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TPU Poliuretano

El poliuretano termoplástico (TPU) es un elastómero termoplástico procesable por fusión con alta durabilidad y flexibilidad. En Mexpolimeros ofrecemos una vasta gama TPU y sus compuestos desarrollados de acuerdo a sus necesidades, garantizando la calidad en productos y servicio. Nuestra gama de productos incluye grados de TPU con dureza desde 3 ÷ 95 Shore A hasta 72 Shore D. TPU material ha sido específicamente formulado para moldeo de uno o dos disparos y desarrolla un enlace químico cuando se moldea por inyección una variedad de sustratos de plástico. XTHANE se divide en una amplia gama de productos como tacto suave, expandible, estabilizados a la hidrólisis y luz UV resistente a altas temperatura, baja deformación por compresión, FR sin halógeno y muchas otras categorías de especialidad. También teneos grados medícale USP Clase VI,NSF y FDA. XTHANE elastómeros termoplásticos son de flujo libre y configurables. La clase XTHANE está formada por productos que pueden reemplazar al caucho natural y TPV (termoplástico vulcanizado). Nuestro poliuretano termoplástico (TPU) viene en una amplia variedad de formulaciones de alto rendimiento que ofrecen una resistencia química excepcional. Los compuestos de poliuretano son versátiles y excepcionalmente resistente a la abrasión.

Gama de productos

En Mexpolimeros ofrecemos una vasta gama TPU y sus compuesros desarrollados de acuerdo a sus necesidades, garantizando lacalidad en productos y servicio. Nuestra gama de productos incluye grados de TPU con dureza desde 3 ÷ 95 Shore A hasta 72 Shore D. XTHANE ha sido específicamente formulado para moldeo de uno o dos disparos y desarrolla un enlace químico cuando se moldea por inyección una variedad de sustratos de plástico. XTHANE se divide en una amplia gama de productos como tacto suave, expandible, estabilizados a la hidrólisis y luz UV resistente a altas temperatura, baja deformación por compresión, FR sin halógeno y muchas otras categorías de especialidad. Tambien teneos grados medicale UPS Class VI,NSF y FDA. XTHANE elastómeros termoplásticos son de flujo libre y configurables. La clase XTHANE está formada por productos que pueden reemplazar al caucho natural y TPV (termoplástico vulcanizado). Nuestro poliuretano termoplástico (TPU) viene en una amplia variedad de formulaciones de alto rendimiento que ofrecen una resistencia química excepcional. Contáctenos para una cotización info@mexpolimeros.com

TPE-U / PU / RTPR

Los cauchos de poliuretano termoplástico están reticulados por enlaces de hidrógeno intermoleculares o ligeramente reticulados entre cadenas macromoleculares. A medida que aumenta o disminuye la temperatura, estas dos estructuras reticuladas son reversibles. En estado fundido o estado de solución, la fuerza intermolecular se debilita, y después de enfriar o volatilizar el solvente, hay una fuerte fuerza intermolecular conectada para restaurar el rendimiento del sólido original. Hay dos tipos de elastómeros termoplásticos de poliuretano, tipo poliéster y tipo poliéter, partículas esféricas o columnares irregulares blancas, la densidad relativa es 1.10-1.25, y la densidad relativa del tipo poliéter es más pequeña que la del tipo poliéster. La temperatura de transición vítrea del tipo poliéter es de 100,6-106,1℃, y la temperatura de transición vítrea del tipo poliéster es de 108,9-122,8℃. La temperatura de fragilidad del tipo de poliéter y el tipo de poliéster es inferior a -62℃, y la resistencia a bajas temperaturas del tipo de éter duro está preocupada por el tipo de poliéster.

Poliuretanos termoplástico

Las características sobresalientes de los elastómeros termoplásticos de poliuretano son excelente resistencia al desgaste, excelente resistencia al ozono, alta dureza, alta resistencia, buena elasticidad, resistencia a bajas temperaturas, buena resistencia al aceite, resistencia química y resistencia ambiental, poliéter en ambiente húmedo La estabilidad hidrolítica del éster es muy superior a la del poliéster. El elastómero termoplástico de poliuretano no es tóxico ni tiene sabor, es soluble en solventes como metiletilo, ciclohexanona, tetrahidrofurano, dioxano, dimetilformamida, etc. También se puede disolver en tolueno, acetato de etilo, metiletilcetona y acetona. El solvente mixto compuesto por proporciones muestra un estado incoloro y transparente y tiene buena estabilidad de almacenamiento.

¿Qué tipo de polímero es el poliuretano?

Los poliuretanos son polímeros muy complejos y se producen haciendo reaccionar moléculas más simples. A diferencia de los monómeros de partida, el polímero final no tiene características bien definidas, partiendo del peso molecular. Este último afecta a las otras propiedades como el punto de fusión, la densidad, la resistencia a la tracción y la estructura cristalina. Debido a la imposibilidad de predefinir con precisión el peso molecular final, las propiedades del compuesto se expresan indicando sus respectivos rangos en lugar de valores bien definidos. A nivel microscópico, la estructura de las cadenas de poliuretano puede ser lineal, ramificada o reticulada. Pueden ser homopoliméricos, es decir, formados por el mismo grupo funcional que se repite o copoliméricos que tienen diferentes grupos funcionales dentro de la cadena. Estos últimos tienen diferentes arreglos que incluyen aleatorio (ABAABABB), alterno (ABABABAB) y bloque (AAAABBBB). Los poliuretanos pueden ser sólidos cristalinos, segmentados, vidriosos o viscoelásticos. Este hecho implica que las características mecánicas no son las ideales y, en particular, dependen tanto del tiempo como de la temperatura. En particular, el mismo material generalmente da dos respuestas: una elástica y otra viscoelástica, una dependiente del tiempo y otra independiente del mismo. Un ejemplo es la dependencia de la temperatura por el módulo de elasticidad (con tiempo fijo): parte de un valor inicial, cae exponencialmente al aumentar la temperatura, se asienta alrededor de un valor y finalmente vuelve a caer hasta que el polímero no se fusiona. El TPU en general ofrece resistencia a la abrasión y a impactos fuertes, dureza y flexibilidad. Algunos grados determinados también presentan una resistencia inherente a las fisuras por tensión a partir de aguas saladas, a hidrólisis y a hongos nocivos, así como buena resistencia a los combustibles y aceites. El poliéster tiene una alta capacidad de resistencia a la abrasión de deslizamiento que hace que sea ideal para aplicaciones como rascadores y forros chute. Poliéter ofrece una excelente resistencia a la abrasión de choque que hace que sea la elección de cortinas de chorro de arena y parachoques que se interponen cabeza al golpear. Los poliésteres tienen una mayor resistencia a la tracción y mayor resistencia al desgarro y de poliéteres . Poliéter proporcionar mucho mayor rebote y por lo tanto es la opción para ruedas de patines de alta velocidad y rodillos. El poliéster es la elección para la absorción de choque y se utiliza ampliamente en aplicaciones de amortiguación de vibraciones.

El poliuretano termoplástico (TPU) pertenece a la clase de plásticos de poliuretano. Técnicamente, TPU es un elastómero termoplástico que consiste en copolímeros de bloques segmentados lineales de segmentos duros y blandos. El poliuretano termoplástico tiene muchas propiedades, que incluyen elasticidad, transparencia y resistencia al aceite, la grasa y la abrasión. TPU (poliuretano termoplásticos) es un elastómero sumamente versátil que se pueden transformar en espumas flexibles y rígidas, fibras, elastómeros y revestimientos superficiales. Los poliuretanos termoplástico son normalmente elastómeros, que no requieren de vulcanización para su proceso. El TPU resina es un copolímero en bloque que consta de secuencias alternas de segmentos duros y blandos. El mismo poliuretano nombre (TPU thermoplastic) es para indicar que el bloque de construcción básico del polímero es el enlace de uretano que se forma entre el grupo funcional NCO del isocianato y el grupo OH del poliol. Su adaptabilidad responde a la presencia de ambos segmentos duros y blandos en su composición química. Se puede manipular la proporción de segmentos duros y blandos para producir una amplia variedad de dureza. Una mayor proporción de segmentos duros que blandos dará como resultado un TPU más rígido.

¿Qué es el material TPU?

Entonces su dureza puede ser sumamente personalizada, el TPU flexible puede ser tan blando como el caucho (shore A 60) o tan duro como los plásticos rígidos (shore D72). Los segmentos duros son isocianatos y pueden clasificarse en alifáticos (Polieter) o aromáticos (Poliester) según el tipo de isocianato. Los segmentos blandos están compuestos por poliol reactivo. Además de la relación de segmentos duros y blandos el tipo de isocianato y poliol son responsables de las propiedades del TPU. La apariencia y sensación del TPU es igual de versátil, ofrece una alta elasticidad y una excelente resistencia a la abrasión, excelente resistencia al impacto, tanto a alta y baja termo-formabilidad temperature. Puede ser transparente o colorido como también suave al tacto o puede brindar adherencia. Además de esta capacidad de adaptación, el TPU elastomer puede contar con varias propiedades físicas valiosas, como la resistencia a la abrasión, la claridad óptica y la durabilidad.

Producción de poliuretanos

La producción de poliuretanos se basa en la reacción exotérmica entre un isocianato, una molécula orgánica que contiene el grupo NCO, y un compuesto que tiene al menos dos hidrógenos activos. Normalmente, el isocianato reacciona con los grupos hidroxilo de un poliol formando el grupo uretano que se repite a lo largo de la cadena del polímero. Otra reacción común del isocianato ocurre con las aminas (R-NH2). Sin embargo, el nombre poliuretano puede causar confusión ya que, como se acaba de resaltar, estos polímeros no se obtienen por reacción de monómeros de uretano (carbamatos) ni contienen principalmente el grupo uretano (-NH-CO-O-). Estos compuestos poseen grupos uretano en la cadena principal pero que no están influenciados por la composición química del resto de la cadena: de hecho, se pueden encontrar poliuretanos que, además del grupo NHCOO, contienen ésteres, éteres, hidrocarburos aromáticos y alifáticos, grupos amino. El isocianato también puede reaccionar con el agua dando lugar al ácido carbámico (NH2COOH); este es un intermedio inestable y se descompone rápidamente formando dióxido de carbono y una amina (R-NH2), que puede reaccionar a su vez con otro isocianato para dar un polímero con grupos urea. Además de estas reacciones, pueden producirse muchas otras y formar un gran número de enlaces, en relación con las distintas condiciones en las que se desarrolla el proceso. Los principales factores que conducen a la formación de diferentes compuestos son la temperatura, la estructura del isocianato, los alcoholes, las amidas y la presencia de catalizador. Precisamente por esta razón, el uso del término poliuretano puede ser inexacto ya que el número real de enlaces uretano a lo largo de la cadena es mucho menor que la presencia de grupos como éteres o amidas, si la longitud del polímero es significativa. El universo de los poliuretanos es muy amplio y variando las condiciones de funcionamiento y los tipos de reactivos se pueden obtener muchos tipos de productos con características muy diferentes; desde espumas de baja densidad hasta espumas de alta densidad hasta poliuretanos compactos. Además, para cada categoría es posible tener diferentes grados de dureza, obteniendo así una serie de productos que cubren un amplio abanico de aplicaciones. Los ejemplos incluyen parachoques o plásticos para salpicaderos de automóviles, zapatillas o suelas de zapatos, engranajes de varios tamaños y componentes para electrodomésticos. Los poliuretanos más blandos se utilizan para apoyabrazos o sillones.

TPU vs. PU

Se pueden distinguir dos clases principales entre los poliuretanos: los termoplásticos (TPU) y los termoendurecibles (PU). Los primeros, a diferencia de los demás, tienen la característica de que una vez formados, pueden ablandarse y remodelar si se calientan; recuperan una naturaleza sólida nuevamente cuando se enfrían. La segunda clase de poliuretanos no tiene esta característica pero tiene la ventaja de poder ser utilizada para productos incluso de grandes dimensiones, cuando no es posible con termoplásticos debido a la dificultad para enfriar el producto. A nivel estructural, lo que distingue a las dos clases es la presencia de enlaces cruzados entre las cadenas de polímero en los termoestables y estas son la razón por la que estos productos no se pueden refundir. Los poliuretanos termoplásticos, por otro lado, tienen un grado de reticulación muy bajo, las cadenas son lineales y entre ellos, los de baja rigidez de cadena, son elastómeros termoplásticos. El término elastómero generalmente identifica un material que a temperatura ambiente se puede estirar cuando se somete a fuerzas y que vuelve a su longitud original cuando se libera. En la naturaleza, esta propiedad se encuentra en el caucho y se reproduce en materiales sintéticos elastoméricos. Estos poliuretanos tienen la característica de tener excelentes propiedades de alargamiento, incluso al aplicar pequeñas cargas de tracción.

Nombres - Símbolo TPU estructura quimícas

Poliuretano termoplástico
TPU
TPE-U
RTPU
Formula bruta: (O-(C6H4)-C(CH3)2-(C6H4)-CO
Número de registro CAS 9018-04-6

Propiedades de los poliuretano

Las propiedades de los poliuretanos están determinadas por el tipo de diisocianato y el poliol utilizado. Las características finales del poliuretano dependen no solo de su funcionalidad (es decir, cuántos grupos isocianicos están presentes en una molécula), sino también del tipo de radical: alifático, aromático, lineal, ramificado y cíclico. Sin embargo, se puede decir que la mayoría de los isocianatos utilizados para estos fines son aromáticos con dos o más anillos de fenilo. Por ejemplo, la polimerización entre diol como etilenglicol y diisocianato conduce a un producto de cadena larga que es suave y elástico. Si el poliol tiene más de dos grupos -OH, el polímero que deriva de su condensación con el diisocianato está reticulado y por tanto tiene características distintas al anterior, siendo termoendurecible y rígido. Entre los aditivos utilizados en la polimerización se encuentran agentes reticulantes que le dan al polímero una mayor resistencia mecánica, tensioactivos expansivos para crear una espuma de poliuretano, rellenos para mejorar algunas propiedades como rigidez, retardadores de llama para reducir la inflamabilidad del producto final, supresores de humo para reducir la velocidad a la que se genera humo si se quema el poliuretano, plastificantes para reducir la dureza del producto.

Poliéteres y poliésteres

Según la naturaleza del poliol, los poliuretanos generalmente se dividen en dos grupos principales: poliéteres y poliésteres.

El poliéter poliuretano se puede usar en presencia de agua, pero teme la oxidación causada por la exposición solar (rayos UV), TPU amarillento.
El poliéster de poliuretano comparado con el anterior tiene mayor histéresis y menos elasticidad, por lo tanto, mayor absorción de impactos. También tiene una mayor resistencia a la exposición al sol (UV), disolventes orgánicos y detergentes, pero menos al agua y al calor.

TPU éster

Excelente resistencia petróleo
Excelente resistencia a la abrasión
Resistencia a la presión el mismo que el éter
Tubo de poliuretano a base de poliéster es generalmente más fuerte
Tubo de TPU goza de ventaja de costes sobre la tubería PU basado poliéter
No se recomienda para uso en alta humedad o la exposición al agua >70°C

TPU éter

Resistencia a los hongos
Flexibilidad a baja temperatura
Excelente estabilidad hidrolítica
La resistencia a ácidos / bases débiles
Estable en agua tan caliente como 50℃ durante largos períodos
No se recomienda para el agua arriba de 70 ℃
La absorción de agua es muy bajo 0,3% a 1% en peso
Aumento de volumen es despreciable
Demostrar mejor durabilidad que Ester
Más caro que el material a base de poliéster
Resistencia a la humedad para la aplicación neumática

Propiedades Físico-Mecánicas TPU

¿Qué es el poliuretano flexible?

TPU en general ofrece resistencia a la abrasión y a impactos fuertes, dureza y flexibilidad. Algunos grados determinados también presentan una resistencia inherente a las fisuras por tensión a partir de aguas saladas, a hidrólisis y a hongos nocivos, así como buena resistencia a los combustibles y aceites. El poliéster tiene una alta capacidad de resistencia a la abrasión de deslizamiento que hace que sea ideal para aplicaciones como rascadores y forros chute. Poliéter ofrece una excelente resistencia a la abrasión de choque que hace que sea la elección de cortinas de chorro de arena y parachoques que se interponen cabeza al golpear. Los poliésteres tienen una mayor resistencia a la tracción y mayor resistencia al desgarro y de poliéteres . Poliéter proporcionar mucho mayor rebote y por lo tanto es la opción para ruedas de patines de alta velocidad y rodillos. El poliéster es la elección para la absorción de choque y se utiliza ampliamente en aplicaciones de amortiguación de vibraciones.

Relaciones más importantes entre la estructura y las propiedades de los poliuretanos

Peso molecular: influye mucho en las características finales y, en particular, al aumentar las propiedades del peso molecular como la resistencia a la tracción, la temperatura de fusión, la elasticidad, el alargamiento total y la temperatura de transición vítrea aumentan hasta un valor límite y luego permanecen constantes.

Fuerzas intramoleculares: se pueden formar puentes de hidrógeno, momentos bipolares, enlaces de Van Der Waals y el polímero se puede polarizar. Si hay una alta reticulación o hay fuerzas de repulsión entre las cadenas, el efecto estructural de las fuerzas descritas anteriormente se reduce considerablemente.

Rigidez de la cadena: la rigidez también se debe a la presencia de grupos aromáticos; también provocan un aumento de la temperatura de fusión y una disminución de la elasticidad. Por el contrario, la presencia de enlaces flexibles y grupos como los éteres favorecen una baja temperatura de fusión, una baja temperatura de transición vítrea y la elasticidad de la molécula.

