זרז פוליאוריטן

זרז פוליאוריטן הוא חומר שמתווסף לניסוחי פוליאוריטן כדי להאיץ את התגובה הכימית בין רכיבי הפוליול והאיזוציאנט. הזרז מסייע בהורדת צמיגות התערובת, מקל על הטיפול והיישום, ומקל על היווצרות רשת הפולימרים. נעשה שימוש בסוגים שונים של זרזי פוליאוריטן בהתאם ליישום ולמאפיינים הרצויים של המוצר הסופי, כולל זרזים מבוססי אמין ופח, שיכולים להיות להם זמני ריפוי, רמות תגובתיות ואורך חיים שונים.

זמן תגובה משופר

לזרזי פוליאוריטן יש את היכולת לשפר את זמן התגובה ולהאיץ את תהליך הייצור כולו, ובכך להגדיל את הפרודוקטיביות.

מאפיינים מכניים טובים יותר

זרזי פוליאוריטן יכולים לשפר את התכונות המכניות של מוצרי פוליאוריטן, כולל עמידות, חוזק וגמישות.

יציבות תרמית גבוהה יותר

זרזי פוליאוריטן מביאים למוצרי פוליאוריטן בעלי יציבות תרמית טובה יותר, מה שאומר שהם יכולים לעמוד בטמפרטורות גבוהות מבלי להימס או להתקלקל.

עמידות כימית משופרת

זרזי פוליאוריטן יכולים לשפר את העמידות הכימית של מוצרי פוליאוריטן, מה שהופך אותם עמידים יותר בפני כימיקלים קשים, חומצות וממיסים.

עלות ייצור מופחתת

זרזי פוליאוריטן יכולים לסייע בהפחתת עלות הייצור של מוצרי פוליאוריטן, מכיוון שהם דורשים פחות זמן עיבוד ופחות חומר גלם.

איכות קצף טובה יותר

זרזי פוליאוריטן יכולים לשפר את האיכות של קצף פוליאוריטן על ידי שיפור מבנה התא, צפיפותו ותכונות הדחיסה שלו.

זרזים ירוקים

זרזי פוליאוריטן רבים הם ידידותיים לסביבה ובטוחים לשימוש, ומפחיתים את ההשפעה של ייצור פוליאוריטן על הסביבה ובריאות האדם.

זרזי פוליאוריטן הם חומרים כימיים החיוניים בייצור חומרי פוליאוריטן. פוליאוריטן הוא פולימר רב תכליתי המשמש במגוון רחב של יישומים כגון בידוד, קצף גמיש וקשיח, ציפויים, דבקים ואלסטומרים. המאפיינים של פוליאוריטן תלויים בסוג הזרז המשמש במהלך תהליך הייצור. הזרזים משמשים כדי ליזום את התגובה הכימית בין פוליאולים לאיזוציאנטים, שגורמת להיווצרות פוליאוריטן.

ישנן שתי קטגוריות עיקריות של זרזי פוליאוריטן: זרזי אמין וזרזים על בסיס-בדיל. זרזי אמין הם הזרזים הנפוצים ביותר בייצור פוליאוריטן מכיוון שהם יעילים ורב-תכליתיים ביותר. הם משמשים במגוון רחב של יישומים, כולל קצף גמיש ונוקשה, כמו גם ציפויים ודבקים. זרזי אמין פועלים על ידי האצת התגובה בין פוליאולים לאיזוציאנטים על ידי קידום היווצרות של קישורי urethane. דוגמאות לזרזי אמין כוללות טריאתילןדיאמין (TEDA), דימתילציקלוהקסילמין (DMCHA) ו-N-מתילמורפולין (NMM).

זרזים מבוססי פח- משמשים ביישומים שבהם נדרשים זמני תגובה מהירים יותר, כגון בייצור ציפויים ודבקים. הם פועלים על ידי קידום היווצרות של קשרי קרבמט בין איזוציאנאטים ופוליאולים. דוגמאות לזרזים מבוססי בדיל כוללות דיבוטילטין דילאורט (DBTDL) וסטאנו אוקטואט (T-9). עם זאת, השימוש בזרזים מבוססי פח הוגבל בשל רעילותם והשפעתם הסביבתית הפוטנציאלית.

