Poliuretano

El poliuretano (PUR) es un polímero que se obtiene mediante condensación de bases hidroxílicas combinadas con disocianatos. Los poliuretanos se clasifican en dos grupos, definidos por su estructura química, diferenciados por su comportamiento frente a la temperatura. De esta manera pueden ser de dos tipos: Poliuretanos termoestables o poliuretanos termoplásticos.

Los poliuretanos termoestables más habituales son espumas, muy utilizadas como aislantes térmicos y como espumas resilientes. Entre los poliuretanos termoplásticos más habituales destacan los empleados en elastómeros, adhesivos selladores de alto rendimiento, suelas de calzado, pinturas, fibras textiles, sellantes, embalajes, etc.

HISTORIA

Aunque la química de los isocianatos fue estudiada por primera vez por C. A. Wurtz y por A.W. Hoffman en la década de 1840, no fue hasta un siglo después cuando Otto Bayer desarrolló la primera síntesis de un poliuretano en 1937 trabajando en los laboratorios de IG Farben, en Leverkusen (Alemania), empleando diisocianato de 1,6-hexametileno y 1,4-butanodiol, con el objeto de conseguir un material competitivo con la poliamida (Nailon) desarrollada poco antes por W. Carothers trabajando para DuPont (EE.UU). Otto Bayer y sus colaboradores publicaron la primera patente de poliuretanos en 1937 y la producción industrial empezó en 1940 con productos como Igamid y Perlon. Sin embargo, debido a la falta de recursos por la Segunda Guerra Mundial, la producción creció muy lentamente. En 1959 DuPond desarrollaría un tejido muy elástico empleando fibras de poliuretano al que llamó Spandex, y comercializó bajo el nombre de Lycra. 

 

OBTENCION 

Materia Prima

Las principales materias primas para la fabricación de poliuretanos son:

• Polioles
• Isocianatos
• Catalizadores
  
  

POLIOLES

Los polioles son polímeros de cadenas cortas que aportan en sus puntas grupos OH. Reciben el nombre de poliol por este carácter de polímero corto, no porque contengan necesariamente numerosas funciones alcohol.

Mientras que los polioles utilizados en la fabricación de espumas flexibles, recubrimientos, adhesivos y elastómeros, generalmente tienen una funcionalidad (f) de 2 ó 3 (dos o tres grupos OH), los polioles utilizados en la fabricación de espumas rígidas tienen una funcionalidad de 4 o superior.

Los polioles más comúnmente utilizados para la fabricación de espumas rígidas están sintetizados sobre la  base de sacarosa (f = 8), sorbitol (f = 6), pentaeritritol   (f = 4), y poliaminas alifáticas o aromáticas tales como etilendiamina, dietilentriamina, tolilendiamina y productos de condensación de anilina y formaldehído.

ISOCIANATOS

El isocianato más ampliamente utilizado en la fabricación de poliuretanos es el tolueno-diisocianato (TDI), líquido casi incoloro que es una mezcla de isómeros 2,4 y 2,6. En su fabricación también se produce el isómero 2,3, que es necesario eliminar, ya que interfiere con la polimerización. Otro isocianato muy utilizado es el 4,4'-difenilmetano diisocianato (MDI). Algunos otros isocianatos aromáticos pueden encontrarse en la preparación de poliuretanos, aunque no son ampliamente utilizados.

CATALIZADORES

La reacción de diisocianatos con polioles para formar poliuretanos está catalizada tanto por ácidos como por bases orgánicas. Entre los mejores catalizadores se encuentran las aminas terciarias, y los compuestos organometálicos, principalmente los derivados de estaño.

Síntesis

Los poliuretanos se sintetizan a partir de dos monómeros, un diol y un diisocianato.

La mezcla en las condiciones adecuadas de estos dos componentes nos proporcionará, según el tipo de cada uno de ellos, una espuma para aislamiento, rígida, o bien una espuma flexible, o un elastómero, o un rigímero o una espuma semirígida, etc. Otros aditivos, catalizadores, plastificantes, antioxidantes, activadores y en especial los ignifugantes, están diseñados para actuar dentro de la estructura molecular de la espuma y mantener su prestación a lo largo del tiempo.

La mezcla de los dos componentes POLIOL e ISOCIANATO, que son líquidos a temperatura ambiente y que habitualmente se efectúa con una maquinaria específica, produce una reacción química exotérmica. Esta reacción química se caracteriza por la formación de enlaces entre el poliol y el isocianato, consiguiendo una estructura sólida, uniforme y muy resistente. 

PROPIEDADES

 -Rango de temperatura de trabajo -40 °C a 90 °C

-Alta resistencia mecánica

-Alto poder amortiguador

-Buena resistencia a los hidrocarburos

-Se puede fabricar en distintas durezas y colores.

-Posee un coeficiente de transmisión de calor muy bajo,  lo cual permite usar espesores mucho menores en aislaciones equivalentes. 

-Su duración es indefinida. 

-Tiene una excelente adherencia a los materiales normalmente usados en la construcción

-Tiene una alta resistencia a la absorción de agua.

-Refuerza y protege a la superficie aislada. 

-Dificulta el crecimiento de hongos y bacterias. 

-Tiene muy buena resistencia al ataque de ácidos, álcalis, agua dulce y salada, hidrocarburos. 

POLIURETANOS TERMOPLASTICOS

Los poliuretanos termoplástico son normalmente eslastómeros, que no requieren de vulcanización para su proceso. La resistencia mecánica y la estabilidad termo-mecánica viene proporcionada por los enlaces físicos reversibles entre las cadenas, fundamentalmente de tipo puentes de hidrógeno. 

POLIURETANOS TERMOESTABLES

Los poliuretanos termoestables más habituales son espumas, muy utilizadas como aislantes térmicos y como espumas resilientes.

 

IDENTIFICACION POR COMBUSTION

AL CALOR
Se ablanda a 170°C 170°C
Punto de fusión 183°C 250°C
No resisten el calor seco hasta 150°C
Comportamiento ante ácidos:
Muy resistentes Resisten a los ácidos minerales
disuelven en acido fórmico se de baja
concentración muy caliente

PRUEBA DE COMBUSTIÓN
Al aproximarse a la llama: funde y no encoge

EN LA LLAMA

arde y se derrite
Al separarse de la llama: continúa ardiendo derritiéndose
Residuo: deja ceniza blanda y negra
Humo: produce vapores que irritan las glándulas lacrimales

RESISTENCIA A LOS PRODUCTOS QUMICOS

 

El poliuretano es resistente al agua potable, al agua de lluvia y al agua de mar, las soluciones alcalinas diluidas, los ácidos diluidos, los hidrocarburos alifáticos como por ejemplo la gasolina normal, el carburante diesel, el propano, el aceite mineral, así como los gases de escape y el aire industrial (SO₂). Es condicionalmente resistente (hinchamiento o encogimiento) a los siguientes productos: los hidrocarburos clorados, las acetonas y los éteres, no es resistente a los ácidos concentrados.

 

USOS

Trajes de baño
Medias
Leggings
Ropa íntima
Ropa deportiva
Leotardos