Los poliésterpolioles se definen generalmente como compuestos terminados en hidroxilo-cuyas cadenas moleculares contienen grupos éster repetidos, con pesos moleculares numéricos-promedio que normalmente oscilan entre 1000 y 5000 g/mol. Se pueden clasificar en tipos aromáticos o alifáticos dependiendo de si la estructura incluye anillos aromáticos. La producción industrial de polioles de poliéster suele seguir dos rutas principales: una es el proceso tradicional de esterificación-policondensación, en el que los ácidos polibásicos (o anhídridos/ésteres) reaccionan con los polioles; el otro es la polimerización con apertura de anillo-de monómeros de lactona con polioles. Las variaciones en las materias primas y las condiciones de síntesis dan como resultado una amplia gama de características de rendimiento, y propiedades como el índice de hidroxilo, el índice de acidez, el contenido de humedad, la viscosidad, el peso molecular, la densidad y el índice de color siguen siendo criterios clave para evaluar la calidad y la idoneidad.
En la industria del poliuretano,polioles de poliésterdesempeñan un papel estructural vital. Debido a la alta polaridad de los grupos éster y amida en los poliuretanos a base de poliéster-, los materiales resultantes exhiben fuertes fuerzas cohesivas, excelente adhesión, alta resistencia mecánica y notable resistencia a la abrasión. A nivel mundial, Stepan, Huafon Group y COIM representan los proveedores líderes en este campo y juntos representan alrededor del 30% de la cuota de mercado total. China es el mercado más grande con aproximadamente un 45% de participación, seguido de Europa con un 20% y América del Norte con un 13%. Entre los tipos de productos, los polioles de poliéster alifáticos forman el segmento más grande con una participación de aproximadamente el 62%, mientras que los elastómeros constituyen la aplicación posterior más importante, representando aproximadamente el 36% del consumo total.
Estructuralmente, los poliésterpolioles alifáticos se sintetizan típicamente a partir de diácidos alifáticos tales como ácido succínico, ácido glutárico, ácido adípico, ácido pimélico, ácido subérico y ácido sebácico. Los grados comercialmente comunes se basan principalmente en ácido adípico condensado con dioles o trioles. Estos productos suelen aparecer como sólidos cerosos de color blanco o líquidos viscosos de incoloros a amarillo pálido; Los poliésteres sólidos tienen rangos de fusión típicamente entre 25 y 50 grados y forman líquidos de alta-viscosidad una vez derretidos. Por el contrario, los poliésterpolioles aromáticos contienen estructuras rígidas de anillos de benceno en su estructura principal y comúnmente se sintetizan a partir de anhídrido ftálico, ácido isoftálico, ácido tereftálico o anhídrido trimelítico. La rigidez inherente y la mayor energía cohesiva de las unidades aromáticas proporcionan una mejor hidrofobicidad y una resistencia a la hidrólisis significativamente mejorada en comparación con los sistemas puramente alifáticos.
La fabricación industrial de poliéster polioles se lleva a cabo con mayor frecuencia en reactores discontinuos, pasando por una etapa de esterificación seguida de policondensación. Para garantizar polímeros terminados en hidroxilo-, las formulaciones suelen emplear un exceso de poliol entre un 10% y un 50%. Durante la esterificación, la reacción de poliácidos o anhídridos con polioles genera diésteres y triésteres oligoméricos mientras se libera agua continuamente. Eliminar esta agua mediante calentamiento gradual es esencial para impulsar la reacción; sin embargo, una eliminación demasiado rápida del agua puede provocar formación de espuma y pérdida de dioles volátiles, lo que hace que el control de la temperatura sea crucial. Cuando la cantidad de agua eliminada se aproxima al valor teórico y el índice de acidez cae por debajo de aproximadamente 10 mg de KOH/g, la esterificación está esencialmente completa.
La siguiente etapa de policondensación implica el crecimiento de la cadena a través de reacciones de intercambio de éster-a alta temperatura y presión reducida. Esta etapa se puede dividir en pre-policondensación y policondensación final. Durante la pre-policondensación, el vacío se reduce gradualmente para mantener un entorno de reacción controlado, lo que permite una mayor reducción del índice de acidez y la eliminación del exceso de poliol. En la etapa final, dominan las reacciones de intercambio de éster-, lo que permite que los oligómeros terminados en hidroxilo- aumenten rápidamente su peso molecular hasta alcanzar los parámetros de viscosidad y rendimiento deseados.
A través de estas reacciones cuidadosamente controladas, los polioles de poliéster se convierten en los componentes fundamentales de numerosos materiales de poliuretano y respaldan aplicaciones clave en elastómeros, adhesivos, cuero sintético, revestimientos, productos de alto-rendimiento-resistentes al desgaste y componentes estructurales. Su desarrollo continúa impulsando el avance de las tecnologías de poliuretano en los mercados globales.