使用聚醚聚碳酸酯多元醇的聚氨酯体系的制备制造技术

本发明专利技术涉及使用聚醚聚碳酸酯多元醇的聚氨酯体系的制备，具体地涉及在使用添加剂的情况下使用聚醚聚碳酸酯多元醇制备聚氨酯体系的方法，所述添加剂包含：a)选自式A‑M+的离子型表面活性剂A，其中A‑＝选自以下组的阴离子：烷基硫酸根、芳基硫酸根、聚醚硫酸根、聚醚磺酸根、磺酸根、烷基磺酸根、芳基磺酸根、烷基羧酸根、芳基羧酸根、糖精酸根和聚醚磷酸根；且M+＝阳离子；b)选自季铵化合物的离子型表面活性剂B；c)叔胺化合物C，其具有优选地至少150g/mol的摩尔质量；和/或d)硅代吗啡啉D。本发明专利技术还涉及相应地制备的聚氨酯体系优选聚氨酯泡沫；及其应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于聚氨酯领域，其特别地涉及使用聚醚聚碳酸酯多元醇获得的聚氨酯体系，并涉及用于制备这样的聚氨酯体系的方法。
技术介绍
多种不同的聚氨酯通常通过二异氰酸酯例如4，4′-亚甲基双(苯基异氰酸酯)(缩写为MDI)或甲代亚苯基2，4-二异氰酸酯(缩写为TDI)与聚醚多元醇或聚酯多元醇的聚合而制备。聚醚多元醇可以例如通过多羟基官能化的起始化合物的烷氧基化制备。通常使用的起始化合物为例如二醇类、甘油、三羟甲基丙烷、季戊四醇、山梨糖醇或蔗糖。在聚氨酯泡沫(最重要的聚氨酯体系之一)的制备中通常使用额外的发泡剂，实例为戊烷、二氯甲烷、丙酮或二氧化碳。通常使用水作为化学发泡剂，其与异氰酸酯反应以生成聚脲，同时除去二氧化碳。通常，使用表面活性物质特别是硅酮表面活性剂稳定聚氨酯泡沫。聚氨酯泡沫具有出色的机械和物理性质，并且因此被用于极广泛的领域。对于多种PU泡沫例如基于醚和酯多元醇的常规的软质泡沫、冷固化泡沫(也经常被称为HR泡沫)、硬质泡沫、整体泡沫和微孔泡沫，以及具有在这些分类之间的性质的泡沫例如半硬质泡沫而言，汽车工业和家具工业是特别重要的市场。例如，硬质泡沫用作内顶衬，酯泡沫用作室内装饰门和用于模切遮阳板，且冷固化泡沫和软质泡沫用于座椅系统和褥垫。其他相关的聚氨酯体系为例如聚氨酯涂料、聚氨酯粘合剂、聚氨酯密封剂或聚氨酯弹性体。无论是出于环境原因还是处于经济原因，市场上对于用于聚氨酯体系的常规多元醇的替代物有基本的需求。因此，例如在弹性聚氨酯泡沫的制备中，大多数情况下使用聚醚多元醇作为多元醇组分。如公知的那样，聚醚多元醇可以通过将氧化烯加成至H-官能化的起始化合物物质上的方式而制备。最通常地使用的氧化烯为氧化乙烯和氧化丙烯。由于在化学工业中在许多方法中二氧化碳以副产物的形式大量形成，因此从商业的观点而言，在氧化烯聚合中使用二氧化碳作为共聚单体是特别受关注的。在多元醇中使用二氧化碳部分替代氧化烯有显著地降低多元醇的制备成本的潜力。此外，就环境而言，使用CO2作为共聚单体是非常有利的，这是由于此反应构成温室气体向聚合物的转化。为此，在聚氨酯体系的制备中，最近几年越来越关注使用含以碳酸酯形式结合的二氧化碳的多元醇特别是聚醚聚碳酸酯多元醇的期望。然而，这样的多元醇特别是聚醚聚碳酸酯多元醇在聚氨酯体系的制备中的期望的应用仍然具有一些问题。例如，由于不同的极性和生成物的不相容性，待被转化的组分具有不佳的混溶性。此外，待使用的聚碳酸酯的极高的粘度使得它们难于加工。