Introdução às matérias-primas de poliéter polióis: iniciadores

Na produção de poliéteres, os iniciadores são compostos contendo átomos de hidrogênio ativos. Ao contrário dos iniciadores na polimerização por radicais livres, os iniciadores na produção de poliéter atuam como ponto de partida para segmentos de cadeia de poliéter, onde epóxidos como o óxido de propileno sofrem crescimento de cadeia.

Os iniciadores utilizados para sintetizar poliéter polióis são diversos e numerosos. Eles podem ser amplamente classificados em duas categorias principais com base na natureza dos seus grupos ativos: compostos contendo hidroxila e compostos contendo amina. Esses iniciadores são tipicamente moléculas pequenas com múltiplos sítios reativos, incluindo polióis, poliaminas ou poliol-aminas. Iniciadores comumente usados ​​incluem propilenoglicol, trimetilolpropano, glicerol, manitol, sorbitol, pentaeritritol, sacarose, xilitol, etilenodiamina, trietanolamina e toluenodiamina. Às vezes, iniciadores mistos são usados ​​para obter poliéter polióis com funcionalidades e viscosidades específicas.

Os iniciadores desempenham um papel crucial na determinação da funcionalidade e do peso molecular dos poliéter polióis:

Controle de Peso Molecular: Os poliéter polióis são compostos de iniciadores e epóxidos. Se a quantidade total de epóxidos permanecer constante, o aumento da quantidade de iniciador leva a polióis de poliéter de peso molecular mais baixo, enquanto a redução da quantidade de iniciador resulta em polióis de poliéter de peso molecular mais elevado.

Controle de Funcionalidade: A funcionalidade dos poliéter polióis pode ser ajustada variando o número de átomos de hidrogênio ativos no iniciador. Por exemplo, iniciadores de álcool difuncionais típicos incluem etilenoglicol, dietilenoglicol e propilenoglicol. Glicerol e trimetilolpropano são os principais iniciadores utilizados industrialmente para produzir poliéteres trifuncionais com estruturas ramificadas. Para atingir graus mais elevados de ramificação, podem ser usados ​​iniciadores como pentaeritritol, sorbitol, manitol, glicosídeos e dextrinas. Os produtos de decomposição do amido e da celulose também podem servir como iniciadores.

O xilitol, muitas vezes derivado de subprodutos agrícolas como espigas de milho através de hidrólise, hidrogenação e cristalização, é abundante e barato.

A água, como iniciador, fornece dois grupos funcionais. Ele reage com epóxidos para formar dióis, que atuam como iniciadores. Portanto, é crucial remover a água do iniciador para evitar que ela afete a funcionalidade final do poliéter poliol.

Os iniciadores de amina podem produzir poliéteres de amina terciária básica altamente reativos. Iniciadores de amina comuns incluem alquilaminas (por exemplo, etilenodiamina), alcanolaminas (por exemplo, trietanolamina) e aminas aromáticas (por exemplo, toluenodiamina). Cada átomo de hidrogênio ligado diretamente ao nitrogênio nos iniciadores de poliamina pode atuar como um sítio de iniciação, determinando a funcionalidade do poliéter. Por exemplo, os poliéter polióis sintetizados a partir de etilenodiamina têm uma funcionalidade de quatro, enquanto os de dietileno triamina têm uma funcionalidade de cinco. Esses poliéter polióis contendo aminas terciárias, conhecidos como "éteres de amina", têm propriedades catalíticas e são frequentemente usados ​​em formulações para aplicações de pulverização de espuma rígida de poliuretano.

Além de usar compostos convencionais de álcool alquílico ou amina como iniciadores, iniciadores contendo outros elementos ou estruturas podem conferir propriedades especiais aos poliéter polióis resultantes. Por exemplo, a reação do oxicloreto de fósforo com glicerol produz um éster de diglicerol contendo fósforo com uma funcionalidade de três. Este iniciador resulta em poliéter polióis contendo fósforo, que podem conferir propriedades retardantes de chama aos materiais de poliuretano.

Fenóis e ácidos policarboxílicos também podem servir como iniciadores. O uso de polióis ou poliaminas aromáticos ou heterocíclicos como iniciadores na síntese de poliéter introduz anéis aromáticos ou estruturas heterocíclicas no poliéter poliol. Este recurso pode melhorar a estabilidade dimensional, a resistência ao calor e o retardamento de chama dos materiais de poliuretano resultantes. Os iniciadores comuns nesta categoria incluem bisfenol A, bisfenol S, toluenodiamina, tris (2-hidroxietil) isocianurato e condensados ​​de fenol-formaldeído ou anilina-formaldeído.