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Poliuretano

É bem provável que você esteja lendo este texto sentado em uma cadeira ou poltrona forrada com espuma de poliuretano. O material também deve estar no seu colchão, na sola do seu sapato, nas rodas do skate de seu filho, na geladeira que mantém os alimentos. Depois de intensa pesquisa, Otto Bayer concluiu que a reação química de poliadição entre um poliol e um isocianato originava, em segundos, uma estrutura molecular hoje conhecida como poliuretano. A descoberta aconteceu em 1937 e ganhou o mundo. Existem diferentes tipos de poliuretanos, desenvolvidos para aplicações específicas. Sólidos ou expansíveis, flexíveis, elásticos, semi-rígidos ou rígidos, eles podem assumir a forma de artigos moldados, película ou fibras, com vantagens como resistência química e física, leveza e resiliência. Graças a tantos atributos, é largamente utilizado na indústria da construção, nos transportes, no setor da saúde, no suprimento de energia, nas atividades de lazer, no ambiente de trabalho e onde mais a criatividade permitir.

A química do Poliuretano

O Poliuretano é obtido a partir de reação química quase instantânea, pela poliadição de um poliisocianato (no mínimo bifuncional) e um poliol ou outros reagentes, com 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 de acordo com necessidades específicas de uma determinada aplicação.

Basicamente a reação de obtenção de poliuretano é:

Poliuretano

As matérias-primas dos poliuretanos - poliisocianatos e polióis - podem variar de acordo com a necessidade de aplicação:

POLIÓIS

Poliéteres: são os polióis mais utilizados na indústria. 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: normalmente são 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. 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 (C8h2O2N2)
1,4 fenilenodiisocianato

Com exceção do MDI, esses isocianatos, na forma monomérica, tem pressão de vapor relativamente alta e, conseqüentemente, são voláteis. Uma pessoa exposta continuamente a vapores de isocianatos pode sofrer irritação nos olhos e mucosas. Por isso, normalmente eles são transformados em pré-polímeros, adutos ou biuretos, para aumentar seu peso molecular e diminuir ao máximo o teor de monômeros livres nesses poliisocianatos.

Para qualquer formulação ainda vão outros componentes como catalisadores, aditivos, inibidores, extensores de cadeia, formadores de ligações cruzadas, agentes de expansão, surfactantes, retardantes de chama, corantes, pigmentos e cargas sólidas e líquidas.

Principais sistemas de obtenção de poliuretanos

Era Período
Quando teve inicio

(Bilhões de anos)

Duração

(Milhões de Anos)

HADEANO Imbriano
3,850
50
Nectariano
3,950
100
Grupos Basais 1-9
4,150
200
Cryptico
4560
410

TIPOS de PU

Os poliuretanos são extremamente versáteis e podem ser definidos em alguns tipos básicos:

Espumas rígidas: sistemas bi-componentes normalmente utilizados em isolamento térmico e acústico, para modelação, ou para proteção no transporte de peças e equipamentos.

Espumas flexíveis: utilizados em colchões, abafadores, peças automotivas (integral skin), isolamento acústico, proteção no transporte de equipamentos, almofadas, bonecos e esculturas, brinquedos etc.

Elastômeros: destinam-se a 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 aos raios UV. Podem ser bi-componentes ou mono-componentes. Os bi-componentes normalmente são os de melhor resistência em todos os sentidos.

GLOSSÁRIO

Aditivo

Qualquer substância que adicionada a uma resina, normalmente em uma porcentagem pequena, altera suas propriedades.

Adesivo

Material capaz de ligar uma superfície a outra. Adesivos são utilizados na indústria do plástico para juntar artigos plásticos iguais, ou outro artigo, de plásticos diferentes ou que nao sejam plásticos.

Alifático

Uma substância orgânica que contém cadeia de átomos de carbonos diretas ou ramificadas.

Aromáticos

Uma classe de componentes orgânicos que contém um ou mais anéis benzênicos.

Agente de sopro

Uma substância incorporada a uma mistura com o propósito de se fazer crescer as espumas. Para poliuretano, normalmente é utilizado o dióxido de carbono gerado da reação do disiisocianato e agua ou introduzindo-se CO2 líquido ou ainda por um líquido orgânico de baixa ebulição volatizado pelo aquecimento do “polyurethane forming” reactions.

Catalisador

Uma substância que inicia ou acelera uma reação química quando adicionado aos reagente em menor quantidade e não é consumido na reação.

Elastômeros

Um material que em temperatura ambiente pode ser esticado repetidamente e imediatamente retorna ao seu estado original. Essa definição é um dos critérios comerciais utilizados para se distinguir os plásticos dos elastômeros e borrachas.

Retardante de Chama

Quando adicionado a uma substância inibe a iniciação e a propagação do fogo.

Espumas Flexíveis de Poliuretano: espuma flexivel de Poliuretano é produzido da reação de um diisocianato (tipicamente TDI) com um poliol com alto peso molecular (tipicamente poliéter). Dióxido de carbono é o principal reagente para FPF. O Dióxido de carbono pode ser produzido da reação entre o excesso do diisocianato com água, ou pode ser adicionado como dióxido de carbono líquido. Cloreto de Metileno as vezes é tambem utilizado como um reagente.

Isocianato

Componente que contém o grupo isocianato -N=C=O anexado a um radical orgânico ou hidrogênio.

Polímero: Uma substancia de alto peso molecular, natural ou sintético que pode ser representado como uma repetida unidade de monômero. Um copolímero contém mais que um tipo de unidade monomérica.

Poliol: um componente orgânico que tem mais de um grupo de hidróxido (-OH) por molécula.

Poliuretano: substância polimérica que contém muitas uretanas ligadas, abreviada como PUR. Uma grande família de polímeros com uma ampla variedade de propriedades e aplicações, todas baseadas na reação de um disiisocianato orgânico com componentes contendo grupos de hidróxidos e que tenham RHCOOR em sua cadeia.

TDI

Abreviação para Tolueno de Disiisocianato.

Termoplástico

A resina ou componente plástico que como material acabado é capaz de ser repetidamente amolecido através do aquecimento e endurecido através do resfriamento.

Termofixo: uma resina ou componente plástico que como material acabado é substancialmente infusível e indissolúvel.

Fonte: www.abiquim.org.br

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