Actualmente, existen en el mercado diversos tipos de selladores elásticos reactivos monocomponentes, principalmente de silicona y poliuretano. Estos selladores presentan diferencias en sus grupos funcionales activos y en la estructura de su cadena principal una vez curada. En consecuencia, existen ciertas limitaciones en sus aplicaciones. En este trabajo, se describen los mecanismos de curado de varios selladores elásticos reactivos monocomponentes comunes y se comparan sus ventajas y desventajas, con el fin de profundizar en su comprensión y facilitar la elección adecuada para aplicaciones prácticas.
1. Mecanismo común de curado de selladores elásticos reactivos monocomponentes
Los selladores elásticos reactivos monocomponentes comunes incluyen principalmente: silicona (SR), poliuretano (PU), poliuretano modificado con terminación de sililo (SPU), poliéter con terminación de sililo (MS). El prepolímero tiene diferentes grupos funcionales activos y diferentes mecanismos de reacción de curado.
1.1Mecanismo de curado del sellador de elastómero de silicona
Figura 1. Mecanismo de curado del sellador de silicona.
Cuando se utilizan selladores de silicona, el prepolímero reacciona con pequeñas cantidades de humedad presentes en el aire y luego se solidifica o vulcaniza bajo la acción de un catalizador. Los subproductos son sustancias de bajo peso molecular. El mecanismo se muestra en la Figura 1. Según las diferentes sustancias de bajo peso molecular liberadas durante el curado, los selladores de silicona también se pueden clasificar en desacidificación, descetoxima y desalcoholización. Las ventajas y desventajas de estos tipos de adhesivos de silicona se resumen en la Tabla 1.
Tabla 1. Comparación de las ventajas y desventajas de varios tipos de adhesivos de silicona.
1.2 Mecanismo de curado del sellador elástico de poliuretano
El sellador de poliuretano (PU) monocomponente es un tipo de polímero que contiene segmentos repetitivos de uretano (-NHCOO-) en la cadena principal de la molécula. Su mecanismo de curado consiste en la reacción del isocianato con el agua para formar un carbamato intermedio inestable, que se descompone rápidamente generando CO2 y amina. Posteriormente, la amina reacciona con el exceso de isocianato presente en el sistema, formando finalmente un elastómero con una estructura reticular. Su fórmula de reacción de curado es la siguiente:
Figura 1. Mecanismo de reacción de curado del sellador de poliuretano.
1.3 Mecanismo de curado del sellador de poliuretano modificado con silano
Figura 3. Mecanismo de reacción de curado del sellador de poliuretano modificado con silano.
Debido a algunas deficiencias de los selladores de poliuretano, recientemente se ha modificado este material con silano para la elaboración de adhesivos, dando lugar a un nuevo tipo de adhesivo sellador con una cadena principal de estructura de poliuretano y un grupo terminal de alcoxisilano, denominado sellador de poliuretano modificado con silano (SPU). La reacción de curado de este tipo de sellador es similar a la de la silicona; es decir, los grupos alcoxi reaccionan con la humedad para sufrir hidrólisis y policondensación, formando una estructura de red tridimensional Si-O-Si estable (Figura 3). Los puntos de entrecruzamiento de la red y los espacios entre ellos constituyen estructuras de segmentos flexibles de poliuretano.
1.4 Mecanismo de curado de los selladores de poliéter con terminación sililo
El sellador de poliéter con terminación de sililo (MS) es un adhesivo elástico monocomponente basado en la modificación con silano. Combina las ventajas del poliuretano y la silicona, y representa una nueva generación de productos adhesivos selladores, libres de PVC, aceite de silicona, isocianato y disolvente. El adhesivo MS reacciona con la humedad del aire a temperatura ambiente, de modo que el polímero silanizado con estructura -Si(OR) OR -SIR (OR)- se hidroliza en el extremo de la cadena y se reticula en un elastómero con estructura de red Si-O-Si para lograr un efecto de sellado y unión. El proceso de reacción de curado es el siguiente:
Figura 4. Mecanismo de curado del sellador de poliéter con terminación de sililo.
