由烷氧基化植物油羟基化物制得的聚氨酯泡沫材料制造技术

本发明专利技术提供由烷氧基化植物油羟基化物替代至少一部分常用的石油基多元醇所制备的聚氨酯泡沫材料和弹性体。本发明专利技术还提供制备本发明专利技术的泡沫材料和弹性体以及制备烷氧基化植物油羟基化物的方法。所述烷氧基化植物油羟基化物是环境友好的生物基多元醇，其在聚氨酯泡沫材料和弹性体中还具有改善疏水性的潜能。本发明专利技术的聚氨酯泡沫材料和弹性体可用在许多产品中，诸如汽车内部零件、聚氨酯结构泡沫材料、地板涂层和运动跑道。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及聚氨酯，更具体涉及聚氨酯泡沫材料和弹性体，其中，至少一部分衍生自石油的多元醇被烷氧基化植物油羟基化物所替代。
技术介绍
聚氨酯泡沫材料和弹性体已经被广泛用于许多工业用品和消费品中。这种普及性归因于聚氨酯的宽泛机械性能和比较易于制造的能力。例如，汽车包括许多聚氨酯部件，诸如座位、仪表板和其它驾驶室内部零件。聚氨酯泡沫材料传统上被分类为软质泡沫材料(或半硬质泡沫材料)或硬质泡沫材料；软质泡沫材料通常比硬质泡沫材料更柔软、不那么致密、更易于弯曲以及更能在承受负荷以后发生结构回弹。聚氨酯泡沫材料的制备方法是本领域技术人员所熟知的。聚氨酯是通过NCO基与羟基反应形成的。最常规的生产聚氨酯的方法是通过多元醇与异氰酸酯的反应来进行，所述反应形成主链氨基甲酸酯基。根据需要，聚氨酯配方中还可以包括交联剂、发泡剂、催化剂和其它添加剂。用在聚氨酯生产中的多元醇通常来自石化产品，一般衍生自环氧丙烷、环氧乙烷和各种起始剂如乙二醇、丙二醇、丙三醇、蔗糖和山梨醇。聚酯多元醇和聚醚多元醇是聚氨酯生产中最常用的多元醇。对于半硬质泡沫材料，一般使用分子量约为300至2000的聚酯多元醇或聚醚多元醇，而对于软质泡沫材料，通常使用的是分子量约为1000至10000的长链多元醇。可选择聚酯多元醇和聚醚多元醇，以使特定的聚氨酯弹性体或泡沫材料在工程学上具有所需的最终韧性、耐久性、密度、挠性、压缩变定率和模量以及硬度性质。一般来说，高分子量的多元醇和低官能度的多元醇倾向于生成比低分子量的多元醇和高官能度的多元醇更软的泡沫材料。衍生自石油的组分如聚酯多元醇和聚醚多元醇造成若干缺点。使用此类聚酯或聚醚多元醇需要消耗石油，而石油是不可再生能源。而且，多元醇的生产需要投入大量的能量，因为用来制备多元醇的石油必须经过钻探、提炼，然后运送到精炼厂，在此石油被精炼、加工，产出最终的多元醇。随着大众消费者越来越意识到这种制造链对环境造成的影响，消费者对“更绿色”的产品的需求将会不断增长。为了有助于减少石油的消耗，同时又能满足消费者不断增长的此类要求，最好用更通用、可再生并且对环境更负责的组分来部分或全部地替代聚氨酯弹性体和泡沫材料生产中所用的衍生自石油的聚酯多元醇或聚醚多元醇。本领域工作人员已经做了一些尝试，以实现这种替代。已经开发了使用衍生自植物的脂肪酸三甘油酯所制造的塑料和泡沫材料，这些脂肪酸三甘油酯包括大豆衍生物。作为可再生的、通用和环境友好的资源，大豆已经是并且将一直是用于塑料制造的理想成分。例如，授予Daute等人的美国专利5221433中描述了烷氧基化豆油的应用，这种烷氧基化豆油是通过使豆油环氧化、然后在镍催化剂上氢化而制得的。使用氢氧化钾催化剂和用于脱墨的产品来使羟基官能的油被烷氧基化。但是，Daute等人没有提到这些油在制备聚氨酯泡沫材料或弹性体中的应用。Daute等人在美国专利5512134中提供了一种在脱墨化学品存在下从印刷废纸上除去印刷油墨的方法。在该方法中使用氧化油的烷氧基化物作为脱墨化学品。在其所述的烷氧基化物中，有如鱼油、菜籽油和豆油之类的氧化油的烷氧基化物，其中，氧化烯的组分占20重量％至95重量％，优选50重量％至80重量％。Daute等人没有提到这些烷氧基化物在制备聚氨酯中的应用。授予Schneider等人的美国专利5516853中公开了烷氧基化豆油可以被用在不饱和聚酯的生产中。该专利中描述了这些物质在水稀释性粘合剂和水稀薄性漆料中的用途。Schneider等人没有描述或提到在聚氨酯中的应用。Kurth在包括6180686、6465569和6624244的许多美国专利中描述了未改性(氧化的)豆油作为多元醇在聚氨酯材料生产中的应用。