Los isocianatos orgánicos

Los isocianatos orgánicos son los compuestos en los cuales el grupo isocianato –NCO, esta unido a un radical orgánico. Frecuentemente se clasifican como esteres del ácido isocianico, HNCO. El primer isocianico orgánico fue preparado por Wurtz en 1849. En 1900 se prepararon gran variedad de isocianatos y se observaron cualitativamente las reacciones generales de estos compuestos. Su desarrollo industrial, que empezó en Alemania poco antes de la segunda Guerra Mundial, fue en gran parte un resultado de los descubrimientos anteriores. En el año 1937 la empresa Bayer Alemania, descubrió el proceso de diisocianato por adición. Después de la guerra, los conocimientos obtenidos en Alemania sobre la fabricación y sus aplicaciones se añadieron a los que ya se poseían en los Estados Unidos y hoy los isocianatos son compuestos de gran importancia industrial.

Los isocianatos son los precursores de los poliuretanos, un tipo de polímeros sintéticos conocidos vulgarmente como plásticos esponjosos, y que son utilizados también como espumas rígidas, lacas, elastómeros e insecticidas. Las formas no poliméricas de isocianatos se utilizan como insecticidas, explosivos y otros productos biológicamente activos. Otros usos se han derivado de su adhesividad, su dureza y de las características de su superficie para la obtención de colas, elastómeros y revestimientos de superficies.

Los isocianatos son compuestos cuya característica común es su elevada reactividad química frente a compuestos que disponen de hidrógenos activos

Usos de los isocianatos

Los isocianatos más utilizados en la industria son los diisocianatos, de los cuales los más comunes son:

• Toluen diisocianato (TDI)
• Difenilmetano diisocianato (MDI)
• Hexametilen diisocianato (HDI)
• Naftalen diisocianato (NDI)
• Isoforona diisocianato (IPDI)

Las aplicaciones de los isocianatos se realizan en muy diversos campos, desde la agricultura a la medicina, debido a que la reactividad de su grupo funcional permite obtener nuevas moléculas mediante reacciones químicas espontáneas y de fácil control.

Insecticidas

Desde que se iniciaron los estudios de los carbamatos tras conocerse la estructura de la fisostigmina y de la serina, hasta la actualidad, se conocen aproximadamente mil compuestos, de los cuales más de treinta y cinco se utilizan como insecticidas, herbicidas, funguicidas o hematicidas.

Muchos de ellos se producen a partir de un isocianato por reacción con una cadena mono hidroxílica. Todos ellos poseen la característica de contener en su estructura química al grupo uretano, el cual constituye el grupo activo de acción tóxica.

Espumas flexibles

La espuma flexible ha encontrado una gran aplicación en la fabricación de colchones. Ha sustituido al colchón de lana, siendo usada también para hacer almohadas, sillones, esponjas de baño, en la industria del automóvil, etc.

Generalmente se emplea una mezcla de isómeros 2,4 y 2,6 de TDI, en una proporción de 80 y 20 % respectivamente, ya preparada con el poliol en cantidades previamente calculadas. Los polioles han sustituido actualmente a los poliéteres y poliésteres utilizados en los inicios de fabricación de estas espumas.

Espumas rígidas

Se obtiene primordialmente a partir del MDI y de mezclas de poliisocianatos aromáticos. El proceso consiste en la inyección del poliuretano en un molde, o bien por técnica aerográfica mediante pistola. Se utiliza generalmente para efectuar aislamientos y recubrimientos en autocares, contenedores, embarcaciones y otros productos.

Es posible la adquisición, en establecimientos de bricolaje, de espuma rígida de poliuretano envasada en recipientes a presión. Un envase de 1 litro del producto es capaz de generar hasta 40 litros de espuma rígida al mezclar el isocianato con el gas propelente y desbloquear la reacción de reticulación con el poliol. El producto así obtenido es utilizado en el relleno de tabiques para el aislamiento de viviendas, en la fabricación de embarcaciones para garantizar su flotabilidad, en el relleno de embalajes para prevenir los accidentes del transporte, etc.

Adhesivos

La forma de aplicación de los adhesivos depende ante todo de la viscosidad de la mezcla. La aplicación en rodillos está especialmente indicada en los contracolados de serie. Estos adhesivos precisan un tiempo de reticulación relativamente largo de 50 a 100 minutos, para evitar la polimerización sobre el rodillo. Una vez aplicado, los materiales debe ser unidos mediante una presión uniforme y constante en toda la superficie. Se utilizan con frecuencia prensas de plato frío, de plato caliente o de vacío.

La aplicación mediante pistola requiere siempre la utilización de productos de dos componentes. Estos aparatos dosifican la resina y el endurecedor mediante una bomba, mezclándolos en una cámara y proyectando el adhesivo originado fuera de la pistola en forma de chorro o pulverizado

Moldes

La mezcla de arena con aceite de linaza, un secativo metálico y un 0,3% de MDI sirve para la fabricación de moldes extremadamente resistentes al calor, que se utilizan para el moldeo en fundiciones de aluminio y de hierro colado.

Gomas

Las gomas blandas se obtienen a partir del TDI y se emplean en la fabricación de rodillos de imprenta y en la elaboración de juntas para filtros de aire de automóviles.

La aplicación se realiza normalmente mediante pistolas de bicomponentes, consiguiendo las características de la goma al aprovechar el dióxido de carbono producido en las reacciones secundarias.

Las gomas duras se obtienen a partir del MDI, por reacción previa con poliésteres y posterior con polioles.

Lacas

Las lacas se utilizan extensamente en carpintería para el revestimiento de superficies como parqués, muebles, puertas interiores y elementos de ebanistería o para el revestimiento de pieles. Con ello se consiguen unos acabados parecidos al barnizado, brillantes, sin poros y muy resistentes.

Generalmente se usan isocianatos disueltos en hidrocarburos alifáticos o aromáticos, que al evaporarse a temperatura ambiente inducen a la reacción del TDI con el poliol.

La mayoría de las pinturas y barnices de poliuretano liberan un cierto porcentaje de isocianato libre, por lo que estas aplicaciones son las de más riesgo. Los recubrimientos con poliuretanos dan especial resistencia a la corrosión de los metales y una gran impermeabilidad, utilizándose actualmente con gran profusión para recubrir el interior de las latas destinadas a contener alimentos. Asimismo se utiliza para el encolado de juntas en los filtros de aceite de los automóviles.

En medicina se aplican en el recubrimiento de las muestras anatómico-patológicas destinadas a microscopía electrónica, formando una capa de micras de grosor sobre el corte histológico, lo que permite una adecuada refracción de los haces de electrones. También son usados como elastómeros sólidos en la fabricación de juntas herméticas para conducciones y canalizaciones, y para juntas de estanqueidad en empalmes eléctricos.