Введение
Сложные полиэфиры получили название благодаря наличию в цепи сложноэфирной функциональной группы. Сложные полиэфиры получают реакцией поликонденсации дикарбоновых кислот и спирта (гликоля).
Простой vs Сложный полиэфир
Сложные полиэфиры (СП) чаще всего имеют функциональность около 2, то есть примерно две гидроксилсодержащие группы на одну молекулу СП. Обычно имеют молекулярную массу в диапазоне от 300 до 2000 гр./моль.
Полиуретаны из СП показывают улучшенные качества термостабильности при меньшей устойчивости к гидролизу по сравнению с полиуретанами, полученными на основе простых полиэфиров.
Особенность СП по сравнению с простыми полиолами состоит в том, что сложные полиэфиры имеют более широкое молекулярное распределение, чем простые.
Удобство работы с простыми полиолами состоит в том, что при сравнимой молекулярной массе простые полиолы имеют меньшую вязкость, что позволяет широко применять их для регулирования вязкости готового компонента. Кроме того, простые полиолы могут сочетать высокую функциональность, оставаясь при этом жидкостями при комнатной температуре.
Реакция поликонденсации
Низкомолекулярные сложные полиэфиры получают реакцией поликонденсации дикарбоновых кислот и двухосновного спирта (дэг). В некоторых случаях в качестве спирта используют многоатомные гликоли: глицерин, триметилолпропан, пентаэритритол для получения более сшитых полиуретановых матриц.
Сложные полиэфиры модифицируют растительными маслами, содержащими олеиновую кислоту для эмульгирования физических вспенивателей.
Реакция проходит при температуре свыше 220 С в мольном соотношении кислот к гликолю 1 к 2 при небольшом избытке ДЭГа для нейтрализации кислотных остатков, которые могут негативно повлиять на пенообразование. Реакция проходит при пониженном давлении при участии катализатора, обычно применяют тбт (tyzor).
В результате получают смесь олигомеров с широким спектром молекулярных масс. В спектрах ЯМР спектрометрии обнаруживаются циклические полиэфиры, не содержащие гидроксильных групп, что говорит о нежелательности данных побочных продуктов.
Основные характеристики сложных полиэфиров
К основных характеристикам сложных полиэфиров можно отнести:
- Функциональность - количество гидроксильных функциональных групп в молекуле СП
- Гидроксильное число (гч) - количество гидроксида калия необходимое для нейтрализации гидроксильных групп в СП.
- Кислотность - содержание кислотных остаток в сложном полиэфире измеряемое в мгКОН/г.
- Содержание воды – чрезвычайно важно так как в системе покрытий избыточное содержание воды неизбежно приведет к дефектам на поверхности покрытия
- Вязкость - позволяет оценить варианты применения СП в полиуретановом компоненте, когда требуется соблюсти определенный диапазон значений. Также вязкость указывает на молекулярную массу полиэфира.
Применение сложных полиэфиров
Несмотря на то, что простые полиолы занимают львиную долю рынка, в некоторых случаях сложные полиэфиры оказываются незаменимыми.
Низкомолекулярных сложные полиэфиры нашли широкое применение в напыляемых и заливочных полиуретановых системах, благодаря способности эмульгировать фторуглероды и улучшать пожаробезопасность получаемого пенополиуретана. Нельзя не отметить улучшение прочностных качеств пены, что немаловажно при несущих нагрузках в строительстве.
Сложные полиэфиры с молекулярной массой 800-1000 применяются в качестве пленкообразующих в покрытиях на уретановой основе.
Хорошо себя зарекомендовали сложные полиэфиры с молекулярной массой 2000 для получения особо прочных, износостойких эластомеров.
Модифицированные сложные полиэфиры на основе касторового масла позволяют получить пленку с уникальными свойствами, которые актуальны для систем полиуретанового пола.
Сложные полиэфиры разделяются на ароматически и алифатические по химической природе. Алифатические (СП) позволяют получить уф стойкие покрытия в двух компонентных системах, где отвердителем является гександиизоцианат ( HDI).
В некоторых случаях более высокая вязкость сложных полиэфирах позволяет успешно применять их для двухкомпонентных полиуретановых клеев. Полученное клеевое соединение характеризуется меньшей стойкостью к воде.
Большую популярность сложные полиэфиры приобрели в системах ПИР (полиизоцинаураты). Данные полиуретановые системы отличаются высоким изоцианатным индексом в пределах 200 – 300, то есть формирование полиуретана происходит с избытком изоцианата, что позволяет получать тример, содержащий уретановые и изоциануратные связи в матрице.
Перспективы развития сложных полиэфиров
Развитие сложных полиэфиров может развиваться по пути более широкого применения натуральных, природных компонентов в том числе: растительных масел, лигнина, жирных кислот.
Вторичный полиэтилентерефталат (ПЭТФ) также кажется перспективным направлением источника фталевых групп помимо значимого экономического и экологического фактора.
В продуктовой линейке компании «Экотермикс» представлены следующие виды сложных полиэфиров:
