Plástico de poliuretano:de adesivos a calças de ioga

O poliuretano geralmente não parece plástico. O que é e como é produzido?

O poliuretano é um polímero unido por ligações de uretano. Essas ligações são formadas pela reação de um di- ou poli-isocianato com um poliol. O poliuretano é único porque não é fabricado como muitos outros plásticos. A maioria dos polímeros, como polietileno, é produzida na forma de pó e depois moldada na forma desejada. Em contraste, os poliuretanos são normalmente formados diretamente no produto final.

Para que é usado o plástico de poliuretano?

O poliuretano é o componente base para várias aplicações comerciais e materiais de construção. Também pode ser encontrado em vestuário, artigos esportivos e dispositivos de gerenciamento de tráfego.


O plástico de poliuretano é frequentemente usado como componente básico em pranchas de surfe e equipamentos marítimos.

Peças de plástico

O plástico de poliuretano pode ser rígido ou flexível. O poliuretano rígido é utilizado em peças estruturais para aplicações industriais e comerciais. Também é usado para componentes de pranchas de surfe e barcos, bem como molduras de instrumentos eletrônicos. O poliuretano flexível é um material comum para criar garras em equipamentos esportivos, como tacos de golfe e raquetes de tênis.
Bollards flexíveis são duráveis ​​e econômicos—projetados para gerenciamento de tráfego não abrasivo e de baixo impacto.

Colunas de amarração flexíveis

Os postes flexíveis de poliuretano oferecem soluções de gerenciamento de tráfego em estacionamentos e ruas da cidade. Os cabeços de baixo impacto são duráveis ​​e econômicos, usados ​​como delineadores de ciclovias ou para marcar o fim de uma vaga de estacionamento. Para áreas com necessidades de tráfego em constante mudança, um poste de amarração flexível removível permite configurações variadas.
Spandex, composto por pelo menos 85% de poliuretano, é usado com destaque em roupas esportivas.

Tecido

O poliuretano pode ser convertido em fibras usando uma técnica de fiação a seco. Essas fibras são amplamente utilizadas em tecidos para vestuário, desde roupas esportivas até meias. Quimicamente, o tecido, conhecido como Spandex, Lycra ou elastano, é composto por pelo menos 85% de poliuretano.
A característica de alta capacidade de carga do poliuretano torna as rodas elastoméricas duráveis.

Rodas

O poliuretano tem alta capacidade de carga e é o material base para rodas e pneus elastoméricos. Estes podem ser encontrados em carrinhos de compras, elevadores, montanhas-russas e patins.
Os pisos revestidos com poliuretano são protegidos contra abrasão e impacto.

Pisos e infraestrutura

Os revestimentos de poliuretano são ideais para superfícies que exigem resistência à abrasão e à corrosão, como pisos de madeira e infraestrutura externa. Através de manutenção regular, essas superfícies podem ser protegidas do desgaste diário.
Espumas de poliuretano semiflexíveis têm propriedades mais firmes, ideais para painéis de automóveis e forros de portas.

Espumas e almofadas

As espumas flexíveis são macias com características de alta absorção. As espumas de poliuretano semiflexíveis são mais firmes e utilizadas em painéis de automóveis e forros de portas. Os produtos de espuma de alta resiliência são adequados para assentos de espuma, vedações e painéis de isolamento.
Os sprays de espuma de poliuretano preenchem as fendas ao redor das janelas para um melhor isolamento.

Adesivos e selantes

O poliuretano é usado em adesivos de alto desempenho e selantes de superfície. Esses selantes preenchem lacunas enquanto permitem expansão e contração em materiais de construção. As propriedades elastoméricas do selante permitem um movimento de 25 a 50%. Os sprays de espuma também são desenvolvidos a partir de poliuretano e preenchem frestas para um melhor isolamento do edifício.

Propriedades do poliuretano

As densidades de polímero do poliuretano podem ser controladas, resultando em uma variedade de propriedades. Os benefícios do poliuretano incluem alta elasticidade e moldabilidade, tornando-o um material de base ideal para muitos produtos plásticos, como visto acima.

PROPRIEDADES DE POLIURETANO

VANTAGENS

DESVANTAGENS

Alta resistência à abrasão e solventes

Baixa capacidade térmica

Alta capacidade de carga e elasticidade

Propriedades tóxicas (isocianatos)

Alto isolamento

Baixa tolerância à luz solar

Boa qualidade de moldagem

Inflamável

Estrutura e produção de poliuretano

O poliuretano é produzido pela reação exotérmica entre duas moléculas, isocianatos e polióis, que criam uma ligação de uretano. É importante entender primeiro isocianatos e polióis, pois o poliuretano é resultado desses dois compostos.

1) Isocianatos

O isocianato tem a fórmula R–N=C=O. É um composto orgânico que é reativo e muitas vezes contém materiais poliméricos. Quando um isocianato tem dois grupos isocianato, é referido como um diisocianato (TDI). TDI é usado para reagir com polióis na produção de poliuretano.

2) Polióis

Os polióis podem ser polióis de poliéter ou poliéster. Polióis de poliéter são feitos quando os epóxidos reagem com compostos contendo hidrogênio ativo. A policondensação ocorre entre os ácidos carboxílicos multifuncionais e os compostos polihidroxilados. Polióis com maior peso molecular resultam em poliuretanos flexíveis. Polióis de baixo peso molecular produzem poliuretanos rígidos.

3) Poliuretano

O tipo de isocianato e poliol usado na produção de poliuretano influencia suas propriedades. Os polióis são responsáveis ​​por controlar a flexibilidade e elasticidade do polímero. Cadeias mais longas e baixa reticulação criam um polímero elástico, enquanto cadeias mais curtas resultam em um polímero mais duro. Existem muitas opções disponíveis para isocianatos e polióis, e uma variedade de condições de processamento são usadas para a produção.

Os aditivos também estão envolvidos no processo de fabricação do poliuretano. Esses produtos químicos controlam as reações e propriedades de formação de poliuretano.




ADITIVOS USADOS NA PRODUÇÃO DE POLIURETANO

Catalisadores
Acelera a reação química
Agentes de links cruzados
Reforço mecânico
Retardadores de chama
Reduz a inflamabilidade
Plastificantes
Reduz a dureza
Preenchimentos
Melhora as propriedades do material e reduz custos
Agentes de sopro surfactantes
Controla a estrutura celular de espuma de poliuretano
Supressores de fumaça
Reduz o nível de fumaça quando queimado
Pigmentos
Adiciona cor para estética

Classificações de poliuretano

O poliuretano pode ser classificado em dois grupos com base em suas reações ao calor:

Termoplástico

O poliuretano termoplástico é versátil, pois pode ser reaquecido e remodelado várias vezes. Quando aquecido, ele se transforma em líquido e pode ser moldado na forma desejada sem nenhuma alteração nas propriedades do plástico. O poliuretano termoplástico é mais adequado para produtos finais que exigem tolerâncias de calor acima de 250°F.

Termofixo

O poliuretano termofixo não pode ser formado mais de uma vez. Quando o poliuretano termofixo endurece, ele sofre uma reação química, tornando a mudança permanente. O poliuretano termofixo é a opção mais durável para produtos resistentes à abrasão e suporte de peso.

Tipos de poliuretano

O poliuretano pode ser categorizado em quatro tipos principais:elastômeros, revestimentos, espumas flexíveis e espumas reticuladas. Para cada um dos tipos, deve-se escolher a classe mais adequada de poliuretano – termoplástico ou termofixo. Dependendo do projeto e da aplicação específicos, diferentes requisitos de calor, peso e abrasão devem ser considerados.

Elastômeros

Elastômeros de poliuretano têm elasticidade muito alta. Dispositivos de segurança no trânsito, como postes de amarração flexíveis, se beneficiam dessas propriedades elásticas. Projetados para dobrar sob veículos, os postes de amarração flexíveis podem retornar rapidamente à sua forma original após serem achatados.

Revestimentos

Os revestimentos de poliuretano oferecem resistência a solventes agressivos, como produtos de limpeza industriais. Eles também oferecem alguma proteção contra impactos. Os revestimentos de poliuretano são ideais para superfícies que precisam de resistência à abrasão. Soluções à base de água também estão disponíveis.

Espumas flexíveis

As espumas flexíveis têm alta resistência ao impacto e amortecimento. Espumas de poliuretano semiflexíveis também estão disponíveis como alternativas mais firmes.

Espumas reticuladas

As espumas reticuladas oferecem uma estrutura mais rígida e mais espessa em comparação com as espumas flexíveis.

Manutenção do plástico de poliuretano

O poliuretano é fácil de cuidar e de baixa manutenção. É resistente a solventes, óleos e corrosão—e altamente durável contra intempéries e abrasão. A manutenção regular é tão simples quanto limpar a superfície com um pano úmido. Para casos com mais danos na superfície, detergentes e agentes de limpeza podem ser usados. No entanto, é melhor guardar os limpadores agressivos para uso ocasional, pois eles podem afetar o nível de brilho de alguns acabamentos de poliuretano.

Reciclagem de plástico de poliuretano

O poliuretano pode ser reciclado de duas maneiras:reciclagem mecânica ou química. A reciclagem mecânica reutiliza o material em sua forma polimérica, enquanto a reciclagem química leva o material de volta aos seus componentes químicos.

1) Reciclagem mecânica

Religação

Os resíduos de poliuretano são cortados em pequenos pedaços, pulverizados com um pré-polímero e ligados ao grau desejado de espuma. Um método popular para underlays de carpetes reciclados.

Remoer

A guarnição industrial de poliuretano é moída em um pó fino. O pó pode então ser combinado com materiais virgens para produzir uma nova espuma de poliuretano.

Prensagem do adesivo

As peças de poliuretano são granuladas e misturadas, depois colocadas sob calor e pressão para formar placas ou molduras. Os painéis de partículas resultantes podem ser usados ​​em produtos à prova de som e aplicações em móveis.

2) Reciclagem química

Glicólise

Poliuretanos industriais e pós-consumo são misturados com dióis em alta temperatura. Novos polióis são criados por meio de uma reação química, que pode ser usada para fazer poliuretano reciclado.

Hidrólise

Uma reação entre os poliuretanos usados ​​e a água resulta em polióis que podem ser usados ​​como combustível. Os produtos químicos intermediários podem ser usados ​​como matéria-prima para criar poliuretano reciclado.

Pirólise

Gás e petróleo são criados pela quebra de poliuretanos em um ambiente livre de oxigênio.

Hidrogenação

Gás e petróleo são criados a partir de poliuretanos usados ​​através da aplicação de calor, pressão e oxigênio.

O futuro do poliuretano

O poliuretano é um recurso impressionante com sua combinação de características viáveis. Os produtos de poliuretano também apresentam uma variedade – de plásticos, espumas, revestimentos a selantes – que beneficiam uma infinidade de indústrias.

Os produtos de poliuretano têm uma vida útil cíclica, pois continuam a manter o valor mesmo depois de atingir o fim do ciclo de vida do produto. Em 2010, a fabricante de automóveis americana Chrysler anunciou que usaria 180.000 libras de espumas de poliuretano recicladas em seus assentos e encostos de cabeça. À medida que o mundo se torna verde, a indústria de poliuretano segue o exemplo com práticas sustentáveis.