sábado, 11 de mayo de 2013

RECICLAJE Y VIDEOS

Otro gran inconveniente que presenta los poliuretanos en general, es que son difíciles de reciclar o el proceso es poco rentable.

Reciclaje mecánico

Los poliuretanos pueden ser triturados y una vez están convertidos en polvo pueden reutilizarse en la producción de nuevas espumas.

- Los gránulos de espuma flexible finamente triturados pueden ser enlazobtener un material aprovechable como por ejemplo el piso del habitáculo de un coche.
- Si se modelan por compresión se producen espumas rígidas de poliuretano de los gránulos triturados, dando lugar a un material tridimensional que se usa para alojar el motor de los coches.

Recuperación energética
 
Se están estudiando nuevas tecnologías para convertir los poliuretanos de desecho en energía utilizable. En algunos experimentos propuestos por la PURRC (Polyurethanes Recycle and Recovery Council, USA) se aumentó la cantidad de desperdicios quemados por una planta incineradora en un 20% en peso con poliuretanos, encontrando que las emisiones de ceniza no habían aumentado significativamente. En Europa la ISOPA (European Isocyanate Producer Association) controla la incineración de poliuretanos, la energia que se desprende de este proceso se usa en producir energía eléctrica.

 
Reciclaje químico
 
Este reciclaje ha sido el resultado de unos 200 procesos de patentes, dando lugar a los métodos siguientes.
- La glicólisis es un proceso por el cual los poliuretanos reaccionan con dioles a una T alrededor de 200 °C produciendo polioles, un producto interesante en la producción del poliuretano en bruto.
- La hidrólisis puede producir tanto polioles como aminas intermedias para los procesos de síntesis de poliuretanos. Una vez recuperados los polioles también pueden ser usados como combustible.
- La pirólisis es un proceso que transforma los poliuretanos y los plásticos en gas y gasoil en condiciones de calor sin oxígeno.
La pureza de los gases y aceites derivados de los procesos de pirólisis e hidrogenación y el costo de producir los productos finales son asuntos importantes que hace falta resolver

 
 
 
 
¿QUÉ SON?
 
ESPUMA DE POLIURETANO
 
 
SINTESIS
 


viernes, 10 de mayo de 2013

USOS Y APLICACIONES

CONSTRUCCIÓN

Los poliuretanos son una solución a la necesidad de materiales especiales en construcción. Los productos de poliuretano y las correspondientes tecnologías permiten una fabricación económica.
Los sistemas de construcción progresan y las necesidades de conservar la energía aumentan, la espuma rígida de poliuretano puede ser el producto óptimo para llegar a estos objetivos. Proporcionan el aislamiento más eficiente a disposición de la industria de la construcción y refrigeración. El poliuretano se combina fácilmente con los materiales de acabado superficial disponibles, ofreciendo la posibilidad de producir diferentes compuestos. Desde cámaras frigoríficas hasta generadores de energía (donde se debe eliminar cualquier posibilidad de condensación de agua en el techo), son algunos ejemplos. En la técnica de la calefacción y refrigeración los poliuretanos se usan para aislar tuberías, para el caso de tener que aislar grandes superficies se utiliza el método de aplicación por aspersión. La espuma rígida puede ser obtenida en forma de placas aislantes para techos y paredes o se puede inyectar para llenar cavidades. Ahí donde se requiera un aislamiento de baja conductividad, alta resistencia y bajo peso, se puede usar una espuma rígida de poliuretano.

A diferencia de la espuma rígida, la espuma flexible de poliuretano posee una estructura celular abierta, es un material muy elástico, que cuando se retira la carga a la que haya sido sometida, recupera instantáneamente su forma original. Es un material sumamente ligero y con una alta permeabilidad al aire, escogiendo las materias primas en su fabricación y variando la formulación, podemos regular sus propiedades: la amortiguación, la característica elástica, la estructura celular, la densidad aparente y la dureza.
 
Campos de aplicación importantes se encuentran en las industrias fabricantes de asientos para coche, sillas y colchones, también se aplican para embalar equipos delicados, en artículos para hospitales, etc.
 
  
 
LACAS, PINTURAS, ESMALTES
 
Las lacas y pinturas de poliuretano se han convertido en una garantía de durabilidad, resistencia y belleza ampliamente aceptadas hoy.
Los poliuretanos son una amplia variedad de polímeros con diferencia total en su composición y sus correspondientes propiedades. La multitud de estructuras y la posibilidad de diseñar polimeraciones está ligada a la necesidad que exija el fabricante de muebles o piezas en madera. Así, un mueble que tenga como protección pinturas de poliuretano garantiza su resistencia al calor, al rayado, a sustancias químicas y al manchado de agua, ya que revisten la pieza con una película de tal dureza, que en condiciones naturales puede mantener su estado original durante diez años sin ninguna alteración; que no es el caso de los otros productos que garantizan solo la mitad del tiempo.
En la actualidad, aproximadamente el 95 por ciento de la industria nacional del mueble da sus acabados con catalizadas y la razón es su costo, son mucho más económicas que las de poliuretano.
 
