Catalitzador de poliuretà

El catalitzador de poliuretà és una substància que s'afegeix a les formulacions de poliuretà per accelerar la reacció química entre els components de poliol i isocianat. El catalitzador ajuda a reduir la viscositat de la mescla, facilitant la seva manipulació i aplicació, i facilita la formació de la xarxa de polímers. S'utilitzen diferents tipus de catalitzadors de poliuretà segons l'aplicació i les propietats desitjades del producte final, inclosos els catalitzadors a base d'amina i d'estany-, que poden tenir diferents temps de curat, nivells de reactivitat i vida útil.

Temps de reacció millorat

Els catalitzadors de poliuretà tenen la capacitat de millorar el temps de reacció i accelerar tot el procés de producció, augmentant així la productivitat.

Millors propietats mecàniques

Els catalitzadors de poliuretà poden millorar les propietats mecàniques dels productes de poliuretà, incloent-hi la durabilitat, la resistència i la flexibilitat.

Major estabilitat tèrmica

Els catalitzadors de poliuretà donen lloc a productes de poliuretà amb una millor estabilitat tèrmica, la qual cosa significa que poden suportar altes temperatures sense fondre's ni trencar-se.

Resistència química millorada

Els catalitzadors de poliuretà poden millorar la resistència química dels productes de poliuretà, fent-los més resistents a productes químics durs, àcids i dissolvents.

Cost de producció reduït

Els catalitzadors de poliuretà poden ajudar a reduir el cost de producció dels productes de poliuretà, ja que requereixen menys temps de processament i menys matèria primera.

Millor qualitat d'escuma

Els catalitzadors de poliuretà poden millorar la qualitat de l'escuma de poliuretà millorant la seva estructura cel·lular, densitat i propietats de compressió.

Catalitzadors verds

Molts catalitzadors de poliuretà són respectuosos amb el medi ambient i segurs d'utilitzar, reduint l'impacte de la producció de poliuretà en el medi ambient i la salut humana.

Els catalitzadors de poliuretà són substàncies químiques essencials en la producció de materials de poliuretà. El poliuretà és un polímer versàtil utilitzat en una àmplia gamma d'aplicacions com ara aïllants, escumes flexibles i rígides, recobriments, adhesius i elastòmers. Les propietats del poliuretà depenen del tipus de catalitzador utilitzat durant el procés de producció. Els catalitzadors s'utilitzen per iniciar la reacció química entre poliols i isocianats, que dóna lloc a la formació de poliuretà.

Hi ha dues categories principals de catalitzadors de poliuretà: els catalitzadors d'amina i els catalitzadors d'estany-. Els catalitzadors d'amina són els catalitzadors més utilitzats en la producció de poliuretà, ja que són molt efectius i versàtils. S'utilitzen en una àmplia gamma d'aplicacions, com ara escumes flexibles i rígides, així com recobriments i adhesius. Els catalitzadors d'amines funcionen accelerant la reacció entre poliols i isocianats afavorint la formació d'enllaços d'uretà. Alguns exemples de catalitzadors d'amina inclouen la trietilendiamina (TEDA), la dimetilciclohexilamina (DMCHA) i la N-metilmorfolina (NMM).

Els catalitzadors basats en estany-s'utilitzen en aplicacions on es requereixen temps de reacció més ràpids, com ara la producció de recobriments i adhesius. Funcionen promovent la formació d'enllaços carbamats entre isocianats i poliols. Alguns exemples de catalitzadors basats en estany-inclouen el dilaurat de dibutilestany (DBTDL) i l'octoat estannós (T{-9). Tanmateix, l'ús de catalitzadors a base d'estany s'ha restringit a causa de la seva toxicitat i potencial impacte ambiental.

A més dels catalitzadors a base d'amina i{0}}estany, també hi ha altres tipus de catalitzadors de poliuretà, com ara catalitzadors d'amina terciària, catalitzadors organometàl·lics i catalitzadors de bismut-. Aquests catalitzadors tenen aplicacions i propietats específiques que els fan aptes per a determinats tipus de producció de poliuretà.

Els catalitzadors de poliuretà tenen un paper vital en el control de la química i les propietats dels materials de poliuretà. La selecció del catalitzador adequat depèn de les propietats desitjades i de l'aplicació del producte final.

Aquest informe se centra en el mercat del catalitzador d'amina de poliuretà.

Les escumes de poliuretà es produeixen per la reacció de poliol, poliisocianat i aigua en presència de catalitzadors i altres agents auxiliars.

Els catalitzadors tenen un paper important no només en el control i l'equilibri entre les reaccions de gelificació i bufat, sinó també en l'optimització de les propietats de l'escuma i la velocitat de curat durant la formació de l'escuma. Les amines terciàries soles o en combinació amb l'octoat d'estany són els catalitzadors més utilitzats en la fabricació d'escumes de poliuretà.

Depenent de la seva estructura química, acceleren la reacció entre els grups hidroxil i els isocianats, acceleren la reacció de bufat entre isocianat i aigua donant lloc a la formació de CO2, o quan estan bloquejats amb àcids carboxílics mostren una activitat retardada després de ser desbloquejats a temperatures elevades. Els catalitzadors d'amina poden accelerar la velocitat de reacció superficial i millorar les propietats superficials dels productes acabats migrant a la superfície del motlle d'escuma. Els que contenen grups hidroxil reaccionaran amb els grups isocianats que s'uneixen a la matriu de polímer de poliuretà, la qual cosa fa que el catalitzador d'amina no -emissió durant la vida útil del producte final.

El mercat global del catalitzador d'amina de poliuretà es va valorar en milions de dòlars EUA el 2022 i es preveu que arribi a milions de dòlars el 2029, presenciant un CAGR del % durant el període de previsió 2023-2029. Es va tenir en compte la influència de COVID-19 i la guerra entre Rússia i Ucraïna a l'hora d'estimar la mida del mercat.

S'estima que el mercat nord-americà del catalitzador d'amina de poliuretà augmentarà des de milions de dòlars el 2023 fins a arribar al milions de dòlars el 2029, a un CAGR del % durant el període de previsió del 2023 al 2029.

S'estima que el mercat d'Àsia-Pacífic per al catalitzador d'amina de poliuretà augmentarà des de milions de dòlars el 2023 fins a arribar al milions de dòlars el 2029, a un CAGR del % durant el període de previsió del 2023 al 2029.

Les principals empreses globals de Polyurethane Amine Catalyst inclouen Huntsman, Kao Corporation, BASF, The Dow Chemical, Momentive, Covestro, Evonik, Tosoh i LANXESS, etc. El 2022, els tres principals venedors del món van representar aproximadament un % dels ingressos.

La catàlisi té un paper fonamental en les transformacions químiques industrials. Més del 85% dels productes químics industrials es fabriquen mitjançant processos catalítics, ja que els catalitzadors proporcionen reaccions energèticament més favorables en comparació amb les no-catalítiques, la qual cosa permet l'ús de condicions de reacció més suaus .

Els catalitzadors tenen una influència significativa en el mecanisme de reacció de polimerització, per exemple, la polimerització de-radical lliure, catiònic, aniònic i d'inserció. Entre d'altres, cal esmentar els catalitzadors Ziegler-Natta així com els catalitzadors de metal·locè que s'han introduït amb èxit a la indústria per a la producció de polímers per a noves aplicacions.

L'elecció correcta del catalitzador té un efecte significatiu en la formació del polímer i en el temps necessari per a la polimerització. A més, el catalitzador determina les propietats dels polímers obtinguts com els poliuretans que es fabriquen per reacció de poliaddició entre di- o poli-isocianats i dos- o poliols multi{-funcionals. Les escumes flexibles són materials de poliuretà cel·lular de baixa-densitat, amb una resistència limitada i reversible a la compressió. Entre ells, els més utilitzats són les lloses-bufades amb aigua i les escumes flexibles modelades. La selecció adequada de la formulació del catalitzador en la preparació d'escumes de poliuretà influeix en les propietats que es requereixen per a una sèrie d'aplicacions en roba de llit, mobles i indústria de l'automòbil.

El mercat del poliuretà representa al voltant del 7% del mercat mundial de polímers. En general, els poliuretans es poden classificar en escumes flexibles (~50%; mobles, matalassos, seients d'automòbil), escumes rígides (~30%; materials d'aïllament i estructurals), així com recobriments, adhesius, segelladors i elastòmers (~20%; pintures, aglutinants, laques) i materials elastomèrics. Des del punt de vista químic, els poliuretans s'obtenen a partir d'una sèrie de reaccions diferents, inclosa la reacció entre isocianat (enllaç simple NCO) i poliol (enllaç simple OH) que dóna grups "uretà" (enllaç simple NHCOOenllaç simple). La formació d'escuma de poliuretà consisteix essencialment en dues reaccions.

La primera és la reacció isocianat-poliol, coneguda com la gelificant que forma el grup uretà de la columna vertebral. Aquesta reacció condueix a la formació d'un polímer-reticulat, ja que s'utilitzen poliols amb diversos grups hidroxil. La reacció secundària d'un grup uretà amb un grup isocianat per formar un grup al·lofanat és una altra manera possible d'encreuar encara més -el polímer. La segona és la reacció d'aigua d'isocianat-, coneguda com la de bufat que forma l'àcid carbàmic que es descompon per donar una amina i diòxid de carboni en forma de bombolles. A continuació, el grup amina format reacciona amb un altre grup isocianat per donar una urea disubstituïda.

La segona part de la reacció de bufat contribueix a estendre en cadena els grups aromàtics de les molècules d'isocianat per formar segments durs lineals. Una altra reacció secundària implica la formació d'enllaços biuret i al·lofanat que podrien conduir a la formació d'enllaços-covalents creuats. Es requereix l'equilibri correcte entre aquestes reaccions ja que controla l'estabilitat de l'escuma i permet aconseguir escumes amb propietats físiques a mida. Els catalitzadors utilitzats en la síntesi d'escumes de poliuretà ajuden a controlar amb precisió les velocitats de reacció relatives de l'isocianat tant amb poliol com amb aigua. El desequilibri entre ells pot provocar el col·lapse de l'escuma o la formació de cèl·lules inadequades que es poden tancar o obrir prematurament.

Hi ha principalment dos tipus de catalitzadors utilitzats en la tecnologia del poliuretà, és a dir, els catalitzadors d'amina i els organometàl·lics. Els catalitzadors d'amina generalment catalitzen la reacció isocianat-aigua millor que la reacció isocianat-poliol, mentre que els organometàl·lics es consideren catalitzadors de gel, encara que també influeixen en les reaccions de bufat.