FACULTAD DE INGENIERIA
ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA INDUSTRIAL
MONOGRAFIA: “POLIMEROS (PU)”
ASESOR: ROBERTO CARLOS CHUCUYA
AUTORES: BRIONES BENITES NATALI CHAVEZ RAMOS MARGHIORI MENDOZA ENCINAS AYRTHON PAUL MERINO ZARATE ANTHONY LORA CARRILLO JUAN FELIPE MORENO DENNIS
CHIMBOTE –PERÚ 2017
DEDICATORIA El presente proyecto de tesis está dedicado con todo nuestro cariño a nuestros padres y familiares quienes nos brindaron apoyo en todo momento.
AGRADECIMIENTO Agradecemos a nuestros padres y familiares porque nos brindaron su apoyo tanto moral y económicamente para seguir estudiando y lograr el objetivo trazado parea un futuro mejor y ser orgullo para ellos y de toda nuestra familia y a nuestro profesor, por brindarnos su asesoría durante el proceso de desarrollo de la presente monografía.
ÍNDICE
INTRODUCCIÓN La clave del éxito en la función de diseño, es desde luego la selección del material necesario para lograr la prestación adecuada. En algunos casos el material requerido puede ser acero, aluminio u otros metales; en otros casos, plásticos como ABS, poliestireno, PVC ó resinas fenol formaldehído son los mas adecuados, y en un número creciente, los poliuretanos suelen ofrecer las mejores características de diseño y prestación. La variación de estos elastómeros es sustancial. Cada formulación tiene sus atributos y restricciones. Es esencial entonces, en términos de aplicaciones de ingeniería, conocer cada una de ellas, y entonces seleccionar el tipo de poliuretano que satisface nuestras necesidades técnicas y económicas. El término poliuretano puede aplicarse a distintas clases de materiales: • Elastómeros de colada • Espumas rígidas y flexibles • Adhesivos • Selladores • Termoplásticos • Caucho de Molienda • Recubrimientos
El poliuretano es un plástico obtenido por la reacción de poliol e isocianato en la presencia de catalizadores y aditivos. Los Poliuretanos son los polímeros mejor conocidos para hacer espumas, pero los poliuretanos son mucho más que espumas, los poliuretanos componen una de las familias de polímeros más versátiles que existen.
Dependiendo del poliol e isocianato empleado, se obtendrá una gran variedad de productos que son clasificados conforme a su estructura física en flexibles convencionales
o
“slab”,
flexibles
moldeados,
rígidos,
elastómeros,
recubrimientos y adhesivos. Estas son las familias o segmentos de productos que utilizamos también para su control en la Industria del Poliuretano. Existe a su vez una clasificación para los elastómeros, recubrimientos y adhesivos conocida como CASE que viene de sus nombres en inglés CoatingsAdhesivesSealantsElastomers.
CAPITULO I POLÍMEROS Referencias 1-
Título
Síntesis y caracterización de polímeros funcionales a partir de macromonómeros. aplicaciones como poliquelatógenos
Autor
Antonio Enrique Maureira Navarrete
Colaborador
Universidad de Concepción (Chile). Facultad de Farmacia
Editor
Universidad de Concepción, 2002
2- James NEWELL , Ciencia de materiales - aplicaciones en ingeniería, 2016
Bibliografía
J. W. Nicholson (2006). The Chemistry of Polymers, 3rd ed . University of Greenwich. ISBN 0-85404-684-4. Química Física Macromolecular I. Issa Katime. Servicio Editorial UPV/EHU. Bilbao, 1994. Química Física Macromolecular II. Issa Katime. Servicio Editorial UPV/EHU. Bilbao, 2004. Anbinder, Pablo Sebastián (2011). Caracterización, evaluación y aplicaciones de películas poliméricas activas. p. 159. ISBN 978-950-34-0810-0. Consultado el 29 de abril de 2014.
