Obtencion
Se fabrica a partir de la reacción química de isocianatos y alcoholes polihídricos.
En al año 1937 se fabricaban fibras de poliuretano competitivas con las poliamidas. Las principales aplicaciones de los poliuretanos han sido para aislamiento térmico, como las espumas, también los elastómeros, los adhesivos y recubrimientos superficiales. Los procesos de transformación son diferentes para cada caso.
Los tipos lineales se pueden moldear por inyección, compresión o extrusión. Se pueden usar otras tecnologías como la hiladura en húmedo para hilados de calidad, o bien en los tipos reticulados, los sistemas normales de elaboración de la goma, pinturas y adhesivos.
El poliuretano básico es formado mezclando dos líquidos, un alcohol polihídrico y un diisocianato. El entrecruzamiento es llevado a cabo con resinas epoxies con la adición de un tercer compuesto reactivo.
¿Cómo podemos sintetizar los poliuretanos?
Los poliuretanos se sintetizan haciendo reaccionar diisociantos con dialcoholes.
Los poliuretanos son capaces de unirse entre ellos por puentes de hidrógeno, estos pueden llegar a ser muy cristalinos, además son muy elásticos, por esta misma razón se denominan también elastómeros.
Un elastómero termoplástico inusual es el spandex. Este tiene como característica especial que forma una estructura de bloques rígidos y flexibles. La unión de varias moléculas de este tipo puede dar lugar a fibras, que actúan como elastómeros, esto permite crear ropa capaz de estirarse.
Se obtienen por polimerización del uretano (carbonato de etilo: H2N-COO-CH2-CH3)
Dialcoholes
Un dialcohol es un compuesto orgánico que está compuestos por dos grupos Alcohol (-O-H) y que tendrán características magnificas para ser polimerizados.
A continuación se muestran los polialcoholes más usados para la obtención de poliuretanos.
A partir de ácido adípico
El ácido adípico es un ácido carbónico. Los polialcoholes de poliéster hecho a partir de ácidos adípicos son productos importantes para la producción de poliuretano. Los poliuretanos a base de polialcoholes de poliéster tienen en general excelentes propiedades mecánicas. Tanto la estabilidad hidrolítica como la elasticidad de los poliuretanos hechos de polialcoholes de poliéster son inferiores que los poliuretanos hechos de polialcoholes de poliéteres.
A partir de ácido caproláctico
Los polialcoholes de poliéster hechos a partir del caproláctico tienen en general una baja viscosidad y una mejor estabilidad hidrolítica.
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A partir de ácido hexanoico
El ácido hexanoico es un ácido carbónico. Los polialcoholes de poliéster hechos a partir de ácido hexanoico son un importante producto intermedio para la producción de poliuretanos.
A partir de ácido maleico
El ácido maleico es un ácido carbónico. Los polialcoholes de poliéster hechos a partir de ácido maleico son un importante producto intermedio para la producción de poliuretanos.
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A partir de ácido ftálico
El ácido ftálico es un ácido carbónico. Los polialcoholes de poliéster hechos a partir de ácido ftálico son un importante producto intermedio para la producción de poliuretanos.
A partir de ácido tereftálico
El ácido tereftálico es un ácido carbónico. Son muy usados en la producción de poliuretanos como planchas y fibras sintéticas.
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A partir de PEG
El PEG (polietilenglicol) es un polialcohol de polieter. A causa de la estabilidad hidrolítica del polieter, el PEG es usado para elementos flexibles como espumas, elastómeros, adhesivos, etc.
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A partir de PPG
El PPG (polipropilenglicol) es un polialcohol de polieter. A causa de la estabilidad hidrolítica del polieter, el PPG es usado para elementos flexibles como espumas, elastómeros, adhesivos, etc.
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Los PTMEG (politetrahidrofuranos) es entre otros el nombre común para el politetrametileneterglicol. Los poliuretanos de PTMEG tienen muy buenas propiedades mecánicas y tiene estabilidad hidrolítica.
