Poliuretano

editor — Thu, 21 May 2015 21:04:00 +0000

Pestañas verticales

Datos generales

Clasificación:

Nomenclatura:

PUR

Composición química:

(-CO-NH-R-NH-CO-O-R-O)_n

Materias primas:

Diisocianato de tolueno-2,6, poliol; uretano

El poliuretano es un polímero que puede tener propiedades termoplásticas, termoestables o elastoméricas.
La mayor parte de las propiedades físicas y sobre todo mecánicas dependen de la cantidad de poros existentes en la espuma y de su grado de reticulación. Según esto, el PUR se puede clasificar en espumas rígidas, semirrígidas y flexibles.

Caracterización

Métodos espectrométricos:

Metodos espectrométricos:

Descripción:

El espectro de IR se ha realizado a partir de medidas de absorbancia. En 3328 cm^-1 aparece una única banda de intensidad media que pertenece al stretching del grupo mide -HN-CO-.
En 2937 cm^-1 y 2867 cm^-1 salen las señales del stretching del CH sp3, de intensidad variable. A 1.462 cm^-1 aparece la señal del bending del grupo CH₂, de intensidad media.
En 2351 cm^-1 sale la banda de absorbancia del CO₂ del aire al realizar la prueba.
La banda intensa que sale a 1711cm^-1 corresponde al stretching del carbonilo propia de los ésteres. Los Stretching simétricos y asimétricos del CO corresponden a las bandas de 1306, 1166 y 1067 cm^-1.
Las bandas de intensidad variable que aparecen en 1602 y 1525 cm^-1 pertenecen a el bending del NH y el stretching del grupo amida. En 1214 cm^-1 sale el stetching asimétrico N-CO-O, mientras que el simétrico aparece a 970 cm^-1; se trata de una banda poco intensa. El bending fuera del plano del N-H sale a 760 cm^-1

Calorimetría:

Propiedades generales

Densidad:

1.02 - 1.25 g/cm³

Cristalinidad:

Amorfo

Precio:

2.66 - 2.93 €/kg

Observaciones:

En general, cuando aumenta la densidad, que implica poros más pequeños, aumentan los valores mecánicos.

Propiedades mecánicas

Módulo elástico:

0.002 - 0.03 GPa

Coeficiente de Poisson:

0.49 - 0.498

Resistencia mecánica a la compresión:

50 - 100 MPa

Resistencia mecánica a la tracción:

25 - 51 MPa

Resitencia mecánica a la abrasión:

Pobre

Resistencia mecánica al desgarro:

Normal

Tenacidad a fractura (KIc):

0.2 - 0.4 MPa·m^1/2

Comportamiento a tracción:

A la temperatura de	Alargamiento (%)
T_amb	250 - 800 %

Propiedades eléctricas

Constante dieléctrica:

A la temperatura de	Constante dieléctrica
T_amb	5 - 9

Observaciones:

Es un buen aislante eléctrico.

Propiedades térmicas

Temperatura de transición vítrea:

(-73.2) - (-23.2) ºC

Conductividad térmica:

A la temperatura de	Conductividad térmica
T_amb	0.28 - 0.3 W/m·K

Capacidad calorífica específica:

A la temperatura de	Capacidad calorífica específica
T_amb	1.65e3 - 1.7e3 J/kg·K

Observaciones:

Es un buen aislante térmico.

Propiedades ópticas

Observaciones:

Se trata de un material translúcido

Propiedades tecnológicas

Temperatura mínima de utilización:

(-73.2) - (-23.2) ºC

Temperatura máxima de utilización:

66.9 - 86.9 ºC

Mecanización:

Baja

Soldabilidad:

Es un material no soldable.

Formabilidad:

Alta

Reciclabilidad:

Es un material reciclable.

Propiedades químicas

Resistencia a los ácidos:

Tiene buena resistencia a los ácidos débiles pero baja a los ácidos fuertes.