就技术而言生成的聚氨酯泡沫是不令人满意的，这是由于就制备而言它们具有延长的上升时间(参见例如WO 2013/016331、WO 2008/058913)和相对低的高度(气体生成)且生成的泡沫具有改变的物理性质例如断裂伸长率、抗拉强度和硬度。目前在文献中没有关于以下的技术教导：如何以简单的方式使用在多元醇内结合有显著比例的CO2的多元醇(即＞1重量％的总CO2以碳酸酯的形式结合在多元醇中，重量百分比基于总多元醇)制备聚氨酯体系(优选聚氨酯泡沫，特别是自由上升的软质(块状(slabstock))聚氨酯泡沫)而不使用复杂的技术或复杂的反应，特别是利用现有的生产装置，而不接受上升时间的不利延长、气体生成减少和物理性质改变。相对于此
技术介绍
，本专利技术解决的具体问题是提供了得到这样的聚氨酯体系优选聚氨酯泡沫特别是自由上升软质块状聚氨酯泡沫的简单途径，其包括使用在多元醇内结合有显著比例的CO2的多元醇(即＞1重量％的总CO2成分以碳酸酯的形式结合在多元醇中，重量百分比基于总多元醇)，对于制备，具有与标准的基于聚醚多元醇或基于聚酯多元醇的聚氨酯泡沫相当的上升时间。现已出人意料地发现，得到这样的聚氨酯体系优选聚氨酯泡沫的途径通过特别的添加剂的使用而成为可能。
技术实现思路
通过本专利技术的主题，即在存在添加剂的情况下，通过使一种或多种多元醇组分与一种或多种异氰酸酯组分反应而制备聚氨酯体系特别是聚氨酯泡沫的方法，解决了待解决的问题，其中，i)使用的多元醇包含总计至少1重量％，优选至少5重量％的以碳酸酯的形式结合的二氧化碳，且ii)至少10重量％的使用的多元醇为聚醚聚碳酸酯多元醇的形式，在每种情况中重量百分比均基于使用的多元醇的总量，采用的添加剂为以下化合物a)-d)中的至少一种，优选两种，有利地三种，且特别地全部：a)选自式(II)的那些离子型表面活性剂的离子型表面活性剂AA-M+ (II)A-＝选自以下组的阴离子：烷基硫酸根、芳基硫酸根、聚醚硫酸根、聚醚磺酸根、磺酸根、烷基磺酸根、芳基磺酸根、烷基羧酸根、芳基羧酸根、糖精酸根和聚醚磷酸根；且M+＝不为铵阳离子的阳离子，优选地为金属阳离子，更优选地为碱金属阳离子且特别优选地为钾或钠阳离子；b)选自季铵化合物的离子型表面活性剂B；c)叔胺化合物C，其不为硅代吗啡啉(oxazasilinane)且具有优选地至少150g/mol，更优选地至少200g/mol的摩尔质量，且其优选地在水中在0.5质量％的浓度下将此溶液的静态表面张力降低至低于40N/m；d)硅代吗啡啉D。术语“使用的多元醇”涵盖本专利技术的方法中使用的多元醇的整体，并因此涵盖使用的所有多元醇组分，并因此特别地还涵盖多元醇混合物。在此专利技术的语境中，术语“添加剂”特别地涵盖添加剂组合物，其可以包括上述化合物a)-d)中的任意化合物，这些化合物a)-d)中的两种或更多种，或所有化合物a)-d)，其中此添加剂组合物还可以包括其他组分，特别是例如溶剂。用于本专利技术的添加剂理论上可以包含上述那些化合物中的以下化合物a)-d)：a；b；c；d；即在每种情况下仅化合物a)-d)中的一种，例如a，即离子型表面活性剂A；a，b；a，c；a，d；b，c；b，d；c，d；即在每种情况下化合物a)-d)中的两种，例如a，b；即离子型表面活性剂A和离子型表面活性剂B；a，b，c；a，b，d；b，c，d；a，c，d；即在每种情况下化合物a)-d)中的三种，例如a，b，c，即离子型表面活性剂A和离子型表面活性剂B和叔胺化合物C；a，b，c，d；即所有化合物a)-d)，即，离子型表面活性剂A和离子型表面活性剂B和叔胺化合物C和硅代吗啡啉D。通过添加剂特别是上述添加剂组合物的创造性的使用，借助于本专利技术的方法，可以出人意料地以简单的方式使用在多元醇内结合有显著比例的CO2(即，＞1重量％，优选＞5重量％的总CO2成分以碳酸酯的形式结合在多元醇中，重量百分比基于总多元醇)且包含聚醚聚碳酸酯多元醇的多元醇制备聚氨酯体系，优选聚氨酯泡沫，特别是例如弹性聚氨酯泡沫，且特别是自由上升的聚氨酯泡沫，所述泡沫制备产生具有良好的、稳定的和均质的泡沫结构的泡沫。此处可以采用常规的制备装置。在本专利技术的方法中，在泡沫的制备时间中的上升时间、上升高度和生成的泡沫的孔细度各自处于基于聚醚多元醇的工业软质聚氨酯泡沫的制备的典型范围内。此外，关于物理性质例如抗拉强度或断裂伸长率，与已使用聚醚聚碳酸酯多元醇但未使用本专利技术的添加剂制备的那些泡沫相比较，本专利技术的方法中的PUR泡沫具有改善的数值。在本专利技术的方法中，特别地可能使用可商购的聚醚聚碳酸酯多元醇。本专利技术的方法还具有以下优势：本专利技术使用的添加剂特别是添加剂组合物还可以与常规的稳定剂组合本文档来自技高网...

【技术保护点】
制备聚氨酯体系特别是聚氨酯泡沫的方法，在存在添加剂的情况下，通过使一种或多种多元醇组分与一种或多种异氰酸酯组分反应，其中(i)使用的多元醇包含总计至少1重量％，优选至少5重量％的以碳酸酯的形式结合的二氧化碳，且(ii)至少10重量％的使用的多元醇为聚醚聚碳酸酯多元醇的形式，在每种情况中重量百分比均基于使用的多元醇的总量，采用的添加剂为以下化合物a)‑d)中的至少一种，优选两种，有利地三种，且特别地全部：a)选自式(II)的离子型表面活性剂AA‑M+     (II)A‑＝选自以下组的阴离子：烷基硫酸根、芳基硫酸根、聚醚硫酸根、聚醚磺酸根、磺酸根、烷基磺酸根、芳基磺酸根、烷基羧酸根、芳基羧酸根、糖精酸根和聚醚磷酸根；且M+＝不为铵阳离子的阳离子，优选地为金属阳离子，更优选地为碱金属阳离子且特别优选地为钾或钠阳离子；b)选自季铵化合物的离子型表面活性剂B；c)叔胺化合物C，其不为硅代吗啡啉且具有优选地至少150g/mol，更优选地至少200g/mol的摩尔质量；d)硅代吗啡啉D。

【技术特征摘要】
2015.03.11 EP 15158626.01.制备聚氨酯体系特别是聚氨酯泡沫的方法，在存在添加剂的情况下，通过使一种或多种多元醇组分与一种或多种异氰酸酯组分反应，其中(i)使用的多元醇包含总计至少1重量％，优选至少5重量％的以碳酸酯的形式结合的二氧化碳，且(ii)至少10重量％的使用的多元醇为聚醚聚碳酸酯多元醇的形式，在每种情况中重量百分比均基于使用的多元醇的总量，采用的添加剂为以下化合物a)-d)中的至少一种，优选两种，有利地三种，且特别地全部：a)选自式(II)的离子型表面活性剂AA-M+ (II)A-＝选自以下组的阴离子：烷基硫酸根、芳基硫酸根、聚醚硫酸根、聚醚磺酸根、磺酸根、烷基磺酸根、芳基磺酸根、烷基羧酸根、芳基羧酸根、糖精酸根和聚醚磷酸根；且M+＝不为铵阳离子的阳离子，优选地为金属阳离子，更优选地为碱金属阳离子且特别优选地为钾或钠阳离子；b)选自季铵化合物的离子型表面活性剂B；c)叔胺化合物C，其不为硅代吗啡啉且具有优选地至少150g/mol，更优选地至少200g/mol的摩尔质量；d)硅代吗啡啉D。