Adhesivos y Polimeros

Adhesivos y polmeros Propiedades fsicas de polmeros.

10 de Mayo del 2012. Jorge Gonzlez Mira.

Adhesivos y polmeros. Propiedades fsicas de polmeros. 2012.

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ndice.

1. Introduccin.----------------------------------------------------------------------------------- 3 2. Ventajas e inconvenientes de los adhesivos.----------------------------------------4-5 3. Fenmeno de la adhesin.------------------------------------------------------------------5

a. Modelos fsicos i. Modelo de la adhesin mecnica.--------------------------------6 ii. Modelo de la difusin.----------------------------------------------- 6 iii. Modelo elctrico.------------------------------------------------------7 iv. Modelo reolgico.-----------------------------------------------------7 v. Modelo de las capas de ruptura preferente.-------------------7

b. Modelos qumicos vi. Modelo de la adsorcin termodinmica.----------------------7-8 vii. Modelo del enlace qumico.----------------------------------------8 viii. Modelo cido-base.---------------------------------------------------9

4. Clasificacin de adhesivos.-------------------------------------------------------------9-10 5. Procesos de curado.------------------------------------------------------------------------11

a. Reaccin anaerbica.-------------------------------------------------------11 b. Curado por luz UV.----------------------------------------------------------12 c. Curado por reaccin aninica.--------------------------------------------12 d. Curado mediante activadores.--------------------------------------------12 e. Curado por humedad ambiental.-----------------------------------------13

6. Adhesivos prepolimerizados a. En fase lquida.

i. En solucin acuosa.------------------------------------------------13 ii. En solucin orgnica.----------------------------------------------14 iii. En emulsiones.------------------------------------------------------14

b. En fase slida. i. Adhesivos piezosensibles.----------------------------------------15 ii. Adhesivos termofusibles. Hot-melt.-----------------------------16

7. Adhesivos reactivos.--------------------------------------------------------------------17-19 a. Adhesivos rgidos.

i. Anaerbicos.-----------------------------------------------------19-20 ii. Cianoacrilatos.---------------------------------------------------21-22 iii. Epoxis.-------------------------------------------------------------22-27

b. Adhesivos tenaces i. Acrlicos.-----------------------------------------------------------27-28 ii. Anaerbicos tenaces.------------------------------------------28-29 iii. Cianoacrilatos tenaces.--------------------------------------------29 iv. Epoxis tenaces.------------------------------------------------------29

c. Adhesivos flexibles.----------------------------------------------------------30 i. Siliconas.---------------------------------------------------------------31 ii. Poliuretanos.------------------------------------------------------31-40 iii. Silanos modificados.------------------------------------------------40

8. Bibliografa-------------------------------------------------------------------------------------41


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1. Introduccin.

Como sistemas de unin o sellado de materiales, los adhesivos ocupan un lugar junto con otros sistemas que cumplen dicha funcin, como soldaduras uniones mecnicas, etc.

Un adhesivo es una sustancia compuesta por polmeros, que al ser aplicada entre las superficies de dos materiales permite una unin resistente a la separacin. Por ello se denominan sustratos o adherentes a los materiales que se pretende unir a travs de un adhesivo. El conjunto de interacciones fsicas y qumicas que tienen lugar en la interfase adhesivo/adherente recibe el nombre de adhesin.

Los adhesivos actan como puentes entre las superficies de los sustratos que se quieren unir, como si son del mismo o distinto material. Por tanto la unin depender principalmente de dos factores:

Adhesin: Se define como la fuerza de unin del adhesivo al sustrato. Cohesin: Es la fuerza interna del adhesivo.

Por tanto ambos procesos dependern de los enlaces qumicos covalentes que se desarrollan entre los tomos de una cadena de polmero, y de las fuerzas intermoleculares entre las distintas cadenas del polmero.

El proceso durante el cual un adhesivo desarrolla su fuerza de cohesin, y por tanto, sus propiedades fsicas y qumicas se conoce como curado. El desarrollo de este proceso donde cambian las propiedades del adhesivo puede tener lugar debido por cambios fsicos como: hidratacin, enfriamiento, evaporacin de los componentes voltiles etc. O por el desarrollo de reacciones qumicas como polimerizacin, reticulacin, oxidacin, vulcanizacin etc.

Se puede evaluar la adhesin de dos sustratos, es decir la unin llevada a cabo mediante un adhesivo, mediante un ensayo de rotura de dicha unin. El fallo de la unin adhesiva puede ocurrir de tres formas:

Separacin por adhesin: Cuando la separacin se produce en la interfase sustrato/adhesivo.

Separacin por cohesin: Cuando se produce la ruptura del adhesivo. Ruptura del sustrato: Cuando el propio sustrato se rompe antes que la unin

adhesiva, o que la interfase sustrato/adhesivo.


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2. Ventajas e inconvenientes de los adhesivos.

Las uniones adhesivas presentan una serie de ventajas respecto a otros mtodos de ensamblaje.

Distribucin uniforme de tensiones: Se eliminan las puntas de tensin originados en los taladros. Tambin se evitan los cambios estructurales producidos por la soldadura

Figura 2.1: Distribucin de la tensin en montajes soldados, remachados y unidos con adhesivos.

Rigidizacin de las uniones: Los adhesivos forman uniones continuas entre las superficies de la junta. Estas uniones son mucho ms rgidas que las realizadas por remaches o puntos de soldadura que solo conectan las superficies en puntos localizados.

Figura 2.2: Comparacin entre una unin remachada y una adhesiva.

No se produce distorsin del sustrato: Las piezas no se calientan y no sufren deformaciones debidas al calor o a esfuerzos mecnicos. As como permitir un montaje sencillo de sustratos de de diferentes masas y dimensiones.

Permiten la unin econmica de distintos materiales. Permiten realizar uniones selladas: los adhesivos actan tambin como

selladores


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Reduccin del nmero de componentes: Como tornillos, pasadores, remaches, abrazaderas etc.

Mejora el aspecto del producto: Debido a que las uniones adhesivas son mas lisas, mejorando la esttica del conjunto.

Compatibilidad del producto: Los adhesivos aceleran los procesos de ensamblaje, aumentando la capacidad de produccin.

Uniones hbridas: Los adhesivos utilizados junto con otros sistemas de ensamblaje mecnico, mejoran las propiedades de la junta.

Por tanto todas estas ventajas, hacen de los adhesivos un material econmico y eficaz con los que es posible obtener diversas uniones de gran calidad entres diversos sustratos.

Los inconvenientes que presentan los adhesivos estn relacionados con:

Preparacin superficial: En ocasiones hace falta preparar las superficies de los sustratos para obtener una unin de confianza.

Tiempos de curado: La produccin puede retrasarse cuando se emplean adhesivos que requieran tiempos de curado largos.

Desmontaje: Las uniones adhesivas pueden ser mas difciles de desmontar que el resto de uniones mecnicas.

