Espumas flexíveis de poliuretano de estabilidade dimensional controlada

Abstract

No presente trabalho estudou-se o processo de contracção e abertura celular das espumas flexíveis de poliuretano, com o objectivo de desenvolver espumas de elevada estabilidade dimensional e baixa permeabilidade ao ar. Neste trabalho foi desenvolvido um método para testar a influência do arrefecimento das espumas de PU e da permeação de gases através das membranas das células, na contracção das espumas flexíveis de PU. O método desenvolvido baseou-se na utilização de uma parafina para a impermeabilização dos provetes de espuma e na posterior medição do seu volume através do deslocamento de um líquido. Além de permitir a medição do volume dos provetes a parafina líquida também permitiu isolar os provetes de espuma de trocas gasosas. Através de imagens de SEM de espumas com diferentes permeabilidades ao ar, conseguiu-se relacionar a permeabilidade ao ar das espumas flexíveis de PU com a área de membrana aberta das suas células. Tendo-se verificado que existe a formação de membranas intactas, com ruptura parcial e totalmente abertas nas faces dos dodecaedros, cujas arestas são as estruturas das células. Foi desenvolvido um método para a síntese de membranas de PU, que permitiu testar a influência da estrutura química de diferentes poliois e isocianatos na selectividade CO2/ar atmosférico. Com o uso de diferentes poliois e isocianatos foi testada a influência da MW dos poliois, número de reticulações, estrutura rígida e flexível das cadeias de PU, percentagem de sólidos SAN (estireno-acrilonitrilo) e proporção de grupos NCO/OH na selectividade CO2/ar atmosférico das membranas. Para a determinação da selectividade das membranas foi utilizado o método de time-lag. Neste estudo, conseguiu-se ainda determinar diferenças de cerca de uma ordem de grandeza na selectividade ao CO2 e ar atmosférico nas membranas de PU. Tendo-se verificado que a maior permeação ao CO2 está relacionada com a sua elevada solubilidade na matriz polimérica das membranas.

With this project, we have studied the processes of contraction and cell opening in polyurethane flexible foams, the goal being to produce foams with high dimensional stability and low air permeability. A method has been developed to test the decrease of foam buns temperature and gas permeation in the shrinkage of flexible PU foams. This method is based on the impermeabilization of foam samples with wax, and volume determination by liquid volume displacement. Besides the impermeabilization through liquids it has been used to isolate the foam to gas exchanges. With SEM images of foams with different air permeability, a relationship could develop between the open area of cell membranes and air permeability. It has been verified the formation of cell membranes fully closed, partially open and fully open, where we can see the structure of the cells. A method has been developed to produce dense PU membranes, used to test the behaviour of different polyols and isocyanates structures in the selectivity to CO2/atmospheric air. Using different polyols and isocyanates structures we may test the influence of MW, the number of reticulations, the rigid and flexible structure of polymeric chains, SAN solid contents and the proportion of NCO/OH in the selectivity of membranes to CO2/atmospheric air. Time-lag method has been used to determine the selectivity. In this study we have measured a difference of CO2 to air permeation of ten to fifteen and conclude that the higher permeation rate of CO2 was related to the solubility of this gas in the PU membranes.