Se entiende por Dispersión de Poliuretano , o PUD, una resina polimérica de poliuretano dispersada en agua, en lugar de un disolvente. Su fabricación implica la síntesis de poliuretanos que tienen funcionalidad de ácido carboxílico o hidrófilos no iónicos como PEG (polietilenglicol) incorporados o colgantes de la estructura del polímero. [1]
Ha habido una tendencia general a convertir los sistemas de resina existentes en resinas a base de agua , por razones de facilidad de uso y medioambientales. [2] [3] [4] En particular, su desarrollo fue impulsado por una mayor demanda de sistemas sin solventes, ya que la fabricación de recubrimientos y adhesivos implicaba la liberación cada vez mayor de solventes a la atmósfera desde numerosas fuentes. [5] El uso de solventes exentos de VOC no es una panacea ya que tienen sus propias debilidades.
El problema siempre ha sido que los poliuretanos en agua no son estables y reaccionan para producir urea y dióxido de carbono . Se han publicado muchos artículos y patentes sobre el tema. [6] [7] Por razones medioambientales, existe incluso un impulso para que PUD esté disponible tanto a base de agua como de base biológica o fabricado a partir de materias primas renovables. [8] [9] [10] Los PUD se utilizan debido al deseo general de formular recubrimientos, adhesivos, selladores y elastómeros a base de agua en lugar de solventes, y debido a los beneficios percibidos o supuestos para el medio ambiente.
Las técnicas y los procesos de fabricación han cambiado a lo largo de los años con respecto a los descritos en los primeros artículos, artículos de revistas y patentes que se publicaron. Hay una serie de técnicas disponibles según el tipo de especie que se requiera. Se puede formar un ion que puede ser un anión formando así un PUD aniónico o se puede formar un catión formando un PUD catiónico. Además, es posible sintetizar un PUD no iónico. [11] Esto implica el uso de materiales que producirán un esqueleto de óxido de etileno, o similar, o una cadena colgante soluble en agua del esqueleto del polímero principal. Los PUD aniónicos son, con mucho, los más comunes disponibles comercialmente. Para producirlos, inicialmente se fabrica un prepolímero de poliuretano de la forma habitual, pero en lugar de usar solo isocianatoy poliol , se incluye un modificador en la cadena del esqueleto del polímero o colgante del esqueleto principal. Este modificador es/era principalmente ácido dimetilol propiónico (DMPA). [12] Esta molécula contiene dos grupos hidroxi y un grupo de ácido carboxílico . [13] Los grupos OH reaccionan con los grupos isocianato para producir un prepolímero terminado en NCO pero con un grupo COOH colgante. Esto ahora se dispersa bajo cizallamiento en agua con un agente neutralizante adecuado como trietilamina.. Este reacciona con el ácido carboxílico formando una sal que es soluble en agua. Por lo general, luego se agrega un extensor de cadena de diamina para producir un poliuretano disperso en agua sin grupos NCO libres pero con segmentos de poliuretano. [14] Varios documentos y patentes muestran que también se puede usar un extensor de cadena de amina con más de dos funcionalidades, como una triamina. [15] También hay un impulso para tener una estrategia de síntesis que no esté basada en isocianato. [16] Cuando se usa un isocianato bloqueado, no hay funcionalidad de isocianato (NCO) y, por lo tanto, la reacción del agua produce dióxido de carbono, por lo que la dispersión es más fácil. [17]
Los usos incluyen revestimientos industriales, [18] resinas de revestimiento UV, [19] [20] revestimientos para suelos, [21] revestimientos higiénicos, [22] revestimientos para madera, [23] adhesivos, [24] revestimientos para hormigón, [25] revestimientos para automóviles, [26] [27] recubrimientos transparentes [28] y aplicaciones anticorrosivas. [29] También se utilizan en el diseño y fabricación de dispositivos médicos como el vendaje de poliuretano, un vendaje líquido a base de dispersión de poliuretano. [30] Para mejorar su funcionalidad en retardantes de llamaaplicaciones, se están desarrollando productos que tienen esta característica integrada en la molécula del polímero. [31]