Poliester

Katean ester funtzioak dituzten polimeroen izen generikoa da. Azido dikarboxilikoen eta alkohol dihidroxilikoen arteko polikondentsazioz eratzen den sintesi bidezko edozein erretxina da.

Poliester
Irudi gehiago
Konposizioa	oxigeno eta karbono
Aurkitze data	1926
Mota	polimero eta ester
Identifikatzaileak
Reaxys	8192505
Gmelin	60160
MeSH	D011091

Holako erretxinak, katalizatzaile baten laguntzaz, gogortu egiten dira giro-tenperaturan. Korrosioak, gai kimikoek, disolbatzaileek eta abarrek ez diote erasotzen.

Naturan existitzen diren poliesterrak 1830. urtetik dira ezagunak, baina poliester terminoak normalean poliester sintetikoei (plastikoei) egiten die erreferentzia. Poliester termoplastiko ezagunena PET (poli(etilen tereftalato)a)  da. Behiala, PETaren polimerizazio prozesua josteko hariaren oinarria zen zuntza lortzeko erabiltzen da, baina egun hainbat aplikazio ditu, esaterako, plastikozko botilen fabrikazioa, lehenago PVCz egiten zirenak.

Poliesterra hezetasunarekiko, produktu kimikoekiko eta indar mekanikoekiko oso erresistentea da. Hori dela eta, zuntzen eta xaflen estaldura fabrikatzeko erabiltzen da.

Askotariko objetuak fabrikatzeko erabiltzen dira poliesterrak, besteak beste, apar plastikoak, zuntz artifizialak, mintzak, autoetarako piezak, hodiak, itsasontzien kroskoak, zinta magnetikoak, estalki babesleak, botilak eta laminatuak, baita osagai elektriko eta elektronikoak babesteko ere.

Badira biodegradagarriak diren poliester natural eta sintetiko batzuk, baina poliester sintetiko gehienak ez dira biodegradagarriak. Poliester sintetikoak gehienbat janzteko arropak egiteko erabiltzen dira.

Poliesterrezko haria etxeko arropa eta altzarietan asko erabiltzen da, esaterako, atorra eta galtzetan, jaka eta kapeletan, mantetan eta ordenagailuaren sagu-azpikoetan.

Poliesterrezko oihalak zikinkeriarekiko oso erresistenteak dira, poliesterra material hidrofobikoa denez ez baititu likidoak xurgatzen. Izan ere, poliesterraren kolorea alda dezakeen tindagai mota bakarra disperse dyes deritzona da.

Poliester-zuntz industrialak, autoen pneumatikoen errefortzuetarako hariak eta sokak, zinta garraiatzaileetarako ehunak, segurtasun-uhalak eta energia asko xurgatzen duten errefortzu plastikoak fabrikatzeko erabiltzen dira.

Poliester naturalak

Naturan aurkitzen diren poliesterren artean daude landareen kutikula osatzen duten kutinak, hau da, omega hidroxi azidoak eta horien eratorriak, ester loturen bitartez elkarri lotuta, tamaina zehaztugabeko poliesterrezko polimeroak osatzen dituztenak.

Sintetikoa

Poliester sintetikoen familian honako hauek bereiz daitezke:

• Pisu molekular handiko (Mn>10.000) poliester alifatiko linealak tenperatura baxuetan urtzen diren (m. p. 40-80ºC) polimero erdikristalinoak dira, eta propietate mekaniko nahiko eskasak dituzte.
• Hidrogeno bidez amaitutako masa molar txikiko poliester alifatiko linealak (Mn<10.000), poliuretanoak ekoizteko makromonomero gisa erabiltzen direnak.
• Poliester hiperadarkatuak erreologiaren aldatzaile gisa erabiltzen dira termoplastikoetan, edo gurutzagailu gisa estalduretan; izan ere, biskositate bereziki txikia, disolbagarritasun ona eta funtzionaltasun handia dute.
• Poliester alifatiko aromatikoak, poli(etilen tereftalatoa) (PET) eta poli(butileno tereftalatoa) (PBT) barne, poli(hexametileno tereftalatoa) (PHT), poli(propileno tereftalatoa) (PTT, Sorona) eta abar, tenperatura altuetan urtzen diren material erdikristalinoak dira ,eta garapen handia izan dute termoplastikoen, zuntzen eta filmen ingeniaritzatik.
• Guztiz aromatikoak diren poliester linealek goi-mailako propietate mekanikoak dituzte eta beroarekiko erresistenteak dira; hori dela eta, errendimendu handiko aplikazioetan erabiltzen dira.
• Poliester asegabeak alkohol multifuntzionaletatik eta azido dibasiko asegabeetatik abiatuta ekoizten dira. Egitura kimikoaren arabera, poliesterra termoplastikoa edo termoseta izan daiteke.

Polimero alifatikoak vs. aromatikoak

Polimero termoegonkorrek, oro har egitura aromatikoen proportzio handia dute, eta errendimendu handiko plastiko ere esaten zaie. Aplikazioei begirako sailkapen horrek polimero horiek konparatzen ditu ingeniaritzako eta lehengaietako plastikoekin. Errendimendu handiko plastikoen zerbitzu-tenperatura jarraitua 150 °C-tik gorakoa izan ohi da eta, ingeniaritzako plastikoena, berriz, 100 °C-tik gorakoa.

Poli(ester imidak) imida aromatiko talde bat dute errepikapen-unitatean; imidak dituzten polimeroek egitura aromatikoen proportzio handia dute kate nagusian, eta polimero termoegonkorren motakoak dira. Polimero horien propietateen artean daude fusio-tenperatu altuak, oxidazio-degradazioarekiko erresistentzia eta erradiazioarekiko egonkortasuna. Bestalde, erreaktibo kimikoak ematen dituzten egiturak dituzte. Garrantzi komertziala duten polimero termoegonkorren artean daude poliimidak, polisulfonak, polieterzetonak eta polibentzimidazolak.

Poliesterren sintesia polikondentsazio-erreakzio baten bidez lortzen da. Diol baten eta diluzitu baten erreakzio-ekuazio orokorra hau da:

(n+1) R(OH)₂ + n R'(COOH)₂ → HO[ROOCR'COO]_nROH + 2n H₂O.

Poliesterrak erreakzio sorta zabal baten bidez lor daitezke. Erreakzio horietatik garrantzitsuenak honako hauek dira: azidoen eta alkoholen arteko erreakzioa, alkoholosia eta pisu molekular txikiko esterren azidolisia edo azilo-kloruroen alkoholosia.

Transesterifikazio alkoholikoa

Transesterifikazio terminoa hidroxi-esterra, karboxi-esterra eta ester-esterra trukatzeko erreakzioak deskribatzeko erabiltzen da normalean. Hidroxi-ester truke-erreakzioak erreakzio-indize handiena du, eta poliester aromatiko eta alifatiko ugari eta guztiz aromatikoak ekoizteko erabiltzen da.

Azilazioa

Azilazioan, azil kloruro gisa hasten da azidoa eta, beraz, polikondentsazioaren emaitza azido klorhidrikoa (HCl) da, eta ez ura.

Diazilo-kloruroen eta alkoholen edo konposatu fenolikoen arteko erreakzioa poliesterraren sintesiari aplikatu zaio, eta hainbat azterketa eta liburu-kapitulu egin dira. Erreakzioa oreka-metodoak baino tenperatura baxuagoetan egiten da. Gainera, eragile aktibatzaileen erabilera orekarik gabeko metodotzat hartzen da.

Zikloa irekitzearen bidezko polimerizazioa

Poliester alifatikoak laktonetatik abiatuta sor daitezke. Epoxidoak anhidrido ziklikoekin batera polimerizatzeko zenbait metodo katalitikoren bidez, aseak zein asegabeak diren polimero funtzionalizatu ugari ematen dituzte. Laktonen eta laktiden eraztun-irekiduraren polimerizazioa industria-mailan ere aplikatzen da.

Beste metodo batzuk

Poliesterren sintesirako beste erreakzio asko erabiltzen dira, baina baldintza zehatz batzuen bidezko laborategiko sintesietara mugatzen dira.

Azil-kloruroen ordez, agente aktibatzaileak erabil daitezke, hala nola 1,1-karbonildiimidazola, diziklohexilkarbodiimida edo anhidrido trifluoroazetikoa. Polikondentsazioa egiteko, azido karboxilikoa jarraian bihurtzen da bitarteko erreaktibo, agente aktibatzaileak kontsumitu ahala.

Urtze-tenperatura altuko poliester aromatikoak eta poliamidak baldintza arinetan ekoizteko agente aktibatzaileak erabiltzeari buruzko ikerketa akademiko ugari egin dira 1980ko hamarkadaz geroztik, baina erreakzioek ez dute arrakasta komertzialik izan, antzeko emaitzak lor baitaitezke erreaktibo merkeagoekin.