与聚氨酯相关的改进制造技术

本发明专利技术提供了一种制备聚氨酯泡沫的方法，所述方法包括在至多120的异氰酸酯指数下组合：(a)多元醇组分，其每100重量份包含：(i)10‑70重量份的数均分子量为2000‑12000道尔顿且官能度为2‑6的第一多元醇；和(ii)90‑30重量份的数均分子量为300‑1500道尔顿、官能度为2‑6且羟基值为100‑600mg KOH/g的第二多元醇；(b)胺催化剂组分，其由以下组成：(i)每100重量份的多元醇组分0.2‑0.6重量份(pphp)的三亚乙基二胺或其延迟作用形式和任选地0.05‑0.20pphp的双(二甲基氨基乙基)醚或其延迟作用形式；或者(ii)一定量的具有与(i)相当的催化胶凝和/或发泡活性的一种或多种叔胺或其延迟作用形式；和(c)泡沫形成反应物，其包含芳族多异氰酸酯，以获得聚氨酯泡沫。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】与聚氨酯相关的改进
本专利技术涉及聚氨酯泡沫的制备。具体但不排他地，本专利技术涉及用于制备聚氨酯泡沫的方法和反应系统，以及由此可获得的聚氨酯泡沫。
技术介绍
聚氨酯泡沫已广泛用于许多工业和消费者应用中。这种普遍性是由于其广泛的机械性能和容易制造的能力。通过多异氰酸酯(例如二异氰酸酯)、多元醇和可能的附加成分的反应使用催化剂制备聚氨酯是已知的。催化剂通常用于促进两个主要反应(和有时二次交联反应)中的至少一个，其必须以平衡速率同时和竞争地进行，以确保稳定的加工并提供具有所需物理特性的聚氨酯。第一主要反应(通常称为凝胶反应)是扩链异氰酸酯-羟基反应，通过该反应，含羟基的分子与含异氰酸酯的分子反应形成尿烷。这为泡沫提供了结构稳定性，并在尿烷基团中提供了含聚氨酯的仲氮原子。第二主要反应是异氰酸酯-水反应(通常称为发泡反应)，通过该反应，异氰酸酯封端的分子被延伸，并且通过该反应产生二氧化碳以吹制或辅助泡沫的吹制。该第二反应可以由外部发泡剂(例如卤化的、通常为液态的烃或二氧化碳)辅助或替换，但是如果产生泡沫所需的全部或甚至部分气体将由该原位反应产生(例如在“一次性”柔性聚氨酯泡沫的制备中)，则该第二反应是必需的。主要反应必须以相对于彼此的最佳平衡速率同时进行，以获得良好的泡沫结构。如果与链延伸相比二氧化碳释放太快，则泡沫将塌陷。如果链延伸与二氧化碳释放相比太快，则泡沫上升将受到限制，导致具有高百分比的不良定义的泡孔的高密度泡沫。泡沫将不稳定，导致泡沫在加工或储存期间收缩。通常，用于制备聚氨酯的催化剂具有两种一般类型：叔胺(单和多)和有机金属，特别是有机锡化合物。有机金属催化剂主要有利于胶凝反应，而胺催化剂表现出更多变的发泡/胶凝平衡范围。叔胺可以有效地作为用于发泡和胶凝反应的催化剂，并且通常与有机金属催化剂组合使用。许多研究已经表明，有机锡催化的尿烷反应不遵循一级动力学，并且有机锡催化剂促进许多副反应。有机锡化合物的催化活性可以通过加入叔胺而显著增加，叔胺与有机锡化合物协同作用以特别促进胶凝。一种特定类型的聚氨酯泡沫被称为粘弹性(VE)或“记忆”泡沫。粘弹性泡沫对施加的应力表现出时间延迟和速率依赖性响应。它们具有低回弹性，并且在压缩时缓慢恢复。这些性质通常与聚氨酯的玻璃化转变温度(Tg)相关。当聚合物具有在使用温度(对于许多应用，其为室温)或接近使用温度的Tg时，通常表现出粘弹性。大多数粘弹性聚氨酯泡沫以低异氰酸酯指数(反应混合物中-NCO基团与NCO-反应性基团的摩尔比的100倍)生产。通常，异氰酸酯指数为至多约120，或甚至至多约100，或至多约90。已经使用各种合成方法制备粘弹性泡沫。配方设计师已经改变了多元醇、多异氰酸酯、表面活性剂、填料或其它组分的量和类型，以得到具有低回弹性、良好的柔软性和合适的加工性能的泡沫。美国专利号5,919,395公开了用于制备粘弹性泡沫的多元醇组合，其包含分子量为2500-6500、官能度为2.5-6的多元醇，任选地具有稳定分散于其中的聚合物，和分子量为300-1000、官能度为2.5-6的刚性多元醇。不幸的是，低指数泡沫制剂对催化剂和表面活性剂量的微小变化非常敏感，因此加工窗口不期望地较窄。通常需要特殊的、昂贵的硅树脂以避免收缩或泡沫塌陷。此外，当甲苯二异氰酸酯(TDI)或亚甲基二苯基二异氰酸酯(MDI)用于在低指数下制备粘弹性泡沫时，泡沫可含有不希望的高水平的甲苯二胺或亚甲基二苯胺。本专利技术的目的是解决与现有技术相关的至少一个问题。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，提供了一种制备聚氨酯泡沫的方法，所述方法包括在至多120的异氰酸酯指数下组合：(a)多元醇组分，其每100重量份包含：(i)10-70重量份的数均分子量为2000-12000道尔顿且官能度为2-6的第一多元醇；和(ii)90-30重量份的数均分子量为300-1500道尔顿、官能度为2-6且羟基值为100-600mgKOH/g的第二多元醇；(b)胺催化剂组分，其由以下组分组成：(i)每100重量份的多元醇组分，0.2-0.6重量份(pphp)的三亚乙基二胺或其延迟作用形式和任选地0.05-0.20pphp的双(二甲基氨基乙基)醚或其延迟作用形式；或者(ii)一定量的具有与(i)相当的催化胶凝和/或发泡活性的一种或多种叔胺或其延迟作用形式；和(c)泡沫形成反应物，其包含芳族多异氰酸酯，以获得聚氨酯泡沫。除非另有说明或上下文另有要求，本文使用的术语“分子量”指数均分子量。多元醇的数均分子量可以通过凝胶渗透色谱法(GPC)或蒸气压渗透压法(VPO)测量。本文使用的术语“羟基值”指通过湿法滴定测定的相当于一克多元醇中的羟基含量的氢氧化钾的毫克数。本文使用的术语“当量重量”指每个反应性位点的多元醇的重量。当量重量为56100除以多元醇的羟基值。本文使用的术语“官能度”是指每分子多元醇的反应位点的平均数。官能度由多元醇的数均分子量除以多元醇的当量重量确定。叔胺的催化胶凝和发泡活性可以基于“PolyurethaneCatalysisbyTertiaryAmines”(RogervanMaris等人，JournalofCellularPlastics，第41卷-2005年7月，305)中公开的方法容易地确定。其通过引用并入本文，在第307页公开了使用用于测定催化活性的标准化反应系统的催化活性滴定方法。在表1中，该参考文献提供了一系列叔胺(包括三亚乙基二胺和双(二甲基氨基乙基)醚)的胶凝和发泡活性，导致本专利技术人设想具有相当于(i)的催化发泡和胶凝活性的一定范围的胺催化剂组分。因此，本文所用的术语“催化胶凝活性”和“催化发泡活性”是指根据上述RogervanMaris等人的参考文献测量的标准化活性。已经发现，包含相对高浓度的叔胺催化剂，特别是三亚乙基二胺的胺催化剂组分有利地促进了多元醇组分的加工，特别是在基本上不存在有机金属胶凝催化剂的情况下。多元醇组分包括相对高分子量的第一多元醇和相对低分子量的第二多元醇，该组合通常适于制备粘弹性泡沫。这种泡沫对于加工是众所周知的挑战，根据本专利技术第一方面的方法有助于解决这一事实。例如，已经发现，与现有技术相比，胺催化剂组分(在基本上不存在有机金属催化剂的情况下)可以减少全部上升时间，同时提供具有期望的粘弹性的泡沫。进一步发现，胺催化剂组分可以有利地避免泡沫中不期望的高含量的甲苯-二胺。有利地，该方法可以在基本上不存在有机金属，特别是有机锡胶凝催化剂的情况下进行。在一个实施方案中，该方法在基本上不存在任何在凝胶反应中具有催化活性的含金属物质的情况下进行。不希望受理论的束缚，认为在基本上不存在有机金属胶凝催化剂的情况下，由较高浓度的胺催化剂例如三亚乙基二胺和任选的双(二甲基氨基乙基)醚提供的催化活性可以促进在涉及制备聚氨酯泡沫的竞争反应之间的有利平衡。特别地，胺催化剂组分可以促进涉及聚氨酯形成的主要发泡和胶凝反应之间的有利平衡。