Síntesis y caracterización de un adhesivo
acuoso de poliuretano: Un aporte a la
producción nacional de adhesivos ecológicos
Synthesis and characterization of an aqueous polyurethane adhesive:
A contribution to the national production of ecological adhesive
Recibido: setiembre 12 de 2013 | Revisado: octubre 15 de 2013 | Aceptado: noviembre 15 de 2013
Luz G. Castañeda Pérez*
Andreí Lazo Manrique
Jacqueline Córdova Huamán
Eduardo Briceño Flores
Proyecto N° 062-Fincyt-FIDE-
COM-PIPEI-2012. Laboratorio de
Calidad, Investigación y Desarrollo
de Nuevos Productos, HACSA; Es-
cuela de Química, FCCNM-UNFV
Facultad de Ciencias N aturales y Matemáticas
Escuela Profesional de Química
Universidad Nacional Federico Villarreal
Abs t r act
In Peru solvent-based adhesives are commonly used, although they are a
serious risk to health and the environment. Water-based adhesives are an
alternative to replace them, but they cost more and are impor-ted. The
objective of this research was to develop an aqueous adhesive
Polyurethane (PU) that meets quality specifications and is environmen-
tally friendly. The process spanned thirty seven tests at laboratory level
achieving the formulation of aqueous PU adhesive. Their physicoche-
mical characterization was performed by Infrared Spectroscopy (FTIR),
viscosity Bookfield (1966cp), solid content (51%), Percentage of purity
(85-90%) and pH (5.28). The adhesive force (UNE EN 1392.2000) for
joints leather-rubber and other materials yielded an average value of 6.5
N / mm. This result is higher than the value set by the Peruvian Tech-
nical Standards, which establish a value equal to or greater than 4.0 N
/ mm to meet this important quality parameter. Pilot scale
production was carried out and already marketed.
Keywords:
Synthesis, characterization, aqueous, polyrethane, adhesive
Re sume n
En el Perú los adhesivos en base solvente son de uso general, pese a que
son un grave riesgo a la salud y al medioambiente. Los adhesivos en
base agua son una alternativa para reemplazarlos, pero tienen mayor
costo y son importados. El objetivo de esta investigación fue desarrollar
un adhesivo acuoso de Poliuretano (PU) que cumpla con especificacio-
nes de calidad y sea amigable con el medioambiente. El procedimiento
abarcó treinta y siete pruebas a nivel de laboratorio lográndose la for-
mulación de un adhesivo de PU acuoso. Su caracterización fisicoquí-
mica se realizó mediante Espectroscopia Infrarroja (IRTF), viscosidad
Bookfield (1966cp), contenido de sólidos (5!%), porcentaje de pureza
(85-90%) y pH (5.28). La fuerza adhesiva (UNE EN 1392.2000) para
uniones de cuero-caucho y otros materiales arrojó un valor promedio de
6.5 N/mm. Este resultado es mayor al valor establecido por las Nor-mas
Técnicas Peruanas, que establecen un valor igual o mayor a 4.0 N/
mm para cumplir con este importante parámetro de calidad. Se
realizó su producción a escala piloto y ya se comercializa.
Palabras claves:
Síntesis, caracteriación, adhesivo, acuosos, poliuretano
*E-mail: lcastaneda@unfv.edu.pe
| Cátedra Villarreal | Lima, perú | V. 1 | N. 2 | 139 - 152 | julio-diciembre | 2013 | issn 2310-4767 139
Síntesis y caracterización de un adhesivo acuoso de poliuretano: Un aporte a la producción nacional de adhesivos ecológicos
Introducción
En el Perú, más del 90% de los adhesivos uti-
lizados en la industria son en base a disolventes
orgánicos volátiles (Castañeda, 2012). Estos
compuestos son inflamables, generan fugas en el
proceso, largos periodos de evaporación, ocupan
amplios espacios de almacenamiento y dada su
volatilidad y toxicidad pueden generar daños a la
salud y al ambiente Instituto Tecno-lógico del
Calzado y Conexas (INESCOP) 2012. Preocupa
además, que niños y adolescentes ha-gan uso de
estos productos como alucinógenos. Por ello,
consideramos que es necesario el desa-rrollo
nacional de un adhesivo que en lugar de solventes
orgánicos utilice agua.
