在喷发泡沫塑料应用中作为三聚催化剂的四烷基铵羧酸盐制造技术

本发明专利技术涉及在喷发泡沫塑料应用中作为三聚催化剂的四烷基铵羧酸盐。本发明专利技术提供一种使用三聚催化剂组合物制备聚异氰脲酸酯／聚氨酯喷发泡沫塑料的方法，其中所述三聚催化剂组合物含有空间位阻羧酸或α，β－不饱和羧酸的四烷基铵盐。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及聚异氰脲酸酯/聚氨酯(PIR/PUR)喷发泡沫塑料 (spray foam )制剂和制备PIR/PUR喷发泡沫塑料的方法。
技术介绍
通常，在催化剂存在下使多元醇和多异氰酸酯反应而制备聚异氰脲 酸酯/聚氨酯(PIR/PUR)喷发泡沫塑料。可以存在附加的添加剂。将PIR/PUR泡沫塑料喷在诸如混凝土、木材和钢的表面上时通常面 临的问题是使用可商购获得的催化剂(即，碱金属羧酸盐)导致泡沫塑料 组合物的表面附着力差。由常规碱金属羧酸盐制备的泡沫塑料的表面通 常具有脆性和表面固化不良的特性。对于从现有技术中荻得的碱金属羧 酸盐而言，在泡沫塑料上升过程中，当用高度对时间作图时，其上升速 率图显示出区别的三聚"步骤"，正如其上升速率图所证实的，从现有 技术中获得的碱金属羧酸盐还具有一些不希望的加工特性。当在高异氰 酸酯指数下(通常使用高异氰酸酯指数制备低可燃性喷发泡沫塑料产 品)加工PUR/PIR制剂时，碱金属羧酸盐显示的这种特性尤其不好。如平滑的上升速率图和良好的表面固化所证实的，其它可商购获得 的羧酸盐，例如那些基于2-羟基丙基三甲基铵羧酸盐的羧酸盐已经显示 良好的加工特性。不幸的是，这些催化剂在泡沫塑料的制备温度下通常 不稳定，分解为挥发性胺副产物。该分解过程给制成的产品带来不希望 的胺气味。这在喷发泡沫塑料中是特别显著的，因为喷发泡沫塑料通常 施加在内部，由于胺蒸汽被限制在封闭空间内而可以使内部的挥发性胺 量很高，引起不愉快的气味并使最终的使用者暴露于未知的胺散发中。
技术实现思路
本专利技术提供一种制备喷发泡沫塑料的方法，其包括向表面上喷涂按 如下方式制备的组合物在喷雾混合头中使多异氰酸酯与包含至少一种 多元醇的多元醇组分、有效量的用于催化三聚反应的催化剂组合物和至 少 一种发泡剂相接触，其中所述催化剂組合物包含至少一种为空间位阻羧酸的盐、a，P-不饱和羧酸的盐或其混合物的四烷基季铵幾酸盐，条件 是该至少一种发泡剂不是氯氟烃(CFC)。由于发现CFC能损耗平流层的 臭氧，因此不希望将这类发泡剂用在本专利技术中。此外，本专利技术还公开了用于制备PIR/PUR喷发泡沫塑料的催化刑组 合物，其包含至少一种四烷基季铵羧酸盐，所述四烷基季铵羧酸盐为(a) 具有式(l)的空间位阻羧酸盐R2-j-(CH2)n—C02MA3 (1)其中R1、 112和113独立地选自Cl-C18烷基、烯基、芳基或芳烷基，上述的任意基团为取代或未取代的；n为0-10的整数，包括端值；和 M为季铵离子；或者(b) 具有式(2)的a,P-不饱和羧酸盐其中X、 Y和Z独立地选自氢原子、甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、 己基、苯基、甲苯基、苄基、-C02H或-C02M;和M为季铵离子，和其中X、 Y或Z为-C02M,该M还可以为碱金属。 在羧酸盐(a)和(b)中，季铵离子M为四烷基铵离子，其中烷基独立地为甲基、乙基、丙基或丁基。令人惊讶地，本专利技术的四烷基铵羧酸盐在用作喷雾PIR/PUR催化剂时能够提供平滑的上升速率图，其与使用商购产品如2-羟基丙基三烷基 铵羧酸盐所获得的图类似。换句话说，本专利技术的羧酸盐显示平滑的上升 速率图并且存在的三聚"步骤"最少，从而可以进行更容易的喷涂加工。 在高异氰酸酯指数下操作时用于本专利技术的催化剂仍性能良好，此外，其 在泡沫塑料生产温度下不发生热分解而得到无胺气^M包沫塑料。另外， 该催化剂组合物允许更快的表面固化、使得表面脆性最小化，并改善制 成品的表面附着力，该附着力为喷发泡沫塑料的一个重要品质。定义■i/* 7 n丄士 z"右i》4:+丄、j s ~nn义。PIR-聚异氰脲酸酯 PUR-聚氨酯异氰酸酯指数-所用的多异氰酸酯的实际量除以为了与反应混合 物中的所有活性氢反应而需要的、理论所需的多异氰酸酯化学计量量， 乘以100。还称作(EqNCO/Eq活性氢)x 100pphp-相对每一百重量份多元醇的重量份DABCO K15,得自Air Poducts and Chemicals, Inc(APCI)的催化剂， 其为2-乙基己酸钾(还称作辛酸钾)在二甘醇中的75%溶液。