Cristalización: se ve favorecida por cadenas poliméricas lineales y compactas. Implica una reducción de la solubilidad, elasticidad y flexibilidad al tiempo que determina un aumento de la dureza, la resistencia a la tracción y la temperatura de fusión.

Enlaces entre cadenas: un aumento de estos enlaces provoca una mayor rigidez y un aumento del módulo de elasticidad de los polímeros amorfos. Los eslabones entre cadenas reducen el alargamiento del polímero.

Propiedades Térmicas TPU

Ambos uretanos de poliéster y de poliéter funcionan bien a temperaturas elevadas ,los poliésteres ya soportar altas temperaturas y son más resistentes al calor envejecimiento. Los poliéteres son mucho menos susceptibles a la dinámica de la acumulación de calor. Todos los eTPU elastomer se hacen más duro y menos flexible a temperaturas bajas y se vuelven quebradizas. El TPU tiene un punto de fragilidad Tg de -4°F hasta -40°F dependiendo de la formulación.

Propiedades Eléctricas TPU

La conductibilidad eléctrica de los plásticos es muy pequeña. Por ello se usan en muchos casos como material de aislamiento. Los datos sobre las propiedades eléctricas son importantes para las aplicaciones en el campo de la electrotecnia. Hay tener en cuenta que las resistencias y los valores dieléctricos dependen del contenido de humedad, de la temperatura y de la frecuencia.

Propiedades Òpticas TPU

Estan TPU granulos que son incoloros, resistente a UV y ofrecen un alta transparencia - incluso cuando las piezas tienen que ser de espesor. con una dureza niveles comprendidas de 90 hasta 95 Shore A, es ideal para aplicaciones de consumo, tales como suelas de calzado y la version de TPU transparente se usa como fundas protectoras para teléfonos móviles y tabletas.

Propiedades Quimícas TPU

La resistencia química depende primordialmente del tipo, del tiempo del ataque químico, de la temperatura, de la cantidad y de la concentración del producto químico que ataca.

Son atacados ya a temperatura ambiente por ácidos y soluciones alcalinas concentrados , pero son resistente a temperatura ambiente a los ácidos y soluciones alcalinas diluidos. El contacto con hidrocarburos saturados, como por ejemplo gasóleo, iso-octano, éter de petróleo, queroseno, se presenta un hinchamiento reversible casi los valores mecánicos originales.

Los hidrocarburos aromáticos como benceno y toluol hinchan el TPU altamente, la disminución de los valores mecánicos, puede llegar a aprox. 50 % de peso de estos productos aromáticos. Los aceites de ensayo ASTM no. 1, IRM-902 y IRM-903 no originan ninguna disminución tampoco después un almacenamiento de 3 semanas a 100°C. Son resistente a las grasas de lubrificación y a los aceites de motor y lubrificantes. Alcoholes alifáticos como metanol, etanol e iso-propanol originan un hinchamiento entonces se reduce la resistencia a la tracción. Las cetonas, por ejemplo la acetona, la metiletilcetona y la ciclohexanona (anona) son disolventes parciales para el TPU.

Los ésteres alifáticos como el acetato de etilo y el acetato de n-butilo hinchan mucho el TPU. Los disolventes orgánicos de alta polaridad, por ejemplo dimetilformamida (DMF), N-metilpirrolidona y tetrahidrofurano (THF) disuelven el TPU. No resiste la hidrólisis en agua caliente (vapor)* en practica se entiende la degradación de la estructura molecular a altas temperaturas y con una elevada humedad. El poliuretano con base de poliéter presenta una mejor resistencia a la hidrólisis que el poliuretano termoplástico con base de poliéster.

Resistencia a la radiación UV

TPU aromáticos pueden amarillear con la exposición a la radiación UV. En aplicaciones donde un TPU estar expuesto a la luz solar, lo mejor es emplear un TPU alifático, que no amarilla o degradada con exposición al aire libre. Mexpolimeros tiene varios grados de alifático TPU pellets a base de polioles de poliéter, poliéster y policaprolactona que cubren una gama más amplia de durezas protegido UV.

Resistencia a la abrasión

Los elastómeros de poliuretano se utilizan por muchas razones. La tenacidad, la alta resistencia a la tracción y al desgarro y las buenas propiedades dinámicas son algunas de estas razones que separan a los poliuretanos del caucho, los plásticos y el metal. Una de las principales razones por las que los elastómeros de uretano sobresalen es su excelente resistencia a la abrasión. Desde la perspectiva de la formulación, hay muchas formas de mejorar la resistencia a la abrasión de los elastómeros de poliuretano. La elección del esqueleto del polímero (segmento blando), el tipo de isocianato (segmento duro), el extensor de cadena (segmento duro) y la relación estequiométrica del prepolímero terminado en isocianato y el extensor de cadena pueden influir en las propiedades finales (dureza, propiedades de tracción y desgarro, alargamiento, resistencia a la abrasión, etc.) del elastómero y cada uno en un grado diferente. Los aditivos también pueden desempeñar un papel importante en la mejora de la resistencia a la abrasión y hay numerosos disponibles en el mercado. Para los compuestos de uretano, se muestra que una estequiometría más alta (OH o NH2:NCO) mejora la resistencia a la abrasión medida por cualquier método. De la misma manera, también mejoran propiedades tales como una lágrima partida. En otros estudios más, se evalúa la capacidad de mejorar la resistencia a la abrasión de aditivos tales como polietileno de ultra alto peso molecular, carburo de silicio, tensioactivo orgánico y un siloxano. se sabe que el aumento de la relación (NH2 o OH):NCO de un material o el uso de un material de poliéster preferentemente a un material de poliéter puede aumentar la resistencia a la abrasión.

Estabilizador de luz para poliuretanos

La estabilidad a la luz de los poliuretanos depende en gran medida de su estructura química, y ambos componentes (es decir, isocianato y poliol) tienen influencia. Los poliuretanos basados en isocianatos alifáticos y dioles de poliéster muestran la mejor estabilidad a la luz si se considera el amarilleo, mientras que los poliuretanos basados en isocianatos aromáticos y poliéter dioles son los peores a este respecto. Los estabilizadores de luz se utilizan principalmente en la industria de los recubrimientos (recubrimientos textiles, cuero sintético). Además de algunos absorbentes de UV del tipo 2- (2'-hidroxifenil) -benzotriazol, los HALS utilizados solos o en combinación con benzotriazoles son estabilizadores especialmente efectivos.

Resistencia al ozono

El ozono es un poderoso agente oxidante que puede descomponer los dobles enlaces presentes en algunos elastómeros. Todos los grados de TPU de nosotros son resistentes al ozono y cumplen con VDE 472-805 requisitos.

Ataque microbiano

Algunos poliuretanos, incluidos los TPU, están sujetos a ataques microbiológicos. Tanto los poli(ester-uretano) como los poli(éter-uretano) favorecen el crecimiento microbiológico, pero solo los poli(ester-uretano) son degradados por él. Los hongos suelen estar involucrados y el daño toma la forma de grietas en la superficie “hongos” que penetran en la muestra. Estas grietas por lo general eventualmente proliferan y se vuelven evidentes a simple vista en áreas estresadas (curvas, pliegues, etc.) de muestras infectadas. Por lo general, no se acompañan de decoloración del polímero. En contraste con el ataque microbiano que involucra exposición al suelo, que a menudo decolora el TPU. Los factores que favorecen el ataque microbiológico en el TPU son aquellos que favorecen la infección y el crecimiento microbiano. Estos incluyen exposiciones al aire libre sobre, sobre o debajo del suelo a ambientes húmedos, cálidos y oscuros. Si estas condiciones se cumplen en interiores, allí también puede ocurrir un ataque microbiológico. Varios compuestos químicos que encuentran uso como microbicidas en los poliuretanos, incluido el TPU, iincluyen Cunilate DOP (cobre-8-quinolinolato) y Fungitol 11 [N-(triclorometiltio) ftalimida], Vinyzene SB-I [10,10'-bis(fenoxiarsina), TMTD (disulfuro de tetrametiltiuram); TBTO [óxido de bistri(n-butilestaño)]; compuestos de clorosulfonilo (sulfinilpiridina); y carbodiimidas. Troysan Polyphase AF-I (carbamato de 3-yodo-2-propinil butilo) podría ser especialmente adecuado para su uso en poliuretanos, incluido el TPU, debido a su estructura de uretano.

