Polyesterpolyoler er generelt defineret som hydroxyl-terminerede forbindelser, hvis molekylære kæder indeholder gentagne estergrupper, med antal-gennemsnitlige molekylvægte, der typisk spænder fra 1000 til 5000 g/mol. De kan kategoriseres i aromatiske eller alifatiske typer afhængigt af om strukturen inkluderer aromatiske ringe. Industriel produktion af polyesterpolyoler følger normalt to hovedveje: den ene er den traditionelle esterificerings-polykondensationsproces, hvor polybasiske syrer (eller anhydrider/estere) reagerer med polyoler; den anden er ring--åbningspolymerisationen af lactonmonomerer med polyoler. Variationer i råmaterialer og synteseforhold resulterer i en bred vifte af ydeevneegenskaber, og egenskaber som hydroxylværdi, syretal, fugtindhold, viskositet, molekylvægt, tæthed og farveindeks forbliver nøglekriterier for evaluering af kvalitet og egnethed.
I polyurethanindustrien,polyester polyolerspiller en vigtig strukturel rolle. På grund af den høje polaritet af ester- og amidgrupper i polyester-baserede polyurethaner, udviser de resulterende materialer stærke kohæsionskræfter, fremragende vedhæftning, høj mekanisk styrke og bemærkelsesværdig slidstyrke. Globalt repræsenterer Stepan, Huafon Group og COIM de førende leverandører på dette område, der tilsammen tegner sig for omkring 30% af den samlede markedsandel. Kina er det største marked med en andel på ca. 45 %, efterfulgt af Europa med 20 % og Nordamerika med 13 %. Blandt produkttyperne udgør alifatiske polyesterpolyoler det største segment med en andel på omkring 62 %, mens elastomerer udgør den væsentligste downstream-anvendelse, der repræsenterer omkring 36 % af det samlede forbrug.
Strukturelt syntetiseres alifatiske polyesterpolyoler typisk ud fra alifatiske disyrer, såsom ravsyre, glutarsyre, adipinsyre, pimelinsyre, suberinsyre og sebacinsyre. Kommercielt almindelige kvaliteter er for det meste baseret på adipinsyre kondenseret med dioler eller trioler. Disse produkter fremstår sædvanligvis som hvide voksagtige faste stoffer eller farveløse til svagt gule tyktflydende væsker; faste polyestere har smelteområder typisk mellem 25 og 50 grader og danner væsker med høj-viskositet, når de er smeltet. I modsætning hertil indeholder aromatiske polyesterpolyoler stive benzenringstrukturer i deres rygrad og syntetiseres almindeligvis ud fra phthalsyreanhydrid, isophthalsyre, terephthalsyre eller trimellitsyreanhydrid. Den iboende stivhed og højere kohæsive energi af aromatiske enheder giver bedre hydrofobicitet og væsentligt forbedret hydrolyseresistens sammenlignet med rent alifatiske systemer.
Industriel fremstilling af polyesterpolyoler udføres oftest i batch-reaktorer, der skrider frem gennem et esterificeringstrin efterfulgt af polykondensation. For at sikre hydroxyl-terminerede polymerer anvender formuleringer typisk et 10-50 % overskud af polyol. Under esterificering genererer reaktionen af polysyrer eller anhydrider med polyoler oligomere diestere og triestere, mens der kontinuerligt frigives vand. Fjernelse af dette vand gennem gradvis opvarmning er afgørende for at drive reaktionen fremad, men alt for hurtig vandfjernelse kan forårsage skumdannelse og tab af flygtige dioler, hvilket gør temperaturkontrol afgørende. Når mængden af fjernet vand nærmer sig den teoretiske værdi, og syretallet falder til under ca. 10 mgKOH/g, er esterificeringen i det væsentlige fuldstændig.
Det følgende polykondensationstrin involverer kædevækst gennem ester-udvekslingsreaktioner under høj temperatur og reduceret tryk. Dette trin kan opdeles i præ-polykondensering og endelig polykondensation. Under præ-polykondensation sænkes vakuumet gradvist for at opretholde et kontrolleret reaktionsmiljø, hvilket muliggør yderligere reduktion af syreværdien og fjernelse af overskydende polyol. I det sidste trin dominerer ester-udvekslingsreaktioner, hvilket tillader hydroxyl-terminerede oligomerer hurtigt at stige i molekylvægt, indtil de ønskede viskositets- og ydeevneparametre er nået.
Gennem disse omhyggeligt kontrollerede reaktioner bliver polyesterpolyoler de grundlæggende byggesten i adskillige polyurethanmaterialer, der understøtter nøgleanvendelser i elastomerer, klæbemidler, syntetisk læder, belægninger, højtydende-slidbestandige-produkter og strukturelle komponenter. Deres udvikling fortsætter med at drive fremskridtet af polyurethanteknologier på tværs af globale markeder.