这种平衡允许具有所需性能的粘弹性泡沫以减少的全部上升时间制备，并且还可负责减少芳族二胺例如甲苯二胺和亚甲基二苯胺的累积。考虑到三亚乙基二胺是相对强的胶凝催化剂，特别是考虑到涉及作为强胶凝催化剂的有机金属催化剂的现有技术方法导致芳族二胺的累积，通过胺催化剂组分实现的有利的平衡是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备聚氨酯泡沫的方法，所述方法包括在至多120的异氰酸酯指数下组合：(a)多元醇组分，其每100重量份包含：(i)10‑70重量份的数均分子量为2000‑12000道尔顿且官能度为2‑6的第一多元醇；和(ii)90‑30重量份的数均分子量为300‑1500道尔顿、官能度为2‑6且羟基值为100‑600mg KOH/g的第二多元醇；(b)胺催化剂组分，其由以下组成：(i)每100重量份的多元醇组分0.2‑0.6重量份(pphp)的三亚乙基二胺或其延迟作用形式和任选地0.05‑0.20pphp的双(二甲基氨基乙基)醚或其延迟作用形式；或者(ii)一定量的具有与(i)相当的催化胶凝和/或发泡活性的一种或多种叔胺或其延迟作用形式；和(c)泡沫形成反应物，其包含芳族多异氰酸酯，以获得聚氨酯泡沫。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.10.07 IN 5027/CHE/20141.一种制备聚氨酯泡沫的方法，所述方法包括在至多120的异氰酸酯指数下组合：(a)多元醇组分，其每100重量份包含：(i)10-70重量份的数均分子量为2000-12000道尔顿且官能度为2-6的第一多元醇；和(ii)90-30重量份的数均分子量为300-1500道尔顿、官能度为2-6且羟基值为100-600mgKOH/g的第二多元醇；(b)胺催化剂组分，其由以下组成：(i)每100重量份的多元醇组分0.2-0.6重量份(pphp)的三亚乙基二胺或其延迟作用形式和任选地0.05-0.20pphp的双(二甲基氨基乙基)醚或其延迟作用形式；或者(ii)一定量的具有与(i)相当的催化胶凝和/或发泡活性的一种或多种叔胺或其延迟作用形式；和(c)泡沫形成反应物，其包含芳族多异氰酸酯，以获得聚氨酯泡沫。2.根据权利要求1所述的方法，其中(i)中的三亚乙基二胺和/或三亚乙基二胺的延迟作用形式的量为至少0.22pphp。3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中(i)中的三亚乙基二胺和/或三亚乙基二胺的延迟作用形式的量为至多0.4pphp。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中(i)中的双(二甲基氨基乙基)醚和/或双(二甲基氨基乙基)醚的延迟作用形式的量为至少0.10pphp。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中(i)中的双(二甲基氨基乙基)醚和/或双(二甲基氨基乙基)醚的延迟作用形式的量为至多0.14pphp。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述胺催化剂组分由每100重量份多元醇组分0.75-2.25份(pphp)的N,N-二甲基氨基乙醇或其延迟作用形式，和任选地0.05-0.20pphp范围的双(二甲基氨基乙基)醚或其延迟作用形式组成。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中全部上升时间不大于2...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·M·S·皮拉德罕，M·维里沙巴多斯，A·库玛，P·德韩帕尔，
申请(专利权)人：国际壳牌研究有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL