Os formuladores de revestimentos, adesivos, selantes e elastômeros (CASE), bem como os fabricantes de espumas e aplicações de fibras elásticas, utilizam uma família diversificada de polióis para atender às especificações de desempenho do produto. Esses polióis incluem politetrametileno éter glicóis (PTMEG), polipropileno glicóis (PPG), poliésteres à base de adipato e ftalato, polióis de policaprolactona e polióis de policarbonato.
Selecionar o melhor poliol para uma fórmula específica pode ser a diferença entre fabricar um produto de alta qualidade ou uma oferta de baixo desempenho. A chave para a seleção adequada de materiais é uma boa compreensão das características inerentes à química de cada poliol, um nível de inteligência empresarial que é uma marca registrada da equipe da Ganrade. PTMEG é o principal poliol usado em elastômeros de poliuretano de alto desempenho. Os poliuretanos à base de PTMEG são conhecidos pela resistência superior à clivagem hidrolítica, boa retenção de propriedades mecânicas em baixa temperatura, alta resiliência, boas características de processamento e excelentes propriedades mecânicas e dinâmicas.
Atributos de desempenho de polióis para aplicações CASE
A cristalização induzida por tensão dos segmentos macios do PTMEG, a difuncionalidade exata e os baixos valores de acidez são fatores que contribuem para as propriedades mecânicas superiores dos elastômeros de poliuretano associados. Esses fatores tornam o PTMEG o material preferido para processadores especializados em rodas, correias, pneus, tubos, superfícies resistentes à abrasão e muitos outros produtos.
Comparados aos poliuretanos do tipo poliéster, os polióis poliéter PPG também apresentam excelente resistência à hidrólise e propriedades a baixas temperaturas. No entanto, quando comparados com os polióis PTMEG e poliéster, os polióis PPG apresentam propriedades mecânicas inferiores e são mais propensos à degradação termo-oxidativa.
Em contraste com os polióis PPG, os polióis poliéster possuem melhores propriedades mecânicas, como resistência à tração e ao rasgo e resistência à fadiga por flexão. Os polióis de poliéster são produtos de reação de ácidos dicarboxílicos e dióis, e os segmentos de poliéster podem ser cristalinos ou amorfos. Esses poliésteres são mais resistentes a óleo, graxa, solventes e oxidação.
Os polióis policaprolactona apresentam viscosidades de fusão mais baixas, uma distribuição de peso molecular mais estreita e baixos valores de acidez que melhoram a sua estabilidade hidrolítica. Os polióis de policarbonato são caracterizados por uma resistência superior ao calor e à umidade em comparação aos polióis de poliéster.
Desempenho com elastômeros de uretano correspondentes
Os polióis poliéter e poliéster também exibem uma variedade de características de desempenho com relação específica aos poliuretanos, como estabilidade hidrolítica, resistência química e muito mais.
Estabilidade Hidrolítica
Os poliuretanos à base de poliéter apresentam excelente resistência à hidrólise, mesmo em temperaturas mais altas. Esses poliuretanos são o material preferido para aplicações que envolvem imersão em água ou aplicações que exigem boa retenção de propriedades em ambientes quentes e úmidos.
Embora os poliésteres ofereçam maior resistência inicial à tração e ao rasgo, eles são suscetíveis à clivagem hidrolítica. Além disso, a presença de catalisadores de esterificação residuais pode acelerar a hidrólise.
Os polióis de policaprolactona e os polióis de policarbonato são mais estáveis hidroliticamente do que os poliésteres de adipato e ftalato padrão, devido aos seus níveis de ácido mais baixos e uma baixa propensão para gerar porções ácidas durante a hidrólise.
Resistência Química
Os poliuretanos à base de poliéster, particularmente os poliuretanos semicristalinos à base de poliol, são mais resistentes a certos tipos de produtos químicos. Os poliuretanos à base de poliéster ajudarão seus produtos a resistir à exposição a óleos, combustíveis e solventes de hidrocarbonetos.
Se a resistência à umidade e a ácidos e bases suaves for crítica, os poliuretanos à base de poliéter são uma escolha muito boa para sua aplicação.
Baixa temperatura e desempenho térmico
Os poliéteres têm temperatura de transição vítrea (Tg) mais baixa e retêm melhor sua flexibilidade e resistência ao impacto em baixas temperaturas. Os poliésteres, por sua vez, apresentam melhor estabilidade termo-oxidativa e retenção de propriedades em temperaturas elevadas.
Resiliência
Os poliuretanos à base de poliéter geralmente apresentam maior recuperação (resiliência) em comparação com seus equivalentes à base de poliéster.
Propriedades Dinâmicas e Mecânicas
Em aplicações que exigem produtos com maior resistência à tração e ao corte e ao rasgo, os poliésteres são os polióis preferidos. Os poliéteres proporcionam menor histerese ou acúmulo de calor, o que os torna um material preferido para aplicações dinâmicas como rodas, rodízios e rolos.
Resistência à abrasão
O desgaste por abrasão é mais frequentemente resultado da combinação de abrasão por deslizamento e impacto. Existem vários testes de abrasão projetados para prever com precisão o desempenho de serviço de um material, já que muitos fatores diferentes podem impactar o desempenho de abrasão dos elastômeros de uretano. Selecionar o teste de abrasão correto, que corresponda mais de perto à aplicação final real, pode, portanto, ser bastante desafiador.
Os poliuretanos à base de poliéter, devido à sua maior resiliência, oferecem melhor desempenho em aplicações onde a abrasão por impacto é a forma dominante de desgaste. Esta dinâmica de desempenho é especialmente verdadeira para elastômeros baseados em PTMEG.
De um modo geral, a maior resistência à tração e ao rasgo dos materiais de poliuretano à base de poliéster oferecem uma vantagem em aplicações onde o deslizamento é a forma dominante de abrasão.
O ambiente no qual se espera que o material funcione também deve ser considerado. Um potencial de hidrólise na superfície dos poliuretanos à base de éster, por exemplo, terá um impacto negativo na sua resistência à abrasão a longo prazo.
Características de processamento
Os polióis PTMEG são dióis primários difuncionais exatos que exibem vários atributos-chave para processamento. Os polióis PTMEG apresentam um grau de acidez muito baixo. Seus pontos de fusão são medidos abaixo da temperatura ambiente para graus de baixo peso molecular, como PTMEG 650. Graus de peso molecular mais alto fundem ligeiramente acima da temperatura ambiente e exibem viscosidade mais baixa porque sua distribuição de peso molecular é mais estreita. Além disso, os polióis PTMEG promovem consistência na produção de poliuretanos.
Os polióis PPG não são exatamente difuncionais e contêm níveis de monofuncionalidade. Eles também têm porções hidroxila secundárias com menor reatividade. Consequentemente, a sua distribuição de peso molecular e viscosidade são superiores aos dos poliuretanos à base de PTMEG e os pesos moleculares alcançados são geralmente mais baixos.
Finalmente, os polióis poliéster podem ter pontos de fusão elevados e graus de acidez mais elevados, o que afecta a reactividade do catalisador. Estes polióis exibem amplas distribuições de peso molecular e viscosidades.