In Your Corner: Anthony Pajerski analiza el presente y el futuro de PUD a base de agua

Publicado por  Equipo de recubrimientos de alto rendimiento el 03/09/2020

Anthony D. Pajerski, PhD, técnico especialista en recubrimientos de alto rendimiento de Lubrizol, tiene casi 30 años de experiencia en la industria de los recubrimientos, y se ha especializado principalmente en la química de las dispersiones de poliuretano a base de agua. También ayudó a comercializar otros tipos de dispersiones, como las dispersiones acrílicas a base de aceite vegetal. Tiene una vasta experiencia en la química de compuestos de uretano-acrílico y materias primas sostenibles, autorreticulantes, a base de agua, de baja temperatura. Hablamos con Tony acerca de sus principales áreas de trabajo en Lubrizol y las áreas que le interesa investigar.

"In Your Corner" es una serie de entrevistas con expertos en recubrimientos y tintas de Lubrizol que comparten información exclusiva sobre los principales desafíos y las oportunidades de la industria.

 

Trabajas mayormente con dispersiones de poliuretano (PUD). Dentro de esta área, ¿qué aspecto es importante para ti?

La mayoría de mis investigaciones se centran en tres áreas: reacciones a temperatura baja o ambiente (RT) para composiciones de polímeros sostenibles autorreticulantes, y compuesto de uretano-acrílico/dispersiones de polímeros híbridos.

Dediqué mucho tiempo y recursos para ayudar a desarrollar la química autorreticulante a temperatura baja/RT para polímeros a base de agua. Estoy orgulloso de haber introducido las químicas autooxidantes y autorreticulantes de carbonil-hidrazida a nuestra familia de PUD de Lubrizol, que incluye el uso de materias primas exclusivas.

 

¿Podrías mencionar algunas marcas de Lubrizol en las que se usen estas químicas?

Todas nuestras tecnologías de PUD Turboset™ y poliuretano de poliamidas Aptalon™ usan química autorreticulante basada en la reacción de carbonil-hidrazida (a menudo denominada simplemente tecnología Turboset™ de Lubrizol). Esto funciona bastante bien para las dispersiones a base de agua estabilizadas aniónicamente, ya que la reacción es activada por una gota en el pH y la pérdida de agua. Un par de ejemplos de productos clave que usan esta tecnolgía son Turboset™ Ultra Eco y Aptalon™ W8060.

Para los productos autorreticulantes autooxidantes, Lubrizol tiene dos opciones: Sancure™ OM933 y Sancure™ OM945. Hemos trabajado en la expansión de estas opciones, pero ha sido un desafío igualar el rendimiento de la química Turboset™. Los principales inconvenientes fueron el rendimiento más lento y la dureza en comparación con la tecnología autorreticulante Turboset™. Sin embargo, este enfoque usa naturalmente (sin intención de hacer un juego de palabras) más materias primas renovables a través de aceites vegetales altamente insaturados, que proporcionan un mayor grado de sostenibilidad. Si bien ha sido un desafío, Sancure™ OM933 demostró una excelente durabilidad exterior a través del grupo de aplicaciones de Lubrizol, encontrando un lugar como equivalente a base de agua de sus productos de recubrimiento de madera exterior con base solvente. Es muy probable que el poliol a base de aceite vegetal usado en Sancure OM933 contribuya a su durabilidad exterior. Esto significa que es muy probable que para el desarrollo de la próxima generación de PUD duraderas exteriores, usemos polioles a base de aceite similares como punto de inicio.

 

¿Qué impacto tuvo la química autorreticulante en la capacidad de Lubrizol de seguir introduciendo materiales innovadores?

El impacto fue significativo. Muchos de nuestros productos más vendidos utilizan alguna forma de química autorreticulante.  También posibilitó la introducción de productos como Turboset™ Ultra Eco y Aptalon™ W8060 al brindar una tecnología para mejorar la formación de película. El resultado fue que Ultra Eco puede formularse con una proporción de VOC de tan solo 50g/L y permitió la formación de película de Aptalon™ a temperatura ambiente, cuando antes necesitaba temperaturas altas para obtener una película sin defectos. Por supuesto, la química autorreticulante también brinda el rendimiento necesario de un acabado de piso de primera calidad. Sin su contribución a nuestra tecnología de formación de película, estos productos muy probablemente no hubieran sido posibles, al menos no con sus atributos de rendimiento y dureza actuales. Con miras a las posibles innovaciones futuras en las que las demandas de sostenibilidad seguirán siendo esenciales, la química autorreticulante más sostenible es la autooxidante. El uso de ácido itacónico (a través de la formación de anhídrido y la posterior reacción con alcoholes o aminas) es posiblemente aún mejor, pero hasta ahora el desafío ha sido aplicarlo en sistemas a base de agua.  

 

El término "sostenible" se usa mucho hoy en día. ¿Qué impacto tiene la sostenibilidad en tu trabajo en Lubrizol?  

