Poliueratanos > ► Propiedades del TPU

Propiedades Quimícas TPU

El poliuretano termoplástico (TPU) ofrece una excelente resistencia química a aceites, grasas, disolventes, hidrocarburos y a la abrasión, lo que lo hace ideal para entornos industriales agresivos. Resistente al agua y al gas, es excelente para juntas y sellos, aunque puede presentar limitaciones con ácidos, bases y requisitos específicos de protección UV.

TPU éster

El TPU a base de éster utiliza poliol de poliéster como materia prima. Ofrece una mayor resistencia mecánica (propiedades mecánicas), resistencia a la abrasión, resistencia al calor y al aceite, y menores costos de fabricación. Por otro lado, presenta una menor resistencia a la hidrólisis.

Excelente resistencia petróleo
Excelente resistencia a la abrasión
Resistencia a la presión el mismo que el éter
Rendimiento a baja temperatura suficiente
Rendimiento a alta temperatura buena
Tubo de poliuretano a base de poliéster es generalmente más fuerte
Tubo de TPU goza de ventaja de costes sobre la tubería PU basado poliéter
No se recomienda para uso en alta humedad o la exposición al agua >70°C

TPU éter

El TPU de base éter se fabrica a partir de poliol de base éter. Presenta excelente resistencia a la hidrólisis, a bajas temperaturas y al moho, pero su resistencia mecánica es inferior a la del TPU de éster

Resistencia a los hongos
Flexibilidad a baja temperatura
Excelente estabilidad hidrolítica
Buena resistencia a ácidos / bases débiles
Estable en agua tan caliente como 50℃ durante largos períodos
No se recomienda para el agua arriba de 70℃
La absorción de agua es muy bajo 0,3% a 1% en peso
Aumento de volumen es despreciable
Demostrar mejor durabilidad que Ester
Más caro que el material a base de poliéster
Resistencia a la humedad para la aplicación neumática
Rendimiento a baja temperatura muy buena
Rendimiento a alta temperatura suficiente

Resistencia química

Reconociendo que ciertas aplicaciones requieren TPU que demuestren resistencia química, Mexpolimeros ofrece un servicio técnico que puede ayudar a evaluar la resistencia de sus grados de TPU en relación con sustancias específicas, particularmente aquellas empleadas en proyectos industriales, de laboratorio y médicos. La resistencia química depende primordialmente del tipo, del tiempo del ataque químico, de la temperatura, de la cantidad y de la concentración del producto químico que ataca. Son atacados ya a temperatura ambiente por ácidos y soluciones alcalinas concentrados , pero son resistente a temperatura ambiente a los ácidos y soluciones alcalinas diluidos. El contacto con hidrocarburos saturados, como por ejemplo gasóleo, iso-octano, éter de petróleo, queroseno, se presenta un hinchamiento reversible casi los valores mecánicos originales. Los hidrocarburos aromáticos como benceno y toluol hinchan el TPU altamente, la disminución de los valores mecánicos, puede llegar a aprox. 50 % de peso de estos productos aromáticos. Los aceites de ensayo ASTM no. 1, IRM-902 y IRM-903 no originan ninguna disminución tampoco después un almacenamiento de 3 semanas a 100°C. Son resistente a las grasas de lubrificación y a los aceites de motor y lubrificantes. Alcoholes alifáticos como metanol, etanol e iso-propanol originan un hinchamiento entonces se reduce la resistencia a la tracción. Las cetonas, por ejemplo la acetona, la metiletilcetona y la ciclohexanona (anona) son disolventes parciales para el TPU. Los ésteres alifáticos como el acetato de etilo y el acetato de n-butilo hinchan mucho el TPU. Los disolventes orgánicos de alta polaridad, por ejemplo dimetilformamida (DMF), N-metilpirrolidona y tetrahidrofurano (THF) disuelven el TPU. No resiste la hidrólisis en agua caliente (vapor)* en practica se entiende la degradación de la estructura molecular a altas temperaturas y con una elevada humedad. El poliuretano con base de poliéter presenta una mejor resistencia a la hidrólisis que el poliuretano termoplástico con base de poliéster.

Resistencia a aceites, grasas y disolventes del TPU

Como regla general, el TPU permanece estable cuando entra en contacto con grasas, lubricantes y aceites de prueba en pruebas como ASTM 1, IRM-902 e IRM-903. Esto es así incluso a altas temperaturas de hasta 100°C y durante un período de varias semanas. Sin embargo, algunos fluidos a base de aceite pueden prepararse con aditivos que podrían dañar el TPU. Por lo tanto, se recomienda realizar pruebas de compatibilidad.

El TPU presenta una excelente resistencia a muchos aceites y grasas técnicas comunes, incluyendo aquellos con un mayor contenido de hidrocarburos aromáticos. En general:
Las formulaciones a base de poliéster ofrecen una resistencia superior a aceites y grasas.
La resistencia a los disolventes es generalmente buena, aunque puede ser atacado por disolventes específicos.

El TPU es superior al caucho de nitrilo en cuanto a resistencia al aceite y tiene una excelente vida útil de resistencia al aceite.

Resistencia a ácidos y bases del TPU

El TPU tiene una resistencia limitada a los ácidos y soluciones alcalinas. Sólo puede soportar ácidos diluidos y soluciones alcalinas a temperatura ambiente durante períodos cortos de tiempo. Hidrocarburos saturados Cuando se expone a hidrocarburos saturados, el TPU puede expandirse ligeramente. Se sabe que se produce una hinchazón moderada con el gasóleo, el isooctano, el éter de petróleo y el queroseno. Si bien es solo temporal, este cambio puede provocar una reducción provisional de la resistencia al desgarro del TPU. Tenga en cuenta: los grados flexibles son más propensos a hincharse en estas circunstancias que las alternativas rígidas. Una vez eliminado el hidrocarburo, la hinchazón normalmente disminuye y las propiedades mecánicas deberían volver a la normalidad.

La resistencia a ácidos y álcalis fuertes (bases) es más limitada. El TPU puede ser atacado por estas sustancias, por lo que no se recomienda su uso en entornos con exposición prolongada a productos químicos agresivos.

Otras características químicas del TPU

Ozono y oxígeno: El TPU presenta una excelente resistencia al oxígeno y al ozono, lo que contribuye a su durabilidad en diversas condiciones atmosféricas.
Hidrólisis: La resistencia a la hidrólisis (descomposición causada por el agua) puede variar según el tipo de formulación. Algunos tipos específicos, como el TPU Evolution® High Abrasion, están diseñados para resistir el lavado.
Es importante tener en cuenta que las propiedades exactas pueden variar según la formulación específica del TPU (por ejemplo, dureza Shore, aditivos específicos).

Características clave de resistencia química del TPU

Aceites y grasas: Excelente resistencia, ideal para aplicaciones automotrices y de maquinaria.
Disolventes: Buena resistencia a numerosos disolventes, lo que lo hace versátil en el campo químico.
Hidrolisis y microbios: Los TPU a base de poliéter ofrecen una resistencia superior al ataque microbiano y al agua.
Intemperie: Menos susceptible a la oxidación que los cauchos a base de hidrocarburos.
Debilidades: Resistencia limitada a ácidos y bases fuertes.

Diferencias de la base del TPU

TPU de poliéster: Mayor resistencia a aceites y disolventes.
TPU de poliéter: Mayor resistencia a la hidrólisis (agua) y a los microbios.
En general, el TPU es un material muy robusto, con resistencia química que puede soportar un uso intensivo.

