Síntesis y caracterización de poliuretanos termoplásticos basados en policarbonato dioles. Relación estructura/propiedades.

Resumen

Los poliuretanos son una familia de polímeros muy versátil, utilizados en un amplio rango de aplicación, desde las espumas rígidas-flexibles, materiales elastómeros, recubrimientos, adhesivos, hasta materiales con aplicaciones biomédicas. Esta gran versatilidad es debida a que los reactivos utilizados en la síntesis de los poliuretanos son muy variados, permitiendo la gran versatilidad en la formulación del poliuretano y en las propiedades del mismo. Los poliuretanos termoplásticos elastómeros son copolímeros de bloque, que a temperatura ambiente se comportan como elastómeros entrecruzados, y sin embargo a diferencia de los elastómeros convencionales, por acción del calor se pueden conformar y producir mediante diversas técnicas industriales de transformación, como inyección, extrusión, moldeo por soplado, etc. Se preparan a partir de un macrodiol, un diisocianato y un diol de baja masa molecular. Su estructura consiste en un componente flexible (formado por el macrodiol de alto peso molecular) llamado segmento flexible, y de un componente rígido, segmento rígido (formado por el diisocianato y el diol de bajo peso molecular). Termodinámicamente ambos segmentos son incompatibles y esto lleva a una separación microfásica parcial entre ambos segmentos dando lugar a una estructura de microdominios. Generalmente, el segmento rígido (de naturaleza polar) se encuentra asociado consigo mismo mediante enlaces de hidrógeno, y el segmento flexible, (de naturaleza apolar), se encuentra enmarañado. La presencia de esta mezcla intersegmental afecta a la morfología del poliuretano y a las propiedades mecánicas del mismo. La autoasociación entre los grupos polares del segmento rígido es lo que dificulta que las cadenas se separen unas de otras, dando lugar a módulos elevados. Las autoasociaciones se debilitan con la temperatura, por lo que las propiedades mecánicas de estos sistemas también se verán afectadas con su variación. Con el objetivo de buscar propiedades específicas esta separación microfásica se puede controlar. La fuerza mecánica del poliuretano obtenido será dependiente de las condiciones de síntesis, historia térmica del material, pero también está enormemente influenciada por la estructura y tamaño del macrodiol que componga el segmento flexible y del tipo de diisocianato y extendedor de cadena que formen el segmento rígido, y de las interacciones entre ambos. Convencionalmente en la obtención de poliuretanos termoplásticos elastómeros, se utilizan macrodioles de tipo poliéter o poliéster. La utilización del poliéter como macrodiol frente a la de poliéster presenta la ventaja de una mayor resistencia a la hidrólisis, pero en cambio la utilización de poliéster proporciona mayor resistencia a la tensión y a la abrasión. No obstante, numerosos estudios recientes están focalizados a la utilización de policarbonatodioles como macrodioles, debido a que los poliuretanos obtenidos exhiben elevada resistencia a la tensión y a la abrasión, buena resistencia a disolventes orgánicos, y mayor resistencia a la hidrólisis que los poliéteres y poliésteres. Esto conlleva un aumento de mejora de propiedades para aplicaciones de elevadas prestaciones.