1. Cele ćwiczenia

Celem ćwiczenia było zapoznanie się z procesem powstawania pianek poliuretanowych oraz ocena ich właściwości metodą organoleptyczną.

2. Materiały wykorzystane do przeprowadzenia ćwiczenia

Podstawowymi surowcami w syntezie poliuretanów są związki izocyjanianów i polihydroksylowe zwane poliolami. Poliole stanowią około 2/3 składu poliuretanów. Są substancjami o długich elastycznych łańcuchach, o ciężarze cząsteczkowym od 500 do 9000 j.m.a. zakończone co najmniej dwiema grupami hydroksylowymi. Związki te nadają poliuretanom elastyczność i miękkość oraz odporność na niskie temperatury, są zwykle najtańszymi składnikami poliuretanów.

Ze względu na budowę chemiczną poliole można podzielić na dwie grupy:

- polieterole,

- poliestrole.

Izocyjaniany w procesie wytwarzania poliuretanów odgrywają podwójną rolę. Przedłużają cząsteczki polioli przez reakcje z grupami wodorotlenowymi, powodując polimeryzację, a w ich reakcji z wodą wydziela się ditlenek węgla powodujący spienianie masy reakcyjnej. Izocyjaniany charakteryzują się rzadko spotykaną aktywnością chemiczną, przejawiającą się w samorzutnych reakcjach ze wszystkimi niemal związkami zawierającymi aktywne atomy wodoru, jak woda, aminy, kwasy karboksylowe i inne.

3. Proces powstawania pianek poliuretanowych

I próbka
Polio purocyn B			15 g
Izocyjanian izopirol 20/30IS			15 g
Obliczanie gęstości kostki wyciętej z próbki masa: m = 9,6 g objętość V = 112,8 cm^3

II próbka
Polio purocyn B			15 g
Izocyjanian izopirol 20/30IS			15 g
Obliczanie gęstości kostki wyciętej z próbki masa: m = 7,3 g objętość V = 232,12 cm^3

III próbka
Polio purocyn B			22 g
Izocyjanian izopirol 20/30IS			32 g
Obliczanie gęstości kostki wyciętej z próbki masa: m = 54 g objętość V = 1211,25 cm^3

IV próbka
Polio purocyn B			28 g
Izocyjanian izopirol 20/30IS			42 g
Obliczanie gęstości kostki wyciętej z próbki masa: m = 70 g objętość V = 1211,25 cm^3

4. Wnioski

W procesie wytwarzania pianek poliuretanowych można wyróżnić kilka etapów. Pierwszą fazą tego procesu jest łączenie się ze sobą komponentów, które ma celu zapoczątkowanie wzrostu objętości wymieszanych składników. Podczas tej reakcji dwutlenek węgla co powoduje powstawanie porów.

W kolejnym etapie można zaobserwować gwałtowny wzrost objętości pianki, aż do uzyskania maksymalnych wymiarów objętościowych. Wydziela się intensywnie dwutlenek węgla, który spienia mieszaninę oraz ciepło (reakcja egzotermiczna).

Następnie można zauważyć stan stabilizacji się mieszaniny, proces wzrostu objętości pianki zostaje zahamowany. Stan ciekły polimeru przechodzi w stan stały.

Ostatnim etapem jest okres dojrzewania pianki, w którym to ostatecznie pianka uzyskuje swoje właściwości.

Zmieniając proporcje składników pianek poliuretanowych można otrzymywać produkty o odmiennych właściwościach. Dzięki temu podczas ćwiczenia uzyskano próbki o różnej gęstości i porowatości. Oprócz izocyjanianów i polioli w produkcji pianek stosuje się też środki pomocnicze, dzięki którym również można regulować właściwości pianek. Są to na przykład: substancje porotwórcze, pigmenty, plastyfikatory, antypiryny itd.

---