¿De qué está hecho el poliuretano?

El poliuretano es un material polimérico de cadena lineal conformado por grupos carbamato, también conocido como uretano, el cual se forma mediante la reacción química entre un poliol y un diisocianato. Desarrollado durante la década de 1930, el poliuretano se considera uno de los polímeros más flexibles y se usa en diversas aplicaciones tales como aislantes para construcción, adhesivos, recubrimientos de superficies, plástico rígido y ropa deportiva.

Estructura

El poliuretano, también referido como policarbamato, es un polímero sintético que pertenece a la clasificación de compuestos conocidos como polímeros y se distingue por su estructura molecular de -NHCO2 (grupos carbamato). Los polímeros son básicamente macromoléculas que se forman a partir de monómeros (unidades más pequeñas e idénticas). Los poliuretanos que tienen aplicaciones comerciales importantes característicamente contienen otros grupos activos en su estructura tales como éteres, ésteres, urea, o amidas.

Historia

En 1937, Friedrich Bayer, un químico alemán, comenzó a estudiar la química del poliuretano y produjo las primeras muestras mediante la reacción química entre el diisocianato de tolueno con alcoholes divalentes. Este trabajo eventualmente condujo al desarrollo de los pioneros de las fibras de poliuretano cristalino llamados "Perlon U". La producción de la primera espuma de poliuretano polivalente comenzó en los Estados Unidos en 1953. Varios prototipos mejorados de polímeros de poliuretano se han desarrollado en los años siguientes, que incluyen fibras de Spandex, elastómeros termoplásticos y recubrimientos de poliuretano.

Materias primas

El poliuretano se produce utilizando numerosas materias primas, tales como monómeros y prepolímeros que ayudan a proteger la composición química original del polímero y de los colorantes. Uno de los principales materiales utilizados en la producción de poliuretano son los diisocianatos. Éstos se caracterizan por ser un grupo de alcoholes sumamente potentes (en otras palabras, NCO). Los isocianatos más comúnmente utilizados incluyen el PMDI (isocianato polimérico) y el TDI (diisocianato de tolueno).

El segundo grupo más importante de materiales reactivos que se requieren en la fabricación de poliuretano son los polioles, los cuales están compuestos de varios grupos alcohol (en otras palabras, OH). El material que se usa habitualmente en este caso es un polímero formado a partir de éteres cíclicos (en otras palabras, polioles de poliéter).

Aditivos

Algunos tipos de poliuretano son susceptibles al daño de la luz, el calor, el cloro y los contaminantes atmosféricos. Debido a ésto, se agregan varios estabilizadores para proteger la integridad del polímero. Un tipo de estabilizadores que ayudan a proteger contra el daño de la luz es el hidroxibenzotriazol, el cual es un protector contra los rayos UV. Numerosos antioxidantes como fenoles poliméricos y monoméricos con impedimento estérico se utilizan para proteger de las reacciones de oxidación.

Los polímeros, cuando se producen por primera vez, tienen un color blanco natural. Para mejorar su apariencia, se agregan colorantes, siendo los más comunes los colorantes dispersos y ácidos.

Diseño

El poliuretano se produce en cuatro formas: elastómeros, espumas flexibles, recubrimientos y espumas reticuladas. Los elastómeros son fundamentalmente materiales elásticos que regresan a su forma original después de ser estirados. Los recubrimientos tienen la cualidad de resistir la degradación por disolventes y también considerable resistencia al impacto.

Los poliuretanos en forma de espumas flexibles son las más ampliamente utilizadas en aplicaciones comerciales ya que tienen una alta resistencia al impacto. Tienen aplicaciones tales como cojines para muebles y suelas para calzado deportivo. Las espumas de poliuretano reticulado o rígido utilizadas en la fabricación de láminas y placas con propiedades aislantes son comunes en la industria de la construcción.