用于形成聚氨基甲酸酯的催化剂制造技术

本发明专利技术涉及新型氨基甲酸酯或尿烷化合物，其可充当用于至少一种异氰酸酯化合物与至少一种异氰酸酯反应性化合物的反应，特别是用于制造多异氰酸酯加聚产物、例如聚氨基甲酸酯，特别是用于制造聚氨基甲酸酯(PU)泡沫的催化剂，其中它们呈现出出色的发泡性能。其中它们呈现出出色的发泡性能。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于形成聚氨基甲酸酯的催化剂


[0001]本专利技术涉及：通过异氰酸酯化合物与至少一种异氰酸酯反应性化合物的反应获得的新型氨基甲酸酯(urethane)或尿烷(氨基甲酸酯，carbamate)和脲化合物，所述化合物可用作催化剂；制造所述化合物的工艺；所述化合物作为催化剂，特别是作为用于至少一种异氰酸酯化合物与至少一种异氰酸酯反应性化合物的反应、特别是用于制造多异氰酸酯加聚产物例如聚氨基甲酸酯(聚氨酯)、特别是用于制造水发泡的聚氨基甲酸酯(PU)泡沫的催化剂的用途，其中它们呈现出出色的发泡性能。

技术介绍

[0002]聚氨基甲酸酯泡沫是通过如下制造的：使多异氰酸酯(或其制成的预聚物)与含有两个或更多个活性氢的化合物(扩链剂、聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚醚胺等)反应，通常在发泡剂(化学发泡剂如水等和物理发泡剂像戊烷、环戊烷、卤代烃等)、催化剂(叔胺，锡、铋、锌等的金属有机衍生物)、基于有机硅的表面活性剂和其它助剂的存在下反应。在水发泡的聚氨基甲酸酯泡沫的制备期间在反应物之间通过该催化剂而促进了两种主要反应：
[0003]‑
异氰酸酯反应性化合物例如多元醇与异氰酸酯反应，导致聚合物分子量增加，这导致粘度和凝胶强度的增长，该反应被称作凝胶化反应。
[0004]‑
水与异氰酸酯反应，导致产生充当发泡剂的CO2气体，该反应被称作发泡反应。
[0005]叔胺是公知的PU催化剂。它们在促进凝胶化反应方面确实具有不同程度的活性。当多元醇具有高的固有反应性时这是尤其正确的。在一些配方中，胺催化剂可为所使用的仅有的催化剂。虽然有机锡催化剂促进凝胶化反应，但是胺催化剂主要影响发泡反应。
[0006]大多数聚氨基甲酸酯泡沫排放挥发性有机化合物。这些排放物可由例如存在于原材料、催化剂、降解产物或未反应挥发性起始材料或其它添加剂中的污染物组成。来自聚氨基甲酸酯泡沫的胺排放物变成了主要议题，特别是在小汽车内饰应用中、在家具或垫子中并且因此市场日益需要低排放泡沫。汽车工业特别需要显著减少泡沫中的挥发性有机化合物(VOC)和可凝结的化合物(起雾或FOG)。PU泡沫的VOC和FOG廓线(profile)的评价可通过VDA 278测试而进行。从柔性的模塑泡沫排放的主要组分之一为胺催化剂。
[0007]胺排放物的减少可尤其通过如下实现：a)将反应性羟基或氨基基团引入至叔胺分子部分，从而使得它们能够被连接至聚合物网络，或者b)使用具有非常低蒸气压的叔胺。已知，反应性胺使一些疲劳性质例如湿气老化压缩永久变形劣化。此外，反应性胺促进不期望的链终止，从而减少强效且活泼的胺催化部分的量。因此，具有低排放廓线的高效聚氨基甲酸酯催化剂的开发是现代聚氨基甲酸酯工业的重要目标之一。
[0008]US 6423756 B1描述了经叔氨基衍生的基于IPDI的双
‑
尿烷作为PU催化剂。该专利申请中描述的具体的反应性叔胺基于二甲基氨基乙氧基乙醇、二甲基氨基乙醇、双(二甲基氨基丙基)氨基
‑2‑
丙醇。WO 2020011343 A1描述了使用双环叔胺的经IPDI衍生的双尿烷。
[0009]尽管在现有技术中进行了尝试，但是仍然需要如下的催化剂组合物：其是非反应性的，不连接至聚合物网络，但是具有低的排放性能。本专利技术描述了可用作满足前述要求的
催化剂的新型化合物。令人惊讶地，发现尽管分子量更高，但是该新型分子与许多其它已知催化剂一样是非常高效并且更具差异化的发泡用催化剂。