בנוסף לזרזים המבוססים על אמין-ופח, ישנם גם סוגים אחרים של זרזי פוליאוריטן, כגון זרזי אמין שלישוני, זרזים אורגנו-מתכתיים וזרזים על בסיס ביסמוט-. לזרזים אלה יש יישומים ומאפיינים ספציפיים ההופכים אותם למתאימים לייצור פוליאוריטן מסוגים מסוימים.

זרזי פוליאוריטן ממלאים תפקיד חיוני בשליטה בכימיה ובתכונות של חומרי פוליאוריטן. בחירת הזרז המתאים תלויה בתכונות הרצויות וביישום של המוצר הסופי.

דוח זה מתמקד בשוק הפוליאוריתן אמין זרז.

קצף פוליאוריטן מיוצר על ידי תגובה של פוליאול, פוליאיזוציאנט ומים בנוכחות זרזים וחומרי עזר אחרים.

זרזים ממלאים תפקיד חשוב לא רק בשליטה ובאיזון בין תגובות הג'ל והנשיפה, אלא גם באופטימיזציה של תכונות הקצף ומהירות הריפוי במהלך היווצרות הקצף. אמינים שלישוניים, לבד או בשילוב עם אוקטואט בדיל, הם הזרזים הנפוצים ביותר בייצור קצף פוליאוריטן.

בהתאם למבנה הכימי שלהם הם מאיצים את התגובה בין קבוצות ההידרוקסיל והאיזוציאנאט, מאיצים את תגובת הנשיפה בין איזוציאנאט ומים וכתוצאה מכך היווצרות CO2, או כשהם חסומים בחומצות קרבוקסיליות מראים פעילות מאוחרת לאחר ביטול החסימה בטמפרטורות גבוהות. זרזי אמין יכולים להאיץ את מהירות התגובה של פני השטח ולשפר את תכונות פני השטח של הסחורה המוגמרת על ידי הגירה אל משטח תבנית הקצף. אלה המכילות קבוצות הידרוקסיל יגיבו עם קבוצות האיזוציאנאט שייקשרו למטריצת הפולימר הפוליאוריתן, מה שגורם לאפס פליטת-זרז אמין במהלך חיי השירות של המוצר הסופי.

שוק הפוליאוריתן אמין קטליסט העולמי הוערך במיליוני דולרים בשנת 2022 וצפוי להגיע למיליוני דולרים עד 2029, עד ל-CAGR של % בתקופת התחזית 2023-2029. ההשפעה של COVID-19 ומלחמת רוסיה-אוקראינה נשקלו תוך הערכת גודלי השוק.

השוק בצפון אמריקה עבור קטליסט פוליאוריטן אמין מוערך לגדול ממיליון דולר בשנת 2023 להגיע למיליון דולר עד 2029, ב-CAGR של % בתקופת התחזית של 2023 עד 2029.

אסיה-שוק האוקיינוס ​​השקט עבור קטליסט פוליאוריטן אמין צפוי לגדול ממיליון דולר בשנת 2023 להגיע למיליון דולר עד 2029, ב-CAGR של % במהלך התחזית של 2023 עד 2029.

החברות העולמיות המרכזיות של Polyurethane Amine Catalyst כוללות את Huntsman, Kao Corporation, BASF, The Dow Chemical, Momentive, Covestro, Evonik, Tosoh ו-LANXESS וכו'. בשנת 2022, שלושת הספקים המובילים בעולם היוו כ-% מההכנסות.

לקטליזה תפקיד מהותי בטרנספורמציות כימיות תעשייתיות. יותר מ-85% מהכימיקלים התעשייתיים מיוצרים באמצעות תהליכים קטליטיים שכן זרזים מספקים תגובות חיוביות יותר מבחינה אנרגטית בהשוואה לא-קטליטיות, ובכך מאפשרים שימוש בתנאי תגובה מתונים יותר.

לזרזים יש השפעה משמעותית על מנגנון תגובת הפילמור, למשל פילמור רדיקלי-חופשי, קטיוני, אניוני ופילמור הכנסה. בין היתר, יש להזכיר זרזים של Ziegler-Natta וכן זרזי מטאלוקן אשר הוכנסו בהצלחה בתעשייה לייצור פולימרים ליישומים חדשים.

