Poliuretano katalizatorius

Poliuretano katalizatorius yra medžiaga, kuri dedama į poliuretano mišinius, siekiant pagreitinti cheminę reakciją tarp poliolio ir izocianato komponentų. Katalizatorius padeda sumažinti mišinio klampumą, palengvina tvarkymą ir naudojimą, palengvina polimerų tinklo susidarymą. Priklausomai nuo paskirties ir norimų galutinio produkto savybių, naudojami skirtingi poliuretano katalizatorių tipai, įskaitant aminų ir alavo -katalizatorius, kurių kietėjimo laikas, reaktyvumo lygis ir tinkamumo laikas gali skirtis.

Pagerintas reakcijos laikas

Poliuretano katalizatoriai gali padidinti reakcijos laiką ir pagreitinti visą gamybos procesą, taip padidindami produktyvumą.

Geresnės mechaninės savybės

Poliuretano katalizatoriai gali pagerinti mechanines poliuretano gaminių savybes, įskaitant ilgaamžiškumą, stiprumą ir lankstumą.

Didesnis terminis stabilumas

Dėl poliuretano katalizatorių gaunami poliuretano gaminiai, pasižymintys geresniu terminiu stabilumu, o tai reiškia, kad jie gali atlaikyti aukštą temperatūrą, neištirpdami ir nesuirdami.

Pagerintas cheminis atsparumas

Poliuretano katalizatoriai gali pagerinti poliuretano gaminių cheminį atsparumą, todėl jie tampa atsparesni atšiaurioms cheminėms medžiagoms, rūgštims ir tirpikliams.

Sumažėjusios gamybos sąnaudos

Poliuretano katalizatoriai gali padėti sumažinti poliuretano gaminių gamybos sąnaudas, nes jiems reikia trumpesnio apdorojimo laiko ir mažiau žaliavų.

Geresnė putų kokybė

Poliuretano katalizatoriai gali pagerinti poliuretano putų kokybę, pagerindami jo ląstelių struktūrą, tankį ir suspaudimo savybes.

Žalieji katalizatoriai

Daugelis poliuretano katalizatorių yra nekenksmingi aplinkai ir saugūs naudoti, todėl sumažėja poliuretano gamybos poveikis aplinkai ir žmonių sveikatai.

Poliuretano katalizatoriai yra cheminės medžiagos, būtinos poliuretano medžiagų gamyboje. Poliuretanas yra universalus polimeras, naudojamas įvairiose srityse, tokiose kaip izoliacija, lanksčios ir standžios putos, dangos, klijai ir elastomerai. Poliuretano savybės priklauso nuo gamybos procese naudojamo katalizatoriaus tipo. Katalizatoriai naudojami inicijuoti cheminę reakciją tarp poliolių ir izocianatų, dėl kurių susidaro poliuretanas.

Yra dvi pagrindinės poliuretano katalizatorių kategorijos: aminų katalizatoriai ir alavo{0}}katalizatoriai. Amino katalizatoriai yra dažniausiai naudojami katalizatoriai poliuretano gamyboje, nes jie yra labai veiksmingi ir universalūs. Jie naudojami įvairiems tikslams, įskaitant lanksčias ir standžias putas, taip pat dangas ir klijus. Aminų katalizatoriai veikia pagreitindami reakciją tarp poliolių ir izocianatų, skatindami uretano jungčių susidarymą. Amino katalizatorių pavyzdžiai yra trietilendiaminas (TEDA), dimetilcikloheksilaminas (DMCHA) ir N-metilmorfolinas (NMM).

Alavo{0}}katalizatoriai naudojami ten, kur reikalingas greitesnis reakcijos laikas, pvz., gaminant dangas ir klijus. Jie veikia skatindami karbamato jungčių tarp izocianatų ir poliolių susidarymą. Alavo -katalizatorių pavyzdžiai yra dibutilalavo dilauratas (DBTDL) ir alavo oktoatas (T-9). Tačiau alavo katalizatorių naudojimas buvo apribotas dėl jų toksiškumo ir galimo poveikio aplinkai.

