Síntesis de la resina textil urea - formaldehido
I. INTRODUCCION:
Las resinas de urea-formaldehído son una clase de polímeros de condensación que se emplean como resinas sintéticas obtenidas a través de la reacción entre la urea (un cristal sólido que se obtiene a partir de amoníaco) y del formaldehído (un gas altamente reactivo obtenido a partir de metanol), que suele estar catalizada por cloruro de amonio. Las resinas urea-formaldehído se utilizan principalmente como adhesivos para el encolado de madera contrachapada, tableros de partículas y otros productos de madera estructurada. Las primeras referencias a las resinas de urea/formaldehído datan de 1884. En 1897 Goldschmidt patentó el uso de resinas de urea/formol para su empleo como desecante. En las décadas siguientes comienza el uso masivo de este tipo de resinas, con un crecimiento exponencial a partir de 1930.4 En el año 2004 se emplearon unos 15 millones de toneladas de este tipo de resinas en el mundo, de los que seis correspondieron a Europa. Se puede decir que se trata de uno de los grupos de polímeros empleados desde hace más tiempo, se utilizan en enormes cantidades, y se trata asimismo de resinas muy baratas, tal como se puede comprobar en algunos de los artículos de revisión publicados hasta el momento.
1
Síntesis de la resina textil urea - formaldehido
II.
OBJETIVOS:
III.
Realizar la síntesis de la resina textil urea - formaldehido.
MARCO TEORICO P R O D UC C I ÓN D E L A R E S I N A U R E A – FORMALDE HIDO
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, en medio ligeramente alcalino, la segunda, de condensación, en medio ácido, la tercera de adición de urea y neutralización, y la cuarta de curado: • Reacción de adición entre la urea y el formaldehído (hidroximetilación):
se obtiene una mezcla de especies hidroximetilureas del tipo mono, di, y trisustituida, así como moléculas oligoméricas. Se desarrolla en medio básico y con un cuidadoso control del pH, porque los derivados de metilol condensan rápidamente en medio ácido. • Reacción de condensación entre las especies hidroximetilurea: origina
prepolímeros, mediante la formación de los enlaces aminometileno, además de los enlaces tipo éter. Este se puede considerar como el paso crítico del proceso, porque hay que procurar favorecer la formación de los enlaces aminometilenos con respecto a los éter; ya que estos son los responsables de la emisión de formaldehído; además de controlar el grado de condensación, porque a mayor grado de condensación se obtienen moléculas de resina de alto peso molecular, que disminuyen su solubilidad en agua.
2
Síntesis de la resina textil urea - formaldehido
• Segunda adición de urea y neutralización: se ut iliza 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. La relación molar es ajustada de tal manera que se obtenga un pequeño exceso de formaldehído libre necesario para la reacción de curado o endurecimiento. Por otro lado, la urea sin reaccionar otorga una mejor estabilidad a las resinas durante el almacenamiento. • Por último se procede al curado final de la resina, que se puede
describir como la continuación de la reacción de condensación. 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.
3
Síntesis de la resina textil urea - formaldehido
PROPIEDADES
Los atributos de la resina urea-formaldehído incluyen alta resistencia a la tracción, módulo de flexión y la temperatura de distorsión por calor, baja absorción de agua y contracción de moldeo, alta dureza superficial, alargamiento a la rotura y resistencia de volumen.
La identificación genérica de las melaminas y ureas como resinas induce a pensar que son materiales de naturaleza polimérica. Sin embargo, no son polímeros ya que su distribución de pesos moleculares promedio indica que son monómeros, dímeros, trímeros y excepcionalmente tetrámeros y pentámeros. Estos materiales no tienen adecuadas propiedades como formadores de película ya que éstas son duras y quebradizas. En consecuencia, se combinan con resinas alquídicas, acrílicas, poliésteres o epoxis para generar sistemas termoestables o termo convertibles (curado químico a alta temperatura, es decir horneables).
A PLIC A C IO NE S
La urea-formaldehído está en todas partes y se utiliza en muchos procesos de fabricación debido a sus propiedades útiles. Los ejemplos incluyen laminados decorativos, textiles, papel, moldes de fundición de arena, telas antiarrugas, mezclas
4
Síntesis de la resina textil urea - formaldehido
de algodón, rayón, pana, etc. También se utiliza para pegar madera juntos. La urea formaldehído se utiliza habitualmente cuando se producen revestimiento de aparatos eléctricos (por ejemplo, lámparas de escritorio). La UF también ha sido utilizada como resina de moldeo de adornos y otros utensilios similares, aunque hoy en día se utiliza en muy poca medida siendo reemplazado por materiales termoplásticos.
Articulos moldeados de resina UF
Las resinas ureicas se especifican para lacas y barnices para maderas (curado térmico) y para recubrimientos plastificantes para pisos (dos componentes de curado catalizado por ácidos). El producto es ampliamente elegido como una resina adhesiva debido a su alta reactividad, buen rendimiento, y bajo precio.
Recubrimiento plastificante de UF para pisos de madera
También se preparan adhesivos fenol-urea-formaldehído modificados con taninos (PUFT) por copolimerización a temperatura ambiente de taninos de corteza de pino con prepolímeros fenol-urea-formaldehído (PUF) previamente elaborados. La adición de taninos a los prepolímeros PUF modifica su comportamiento reológico, que pasa de prácticamente newtoniano a
5
Síntesis de la resina textil urea - formaldehido
pseudoplástico. Esta es una característica muy deseable ya que los adhesivos se vuelven más fluidos durante su aplicación, aumentando posteriormente su viscosidad aparente. Además, el consumo de adhesivo en la preparación de los tableros contrachapados se reduce significativamente.
