Neopreno
Neopreno

Un sello de cuello, sello de muñeca, ventilación manual, inflador, cremallera y tela de un traje seco de neopreno . El material de sellado suave en el cuello y las muñecas está hecho de neopreno de espuma de celda cerrada con un solo respaldo para mayor elasticidad. El lado liso sin respaldo se sella contra la piel. El área azul tiene un doble respaldo con tela de nailon tejida laminada sobre neopreno de espuma de celda cerrada para mayor resistencia. Parte del aislamiento lo proporciona el traje y el resto las prendas que se usan debajo.

Estructura química de la unidad repetitiva del policloropreno
Identificadores
  • 9010-98-4
Tarjeta informativa de la ECHA100.127.980
Número CE
  • 618-463-8
  • DTXSID10904984
Propiedades
Densidad1,23 g/cm 3 (sólido)
0,1-0,3 g/cm 3 (espuma)
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para los materiales en su estado estándar (a 25 °C [77 °F], 100 kPa).
Compuesto químico

El neopreno (también policloropreno ) es una familia de cauchos sintéticos que se producen por polimerización del cloropreno . [1] El neopreno exhibe una buena estabilidad química y mantiene la flexibilidad en un amplio rango de temperaturas. El neopreno se vende como caucho sólido o en forma de látex y se utiliza en una amplia variedad de aplicaciones comerciales, como fundas para computadoras portátiles , aparatos ortopédicos (muñequeras, rodillas, etc.), aislamiento eléctrico , guantes médicos , membranas o tapajuntas elastoméricos aplicados en forma líquida o en láminas y correas de ventiladores de automóviles . [2]

Producción

El neopreno se produce mediante polimerización por radicales libres del cloropreno . En la producción comercial, este polímero se prepara mediante polimerización por emulsión de radicales libres . La polimerización se inicia utilizando persulfato de potasio . Se utilizan nucleófilos bifuncionales, óxidos metálicos (por ejemplo, óxido de zinc) y tioureas para reticular las hebras individuales del polímero. [3]

Historia

El neopreno fue inventado por científicos de DuPont el 17 de abril de 1930, después de que Elmer K. Bolton de DuPont asistiera a una conferencia del padre Julius Arthur Nieuwland , profesor de química en la Universidad de Notre Dame . La investigación de Nieuwland se centró en la química del acetileno y durante el curso de su trabajo produjo divinilacetileno, una gelatina que se endurece en un compuesto elástico similar al caucho cuando se pasa sobre dicloruro de azufre . Después de que DuPont comprara los derechos de patente de la universidad, Wallace Carothers de DuPont se hizo cargo del desarrollo comercial del descubrimiento de Nieuwland en colaboración con el propio Nieuwland y los químicos de DuPont Arnold Collins , Ira Williams y James Kirby. [4] Collins se centró en el monovinil acetileno y lo dejó reaccionar con gas de cloruro de hidrógeno , fabricando cloropreno . [5]

DuPont comercializó por primera vez el compuesto en 1931 bajo el nombre comercial DuPrene, [6] pero sus posibilidades comerciales estaban limitadas por el proceso de fabricación original, que dejaba al producto con un olor desagradable. [7] Se desarrolló un nuevo proceso, que eliminó los subproductos que causaban el olor y redujo a la mitad los costos de producción, y la empresa comenzó a vender el material a fabricantes de productos finales terminados. [7] Para evitar que los fabricantes de mala calidad dañaran la reputación del producto, la marca registrada DuPrene se limitó a aplicarse solo al material vendido por DuPont. [7] Dado que la propia empresa no fabricaba ningún producto final que contuviera DuPrene, la marca registrada se eliminó en 1937 y se reemplazó con un nombre genérico, neopreno, en un intento de "significar que el material es un ingrediente, no un producto de consumo terminado". [8] DuPont trabajó entonces intensamente para generar demanda para su producto, implementando una estrategia de marketing que incluía la publicación de su propia revista técnica, que publicitaba ampliamente los usos del neopreno, así como la publicidad de los productos basados ​​en neopreno de otras empresas. [7] En 1939, las ventas de neopreno generaban ganancias de más de 300 000 dólares para la empresa (equivalentes a 6 600 000 dólares en 2023). [7]

Propiedades mecánicas

El alto rendimiento de tracción del neopreno es el resultado de su estructura principal altamente regular, que hace que el neopreno experimente cristalización por deformación bajo carga de tracción. [9] Un modelo hiperelástico de dos parámetros (velocidad de deformación y temperatura) puede capturar con precisión gran parte de la respuesta mecánica del neopreno. [10]