En nuestro país aún no se había desarro-
llado una tecnología nacional para la obten-
ción de adhesivos de Poliuretano (PU) en base
acuosa, se presentó este proyecto al concurso
del Fondo de Investigación y Desarrollo para
la Competitividad (FIDECOM), y se aprobó
el financiamiento del mismo con el código N°
062-Fincyt-FIDECOM-PIPEI-2012.
El desarrollo de la investigación deman-dó
una revisión de las patentes relacionada a la
producción de adhesivos acuosos, algunos de
los cuales no trabajan con agua, sino con la
mezcla agua-alcohol (Kanter, Si, Scholz, M.,
Lewandowski, K. 2002); otras son para adhe-
sivos acuosos que no involucran a PU, pero
presentan sus procedimientos que nos orientan
respecto a los parámetros de reacción (Paten-te
US 6 797,794 B2). Se propuso poliuretano (PU),
como polímero base debido a que posee alta
versatilidad para unir diversos tipos de ma-
teriales utilizados en la industria de calzados y
otros como: goma, termoplásticos, policloruro
de vinilo, poliuretano, (OEPM, 1999; Seymour
& Carraher, 2010)). Tienen curado rápido por
cristalización, es posible reticular con
isociana-tos (adhesivos biocomponentes) para
mejorar la resistencia de la unión adhesiva
frente al calor y a la humedad; presentan
buenas propiedades mecánicas después de la
formación de la unión adhesiva, entre otras
propiedades (INESCOP, 2013; Orgiles,2010).
El proyecto tuvo como objetivo principal
desarrollar un adhesivo poliuretánico en base
acuosa que reemplace a los adhesivos de base
solvente, nacional o importado para la indus-
tria del calzado y afines que cumpla las nor-
mas vigentes de calidad y sea ecológicamente
amigable. La investigación consistió en hacer
la formulación, síntesis, caracterización físi-
co - química y producción a escala piloto del
adhesivo de poliuretano acuoso.
Método
1. Reactivos básicos para la síntesis
Macroglicol (poliol): en esta
investiga-ción hemos trabajado con:
Adipato de 1,6 hexanodiol
Adipato de 1,4 butanodiol y
Con macroglicoles comerciales
Diisocianatos:
HDI (1,6–
hexametilendiisocia-nato)
MDI (4,4’–diciclohexilmetano
diisocianato)
IPDI (isoforondiisocianato)
TMXDI (tetrametil–xililen–
dii-socianato)
Extendedor de cadena :
1,4-butanodiol o 1,6-haxanodiol
Hidracina
2. Programa para la formulación: PU
HAC Formulation
Este programa está basado en la estequio-
metría de la reacción química principal y la
relación isocianato:poliol que se re-quiera
utilizar en la reacción. El progra-ma nos
sirvió para determinar los pesos de los
reactivos iniciales requeridos para la
síntesis del polímero de poliuretano. El
programa contiene la estequiometria de las
reacciones químicas y solicita ingresar los
siguientes datos:
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Luz Castañeda Perez / Andreí Lazo Manrique / Jacqueline Córdova Huamán / Eduardo Briceño Flores
•
La relación NCO/OH
•
Los pesos equivalentes de los reac-
•El tipo de diisocianato que será
tivos iniciales
•
empleado.
•
La masa del prepolímero que se re-
El emulsionante interno
quiera obtener.
•
El peso molecular del poliol que se
A continuación se muestra la ventana de este
utilice
programa (Figura 1):
Figura 1
Programa PU HAC Formulation
Figura 1. Programa PU HAC Formulation
El programa realiza los cálculos en
ape-nas segundos y brinda los
siguientes valores:
• La masa/volumen de los reactantes
• Peso del extendedor de cadena
• Porcentaje en peso de los segmen-
tos duros del prepolímero
• Porcentaje de isocianatos libres
teóricos
Los resultados se reportan como
ob-servamos en la siguiente
ventana (Fi-gura 2).
