Los formuladores de recubrimientos, adhesivos, selladores y elastómeros (CASE), así como los fabricantes de espumas y aplicaciones de fibras elásticas, utilizan una familia diversa de polioles para cumplir con las especificaciones de rendimiento del producto. Estos polioles incluyen politetrametilen éter glicoles (PTMEG), polipropilenglicoles (PPG), poliésteres a base de adipato y ftalato, policaprolactona polioles y policarbonato polioles.
Seleccionar el mejor poliol para una fórmula específica puede marcar la diferencia entre fabricar un producto de alta calidad o uno de bajo rendimiento. La clave para una selección adecuada de materiales es una buena comprensión de las características inherentes de la química de cada poliol, un nivel de inteligencia empresarial que es un sello distintivo del equipo de Ganrade. PTMEG es el principal poliol utilizado en elastómeros de poliuretano de alto rendimiento. Los poliuretanos a base de PTMEG son conocidos por su resistencia superior a la escisión hidrolítica, buena retención de propiedades mecánicas a baja temperatura, alta resiliencia, buenas características de procesamiento y excelentes propiedades mecánicas y dinámicas.
Atributos de rendimiento de los polioles para aplicaciones CASE
La cristalización inducida por deformación de los segmentos blandos de PTMEG, la difuncionalidad exacta y los bajos valores de acidez son factores que contribuyen a las propiedades mecánicas superiores de los elastómeros de poliuretano asociados. Estos factores hacen de PTMEG el material elegido por los procesadores especializados en ruedas, correas, neumáticos, tubos, superficies resistentes a la abrasión y muchos otros productos.
En comparación con los poliuretanos de tipo poliéster, los polioles de poliéter PPG también exhiben una excelente resistencia a la hidrólisis y propiedades a baja temperatura. Sin embargo, en comparación con los polioles PTMEG y poliéster, los polioles PPG tienen propiedades mecánicas inferiores y son más propensos a la degradación termooxidativa.
A diferencia de los polioles PPG, los polioles de poliéster poseen mejores propiedades mecánicas, como resistencia a la tracción y al desgarro y resistencia a la fatiga por flexión. Los poliesterpolioles son productos de reacción de ácidos dicarboxílicos y dioles, y los segmentos de poliéster pueden ser cristalinos o amorfos. Estos poliésteres son más resistentes al aceite, la grasa, los disolventes y la oxidación.
Los policaprolactonapolioles presentan viscosidades en estado fundido más bajas, una distribución de peso molecular más estrecha y valores de acidez bajos que mejoran su estabilidad hidrolítica. Los policarbonatopolioles se caracterizan por una resistencia superior al calor y la humedad en comparación con los polioles de poliéster.
Rendimiento con los correspondientes elastómeros de uretano
Los polioles de poliéter y poliéster también exhiben una variedad de características de rendimiento con respecto específicamente a los poliuretanos, como estabilidad hidrolítica, resistencia química y más.
Estabilidad hidrolítica
Los poliuretanos a base de poliéter presentan una excelente resistencia a la hidrólisis, incluso a temperaturas más altas. Estos poliuretanos son el material preferido para aplicaciones que implican inmersión en agua o aplicaciones que requieren una buena retención de propiedades en ambientes cálidos y húmedos.
Si bien los poliésteres ofrecen una mayor resistencia inicial a la tracción y al desgarro, son susceptibles a la escisión hidrolítica. Además, la presencia de catalizadores de esterificación residuales puede acelerar la hidrólisis.
Los policaprolactonapolioles y policarbonatopolioles son más estables hidrolíticamente que los poliésteres de adipato y ftalato estándar, debido a sus niveles de ácido más bajos y una baja propensión a generar restos ácidos durante la hidrólisis.
Resistencia química
Los poliuretanos a base de poliéster, particularmente los poliuretanos a base de polioles semicristalinos, son más resistentes a ciertos tipos de productos químicos. Los poliuretanos a base de poliéster ayudarán a que sus productos resistan la exposición a aceites, combustibles y disolventes de hidrocarburos.
Si la resistencia a la humedad y a los ácidos y bases suaves es fundamental, los poliuretanos a base de poliéter son una muy buena opción para su aplicación.
Baja temperatura y rendimiento térmico
Los poliéteres tienen una temperatura de transición vítrea (Tg) más baja y conservan mejor su flexibilidad y resistencia al impacto a bajas temperaturas. Mientras tanto, los poliésteres exhiben una mejor estabilidad termooxidativa y retención de propiedades a temperaturas elevadas.
Resiliencia
Los poliuretanos a base de poliéter generalmente exhiben un mayor rebote (resiliencia) en comparación con sus homólogos a base de poliéster.
Propiedades dinámicas y mecánicas
En aplicaciones que requieren productos con mayor resistencia a la tracción y resistencia a cortes y desgarros, los poliésteres son los polioles preferidos. Los poliéteres imparten una menor histéresis o acumulación de calor, lo que los convierte en un material preferido para aplicaciones dinámicas como ruedas, ruedas y rodillos.
Resistencia a la abrasión
El desgaste por abrasión suele ser el resultado de la combinación de abrasión por deslizamiento y impacto. Existen numerosas pruebas de abrasión diseñadas para predecir con precisión el rendimiento en servicio de un material, ya que muchos factores diferentes pueden afectar el rendimiento a la abrasión de los elastómeros de uretano. Por lo tanto, seleccionar la prueba de abrasión adecuada, que se corresponda más estrechamente con la aplicación de uso final real, puede resultar todo un desafío.
Los poliuretanos a base de poliéter, debido a su mayor resiliencia, ofrecen un mejor rendimiento en aplicaciones donde la abrasión por impacto es la forma dominante de desgaste. Esta dinámica de rendimiento es especialmente cierta para los elastómeros basados en PTMEG.
En sentido general, la mayor resistencia a la tracción y al desgarro de los materiales de poliuretano a base de poliéster ofrece una ventaja en aplicaciones donde el deslizamiento es la forma dominante de abrasión.
También se debe considerar el entorno en el que se espera que funcione el material. Un potencial de hidrólisis en la superficie de los poliuretanos a base de éster, por ejemplo, afectará negativamente a su resistencia a la abrasión a largo plazo.
Características de procesamiento
Los polioles PTMEG son dioles primarios difuncionales exactos que exhiben varios atributos clave para el procesamiento. Los polioles PTMEG presentan un grado de acidez muy bajo. Sus puntos de fusión se miden por debajo de la temperatura ambiente para los grados de bajo peso molecular, como PTMEG 650. Los grados de mayor peso molecular se funden ligeramente por encima de la temperatura ambiente y exhiben una viscosidad más baja porque su distribución de peso molecular es más estrecha. Además, los polioles PTMEG promueven la consistencia en la producción de poliuretanos.
Los polioles PPG no son exactamente difuncionales y contienen niveles de monofuncionalidad. También tienen restos hidroxilo secundarios que tienen menor reactividad. En consecuencia, su distribución de pesos moleculares y su viscosidad son mayores que las de los poliuretanos basados en PTMEG, y los pesos moleculares conseguidos son generalmente menores.
Finalmente, los poliesterpolioles pueden tener puntos de fusión altos y grados de acidez más altos, lo que afecta la reactividad del catalizador. Estos polioles exhiben amplias distribuciones de peso molecular y viscosidades.