Poliüretan Nedir?Kürleme Maddesi?
Poliüretan endüstrisinde "sertleştirme maddesi" terimi yaygın olarak kullanılmakta ancak sıklıkla yanlış anlaşılmaktadır. Farklı üreticiler, formül hazırlayıcılar ve son kullanıcılar, farklı malzemeleri tanımlamak için aynı terimi kullanabilir. Sonuç olarak poliüretan sistemleri tartışırken sıklıkla kafa karışıklığı ortaya çıkar.
Pratik açıdan bakıldığında, poliüretan malzemenin kürlenmesine ve sıvıdan katıya dönüşmesine yardımcı olan herhangi bir bileşene kürleme maddesi adı verilebilir. Ancak kimyasal açıdan bakıldığında tanım daha spesifiktir.
Poliüretan kürleme maddesi, çapraz bağlanma reaksiyonuna katılan ve malzemenin nihai mekanik özelliklerinden sorumlu olan üç-boyutlu polimer ağını oluşturan reaktif bileşendir.
Sertleştirici ajanların rolünü anlamak, öncelikle poliüretanın nasıl oluştuğunun anlaşılmasını gerektirir.
Poliüretan Nasıl Sertleşir?
Poliüretan malzemeler, izosiyanat gruplarının (-NCO), başta hidroksil grupları (-OH) veya amino grupları (-NH₂) olmak üzere aktif hidrojen- içeren bileşiklerle reaksiyonu yoluyla üretilir.
Bu reaksiyon sırasında bireysel moleküller kimyasal olarak birbirine bağlanarak bir polimer ağı oluşturur. Bu işlem, malzemeyi sıvı veya yarı-sıvı halden katı bir elastomere, kaplamaya, yapıştırıcıya, köpüğe veya sızdırmazlık maddesine dönüştürür.
Ana reçine ile reaksiyona girerek bu ağı oluşturan bileşene genel olarak kürleme maddesi adı verilir.
İzosiyanatlar Ne Zaman Kürleme Maddesi Olarak Davranır?
En yaygın poliüretan sistemi iki-bileşenli poliüretan formülasyonudur.
Bu sistemlerde:
Bileşen A esas olarak polieter poliollerden veya polyester poliollerden oluşur.
Bileşen B, MDI, TDI, HDI veya IPDI gibi izosiyanatlardan oluşur.
Poliol bileşeni birincil reçine görevi görürken izosiyanat bileşeni, poliüretan bağlantıları ve çapraz bağlantılar oluşturmak için hidroksil gruplarıyla reaksiyona girer.
Bu formülasyonda izosiyanat bileşeni kürleme maddesi olarak kabul edilir.
Bu nedenle poliüretan kaplamalarda, yapıştırıcılarda, döşeme malzemelerinde ve su yalıtım sistemlerinde B bileşenine genellikle poliüretan kürleme maddesi veya poliüretan sertleştirici denir.
Polioller veya Aminler Kürleme Maddesi Olarak İş Gördüğünde?
Bazı poliüretan sistemlerde ise durum tam tersidir.
Birçok dökme poliüretan elastomer sistemi, ana bileşen olarak NCO-sonlu poliüretan prepolimerleri kullanır. Bu prepolimerler zaten fazla miktarda izosiyanat grupları içerir ve bu nedenle kürleme işleminin tamamlanması için aktif hidrojen içeren bileşiklere ihtiyaç duyulur.
Prepolimer baz reçinesi görevi görürken, poliol veya amin bileşeni kürleme maddesi olarak görev yapar.
Örneğin, MOCA, DETDA, BDO ve diğer zincir uzatıcılara genellikle dökme poliüretan elastomer üretiminde sertleştirme maddeleri denir çünkü bunlar NCO-sonlu ön polimerle reaksiyona girer ve çapraz bağlanma ağını tamamlar.
Bu nedenle bir malzemenin kürleme maddesi olarak kabul edilip edilmeyeceği, kimyasal kimliğinden ziyade formülasyon içindeki rolüne bağlıdır.
Başka bir kafa karışıklığı kaynağı da kürleme maddeleri ile katalizörler arasındaki farktır.
Her ikisi de kürlenme sürecini etkilese de işlevleri tamamen farklıdır.
Bir poliüretan kürleme maddesi doğrudan kimyasal reaksiyona katılır ve nihai polimer yapısının bir parçası haline gelir. Bitmiş ürünün sertlik, çekme mukavemeti, uzama, yapışma, kimyasal direnç, suya dayanıklılık ve dayanıklılık gibi fiziksel özelliklerine katkıda bulunur.
Aksine, bir poliüretan katalizörü polimer ağının bir parçası haline gelmez. Birincil işlevi reaksiyon hızını hızlandırmak veya düzenlemektir.
Yaygın poliüretan katalizörler şunları içerir: Organotin katalizörleri, Bizmut katalizörleri, Üçüncül amin katalizörleri, Metal karboksilatlar
Katalizörler genellikle çok düşük konsantrasyonlarda eklenir ve esas olarak jel süresi, yapışma-boş zaman, kürlenme hızı ve kap ömrü gibi işleme özelliklerini etkiler.
Katalizör olmadan bir poliüretan sistemi daha yavaş da olsa yine de kürlenebilir.
Sertleştirme maddesi olmadan poliüretan reaksiyonu tamamlanamaz ve malzeme sıvı kalabilir veya yalnızca kısmen kürlenebilir.
Bu temel fark, kürleme maddelerinin neden poliüretan ağının yapısal bileşenleri olduğunu, katalizörlerin ise işleme katkı maddeleri olduğunu vurgulamaktadır.