TDI – Diisocianato de Tolueno, qué es y para qué se usa

El TDI Diisocianato de Tolueno

El diisocianato de tolueno (TDI) es un compuesto orgánico formado por dos grupos isocianato -N=C=O, con un anillo aromático y varios isómeros estructurales. El TDI es el segundo diisocianato más importante en el mercado, después del diisocianato de difenilmetano (MDI), ambas son sustancias químicas fabricadas por el ser humano y que no se presentan de forma natural en el medio ambiente y son ampliamente utilizadas en la fabricación de espumas de poliuretano.

¿Qué es el Diisocianato de Tolueno?

El diisocianato de tolueno es un líquido transparente con un ligero color amarillo pálido. Tiene varios isómeros estructurales, siendo los más destacados el 2,4-TDI y el 2,6-TDI. En estado puro, el 2,4-TDI tiene gran importancia comercial por sí solo, mientras que el 2,6-TDI se vende combinado con el 2,4-TDI.

Es una sustancia líquida, de alto peso molecular que alcanza el punto de ebullición a 250°C y el punto de congelamiento del TDI 2-4 es de 22°C y su punto de ignición a los 666°C, con olor fuerte y picante. Es una sustancia insoluble en agua, que reacciona con gas carbónico.

diisocianato de tolueno que es

¿Cómo se obtiene el TDI?

El TDI se obtiene a partir del tolueno mediante una síntesis en tres etapas:

  • Nitración. El tolueno recibe un tratamiento de nitración con una mezcla de ácido nítrico y sulfúrico para obtener isómeros de dinitrotolueno.
  • Hidrogenación. El dinitrotolueno obtenido se hidrogena mediante catálisis para obtener toluendiamina o diaminotolueno.
  • Fosgenación. La toluendiamina o el diaminotolueno se tratan con fosgeno para obtener el TDI como producto principal, y ácido clorhídrico como subproducto. Una vez obtenido el TDI se somete a procesos de separación para obtener mezclas como el 2,4-TDI/2,6-TDI de ratios 80:20 (o TDI 80/20). Debido a que el fosgeno es una sustancia de alta toxicidad, en la actualidad se busca sustituir el proceso de fosgenación durante la síntesis de isocianatos. Uno de los métodos alternativos es el tratamiento de dinitrotolueno con alcoholes.
Cómo se obtiene el TDI

Recomendaciones de seguridad

El TDI es considerada una sustancia muy tóxica, cuya manipulación debe realizarse con equipo de seguridad personal: uniforme, guantes, gafas, pantalla de protección facial para evitar el mínimo contacto, así como una posible inhalación o ingesta accidental.
Su almacenamiento debe ser en contenedores herméticos, los cuales deben ser etiquetados con las indicaciones básicas de seguridad y reactividad con otros productos químicos.
Afortunadamente, el TDI puede ser liberado a la tierra, el aire o el agua, ya sea en su forma pura o en productos finales, pues si bien son muy reactivas, no permanecen mucho tiempo en el medio ambiente. La mitad del TDI liberado se elimina en menos de un día por aire, mientras que en el agua forma otros compuestos y se elimina en unas cuantas horas, además no se acumula en plantas, suelos, aguas o animales.

Usos del TDI

El principal uso del diisocianato de tolueno es en la síntesis de poliuretano. Se estima que entre el 80% y 85% del TDI producido se destina a la elaboración de espumas flexibles de poliuretano, y en menor medida para elaborar espumas rígidas. Alrededor del 9% de TDI se utiliza para elaborar recubrimientos, el 5% para la formulación de adhesivos y sellantes, y el 3% en la síntesis de poliuretanos elastoméricos.

Como se mencionó anteriormente, el TDI se utiliza principalmente para hacer espuma de poliuretano flexible que se puede encontrar en una amplia gama de productos de uso diario, como muebles, almohadas, colchones, ropa de cama, refuerzo de alfombras y envases.

La espuma flexible es un material celular que posee mayor porcentaje de celdas abiertas, lo que permite que esta no pierda su estructura cuando es deformada.

Para la síntesis de las espumas flexibles de poliuretano se requiere la acción de tres materias primas principales: un diisocianato (TDI), un poliol y agua. De igual modo, es necesaria la acción de otras sustancias químicas que actúan como coadyuvantes o estabilizantes de las reacciones. Tal es el caso de la silicona, los catalizadores, los agentes de expansión físicos y la carga sólida. Todas ellas interactúan de manera diferente dentro del sistema reactivo, en donde predominan dos reacciones simultáneas: reacción de expansión y reacción de gelificación.

Usos del TDI

Por un lado, la reacción de expansión se da entre el diisocianato (TDI) y el agua. En ella se produce CO2 gaseoso que ejerce la función de agente de expansión (permite el crecimiento de la espuma) y una amina primaria que es a su vez reacciona con el diisocianato (TDI). La interacción de estos dos últimos, amina y diisocianato (TDI), es lo que produce los grupos urea, que corresponden a las secciones de cadena corta de la matriz polimérica y son considerados como segmentos duros del polímero.

Por otro lado, la reacción de gelificación se lleva a cabo entre el diisocianato (TDI) y el poliol que producen los grupos uretano o segmentos blandos de cadena larga.

Las características físicas de la espuma flexible de poliuretano quedan establecidas después de 7 días de curado [Norma ASTM D3574].

Como podemos ver, la obtención de las espumas flexibles de poliuretano son el resultado de un sistema reactivo complejo en donde las diferentes interacciones entre las materias primas determinan las características microestructurales y macroestructurales de espuma.

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