技术实现思路

[0010]因此根据本专利技术，提供通过异氰酸酯化合物与至少一种具有式(I)的异氰酸酯反应性化合物的反应获得的化合物、或其盐、及其混合物：
[0011](R)
a
‑
X
ꢀꢀ
(I)
[0012]其中
[0013]R选自R1和R2，其中
[0014]R1选自R3、R4、R5、R6、R
14
和R
16
，其中
[0015]R3表示包括至少两个叔氨基基团和至少一个醚(
‑
O
‑
)基团的烃基基团，
[0016]R4表示包括至少一个单环杂环基团的烃基基团，
[0017]R5表示下式的基团：
[0018][0019](虚线表示与X的结合位点)
[0020]其中R
17
表示具有至少三个碳原子的脂族烃基基团，并且R7和R8各自表示线型或支化的脂族烃基残基，其任选地可被一个或多个叔氨基基团取代，并且可任选地含有一个或多个醚(
‑
O
‑
)基团，
[0021]R6表示下式的基团：
[0022][0023](虚线表示与X的结合位点)
[0024]其中R
18
表示具有至少两个碳原子的脂族烃基基团，R
19
表示具有至少三个碳原子的脂族烃基基团，并且R9‑
R
11
各自独立地表示线型或支化的脂族烃基残基，
[0025]R
14
表示下式的基团：
[0026][0027](虚线表示与X的结合位点)
[0028]其中R
15
各自独立地选自包括至少一个叔氨基基团并且任选地包括一个或多个醚
(
‑
O
‑
)基团的烃基基团，和
[0029]R
16
表示被各自包括至少一个叔氨基基团的至少两个烃基基团取代的芳族基团，
[0030]R2表示烃基基团、优选地具有最高达10个碳原子的脂族饱和烃基基团、还更优选地最高达10个碳原子的烷基基团、或氢，
[0031]a为2或3，和
[0032]X选自O、S、或N，
[0033]条件是，所述化合物包括至少一个如上定义的基团R1并且至少一个基团R为作为氢的R2并且R1可表示仅一个基团R5。
[0034]因此，在X表示O或S的情况下，a为2，和在X表示N的情况下，a为3。为了成为异氰酸酯反应性的，式(I)的化合物必须具有至少一个键合至X的氢原子(R2为氢)。X优选为O或N。在X为N的情况下，优选地存在两个结合至N的氢原子、和一个基团R1，即异氰酸酯反应性化合物具有伯氨基基团并且具有式R1‑
NH2。其中R2表示烃基基团的式R1R2NH的化合物是不太优选的。在X为O或S的情况下，该化合物因此具有式R1‑
X
‑
H，其具体地为式R1‑
OH的羟基化合物和式R1‑
SH的巯基化合物。因此基本上，式(I)的化合物包括任何具有下式的化合物：R1‑
NH2；R1R2NH，其中R2表示烃基基团；和R1XH，其中R1如上定义。式(I)的异氰酸酯反应性化合物通常除了异氰酸酯反应性官能团
‑
OH、
‑
SH、＝NH或
‑
NH2之外不包括任何其它异氰酸酯反应性官能本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.通过异氰酸酯化合物与至少一种具有式(I)的异氰酸酯反应性化合物的反应获得的化合物、或其盐、及其混合物：(R)
a
‑
X
ꢀꢀꢀ
(I)其中R选自R1和R2，其中R1选自R3、R4、R5、R6、R
14
和R
16
，其中R3表示包括至少两个叔氨基基团和至少一个醚(
‑
O