Figura 2
Resultado de los valores calculados por el programa PU HAC Formulation
Figura 2. Resultado de los valores calculados por el programa PU HAC
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Síntesis y caracterización de un adhesivo acuoso de poliuretano: Un aporte a la producción nacional de adhesivos ecológicos
3. Procedimiento experimental
El procedimiento experimental para la
síntesis del polímero de poliuretano es la
clásica ruta partiendo de diisocianatos y
polioles en atmósfera inerte, en nuestro
caso, hemos usado nitrógeno seco. Se hace
notar que los procedimientos que se des-
cribirán a continuación, se diferencian en la
forma como se logra la emulsión del po-
límero de PU en agua, al respecto hemos
trabajado probando dos métodos.
Método de la acetona
En este procedimiento se utiliza un disol-
vente orgánico, en el cual se disuelve el prepo-
límero de PU antes del paso de extensión de
cadena. La extensión de cadena del prepolí-
mero se lleva a cabo en disolución para evitar
una viscosidad excesiva. El disolvente utiliza-
do debe ser inerte, miscible en agua y tener un
punto de ebullición relativamente bajo, puede
ser acetona, metiletilcetona (MEK), tetrahi-
drofurano (THF) o N–metil–2–pirrolidona
(NMP)). El disolvente más utilizado es la ace-
tona, por lo que comúnmente recibe el nombre
de “método de la acetona”. Tras la extensión de
cadena se adiciona agua a la disociación acetó-
nica de poliuretano. El aumento de la cantidad
de agua produce la inversión de fase y el agua
se convierte en la fase continua, formándose la
dispersión sin necesidad de utilizar una agita-
ción con elevada cizalla. El disolvente orgáni-co
(en nuestro caso fue acetona) que es luego
eliminada por destilación. El resultado es una
dispersión acuosa de poliuretano de alto peso
molecular libre de disolvente. Las reacciones
generales de este método se describe en el si-
guiente esquema.
Figura 3
Reacciones de las síntesis de poliuretano y consiguiente dispersión acuosa de mediante el
“método de la acetona”
Figura 3: Reacciones de las síntesis de poliuretano y consiguiente dispersión
Fuente: Perez-Limiñana, 2004
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Método de emulsión del prepolímero
Luego que se obtiene el prepolímero de PU,
este se dispersa en agua, bajo agitación a fuerza
de cizalla. La viscosidad del prepolí-mero es
crucial, no debe ser muy elevada de lo contrario
la dispersión será difícil o impo-sible. Como
extendedor de cadena se utiliza generalmente
una diamina. Esta extensión es posible debido a
la reactividad preferencial del
grupo isocianato con la amina frente al agua.
Para ello se debe mantener la temperatura de
reacción por debajo de 40 °C. A efectos de
nuestra investigación este método fue prefe-
rencial, pues tenemos como objetivo evitar el
uso de disolventes orgánicos y obtener un ad-
hesivo amigable con el medioambiente, desde su
elaboración y uso posterior. A continuación se
muestra el esquema general de este método.
Figura 4
Síntesis y procedimiento general de dispersiones acuosas de PU mediante emulsión del prepolímero”
Fuente: Pérez-Limiñana, 2004
Caracterización Físicoquímica
Los ensayos para la caracterización físi-co-
química de los productos finales se realiza-ron
en el Laboratorio de Control de Calidad, In-
vestigación y Desarrollo de Nuevos Productos
de la Empresa HAC Comercio y Manufactura
S.A. Este laboratorio cuenta con los equipos
más importantes para análisis y aplicación de
adhesivos, parte de estos equipos se adquirie-ron
gracias al financiamiento del proyecto. Los
ensayos se realizaron en base a las Normas Téc-
nicas Peruanas (NTP) y Normas UNE para la
industria del cuero, calzado y afines. Los análi-
sis para determinar la fuerza adhesiva del mejor
producto final de PU acuoso lo realizó el Labo-
ratorio de Análisis Físico-Químico del Centro
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Síntesis y caracterización de un adhesivo acuoso de poliuretano: Un aporte a la producción nacional de adhesivos ecológicos
de Innovación Tecnológica del Cuero, Calzados
e Industrias Conexas (CITEccal) dado que este
ensayo y otros, están acreditados por Instituto
nacional de Defensa de la Competencia y de la
Protección de la Propiedad Intelectual (INDE-
COPI) en este laboratorio.