IV.
PARTE EXPERIMENTAL
EQUIPOS, MATERIALES Y REACTIVOS
Vaso precipitado 250ml
bagueta
espatula
balanza digital
Agua destilada
Urea
Acido talico
Acetato de sodio
Etilenglicol
Ácido sulfúrico concentrado
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
1. Pesar 5g de urea en la balanza analítica
6
Síntesis de la resina textil urea - formaldehido
2. Colocar en un vaso precipitado solución de formaldehido 10mly agregar 5g de urea. Agitar continuamente con una bagueta y homogenizar.
3. Agregar 10 gotas de ácido sulfúrico concentrado y dejar reposar por 1015 minutos aproximadamente.
4. La muestra endurecerá, lavamos el polímero con agua destilada y dejamos secar.
7
Síntesis de la resina textil urea - formaldehido
ANALISIS DE RESULTADOS La reacción urea- formaldehido
V.
CUESTIONARIO: 1. Fundamente el experimento mediante la reacción química Reacción quimica
8
Síntesis de la resina textil urea - formaldehido
2. Indique las aplicaciones del polímero obtenido en la industria química La urea-formaldehído está en todas partes y se utiliza en muchos procesos de fabricación debido a sus propiedades útiles. Los ejemplos incluyen laminados decorativos, textiles, papel, moldes de fundición de arena, telas antiarrugas, mezclas de algodón, rayón, pana, etc. También se utiliza para pegar madera juntos. La urea formaldehído se utiliza habitualmente cuando se producen revestimiento de aparatos eléctricos (por ejemplo, lámparas de escritorio). La UF también ha sido utilizada como resina de moldeo de adornos y otros utensilios similares, aunque hoy en día se utiliza en muy poca medida siendo reemplazado por materiales termoplásticos.
3. Escriba mediante otros métodos para obtener este tipo de productos Proceso de elaboración
El proceso de elaboración de la urea formaldehído consta de dos principales pasos: primeramente
la
metilación
alcalina
seguido
de
la
condensación
de
ácido.
La metilación consiste en añadir cuatro moléculas de formaldehído en una de urea. Este proceso es reversible, cosa que hace que sea muy poco resistente al agua y humedad a altas temperaturas.
9
Síntesis de la resina textil urea - formaldehido
Durante el proceso de elaboración de la resina es muy importante tener en en cuenta el pH de la mezcla en cada momento de la reacción. Inicialmente, se mezclan los monómeros en frío de urea y formaldehido, manteniendo un pH entre 5 y 7. Con la mezcla del paso anterior se alimenta un reactor de polimerización que debe contar con un sistema de agitación, condensación y control de temperatura; se somete a calentamiento en un rango de 20 a 95ºc y un tiempo de reacción de 15 a 30 min ( es aconsejable mantener un contenido de sólidos generados en la reacción entre 50 y 60 por ciento y una viscosidad del producto de reacción de 20 a 500 cps). Se deja enfriar el producto de reacción hasta una temperatura de 45 a 50 grados C; luego se adiciona urea para provocar la degradación del polímero y generar el crecimiento de la partícula de la resina. Enfriar hasta la temperatura ambiente y ajustar el pH a valores básicos de 7 a 9 para su estabilización; finalmente la resina urea-formaldehído obtenida se filtra en una malla de 25 micras para eliminar impurezas.
4.
Mediante un grafico presente el reciclado quimico de este producto
10
Síntesis de la resina textil urea - formaldehido
5. En que tipo de producto comercial se usa esta resina como fibra , granulo ,laminado plancha
Las resinas fenólicas se encuentran en infinidad de productos industriales. Los laminados fenólicos se realizan mediante la impregnación de una o más capas de un material de base, tales como papel, fibra de vidrio o de algodón con resina fenólica y el laminado de la resina saturada de material base bajo calor y presión. La resina polimeriza (cura) completamente durante este proceso. La elección de material base depende de la aplicación prevista del producto terminado. Los fenólicos de papel se utilizan en la fabricación de componentes eléctricos. Los fenólicos de vidrio son especialmente adecuados para su uso en el mercado de rodamiento de alta velocidad. Los fenólicos micro-globos son utilizados para el control de la densidad. Las Bolas de billar, así como las bolas de muchos otros juegos de balón de mesa también están hechos de resina de fenolformaldehído. Otras importantes aplicaciones industriales de las resinas fenólicas son la fabricación de Materiales de Fricción, Materiales Abrasivos (rígidos y flexibles), Materiales Refractarios, Aislamientos Acústicos y Térmicos, Filtros para automoción, et
VI.
CONCLUSIONES:
Se observó la síntesis de la resina textil urea - formaldehido, formándose una materia sólida blanca.
VII.
Después del lavado se observó la formación de grumos semi-solidos.
RECOMENDACIONES:
Realizar el lavado con el agua destilada con mucho cuidado.
Agitar continuamente con la bagueta.
11
Síntesis de la resina textil urea - formaldehido
VIII.
BIBLIOGRAFIA:
http://riubu.ubu.es/bitstream/10259.1/97/2/Vallejos_Calzada.pdf
http://tecnologiadelosplasticos.blogspot.pe/2012/11/resinas-urea-
formaldehido.html
12