‑
)基团的烃基基团，R4表示包括至少一个单环杂环基团的烃基基团，R5表示下式的基团：(虚线表示与X的结合位点)其中R
17
表示具有至少三个碳原子的脂族烃基基团，并且R7和R8各自表示线型或支化的脂族烃基残基，其任选地可被一个或多个叔氨基基团取代，并且可任选地含有一个或多个醚(
‑
O
‑
)基团，R6表示下式的基团：其中R
18
表示具有至少两个碳原子的脂族烃基基团,R
19
表示具有至少三个碳原子的脂族烃基基团，并且R9‑
R
11
各自独立地表示线型或支化的脂族烃基残基，R
14
表示下式的基团：其中R
15
各自独立地选自包括至少一个叔氨基基团并且任选地包括一个或多个醚(
‑
O
‑
)基团的烃基基团，和R
16
表示被各自包括至少一个叔氨基基团的至少两个烃基基团取代的芳族基团，R2表示烃基基团或氢，a为2或3，和X选自O、S、或N，条件是，所述化合物包括至少一个基团R1和至少一个为R2且该R2为氢的基团R并且R1可
表示仅一个基团R5。2.根据前述权利要求任一项所述的化合物，其中异氰酸酯反应性化合物选自：
3.根据前述权利要求任一项所述的化合物，其中异氰酸酯反应性化合物的式(I)中的R1选自R3。
4.根据前述权利要求任一项所述的化合物，其中异氰酸酯反应性化合物的式(I)中的R1选自R3，R3选自包括至少两个叔氨基基团和至少一个醚(
‑
O
‑
)基团的具有最高达20、优选地最高达15个碳原子的饱和脂族烃基基团。5.根据前述权利要求任一项所述的化合物，其中异氰酸酯反应性化合物的式(I)中的R1选自R3，R3选自下式：其中基团R
13
独立地选自二价线型、支化或环状烃基基团，并且A、B、C的两个表示叔氨基基团(对于A和B，选自
‑
N(R
12
)
‑
，和对于C，选自
‑
N(R
12
)2，其中R
12
为有机基团、优选地烷基基团)并且A、B、C之一表示醚基团(对于A和B，选自
‑
O
‑
，和对于C，选自
‑
OR
12
，其中R
12
如之前定义。6.根据前述权利要求任一项所述的化合物，其中异氰酸酯反应性化合物的式(I)中的R1选自R3，R3选自下式：其中x、y、和z为2
‑
6、优选地2或3的整数，并且A、B、C的两个表示叔氨基基团(对于A和B，选自
‑
N(R
12
)
‑
，和对于C，选自
‑
N(R
12
)2，其中R
12
为有机基团、优选地烷基基团)并且A、B、C之一表示醚基团(对于A和B，选自
‑
O
‑
，和对于C，选自
‑
OR
12
，其中R
12
如之前定义。7.根据前述权利要求任一项所述的化合物，其中异氰酸酯反应性化合物的式(I)中的R1选自R3并且其中异氰酸酯反应性化合物选自：
8.根据前述权利要求任一项所述的化合物，其中异氰酸酯反应性化合物的式(I)中的R1选自R3并且其中异氰酸酯反应性化合物选自：9.根据前述权利要求任一项所述的化合物，其中异氰酸酯反应性化合物的式(I)中的R1选自R4。10.根据前述权利要求任一项所述的化合物，其中异氰酸酯反应性化合物的式(I)中的R1选自R4，R4为具有最高达10个碳原子的饱和的线型或支化的烃基基团，其可含有最高达3个杂原子例如N或O，其可被一个或多个羟基基团取代，并且该烃基基团被至少一个如下单环杂环基团取代：所述单环杂环基团选自优选地具有选自N、O和S，优选地N和O，更优选地N的1或2个杂原子的饱和或不饱和或芳族的任选地被取代的5
