Polietere e poliestere non sono lo stesso materiale. Si tratta di due famiglie distinte di polimeri costituiti da diverse strutture chimiche e questa differenza si riflette direttamente nelle materie prime polioliche utilizzate per fabbricare prodotti in poliuretano. A polietere poliolo contiene legami eterei ripetuti formati dalla reazione di un iniziatore con ossidi di alchilene come ossido di propilene o ossido di etilene, mentre un poliolo poliestere contiene legami esterei ripetuti formati dalla reazione di un diacido con un diolo. Questa differenza strutturale è il motivo per cui la schiuma a base di poliolo polietere si comporta diversamente dalla schiuma a base di poliolo poliestere in termini di resistenza all'umidità, flessibilità e costo.
Le sezioni che seguono spiegano la chimica alla base di ciascun tipo di polimero, confrontano le loro caratteristiche prestazionali nel mondo reale fianco a fianco e delineano quali industrie si affidano al polietere poliolo specificamente per le proprietà fornite da questa chimica.
Entrambe le famiglie di polimeri vengono utilizzate per costruire polioli, le molecole costitutive che reagiscono con i diisocianati come il toluene diisocianato o il metilene difenil diisocianato per formare poliuretano. Ciò che li separa è il tipo di legame chimico che si ripete lungo la catena polimerica.
Un poliolo polietere viene prodotto facendo reagire una molecola starter, comunemente un poliolo a basso peso molecolare come glicerina o glicole propilenico, con monomeri di ossido di alchilene in condizioni catalitiche. Questa reazione costruisce una catena di atomi di carbonio collegati tramite atomi di ossigeno, nota come collegamento etereo, e il processo viene ripetuto fino al raggiungimento del peso molecolare e della funzionalità desiderati.
Un poliolo poliestere, al contrario, viene prodotto attraverso una reazione di condensazione tra un acido dicarbossilico e un diolo, rilasciando acqua come sottoprodotto e formando legami esterei lungo la catena principale. L'acido adipico reagito con il glicole dietilenico è una delle combinazioni più comuni utilizzate per produrre polioli poliestere commerciali.
| Caratteristica | Polietere poliolo | Poliolo poliestere |
|---|---|---|
| Collegamento ripetuto | Legame etereo, carbonio ossigeno carbonio | Legame estere, carbonio ossigeno carbonile |
| Materie prime tipiche | Ossido di propilene, ossido di etilene, starter di glicerina | Acido adipico, glicole dietilenico |
| Resistenza all'acqua | Alto, resiste bene all'idrolisi | I legami esteri inferiori sono più inclini all'idrolisi |
La scelta tra polietere poliolo e il poliolo poliestere è raramente arbitrario, poiché le due sostanze chimiche portano a proprietà fisiche misurabilmente diverse una volta formulate in prodotti poliuretanici finiti.
Il polietere poliolo generalmente produce poliuretano con una migliore flessibilità alle basse temperature e un punto di transizione vetrosa inferiore, motivo per cui domina la produzione di schiume flessibili per biancheria da letto, mobili e applicazioni per sedili automobilistici dove il materiale deve rimanere morbido e resistente in una vasta gamma di climi.
Il poliuretano a base di poliestere resiste alla decomposizione idrolitica in modo significativamente migliore rispetto al poliuretano a base di poliestere , perché il legame etereo è chimicamente più stabile in presenza di umidità e attività microbica rispetto al legame estere. Questo è il motivo per cui il polietere poliolo è la scelta preferita per i prodotti in schiuma che saranno esposti ad ambienti umidi, lavaggi ripetuti o condizioni esterne per una durata di servizio prolungata.
Il poliolo di poliestere, nonostante la sua minore resistenza all'umidità, tende a fornire una maggiore resistenza alla trazione, una migliore resistenza all'abrasione e una maggiore adesione ai substrati, il che spiega perché rimane una scelta comune nei rivestimenti, nella produzione di pelle sintetica e in alcune applicazioni di elastomeri in cui la tenacità meccanica supera la necessità di resistenza all'umidità.