1. HISTORIA Los polímeros naturales son la base de algunos de los primeros materiales utilizados por el hombre: la madera y las fibras vegetales, el cuero, los tendones animales, la lana, la seda y la celulosa, etc. Se han empleado profusamente y han tenido mucha importancia a lo largo de la historia, aunque se tardó mucho en saber su composición y la forma de sintetizarlos artificialmente. La noción de macromolécula se presentó tardíamente en la historia de la química. Aunque presagiada por Wilhelm Eduard Weber, e incluso por Henri Braconnot a principios del siglo XIX, muchos investigadores las veían como agregados o micelas. El término «polímero» se utilizó por primera vez en 1866 por Marcellin Berthelot. El desarrollo industrial posterior de la ciencia macromolecular se vio acelerado por la Segunda Guerra Mundial. Los Estados Unidos se vieron privados, cuando entraron en guerra, de su suministro de caucho natural desde el sureste de Asia. Por ello pusieron en marcha un vasto programa de investigación para encontrar caucho sintético. En los años 1950 el alemán Karl Ziegler y el italiano Giulio Natta desarrollaron los catalizadores de Ziegler-Natta y obtuvieron el Premio Nobel de Química en 1963. Otro Premio Nobel de Química fue concedido por sus estudios de polímeros a Paul J. Flory en 1974. En la segunda mitad del siglo XX se desarrollaron nuevos métodos de obtención, polímeros y aplicaciones. Por ejemplo, catalizadores metalocénicos, fibras de alta resistencia, polímeros conductores (en 2000 Alan J. Heeger, Alan G. MacDiarmid y Hideki Shirakawa recibieron el Premio Nobel de Química por el desarrollo de estos polímeros), estructuras complejas de polímeros, polímeros cristales líquidos, etc.
1.1 CONCEPTO Macromoléculas compuestas por una o varias unidades químicas que se repiten a lo largo de toda una cadena. Un polímero es como si uniésemos con un hilo muchas monedas perforadas por el centro, al final obtenemos una cadena de monedas, en donde las monedas serían los monómeros y la cadena con las monedas sería el polímero. La parte básica de un polímero son los monómeros, los monómeros son las unidades químicas que se repiten a lo largo de toda la cadena de un polímero, por ejemplo el monómero del polietileno es el etileno, el cual se repite x veces a lo largo de toda la cadena.
2. PROPIEDADES DE POLIMEROS 2.1 Polimerización En química orgánica, la reacción por la cual se sintetiza un polímero a partir de sus monómeros se denomina polimerización. Según el mecanismo por el cual se produce la reacción de polimerización para dar lugar al polímero, ésta se clasifica como "polimerización por pasos" o como "polimerización en cadena". En cualquier caso, el tamaño de la cadena dependerá de parámetros como la temperatura o el tiempo de reacción, teniendo cada cadena un tamaño distinto y, por tanto, una masa molecular distinta, de ahí que se hable de masa promedio del polímero.
2.1.1 Tipos de polimerización 2.1 Polimerización por condensación En cada unión de dos monómeros se pierde una molécula pequeña, por ejemplo agua. Debido a esto, la masa molecular del polímero no es necesariamente un múltiplo exacto de la masa molecular del monómero. Los polímeros de condensación se dividen en dos grupos:
Los copolímeros baquelitas poliamidas poliésteres
Los homopolímeros polietilenglicol siliconas
2.2 Polimerización por adición En este tipo de polimerización la masa molecular del polímero es un múltiplo exacto de la masa molecular del monómero. Suelen seguir un mecanismo en tres fases, con ruptura homolítica:
Iniciación: CH2=CHCl + catalizador ⇒ •CH2–CHCl• Propagación o crecimiento: 2 •CH2–CHCl• ⇒ •CH2–CHCl – CH2 –CHCl• Terminación: Los radicales libres de los extremos se unen a impurezas o bien se unen dos cadenas con un terminal neutralizado.
3. ESTRUCTURA DE POLIMEROS 3.1 SEGÚN SU FORMA 3.1.1 POLÍMEROS LINEALES: Los lineales se forman cuando el monómero que lo origina tiene 2 puntos de de unión, de modo que la polimerización ocurre en una sola dirección, pero en ambos sentidos.
3.1.2 POLÍMEROS RAMIFICADOS: Estos tiene 3 o más puntos de unión, de tal forma que la polimerización ocurre en forma tridimensional, en las 3 direcciones del espacio.
3.1.3 POLÍMEROS ENTRECRUZADOS: los polímeros poseen estructura tridimensional, donde las cadenas están unidas unas a otras por enlaces laterales.
3.1.4 POLÍMEROS RETICULADOS: Presentan enlaces entre átomos de cadenas distintas.
3.2 SEGÚN EL TIPO DE MANÓMETROS 3.2.1 HOMOPOLÍMERO Polímero constituido por la repetición de un único monómero (c adena homogénea). Ejemplos son: polietileno, poli estireno, poliacrilonitrilo, poli(acetato de vinilo). Si A representa al monómero entonces la estructura del homopolímero es:
3.2.2 COPOLÍMERO Polímero constituido por dos o más monómeros (cadena heterogénea). Algunos ejemplos son los denominados con las siglas: SAN, NBR, SBR. Si A y B representan los monómeros entonces existen tres formas de disponerlos en la cadena:
4. CLASIFICACIÓN 4.1 SEGÚN SU ORIGEN 4.3.1 Polímeros naturales Existen en la naturaleza muchos polímeros y las biomoléculas que forman los seres vivos son macromoléculas poliméricas. Por ejemplo, las proteínas, los ácidos nucleicos, los polisacáridos .Por ejemplo: la celulosa y la quitina, el hule o caucho natural, la lignina, etc.