Be aminų ir alavo{0}}katalizatorių, yra ir kitų tipų poliuretano katalizatoriai, pvz., tretinio aminų katalizatoriai, metalo organiniai katalizatoriai ir bismuto{1}}katalizatoriai. Šie katalizatoriai turi specifinį pritaikymą ir savybes, todėl jie tinka tam tikro tipo poliuretano gamybai.

Poliuretano katalizatoriai atlieka gyvybiškai svarbų vaidmenį kontroliuojant poliuretano medžiagų chemiją ir savybes. Tinkamo katalizatoriaus pasirinkimas priklauso nuo norimų savybių ir galutinio produkto panaudojimo.

Šioje ataskaitoje pagrindinis dėmesys skiriamas poliuretano amino katalizatoriaus rinkai.

Poliuretano putos susidaro reaguojant polioliui, poliizocianatui ir vandeniui, dalyvaujant katalizatoriams ir kitoms pagalbinėms medžiagoms.

Katalizatoriai atlieka svarbų vaidmenį ne tik kontroliuojant ir subalansuojant želė susidarymo ir pūtimo reakcijas, bet ir optimizuojant putų savybes bei kietėjimo greitį formuojant putas. Tretiniai aminai atskirai arba kartu su alavo oktoatu yra plačiausiai naudojami katalizatoriai poliuretano putų gamyboje.

Priklausomai nuo jų cheminės struktūros, jie pagreitina reakciją tarp hidroksilo ir izocianato grupių, pagreitina pūtimo reakciją tarp izocianato ir vandens, dėl kurios susidaro CO2, arba kai blokuojami karboksirūgštimis, jų aktyvumas yra uždelstas, pašalinus blokus aukštesnėje temperatūroje. Amino katalizatoriai gali pagreitinti paviršiaus reakcijos greitį ir pagerinti gatavų gaminių paviršiaus savybes, migruodami į putplasčio formos paviršių. Tie, kuriuose yra hidroksilo grupių, reaguos su izocianato grupėmis, kurios susijungs su poliuretano polimero matrica, todėl per galutinio produkto eksploatavimo laiką neišskiriama nulinė -amino katalizatoriaus emisija.

Pasaulinė poliuretano aminų katalizatorių rinka 2022 m. buvo įvertinta milijonais JAV dolerių, o iki 2029 m. ji turėtų pasiekti milijonus JAV dolerių. Prognozuojamu 2023 m. -2029 m. laikotarpiu CAGR bus %. Vertinant rinkos dydį buvo atsižvelgta į COVID-19 ir Rusijos ir Ukrainos karo įtaką.

Apskaičiuota, kad Šiaurės Amerikos poliuretano amino katalizatoriaus rinka padidės nuo milijonų USD 2023 m. iki milijonų USD iki 2029 m., o CAGR prognozuojamu 2023–2029 m. laikotarpiu.

Apskaičiuota, kad Azijos-Ramiojo vandenyno poliuretano amino katalizatoriaus rinka padidės nuo mln. USD 2023 m. iki mln. USD iki 2029 m., o CAGR prognozuojamu 2023–2029 m. laikotarpiu bus %.

Pagrindinės pasaulinės „Polyuretan Amine Catalyst“ įmonės yra „Huntsman“, „Kao Corporation“, „BASF“, „The Dow Chemical“, „Momentive“, „Covestro“, „Evonik“, „Tosoh“, „LANXESS“ ir kt. 2022 m. trys didžiausi pasaulio pardavėjai sudarė apie % pajamų.

Katalizė atlieka pagrindinį vaidmenį pramoninėse cheminėse transformacijose. Daugiau nei 85 % pramoninių chemikalų gaminami naudojant katalizinius procesus, nes katalizatoriai atlieka energetiškai palankesnes reakcijas, palyginti su ne-katalizinėmis, todėl galima naudoti švelnesnes reakcijos sąlygas.