Resistencia a los álcalis:

Tiene resistencia media a los álcalis fuertes y buena resistencia a los débiles.

Resistencia a los disolventes orgánicos:

Tiene muy baja resistencia a los disolventes orgánicos. En presencia de acetona se descompone.

Resistencia al oxígeno:

La resistencia a la oxidación a 500ºC es muy baja.

Observaciones:

Tiene buena resistencia a la radiación UV. La exposición a la luz solar hace que su color oscurezca. Se trata de un material inflamable, aunque se puede hacer difícilmente inflamable con aditivos. Tiene muy buena resistencia tanto al agua salada como la dulce; en agua caliente las espumas resisten poco tiempo.

Obtención

Observaciones:

Los poliuretanos utilizados para fabricar espumas se obtienen a partir de alcoholes polifuncionales o bien a través de una poliadición entre aminas y poliisocianatos. El mecanismo de la reacción transcurre de la siguiente manera: el oxígeno del poliol ataca al carbono del poliisocianato, desplazando un par de electrones sobre el nitrógeno. A fin de mantener la electroneutralidad de la molécula, se produce una migración del hidrógeno del grupo hidroxilo en nitrógeno; de esta forma se genera un grupo uretano (-HN-CO-O-), que da lugar al nombre de este grupo de plásticos. Añadiendo cantidades exactas de agua, una parte del poliisocianato reacciona con ella y la masa se espuma debido al anhidrocarbónico gas que se forma, inflando el producto final.
A lo largo de la reacción de síntesis, las moléculas que han adquirido una longitud mayor reticular por reacción de sus grupos hidroxilo o isocianato, tanto terminales como laterales, y con los grupos urea o uretano formados dan lugar a mallas grandes (espumas flexibles) o mallas tupidas (espumas rígidas). Estas reticulaciones también son poliaddiciones.

Las espumas flexibles de PUR se fabrican a partir de resinas de isocianato, mayoritariamente diisocianatos aromáticos o productos de dioles con peso molecular bajo. Como poliol se utilizan poliéter-polioles o poliéster-polioles alifáticos, lineales o poco ramificados, con un número bajo de grupos hidroxilo. Se forma una cadena relativamente larga de polioles con un pequeño número de grupos hidroxilo, por lo que las moléculas reticulado en malla grande; la distancia entre los grupos uretano y urea, que hacen de enlace entre cadenas, son grandes y en consecuencia se forman espumas flexibles y elásticas.

Las espumas rígidas de PUR se obtienen de poliéter-polioles ramificados con un número relativamente alto de grupos hidroxilo en la molécula. El gran número de grupos hidroxilo hace que las moléculas reticulen en malla tupida. Las distancias entre los grupos urea y uretano dan rigidez al conjunto, son pequeñas y las espumas resultantes son rígidas.

En total se pueden fabricar cuatro tipos de espumas de PUR: rígidas, flexibles, semirrígidas o integrales. Las espumas integrales o estructurales poseen una piel externa no espumadas donde el material es poroso sólo en el interior. Además, las integrales pueden ser flexibles, semirrígidas o rígidas y la piel externa es más densa que el núcleo, que es poroso. Las espumas integrales se fabrican por el proceso RIM; una instalación RIM consta de depósitos, bombas de transporte y dosificadoras de los componentes, dispositivos de mezcla y colada y moldes en los que se inyecta la mezcla espumante. La formación de la piel externa, no espumadas, de la pieza se consigue mediante un control de la temperatura y la presión. La estructura o diseño da a estas piezas una gran estabilidad, y por lo tanto también se las denomina espumas estructurales. Las piezas pequeñas se pueden fabricar por moldeado rotacional, sin presión.
Por otra parte, se diferencia también entre espuma de bloque y espuma de moldeado. Las de bloque se obtienen por colada, dando bloques que mayoritariamente se cortan horizontalmente para fabricar planchas o piezas sencillas. Para fabricar piezas de geometría compleja se necesitan espumas de moldeo. La espumación tiene lugar dentro de un molde cerrado caliente (espumación en caliente) o sin calentar (espumación en frío).

