环胺化合物、组合物及由其制备的聚氨酯泡沫体制造技术

技术编号:10812823 阅读:88 留言:0更新日期:2014-12-24 17:45
本发明专利技术涉及环胺化合物,该化合物可用于形成聚氨酯泡沫体组合物的催化剂。本发明专利技术的环胺化合物基于其合乎需要的物理和催化性能,为反应组合物、方法、和聚氨酯泡沫体提供了显著的优点。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】环胺化合物、组合物及由其制备的聚氨酯泡沫体优先权声明本申请要求2011年12月29日提交的、标题为“由环状多胺化合物形成高分子量环状多胺化合物”的美国临时申请61/581,323以及2012年10月24日提交的、标题为“环胺化合物、组合物以及由其制备的聚氨酯泡沫体”的美国临时申请61/717,913的权益,这些申请在此全部引入作为参考。
本专利技术涉及环胺和包含环胺的组合物,以及由环胺制备的聚氨酯泡沫体。
技术介绍
在发泡剂存在下,通常使用水作为发泡剂,通过多元醇和异氰酸酯反应制备聚氨酯泡沫体。导致聚氨酯泡沫体形成的反应通常由氨基甲酸乙酯反应(凝胶)和脲反应(发泡)组成,其与二氧化碳的产生相关。催化剂以及其它助剂,例如交联剂、发泡剂、扩链剂、表面活性剂、稳定剂和抗氧化剂通常与多元醇和异氰酸酯组分一起包含在组合物中。在泡沫体生产期间,催化剂可以通过控制和平衡凝胶和发泡反应确保所需泡沫体的性能而起着重要的作用。催化剂还对泡沫体的模塑性能和固化速度具有影响。叔胺和有机金属盐已经用于聚氨酯泡沫体的催化剂领域。然而,通常使用叔胺催化剂产生一些问题,特别是在柔性、半硬性以及硬质泡沫体应用中。使用这些催化剂制备的泡沫体通常具有胺的气味,并且由于挥发性产物的散发导致雾化增加。在聚氨酯产品中存在或形成的叔胺催化剂蒸汽对暴露在其上的乙烯基薄膜或聚碳酸酯片材有害。特别是,存在于聚氨酯泡沫体中的叔胺催化剂与乙烯基薄膜的污染和聚碳酸酯片材的分解有关。这些PVC的污染和聚碳酸酯的分解问题尤其普遍存在长时间的高温环境中,例如汽车内部。本申请的专利技术人已经认识到,在生产所需消费和工业应用的聚氨酯泡沫体产品中存在许多困难,并且制备和确定聚氨酯泡沫体所需的胺催化剂仍然是具有挑战的领域。例如,虽然声称一些催化剂(例如参见4,517,313)相对于使用标准的三亚乙基二胺催化剂可以降低气味和乙烯基污染,但是令人遗憾的是它们提供较弱的催化活性,并且没有达到常规催化剂的标准。改变胺催化剂的化学结构而不对其催化活性产生不利影响具有挑战性。有些情况下在聚氨酯配制物中需要以高含量使用催化剂以补偿其在反应期间缺少的催化活性或流动性。另一个问题涉及包括泡沫体形成组分的组合物的稳定性。组合物中的预反应组分可以显示出预凝胶倾向或具有较差的储存稳定性。另一个问题是一些促进快速凝胶的催化剂产生泡沫体加工和泡沫体性能的问题。例如,由于较高含量的交联,将对撕裂强度和断裂伸长率产生不利影响。此外,当一些催化剂经受高温(如通常会在汽车内部遇到的)时,它们将在泡沫体内部迁移。本申请提供了化合物、组合物和基于使用环胺化合物形成聚氨酯泡沫体的方法。专利技术概述本专利技术提供了包括环胺化合物的组合物以及包括使用环胺化合物制备聚氨酯泡沫体的组合物。本专利技术还提供了制备本专利技术环胺化合物的方法。使用式I或式II的环胺制备该组合物和聚氨酯泡沫体:式I或式II中,R1、R1’和R1”独立选自氢和C1-C8烃基,其中至少一种R1、R1’或R1”是C1-C8烃基。R2、R2’、R3、R3’、R4和R4’独立选自氢、–CH3和–CH2CH3。同样,在式I或式II中,x和x’独立为0(共价键)或1。本专利技术的环胺还包括酸封闭的衍生物,其中在式I或式II中任意一个或多个氮原子带有正电荷,并且是通过酸阴离子静电封闭(electrostaticallyblock)。式I或式II的示范性化合物的x和x’为0(共价键);R1、R1’和R1”独立选自–CH3、–CH2CH3、–CH2CH2CH3、–CH(CH3)2、–CH2CH2CH2CH3、–CH2CH(CH2CH3)CH2CH2CH2CH3、和–CH(CH3)CH2CH(CH3)2;和R3、R3’、R4和R4’为氢。式I和式II化合物的化学种类包括:N-甲基-2-(4-甲基哌嗪-1-基)-N-(2-(4-甲基哌嗪-1-基)乙基)乙胺(甲基-BPEA;meBPEA)、N-乙基-2-(4-乙基哌嗪-1-基)-N-(2-(4-乙基哌嗪-1-基)乙基)乙胺(乙基BPEA;eBPEA)、N,N-二(2-(4-异丙基哌嗪-1-基)乙基)丙-2-胺(异丙基-BPEA;iBPEA)、2-乙基-N,N-二(2-(4-(2-乙基己基)哌嗪-1-基)乙基)己-1-胺(2-乙基己基-BPEA;2-ehBPEA)、N,N-二甲基-2-(4-(2-(4-甲基哌嗪-1-基)乙基)哌嗪-1-基)乙胺、N,N-二乙基-2-(4-(2-(4-乙基哌嗪-1-基)乙基)哌嗪)-1-基)乙胺、N-异丙基-N-(2-(4-(2-(4-异丙基哌嗪-1-基)乙基)哌嗪-1-基)乙基)丙-2-胺和2-乙基-N-(2-乙基己基)-N-(2-(4-(2-(4-(2-乙基己基)哌嗪-1-基)乙基)哌嗪-1-基)乙基)己-1-胺。酸封闭的式I和式II环胺可以通过以下方式形成,通过质子化式I或式II化合物的任意一个或多个氮原子,从而产生季铵阳离子,其通过酸的阴离子基团进行静电封闭。在示范性的实施方式中,氮的位置:R1-N、R1’-N或R1”-N带有正电荷,并且通过酸阴离子进行静电封闭。包括酸封闭种类的式I和式II的化合物在环胺领域提供了明显的优势,包括用于含有泡沫体形成试剂的组合物,例如聚氨酯泡沫体形成试剂。由meBPEA、eBPEA、iBPEA和2-ehBPEA代表的化合物具有用于生产聚氨酯泡沫体所需的物理和催化性能。例如,这些化合物具有一项或多项下列性能:(a)在室温下为液态;(b)高沸点(环境压力下>250℃),从而提供了低挥发分的有机化合物(VOC)分布;(c)合乎需要的粘度;(d)良好的颜色;(e)没有不合乎需要的气味;(f)合乎需要的催化活性;和(g)在其他泡沫体形成试剂存在下稳定性增强的性能。使用这些化合物可以给反应组合物、方法和聚氨酯泡沫体提供显著的利益。在催化活性方面,式I和式II的化合物具有对水的螯合有利的结构,进而促进更高的催化(例如发泡)活性。式I和式II的化合物(例如:meBPEA)具有的结构有利于在多个构象体中通过氢键螯合水。随后,该改善的催化活性可以产生具有更具有所需最终性能的聚氨酯泡沫体。式I和式II环胺化合物的液态和粘度性能可以确保其在泡沫体形成组合物中更好地混合。与更具挥发性的胺或固态胺,或可为粘性的胺加合物环氧化物(胺和环氧基的反应)相比,式I和式II的环胺化合物还更易于运输。由于泡沫体形成反应的放热性质和高温反应,许多具有挥发性的已知胺催化剂引起了不合乎需要的气味的释放。此外,本专利技术环胺化合物合乎需要的粘度使得分子流动性更好,其中使用增强的泡沫体形成反应可以导致该化合物更加充分完全地分布,并最终可以提供具有改善性能的泡沫体。还发现式I或式II的化合物可用于增强包括发泡剂例如氢氟氯烷或氢氟烷的组合物的稳定性。发泡剂在通过发泡法产生多孔结构中起着重要的作用,并且当泡沫体形成材料是液态时通常使用发泡剂。