Los cianoacrilatos son una familia de adhesivos fuertes de acción rápida con usos industriales, médicos y domésticos. Se derivan del cianoacrilato de etilo y ésteres relacionados . El grupo cianoacrilato del monómero polimeriza rápidamente en presencia de agua para formar cadenas largas y fuertes. [1]
Los cianoacrilatos específicos incluyen 2-cianoacrilato de metilo (MCA), 2-cianoacrilato de etilo (ECA, comúnmente vendido con nombres comerciales como "Super Glue" y "Krazy Glue"), cianoacrilato de n -butilo (n-BCA), cianoacrilato de octilo y Cianoacrilato de 2-octilo (utilizado en aplicaciones médicas, veterinarias y de primeros auxilios). Los adhesivos de cianoacrilato a veces se conocen genéricamente como pegamentos instantáneos , pegamentos potentes o superpegamentos . La abreviatura "CA" se usa comúnmente para cianoacrilato de grado industrial.
La patente original del cianoacrilato fue presentada en 1947 por la BF Goodrich Company [2] como resultado de una búsqueda de materiales adecuados para miras de plástico transparente para armas de guerra . En 1942, un equipo de científicos encabezado por Harry Coover Jr. tropezó con una formulación que se adhería a todo lo que entraba en contacto. [3] El equipo rápidamente rechazó la sustancia para su aplicación en tiempos de guerra, pero en 1951, mientras trabajaban como investigadores para Eastman Kodak , Coover y un colega, Fred Joyner, redescubrieron los cianoacrilatos. Los dos se dieron cuenta del verdadero potencial comercial y una forma del adhesivo se vendió por primera vez en 1958 con el título "Eastman #910" (más tarde "Eastman 910").
Durante la década de 1960, Eastman Kodak vendió cianoacrilato a Loctite , que a su vez lo reenvasó y distribuyó bajo una marca diferente, "Loctite Quick Set 404". En 1971, Loctite desarrolló su propia tecnología de fabricación e introdujo su propia línea de cianoacrilato, llamada "Super Bonder". Loctite rápidamente ganó participación de mercado y, a fines de la década de 1970, se creía que había superado la participación de Eastman Kodak en el mercado industrial de cianoacrilato de América del Norte . National Starch and Chemical Company compró el negocio de cianoacrilato de Eastman Kodak y lo combinó con varias adquisiciones realizadas a lo largo de la década de 1970 formando Permabond. Otros fabricantes de cianoacrilato incluyen LePage (una empresa canadiense adquirida por Henkel en 1996), la división Permabond de National Starch and Chemical, que era una filial de Unilever . Juntos, Loctite, Eastman y Permabond representaron aproximadamente el 75% del mercado de cianoacrilato industrial. [4] A partir de 2019, [actualizar]Permabond continuó fabricando la fórmula 910 original. [5]
El monómero más común es el cianoacrilato de etilo . Se conocen varios ésteres relacionados. Para facilitar su manipulación, un monómero de cianoacrilato se formula frecuentemente con un ingrediente como sílice pirógena para hacerlo más viscoso o similar a un gel. Más recientemente, hay formulaciones disponibles con aditivos para aumentar la resistencia al corte , creando una unión más resistente al impacto. Dichos aditivos pueden incluir caucho , como en el "Ultra Gel" de Loctite, u otros que no están especificados.
En general, los grupos C=C experimentan rápidamente una polimerización de crecimiento de cadena en presencia de agua (específicamente iones hidróxido ), formando cadenas largas y fuertes que unen las superficies unidas. Debido a que la presencia de humedad hace que el pegamento se endurezca, la exposición a niveles normales de humedad en el aire hace que se comience a formar una fina capa en cuestión de segundos, lo que ralentiza considerablemente la reacción; por lo tanto, los cianoacrilatos se aplican en capas finas para garantizar que la reacción se desarrolle rápidamente para la unión. Los adhesivos de cianoacrilato tienen una vida útil corta : aproximadamente un año desde su fabricación si no se abren y un mes una vez abiertos.
Los cianoacrilatos se utilizan principalmente como adhesivos. Las capas finas se unen eficazmente, las capas gruesas mucho menos. Unen muchas sustancias, incluida la piel y los tejidos humanos, las fibras naturales, el algodón, la lana y el cuero.