Poliéster

PESOL- poliesteroles

Los poliuretanos a base de poliéster polioles , en general, exhiben mayores propiedades de tracción y desgarro, resistencia a la abrasión, estabilidad térmica, resistencia química y comportamiento frente a la intemperie que los poliuretanos a base de poliéter. Ellos son los preferidos en el más exigente entorno s aplicaciones y. Sin embargo, hay un punto débil de los poliuretanos a base de poliéster. Son mucho más susceptibles a la hidrólisis en comparación con los poliéteres en poliuretanos. Una pieza hecha de poliuretanos a base de poliéster puede perder propiedades gradualmente en un ambiente húmedo o por inmersión en agua. Polioles de poliéster basados en 2-metil-1,3-propanodiol (MPO) supera en gran medida esta deficiencia debido al blindaje estérico del enlace éster por el grupo metilo colgante en MPO , y una mayor hidrofobicidad . MPO es un diol intermedio ideal para polioles de poliéster utilizados en elastómeros de poliuretano (PUR). Esto se debe a que la estructura única de MPO mejora la estabilidad hidrolítica, proporciona polioles de poliéster líquidos que son más fáciles de manipular y demuestra una excelente compatibilidad en las formulaciones. TPU de poliéster son compatibles con PVC y otros plásticos polares. Ofreciendo valor en la forma de propiedades mejoradas, no son afectadas por aceites y productos químicos, proporcionan una excelente abrasión resistencia, ofrecen un buen equilibrio de propiedades físicas y son perfectos para usar en poli-mezclas. Los TPU a base de poliéster a unas condiciones de humedad y calor elevados se producen daños debido al ataque de microorganismos. En especial, los microorganismos que producen enzimas están en situación de atacar las cadenas de moléculas (decoloración), se forman grietas en la superficie que proporcionan a los microorganismos la posibilidad de penetrar más profundamente y dar lugar a una destrucción completa del los TPU a base de poliéster, con la consecuencia de una reducción de las propiedades de resistencia mecánica. En el caso de un prolongado almacenamiento en agua caliente, vapor de agua saturado o en clima tropical, se presenta una separación de las cadenas del poliéster (hidrólisis),este efecto aparece más acentuado cuanto más blando. Este tipo de polioles se crea mediante una reacción de policondensación, a partir de un ácido dicarboxílico (por ejemplo, ácido adípico) y uno o más glicoles; es por tanto la reacción de esterificación con producción de PESOL y agua. Como es bien conocido en química, la reacción de esterificación es una reacción de equilibrio (ya que tiene una reacción ΔH cercana a cero), por lo tanto Para obtener un rendimiento significativo, la balanza debe desplazarse hacia la derecha (según el principio de Le Chatelier): un producto, en este caso agua, debe eliminarse a medida que avanza la reacción. Para eliminar el agua, primero se realiza una destilación a presión atmosférica y luego, cuando la cantidad restante es muy baja, se realiza una destilación al vacío. Obviamente, la remoción no alcanzará el 100% del agua inicialmente presente y por lo tanto el equilibrio no se desplazará completamente hacia la derecha, por lo que quedarán residuos de ácido adípico en el producto final, y es esta molécula la que hace que el PESOL producido sea ligeramente ácido. (10,20,50 ppm). La planta de Zingonia se ocupa de la producción de este tipo de poliol. Por lo tanto, los PESOL están listos para su uso, ya que son ligeramente ácidos y contienen pequeñas cantidades residuales de agua, lo que no representa un problema cuando se utilizan para prepolímeros de poliuretano; Por otro lado, en las PEOL, después de su proceso de producción, la cantidad de KOH presente es mucho alto y esto no permite su uso en procesos de poliuretano. Por este motivo es necesario eliminarlo mediante el uso de sustancias ácidas, como el dióxido de carbono (se forma carbonato de potasio, insoluble y por tanto precipita) o el ácido clorhídrico (se forma agua y cloruro de potasio disuelto en agua. será necesario despojar el agua en sí). Tras estas operaciones, el KOH residual es del orden de ppm, por lo que los PEOL se caracterizan por un ligero carácter básico que, para ser utilizado en recetas de poliuretano, debe ser neutralizado por otras sustancias acidificantes.

Atributos del poliéster basado en MPO en poliuretanos

MPO es un diol único que se utiliza en elastómeros de uretano de alto rendimiento. Los poliuretanos de poliéster basados en MPO exhiben:

Muy buena resistencia a la hidrólisis mientras se mantiene el rendimiento general favorable de los poliésteres en PUR.
Durabilidad exterior, retención de brillo y claridad óptica.
La funcionalidad hidroxilo primaria en el poliol mejora la reactividad y la consistencia del uretano.
Los polioles de poliéster MPO son líquidos que facilitan las características de manipulación.
Baja tendencia a cristalizar en PUR y “endurecerse en frío”.
Los PUR basados en poliéster MPO exhiben una excelente compatibilidad con otros ingredientes de formulación.
Mayor flexibilidad, dureza y resistencia a la abrasión.
Poliuretanos con valores de durómetro bajos

Los poliuretanos a base de polioles de poliéster MPO se utilizan en una amplia gama de aplicaciones, que incluyen revestimientos, adhesivos, selladores , tintas, dispersiones acuosas de poliuretano (PUR), espumas de agua, películas laminadas, elastómeros fundidos y poliuretanos termoplásticos (PUR).

Estabilidad hidrolítica de polioles de poliéster basados en MPO

Los polioles de poliéster basados en MPO demuestran una muy buena resistencia a la hidrólisis mientras mantienen las buenas propiedades de rendimiento generales que se esperan de los poliol de poliéster PUR. Generalmente, los valores de durómetro de los PUR adipato de MPO son más bajos que los obtenidos con polioles de poliéster estándar. La estabilidad hidrolítica se midió mezclando el poliol sujeto con 10 por ciento en peso de agua y calentando la mezcla a 90°C durante hasta 12 horas. La generación de ácido a través de la hidrólisis del resto éster se usa como una indicación de estabilidad hidrolítica. Los datos siguientes muestran las velocidades de hidrólisis para un poliol adipato de 1,4-BDO y una composición de copoliéster BDO: EG 50:50. La incorporación de MPO en un diol 50:50 MPO: BDO o un adipato 50:50 MPO: 1,6-HDO mejoró la estabilidad hidrolítica. El homopoliéster basado en poliol adipato MPO exhibió la mayor resistencia a la hidrólisis en el método de prueba simulado. Aunque este gráfico demuestra las velocidades de hidrólisis para polioles de poliéster de 2000 MW frente a los elastómeros de poliuretano , el gráfico ejemplifica la misma tendencia de los PUR que contienen estos polioles. Más allá de los polioles de poliéster adipato anteriores, comparamos un copoliol de policaprolactona-b-PTMEG frente a un poliol de poliéster adipato de MPO, a un PM de 1000. El copolímero de caprolactona-b-PTMEG se considera la buena combinación de un poliéter y poliéster de caprolactona hidrolíticamente estable. PTMEG-b-PCL representa los beneficios de las propiedades del poliol de éster y de éter en un poliol. A escala expandida, el poliol adipato de MPO exhibió una mayor resistencia a la hidrólisis que el éster de copoliéter de PCL-b-PTMEG, aunque ambos exhibieron una estabilidad hidrolítica relativamente buena. Los polioles homo y copoliéster basados en MPO proporcionan una mayor estabilidad hidrolítica y claridad en los poliuretanos, al tiempo que conservan las excelentes propiedades mecánicas generales asociadas con los poliuretanos basados en poliéster. Son líquidos a temperatura ambiente que facilitan su manipulación. Los poliésteres basados en MPO son candidatos atractivos para aplicaciones de PUR que involucran ambientes húmedos, inmersión en agua y envejecimiento al aire libre. Los PUR formulados con poliéster polioles basados en MPO muestran valores de durómetro reducidos.

Poliéter

PEOL – polieteroles

TPU de poliéter son ligeramente más bajos en densidad que el poliéster y la poli-caprolactona. Ofrecen flexibilidad a baja temperatura y buena resistencia a la abrasión y al desgarro. Son también es durable contra el ataque microbiano , los TPU base poliéter no se producen daños debido al ataque de microorganismos. Los TPU sin carga son resistentes a microorganismos hasta un valor de saponificación de 200 mg KOH/g. El TPU a base de poliéter es mucho más resistente a un ataque hidrolítico gracias a su estructura química. Proporciona una excelente resistencia a la hidrólisis, lo que hace son adecuados para aplicaciones donde el agua es una consideración. Los poliéter polioles se producen mediante un proceso de polimerización catalizada alcalina; en particular, se usa una molécula iniciadora llamada "iniciador", generalmente un alcohol con funcionalidad igual a la que quieres conseguir al final y en base a la estructura final: por ejemplo, si quiero conseguir un PEOL lineal y bifuncional, tendré que empezar con un iniciador alcohólico o amino con funcionalidad igual a dos y PM bajo, generalmente etilenglicol. Por sí solo, no es muy reactivo, por lo que se agrega KOH para formar una sal de glicerol activa; luego, este aducto de glicerolato de potasio se hace reaccionar con un epóxido, en este caso óxido de propileno PO, por lo que es una reacción de propoxilación. El óxido de propileno da lugar a una reacción de sustitución nucleofílica y mediante el mecanismo de poliadición de N moléculas de este compuesto se obtiene un polipropilenglicol.

