制备含酰亚胺基团的聚合物泡沫的方法技术

本发明专利技术涉及一种制备聚合物泡沫的方法，包括使组分A至C在组分D和任选地E的存在下反应或者使组分A和B的异氰酸酯官能预聚物与组分C在组分D和任选地E的存在下反应，组分总量为100重量％，(A)35至75重量％的至少一种多异氰酸酯组分A，其中10至100重量％的组分A为含聚酰亚胺基团并通过使至少一种多异氰酸酯组分与至少一种每分子具有至少3个COOH基团的多元羧酸或其酸酐缩合而获得的缩合产物，(B)5至50重量％的至少一种多元醇组分B，(C)1至10重量％的水作为组分C，和(D)0.01至3重量％的至少一种路易斯碱组分D，(E)0至5重量％的至少一种泡沫稳定剂组分E，其中所述反应发生时释放二氧化碳。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】制备含酰亚胺基团的聚合物泡沫的方法
本专利技术涉及制备含酰亚胺基团的聚合物泡沫的方法、由此可获得的聚合物泡沫、含酰亚胺基团的多异氰酸酯在其制备中的使用及其用途。
技术介绍
聚合物泡沫，例如基于二异氰酸酯或多异氰酸酯的聚氨酯和聚氨酯-聚脲泡沫是众所周知的。与硬质聚酰胺相相比，硬质聚氨酯相具有明显更低的熔融温度，这对在高温下使用材料具有决定性影响。使羧酸与异氰酸酯反应形成混合的氨基甲酸酐，其中部分进一步反应形成酰胺，也是已知的。反应和反应机理例如由R.W.Hoffman描述于Synthesis2001，第2期，243-246中以及由I.Scott描述于TetrahedronLetters，卷27，第11期，第1251–1254页，1986年中。来自二异氰酸酯和二羧酸之间的反应的低聚化合物由K.Onder描述于RubberChemistryandTechnology，卷59，第615-622页以及由T.O.Ahn描述于Polymer，卷39，第2期，第459-456页，1998年中。EP0527613A2描述了包含酰胺基团的泡沫的制备。它们使用有机多异氰酸酯和多官能有机酸制备。泡沫利用加成反应通过使有机多异氰酸酯与聚氧化烯和有机多元羧酸组分的反应产物反应制备。两个异氰酸酯基团与产生二氧化碳的化合物反应。该化合物是聚氧化烯多胺或多元醇组分与有机多元羧酸组分的反应产物。聚氧化烯多胺或多元醇组分的平均分子量为200至5000g/mol。反应的起始温度为至少150℃，而反应时间为半小时至12小时。DE4202758A1描述了一种含氨基甲酸酯和酰胺基团的泡沫，其可通过使用链长为8至200个碳原子的多羟基羧酸获得。这些多羟基羧酸方便地通过使用含羟基的化合物(如水、醇或羟基羧酸)对环氧化不饱和脂肪酸进行开环而制备。泡沫密度范围为33至190kg/m3。已知的聚氨酯-聚酰胺泡沫是不利的，因为原料要么仅在相当高的温度下反应，要么不完全反应，并且它们的密度不符合标准聚氨酯规范。WO2011/147723描述了包含至少一种橡胶和至少一种聚酰亚胺的建筑材料，其中所述聚酰亚胺是至少一种每分子平均具有多于两个异氰酸酯基团的多异氰酸酯和至少一种每分子具有至少三个羧基的多元羧酸或其酸酐的支化缩合产物。该聚酰亚胺用于改善聚氨酯对橡胶的附着。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供聚合物泡沫以及它们的制作方法，所述聚合物泡沫即使在高温下在湿气的存在下和/或在高压下也具有尺寸稳定性，因此它们甚至可用于发动机、传动装置或排气环境。所述聚合物泡沫还应在破碎强度、刚度、弹性和压缩应力方面具有有利的性能。本专利技术的目的还在于提供一种具有脲基的聚合物泡沫，此时二异氰酸酯组分与水的反应产生二氧化碳，理想地消除了对额外发泡剂的任何需要。泡沫中不存在额外的发泡剂也应当在泡沫燃烧时产生优势，例如火焰气体和/或残余物的毒性较低。我们已经发现，根据本专利技术，这些目的通过一种制备聚合物泡沫的方法实现，所述方法包括：使组分A至C在组分D和任选地E的存在下反应或者使组分A和B的异氰酸酯官能预聚物与组分C在组分D和任选地E的存在下反应，组分总量为100重量％，(A)35至75重量％的至少一种多异氰酸酯组分A，其中10至100重量％的组分A是含聚酰亚胺基团且通过使至少一种多异氰酸酯组分与至少一种每分子具有至少3个COOH基团的多元羧酸或其酸酐缩合而获得的缩合产物，(B)5至50重量％的至少一种多元醇组分B，(C)1至10重量％的水作为组分C，和(D)0.01至3重量％的至少一种路易斯碱组分D，(E)0至5重量％的至少一种泡沫稳定剂组分E，其中所述反应发生时释放二氧化碳。除了组分A至D和任选地E之外，其他成分也可存在于反应混合物中。具体实施方式本专利技术的方法包括水与异氰酸酯基团反应形成氨基甲酸，然后氨基甲酸消除CO2形成胺。使用路易斯碱作为催化剂从氨基甲酸中除去CO2快速地提供了本专利技术的聚合物泡沫，且优选地无需进一步添加发泡剂。存在于反应混合物中的胺官能组分和组分A的异氰酸酯基团结合形成脲基团，而醇官能组分B和组分A的异氰酸酯基团结合形成氨基甲酸酯基团，因此本专利技术提供了包括含酰亚胺基团结构单元的聚脲和聚氨酯的形成。聚合物泡沫可具有不同的性质。它可为例如硬质泡沫或软质泡沫。聚合物泡沫可优选为硬质聚合物泡沫。相应地，当聚合物泡沫为硬质聚合物泡沫时，本专利技术的方法是优选的。就本专利技术而言，PIR泡沫也可存在。在本专利技术的上下文中，硬质聚合物泡沫可理解为意指，在制备硬质聚合物泡沫的过程中，反应混合物一直到反应最终结束都经历体积变化，即使在主要反应已经结束之后仍经历体积变化，因为泡沫基质仍然是粘性的并且气体可在泡沫内继续膨胀。