Poliuretano
De Wikipedia, la enciclopedia libre
Poliuretano: Es un polímero orgánico formado por el monómero uretano y un isocianato, es usado en la industria para formar una espuma de determinadas características térmicas y/o resilentes.
Los componentes básicos del Poliuretano son el Isocianato (Componente B) y Poliol(Componente A), y se mezclan por medios físicos a una relación determinada; ya sea de forma manual con agitadores manuales, o en máquinas especiales llamadas inyectoras de poliuretano mediante un cabezal de mezclado.
Tabla de contenidos |
[editar] Tipos y usos.
Los poliuretanos se clasifican en dos formas principalmente: Rígidas y Fléxibles.
Los poliuretanos flexibles son ampliamente usados es Espumas resilentes, Elástómeros Durables, Adhesivos y Selladores de Alto Rendimiento, Pinturas, Fibras, Sellos, Empaques, Juntas, Condones, Bajoalfombras, Partes Automotrices, Industria de la Construcción, del mueble y miles de aplicaciones mas.
La resilencia es la "capacidad de memoria" de un poliuretano flexible, es decir, a la resistencia a la deformación por compresión mecánica. Se pueden mezclar con pigmentos tales como el negro de humo u otro pigmento para aplicaciones en automoviles y muebles modernos.
Su formulación se basa en poliuretanos de bajo número de hidróxilo combinados con isocianatos de bajo contenido en funciones NCO, unido a propelentes especiales y una elevada relación de agua, toda la fórmula está estequiométricamente diseñada para lograr una espuma de gelado rápido y con una determinada densidad que no supera los 25 kg/metro cúbico. Algunas aplicaciones de poliuretanos flexibles abarca la industria del packing en que se usan poliuretanos anti-impacto para embalajes de piezas delicadas, su principal característica es que son de celdas abiertas y baja densidad(12-15 kg/metro cúbico).
También existen los poliuretanos rígidos o RIM (de Rigid Inyection Molding), son rígidos y de densidad más elevada( 30-50 kg/metro cúbico) que las anteriores, pero tienen características muy parecidas. Se pueden formar paneles que son usados ampliamente para la Aislación térmica.
La capacidad de aislación térmica del poliuretano se debe al gás aprisionado en las celdillas cerradas del entramado del polímero.
Un poliuretano de 2.5 cm de espesor puede aislar térmicamente un ambiente interno que permanercerá a 20°C por una cara, mientras que por el lado exterior de la cara pueden fluctuar -5°C.
Una variedad de los poliuretanos rígidos son los poliuretanos Spray que son formulaciones de alta velocidad de reacción y son usados en revestimientos sujetos a la fuerza de gravedad, tales como aislaciones de edificios, estanques de almacenamiento e incluso Tubos o cañerías.
Otra variedad de rígidos son los poliuretanos PIR que son usados en el revestimientos de cañerías en zonas extremadamente húmedas y además conducen fluidos a alta temperatura, su principal característica es la naturaleza ureíca del polímero.
Poliuretanos rígidos de densidad más elevada(60-200 kg/metro cúbico son usados para elaborar partes de automoviles, yates, muebles y decorados.
[editar] Química del poliuretano.
El poliuretano es por lo general la mezcla de dos componentes o sistema bi-componente, el A y el B en una proporción estequiométricamente definida por el químico que diseña la fórmula. Existen además poliuretano monocomponentes que se usan para la industria de la construcción.
[editar] Componente A.
En el Poliol que es una mezcla cuidadosamente formulada y balanceada de glicoles, alcoholes de elevado peso molecular, se encuentan en mezcla con agentes espumantes y otros aditivos tales como Iminas, agentes siliconados, agua, propelentes y catalizadores organometálicos que son lo que le dan las características a la espuma final. La apariencia es como miel viscosa y posee un fuerte olor amoniacal.
[editar] Componente B.
El componente B es un Isocianato prepolimerizado(pre-iniciado) con un contenido de función NCO que puede variar desde los 18 al 35% en funcionalidad. Algunos son café marrón muy viscosos y otros son casi albos y fluidos.
[editar] Reactividad.
La reactividad se puede observar en una simple inspección visual y está dividida en los siguientes tiempos, medidos en segundos:
- Tiempo de cremado: 10 - 15 segundos. Formación de monómeros y polímeros.
