Un poliol es una molécula con dos o más grupos hidroxilo (OH); los isocianatos que se utilizan en el poliuretano tienen dos o más grupos NCO reactivos. Al mezclarlos, los grupos NCO reaccionan con los grupos OH y forman enlaces de uretano, y el poliuretano se forma a partir de esos enlaces. El poliol determina en gran medida si el plástico resulta blando o rígido, el isocianato (normalmente MDI o TDI) une las cadenas y la relación de mezcla mantiene en equilibrio ambos grupos. Los isocianatos reaccionan con la humedad y pueden provocar sensibilización alérgica, por lo que exigen una manipulación cuidadosa.
Contenido
- 1. Poliol e isocianato: las dos materias primas
- 2. ¿Qué es un poliol?
- 3. ¿Qué es un isocianato?
- 4. ¿Cómo reaccionan un poliol y un isocianato?
- 5. Índice de isocianato y relación de mezcla: ¿cómo se fija la relación?
- 6. ¿Qué son el componente A y el componente B?
- 7. ¿Cómo se almacenan y se manipulan los polioles y los isocianatos?
- 8. ¿Son nocivos los isocianatos?
- 9. ¿Sistema listo para usar o materias primas por separado? Qué aporta una casa de sistemas
- Preguntas frecuentes
1. Poliol e isocianato: las dos materias primas
Todo sistema industrial de poliuretano (PU) parte de las mismas dos clases de materias primas: un poliol (una molécula con grupos hidroxilo, OH) y un isocianato (una molécula con grupos isocianato reactivos, N=C=O, que se escribe NCO). Cuando ambos se encuentran, un grupo NCO reacciona con un grupo OH y forma un enlace de uretano. Repetido una y otra vez en toda la mezcla, ese único enlace construye el polímero. La guía «¿Qué es el poliuretano?» ofrece una visión general de toda la familia de materiales.
Todo lo demás de una formulación (catalizadores, surfactantes, agentes espumantes, retardantes de llama) ajusta esta reacción y el producto terminado; el comportamiento de una espuma, de un recubrimiento o de una pieza moldeada lo deciden en primer lugar el poliol, el isocianato y la relación entre ambos. La espuma flexible suele combinar un poliol poliéter con TDI, y la espuma rígida, un poliol de alta funcionalidad con MDI polimérico. Consulte «Sistemas de PU rígidos y flexibles: diferencias» y «¿Qué es la espuma de poliuretano?»
2. ¿Qué es un poliol?
Un poliol es un compuesto orgánico con varios grupos hidroxilo (OH). En el poliuretano, los polioles son oligómeros o polímeros que tienen, en promedio, dos o más grupos OH por molécula; normalmente son líquidos viscosos a temperatura ambiente. Los grupos OH son el punto al que se une el isocianato.
Polioles poliéter y poliéster
Los polioles poliéter se obtienen añadiendo óxido de propileno y/o de etileno a una molécula iniciadora; son de uso muy extendido y, por lo general, más baratos, más fáciles de manejar y más resistentes al agua que los polioles poliéster. Los polioles poliéster proceden de la policondensación de ácidos carboxílicos con glicoles; suelen ser más viscosos y más caros, pero ofrecen mayor resistencia a los solventes, a la abrasión y al corte. Los polioles poliéster aromáticos se utilizan en la espuma rígida; algunos se obtienen a partir de PET reciclado.
Funcionalidad, índice de hidroxilo y peso molecular
La funcionalidad es el número medio de grupos OH por molécula. El índice de hidroxilo (mg KOH/g, que se mide, por ejemplo, según ISO 14900) indica cuántos grupos OH hay por gramo. Ambos están ligados al peso molecular. Cuantos más OH por gramo, más isocianato se necesita. Los valores de un poliol concreto figuran en su ficha técnica (TDS).
Flexible o rígido: qué determina el poliol
Las cadenas largas con pocos grupos OH (un índice de hidroxilo bajo) dan una red elástica y poco reticulada (espuma flexible); las cadenas cortas con muchos grupos OH (un índice de hidroxilo alto) dan una red rígida y muy reticulada (espuma rígida). Qué polioles se utilizan en cada producto depende de la formulación del sistema.
Polioles especiales: poliméricos, de base biológica y reciclados
Los polioles poliméricos contienen partículas finas de polímero dispersas (por ejemplo, SAN, estireno-acrilonitrilo) y se utilizan para dar a la espuma flexible una mayor capacidad de carga, es decir, una sensación más firme.
Los polioles de base biológica (de aceite de ricino, de soja o de colza) y los polioles reciclados (obtenidos por glicólisis de residuos de PET o de poliuretano) pueden diferir de las calidades de origen petroquímico en el índice de hidroxilo y en la viscosidad. Hasta ahora, los trabajos sobre contenido renovable se han centrado sobre todo en los polioles. Los productos que se venden con «balance de masa» (balance de biomasa) reciben su parte renovable mediante una contabilidad certificada, y no necesariamente en forma de moléculas renovables presentes en el propio producto; por eso conviene comprobar si el contenido renovable declarado está físicamente en el producto o solo se ha asignado. Consulte «Reciclaje del poliuretano: mecánico y químico».
3. ¿Qué es un isocianato?
Un isocianato es un compuesto orgánico con el grupo N=C=O (NCO). El poliuretano utiliza diisocianatos y poliisocianatos, con dos o más grupos NCO por molécula, que son los que unen las cadenas.
MDI, MDI polimérico y TDI
El MDI (diisocianato de difenilmetano) es el isocianato principal de la espuma rígida, del aislamiento y de la espuma proyectada. El MDI polimérico (pMDI), pese a su nombre, no es un polímero, sino una mezcla líquida de MDI monomérico y moléculas más grandes. El TDI (diisocianato de tolueno) se produce sobre todo como una mezcla 80:20 de los isómeros 2,4 y 2,6 y es el isocianato principal de la espuma flexible para mobiliario y colchonería. El TDI tiene una presión de vapor más alta que el MDI, por lo que exige un control de la exposición más estricto.
Isocianatos alifáticos
Los isocianatos alifáticos (incluidos los cicloalifáticos), como el HDI, el IPDI y el H12MDI, se utilizan sobre todo en recubrimientos en los que importan el color y la transparencia, porque los poliuretanos elaborados con isocianatos aromáticos (MDI, TDI) tienden a oscurecerse con la luz.
Contenido de NCO
El contenido de NCO es el porcentaje en peso de grupos NCO que hay en el isocianato. Cuanto más alto es, menos isocianato en peso se necesita para el mismo número de grupos OH. Cada producto de isocianato tiene su propio contenido de NCO, que figura en su ficha técnica. La tabla compara tres tipos habituales.
| Isocianato | Aspecto habitual | Uso principal |
|---|---|---|
| 4,4'-MDI puro | Sólido blanco | TPU, adhesivos, recubrimientos |
| MDI polimérico (pMDI) | Líquido marrón | Espuma rígida y aislante, espuma proyectada |
| TDI 80/20 | Líquido incoloro | Espuma flexible |
4. ¿Cómo reaccionan un poliol y un isocianato?
Un grupo NCO y un grupo OH se unen y forman un enlace de uretano (RNCO + R'OH → RNHCOOR'), con liberación de calor. Si hay dos grupos por molécula en cada lado, se forman cadenas; cuando uno de los lados tiene tres o más, se forma una red reticulada. En una espuma se producen en paralelo varias reacciones más:
| Reacción | Reactivos | Producto | Función en la espuma |
|---|---|---|---|
| Uretano (gelificación) | NCO + OH del poliol | Enlace de uretano | Construye la red polimérica |
| Espumación | NCO + agua | CO2 + amina | El gas hace subir la espuma |
| Urea | NCO + esa amina | Enlace de urea | Segmentos rígidos; se encuentran en las espumas expandidas con agua |
| Trimerización (PIR) | 3 NCO + catalizador | Anillo de isocianurato | Punto de reticulación en la espuma PIR |
La gelificación y la espumación deben mantenerse en equilibrio, lo que influye mucho en la estructura celular y en la densidad. Los catalizadores (catalizadores de amina y compuestos metálicos) controlan la velocidad de las reacciones; el proveedor suele incorporarlos al componente poliol. En la espuma rígida, un agente espumante físico aporta además gas.
5. Índice de isocianato y relación de mezcla: ¿cómo se fija la relación?
El índice de isocianato compara el NCO que se utiliza realmente con el NCO que reaccionaría exactamente con todos los grupos reactivos de la mezcla (principalmente los grupos OH de los polioles y el agua, si la hay). Un índice de 100 significa equilibrio exacto; por encima de 100 hay isocianato en exceso y por debajo de 100, en defecto. Las espumas PIR (poliisocianurato) se elaboran con un exceso de isocianato mucho mayor que las espumas PUR habituales; consulte «Paneles aislantes PIR o PUR: diferencias».
¿Cómo se fija la relación de mezcla?
La relación entre el poliol formulado y el isocianato forma parte del sistema. Se deduce de los grupos reactivos de los dos componentes y del índice objetivo, y la fija el formulador cuando se desarrolla el sistema. Por eso la relación de un sistema listo para usar es fija: figura en la ficha técnica del sistema, junto con las condiciones de proceso, y debe utilizarse tal como se indica allí. Para consultas sobre la relación o el índice de un sistema concreto, el equipo técnico de JiTPOL puede ayudarle.
Demasiado o muy poco isocianato
En general, si hay poco isocianato quedan grupos OH sin reaccionar y se obtiene un polímero más blando y con menos enlaces de reticulación, mientras que si hay demasiado se crean enlaces de reticulación adicionales y el polímero resulta más duro y más rígido; el efecto exacto depende del sistema, por lo que debe seguirse la relación que indica la ficha técnica.
6. ¿Qué son el componente A y el componente B?
El poliuretano industrial suele suministrarse en dos componentes, en recipientes separados, que solo se mezclan en el momento de usarlos, por ejemplo en el cabezal de mezcla de una máquina o en una pistola de proyección. En Turquía y en Europa, el componente A suele ser el poliol formulado y el B, el isocianato, como hace también JiTPOL. En América del Norte las letras suelen invertirse. Son una costumbre del sector, no una norma, y la práctica varía de una empresa a otra, por lo que conviene comprobar siempre la etiqueta y la ficha técnica.
El poliol formulado es sobre todo poliol, más los aditivos que el proveedor ha equilibrado de antemano: catalizadores, surfactante de silicona, agente espumante y, en algunos sistemas, retardante de llama y colorante.
7. ¿Cómo se almacenan y se manipulan los polioles y los isocianatos?
El principal enemigo es la humedad. El agua reacciona con el isocianato y libera dióxido de carbono; en un bidón cerrado, el gas puede generar presión suficiente para abombarlo o romperlo. Por eso los recipientes se mantienen cerrados y protegidos de la humedad, y un recipiente que haya contenido incluso un poco de agua no debe volver a llenarse. Muchos polioles también son higroscópicos: un poliol que se deja abierto absorbe agua del aire húmedo. Esa agua consume después isocianato y libera dióxido de carbono, lo que modifica la densidad y la estructura celular de la espuma.
La temperatura de almacenamiento, la vida útil en almacén y el manejo de los envases varían de un producto a otro. Figuran en la ficha técnica y en la hoja de seguridad (SDS) de cada material; siga esos documentos y las instrucciones de su proveedor. En general, almacene en un lugar cerrado y ventilado y mantenga los isocianatos separados del agua, los alcoholes, las aminas y los polioles. ISOPA, la asociación europea de productores de diisocianatos y polioles, publica directrices de almacenamiento y transporte para el TDI y el MDI. Si necesita asesoramiento sobre un sistema concreto, póngase en contacto con el equipo técnico de JiTPOL.
8. ¿Son nocivos los isocianatos?
Esta sección trata de las materias primas líquidas; el producto curado depende de su tipo (véase «¿Qué es el poliuretano?»). Los polioles en sí suelen considerarse de bajo peligro, pero un poliol formulado contiene además catalizadores (algunas aminas pueden sensibilizar la piel), retardantes de llama y agentes espumantes, por lo que tiene su propia hoja de seguridad.
Los isocianatos son los que requieren más cuidado. Respirar vapor, niebla o aerosol puede irritar los ojos, la nariz y los pulmones y provocar sensibilización respiratoria (una alergia) que puede derivar en asma profesional; una vez sensibilizada, una persona puede reaccionar a concentraciones muy bajas. El contacto con la piel puede causar irritación y dermatitis alérgica y puede contribuir a la sensibilización respiratoria, por lo que debe evitarse. El MDI tiene una presión de vapor baja a temperatura ambiente, por lo que su presencia en el aire es motivo de preocupación sobre todo cuando se calienta o se pulveriza; el TDI requiere medidas de control como la extracción localizada. Trabaje únicamente con las medidas de control y los equipos de protección que indique la hoja de seguridad (SDS).
