一种聚氨酯催化剂和车用聚氨酯材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种聚氨酯催化剂、车用聚氨酯材料及其制备方法，其中聚氨酯催化剂包括叔胺类和/或吡啶类的含氮化合物以及有机溶剂，所述含氮化合物占所述聚氨酯催化剂的质量百分比为5‑70wt％。本发明专利技术所述的聚氨酯催化剂不使用甲醛作烷基化剂生产，不含杂质甲醛，并且有效控制了异氰酸酯、多元醇与反应体系中的水、杂质分子及断裂的小分子之间的反应，从而有效避免由于此类副反应形成的其他小分子化合物，减少了小分子化合物后期老化氧化产生醛类挥发物的含量，从而有效的抑制车用聚氨酯材料醛类挥发物的散发问题。

【技术实现步骤摘要】
一种聚氨酯催化剂和车用聚氨酯材料及其制备方法
本专利技术涉及聚氨酯材料
，具体涉及一种聚氨酯催化剂、由该聚氨酯催化剂制备得到的车用聚氨酯材料以及该车用聚氨酯材料的制备方法。
技术介绍
聚氨酯是一种主链上含有重复氨基甲酸酯基团的高分子化合物的统称，这种高分子材料可用于制造塑料、橡胶、硬质和软质泡沫、黏合剂、涂料、油漆等产品，因其卓越的耐磨性、抗冲性、耐紫外线以及耐高低温性能而被广泛应用于建筑、汽车、轻工、纺织、石化、冶金、电子、国防、医疗、机械等众多领域。车用聚氨酯材料主要用于制作汽车座椅、汽车顶棚、方向盘、扶手、靠枕及PU皮革等饰件。汽车轻量化、舒适安全、环境友好，已成为汽车用材料发展的三大主题，因此车用聚氨酯材料的研究在进一步深入。随着国民经济的发展，汽车保有量的不断增加，消费者不断提高的环保意识，车内空气污染问题越来越受到消费者的重视，国家环境保护部和各大主机厂也推出了相关标准，规范汽车零部件VOC指标。除气味和VOC外，醛类挥发物含量也是车用聚氨酯材料备受关注的一个指标，美国和欧洲聚氨酯材料制造商贸易集团采用Certipur程序提升聚氨酯材料的安全、健康和环境性能。现有的生产工艺中，聚醚生产厂利用优质的原材料，采用先进的聚合工艺，平稳控制聚合速度及温度、准确选择催化剂和抗氧剂等方式来达到降低聚醚气味和VOC的杂质产生；一些大分子催化剂、低气味催化剂和反应型催化剂也相继被用来降低车用聚氨酯材料的气味、VOC等问题；有机硅表面活性剂生产厂家则通过采用反应型或者高重均分子量的活性成分，同时在生产后处理工序除去杂质和副产物来降低VOC及低FOG；改性异氰酸酯具有低蒸汽压，可改善工作环境、增加官能度改善反应特性、制备的车用聚氨酯材料可防止体压集中等优点，考虑到汽车轻量化的要求，围绕改性异氰酸酯的低密度化研究已成为热点。为此，中国专利文献CN107686469A公开了一种精制环氧丙烷的方法，将环氧丙烷与反应夹带剂一起反应，反应夹带剂选自苯胺、苯肼、氨基脲中的一种或多种，最优选苯肼达到高效脱醛效率，从原料上降低聚氨酯材料的醛类挥发物的含量。专利CN106632963A公开了一种采用复配抗氧剂用于降低聚氨酯材料醛含量的方法，但大量使用抗氧剂会带来更多的VOC贡献并无法消除原料已存在的醛类挥发物。US2006/0141236A1中，使用含肼的化合物减少聚氨酯材料中的甲醛和乙醛的释放，但肼是有毒和爆炸性的，并因具有较高的反应活性对聚氨酯材料的制备宽容度产生影响，从而限制了它们的使用。
技术实现思路