Policaprolactona

Otros tipos de interés comercial, son las policaprolactonas y los policarbonatos alifáticos. Los TPU a base de policaprolactona se preparan con epsilon-caprolactona y un diol como 1,6-hexano diol. Los TPUs obtenidos poseen pesos moleculares de 37000 a 80000, y presentan propiedades de polímeros cristalinos biodegradables, que funden en bajas temperaturas (58-60 ° C) y que poseen propiedades adhesivas termofusibles muy buenas. Los policarbonatos ofrecen excelente estabilidad a la hidrólisis y normalmente son hechos por la reacción del fosgeno con, por ejemplo, 1,6-hexano diol o por la transesterificación con carbonatos de bajo peso molecular, como los carbonatos de dietila o difenilo. · Los TPU termoplastico de policaprolactona tienen la dureza y la resistencia inherentes a los poliésteres TPU combinado con un rendimiento a baja temperatura y una resistencia relativamente alta a hidrólisis. Son una materia prima ideal para sellos hidráulicos y neumáticos.

Policarbonatodioles (PCD)

Los prepolímeros de policarbonato dioles, policarbonatodioles (PCD) permiten producir poliuretano especiales que ofrecen excelentes propiedades mecánicas y térmicas, con una retención superior y prolongada en un ambiente hostil. Tienen una mayor estabilidad, debido a su baja reactividad química, lo que permite que los poliuretanos retengan sus propiedades iniciales durante largos periodos de tiempo. Los policarbonatodioles se obtienen mediante policondensación de dioles y fosgeno y por transesterificación de dioles y carbonatos. Los poliuretanos obtenidos mediante estos macrodioles presentan una mayor resistencia a la hidrólisis , a la degradación por radiación ultravioleta, a la degradación en atmósfera oxidante y al disolvente respecto a los obtenidos a partir de policaprolactonas, o poliésterdioles. El mismo efecto tiene lugar si se comparan los poliuretanos obtenidos mediante policarbonatodioles, en los que aumenta la polaridad del grupo funcional del segmento flexible, lo que conlleva un aumento de las propiedades mecánicas tales como la resistencia a la tracción. Los policarbonatodioles tienen un coste de producción mayor respecto a los poliéterdioles y poliésterdioles, y en el ámbito industrial se denominan macrodioles de tipo “specialty” debido a que se emplean en aplicaciones que requieren propiedades de altas prestaciones. Los poliéterdioles y poliésterdioles son considerados macrodioles de tipo “comodity” ya que se utilizan en mayor medida debido a su menor coste de producción pero limitados a las prestaciones que puedan alcanzar. Aprender más ►

Aplicaciones

Una de las principales aplicaciones de los policarbonatodioles es la síntesis y/o producción de poliuretanos termoplásticos de altas prestaciones, por lo que resulta de gran importancia evaluar la propiedades que confiere el uso de los policarbonatodioles en la producción de poliuretanos. La utilización de los policarbonatodioles en la preparación de poliuretanos se plantea como alternativa a otros macrodioles comúnmente utilizados, que suelen ser de tipo poliésterdiol y poliéterdiol, y que le confieren al poliuretano propiedades mecánicas, térmicas y de durabilidad inferiores respecto a los poliuretanos obtenidos con policarbonatodioles.

Los TPU también se pueden subdividir en variedades aromáticas y alifáticas

Las diaminas alifáticas y aromáticas se pueden usar como extensores de cadena para formar ureas de TPU con segmentos duros de alto punto de fusión, pero estos materiales se funden con cierta descomposición y muy por encima de la temperatura de procesamiento de los TPU y por lo tanto, no son comercialmente factibles como elastómeros termoplásticos con recuperación elástica mejorada.

TPU aromáticos basados en isocianatos como MDI son productos de caballo de batalla y se pueden usar en aplicaciones que requieren flexibilidad, resistencia y dureza. Los TPU aromáticas convencionales basadas en MDI se ponen amarillas al exponerse a la luz UV debido a la formación de quinonas imidas. Las quinonas imidas son absorbentes de UV que disipan la energía de los rayos UV en forma de calor y, por lo tanto, retrasan la degradación de TPU.

Los TPU alifáticos basados en isocianatos como H12 MDI, HDI e IPDI son estables a la luz y ofrecen excelente claridad óptica. Se emplean comúnmente en el interior y exterior automotriz aplicaciones y como películas laminadas para unir vidrio y policarbonato en el acristalamiento industria. También se usan en proyectos donde los atributos como la claridad óptica, la adhesión y se requiere protección de superficie. Los TPU alifáticos aseguran la solidez del color en sus partes estéticas. Muestran una estabilidad superior a la radiación ultravioleta y, por lo tanto, una estabilidad de color superior, al tiempo que mantienen buenas propiedades mecánicas. En la exposición a los rayos UV, los TPU alifáticos experimentan una mayor reducción en las propiedades mecánicas que sus equivalentes aromáticos pero sin cambio de color o pérdida de transparencia. Por lo tanto, los TPU alifáticos estabilizados a los rayos UV se utilizan en aplicaciones al aire libre donde es necesaria la resistencia a la abrasión de los TPU. Estos materiales se sintetizan a partir de segmentos duros de diisocianato de MDI hidrogenado / BDO o diisocianato de hexametilendiamina / BDO y segmentos blandos de poliéster. (La fase blanda de poliéter reduciría la resistencia UV de TPU).

TPU es mucho más pobre que la del caucho termoestable. Bajo compresión a temperatura elevada, la deformación irreversible en los TPU se produce por la separación de fase continua y / o la reorganización de los segmentos duros y blandos sobre lo establecido después de la fabricación de piezas.

Procesabilidad TPU

Existen grados de TPU para cada método de procesamiento termoplástico. El TPU es compatible con diferentes equipos de procesamiento. Los poliuretanos termoplásticos se suministran en forma de gránulos o pellets que son convertidos en objetos de uso final mediante técnicas convencionales de procesamiento de termoplásticos tales como inyección en moldeo, extrusión, moldeo por soplado, moldeo aguanieve, termoformación y calandrado. Contenido de humedad residual recomendado para moldeo por inyección ≤ 0.05% y para extrusión 0.02%. También puede combinarse para crear molduras de plástico robustas o procesarse con solventes orgánicos para formar textiles laminados, recubrimientos protectores o adhesivos funcionales.

Extrusión

La longitud efectiva del cilindro del extrusor debe ser al menos 24 veces su diámetro interno (L/D = 24/1), pero se han utilizado con éxito relaciones L/D más altas. El diseño del tornillo debe incorporar los siguientes principios: construcción de conicidad constante de una sola etapa; relación de compresión 3/1; sección de transición larga (30-40% de la longitud del tornillo); sección de metros largos (40-50% de la longitud del tornillo); cromo duro. superficie pulida sin perforaciones; con núcleo para control de temperatura; espacio libre lineal del tornillo, 0,003-0,005 pulgadas. En el proceso de extrusión, la temperatura de fusión adecuada variará entre 165 y 200°C, según el equipo particular utilizado, la selección del compuesto y otros parámetros de procesamiento. Los compuestos de TPU más duros requerirán temperaturas de procesamiento más altas que los compuestos más blandos.

Moldeo por inyección

Aunque se han utilizado con éxito todos los tipos de máquinas, se prefiere una máquina de tornillo alternativo para el moldeo por inyección Estane TPU debido a la velocidad y el control. y la uniformidad de fusión que proporciona. Se recomienda un peso de perdigones del 60 al 75 % de la capacidad del cañón, pero se pueden acomodar tamaños de perdigones tan bajos como del 30 al 35 % con ajustes. El mejor tipo de tornillo es un tornillo de "propósito general" con una relación de compresión de 211 a 311 y una punta angular incluida de 60" con un mecanismo antirretorno (tipo de retención de bola o de anillo deslizante). Debe girar a unas 40-50 rpm. Se recomienda una boquilla recta y abierta con una punta cónica inversa. Cualquier tipo de molde que incorpore buenos principios de diseño termoplástico es satisfactorio para el TPU. Moldes de dos placas, tres placas y canal caliente se han utilizado con éxito para una variedad de piezas grandes y pequeñas. El molde también debe tener el núcleo adecuado para enfriar a 10-44°C para proporcionar ciclos óptimos. La temperatura recomendada para el moldeo por inyección es de 192-210°C, pero varía con el Estane TPU. Temperaturas de hasta 232°C son satisfactorios para moldear piezas grandes. Se recomienda que las piezas de TPU moldeadas por inyección se mantengan durante 48 horas antes de exponerlas a temperaturas elevadas (como los 122°C que se encontrarían en un horno de curado de pintura) para aliviar el estrés del moldeo. y evitar la distorsión por calor del partes.

Calandrado

El TPU se puede calandrar (Schollenberger, 1969; B. F. Goodrich. 1964) de la misma manera que otros polímeros termoplásticos adaptados a esta forma de procesamiento. En general, se preparan para el calandrado por masticación en un mezclador interno (p. ej., un mezclador Banbury) o en un molino de plástico o caucho a una temperatura de almacenamiento de 140-170°C. El alto calor de fricción generado durante la masticación de TPU permite que el equipo de mezcla de producción se ajuste más bajo, a -100-120°C. Cuando se utilizan niveles de lubricante superiores al 1% se requieren temperaturas de equipo algo más altas. Las temperaturas de los rodillos de la calandria suelen oscilar entre 120 y 150°C, según el grosor de la hoja y los ingredientes de la composición. Se ha producido hoja calandrada en el rango de espesor de 3-60 mils (0.008-0.152 cm). Es necesario un control estricto de las temperaturas del rollo y del material para calandrar los calibres más delgados, mientras que las temperaturas constantes de alimentación y del material son importantes para obtener láminas uniformes de calibre pesado.

Poliuretano reaccion polimerizacion

¿Cuáles son los monomeros del poliuretano?

Las mezclas de poliol e isocianato generan una reacción exotérmica (generan emisiones, incluso altas emisiones de calor) y también reaccionan violentamente con el agua. El poliuretano (PUR y PU) es un polímero formado por una cadena de unidades orgánicas unidas mediante enlaces de carbamato (uretano). Para la producción de polímeros de poliuretano se necesitan dos grupos de sustancias como mínimo bifuncionales para que actúen como reactivos: compuestos con grupos isocianato, y compuestos con átomos de hidrógeno activo. Las características físicas y químicas, estructura y tamaño molecular de estos compuestos influyen en la reacción de polimerización, así como en la facilidad de procesamiento y las propiedades físicas finales del poliuretano terminado. Además, se emplean aditivos, como catalizadores, tensoactivos, agentes sopladores, reticulantes, retardantes de la llama, estabilizadores ligeros y rellenos para controlar y modificar el proceso reactivo y las prestaciones del polímero. Hay que distinguir primero entre poliéteres y poliésteres. TPU basados en poliéster (principalmente derivados de ésteres de ácido adípico), TPU basados en poliéter (principalmente a base de éteres de tetrahidrofurano (THF)). Los poliéteres se derivan de la reacción entre uno "starter" que contiene hidrógenos activos (glicoles, trioles, ...) con óxido de etileno y los iniciadores . Los poliésteres derivados de la condensación de un di-o poli-ácido (ácido adípico, etc. aromático), con glicoles o Trioli (monoetilenglicol MEG, DEG dietilenglicol, butanodiol BD, trimetilolpropano TMP).

Poliol

Aunque el altamente reactivo grupo de isocianato es la característica única de la tecnología de poliuretano, es el poliol el que en gran parte determina las propiedades del polímero de poliuretano final. Las amplias gamas de tipos de polioles que están disponibles para la industria de poliuretanos explica por qué se han convertido en la familia más versátil de los materiales plásticos. El término “Poliol” describe compuestos con grupos hidroxilo que reaccionan con isocianatos para fabricar polímeros de poliuretano.

Polioles poliéteres

En los TPU's, los polios poliéteres utilizados son los poli (oxipropileno) glicoles y los poli (oxitetrametileno) glicoles (PTMEG's). Los PTMEG's son fabricados por polimerización catiónica del tetrahidrofurano, tienen funcionalidad y hidroxilas primarias reactivas. Los poli (oxipropileno) glicoles son producidos por la poliadición catalizada del óxido de propileno o óxido de etileno, a partir de iniciadores difuncionales, como propileno glicol, etileno glicol o agua. Los poli (oxipropileno) glicoles hechos con óxido de propileno tienen grupos hidroxilo secundarios terminales, menos reactivos. Los grupos hidroxilos primarios reactivos, se obtienen mediante la adición de óxido de etileno al final de la reacción. Debido a las reacciones laterales, la funcionalidad de los poli (oxipropileno) glicoles es inferior a la funcionalidad del iniciador. Los contenidos de grupos terminales alílicos e isopropilidénicos aumentan con el peso molecular del poli (oxipropileno) glicoles y depende del sistema catalítico utilizado. Los polios especiales son utilizados, pero no tienen gran significado, ejemplos son poliéteres mixtos de tetrahidrofurano y óxidos de etileno o propileno; polioles poliméricos reactivos y mezclas de estos con PTMEG's.

Polioles de poliéster

Los polioles de poliéster utilizados en TPU's normalmente se fabrican con ácido adípico y un exceso de glicol como etileno glicol, 1,4-butano diol, 1,6-hexano diol, neopentil glicol o mezclas de estos dioles. Los poliésteres hechos con ácido adípico y diodos de cadena corta son productos cristalinos. La cristalinidad se puede reducir mediante el uso de mezclas de dioles, como 1,4-butano diol con etileno glicol. El uso de otros ácidos como el azeláico y los orto y tereftálicos, solos o en mezcla con el ácido adípico, también puede ser utilizado. Generalmente la presencia de anillos aromáticos cicloalifáticos en el ácido o en el diol resulta en aumento en la temperatura de transición vítrea del poliol poliéster. Las propiedades de los elastómeros de TPU se rigen principalmente por el peso molecular medio del poliol poliéster y en menor escala por la distribución de pesos moleculares.

La elección de polioles, es mucho más amplia: las dos clases principales (PESOL y PEOL) ya han sido descritas, pero dentro de estas existen muchos tipos; Siempre es necesario conocer el uso final del polímero y las características deseadas, de esta forma se puede jugar con la adición de uno o más polioles con distintas funcionalidades y pesos moleculares. Si se desean polímeros termoplásticos, se deben utilizar polioles lineales y por tanto con baja funcionalidad (f = 2), y viceversa para obtener agentes termoendurecibles (f = 4, f = 5, f = 6).

Polioles y reactividad

En relación a los diisocianatos, su reactividad es muy alta y su estructura puede ser aromática o alifática, siendo en general más reactivos los aromáticos. Los diisocianatos aromáticos conducen a una separación de fases más eficiente que los alifáticos, debido a que estos últimos presentan mayor compatibilidad química con las cadenas del macrodiol que los aromáticos. Por otro lado, los materiales sintetizados con isocianatos aromáticos exhiben mejores propiedades mecánicas que los obtenidos a partir de los alifáticos. Esta mejora en las propiedades se debe a que los grupos aromáticos forman uniones más fuertes, aumentando la rigidez del polímero. A tales efectos, el diisocianato de tolueno (TDI) y el MDI son los isocianatos más importantes en la industria de los TPUs. Sin embargo, los TPUs basados en isocianatos alifáticos poseen mayor resistencia a la hidrólisis y a la fotodegradación, y además no generan productos de degradación tóxicos para el cuerpo humano como los aromáticos. En formulaciones de TPUs biorreabsorbibles o biodegradables se prefieren los isocianatos alifáticos.

Diisocianatos

Los isocianatos pueden ser aromáticos, alifáticos, cicloalifáticos, policíclicos. Con mucho, los más importantes desde el punto de vista comercial son los aromáticos polifuncionales:

isocianato de tolueno, TDI
diisocianato de difenilmetano, MDI (difuncional y polifuncional)

El diisocianato más utilizado es el 4,4'-difenilmetano diisocianato (MDI), también se utilizan los isómeros 2,4 y 2,6 del tolueno diisocianato (TDI. Para dotar al TPU de resitencia al UV seusan los isocianatos alifáticos como hexametileno diisocianato (HDI), el IPDI, y el MDI hidrogenado (HMDI). Después de una exposición prolongada a la luz, los polímeros de isocianatos aromáticos se vuelven amarillos, por lo que los isocianatos alifáticos son de interés comercial para aquellas aplicaciones en las que se requiere que el polímero no amarillee. Como TDI y MDI, el diisocianato de hexametileno y el diisocianato de diciclohexilmetano también se preparan mediante fosgenación. El diisocianato más utilizado es el 4,4'-difenilmetano diisocianato (MDI), también se utilizan los isómeros 2,4 y 2,6 del tolueno diisocianato (TDI). Para dotar al TPU de resitencia al UV se usan los isocianatos alifáticos como hexametileno diisocianato (HDI), el IPDI, y el MDI hidrogenado (HMDI).