4.1.2 Polímeros semisintéticos Se obtienen por transformación de polímeros naturales. Por ejemplo: la nitrocelulosa, el caucho vulcanizado, etc.
4.1.3 Polímeros sintéticos. Muchos polímeros se obtienen industrialmente a partir de los monómeros. Por ejemplo: el nailon, el poliestireno, el policloruro de vinilo (PVC), el polietileno, etc.
.
4.2Según su composición química 4.2.1 Polímeros orgánicos vinílicos La cadena principal de sus moléculas está formada exclusivamente por átomos de carbono.
Poliolefinas, formados mediante la polimerización de olefinas. Ejemplos: polietileno y polipropileno.
Polímeros estirénicos, que incluyen al estireno entre sus monómeros. Ejemplos: poliestireno y caucho estireno-butadieno.
Polímeros vinílicos halogenados, que incluyen átomos de halógenos en su composición. Ejemplos: PVC y PTFE.
Polímeros acrílicos. Ejemplos: PMMA. 4.2.2 Polímeros orgánicos no vinílicos.
Además de carbono, tienen átomos de oxígeno o nitrógeno en su cadena principal. Algunas sub-categorías de importancia:
Poliésteres Poliamidas Poliuretanos
4.2.3 Polímeros inorgánicos. Entre otros:
Basados en azufre. Ejemplo: polisulfuros. Basados en silicio. Ejemplo: silicona.
4.3 SEGÚN SUS APLICACIONES 4.3.1 Elastómeros: Son materiales con muy bajo módulo de elasticidad y alta extensibilidad; es decir, se deforman mucho al someterlos a un esfuerzo pero recuperan su forma inicial al eliminar el esfuerzo. En cada ciclo de extensión y contracción los elastómeros absorben energía, una propiedad denominada resiliencia. 4.3.2 Adhesivos: Son sustancias que combinan una alta adhesión y una alta cohesión, lo que les permite unir dos o más cuerpos por contacto superficial. 4.3.3 Fibras: Presentan alto módulo de elasticidad y baja. extensibilidad, lo que permite confeccionar tejidos cuyas dimensiones permanecen estables 4.3.4 Plásticos: Son aquellos polímeros que, ante un esfuerzo suficientemente intenso, se deforman irreversiblemente, no pudiendo volver a su forma original. Hay que resaltar que el término plástico se aplica a veces incorrectamente para referirse a la totalidad de los polímeros. 4.3.5 Recubrimientos: Son sustancias, normalmente líquidas, que se adhieren a la superficie de otros materiales para otorgarles alguna propiedad, por ejemplo resistencia a la abrasión.
4.4 Según su comportamiento al elevar su temperatura 4.4.1 Elastómero Plásticos con un comportamiento elástico que pueden ser deformados fácilmente sin que se rompan sus enlaces o modifique su estructura.
4.4.2 Termoestables Que no fluyen, y lo único que conseguimos al calentarlos es que se descompongan químicamente, en vez de fluir. Este comportamiento se debe a una estructura con muchos entrecruzamientos, que impiden los desplazamientos relativos de las moléculas.
4.4.3 Termoplásticos Que fluyen (pasan al estado líquido) al calentarlos y se vuelven a endurecer (vuelven al estado sólido) al enfriarlos. Su estructura molecular presenta pocos (o ningún) entrecruzamientos. Ejemplos: polietileno (PE), polipropileno (PP), cloruro de polivinilo PVC.
