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
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
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
Medias
Leggings
Ropa íntima
Ropa deportiva
Leotardos