prof. dr hab. inż. Andrzej Zieliński Katedra Inżynierii Materiałowej Pok. 204

ĆWICZENIE. Oznaczanie indeksu tlenowego metodą różnicowej kalorymetrii skaningowej (DSC)

Kuratorium Oświaty w Lublinie ZESTAW ZADAŃ KONKURSOWYCH Z CHEMII DLA UCZNIÓW GIMNAZJUM ROK SZKOLNY 2013/2014

Chemia klasa VII Wymagania edukacyjne na poszczególne oceny Semestr II

Addycje Nukleofilowe do Grupy Karbonylowej

Wymagania edukacyjne niezbędne do uzyskania poszczególnych śródrocznych i rocznych ocen klasyfikacyjnych CHEMIA klasa III Oceny śródroczne:

WOJEWÓDZKI KONKURS PRZEDMIOTOWY Z CHEMII

Przedmiotowy system oceniania dla uczniów z obowiązkiem dostosowania wymagań z chemii kl. III

Wykład 7. Metody otrzymywania polimerów. 2. Polikondensacja i poliaddycja

ROLNICTWO. Ćwiczenie 1

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH: PROCESY ESTRYFIKACJI NA PRZYKŁADZIE OTRZYMYWANIA WYBRANYCH PLASTYFIKATORÓW

Elementy chemii organicznej

Metody fosforylacji. Schemat 1. Powstawanie trifosforanu nukleozydu

(12) OPIS PATENTOWY (19)PL (1) (13) B1

Rozwiązania. dla produktu MN dla M = 3 dla N = 1. Stałą równowagi obliczamy z następującego wzoru:

X / \ Y Y Y Z / \ W W ... imię i nazwisko,nazwa szkoły, miasto

3. CHARAKTERYSTYKA KOMPONENTÓW SKŁADNIK A

Test kompetencji z chemii do liceum. Grupa A.

ALDEHYDY, KETONY. I. Wprowadzenie teoretyczne

MATERIAŁY POMOCNICZE 1 GDYBY MATURA 2002 BYŁA DZISIAJ CHEMIA ZESTAW EGZAMINACYJNY PIERWSZY ARKUSZ EGZAMINACYJNY I

Wymagania edukacyjne na poszczególne roczne oceny klasyfikacyjne z przedmiotu chemia dla klasy 7 w r. szk. 2019/2020

WOJEWÓDZKI KONKURS PRZEDMIOTOWY Z CHEMII DLA UCZNIÓW GIMNAZJÓW - rok szkolny 2016/2017 eliminacje rejonowe

PL B1. ZACHODNIOPOMORSKI UNIWERSYTET TECHNOLOGICZNY W SZCZECINIE, Szczecin, PL BUP 26/10

WOJEWÓDZKI KONKURS PRZEDMIOTOWY Z CHEMII DLA UCZNIÓW GIMNAZJÓW - rok szkolny 2011/2012 eliminacje rejonowe

Kwasy karboksylowe grupa funkcyjna: -COOH. Wykład 8 1

Ocenę niedostateczną otrzymuje uczeń, który: Ocenę dopuszczającą otrzymuje uczeń, który: Ocenę dostateczną otrzymuje uczeń, który:

Konkurs przedmiotowy z chemii dla uczniów gimnazjów 13 stycznia 2017 r. zawody II stopnia (rejonowe)

CHEMIA klasa 1 Wymagania programowe na poszczególne oceny do Programu nauczania chemii w gimnazjum. Chemia Nowej Ery.

WYMAGANIA EDUKACYJNE na poszczególne oceny śródroczne i roczne. Z CHEMII W KLASIE III gimnazjum

LCH 1 Zajęcia nr 60 Diagnoza końcowa. Zaprojektuj jedno doświadczenie pozwalające na odróżnienie dwóch węglowodorów o wzorach:

a) 1 mol b) 0,5 mola c) 1,7 mola d) potrzebna jest znajomość objętości zbiornika, aby można było przeprowadzić obliczenia

Transkrypt:

Pianki Poliuretanowe P. Parzuchowski, A. Szymańska Poliuretany są grupą polimerów o wszechstronnych właściwościach i najszerszym wachlarzu zastosowań przemysłowych. Podstawowym surowcem do syntezy poliuretanów są izocyjaniany, otrzymane po raz pierwszy w 1849 r przez Wurtza. eakcje izocyjanianów ze związkami zawierającymi aktywne atomy wodoru (zwłaszcza oligomerami) prowadzące do syntezy polimerów, wykorzystał w 1937r Bayer, który ze współpracownikami stworzył podstawy chemii i technologii poliuretanów. Pierwsze poliuretanowe tworzywa piankowe otrzymał Bayer w 1947r. Poliuretany są stosowane prawie we wszystkich dziedzinach życia i gospodarki. gólnie przyjęta nazwa poliuretany jest w rzeczywistości skrótem myślowym i może być myląca, gdyż nie są to polimery powstałe przez polimeryzację monomerów uretanowych. Zależnie od składu surowców i warunków reakcji w skład polimeru mogą wchodzić grupy eterowe, estrowe, uretanowe, mocznikowe, allofanianowe i inne. Poliuretany są to liniowe lub usieciowane polimery zawierające w łańcuchu głównym grupy uretanowe o następującej strukturze: NH Poliuretany wytwarza się i stosuje zarówno jako termoplasty jak i tworzywa reaktywne poliaddycyjne i polikondensacyjne chemo- i termoutwardzalne. Przetwarzane są zarówno klasycznymi metodami jak i energooszczędną metodą wtrysku reaktywnego. Poliuretany otrzymuje się przez poliaddycję di- lub triizocyjanianów ze związkami zawierającymi wolne grupy wodorotlenowe typu polioli (poliestry lub polietery).

Izocyjaniany Przemysłowe metody otrzymywania izocyjanianów Najbardziej rozpowszechniona metoda fosgenowania pierwszorzędowych aromatycznych lub alifatycznych amin oparta jest na następującym mechanizmie: H l l + NH 2 N l H l H N H l l -Hl N -Hl N H l Ze względu na wielką toksyczność fosgenu, metoda ta jest zastępowana nowymi, bardziej ekonomicznymi i bezpiecznymi metodami: Należą do nich syntezy oparte na: 1) addycji kwasu izocyjanowego do alkenu 2) karbonylowaniu nitrozwiązków 3) dehydrogenacji N-alkilenoformamidów 4) reakcji amin z cyklicznymi węglanami UWAGA Podczas pracy z izocyjanianami należy zachować wszelkie środki ostrożności, gdyż substancje te są toksyczne i wiążą się ze związkami wchodzącymi w skład organizmów żywych takimi jak woda, białko, kwasy itp. ajczęściej do organizmu przedostają się drogami oddechowymi i dlatego najbardziej niebezpieczne są wieloizocyjaniany małocząsteczkowe jak np. diizocyjanian tolilenu. Pary izocyjanianów są silnie toksyczne, działają drażniąco na skórę, błony śluzowe oczu i gardła. Mogą wywoływać alergię, przejawiającą się kaszlem, dusznościami, astmą lub egzemą. Prace z izocyjanianami należy prowadzić pod sprawnie działającym wyciągiem. W razie rozlania, izocyjaniany usuwa się za pomocą wodnych roztworów amoniaku. Do ćwiczenia dopuszczone zostaną wyłącznie osoby posiadające fartuch, okulary ochronne i rękawiczki!!!

harakterystyka grupy izocyjanianowej Izocyjaniany organiczne należą do grupy najbardziej reaktywnych połączeń. eaktywność ta wynika z faktu, że grupy izocyjanianowe zawierają skumulowane wiązania podwójne -N==. Struktura elektronowa grupy izocyjanianowej wskazuje na możliwość tworzenia przez nią różnych stanów rezonansowych, które przedstawia się za pomocą czterech następujących granicznych struktur mezomerycznych: N N N oraz gdy oznacza grupę arylową N Stąd możliwość reakcji grupy izocyjanianowej z grupami będącymi donorami i akceptorami elektronów. Donory elektronów atakują atom węgla grupy karbonylowej, akceptory atakują atom tlenu lub azotu. Prawdopodobny mechanizm reakcji można przedstawić na przykładzie reakcji izocyjanianu z alkoholem według schematu: N N N H H H Na podstawie przedstawionych struktur rezonansowych grupy izocyjanianowej można zaproponować dwa główne typy reakcji izocyjanianów: 1) z rozerwaniem wiązania podwójnego i polimeryzacją 2) z addycją protonu do atomu azotu i przyłączania się reszty cząsteczki do atomu węgla. prócz reakcji z alkoholami grupy izocyjanianowe reagują: z aminami N + NH2 NH NH ' mocznik podstawiony

