用于聚氨酯泡沫的胺催化剂制造技术

本发明专利技术提供了聚氨酯和聚异氰脲酸酯泡沫及其制备方法。更具体地讲，本发明专利技术涉及开孔聚氨酯和聚异氰脲酸酯泡沫及其制备方法。所述泡沫的特征在于精细均匀的孔结构以及很少或没有泡沫塌陷。所述泡沫使用多元醇预混物组合物制备，所述组合物包含氢卤烯烃发泡剂、多元醇、有机硅表面活性剂和空间受阻胺催化剂的组合。

【技术实现步骤摘要】
本申请是分案申请，其母案是申请日为2008年10月3日、申请号为200880121048.0、专利技术名称为“用于聚氨酯泡沫的胺催化剂”的申请。相关申请的交叉引用本申请要求2007年10月12日提交的共同待审的临时专利申请序列号60/979,453的优先权，该临时申请通过引用结合到本文中来。专利技术背景专利
本专利技术涉及聚氨酯和聚异氰脲酸酯泡沫及其制备方法。更具体地讲，本专利技术涉及刚性聚氨酯和聚异氰脲酸酯泡沫及其制备方法，所述泡沫的特征在于精细均匀的孔结构以及很少或没有泡沫塌陷。所述泡沫通过使用有机多异氰酸酯和多元醇预混物组合物制备，所述组合物包含发泡剂(优选为氢卤烯烃(hydrohaloolefin))、多元醇、有机硅表面活性剂和胺催化剂的组合。相关技术的描述称为低密度、刚性聚氨酯或聚异氰脲酸酯泡沫的一类泡沫可用于广泛的绝热应用，包括屋顶系统、建筑面板、建筑外壳绝热、冰箱和冷藏箱。大规模工业上可接受的刚性聚氨酯泡沫的关键因素在于其能够提供多种性能的良好平衡。已知刚性聚氨酯和聚异氰脲酸酯泡沫在适当的低密度下提供突出的绝热性、优异的耐火性和优良的结构性能。由于液体氟烃发泡剂在加工条件下方便使用，泡沫行业在历史上曾使用液体氟烃发泡剂。氟烃不仅由于其挥发性而用作发泡剂，而且还被包封或夹带在刚性泡沫的闭孔结构中，且为刚性氨基甲酸酯泡沫的低热传导性的主要贡献原因。在绝热泡沫应用中使用氟烃作为优选的工业膨胀剂或发泡剂是部分基于与产生的泡沫相关的k-因子。k-因子定义为当垂直跨越物质的两个表面存在1华氏度的温差时，在1小时内，穿过1平方英尺的1英寸厚的均匀物质，通过传导的热能转移速率。由于闭孔聚氨酯类型泡沫的效用是部分基于其绝热性，确定产生较低k-因子泡沫的物质是有利的。本领域已知在发泡剂、催化剂、表面活性剂和任选的其他成分存在下，通过使多异氰酸酯与多元醇反应来制备刚性聚氨酯和聚异氰脲酸酯泡沫。发泡剂包括烃、氟烃、氯烃、氟氯烃、卤代烃、醚、酯、醛、酮或产生CO2的物质。多异氰酸酯与多元醇反应时产生的热量使包含在液体混合物中的发泡剂挥发，从而在其中形成气泡。随着聚合反应的进行，液体混合物变成多孔固体，将发泡剂捕获在泡沫的孔中。如果在发泡组合物中不使用表面活性剂，则气泡仅通过液体混合物而不形成泡沫，或形成具有大的不规则孔的泡沫，使其不能用。优选的发泡剂全球变暖潜势低。其中有氢卤烯烃，包括氢卤烯烃(HFO)(其中反式-1，3，3，3-四氟丙烯(HFO-1234ze)特别引起注意)和氢氯氟烯烃(HFCO)(其中1-氯-3，3，3-三氟丙烯(HFCO-1233zd)特别引起注意)。制备1，3，3，3-四氟丙烯的方法公开于美国专利7,230,146和7,189,884。制备1-氯-3，3，3-三氟丙烯的方法公开于美国专利6,844,475和6,403,847。在许多应用中方便的是在预共混的配料中提供用于聚氨酯或聚异氰脲酸酯泡沫的组分。最通常，将泡沫配料预共混成两种组分。