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«Resina Urea Formaldehído»

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by

gabriela caparros

on 19 December 2014

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Transcript of «Resina Urea Formaldehído»

VENTAJAS Y DESVENTAJAS
Ventajas:
Dureza y resistencia al rayado.
Buena resistencia al impacto y a la permeabilidad de gases.
Son fácilmente solubles en agua
Alta reactividad
Muy buena adhesión
Alta capacidad de curado y bajo costo.
La resina de urea puede reforzarse para aumentar su calidad, dureza y resistencia a la corrosión. Este refuerzo se hace, generalmente, con fibra de vidrio y/o celulósica.(también ,serrín)
Al ser incoloros, posibilia la fabricación de piezas blancas .
Desventajas
La dificultad de procesamiento
La necesidad del curado
El carácter quebradizo del material (frágil)
Su baja resistencia a la humedad que provoca la hidrólisis de los enlaces amino metilenos induciendo la emisión de formaldehído.
Escasa resistencia a la oxidación a largo plazo.

PROPIEDADES
Necesitan de relleno para poder dar buenas piezas. (aditivos orgánicos-celulosa)
Límites de uso: 70-170 ºC
Baja dilatación térmica
Son incoloras, dando piezas claras.
Ni la luz ni el calor provocan oscurecimiento
PF: 133°C
Soluble en agua
Aislamiento eléctrico moderado
El termoplástico UF no sigue ardiendo una vez encendido

OBTENCIÓN DEL PROCESO
CLASIFICACIÓN
Introducción sobre las resinas UF
¿Qué es una resina?
Las resinas sintéticas pueden definirse como sustancias sólidas o semisólidas, obtenidas por reacción química de materias primas resinosas y no resinosas y que poseen aspectos y propiedades físicas análogas a las resinas naturales, aunque tengan diferente composición química y también diferente comportamiento respecto a los distintos reactivos.


Las resinas de urea-formaldehído (UF) son una clase de polímeros de condensación que se emplean como resinas sintéticas obtenidas a través de la reacción entre la urea y el formaldehído.Estas resinas son los polímeros más importantes dentro de la familia de polímeros termoestables denominada aminoplastos
La razón de tal comportamiento (termoestables) estriba en que las cadenas de estos materiales forman una red tridimensional espacial, entrelazándose con fuertes enlaces covalentes.