z wodą 2 N + H2 NH NH z kwasem karboksylowym mocznik N + ' H NH ' amid kwasowy Sieciowanie łańcuchów zachodzi przez reakcję wiązań uretanowych z diizocyjanianami wg. schematu; NH N + N N + NH NH NH N Izocyjaniany stosowane do otrzymywania sztywnych pianek poliuretanowych Sztywne pianki poliuretanowe otrzymuje się z diizocyjanianu toluilenu (TDI) lub diizocyjanianu difenylometanu (MDI). Diizocyjanian toluilenu otrzymuje się w postaci ciekłej mieszaniny izomerów 2,4 i 2,6 diizocyjanianu toluilenu o procentowym składzie zależnym od drogi ich otrzymywania. Podstawową metodą jego produkcji jest fosgenowanie mieszaniny toluilenodiamin. Diizocyjanian 4,4-difenylometanu otrzymuje się w reakcji aniliny z formaldehydem, a następnie przez fosgenowanie powstałego 4,4-diaminofenylometanu według schematu:

2 NH2 + H2 NH2 H2 NH2 l2 N H2 N zysty MDI jest ciałem stałym w temperaturze pokojowej (t.top. 37-40,4 o ). W handlu znajduje się również MDI modyfikowany wiązaniami karbodiimidowymi, ciekły w temperaturze pokojowej. odzaj izocyjanianów wpływa na własności pianki. becność pierścieni aromatycznych w strukturze izocyjanianów wpływa na usztywnienie pianek zwiększając ich wytrzymałość i odporność mechaniczną. Poliole Podstawowymi surowcami w syntezie poliuretanów obok izocyjanianów są związki polihydroksylowe zwane poliolami. Poliole stanowią około 2/3 składu poliuretanów. Są substancjami o długich elastycznych łańcuchach, o ciężarze cząsteczkowym od 500 do 9000 j.m.a. zakończone co najmniej dwiema grupami hydroksylowymi. Związki te nadają poliuretanom elastyczność i miękkość oraz odporność na niskie temperatury, są zwykle najtańszymi składnikami poliuretanów. Ze względu na budowę chemiczną poliole można podzielić na dwie grupy: - polieterole - poliestrole Polieterole Polieterole otrzymuje się przez działanie na związki zawierające aktywny atom wodoru (polialkohole, wieloaminy i inne) tlenkami alkilenowymi np. tlenkiem etylenu, propylenu, epichlorowcohydrynami, tetrahydrofuranem lub mieszaniną tych związków. Jako związki z czynnym atomem wodoru mogą być stosowane: glikole, pentaerytryt, sorbit, sacharoza, fenole, aminy i inne. Polieterole stosowane w technologii to przeważnie politlenki propylenu lub kopolimery tlenku propylenu, i etylenu z glikolami lub poliolami.

trzymywanie polieteroli polega na reakcji addycji tlenku propylenu rzadziej tlenku etylenu lub najczęściej równocześnie obu tych związków do glikoli, gliceryny, sacharozy, sorbitu i amin. Proces taki można przedstawić za pomocą następujących reakcji; H3 H H H2 x H H H + X H3 H H2 KH H H3 H H2 H y H2 z H H3 H3 H2 H2 H H2 x H2 H2 H k KH H H2 y H2 H2 l H H3 H H2 z H2 H2 H m H3 Bardzo reaktywne samokatalizujące oligoeterole otrzymuje się polimeryzując tlenek propylenu z zastosowaniem amin. Jednym z takich polieteroli jest okopol T otrzymywany przez polimeryzację tlenku propylenu z zastosowaniem mieszaniny dwóch amin: o- toluilenodiaminy i trietanoloaminy. Poliestrole Poliestrole stanowią produkty poliestryfikacji wielofunkcyjnych, alifatycznych lub aromatycznych kwasów dwukarboksylowych z nadmiarem wielowodorotlenowych alkoholi. Budowę tych związków można przedstawić ogólnym wzorem: H H n Składnikami kwasowymi poliestroli są najczęściej kwasy dikarboksylowe takie jak: adypinowy, bursztynowy, ftalowy i maleinowy lub ich bezwodniki. Komponentami