‑
6元杂环。
11.根据前述权利要求任一项所述的化合物，其中异氰酸酯反应性化合物的式(I)中的R4的单环杂环基团选自吡咯烷基、哌啶基、4
‑
烷基哌嗪
‑1‑
基、咪唑基、和吗啉
‑4‑
基，优选地咪唑基，更优选地咪唑
‑1‑
基。12.根据前述权利要求任一项所述的化合物，其中式(I)的异氰酸酯反应性化合物中的式(I)中的R1选自R4并且其中异氰酸酯反应性化合物选自：
13.根据前述权利要求任一项所述的化合物，其中式(I)的异氰酸酯反应性化合物中的式(I)中的R1选自R5和R6。14.根据前述权利要求任一项所述的化合物，其中式(I)的异氰酸酯反应性化合物中的式(I)中的R1选自R5和R6，其中R5表示下式的基团：其中n表示≥3的整数，并且R7和R8各自表示线型或支化的脂族烃基残基，其任选地可被
一个或多个叔氨基基团取代，并且可任选地含有一个或多个醚(
‑
O
‑
)基团，和R6表示下式的基团：其中o表示≥2的整数，p表示≥3的整数，并且R9‑
R
11
各自表示线型或支化的脂族烃基残基。15.根据前述权利要求任一项所述的化合物，其中式(I)的异氰酸酯反应性化合物中的式(I)中的R1选自R5表示下式的基团：其中n表示3
‑
6的整数，并且R7和R8各自表示具有最高达6个碳原子的线型或支化的烷基基团，和R6表示下式的基团：其中o表示2
‑
6、优选地2或3的整数，p表示3
‑
6、优选地3的整数，并且R9‑
R
11
各自表示具有最高达6个碳原子的线型或支化的烷基基团、优选地甲基。16.根据前述权利要求任一项所述的化合物，其中式(I)的异氰酸酯反应性化合物中的式(I)中的R1选自R5和R6并且其中异氰酸酯反应性化合物选自：
17.根据前述权利要求任一项所述的化合物，其中式(I)的异氰酸酯反应性化合物中的式(I)中的R1选自R
14
或R
16
。18.根据前述权利要求任一项所述的化合物，其中式(I)的异氰酸酯反应性化合物中的式(I)中的R1选自R
14
或R
16
和其中异氰酸酯反应性化合物选自：
19.根据前述权利要求任一项所述的化合物，其中所述至少一种异氰酸酯反应性化合物选自式(Ia)和(Ib)：R1‑
OH
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(Ia)，R1‑
NH
‑
R2ꢀꢀ
(Ib)，和R1‑
NH
‑
R1ꢀꢀ
(Ic)，其中R1和R2各自如上定义。20.根据前述权利要求任一项所述的化合物，其中异氰酸酯化合物选自单和多异氰酸酯化合物。21.根据前述权利要求任一项所述的化合物，其中异氰酸酯化合物为单异氰酸酯。22.根据前述权利要求任一项所述的化合物，其中异氰酸酯化合物为选自如下的单异氰酸酯：脂族或芳族异氰酸酯，例如十八烷基异氰酸酯；辛基异氰酸酯；丁基和叔丁基异氰酸酯；环己基异氰酸酯；金刚烷基异氰酸酯；异氰酸基乙酸乙酯；乙氧基羰基异氰酸酯；苯基异氰酸酯；α甲基苄基异氰酸酯；2
‑
苯基环丙基异氰酸酯；2
‑
乙基苯基异氰酸酯；苄基异氰酸酯；间和对
‑
甲苯基异氰酸酯；2
‑
、3
...

【专利技术属性】
技术研发人员：G卡拉佩提安，AG梅伦，RC克拉克，
申请(专利权)人：迈图高新材料公司，
类型：发明
国别省市：