                            
 
TPU ALTAMENTE ESTABLES A LA LUZ
 
El amarilleo por exposición a la luz es un gran inconveniente en algunas aplicaciones. La utilización de combinaciones efectivas de absorbentes UV y el uso de isocianatos alifáticos permiten obtener TPUs con alta estabilidad a la luz. Estos productos presentan peores propiedades mecánicas y son más caros, pero son también buenos candidatos para aplicaciones biomédicas por su baja toxicidad. El reto está en obtener productos de alta calidad, con muy buena estabilidad a la luz y a precios competitivos.
 
TPU "Slush moulding"
 
Se trata de formulaciones especiales de TPU en polvo aplicadas por sinterización rotacional en la industria del automóvil. Se utiliza para recubrir partes interiores del automóvil que precisan tacto imitación a piel.
 
DEPORTES
 
Muchísimos fabricantes de artículos deportivos utilizan hoy en día los poliuretanos. Debido a su resistencia y duración, son ideales para las cámaras de aire que se utilizan en balones, cascos de ciclistas, y en productos laminados sobre tejido como los compensadores de lastrado para submarinistas, e incluso como capas antirasguños de las que se colocan en el fondo de las embarcaciones inflables. La resistencia a la tensión y a la abrasión de estos poliuretanos y su facilidad de fabricación explican su duradero rendimiento.
 
Las cámaras de aire que se usan en balones, cascos, calzados y otros equipos tienen que ser sólidas por mucho tiempo y mantenerse intactas contra "malos tratos" de todo tipo como golpes, presiones, estrujamientos y flexiones. Además de estos "malos tratos", tienen que resistir las inclemencias naturales, incluyendo las temperaturas extremas y la humedad. Los poliuretanos termoplásticos dan a estas cámaras de aire la necesaria resistencia a la tracción y al reventamiento, junto con la elasticidad y la flexibilidad que hacen falta para aguantar los golpes. Tienen una excelente resistencia a la fatiga por flexión y conservan sus propiedades en toda clase de condiciones excesivas, incluyendo calor y frío extremos. Y como no contienen plastificantes, conservan sus propiedades durante una larga vida útil.
 
  

LAMINADOS

La resistencia y durabilidad del TPU lo convierte en un excelente material para laminarlo sobre diversos tipos de tejidos, combinación que se utiliza en una gran variedad de artículos deportivos. En función de las necesidades, se aplica una capa muy fina que proporciona resistencia a la tensión y a la abrasión así como impermeabilidad. Además, sirve de adhesivo versátil para pegar juntos varios materiales.

Los laminados para compensadores de lastrado en el deporte submarino utilizan los poliuretanos por su resistencia a la abrasión y a la fatiga causada por la flexiones. Por otro lado, los laminados de TPU facilitan el diseño de sistemas impermeables, lo que es esencial para equipos submarinos y otras aplicaciones
 


 

NOMBRES COMERCIALES

Lycra
Perlon
Igamid
Spandex



   

PRODUCCIÓN Y CONSUMO

La producción de poliuretano a escala industrial no se inició hasta 1952. Entonces salían de la fábrica de Bayer en Leverkusen unas 100 toneladas de materias primas de poliuretano al año. Hoy día se estima el consumo mundial de poliuretano en cerca de siete millones de toneladas anuales. Esas son cifras que se citaron en octubre de 1997 durante el "Polyurethanes World Congress" de Ámsterdam.
 
Otto Bayer y su equipo sacaron partido de su fracaso incial. Al buscar las causas del revés se descubrió que la disociación del dióxido carbónico daba lugar a la formación no deseada de burbujas en la masa. Agregándole a la masa porciones de agua dosificadas con exactitud era posible provocar de forma controlada la formación de burbujas definidas en la sustancia base. Ese fue el origen, pues, de la espuma de poliuretano. Pero, entre tanto, había comenzado la II Guerra Mundial. Evidentemente el momento no era oportuno para hablar de espumas. Ni siquiera de la espuma de poliuretano. Hasta que el producto estuvo listo para lanzarlo al mercado tuvieron que transcurrir otros diez años.


Empresas productoras a nivel mundial


Empresa
Ubicación
Producto
Nombre comercial
Cargill-Dow
EE.UU.
PUR Soja
Renuva(BiOH)
Bayer
Alemania
PUR
Baytherm
Urethane Soy System
EE.UU.
PUR Soja
SoyMatrix(Soyol)
BASF
Alemania
PUR Ricino
Lupranol Balance
Metzeler Schaum
Alemania
PUR girasol
Rubex Nawaro


PRUEBA DE COMBUSTIÓN

Arde medianamente fácil, mantiene la llama se descompone y gotea, la flama es amarilla y tiene olor a acre.

jueves, 9 de mayo de 2013

IDENTIFICACIÓN POR SOLUBILIDAD

A temperaturas inferiores a 60 ºC., es muy poco soluble en los disolventes, pero a temperaturas más altas es fácilmente soluble en hidrocarburos e hidrocarburos halogenados, aunque sigue siendo muy poco soluble en líquidos más polares, como alcoholes, ácidos, ésteres, aminas, fenoles y nitrocompuestos. La rapidez con que varía la solubilidad en función de la temperatura es frecuentemente tan grande que da el aspecto de casi una temperatura crítica por debajo de la cual el polímero es insoluble y por encima de la cual es fácilmente soluble. La solubilidad depende hasta cierto punto del peso molecular; las variedades más solubles son las de peso molecular más bajo; pero a temperaturas inferiores a 110 ºC, tiene también mucha importancia el grado de ramificación de la cadena y, por consiguiente, la capacidad del polímero sólido para cristalizar. De dos polímeros con el mismo peso molecular, pero con diferentes grados de ramificación, el más soluble es el más ramificado.
 
Cuando se pone poliuretano sólido en contacto con un disolvente, se produce absorción apreciable del líquido por polímero sólido e hinchazón apreciable del sólido, incluso a temperaturas en las cuales no se produce disolución apreciable del polímero. A medida que aumenta la temperatura, aumenta la cantidad y la rapidez de la absorción. La absorción del líquido es afectada por el peso molecular y por la estructura molecular y disminuye a medida que aumenta el peso molecular y a medida que el polímero tiene una estructura más cristalina y menos ramificada.
 
Es insoluble en agua y sólo absorbe ésta en un grado muy limitado. La absorción de agua aumenta con la temperatura.

PUNTO DE FUSIÓN

En ausencia completa de oxígeno, es estable hasta 290 ºC. Entre 290 y 350 ºC, se descompone y da polímeros de peso molecular más bajo, que son normalmente termoplásticos o ceras, pero se produce poco etileno. A temperaturas superiores a 350 ºC, se producen productos gaseosos en cantidad creciente, pero el producto principal no es el etileno, sino el butileno.   
 
En presencia de oxígeno,  es mucho menos estable. Se han observado cambios en las propiedades físicas y químicas que indican oxidación y degradación de las moléculas del polímero a 50 ºC, y en presencia de la luz se produce una degradación incluso a las temperaturas ordinarias.

VISTA LONGITUDINAL Y TRANSVERSAL

 

PROPIEDADES QUIMICAS


Es uno de los polímeros más estables e inertes, como podía esperarse de su estructura sustancialmente parafínica. Sin embargo, tiene algunas reacciones que limitan sus usos y que exigen adoptar ciertas precauciones durante su tratamiento.
El poliuretano es resistente al agua potable, al agua de lluvia y al agua de mar, las soluciones alcalinas diluidas, los ácidos diluidos, los hidrocarburos alifáticos como por ejemplo la gasolina normal, el carburante diesel, el propano, el aceite mineral, así como los gases de escape y el aire industrial (SO2). Es condicionalmente resistente (hinchamiento o encogimiento) a los siguientes productos: los hidrocarburos clorados, las acetonas y los éteres, no es resistente a los ácidos concentrados .
En ausencia completa de oxígeno, es estable hasta 290 ºC. Entre 290 y 350 ºC, se descompone y da polímeros de peso molecular más bajo, que son normalmente termoplásticos o ceras, pero se produce poco etileno. A temperaturas superiores a 350 ºC, se producen productos gaseosos en cantidad creciente, pero el producto principal no es el etileno, sino el butileno. En este respecto, difiere del poliestireno y del metilacrilato de metilo, que dan el monómero como producto principal de la pirólisis. En presencia de oxígeno, es mucho menos estable. Se han observado cambios en las propiedades físicas y químicas que indican oxidación y degradación de las moléculas del polímero a 50 ºC, y en presencia de la luz se produce una degradación incluso a las temperaturas ordinarias.

PROPIEDADES FÍSICAS

El polietileno de alto peso molecular es un sólido blanco y translúcido. En secciones delgadas es casi del todo transparente. A las temperaturas ordinarias es tenaz y flexible, y tiene una superficie relativamente blanda que puede rayarse con la uña. A medida que aumenta la temperatura, el sólido va haciéndose más blando y finalmente se funde a unos 110 ºC, transformándose en un líquido transparente. Si se reduce la temperatura por debajo de la normal, el sólido se hace más duro y más rígido, y se alcanza una temperatura a la cual una muestra no puede doblarse sin romperse.
 