有鉴于此，为了克服现有技术的缺陷，本专利技术提供一类改进的聚氨酯催化剂，其能够提高聚合反应的速度，使异氰酸酯分子和多元醇分子优先反应，避免副反应形成，防止小分子化合物被氧化生成新的醛类挥发物。本专利技术所要解决的技术问题在于现有技术中催化合成聚氨酯的催化剂多使用含锡的有机化合物，易对人体造成伤害并对环境污染造成污染，而非锡类有机金属催化剂由于催化活性下降使合成的车用聚氨酯材料性能不佳和成本的上升等问题，在催化异氰酸酯与多元醇聚合时，提高了聚合反应的速度；优化了反应体系中各反应物的反应顺序，使异氰酸酯分子和多元醇分子优先反应；并有效控制了异氰酸酯、多元醇与反应体系中的水、杂质分子及断裂的小分子之间的反应，从而有效避免由于此类副反应形成的其他小分子化合物无规地夹杂在合成的聚氨酯分子体系中，防止了小分子化合物被氧化生成新的醛类挥发物，从而提出一种催化活性高、制备的车用聚氨酯材料具有低醛低VOC和物理性能好的环保型聚氨酯催化剂。为了达到上述目的，本专利技术采用了以下的技术方案：一种聚氨酯催化剂，包括含氮化合物、有机酸以及有机溶剂，所述含氮化合物占所述聚氨酯催化剂的质量百分比为5-70wt％，所述含氮化合物为叔胺类化合物和/或吡啶类化合物；所述有机酸占所述聚氨酯催化剂的质量百分比为0.1-10wt％；所述有机酸用于与所述含氮化合物形成配体化合物。在聚氨酯催化剂中添加一定含量的有机酸，有机酸能够与含氮化合物形成配体化合物，该配体化合物可以改变催化剂的选择性，减少副反应引起的小分子醛类和T-VOC的产生，提高催化剂效率。根据本专利技术的一些优选实施方面，所述叔胺类化合物为直链多胺、杂环多胺或苯环类多胺中的一种或几种。根据本专利技术的一些优选实施方面，所述叔胺类化合物和/或吡啶类化合物为三乙烯二胺，五亚甲基三胺，二甲氨基丙胺二异丙醇，五甲基二乙烯三胺，四甲基二丙烯三胺，N,N-二甲基-1,3-二氨基丙烷，3-二甲基氨基丙基脲，(二甲基胺基乙基)醚，N,N-二[3-(二甲氨基)丙基]-N',N'-二甲基-1,3-丙二胺，十六烷基胺，2-[[3-(二甲基氨基)丙基]甲基氨基]乙醇，1,3,5-三(二甲基胺丙基)-1,3,5-六氢化三嗪，N,N-二甲基乙醇胺，N,N-二甲基苄胺，三乙醇胺，二乙醇胺，1,8-二氮杂双环[5,4,0]十一碳-7-烯，6-二甲胺基-1-己醇，N-甲基二环己基胺，十六胺，四甲基呱，1-异丁基-2-甲基咪唑，2-氨基-α-[[2-(1,1-二甲基乙氧基)-2-氧代乙氧基]亚氨基]-4-噻唑乙酸，O,O-二乙基硫代磷酸氢酯酸酐，N-乙基吗啉，N-甲基吗啉，苯甲胺，二乙胺基乙醇，N,N'-二异丙基碳二亚胺，1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐，1,2-二甲基咪唑，N-甲基咪唑，2,2-二吗啉基二乙基醚，二甲氨基乙氧基乙醇，2-二甲基氨基吡啶，2,4-二氨基嘧啶，4,5-二氨基嘧啶，2-甲基氨基吡啶，4-二甲氨基吡啶，2,4-双(二甲氨基)嘧啶-6-羧酸，1-(甲氨基)-3-(4-甲基哌嗪-1-基)-2-丙醇，氨基哌嗪盐酸盐，2,2,4-三甲基-2-硅代吗啡啉，1-(2-二甲基氨基乙基)哌嗪，1-(3-二甲氨基丙基)哌嗪，(2-吗啉吡啶-4-基)甲胺，4-氯-6-二甲氨基嘧啶，N,N-二甲基(吗啉-2-基)甲酰胺，N,N-二甲基(R-吗啉-2-基)甲酰胺，4-甲基吗啉-2-甲胺，N,N-二甲基(4-甲基-1-哌嗪基)乙胺，六氢-1,3,5-三甲基-S-三嗪，1,3,5-三乙基六氢-S-三吖嗪，N,N'-羰基二咪唑，二环己基碳二亚胺，3-(二乙氧基磷酰氧基)，2-(7-偶氮苯并三氮唑)-N,N,N',N'-四甲基脲六氟磷酸酯，N-羟基-7-偶氮苯并三氮唑，三吡咯烷基溴化鏻六氟磷酸盐，O-苯并三氮唑-N,N,N',N'-四甲基脲四氟硼酸酯，O-(N-琥珀酰亚胺)-1,1,3,3-四甲基脲四氟硼酸酯中的一种或几种。