Resistencia mecnica y trmica limitadas: Los adhesivos son polmeros y por tanto sus propiedades mecnicas y trmicas dependern del polmero que compone el adhesivo.

3. Fenmeno de la adhesin.

El fenmeno de la adhesin ha sido objeto de un profundo estudio en las ltimas dcadas. Sin embargo no existe una nica teora que explique en su totalidad el fenmeno de la adhesin, si no que existen diferentes modelos que se aplican a casos particulares y justifican dicho fenmeno.

En la mayora de casos ninguna de ellas es capaz de justificar completamente por si sola el fenmeno de adsorcin por lo que hace falta la combinacin de varios modelos para justificar dicho fenmeno.

En la interfase sustrato/adhesivo se pueden distinguir dos tipos de fenmenos bsicamente: los de tipo fsico y los de tipo qumico. Por tanto los diferentes modelos/teoras de adsorcin se pueden clasificar segn si se basan en fenmenos fsicos o qumicos para explicar la adsorcin. Por lo que se encuentra la siguiente clasificacin:

1. Modelos basados en fenmenos fsicos: 1. Modelo de adhesin mecnica. 2. Modelo de la difusin. 3. Modelo elctrico. 4. Modelo reolgico. 5. Modelo de las capas dbiles de ruptura preferente.

2. Modelos basados en fenmenos qumicos: 1. Modelo de la adsorcin termodinmica o mojado superficial. 2. Modelo del enlace qumico 3. Modelo cido-base.


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1.1 Modelo de adhesin mecnica.

Este modelo es el primero y el ms antiguo de todos, tiene su base en que la adhesin se debe a un anclaje del polmero, adhesivo, en los poros y rugosidades superficiales del sustrato.

La penetracin del polmero en la orografa superficial del sustrato provoca que la zona de contacto real entre los dos materiales sea varias centenas de veces superior a la correspondiente a la superficie aparente de contacto. Por tanto basndonos en este modelo los factores de rugosidad y porosidad son factores favorables a la adhesin, y por otro lado las cavidades no alcanzadas por el adhesivo constituyen untos potenciales de iniciacin de rotura de la unin.

1.2 Modelo de la difusin.

El modelo de la difusin permite explicar la auto-adhesin entre polmeros idnticos. El modelo establece como mecanismo de la adhesin la migracin de cadenas polimricas entre las dos superficies de los polmeros en contacto. Para que este proceso se pueda llevar a cabo no necesariamente tiene que ser entre polmeros iguales, si no que ambos polmeros tienen que ser miscibles para que se produzca una migracin ptima. La miscibilidad de los polmeros se puede cuantificar mediante los parmetros de solubilidad () los cuales se miden en Hildebrands:

2/1

=

VRTv

Los valores de los parmetros de solubilidad dependen del grado de interacciones intermoleculares en el disolvente o polmero.

Un polmero es soluble en agua cuando posee un nmero suficiente de grupos hidrfilos a lo largo de la cadena principal o de las cadenas laterales. Estos grupos comprenden principalmente aminas, amidas, grupos carboxlicos y grupos sulfnicos.

En general dos polmeros sern miscibles si poseen parmetros de solubilidad parecidos.

Figura 3.1: Parmetros de solubilidad.


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1.3 Modelo elctrico.

Este modelo permite explicar las adhesiones en el caso de adhesivo/metal. La diferente naturaleza de los materiales facilita la transferencia de electrones dando como resultado la formacin de una capa elctrica en la interfase.

Figura 3.2: Modelo elctrico.

La existencia de la doble capa elctrica se observa realizando experimentos muy sencillos, cuando las uniones adhesivo/metal se separan muya rpidamente se observan destellos elctricos.

1.4 Modelo reolgico.

Considera que al realizar un ensayo de ruptura de adhesin, los sustratos y las uniones se someten a solicitaciones mecnicas que dirigen la ruptura de la unin a un lugar diferente dependiendo de la naturaleza y magnitud de las solicitaciones.

1.5 Modelo de las capas dbiles de ruptura preferente.

El principio del modelo es que la propagacin de una fractura en una unin adhesiva no tiende a producirse en la zona interfacial, si no que tiende a dirigirse hacia zonas dbiles de la superficie del sustrato o del adhesivo.

Las capas interfaciales de cohesin dbil se producen por diversas circunstancias: como contaminacin, debido a burbujas de aire, polvo, humedad que no se ha eliminado de la superficie del sustrato, o debido a sustancias de bajo peso molecular que migran a la interfase una vez que se ha formado la unin, como la migracin de antioxidantes. Reacciones entre el sustrato y el adhesivo originando nuevas estructuras con propiedades diferentes a la de la interfase.

2.1 Modelo de la adsorcin termodinmica o mojado superficial.

Es un modelo de validez general, a partir del cual se pueden explicar la mayora de las uniones adhesivas. El modelo termodinmico establece que para que se produzca una adecuada adhesin deben existir mltiples zonas de contacto entre el adhesivo y la superficie del sustrato. La adhesin termodinmica ser tanto mejor cuanto mayor sea la mojabilidad del adhesivo.

Este modelo implica la creacin de fuerzas intermoleculares en la interfase adhesivo/sustrato, dichas fuerzas son enlaces secundarios, tales como las fuerzas de Van der Waals y puentes de hidrgeno. La fuerza debida a estos enlaces puede ser muy elevada si se produce un gran nmero de enlaces.


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Tambin se pueden generar enlaces qumicos en la interfase que contribuyen a la adhesin, pero esto ya forma parte del modelo del enlace qumico que se explicar ms adelante. Las fuerzas intermoleculares que se desarrollan en la interfase reciben el nombre de fuerzas de humectacin o mojabilidad

Para llevar a cabo una adhesin, hace falta que el adhesivo moje al sustrato para que este recubra todos los poros y rugosidades del sustrato y obtener un contacto ntimo entre ambos. Para saber si un lquido moja un sustrato o no se observan los ngulos de contacto:

Figura 3.3: ngulo de contacto en la interfase entre un lquido y un slido.

Se considera que un lquido moja a un slido cuando el ngulo de contacto es inferior a 90. Esto solo ocurre cuando la tensin superficial del lquido es igual o inferior a la energa superficial del sustrato. En caso contrario se dice que el lquido no moja el slido.

Figura 3.4: Ejemplo de diferentes mojados superficiales.

La energa superficial del sustrato se puede calcular a partir de la ecuacin de Young: )cos1( = la YW

2.2 Modelo del enlace qumico.

En este modelo se considera que la adhesin se debe a la creacin de enlaces primarios qumicos entre el sustrato y el adhesivo. Esto se puede conseguir mediante tratamientos superficiales de los sustratos, o empleando adhesivos reactivos. En la interfase adhesivo/sustrato se pueden formar diferentes enlaces, covalentes o inicos.


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2.3 Modelo cido base.

El modelo explica la adhesin en base a las interacciones qumicas de naturaleza cido base.

4. Clasificacin de los adhesivos.

En el mundo de los adhesivos existen diversas clasificaciones atendiendo a una u otras propiedades. Una de las clasificaciones ms utilizadas se basa en el mecanismo de la formacin de la junta adhesiva pudindose distinguir dos grandes grupos:

1. Adhesivos prepolimerizados: El polmero ya exista antes de aplicar el adhesivo en la unin. Dentro de este grupo se pueden hacer varias divisiones:

a) En fase lquida: a.1) Soluciones acuosas como los cementos, colas o el almidn. a.2) Soluciones orgnicas como el caucho natural. a.3) Emulsiones o lquidas como los adhesivos en base a PVC.

b) En fase slida: b.1) Adhesivos piezosensibles como los adhesivos de contacto o las

cintas adhesivas. b.2) Adhesivos termofusibles o hot melts.

2. Adhesivos reactivos: Se caracterizan porque el adhesivo en estado lquido, gel, se halla constituido por monmeros o cadenas oligmeras que polimerizan o se entrecruzan durante el proceso de polimerizacin que ocurre cuando tal adhesivo se ubica entre los sustratos a unir. De igual manera que con el grupo anterior, se pueden obtener distintas divisiones:

a) Que curan mediante poliadicin como los cianoacrilatos, los anaerbicos o los acrlicos.

b) Que curan mediante policondensacin como los epoxis o las siliconas.


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La clasificacin que se va a seguir para caracterizar cada uno de los polmeros es:

Adhesivos

Prepolimerizados

Reactivos

En fase liquida

En fase slida

Sol. Acuosa

Sol. Orgnica

Emulsin

Piezosensibles

Termofusibles.

Rgidos

Tenaces

Flexibles

Anaerbicos

Cianoacrilatos

Epoxis

Acrlicos

A. tenaces

Ciano. tenaces

Epoxis tenaces

Siliconas

Poliuretanos

Silanos modf.


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5. Procesos de curado.

Antes de empezar a ver los distintos tipos de adhesivos, se va a mostrar los distintos tipos de procesos de curado que pueden sufrir los adhesivos.

Como se vio anteriormente, el proceso de curado es un proceso donde el adhesivo cambia sus propiedades fsico-qumicas, y este puede ocurrir de diversas formas.

5.1 Reaccin anaerbica.

El componente de curado permanece inactivo mientras esta en contacto con el oxgeno atmosfrico. Si al adhesivo se le priva del oxgeno atmosfrico, el curado se produce rpidamente. El curado del adhesivo tambin viene estimulado por el contacto entre las superficies del adhesivo y del metal, que funcionan como catalizador. Los materiales pasivos, como la cermica el vidrio, plsticos, plata, que solo tienen un ligero efecto catalizador y por tanto requieren del uso de activadores para lograr un curado rpido y completo. Como componentes activos de curado rpido anaerbico se encuentra el latn, el cobre, bronce, hierro, acero

La rapidez en la que el curado se produce en los adhesivos anaerbico viene determinado por los substratos a unir, la holgura entre las piezas, la temperatura y el activador.

Figura 5.1.1: Influencia de los sustratos a unir. Figura 5.1.2: Influencia de la holgura

Figura 5.1.3: Influencia de la temperatura


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5.2 Curado por luz ultra violeta (UV)

El tiempo de curado de estos adhesivos depende de la intensidad y de la longitud de onda de la luz UV.

Figura 5.2.1: Variacin de la profundidad del curado en funcin del tiempo (UV)

El curado adhesivo por radicacin UV, depende de la intensidad y la longitud de onda como se ha nombrado anteriormente, por lo que la transparencia del adhesivo a la luz UV es un factor importante, ya que si es poco transparente el curado no se llevara acabo completamente en el interior del adhesivo.

5.3 Curados por reaccin aninica.

Este proceso de curado ocurre principalmente en los cianoacrilatos, donde los monocomponentes polimerizan al contacto con superficies alcalinas. Las superficies con un pH por encima de 7 pueden retrasar incluso inhibir el curado, mientras que pH cidos aceleran el proceso.

5.4 Curado mediante activadores.

El proceso de curado se produce cuando se usan activadores. Segn el adhesivo, ste y el activador pueden aplicarse por separado a las superficies de unin o combinarse previamente en una mezcladora esttica antes de su aplicacin.


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5.5 Curado por humedad ambiental.

Proceso de curado de adhesivos reactivos, el adhesivo polimeriza por una reaccin de condensacin que supone una reaccin con la humedad del ambiente.

En general la humedad ambiental existente en el aire y sobre la superficie de unin, es suficiente para iniciar el curado en pocos segundos. Cuanto ms baja es la humedad ms lento es el curado, pero una humedad muy elevada puede empeorar la resistencia final de la unin

.

Figura 5.5.1: Tiempo de curado a distintas humedades relativas.

6. Adhesivos prepolimerizados.

6.1. Adhesivos prepolimerizados en fase lquida.

6.1.1. Adhesivos prepolimerizados en solucin acuosa.

Los adhesivos prepolimerizados en solucin acuosa se pueden distinguir segn su origen, si es de origen natural o de origen sinttico.

Algunos de los adhesivos prepolimerizados ms importantes son la celulosa, utilizado en la elaboracin de colas para papeles tintados, el almidn, goma arbiga, que es un polisacrido que se extrae de la resina de rboles subsaharianos, o la colofonia, que es una resina extrada de las conferas.

Los de origen sinttico principalmente se basan en polmeros de PVP (polivinilpirrolidona), PEG (polietilenglicol) y PAV (Polialcohol vinlico).

Figura 6.1.1.1: PVP Figura 6.1.1.2: PEG


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6.1.2. Adhesivos prepolimerizados en solucin orgnica.

Estos adhesivos se encuentran en declive debido a los problemas de seguridad e higiene asociados con el uso de disolventes orgnicos. Dichos adhesivos suelen estar compuestos de:

Caucho: Responsable de la cohesin y de la elasticidad del adhesivo curado Resina: Proporciona untuosidad. Disolvente: mantiene la mezcla en estado lquido/fluido. Cargas: Proporcionan caractersticas mecnicas al producto final Pigmentos: Colorean el producto.

Los polmeros utilizados en estos adhesivos normalmente son lineales y adquieren propiedades elsticas tras su reticulacin, la cual se produce con el oxgeno del aire en el caso del adhesivo de aislamiento SBR (copolmero de estireno y 1,3-Butadieno).

Figura 6.1.2.1: Caucho SBR.

Dichos adhesivos se aplican sobre la superficie y se espera un tiempo llamado tiempo de preevaporacin donde se evapora la mayor parte del disolvente, y finalmente se unen las dos piezas, y el curado continua hasta que finalmente se evapora todo el disolvente.

Dentro de este grupo existen diversos adhesivos, los que estn basados en caucho SBR o acrlicos que proporcionan al adhesivo una alta untuosidad y duradera.

Otros basados en caucho de nitrilo que proporciona al adhesivo una gran resistencia a aceites, disolventes y plastificantes. Y los adhesivos de contacto basados en caucho de neopreno.

6.1.3. Adhesivos prepolimerizados en emulsin.

En este caso el polmero se encuentra emulsionado dentro de una fase continua que puede ser orgnica o inorgnica. Principalmente se encuentran los polmeros vinlicos y polmeros acrlicos.

Dentro de los polmeros vinlicos se encuentran el PVC y el PE que son emulsionados con disolventes orgnicos, sin embargo los ms usuales son los adhesivos de poliacetato de vinilo (PAcV) y los poliacrlicos que son emulsionados en agua.

Los adhesivos en emulsin basados en polmeros acrlicos se suelen emplear como autoadhesivos en cintas adhesivas y etiquetado debido a que se unen fcilmente a las superficies y tienen una buena resistencia qumica al agua. El inconveniente que tienen es que su coste es elevado y por tanto limita su utilizacin.


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6.2. Adhesivos prepolimerizados en fase slida.

6.2.1. Adhesivos piezosensibles.

Los adhesivos piezosensibles, autoadhesivos o PSA son aquellos que precisan de una ligera presin para realizar su funcin adhesiva. Normalmente se encuentra sobre un soporte fsico, el cual les aade una serie de caractersticas mecnicas. El sistema ms comn son las cintas adhesivas muy utilizadas en mbito cotidiano:

Figura 6.2.1.1: Cinta adhesiva de una cara.

Figura 6.2.1.2: Cinta adhesiva de doble cara.

No precisan de un curado, si no que sus propiedades reolgicas y su untuosidad permanente son responsables de su adhesin instantnea.

Los autoadhesivos son materiales viscoelsticos, los polmeros que lo forman tienen una temperatura de transicin vtrea muy por debajo de la temperatura ambiente. Durante el proceso de formacin de la unin se desarrollan una serie de mecanismos descritos anteriormente, en estos mecanismos existe una excepcin debido a que en los PSA, el efecto de la rugosidad es diferente, ya que los PSA tienen dificultades para rellenar las cavidades debido a su comportamiento viscoelstico, y por tanto queda aire alojado en las cavidades lo que supone puntos de iniciacin de rotura.

Los autoadhesivos pueden estar basados en diferentes materiales polimrico, generalmente todos elastmeros. Algunos de ellos son:

Autoadhesivos de caucho natural. Autoadhesivo de caucho SBR Autoadhesivo de copolmero en bloque. Autoadhesivos de caucho de butilo Autoadhesivos en base a polmeros acrlicos. Autoadhesivos de polmeros vinil-ter. Autoadhesivos de silicona.


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6.2.2. Adhesivos termofusibles.

Los adhesivos termofusibles o tambin conocidos como hot-melt son materiales termoplsticos a temperatura ambiente y lquidos ms o menos viscosos a la temperatura de aplicacin. No contienen ni agua ni ningn otro disolvente. Funcionan por prdida de calor y solidificacin a partir de su estado fluido (alrededor de los 150-180C), lo que hace que su proceso de cura sea muy rpido.

La composicin de los adhesivos termofusibles es:

El polmero o copolmero confiere la cohesin y la flexibilidad al adhesivo, creando la estructura bsica responsable de las propiedades mecnicas del holt-melt. La resina aumenta la humectacin y la adhesin a los sustratos, mientras que la cera disminuye la viscosidad haciendo ms fcil el uso del termofusible permitiendo contralar los tiempos de pegado.

Hot-melt

Co/Polmero

Resina

Cera

Otros

Acrilatos

Maleatos

Propileno

Acetato de vinilo

Etileno

Hidrocarburo

Colofonia

Colofonia mod.

Terpeno-fenlicas

Minerales der.pret.

Sintticas

Polietileno

Polipropileno


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7. Adhesivos reactivos.

En este grupo se encuentra los adhesivos que polimerizan durante la unin adhesiva, son fluidos, mas o menos viscosos constituidos bsicamente por monmeros y/u oligmeros. Estos adhesivos presentan una serie de ventajas, que los hacen muy interesantes en el campo de la ingeniera.

El adhesivo pasar de estado lquido a estado slido sin prdidas de masa y con inapreciables prdidas de volumen. Lo que permite hacer adhesiones de alto rendimiento y obtener sellados fiables.

No existen disolventes en la formulacin de los adhesivos reactivos por lo que no presentan problemas de emisin de agentes inflamables, txicos o dainos para el medio ambiente.

Se puede predecir las caractersticas que tendr el polmero y por tanto predecir las roturas cohesivas y el comportamiento mecnico de la adhesin.

Los polmeros que se obtienen mediante estos adhesivos pueden ser tanto homopolmeros como copolmeros y dentro de este rango tanto al azar, alternantes, en bloque o en injertos.

Como se vio al principio, estos adhesivos polimerizan cuando se va a realizar la unin adhesiva, los mecanismos por los cuales ocurre la polimerizacin son dos: poliadicin o polimerizacin en cadena y policondensacin o polimerizacin en etapas.

En la poliadicin los monmeros normalmente contienen un enlace doble C-C, que puede participar en una reaccin en cadena la cual se compone de tres etapas:

1. Etapa de iniciacin: Una o varias especies iniciadoras, generan mediante una reaccin qumica o mediante una descomposicin trmica una especie activa, que puede ser un radical, un anin, un catin o un complejo de coordinacin, inicia la polimerizacin adicionndose al doble enlace del monmero, generando otra especie activa.

2. Etapa de propagacin: Las nuevas especies activas generadas se adicionan sucesivamente a nuevos monmeros mediante la apertura del doble enlace. El proceso se repite una y otra vez hasta llegar a la ltima etapa del proceso.

3. Etapa de terminacin: La etapa de propagacin se interrumpe por reaccin con otra cadena en crecimiento, por reaccin con otras especies existente en la mezcla o por descomposicin espontnea del ncleo activo.


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Figura 7.1: Esquema de la poliadicin. 1) Iniciacin. 2) Propagacin. 3) Terminacin.

Los adhesivos de poliadicin generalmente son en base acrlica.

Figura 7.2: Poliadicin del cianoacrilato de metilo.

La policondensacin se basa en dos monmeros polifuncionales que son capaces de reaccionar mutuamente. Este proceso se repite en toda la mezcla hasta que todos los monmeros se convierten en especies de bajo peso molecular, formando molculas conocidas como oligmeros, estas molculas pueden reaccionar mutuamente a travs de sus grupos funcionales, formando cadenas polimricas de peros molecular moderado.

No se alcanzan pesos moleculares tan elevados como en la poliadicin, debido a que conforme se incrementa el peso molecular de la cadena, decrece de forma dramtica la concentracin de grupos funcionales libres. Adems tales grupos se hallan en los extremos de las cadenas y, por ellos, no pueden moverse libremente en un medio de reaccin viscoso.

En este mecanismo las cadenas de polmeros se forman muy lentamente requiriendo en ocasiones horas o das para que se lleve a cabo el curado completo. Adems, debido a que las reacciones qumicas involucradas en este mecanismo requieren energas de activacin relativamente elevadas, la mezcla de polimerizacin generalmente tiene que ser calentada.

A continuacin se muestra una figura donde se comparan las velocidades de curado de los dos mecanismo, que como se ha nombrado anteriormente, en la poliadicicn la formacin de cadenas es ms rpida que en la policonsdensacin.


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Figura 7.3: Cinticas de curado en virtud del mecanismo de polimerizacin.

Donde se observa que los tiempos de curado en la poliadicin son ms cortos que en la policondensacin.

7.1. Adhesivos reactivos rgidos.

Los adhesivos rgidos se emplean generalmente en aplicaciones estructurales. Los adhesivos rgidos presentan un alto rendimiento frente a esfuerzos estticos, de cortadura, compresin y traccin. Pero son muy sensibles a esfuerzos de pelado y de cargas dinmicas.

Figura 7.2.1: Tipos de esfuerzos.

7.1.1. Adhesivos anaerbicos.

Un adhesivo anaerbico no reacciona en presencia de aire. Sin embargo, en ausencia de aire y presencia de iones metlicos el proceso de curado tiene lugar. Estos productos tienen numerosas aplicaciones en el ensamblaje de piezas cilndricas, en la fijacin de piezas roscadas etc.

Los adhesivos anaerbicos monocomponentes e formulan como: Monmero: Metacrilatos. Reactivos para el curado: Iniciador (hidroperxidos), acelerador (aminas),

coaceleradores (cidos dbiles, sacarina). Estabilizadores: Evitan que la formacin de radicales libres no progrese. (sal

disdica). Inhibidores: Especies que reaccionan con los radicales libres generando

especies inactivas (hidroquinona). Modificadores de rendimiento: Plastificantes, lubricantes, promotores de

adhesin. Modificadores de forma: Colorantes y pigmentos, modificadores de la

viscosidad.


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En estos tipos de adhesivos el sustrato a unir desempea un papel importante como iniciador como se ver mas adelante. Cuando las superficies a unir estn son pasivas se puede emplear un agente qumico que supla la ausencia de iones metlicos desencadenantes de la polimerizacin.

Estos agentes reciben el nombre de activadores y pueden ser orgnicos, que producen una velocidad de curado moderada obteniendo una unin resistente, en base a sales de cobre, obteniendo una velocidad de curado elevada pero produciendo un deterioramiento de la unin, y en base a catalizadores qumicos, obteniendo velocidades de curado elevadas.

El mecanismo de curado de los adhesivos anaerbicos, empieza con la formacin de la especie activa a partir de la reaccin entre el perxido y los iones metlicos.

Figura 7.2.1.1: Formacin de la especie activa.

A continuacin se produce la polimerizacin por poliadicin.

Figura 7.2.1.2: Poliadcin anaerbica.

La polimerizacin no se lleva a cabo en presencia de oxgeno debido a que este inhibe la especie activa.

Figura 7.2.1.3: Inhibicin de la especie activa.


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7.1.2. Adhesivos cianoacrilatos.

En su origen los cianoacrilatos fueron descubiertos a travs de investigaciones para obtener adhesivos aptos para realizar suturas qumicas de heridas. Sin embargo, sus primeros usos fueron industriales, aunque en la actualidad se tambin se utilizan para fines mdicos.

Los cianoacrilatos forman adhesiones resistentes con una gran variedad de sustratos como metales, plsticos, cauchos, madrea etc. Siempre y cuando sean superficies poco porosas, ya que los cianoacrilatos tienen dificultades para rellenar todos los poros.

La formulacin de los cianoacrilatos consta de: Monmeros: Cianoacrilato de metilo, etilo, propilo, metoxibutilo, n-butilo, etc. Estabilizadores: cidos dbiles. Espesantes. Modificadores de rendimiento: Aditivos para mejorar la adhesin a materiales

porosos. Modificadores de forma: Colorantes y aditivos fluorescentes.

En los cianoacrilatos la polimerizacin se lleva a cabo por contacto con la humedad del aire. Casi todos los sustratos tienen humedad adsorbida en sus superficies, y esta humedad proporciona iones hidroxilo que actan como iniciadores de la polimerizacin aninica.

Figura 7.2.2.1: Polimerizacin de los cianoacrilatos.

Como consecuencia directa del mecanismo de curado, los cianoacrilatos dependen de la humedad relativa del aire. Por tanto el tiempo de curado es menor cuanto mayor es la humedad relativa del aire.

Para evitar esta dependencia se han desarrollado adhesivos de cianoacrilatos que curan por radiacin UV. La reaccin transcurre por va radical, y a diferencia de la que transcurre por va aninica, se obtienen cadenas de elevado peso molecular

Como ventajas destacables de los cianoacrilatos se puede decir que son adhesivos monocomponentes de fcil aplicacin, forman adhesiones fuertes rpidamente, hacen falta cantidades muy pequeas de adhesivo y tienen una buena resistencia qumica a la mayora de disolventes. Pero tambin presenta una serie de desventajas como su pobre capacidad de relleno (normalmente hasta 0.2 mm), tienen resistencia pobre al impacto, baja resistencia a los esfuerzos de pelado.


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Los cianoacrilatos normalmente se utilizan en la automocin, como en la adhesin de piezas plsticas, en la electrnica, en la industria cosmtica, en la industria militar, en el desenmascarado de huellas digitales y en suturas mdicas.

7.1.3. Adhesivos epoxis.

Las primeras resinas epoxis fueron sintetizadas por primera vez durante el periodo previo a la II Guerra Mundial, pero no fueron empleadas hasta una vez finalizada esta.

Los epoxis se caracterizan por tener una gran capacidad de rellenar las holguras, pero al igual que el resto de adhesivos rgidos, se obtiene una unin ptima cuando las holguras rondan los 0.1 mm. Los adhesivos estn formulados en base a:

Monmeros, en base a epoxi. Agentes de curado, en base a aminas. Existen nuevas formulaciones de epoxis

catinicos de curado UV, que emplean especies capaces de generan cationes al ser expuesta a radiacin UV, como las sales de triarilsulfonio.

Cargas como aluminio o slice, para minimizar el efecto de contraccin y expansin del adhesivo.

Espesantes. Pigmentos. Resinas diluyentes de bajo peso molecular para reducir la viscosidad, mejorar

la tenacidad o la flexibilidad, la capacidad de mojado, etc. Aceleradores de curado a temperatura ambiente, como los fenoles o derivados

fenlicos.

Figura 7.2.3.1: Sal de triarilsulfonio.

El sistema de curado ms comn emplea una amina primaria bi o trifuncional (diamina o triamina) para logra el entrecruzamiento de cadenas.

A continuacin se detalla el mecanismo mas empleado para obtener los adhesivos epoxis a partir de bisfenol-A y epiclorhidrina.


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En primer lugar se tiene que sintetizar el diepoxi, y para ello el NaOH reacciona con el bisfenol-A para dar lugar a una sal sdica:

Los pares de electrones sin compartir del oxigeno de la sal sdica reaccionan con el carbono de la epiclorhidrina, que tiene una densidad de carga positiva, produciendo la salida del cloro.

Repitiendo el proceso con el otro oxigeno se obtiene:

Donde ya se obtiene diepxido, que es el prepolmero de los adhesivos epoxi, y la reaccin se termina ya que ha reaccionado toda la epiclorhidrina.


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Puede ocurrir que exista ms bisfenol-A que epiclorhidrina en el medio y por tanto se obtendra:

Formando finalmente:

Donde se vuelve a recuperar el NaOH.

Una vez obtenido el prepolimero, falta comenzar la reaccin de polimerizacin, es decir el proceso de curado donde se va a formar el polmero, y es aqu donde entra en juego la amina.


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Este proceso se inicia en los grupos epxidos al reaccionar con las aminas:

La carga negativa del oxgeno ataca al hidrogeno unido al nitrgeno:

Pero el grupo amino an tiene un hidrogeno, que puedo reaccionar con otro epoxi de la misma manera, obteniendo:

Y otra vez, como es una diamina, los dos hidrgenos pueden volver a reaccionar con los grupos epoxi:


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A la vez que los otros extremos de los diepxidos, pueden reaccionar con otras aminas, y por tanto extendiendo la reaccin finalmente se obtiene una macromolcula, el polmero.

El proceso de curado de los adhesivos epoxis se realiza a altas temperaturas o a temperatura ambiente con un proceso de post-curado por calor.

Cuando el curado se lleva a temperatura ambiente se consigue alrededor de un 60% de la resistencia total de la unin adhesiva lo que permite mantener los sustratos unidos para posteriormente completar el curado mediante un proceso de post-curado para que terminen de reaccionar el resto de los grupos epoxis.

Los epoxis bicomponentes que se pueden encontrar en el mercado, en vez de aminas, utilizan las versamidas como agente de curado, que son menos molestas en cuanto a olores que las aminas, ya que estn basadas en aceites secos dimerizados y combinados con di o triaminas.

Estos productos comerciales requieren de un catalizador, para que la reticulacin se pueda llevar a cabo a temperatura ambiente, que aunque no se consigue el mismo rendimiento que aquellos que curan a elevadas temperaturas, es suficiente para ser aplicados en una multitud de aplicaciones.

En la actualidad existen adhesivos monocomponentes, es decir no se necesita mezclar dos componentes (diepxido y amina), con un agente endurecedor, que se activa mediante una reaccin a alta temperatura y se inicia el proceso de reticulacin/curado.


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Un tipo de adhesivos epoxi muy reciente, son aquellos denominados, epoxis catinicos. Son productos monocomponentes capaces de iniciar la reaccin de polimerizacin tras su exposicin a radiacin UV.

Exposicin a radiacin UV.

Iniciacin del proceso de reticulacin.

Los adhesivos epoxis se utilizar en un amplio campo, desde uniones estructurales en la industria de la aeronutica, pasando por ser aditivos en hormigones y en elementos de construccin, hasta el la electrnica.

7.2. Adhesivos reactivos tenaces.

Los adhesivos tenaces se emplean en estructuras sometidas a esfuerzos dinmicos. Tambin presentan un alto rendimiento cargas estticas y responden mejor que los adhesivos rgidos frente a esfuerzos de pelado. Al igual que los adhesivos rgidos, lo tenaces se pueden clasificar segn su capacidad de relleno de holgura:

Relleno de holgura bajo: Anaerbicos y cianoacrilatos Relleno de holgura intermedio: Acrlicos. Relleno de holgura elevado: Epoxis.

7.2.1. Adhesivos tenaces. Acrlicos. .

Los adhesivos acrlicos se desarrollaron para suplir las decadencias de los adhesivos epoxis, como la necesidad de calor para las formulaciones de alto rendimiento entre otras. Los adhesivos acrlicos presentan soluciones a estas limitaciones, hasta el punto de considerarlos como una alternativa a los epoxis.

Un adhesivo acrlico esta compuesto de: Monmeros monofuncionales: Como el metacrilato de metilo. Reforzadores en base a caucho. Reactivos para el curado:

o Parte A: Contiene el iniciador (perxidos) o Parte B: Contiene el reductor (aminas o DFP) o metal.

Colorantes, para diferenciar la parte A de la B.

Una de las principales diferencias de los adhesivos acrlicos es que no necesitan que la mezcla entre resina y activador sea completamente homognea, ya que una vez creado los centros activos la propagacin de la formacin del polmero se produce en el seno del adhesivo.


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El sistema de curado se inicia cuando los iniciadores generan radicales libres conjuntamente con los reductores.

Figura 7.2.1.1: Sistemas de iniciacin de curado. 1) Iniciador. 2) Reductor.

Figura 7.2.1.2: Hidroperxido de cumeno Figura 7.2.1.3: Dihidroxipiridina. CHP. CHP. Iniciador Reductor.

La formacin de radicales libres se puede conseguir a partir del iniciador mediante un agente reductor, o tambin se puede conseguir mediante fotoiniciadores que generan radicales libres al ser expuesto a la radiacin UV.

Figura 7.2.1.2: Reaccin de iniciacin por fotoiniciador.

Los adhesivos acrlicos suelen emplearse en paneles de calefaccin solar, en equipamiento deportivos sometido a tensiones como las raquetas de tenis, en uniones estructurales de aviones y embarcaciones, as como en la fabricacin de muebles (mesas de vidrio y metal) y fabricacin de aparatos mdicos desechables.

7.2.2. Adhesivos tenaces. Anaerbicos tenaces.

Las primeras formulaciones de los adhesivos anaerbicos eran muy sensibles a cargas dinmicas, esfuerzos de traccin y de pelado.

Para suplir estas deficiencias se disearon nuevos monmeros, el primero fue el metacrilato de uretano, obteniendo una molcula que contena segmentos rgidos, metacrilato, y flexibles, uretano, es decir se formaba un copolmero. Consiguiendo un adhesivo que combinaba la resistencia a la temperatura, a la traccin, al impacto y al pelado, entre otras.

Los anaerbicos tenaces se formulan de la misma manera que los anaerbicos anteriormente visto, la nica diferencia, es el monmero empleado que son en base a dimetacrilatos de uretano. Los extremos rgidos se encargan de que la reaccin de polimerizacin transcurra segn la reaccin anaerbica, mientras que la parte flexible confiere la tenacidad que se requiere del adhesivo.

El proceso de curado es anaerbico, aunque tambin existen por radiacin UV.


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Dichos adhesivos se aplican en los campos de los anaerbicos, mas otras aplicaciones estructurales, como uniones metal-metal, metal-vidrio, adhesin de altavoces, elementos electromecnicos, o en desechables mdicos, como los cabezales de las jeringas.

7.2.3. Adhesivos tenaces. Cianoacrilatos tenaces.

Al igual que los anaerbicos tenaces, los cianoacrilatos tenaces nacen como respuesta a las deficiencias que presentan los cianoacrilatos estndar, ofreciendo mejor resistencia a esfuerzos de pelado, impacto y cargas dinmicas.

Para mejorar dichas caractersticas, el adhesivo, originalmente rgido y con un comportamiento dinmico pobre, se le adiciona una segunda fase elstica, capaz de absorber energa durante la deformacin del material adhesivo. Dicha fase suele ser en base a caucho.

La formulacin de los cianoacrilatos tenaces es la misma que la de los estndares, lo nico que cambia es la adicin de los aditivos. En ocasiones se emplean hasta tres adhesivos, los cuales se aaden en forma de dispersin. Son materiales flexibles que complementan la rigidez de matriz adhesiva.

En los referentes al mecanismo de curado, al igual que los cianoacrilatos tenaces se estabilizan en medio cido dbil. Por ello el curado del adhesivo es tambin consecuencia de la humedad existente en los materiales a unir.

Sin embargo la velocidad de curado de los flexibles e menor a la de los tenaces, debido a que el cianoacrilatos de metilo se halla diluido en el resto de componentes, aditivos, por lo que el mecanismo de curado se ve, en parte, interrumpido. Aunque la velocidad se puede aumentar mediante la utilizacin de activadores.

Los campos en los que se emplean dicho adhesivos suele ser en adhesin de piezas metlicas y plsticas pequeas para subcomponentes de automocin, adhesin de caucho y caucho-metal, adhesiones de componentes electrnicos en placas de circuitos impresos sometidos a vibraciones, o la adhesin de etiquetas identificativos.

7.2.4. Adhesivos tenaces. Epoxis tenaces.

La variable que incluyen estos adhesivos respecto a los epoxis standards, es la introduccin de caucho en su formulacin, generalmente de nitrilo, copolmero de butadieno/acrilonitrilo, que es capaz de precipitar de forma microdispersa cuando la resina se endurece. Con la adicin de esta fase de caucho se mejoran las caractersticas del adhesivo curado frente a esfuerzos de pelado, sobre todo a bajas temperaturas en las que otros epoxis pierden todas sus caractersticas de flexibilidad.

Los epoxis tenaces se aplican principalmente en aplicaciones estructurales, como en la aeronutica, en la industria espacial, naval y en el campo de la electrnica.


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7.3. Adhesivos reactivos flexibles.

La funcin primaria de los adhesivos flexibles es generalmente el sellado, aunque a veces se utilizan en uniones estructurales.

Los principales grupos de adhesivos flexibles que existen en la actualidad son las siliconas, los poliuretanos y lo silanos modificados, existe una cuarta familia, los poolisulfuruos, que se emplean nicamente en la fabricacin de ciertos elementos, estando en desuso debido a los problemas de seguridad e higiene.

Figura 7.3.1: Evolucin en el consumo de adhesivos flexibles.

Los adhesivos flexibles se pueden encontrar bsicamente en dos formas:

Sistemas monocomponentes, RTV-1: El adhesivo reacciona con la humedad ambiental. El curado comienza en la capa exterior y continua hacia el interior del adhesivo. Conforme avanza el proceso de polimerizacin en adhesivo se vuelve cada vez ms impermeable a la humedad dificultando la polimerizacin de las capas interiores, lo que limita la capacidad de relleno. El proceso de curado se vuelve lento ya que el curado en profundidad esta controlado por la difusin.

Figura 7.3.2: Curado de sistemas RTV-1.

Sistemas bicomponentes, RTV-2: El adhesivo reacciona con un segundo componente que se suele aadir al adhesivo. Los tiempos de curado son ms rpidos a los de sus homlogos monocomponentes.


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7.3.1. Adhesivos flexibles. Siliconas.

Las frmulas de cauchos de silicona RTV-1 y RTV-2 incluyen polmeros de silicona, agentes reticuladotes y cargas principalmente, as como aditivos especiales.

Las siliconas RTV-1 reaccionan con la humedad produciendo la polimerizacin de los siloxanos.

Figura 7.3.1.1: Mecanismo de curado de siliconas RTV-1.

La polimerizacin de las siliconas RTV-2 se produce en todo el volumen, debido a que el agente polimerizador, el iniciador del curado, esta en contacto con toda la masa de siloxanos, por ello presentan tiempos de curado mas bajos que sus compaeros los RTV-1.

La polimerizacin de siliconas da lugar a subproductos de reaccin que normalmente suelen ser voltiles. Basndose en el subproducto que liberan se puede hacer una clasificacin de siliconas:

Acticas: Liberan cido actico. Alcoxi: Liberan alcoholes de diferente peso molecular, normalmente suele ser

metanol. Amnicas: Liberan aminas. Oxmicas: Liberan oximas, pero con la peculiaridad de que este producto es

neutralizado en la reaccin de polimerizacin: por ello suelen recibir el nombre de siliconas neutras.

Existen siliconas, capaces de iniciar el proceso de curado mediante radiacin UV, con la utilizacin de fotoindicadores.

Las siliconas tienen un amplio campo de accin, se utilizan en adhesin de componentes mecnicos y electrnicos, en la adhesin de gomas y tubos flexibles, en electrodomsticos, en recubrimiento de cintas transportadoras, adhesin de vidrio etc.

7.3.2. Adhesivos flexibles. Poliuretanos.

Los poliuretanos se preparan por reaccin de un isocianato, un macroglicol y un extendedor de cadena.

Los poliuretanos contienen un nmero significativo de grupo uretano, aunque no necesariamente repetidos en orden regular. Puesto que la composicin de los poliuretanos condiciona notablemente su estructura y esta determina las propiedades de los mismos y con ello sus aplicaciones.


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Figura 7.3.2.1: Configuracin del grupo uretano.

En la sntesis de los poliuretanos se utilizan reactivos muy variados, lo que proporciona una gran versatilidad de compuestos.

Dentro de los macroglicoles los ms utilizados son los del tipo polister y politer. Los polisteres son molculas que se obtienen por policondensacin de steres.

Cuando se hace reaccionar un cido dicarboxlico, con un glicol, se suele obtener un polister lineal cuyo peso molecular promedio puede llegar a se cercano a los 3000 Daltons.

Figura 7.3.2.2: Reaccin de esterificacin.

Figura 7.3.2.3: Reaccin de policondensacin de un cido dicarboxlico y un glicol.

Politeres: Se obtienen por condensacin de dos alcoholes con eliminacin de agua.

Figura 7.3.2.4: Reaccin de sntesis de un ter.

La adicin de politeres agrega al poliuretano una mayor resistencia a la hidrlisis que los obtenidos a partir de polisteres, pero en cambio pierden propiedades para unir elastmeros y otros polmeros. Adems de que son menos reactivos que los polisteres por lo que se necesita el empleo de catalizadores.