Cuando fluye por un orificio, como durante la extrusión o el moldeo, existe una orientación apreciable de las moléculas, que pasan al estado no orientado si el material se mantiene en el estado líquido, pero permanecen orientadas en el sólido si, como es normal en la fabricación, el material fundido se enfría rápidamente. El grado de esta orientación es una función de la longitud media de la cadena y del grado de ramificación.
Los polietilenos de alto peso molecular muestran más orientación que los materiales de peso molecular bajo, y la orientación disminuye a medida que sube la temperatura.
Polietileno sólido: En la tabla siguiente se muestran algunas de las propiedades típicas del polietileno sólido.
 
 
Peso molecular medio 25.000
Viscosidad intrínseca ( en tetranidronaftaleno a 75 ºC),dlts/gr 1,0
Punto de Fusión, ºC 110
Densidad 
a 20 ºC 0,92
a 50 ºC 0,90
a 80 ºC 0,87
a 110 ºC 0,81
Coeficiente de dilatación lineal entre 0 y 40 ºC, por ºC 0,0002
Aumento de volumen por calentamiento desde 20 a 110 ºC, 14
Compresibilidad a 20 ºC, por atm. 5,5 x 10-5
Calor específico 
a 20 ºC 0,55
a 50 ºC 0,70
a 80 ºC 0,90
Índice de refracción 1,52
Módulo de Young ( 0-5% de extensión), Kg/cm2 1.600
Resistencia a la tracción a 20 ºC., Kg/cm2 150
Resistencia al choque ( barra con muesca de 0,5 plg. en cuadro),Kgm +2,07
Dureza Brinell ( bola de 2 mm de diám., 3 Kg 2
Conductividad térmica, cal/ (seg.) (cm2) ( ºC/cm 0,0007
Alargamiento en la ruptura 500




OBTENCIÓN

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 una 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.

Polimerización

La polimerización se logra haciendo lograr moléculas de diisocianato difuncionales (OCN-R-NCO) con dibases (HO-R´-OH, HN-R´´-NH, o HS-R´´´-SH, por ejemplo) en proporción estequiométrica (NCO/OH= 1), lo que hace que las moléculas comiencen a unirse por ambos lados del grupo diisocianato hasta dar lugar a un polímero de alto peso molecular.
 
File:Isocianato reacciones.tif
 
La formulación de los poliuretanos depende mucho de la aplicación final para la cual quieran ser empleados. En general, la reacción de formación del polímero, común en todos ellos, es una policondensación que da lugar a cadenas poliméricas unidas mediante grupos uretano.
 
Normalmente su formulación se basa en la combinación de dioles(HO-R-OH) de baja o media masa molecular (1000-2000 g/mol) combinados con diisocianatos(NCO-R'-NCO). Los dioles proporcionan un carácter elástico, flexible y tenaz al material por lo cual sus segmentos en la estructura molecular se denominan "segmentos flexibles". Además según la aplicación deseada, los requisitos y las solicitaciones a las que se verá sometido el material final se pueden añadir diferentes moléculas con grupos funcionales de carácter básico y con grupos hidrógeno lábiles (-OH, -NH2, -SH, principalmente) para conferir a la estructura polimérica segmentada y con diferentes propiedades. Los diisocianatos junto con estas otras moléculas difuncionales añadidas forman parte de la estructura molecular que los químicos denominan "segmentos rígidos".
 
 
 

HISTORIA



Aunque la química de los isocianatos fue estudiada por primera vez por C. A. Wurtz y por A.W. Hoffman en la década de 1840, no fue hasta un siglo después cuando Otto Bayer desarrolló la primera síntesis de un poliuretano en 1937 trabajando en los laboratorios de IG Farben, en Leverkusen (Alemania), empleando diisocianato de 1,6-hexametileno y 1,4-butanodiol, con el objeto de conseguir un material competitivo con la poliamida (Nailon) desarrollada poco antes por W. Carothers trabajando para DuPont (EE.UU).  Otto Bayer y sus colaboradores publicaron la primera patente de poliuretanos en 1937y la producción industrial empezó en 1940 con productos como Igamid y Perlon. Sin embargo, debido a la falta de recursos por la Segunda Guerra Mundial, la producción creció muy lentamente. En 1959 DuPond desarrollaría un tejido muy elástico empleando fibras de poliuretano al que llamó Spandex, y comercializó bajo el nombre de Lycra.
 

INTRODUCCIÓN