Poliuretano: qué es, propiedades y usos principales

El poliuretano es un polímero. Su nombre se suele acortar a PU o PUR. El poliuretano está formado por unidades orgánicas, que se unen mediante uretano. Los polímeros de poliuretano se forman mediante la polimerización por etapas. En este proceso, un monómero que contiene al menos dos grupos funcionales de isocianato reacciona con otro monómero que contiene al menos dos grupos hidroxilo (alcohol) en presencia de un catalizador.

El poliuretano está disponible con diferentes niveles de rigidez, dureza o densidades. Algunos ejemplos de estos materiales son:

Espuma flexible de baja densidad utilizada en tapicería
Espuma rígida de baja densidad utilizada para el aislamiento térmico y los núcleos RTM
Elastómeros sólidos blandos utilizados para almohadillas de gel y rodillos de impresión
Elastómeros de baja densidad utilizados en el calzado
Plásticos sólidos duros utilizados como biseles de instrumentos electrónicos y piezas estructurales

Los poliuretanos se utilizan ampliamente en asientos de espuma flexible de alta elasticidad, paneles de aislamiento de espuma rígida, juntas y sellos de espuma microcelular, ruedas y neumáticos elastoméricos duraderos, bujes de suspensión de automóviles, compuestos de encapsulado eléctrico, adhesivos y selladores de alto rendimiento, fibras Spandex, sellos, juntas, bases de alfombras y piezas de plástico duro.

Los productos de poliuretano suelen llamarse "uretanos". No deben confundirse con la sustancia específica uretano, también conocida como carbamato de etilo. Los poliuretanos no se producen a partir del carbamato de etilo ni lo contienen.

Cómo se fabrican y qué reacciones intervienen

La síntesis habitual de poliuretano es una reacción entre di- o poliisocianatos y polioles (polialcoholes). Dependiendo de la reactividad y la estequiometría se obtienen redes con distintos grados de entrecruzamiento. A menudo se añadenn:

Agentes espumantes (físicos o químicos) para producir espumas.
Aditivos: catalizadores, surfactantes, retardantes de llama, agentes de relleno y estabilizantes UV.
Modificadores para ajustar rigidez, flexibilidad, resistencia a la abrasión o propiedades térmicas.

Propiedades principales

Las propiedades del poliuretano varían mucho según su formulación, pero en general incluyen:

Elasticidad y resiliencia: especialmente en espumas flexibles y elastómeros.
Resistencia mecánica: buena resistencia a la abrasión y a la fatiga en muchos elastómeros y plásticos duros.
Aislamiento térmico: espumas rígidas con baja conductividad térmica usadas en construcción y refrigeración.
Adhesión: excelentes propiedades adhesivas a diversos sustratos; por eso se usan en adhesivos y selladores.
Resistencia química: variable; buena frente a aceites y grasas, pero puede degradarse con ciertos solventes y álcalis fuertes.
Propiedades eléctricas: las formulaciones pueden ser aislantes eléctricos, útiles en encapsulados.

Tipos de poliuretano y sus aplicaciones

Se pueden clasificar por su estructura y uso:

Espumas flexibles: usadas en muebles, colchones, asientos de automóvil y embalaje. Ofrecen amortiguación y confort.
Espumas rígidas: para aislamiento térmico en edificios, frigoríficos y paneles estructurales. Alto rendimiento térmico por su estructura celular cerrada.
Elastómeros (PU elastómeros y TPU): poliuretanos termoplásticos (TPU) y termoestables para ruedas, rodillos, piezas móviles, calzado y componentes deportivos.
Revestimientos y pinturas: lacas y recubrimientos poliuretano con buena resistencia química, brillo y durabilidad en aplicaciones industriales y automotrices.
Adhesivos y selladores: sellan y pegan en construcción y automoción, resistentes a vibraciones y temperaturas variables.
Fibras elásticas (Spandex/Lycra): poliuretanos usados en prendas ajustadas y textiles funcionales.

Procesos de transformación

Los poliuretanos se procesan por diferentes técnicas según su tipo:

Moldeo por inyección o compresión (piezas rígidas o elastómeros).
Colada y laminado (espumas, paneles aislantes).
Spray (espumas de poliuretano aplicadas in situ para aislamiento o impermeabilización).
Extrusión (perfiles, mangueras y piezas flexibles como suelas de calzado).

Ventajas y limitaciones

Ventajas:

Amplia versatilidad de propiedades (desde blandos y elásticos hasta duros y estructurales).
Elevada relación resistencia/peso y buena resistencia a la abrasión.
Excelente aislamiento térmico en espumas rígidas.
Buena adhesión y acabado superficial en recubrimientos.

Limitaciones:

Pueden ser sensibles a la degradación por radiación UV y ciertos productos químicos sin protección adecuada.
Al ser mayoritariamente termoestables (aunque existen TPU termoplásticos), su reciclaje puede ser más complejo.
El manejo de precursores (isocianatos) requiere controles de seguridad por su toxicidad.

Seguridad y medio ambiente

Los precursores como los isocianatos son irritantes y pueden causar sensibilización respiratoria; por ello se exige protección adecuada durante la fabricación (extractores, guantes, protección respiratoria). En aplicaciones finales, los productos curados tienen un riesgo mucho menor. Otros aspectos medioambientales:

Reciclaje: se reciclan por reprocesado mecánico, pirólisis o recuperación energética; se investigan métodos de química reversible para mejorar la circularidad.
Emisiones: algunas formulaciones pueden emitir compuestos orgánicos volátiles (COV) o productos de degradación; elegir formulaciones de baja emisión cuando sea necesario.
Retardantes de llama y aditivos: necesarios en muchas aplicaciones pero deben seleccionarse para minimizar toxicidad y persistencia ambiental.

Consejos para elección y diseño

Definir primero los requisitos: dureza (Shore), densidad, resistencia térmica y química, y durabilidad esperada.
Seleccionar formulaciones y aditivos compatibles con el proceso de fabricación (spray, moldeo, colada).
Considerar la protección frente a UV o emplear recubrimientos cuando la exposición solar sea relevante.
Para aplicaciones críticas en salud o alimentación, verificar certificados y compatibilidad normativa.

En resumen, el poliuretano es un material extremadamente versátil presente en multitud de sectores —desde la construcción y la automoción hasta el confort doméstico y la industria electrónica— y su elección requiere equilibrar propiedades mecánicas, térmicas y medioambientales según la aplicación.

Tubo de plástico con aislamiento. El tubo rojo, y el manto negro son de polietileno, la espuma amarilla-marrón es de poliuretano

Preguntas y respuestas

P: ¿Qué es el poliuretano?

R: El poliuretano es un polímero formado por unidades orgánicas unidas por uretano. Se forma mediante polimerización por crecimiento escalonado y puede encontrarse en diferentes niveles de rigidez, dureza o densidades.

P: ¿Cómo se produce el poliuretano?

R: El poliuretano se produce mediante polimerización por crecimiento escalonado, en la que un monómero que contiene al menos dos grupos funcionales isocianato reacciona con otro monómero que contiene al menos dos grupos hidroxilo (alcohol) en presencia de un catalizador.

P: ¿Cuáles son algunos ejemplos de productos que utilizan poliuretanos?

R: Algunos ejemplos de productos que utilizan poliuretanos son la espuma flexible de baja densidad utilizada en tapicería, la espuma rígida de baja densidad utilizada para aislamiento térmico y núcleos RTM, los elastómeros sólidos blandos utilizados para almohadillas de gel y rodillos de impresión, los elastómeros de baja densidad utilizados en calzado, los plásticos sólidos duros utilizados como biseles de instrumentos electrónicos y piezas estructurales.

P: ¿Es lo mismo el uretano que el poliuretano?

R: No, el uretano (también conocido como carbamato de etilo) no debe confundirse con los poliuretanos porque ni se producen a partir de carbamato de etilo ni lo contienen.

P: ¿Existen otros usos para los poliuretanos además de los mencionados anteriormente?

R: Sí, otros usos de los poliuretanos incluyen asientos de espuma flexible de alta elasticidad, paneles aislantes de espuma rígida, juntas y sellos de espuma microcelular, ruedas y neumáticos elastoméricos duraderos bujes de suspensión de automóviles compuestos de encapsulado eléctrico adhesivos y selladores de alto rendimiento fibras de spandex sellos juntas bases de alfombras y piezas de plástico duro.

P: ¿El proceso de producción de los poliuretanos implica algún catalizador?

R: Sí, el proceso de producción implica un catalizador que ayuda a hacer reaccionar un monómero que contiene al menos dos grupos funcionales isocianato con otro monómero que contiene al menos dos grupos hidroxilo (alcohol).