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Nota 1: Los polialcoholes de poliéster nos dan poliuretanos flexibles. Comparados con los poliuretanos hechos de poliéteres, estos van a ser menos estables hidrolíticamente y tendrán una reducida elasticidad. Los productos hechos con polialcoholes de poliéster a menudo se aprovechan de las buenas propiedades mecánicas.
Nota 2: Los polialcoholes con grupos amina en lugar de alguno de los grupos alcohol son muy reactivos.
Nota 3: Los alcoholes con un solo grupo -OH se usan para bajar el peso molecular de los poliuretanos. Van a cambiar las propiedades de los poliuretanos a los que se le añade.
Estructura Química:
Los poliuretanos componen la familia más versátil de polímeros que existe. Pueden ser elastómeros y pueden ser pinturas. Pueden ser fibras y pueden ser adhesivos. Aparecen en todas partes. El nombre asignado de poliuretanos viene de que su cadena principal contiene enlaces uretano.
Enlace Uretano
Los poliuretanos forman parte de los llamados polímeros termoestables, estos se caracterizan por tener cadenas poliméricas entrecruzadas, formando una red tridimensional que no funde. Esto los diferencia de los polímeros termoplásticos. Además los poliuretanos polimerizan irreversiblemente con calor o presión formando una masa rígida y dura.
Los poliuretanos son los polímeros mejor conocidos para hacer espumas. Pero los poliuretanos son más que espumas.
Uniones uretano en un polímero
Un poliuretano puede ser cualquier polímero que contenga un enlace uretano en su cadena principal.
Cuando se hace reaccionar monómeros con una funcionalidad mayor que dos, se forma un polímero termoestable. Un ejemplo de esto es la reacción de los diisocianatos con un glicerol, o con ésteres poliglicólicos.
Por lo visto anteriormente se puede decir que los poliuretanos se sintetizan haciendo reaccionar diisocianatos con dialcoholes. A continuación se presenta un ejemplo.
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A veces, el dialcohol se sustituye por una diamina y el polímero que obtenemos es una poliurea, porque contiene más bien un enlace urea, en lugar de un enlace uretano. Pero generalmente se los llama poliuretanos, porque probablemente no se venderían bien con un nombre como poliurea.
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Los poliuretanos son capaces unirse perfectamente por enlace por puente de hidrógeno y así pueden ser muy cristalinos. Por esta razón se utilizan a menudo para hacer copolímeros en bloque con polímeros de estructura similar al caucho. Estos copolímeros en bloque tienen características de elastómeros termoplásticos.
Los poliuretanos pueden ser de dos tipos, flexibles o rígidos, dependiendo del número de -OH que tengan. Los rígidos se obtienen cuando el diisocianato se hace reaccionar con poliglicoles. Los poliuretanos flexibles se consiguen utilizando trioles obtenidos a partir del glicerol y del óxido de propileno. También se puede usar el óxido de etileno, aunque se prefiere el propileno porque le da mayor resistencia a la humedad.
Un elastómero termoplástico poliuretánico es el Spandex, que DuPont vende bajo el nombre comercial Lycra. Tiene enlaces urea y uretano en su cadena. Lo que le confiere al spandex sus características especiales, es el hecho de que en su estructura tiene bloques rígidos y flexibles. La cadena polimérica corta de un poliglicol, de generalmente cerca de cuarenta unidades de longitud, es flexible y parecida al caucho. El resto de la unidad de repetición, es decir el estiramiento con los enlaces uretano, los enlaces urea y los grupos aromáticos, es extremadamente rígido. Esta sección es tan fuerte que las secciones rígidas de diversas cadenas se agrupan y se alinean para formar fibras. Obviamente, son fibras inusuales, pues los dominios fibrosos formados por los bloques rígidos están unidos entre sí por las secciones flexibles parecidas al caucho. El resultado es una fibra que actúa como elastómero. Esto permite que logremos una tela capaz se estirarse, ideal para la ropa de gimnasia y similares.
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video de la obtencion del poliuretano:
