¿Qué es el Poliuretano?
Los poliuretanos son polímeros que se forman a través de enlaces de uretano, resultado de la reacción entre isocianato y grupos hidroxilo.
Cambiando el tipo y la composición de las principales materias primas y el método de moldeo, el poliuretano puede hacerse esponjoso y flexible como el caucho, o duro y resistente como los neumáticos de caucho.
Usos del Poliuretano
Los poliuretanos pueden dividirse en dos categorías principales en cuanto a su aspecto: a base de espuma, que es porosa, y sin forma, que es similar al caucho. Como los usos de cada uno son muy diferentes, a continuación se describen por separado.
1. Base de Espuma
El poliuretano espumado se presenta en dos variantes: espuma blanda y espuma dura. La espuma blanda tiene una amplia gama de aplicaciones, tanto en artículos de uso cotidiano como en aplicaciones industriales. Se utiliza en la fabricación de esponjas para cocinas, cojines para auriculares y otros dispositivos, rodillos para equipos industriales y materiales de insonorización.
Las aplicaciones de espuma rígida de poliuretano suelen utilizarse en obras de construcción como aislamiento térmico.
2. Sistemas no Espumados
Los poliuretanos no espumados son ricos en elasticidad y tenacidad y se utilizan como materiales estructurales elásticos, como el caucho y los elastómeros, así como en textiles, pinturas y adhesivos.
Como elastómeros, se utilizan en neumáticos, correas, juntas, rodillos, piezas de maquinaria y parachoques de automóviles. Las fibras de poliuretano también se conocen como spandex y se utilizan mucho en prendas de vestir como chaquetas, pantalones, trajes de baño, ropa deportiva, etc., debido a su gran elasticidad.
Composición del Poliuretano
Las materias primas utilizadas para fabricar poliuretano incluyen diisocianatos, que tienen grupos isocianato bifuncionales en la molécula, polioles, que tienen grupos hidroxilo en la molécula, y dioles de bajo peso molecular.
Mientras que sólo hay unos pocos diisocianatos utilizados en poliuretanos, como se muestra en la Tabla 1, hay una gama muy amplia de polioles, que son las materias primas en el lado del componente del grupo hidroxilo. Esto se debe a que los propios polioles son polímeros con pesos moleculares que oscilan entre varios cientos y varios miles, y sus monómeros constituyentes se presentan en una amplia gama de combinaciones.
Los dioles de bajo peso molecular con componentes de grupo hidroxilo también están representados en la Tabla 1, y los dímeros de éstos también se utilizan como dioles de bajo peso molecular. Los trioles con tres grupos hidroxilo, que se muestran en la esquina inferior derecha de la Tabla 1, y los alcoholes con un solo grupo hidroxilo también se utilizan para ajustar el peso molecular.
Características de los Poliuretanos
Las características de los poliuretanos varían mucho en función del tipo de materia prima utilizada en la mezcla, pero en general, los poliuretanos presentan una excelente resistencia mecánica (elasticidad, tenacidad) y las demás características siguientes.
1. Ventajas
- Alta resistencia mecánica, excelente elasticidad y tenacidad, alta resistencia a la tracción. Mantiene la elasticidad incluso con durezas elevadas.
- Excelente resistencia a la abrasión y al envejecimiento.
- Excelente resistencia a los aceites y disolventes y buena adherencia.
- Excelentes propiedades a bajas temperaturas y buena resistencia a la intemperie.
- Alta resiliencia a la compresión.
2. Desventajas
- Poca resistencia al calor, con un límite de temperatura de uso continuo de 80°C a 100°C.
- Se hidroliza fácilmente y es vulnerable al agua.
- La combustión genera gases tóxicos.
Estas características varían mucho en función de la combinación de materias primas utilizadas. Por ejemplo, la dureza y la resistencia varían mucho en función de la proporción de polioles y dioles de bajo peso molecular utilizados. Además, el componente poliol contribuye significativamente a la resistencia a la intemperie y a la hidrólisis, por lo que es importante diseñar las moléculas para que se ajusten a las prestaciones requeridas.
Más Información sobre el Poliuretano
Métodos de Fabricación de Espumas de Poliuretano
La espuma de poliuretano es un material moldeado en forma de esponja que se fabrica espumando poliuretano durante el proceso de moldeo. Existen varios métodos para fabricar espuma de poliuretano: el moldeo en bloque, en el que una mezcla de materias primas se espuma sin colocarla en un molde y luego se corta para darle la forma del producto; el moldeo en molde, en el que se utiliza un molde para darle la forma deseada; y el moldeo laminado, que resulta útil para fabricar grandes placas aislantes.
1. Poliuretano a Base de Espuma Blanda
En los poliuretanos de espuma blanda, se añade agua como agente espumante a la materia prima poliol, y los grupos isocianato reaccionan con el agua para producir gas dióxido de carbono. Al mismo tiempo, se produce la resinización mediante la reacción del poliol, el diol de bajo peso molecular y el isocianato, de modo que las burbujas de gas de dióxido de carbono se endurecen en un estado continuo para formar una espuma porosa.
Durante la reacción con el agua, el isocianato se convierte en una amina, pero debido a la extremadamente alta reactividad de la amina, reacciona inmediatamente con otro grupo isocianato para formar un enlace de urea. Por este motivo, la composición de los poliuretanos a base de espuma blanda no sólo tiene enlaces de uretano, sino que también contiene muchos enlaces de urea.
2. Poliuretanos de Espuma Rígida
En los poliuretanos de espuma rígida, se utiliza un agente espumante físico con un punto de ebullición bajo como agente espumante, que se evapora con el calor de reacción durante la conversión del uretano. Las burbujas de la espuma rígida son burbujas independientes, que proporcionan un alto grado de aislamiento térmico.