Классификация
Стандартные (полные) преполимеры не содержат в составе свободные молекулы мономерных изоцианатов.Как правило такие преполимеры имеют низкое содержание NCO-групп, высокую вязкость при комнатной температуре либо являются твердыми или воскообразными веществами. При переработке требуют предварительного разогрева.
Квазипреполимеры — смесь NCO-содержащих соединений, в составе которой есть молекулы преполимеров и молекулы свободных мономерных диизоцианатов, т.е. неполные преполимеры.
Квазипреполимеры - жидкие при комнатной температуре. Перерабатываются холодными или подогреваются.
Преимущества использования преполимеров в сравнении с чистыми изоцианатами
2) Экономика производства
Жидкий преполимер проще использовать по сравнению с твердым мономерным 4,4 – дифенилметандиизоцианатом (4,4 – MDI), кристаллическим при 20ᵒС. Уходят производственные затраты, связанные с хранением 4,4 - MDI при -18°С и разморозкой продукта.
3) Контроль протекания реакции
Промежуточная стадия синтеза форполимера дает возможность образовывать требуемые молекулярные структуры, контролировать длину цепи и конечные свойства изделия. Использование преполимеров позволяет избежать протекания побочных реакций образования тримеров, аллофанатов, биуретов. Эти реакции могут дать разветвление основной цепи полимера, что изменит конечные физ-механические свойства изделий.
4) Улучшение совместимости компонентов
Несовместимость полиолов может быть снижена за счет преполимеризации. При производстве эластомеров используются низкомолекулярные диолы и диамины, которые имеют плохую растворимость в высокомолекулярных полиэфирах. Их предварительное взаимодействие с диизоцианатами и получение более совместимых преполимеров позволяет решить проблемы пространственного распределения диолов по всему объему.
5) Снижение усадки изделий
Снижение экзотермии реакции уретанообразования за счет рассеивания части тепла на стадии синтеза преполимера приводит к снижению линейной усадки при производстве эластомеров, которая проявляется при остывании.
6) Увеличение жизнеспособности смеси компонентов
Время жизни двухкомпонентных систем выше вследствие более низкой реакционной способности преполимеров по сравнению с мономерными изоцианатами. Снижение реакционной способности преполимеров дает возможность контролировать скорость реакции между компонентами. Например, при отливке крупных деталей это позволяет заполнять литьевую форму смесью компонентов и дать возможность захваченному воздуху выйти из формы до наступления гелеобразования.
Применение
1) Однокомпонентные клеи для резиновой крошкиВ качестве связующего для резиновой и EPDM крошки при укладке травмобезопасных площадок используются преполимеры на основе MDI изоцианата и простого полиэфира. Синтезируют преполимеры с вязкостью 3000-4000 мПа.с и массовой долей изоцианатных групп 9-11%. Остаточные NCO-группы преполимера взаимодействуют с влагой воздуха и полимер застывает.
2) Клей для сэндвич-панелей
Схожие преполимеры, но с увеличенной активностью за счет добавления катализаторов используют в производстве сэндвич-панелей типа «металл - мин.вата - металл» и др. Чаще всего после нанесения клей орошают водой из распылителей. Вода расходуется на реакцию с изоцианатными группами преполимера.3) Лакокрасочная продукция
Для однокомпонентных влагоотверждаемых покрытий, грунтовок, мастик используют преполимеры на основе MDI и TDI, а также алифатических изоцианаов – IPDI (изофорондиизоцианата), HDI (гексаметилендиизоцианат) и др. Преполимеры наполняют порошками, растворителями, катализаторами, пеногасителями, осушителями и другими функциональными добавками.
4) Герметики
Полиуретановые преполимеры могут использоваться как в однокомпонентных составах, так и в двух. Однокомпонентные составы на основе преполимеров отверждаются за счет влаги воздуха и герметично упаковывают в тюбики. В двухкомпонентных составах преполимеры являются отвердителями и смешиваются с полиольной пастой непосредственно перед применением.
5) Системы полиуретановых подошв обуви
Изоцианатный компонент в системах для получения подошв обуви также является квазипреполимером. Применение чистых изоцианатов не технологично. Использование простых полиэфиров в преполимерах дает хорошую эластичность при отрицательных температурах, устойчивость к гидролизу, но невысокую прочность подошв. При замене на сложные полиэфиры – увеличивается прочность, износостойкость подошв и сопротивление истиранию, однако при отрицательных температурах подошвы трескаются и ломаются при изгибе.
Преполимеры являются неотъемлемой частью систем литьевых эластомеров. Многообразие свойств эластомеров достигается разнообразием изоцианатов и полиэфиров, входящих в состав преполимеров. Для получения мягких «резин» используют преполимеры с низким значением изоцианатных групп на основе полиэфиров с высокой молекулярной массой. Для отверждения таких преполимеров требуется небольшое количество сшивателей, которые становятся жестким блоком в структуре. Для получения твердых «пластиков» используют преполимеры с более высокими значениями NCO и, соответственно, большее количество сшивателей.
7) Наливные полы
Выбор изоцианатного компонента для отверждения составов наливных полов дает возможность получать различные свойства покрытий. Например, для твердых полов используют чистый полимерный MDI. Для спортивных эластичных покрытий предпочтительнее использование квазипреполимеров, которые дадут амортизацию покрытию.
8) Покрытия на основе полимочевины
Изоцианатный компонент полимочевины (квазипреполимер) может существенно повлиять на свойства покрытия. Замена полиэфира в преполимере может придать специфические свойства покрытию – например, абразивостойкость, повышенную эластичность и др.
