TPU | TPE-U | PU | RTPR | Poliuretano - Polímeros termoplásticos, elastómeros y aditivos

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.

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.

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

¿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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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).

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.

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.

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.

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).

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.

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.

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.

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.

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.