Un poco de Histórica
LINEAS RECTAS
ZIGZAG
CADENAS CERRADAS

POLIMEROS LINEALES


POLIMEROS RAMIFICADOS

POLIMEROS ENTRECRUZADOS




POR LA ESTRUCTURA
DE LA MACROMOLECULA

EN BLOQUE
ALTERNADOS
ALEATORIOS
INJERTOS

HOMOPOLIMERO

HETEROPOLIMERO
O COPOLIMERO



POR LA CONSTITUCION
DEL ESLABON

POLIMEROS DE CADENA CARBONICA

POLIMEROS DE CADENA HETEROGENEA

POLIMEROS DE CADENA ORGANOMETALICA O NO METALICA

POR COMPOSICION
QUIMICA DE LA CADENA

NATURALES

ARTIFICIALES

SINTETICOS

SEGÚN SU ORIGEN

LINEAS RECTAS
ZIGZAG
CADENAS CERRADAS

POLIMEROS LINEALES


POLIMEROS RAMIFICADOS

POLIMEROS ENTRECRUZADOS
POR LA ESTRUCTURA
DE LA MACROMOLECULA

EN BLOQUE
ALTERNADOS
ALEATORIOS
INJERTOS

HOMOPOLIMERO

HETEROPOLIMERO
O COPOLIMERO
POR LA CONSTITUCION
DEL ESLABON

POLIMEROS DE CADENA CARBONICA

POLIMEROS DE CADENA HETEROGENEA

POLIMEROS DE CADENA ORGANOMETALICA O NO METALICA

POR COMPOSICION
QUIMICA DE LA CADENA

NATURALES

ARTIFICIALES

SINTETICOS

SEGÚN SU ORIGEN

ALTA POLARIDAD

POLARIDAD MEDIA

BAJA POLARIDAD

POLARIDAD DE LA
MOLÉCULA


ELASTOMEROS

AMORFOS
SEMICRISTALINOS

TERMOPLASTICOS


TERMOESTABLES

POR SU COMPORTAMIENTO
TÉMICO

REACCION DE POLICONDENSACIÓN


REACCION DE POLIMERIZACIÓN POR ADICIÓN

POR EL MÉTODO DE
OBTENCIÓN

RADICAL LIBRE
ANÍONICA
CATÍONICA

SEGÚN SU APLICACIÓN

POLIMERO ESTANDART O COMODITY

PLASTICO O POLIMEROS TECNICOS

POLIMEROS DE ALTAS PRESTACIONES O ESPECIALIDAD

PLASTICOS O POLIMEROS ESPECIALES

POR LA ESTRUCTURA
MOLECULAR

SINDIOTACTICOS

ISOTACTICOS

ATACTICOS

SEGÚN SU COMPORTAMIENTO TÉRMICO, ESTRUCTURA MOLECULAR Y TIPO DE ENLACE QUE POSEE.

PLÁSTICOS RETICULADOS

TERMOPLÁSTICOS

Termoestables
Elastómeros
Amorfos
Parcialmente Cristalinos

REACCIÓN DE FORMACIÓN DE LAS RESINAS UF: SÍNTESIS
Las resinas de UF se producen industrial y tradicionalmente por reacción de urea y formalina (disolución acuosa de formaldehído) en cuatro etapas:
la primera, de adición
la segunda, de condensación, en medio ácido
la tercera de adición de urea y neutralización
la cuarta de curado

Primera etapa: Reacción de adición entre la urea y el formaldehído (hidroximetilación):
Segunda etapa: Reacción de condensación entre las especies hidroximetilurea
La reacción de condensación ocurre entre las especies hidroximetilurea originando las moléculas poliméricas, mediante la formación de los enlaces amino metileno, además de los enlaces tipo éter.
Éste se puede considerar como el paso crítico del proceso, porque no solo hay que evitar favorecer la formación de los enlaces éter con respecto a los amino metilenos, sino que también hay que controlar el grado de condensación, porque a mayor grado de condensación se obtienen moléculas de resinas de alto peso molecular.

Diferentes tipos de puentes que se pueden producir
Entrecruzamiento por formación de puentes de éter metílico

Entrecruzamiento por formación de puentes cíclicos

Tercera etapa: Segunda adición de urea y neutralización
Se utiliza para obtener una relación molar baja de formaldehído a urea. Este paso es importante para obtener resinas con buenas propiedades y con una baja emisión de formaldehído.

Por último se procede al curado final de la resina
Las resinas por sí mismas no presentan ninguna propiedad técnica útil hasta que son endurecidas efectivamente mediante reacciones químicas de doble enlace. Su estructura química ha de ser transformada en un entramado o red tridimensional, constituida por enlaces covalentes en todas las direcciones. Puesto que las resinas base son lineales, es preciso, normalmente en el momento de la aplicación, añadir un agente de entrecruzamiento adecuado que transforme el polímero lineal soluble en un polímero entrecruzado insoluble e infusible. Este proceso se conoce con el nombre de curado, entrecruzamiento o endurecimiento de la resina.

La condición ácida para este procedimiento se puede alcanzar por la adición de un endurecedor latente como sulfato de amonio, adición directa de ácidos o compuestos ácidos disociados en agua.
Propósito Final: obtener una resina con cantidades óptimas de polímero, prepolímero y monómeros, con un contenido apropiado de grupos funcionales, que debería garantizar:

una alta estabilidad y curado,
mínima emisión de formaldehído,
y productos (tableros) con un nivel aceptable de propiedades mecánicas
Reacciones de Policondensación
Se produce la unión de dos o más moléculas; las cuales producen una molécula mayor, con la eliminación de compuestos más pequeños. Éstas reacciones unen moléculas polifuncionales por reacciones comunes de esterificación o amidación.
Los polímeros de condensación, se forman por la condensación intermolecular escalonada o en etapas de los grupos reactivos.
Las reacciones de policondensación se producen, por simple calentamiento o por la acción de los mismos catalizadores empleados, para reacciones entre moléculas monofuncionales.

