低胺排放的聚氨酯泡沫塑料制造技术

研究发现在由二氧化碳和胺或者链烷醇胺接触而得的氨基甲酸酯作为发泡剂，并且进一步在非挥发性胺催化剂存在的条件下，多元醇和聚异氰酸酯反应可以获得氨排放显著降低或者其排放可以忽略的聚氨酯泡沫。本发明专利技术披露了特别在制备具有令人满意的物理性能和低挥发氨排放的，例如用作为汽车方向盘材料的结皮聚氨酯泡沫塑料中的应用。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及低排放的聚氨酯泡沫塑料，以及使用不挥发的基于氨基的氨基甲酸乙酯催化剂和作为发泡剂的氨基甲酸酯加成物制备上述泡沫塑料的方法。
技术介绍
基于烯化氧的聚合反应的聚醚型多元醇(polyether polyol)，和/或聚酯型多元醇(polyester polyol)，以及异氰酸酯是聚氨酯(polyurethane)系统的主要成分。这些系统通常包括一些其它成分，例如交联剂、增链剂、表面活性剂、细胞调节剂、稳定剂、抗氧化剂、阻燃添加剂、最终填充物、以及例如叔胺和/或有机金属盐等典型的催化剂。通常使用的叔胺催化剂使得泡沫塑料，特别是在柔韧性、半固体的和固体的塑料应用中产生一些不良性质。使用上述催化剂新制备的泡沫塑料经常产生典型的氨的气味并且引起更多的成雾(释放的挥发性产物)。甚至在具有乙烯膜或聚碳酸酯片层的聚氨酯产品中出现或者形成痕量的叔胺催化剂蒸汽，都会对曝露其中的膜或片层产生不利。上述产品经常出现在汽车内部例如座椅等，以及出现在许多家用产品中，例如鞋底，衣服内衬，用具等。特别地，聚氨酯泡沫塑料中的叔胺催化剂与乙烯膜和聚碳酸酯片层的污染和降解相关。这些PVC和聚碳酸酯的污染和降解问题尤其在那些长期温度被升高的环境中普遍存在。许多针对这些问题的的解决方案已经被提出。例如，U.S.专利4,517,313披露了使用甲氨基丙胺的反应产物以及碳酸作为催化剂生产聚氨酯的方法。此催化剂的使用是为了降低使用标准三亚乙基二胺所产生的气味和乙烯污染。然而，由于这种氨基催化剂是一种非常弱的催化剂，因而使之在聚氨酯固化过程中不具有与标准催化剂如三亚乙基二氨相匹配的性能。EP176,013披露了在聚氨酯的工业生产中使用特效的氨烷基脲催化剂的方法。使用这类催化剂据说也可以降低在使用相对高分子量的胺催化剂过程中产生的气味和乙烯污染。使用含有氢异氰酸酯反应基团，例如羟基或伯胺和/或仲胺的胺催化剂可以由催化剂厂商提供。EP 747,407中披露了一种上述复合物。有关此类催化剂组合物报道的优点在于这类催化剂被合并在聚氨酯产品中。然而，在聚氨酯形成过程中这类催化剂通常被高水平的使用，以补偿其在反应中所缺乏的迁移率，以便达到正常的反应条件。通常的结果中并不是所有的这些分子有时间与异氰酸酯发生反应，因此一些痕量的游离胺典型地存在于终产物中，尤其在快速凝胶和快速固化系统的情况下。因此，仍然需要选择方法来控制聚氨酯组合物中的乙烯和聚碳酸酯的污染和降解问题。本专利技术的目的是生产传统的叔胺催化剂和可反应的胺催化剂含量被降低的聚氨酯产品。结皮泡沫塑料对于聚氨酯泡沫塑料领域的技术人员是众所周知的。这种泡沫塑料具有多孔的内部以及较高密度的微孔或者无孔皮。通常，为了制备上述泡沫，在催化剂、发泡剂、以及各种可选择的添加剂存在的情况下，将有机异氰酸酯与具有至少含有一个异氰酸酯反应基团的物质反应。反应在模具中完成，其中在相对冷的泡沫塑料的内表面与反应混合物的交界处形成具有较高密度的皮。传统上，用于结皮聚氨酯泡沫塑料的发泡剂是物理发泡剂，包括含氯氟烃(CFCs)，或者CFCs与其它气态发泡剂的混合物，或者最近更常用的氢氟代烷，或者碳氢化合物。U.S.专利5,506,275描述了在结皮泡沫形成中应用1，1，1，2四氟乙烷(HFC 134a)作为发泡剂。U.S.专利5,906,999和6,010,649披露了应用五氟丙烷，特别是1，1，13，3-五氟丙烷作为发泡剂生产结皮泡沫的方法。据报道五氟丙烷发泡剂可以产生能接受的外观和具有加强的抗磨损和裂解能力的泡沫。此发泡剂花费更大并且并不总是容易使用。作为物理发泡剂的替代品，化学或者反应发泡剂，例如水被应用到反应中，但是通常生成具有令人不满意的物理特性的硬泡沫。