5. Ejemplos de polímeros de gran importancia
5.1Polímeros comunes
Policloruro de vinilo (PVC) Poliestireno (PS) Polietileno (PE) (HDPE o LDPE, alta y baja densidad) Polimetilmetacrilato (PMMA) Polipropileno (PP) Politereftalato de etileno (PET) Poliuretano (PU)
5.2 Polímeros de ingeniería
Acrilonitrilo butadieno estireno (ABS) Estireno acrilonitrilo (SAN) Nailon (poliamida 6, PA 6) Poli (n-butil acrilato) Poliacrilonitrilo Polianhidrido Policaprolactona Policarbonato Policicloctano Poliéster Polietilenimina Polilactona Polióxido de etileno Polisiloxano Polisulfona Poliurea Poliuretano Termoplástico (TPU) Tereftalato de Polibutileno (PBT)
5.3 Polímeros funcionales
Copolímeros
CAPITULO II POLIURETANO(PUR) REFERENCIAS
1- Título
Espumas rígidas de poliuretano en la construcción
Editor
Centro de Investigación Tecnológica
Editor
CIDEMCO
2- Paolo Mascheri ,POLIURETANO, 2004 3- Hepburn, C. (1992). Polyurethane Elastomers. Elsevier. 4- Volver arriba↑ Wurtz, A. (1848). «Recherches sur les ethers cyaniques et leurs derives». C. R. Hebd. Seances. Acad. Sci. 27: 241. 5- Volver arriba↑ Hofmann, A.W. (1881). «Ueber die einwirkung des broms in alkalischer lösung auf amide». Chem. Ber. 14: 22725. 6- Volver arriba↑ Grigat, E.; Diterich, D. (1994). «Principles of polyurethane chemistry and special applications-Polyurethane Handbook». Ed. Günter Oertel, Hanser Publishers Munich,Vienna, New York : pp. 11. 7- Volver arriba↑ Bayer, O.; Rinke, H.; Siefken, W.; Ortner, L.; Schild, H.-I.G. FARBEN (1937). DE-PS 728.981. (Germ. Pat.)"A process for the production of polyurethanes and polyureas" . 8- Volver arriba↑ Woods, G. (1990). The ICI Polyurethanes Book . John Wiley and Sons. 9- Volver arriba↑ Fernández-d´Arlas, B.; Rueda, L.; De la Kaba, K.; Mondragon, I.; Eceiza, A. (2008). «Microdomain composition and properties differences of biodegradable polyurethanes based on MDI and HDI». Polym. Eng. Sci. 48 (3): 519529. doi:10.1002/pen.20983. 10- Volver arriba↑ Lee, D.K.; Tsai, H. B. (1999). «Properties of segmented polyurethanes derived from different diisocyanates». J. Appl. Poly. Sci. 75 (1): 167-174. doi:10.1002/(SICI)10974628(20000103)75:1<167::AID-APP19>3.0.CO;2-N. 11- Volver arriba↑ Tang, Y. W.; Labow, R. S.; Santerre, J. P. (2001). «Enzyme-induced biodegradation of polycarbonate-polyurethanes: Dependence on hard-segment chemistry». J. Biomed. Mat. Res. 57 (4): 597-611. doi:10.1002/1097-4636(20011215)57:4<597::AIDJBM1207>3.0.CO;2-T. 12- Volver arriba↑ Fernández-d'Arlas, B.; Rueda, L.; Stefani, P.; De la Caba, K.; Mondragon, I.; Eceiza, A. (2007). «Kinetic and thermodynamic studies of the formation of a polyurethane based on 1,6-hexamethylene diisocyanate and poly(carbonate-co-ester)diol». Thermochim. Acta 459: 94-103. 13- ↑ Saltar a:a b Gogolewski, S (1989). «Selected topics in biomedical polyurethanes. A review.». Colloid Polym Sci 267 (9): 757-785. doi:10.1007/BF01410115. 14- Volver arriba↑ Schuur, M.; Noordover, B.; gaymans, R. J. (2006). «Polyurethane elastomers with amide chain extenders of uniform length». Polymer 47 (8): 1091-1100. 15- Volver arriba↑ Asociación Técnica del Poliuretano Aplicado (ATEPA). Libro Blanco del Poliuretano Proyectado. Julio, 2009.
1. HISTORIA Otto Bayer, director de Investigación de Bayer en los años 30, intentaba descubrir una fibra sintética similar a la poliamida, desarrollada por entonces en Estados Unidos. Los poliuretanos nacieron cuando Bayer empleó un grupo reactivo que formaba uretanos al entrar en contacto con los alcoholes. En 1937 se le concedió la patente para este procedimiento, aunque durante años se pensó que carecía de utilidad. Sin embargo, en 1947 ya existía un dispositivo que transformaba los poliuretanos y obtenía una variante de la espuma con la que hoy, por ejemplo, se fabrica la mayoría de los almohadones y tapizados, así como pinturas y adhesivos.
.1 CONCEPTO El poliuretano también denominado (PUR) es un polímero que se obtiene mediante condensación de bases hidroxílicas combinadas con diisocianatos. Los poliuretanos se clasifican en dos grupos, definidos por su estructura química, diferenciados por su comportamiento frente a la temperatura. De esta manera pueden ser de dos tipos: Poliuretanos termoestables o poliuretanos termoplásticos según si degradan antes de fluir o si fluyen antes de degradarse, respectivamente. Los poliuretanos termoestables más habituales son espumas, muy utilizadas como aislantes térmicos y como espumas resilientes. Entre los poliuretanos termoplásticos más habituales destacan los empleados en elastómeros, adhesivos selladores de alto rendimiento, suelas de calzado, pinturas, fibras textiles, sellantes, embalajes, juntas, preservativos, componentes de automóvil, en la industria de la construcción, del mueble y múltiples aplicaciones más. Es habitual su combinación con pigmentos tales como el negro de humo y otros.
