URETANO

El poliuretano es un polímero formado por repetición de unidades monoméricas de URETANO. La cuestión es… ¿Cómo se consigue un monómero de uretano?

Pues muy fácil: simplemente hay que mezclar un compuesto que se llama isocianato (que contiene grupos isocianato -NCO) con un alcohol (que contiene grupos alcohol -OH) y… así se forma una molécula uretano -NHCOO (haz la suma y verás…).

POLIURETANO

Vale… ¿Y el polímero de POLIURETANO?

Pues fácil también: se utilizan isocianatos y alcoholes polifuncionales (generalmente diisocianatos y polioles) los cuales contienen varios grupos -NCO y -OH y consiguen crear grupos uretano (monómeros) de forma repetitiva (polímero).

Por supuesto; se utilizan también catalizadores para acelerar la reacción de polimerización, y pueden utilizarse otros compuestos como: reticulantes, extensores de cadena, surfactantes… en función de las propiedades que se busquen en el polímero final.

Pero en esta publicación no quiero profundizar en los detalles sobre la materia prima utilizada para la producción de poliuretano.

ESPUMAS DE POLIURETANO

Venga va… a ver si adivináis como se consigue la ESPUMA DE POLIURETANO….

CLAROOOOO QUE SÍIIII, pues añadiendo un agente espumante.

Pues hay dos tipos de agentes espumantes: los agentes espumantes químicos y los agentes espumantes físicos.

Los agentes espumantes químicos pueden ser compuestos individuales o una mezcla de varios compuestos que liberan gas como resultado de reacciones químicas o descomposiciones térmicas. El espumante químico más comúnmente utilizado es el agua.

Los agentes espumantes físicos son compuestos que liberan gas como resultado de un proceso físico (evaporación, desorción) a elevadas temperaturas o presiones reducidas.

Podría aburriros contando toda la variedad de agentes espumantes que existen y sus características y particularidades; pero quizás en otra publicación… En esta solo os hablaré del agua por ser el espumante químico más utilizado.

El agua como agente espumante y la formación de UREA

Cuando se utiliza agua como agente espumante; esta reacciona con el isocianato formando un ácido carbámico inestable que se descompondrá en una amina y en dióxido de carbono; siendo este el gas que quede retenido en los poros de la espuma (aunque no por mucho tiempo…pero ya si tal os digo por qué en otra publicación…).

Y ahora os cuento como se forma la urea… a ver…. Pues eso, el CO₂ liberado se queda (un tiempo corto…) en los poros de la espuma. Y la amina esa que quedó por ahí de la descomposición del ácido carbámico, encontrará un grupo isocianato y formarán una urea 🙂 🙂 . Es muy importante la formación de urea; ya que, junto al uretano, dan rigidez a la espuma de poliuretano.

Otra cuestión SUPER IMPORTANTE a tener en cuenta, es que las dos reacciones que os he comentado: tanto la de formación de CO₂ como la de formación de urea, son exotérmicas. Esto significa que liberan calor, y este calor contribuye significativamente a impulsar la reacción de polimerización entre el poliol y el isocianato.

APLICACIONES DEL POLIURETANO

¿Qué cosas se pueden hacer con el poliuretano?

¡¡¡Pufff!!! Pues te asustarías y todo. Es increíble las diferentes formas en las que te puedes encontrar al poliuretano. Ten en cuenta que para la formación de poliuretano siempre tienen que estar presentes isocianatos y polioles, pero estos a su vez pueden presentar unas características muy variadas. En función de las características de estos, las propiedades del poliuretano serán muy diferentes. Lo mismo sucede con el resto de materia prima que se utilice en la formulación.

Es por ello que puedes encontrarte al poliuretano como un polímero sólido termoplástico (TPU); como elastómero termoplástico o termoestable, como coating o pintura; como espuma rígida o flexible, o como adhesivo.

