Poliuretano

Poliuretano

Introducción

Es un polímero que se obtiene mediante condensación de bases hidroxílicas combinadas con disocianatos.

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 ( según si degradan antes de fluir o si fluyen antes de degradarse, respectiva mente). 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, juntas, preservativos, componentes de automóvil, en la industria de la construcción, del mueble y múltiples aplicaciones más.

Historia

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.

Formulacion y Aplicaciones

Depende mucho de la aplicación final para la cual quieran ser empleados. En general, la reacción de formación del polímero, común en todos ellos, es una policondensación que da lugar a cadenas poliméricas unidas mediante grupos uretano.


Su formulación se basa en la combinación de dioles(HO-R-OH) de baja o media masa molecular (1000-2000 g/mol) combinados con diisocianatos(NCO-R'-NCO). Los dioles proporcionan un carácter elástico, flexible y tenaz al material por lo cual sus segmentos en la estructura molecular se denominan "segmentos flexibles". Además según la aplicación deseada, los requisitos y las solicitaciones a las que se verá sometido el material final se pueden añadir diferentes moléculas con grupos funcionales de carácter básico y con grupos hidrógeno lábiles (-OH, -NH2, -SH, principalmente) para conferir a la estructura polimérica segmentada y con diferentes propiedades. Los diisocianatos junto con estas otras moléculas difuncionales añadidas forman parte de la estructura molecular que los químicos denominan "segmentos rígidos"

Poliuretanos flexibles se encuentran en la industria de paquetería, en la que se usan poliuretanos anti-impacto para embalajes de piezas delicadas. Su principal característica es que son de celdas abiertas y de baja densidad (12-15 kg/m³).

Los poliuretanos rígidos de densidad 30-50 kg/m³, utilizados como aislantes térmicos.

Los "poliuretanos rígidos" son los empleados para la realización de piezas de imitación madera, con densidades que oscilan entre los 100-250 kg/m³. También existen formulaciones con mayor densidad (hasta los 800 kg/m³) comúnmente denominadas Duromeros para la realización de piezas estructurales tales como carcas de maquinas industriales, accesorios para autocares, etc..

Reactividad

Está dividida en los siguientes tiempos, medidos en segundos:

Tiempo de crema: 5-15 s. Formación de monómeros y polímeros. 
Tiempo de hilo: 30-70 s. Estructuración, formación de redes cristalinas. 
Tiempo de subida: Finalización de la expansión. 
Tacto libre: 10-50 s. Formación de piel, finalización de la reacción. La superficie del material deja de ser adhesiva. 

Espumas flexibles
Se emplean en la fabricación de espumas blandas, de elastómeros y también de pinturas.

Materiales sólidos
son usados para elaborar componentes de automóviles, suelas de zapatos, piezas de yates, partes de monopatines o muebles y decorados mediante técnicas inyección, colada o incluso por RIM (Reaction Injection Molding). En forma de copolímero, los poliuretanos también se producen como fibras para la industrial textil, tales como elelastano o la lycra.

Materiales líquidos se emplean para confección de pinturas aislantes, recubrimientos ante abrasivos o recubrimientos aislantes del medio, o pegamentos o adhesivos que se comercializan en estado líquido. 

Poliuretano industrial
El poliuretano industrial es por lo general la mezcla de dos componentes o sistema bicomponente, el A y el B, en una proporción estequiométrica definida por el químico que diseña la fórmula.


Existen además poliuretanos monocomponentes, formulados así para su facilidad de aplicación, como por ejemplo los habitualmente usados en la industria de la construcción.