Los poliuretanos son polímeros de heterocadena , cuya macromolécula contiene un grupo uretano no sustituido y/o sustituido −N(R)−C(O)O−, donde R es H , alquilos , arilo o acilo . Las macromoléculas de poliuretano también pueden contener grupos funcionales simples y éster , urea , grupos amida y algunos otros grupos funcionales que determinan el complejo de propiedades de estos polímeros. Los poliuretanos son elastómeros sintéticos y se utilizan ampliamente en la industria debido a una amplia gama de características de resistencia. Se utilizan como sustitutos del caucho en la fabricación de productos que operan en ambientes agresivos, en condiciones de grandes cargas y temperaturas alternas. Rango de temperatura de funcionamiento: de -60 °С a +80 °С.
Los poliuretanos se producen por la interacción de compuestos que contienen grupos isocianato con derivados bi y polifuncionales que contienen hidroxilo .
Como isocianatos, diisocianatos de tolueno ( isómeros 2,4- y 2,6- o su mezcla en una proporción de 65:35), diisocianato de 4,4'-difenilmetano, diisocianatos de 1,5-naftileno, hexametilendiisocianatos, poliisocianatos, triisocianato de trifenilmetano, biuretisocianato, isocianatos de isocianurato, dímero de diisocianato de 2,4-tolueno , isocianatos bloqueados.
La estructura del isocianato inicial determina la tasa de formación de uretano, las características de resistencia, la resistencia a la luz ya la radiación, así como la rigidez de los poliuretanos.
Los componentes que contienen hidroxilo son:
El componente que contiene hidroxilo determina principalmente el complejo de propiedades físicas y mecánicas de los poliuretanos.
Se utilizan sustancias que contienen hidroxilo para alargar y estructurar las cadenas (por ejemplo, agua , glicoles, éter monoalílico de glicerol, aceite de ricino ) y diaminas (-4,4'-metilen-bis-(o-cloroanilina), fenilendiaminas) . Estos agentes determinan el peso molecular de los poliuretanos lineales, la densidad de la red de vulcanización y la estructura de enlaces químicos cruzados, la posibilidad de formar estructuras de dominio, es decir, el complejo de propiedades de los poliuretanos y su finalidad ( espumas , fibras, elastómeros, etc.).
Aminas terciarias, compuestos quelatos de hierro , cobre , berilio , vanadio , plomo y naftenatos de estaño , octanoato y laurato de estaño se utilizan como catalizadores para el proceso de formación de uretano . En el proceso de ciclotrimerización, los catalizadores son bases inorgánicas y complejos de aminas terciarias con epóxidos.
Las propiedades mecánicas de los poliuretanos varían en un rango muy amplio y dependen de la naturaleza y la longitud de las secciones de la cadena entre los grupos uretano, la estructura de la cadena (lineal o en red), el peso molecular y el grado de cristalinidad. Los poliuretanos pueden ser líquidos viscosos o sólidos en estado amorfo o cristalino . Sus propiedades van desde cauchos blandos altamente elásticos ( dureza Shore de 15 en escala A) a plásticos duros ( dureza 75 Shore D) [1] .
El poliuretano se refiere a materiales estructurales (CM), las propiedades mecánicas del poliuretano hacen posible su uso en partes de máquinas y mecanismos que están sujetos a cargas de potencia. Se imponen requisitos muy serios a este tipo de materiales industriales en términos de resistencia al ambiente externo agresivo.
| Índice de poliuretano | Centro de Investigación PU-5 | SKU-PFL-100 | TSCU-FE-4 | SKU-PFL-74 | Ur-70 V | PTHF-1000 | SUREL-20F | SKU-PFL-100M | Diafor-TDI | LUR-ST | TT 129/194 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Dureza Shore, unidades | 88-93 | 95-98 | 40-90 | 88-92 | 70-80 | 95-98 | 93-97 | 95-100 | 86-88 | 75-85 | 80-100 |
| Resistencia a la tracción, kgf/cm² | 320-450 | 350-400 | 250-350 | 400-450 | 230-390 | 350-420 | 390-500 | 450-500 | 380-460 | 400-470 | 380-520 |
| Alargamiento a la rotura, % | 450-580 | 310-350 | 400-550 | 400-470 | 670-800 | 310-370 | 330-390 | 350-370 | 500-600 | 600-700 | 320-850 |
| Resistencia al desgarro, kgf/cm2 | 75-100 | 90-110 | 20-30 | 70-80 | 30-45 | 90-110 | 90-110 | 85-95 | 55-65 | 20-30 | 90-110 |
| Tensión nominal al 100 % de elongación, kgf/cm² | 75-95 | 130-160 | 25-30 | 60-80 | 20-35 | 130-160 | 140-160 | — | 45-55 | 50-80 | 140-160 |
| Elongación residual relativa después de la rotura, % | no más de 10 | no más de 10 | no más de 10 | no más de 8 | no más de 15 | no más de 10 | no más de 8 | no más de 10 | no más de 10 | no más de 10 | no más de 10 |
| Rango de temperatura, °С | cincuenta | 70 | 80 | 70 | 80 | 80 | 80 | 80 | 80 | cincuenta | cincuenta |
Debido a la variedad de propiedades mecánicas de varios tipos de poliuretano, se utiliza en casi todas las áreas de la industria para la fabricación de una amplia variedad de sellos, moldes elásticos para la fabricación de piedras decorativas, revestimientos protectores, pinturas y barnices, adhesivos , selladores , partes de máquinas de baja potencia (ejes, rodillos, resortes, etc.), aisladores, implantes y otros productos. El poliuretano, por su altísima resistencia al desgaste, se utiliza para fabricar suelas de zapatos, neumáticos deportivos, manguitos y espaciadores para la fijación de piedras abrasivas en la industria, y en este último caso, el manguito de poliuretano es más duradero que el metálico. Las soluciones de poliuretano en disolventes orgánicos son adhesivos de alta resistencia. Los guardabarros para amortiguadores de automóviles están hechos de poliuretano . Sin embargo, el uso de poliuretanos está significativamente limitado por el rango de temperatura de aplicación (de -60 a +80 °C).
También se utiliza en forma de espuma debido al hecho de que una serie de reacciones para crear poliuretano van acompañadas de desprendimiento de gas (ver espuma de poliuretano ).