Imágenes:

Descripción:

Desde que se descubrió esta familia de polímeros, el PUR se comercializa tanto como termoestable, elastómero, termoplástico o espuma.
El poliuretano termoplástico consiste en secuencias rígidas de isocianatos y secuencias flexibles de poliéster o poliéteres. Las propiedades del PUR pueden variar en función de la naturaleza de las cadenas flexibles, de la naturaleza de las cadenas rígidas, de la longitud de las mismas ...

Conformación

Observaciones:

En casi todos los procesos se requieren las siguientes operaciones: dosificación, transporte, mezcla de los componentes, colada o inyección o proyección de la mezcla, espumación con reticulación (gelificación) y desmoldado.
Para piezas cortas, la transformación puede ser manual. Para ello se necesitan un recipiente para mezclas, una balanza y un agitador. La mezcla se adiciona al recipiente o molde, donde tiene lugar la espumación. Para un proceso más mecanizado, existen máquinas de colada que pueden ser portátiles. Estas permiten fabricar bloques en continuo, tanto rígidos como flexibles. Si la banda o cinta soporte se sustituye por una doble cinta transportadora, se fabrican planchas espumadas, con capas flexibles o rígidas, idóneas para la producción de elementos tipo sándwich.

Los sistemas de espuma PUR pueden aplicarse también para sobreespumar piezas termoconformadas. También es posible reforzar las espumas con fibra de vidrio.

Reciclaje

Observaciones:

El PUR es un material reciclable.

Imágenes:

Descripción:

Símbolo de reciclaje para plásticos en general.

Aplicaciones

Observaciones:

Las espumas rígidas de PUR se utilizan para crear planchas aislantes para tejados, espuma de relleno para hacer canalizaciones subterráneas, aislamientos térmicos en frigoríficos, para depósitos de agua caliente, camiones cisterna, tuberías de calefacción central municipal, acumuladores de agua caliente, piezas prefabricadas para coches, vagones, barcos, cohetes, flotadores y boyas, por sobrespumación, piezas sanitarias termoconformadas de plástico; envases para artículos delicados y frágiles; cables con separación de espuma; partes de muebles, prótesis y piezas de igualación ortopédica.

Las espumas flexibles de PUR se emplean para crear colchones, cojines, sillones, asientos de motocicletas y coches, respaldos, techos de coches, revestimientos de cara posterior de pavimentos sintéticos; materiales para envasar, esponjas, forros y hombreras, rellenos de sacos de dormir, elementos de insonorización, imitaciones de cuero ...

Las espumas semirrígidas se emplean fundamentalmente en automoción, especialmente en parachoques, revestimientos de seguridad, techos del coche, bandejas de atrás del coche y partes con insonorización.

Las espumas integrales de PUR se utilizan para fabricar piezas de gran superficie producidas por el proceso RIM para carcasas de radios, televisores, ordenadores, contadores; cajas de altavoces, armarios de distribución y conmutación eléctrica; tambores portacables, imitaciones de madera, componentes de carrocería, marcos y perfiles de ventanas, puertas, imitaciones de vigas de madera, piezas decorativas de interior, piezas de publicidad, trípodes y pantallas de lámparas, partes frontales de cajones, mesas pequeñas, sillas , marcos de espejos y de fotografías, aparatos de deporte (esquís, trineos, ...), raquetas de tenis, bolos, remos, timones estabilizadores de tablas de surf ...

Imágenes:

Descripción:

La espuma de PUR se emplea para sellar juntas y insonorizar habitaciones.

Imágenes:

Descripción:

El cierre de algunas mochilas o correas de perros está hecho con PUR termoestable.

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