Mi + Mj Mi+j (i y j: desde 1 hasta n)

Distinguimos dos tipos:

Las principales características

El PM del polímero crece continuamente durante la reacción.
Son esenciales largos tiempos de residencia, para obtener PM altos.
El monómero desaparece en el inicio de la reacción.
Todas las moléculas participan desde el principio en la reacción.
A medida que crece la reacción (tpos de residencia grandes), se hace más difícil separar el componente que se elimina (ej: H2O), ya que el medio circundante aumenta su viscosidad, a medida que el grado de polimerización aumenta.
La reacción puede ser catalizada por ácidos. En caso de no existir ácidos como catalizador, los [COOH-] presentes catalizan la reacción
PRESENCIA DE CATALIZADOR
Las velocidades de reacción, son iguales cualquiera sea el tamaño de la macromolécula formada.
Se verifica que en las reacciones con catalizador, la influencia de éste es mayor que la influencia de la temperatura.
El tipo de productos formados, esta determinado por la funcionalidad de los monómeros, que es el nº medio de los grupos reactivos del monómero

REACCIÓN NO CATALIZADA
Si se introduce el concepto de grado de conversión (p) definido como la probabilidad q un grupo funcional reaccione en el tiempo .
Al hacer distintas curvas para distintas Tº, se puede determinar el grado de polimerización y K calculando las pendientes correspondientes
REACCIÓN CATALIZADA

Realizando el análisis anterior se puede verificar que se reducen los tiempos, así la pendiente de la recta se incremente

Caracterización y Optimización de la Reacción.
La combinación de Urea con Formaldehído resulta en polímeros lineales o ramificados, parecidos a redes tridimensionales. Esto es debido a la funcionalidad del 4 en la urea (4 átomos reemplazables de hidrógeno), y la funcionalidad del 2 en el formaldehído (2 átomos de hidrógeno).
  Los factores más importantes  que determinan las propiedades de los productos de reacción son:

La relativa proporción molar de la  urea y el formaldehído.
La temperatura de reacción, y
Los diferentes valores de Ph  a los que tiene lugar la condensación
Comportamiento de los Plásticos reticulados
Las variaciones de forma de elastómeros y termoestables pueden explicarse muy bien con la ayuda del ensayo de torsión oscilante. En este ensayo se mide el módulo de cizalla G del plástico.
El módulo de cizalla es una medida de la rigidez del plástico. En la siguiente figura se representa su dependencia de la temperatura para varios termoplásticos con diferente grado de reticulación.

Como ejemplo de termoestable tenemos en la figura, los intervalos de temperatura de un material termoestable a base de UP (urea – formaldehido).

Si el plástico está fuertemente reticulado (termoestables), el decrecimiento de la rigidez del plástico dentro del intervalo de resblandecimiento es más leve
TÉCNICAS DE POLIMERIZACIÓN LA RESINA UF
Polimerización en Solución:
Requieren un disolvente para formar un sitema heterogeneo
Estos disolventes tienen q ser de bajos costos y bajo punto de ebullición.
Existen dos formas de actuar del disolvente
* Q sea soluble en el polimero y hay q agreagar un no solvente para que precipite. Este caso es ventajoso para la obtención de pinturas, barnices, etc.
* Q no sea soluble entonces el polimero forma un barro q se puede separar por filtración,
El monomero se adiciona en lotes
Agitación sencilla por lo q obtengo temperaturas homogenias.

TRANSFORMACIÓN
Compresión    
El polvo de moldeo plástico se introduce directamente en las
cavidades de moldeo abiertas y se mezcla con los aditivos. Se cierra el molde y al aplicarle calor y presión el material fluye adoptando la forma del molde y sufre un cambio químico.
Una vez que el calor endurece el material, se deja enfriar y se extrae la pieza de la cavidad del molde.
Moldeo por transferencia
Es una variante del moldeo por compresión, del que se diferencia en que el material se carga en una cámara fuera de la cavidad del molde de modo que al cerrar el molde el compuesto se transfiere hasta las diferentes cavidades de moldeo a través de una serie de canales. Una de las ventajas es que la masa fundida es líquida cuando penetra en la cavidad del molde. Se pueden conformar con exactitud formas complejas y frágiles
Producción Nacional de Resina Urea-formaldehído
MATERIAS PRIMAS:
Mercado Proveedor de materia prima:
Urea: Profertil (1100000 tn/a)- Petrobras (Campana-Zárate: 200000tn/a)
Metanol: YPF (Plaza Huincul: 400000 tn/a)-Alto Paraná(San Lorenzo:50000 tn/a)
Formaldehído:Atanor (24000 tn/a)-Resina Concordia (35000 tn/a)-Alto Paraná (48000 tn/a)