多异氰酸酯和任选的与异氰酸酯相容的原料包含第一组分，通常称为组分“A”。多元醇或多元醇、表面活性剂、催化剂、发泡剂和其他异氰酸酯反应性和非反应性组分的混合物包含第二组分，通常称为组分“B”。因此，通过手动混合(对于小的制备)并优选通过机械混合技术将副组分A和B混合在一起可容易地制备聚氨酯或聚异氰脲酸酯泡沫，以形成块、平板、层压材料、现场浇注面板和其他物品、喷雾施用的泡沫(foam)、泡(froth)，等等。任选地，可将其他成分(例如阻燃剂、着色剂、辅助发泡剂和其他多元醇)加入到混合头(mixing head)或反应部位中。但是，最方便的是将它们均掺入成一个B组分。双组分系统-特别是使用某些氢卤烯烃(包括HFO-1234ze和HFCO-1233zd)的那些-的缺点是B-副组合物的储存期限。当通过使副组分A和B混合在一起而制备泡沫时，通常得到良好的泡沫。但是，在用多异氰酸酯处理之前，如果将多元醇预混物组合物老化，则泡沫的品质较低，且在泡沫的形成过程中可能甚至塌陷。现已发现，问题的根源在于某些胺催化剂与某些氢卤烯烃(包括HFO-1234ze和HFCO-1233zd)的反应使得发泡剂部分分解。现已发现，在发泡剂分解之后，高分子聚硅氧烷表面活性剂有机硅表面活性剂(如果存在的话)的分子量不利地改变，导致泡沫结构差。虽然可通过将发泡剂、表面活性剂和催化剂分隔来解决该问题，例如通过将发泡剂、胺催化剂或表面活性剂加入到多异氰酸酯(组分“A”)中，或通过使用来自组分“A”或“B”的单独的流引入发泡剂、胺催化剂或表面活性剂，但是，优选的方案是不需要再配制或改变制备泡沫的方式。现已发现，空间受阻胺对于某些发泡剂(例如氢卤烯烃，包括反式-HFO-1234ze和HFCO-1233zd)具有较低的反应性，使得即使多元醇共混物已老化，仍能制备良好品质的泡沫。专利技术描述本专利技术提供了多元醇预混物组合物，所述组合物包含发泡剂、多元醇、有机硅表面活性剂和空间受阻胺催化剂的组合；其中所述发泡剂包括氢卤烯烃，和任选的烃、氟烃、氯烃、氟氯烃、卤代烃、产生CO2的物质，或其组合；其中所述空间受阻胺催化剂具有式R1R2N-[A-NR3]nR4，其中各R1、R2、R3和R4独立地为H、C1-C8烷基、C1-C8烯基、C1-C8醇基或C1-C8醚基，或者R1和R2一起形成C5-C7环烷基、C5-C7环烯基、C5-C7杂环烷基或C5-C7杂环烯基；A为C1-C5烷基、C1-C5烯基或醚；n为0、1、2或3；条件是所述空间受阻胺催化剂的Charton空间参数(Charton’s steric parameter)总和为约1.65或更大。本专利技术还提供了制备聚氨酯或聚异氰脲酸酯泡沫的方法，所述方法包括使有机多异氰酸与多元醇预混物组合物反应。上述发泡剂组分包括氢卤烯烃，优选包括反式-HFO-1234ze和HFCO-1233zd中的至少一种，以及任选的烃、氟烃、氯烃、氟氯烃、卤代烃、醚、氟化醚、酯、醛、酮、产生CO2的物质或其组合。上述氢卤烯烃优选包括至少一种卤代烯烃，例如包含3-4个碳原子和至少一个碳-碳双键的氟烯烃或氯烯烃。优选的氢卤烯烃非穷举地包括三氟丙烯、四氟丙烯(如HFO-1234)、五氟丙烯(如HFO-1225)、一氯三氟丙烯(如HFO-1233)、一氯二氟丙烯、一氯三氟丙烯、一氯四氟丙烯及其组合。更优选本专利技术化合物为本文档来自技高网...

