提供了制备聚氨酯泡沫的方法，该方法包括使至少一种有机异氰酸酯化合物、至少一种多元醇、至少一种发泡剂和叔胺催化剂组合物接触。所述催化剂组合物具有如下通式，其中Ｒ↑［１］、Ｒ↑［２］和Ｙ独立地是具有一到三个碳原子的烷基基团或者－ＣＨ↓［２］ＣＨ↓［２］ＯＨ；Ｚ是－ＣＨ↓［２］ＣＨ↓［２］ＯＨ；并且ｎ是３到７的整数，包括３和７。还提供了催化至少一种异氰酸酯化合物和至少一种包含活性氢的化合物例如多元醇和／或发泡剂之间的反应的方法。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及含羟基的叔胺作为生产聚氨酯的催化剂的用途。
技术介绍
聚氨酯泡沫是众所周知的，并且被用于汽车、壳体及其他工业。这类泡沫通过多异氰酸酯与多元醇在各种添加剂存在下反应来生产。一种这样的添加剂是氯氟烃(CFC)发泡剂，其因为反应温升而蒸发，使聚合物质形成泡沫。由于发现CFC消耗同温层中的臭氧，因此已经要求减少CFC的使用。因此，水发泡泡沫的生产，其中发泡使用水与多异氰酸酯反应生成的CO2进行，已经变得越来越重要。叔胺催化剂通常被用于加速发泡，例如加速水与多异氰酸酯的反应以生成CO2，和加速凝胶化作用，例如加速多元醇与异氰酸酯的反应。叔胺催化剂选择性地促进发泡或者凝胶化的能力，是选择用于特定聚氨酯泡沫生产的催化剂所要考虑的重要因素。如果催化剂过度地促进发泡反应，则在异氰酸酯与多元醇发生充分的反应之前将放出大量的CO2，并且CO2将从制剂中鼓泡出来，导致聚合物质的塌缩并且导致质量低劣的泡沫。与此相反，如果催化剂过于强烈地促进凝胶化反应，则在聚合已经进行到显著的程度之后才放出大部分的CO2。这同样导致质量低劣的泡沫，该泡沫的特征为高密度，破裂的或者限定差的泡孔，或者其他不希望的特性。叔胺催化剂通常是有恶臭的和令人不愉快的，并且由于其低分子量，许多叔胺具有高挥发性。在泡沫加工期间释放叔胺可能产生严重的安全和毒性问题，并且残余胺从消费产品中释放出来通常是不希望的。另一方面，低蒸气压/高分子量胺催化剂预计要求很高的催化剂用量，因为其具有低的氮/碳比，使生产成本过高。包含羟基官能团的叔胺催化剂可以在聚合反应期间以化学方法结合到聚氨酯基质中，因此限制了其从最终产品中释放。例如，与没有羟基官能团的相关结构相比，包含伯和/或仲羟基官能团的胺催化剂通常具有限制的挥发性和低的气味。最有效的含羟基的胺催化剂是在其结构中包含仲醇的那些，因为这些催化剂在促进活性氢-异氰酸酯反应(凝胶化和发泡)和其自身与异氰酸酯的反应活性之间具有希望的平衡。此外，因为现有技术中描述的伯醇与异氰酸酯具有高度的反应性，它们在聚合过程中倾向于过早地失去其催化活性。因此，使用现有技术中描述的伯醇生产的聚氨酯泡沫具有大的空隙并且具有降低的脱模性能。此外，为了有效地催化发泡反应，需要大量的包含伯羟基官能团的催化剂组合物。参考例如美国专利号4,026,840；5,508,314；5,559,161；和5,633,293。然而，包含伯羟基官能团的叔胺催化剂是有利的，因为它们在聚合之前和之后能更有效地固定到聚氨酯基质中。此外，包含伯羟基基团的叔胺，与其仲羟基对应物相比，具有较低的气味和蒸气压的特性。因此希望生产具有伯羟基官能团的叔胺催化剂，其能更有效地促进发泡和凝胶化反应，同时在聚合过程期间保持其催化活性。
技术实现思路
本专利技术涉及制备聚氨酯泡沫的方法，该方法包括使至少一种有机异氰酸酯化合物、至少一种多元醇、至少一种发泡剂和叔胺催化剂组合物接触。所述催化剂组合物具有通式 其中R1、R2和Y独立地是具有一到三个碳原子的烷基基团或者-CH2CH2OH；Z是-CH2CH2OH；并且n是3到7的整数，包括3和7。本专利技术还提供了催化至少一种异氰酸酯化合物和至少一种包含活性氢的化合物例如多元醇和/或发泡剂之间的反应的方法。具体实施例方式本专利技术提供了使用包含伯羟基官能团的叔胺催化剂组合物生产聚氨酯泡沫的方法。本专利技术的一个方面包括通过使至少一种异氰酸酯化合物、至少一种多元醇化合物、至少一种发泡剂和至少一种叔胺催化剂组合物接触生产聚氨酯泡沫。本专利技术的另一个方面包括催化至少一种异氰酸酯化合物和至少一种包含活性氢的化合物例如多元醇和/或发泡剂之间的反应的方法。叔胺催化剂组合物本专利技术的催化剂组合物能催化异氰酸酯和包含活性氢的化合物之间的反应。