Polyesterpolyoler definieras generellt som hydroxyl-terminerade föreningar vars molekylkedjor innehåller upprepade estergrupper, med antal-medelmolekylvikter som vanligtvis sträcker sig från 1000 till 5000 g/mol. De kan kategoriseras i aromatiska eller alifatiska typer beroende på om strukturen inkluderar aromatiska ringar. Industriell produktion av polyesterpolyoler följer vanligtvis två huvudvägar: den ena är den traditionella esterifierings-polykondensationsprocessen, där flerbasiska syror (eller anhydrider/estrar) reagerar med polyoler; den andra är ringöppningspolymerisationen av laktonmonomerer med polyoler. Variationer i råmaterial och syntesförhållanden resulterar i ett brett spektrum av prestandaegenskaper, och egenskaper som hydroxylvärde, syratal, fukthalt, viskositet, molekylvikt, densitet och färgindex förblir nyckelkriterier för att utvärdera kvalitet och lämplighet.
Inom polyuretanindustrin,polyesterpolyolerspelar en viktig strukturell roll. På grund av den höga polariteten hos ester- och amidgrupper i polyester-baserade polyuretaner, uppvisar de resulterande materialen starka kohesiva krafter, utmärkt vidhäftning, hög mekanisk hållfasthet och anmärkningsvärd nötningsbeständighet. Globalt representerar Stepan, Huafon Group och COIM de ledande leverantörerna inom detta område och står tillsammans för cirka 30 % av den totala marknadsandelen. Kina är den största marknaden med cirka 45 % andel, följt av Europa med 20 % och Nordamerika med 13 %. Bland produkttyperna utgör alifatiska polyesterpolyoler det största segmentet med en andel på cirka 62 %, medan elastomerer utgör den viktigaste efterföljande applikationen, som motsvarar ungefär 36 % av den totala förbrukningen.
Strukturellt syntetiseras typiskt alifatiska polyesterpolyoler från alifatiska disyror såsom bärnstenssyra, glutarsyra, adipinsyra, pimelinsyra, suberinsyra och sebacinsyra. Kommersiellt vanliga kvaliteter är mestadels baserade på adipinsyra kondenserad med dioler eller trioler. Dessa produkter uppträder vanligtvis som vita vaxartade fasta ämnen eller färglösa till svagt gula trögflytande vätskor; fasta polyestrar har ett smältintervall på vanligtvis mellan 25 och 50 grader och bildar vätskor med hög-viskositet när de smälts. I motsats härtill innehåller aromatiska polyesterpolyoler styva bensenringstrukturer i sin ryggrad och syntetiseras vanligtvis från ftalsyraanhydrid, isoftalsyra, tereftalsyra eller trimellitsyraanhydrid. Den inneboende styvheten och högre kohesiva energin hos aromatiska enheter ger bättre hydrofobicitet och avsevärt förbättrad hydrolysbeständighet jämfört med rent alifatiska system.
Industriell tillverkning av polyesterpolyoler utförs oftast i satsvisa reaktorer, som fortskrider genom ett förestringssteg följt av polykondensation. För att säkerställa hydroxyl-terminerade polymerer använder formuleringar vanligtvis ett 10–50 % överskott av polyol. Under förestringen genererar reaktionen av polysyror eller anhydrider med polyoler oligomera diestrar och triestrar samtidigt som vatten frigörs kontinuerligt. Att avlägsna detta vatten genom gradvis uppvärmning är viktigt för att driva reaktionen framåt, men alltför snabb vattenavlägsnande kan orsaka skumbildning och förlust av flyktiga dioler, vilket gör temperaturkontroll avgörande. När mängden avlägsnat vatten närmar sig det teoretiska värdet och syratalet faller under cirka 10 mgKOH/g, är förestringen i huvudsak fullständig.
Följande polykondensationssteg involverar kedjetillväxt genom ester-utbytesreaktioner under hög temperatur och reducerat tryck. Detta steg kan delas in i för-polykondensering och slutlig polykondensering. Under för-polykondensation sänks vakuumet gradvis för att upprätthålla en kontrollerad reaktionsmiljö, vilket möjliggör ytterligare minskning av syravärdet och avlägsnande av överskott av polyol. I det sista steget dominerar ester-utbytesreaktioner, vilket tillåter hydroxyl-terminerade oligomerer att snabbt öka i molekylvikt tills önskad viskositet och prestandaparametrar uppnås.
Genom dessa noggrant kontrollerade reaktioner blir polyesterpolyoler de grundläggande byggstenarna i många polyuretanmaterial, som stödjer nyckelapplikationer i elastomerer, lim, syntetiskt läder, beläggningar, hög-nötningsbeständiga-produkter och strukturella komponenter. Deras utveckling fortsätter att driva utvecklingen av polyuretanteknologier på globala marknader.