POLIURETANO

POLIURETANO

El poliuretano (PUR) es un polímero que se obtiene mediante condensación de bases hidroxílicas combinadas con disocianatos. Los poliuretanos se clasifican en dos grupos, definidos por su estructura química, diferenciados por su comportamiento frente a la temperatura. De esta manera pueden ser de dos tipos: Poliuretanos termoestables o poliuretanos termoplásticos ( según si degradan antes de fluir o si fluyen antes de degradarse, respectivamente).

Los poliuretanos termoestables más habituales son espumas, muy utilizadas como aislantes térmicos y como espumas resilientes. Entre los poliuretanos termoplásticos más habituales destacan los empleados en elastómeros, adhesivos selladores de alto rendimiento, suelas de calzado, pinturas, fibras textiles, sellantes, embalajes, juntas, preservativos, componentes de automóvil, en la industria de la construcción, del mueble y múltiples aplicaciones más.

Es habitual su combinación con pigmentos tales como el negro de humo y otros.

Aunque la química de los isocianatos fue estudiada por primera vez por C. A. Wurtz y por A.W. Hoffman en la década de 1840, no fue hasta un siglo después cuando Otto Bayer desarrolló la primera síntesis de un poliuretano en 1937 trabajando en los laboratorios de IG Farben, en Leverkusen (Alemania), empleando diisocianato de 1,6-hexametileno y 1,4-butanodiol, con el objeto de conseguir un material competitivo con la poliamida (NYLON) desarrollada poco antes por W. Carothers trabajando para DuPont (EE.UU). 

 Otto Bayer y sus colaboradores publicaron la primera patente de poliuretanos en 1937 y la producción industrial empezó en 1940 con productos como Igamid y Perlon. Sin embargo, debido a la falta de recursos por la Segunda Guerra Mundial, la producción creció muy lentamente. En 1959 DuPond desarrollaría un tejido muy elástico empleando fibras de poliuretano al que llamó Spandex, y comercializó bajo el nombre de Lycra. 

ESTRUCTURA DEL POLIURETANO

ESTRUCTURA

La química del poliuretano tiene como principal protagonista al grupo isocianato (-NCO). Este grupo contiene un átomo de carbono altamente electrofílico que puede ser atacado por diferentes grupos nucleófilos provistos de hidrógenos lábiles, como es el caso del grupo hidroxilo, amina o tiol para dar uretanos, ureas o tiocarbamatos respectivamente, o con agua para mediante el Transposición de Hofmann dar una amina como se puede observar en la figura de la derecha. El hecho de que se libere CO₂ mediante esta última reacción, es aprovechado para la síntesis de espumas de poliuretano.
Además de las reacciones presentadas en la figura de la derecha, a elevadas concentraciones del grupo isocianato y a altas temperaturas, el grupo isocianato puede reaccionar con uretanos para dar grupos alofanato o con ureas para dar grupo Biuret. En ambas reacciones el grupo N-H del uretano o urea, reacciona con el isocianato formando un punto de entrecruzamiento en la red polimérica. Cuando el propósito es obtener materiales termoplásticos estas reacciones son consideradas laterales y pueden ser evitadas llevando a cabo la reacción a temperaturas moderadas. Sin embargo, cuando se pretende obtener un poliuretano entrecruzado estas reacciones deben ser consideradas como interesantes.

USOS DE LA FIBRA DE POLIURETANO

USOS

La formulación de los poliuretanos depende mucho de la aplicación final para la cual quieran ser empleados. En general, la reacción de formación del polímero, común en todos ellos, es una policondensación que da lugar a cadenas poliméricas unidas mediante grupos uretanos.

Normalmente su formulación se basa en la combinación de dioles(HO-R-OH) de baja o media masa molecular (1000-2000 g/mol) combinados con diisocianatos(NCO-R'-NCO). Los dioles proporcionan un carácter elástico, flexible y tenaz al material por lo cual sus segmentos en la estructura molecular se denominan "segmentos flexibles". Además según la aplicación deseada, los requisitos y las solicitaciones a las que se verá sometido el material final se pueden añadir diferentes moléculas con grupos funcionales de carácter básico y con grupos hidrógeno lábiles (-OH, -NH2, -SH, principalmente) para conferir a la estructura polimérica segmentada  y con diferentes propiedades. Los diisocianatos junto con estas otras moléculas difuncionales añadidas forman parte de la estructura molecular que los químicos denominan "segmentos rígidos".

FIBRA DE POLIVINILICO

POLIVINILICO

El alcohol de polivinilo (PVOH, PVA, o PVal), también llamado polietenol o poli (alcohol vinílico), es un polímero sintético soluble en agua, de fórmula química general (C2H4O)n. No debe confundirse con acetato de polivinilo, un popular pegamento de madera.

Estructura química y síntesis 

La estructura química abreviada del alcohol de polivinilo es la siguiente:

A diferencia de muchos polímeros vinílicos, el PVOH no es preparado por la polimerización del correspondiente monómero. Dado que el alcohol vinílico es inestable con respecto a la isomerización a acetaldehído su polímero debe prepararse por métodos indirectos. El monómero, alcohol vinílico, existe casi exclusivamente en la forma tautoméricas, el acetaldehído. El PVOH se prepara por alcohólisis (se emplean también los términos menos exactos hidrólisis y saponificación) parcial o total de acetato de polivinilo para eliminar los grupos acetato.

