CINÉTICA DE LA UREA-FORMALDEHÍDO

Abstract

Las resinas base de urea-formaldehído (U-F) se obtienen por hidroximetilacióncondensación de la urea (U) y el formaldehido (F) y se emplean principalmente como adhesivos en la fabricación de paneles de madera conglomerada. Los paneles se emplean como base de grandes superficies en reemplazo de madera maciza por su menor costo y versatilidad. En todos los casos se logra un mejor aprovechamiento de la madera, de forma especial cuando se utiliza en formatos pequeños como partículas, fibras,y virutas. Los principales paneles existentes en el mercado según la forma y el tamaño de la madera procesada son: chapas (tablero de chapas), virutas (tablero de virutas orientadas), partículas (tablero de partículas o aglomerado), y fibras de madera (tablero de fibras). Desde el punto de vista cinético, el sistema es complejo. Durante la etapa de hidroximetilación, el F (CH2O) reacciona con las aminas primarias y secundarias para producir las correspondientes mono- y di-hidroximetilaminas. Las síntesis con diversas relaciones molares iniciales F/U permitieron aislar e identificar mediante el uso de resonancia magnética nuclear (RMN) a la mono-hidroximetilurea, dos isómeros de la di-hidroximetilurea, y la tri-hidroximetilurea. Sin embargo, no existe en la literatura evidencia de la generación de la tetra-hidroximetilurea. Las reacciones de condensación involucran la formación de puentes metileno (─CH2─) y metilen éter (─CH2OCH2─). En este trabajo se desarrolló un modelo global de la hidroximetilación-condensación de la U para sistemas diluidos homogéneos a pH=9, T= 40-60 ºC y relación molar 2 que tiene en cuenta las reacciones secundarias del F. El modelo se ajustó y validó a partir de mediciones volumétricas. Reactivos: urea (Anedra), paraformaldehído 85% p/p (Cicarelli). A partir del paraformaldehido se preparó una solución de F (17% p/p) por depolimerización a pH=10 y T=70 ºC. A lo largo de las reacciones se midió la concentración de F libre total [F]. Se desarrolló un modelo matemático global que permite predecir la hidroximetilacióncondensación de la U y se estimaron las expresiones de Arrhenius. Las predicciones teóricas muestran una aceptable concordancia con las mediciones volumétricas.