2. Comparación de las ventajas y desventajas de los selladores elásticos reactivos monocomponentes comunes.
2.1 Ventajas y desventajas de los selladores de silicona
⑴Ventajas del sellador de silicona:
① Excelente resistencia a la intemperie, al oxígeno, al ozono y a los rayos ultravioleta; ② Buena flexibilidad a bajas temperaturas.
⑵Desventajas del sellador de silicona:
①Mala redecoración y no se puede pintar; ②Baja resistencia al desgarro; ③Insuficiente resistencia al aceite; ④No es resistente a la perforación; ⑤La capa adhesiva produce fácilmente lixiviados aceitosos que contaminan el hormigón, la piedra y otros sustratos sueltos.
2.2 Ventajas y desventajas de los selladores de poliuretano
⑴Ventajas del sellador de poliuretano:
① Buena adherencia a una variedad de sustratos; ② Excelente flexibilidad a bajas temperaturas; ③ Buena elasticidad y excelentes propiedades de recuperación, adecuadas para juntas dinámicas; ④ Alta resistencia mecánica, excelente resistencia al desgaste, resistencia al aceite y resistencia al envejecimiento biológico; ⑤ La mayoría de los selladores de poliuretano monocomponente de curado por humedad no contienen disolventes y no contaminan el sustrato ni el medio ambiente; ⑥ La superficie del sellador se puede pintar y es fácil de usar.
⑵Desventajas del sellador de poliuretano:
① Al curar en un entorno de alta temperatura y alta humedad a una velocidad relativamente rápida, se generan burbujas fácilmente, lo que afecta el rendimiento del sellador; ② Al unir y sellar componentes de sustratos no porosos (como vidrio, metal, etc.), generalmente se requiere una imprimación; ③ La fórmula de color poco profunda es susceptible al envejecimiento por rayos UV, y la estabilidad de almacenamiento del pegamento se ve muy afectada por el embalaje y las condiciones externas; ④ La resistencia al calor y la resistencia al envejecimiento son ligeramente insuficientes.
2.3 Ventajas y desventajas de los selladores de poliuretano modificados con silano
⑴Ventajas del sellador de poliuretano modificado con silano:
① El curado no produce burbujas; ② Tiene buena flexibilidad, resistencia a la hidrólisis y estabilidad química; ③ Excelente resistencia a la intemperie, resistencia al calor, resistencia al envejecimiento, estabilidad de almacenamiento del producto; ④ Amplia adaptabilidad a sustratos, al unir, generalmente no se requiere imprimación; ⑤ La superficie se puede pintar.
⑵Desventajas del sellador de poliuretano modificado con silano:
① La resistencia a los rayos UV no es tan buena como la del sellador de silicona; ② La resistencia al desgarro es ligeramente peor que la del sellador de poliuretano.
2.4 Ventajas y desventajas de los selladores de poliéter con terminación de sililo
⑴Ventajas del sellador de poliéter con terminación de sililo:
① Tiene excelentes propiedades de unión a la mayoría de los sustratos y puede lograr una unión por activación sin imprimación; ② Tiene mejor resistencia al calor y resistencia al envejecimiento por rayos UV que el poliuretano común; ③ Se puede pintar en su superficie.
⑵Desventajas del sellador de poliéter con terminación de sililo:
① La resistencia a la intemperie no es tan buena como la de la silicona, y aparecen grietas en la superficie después del envejecimiento; ② La adherencia al vidrio es deficiente.
Mediante la introducción anterior, hemos obtenido una comprensión preliminar de los mecanismos de curado de varios tipos de selladores elásticos reactivos monocomponentes de uso común. Al comparar sus ventajas y desventajas, podemos comprender mejor cada producto. En aplicaciones prácticas, el sellador se puede seleccionar según las condiciones específicas de la pieza a unir para lograr un buen sellado o adhesión.
Fecha de publicación: 15 de noviembre de 2023