Introdução de matéria-prima de poliéter polióis: catalisadores de polimerização de abertura de anel

Catalisadores de polimerização de abertura de anel para compostos epóxi incluem hidróxidos de metais alcalinos, ácidos de Lewis, alcóxidos metálicos, combinações de alcóxido metálico + haleto metálico, alquilas metálicas, alumina ativada, silicato de alumínio + alquilas metálicas, carbonatos de metais alcalinos e ésteres de fluorborato. Os catalisadores comumente usados ​​para a polimerização de oxiranos por abertura de anel, como óxido de propileno e óxido de etileno, podem ser classificados em três tipos principais: catalisadores aniônicos, catalisadores catiônicos e catalisadores complexos metálicos.

Na produção de oligômeros de poliéter usados ​​para poliuretano, os catalisadores primários são hidróxidos de metais alcalinos, que são catalisadores aniônicos, e ácidos de Lewis, que são catalisadores catiônicos. O primeiro é usado principalmente para preparar poliéter polióis regulares com pesos moleculares mais baixos, enquanto o último é usado para a produção de poliéter polióis de alto peso molecular e poliéter polióis especiais a partir da copolimerização de tetrahidrofurano. Catalisadores complexos metálicos são usados ​​principalmente para preparar polióis poliéteres isotáticos de peso molecular ultra-alto, embora sejam atualmente usados ​​apenas em pequenas quantidades na síntese de poliéter polióis para aplicações de poliuretano.

1. Catalisadores de Polimerização Aniônica  

   Os catalisadores aniônicos incluem hidróxido de potássio, hidróxido de sódio, alcoolato de potássio e alcoolato de sódio. Os hidróxidos são os catalisadores básicos mais comumente usados, produzindo poliéter polióis com pesos moleculares relativamente baixos. Os hidróxidos de metais alcalinos mais comumente usados ​​são o hidróxido de potássio e o hidróxido de sódio, sendo o hidróxido de potássio o mais popular devido à sua menor quantidade necessária. Os grupos terminais das cadeias resultantes são principalmente grupos hidroxila, com alguns sais metálicos alcóxidos. Quando ocorre a troca de prótons entre esses grupos terminais, a carga iônica é transferida preferencialmente para a cadeia mais curta, resultando em uma distribuição de peso molecular relativamente estreita para os poliéter polióis resultantes. É claro que a largura da distribuição de peso molecular dos poliéter polióis também é influenciada pelo tipo de iniciador, monômero e condições do processo de síntese. Industrialmente, quase todos os catalisadores para reações de polimerização são bases fortes, utilizadas em quantidades de 0,1% a 1,0% da alimentação total, com temperaturas de reação variando de 100 a 120°C. Além disso, uma pequena quantidade de aminas especiais, como a dimetilamina, também pode ser utilizada como catalisadores na síntese de poliéteres.

2. Catalisadores de Polimerização Catiônica  

   Catalisadores catiônicos comuns incluem ácidos de Lewis, como FeCl3, AlCl3, SnCl4, complexo BF3-éter, ácido clorossulfônico e ácido fluorossulfônico. A desvantagem dos catalisadores ácidos é que eles podem facilmente causar reações colaterais durante a síntese de poliéter polióis, levando à formação de dioxano e dioxolano, e existe a possibilidade de os grupos hidroxila serem substituídos por ânions ácidos. Estas reações de polimerização são realizadas em baixas temperaturas variando de 0 a 20°C. Industrialmente, esses catalisadores ácidos são usados ​​na polimerização de tetrahidrofurano para produzir politetrametileno éter glicol.

3. Catalisadores Complexos Metálicos

   Muitos complexos de íons metálicos podem ser usados ​​como catalisadores para a polimerização de óxido de propileno, sendo os mais ativos os catalisadores de cianeto metálico duplo (DMC). O sistema catalisador de maior sucesso é a série complexa de cianeto de zinco-cobalto, que é usada em quantidades de apenas algumas partes por milhão de poliéter. Complexos de cianeto de metal duplo, tais como hexacianocobaltato de zinco, são geralmente adequados para a preparação de polióis poliéteres isotáticos de alto peso molecular. Nos últimos anos, tem havido um interesse crescente em poliéteres de baixa insaturação e alto peso molecular devido à sua baixa insaturação, alta funcionalidade média e estreita distribuição de peso molecular. As espumas e elastômeros macios de poliuretano resultantes apresentam melhor desempenho.