包含活性氢的化合物可以是例如醇，多元醇，胺，或者水。因此，催化剂组合物可以促进，除其他反应外，多元醇与异氰酸酯生成聚氨酯的凝胶化反应，水与异氰酸酯释放二氧化碳的发泡反应，或者这两种反应。在本专利技术的一个方面中，本专利技术催化剂组合物有效地促进水与异氰酸酯的发泡反应。在本专利技术的一个方面中，叔胺催化剂组合物具有通式 其中R1、R2和Y独立地是具有一到三个碳原子的烷基基团或者-CH2CH2OH；Z是-CH2CH2OH；并且n是3到7的整数，包括3和7。在本专利技术的另一方面，R1和R2是甲基，Y是甲基或者-CH2CH2OH，并且n是3到7的整数，包括3和7。本专利技术的催化剂组合物可以通过现有技术中通常已知的方法制备，例如通过环氧乙烷与胺例如三亚乙基四胺(TETA)、四亚乙基五胺(TEPA)或者五亚乙基六胺(PEHA)反应制备。未反应的胺可以通过蒸馏除去。蒸馏的产物与甲醛和加压氢气在大约60-120℃下、在金属催化剂例如碳负载钯(5％)存在下反应。本专利技术叔胺催化剂组合物的实例包括，但是不局限于N-(2-羟乙基)-N，N’，N”，N，N五甲基三亚乙基四胺；N’-(2-羟乙基)-N，N，N”，N，N五甲基三亚乙基四胺； N，N’-双-(2-羟乙基)-N，N”，N，N四甲基三亚乙基四胺；N，N”-双-(2-羟乙基)-N，N’，N，N四甲基三亚乙基四胺；N，N-双-(2-羟乙基)-N，N’，N”，N四甲基三亚乙基四胺；N-(2-羟乙基)-N，N’，N”，N，N””，N””六甲基四亚乙基五胺；N’-(2-羟乙基)-N，N，N”，N，N””，N””六甲基四亚乙基五胺；N”-(2-羟乙基)-N，N，N’，N，N””，N””六甲基四亚乙基五胺；N-(2-羟乙基)-N，N，N’，N”，N””，N””六甲基四亚乙基五胺；或者任何其混合物。可以将催化有效量的催化剂组合物用于聚氨酯制剂。在一个方面，适合的催化剂组合物的量可以为聚氨酯制剂中每100重量份多元醇大约0.01到大约10重量份催化剂组合物(pphp)，或者大约0.05到大约2pphp。在另一方面，多元醇与催化剂组合物的比率为大约10∶1到大约200∶1。在另一个方面，发泡剂与催化剂组合物的比为大约1∶1到大约9∶1。当与包含仲羟基官能团的结构上相关的催化剂相比时，本专利技术的催化剂组合物能更有效地促进异氰酸酯凝胶化和发泡反应，能更好地固定到聚氨酯基质中，并且具有较低的蒸气压。催化剂组合物的羟基官能团能够使催化剂组合物在聚合期间和之后与聚氨酯基质反应并且被固定到聚氨酯基质中。现有技术讨论了包含伯羟基官能团的叔胺催化剂，其中n＜3，但是公开了这类催化剂与包含仲羟基官能团的结构上相关的催化剂相比具有催化活性较低和胺散发较高的特征。虽然不希望受理论的约束，本专利技术催化剂的改进的性能可能归因于较高级乙二胺主链(n≥3)胺催化剂与水形成化学加成物的能力。多元醇聚氨酯从有机异氰酸酯化合物与多元醇羟基基团的聚合反应生产。适用于本专利技术的多元醇包括，但是不局限于，聚亚烷基醚多元醇和聚酯多元醇。聚亚烷基醚多元醇包括衍生自多羟基化合物的具有末端羟基基团的聚氧化烯聚合物，例如聚环氧乙烷和聚环氧丙烷聚合物和共聚物，所述多羟基化合物包括二醇和三醇；例如，乙二醇，丙二醇，1，3-丁二醇，1，4-丁二醇，1，6-己二醇，新戊二醇，二乙二醇，二丙二醇，季戊四醇，甘油，双甘油，三羟甲基丙烷，和类似的低分子量多元醇。在本专利技术的一个方面本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种生产发泡聚氨酯的方法，其包括使以下物质接触：（ａ）至少一种有机异氰酸酯化合物；（ｂ）至少一种多元醇；（ｃ）至少一种发泡剂；和（ｄ）至少一种叔胺催化剂化合物，其具有通式：＊＊＊其中Ｒ↑［１］、Ｒ↑［２］和Ｙ独立地是具有一到三个碳原子的烷基基团或者－ＣＨ↓［２］ＣＨ↓［２］ＯＨ；Ｚ是－ＣＨ↓［２］ＣＨ↓［２］ＯＨ；并且ｎ是３到７的整数，包括３和７。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：JJ伯德纽克，DP弗赖伯格，
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]
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