En la UE, el Reglamento (UE) 2020/1149 (anexo XVII de REACH, entrada 74) exige que los usuarios industriales y profesionales de sustancias o mezclas que contengan un 0,1 % o más en peso de diisocianatos (individualmente o en conjunto) completen una formación antes del uso. Se aplica desde el 24 de agosto de 2023 y la formación debe renovarse como mínimo cada cinco años. Desde febrero de 2022, los proveedores deben imprimir en el envase la declaración siguiente: «A partir del 24 de agosto de 2023 es obligatorio tener la formación adecuada para proceder a un uso industrial o profesional». En Turquía se aplican el KKDİK (el reglamento turco de registro, evaluación, autorización y restricción de sustancias químicas, similar a REACH) y el reglamento SEA sobre clasificación y etiquetado, y, según el artículo 27 del KKDİK, la hoja de seguridad se facilita en turco.
9. ¿Sistema listo para usar o materias primas por separado? Qué aporta una casa de sistemas
Los grandes grupos químicos producen MDI, TDI y polioles a escala industrial. Aun así, para obtener una espuma utilizable hacen falta los polioles, los catalizadores, el surfactante, el agente espumante y el retardante de llama adecuados, equilibrados y combinados con un isocianato. Las empresas que realizan este trabajo y suministran un paquete bicomponente listo para usar se denominan casas de sistemas. Los fabricantes eligen sistemas listos para usar por estos motivos:
- Un par emparejado: el poliol formulado y el isocianato están equilibrados de antemano, por lo que solo hay una relación y un índice que gestionar.
- Menos productos químicos en planta: los catalizadores, los surfactantes, los retardantes de llama y los agentes espumantes llegan ya mezclados; los usuarios normalmente no los manipulan por separado.
- Experiencia en formulación: un panel, un cojín y una aplicación por proyección requieren cada uno un equilibrio distinto de reactividad, fluidez y curado.
- Documentación y soporte: ficha técnica (TDS), hoja de seguridad (SDS) y ayuda con las pruebas.
JiTPOL es una casa de sistemas de poliuretano con sede en Bursa. Formulamos, desarrollamos y suministramos sistemas bicomponentes rígidos, flexibles, viscoelásticos, de piel integral y de poliuretano proyectado, además de desmoldeantes de fabricación propia y productos químicos auxiliares. Cuéntenos su producto y su proceso, y le sugeriremos una familia de sistemas y le enviaremos la ficha técnica (TDS) y la hoja de seguridad (SDS). Los compradores de otros países pueden empezar por Comprar sistemas de poliuretano de Turquía.
Preguntas frecuentes
¿Qué es un poliol?
Un poliol es un compuesto orgánico con dos o más grupos hidroxilo (OH); en el poliuretano reacciona con el isocianato. Las dos familias principales son los polioles poliéter (a partir de óxido de propileno y de etileno) y los polioles poliéster (a partir de ácidos y glicoles). Las cadenas largas con pocos grupos OH dan espuma flexible; las cadenas cortas con muchos grupos OH, espuma rígida.
¿Qué es un isocianato?
Un isocianato es un compuesto orgánico con el grupo NCO (N=C=O). El poliuretano utiliza diisocianatos y poliisocianatos, principalmente MDI, MDI polimérico y TDI, y tipos alifáticos, como el HDI, para los recubrimientos que deben conservar su color. El grupo NCO reacciona con los grupos OH, con el agua y con las aminas. Los isocianatos son sensibilizantes y exigen equipos de protección.
¿Cómo reaccionan el poliol y el isocianato?
Un grupo NCO del isocianato reacciona con un grupo OH del poliol y forma un enlace de uretano; se libera calor y se forman cadenas o una red reticulada. En la espuma, el agua también reacciona con el isocianato y libera dióxido de carbono, que hace subir la mezcla. Los catalizadores controlan la velocidad.
¿Qué son el MDI y el TDI y en qué se diferencian?
El MDI (diisocianato de difenilmetano) se utiliza sobre todo en la espuma rígida y aislante, y el TDI (diisocianato de tolueno), sobre todo en la espuma flexible. El MDI puro es un sólido blanco, el MDI polimérico es un líquido marrón y el TDI es un líquido incoloro. También difiere su contenido de NCO, la proporción de grupos NCO reactivos, que se indica en la ficha técnica de cada producto. El TDI tiene una presión de vapor más alta que el MDI, por lo que exige un control de la exposición más estricto.