Producción Nacional de la resina
Usos de la Resina UF
Fabricación de Resina: se usan como adhesivos para la fabricación de productos de madera. Son utilizadas como componentes de moldeo y componentes húmedos que otorgan resistencia como láminas decorativas, muebles enchapados, etc. La aplicación más común es la fabricación de bakelita (tapones de envases y accesorios eléctricos).
Como materias primas de otros productos: Butenodiol, resina de acetatos, fertilizantes sólidos y líquidos, para-formaldehído, componentes de detergentes, colorantes, papel, material fotográfico, perfumes, drogas, productos de embalsamar, vitaminas, etc.
En la industria textil: se usa para que los tejidos sean más resistentes al arrugado.

Tiene aplicaciones para mejorar la resistencia del papel y como adhesivo en la industria de neumáticos. También se utiliza como espuma filtrante para purificar el petróleo
Aplicaciones
Los adhesivos son el destino principal de las resinas de urea formaldehido.

Adhesivo sintético termoestable

Adhesivo en la lija:Son casi exclusivamente resinas de urea-formaldehído ó fenol-formaldehído, son resistentes al calor, al agua y son muy rígidas
Entrecruzamiento por formación de puentes metileno

Cuando tienen parte en la reacción distintos tipos de moléculas.
Policondensación mixta:
Cuando en la reacción actúan moléculas iguales
Isopolicondensación:
Los productos obtenidos mediante esta reacción son:
resinas fenólicas-aminoplástos-resinas cetónicas-poliésteres saturados.-poliamidas- siliconas-policarbonato-poliuretano
Para la industria de tableros contrachapados de uso interior, comúnmente también llamados “terciados” se producen mezclas a base de resina urea formaldehído combinadas con rellenos y adhitivos.

Como Resina CoRoN que es una resina de urea formaldehido condensada y estabilizada. Dicha reacción produce resina consistente en 20-30% de N disponible y 70-80% de N de lenta liberación soluble en agua. (Fertilizante)

Como Resina en polvo.

La Urea-Formaldehído se utiliza en la fabricación de conmutadores, interruptores, enchufes, así como también en espumas aislantes y Barnices.
Objetos sanitarios.

FIN
Resina Urea Formaldehído
(UF)

En 1773 se descubrió UREA por Rouelle como componente de la orina
Wöhler fue el primero en sintetizar en 1884 a partir de los elementos inorgánicos.
En 1887, el químico Hölzer de Göttingen estudió la reacción de urea con formaldehído, que daba una resina
En 1897 Goldschmidt patentó el uso de resinas UF para su empleo como desinfectante
Actualmente se utilizan principalmente como adhesivos para el encolado de madera contrachapada, etc
Identificación del tipo de plástico
La UF NO es reciclable
Es un termoestable
El reciclado de esta resina tendría costos muy elevados
Profesor: Ing. Rogelio Di Santo
Caparrós Gabriela

Se verifica que las reacciones con Ctz la influencia es mayor q la influencia de la temperatura
PROTECCIÓN Y MANEJO
La UF puede se manejada con las normas de seguridad con las que normalmente se maneja el formaldehído.
Se aconseja usar guantes de hule, mascarillas, pecheras, anteojos y botas
El contacto directo y prolongado de este producto podría provocar dermatitis o irritación en las vias respiratorias
Se toma como ejemplo la formación de un ester (glicol y diácido) En ausencia de una ácido fuerte actúa como ctz una segunda molécula de ácido. Entonces la velocidad de desaparición es:
Son ctz por ácidos furtes. La velocidad de condensación será proporcional a cada una de las concentraciones de los grupos ácidos, alcoholes y ctz
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