Se trata de los siguientes:
Primero, aclaremos: ¿Qué son los compuestos aromáticos y alifáticos?
Todos sabemos que la esencia de las reacciones químicas radica en el comportamiento de los electrones.y la formación de enlaces covalentes esencialmente implica átomos que comparten pares de electronesEn las moléculas que encontramos diariamente, como los compuestos alifáticos como el ciclohexano, el metano y el polietileno, sus electrones están en su mayoría **localizados**** confinados a átomos específicos o enlaces específicos.
Sin embargo, la situación es completamente diferente para los compuestos aromáticos, cuyos electrones no están localizados sino que están deslocalizados:ya no se limitan a un solo enlace, sino que se distribuyen en un área más ampliaVeamos la definición de aromaticidad: Los compuestos aromáticos son aquellos que contienen al menos un sistema cíclico conjugado compuesto por electrones π deslocalizados y que obedecen la regla de Hückel.
Para entender esto con una analogía más simple, los compuestos aromáticos son como un "paraíso de intercambio de electrones".
- Debe ser un anillo, para que los electrones puedan "ir en círculos".
- El anillo debe ser plano: si el anillo gira y gira, la "carretera" de electrones no es lisa.
- Cada átomo en el anillo debe participar en el intercambio de electrones, tomándose de la mano para formar una nube continua de electrones.
Un representante típico es el benceno, un anillo de seis miembros donde los electrones están distribuidos uniformemente en todo el anillo, formando una nube de electrones conjugada.
En contraste, los electrones en los compuestos alifáticos permanecen localizados; es más como "cada uno conduce su propio coche", sin formar una gran pista de carreras compartida.
**02**
¿Por qué hay una diferencia tan grande?
¿No es un anillo de benceno solo un anillo? ¿Cuál es la diferencia fundamental entre él y el ciclohexano? La clave radica en el comportamiento de los electrones.
** Anillo de benceno:** 6 electrones π están en un estado deslocalizado, formando una "nube de electrones π" estable.los 6 electrones π no están confinados a un doble enlace específico C=C sino que se deslocalizan por todo el anillo de seis miembrosEsto significa que la nube de electrones se distribuye uniformemente por encima y por debajo del anillo aromático, formando una "nube de electrones π" en forma de anillo.los electrones se expanden desde el rango de enlace local a un sistema más grande (todo el anillo)No "dejan el dominio" sino más bien "aumentan el dominio".
Algunos podrían preguntar: ¿Y si los electrones son deslocalizados y compartidos? ¿Qué tiene que ver eso con el rendimiento?Esta "rigidez" es precisamente otorgada por la deslocalización de electronesEsto implica principalmente dos aspectos: la distribución de la energía + las limitaciones estructurales.
**(1) Promedio de la energía**
Si los electrones estuvieran localizados en los enlaces dobles, crearía diferencias en las longitudes de los enlaces simples y dobles.Los electrones están distribuidos uniformemente → los seis enlaces C C tienen longitudes idénticas, la energía del sistema es menor, y todo el anillo tiende naturalmente hacia "simetría + planitud".
**(2) Efecto de restricción de la nube de electrones π**
En el anillo de benceno, los 6 electrones π se comparten colectivamente, formando una nube de electrones muy simétrica y plana en forma de anillo.Intentar romper esta deslocalización (ePor lo tanto, el anillo de benceno está "bloqueado por la nube de electrones" y no puede girar libremente como los alcanos.
**(3) Manifestación resultante**
La estructura del anillo de benceno está fijada como plana con longitudes de enlace iguales; no se puede estirar o comprimir fácilmente.que se manifiesta como un aumento de la rigidez del material y un aumento correspondiente de la temperatura de transición del vidrio (Tg).
**03**
Aromático frente a alifático en poliuretano
La columna vertebral de los poliuretanos se forma por la policondensación de **disocianatos** (como HDI, MDI, IPDI, TDI, etc.) con polioles.El tipo de disocianato determina si el esqueleto de poliuretano es principalmente **aromático** o **alifático**, influyendo significativamente en las propiedades del material y en los escenarios de aplicación.