有利地，聚合物泡沫可以包括聚合物泡沫内的泡孔/空腔以及聚合物泡沫表面上的泡孔/空腔。优选地，本专利技术的硬质聚合物泡沫在10％相对变形时可具有不小于80kPa、优选不小于150kPa、更优选不小于180kPa的压缩应力。硬质聚合物泡沫可进一步优选具有不低于30％且优选高于60％的DINISO4590闭孔含量。关于本专利技术的优选硬质聚合物泡沫的进一步细节出现在以下文献中：“Kunststoffhandbuch，Band7，Polyurethane”，CarlHanserVerlag，1993年第3版，第6章。对于聚氨酯泡沫，也可参考DIN7726。本专利技术的聚合物泡沫的密度优选为10至250kg/cm3，更优选为15至150kg/cm3，还更优选为20至80kg/cm3，均以芯密度测量。本专利技术的聚合物泡沫可进一步优选具有0.05至0.25N/mm2、优选0.10至0.20N/mm2的DIN53421/DINENISO604压缩强度。本专利技术的聚合物泡沫可进一步优选具有2.0至10.0％、优选3.0至9.0％的DIN53421/DINENISO604压缩。本专利技术的聚合物泡沫可进一步优选具有260℃至280℃、优选270℃至280℃的DINISO11358TGA。本专利技术在反应中使用路易斯碱组分作为促进剂或催化剂，使得加聚反应和缩聚反应可以均匀地且高速进行，以确保不仅所得聚合物的分子量的增加和凝胶化同时发生，而且也同时发生膨胀发泡，尤其是由于释放的二氧化碳而膨胀发泡，以便形成稳定的均匀的泡沫，然后其固化。本专利技术的专利技术人发现，对于两种基础反应，使用一种路易斯碱组分是足够的，并且反应彼此协调，使得气体产生和泡沫形成同时伴随着粘度的增加，这导致产生均匀的泡沫。一旦粘度增加过多，就会损害泡沫的形成。在泡沫形成期间，如果粘度增加不足和/或无论任何凝胶化都没有跟着发生，则所产生的气体能够穿过液体聚合物上升并从中逸出和/或在表面积聚，从而阻止形成均匀的泡沫结构。在本专利技术的方法中克服了这些问题，生成的聚合物泡沫在聚合物泡沫的整个横截面上具有均匀泡孔分布。本专利技术的专利技术人进一步发现，当各组分以本专利技术的量使用时，二氧化碳的形成足以产生合适的聚合物泡沫，消除了对添加外部发泡剂的需要。然而，当需要较低密度的泡沫时，还可以另外使用外部物理发泡剂。在本专利技术的上下文中，物理发泡剂是在聚脲形成条件下汽化的物质。它们可为例如烃、卤化烃和其他化合物，例如全氟化烷烃如全氟己烷、氯氟烃、醚、酯、酮和/或缩醛，例如具有4至8个碳原子的脂本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制备聚合物泡沫的方法，包括使组分A至C在组分D和任选地E的存在下反应，或者使组分A和B的异氰酸酯官能预聚物与组分C在组分D和任选地E的存在下反应，组分总量为100重量％，(A)35至75重量％的至少一种多异氰酸酯组分A，其中10至100重量％的组分A是含聚酰亚胺基团且通过使至少一种多异氰酸酯组分与至少一种每分子具有至少3个COOH基团的多元羧酸或其酸酐缩合而获得的缩合产物，(B)5至50重量％的至少一种多元醇组分B，(C)1至10重量％的水作为组分C，和(D)0.01至3重量％的至少一种路易斯碱组分D，(E)0至5重量％的至少一种泡沫稳定剂组分E，其中所述反应发生时释放二氧化碳。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.08.26 EP 16185843.61.一种制备聚合物泡沫的方法，包括使组分A至C在组分D和任选地E的存在下反应，或者使组分A和B的异氰酸酯官能预聚物与组分C在组分D和任选地E的存在下反应，组分总量为100重量％，(A)35至75重量％的至少一种多异氰酸酯组分A，其中10至100重量％的组分A是含聚酰亚胺基团且通过使至少一种多异氰酸酯组分与至少一种每分子具有至少3个COOH基团的多元羧酸或其酸酐缩合而获得的缩合产物，(B)5至50重量％的至少一种多元醇组分B，(C)1至10重量％的水作为组分C，和(D)0.01至3重量％的至少一种路易斯碱组分D，(E)0至5重量％的至少一种泡沫稳定剂组分E，其中所述反应发生时释放二氧化碳。2.根据权利要求1所述的方法，其中作为组分C的水以1.3至2.5重量％的量存在。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述多元醇组分B的平均分子量范围为200g/mol至6000g/mol。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述聚合物泡沫是硬质聚合物泡沫。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中所述组分B的OH值范围为10mgKOH/g至1000mgKOH/g。6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中所述聚合物泡沫的密度范围为10g/l至250g/l。7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·M·穆勒克里斯塔多罗，F·普里索克，
申请(专利权)人：巴斯夫欧洲公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE