Valor de hidroxilo y contenido de isocianato en poliuretanos
Es casi imposible imaginar un día de tu vida en el que no te encuentres con un objeto plástico. Desde la llegada de los polímeros en 1907, los plásticos se han convertido en una parte integral de la vida moderna. Desde el empaque de alimentos a materiales usados en la industria aeroespacial como componentes críticos de construcción. Incluso productos líquidos como pinturas y adhesivos contienen plásticos como ingredientes principales.
La popularidad del plástico como materia prima principal se debe en gran medida a la facilidad de moldearlo. El ajuste en la formulación de plásticos permite obtener productos suaves, duros, coloreados, transparentes, flexibles o adhesivos. Esto significa que existe un material plástico para prácticamente cualquier aplicación.
Uno de los tipos de plástico más usados son los poliuretanos. Los poliuretanos se producen al reaccionar polioles con isocianatos. Los polioles son un tipo de alcohol con múltiples grupos hidroxilo (-OH); los isocianatos son químicos que contienen nitrógeno, carbono, y oxígeno con enlaces dobles en su cadena (N=C=O). Los dos ingredientes reaccionan para producir un polímero con una amplia variedad de características, como resistencia al fuego. Otros ingredientes pueden añadirse para crear una espuma suave o un revestimiento fuerte. Debido a su versatilidad, los poliuretanos terminados se usan en una amplia gama de aplicaciones, desde ruedas para montañas rusas hasta licra.
Uno de los parámetros más importantes en la producción de poliuretano es el índice de isocianato. Este índice es una tasa entre los grupos isocianato y los grupos hidroxilo. En la mayoría de plantas de producción de poliuretano la tasa ideal esta sobre 1.00, lo que significa que los isocianatos están ligeramente por encima. El exceso permite a los fabricantes tener en cuenta la perdida de isocianatos debido a reacciones alternas. Si el contenido de isocinato es demasiado alto o demasiado bajo, cambiará drásticamente las propiedades que poseerá el producto terminado. Además, debido a la toxicidad de los isocianatos, tanto la industria como las entidades regulatorias buscan minimizar el uso de isocianatos.
El índice de isocianatos se determina para medir tanto el contenido de isocianato y valor de hidroxilo. La titulación es un método aceptable para ambos parámetros. Los isocianatos se determinan disolviendo el material en tolueno y haciendo reaccionar los isocianatos con una cantidad conocida de dibutalamina presente en exceso. El exceso de dibutalamina se retrotitula con ácido hidroclórico. El valor de hidroxilo también se determina con una retrotitulación no acuosa, que utiliza el tolueno sulfonil isocianato que reacciona con el exceso de grupos hidroxilo. El exceso se retrotitula hasta un punto de equivalencia usando Hidróxido de tetrabutilamonio (TBAOH). Se requiere de un electrodo de pH como indicador potenciométrico en ambas titulaciones.
Aplicación:
El fabricante de poliuretano contacto a Hanna Instruments en busca de un titulador automático que pudiera remplazar su viejo sistema en el departamento de control de calidad. El cliente conocía las titulaciones y quería una unidad que fuese capaz de determinar tanto el número de hidroxilo como el contenido de isocianato. Hanna Instruments le recomendó el titulador potenciométrico automático HI 932. El cliente estaba habituado a la naturaleza modular de otros sistemas de titulación potenciométrica, por lo que aprecio la naturaleza todo en uno del HI 932. Esto significo que no requeriría de varios componentes en un pequeño laboratorio. De manera adicional, el cliente resalto la facilidad al exportar reportes directamente a un PC con el software incluido. El HI 932 está equipado con un sistema dosificador extremadamente preciso, permitiendo dosificar desde 0.125 uL gracias a su bomba dosificadora de 40.000 pasos y diferentes volúmenes de buretas (5, 10 o 25 mL). El cliente agradeció esa característica debido al largo tiempo de reacción asociado a las titulaciones no acuosas, pues le permitió minimizar el consumo de titulantes y optimizar el tiempo utilizado. Hanna Instruments le recomendó utilizar el electrodo de pH HI 1048 con sistema de prevención de residuos (CPS), para maximizar la vida útil del electrodo. El HI 1048 es un electrodo rellenable con un recubrimiento en PTFE y unión en vidrio que permite una elevada tasa de flujo de electrolito. El diseño de la unión permite al electrolito difundirse rápidamente en la muestra, lo que provee estabilidad en las mediciones. El diseño rellenable del electrodo permite cambiar fácilmente el electrolito por uno no acuoso, haciéndolo más adecuado para esta aplicación.
De manera adicional el cliente resalto la atención brindada por el asesor, destacando los conocimientos técnicos del asesor que respondió con claridad a todas sus preguntas y la rapidez en la atención que le aseguro contar con todo lo necesario para desarrollar sus métodos. De esta manera el cliente encontró en el sistema de titulación automática Hanna un instrumento de fácil manejo con todo lo que necesitaba para asegurar un proceso de calidad.