Resultados
1. Respecto a la síntesis del Poliuretano
y obtención del adhesivo acuoso
Las síntesis del polímero de PU a nivel de
laboratorio, involucró treinta y siete ensayos.
Las primeras síntesis fueron largas y trabajo-
sas, luego mejoramos el procedimiento hasta
llegar a un promedio de cinco horas por en-
sayo. Podemos afirmar que la relación Diol/
Isocianato más adecuada para obtener el pre-
polímero es 1,7. Las reacciones se realizan en
un rango de temperatura de 50 -60°C, con una
velocidad de agitación promedio de 30 Hz, la
presión del nitrógeno que ingresa al reactor
debe estar entre 10 y 15 Lb. En nuestros ensa-
yos no fue necesario el uso de un catalizador.
En base al peso final del polímero de Po-
liuretano que se requiera obtener y hacien-
do uso del programa PU Formulation se de-
terminan los pesos de los reactivos iniciales.
Como macroglicoles usamos Adipatos de 1,4
butanodiol y 1,6 hexanodiol; los diisociana-to
que más utilizamos fueron diisocianato de
isofosfona (IPDI) y MDI; como emulsionantes
internos ácido dimetilolpropionico (DMPA) y
dietilenglicol (DEG). Para la neutralización se
utilizó trietilamina (TEA) y como extende-dores
de cadena se usaron 1,4 butanodiol; 1,6
hexanodiol e hidracina.
A continuación se presenta un esquema
general de la síntesis y dispersión en agua,
mediante el método de la acetona partien-do
de IPDI, como se puede notar en esta re-
acción se utilizó adipato de 1,4 butanodiol,
experimentalmente hemos comprobado que
cuando se utiliza este poliol se debe utilizar
1,4 butanodiol como extendedor de cadena,
de hecho trabajan mejor por afinidad quími-
ca. Si se trabaja con adipato de 1,6 hexano-
diol, igualmente se recomienda utilizar 1,6
hexanodiol como extendedor de cadena. En
las fotos del esquema se observa la adición de
la acetona y su posterior destilación hacien-do
uso de un rotavapor, el balón de acetona debe
estar en baño de hielo (Figura 11).
Figura 5
Proceso de Síntesis de PU acuoso mediante el “método de la acetona” utilizando IPDI
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Leyenda:
IPDI
:
Diisocianato de Isofosfona
DEG
:
Dietilen glicol
DMPA
:
Acido dimetilol propiónico
BD
:
Butanodiol
TEA
:
Trietilamina
Como se explicó en la metodología, para la
síntesis de PU y posterior dispersión en agua,
mediante el método de emulsión de prepolí-
mero, se realizó la dispersión utilizando un
agitador mecánico a fuerza de cizalla. La
figu-ra 6 muestra el esquema general de este
mé-todo partiendo de MDI. La figura 7
muestra el reactor para la síntesis de PU y el
agitador utilizado en la dispersión, ambos
dentro de la campana, cumpliéndose con las
normas de se-guridad.
Figura 6
Esquema de la síntesis de PU y dispersión acuosa mediante el “método de emulsión del
prepolíme-ro”, utilizando MDI
CH3
+
O
HO
OH+HO
OH
+ HO
CH2
C
CH2
OH
O=N=C
C=N=O
Poliadipato 1,4-BD
DEG
COOH
DMPA
MDI
T = 80 °C (MDI) u 80 °C (IPDI)
V = 150 rpm
OCN
NCO
PREPOLÍMERO
1. Dispersión del prepolímero en (H2O + TEA), con
agitación mecánica a fuerza de cizalla
2. Extensión de cadena: 1-4 Butanodiol (V = 1000
rpm)
Dispersión acuosa de poliuretano
ura 6: Esquema de la síntesis de PU y dispersión acuosa mediante el “método
Leyenda:
DEG
:
Dietilen glicol
DMPA :
Acido dimetilol propiónico
MDI : Metiliden difenil diisocianato
BD
:
Butanodiol
TEA
:
Trietilamina
Figura 7
Equipo a escala de laboratorio utilizado para la síntesis del adhesivo de PU mediante
emulsión de prepolímero
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Síntesis y caracterización de un adhesivo acuoso de poliuretano: Un aporte a la producción nacional de adhesivos ecológicos
2. Respecto al seguimiento de la
reacción quí-mica
Para el seguimiento de la reacción se utilizó
un equipo infrarrojo IRTR Espectrum Two de
PERKIN ELMER. Se tomó 0.5g de muestra de
la solución reactante al inicio de síntesis, co-
rríamos su espectro y se visualiza la banda de
absorción característica del isocianato (apro-
ximadamente a 2252 cm-1). Con el avance de la
reacción, tomábamos muestra cada hora y luego
cada treinta minutos; la intensidad de la banda
de isocianato empieza paulatinamente a
disminuir, haciéndose más intensa la banda
característica del poliuretano a aproximada-
mente 1720 cm-1 , tal como se puede observar en
los siguientes espectros (figuras 8 y 9).