¿Cómo se determina la relación entre poliol e isocianato?
La relación se deduce de los grupos reactivos de los dos componentes (los grupos OH del poliol formulado y los grupos NCO del isocianato) y del índice de isocianato objetivo. La fija el formulador cuando se desarrolla el sistema, por lo que la relación de un sistema listo para usar es fija y figura en su ficha técnica. Utilícela tal como se indica allí y consulte al equipo técnico de JiTPOL si tiene dudas sobre un sistema concreto.
¿Qué es el índice de isocianato (índice NCO)?
El índice compara el NCO que se utiliza realmente con el NCO necesario para reaccionar con todos los grupos OH y con el agua de la mezcla. Un índice de 100 significa equilibrio exacto; por encima de 100 hay isocianato en exceso y por debajo de 100, en defecto. El índice objetivo depende del sistema y figura en su ficha técnica. El contenido de NCO es un concepto distinto: el porcentaje de grupos NCO en el propio isocianato.
¿El componente A es el poliol o el isocianato?
En Turquía y en Europa, el componente A suele ser el poliol formulado (poliol más catalizadores, surfactante y agente espumante) y el B, el isocianato; JiTPOL lo utiliza así. En América del Norte las letras suelen invertirse. Es una costumbre del sector, no una norma, así que compruebe la etiqueta y la ficha técnica antes de mezclar.
¿Son nocivos los isocianatos?
Los isocianatos líquidos pueden irritar los ojos, la piel y las vías respiratorias y provocar sensibilización alérgica, que puede derivar en asma profesional. Úselos únicamente con la ventilación y los equipos de protección que indique la hoja de seguridad (SDS). En la UE, los usuarios de productos con un 0,1 % o más en peso de diisocianatos necesitan formación (Reglamento 2020/1149).
¿Cómo deben almacenarse los polioles y los isocianatos?
Mantenga los recipientes cerrados y lejos de la humedad: el agua reacciona con el isocianato y libera dióxido de carbono, que puede presurizar un bidón, y muchos polioles también absorben la humedad del aire. La temperatura de almacenamiento, la vida útil en almacén y el manejo varían de un producto a otro, por lo que debe seguir la ficha técnica y la hoja de seguridad de cada material y consultar a su proveedor en caso de duda.
Fuentes
- Wikipedia: Poliuretano
- Wikipedia: Poliol
- Wikipedia: Isocianato
- Makowska et al. (2024), Materials: espumas rígidas de poliuretano respetuosas con el medio ambiente (en inglés)
- Ivdre et al. (2020), Polymers: índice de isocianato en espumas rígidas (en inglés)
- Kurańska et al. (2025), Materials: repolioles obtenidos por glicólisis (en inglés)
- Olszewski et al. (2022), Polymers: estequiometría en espumas flexibles (en inglés)
- ISO 14900: índice de hidroxilo de los polioles (en inglés)
- Allport, Gilbert y Outterside (eds.), MDI and TDI: Safety, Health and the Environment (Wiley, 2003), parte 1 (en inglés)
- Allport, Gilbert y Outterside (eds.), MDI and TDI: Safety, Health and the Environment (Wiley, 2003), parte 5: ciencias de apoyo (en inglés)
- ACC / CPI: seguridad y manejo de las mezclas de resinas de poliol, 2022 (en inglés)
- ACC / CPI: efectos de los diisocianatos sobre la salud, 2013 (en inglés)
- ACC / CPI: manipulación segura del MDI, 2020 (en inglés)
- Hanna Instruments: la humedad en los polioles (en inglés)
- ISCC: el balance de masa explicado (en inglés)
- OSHA: visión general de los isocianatos (en inglés)
- EPA de EE. UU.: sustancias químicas de la espuma de poliuretano proyectada (en inglés)
- ISOPA: logística y gestión responsable de productos para el MDI y el TDI (en inglés)
- Reglamento (UE) 2020/1149 de la Comisión (diisocianatos, anexo XVII de REACH), Diario Oficial de la Unión Europea L 252, de 4.8.2020
- Reglamento KKDİK, artículo 27, Diario Oficial de Turquía del 23.6.2017, n.º 30105, edición repetida (en turco)