PROPIEDADES DE LA FIBRA DE POLIVINILICOS

PROPIEDADES

El alcohol polivinílico tiene excelentes propiedades para formar películas, como emulsionante y como adhesivo. También es resistente al aceite, grasas y disolventes. Es inodoro y no tóxico. Tiene alta resistencia y flexibilidad, así como alta propiedades de barrera para el oxígeno y los aroma. Sin embargo, estas propiedades dependen de la humedad, es decir, con mayor humedad más agua es absorbida. El agua, que actúa como un plastificante, a su vez reducirá su resistencia a la tracción, pero aumentan su elongación y resistencia al desgarro. El PVOH es totalmente degradable y se disuelve rápidamente. El PVOH tiene un punto de fusión de 230°C y 180-190ºC para los grados totalmente hidrolizado y parcialmente hidrolizado respectivamente. Se descompone rápidamente por encima de 200°C. El poli (alcohol de vinilo) no funde como un termoplástico, sino que se descompone por pérdida de agua de dos grupos hidroxilos adyacentes a temperaturas superiores a 150°C. Los enlaces dobles permanecen en la cadena y, a medida que se forman más en posiciones conjugadas, tiene lugar una coloración importante. 
Aunque el poli (alcohol de vinilo) es amorfo cuando no está estirado, puede estirarse dando una fibra cristalina por ser los grupos hidroxilo lo bastante pequeños para encajar en un retículo cristalino a pesar de la estructura de cadena atáctica. 
El poli (alcohol de vinilo) es soluble en agua. Se disuelve lentamente en agua fría, pero lo hace más rápidamente a temperaturas elevadas, y puede normalmente disolverse a más de 90°C. Las disoluciones acuosas no son particularmente estables, especialmente si hay presentes trazas de ácido o base. Las disoluciones pueden sufrir una compleja serie de reacciones de gelación reversibles e irreversibles. Por ejemplo, puede producirse entre-cruzamiento en los enlaces éter, lo que resulta en un aumento de viscosidad por la formación de productos insolubles. 
EI poli (alcohol de vinilo) puede reacetilarse por calentamiento con un exceso de anhídrido acético en presencia de piridina. El poli (acetato de vinilo) resultante puede o no tener la misma estructura que el polímero madre a partir del cual se obtuvo el alcohol, debido a la naturaleza de la estructura de cadena ramificada del polímero. 
El coeficiente de Poisson se ha medido a entre 0,42 y 0,48.

USOS DE LA FIBRA DE POLIVINILICOS

USOS

1.- Papel adhesivo con ácido bórico en el bobinado de tubo en espiral y la producción de cartón compacto 
2.- Espesante, modificador, de colas de acetato de polivinilo 
3.- Apresto textil 
4.- Revestimientos de papel. 
5.- Como una película soluble en agua útil para el embalaje. Un ejemplo es el sobre que contiene detergente para la ropa en "liqui-tabs". Otro ejemplo son las bolsas de cebo que se disuelven en agua para la pesca deportiva en agua dulce 
6.- Higiene femenina y productos de incontinencia para adultos como lámina de plástico biodegradable. 
7.- Barrera de dióxido de carbono en botellas de tereftalato de polietileno (PET). 
8.- Como un agente de liberación del molde para ciertos polímeros 
9.- Juguete para niños cuando se combina con bórax forma un producto gelatinoso viscoso que escurre (juguete llamado Slime, Flubber u otros nombres comerciales) 
10.- Se utiliza en gotas para los ojos y como una solución lubricante para lentes de contacto rígidos. También como agente de lágrimas artificiales para el tratamiento del ojo seco. 
11.- Fibra de PVOH, como refuerzo en el concreto 
12.- Se utiliza en protección guantes resistentes a químicos 
13.- Se utiliza como fijador para la recogida de muestras, en especial las muestras de heces
14.- Como un agente de embolización en procedimientos médicos 
15.- Excipiente, recubrimiento de pastillas, biofermentación y tópicos para productos farmacéuticos

SPANDEX

SPANDEX

El elastano o spandex es una fibra sintética muy conocida por su gran elasticidad, inventada en 1959 por el químico Joseph Shivers, quien trabajaba para la compañía DuPont.

La empresa estadounidense DuPont patentó su invención en 1959 y le dio el conocido nombre de marca LYCRA®. La fibra LYCRA® es hoy propiedad de la empresa Invista. No es un tejido sino una de las fibras que componen un tejido. Sus propiedades son de dar elasticidad y mayor calidad que otros elastanos. La fibra LYCRA® es un elastano, pero no todos los elastanos son de marca LYCRA®.

Cuando se introdujo por primera vez, el elastano revolucionó muchas áreas de la industria textíl. Hoy en día es utilizado sobre todo en el ámbito deportivo gracias a su flexibilidad y ligereza. Es un polímero de cadena muy larga, compuesto con un mínimo del 85% de poliuretano segmentado (Spandex); obteniéndose filamentos continuos que pueden ser multifilamento o monofilamento.

El elastano se utiliza conjuntamente con otras fibras para fabricar tejidos óptimos para producir ropa interior, ropa femenina, calcetines. También esta presente en pantis y medias así como en ropa deportiva y en ropa de baño, ya que gracias a sus propiedades elásticas otorga libertad de movimientos a los deportistas que la utilizan.