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，基于整个添加剂组合物，使用的添加剂包含0重量％-90重量％，优选地10重量％-80重量％，更优选地20重量％-70重量％的一种或多种无机或有机溶剂，所述溶剂优选地选自水；醇，特别是聚醚一元醇或聚醚多元醇，优选地由其上已通过烷氧基化的方式加成具有2-24个碳原子的氧化烯(环氧化物)优选氧化乙烯和/或氧化丙烯的H-官能化的起始物物质组成，其具有优选为200-8000g/mol，更优选地为300-5000g/mol，特别优选地为500-1000g/mol的分子量且具有优选地为10重量％-100重量％，优选地为50重量％-100重量％的PO含量；以及具有优选地在200-4500g/mol范围内的分子量的聚酯一元醇或聚酯多元醇；二醇；烷氧基化物；碳酸酯；醚；酯；支化的或直链的脂肪族或芳香族烃和/或合成来源和/或天然来源的油。3.如权利要求1或2所述的制备聚氨酯体系的方法，其特征在于使用的添加剂为包含以下的添加剂组合物：a)至少一种选自式(II)的离子型表面活性剂AA-M+ (II)A-＝选自以下组的阴离子：烷基硫酸根、芳基硫酸根、聚醚硫酸根、聚醚磺酸根、磺酸根、烷基磺酸根、芳基磺酸根、烷基羧酸根、芳基羧酸根、糖精酸根和聚醚磷酸根；且M+＝不为铵阳离子的阳离子，优选地为金属阳离子，更优选地为碱金属阳离子且特别优选地为钾或钠阳离子；和/或b)至少一种选自季铵化合物的离子型表面活性剂B；以及额外地c)至少一种不为硅代吗啡啉的叔胺化合物C，具有优选地至少150g/mol，更优选地至少200g/mol的摩尔质量；和/或，优选地和，d)至少一种硅代吗啡啉D。4.如权利要求1-3之一所述的方法，其特征在于，使用的多元醇的至少20重量％，更有利地至少30重量％，优选地至少50重量％，且特别地至少75重量％为聚醚聚碳酸酯多元醇形式，在每种情况中重量百分比均基于使用的多元醇的总量。5.如权利要求1-4之一所述的方法，其特征在于，基于使用的多元醇的总量，所述多元醇具有的碳酸酯基团(以CO2的形式计算)的总含量为至少1重量％，优选地为至少5重量％，更优选地为至少10重量％，且最优选地为15重量％-50重量％。6.如权利要求1-5之一所述的方法，其特征在于所述聚醚聚碳酸酯多元醇优选地具有500-20000，优选地500-5000，更优选地750-4000，且最优选地1000-3500的数均分子量，通过GPC(凝胶渗透色谱)的方式测量。7.如权利要求1-6之一所述的方法，其特征在于所述添加剂组合物包含至少一种硅代吗啡啉D，特别是式(V)的2,2,4-三甲基-1,4,2-硅代吗啡啉8.如权利要求1-7之一所述的方法，其特征在于添加剂组合物包括至少一种式(III...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·克雷布斯，R·胡贝尔，
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