Introducción a las materias primas de poliéter polioles: iniciadores

En la producción de poliéteres, los iniciadores son compuestos que contienen átomos de hidrógeno activos. A diferencia de los iniciadores en la polimerización por radicales libres, los iniciadores en la producción de poliéter actúan como punto de partida para los segmentos de cadena de poliéter, donde los epóxidos como el óxido de propileno experimentan un crecimiento de cadena.

Los iniciadores utilizados para la síntesis de poliéterpolioles son diversos y numerosos. Se pueden clasificar en términos generales en dos categorías principales según la naturaleza de sus grupos activos: compuestos que contienen hidroxilo y compuestos que contienen amina. Estos iniciadores suelen ser moléculas pequeñas con múltiples sitios reactivos, incluidos polioles, poliaminas o poliolaminas. Los iniciadores comúnmente utilizados incluyen propilenglicol, trimetilolpropano, glicerol, manitol, sorbitol, pentaeritritol, sacarosa, xilitol, etilendiamina, trietanolamina y toluendiamina. A veces, se utilizan iniciadores mixtos para lograr poliéter polioles con funcionalidades y viscosidades específicas.

Los iniciadores desempeñan un papel crucial en la determinación de la funcionalidad y el peso molecular de los poliéter polioles.:

Control del Peso Molecular: Los poliéter polioles están compuestos de iniciadores y epóxidos. Si la cantidad total de epóxidos permanece constante, aumentar la cantidad de iniciador conduce a poliéter polioles de menor peso molecular, mientras que reducir la cantidad de iniciador da como resultado poliéter polioles de mayor peso molecular.

Control de la funcionalidad: La funcionalidad de los poliéter polioles se puede ajustar variando el número de átomos de hidrógeno activos en el iniciador. Por ejemplo, los iniciadores de alcohol difuncionales típicos incluyen etilenglicol, dietilenglicol y propilenglicol. El glicerol y el trimetilolpropano son los principales iniciadores utilizados industrialmente para producir poliéteres trifuncionales con estructuras ramificadas. Para lograr mayores grados de ramificación, se pueden utilizar iniciadores como pentaeritritol, sorbitol, manitol, glucósidos y dextrinas. Los productos de descomposición del almidón y la celulosa también pueden servir como iniciadores.

El xilitol, a menudo derivado de subproductos agrícolas como las mazorcas de maíz mediante hidrólisis, hidrogenación y cristalización, es abundante y económico.

El agua, como iniciador, proporciona dos grupos funcionales. Reacciona con epóxidos para formar dioles, que actúan como iniciador. Por lo tanto, es crucial eliminar el agua del iniciador para evitar que afecte la funcionalidad final del poliéter poliol.

Los iniciadores de amina pueden producir poliéteres de amina terciaria básicos altamente reactivos. Los iniciadores de amina comunes incluyen alquilaminas (por ejemplo, etilendiamina), alcanolaminas (por ejemplo, trietanolamina) y aminas aromáticas (por ejemplo, toluendiamina). Cada átomo de hidrógeno unido directamente al nitrógeno en los iniciadores de poliamina puede actuar como un sitio iniciador, determinando la funcionalidad del poliéter. Por ejemplo, los poliéter polioles sintetizados a partir de etilendiamina tienen una funcionalidad de cuatro, mientras que los de dietilentriamina tienen una funcionalidad de cinco. Estos poliéter polioles que contienen aminas terciarias, conocidos como "éteres de amina", tienen propiedades catalíticas y se utilizan a menudo en formulaciones para aplicaciones de pulverización de espuma rígida de poliuretano.

Además de utilizar alcohol alquílico convencional o compuestos de amina como iniciadores, los iniciadores que contienen otros elementos o estructuras pueden impartir propiedades especiales a los poliéterpolioles resultantes. Por ejemplo, al hacer reaccionar oxicloruro de fósforo con glicerol se produce un éster de diglicerol que contiene fósforo con una funcionalidad de tres. Este iniciador da como resultado poliéter polioles que contienen fósforo, que pueden impartir propiedades retardantes de llama a los materiales de poliuretano.

Como iniciadores también pueden servir fenoles y ácidos policarboxílicos. El uso de polioles o poliaminas aromáticos o heterocíclicos como iniciadores en la síntesis de poliéter introduce anillos aromáticos o estructuras heterocíclicas en el poliéter poliol. Esta característica puede mejorar la estabilidad dimensional, la resistencia al calor y el retardo de llama de los materiales de poliuretano resultantes. Los iniciadores comunes en esta categoría incluyen bisfenol A, bisfenol S, toluendiamina, isocianurato de tris (2-hidroxietilo) y condensados ​​de fenol-formaldehído o anilina-formaldehído.