Se ha demostrado que la exposición a la acetona y al calor degrada la resistencia a la tracción y la elongación máxima del neopreno, probablemente debido a una pérdida de plastificantes , así como a un aumento de la reticulación durante la exposición al calor. [11] La respuesta del neopreno al envejecimiento térmico depende no solo de la temperatura más alta a la que está expuesto, sino también del perfil exacto de temperatura-tiempo; esto es el resultado de los factores en competencia de la escisión de la cadena principal del polímero y la reticulación oxidativa. [12] La escisión de la cadena conduce a la degradación, la fragilización y la pérdida de tenacidad. [13] Las reacciones de oxidación en presencia de calor conducen a un aumento de la reticulación, que a su vez causa endurecimiento. [12] La interacción de ambos factores determina el efecto resultante en las propiedades mecánicas del material; se cree que la reticulación domina en el neopreno. [12] [14]

Como el neopreno se utiliza para fabricar cubiertas de cables eléctricos en plantas de energía nuclear, también se ha investigado el efecto de la radiación gamma sobre las propiedades mecánicas del neopreno. Se ha observado que la escisión de la cadena, posiblemente provocada por radicales libres del oxígeno irradiado, deteriora las propiedades mecánicas del neopreno. [15] Asimismo, la resistencia a la tracción, la dureza y el alargamiento máximo del neopreno también pueden degradarse tras la exposición a la radiación de microondas , lo que resulta de interés en el proceso de desvulcanización. [16] Por último, se ha observado que la radiación ultravioleta disminuye las propiedades mecánicas del neopreno, lo que es importante para las aplicaciones de neopreno en exteriores. [17]

Propiedades mecánicas del neopreno
PropiedadValor
Resistencia máxima a la tracción27,579 MPa (4000 PSI) [9]
Módulo de Young6,136 MPa (890 PSI) [18]
Alargamiento máximo600% [9]
Dureza ( Durómetro )30–95 [9]
Temperatura de transición vítrea-43 °C [9]
Módulo de almacenamiento (medido a 1 Hz)7,83 MPa (1135,646 PSI) [19]
Módulo de pérdida (medido a 1 Hz)8,23 MPa (1193,661 PSI) [19]

Aplicaciones

General

Dos estilos de botas Xtratuf muy usadas y fabricadas con neopreno

El neopreno resiste la degradación más que el caucho natural o sintético . Esta relativa inercia hace que el neopreno sea adecuado para aplicaciones exigentes como juntas , mangueras y revestimientos resistentes a la corrosión . [1] Se puede utilizar como base para adhesivos , aislamiento de ruido en instalaciones de transformadores de potencia y como relleno en cajas metálicas externas para proteger el contenido al tiempo que permite un ajuste perfecto. Resiste la combustión mejor que los cauchos basados ​​exclusivamente en hidrocarburos , [20] lo que da lugar a su aparición en burletes para puertas cortafuegos y en indumentaria relacionada con el combate, como guantes y mascarillas. Debido a su tolerancia a condiciones extremas, el neopreno se utiliza para revestir vertederos. El punto de combustión del neopreno ronda los 260 °C (500 °F). [21]

En su estado nativo, el neopreno es un material similar al caucho muy flexible con propiedades aislantes similares al caucho u otros plásticos sólidos.

La espuma de neopreno se utiliza en muchas aplicaciones y se produce en forma de celdas cerradas o abiertas. La forma de celdas cerradas es impermeable , menos comprimible y más cara. La forma de celdas abiertas puede ser transpirable . Se fabrica espumando el caucho con gas nitrógeno , donde las pequeñas burbujas de gas encerradas y separadas también pueden servir como aislante. El gas nitrógeno se utiliza más comúnmente para la formación de espuma de neopreno debido a su inercia, resistencia al fuego y gran rango de temperaturas de procesamiento. [22]

Ingeniería civil

El neopreno se utiliza como componente de apoyos elastoméricos de puentes , para soportar cargas pesadas y al mismo tiempo permitir pequeños movimientos horizontales. [23]

Deportes acuáticos

El neopreno es un material popular para fabricar ropa protectora para actividades acuáticas. El neopreno espumado se usa comúnmente para hacer vadeadores para pesca con mosca , trajes de neopreno y trajes secos , ya que proporciona un excelente aislamiento contra el frío. La espuma es bastante flotante y los buceadores lo compensan usando pesas. [24] Dado que el neopreno espumado contiene bolsas de gas, el material se comprime bajo la presión del agua, volviéndose más delgado a mayores profundidades; un traje húmedo de neopreno de 7 mm ofrece mucha menos protección contra la exposición bajo 100 pies de agua que en la superficie. Un avance reciente en el neopreno para trajes húmedos es la variedad "superflexible", que utiliza spandex en el tejido de revestimiento de punto para una mayor flexibilidad y elasticidad. [25] [26] Un traje seco es similar a un traje de neopreno, pero utiliza neopreno más grueso y duradero para crear un traje completamente impermeable que es adecuado para usar en agua extremadamente fría o contaminada . [ cita requerida ]

Accesorios para el hogar

Recientemente, el neopreno se ha convertido en un material favorito para el estilo de vida y otros accesorios para el hogar, incluidas fundas para computadoras portátiles , soportes para tabletas , controles remotos , alfombrillas para mouse y gamuzas para ciclismo.

Música

El piano Rhodes utilizó puntas de martillo hechas de neopreno en sus pianos eléctricos, después de cambiar los martillos de fieltro alrededor de 1970. [27]

El neopreno también se utiliza para conos de altavoces y pads de práctica de batería. [28]

Jardinería hidropónica

Los sistemas de jardinería hidropónica y aireada utilizan pequeños insertos de neopreno para mantener las plantas en su lugar mientras se propagan esquejes o se utilizan vasos de red. Los insertos son relativamente pequeños, y su tamaño varía de 1,5 a 5 pulgadas (4 a 13 cm). El neopreno es una buena opción para sostener las plantas debido a su flexibilidad y suavidad, lo que permite que las plantas se mantengan firmemente en su lugar sin la posibilidad de causar daños al tallo. Las cubiertas de raíces de neopreno también ayudan a bloquear la entrada de luz en la cámara de enraizamiento de los sistemas hidropónicos, lo que permite un mejor crecimiento de las raíces y ayuda a disuadir el crecimiento de algas. [ cita requerida ]

Mascarilla

Durante la pandemia mundial de COVID-19 , algunos expertos en salud identificaron el neopreno como un material eficaz para usar en mascarillas caseras. [29] Algunos fabricantes de mascarillas comerciales que utilizan neopreno han afirmado que tienen una filtración del 99,9 % para partículas tan pequeñas como 0,1 micrones. [30] Se ha identificado que el tamaño promedio del coronavirus es de 0,125 micrones. [31]

Otro

Una mujer que lleva mallas de neopreno.

El neopreno se utiliza para máscaras de Halloween y máscaras utilizadas para protección facial, para hacer cubiertas impermeables para asientos de automóviles, en membranas o tapajuntas elastoméricos para techos aplicados en forma líquida o en láminas, y en una mezcla de neopreno y spandex para la fabricación de arneses de posicionamiento para sillas de ruedas .

En los juegos de guerra de mesa, las esteras de neopreno impresas con césped, arena, hielo u otros elementos naturales se han convertido en superficies de juego populares. Son duraderas, firmes y estables, y tienen un aspecto atractivo, y también son populares por su capacidad de enrollarse para almacenarse y permanecer planas cuando se desenrollan.

Debido a su resistencia química y durabilidad general, el neopreno se utiliza a veces en la fabricación de guantes para lavar platos, especialmente como alternativa al látex .

En la moda, el neopreno ha sido utilizado por diseñadores como Gareth Pugh , [32] Balenciaga , [33] Rick Owens , Lanvin y Vera Wang .

El neopreno también fue utilizado como tejido experimental para tapizar un espejo por la diseñadora Flavia Brilli para su marca de espejos Jazz Frames . [ cita requerida ]

Espejo tapizado en neopreno plateado por la diseñadora Flavia Brilli; propietaria de la tienda de espejos Jazz Frames

Precauciones

Algunas personas son alérgicas al neopreno, mientras que otras pueden sufrir dermatitis por los residuos de tiourea que quedan de su producción. [ aclaración necesaria ]

El acelerador más común en la vulcanización del policloropreno es el etileno tiourea (ETU), que ha sido clasificado como una toxina reproductiva . De 2010 a 2013, la industria europea del caucho tuvo un proyecto de investigación llamado SafeRubber para desarrollar una alternativa más segura al uso de ETU. [34]

Véase también

Referencias

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