I PTMEG con una MWD più ampia hanno frazioni più elevate sia di molecole di dioli a basso peso molecolare che di catene ad alto peso molecolare rispetto ai polioli PPG a MWD stretta. La frazione diolica a catena corta nel PTMEG può diventare parte del segmento del blocco duro aumentando così la concentrazione della fase dura e aumentando significativamente il modulo e la durezza dell'elastomero. Un aumento del volume della fase dura genera ulteriori vincoli sulla mobilità dei segmenti molli, riducendo così la velocità e l'entità della cristallizzazione del PTMEG indotta dal freddo e dallo stress. L'utilizzo di PTMEG 1000 (rispetto a PTMEG 2000) comporterebbe una frazione più elevata delle specie dioli a basso peso molecolare che contribuiscono al segmento duro e quindi avrebbero un impatto maggiore sulla soppressione della cristallizzazione della miscela.
La frazione ad alto peso molecolare associata ad un'ampia MWD porta ad un aumento delle proprietà di resilienza e rimbalzo e ad un miglioramento della separazione di fase all'interno dell'elastomero PUR. Di conseguenza, l'aggiunta di PTMEG a un poliolo PPG migliora la durezza, le proprietà di trazione e le proprietà di resilienza e di rimbalzo dell'elastomero PUR associato. L'aggiunta di polioli PPG in una miscela si traduce in elastomeri poliuretanici più morbidi e con durezza inferiore. I polioli PPG determinano una diluizione nella frazione dioli a basso peso molecolare del poliolo PTMEG con una riduzione della concentrazione dei blocchi duri.
Miscele polietere-poliolo in applicazioni adesive
L’equilibrio tra forze di aderenza, adesione e coesione è un elemento fondamentale nella progettazione degli adesivi. Negli adesivi sensibili alla pressione (PSA), l'adesività, la resistenza al taglio e la resistenza alla pelatura sono proprietà di controllo aggiuntive. Mentre la selezione del poliolo utilizzato e il rapporto blocco duro/blocco morbido vengono utilizzati per ottimizzare le proprietà adesive di un TPU, la miscelazione di PTMEG con polioli PPG fornisce un'altra dimensione alla progettazione degli adesivi.
I principi sopra esposti aiutano a guidare la scelta dei rapporti di miscelazione dei polioli per ottimizzare le proprietà adesive richieste. Per i motivi sopra citati il PTMEG, che è cristallizzabile, presenta maggiori caratteristiche di adesione e coesione in un PUR. I polioli PPG migliorano l'adesività e l'adesione alle superfici idrofobiche e migliorano le caratteristiche di manipolazione come la viscosità. La modifica del rapporto tra polioli PTMEG e PPG nelle miscele consente di ottimizzare le proprietà adesive per soddisfare vari criteri prestazionali. In uno studio, sono state ottenute eccellenti combinazioni di proprietà di appiccicosità, taglio e distacco in un autoadesivo prodotto da una miscela 50:50 di polioli PTMEG e PPG.2
Miscele di polioli in elastomeri PUR fusi
Negli elastomeri poliuretanici fusi in un solo colpo, la reattività e le velocità di polimerizzazione/tempi di sformatura in un sistema poliolo/MDI/BDO sono molto più rapidi con un poliolo PTMEG rispetto a un poliolo PPG. Ciò riflette la difunzionalità idrossilica primaria dell'100% in un PTMEG. I polioli PPG prodotti con un catalizzatore KOH convenzionale contengono 3-4 percentuale in moli di concentrazioni di monoidrossi (l'altro terminale è l'insaturazione allilica) e una funzionalità idrossilica secondaria a reattività inferiore. Praticamente tutte le proprietà finali dell'elastomero migliorano con l'aggiunta di PTMEG in una miscela con un poliolo PPG. Ciò include durezza, resistenza alla trazione e allo strappo, proprietà di resilienza e di rimbalzo, abrasione, deformazione a trazione e compressione. Ci sono molteplici fattori associati a questi miglioramenti: 1) proprietà meccaniche complessivamente superiori della struttura lineare PTMEG, 2) cristallizzazione indotta da stress ad alti livelli di PTMEG, 3) meno estremità della catena grazie all'elevata funzionalità 2.0 del diolo PTMEG, e 4) un aumento del PM complessivo del polimero ottenibile. Per questi motivi, i polioli PPG prodotti dal processo KOH sono più spesso utilizzati nelle applicazioni di schiuma poliuretanica e meno negli elastomeri fusi e TPU. I catalizzatori a doppio cianuro metallico (DMC) producono polioli PPG con elevata difunzionalità e basso contenuto di monoinsaturazione. I catalizzatori DMC vengono utilizzati per polioli PPG ad alto peso molecolare e di grado elastomero.
Gli studi hanno riportato che solo il 10-20 percento in peso di un poliolo PPG in PTMEG inizia a influenzare la cristallizzazione da stress dei polioli PTMEG, con un associato aumento degli allungamenti finali.3
Miscele di polioli in TPU ed elastomeri fusi prepolimerici
Nei prepolimeri e nei TPU, la bassa viscosità dei polioli PPG può offrire vantaggi di lavorazione. Per quanto riguarda le proprietà meccaniche, le stesse tendenze discusse per gli elastomeri fusi si applicano ai sistemi a base di prepolimeri e ai TPU. L'entità complessiva delle differenze di proprietà può essere colmata utilizzando miscele di polioli PTMEG e PPG in poliuretani elastomerici.
Riepilogo degli elastomeri poliuretanici
La miscelazione di polioli PTMEG e PPG consente di ottimizzare proprietà e costi nelle formulazioni polietere-poliuretaniche. L'aggiunta di PTMEG ai polioli PPG migliora le proprietà di trazione, lacerazione, rimbalzo/resilienza, proprietà dinamiche e adesione-coesione negli adesivi. I polioli PPG possono migliorare l'adesività, le caratteristiche di "indurimento a freddo", la morbidezza e la lavorazione negli elastomeri PTMEG, riducendo al contempo i costi delle materie prime.
Queste miscele di polioli possono creare valore nelle applicazioni poliuretaniche come adesivi, elastomeri poliuretanici fusi, TPU e rivestimenti in dispersione di poliuretano.