MDI da un polímero termoplástico, ya que está mal unido gracias a la baja ramificación: las cadenas se mantienen unidas mediante interacciones dipolares y / o de Van der Waals, por lo que cuando se calienta el polímero se eliminan las moléculas y el poliuretano pasa del estado sólido al líquido: esta propiedad permite a las industrias poder para imprimir, inyectar, extender el polímero mientras está caliente y luego enfriarlo para solidificar la estructura en la forma deseada. Por el contrario, con el PMDI se obtiene un polímero reticulado y termoendurecible, ya que se forma un enlace puente entre las cadenas, de tipo covalente, con formación de enlaces de dimensiones más o menos grandes con respecto a la longitud de la inicial. cadenas Debido a estos puentes, se crean restricciones y los grados de libertad de movimiento disminuyen, por lo tanto, cuando el polímero se calienta, no sucede nada hasta que los enlaces covalentes se rompen (degradación del polímero) y la posterior carbonización. Hablamos por tanto de resinas de poliuretano termoendurecibles, mucho más estables y rígidas que el polímero anterior y con aplicaciones completamente diferentes, obtenidas gracias a la mayor funcionalidad del PMDI respecto al MDI (f = 2,6) y al peso molecular muy inferior al de lineal.

Extensores de cadena

Generalmente, la reacción entre un macrodiol con un diisocianato puede generar un TPU con baja resistencia. Sus propiedades pueden mejorar al incorporar a la formulación extensores de cadena (dioles o diaminas) de baja masa molar. Los extensores de cadena presentan un rol importante en la separación de fases en poliuretanos lineales. Los extensores de cadena más utilizados son los glicoles lineales como el etileno glicol (EG), 1,4-butano diol, 1,6-hexano diol e hidroquinona bis (2-hidroxietil) éter (HEHQ). Estos extensores forman TPU's bien cristalizados y que se funden sin descomposición durante el procesamiento.

Grupos polares

Los TPUs se caracterizan por contener grupos polares en ambos segmentos, pero en concentraciones diferentes. La longitud del macrodiol, el tipo de diisocianato utilizado y bajas concentraciones de estos grupos polares (uretanos que pueden quedar inmersos en los segmentos flexibles) contribuyen a la gran flexibilidad. Al existir una diferencia de polaridad entre los segmentos rígidos y flexibles, estos segmentos no se “mezclan” a nivel molecular, y se vuelven termodinámicamente incompatibles, lo que conlleva a la separación de los mismos en microfases. Generalmente, se presentan microdominios duros inmersos en una matriz blanda o gomosa, aunque pueden presentarse microdominios blandos inmersos en la matriz dura. En el caso de utilizar diisocianatos aromáticos, se incrementa la rigidez de las cadenas del TPU, contribuyendo a la conformación de los segmentos rígidos. Esto se debe a que los grupos uretano se encuentran muy cerca de los anillos, impidiendo cambios en las configuraciones. También favorece a la formación de estos dominios la atracción de las nubes electrónicas de los anillos aromáticos por apilamiento entre anillos de cadenas adyacentes. En cambio, si se utilizan isocianatos alifáticos, los extensores de cadena toman un rol importante en la separación de fases.

Extensores de cadena

Los extensores de cadena más utilizados son los glicoles lineales como el etileno glicol, 1,4-butano diol, 1,6-hexano diol e hidroquinona bis (2-hidroxietil) éter (HEHQ). Estos extensores forman TPU's bien cristalizados y que se funden sin descomposición durante el procesamiento.

¿Cuál es la característica principal del PUR?

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.

¿Qué reactivo le da la caracterización de espuma rígida o flexible?

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.

La cantidad de diol que se agrega (proporción o porcentaje)

Los poliuretanos suelen ser preparados a base de dioles de medio peso molecular (500-2000 g/mol). Estos suelen comprender alrededor del 70-60 %masa del peso total del poliuretano, y suelen ser parte del denominado "segmento flexible"

TPU vs PVC

TPU puede ser reciclado
Protección del medio ambiente
El TPU es resistente a la abrasión, mientras que el PVC puede agrietarse con el tiempo
Más elástico y ligero que el PVC.
En los dispositivos médicos, se acepta como una alternativa segura al PVC porque los grados de atención médica de TPU no utilizan aceleradores de goma y plastificantes que pueden causar irritación de la piel o dermatitis.

Despolimerización

Un problema relevante para todos los polímeros en general es la despolimerización. Las principales causas por las que se descompone un polímero son la hidrólisis, la fotólisis, la termólisis y la oxidación. En el primer caso, una molécula de agua reacciona con el polímero para dar lugar a dos o más sustancias y así reducir la longitud de las cadenas. Se reportan tres ataques típicos a grupos funcionales del polímero:

ataque a un éster: -R-CO-O-R- + H2O = -R-CO-OH + HO-R- formación de un ácido y un alcohol
ataque del grupo urea: -R-NH-CO-NH-R- + H2O = -R-NH-CO-OH + H2N-R- formación de ácido carbámico y una amina
ataque del grupo uretano: -R-NH-CO-O-R- + H2O = -R-NH-CO-OH + HO-R- formación de ácido carbámico y un alcohol
La fotólisis es la ruptura de las cadenas provocada por la interacción con la radiación electromagnética de la luz (visible pero sobre todo la UV siendo más enérgica) que consigue romper los enlaces del grupo uretano.
La termólisis se debe al calor y tiene un mecanismo similar a la fotólisis, mientras que la oxidación combina el oxígeno con el polímero para formar otras moléculas y es provocada por el calor (termooxidación) o la luz (fotooxidación).

Esterilización de poliuretanos

Los poliuretanos pueden esterilizarse con óxido de etileno y radiación de alta energía. Los poliuretanos de policarbonato tienen una excelente estabilidad a la radiación y una resistencia de buena a buena a la esterilización con óxido de etileno. Cuando se somete a vapor o esterilización en autoclave, los poliuretanos tienden a hidrolizarse, lo que produce degradación y malas propiedades físicas. Las piezas se deforman y tienden a pegarse durante el autoclavado.

Soldadura de TPU

Los poliuretanos se pueden unir con disolvente a sí mismos u otras resinas con dimetilformamida (DMF) o tetrahidrofurano (THF). También pueden unirse mediante radiofrecuencia, soldadura ultrasónica o térmica. La mayoría de los adhesivos son compatibles con poliuretanos y pueden usarse para unir estos materiales.

Polímeros de ingeniería (TPU)

El TPU fue el primer producto termoplástico que realmente podía considerarse un elastómero. La mayor parte de los TPU disponibles comercialmente se producen a partir de segmentos duros basados en diisocianato de 4,4'-difenilmetano (MDI) y 1,4-butanodiol (BDO, un "extensor de cadena"), con poli (óxido de tetrametileno) (PTMO) glicol o poli (1,4-tetrametilen adipato) glicol o poli (ε-caprolactona) glicol como segmento elastomérico blando. Los TPU se pueden producir mediante un método de "un solo recipiente" o un proceso de "dos etapas". En el primero, el diisocianato, el diol prolongador de cadena y el diol del segmento blando se mezclan y calientan para producir el producto final, mientras que en el segundo, el diol del segmento blando se "remata" primero usando un exceso de diisocianato y la cadena- Posteriormente se añade diol de cadena corta extensible para formar los segmentos duros y unirlos a los segmentos blandos de manera alterna para producir un TPU de alto PM por polimerización de crecimiento por etapas de adición. El Mw de un TPU puede ser tan alto como alrededor de 200.000, con Mn alrededor de 100.000, aunque los segmentos individuales duros y blandos tienen un MW mucho menor. Por ejemplo, PTMO glicol de Mn 1000 o 2000 se usa comercialmente para la producción de TPU, fijando así la longitud del bloque blando. Cuanto más largo sea el segmento blando, menor será su concentración de grupo terminal hidroxilo, lo que permitiría un crecimiento escalonado preferencial de los segmentos duros por reacción del diol de cadena corta con el diisocianato. Por tanto, cuanto más largo sea el segmento blando, más largo será el segmento duro. Debido a que el número de segmentos blandos será igual al número de segmentos duros, para un gran número de segmentos alternos, el número promedio de segmentos duros para un TPU (segmentos duros de MDI / BDO; polioxipropileno rematado con segmentos blandos de polioxietileno) con un 50 El% en peso de la fase dura se ha calculado en 6. Existe una distribución de las longitudes de los segmentos duros y blandos en estos materiales, que surge debido a la diferencia en la reactividad del diol extensor de cadena y el diol del segmento blando con el diisocianato. El segundo grupo isocianato puede exhibir una velocidad de reacción diferente después de la formación del enlace uretano en el primer grupo. Se espera una mayor regularidad de estructura en el proceso de dos etapas ya que no existe competencia entre dos grupos hidroxilo diferentes. El método de un solo recipiente produjo menos segmentos duros individuales en el MDI / BDO / PTMO polimerizado en fusión sobre el proceso de dos etapas, lo que permitió una mejor separación de fases debido a los segmentos duros más largos obtenidos en el método de preparación anterior. El estrechamiento de la distribución de la longitud del segmento duro aumenta el módulo de TPU, la resistencia a la tracción y el conjunto de extensión. Idealmente, durante y después de la polimerización, debe preestablecerse una masa fundida de una sola fase durante la preparación de TPV. Tampoco debería haber degradación ni reacciones secundarias. Los estudios infrarrojos demostraron que el uretano N-H tiene enlaces de hidrógeno a los átomos de oxígeno del resto de uretano, así como a los átomos de oxígeno de los segmentos blandos de poliéter o poliéster. Este enlace de hidrógeno y la polaridad del segmento suave pueden retardar y reducir el grado máximo de separación de fases en los TPU. La mala separación de fases se refleja en el aumento de Tg de la fase blanda mayoritariamente amorfa debido a la presencia de segmentos duros disueltos. La microfase dura se forma por asociación de segmentos duros relativamente cortos y por su cristalización en microcristales fibrilares. La peor separación de fases en los TPU de poliéster en comparación con los TPU de poliéter se debe presumiblemente a la mayor polaridad y enlaces de hidrógeno más fuertes (con el N-H de los segmentos duros) en la fase blanda del primero en comparación con el segundo. Un 1:2:1 (poliol poliéster molar - MDI - BDO) TPU (poliol poliéster Mn = 1000) exhibió una sola fase, pero el correspondiente sistema de TPU basado en poliéter se separó en fases. El grado de mezcla de fases también depende del contenido del segmento blando. Para un TPU a base de poliéter, se observó una mezcla de fase completa con un contenido de segmento blando del 80% en peso. La mezcla de fases también depende del PM del segmento, como se demuestra en el caso de los TPU que contienen segmentos blandos de policaprolactona de bajo peso molecular. La separación de fases en los TPU está impulsada por la diferencia del parámetro de solubilidad entre los segmentos de polímero y por la asociación y/o cristalización de los segmentos duros y está limitada por la geometría de la molécula y los efectos de polaridad y enlace de hidrógeno discutidos. Además, la cinética de la separación de fases de TPU también estará influenciada por la movilidad [Tg] de los segmentos de polímero.