zawierającymi grupy wodorotlenowe są przeważnie etano-, propano-, butano-, heksano- i heptanodiole, pentano-, i heksanotriole, gliceryna, pentaerytryt, tlenki alkilenowe i epichlorohydryna. Poliestrole można otrzymać jedną z następujących metod: 1. W wyniku estryfikacji kwasów wielokarboksylowych alkoholami dwu- lub wielofunkcyjnymi 2. Na drodze przeestryfikowania estrów kwasów wielokarboksylowych za pomocą polioli 3. W wyniku polikondensacji kwasów wielokarboksylowych z glikolami 4. Na drodze polimeryzacji laktonów 5. W wyniku kopolimeryzacji tlenków alkilenowych z bezwodnikami kwasów dikarboksylowych Katalizatory Największe zastosowanie przy produkcji poliuretanów znalazły katalizatory aminowe głównie aminy III-rz. np. trietyloamina, trietylenodwuamina, N-metylomorfolina. Katalizatory powyższe dodane w ilości 0,1-2% powodują znaczne przyspieszenie reakcji z izocyjanianami. Działanie katalizatorów aminowych polega na regulowaniu przebiegu reakcji spieniania i sieciowania. Drugą grupę katalizatorów stanowią związki cyny, kobaltu, ołowiu, miedzi np. naftenian miedziowy, naftenian kobaltowy, kaprylan cynowy. Związki powyższe katalizują reakcje polimeryzacji. ównocześnie operowanie obydwoma typami katalizatorów wpływa na osiągnięcie niezbędnej równowagi pomiędzy szybkością wzrostu polimeru a stopniem spieniania. Porównanie aktywności katalitycznej niektórych związków przyspieszających reakcję izocyjanianów z alkoholami podano w tabeli II-7.

Tabela II-7. Aktywności niektórych katalizatorów w reakcji izocyjanianów z alkoholami Katalizator Bez kat. Trietyloamina Naftenian kobaltowy hlorek cynawy Tetrabutylocyna hlorek cynowy ctan tributylocyny Trichlorobutylocyna Dilaurynian dibutylocyny Stężenie [% mol] - 1,0 0,93 0,70 1,01 0,30 0,10 0,20 0,0094 Względna szybkość reakcji w przeliczeniu na 1% mol katalizatora 1 11 23 68 82 99 500 830 37000 Środki spieniające Środkami spieniającymi w poliuretanach jest woda lub niskowrzące, obojętne rozpuszczalniki zwykle chlorowcopochodne. Woda reaguje z grupami izocyjanianowymi wydzielając 2, zaś niskowrzące rozpuszczalniki odparowują podczas egzotermicznej reakcji powstawania poliuretanów tworząc pory. ozpuszczalnikiem najczęściej stosowanym do spieniania poliuretanów jest monofluorotrichlorometan Fl 3 (freon) ciecz o temperaturze wrzenia 296,8K (23,8 o ). ozpuszcza się on dobrze w mieszaninie reakcyjnej monomerów natomiast nie rozpuszcza się w poliuretanie. Podczas spieniania freon częściowo odparowuje a częściowo jest zamykany w porach poliuretanu. Ze względów ekonomicznych i ekologicznych fluorochlorometany próbuje się zastępować przez chlorek metylenu H 2 l 2 o temperaturze wrzenia 314 K (37 o ) lub inne lotne związki nie zawierające fluoru. W niniejszym ćwiczeniu rolę środka spieniającego będzie pełnił dwutlenek węgla, wydzielający się w wyniku hydrolizy ugrupowań izocyjanianowych.

Zastosowanie poliuretanów Pianki Podstawowym surowcem do produkcji pianek poliuretanowych są poliole, poliestry lub polietery, zawierające w cząsteczce dwie lub więcej grup wodorotlenowych. zęsto stosowany jest również olej rycynowy i jego pochodne. Do produkcji pianek elastycznych stosuje się mieszaniny polioli zawierające więcej składników dwufunkcyjnych, a do produkcji pianek sztywnych stosuje się większe dodatki polioli trój- lub więcej funkcyjnych. d charakteru i funkcyjności poliolu zależą przede wszystkim właściwości pianki, takie jak wytrzymałość i odporność chemiczna. Pianki poliuretanowe otrzymuje się metodą prepolimerową lub jednoetapową. Metoda prepolimerowa polega na prowadzeniu procesu w dwu etapach. W pierwszym poliol reaguje wstępnie z umiarkowanym nadmiarem diizocyjanianu w stosunku do grup wodorotlenowych poliolu. Izocyjanian przyłącza się do grup końcowych poliolu z utworzeniem produktu zawierającego wolne grupy izocyjanianowe. Powstały prepolimer w drugim etapie poddaje się spienianiu mieszając z wodą i ewentualnymi aktywatorami. Woda reaguje z grupą izocyjanianową z wydzieleniem dwutlenku węgla, który jest czynnikiem spieniającym oraz z utworzeniem grupy aminowej, zdolnej do dalszej reakcji z grupą izocyjanianową następnego łańcucha. Powstaje wówczas wiązanie mocznikowe. Schemat zachodzących reakcji: (n+1) N N + n H ' H N NH ' NH N n 2 NH N + H2 NH NH NH NH + 2 Metody prepolimerowe stosuje się wtedy kiedy wymagana jest większa lepkość początkowa polimeru.

W metodzie jednoetapowej miesza się wszystkie składniki równocześnie i proces może być prowadzony sposobem periodycznym lub ciągłym. Elastyczne pianki poliuretanowe mają zastosowanie w przemyśle odzieżowym, tapicerskim, samochodowym i lotniczym, jak również do sporządzania filtrów powietrza, wykładzin, uszczelnień, zabawek i opakowań. Pianki sztywne wytwarza się podobnie jak elastyczne. Poliestry i polietery stosowane do ich otrzymywania powinny zawierać większą liczbę grup wodorotlenowych niż w przypadku pianek elastycznych. Im pianka zawiera więcej tri- i tetrawodorotlenowych polioli, tym jej struktura jest sztywniejsza i odznacza się większą wytrzymałością. Kauczuki Elastomery poliuretanowe są stosowane przede wszystkim w przemyśle gumowym, zastępując w wielu przypadkach kauczuki dienowe. Elastomery poliuretanowe otrzymuje się podobnie jak inne poliuretany przez reakcję addycji diizocyjanianów z wielkocząsteczkowymi alkoholami lub innymi związkami zawierającymi czynne atomy wodoru. trzymywanie elastomerów poliuretanowych prowadzi się tak, aby zapewnić uzyskanie odpowiednio długich i usieciowanych łańcuchów. Surowcami są oligomeryczne poliestry lub polietery zakończone grupami wodorotlenowymi oraz diizocyjaniany. becność pierścieni aromatycznych, a także zwiększenie liczby wiązań uretanowych w cząsteczce poliuretanu wpływa na usztywnienie jej łańcucha, a więc zwiększenie wytrzymałości przy równoczesnym zmniejszeniu elastyczności, natomiast obecność wiązania eterowego oraz rozgałęzienie łańcucha zwiększają elastyczność poliuretanu, a zmniejszają jego wytrzymałość. Produkcja elastomerów poliuretanowych składa się z trzech następujących etapów: - otrzymywania prepolimeru, - przedłużenia łańcucha prepolimeru, - sieciowania.

Lakiery Poliuretany znalazły szerokie zastosowanie jako doskonałe powłoki antykorozyjne ochronne do metali, drewna, jako powłoki wodoszczelne do betonu, jako powłoki elastyczne do skóry, gumy i innych tworzyw oraz jako powłoki uszczelniające tkaniny i papier. W zależności od sposobu sieciowania rozróżnia się dwie zasadnicze metody nakładania powłok: 1) dwuskładnikową, która polega na mieszaniu dwu komponentów reagujących ze sobą, przechowywanych osobno i łączonych bezpośrednio przed stosowaniem; 2) jednoskładnikową, polegającą na stosowaniu kompozycji, która wytwarza powłokę, polimeryzując pod wpływem pary wodnej lub tlenu z powietrza. Wadą dotychczas stosowanych powłok poliuretanowych wywodzących się z izocyjanianów aromatycznych było ich żółknięcie w czasie użytkowania. W ostatnich latach wady te wyeliminowano przez zastosowanie alifatycznych di- lub triizocyjanianów. Przykładem takiego związku jest heksametylenodiizocyjanian. Kleje Kleje poliuretanowe można podzielić ogólnie na trzy grupy - poliizocyjanianowe, zawierające triizocyjaniany, które reagują z wodą zawartą w powietrzu lub z aktywnym ugrupowaniem, - prepolimerowe jednokomponentowe, do których otrzymywania stosowane są polietery, poliestry, olej rycynowy, glikole i diaminy, - prepolimerowe dwuskładnikowe złożone z dwóch podstawowych składników: polioli i diizocyjanianów, które w chwili zmieszania reagują ze sobą z równoczesnym usieciowaniem spoiny klejowej. Kleje poliuretanowe mają zastosowanie do łączenia metali z metalami i tworzywami sztucznymi, do sklejania gumy z włókninami, tkaninami i metalami, do klejenia drewna, porcelany, skóry oraz do przyklejania pianki poliuretanowej do tkanin, betonu i metali.

Włókna becnie produkuje się dwie grupy włókien poliuretanowych różniących się budową strukturalną i właściwościami fizykomechanicznymi: włókna o krystalicznej budowie liniowej i wysokoelastyczne włókna segmentowe typu Spandex. Wysokokrystaliczne, włóknotwórcze poliuretany liniowe mają budowę zbliżoną do poliamidów. Zawierają w makrocząsteczce ugrupowania uretanowe -NH--- łatwo tworzące wiązania wodorowe, wskutek czego między łańcuchami polimeru występują duże siły wzajemnego oddziaływania. W odróżnieniu od poliamidów zawierających grupę amidową -NH-- w łańcuchu poliuretanów znajduje się jeszcze jeden atom tlenu. becność tlenu wpływa na zwiększenie giętkości makrocząsteczki i jej ruchliwości, zwiększa skłonności do krystalizacji, obniża temperaturę mięknienia polimeru i zmniejsza chłonność wilgoci. Włókna wykonane z krystalicznych poliuretanów liniowych charakteryzują się dużą sztywnością i użytkowane są w postaci żyłki do wyrobu szczotek, a w postaci przędzy jako materiał izolacyjny. Syntetyczna skóra Jednym z ważniejszych zastosowań poliuretanów jest produkcja mikroporowatej skóry syntetycznej. Pierwszą technologię wytwarzania tego typu skóry opracowała firma Du Pont (USA) w latach sześćdziesiątych. Nowy materiał o nazwie handlowej orfam ma ładny wygląd zewnętrzny, bardzo dobrą przepuszczalność powietrza i pary wodnej, podobną do naturalnej skóry strukturę włóknisto-porowatą, bardzo dobrą elastyczność, nieprzemakalność, doskonałe właściwości mechaniczne i odporność na wielokrotne zginanie. Proces otrzymywania mikroporowatej skóry syntetycznej polega na impregnacji roztworem elastomeru poliuretanowego włókniny z cienkich włókien poliestrowych, poliamidowych lub innych. trzymany impregnat zanurza się w wodnej kąpieli koagulacyjnej, w której następuje wymywanie rozpuszczalnika oraz wytrącanie poliuretanu na włóknie. ozpuszczalnikiem jest najczęściej dimetyloformamid, który dyfundując stopniowo spomiędzy włókniny i warstwy strąconego polimeru tworzy strukturę otwartych mikroporów w zaimpregnowanej włókninie. Surowy produkt, dokładnie odmyty od resztek rozpuszczalnika, suszy się i przecina na warstwy grubości 0,8-1,2 mm, które są podłożem skóry syntetycznej. Podłoże to pokrywa się jednomilimetrową warstwą roztworu poliuretanu, a następnie wprowadza się do kąpieli koagulacyjno-myjącej, w której następuje wymycie dimetyloformamidu i utworzenie

mikroporowatej powłoki poliuretanowej. trzymaną surową skórę syntetyczną suszy się, a następnie poddaje się ją jeszcze operacjom barwienia i wykańczania w sposób podobny do wykańczania skór naturalnych. Wykonanie ćwiczenia trzymywanie sztywnych pianek poliuretanowych Należy wykonać dwie pianki różniące się zawartością wody oraz porównać ich ciężar właściwy. Ilości reagentów należy obliczyć na 50 g mieszaniny polioli. dczynniki: Składnik pianki zęści wagowe Daltolac 200; liczba hydroksylowa 380 mgkh/g 70 Daltolac 251; liczba hydroksylowa 250 mgkh/g 30 TPP (antypiren) 15 Struksilon 8002 (stabilizator piany) 1,5 DMHA (katalizator) 1 Woda 4 i 6 Suprasec 5005 (polimeryczny MDI) wg obliczeń Przygotowanie mieszaniny polioli. Do naczynia o odpowiedniej objętości odważa się: a) Daltolac 200 70 cz.w. b) Daltolac 251 30 cz.w. c)woda 3-6 cz.w. trzymaną mieszaninę ogrzewa się w suszarce, w temperaturze 60 o przez 30 minut, a następnie miesza za pomocą mieszadła przez 10 minut. Po ochłodzeniu do temperatury pokojowej, dodaje się do niej kolejne składniki: c) TPP 15 cz.w. d) Struksilon 8002 g) Freon 11 1,5 cz.w.

ałość ponownie miesza się i następnie oblicza średnią liczbę hydroksylową (LH śr ) dla otrzymanej przedmieszki poliolowej wg. wzoru: LH śr = LH 1 * b 1 /100 + LH 2 * b 2 /100... LH - liczba hydroksylowa poliolu b - zawartość poszczególnych polioli w % wagowych Następnie wyznacza się ilość potrzebnego izocyjanianu (x) według wzoru: x= a LHśr 56,1 1000 + gdzie: a = ilość składnika a (przedmieszka poliolowa) [g] LH śr = średnia ilość grup H w przedmieszce [mg KH/100 g] y = ilość wody [g] w - równoważnik wagowy wody iz - równoważnik wagowy izocyjanianu w = 9 iz Suprasec5005 = 135 Wyliczona ilość izocyjanianu określa stechiometryczną ilość potrzebną do otrzymania pianki poliuretanowej. W praktyce stosuje się nadmiar izocyjanianu określany indeksem izocyjanianowym, który dla pianki sztywnej wynosi 1,05-1,7. Dlatego wyznaczoną ilość izocyjanianu należy pomonożyć należy przyjąć wartość indeksu izocyjanianowego równą 1,1. przez odpowiedni współczynnik. Dla badanego układu Spienianie pianki przeprowadza się metodą jednoetapową. Do odważonej przedmieszki poliolowej z wodą i katalizatorem dodaje się obliczoną ilość izocyjanianu, miesza się mieszadłem szybkoobrotowym przez 3 sekundy i szybko przelewa do przygotowanej formy. W trakcie spieniania sztywnej pianki poliuretanowej należy zmierzyć czas kolejnych etapów procesu: zas startu - zaczyna się z chwilą zmieszania składników przedmieszki poliolowej z izocyjanianem, a kończy gdy mieszanina zaczyna powiększać swoją objętość. zas żelowaniajest to czas powiększania przez mieszaninę objętości do momentu wyciągania zżelowanych włókienek z pianki. zas suchego lica - jest to czas mierzony do momentu, gdy powierzchnia pianki nie klei sie przy dotknięciu.

trzymywanie półelastycznej pianki poliuretanowej Składnik pianki zęści wagowe petol 48; liczba hydroksylowa 48 mgkh/g 20 G1000; liczba hydroksylowa 160 mgkh/g 80 TPP (antypiren) 20 Struksilon 8002 (stabilizator piany) 1,8 DMHA (katalizator) 1,5 Woda 13 Suprasec 5005 (polimeryczny MDI) 110 Piankę należy przygotować analogicznie do przepisu podanego dla pianki sztywnej stosując 50g mieszaniny polioli. Badanie ciężaru właściwego pianek poliuretanowych Z pianki poliuretanowej wycina się pięć próbek w kształcie sześcianów o wymiarach 50x50x50. Następnie próbki waży się na wadze analitycznej i dokładnie mierzy za pomocą suwmiarki. iężar właściwy wyznacza się ze stosunku masy do objętości próbki. Literatura 1. J. Pielichowski, A. Puszyński "Technologia Tworzyw sztucznych" WNT Warszawa 1992 2. Wiesław lczyk "Poliuretany" WNT Warszawa 1968 3. Z. Wirpsza "Poliuretany" WNT Warszawa 1992 4. W Dyson "Specialty Polymers" Blackie USA: hapman and Hall, New York