Comparación de la estabilidad de la hidrólisis del TPU

Distribución e influencia de la masa molecular La distribución del peso molecular relativo del poliéter sigue la ecuación de probabilidad de Poisson y la distribución del peso molecular relativo es estrecha. Sin embargo, la distribución del peso molecular relativo de los dioles de poliéster obedece a la distribución de probabilidad de Flory y tiene una distribución de peso molecular relativo amplia. La resistencia a la hidrólisis del poliuretano termoplástico de poliéster mejoró después de protegerlo con diimida carbonizada. El poliuretano termoplástico de éster de poliéter y el poliuretano termoplástico de poliéter tienen la mejor resistencia a la hidrólisis a alta temperatura. 5. Comparación de la resistencia microbiana: (2) Las materias primas para la producción de poliéster TPU incluyen principalmente diisocianato de 4-4'- difenilmetano (MDI), 1, 4-butanodiol (BDO) y ácido adípico (AA), entre los cuales la cantidad de MDI es de aproximadamente el 40%, AA es de aproximadamente el 35% y BDO es de aproximadamente el 25%. El poliéster es fácilmente atacado por las moléculas de agua y se rompe, y el ácido producido por hidrólisis puede catalizar una mayor hidrólisis del poliéster. El tipo de poliéster tiene un cierto efecto sobre las propiedades físicas y la resistencia al agua de los elastómeros. Con el aumento de metileno en el diol de poliéster, se mejoró la resistencia al agua del elastómero de poliuretano. El contenido del grupo éster es pequeño y su resistencia al agua es buena. De manera similar, la resistencia al agua de los elastómeros de poliuretano sintetizados con diácidos de cadena larga es mejor que la del poliuretano de tipo poliéster sintetizado con diácidos de cadena corta.

Relación entre TPU, hidrólisis y humedad

En la explicación del TPU de éster y el TPU de éter, dijimos que el TPU de éter tiene una resistencia superior a la hidrólisis. ¿A qué se debe esta diferencia? Analizando las moléculas de enlace y las fórmulas químicas de ambos se nota que el TPU de éster contiene una molécula de enlace (-COO-) en su estructura. Cuando esta molécula de enlace (-COO-) en el TPU de éster reacciona con agua (H₂O), se descompone en un ácido (-COOH) y un alcohol (-OH). Incluso si el TPU y el agua no entran en contacto directo, puede producirse hidrólisis cuando el TPU reacciona con la humedad del aire.

-COO- (enlace éster) +H₂O(agua) → -COOH(ácido) + –OH(alcohol)

Por otro lado, el TPU basado en éter contiene una molécula de enlace (-O-) en su estructura, pero esta estructura molecular se ve menos afectada por el agua, lo que hace que sea menos probable que se produzca hidrólisis.

Hidrocarburos aromáticos del TPU

Al igual que con los hidrocarburos saturados, el contacto con hidrocarburos aromáticos como el benceno y el tolueno puede provocar que el TPU se hinche, lo que produce una reducción en el rendimiento mecánico. Dependiendo del hidrocarburo en cuestión, la escala de hinchamiento variará. En algunos casos puede llegar a ser notorio que el material aumenta su peso hasta en un 50%.

Resistencia a la radiación UV del TPU

TPU aromáticos pueden amarillear con la exposición a la radiación UV. En aplicaciones donde un TPU estar expuesto a la luz solar, lo mejor es emplear un TPU alifático, que no amarilla o degradada con exposición al aire libre. Mexpolimeros tiene varios grados de alifático TPU pellets a base de polioles de poliéter, poliéster y policaprolactona que cubren una gama más amplia de durezas protegido UV.

Amarilleamiento, causado por la luz (UV), el aire y agentes químicos del TPU

Generalmente, el TPU se compone de dos materias primas principales: MDI (isocianato de difenilmetano, en adelante MDI) y poliol de poliéster, como se explicó anteriormente. Cuando este MDI se expone a la luz ultravioleta, sufre una reacción de oxidación que provoca el amarilleamiento. La luz posee una "energía de disociación de enlaces", y esta energía provoca la ruptura o separación de los enlaces del TPU, lo que causa el amarilleamiento. Sin embargo, en Mexpolimeros, la resistencia del TPU a la hidrólisis y al amarilleamiento se ha mejorado mediante la composición y mezcla de materias primas. Por ejemplo, se ha demostrado que la resistencia a la hidrólisis se puede mejorar añadiendo estabilizadores a las materias primas, y la resistencia al amarilleamiento se puede aumentar cambiando las materias primas de poliol.

Comparación de la resistencia microbiana

Los poliuretanos termoplásticos de poliéter blandos o rígidos y los poliuretanos termoplásticos de poliéter o rígidos normalmente están protegidos del ataque microbiano cuando están en contacto con suelo húmedo durante un tiempo prolongado.