לבחירה הנכונה של הזרז יש השפעה משמעותית על היווצרות הפולימר ועל הזמן הנדרש לפימור. יתר על כן, הזרז קובע את המאפיינים של פולימרים המתקבלים כגון פוליאוריטן המיוצרים על ידי ריאקציית polyaddition בין די- או פולי-איזוציאנטים ושני- או פוליולים רב-פונקציונליים. קצפים גמישים הם חומרי פוליאוריטן סלולריים בצפיפות- נמוכה, עם עמידות מוגבלת והפיכה בפני דחיסה. ביניהם, הנפוצים ביותר הם לוחות-מנופחים במים וקצף גמיש יצוק. בחירה נכונה של תכשיר זרז בהכנת קצף פוליאוריטן משפיעה על התכונות הנדרשות למספר יישומים בתעשיית המצעים, הרהיטים ותעשיית הרכב.

שוק הפוליאוריתן מהווה כ-7% משוק הפולימרים העולמי. באופן כללי, ניתן לסווג את הפוליאוריתן לקצף גמיש (~50%; רהיטים, מזרנים, מושבים לרכב), קצף קשיח (~30%; חומרי בידוד וחומרי מבנה), כמו גם ציפויים, דבקים, חומרי איטום ואלסטומרים (כ-20%; צבעים, קלסרים, חומרי לכה) וחומרי לכה. מנקודת מבט כימית, פוליאוריטן מתקבלים ממגוון של תגובות שונות, לרבות תגובה בין איזוציאנאט (קשר יחיד NCO) לפוליול (חד bondOH) שנותן קבוצות 'אוריתן' (קשר יחידNHCOO קשר יחיד). היווצרות קצף פוליאוריטן מורכבת בעיקרה משתי תגובות.

הראשון הוא תגובת איזוציאנאט-פוליול, הידועה בתור התגובה הג'לנית שיוצרת את קבוצת האורטאן בעמוד השדרה. תגובה זו מובילה ליצירת פולימר צלב-, שכן משתמשים בפוליאולים עם מספר קבוצות הידרוקסיל. התגובה המשנית של קבוצת urethane עם קבוצת isocyanate ליצירת קבוצת אלופנאט היא דרך אפשרית נוספת להצליב-את הפולימר. השני הוא תגובת מים-איזוציאנאט, המכונה התגובה הנושבת שיוצרת את החומצה הקרבמית שמתפרקת ליצירת אמין וגז פחמן דו חמצני בצורה של בועות. לאחר מכן, קבוצת האמינים שנוצרה מגיבה עם קבוצת איזוציאנאטים אחרת כדי לתת אוריאה לא מסובבת.

החלק השני של תגובת הנשיפה תורם להארכת שרשרת של הקבוצות הארומטיות של מולקולות האיזוציאנאט ליצירת מקטעים קשיחים ליניאריים. תגובה משנית נוספת כוללת היווצרות של קישורי ביורט ואלופנאט שעלולים להוביל להיווצרות של קישור צולב- קוולנטי. האיזון הנכון בין התגובות הללו נדרש מכיוון שהוא שולט ביציבות הקצף ומאפשר להשיג קצפים בעלי תכונות פיזיקליות מותאמות. הזרזים המשמשים בסינתזה של קצף פוליאוריטן עוזרים לשלוט במדויק על שיעורי התגובה היחסיים של האיזוציאנאט עם פוליול ומים כאחד. חוסר האיזון ביניהם עלול לגרום לקריסת הקצף או להיווצרות תאים לא מתאימים שניתן לסגור או לפתוח בטרם עת.

ישנם בעיקר שני סוגים של זרזים המשמשים בטכנולוגיית פוליאוריטן, כלומר זרזי אמין ואורגנו-מתכתיים. זרזי אמין מזרזים בדרך כלל את תגובת איזוציאנאט-מים טוב יותר מתגובת איזוציאנאט-פוליול, בעוד שאורגנו-מתכתיים נחשבים כזרזי ג'ל למרות שהם משפיעים בנוסף על תגובות הנשיפה.