Poliuretano: entenda tudo sobre esse material
O poliuretano, abreviado como PU, é um polímero muito versátil, podendo aparecer dentro das três classes poliméricas: termoplásticos, termorrígidos e elastômeros. Essa versatilidade se dá pela variedade de composições química do PU, que dependem do tipo de matérias-primas selecionadas para sua síntese. Diante disso, o polímero pode ser utilizado nas mais variadas aplicações e segmentos de mercado, em forma de espumas (flexíveis ou rígidas), como revestimentos, adesivos, selantes, elastômeros, entre outros.
Histórico
O poliuretano foi desenvolvido inicialmente na Alemanha, por Otto Bayer em 1937, para ser utilizado como um substituto da borracha, no início da Segunda Guerra Mundial. Ainda na década de 30, iniciou-se sua comercialização por meio de espumas rígidas, adesivos e tintas. Tempo depois, nas décadas de 40 e 50, originou-se o elastômero de PU e iniciou-se a comercialização de espumas flexíveis. No Brasil, os estudos sobre a versatilidade de aplicação das resinas de PU foram aprofundados na década de 80.
Atualmente, os estudos de PU são relacionados principalmente à modelagem por injeção e reação, estrutura molecular e propriedades. Seu consumo, como já dito anteriormente, contempla diversos segmentos de mercado com o uso de espumas rígidas, flexíveis犀利士
g> e elastômeros (indústria automotiva, de esporte e lazer, adesivos, refrigeradores, etc.)
Estrutura
A estrutura polimérica de um poliuretano consiste em uma sequência alternada de cadeias com segmentos flexíveis e segmentos rígidos. Os segmentos rígidos conferem propriedades como dureza, resistência e tenacidade do filme, enquanto os segmentos flexíveis determinam a flexibilidade à baixa temperatura e temperatura de transição vítrea
A estrutura varia de acordo com o tipo de polímero produzido, e suas características dependem muito das ligações hidrogênio entre os grupos polares da cadeia polimérica. O PU flexível (espumas flexíveis e elastômeros) possui estruturas segmentadas constituídas de longas cadeias flexíveis (provenientes dos polióis), unidas por segmentos aromáticos rígidos de poliuretano e poliuréia. Já os PUs rígidos têm um alto teor de ligações cruzadas, resultantes dos reagentes polifuncionais utilizados, e não apresentam as estruturas segmentadas presentes nos poliuretanos flexíveis.
Dependendo dos componentes utilizados, os PUs podem conter em sua estrutura química, além de grupos uretano, hidrocarbonetos alifáticos e aromáticos, grupos éster, éter, amida, uréia, entre outros.
Síntese
O poliuretano é um polímero produzido a partir da síntese de dois reagentes, os polióis e isocianatos. Nos primeiros, é comum vermos utilização de óleo de mamona e polibutadieno, já na parte dos isocianatos, são muito usados o difenilmetano diisocianato (MDI) e o hexametileno diisocianato (HDI).
A síntese acontece por poliadição, um tipo particular de policondensação em que monômeros, dímeros, trímeros, oligômeros e polímeros são reativos e contribuem para o aumento da cadeia. Nela, não há reações de transferência de cadeia e terminação; assim, nos últimos estágios, a reação atinge altos valores de conversão e o polímero atinge alta massa molar.
Quando se trata de produção de espumas de poliuretano, as reações de expansões físicas (ocorre devido a um agente expansor) e químicas (reação entre isocianato e água) ocorrem simultaneamente e ambas acarretam na produção de gás carbônico.
Aplicações
Mais de três quartos do consumo global de poliuretano são na forma de espumas, tanto flexíveis quanto rígidas, e normalmente a espuma está escondida por trás de outros materiais (no caso de espumas rígidas, dentro das paredes da maioria dos refrigeradores, atrás de paredes de alvenaria, caso sejam usadas como isolamento térmico, e no caso de espumas flexíveis, dentro dos estofados dos móveis domésticos, por exemplo).
Pode ser usado também como verniz, formando uma camada dura e inflexível sobre a peça, e como cola adesiva em trabalhos feitos em madeira. Além disso, há um grande aumento do de PU no mercado de roupas esportivas, fundamental nos tecidos com propriedades à prova de água e vento. Dentre outros inúmeros e diversos mercados onde encontra-se o PU, podemos citar: automóveis, calçados, órteses médicas, roupas casuais e até brinquedos.
Reciclagem
Apesar de aparecerem em formas flexíveis e rígidas, deve haver-se uma maior preocupação ambiental quando falamos de poliuretanos termofixos, uma vez que os seus fragmentos não podem ser derretidos e fundidos novamente para serem reaproveitados. Com essa dificuldade, uma das alternativas encontradas foi a reciclagem mecânica de resíduos de poliuretano. Eles acabam incorporados em diferentes proporções a resinas de poliuretano, resultando em material com propriedades adequadas para aplicação em pisos e pistas de atletismo, por exemplo. Também há empresas que usam esses resíduos para produzirem solados de calçados. Apesar de já existirem essas alternativas, estima‐se que não mais que 1% do consumo global de poliuretano esteja sendo utilizado em processos de reciclagem no final da sua vida útil, fazendo com que seja essencial o descarte correto de produtos contendo PU.
Uma ação interessante envolvendo a preservação do meio ambiente e o poliuretano foi a ideia da Bayer MaterialScience junto ao Centro Catalítico da Escola Superior Técnica de Aachen, em 2013. O projeto “Produção dos Sonhos” visa a produção de poliuretanos a partir do gás carbônico (CO2), proveniente de uma usina de uma empresa parceira da Bayer, como matéria prima. Tal ação é possível pois o CO2 pode ser transformado em polióis policarbonato poliéter com ajuda de catalisadores. Além de proporcionar um novo destino ao CO2, grande vilão quando pensamos na poluição e degradação do meio ambiente, o projeto poderá reduzir a quantidade de gás carbônico presente na atmosfera.
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