El pegamento de cianoacrilato tiene una baja resistencia al corte , lo que ha llevado a su uso como adhesivo temporal en casos en los que la pieza necesita ser cortada posteriormente. Los ejemplos comunes incluyen montar una pieza de trabajo en un bloque de pegamento de sacrificio en un torno y apretar pasadores y pernos. También se usa junto con otro adhesivo más lento, pero más resistente, como una forma de formar rápidamente una unión, que luego mantiene las piezas en la configuración adecuada hasta que el segundo adhesivo se haya endurecido.
El pegamento a base de cianoacrilato tiene una unión débil con superficies lisas y, como tal, cede fácilmente a la fricción; un buen ejemplo de esto es el hecho de que los cianoacrilatos pueden eliminarse de la piel humana mediante abrasivos (p. ej. azúcar o papel de lija).
El pegamento de cianoacrilato se utiliza ampliamente en medicina humana y veterinaria. [6] Estaba en uso veterinario para reparar huesos, pieles y caparazones de tortuga a principios de la década de 1970 o antes. En la guerra de Vietnam se utilizó un aerosol de cianoacrilato para reducir el sangrado de los soldados heridos hasta que pudieran ser trasladados a un hospital. [7]
El cianoacrilato de n -butilo se utiliza con fines médicos desde los años 1970. En EE.UU., debido a su potencial para irritar la piel, la Administración de Drogas y Alimentos de EE.UU. (FDA) no aprobó su uso como adhesivo médico hasta 1998 con Dermabond (cianoacrilato de 2-octilo). [8] Un estudio independiente de 1986 sugiere que el cianoacrilato puede ser más seguro y más funcional para el cierre de heridas que la sutura tradicional (puntos). [9] Aunque los cianoacrilatos se utilizan ampliamente para la reparación de heridas sin suturas, "los adhesivos existentes todavía carecen de suficiente fuerza de adhesión para reemplazar completamente las suturas y las grapas". [6]
Algunos escaladores usan cianoacrilato para reparar daños en la piel de las yemas de los dedos. [10] [11] De manera similar, los instrumentistas de cuerda pueden formar tapas protectoras para los dedos (generalmente, cuando pierden los callos debido a la inactividad o accidentes) con cianoacrilatos. Si bien el pegamento no es muy tóxico y desaparece rápidamente con la piel muda, la aplicación de grandes cantidades de pegamento y sus vapores directamente sobre la piel puede provocar quemaduras químicas . [12]
Si bien el "superpegamento" estándar es 100% 2-cianoacrilato de etilo, muchas formulaciones personalizadas (p. ej ., 91% ECA, 9% poli(metacrilato de metilo) , <0,5% hidroquinona y una pequeña cantidad de ácido sulfónico orgánico , [13] y variaciones sobre el compuesto cianoacrilato de n -butilo para aplicaciones médicas [9] ) se han utilizado para aplicaciones específicas. Actualmente hay tres compuestos de cianoacrilato disponibles [ ¿dónde? ] como adhesivos tópicos para la piel. El cianoacrilato de 2-octilo se comercializa como Dermabond, SurgiSeal y, más recientemente, LiquiBand Exceed. El cianoacrilato de n -butilo se comercializa como Histoacryl, Indermil, GluStitch, GluSeal, PeriAcryl y LiquiBand. El compuesto 2-cianoacrilato de etilo está disponible como Epiglu. [14]
El sustituyente éster tiene varios efectos sobre la biocompatibilidad del adhesivo. Las cadenas laterales más largas dan como resultado una mayor flexibilidad del adhesivo curado, lo que permite una mejor adaptación a la flexibilidad de la piel y pueden dar como resultado una liberación más lenta de formaldehído después del curado. [15] Los sustituyentes alcoxietilo también se han investigado y se han mostrado prometedores como adhesivo médico. [dieciséis]
El cianoacrilato se utiliza como herramienta forense para capturar huellas dactilares latentes en superficies no porosas como vidrio, plástico , etc. [17] El cianoacrilato se calienta para producir vapores que reaccionan con los residuos invisibles de las huellas dactilares y la humedad atmosférica para formar un polímero blanco (policianoacrilato). en las crestas de las huellas dactilares. Luego se pueden registrar las crestas. Las huellas dactilares reveladas son, en la mayoría de las superficies (excepto en plástico blanco o similar), visibles a simple vista. Las impresiones invisibles o poco visibles se pueden mejorar aún más aplicando un tinte luminiscente o no luminiscente.
