Reaksi Kimia Dasar Busa Poliuretan
Polyurethane kadang-kadang disebut sebagai PU, yang merupakan singkatan dari polyurethane. Seperti namanya, itu dinamai urethane yang dibentuk oleh reaksi senyawa isosianat dan hidroksil sebagai rantai karakteristiknya. Namun pada kenyataannya, ada banyak reaksi kimia yang terlibat dalam poliuretan, terutama busa poliuretan, dan tidak banyak reaksi utama yang benar-benar berpengaruh. Sebagian besar reaksi kimia poliuretan terkait dengan sifat kimia isosianat NCO dalam isosianat. NCO tidak hanya dapat bereaksi dengan senyawa hidroksil untuk membentuk karbamat, tetapi juga bereaksi dengan senyawa "hidrogen aktif" lainnya untuk membentuk ikatan kimia yang berbeda. Dengan demikian mengubah struktur ikatan kimia dan sifat material poliuretan.
Gugus aktif isosianat adalah isosianat NCO. Struktur elektronik NCO menunjukkan bahwa ia memiliki efek resonansi yang kuat. Reaksi biasa terutama reaksi adisi ikatan rangkap karbon-nitrogen. Senyawa dengan hidrogen aktif pertama-tama menyerang atom nitrogen NCO, dan atom lain yang terhubung ke hidrogen aktif ditambahkan ke atom karbon dari gugus karbonil isosianat. Senyawa hidrogen aktif mengacu pada senyawa yang dapat menggantikan atom hidrogen dengan natrium logam, terutama termasuk alkohol yang mengandung hidroksil, amina yang mengandung amino, air, dan sejenisnya.
Reaksi utama poliuretan dapat dibagi menjadi reaksi polimerisasi, reaksi pembusaan dan reaksi ikatan silang sesuai dengan fungsinya.
1. Polimerisasi
Yaitu (1) reaksi isosianat dan hidroksil
NCO dari isosianat bereaksi dengan hidroksil OH alkohol (biasanya polieter, poliester atau poliol lainnya) untuk membentuk poliuretan.
2. Reaksi berbusa
reaksi isosianat dan air
NCO dari isosianat bereaksi dengan air untuk membentuk asam karbamat yang tidak stabil terlebih dahulu, yang kemudian didekomposisi menjadi amina dan karbon dioksida.
3. Reaksi ikatan silang
Termasuk (3) reaksi alofanat dan (4) reaksi biuret
Hidrogen pada atom nitrogen dari kelompok urethane bereaksi dengan NCO dari isosianat untuk membentuk alofanat. Hidrogen pada atom nitrogen dari kelompok urea dalam diurea bereaksi dengan kelompok isosianat dari isosianat untuk membentuk biuret.
Dua reaksi di atas (3) dan (4) keduanya merupakan reaksi ikatan silang. Secara umum, laju reaksi relatif lambat. Dengan tidak adanya katalis, reaksi harus dilakukan pada derajat 110-130. Semakin tinggi suhu, semakin cepat laju reaksi. Selain itu, karena ikatan alofanat dan biuret tidak terlalu stabil, artinya (3) dan (4) merupakan reaksi reversibel.
Singkatnya, ada tiga jenis reaksi dasar PU: reaksi (1) adalah reaksi perpanjangan rantai atau reaksi polimerisasi, reaksi (2) adalah reaksi pembangkitan gas atau reaksi pembusaan, dan reaksi (3) dan (4) adalah reaksi ikatan silang.
Dalam proses pembusaan PU, reaksi ini dilakukan secara simultan pada kecepatan yang relatif tinggi, dan sebagian besar reaksi dapat diselesaikan dalam beberapa menit di bawah kondisi katalis. Akhirnya, busa poliuretan dengan berat molekul tinggi dan tingkat ikatan silang tertentu terbentuk.
Reaksi polimerisasi dan reaksi pengikatan silang adalah reaksi utama dalam pembentukan kerangka busa poliuretan, yang secara kolektif dapat disebut sebagai reaksi gel; sedangkan reaksi pembusaan merupakan reaksi utama untuk peningkatan volume poliuretan dan pembentukan sumber gas dari struktur busa berongga.
Pengembangan dan penyesuaian semua formulasi busa poliuretan, termasuk banyak masalah praktis dalam produksi busa, tidak dapat dipisahkan dari keseimbangan reaksi gel dan reaksi pembusaan.