另一个可选的化学发泡剂包括使用氨基甲酸酯，二氧化碳与胺或链烷醇胺的加成物。上述加成物以及使用加成物生产聚氨酯泡沫塑料的方法例如在U.S.专利4,500,656；5,288,766；5,464,880；5,789,451；5,760,098；6,316,662；6,326,412和6,343,559中都有所披露。虽然有许多化学方法可以用来生产聚氨酯泡沫塑料和结皮产品，但是仍然需要提供一种可以使聚氨酯泡沫塑料，以及特别的结皮制品具有引人注目的物理特性的系统和方法；提供具有低排放的泡沫塑料；以及提供由在经济和环境方面都被人接受的方法所生产的泡沫塑料。
技术实现思路
本专利技术提供了一种在发泡剂和氨基甲酸乙酯促进的催化剂存在的条件下，使聚异氰酸酯(polyisocyanate)与聚醚多元醇或者聚酯多元醇(polyester polyol)反应制备具有低挥发性物质排放的聚氨酯泡沫塑料的方法，其中a)所述的发泡剂包含由二氧化碳与胺或者链烷醇胺接触而形成的氨基甲酸酯加成物；以及b)所述的催化剂包含有非挥发性的胺催化剂。在另一个实施方案中，本专利技术为一种根据上述方法获得的聚氨酯泡沫塑料。在进一步的实施方案中，本专利技术包括适合于生产低排放聚氨酯泡沫塑料的两个成分系统，其中第一个成分为聚异氰酸酯组分，第二个成分为多元醇组合物组分，所述的组合物包括a)聚酯多元醇或聚醚多元醇；b)由二氧化碳与胺或者链烷醇胺接触而形成的氨基甲酸酯加成物；以及c)为非挥发性胺类的氨基甲酸乙酯促进催化剂(urethanepromoting catalyst)。在另一个实施方案中，本专利技术涉及适合与聚异氰酸酯反应并生成低排放的聚氨酯泡沫塑料的多元醇组合物，其中所述的组合物包括a)聚酯多元醇或聚醚多元醇；b)由二氧化碳与胺或者链烷醇胺接触而形成的氨基甲酸酯加成物；以及c)为非挥发性胺类的氨基甲酸乙酯促进催化剂。本专利技术中，在发泡剂和催化剂存在的条件下，通过使聚异氰酸酯与多元醇反应而生成聚氨酯泡沫塑料。研究发现，通过使用包含有胺或者链烷醇胺的二氧化碳加成物为氨基甲酸酯的发泡剂，与包含有非挥发性胺的氨基甲酸乙酯催化剂的催化剂结合使用而生产具有低挥发氨排放特性的泡沫塑料。所使用的氨基甲酸酯发泡剂可以是任何二氧化碳和胺或者链烷醇胺的加成物(adducts)。这种加成物是众所周知的，并且在包括U.S.专利4,500,656；5,288,766；5,464,880；5,789,451；5,760,098；5,559,285；6,316,662；6,326,412和6,343,559等文献中披露。本专利技术中所使用的尤其优选氨基甲酸酯可通过将二氧化碳和链烷醇胺接触获得，其中所述的链烷醇胺是每个分子中包含一到二个醚部分的物质。用于合成加成物的上述链烷醇胺首先，在室温条件下其是液体；其次，具有便于制造聚氨酯聚合物的粘度；再次，能够释放大量的二氧化碳。链烷醇胺可以是仲胺，但优选伯胺。在合成氨基甲酸酯方面，伯胺具有更高的反应活性。当链烷醇胺是伯胺时，其特征在于可以用下列通式表示H2N-(CHR′-CHR″-O)n-(CH2)X-OH或者，当链烷醇胺是仲胺时，其特征在于可以用下列通式表示H-N-(CHR′-CHR″-O)n-(CH2)X-OH|(CHR′-CHR″-O)n′-(CH2)X′-OH其中，分别为R′代表氢，甲基或乙基；R″代表氢，甲基或乙基；整数n和n′是0，1或2，但条件是n和n′的和至少是1，但小于3；以及整数x和x′为1-4的一本文档来自技高网...

【技术保护点】
在发泡剂和氨基甲酸乙酯促进催化剂存在的条件下，聚异氰酸酯和聚醚多元醇或聚酯多元醇反应制备具有低挥发物的聚氨酯泡沫塑料的方法，其中：ａ）所述的发泡剂包含由二氧化碳与胺或者链烷醇胺接触而获得的氨基甲酸酯加成物；和ｂ）所述的催化剂包含非挥发性的胺催化剂。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：G圭代蒂，L佩德罗尼，A斯基亚沃内，
申请(专利权)人：陶氏环球技术公司，
类型：发明
国别省市：US[]