Figura 8
Seguimiento de la reacción mediante IR,
el espectro A muestra la banda
característica del isocianato a 2252 cm-1.
B muestra la aparición de la banda
correspondiente a poliuretano a 1720 cm-1
Figura 9
En C ambas bandas están a la misma
intensi-dad. En D se visualiza la banda de
absorción de poliuretano, habiendo
desaparecido la ban-da de isocianato
C
A
B
Figura 7: Seguimiento de la reacción media
D
3. Respecto a la producción del adhesivo
de PU acuoso a escala piloto.
Para la producción a escala piloto se utili-
zó un tanque reactor con una capacidad de 25
galones, tiene un sistema de agitación confor-
mado por un motor de 4 caballos (HP) de po-
tencia, con una capacidad de agitación de has-
ta 1150 rpm y un agitador de triple hélice con
terminales de copas. El tanque tiene control
de temperatura y manómetro para la presión
de nitrógeno, cada uno de estos parámetros
son controlados en un panel electrónico.
Cuenta con una resistencia para calentamiento
y ter-mocupla; así como un sistema de
enfriamien-to mediante agua. Este reactor se
muestra en la siguiente figura.
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Figura 10
Síntesis a escala piloto de PU seguida de la emulsión del prepolímero en agua para obtener
el adhe-sivo PU acuoso
4. Respecto a los ensayos físico – químicos
El adhesivo de PU acuoso final presentó
mejores características respecto a lo planteado
Tabla 1
Principales características del producto obtenido
en el proyecto presentado a FIDECOM.
Estas se muestran en la tabla 1.
Características del
Características del
producto según la
producto obtenido:
Criterios de comprobación
propuesta del
PU acuoso HACSA
proyecto
80% de pureza
85% – 90% pureza
Determinación cualitativa por IR
En base a los cálculos
70% de rendimiento
90 – 95% rendimiento
estequiométricos del peso del
Prepolímero
Máximo 75% de
51%
Detección de sólidos totales en
sólidos totales
el deshumedecedor
Mínimo de 25% de
Cantidad de agua adicionada en
50%
función al peso del Prepolimero
agua
sintetizado.
Tabla 1: Principales características del producto obtenido
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Síntesis y caracterización de un adhesivo acuoso de poliuretano: Un aporte a la producción nacional de adhesivos ecológicos
Control de calidad de producto final
por In-farrojo
Para el control de calidad del producto fi-nal
se comparó el espectro IR del adhesivo de PU
acuoso de HACSA, con el IR de un adhesi-vo
de PU acuoso comercial de la marca Bayer.
Tal como se muestra en la superposición de
espectros de ambos productos, las bandas
de absorción principales son similares, esta
com-paración cuantitativa tiene un valor de
78%. El ligero desplazamiento de bandas se
debe a que el producto comercial de Bayer
contiene otros aditivos.
Figura 11
Superposición de espectros IR : Adhesivos acuosos de PU
Pruebas de actitud al pegado
Este parámetro determinó la fuerza de la
unión adhesiva del PU acuoso en diversos
materiales. Este análisis se realizó en el labo-
ratorio físico-químico Centro de Innovación
Tecnológica del Cuero, Calzados e Industrias
Conexas (CITEccal), dado que este labora-
torio está acreditado en la norma UNE EN
1392.2000 para adhesivos de piel y materiales
para calzado, adhesivos en base disolvente y
en dispersión y métodos de ensayo para medir
la resistencia de la unión en condiciones espe-
cíficas. A continuación se muestran los resul-
tados obtenidos en esta medición.
Aptitud de pegado: resistencia de la
unión corte – piso:
Humedad relativa: 59.1 -67.0%
Temperatura: 22-24
Tiempo de acondicionamiento: 24
ho-ras
Temperatura ambiental: 22
Humedad relativa ambiental:
59.0 - 61%
Datos de la muestra:
Nombre del producto: Probeta de
cau-cho y cuero
Identificación y descripción de la
mues-tra:
Tres probetas de color negro identifi-
cadas como “probetas de caucho con
cuero”, pegadas con el adhesivo de
PU acuoso. Las muestras se presentan
a continuación (Figura 14).
Figura 12
Probetas de caucho con cuero pegadas
con el adhesivo de PU acuoso
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Resultados prueba 1
Resistencia: 5.09 N/mm
Figura 13
Exfoliación del caucho (M2), con zonas de
des-garro del caucho y cuero (S1 y N)
Resultados prueba 2
Resistencia: 7.33N/mm
Figura 14
Exfoliación del caucho
Figura 16: Exfoliación del caucho.
Resultados prueba 3
• Resistencia: 7.09N/mm
Figura 15
Exfoliación de caucho (M2) y zonas
aisladas de coalescencia defectuosa (N)
tablecen que la resistencia de la unión corte –
piso (fuerza adhesiva) para materiales como
PVC, PU, caucho, etc. deben presentar valores
de resistencia igual o mayor a 4.0 N/mm para
cumplir con este parámetro de calidad. Nues-
tras muestras han presentado valores de 5.09
N/mm, 7.33N/mm y 7.09 N/mm, ello nos de-
muestra que en todos los casos cumplen con
este requisito, por lo que podemos afirmar que
presentan una excelente fuerza adhesiva.
A continuación, se muestra el uso de este
adhesivo en superficies de caucho, crepe, neo-
lita, microporoso, jebe y PVC (Figura 17).
Figura 16
Pruebas de pegado en superficies de: PU,
cau-cho, crepe y microporoso
Medición de viscosidad
La viscosidad del adhesivo se midió de
acuerdo a la Norma NTP 319.162 en un vis-
cosímetro DV Brookfield y considerando la
NTP 319.197 referida al efecto de la humedad
y la temperatura sobre uniones adhesivas. El
adhesivo de PU acuoso presentó las siguientes
viscosidades promedio (Tabla 2).
Figura 17
Viscosimetro DV Brookfield
Las especificaciones técnicas en base a las
normas NTP 241.001:2008, NTP 241.023:2008,
NTP 241.021:2007 y NTP 241.022: 2007, es-
| Cátedra Villarreal | V. 1 | No. 2 | julio-diciembre | 2013 | 149
Síntesis y caracterización de un adhesivo acuoso de poliuretano: Un aporte a la producción nacional de adhesivos ecológicos
Tabla 2
Viscosidad promedio del adhesivo PU acuoso
T (°C)
(cp)
25
1964.0
24,5
1968.0
24
1966.0
Viscosidad
1966.0
promedio:
Medición del pH
La medicion pH se realizó con un ph-
me-tro Mettler Toledo portátil calibrado,
con elec-trodo para materiales
poliméricos. Se deter-minó un valor de
pH = 5.28 a una temperatura de 21.1°C
Medición de sólidos totales
La medición se realizó con una balanza
deshumedecedora Ohaus. El adhesivo de po-
liuretano tuvo un valor final de 50,97; ello se
muestra en la siguiente imagen (Figura 12):
Figura 16
Balanza deshumedecedora Ohaus modelo
MB45
Conclusiones
Los treinta y siete ensayos experimentales
realizados en el laboratorio, nos permitie-
ron definir formulaciones adecuada para la
obtención de poliuretanos (PU) partiendo de
monómeros de diisocianatos y polioles. Se
determinaron las relaciones de peso de
isocianato/OH, velocidad y secuencias de
agitación, temperaturas, tiempos de re-
acción, presión de nitrógeno, entre otros
parámetros reportados en resultados. El
seguimiento de la reacciones se realizó me-
diante Espectroscopía Infrarroja. La prepa-
ración final del adhesivo acuoso se realizó
mediante dos vías: “metodo de la acetona” y
“método de emulsión del prepolimero”.