DABCO TMR ,得自APCI的催化剂，其为2-羟基丙基三甲基铵辛 酸盐在乙二醇中的75%溶液。Polycat 5，得自APCI的催化剂，其为氨基甲酸酯催化剂，即五甲 基二亚乙基三胺。术语"接触产物，，在本文中用于描迷其中的组分以任意顺序、任意 方式和任何长短的时间接触在一起的组合物。例如，可以通过共混或混 合而使组分接触。此外，在存在或不存在本文中描述的组合物或制剂的 任意其它组分的情况下可以发生任意组分的接触。可以采用本领域技术 人员已知的任何方法来结合其它材料或组分。此外，术语"接触产物" 包括所述组分的混合物、共混物、溶液、浆液、反应产物等，或其组合。 虽然"接触产物"可以包括一种或多种组分的反应产物，但是并不要求 各个组分彼此互相反应。通常在添加剂(催化剂、表面活性剂等)的存在下通过异氰酸酯与多元醇的接触来制备聚氨酯泡沫塑料。在挠曲-板泡沫塑料(flex-slab foam)的情况下，使异氰酸酯和多元醇预混合物在混合头处接触，并将 接触后的混合物倾注到移动的输送装置内，在该装置内泡沫状的物质自 由上升和固化。类似地，在弹性成型应用中，使异氰酸酯与多元醇预混 合物在混合头内接触，并将接触混合物倾注到加热的模中，从而在固化 后得到可以从模内取出的泡沫塑料产品。在层压中可以阐述类似的情 况，使多元醇预混合物与异氰酸酯接触并使其填充各层之间的空间。在 所有这些情况中，该步骤的特征在于构成终产品的全部泡沫状物质 一起 进行固化。但是，在喷发泡沫塑料中存在一个显著的差别。喷发泡沫塑料的特 征在于使异氰酸酯与多元醇预混合物在混合头处进行高压混合，而且使 来自喷嘴的高速的泡沫状物质在表面上层叠。重复该操作若干次直至终 产品达到希望的厚度。为了获得具有良好品质的产品，该泡沫状物质必 须于在表面上喷涂第二个层的时间之前非常快速地固化(通常小于2分 钟，更通常小于1分钟)。如果没有实现该作用，则各层之间的附着力弱， 这样就会损害终产品的物理性质。此外，不良的表面固化可能导致泡沫 状物质滴流或下垂，而且可能在非喷涂区域处发生固化。结果是产品具 有不良的物理性质、机械不稳定性并且可能对喷涂的表面缺少充足的附 着力。虽然许多催化剂可以使大量泡沫塑料得以充分固化，但是由于泡 沫塑料表面的温度比内部温度低得多，因此在表面上的固化并非如此直 接。常用的催化剂能够促进泡沫塑料的良好的整体固化，但是这并不必 然意味着良好的表面固化，因此意味着对于常用的泡沫塑料操作(背板、 挠曲-成型(flex-molded)、层压)而言性能良好的催化剂不一定在喷涂 中也代表良好的性能。本专利技术涉及催化剂组合物的用途，所迷催化剂组合包含空间位阻羧 酸、a，p-不饱和羧酸或其组合的至少一种四烷基铵盐。该催化剂体系用 作多异氰酸酯三聚催化剂，用以制备聚异氰脲酸S旨/聚氨酯(PIR/PUR)喷 发泡沫塑料。而且，本专利技术还提供一种制备PIR/PUR喷发泡沫塑料的方法，其包 括在高压喷雾混合头内使至少一种多异氰酸酯与包含至少一种多元醇 的多元醇组分、至少 一种发泡剂和有效量的包含空本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备聚异氰脲酸酯／聚氨酯喷发泡沫塑料的方法，其包括向表面上喷涂按如下方式制备的组合物：在至少一种发泡剂存在下，在喷雾混合头中使多异氰酸酯与包含至少一种多元醇的多元醇组合物、和有效量的用于催化三聚反应的催化剂组合物相接触，其中所述催化剂组合物包含至少一种式（１）和（２）的四烷基铵羧酸盐，条件是该至少一种发泡剂不是氯氟烃，Ｒ↑［２］－＊－（ＣＨ↓［２］）↓［ｎ］－ＣＯ↓［２］Ｍ　（１）　其中：Ｒ↑［１］、Ｒ↑［２］和Ｒ↑［３］独立地选自Ｃ１－Ｃ１８烷基、烯基、芳基或芳烷 基，上述的任意基团为取代或未取代的；ｎ为０－１０的整数，包括端值；和　Ｍ为四烷基铵离子；和　＊＊＊　（２）　其中：Ｘ、Ｙ和Ｚ独立地选自Ｃ１－Ｃ３６烷基、烯基、芳基或芳烷基，上述的任意基团为取代或未取代的；－ＣＯ↓［２］Ｈ；－ＣＯ↓［２ ］Ｍ；或氢原子；和　Ｍ为四烷基铵离子，条件是当Ｘ、Ｙ或Ｚ为－ＣＯ↓［２］Ｍ时，Ｍ还可以为碱金属离子。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：JJ伯德纽克，T帕尼茨什，JW米勒，
申请(专利权)人：气体产品与化学公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]