A trietilamina, geralmente abreviada como TEA ou Et3N, é um líquido incolor e volátil usado na criação de dispersões de poliuretano (PUDs). É comumente empregada em síntese orgânica como base para uma variedade de aplicações, como um solvente catalítico em sínteses químicas, um inibidor de corrosão e um agente de cura e endurecimento para polímeros.
Em PUDs, a TEA funciona como um contraíon para o ácido no esqueleto do polímero, permitindo a formação de partículas de polímero na água. Ela consegue isso ionizando o ácido carboxílico no pré-polímero de poliuretano. A TEA neutraliza o ácido no pré-polímero, formando um par ácido-base ionizado que o torna dispersível - sem ser ionizado, não teria a afinidade desejada pela água, necessária para criar uma dispersão polimérica.
No entanto, a TEA enfrentou recentemente desafios e pressão regulatória devido aos seus vapores perigosos. Mesmo a exposição a curto prazo aos vapores pode causar irritação grave nos olhos e na pele. Além de suas preocupações com a saúde humana, a TEA é considerado um composto orgânico volátil (COV) e tem um odor desagradável e forte que às vezes é descrito como semelhante ao de peixe estragado.
Embora a TEA ofereça algumas vantagens exclusivas para a produção de PUDs, as formulações de PUD sem TEA podem ser igualmente eficazes com as mudanças corretas de formulação, sem riscos para a saúde humana.
Uma alternativa à TEA é a dimetiletanolamina (DMEA). Ela requer um pouco mais de atenção no processamento de PUDs porque o DMEA tem um álcool reativo ligado (substituinte de etanol). Isso significa que precisa ser adicionada à fase de água, ao contrário da TEA que pode ser adicionada diretamente no pré-polímero. O DMEA também tem um ponto de ebulição mais alto (menos volátil) do que a TEA, levando mais tempo para deixar o revestimento, o que pode reduzir a resistência química do revestimento quando testado. O DMEA pode fornecer um tamanho de partícula e dispersão coloidalmente estáveis, na maioria devido à sua capacidade de não chocar o pré-polímero quando adicionado na água. No entanto, ainda é um COV relativamente indesejável com um perfil de odor fraco.
Bases inorgânicas ou metálicas, como hidróxido de sódio e potássio, podem ser usadas como uma alternativa à TEA para substituintes de ácido ionizante em polímeros. No entanto, esses materiais podem ser difíceis de trabalhar e podem afetar negativamente as qualidades finais do PUD. Como metais como o sódio formam bases tão fortes, eles tendem a chocar ou aglomerar o pré-polímero à medida que ele é adicionado à água, resultando em uma dispersão arenosa/"suja" de baixa qualidade que contém polímero não estável na água e resulta em sedimentos no recipiente. Além disso, as bases metálicas, como o sódio, são permanentes ou não voláteis e seria de se esperar que tenham impacto negativo no desempenho do revestimento em termos de menor resistência à água. No entanto, não contribuirão para as emissões de COV do revestimento, melhorando a sustentabilidade do produto.
Outra alternativa é a amônia, comumente usada para ajustar o pH ou criar emulsões acrílicas ionizadas. No entanto, é difícil de usar para preparar PUDs devido ao seu alto nível de reatividade com isocianatos. Sem tomar precauções especiais, a amônia reagirá com o pré-polímero funcional do isocianato durante o processo de dispersão e converterá o isocianato em ureia. A ureia resultante não reagirá mais para construir o peso molecular do pré-polímero. Os polímeros precisam ter um certo peso molecular para funcionar adequadamente e o uso de amônia provavelmente resultará em um polímero de menor peso molecular. Se o peso molecular ficar muito baixo para o produto final, isso pode afetar o desempenho final, possivelmente a tal ponto que o produto não se comporte mais como um sólido, mas como um líquido. Em outras palavras - um material de baixa qualidade que não é útil como um revestimento de proteção. Assim, a amônia ou qualquer amina com um hidrogênio ligado seria problemática de ser utilizada para dispersar um poliuretano aniônico dispersível em água contendo isocianato ativo para criar um polímero de alto peso molecular.
Grupos dispersores não iônicos podem ser usados para fazer um PUD e evitar o uso de TEA ou a necessidade de qualquer outro contraíon. No entanto, esses tipos de polímeros normalmente são inferiores aos PUDs aniônicos como revestimentos de proteção. Isto se deve à permanência do material de dispersão não iônico solúvel em água, bem como às quantidades relativamente grandes necessárias para produzir dispersão polimérica com tamanho de partícula necessário para uma dispersão estável em água. Isso resulta em um revestimento com sensibilidade significativamente maior à água e outros solventes polares em comparação com aquele obtido de uma dispersão aniônica.
A síntese sem TEA pode ser mais desafiadora, mas, do ponto de vista da aplicação, não muda como o PUD pode ser usado. No entanto, propriedades como resistência química, dureza e formação de filme podem ser negativamente afetadas se a formulação ou composição não for tão robusta quanto aquela usando PUDs à base de TEA.
Do ponto de vista das aplicações, formular um PUD sem TEA não difere de formular um que contenha o material. No entanto, se um formulador mudar de um PUD com TEA para uma alternativa livre de TEA, deve reavaliar outras opções de matérias-primas, particularmente a seleção de cosolventes. A escolha do solvente é parte integrante da formação do filme, o que, por sua vez, afetará o desempenho do revestimento, ou seja, dureza, propriedades de barreira e resistência química. Se for observada uma diminuição no desempenho nessas áreas, a carga de solventes deve ser reotimizada para restaurar o desempenho.
Ao avaliar um PUD livre de TEA pela primeira vez, a metodologia de formulação normal deve ser seguida. Os materiais devem ser examinados individualmente quanto à compatibilidade e eficácia com a resina. As melhores matérias-primas de cada estudo de triagem devem ser combinadas numa formulação inicial de revestimento para teste. Com base nos resultados, a fórmula é refinada (otimizada) e testada novamente. Este processo iterativo continua até ser obtido o desempenho desejado.
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