Poliuretani. Chimia compusilor si tehnologii de fabricatie a produselor

CUPRINS

Introducere 1

1. Materii prime si materiale utilizate pentru fabricarea elastomerilor poliuretanici 4

2. Elemente tehnologice privind fabricarea poliuretanilor 9
2.1. Prezentarea celor mai importanti izocianati folositi uzual in fabricarea compusilor poliuretanici 9
2.2. Metode privind prepararea izocianatilor, R – N = C = O 10
2.3. Tehnologii industriale pentru fabricarea izocianatilor 11
2.3.1. Reactia izocianatilor cu compusi care contin hidrogen activ, pentru a obtine produsi de aditie 12
2.3.2. Reactii ale izocianatilor cu compusi cu hidrogen activ ce conduc la formarea derivatilor 12
2.3.2.1. Acid carbamic 12
2.3.2.2. Alofanat 13
2.3.2.3. Uree 13
2.3.2.4. Biuret 13
2.3.2.5. Uretan 13
2.3.2.6. Amide 13
2.3.2.7. Acil uree 13
2.3.2.8. Amidina 13
2.3.2.9. Amida 13
2.3.2.10. Reactii de homo-aditie ale izocianatilor cu formare de uretdione si izocianurati 14
2.3.2.10.1. Uretdione 14
2.3.2.10.2. Izocianurati 14
2.3.2.11. Poliamida 15
2.3.2.12. Carbodiimide 15
2.3.3. Caracteristicile reactiilor izocianatilor 16
2.3.3.1. Reactii primare 16
2.3.3.2. Reversibilitatea reactiilor izocianatilor 17
2.3.3.3. Catalizatori utilizati in reactiile de aditie dintre di-izocianati si polioli 17
2.3.3.4. Reactivitatea di-izocianatilor pe baza de toluilen-di-izocianat 19
2.3.3.5. Folosirea inhibitorilor in controlul reactiilor de formare a poliuretanilor 20
2.3.3.6. Aducti ai izocianatilor formati la temperatura camerei 21

3. Fabricarea compusilor polihidroxilici 22
3.1. Poliesteri 23
3.2. Fabricarea polieterilor 26

4. Chimismul fabricarii poliuretanilor 28
4.1 Reactii generale 28
4.2. Reactii de lungire a catenei macromoleculare 29
4.2.1. Reactia cu apa 29
4.2.2. Reactia cu glicoli 30
4.2.3. Reactia cu diamine 31
4.3. Reactiile de lungire a catenei moleculare 32
4.4. Controlul reactiilor in formarea poliuretanilor 33

5. Reactii de structurare 34
5.1. Structura tridimensionala prin legaturi biuret 34
5.2. Structura tridimensionala prin legaturi alofanat 34
5.3. Structurare tridimensionala prin legaturi izocianurat 35

6. Degradarea poliuretanilor 36
6.1 Degradarea hidrolitica. 36
6.2. Degradarea termica 37

7. Structura elastomerilor uretanici 38
7.1. Reticularea compusilor poliuretanici 40
7.2. Clasificarea structurii poliuretanilor 40
7.2.1. Structura catenei poliuretanilor 40
7.2.2. Greutatea moleculara, ramificarea si reticularea poliuretanilor 41
7.2.3. Poliuretani regulati 42
7.2.4. Polimeri extinsi cu uretan 45
7.2.5. Influenta intermediarului polimeric capabil sa reactioneze cu izocianat 46
7.2.6. Influenta grupei uretan 46

8. Domenii de utilizare a polimerilor uretanici 48
8.1. Fire si filme din polimeri uretanici liniari 48
8.2. Lacuri din poliuretani (DD) 48
8.3. Adezivi pe baza de poliizocianati cu minim trei grupe izocianice in molecula 50
8.4. Produse celulare „Moltopren” 51
8.5. Tipuri de elastomeri poliuretanici 52
8.5.1. Elastomeri poliuretanici prelucrabili prin procedeul de turnare 54
8.5.1.1. Elemente si echipamente tehnologice pentru fabricarea cilindrilor de imprimerie 54
8.5.1.2. Tehnologia de fabricatie si echipamente pentru producerea cilindrilor tipografici 55
8.5.1.3. Utilaje si elemente tehnologice pentru fabricarea elastomerilor poliuretanici de tip Vulkollan prin procedeul de turnare in matrita si structurare la temperaturi de 100 – 110°C 57
8.5.2. Cauciucuri poliuretanice cu prelucrabilitate prin malaxare pe valt si in malaxoare capsulate Intermix fabricate de Compania Francis Shaw – Anglia 62
8.5.2.1. Fabricarea tipurilor de elastomerii poliuretanici prelucrabili prin masticare pe valturi si malaxoare Intermix 63
8.5.2.2. Elastomeri poliuretanici cu denumirea generica de „UREPAN” sunt cauciucuri sintetice prelucrabile prin masticare pe valturi 63
8.5.2.3. Caracteristici tehnice si recepturi pentru elastomerii poliuretanici de tip Urepan 640 in comparatie cu Urepan 641 66
8.5.2.4. Caracteristici tehnice ale elastomerilor poliuretanici si stabilitatea termica a acestor elastomeri poliuretanici de tip ADIPRENE L, produsi ai Companiei Du Pont de Nemours din S.U.A. 69
8.5.2.5. Elastomer poliuretanic malaxabil pe valt de tip DALTOFLEX 1 72
8.5.2.6. Informatii tehnice privind prelucrarea elastomerilor poliuretanici de tip Urepan, Adiprene si Datoflex 1 73

9. Produse si tehnologii pentru fabricarea articolelor tehnice din cauciuc prin procedeul de
injectie 75
9.1. Sitele din poliuretan pentru sortarea pietrisului rezultat dupa concasare. Sunt un important domeniu de utilizare al poliuretanilor 76
9.2. Elastomeri poliuretanici prelucrati prin procedeul de pulverizare 78
9.3. Fire speciale de inalta elasticitate din elastomeri poliuretanici 81
9.4. Utilaje, aparatura si tehnologii utilizate pentru fabricarea elastomerilor uretanici 84
9.5. Procedeul de turnare a poliuretanilor lichizi, instalatii si aparate pentru fabricarea pieselor din poliuretan lichid 84
9.5.1. Pregatirea materiilor prime 86
9.5.2. Forme utilizate pentru prelucrare prin procedeul de turnare 87
9.6. Tehnologii pentru fabricarea elastomerilor poliuretanici prin turnare 87
9.6.1. Procedeul de structurare cu glicoli 87
9.6.2. Materii prime si recepturi pentru formarea preaductilor 87
9.6.3. Prelucrare 90
9.6.4. Procedee de fabricare a elastomerilor poliuretanici reticulati cu glicoli 91
9.6.5. Proprietatile poliuretanilor structurati cu glicoli 92
9.6.6. Procedee de reticulare a elastomerilor poliuretanici 99
9.6.7. Proprietatile elastomerilor poliuretanici obtinuti prin alte procedee de reticulare 99
9.6.8. Elemente privind fabricarea preaductilor poliuretanici 101
9.6.8.1. Sisteme poliuretanice care se intaresc la rece 102
9.6.8.2. Mase pentru umplerea rosturilor si pentru etansari 104
9.6.8.3. Procedee de prelucrare a cauciucului poliuretanic prin tehnologia clasica de amestecare pe valturi sau malaxoare Intermix 105
9.6.8.4. Structurarea cu izocianati 109
9.6.8.5. Compozitia amestecurilor 111
9.6.8.6. Stabilitatea amestecurilor din cauciuc poliuretanic 114
9.6.8.7. Formarea si structurarea 115
9.6.8.8. Realizare garniturilor profilate din cauciuc poliuretanic de tip kedere pentru autovehicule 116
9.6.8.9. Elastomeri poliuretanici pe baza de poliesteri 118
9.6.8.10. Structurarea amestecurilor de poliuretani prelucrabili pe valturi sau malaxoare cu alte sisteme decat cele cu izocianati 119
9.6.8.11. Efectuarea amestecurilor 120
9.6.8.12. Produse structurate cu glicoli 128
9.6.8.13. Produse celulare de tip elastomeri Vulkollan 130
9.6.8.14. Materii prime si recepturi pentru produsele pe baza de poliuretani celulari „Adiprene”, fabricati de Compania Du Pont de Nemours 131
9.6.8.15. Prelucrarea elastomerilor poliuretanici celulari 136
9.6.8.16. Elastomeri poliuretanici termoplastici 138
9.6.8.17. Prelucrarea prin calandrare (laminarea la calandru a foilor din cauciuc poliuretanic) 142
9.6.8.18. Proprietatile elastomerilor poliuretanici termoplastici 144
9.6.8.19. Proprietati fizice 145
9.6.8.20. Proprietati chimice 145
9.6.8.21. Caracterizarea elastomerilor poliuretanici 145
9.6.8.22. Consideratii tehnice privind elastomerii poliuretanici compacti 146

