Como a fórmula molecular de um poliuretano afeta o desenvolvimento de produtos

Os poliuretanos são materiais plásticos incrivelmente versáteis que passaram a desempenhar um papel importante nos produtos que as pessoas usam todos os dias. Os poliuretanos foram inventados em 1937 pelo Dr. Otto Bayer e usados ​​principalmente como substitutos da borracha durante a Segunda Guerra Mundial. Nas décadas de 1950 e 1960, os poliuretanos estavam sendo usados ​​em elastômeros, adesivos e espumas de amortecimento flexíveis.

Hoje, esse material é tão onipresente que pode ser encontrado em praticamente qualquer produto em qualquer grande indústria. As aplicações comuns incluem roupas de couro, sistemas de isolamento térmico, spoilers em carros, cortinas cirúrgicas e muito mais.

Como é possível que os poliuretanos possam assumir tantas formas tão diferentes? Tudo se resume à fórmula química do poliuretano. Veja o que engenheiros e equipes de produto devem saber sobre os diferentes tipos de poliuretanos, por que a formulação de poliuretano é importante e como a formulação pode afetar suas peças finais.

Poliéter x poliéster — qual é a diferença?

Mais comumente os poliuretanos são derivados de poliéteres e poliésteres. Ambos têm propriedades elásticas, ambos podem ser feitos para qualquer dureza e ambos têm uma variedade de aplicações em todos os setores. No entanto, o poliéter e o poliéster não são intercambiáveis. Os engenheiros devem se familiarizar com as principais diferenças entre esses dois materiais para garantir que estejam escolhendo o plástico de poliuretano mais adequado para sua aplicação.

Poliuretanos-poliéster são usados ​​em uretanos mais macios (durômetros abaixo de 90A) e são conhecidos por sua forte resistência a cortes, abrasão, rasgos e solventes. Eles podem suportar temperaturas mais altas por mais tempo que os poliéter-poliuretanos e têm maior resistência à tração. O poliéster também é uma excelente escolha para absorção de choques e amplamente utilizado em aplicações que exigem amortecimento de vibrações. Aplicações populares incluem rolos de equipamentos bancários, almofadas de pára-choques e grampos de automação.

No entanto, o poliéster tem suas desvantagens. O material geralmente tem baixa resistência à umidade e não é recomendado para peças que serão expostas à água ou ambientes de alta umidade. A hidrólise irá quebrar as propriedades físicas do material.

Poliéter-poliuretanos, por outro lado, são usados ​​em uretanos mais duros (durômetro acima de 90A) e tendem a oferecer maior resistência à umidade e propriedades mais dinâmicas do que os poliéster-poliuretanos. Este material também tem melhor recuperação, melhor flexibilidade em baixas temperaturas e melhor desempenho em aplicações de alta velocidade. Suas excelentes propriedades mecânicas também o tornam adequado para peças que sofrerão tensões médias a altas.

As aplicações populares de poliéter incluem rodas de skate, rodas de elevador, rolos formadores de chapas metálicas e uma variedade de aplicações seguras para alimentos. Embora o poliéter seja usado em uretanos mais duros, esse material oferece menos resistência à abrasão do que o poliéster e tem maior probabilidade de rasgar. Também geralmente tem um preço mais alto.

Por que a formulação de poliuretano é importante

Para entender por que a formulação de poliuretano é tão importante, é útil entender os fundamentos da química de poliuretano. Os poliuretanos são criados através de uma reação química entre um poliol e um isocianato, que cria um pré-polímero. Esse pré-polímero é então reticulado com um curativo para formar poliuretano. Essa fórmula química de poliuretano pode parecer simples, mas há muito espaço para complexidade e variabilidade.

Tome os poliuretanos termofixos como exemplo. Normalmente, esses tipos de poliuretanos são compostos de backbones TDI ou MDI - que oferecem, respectivamente, boas propriedades mecânicas em altas e baixas temperaturas - combinados com ligações químicas de éter ou éster. Os poliuretanos de éster incluem dois átomos de oxigênio e dois átomos de carbono, enquanto os poliuretanos de éter incluem apenas um átomo de oxigênio e dois átomos de carbono.

Cada combinação única dessas estruturas e ligações químicas dará ao material resultante propriedades físicas diferentes. Há também dezenas de produtos químicos que podem ser usados ​​para curativos em poliuretanos, além da possibilidade de misturar curativos e aditivos para criar algo totalmente novo.

Com todos esses fatores em jogo, é possível criar uma variedade aparentemente infinita de formulações fazendo pequenos ajustes na fórmula química do poliuretano. É por isso que engenheiros e equipes de produto devem avaliar todos os aspectos de seu potencial plástico de poliuretano e evitar a escolha de um material com base em um ou dois critérios.

Se duas bolas saltitantes de poliuretano têm a mesma dureza, mas síntese química diferente, uma pode cair no chão enquanto a outra pode saltar de volta. Para garantir que uma peça final funcione exatamente como deveria, engenheiros e equipes de produto devem levar em consideração a formulação de poliuretano durante o processo de desenvolvimento do produto.

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Para resumir, os poliuretanos de poliéster são mais adequados para formulações de baixa dureza, aplicações de alta temperatura e peças que requerem absorção de choque ou vibração. Os poliuretanos de poliéter são melhores para formulações de durômetro mais alto, aplicações de alta velocidade ou alta tensão e peças que serão expostas à água.

As equipes de produtos e engenheiros devem avaliar as formulações químicas exclusivas de qualquer poliuretano potencial para garantir que suas peças finais tenham as propriedades desejadas e atendam a todos os requisitos críticos. Trabalhar com um parceiro de fabricação experiente pode ajudar.

Fast Radius pode ajudar as equipes de produto a desvendar todas as complexidades da formulação de poliuretano para que possam selecionar o plástico de poliuretano certo para seu caso de uso específico. Nossa talentosa equipe de designers, consultores e engenheiros sabe o quão importante é a seleção de materiais e pode ajudar a iniciar um projeto da maneira certa. Entre em contato conosco hoje para começar e saber mais sobre os serviços que oferecemos.

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