Aditivos

La estabilidad oxidativa de los elastómeros de poliuretano termoplásticos está determinada por la longitud y la estructura de los segmentos blandos lineales de poliéter o poliéster. La estabilidad de los poliéter uretanos frente a la autooxidación es claramente menor en comparación con la de los poliéster uretanos, pero estos últimos son menos estables a la hidrólisis. Los antioxidantes pueden usarse en poliuretanos para estabilizar contra la pérdida de propiedades mecánicas y contra la decoloración en calidades de moldeo por inyección y como inhibidores de la decoloración por gas en fibras elastoméricas. El antioxidante usado en elastómeros de poliuretano termoplástico son fenoles impedidos, por ejemplo, BHT, octadecil-3- (3,5-di-terc-butil-4-hidroxifenil) -propionato y pentaeritritil-tetrakis-3- (3,5-di -tertbutil-4-hidroxifenil) -propionato y aminas aromáticas, por ejemplo, 4,4'-di-terc-octil-difenilamina, así como sus combinaciones. Sin embargo, las aminas aromáticas sólo pueden emplearse en concentraciones muy limitadas (250–550 ppm como máximo) debido a sus propiedades decolorantes.

PU (Poliuretano) Termofijos

PU poliuretano es un término general para un compuesto polimérico producido por la reacción de un diisocianato o poliisocianato con un compuesto que tiene dos o más grupos hidroxilo, y su cadena principal contiene muchos grupos NHCOO repetidos. Los diisocianatos comúnmente utilizados son diisocianato de tolueno (TDI), diisocianato de difenilmetano (MDI), diisocianato de hexametileno (HDI), diisocianato de isoforona (IPDI), diisocianato de diciclohexilmetano (HMDI), poliisocianato de polimetilpolifenilo poliasiático (PAPI), diisocianato de xilileno (XDI), etc. Según los diferentes componentes hidroxílicos utilizados, se pueden dividir en dos tipos: tipo poliéster y tipo poliéter. Se puede utilizar para fabricar productos de plástico, productos de caucho sintético resistentes al desgaste, fibras sintéticas, productos de espuma plástica rígida y flexible, adhesivos y revestimientos. TPU y PU están compuestos esencialmente por el mismo material. Pero al hacer estos dos compuestos. La fórmula que utilizan no es la misma. Estos dos compuestos se dividen en muchos tipos de propiedades. Las características del compuesto de caucho producido por diferentes fórmulas no son las mismas. Estas características se refieren a características mecánicas y físicas.

TPU aplicaciones

¿Cuál es el uso del poliuretano?

Los sistemas de poliuretano por sus características mecánicas permiten la fabricación de las partes interiores y exteriores automotrices. Puede ser utilizado en la fabricación de diferentes piezas y componentes del automóvil, tales como asientos, toldos, volantes, descansabrazos, tableros, entre otros. 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. Las aplicaciones típicas son en el sector de la automoción, juntas, insertos de construcción, electrodomésticos, caja de la consola, antideslizantes, mordazas, rodillos de impresión, ventosas, herramientas, perfiles, cerraduras, reposabrazos de tacto suave, mangas, fuelle, soportes, espaciadores, ruedas, protección contra salpicaduras, para ventanas sellos, juntas para tuberías, sellos para aspiradoras, herramientas eléctricas, anillos de estanqueidad, cables, enchufes y tomas de corriente, revestimientos de cables, interruptores, recintos, herramientas de jardín, mordazas, amortiguadores, "O" Rings, bandas de proceso y transportadora, correas de transmisión / redonda / dentada, TPU para celular. Los TPU tienen un retroceso mínimo del molde y la extracción de los productos de los moldes se puede llevar a cabo sin dificultad particular gracias a la excelente recuperación de la deformación elástica del material. Debido a las temperaturas reducidas, no se recomienda el uso de compuestos de TPU en agua caliente >70°C. Cuando la resistencia a la abrasión y los arañazos es fundamental para una aplicación como partes interiores de automóviles, aplicaciones deportivas o de ocio o partes técnicas, así como cables especiales, los TPU ofrecen excelentes resultados en comparación con otros materiales termoplásticos.

TPU calzado

Los calzados de calidad deben ser cómodos, duraderos, adecuados a su uso y por supuesto asequible. Los TPU permites de cumplir con todas estas propiedades. El poliuretanos es ligero y de gran resistencia a la abrasión es ideal para la fabricación de suelas de calzado resistentes y ofrecen propiedades mecánicas excelentes a largo plazo. Las suelas de TPU son prácticas e impermeables y fácil de procesar. A pesar de que su uso está más extendido en el calzado deportivo y de montaña, también se utiliza con profusión en suelas para zapatos formales y de diseño y en calzado de seguridad de alta calidad. Los sistemas de poliuretano de baja densidad y compactos se utilizan en la fabricación de entresuelas y suelas.

¿Qué es el poliuretano líquido?

Algunos poliuretanos se emplean en estado liquido para particulares aplicaciones. Por ejemplo el TPU en estado liquido se utiliza para pinturas, pinturas aislantes, como pegamentos o adhesivos que se comercializan en estado líquido disuelto en solventes como por ejemplo metiletilcetona (también llamado butanona el MEK es un disolvente líquido orgánico volátil con un olor característico, dulce y penetrante, incoloro) empleado como diluyente para adhesivos de poliuretano ya que aporta una muy buena solubilización de las resinas de poliuretano y una elevada evaporación, y como recubrimientos ante abrasivos.

TPU reciclado

Para Mexpolimeros, la protección del medio ambiente y el cuidado de los recursos naturales forman parte de los objetivos empresariales. Los poliuretanos termoplásticos volver a utilizarse de forma compatible con el medio ambiente mediante recuperación en su propia producción. Los poliuretanos termoplásticos son aptos tanto para la revalorización térmica como para la reutilización del material.

Historia de los poliuretanos

1937 Se descubre la química básica del poliuretano
1940 Se utiliza por primera vez espuma rígida en aviones
1948 Primera aplicación como aislante, en un barril de cerveza
1949 Se crea el "hule" de poliuretano vulcanizado para llantas
1953 Desarrollo de piel sintética para calzado
1954 Surge el relleno de espuma
1958 Aparece la fibra "spandex"
1969 Se aplica en las defensas de los autos
1970 Se desarrolla una imitación de madera, así como aplicaciones médicas
1979 Aplicación como aislante en edificios
1981 Se aprovecha en la fabricación de tablas de surf
1993 Se utiliza para fabricar catéteres
1995 Empleado en llantas de bicicleta
2001 Su uso se extiende a las llantas de automóviles

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TPU

Shore A points 70 75 82 87 91 92 - - - -

Shore D points - - - - - - 60 64 68 73

Tensile Strength MPa 28 30 26 35 32 40 40 45 50 45

Elongation % 1200 1100 800 800 550 600 500 400 400 300

Tear Strength N/mm2 85 100 98 120 134 160 200 260 250 280

100% Modulus MPA 2,6 3,6 4,8 7 9 12 17 22 25 27,5

Abrasion mm3 90 90 120 120 80 100 120 70 80 -

Tokyo

Tokyo is the capital of Japan.

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