Es mucho más que un término. Es emocionante estar involucrado en el desarrollo de química sostenible que mejore la eficiencia con la que se usan los recursos naturales. Hasta la fecha, he participado en el desarrollo de cuatro productos que tienen un contenido renovable significativo y un maravilloso potencial para usos futuros. Estos productos se centran en cinco áreas sostenibles:

 

  • VOC reducidos (esto es natural en las sustancias a base de agua, pero sigue siendo un problema para los polímeros duros de más alto rendimiento).
  • Materias primas renovables (de hasta 50% en productos derivados de aceites vegetales comerciales).
  • Buena economía de átomos (elaborar productos con residuos mínimos o nulos reduce las necesidades de energía para el desecho).
  • Tiempo y condiciones de procesamiento (energía) iguales o inferiores a los productos tradicionales.
  • Durabilidad (mayor vida útil del recubrimiento, que puede aumentarse más a través de la autorregeneración).

 

Las primeras tres áreas son relativamente fáciles de cuantificar, en particular las primeras dos, y son aquellas en las que todos tienden a concentrarse. Las últimas requieren bastante más información para cuantificarlas, en particular el ciclo de vida de los recubrimientos, que incluiría su durabilidad. Un perfil de sostenibilidad completo requiere un análisis del ciclo de  vida de un producto, que requiere más que lo anterior, como comprender la energía usada para crear y suministrar las materias primas usadas.

 

Dijiste que has sido parte del desarrollo de cuatro productos que tienen un alto contenido renovable. ¿Cuáles son esos productos?

Los productos actuales con un contenido renovable signficativo a base de aceites vegetales son Carboset® AMO400, Carboset® 420, Sancure™ OM933 y Sancure™ OM945. Sin embargo, también tenemos Carboset® 3076 que tiene nuestro mayor contenido de materias primas renovables, y la mayoría de nuestros productos Aptalon™ contienen una parte de contenido renovable.  Los productos Turboset™ también tienen algo de contenido renovable, pero en una menor cantidad. En todos nuestros productos, el contenido renovable contribuye al rendimiento del producto final.

 

Aparte de las oportunidades futuras en torno a la sostenibilidad, ¿qué otra área crees que tiene mucho potencial?

Además de los esfuerzos en las químicas autorreticulantes, he dedicado mucho tiempo al desarrollo de recubrimientos de polímeros compuestos (también llamados híbridos) en Lubrizol. La importancia de esta química se ve ilustrada en la creciente cantidad de productos dentro de los recubrimientos de alto rendimiento de Lubrizol que están basados en la química del uretano-acrílico. Si bien se usa principalmente como proceso para obtener composiciones de poliuretano sin NMP, también tiene un rol significativo en el rendimiento final del polímero. Por ejemplo, sería difícil imaginar productos como Turboset™ Ultra Eco y Aptalon™ 8060 sin el uso de la química del uretano-acrílico. Hay muchas maneras de obtener una PUD sin NMP. Sin embargo, el uso creativo de la química del uretano-acrílico puede contribuir a un mejor rendimiento, como la resistencia química y un producto con menos VOC (como en Turboset™ Ultra Eco). Los productos con PUD sin NMP y con menores niveles de VOC han sido tendencia desde hace un tiempo y recientemente se han hecho aún más urgentes. Los uretano-acrílicos proporcionan un camino más corto a esa meta, junto con un mayor rendimiento y una mejor economía. En general, brindan una mejor sostenibilidad.

 

Si piensa en lo que es importante para los especialistas en desarrollo de fórmulas de la industria, ¿hay algún tema que realmente se destaque? 

Creo que la reducción de los VOC sería la clave, en particular para las aplicaciones de alto rendimiento, como los recubrimientos protectores. Es mucho más fácil proporcionar una formulación de recubrimiento con bajo contenido de VOC para un recubrimiento decorativo, como la pintura para pared. Pero esto es mucho más difícil en un recubrimiento protector, como para un piso de madera, que básicamente está hecho para cumplir con altos requisitos de rendimiento (que también incluyen la dureza). Los recubrimientos duros a base de agua suelen requerir una cantidad significativa de coalescente (como VOC) para formar una buena película coherente, mientras que un recubrimiento suave podría formar una película sin la ayuda de solventes.

 

¿Por qué es tan importante reducir los VOC en los recubrimientos protectores?

Es importante para las regiones que estén interesadas en proteger el medioambiente y a sus ciudadanos. La mayor parte del trabajo en torno a los VOC tiene su origen en normativas gubernamentales que exigen la reducción de los VOC para poder vender y usar los productos en determinadas áreas. Por ejemplo, algunos VOC pueden contribuir significativamente al esmog y al calentamiento global; en algunos casos, más que el dióxido de carbono en función del peso. Además, la química más ecológica está atrayendo más al público en general, en particular en ambientes interiores cerrados, donde los VOC pueden quedar atrapados, creando una mayor exposición a ellos y cualquier otra toxina que pueda contener el producto. La continua presión para reducir los VOC se está trasladando de California a otras partes de los Estados Unidos. Muchas de las reglamentaciones europeas en materia de VOC coinciden con California. Creo que esto será beneficioso para Lubrizol, porque ya tenemos y seguimos desarrollando productos de alto rendimiento, pero con un bajo contenido de VOC. 

Equipo de recubrimientos de alto rendimiento

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