El poliuretano como polímero sólido se utiliza en muebles, en automóviles (partes de carrocerías, puertas, alfombrillas, volantes, asientos , etc.), calzado (suelas de calzado deportivo, de protección, de calzado casual), carcasas de teléfonos móviles, recubrimiento de cables, mangueras, preservativos (como sustituto al látex) etc.

Como fibra textil se utiliza en ropa deportiva y de baño pero también en tejidos de moda. En aplicaciones médicas se utiliza en forma de gasa para remplazar al algodón. También se utilizan tejidos de poliuretano laminado para fabricación de equipos EPI, etc.

Las espumas rígidas de poliuretano se utilizan sobre todo debido a su gran capacidad de aislamiento térmico; en aplicaciones que van desde la construcción de edificios hasta el aislamiento de tanques criogénicos de cohetes espaciales!

Las espumas flexibles de poliuretano se utilizan en colchones, asientos de vehículos, muebles acolchados, etc.

El poliuretano también se utiliza como cola adhesiva y sellante para muy diversas aplicaciones y como alternativa a las siliconas. Así como para sellado en su forma de espuma proyectada (muy común en construcción y fontanería).

También encontramos coatings o pinturas impermeables de poliuretano en tanques de almacenamiento, estructuras metálicas (protección anticorrosiva), suelos de concreto, suelos industriales, tejados, piscinas, etc.

SI QUIERES SABER MÁS SOBRE LAS APLICACIONES DEL POLURETANO…NO TE PIERDAS LAS PROXÍMAS PUBLICACIONES!! En las que comentaré diferentes usos del poliuretano en el deporte y en aplicaciones biomédicas.

Hasta la próxima!! 🙂

Referencias

Ionescu M. Chemistry and Technology of Polyols for Polyurethanes, 2nd Edition, Vol 1, Smithers Rapra. (2016)

Sharmin, E. and Zafar, F., 2012. Polyurethane: An Introduction. Polyurethane. DOI:10.5772/51663

Calvo, M. (2019). Synthesis, foaming kinetics and physical properties of cellularnanocomposites based on rigid polyurethane. [Tesis doctoral – Universidad de Valladolid]

Aastha S. Dutta, 2 – Polyurethane Foam Chemistry, Editor(s): Sabu Thomas, Ajay Vasudeo Rane, Krishnan Kanny, Abitha V.K., Martin George Thomas, In Plastics Design Library, Recycling of Polyurethane Foams, William Andrew Publishing, 2018, Pages 17-27,ISBN 9780323511339, https://doi.org/10.1016/B978-0-323-51133-9.00002-4 (https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9780323511339000024)

Acuña Domínguez, P. Alberto. (2021). High performance flame retardant rigid polyurethane foam with high thermal insulation. [Tesis doctoral – Universidad Carlos III de Madrid]

Bernal Ortega, Mª del Mar. (2012). Estudio de nanocompuestos de espumas de poliuretano reforzadas con nanocargas en base carbono. [Tesis doctoral – Universidad Politécnica de Valencia].

Choi, S.W., Jung, J.M., Yoo, H.M. et al. Analysis of thermal properties and heat transfer mechanisms for polyurethane foams blown with water. J Therm Anal Calorim 132, 1253–1262 (2018). https://doi.org/10.1007/s10973-018-6990-8

Arunima Reghunadhan, Sabu Thomas. Chapter 1 – Polyurethanes: Structure,
Properties, Synthesis, Characterization, and Applications. Editor(s): Sabu Thomas, Janusz Datta, Józef T. Haponiuk, Arunima Reghunadhan. Polyurethane Polymers, Elsevier, 2017,Pages 1-16, ISBN 9780128040393, https://doi.org/10.1016/B978-0-12-804039-3.00001-4. (https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9780128040393000014)

Asociación de la industria del poliuretano rígido. Guía de aplicaciones del poliuretano en nuestra vida diaria. Recuperado de: https://aislaconpoliuretano.com/

http://tpu-materials.com/2-tpu-application-examples/

https://blog.synthesia.com/es/poliuretano-termoplastico-conoces-todas-sus-aplicaciones