在本专利技术的一些实施例中，所述含氮化合物为五甲基二乙烯三胺，2-二甲基氨基吡啶，N,N-二甲基-1,3-二氨基丙烷，三乙烯二胺，1,3,5-三(二甲基胺丙基)-1,3,5-六氢化三嗪，1,8-二氮杂双环[5,4,0]十一碳-7-烯，2,2-二吗啉基二乙基醚，(2-吗啉吡啶-4-基)甲胺，2,4-二氨基嘧啶，1-(甲氨基)-3-(4-甲基哌嗪-1-基)-2-丙醇中的一种或几种。根据本专利技术的一些优选实施方面，所述有机溶剂具有如下式(1)所示的结构：X-R-Y本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚氨酯催化剂，其特征在于，包括含氮化合物、有机酸以及有机溶剂，所述含氮化合物占所述聚氨酯催化剂的质量百分比为5-70wt％，所述含氮化合物为叔胺类化合物和/或吡啶类化合物；所述有机酸占所述聚氨酯催化剂的质量百分比为0.1-10wt％；所述有机酸用于与所述含氮化合物形成配体化合物。/n

【技术特征摘要】
1.一种聚氨酯催化剂，其特征在于，包括含氮化合物、有机酸以及有机溶剂，所述含氮化合物占所述聚氨酯催化剂的质量百分比为5-70wt％，所述含氮化合物为叔胺类化合物和/或吡啶类化合物；所述有机酸占所述聚氨酯催化剂的质量百分比为0.1-10wt％；所述有机酸用于与所述含氮化合物形成配体化合物。


2.根据权利要求1所述的一种聚氨酯催化剂，其特征在于，所述叔胺类化合物为直链多胺、杂环多胺或苯环类多胺中的一种或几种。


3.根据权利要求2所述的一种聚氨酯催化剂，其特征在于，所述含氮化合物为三乙烯二胺，五亚甲基三胺，二甲氨基丙胺二异丙醇，五甲基二乙烯三胺，四甲基二丙烯三胺，N,N-二甲基-1,3-二氨基丙烷，3-二甲基氨基丙基脲，(二甲基胺基乙基)醚，N,N-二[3-(二甲氨基)丙基]-N',N'-二甲基-1,3-丙二胺，十六烷基胺，2-[[3-(二甲基氨基)丙基]甲基氨基]乙醇，1,3,5-三(二甲基胺丙基)-1,3,5-六氢化三嗪，N,N-二甲基乙醇胺，N,N-二甲基苄胺，三乙醇胺，二乙醇胺，1,8-二氮杂双环[5,4,0]十一碳-7-烯，6-二甲胺基-1-己醇，N-甲基二环己基胺，十六胺，四甲基呱，1-异丁基-2-甲基咪唑，2-氨基-α-[[2-(1,1-二甲基乙氧基)-2-氧代乙氧基]亚氨基]-4-噻唑乙酸，O,O-二乙基硫代磷酸氢酯酸酐，N-乙基吗啉，N-甲基吗啉，苯甲胺，二乙胺基乙醇，N,N'-二异丙基碳二亚胺，1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐，1,2-二甲基咪唑，N-甲基咪唑，2,2-二吗啉基二乙基醚，二甲氨基乙氧基乙醇，2-二甲基氨基吡啶，2,4-二氨基嘧啶，4,5-二氨基嘧啶，2-甲基氨基吡啶，4-二甲氨基吡啶，2,4-双(二甲氨基)嘧啶-6-羧酸，1-(甲氨基)-3-(4-甲基哌嗪-1-基)-2-丙醇，氨基哌嗪盐酸盐，2,2,4-三甲基-2-硅代吗啡啉，1-(2-二甲基氨基乙基)哌嗪，1-(3-二甲氨基丙基)哌嗪，(2-吗啉吡啶-4-基)甲胺，4-氯-6-二甲氨基嘧啶，N,N-二甲基(吗啉-2-基)甲酰胺，N,N-二甲基(R-吗啉-2-基)甲酰胺，4-甲基吗啉-2-甲胺，N,N-二甲基(4-甲基-1-哌嗪基)乙胺，六氢-1,3,5-三甲基-S-三嗪，1,3,5-三乙基六氢-S-三吖嗪，N,N'-羰基二咪唑，二环己基碳二...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭毅，黄少娟，张浩明，
申请(专利权)人：江苏奥斯佳材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32