Katalizatoriai turi didelę įtaką polimerizacijos reakcijos mechanizmui, pvz., laisvųjų radikalų, katijonų, anijonų ir įterpimo polimerizacija. Be kitų, reikėtų paminėti Ziegler-Natta katalizatorius, taip pat metaloceno katalizatorius, kurie buvo sėkmingai pradėti naudoti pramonėje gaminant polimerus naujoms reikmėms.

Tinkamas katalizatoriaus pasirinkimas turi didelę įtaką polimero susidarymui ir polimerizacijai reikalingam laikui. Be to, katalizatorius nustato gautų polimerų, tokių kaip poliuretanai, kurie gaminami poliaddicijos reakcijos tarp di- arba poli-izocianatų ir dviejų - arba daugiafunkcinių poliolių, savybes. Lanksčios putos yra mažo-tankio akytosios poliuretano medžiagos, kurių atsparumas gniuždymui yra ribotas ir grįžtamasis. Tarp jų plačiausiai naudojamos vandeniu-pučiamos plokštės ir suformuotos lanksčios putos. Tinkamas katalizatoriaus formulės parinkimas ruošiant poliuretano putas turi įtakos savybėms, kurios reikalingos daugeliui pritaikymų patalynės, baldų ir automobilių pramonėje.

Poliuretano rinka sudaro apie 7% pasaulinės polimerų rinkos. Paprastai poliuretanai gali būti skirstomi į lanksčias putas (∼50 %; baldai, čiužiniai, automobilių sėdynės), standžias putas (∼30 %; izoliacinės ir konstrukcinės medžiagos), taip pat dangas, klijus, sandariklius ir elastomerus (∼20 %; dažai, rišikliai, lakai ir elastomerinės medžiagos). Cheminiu požiūriu poliuretanai gaunami iš įvairių reakcijų, įskaitant reakciją tarp izocianato (vienguba jungtisNCO) ir poliolio (vienguba jungtisOH), kuri suteikia „uretano“ grupes (vienguba jungtisNHCOO vienguba jungtis). Poliuretano putų susidarymas iš esmės susideda iš dviejų reakcijų.

Pirmoji yra izocianato ir poliolio reakcija, žinoma kaip želė, kuri sudaro pagrindinę uretano grupę. Dėl šios reakcijos susidaro susietas polimeras, nes naudojami polioliai su keliomis hidroksilo grupėmis. Antrinė uretano grupės reakcija su izocianato grupe, kad susidarytų alofanato grupė, yra dar vienas galimas būdas dar labiau susieti polimerą. Antroji reakcija yra izocianato{5}}vandens reakcija, žinoma kaip pūtimo reakcija, kuri sudaro karbamo rūgštį, kuri skyla ir susidaro aminas ir anglies dioksidas burbuliukų pavidalu. Tada susidariusi amino grupė reaguoja su kita izocianato grupe, kad susidarytų pakaitas karbamidas.

Antroji pūtimo reakcijos dalis prisideda prie izocianato molekulių aromatinių grupių grandinės pratęsimo, kad susidarytų linijiniai kieti segmentai. Kita antrinė reakcija yra biureto ir alofanato jungčių susidarymas, dėl kurių gali susidaryti kovalentinis kryžminis ryšys. Reikalinga teisinga šių reakcijų pusiausvyra, nes ji kontroliuoja putų stabilumą ir leidžia gauti putų su pritaikytomis fizinėmis savybėmis. Poliuretano putų sintezėje naudojami katalizatoriai padeda tiksliai kontroliuoti santykinius izocianato reakcijos greičius tiek su polioliu, tiek su vandeniu. Disbalansas tarp jų gali sukelti putų žlugimą arba netinkamų ląstelių susidarymą, kurias galima uždaryti arba atidaryti per anksti.

Poliuretano technologijoje daugiausia naudojami dviejų tipų katalizatoriai, ty aminų katalizatoriai ir organiniai metalai. Amino katalizatoriai paprastai katalizuoja izocianato-vandens reakciją geriau nei izocianato-poliolio reakciją, o organiniai metalai laikomi gelio katalizatoriais, nors jie papildomai veikia pūtimo reakcijas .