Síntesis de poliuretano

Nuevo vídeo y nuevo experimento en esta nueva etapa de CLUSTER. Se trata de la síntesis de uno de los polímeros mas utilizados en la industria: el poliuretano. 

De hecho nosotros realizaremos una de las variantes, que es la de espuma de poliuretano, que quedará rígida finalmente. El poliuretano tiene muchísimos usos industriales, tanto como aislante, en paqueteria como reforzante anti golpes, así como para realización rápida de objetos imitación de madera. También podemos tener poliuretanos en diferentes estados y formas: poliuretanos flexibles (como algunas esponjas), poliuretanos rígidos, poliuretanos líquidos (para algunas pinturas), etc...Las diferentes variantes se pueden realizar variando el tipo de reativos utilizados. En toda polimerización para obtener poliuretano hemos de tener 3 elementos:

1. Isocianato. Es la substancia mas reactiva y que generará la reacción en cadena. En general consta de hecho de dos grupos isocianato, que pueden reaccionar con casi todo. En el siguiente dibujo vemos un esquema de su reactividad:

Al reaccionar con alcoholes, como vemos, formará el famoso grupo uretano, generalmente bastante estable a temperatura ambiente. El tipo de isocianato utilizado influirá decisivamente en las propiedades mecánicas del poliuretano final. Uno de los mas utilizados es el diisocianto de hexametileno.

2. Alcohol. Utilizaremos, para dar mayor consistencia al polimero final, otro polimero (el poliol), generalmente con dos o mas grupos hidroxilo, para dar mayor reticulación al producto final. Hay que decir que variando las longitudes del poliol podemos obtener diferentes propiedades del producto final.

3. Agua. Si vemos el cuadro anterior podemos ver que el isocianato con agua reacciona dando la amina correspondiente y desprendimiento de dióxido de carbono. Esta reacción es la muy conocida transposición de Hoffmann, realmente muy utilizada para poder eliminar un carbono cuando se realizan síntesis de productos orgánicos.

Está reacción es muy importante para obtener los poliuretanos espumados, pues es el desprendimiento de este gas, el CO2 el que permite la realización de la espuma. 

EL EXPERIMENTO

Nosotros realizaremos espuma de poliuretano, que finalmente quedará de forma rígida. Para ello hemos utilizado productos formulados con las longitudes de poliol e isocianatos concretas y estudiadas, así como las proporciones de agua definidas para obtener el producto de manera eficaz. También se añaden aceleradores para que la cinética de la reacción sea mas elevada. Hemos comprado los productos en Servei Estació en Barcelona.

Si miramos la botella detenidamente podremos encontrar las frase R y S y la peligrosidad de los reactivos. Mientras que el poliol es bastante inofensivo, el isocianato, debido a su elevada reactividad es mas peligroso. Es recomendable utilizar gafas de seguridad, guantes, y realizar el experimento al aire libre o en una campana de extracción para no respirar los gases. La reacción es fuertemente exotérmica, y aunque la mayoría de gases liberados son dióxido de carbono y agua, también se arrastran otros productos orgánicos volátiles irritantes.

La reacción es 100:110 en peso de poliol e isocianato respectivamente, no obstante se puede realizar perfectamente como 1:1 en volumen, para realizar pruebas. En el siguiente vídeo veremos todo el proceso:

Al igual que James Cameron, que aprovecha cada película para realizar su Director's Cut o su versión extendida, inflándose los bolsillos, yo me he permitido esta vez realizar otra versión del vídeo, mas ampliada, con una pequeña explicación de las reacciones de polimerización.

Es cierto que no voy a forrarme como el señor Cameron, pero, que demonios, me apetecía hacerlo...



En este caso, los monómeros de los que habla el vídeo son el poliol y el isocianato, que reaccionan dando el polímero final, de gran tamaño.

Existen otras muchas versiones de esta reacción para obtener poliuretanos con otro tipo de propiedades mecanicas. En el siguiente vídeo de Oscar Condori podemos ver una reacción similar para obtener poliuretano flexible, como el que se utiliza para los colchones, llamado comunmente colchon de viscoelástica. La diferencia radica en el uso del isocianato y poliol. Para este tipo de productos el poliol utilizado suele ser polietilenglicol.

¡¡Espero que os haya gustado y que lo proveéis de hacer vosotros mismos!!

Hasta la próxima,

Sergio