Ciência dos Materiais poliuretano

Ciências dos matérias

Poliuretano

Professora :Gisela Kloc

Alunos :Darlan Lopes

Letícia de Abreu

Pedro Lopes

Gustavo de Souza

Gustavo Lustosa

Marcio Fleming

Introdução

Depois de intensa pesquisa, Otto Bayer concluiu que a reação química de poliadição entre um poliol e um isocianato originava, em segundos, uma estrutura molecular hoje conhecida como poliuretano. A descoberta aconteceu em 1937 e ganhou o mundo. Existem diferentes tipos de poliuretanos, desenvolvidos para aplicações específicas. Poliuretano Sólido ou Poliuretano expansível, Poliuretano flexível, Poliuretano elástico, Poliuretano semi-rígido ou Poliuretano rígido, eles podem assumir a forma de artigos moldados, película ou fibras, com vantagens como resistência química e física, leveza e resiliência. Graças a tantos atributos, é largamente utilizado na indústria da construção, nos transportes, no setor da saúde, no suprimento de energia, nas atividades de lazer, no ambiente de trabalho e onde mais a criatividade permitir.

Tipos

Os poliuretanos são extremamente versáteis, mas podem ser definidos em alguns tipos básicos:

Espumas rígidas: são sistemas bi-componentes normalmente utilizados em sistemas de isolamento térmico e acústico, para modelação, ou para proteção de transportes de peças e equipamentos.

Espumas flexíveis: são utilizados em colchões, abafadores, peças automotivas(integral skin), isolamentos acústicos, proteção de equipamentos p/ transportes, almofadas, bonecos e esculturas, brinquedos, etc..

Elastômeros: utilizados em várias aplicações, como encapsulamentos eletrônicos, amortecedores, sapatas de equipamentos, revestimentos antiderrapantes e resistentes a abrasão, acabamento em produtos promocionais, tubos e dutos, revestimentos de etiquetas, blocos de modelação, etc..

Tintas: normalmente são utilizados em aplicações onde existe a necessidade de bom acabamento, excelente brilho, resistência química, boa aderência, e resistência a UV. Podem ser bi-componentes ou mono-componentes, normalmente os bi-componentes são os de melhor resistência em todos os sentidos.

Obtenção

A principal reação de produção de poliuretanos tem como reagentes um diisocianato, disponível nas formas alifáticas ou aromáticas, e um diol (como o etileno glicol, 1,4 butanodiol, dietileno glicol, glicerol) ou um poliol poliéster, na presença de catalisador e de materiais para o controlo da estrutura das células (surfactantes), no caso de espumas e tintas. Quando, na reação de polimerização por condensação , o diol é substituído por uma diamina, obtém-se uma poliureia, porque a unidade básica torna-se uma ureia e não um carbamato

Estrutura química

Composição

Um material composto de várias moléculas que se repetem (no caso, o uretano).Precisamente, o grupo químico uretano é composto de 4 tipos de átomos (2 de oxigênio, 1 de nitrogênio, 1 de carbono e 1 de hidrogênio)

Espumas flexíveis

Nos processos de fabricação de espumas flexíveis são utilizadas diferentes matérias-primas, como polióis, isocianatos, água, catalisadores, surfactantes, agentes de expansão auxiliares, retardantes de chama, pigmentos, cargas, etc

Poliol poliéster

Polióis poliésteres a base de ácido adípico [HOOC-(CH2)4-COOH] são usados em aplicações nas quais se queira flexibilidade, como nas espumas flexíveis

Isocianato

O isocianato mais utilizado nas espumas flexíveis é o tolueno diisocianato (TDI) na mistura de isômeros,é usado na fabricação de espumas flexíveis de alta resiliência.

Aditivo

Reduzem ou aumentam o coeficiente de atrito, reduzem a deformação permanente, melhoram a resistência química, melhoram a condutibilidade, reduzem a formação de calor, melhoram a resistência ao rasgo, absorvem impactos e vibrações. Para os segmentos envolvidos na produção de espumas flexíveis em blocos flexíveis moldada e espumas semi-rígidas, a opção mais utilizada como agente de expansão é a água, que reage com os isocianatos liberando gás carbônico e formando segmentos rígidos de poliuréia

Catalizadores

Compostos organometálicos são os mais usados na catálise da reação de polimerização das espumas de PU especialmente o dioctoato de estanho II. O octoato estanoso é normalmente diluído a 10% no poliol antes de ser usado, ou adquirido já diluído

Surfactantes

É essencial utilizar um agente tensioativo para controlar o processo de formação da espuma. Os surfactantes de silicone exercem uma função chave como emulsificante e estabilizadores da espuma, sendo os poliéter polisiloxanos os mais usados. A habilidade dos surfactantes de silicone de atuar como emulsificante dos ingredientes da formulação, auxiliar na nucleação, estabilizar as células da espuma em crescimento e promover a abertura das células depende de sua estrutura celular

Agentes de expansão

As espumas de poliuretano utilizam, além dos isocianatos, polióis, e demais aditivos, os agentes de expansão necessários para obtenção dos PUs celulares. Os agentes de expansão mais utilizados são: a água, que reage com os isocianatos formando segmentos rígidos de poliuréia e liberando gás carbônico; e os agentes de expansão auxiliares de cloreto de metileno, acetona, ciclopentano, dióxido de carbono líquido, etc.

Química e físico química das espumas flexíveis

Os isocianatos reagem com os polióis para formar a