Polióis de produtos naturais – Polióis de éster de colofónia

Os polióis ésteres de colofónia, derivados de resina natural de produtos florestais, podem servir como matéria-prima para espuma rígida de poliuretano. O desempenho dessas espumas é comparável àqueles feitos com poliéter polióis e também é competitivo em termos de custo, encontrando alguma aplicação na produção de espumas rígidas.

A colofónia é uma mistura complexa de compostos naturais policíclicos fundidos. A maioria das moléculas de colofónia contém um grupo ácido carboxílico. Apenas uma pequena quantidade de ácido levopimarico pode reagir com o anidrido maleico à temperatura ambiente, formando ácido maleopimarico. Em temperaturas acima 100°C, colofónias do tipo abiético (incluindo ácido abiético, ácido palústrico e ácido neoabiético) sofrem isomerização, produzindo ácido levopimarico.

O ácido levopimarico resultante reage com o anidrido maleico através de uma adição de Diels-Alder, produzindo colofónia modificada com anidrido maleico (breu maleopimarico). A molécula de ácido maleopimarico contém três grupos funcionais carboxila, que reagem com o excesso de dióis para produzir polióis de éster de colofônia, às vezes chamados de "polióis de poliéster de colofônia".

Quando a proporção molar de colofónia para anidrido maleico é 1:(0,75-1), e a reação ocorre em 180°C por 3 horas, o equilíbrio é alcançado. A esterificação da colofónia maleopimarica e dos polióis é realizada sob proteção de nitrogênio. A reação é interrompida quando o índice de acidez cai para 5 mg KOH/g. Ajustando a proporção de colofónia maleopimarica para polióis e a composição de poliol, podem ser obtidos polióis de éster de colofónia maleopimarica com diferentes valores de hidroxilo.

As reações da colofónia com anidrido maleico e subsequente esterificação podem ser conduzidas continuamente. Por exemplo, a colofónia de goma fundida reage com uma quantidade específica de anidrido maleico sob proteção de nitrogênio a 160–200°C. Após a conclusão, o excesso de dietilenoglicol e um catalisador são adicionados, e a reação prossegue em torno de 200°C. Uma vez que o índice de acidez cai abaixo de 2, o excesso de dietilenoglicol é recuperado sob pressão reduzida, produzindo polióis de éster de dietilenoglicol de colofónia maleopimarica. O produto final é uma mistura complexa, compreendendo principalmente polióis de éster dietilenoglicol de colofónia maleopimarica, com pequenas quantidades de ésteres monoácidos de diterpeno tricíclicos e substâncias neutras.

Devido à sua estrutura policíclica fundida, o éster poliol de colofónia maleopimarica apresenta excelente resistência ao calor, mantendo a estabilidade do peso em 200°C.

Espumas rígidas de poliuretano e espumas de poliisocianurato (PIR) feitas a partir deste poliol, isoladamente ou misturadas com polióis de poliéter de sacarose 635 convencionais, apresentam resistência ao calor superior. Os polióis ésteres de colofónia maleopimaricos melhoram a resistência ao calor de espumas rígidas derivadas de poliéter polióis. Estudos mostram que quanto menor o peso molecular do diol usado na síntese de polióis de éster de colofônia maleopimarica, melhor será a resistência ao calor dos poliésteres e espumas de poliuretano resultantes.

Uma série de espumas rígidas de poliisocianurato (PIR, índice PAPI 3) foram preparadas pela reação de polióis derivados do ácido maleopimarico (à base de etilenoglicol, dietilenoglicol, trietilenoglicol e poliéter N210) com PAPI.

Espumas rígidas feitas de polióis éster de etilenoglicol de ácido maleopimarico exibiram a melhor estabilidade térmica. Em contraste, as espumas derivadas de polióis éster poliéter N210 do ácido maleopimarico apresentaram a pior estabilidade térmica devido ao maior teor de ligações éter termicamente instáveis ​​em sua estrutura molecular.