延迟作用凝胶催化剂组合物和制备聚氨酯聚合物的方法技术

本发明专利技术公开了用于制备聚氨酯的添加剂。所述添加剂基于将特定的羧酸或羧二酸连同凝胶催化剂进行组合，所述凝胶催化剂是当将异氰酸酯反应性叔胺催化剂与二甲基锡二羧酸盐和/或二甲基锡硫醇盐混合时获得的。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】延迟作用凝胶催化剂组合物和制备聚氨酯聚合物的方法本申请要求2015年5月5日提交的申请62/157,153的权益。申请62/157153的公开内容通过引用并入本文。
本专利技术涉及用于使用延迟作用催化剂制备聚氨酯聚合物包括聚氨酯泡沫的组合物、方法，所述延迟作用催化剂是当将有机羧酸(例如有机芳族羧酸和烷基/烯基有机羧二酸)与凝胶催化剂(例如二甲基锡二羧酸盐、二甲基锡硫醇盐和叔胺催化剂中的至少一种)组合使用时获得的，以及涉及所得的泡沫。
技术介绍
聚氨酯泡沫是公知的并且用于汽车、外罩和其它工业中。这样的泡沫是通过在各种添加剂的存在下，多异氰酸酯与多元醇的反应制备的。因此，其中用通过水与所述多异氰酸酯的反应产生的CO2进行发泡的水发泡泡沫的制备已经变得越来越重要。通常将叔胺催化剂用于加速发泡(水与多异氰酸酯反应以产生CO2)和凝胶(多元醇与异氰酸酯的反应)反应。所述叔胺催化剂选择性促进发泡或凝胶的能力在选择用于制备具体的聚氨酯泡沫的催化剂方面是重要的考虑因素。如果催化剂以高的程度促进所述发泡反应，则大量的所述CO2将在已经发生异氰酸酯与多元醇的充分反应之前逐步形成，并且所述CO2将从配制剂中冒泡，导致所述聚合反应物料(mass)的坍塌，产生品质差的泡沫。相反，如果催化剂强烈促进所述凝胶反应，则所述CO2的显著部分将在已经发生显著的聚合度之后逐步形成。同样，将制备得到品质差的泡沫，这次的特征为高的密度、过度的收缩、破坏或界定差的泡孔或者其它不理想的特征。叔胺催化剂通常是恶臭的和令人讨厌的，并且许多都由于它们的低分子量而具有高挥发性。在泡沫加工过程中释放叔胺可能呈现出显著的安全和毒性问题，并且从消费产品中释放残余胺通常是不希望的。另一方面，低蒸气压-高分子量胺催化剂由于它们的低的N/C比例而预期需要非常高的催化剂用量，使得生产成本过高。通常已经接受的是，含有在所述反应过程中可化学结合到所述氨基甲酸酯中的官能团的叔胺催化剂将限制它们从制成的产品中的释放。工业使用的非逃逸性叔胺催化剂的一些代表性专利是：美国专利4,007,140公开了N,N’-双(3-二甲基氨基丙基)脲作为低气味催化剂用于制备聚氨酯的用途。该专利也描述了N-(3-二甲基氨基丙基)-甲酰胺作为催化剂用于制备聚氨酯泡沫的用途。在结构上与双(二甲基氨基)乙基醚相关的目前可商购的反应性发泡催化剂描述在美国专利4,338,408和4,433,170中。特别地，2-[N-二甲基氨基乙氧基乙基)-N-甲基氨基]乙醇是有效的发泡催化剂，尽管效果不如双(二甲基氨基)乙基醚。美国专利5,508,314；5,559,161和5,633,293也提到含有仲醇的胺催化剂是优选的，因为这些催化剂表现出在它们促进所述活性氢-异氰酸酯反应和它们自身与异氰酸酯的反应性之间的理想平衡。它们也教导了含有伯醇的胺催化剂与异氰酸酯快速反应，并且因此需要高的使用水平。美国专利5,859,079描述了聚氨酯催化剂组合物，其含有如下比例的N,N’-双(3-二甲基氨基丙基)脲和3-二甲基氨基丙基脲，所述比例可被改变以系统地控制流动性、空气流量和粉碎力。美国专利6,114,403要求保护一种聚氨酯催化剂组合物，其包含如下比例的N,N’-双(3-二甲基氨基丙基)脲和3-二甲基氨基丙基脲，所述比例可被改变以系统地控制流动性、％开孔含量和刚性聚氨酯泡沫的k-因子。美国专利6,201,033要求保护一种反应性催化剂组合物，其用于制备水发泡的软质聚氨酯泡沫。所述催化剂组合物包含与叔胺凝胶催化剂或叔胺发泡催化剂组合的叔氨基烷基脲和/或双(叔氨基烷基)脲。美国专利6,232,356要求保护一种反应性催化剂组合物，其用于制备水发泡的软质聚氨酯泡沫。所述催化剂组合物包含与凝胶催化剂或发泡催化剂组合的叔氨基烷基脲和/或双(叔氨基烷基)脲。这种催化剂组合物的使用改进了所述聚氨酯泡沫的物理性能。美国专利6,858,654涉及用于催化聚氨酯发泡反应的催化剂组合物，其包括凝胶催化剂和发泡催化剂，其被选择以使得所得的聚氨酯泡沫具有低水平的挥发性和/或恶臭的材料。WO2004113410描述了一种催化剂组合物，其基于以下物质的掺混物：至少一种含有异氰酸酯反应性基团的叔胺分子和至少一种含有至少一个季铵烷氧化物结构部分和至少一个叔胺基团的化合物，其中后述的化合物被至少一种酸性化合物部分或完全中和。