.2 RECICLAJE
El poliuretano termoplástico es también reciclable, y puede ser identificado con este símbolo.
2. QUÍMICA DEL POLIURETANO 2.1 POLIMERIZACIÓN La química del poliuretano tiene como principal protagonista al grupo isocianato (-NCO). Este grupo contiene un átomo de carbono altamente electrofílico que puede ser atacado por diferentes grupos nucleófilos provistos de hidrógenos lábiles, como es el caso del grupo hidroxilo, amina o tiol para dar uretanos, ureas o tiocarbamatos respectivamente, o con agua para mediante el Transposición de Hofmann dar u na amina como se puede observar en la figura de la derecha. El hecho de que se libere CO2 mediante esta última reacción, es aprovechado para la síntesis de espumas de poliuretano.
Además de las reacciones presentadas en la figura de la derecha, a elevadas concentraciones del grupo isocianato y a altas temperaturas, el grupo isocianato puede reaccionar con uretanos para dar grupos alofanato o con ureas para dar grupo Biuret. En ambas reacciones el grupo N-H del uretano o urea, reacciona con el isocianato formando un punto de entrecruzamiento en la red polimérica. Cuando el propósito es obtener materiales termoplásticos estas reacciones son consideradas laterales y pueden ser evitadas llevando a cabo la reacción a temperaturas moderadas. Sin embargo, cuando se pretende obtener un poliuretano entrecruzado estas reacciones deben ser consideradas como interesantes .
2.2 POLIOLES
Los poliuretanos suelen ser preparados a base de dioles de medio peso molecular (500-2000 g/mol). Estos suelen comprender alrededor del 7060% masa del peso total del poliuretano, y suelen ser parte del denominado «segmento flexible». Comercialmente se presenta como una mezcla cuidadosamente formulada y balanceada de glicoles (diferentes tipos de dioles para proporcionar diferentes características). Se pueden formular mezclados con agentes espumantes y otros aditivos tales como aminas, siliconas, agua, propelentes y catalizadores organometálicos; condicionan la reacción y dan las características a la espuma final. La apariencia es como miel viscosa y en ocasiones puede tener un fuerte olor amoniacal. Los dioles más comunes son:
Poliéteres:
Ofrece combinación de propiedades características de los Polisulfuros y Siliconas Se presenta en forma de dos pastas colapsables, puede contener un adelgazador en pasta y un frasco con adhesivo. Policarbonatos:
Es un grupo de termoplásticos, fácil de trabajar, moldear y termoformar, y es utilizado ampliamente en la manufactura moderna .
2.3 DIISOCIANATOS Los diisocianatos son unos compuestos químicos caracterizados por tener dos grupos funcionales isocianato (-N=C=O) como parte de su estructura química, y que se caracteriza por su alta reactividad frente a nucleófilos. Los diisocianatos reaccionan con polioles para formar poliuretanos y con las diaminas para formar poliureas. Comercialmente, el segundo componente es una mezcla de isocianatos, a veces prepolimerizados con algunos dioles, con un contenido de grupos isocianato, -NCO, que puede variar desde el 18 al 35 % en funcionalidad.A nivel industrial, los diisocianatos más utilizados son el diisocianato de tolueno (TDI) y el diisocianato de 4,4-difenilmetano (MDI), que componen el 95 % de los poliuretanos comerciales. Sin embargo, debido a su estructura aromática con dobles enlaces conjugados a lo largo de la cadena del segmento rígido, presentan inconvenientes como inestabilidad a la radiación ultravioleta,que los hacen amarillear a corto plazo.