El cianoacrilato se utiliza en la industria de la cosmetología y la belleza como pegamento para extensiones de pestañas o "pegamento para uñas" para algunas mejoras de uñas artificiales , como puntas y envolturas de uñas, y a veces se confunde con gotas para los ojos que causan lesiones accidentales ( lesiones oculares químicas ). [18]
Los cianoacrilatos se utilizan para ensamblar prototipos electrónicos (utilizados en envolturas de cables ), modelos de aviones voladores y como apósitos de retención para tuercas y tornillos . Su eficacia para unir metales y su versatilidad general los han hecho populares entre los aficionados al modelismo y las miniaturas . [19]
La capacidad del pegamento de cianoacrilato para resistir el agua lo ha hecho popular entre los aficionados a los acuarios marinos para fragmentar corales. Las ramas cortadas de los corales duros , como Acropora , se pueden pegar a un trozo de roca viva (coral de arrecife recolectado) o Milliput (masilla epoxi) para permitir que crezca el nuevo fragmento. Es seguro usarlo directamente en el tanque, a diferencia de la silicona , que debe curarse para que sea segura. Sin embargo, como clase de adhesivos, los cianoacrilatos tradicionales se clasifican como de resistencia "débil" tanto a la humedad como al calor [20] aunque, según se informa, la inclusión de anhídrido ftálico contrarresta ambas características. [21]
El pegamento de cianoacrilato también se usa con frecuencia en el paisajismo acuático , tanto en acuarios de agua dulce como marinos, con el fin de asegurar los rizomas de plantas vivas a trozos de madera o piedra. El pegamento fino de cianoacrilato tiene aplicación en carpintería . [22] Se puede utilizar como acabado brillante de secado rápido. Se puede utilizar un aceite, como aceite de linaza hervido , para controlar la velocidad a la que cura el cianoacrilato. El pegamento de cianoacrilato también se utiliza en combinación con aserrín (de sierra o lijado) para rellenar huecos y grietas. Estos métodos de reparación se utilizan en cajas armónicas de pianos , instrumentos de madera y muebles de madera. El pegamento de cianoacrilato también se usa en el acabado de espacios en blanco para bolígrafos (espacios en blanco de madera para girar bolígrafos) que se han torneado en un torno aplicando múltiples capas delgadas para crear un acabado duro y transparente que luego se puede lijar y pulir hasta obtener un acabado brillante.
Algunas aplicaciones de hobby requieren pegamento de cianoacrilato mezclado con cargas inorgánicas como bicarbonato de sodio ( bicarbonato de sodio ) [23] y óxido de calcio . [24]
El cianoacrilato se utiliza en tiro con arco para pegar emplumados a los ejes de las flechas. Algunos pegamentos especiales para emplumados son principalmente cianoacrilato reenvasados en kits especiales de pegamento para emplumados. [25] Estos tubos suelen tener una boquilla de metal larga y delgada para mejorar la precisión al aplicar el pegamento a la base del emplumado y garantizar una unión segura al eje de la flecha.
El cianoacrilato se utiliza en esgrima para pegar el alambre de la hoja en la ranura de la espada o el florete . [26]
Los adhesivos de cianoacrilato pueden adherirse a partes del cuerpo y pueden producirse lesiones cuando se arrancan partes de la piel. [27] [28] Sin embargo, sin fuerza, el pegamento se separará espontáneamente de la piel con el tiempo (hasta cuatro días). El pegamento también puede provocar quemaduras químicas y la piel expuesta debe lavarse con agua tibia y jabón. [29] La separación se puede acelerar aplicando aceite vegetal cerca, sobre y alrededor del pegamento. [30] Si el pegamento entra en contacto con los ojos, pueden producirse lesiones graves. En cualquier caso de que los adhesivos entren en contacto con los ojos o alrededor de ellos, se deben enjuagar los ojos con agua tibia durante 15 minutos y obtener atención médica. [29]
El calentamiento provoca la despolimerización de los polímeros curados produciendo productos gaseosos que son altamente irritantes. Son inmediatamente polimerizados por la humedad de las membranas y se vuelven inertes . Estos riesgos se pueden minimizar utilizando cianoacrilato en áreas bien ventiladas. Aproximadamente el 5% de la población puede sensibilizarse a los vapores de cianoacrilato después de una exposición repetida, lo que provoca síntomas similares a los de la gripe . [31] El cianoacrilato también puede irritar la piel y provocar una reacción alérgica en la piel . La Conferencia Americana de Higienistas Industriales Gubernamentales (ACGIH) asigna un valor límite de exposición de 200 partes por mil millones . En raras ocasiones, la inhalación puede desencadenar asma . No existe una medición única de la toxicidad para todos los adhesivos de cianoacrilato debido a la gran cantidad de adhesivos que contienen diversas formulaciones de cianoacrilato.
El Ejecutivo de Salud y Seguridad del Reino Unido y el Programa Nacional de Toxicología de los Estados Unidos han llegado a la conclusión de que el uso de cianoacrilato de etilo es seguro y que no es necesario realizar estudios adicionales. [32] El compuesto cianoacrilato de 2-octilo se degrada mucho más lentamente debido a su estructura orgánica más larga (una serie de moléculas de carbono unidas covalentemente ) y el adhesivo no alcanza el umbral de toxicidad tisular. Debido a los problemas de toxicidad del cianoacrilato de etilo, se prefiere el uso de cianoacrilato de 2-octilo para las suturas. [33]
La aplicación de cianoacrilato a algunos materiales naturales como el algodón ( jeans , bastoncillos de algodón , bolas de algodón y ciertos hilos o tejidos), el cuero o la lana produce una reacción exotérmica potente, rápida . Esta reacción también ocurre con la fibra de vidrio y la fibra de carbono . El calor liberado puede provocar quemaduras graves [34] o liberar un humo blanco irritante. Las hojas de datos de seguridad del material para cianoacrilato instruyen a los usuarios a no usar ropa de algodón (jeans) o lana, especialmente guantes de algodón, al aplicar o manipular cianoacrilatos. [35]
La acetona , que se encuentra comúnmente como una fracción del quitaesmalte (o en ferreterías en forma pura), es un disolvente ampliamente disponible capaz de ablandar el cianoacrilato curado. [36] Otros disolventes incluyen nitrometano , dimetilformamida , [37] dimetilsulfóxido y cloruro de metileno . [38] Otro disolvente viable para eliminar el cianoacrilato curado es la gamma -butirolactona . [39] También se encuentran disponibles desligantes comerciales, muchos de ellos basados en carbonato de propileno .
Los adhesivos de cianoacrilato tienen una vida útil corta. Los contenedores con fecha estampada ayudan a garantizar que el adhesivo aún sea viable. Un fabricante proporciona la siguiente información y consejos:
Cuando se mantiene sin abrir en un lugar fresco y seco, como un refrigerador, a una temperatura de aproximadamente 55 °F (13 °C), la vida útil del cianoacrilato se extenderá desde aproximadamente un año desde su fabricación hasta al menos 15 meses. Si el adhesivo se va a utilizar dentro de los seis meses, no es necesario refrigerarlo. Los cianoacrilatos son sensibles a la humedad y pasar de un lugar fresco a uno cálido creará condensación; Después de sacarlo del refrigerador, es mejor dejar que el adhesivo alcance la temperatura ambiente antes de abrirlo. Una vez abierto, debe utilizarse en un plazo de 30 días. Los contenedores abiertos no deben refrigerarse. [40]
Otro fabricante dice que la vida útil máxima de 12 meses se obtiene para algunos de sus cianoacrilatos si los envases originales se almacenan entre 35 y 40 °F (2 y 4 °C). [41] Los foros de usuarios y algunos fabricantes dicen que se puede lograr una vida útil casi ilimitada almacenándolo sin abrir a -4 °F (-20 °C), la temperatura típica de un congelador doméstico , y permitiendo que el contenido alcance la temperatura ambiente antes de su uso. . [42] Abrir un recipiente mientras está frío puede causar que la humedad del aire se condense en el recipiente; sin embargo, informes de aficionados sugieren que almacenar cianoacrilato en un congelador puede conservar el cianoacrilato abierto indefinidamente.
A medida que los cianoacrilatos envejecen, se polimerizan, se vuelven más espesos y curan más lentamente. Se pueden diluir con un cianoacrilato de la misma composición química con menor viscosidad . [31] El almacenamiento de cianoacrilatos por debajo de 0 °F (-18 °C) casi detendrá el proceso de polimerización y evitará el envejecimiento.