El diisocianato de difosfona (IPDI) y el me-
tiliden difenil diisocianato (MDI) trabaja-ron
muy bien en la síntesis de adhesivo de PU
acuoso. Los macroglicoles estos deben ser
difuncionales; puesto que en nuestra
experiencia cuando trabajamos con ma-
croglicoles tipo trioles se forman estructu-ras
tridimensionales que pueden generar
impedimento estérico y obstaculizar la re-
acción con los grupos de diisocianatos.
Si bien el método de la acetona resultó ser
más práctico respecto al de la emulsión del
prepolímero (referido al polímero en
solución), tiene la desventaja que usa un
disolvente orgánico en la emulsión acuosa;
si bien la acetona se destila de la emulsión,
esta característica puede ser cuestionable.
Consideramos que a pesar que la emulsión
acuosa directa del polímero es más
trabajo-sa y de mayor cuidado en las
viscosidades de los reactantes, es
ecológicamente más aceptable y debe ser
el método que se prio-rice en la industria.
El adhesivo acuoso de PU, se preparó
mediante emulsión acuosa directa usando
un agitador mecánico de alta revolución.
El ensayo de resistencia de la unión cor-te–
piso (Norma UNE EN 1392.2000), fue
realizado por el laboratorio de CITEccal.
Para uniones de cuero-caucho nuestro ad-
hesivo de PU acuoso arrojó valores de 5.09
N/mm, 7.33N/mm y 7.09 N/mm. Conside-
rando las normas NTP 241.001:2008, NTP
241.023:2008, NTP 241.021:2007 y NTP
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241.022: 2007, que establecen que los
va-lores de esta resistencia deben ser
igual o mayores a 4.0 N/mm, para que
el adhesi-vo cumpla con este parámetro
de calidad, podemos afirmar que
nuestro producto cumple con estas
especificaciones, pues sus uniones
tienen una excelente fuerza adhe-siva.
El producto comercial tiene un porcen-taje
de sólidos de 51%, a diferencia de los de
base solvente que tienen entre 18-20%, lo
cual implica un ahorro en la aplicación; es
estable, presenta una excelente fuerza
adhesiva, no tiene olor, no mancha, es fá-
cil de limpiar, minimiza la generación de
mermas y se puede usar como pegamento
esprayable. Por estas cualidades podemos
afirmar que este adhesivo es de alta calidad
y ecológicamente amigable.
Este proyecto ha permitido desarrollar un
adhesivo de PU acuoso, sintetizado desde
sus monómeros y es una excelente alterna-
tiva para reemplazar los adhesivos de base
solvente, pues si bien demoran más tiem-
po en secar, no ponen en riesgo la salud, ni
contaminan el medioambiente. La pro-
ducción nacional del PU acuoso, permi-
tirá abaratar los costos y competir con los
importados, con la ventaja que el adhesivo
nacional tendrá mayor tiempo de vida para
su uso. Este adhesivo, aliviaría a los
empre-sarios de los engorrosos trámites
por el uso de solventes controlados.
AGRADECIMIENTO
Los participantes del Proyecto agradecen
al Fondo de Investigación y Desarrollo para
la Competitividad (FIDECOM), al
Vicerrec-torado de Investigación de la
Universidad Nacional Federico Villarreal, al
Centro de Innovación Tecnológica del
Cuero, Calzado e Industrias Conexas
(CITEccal) por las faci-lidades brindadas
para la elaboración de este proyecto.
Del mismo modo, expresamos nuestro
reconocimiento a la gerencia de la empresa
HACSA por el apoyo brindado durante la eje-
cución de la investigación y a Nelson
Villacrés, Giovanni Ponce y Miguel Morales,
estudian-tes de la Escuela Profesional de
Química de la Facultad de Ciencias Naturales
y Matemáticas, por su colaboración
permanente en el desa-rrollo experimental.
| Cátedra Villarreal | V. 1 | No. 2 | julio-diciembre | 2013 | 151
Síntesis y caracterización de un adhesivo acuoso de poliuretano: Un aporte a la producción nacional de adhesivos ecológicos
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