Características y desarrollo del poliéter de baja insaturación.

La tecnología de producción de poliéter polioles de alto peso molecular y baja insaturación representa un avance significativo en la fabricación de poliéter. Esta tecnología se está aplicando ahora en productos especializados de espuma flexible de poliuretano y materiales elastómeros.

Los polioles de óxido de polipropileno convencionales (poliéter polioles de uso general) normalmente se producen utilizando óxido de propileno como materia prima principal e hidróxido de potasio (KOH) como catalizador. Este catalizador alcalino no solo promueve la polimerización del óxido de propileno en las moléculas iniciadoras sino que también induce reacciones secundarias, como la isomerización del óxido de propileno en alcohol alílico (CH₂=CHCH₂OH) o propilenglicol (CH₃CH=CHOH). Este último actúa entonces como iniciador monofuncional, lo que conduce a la propoxilación y da como resultado monohidroxipoliéteres de bajo peso molecular. Además, durante la polimerización, el centro aniónico activo de la cadena polimérica puede sufrir una desproporción (transferencia de cadena), formando poliéteres con grupos terminales aliloxi (o propenoxi). En consecuencia, la funcionalidad real del poliéter es inferior a su valor teórico. Cuanto mayor sea el contenido de monool, menor será la funcionalidad (es decir, mayor será la desviación de la funcionalidad teórica). Cuando los monooles en poliéter polioles reaccionan con diisocianatos o prepolímeros terminados en NCO, pueden detener el crecimiento de la cadena molecular del poliuretano, lo que da lugar a polímeros con pesos moleculares más bajos y resistencia mecánica reducida y otras propiedades.

Para minimizar las reacciones secundarias en sistemas catalizados por KOH y fabricar poliéter polioles de baja insaturación, los investigadores han desarrollado varios catalizadores de polimerización con apertura de anillo, incluidos compuestos de metales alcalinotérreos y complejos de metaloporfirina. Entre ellos, los catalizadores de cianuro bimetálico (DMC) han surgido como alternativas destacadas y han recibido mucha atención tanto a nivel nacional como internacional. Ya en la década de 1960, General Tire & Rubber Company de Estados Unidos desarrolló catalizadores de cianuro bimetálicos. Sin embargo, debido a la falta de competitividad económica, la industrialización no se produjo en aquella época. Posteriormente, Lyondell (anteriormente Arco) adquirió y mejoró la tecnología en los Estados Unidos, lo que llevó a la comercialización de una serie de poliéter polioles de alto peso molecular y baja insaturación a principios de la década de 1990, utilizando complejos de cianuro bimetálico como catalizadores. Casi al mismo tiempo, Dow Chemical introdujo la serie HPP de poliéter polioles de alto peso molecular y baja insaturación sintetizados utilizando complejos de cianuro bimetálico. Empresas como Asahi Glass, Olin y BASF también lanzaron productos correspondientes.

Los poliéterpolioles de baja insaturación utilizan generalmente DMC como catalizador. Mediante una polimerización controlada, la reacción de adición de óxido de propileno es significativamente más rápida que la reacción de isomerización. Como resultado, los poliéter polioles producidos mediante este método tienen una insaturación (o contenido de monool) extremadamente baja y una distribución de peso molecular estrecha, con niveles de insaturación inferiores a 0,02 mmol/g.

Cuando se sintetizan poliéter polioles convencionales utilizando KOH como catalizador, la isomerización del óxido de propileno se vuelve significativa a medida que aumenta el peso molecular del poliéter, lo que da como resultado enlaces insaturados en los extremos de la cadena, lo que dificulta la producción de poliéteres de alto peso molecular. Los trioles de poliéter convencionales con un peso molecular de aproximadamente 6200 tienen un nivel de insaturación tan alto como aproximadamente 0,1 mmol/g. El peso molecular de los trioles de poliéter habituales en la práctica no supera generalmente los 6.000. El nuevo sistema catalizador DMC permite la producción de poliéteres de alto peso molecular con pesos moleculares relativos de decenas de miles. Para poliéter polioles con aplicaciones prácticas en espuma de poliuretano, el peso molecular generalmente no excede 10.000. Estos poliéteres de alto peso molecular presentan una baja insaturación.

Las espumas de poliuretano y los elastómeros a base de polioles de poliéter de alto peso molecular y baja insaturación muestran propiedades físicas significativamente mejoradas en comparación con los polioles de poliéter convencionales, lo que facilita la producción de productos de espuma blanda. Por ejemplo, en aplicaciones de espuma blanda de alta resiliencia (incluidas espumas de bloques grandes y espumas moldeadas), la formulación requiere menos TDI cuando se usa la misma cantidad de agua que con los poliéter polioles convencionales, lo que produce una espuma con una sensación más cómoda, parecida a la espuma de látex.