El segundo compuesto en la reaccin de sntesis de poliuretanos con los isocianatos. Estos se obtienen a partir de la fosgenacin de una amina primaria.

Figura 7.3.2.5: Reaccin de sntesis de un isocianato.


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Entre los isocianatos mas empleados en la sntesis de poliuretanos destacan el TDI y el MDI.

Figura 7.3.2.5: Frmula estructural del TDI y del MDI.

Tanto el TDI como el MDI son voltiles y txicos, el MDI es menos voltil que el TDI y por tanto esta sustituyendo el empleo del TDI.

En cuanto a los extendedores de cadena, son compuestos que facilitan el alargamiento de las unidades macromoleculares durante la sntesis de poliuretanos.

Figura 7.3.2.6: Formacin de una cadena en un poliuretano.

Figura 7.3.2.7: Formacin de una cadena en un poliuretano.

Una vez conocidos los elementos que van a actuar en la formacin del poliuretano, se procede a la explicacin del mecanismo. Inicialmente se produce la reaccin entre el isocianato y el polister lo que da lugar a una cadena alfa, que es el prepolmero.


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Figura 7.3.2.8: Reaccin de preparacin de un prepolmero.

Seguidamente se produce el alargamiento de la cadena formando nuevos grupos uretano, mediante glicoles, formando una cadena ms larga. En esta etapa se pueden aadir catalizadores u otros aditivos.

Figura 7.3.2.9: Alargamiento de la cadena: reaccin de formacin del polmero. Finalmente se produce la reticulacin total o parcial, esta etapa depende de si

se quiere obtener un poliuretano lineal y soluble, o reticulado e insoluble, en el primero de los casos esta etapa se elimina.

El proceso ocurre cuando los grupos NCO libres reaccionan con los grupos uretano para formar grupos alfnicos, obtenindose un compuesto que contiene segmentos blandos, flexibles provenientes del polister, y segmentos duros con mayor contenido de isocianato y el extendedor de la cadena,


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Figura 7.3.2.10: Reticulacin del polmero por creacin de grupos alfnicos.

Quedando una estructura altamente reticulada.

Figura 7.3.2.11: Estructura de un poliuretano altamente reticulado. Existe una incompatibilidad entre segmentos duros (polares y con alto punto de

fusin) y blandos (apolares y con bajo punto de fusin), lo que genera una separacin de fases en la estructura del poliuretano. Dicha separacin de fases es la responsable de las propiedades particulares de los poliuretanos.


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Existen estudios que indican que la separacin de fases en los poliuretanos favorece las propiedades adhesivas, as como que las propiedades adhesivas dependen de la configuracin de segmentos duros y blandos.

A mayor peso molecular de los segmentos blandos se consiguen propiedades de resistencia a la tensin y mayor elongacin a la ruptura, aunque el mdulo de elasticidad disminuye considerablemente debido a la cristalizacin de las cadenas polimricas. Existe una posibilidad que es la adicin de un polister con irregularidad estructural que impide la cristalizacin.

Respecto a segmentos duros, los isocianatos estructuralmente voluminosos producen poliuretanos con mayor mdulo de elasticidad, resistencia al desgarro y mayor fuerza de tensin.

Como extendedores de cadena se pueden utilizar dioles o diaminas. La utilizacin de diaminas origina poliuretanos con mejores propiedades fsicas ya que se forman grupos urea que facilitan las interacciones mediante puentes de hidrgeno.

Los adhesivos de poliuretano se pueden encontrar en base a solvente, en dispersin acuosa y poliuretanos reactivos.

El grupo ms amplio es de los poliuretanos en base a solvente, que consiste bsicamente en la disolucin de una granza polimrica (en forma de escamas), en un disolvente o mezcla de disolventes.

A los poliuretanos se le aaden cargas para aumentar las propiedades mecnicas, controlar las propiedades reolgicas, incrementar la resistencia a la separacin de uniones adhesivas, y reduccin de la degradacin de los adhesivos por la humedad.

Algunas de estas cargas pueden ser sepiolita, o slice. OHOHOHMgOSi 244283012 8)()(

Figura 7.3.2.12: Frmula de la sepiolita. .

Figura 7.3.2.13: Poliuretano sin carga. (P).


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Figura 7.3.2.14: Poliuretano con slice (PA).

Figura 7.3.2.15: Poliuretano con sepiolita (PB).

En PB se observan los aglomerados de sepiolita bien embebidos en la matriz del poliuretano lo que indica compatibilidad entre ambos. En PA se observan pequeas partculas de slice muy bien embebidas con la matriz.

A continuacin se muestra un ensayo de pelado en T inmediatas, 5 minutos despus de formar la adhesin, sobre caucho. En ambos casos se obtuvo fallo de cohesin. Pero tanto la adhesin de slice y de sepiolita supone un aumento a las fuerzas de pelado.


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Figura 7.3.2.16: Fuerzas de pelado en t inmediata (30s despus de realizar la adhesin)

Ahora se muestran imgenes obtenidas por SEM, estas imgenes se obtuvieron despus de realizar la separacin adhesiva (30s despus) de un caucho lijado, por tanto en la otra parte no haba nada de adhesivo. Aunque el fallo fue en la zona de adhesin se puede observar que la cohesin influye bastante, ya que el poliuretano P esta ms deformado que el PA y el PB.

Figura 7.3.2.17: Poliuretano sin cargas (P)



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Y a continuacin se muestran despus de haber transcurrido 72 horas despus de la adhesin.

Figura 7.3.2.20: Poliuretano sin cargas (P).



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7.3.3 Adhesivos flexibles. Silanos modificados.

Los silanos modificados fueron descubiertos en Japn hace ms de dos dcadas, teniendo un crecimiento espectacular, por encima de las siliconas y poliuretanos. Dichos adhesivos se basan en el prepolmero de silano modificado:

Figura 7.3.3.1: Prepolmero del silano modificado.

La reaccin de polimerizacin es exactamente igual que el de las siliconas, iniciada por la humedad ambiental, o por la adicin de un segundo componente. Como subproducto de reaccin generan metanol, minimizando los olores.

Figura 7.3.3.2: Reaccin de curado de los silanos modificados.

La diferencia que existe entre este grupo y los otros dos, es que permiten aadir agentes promotores de la adhesin en su formulacin. Esto unido con la polaridad del polmero, permite una gran adhesin sobre sustratos muy variados, incluyendo todo tipo de polmeros y vidrio. Su campo de aplicaciones es muy amplio y poco a poco va aumentando, desde el transporte y la automocin, a la industria de la construccin, pasando por la construccin de remolques, contenedores, puertas y ventanas, maquinaria agrcola.


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8. Bibliografa. Adhesivos Volumen 1. Jos Miguel Martn Martnez. Universidad de Alicante. Tecnologa de la adhesin. Mario Madrid. Departamento tcnico de Loctite Espaa.

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Adhesivos y Polimeros