2.3.1 EJEMPLOS DE DIISOCIANATOS
DIISOCIANATOS DE TOLUENO : MATERIAL DE RECUBRIMIENTO DE BARNICES
DIISOCIANATOS DE DIFENILMETANO MATERIAL DE FIJACIÓN y AISLAMIENTO
DIISOCIANATOS DE HEXAMETILENO PINTURA A PISTOLA
2.4 EXTENDEDOR DE CADENA
Cuando se logra una alta segmentación del poliuretano ver poliuretanos segmentados, más abajo se añade a la formulación algún t ipo de extendedor de cadena, bien como parte de la mezcla de poliol o bien en una etapa posterior. Los extendedores de cadena son comúnmente dioles o diaminas de baja masa molecular, los cuales proporcionan enlaces uretano o urea, respectivamente. Los dioles más utilizados son etilenglicol, 1,4-butanodiol, 2,3butanodiol o bis(hidroxietil)hidroquinona. Cuando se persigue el entrecruzamiento y la formación de poliuretanos reticulados, junto con el extendedor de cadena se incorporan otras sustancias multifuncionales, tales como glucosa o sorbitol. De entre las aminas más comúnmente utilizadas destacan las aminas alifáticas como etilen, propilen o hexametilen diaminas. También se han empleado aminas aromáticas como diaminas de tolueno y difenilo. El extendedor de cadena junto con el diisocianato determina la estructura y propiedades del segmento rígido, el cual tiene una influencia dramática en las propiedades finales de los poliuretanos.
3. FORMULACIÓN Y APLICACIONES 3.1 ESPUMAS Su formulación se basa en polioles de bajo número de hidróxilo (OH) combinados con isocianatos de bajo contenido en grupos funcionales (NCO), unido a propelentes especiales y una cantidad exactamente medida de agua. La fórmula está estequiométricamente diseñada para lograr un material (espumado o no) de curado rápido y con una densidad entre 18 y 80 kg/m³. La capacidad de aislamiento térmico del poliuretano se debe al gas aprisionado en las celdillas cerradas del entramado del polímero. Una variedad de los poliuretanos rígidos son los poliuretanos, que gracias a su mejor comportamiento frente al fuego son usados en revestimientos de cañerías que conducen fluidos a alta temperatura en zonas extremadamente húmedas . Su principal característica es la naturaleza ureica del polímero.
3.1.1 TIPOS DE ESPUMAS
Espumas en caliente:
son las espumas que liberan calor durante su reacción, fabricadas en piezas de gran tamaño, destinadas a ser cortadas posteriormente. Se fabrican en un proceso continuo, mediante un dispositivo llamado espumadora, que básicamente es la unión de varias máquinas, de las cuales la primera es un mezclador, que aporta y mezcla los diferentes compuestos de la mezcla; la segunda es un sistema de cintas sin fin, que arrastra la espuma durante su crecimiento, limitando su crecimiento para darle al bloque la forma deseada; y la parte final de la espumadora es un dispositivo de corte, para cortar el bloque a la longitud deseada.
Espumas en frío: son aquellas que apenas liberan calor en la reacción, se utilizan para crear piezas a partir de moldes; como rellenos de otros artículos; como aislantes, etc. Se fabrican mediante una espumadora sencilla, que consiste en un dispositivo mezclador.
3.1.2 APLIACIONES DE LA ESPUMA
EN COLCHONES: como relleno principal o como integrante de los acolchados.
EN MUEBLES: en asientos de sofás y sillas, relleno de acolchados, etc.
EN LA CONSTRUCCIÓN: como aislante térmico, absorbente acústico o como relleno.
EN AUTOMOCIÓN: como elemento principal de salpicaderos, asientos, etc.
OTROS: en muchos artículos más como juguetes, prendas de vestir, esponjas, calzados, almohadas, cojines, envases y en general todo tipo de acolchados o rellenos .
3.1.1REACTIVIDAD La reactividad se puede observar en una simple inspección visual y, en el caso de las espumas, está dividida en los siguientes tiempos, medidos en segundos:
Tiempo de crema: 5-15 s. Formación de monómeros y polímeros. Tiempo de hilo: 30-70 s. Estructuración, formación de redes cristalinas. Tiempo de subida: Finalización de la expansión. Tacto libre: 10-50 s. Formación de piel, finalización de la reacción. La superficie del material deja de ser adhesiva.
3.1.2 ESPUMAS COMO AISLANTES TÉRMICOS Una espuma de poliuretano tiene un coeficiente de t ransferencia térmica de aproximadamente 0,0183 unidades BTU de transferencia de calor. Un aislante térmico es un material usado en la construcción y en la industria, caracterizado por su alta resistencia térmica. Establece una barrera al paso del calor entre dos medios que naturalmente tenderían a igualarse en temperatura, impidiendo que el calor traspase los separadores del sistema que interesa (como una vivienda o una nevera) con el ambiente que lo rodea. En general, todos los materiales ofrecen resistencia al paso del calor, es decir, son aislantes térmicos. La diferencia es que de los que se trata tienen una resistencia muy grande, de modo, que espesores pequeños de material presentan una resistencia suficiente al uso que quiere dársele. El nombre más correcto de estos sería aislante térmico específico. Se considera que son aislantes térmicos específicos aquellos que tiene una conductividad térmica, λ
< 0,08 W/m·°C. Uno de los mejores aislantes térmicos es el vacío, en el que el calor sólo se trasmite por radiación, pero debido a la gran dificultad para obtener y mantener condiciones de vacío se emplea en muy pocas ocasiones. En la práctica se utiliza mayoritariamente aire con baja humedad, que impide el paso del calor por conducción, gracias a su baja conductividad térmica, y por radiación, gracias a un bajo coeficiente de absorción.