陷入泡沫体泡孔中的氢氟氯烷或氢氟烷发泡剂可以降低泡沫体密度,并且提供改善的热和隔音性能。已经发现与一些传统的胺发泡催化剂相比较,式I或式II的环胺化合物可以增强组合物的稳定性(例如通过防止由于组合物的不相容引起的浑浊),组合物包括氢氟氯烷或氢氟烷发泡剂,例如1-氯-3,3,3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种组合物,包含:(a)式I或式II的环胺:其中,式I和式II中,R1、R1’和R1”独立选自氢和C1‑C8烃基,其中至少一个R1、R1’或R1”是C1‑C8烃基;其中R2、R2’、R3、R3’、R4和R4’独立选自氢、–CH3和–CH2CH3;x和x’独立为0(共价键)或1;其中在式I或式II中,任意一个或多个氮带有正电荷,并且通过酸阴离子静电封闭;(b)多元醇;和(c)多异氰酸酯。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.12.29 US 61/581,323;2012.10.24 US 61/717,9131.一种组合物,包含:(a)式I或式II的环胺、或酸封闭的式I或式II的环胺:其中,式I和式II中:(i)R1、R1’和R1”独立选自氢和C1-C3烷基,其中至少一个R1、R1’或R1”是C1-C3烷基;或(ii)R1、R1’和R1”独立选自–CH3、–CH2CH3、–CH2CH2CH3、–CH(CH3)2、–CH(CH3)CH2CH(CH3)2和–CH2CH(CH2CH3)CH2CH2CH2CH3;其中R2、R2’、R3、R3’、R4和R4’独立选自氢、–CH3和–CH2CH3;x和x’独立为0或1;以及其中在该酸封闭的式I或式II的环胺中,在式I或式II中的任意一个或多个氮带有正电荷,并且通过酸阴离子静电封闭;(b)多元醇;和(c)多异氰酸酯。2.权利要求1的组合物,其进一步包含氢氟氯烷或氢氟烷。3.一种组合物,包含:(a)式I、或式II的环胺、或酸封闭的式I或式II的环胺:式II其中,式I和式II中:(i)R1、R1’和R1”独立选自氢和C1-C3烷基,其中至少一个R1、R1’或R1”是C1-C3烷基;或(ii)R1、R1’和R1”独立选自–CH3、–CH2CH3、–CH2CH2CH3、–CH(CH3)2、–CH(CH3)CH2CH(CH3)2和–CH2CH(CH2CH3)CH2CH2CH2CH3;其中R2、R2’、R3、R3’、R4和R4’独立选自氢、–CH3和–CH2CH3;x和x’独立为0或1;以及其中在该酸封闭的式I或式II的环胺中,式I或式II中的任意一个或多个氮带有正电荷,并且通过酸阴离子静电封闭;以及(b)氢氟氯烷或氢氟烷。4.权利要求3的组合物,进一步包含(c)多元醇;和(d)多异氰酸酯。5.前述权利要求1-4任意一项的组合物,其中在式I或式II中,至少一个R1、R1’或R1”是C1烷基。6.权利要求2-4任意一项的组合物,其中在式I或式II中,R1、R1’和R1”独立选自–CH3、–CH2CH3、–CH2CH2CH3、–CH(CH3)2、–CH(CH3)CH2CH(CH3)2和–CH2CH(CH2CH3)CH2CH2CH2CH3。7.权利要求6的组合物,其中在式I或式II中,R1、R1’和...

【专利技术属性】
技术研发人员:DD拉萨姆PS阿西SW金
申请(专利权)人:陶氏环球技术有限责任公司
类型:发明
国别省市:美国;US

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