Los isocianatos también se denominan poliuretanos cuando se han combinado en los productos industriales conocidos con ese nombre. Forman un grupo de derivados neutros de aminas primarias con la fórmula general R—N=C=O. Los isocianatos más utilizados en la actualidad son el 2,4-tolueno diisocianato (TDI), el tolueno 2,6-diisocianato y el difenilmetano 4,4'-diisocianato. El diisocianato de hexametilen y el diisocianato de 1,5-naftileno se usan con menos frecuencia.
Los isocianatos reaccionan espontáneamente con compuestos que contienen átomos de hidrógeno activo, que migran al nitrógeno. Los compuestos que contienen grupos hidroxilo forman espontáneamente ésteres de dióxido de carbono o uretanos sustituidos.
Usos
Uno de los principales usos de los isocianatos es la síntesis de poliuretanos en productos industriales. Debido a su durabilidad y dureza, el bis(4-fenilisocianato) de metileno y el diisocianato de 2,4-tolueno (TDI) se utilizan en recubrimientos para aeronaves, camiones cisterna y remolques de camiones. El bis(4-fenilisocianato) de metileno se utiliza para unir caucho con rayón y nailon, y para producir recubrimientos de laca de poliuretano que se pueden aplicar a ciertos componentes de automóviles y al charol. El diisocianato de 2,4-tolueno se usa en recubrimientos de poliuretano en selladores y acabados para pisos y madera, pinturas y selladores de concreto. También se utiliza para la fabricación de espumas de poliuretano y de elastómeros de poliuretano en tejidos revestidos y juntas para tuberías de arcilla. El diisocianato de hexametileno es un agente reticulante en la preparación de materiales dentales, lentes de contacto y adsorbentes médicos. También se utiliza como ingrediente en la pintura de automóviles.
Peligros
Los isocianatos son irritantes para la piel y las mucosas, las afecciones cutáneas van desde el picor localizado hasta el eccema más o menos generalizado. Las afecciones oculares son menos comunes y, aunque a menudo se encuentran lagrimeo, la conjuntivitis es rara. Sin embargo, los problemas más comunes y graves son los que afectan al sistema respiratorio. La gran mayoría de las autoridades mencionan formas de rinitis o rinofaringitis, y también se han descrito diversas afecciones pulmonares, ocupando el primer lugar las manifestaciones asmáticas, que van desde pequeñas dificultades para respirar hasta ataques agudos, a veces acompañados de pérdida repentina del conocimiento. Las personas pueden reaccionar con síntomas graves de asma después de la exposición a niveles muy bajos de isocianatos (a veces por debajo de 0.02 ppm) si se han sensibilizado. Además, las personas sensibilizadas pueden volverse reactivas y verse afectadas por estímulos ambientales como el ejercicio y el aire frío. El asma sensibilizada suele estar mediada por IgE (con sustancias de alto peso molecular; el mecanismo aún no está claro con sustancias de bajo peso molecular), mientras que el asma inducida por irritantes suele ser secundaria a la inflamación de las vías respiratorias y efectos tóxicos locales directos con hiperreactividad inespecífica. Se desconocen los detalles del mecanismo del asma irritante. Las respuestas alérgicas se analizan con más detalle en otra parte de este Enciclopedia.
Los isocianatos suelen ser volátiles y el vapor puede detectarse por el olor a una concentración de 0.1 ppm, pero incluso este nivel tan bajo ya es peligroso para algunas personas.
Diisocianato de 2,4-tolueno (TDI). Esta es la sustancia que más se utiliza en la industria y que da lugar a un mayor número de manifestaciones patológicas, ya que es muy volátil y se suele utilizar en concentraciones considerables. La sintomatología de las molestias debidas a su inhalación son estereotipadas. Al final de un período que va desde unos pocos días hasta 2 meses, los síntomas incluyen irritación de la conjuntiva, lagrimeo e irritación de la faringe; luego hay problemas respiratorios, con tos seca desagradable al anochecer, dolores en el pecho, principalmente detrás del esternón, dificultad para respirar y angustia. Los síntomas empeoran durante la noche y desaparecen por la mañana con una ligera expectoración de mucosidad. Después de unos días de descanso disminuyen, pero la vuelta al trabajo suele ir acompañada de la reaparición de los síntomas: tos, dolores torácicos, sibilancias húmedas, dificultad para respirar (disnea) y malestar. Las pruebas radiológicas y humorales suelen ser negativas.
Las disfunciones respiratorias que se sabe que son causadas por TDI incluyen bronquitis, asma ocupacional y un empeoramiento de la función respiratoria tanto en el trabajo como de manera crónica. En otros casos puede haber un resfriado común recurrente o un eczema particularmente pruriginoso que puede ocurrir en muchas partes diferentes de la piel. Algunas víctimas pueden sufrir problemas cutáneos y respiratorios al mismo tiempo.
Además de estas consecuencias características de la intoxicación, existen efectos bastante diferentes resultantes de la exposición a concentraciones muy bajas durante un largo período de años; estos combinan asma típica con bradipnea espiratoria y eosinofilia en el esputo.
La fisiopatología de la intoxicación aún está lejos de ser completamente conocida. Algunos creen que hay una irritación primaria; otros piensan en un mecanismo de inmunidad, y es cierto que en algunos casos se ha demostrado la presencia de anticuerpos. La sensibilidad podría demostrarse con pruebas de provocación, pero se debe tener mucho cuidado para evitar una mayor sensibilización, y solo un médico experimentado debe administrar estas pruebas. Sin embargo, muchas pruebas alergológicas (con acetilcolina o los alérgenos estándar, por ejemplo) son generalmente negativas. Con respecto a las pruebas de función pulmonar, el cociente FEV/FVC parece ser la forma más conveniente de expresar la respiración defectuosa. Los exámenes funcionales habituales realizados fuera de un lugar de exposición al peligro son normales.
4,4'-diisocianato de difenilmetano (MDI). Esta sustancia es menos volátil y sus vapores se vuelven nocivos solo cuando la temperatura se acerca a los 75 °C, pero se han descrito casos similares de envenenamiento. Ocurren principalmente con aerosoles, ya que el MDI se usa a menudo en forma líquida para atomizar.
diisocianato de hexametilen. Esta sustancia, menos utilizada, es muy irritante para la piel y los ojos. Los problemas más comunes que se le atribuyen son formas de blefaroconjuntivitis. El isocianato de metilo es el pensamiento químico responsable del desastre de Bhopal.
Diisocianato de 1,5-naftileno. Este isocianato es poco utilizado en la industria. Se ha informado de envenenamiento después de la exposición al vapor calentado a más de 100 °C.
Medidas de Seguridad y Salud
Ventilación, equipo de protección y capacitación en seguridad y salud para los trabajadores, como se describe en otra parte de este Enciclopedia, son necesarios para trabajar con isocianatos. Es importante contar con ventilación local ubicada lo más cerca posible de la fuente de vapores de isocianato. La descomposición y liberación de isocianatos de las espumas y colas de poliuretano debe tenerse en cuenta en el diseño de cualquier proceso industrial.
Prevención médica. El examen médico previo al empleo debe incluir un cuestionario y un examen clínico completo para prevenir la exposición de personas con antecedentes alérgicos cutáneos o respiratorios a los isocianatos. Los trabajadores expuestos deben mantenerse bajo observación regular. Las instalaciones sanitarias a disposición de los trabajadores deben incluir duchas.
Tablas de isocianatos
Tabla 1 - Información química.
Tabla 2 - Riesgos para la salud.
Tabla 3 - Riesgos físicos y químicos.
Tabla 4 - Propiedades físicas y químicas.