【技术保护点】
多元醇预混物组合物，所述组合物包含发泡剂、多元醇、有机硅表面活性剂和空间受阻胺催化剂的组合；其中，所述发泡剂包括氢卤烯烃，和任选的烃、氟烃、氯烃、氟氯烃、卤代烃、产生CO2的物质，或其组合；其中，所述空间受阻胺催化剂具有式R1R2N‑[A‑NR3]nR4，其中各R1、R2、R3和R4独立地为H、C1‑C8烷基、C1‑C8烯基、C1‑C8醇基或C1‑C8醚基，或者R1和R2一起形成C5‑C7环烷基、C5‑C7环烯基、C5‑C7杂环烷基或C5‑C7杂环烯基；A为C1‑C5烷基、C1‑C5烯基或醚；n为0、1、2或3；条件是所述空间受阻胺催化剂的Charton空间参数总和为约1.65或更大。

【技术特征摘要】
2007.10.12 US 60/979453;2008.09.30 US 12/2416061.多元醇预混物组合物，所述组合物包含发泡剂、多元醇、有
机硅表面活性剂和空间受阻胺催化剂的组合；其中，所述发泡剂包括
氢卤烯烃，和任选的烃、氟烃、氯烃、氟氯烃、卤代烃、产生CO2的物质，或其组合；其中，所述空间受阻胺催化剂具有式
R1R2N-[A-NR3]nR4，其中各R1、R2、R3和R4独立地为H、C1-C8烷基、
C1-C8烯基、C1-C8醇基或C1-C8醚基，或者R1和R2一起形成C5-C7环烷基、C5-C7环烯基、C5-C7杂环烷基或C5-C7杂环烯基；A为C1-C5烷基、C1-C5烯基或醚；n为0、1、2或3；条件是所述空间受阻胺催
化剂的Charton空间参数总和为约1.65或更大。
2.权利要求1的多元醇预混物组合物，其中，所述氢卤烯烃包
括至少一种包含3-4个碳原子和至少一个碳-碳双键的氟烯烃或氯烯
烃。
3.权利要求1的多元醇预混物组合物，其中，所述氢卤烯烃包
括三氟丙烯、四氟丙烯、五氟丙烯、一氯二氟丙烯、一氯三氟丙烯、
一氯四氟丙烯或其组合。
4.权利要求1的多元醇预混物组合物，其中，所述氢卤烯烃包
括1，3，3，3-四氟丙烯；2，3，3，3-四氟丙烯；1，1，3，3-四氟丙烯；1，2，3，3，3-
五氟丙烯；1，1，1-三氟丙烯；3，3，3-三氟丙烯；1，1，1，3-四氟丙烯；1，1，1，3，3-
五氟丙烯；1，1，2，3，3-五氟丙烯，1，1，1，2-四氟丙烯；1，1，1，2，3-五氟丙烯；
1-氯-3，3，3-三氟丙烯；1，1，1，4，4，4-六氟丁-2-烯；或其结构同分异构体、
几何异构体或立体异构体；或其组合。
5.权利要求1的多元醇预混物组合物，其中，所述发泡剂包括
水、甲酸、当与异氰酸酯反应时产生CO2的有机酸；烃；醚、酯、醛、
酮、卤代醚；五氟丁烷；五氟丙烷；六氟丙烷；七氟丙烷；反式-1，2-
二氯乙烯；甲酸甲酯；1-氯-1，2，2，2-四氟乙烷；1，1-二氯-1-氟乙烷；
1，1，1，2-四氟乙烷；1，1，1，2-四氟乙烷；1-氯-1，1-二氟乙烷；1，1，1，3，3-五

\t氟丁烷；1，1，1，2，3，3，3-七氟丙烷；三氯一氟甲烷；二氯二氟甲烷；
1，1，1，3，3，3-六氟丙烷；1，1，1，2，3，3-六氟丙烷；二氟甲烷；二氟乙烷；
1，1，1，3，3-五氟丙烷；1，1-二氟乙烷；异丁烷；正戊烷；异戊烷；环戊

【专利技术属性】
技术研发人员：M范德皮伊，HK奈尔，D奈尔瓦杰克，DJ威廉斯，
申请(专利权)人：霍尼韦尔国际公司，
类型：发明
国别省市：美国;US