I poliuretani sono una classe di polimeri sintetici utilizzati per creare strutture solide o in schiuma - flessibili o rigide - come materassi, suole di scarpe, elmetti di sicurezza, isolanti, materiale da imballaggio, tavole da surf, pale di turbine eoliche e diverse caratteristiche di sicurezza nelle automobili per citarne alcuni. La varietà di densità, durezza e durabilità riscontrata nei prodotti in PU è enorme a causa dell'enorme numero di ricette disponibili. I poliuretani si formano facendo reagire liquidi di/poliisocianati e polioli con un catalizzatore e vari additivi. Le aggiunte graduali di queste sostanze chimiche avvengono in un reattore prima che la miscela finale venga distribuita su rulli o iniettata in stampi per essere ulteriormente lavorata secondo le specifiche del cliente.

La reazione tra poliisocianati e polioli è rapida ed esotermica, a partire dall'aggiunta di un catalizzatore nel reattore. Il processo raggiunge un equilibrio iniziale, dopodiché vengono effettuate tre aggiunte chimiche graduali nel reattore per modificare le proprietà del PU (Figura 1a). Il reagente finale spegne i gruppi funzionali isocianato (NCO) dagli isocianati non reagiti. Pertanto, conoscere l'esatta concentrazione di NCO è fondamentale qui.

Determinare la %NCO nel processo di produzione del PU è un parametro critico per aiutare a determinare il corretto rapporto di miscelazione tra i diversi reagenti per una produzione ottimizzata delle varie caratteristiche del PU. Questo viene generalmente eseguito in laboratorio con metodi di titolazione dopo aver prelevato campioni spot dal reattore in vari punti del processo di miscelazione.

La titolazione di laboratorio è lenta e utilizza sostanze chimiche che richiedono un corretto smaltimento. Un altro problema è che durante il trasporto al laboratorio, le proprietà del campione cambiano poiché è esposto a condizioni ambientali non rappresentative del reattore. Un modo più sicuro per ottimizzare la produzione di PU, ridurre gli sprechi e risparmiare tempo e denaro è monitorare la %NCO in linea quasi in tempo reale.

Gli analizzatori spettroscopici nel vicino infrarosso senza reagenti consentono di confrontare i dati spettrali raccolti direttamente dal processo con un metodo primario per creare un modello semplice ma indispensabile per le esigenze del processo di produzione. Il 2060 The NIR-Ex Analyzer (Figura 2) di Metrohm Process Analytics ha IMPACT come software integrato, che gestisce il trasferimento dei risultati utilizzando noti protocolli di comunicazione del settore a qualsiasi sala di controllo dell'impianto.

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Utilizzando la tecnologia NIRS, il processo può essere rapidamente monitorato in linea per determinare il corretto rapporto di miscelazione tra i diversi reagenti per una produzione ottimizzata di PU. La Figura 1 mostra un grafico di tendenza della %NCO rispetto al tempo come determinato dal NIRS. Una sonda ad immersione appositamente progettata per queste applicazioni viene utilizzata con uno spazio situato nella punta della sonda (Figura 1b). Inoltre, è possibile ottenere un maggiore controllo sulla produzione di PU utilizzando 2060 The NIR-Ex Analyzer ain quanto può monitorare fino a cinque punti di processo con ciascun cabinet NIR.

AB-414 Analisi dei polimeri mediante spettroscopia nel vicino infrarosso

­AN-PAN-1051 Monitoraggio del processo in linea del contenuto di umidità nell'ossido di propilene

­AN-PAN-1053 Monitoraggio della produzione di DOTP tramite esterificazione con analisi in linea

­WP-036 Produzione snella di poliuretano, assistita dalla spettroscopia nel vicino infrarosso (NIR) e Raman

• Determinazione dell'umidità nella fase di asciugatura
• Determinazione del numero di idrossili
• Monitoraggio della polimerizzazione dell'elastomero poliuretanico
• Determinazione della dilatazione lineare percentuale nelle resine poliuretaniche
• Contenuto d'acqua dei polioli (%)
• Determinazione dei numeri di acidità e alcalinità dei polioli
• Determinazione dell'acidità come numero di acidità (AN) per polietere polioli