3.1.2.1 COMPARATIVA DE COEFICIENTES DE CONDUCTIVIDAD TÉRMICA DE ESPUMAS DE PU Y OTROS MATERIALES Comparativa de coeficientes de conductividad térmica de espumas de PU y otros materiales: Material
Densidad (kg/m³)
Chapa de Aluminio
2.700
Conductividad térmica (W/m·K) 2,04
Hormigón
2.400
1,63
Vidrio plano
2.500
0,81
Ladrillo macizo
1.600
0,81
Tejas (plana)
1.800
0,76
Yeso (placas)
1.000
0,44
Hormigón liviano Nieve compactada
1.000 300
0,36 0,23
Madera (pino)
700
0,17
Lana de vidrio
11
0,041
Lana de vidrio Lana de vidrio
15 35
0,038 0,038
Lana de vidrio Lana de vidrio
50 70
0,032 0,031
Lana de vidrio
100
0,032
Poliuretano rígido
35
0,020
Poliuretano proyectado
30
0,024
3.2 ESPUMAS FLEXIBLES
Los poliuretanos flexibles se emplean, sobre todo, en la fabricación de espumas blandas, de elastómeros y también de pinturas. Sus propiedades mecánicas pueden variar 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 mayor o menor cantidad de dióxido de carbono, el cual aumenta el volumen del producto en forma de burbujas, de diferente manera según el caso. A diferencia de las esponjas naturales, se suele tratar de materiales con poro algo más cerrado.
3.3 MATERIALES SÓLIDOS
Los poliuretanos rígidos no porosos o de alta densidad (500-1200 kg/m³) son usados para elaborar componentes de automóviles, suelas de zapatos, piezas de yates, partes de monopatines o muebles y decorados mediante técnicas inyección, colada o incluso por RIM (Reaction Injection Molding). En forma de copolímero, los poliuretanos también se producen como fibras para la industrial textil, tales como el elastano o la lycra.
3.4 MATERIALES LÍQUIDOS Algunos poliuretanos se emplean para confección de pinturas aislantes, recubrimientos ante abrasivos o recubrimientos aislantes del medio, o pegamentos o adhesivos que se comercializan en estado líquido.
3.4.1 PROPIEDADES un producto sobresaliente para aplicarlo a cualquier lugar, ya que otorgará una elevada resistencia a gran número de factores que atacan las superficies. Por sí solo, el poliuretano líquido tiene de hecho un gran número de ventajas, que son: no requiere de otro tipo de imprimación anterior, ya que por sí mismo es una imprimación y un acabado a la vez; su aplicación se realiza de forma rápida, fácil y eficaz; además, se seca de manera veloz, sin larga espera. 3.4.2 características Son: resistencias y ventajas se usa para muchos fines: en toda clase de bricolaje; en acabados de cualquier construcción marina, dada su alta impermeabilidad; y en industria, para fabricar componentes que necesitan una imprimación especial
3.4.3 APLICACIONES Como componente de las pinturas, sobre todo las industriales, dado su alto nivel de resistencia e impermeabilidad. Una vez se aplican a las superficies, ya sean paredes, techos o de otro tipo, dan un fuerte revestimiento, una capa protectora que consigue que tengan las siguientes cualidades: no penetra la humedad en ellas, siendo muy efectivas contra las lluvias en edificios y construcciones que están a la intemperie; no surgirá moho en ellas; sus armazones resisten la corrosión; y tampoco se oxidarán si se aplican sobre una superficie de metal.
3.5 POLIURETANO INDUSTRIAL
El poliuretano industrial es por lo general la mezcla de dos componentes o sistema bicomponente, el A y el B, en una proporción estequiométrica definida por el químico que diseña la fórmula. Existen además poliuretanos monocomponentes, formulados así para su facilidad de aplicación, como por ejemplo los habitualmente usados en la industria de la construcción.
3.5.1 CARACTERÍSTICAS Los Poliuretanos son versátiles, modernos y seguros. Poseen un enorme espectro de aplicaciones para crear todo tipo de productos industriales y de consumo básicos para que nuestra vida sea más práctica, cómoda y respetuosa con el medio ambiente.