ANEXE 156
Anexa 1. Poliesteri comercializati pentru productia de spume elastice 156
Anexa 2. Poliesteri comercializati pentru spume dure si semidure 157
Anexa 3. Poliesteri – produse comercializate pentru lacuri si acoperiri de protectie 157
Anexa 4. Poliesteri comercializati pentru elastomeri poliuretanici 158
Anexa 5. Poliesteri comercializati pe baza de propilenoxid pentru spume elastice 159
Anexa 6. Poliesteri comercializati pentru spume rigide si semirigide 160
Anexa 7. Poliizocianati – produse comercializate 160
Anexa 8. Firme producatoare de materii prime pentru compusi poliuretanici 162

Bibliografie 163

DESPRE AUTOR:

Ing. CORNELIU IONESCU, este absolvent al Institutului Politehnic Bucuresti, Facultatea de Chimie Industriala, Sectia Chimie Organica, specialitatea Tehnologia compusilor macromoleculari, seria 1966.

Experienta profesionala:
1961-1966 – sef laborator tehnologic la Institutul de Cercetari Pielarie, Cauciuc, Mase plastice;
1966-1968 – Cercetator Stiintific la Institutul de Cercetari Pielarie, Cauciuc, Mase plastice;
1968-1971 – Sef sector Cercetare Articole Tehnice din Cauciuc;
1971-1983 – Inginer Sef la Combinatul de Articole Tehnice din Cauciuc, Jilava Bucuresti;
1983-1988 – Director General la Combinatul de Articole Tehnice din Cauciuc, Jilava Bucuresti;
1988-2001 – Sef serviciu Modernizare – Dezvoltare Investitii la Centrala Industriala de Anvelope Danubiana S. A. Bucuresti;
2001-2002 – Director General si Administrator la S.C. Ganne A.T.C.P.-Dragasani, Intreprindere cu capital francez producatoare de articole tehnice din cauciuc;
2002-2003 – Director coordonator la Combinatul de Articole Tehnice din Cauciuc, Jilava Bucuresti;
2003 – Director tehnic pentru activitatea de montaj si punere in functiune a fabricii de resapare anvelope camion dupa tehnologia Bandag USA la S.C. Rubber Grup S.A. – Bucuresti;
2003-2005 – Sef Serviciu Dezvoltari – Investitii la S.C. Tofan Grup S.A., Bucuresti;
2005-2006 – inginer specialist la societatea Brillanten Kley GmbH din Saarbruken – Germania;
2006 si in prezent – colaborator cu conventie civila la S.C. Leonard-Import-Export S.A. pentru activitatea de Import-Export utilaje si aparatura de laborator in domeniul cauciucului si al materialelor plastice si pentru activitati de punere in functiune si atingerea parametrilor proiectati;
2001-2005 – acordare de asistenta tehnica la intreprinderea de fabricatie benzi de transport si articole tehnice din cauciuc presate, la compania Brillianten Kley, Saarbruken – Germany.

Publicatii:
1964 – Corneliu Ionescu, Stefan Rasidescu – Realizarea presiunilor elastice din cauciuc pentru filaturile de bumbac si lana.
1967 – Corneliu Ionescu, Stefan Rasidescu, Adolf Spiegel – Studiu privind polimeri uretanici, Oficiu de Documentare Tehnica la Ministerului Industriei Usoare