美国专利7,666,919和7,615,580要求保护一种在酯醇或氨基甲酸酯的存在下使用非排放性催化剂制备聚氨酯的方法。所制备的泡沫显示出对潮湿老化的劣化的改进。然而，使用这些添加剂要求大的使用水平(1.0pphp或更高)以对根据市场规格改进物理性能具有充分的影响。使用含有至少一个异氰酸酯反应性基团的叔胺催化剂制备的泡沫可以克服胺排放的问题，但付出的代价是牺牲其对水解的化学耐性和泡沫制品的机械性能。另外，采用非延迟叔胺催化剂制备的泡沫在柔性模制的应用中可产生较高水平的废料，因为膨胀发泡物料可能由于在聚合工艺过程中较高的粘度增加比例导致的差的流动性而不能适当地填充模具。这对于弹性体聚氨酯聚合物材料的模具填充应用也是真实的。使用本技术用甲烷二异氰酸酯(MDI)制备的泡沫可能不符合使用在现有技术中描述的常规异氰酸酯反应性叔胺催化剂的性能要求。用甲苯二异氰酸酯(TDI)制备的泡沫完全不符合使用如上在现有技术中描述的标准程序的最小性能要求。在所述TDI的情况下，潮湿老化的泡沫具有非常差的机械性能，并且因此产生的制品由于它们预期的短寿命而不适合于任何实际应用。尽管美国专利7,666,919和7,615,580描述了解决这个问题的方法，但经济性是不利的，因为所需添加剂的量对于物理性能的实质性改进而言是过高的。之前确认的专利和专利申请的公开内容通过引用并入本文中。因此，在聚氨酯工业中存在对于延迟作用凝胶催化剂的需要，所述延迟作用凝胶催化剂能够在改进模具填充操作的同时改进用含有异氰酸酯反应性基团的催化剂制备的聚氨酯制品的物理性能，以将废料降低到最小。还存在提供用于弹性体应用的催化剂的需要，其能够在聚合工艺开始时提供充分的延迟，而不损害所述弹性体材料的固化。
技术实现思路
专利技术概述本专利技术通过提供如下组合物和方法解决了与常规实践相关的问题：其a)允许泡沫制造商当使用具有至少一个异氰酸酯反应性基团的胺催化剂时，在软模塑泡沫中使用更多TDI；b)不需要实质性的加工条件改变，除了使用本专利技术的延迟作用凝胶催化剂；c)不需要广泛的配方优化；d)由于所述组合物的延迟作用特性而减少废料；e)使用容易操作的化学品；f)制备具有在环境下和在潮湿老化之后二者测量的优异物理性能的制成的产品；d)当将所述催化剂用于制备弹性体材料时，改进聚氨酯聚合物固化，f)提供高品质的弹性体材料，其中附加的益处除了其它益处外尤其是不牺牲模具生产力。根据本专利技术的方法可使用用于制备聚氨酯材料的常规设备实施。本专利技术提供用于使用延迟作用凝胶催化剂制备聚氨酯聚合物和聚氨酯泡沫的组合物。本专利技术的凝胶催化剂可通过混合如下物质获得：1)至少一种二甲基锡二羧酸盐，2)至少一种凝胶叔胺催化剂和特别是至少一种具有至少一个异氰酸酯反应性基团的凝胶叔胺催化剂，和3)至少一种有机羧酸，其包括至少一种有机芳族羧酸和/或至少一种本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于制备聚氨酯聚合物的催化剂组合物，包含如下物质的组合：i)至少一种二甲基锡二羧酸盐，ii)至少一种叔胺凝胶催化剂，和3)至少一种有机羧酸。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.05.05 US 62/157,1531.用于制备聚氨酯聚合物的催化剂组合物，包含如下物质的组合：i)至少一种二甲基锡二羧酸盐，ii)至少一种叔胺凝胶催化剂，和3)至少一种有机羧酸。2.权利要求1的组合物，其中所述至少一种叔胺凝胶催化剂具有至少一个异氰酸酯反应性基团。3.权利要求2的组合物，其中所述至少一种羧酸包含选自有机芳族羧酸和烷基/烯基或取代的烷基/烯基有机羧二酸中的至少一种。4.权利要求1的组合物，其进一步包含至少一种发泡催化剂。5.用于制备聚氨酯聚合物的催化剂组合物，包含如下物质的组合：i)至少一种二甲基锡硫醇盐，ii)至少一种叔胺凝胶催化剂，和3)至少一种有机羧酸。6.权利要求5的组合物，其进一步包含至少一种二甲基锡二羧酸盐。7.权利要求5的组合物，其进一步包含至少...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·J·伯德纽克，S·H·文德尔，C·布兰德尔，T·帕尼奇，R·J·凯勒，
申请(专利权)人：赢创德固赛有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE