Plástico Poliuretano: De Adesivos ao Uso Diário – O Material Versátil Explicado

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

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

Para que é usado o plástico 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 gestão de tráfego.

O plástico poliuretano é frequentemente usado como componente base em pranchas de surf e equipamentos marinhos.

Peças plásticas

O plástico poliuretano pode ser rígido ou flexível. Poliuretano rígido é usado em peças estruturais para aplicações industriais e comerciais. Também é usado para componentes de pranchas de surf e barcos, bem como bezels de instrumentos eletrônicos. Poliuretano flexível é um material comum para criar empunhaduras em equipamentos esportivos, como tacos de golfe e raquetes de tênis.

Bollards flexíveis de poliuretano oferecem soluções de gestão de tráfego em estacionamentos e ruas da cidade. Bollards de baixo impacto são duráveis e custo-efetivos, usados como delimitadores de ciclovias ou para marcar o fim de uma vaga de estacionamento. Para áreas com necessidades de tráfego variáveis, um bollard flexível removível permite configurações variadas.

Spandex, compreendido de pelo menos 85% poliuretano, é proeminentemente usado em roupas ativas.

Tecido

O poliuretano pode ser convertido em fibras usando uma técnica de fiação a seco. Essas fibras são amplamente usadas em tecidos para vestuário, de roupas esportivas a meias. Quimicamente, o tecido, conhecido como Spandex, Lycra ou elastano, é composto de pelo menos 85% poliuretano.

A alta capacidade de carga do poliuretano faz rodas e pneus elastoméricos duráveis.

Rodas

O poliuretano tem alta capacidade de carga e é o material base para rodas e pneus elastoméricos. Podem ser encontrados em carrinhos de compras, elevadores, montanhas-russas e patins.

Pisos revestidos com poliuretano são protegidos contra abrasão e impacto.

Pisos e infraestrutura

Revestimentos de poliuretano são ideais para superfícies que requerem resistência à abrasão e corrosão, como pisos de madeira dura e infraestrutura externa. Através de manutenção regular, essas superfícies podem ser protegidas do desgaste diário.

Espumas de poliuretano semi-flexíveis têm propriedades mais firmes, ideais para painéis de carro e forros de porta.

Espumas e almofadas

Espumas flexíveis são macias com altas características de absorção. Espumas de poliuretano semi-flexíveis são mais firmes e usadas para painéis de carro e forros de porta. Produtos de espuma de alta resiliência são adequados para assentos de espuma, vedação e painéis de isolamento.

Sprays de espuma de poliuretano preenchem fendas ao redor de janelas para melhor isolamento.

Adesivos e selantes

O poliuretano é usado em adesivos de alto desempenho e selantes superficiais. Esses selantes preenchem lacunas permitindo expansão e contração em materiais de construção. As propriedades elastoméricas do selante permitem 25-50% de movimento. Sprays de espuma também são desenvolvidos a partir de poliuretano e preenchem fendas para melhor isolamento de edifícios.

Propriedades do poliuretano

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

Estrutura e produção do poliuretano

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

1) Isocianatos

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

2) Polióis

Polióis podem ser polióis poliéter ou poliéster. Polióis poliéter são feitos quando epóxidos reagem com compostos contendo hidrogênio ativo. Policon-densação ocorre entre ácidos carboxílicos multifuncionais e compostos polihidroxilados. Polióis com peso molecular mais alto resultam em poliuretanos flexíveis. Polióis de peso molecular mais baixo produzem poliuretanos rígidos.

3) Poliuretano

O tipo de isocianato e poliol usado na produção de poliuretano influencia suas propriedades. 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 produção.

Aditivos também estão envolvidos no processo de fabricação de poliuretano. Esses produtos químicos controlam reações e propriedades de formação de poliuretano.

Classificações do poliuretano

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

Termoplástico

Poliuretano termoplástico é versátil pois pode ser reaquecido e remodelado numerosas vezes. Quando aquecido, vira líquido e pode ser moldado na forma desejada sem alterações nas propriedades do plástico. Poliuretano termoplástico é mais adequado para produtos finais que requerem tolerâncias de calor acima de 250°F (121°C).

Termofixo (Thermoset)

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

Tipos de poliuretano

O poliuretano pode ser categorizado em quatro tipos principais: elastômeros, revestimentos, espumas flexíveis e espumas reticuladas. Para cada tipo, a classe mais adequada de poliuretano deve ser escolhida — seja termoplástico ou termofixo. Dependendo do design e aplicação específicos, diferentes requisitos para calor, peso e abrasão devem ser considerados.

Elastômeros

Elastômeros de poliuretano têm elasticidade muito alta. Dispositivos de segurança de tráfego, como bollards flexíveis, beneficiam-se dessas propriedades elásticas. Projetados para dobrar sob veículos, bollards flexíveis podem retornar rapidamente à sua forma original após serem achatados.

Revestimentos

Revestimentos de poliuretano fornecem resistência a solventes agressivos como limpadores industriais. Também oferecem alguma proteção contra impacto. Revestimentos de poliuretano são ideais para superfícies que precisam de resistência à abrasão. Soluções à base de água também estão disponíveis.

Espumas flexíveis

Espumas flexíveis têm alta resistência a impacto e amortecimento. Espumas de poliuretano semi-flexíveis também estão disponíveis como alternativas mais firmes.

Espumas reticuladas (Cross-linked foams)

Espumas reticuladas oferecem estrutura mais rígida e espessa comparada a espumas flexíveis.

Manutenção do plástico poliuretano

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

Reciclagem do plástico poliuretano

O poliuretano pode ser reciclado de duas formas: 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

Rebond (Reaglutinação)

Resíduos de poliuretano são picados em pequenos pedaços, pulverizados com um pré-polímero e ligados ao grau desejado de espuma. Método popular para forros de carpete reciclados.

Regrind (Re-moagem)

Aparas industriais de poliuretano são moídas em pó fino. O pó pode então ser combinado com materiais virgens para produzir nova espuma de poliuretano.

Prensagem adesiva

Peças de poliuretano são granuladas e misturadas, então colocadas sob calor e pressão para formar painéis ou moldados. Os painéis de partículas resultantes podem ser usados em produtos de isolamento acústico e aplicações de móveis.

2) Reciclagem química

Glicólise

Poliuretanos industriais e pós-consumo são misturados with dióis em alta temperatura. Novos polióis são criados através de uma reação química, que podem então ser usados para fazer poliuretano reciclado.

Hidrólise

Uma reação entre poliuretanos usados e água resulta em polióis que podem ser usados como combustível. Os produtos químicos intermediários podem ser usados como matérias-primas para criar poliuretano reciclado.

Pirólise

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

Hidrogenação

Gás e óleo 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 trabalháveis. Produtos de poliuretano também ostentam variedade — variando de plásticos, espumas, revestimentos a selantes — que beneficiam uma multidão de indústrias.

Produtos de poliuretano têm um ciclo de vida cíclico pois continuam a ter valor mesmo após o fim de seu ciclo de vida do produto. Em 2010, o fabricante automobilístico americano Chrysler anunciou que usaria 180.000 libras de espumas de poliuretano recicladas para seus assentos e encostos de cabeça. À medida que o mundo fica verde, a indústria de poliuretano segue o exemplo com práticas sustentáveis.