用空气对这种油进行鼓吹，以使其氧化，但是对使用此氧化豆油作为石油基多元醇的替代品之前的任何其它改性处理没有进行说明。Kurth等人的美国公开专利申请2004/0209971 A1中描述了一种用于植物油的烷氧基化(oxylation)方法，以及由这些烷氧基化(oxylated)的油形成的聚氨酯。Kurth等人似乎对酯交换-氧化油进行了丙氧基化处理，或他们将丙氧基化丙三醇或其它物质用于它们的酯交换反应。Kurth等人描述了他们所制备的烷氧基化化合物的限度为5-10％。此外，Kurth等人可能掺入和使用THF或其它糠醛衍生物来制备泡沫材料。因此，本领域中还需要继续开发由环境友好、可再生的组分制备的聚氨酯泡沫材料和弹性体。
技术实现思路
因此，本专利技术提供由烷氧基化植物油羟基化物制得的聚氨酯泡沫材料和弹性体。烷氧基化植物油羟基化物是环境友好的“生物基”多元醇，其在聚氨酯中还具有改善疏水性的潜能。烷氧基化植物油羟基化物可以替代聚氨酯形成配方中全部或一部分衍生自石油的多元醇。本专利技术的泡沫材料可用在很多用途中。通过以下对本专利技术的详细说明，本专利技术的这些优点和其它优点以及有利之处都将是显而易见的。本专利技术的详细说明现在将为了说明而非限制的目的，对本专利技术进行描述。除了在实施例中或另有指示以外，说明书中所有表示数量、百分数、OH值、官能度等的数字应理解为在所有情况下都用术语“约”进行修饰。除非另有指示，否则文中以道尔顿(Da)为单位给出的当量重量和分子量分别是数均当量重量和数均分子量。本专利技术提供一种聚氨酯泡沫材料或弹性体，其含有至少一种多异氰酸酯与至少一种烷氧基化植物油羟基化物、任选的至少一种非植物油基多元醇任选地在发泡剂、表面活性剂、颜料、阻燃剂、催化剂和填料中至少一种存在下反应的产物，其中，烷氧基化植物油羟基化物含有以该烷氧基化植物油羟基化物的重量为基准计为15重量％至90重量％的烷氧基化物。本专利技术还提供一种制备聚氨酯泡沫材料或弹性体的方法，所述方法涉及使至少一种多异氰酸酯与至少一种烷氧基化植物油羟基化物、任选的至少一种非植物油基多元醇任选地在发泡剂、表面活性剂、颜料、阻燃剂、催化剂和填料中至少一种存在下反应，其中，烷氧基化植物油羟基化物含有以该烷氧基化植物油羟基化物的重量为基准计为15重量％至90重量％的烷氧基化物。本专利技术还提供一种聚氨酯泡沫材料或弹性体，其含有至少一种多异氰酸酯与至少一种烷氧基化植物油羟基化物、任选的至少一种非植物油基多元醇任选地在发泡剂、表面活性剂、颜料、阻燃剂、催化剂和填料中至少一种存在下反应的产物，其中，烷氧基化植物油羟基化物含有以该烷氧基化植物油羟基化物的重量为基准计为15重量％至90重量％的烷氧基化物，且烷氧基化反应在双金属氰化物(DMC)催化剂存在下进行。而本专利技术还提供一种制备聚氨酯泡沫材料或弹性体的方法，所述方法涉及使至少一种多异氰酸酯与至少一种烷氧基化植物油羟基化物、任选的至少一种非植物油基多元醇任选地在发泡剂、表面活性剂、颜料、阻燃剂、催化剂和填料中至少一种存在下反应，其中，烷氧基化植物油羟基化物含有以该烷氧基化植物油羟基化物的重量为基准计为15重量％至90重量％的烷氧基化物，且烷氧基化反应在双金属氰化物(DMC)催化剂存在下进行。本专利技术还提供一种制备烷氧基化植物油羟基化物的连续方法，所述方法涉及a)在一个连续反应器中形成双金属氰化物(DMC)催化剂和羟基化植物油的第一部分混合物，在向连续反应器中加入环氧烷烃后，有效引发羟基化植物油的聚烷氧基化(polyoxya本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚氨酯泡沫材料或弹性体，其包含　　　　至少一种多异氰酸酯与　　　　至少一种烷氧基化植物油羟基化物，其含有以所述烷氧基化植物油羟基化物的重量为基准计约１５重量％至约９０重量％的烷氧基化物，　　　　任选的至少一种非植物油基多元醇，　　　　任选在发泡剂、表面活性剂、颜料、阻燃剂、催化剂和填料中的至少一种存在下反应的产物。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：YL肖，RG斯科彭斯基，BD考施瓦，KG麦克丹尼尔，JF帕索斯，SL哈格，KW海德，
申请(专利权)人：拜尔材料科学有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]