Química do Poliuretano

 

INTRODUÇÃO

Em 1937, o professor Otto Bayer e sua equipe desenvolveram um processo que, a partir da reação de dois compostos, resultava em produto de estrutura macromolecular.  Eles são normalmente produzidos pela reação de poliadição de um poliisocianatos (no mínimo bifuncional) e um poliol ou outros reagentes, contendo dois ou mais grupos de hidrogênio reativos).  Os compostos contendo hidroxilas podem variar quanto ao peso molecular, natureza química e funcionalidade.  Os isocianatos podem ser aromáticos, alifáticos, ciclo-alifáticos ou policíclicos.  Esta flexibilidade de escolha de reagentes permite obter uma infinita variedade de compostos com diferentes propriedades físicas e químicas, conferindo aos poliuretanos uma posição importante no mercado mundial de polímeros sintéticos de alto desempenho.  Seu desenvolvimento comercial começou na Alemanha no final da década de 30 em espumas rígidas e adesivos.  Os elastômeros na década de 40 e na década de 50 houve o grande desenvolvimento comercial em espumas flexíveis, tintas e vernizes.

Basicamente a reação de obtenção de poliuretano é:


 

Os sistemas principais de obtenção de poliuretanos são quatro:

 

  • Sistema bicomponente de cura ao ar
  1. POLIOL + POLIISOCIANATO = POLIURETANO
  • Sistema monocomponente de cura com a umidade do ar
  1. POLIISOCIANATO + H20 = POLIURETANO + CO2
  • Sistema monocomponente de cura em estufa
  1. POLIISOCIANATO BLOQUEADO + POLIOL = POLIURETANO + AGENTE BLOQUEANTE
  • Sistema não reativo em secagem física
  1. POLIURETANO EM SOLUÇÃO + AR OU CALOR = POLIURETANO + SOLVENTE

As matérias primas dos poliuretanos basicamente são os poliisocianatos e os polióis,podem variar muito de acordo com a necessidade de aplicação, algumas das principais são:
POLIÓIS

  • Poliéteres: são os polióis mais utilizados na indústria (~ 90%), basicamente são os hidroxilados dos polipropilenos glicóis e copolímeros polipropileno/etileno glicóis ou ainda os politetrametilenos glicóis. podem ser modificados ainda com radicais livres de estireno e acrilonitrila obtendo-se polióis poliméricos.
  • Poliésteres: são normalmente polióis obtidos de resíduos de resinas poliésteres de alto peso molecular à base de polietileno tereftalato (PET)
  • Óleo de Mamona: líquido viscoso obtido da compressão das sementes da mamona. Ele é um triglicerídeo derivado do ácido ricinoleíco normalmente de funcionalidade próximo de 2,7.
  • Polibutadieno líquido hidroxilado: obtido pela polimerização do butadieno catalisada pelo peróxido de hidrogênio em meio alcoólico. Obtém-se um poliol muito reativo, com excelente resistência a hidrólise e grande capacidade de aceitação de cargas que barateiam seu custo final.


ISOCIANATOS

  • TDI (C9H6O2N2) - 2,4 tolueno diisocianato ou 2,6 tolueno diisocianato. Podem ser usados puros ou misturados em vários percentuais diferentes.
  • MDI (C15H10O2N2) - 4,4 difenilmetano diisocianato; 2,4 difenilmetano diisocianato ou 2,2 difenilmetano diisocianato
  • HDI (C8H12O2N2) - hexametileno diisocianato
  • IPDI (C12H18O2N2) - isoforona diisocianato
  • HMDI (C15H22O2N2) - 4,4 diciclohexilmetano diisocianato
  • NDI (C12H6O2N2) - naftaleno 1,5 diisocianato
  • TPMTI (C22H13O3N3) - trifenilmetano 4,4,4 triisocianato
  • PDI (C8H4O2N2) - 1,4 fenilenodiisocianato

 

TIPOS

 

  • Espumas rígidas: são sistemas bi-componentes normalmente utilizados em sistemas de isolamento térmico e acústico, para modelação, ou para proteção de transportes de peças e equipamentos.

 

  • Espumas flexíveis: são utilizados em colchões, abafadores, peças automotivas(integral skin), isolamentos acústicos, proteção de equipamentos p/ transportes, almofadas, bonecos e esculturas, brinquedos, etc..
  • Elastômeros: utilizados em várias aplicações, como encapsulamentos eletrônicos, amortecedores, sapatas de equipamentos, revestimentos antiderrapantes e resistentes a abrasão, acabamento em produtos promocionais, tubos e dutos, revestimentos de etiquetas, blocos de modelação, etc..
  • Tintas: normalmente são utilizados em aplicações onde existe a necessidade de bom acabamento, excelente brilho, resistência química, boa aderência, e resistência a UV. Podem ser bi-componentes ou mono-componentes, normalmente os bi-componentes são os de melhor resistência em todos os sentidos.