Grazie all’equilibrio tra flessibilità, costi e resistenza all’umidità che offre, il polietere poliolo rappresenta la maggior parte del consumo globale di polioli utilizzati nella produzione di schiuma poliuretanica flessibile e rigida.
I nuclei dei materassi, i cuscini dei divani e il sottofondo dei tappeti sono quasi universalmente prodotti utilizzando formulazioni di polietere e poliolo reagiti con toluene diisocianato, poiché la schiuma risultante offre la sensazione morbida e resistente che i consumatori si aspettano pur rimanendo stabile contro l'esposizione all'umidità per anni di utilizzo.
Il polietere poliolo con funzionalità più elevata, ovvero gruppi ossidrilici più reattivi per molecola, viene utilizzato per produrre la schiuma rigida a cellule chiuse presente negli isolamenti degli elettrodomestici, negli isolamenti in schiuma spray e nei pannelli isolanti strutturali, dove la stabilità dimensionale e la bassa conduttività termica sono le priorità.
Il polietere poliolo è presente anche negli elastomeri fusi e nelle parti stampate a iniezione di reazione utilizzate nei paraurti automobilistici, nelle fasce e nei rulli industriali, dove la sua flessibilità e resistenza a cicli di flessione ripetuti forniscono un vantaggio in termini di durata rispetto alle alternative a base di poliestere in condizioni di carico dinamico simili.
Secondo i dati compilati dall’American Chemistry Council, i polioli polietere rappresentano la quota stragrande maggioranza del volume totale di produzione di polioli nel Nord America, con le sole applicazioni di schiuma flessibile che consumano la quota maggiore di tale produzione. Questo vantaggio di scala ha contribuito a mantenere i costi di produzione dei polioli polietere relativamente stabili rispetto ai gradi speciali di polioli poliestere, che vengono prodotti in volumi più piccoli per applicazioni di rivestimento, adesivi ed elastomeri più specializzate.
| Categoria di utilizzo finale | Tipo di poliolo dominante | Motivo della preferenza |
|---|---|---|
| Schiuma flessibile per lastre | Polietere poliolo | Morbidezza, costo, resistenza all'idrolisi |
| Schiuma isolante rigida | Polietere poliolo | Bassa conduttività termica, stabilità dimensionale |
| Rivestimenti in pelle sintetica | Poliolo poliestere | Resistenza all'abrasione, brillantezza superficiale |
| Rulli in elastomero fuso | Poliolo poliestere | Resistenza alla trazione, resistenza all'olio |
No. La fibra di poliestere utilizzata nei tessili è un polimero completamente separato costituito da acido tereftalico e glicole etilenico, mentre il polietere poliolo è un intermedio reattivo utilizzato per produrre schiuma poliuretanica, rivestimenti ed elastomeri. I due condividono la convenzione generale di denominazione dei polimeri ma servono a scopi completamente diversi.
Il poliuretano a base di poliolo polietere resiste meglio all'esposizione prolungata all'umidità perché il suo legame etereo è più resistente all'idrolisi rispetto al legame estere presente nel poliolo poliestere.
La schiuma del materasso deve rimanere morbida ed elastica per anni di compressione ripetuta resistendo al contempo all'umidità derivante dal normale utilizzo, una combinazione che favorisce la flessibilità e la resistenza all'idrolisi fornite dal poliolo polietere rispetto al poliolo poliestere.
Sì, il poliestere poliolo fornisce generalmente una maggiore resistenza alla trazione, una migliore resistenza all'abrasione e una maggiore adesione al substrato, motivo per cui rimane la scelta preferita in alcuni rivestimenti e applicazioni in pelle sintetica nonostante la sua minore resistenza all'umidità.
I formulatori a volte combinano entrambi i tipi di poliolo in un unico sistema per bilanciare flessibilità e resistenza meccanica, sebbene la miscela risultante richieda un'attenta regolazione dei livelli di catalizzatore e additivo per ottenere una lavorazione stabile e proprietà finite costanti.
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