- Tiempo de hilo: 45 - 70 segundos. Estructuración, formación de redes cristalinas.
- Tacto Libre: 10 - 15 segundos despues del tiempo de hilo. Formación de piel, Finalización de la reacción.
El Isocianato y el Poliol al mezclarse ocasionan una serie de reacciones químicas que conducen a la producción química de uretanos, poluretanos, alofanatos, ureas modificadas, cianatos prepolimeros etc. en total unas 17 reacciones químicas simultáneas,en que el paquete de catalizadores hace que tome una dirección determinada.
Se genera una exotermia que puede elevar la temperatura hasta 70°C, que hace que el propelente en disolución en el Poliol se convierta en un gás por la exotermia generada, el agua en parte se convierte en dióxido de carbono, esto hace que expanda la mezcla, formándose pequeñas celdas despúes del gelado o cremado.
Algunos polioles llevan componentes antiflama que hace que sean no-comburentes o no-inflamables. En algunos países es obligatorio el uso de este componente para determinadas aplicaciones y son clasificados bajo normas de seguridad.
Las celdas se van formando a medida que se alcanza en tiempo de hílo, para finalizar en el tiempo de Tack free.
Los propelentes son fluorocarbonos modificados ecológicamente tales como el Freón R-141 B, el R-245FA, o el Ciclopentano y que cumplen la Convención de Otawa para la preservación de la capa de Ozono atmosférico. También se utilizan en menor medida, propelentes como Agua y Dióxido de Carbono El freón R-11 asi como otros organoclorados fueron descartados debido a su incidencia en la Capa de Ozono.
Al terminar la reacción química, la espuma de Poliuretano contiene millones de celdas regulares que son las que al final le dan las características de aislamiento térmicas, resilentes y acústicas. Una espuma de poliuretanos tiene un coeficiente de transferencia térmica de aprox. 0.0183 unidades BTU de transferencia de calor.
Esta industria mueve millones de dolares en todo el mundo y los especialistas en el tema son muy restringidos en número.
El principal mercado es para el rígido en la industria de la aislación térmica(Refrigeradores)y en segundo lugar, la industrias de los flexibles. Un pequeño porcentaje se usa para moldaje de piezas de automóviles, partes de vehículos, elementos de decoración etc.
[editar] Historia
Otto Bayer consiguió la primera síntesis en 1937 en Alemania. La producción industrial empezó en 1940. Sin embargo y debido a la falta de recursos por la Segunda Guerra Mundial, la producción sólo creció muy lentamente.
[editar] En la Industria humana
Los poliuretanos flexibles se emplean, sobre todo, en la fabricación de pinturas, de material esponjoso y de elastómeros.
Sus propiedades mecánicas pueden ser variadas en gran medida por el empleo de diferentes isocianatos o dioles como, por ejemplo, el polietilenglicol. La adición de cantidades variables de agua provoca la generación de más o menos cantidad de dióxido de carbono, el cual aumenta el volumen del producto en forma de burbujas. En contra a lo que pasa en las esponjas naturales, se suele tratar de materiales con poro cerrado.
En forma de copolímero los poliuretanos también se encuentran en fibras como la lycra.
Los poliuretanos rígidos se usan en la industria de la refrigeración, automotriz, del mueble, etc.
Algunos poliuretanos se usan el confección de pinturas aislantes , recubrimientos aislantes del medio etc.
[editar] Peligrosidad
El poliuretano en si es completamente inocuo para el ser humano, incluso los ratones o ratas no lo digieren. Su peligrosidad puede radicar cuando un poliuretano sin antiflama puede combustionar en presencia de una fuente de ignición. Alcanzado el punto de humeo, cosa que es difícil conseguir, el poliuretano comienza a generar compuestos cianhídricos, cuyos cianuros volátiles son altamente peligrosos para la salud humana.
El isocianato fué hace poco desclasificado como sustancia peligrosa, al erradicarse el Tolueno di- Isocianato y usarse el M.D.I, Metilen-etilen Di-isocianato. Es muy afín al agua, por lo que debe mantenersele alejado de ella.
Uno o más wikipedistas están trabajando actualmente en extender este artículo.
Es posible que, a causa de ello, haya lagunas de contenido o deficiencias de formato. Por favor, antes de realizar correcciones mayores o reescrituras, contacta con ellos en su página de usuario o la página de discusión del artículo para poder coordinar la redacción.