**Poliretanos aromáticos (típicos: MDI, TDI) **
- ** Fuertes propiedades mecánicas:** Por lo general presentan un alto módulo y una alta resistencia a la tracción, adecuados para aplicaciones de carga o estructurales.
- ** Bajo coste:** Alto grado de industrialización, con unos costes relativamente bajos de materia prima y de transformación, que conducen a una aplicación generalizada.
- ** Principales inconvenientes Tendencia al amarilleo: ** Los anillos aromáticos pueden actuar como cromóforos.formando sistemas conjugados más grandes (cromofóricos) que absorben el extremo de longitud de onda corta de la luz visible (luz azul violeta), que se manifiesta visualmente como amarillento.
- **Aplicaciones típicas:** suelas de zapatos, interiores de automóviles, componentes estructurales, etc., donde se requiere resistencia y la exposición a los fuertes rayos UV es infrecuente.
**Polyuretanos alifáticos (típicos: HDI, IPDI) **
- ** Buena resistencia al amarilleo:** Gran resistencia a las intemperieres; los productos transparentes resisten el amarilleo incluso con un uso prolongado en exteriores.
- **Excelente flexibilidad y resistencia a las intemperieres:** Se desempeña mejor en aplicaciones que requieren una exposición a largo plazo y una alta transparencia, como revestimientos, películas ópticas, sellos exteriores.
- **Recuperación:** Mayor coste de las materias primas, requisitos de transformación más estrictos y, en general, resistencia mecánica ligeramente inferior en comparación con los sistemas aromáticos.
- ** Aplicaciones típicas:** Películas ópticas, revestimientos exteriores, TPU transparente, etc., donde la resistencia al color, la resistencia a las intemperie y la apariencia son críticas.
** Selección de materiales y consideraciones de diseño**
** Seleccionar materiales basados en el entorno de uso**
- **En interiores, partes estructurales:** Los poliuretanos aromáticos ofrecen una alta rentabilidad y pueden ser priorizados.
- ** Aplicaciones al aire libre, transparentes y ópticas:** Priorizar los poliuretanos alifáticos para reducir los costes de mantenimiento y sustitución posteriores.
**Estrategias de modificación y antienvejecimiento**
- ** Para los poliuretanos aromáticos:** Añadir absorbentes UV, estabilizadores de la luz de las aminas impedidas (HALS), etc., para inhibir la foto-oxidación y retrasar el amarilleo.
- ** Para los poliuretanos alifáticos:** Si se necesita una mayor resistencia a la hidrólisis o una mayor durabilidad, se pueden utilizar estrategias como la fluoración, la adición de agentes resistentes a la hidrólisis,o aumentar la cristalinidad para reducir la penetración de humedad se puede utilizar.
Optimización de la estructura molecular
- Una estrategia común es la copolimerización/mezcla, que combina monómeros aromáticos y alifáticos en proporciones específicas para equilibrar la resistencia, la resistencia a las intemperieres y el coste.una combinación de MDI e HDI puede lograr tanto el rendimiento mecánico como una mejor resistencia al clima/apariencia.
- Además, es posible ajustar las propiedades finales mediante el diseño de segmentos (proporción de segmentos blandos/duros, peso molecular, grado de enlace cruzado) y la adición de rellenos/plastificantes.
**Resumen en una frase**
- **Aromático** = Fuerte, rígido, barato, pero tiene miedo a la luz del sol** y es propenso a amarillentarse.
- **Alifático** = estable, resistente a la intemperie, transparente, pero ** más caro** y ligeramente más débil en resistencia.
Las últimas palabras.
Muchas de las propiedades de los materiales se pueden remontar a la estructura molecular más fundamental: los electrones π del anillo de benceno, la flexibilidad de los segmentos de la cadena,el número de enlaces de hidrógeno- ¿ Qué?
Así que, la próxima vez que veas un material amarillento, que se vuelve frágil o que falla repentinamente después de funcionar bien, no te concentres en el fenómeno. Piensa un nivel más profundo:¿Hay una "causa" enterrada dentro de su estructura?