폴리우레탄 폼의 기본 화학 반응
폴리우레탄은 때때로 폴리우레탄의 약어인 PU로 지칭된다. 이름에서 알 수 있듯이, 이소시아네이트와 히드록실 화합물의 반응에 의해 형성된 우레탄을 그 특징적인 사슬 연결로 따서 명명되었습니다. 그러나 실제로 폴리 우레탄, 특히 폴리 우레탄 폼에 관련된 많은 화학 반응이 있으며 실제로 영향을 미치는 주요 반응은 많지 않습니다. 폴리우레탄의 화학 반응의 대부분은 이소시아네이트에서 이소시아네이트 NCO의 화학적 특성과 관련이 있다. NCO는 히드록실 화합물과 반응하여 카바메이트를 형성 할 수있을뿐만 아니라 다른 "활성 수소"화합물과 반응하여 다른 화학적 링크를 형성 할 수 있습니다. 폴리우레탄의 화학적 결합 구조 및 재료 특성을 변화시킨다.
이소시아네이트의 활성 그룹은 이소시아네이트 NCO이다. NCO의 전자 구조는 강한 공명 효과가 있음을 보여줍니다. 일반적인 반응은 주로 탄소 - 질소 이중 결합의 부가 반응입니다. 활성 수소를 갖는 화합물은 먼저 NCO의 질소 원자를 공격하고, 활성 수소에 연결된 다른 원자는 이소시아네이트 카르보닐기의 탄소 원자에 첨가된다. 상기 활성 수소 화합물은 수소 원자를 금속성 나트륨으로 대체할 수 있는 화합물을 말하며, 주로 히드록실 함유 알코올, 아미노 함유 아민, 물 등을 포함한다.
폴리우레탄의 주요 반응은 그 기능에 따라 중합 반응, 발포 반응 및 가교 반응으로 나눌 수 있습니다.
1. 중합
즉 (1) 이소시아네이트와 히드록실의 반응
이소시아네이트의 NCO는 알코올의 히드록실 OH (일반적으로 폴리에테르, 폴리에스테르 또는 기타 폴리올)와 반응하여 폴리우레탄을 형성합니다.
2. 거품 반응
이소시아네이트와 물의 반응
이소시아네이트의 NCO는 물과 반응하여 불안정한 카르밤산을 먼저 형성한 다음 아민과 이산화탄소로 분해됩니다.
3. 가교 반응
(3) 알로파네이트 반응 및 (4) 비우레트 반응 포함
우레탄기의 질소 원자 상의 수소는 이소시아네이트의 NCO와 반응하여 알로파네이트를 형성한다. 디우레아 내의 우레아기의 질소 원자 상의 수소는 이소시아네이트의 이소시아네이트기와 반응하여 비우레트를 형성한다.
상기 두 반응 (3) 및 (4)는 모두 가교 반응이다. 일반적으로 말하면, 반응 속도는 상대적으로 느립니다. 촉매가 없을 때, 반응은 110-130°C에서 수행되어야 한다. 온도가 높을수록 반응 속도가 빨라집니다. 또한, 알로파네이트 및 비우레트 링커는 매우 안정하지 않기 때문에, 즉 (3) 및 (4)는 가역적인 반응이다.
요약하면, PU의 세 가지 유형의 기본 반응이 있습니다 : 반응 (1)은 연쇄 연장 반응 또는 중합 반응이고, 반응 (2)는 가스 생성 반응 또는 발포 반응이며, 반응 (3) 및 (4)는 가교 반응입니다.
PU의 발포 과정에서 이러한 반응은 비교적 빠른 속도로 동시에 수행되며 대부분의 반응은 촉매 조건 하에서 몇 분 이내에 완료 될 수 있습니다. 마지막으로, 고분자량 및 어느 정도의 가교결합의 폴리우레탄 폼이 형성된다.
중합 반응 및 가교 반응은 폴리우레탄 폼 골격의 형성에 있어서 주요 반응이며, 이는 겔 반응으로 통칭될 수 있고; 한편 발포 반응은 폴리우레탄의 부피의 증가와 중공 발포 구조의 가스원의 형성을 위한 주요 반응이다.
발포체 생산에서 많은 실질적인 문제를 포함하여 폴리 우레탄 폼의 모든 제형의 개발 및 조정은 젤 반응 및 발포 반응의 균형과 분리 할 수 없습니다.