3.5.2 APLICACIONES COMERCIALES EN LA INDUSTRIA:
aislante para neveras y congeladores productos aislantes para construcción acolchado para muebles colchones componentes de automóviles recubrimientos adhesivos rodillos y ruedas paneles de madera compuesta suelas ropa deportiva
4. POLIURETANO TERMOPLÁSTICO
Los poliuretanos termoplástico son normalmente elastómeros, que no requieren de vulcanización para su proceso. La resistencia mecánica y la estabilidad termo-mecánica viene proporcionada por los enlaces físicos reversibles entre las cadenas, fundamentalmente de tipo puentes de hidrógeno. De esta manera pueden ser conformado mediante los procesos habituales para termoplásticos, como inyección, extrusión y soplado. El Poliuretano Termoplástico, TPU, se caracteriza por elasticidad, su alta resistencia a la abrasión, al desgaste, al desgarre, al oxígeno, al ozono y a la conservación de propiedades mecánicas (elasticidad) a temperaturas muy bajas.
4.1 PROPIEDADES DEL POLIURETANO TERMOPLÁSTICO
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.
Alta resistencia al desgaste y a la abrasión. Alta resistencia a la tracción y al desgarre. Muy buena capacidad de amortiguación. Muy buena flexibilidad a bajas temperaturas. Alta resistencia a grasas, aceites, oxígeno y ozono. Es tenaz. Excelente recuperación elástica. Solidez a la luz (alifáticos).
4.2 APLICACIONES DEL POLIURETANO TERMOPLÁSTICO Recubrimiento de cables para robots Mangueras, tubos y perfiles flexibles, para máquinas y aparatos. Fibra textil elástica, empleadas en ropa Láminas para laminado de vidrio blindado, para impermeabilizaciones de ropa y colchones Componentes para automóvil como piezas del chasis y compartimento motor. Artículos deportivos, interiores de cascos de football americano, balones oficiales de disitintos deportes, suelas y otros componentes de calzado deportivo. Suelas de calzado, tanto de moda como calzado profesional, y tapetas para tacones. Ruedas para maquinaria, juntas, cribas, topes de amortiguación y mangos de herramientas Placas de asiento para ferrocarril Artículos para agricultura, ganadería y pesca Fundas de teléfonos móviles
5. POLIURETANO SEGMENTADO Fundamentalmente todos los poliuretanos son segmentados desde el punto de vista de que todos están formados por al menos dos componentes diferentes diisocianatos y dioles. No obstante cuando se emplea más de un diol o dibases distintas y estos se combinan secuencialmente se da lugar a un polímero en bloque, o propiamente dicho un copolímero de bloque, y particularmente un poliuretano segmentado. Como se ha mencionado más arriba, el diverso balance entre componentes de la estructura de las cadenas poliméricas de los poliuretanos conlleva a diferentes grados de segmentación. Poliuretanos segmentados se denominan a los poliuretanos en los que se emplean dos tipos de moléculas dibásicas. Una normalmente un macrodiol, HO-R-OH, con R aproximadamente de unos 2000 g/mol y otra una molécula dibásica, bien diol, diamina o dithiol, de bajo peso molecular. Esta última molécula dibásica de baja masa molecular también se denomina "extendedor de cadena". El extendedor de cadena junto al diisocianato forman los segmentos denominados "rígidos" y el macrodiol los segmentos denominados flexibles.
CONCLUSIONES Los poliuretanos son polímeros fabricados a partir de la reacción de diisocianatos con distintos polioles. En función del producto final, su formulación química puede contener otros compuestos como catalizadores, agentes de expansión, etc.
Los poliuretanos son polímeros, que son cadenas de estructuras tridimensionales formadas por eslabones repetidos denominados monómeros.estos monómeros están compuestos de carbono, hidrogeno, oxigeno y nitrógeno. Para formar las cadenas, dichos eslabones se polimerizan es decir se unen a otros. La densidad del producto es determinada por la cantidad de agente de expansión utilizado y la flexibilidad o rigidez por el tipo de polioles y diisocianatos. El poliuretano se obtiene de una polimerización por condensación, es un copolimero, esto quiere decir que esta constituido por dos monómeros diferentes como poliol y diisocianatos son termoestable y tiene una alta cristalinidad. En la reacción del producto es una espuma rigida y un tanto rugosa parecida a la espuma floral, por lo tanto nuestra hipótesis fue acertada. Ya que el diisocianato y el etilenglicol se hara una mezcla la cual se debe calentar y tener ciertas reacciones para poder obtener el poliuretano.
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
ANEXOS
FIGURA 1
FIGURA 2
FIGURA 3
FIGURA 4
FIGURA 5