包含支化聚醚基团的聚硅氧烷用于制备聚氨酯泡沫的用途制造技术

本发明专利技术涉及在聚醚基团支化的并优选含有碳酸酯基团的聚醚硅氧烷化合物作为聚氨酯泡沫制备中的泡沫稳定剂的用途。

【技术实现步骤摘要】
包含支化聚醚基团的聚硅氧烷用于制备聚氨酯泡沫的用途
本专利技术涉及在一个或多个聚醚基团具有支链并且优选含有碳酸酯基团的聚醚硅氧烷化合物用作制备聚氨酯泡沫时的泡沫稳定剂的用途。
技术介绍
聚氨酯泡沫(PU泡沫)因其优异的机械和物理性能可用于各种领域。汽车业和家具业是各类PU泡沫的特别重要的市场，例如基于醚多元醇和基于酯多元醇的常规柔性泡沫、高弹力泡沫(也称作HR泡沫或冷泡沫)、硬泡沫、整体泡沫和微孔状泡沫，以及性能介于它们之间的泡沫，例如半硬体系。例如，使用硬泡沫作为内顶板，将酯泡沫用于门的内覆层，也用于冲切防晒板，并将高弹力和柔性泡沫用于座椅系统和床垫。典型的聚氨酯泡沫的制备方法是基于气体的产生，其在液体反应混合物（典型地由聚酯多元醇组成的或者由聚醚多元醇组成的，并且由异氰酸酯、稳定剂、催化剂、任选地发泡剂、和其它组分组成）的反应期间可以使就地制得的聚合物发泡。孔状结构在该反应期间形成并受到适当稳定剂的支持。稳定剂在这里具有各种功能。它促进和控制气泡核形成，具有相对于反应混合物中不兼容组分的兼容效果，并且制备期间稳定泡沫所需的孔并通过充分硬化泡沫恰当。已证实特别适用于稳定聚氨酯泡沫的材料是嵌段共聚物，它是由本领域技术人员已知的方法与聚氧化烯单元反应从而得到相应的嵌段共聚物的聚硅氧烷嵌段制成的。所用的稳定剂根据所需的泡沫性能而具有不同的结构。为了用作聚氨酯泡沫稳定剂，该嵌段共聚物中的聚烯化氧嵌段和聚硅氧烷嵌段彼此必需以平衡比例存在并且必需具有为了各个最终泡沫特性而最佳化的具体结构。文献已经提供了在平均分子中具有不同直链聚烯化氧基团的聚硅氧烷-聚烯化氧嵌段共聚物的详细描述。相反，仅在相当少的情况下描述了在[聚氨酯]泡沫稳定剂的结构中使用支化聚烯化氧基团，并且大多数用于非-聚氨酯领域。在专利申请WO2010/003611A1和WO2010/003610A1中，例如，已描述使用多羟基官能的聚硅氧烷增加热塑性材料的表面能，最终改善热塑性材料和模压组合物的印刷性/涂布性。WO2007/075927A1涉及已用支化聚醚官能化的有机聚硅氧烷，并且由于其亲水性能增加而改善了图画区的斥污性。然而，该说明书描述了借助缩水甘油或氧杂环丁醇(hydroxyoxetane)仅直接支化在聚硅氧烷骨架上的聚硅氧烷-聚烯化氧共聚物。JP10-316540解释了甲基氢化硅氧烷与烯丙基聚甘油的反应。相应的产物用作头发调理剂。EP1489128和US2005/0261133描述了借助(聚)甘油改性的聚硅氧烷的合成，它不仅可用于化妆品而且可用作化工厂保护制剂中的抑制液滴形成的试剂。DE102006031152解释了用氧杂环丁醇改性的聚硅氧烷的另一应用，其中使用该产物改善聚合模压组合物中的分离性能。尽管已经描述了许多和各种稳定剂结构用于聚氨酯泡沫，但是需要另外的泡沫稳定剂，其用量优选少，并且在泡沫中具有稳定效果，并且能够容忍配制品特性，例如加入NOP(天然油基多元醇)、填料(碳酸钙、三聚氰胺)或大量发泡剂、和/或对所得泡沫的加工性和机械性能没有负面影响。
技术实现思路
本专利技术的目的是为聚氨酯体系提供泡沫稳定剂，其用量优选小，并且其在泡沫中具有稳定效果，并且能够容忍配制品的特性，例如添加NOP(天然油基多元醇)、填料(碳酸钙、三聚氰胺)或大量发泡剂、和/或对所得泡沫的加工性和机械性能没有负面影响。特别希望泡沫稳定剂适用于能够制备稳定的、细小孔的聚氨酯泡沫，根据应用需要可以是开放孔或封闭孔的。已出人意料地发现，在聚醚链中具有至少一个支化点的式(IV)的化合物实现了所述目的。本专利技术因此提供了一种聚氨酯泡沫的制备方法，其特征在于式(IV)的聚硅氧烷化合物用作泡沫稳定剂。本专利技术还提供了一种适用于制备聚氨酯泡沫的组合物，它包括至少一种多元醇组分和一种催化形成尿烷键或异氰脲酸酯键的催化剂，并且任选包括发泡剂，特征在于它还包括式(IV)的聚硅氧烷化合物并且任选还包括添加剂并任选包括异氰酸酯组分。本专利技术还提供了通过本专利技术的方法制得的聚氨酯泡沫，以及它们作为、或者用于制备家具、冰箱绝热材料、其它绝热装置或绝热片、包装材料、夹层构件、喷雾泡沫、单一组分装罐泡沫和1.5-组分装罐泡沫(canisterfoam)、仿木产品、模型泡沫、包装泡沫、床垫、家具软垫、汽车座椅软垫、头枕、仪表板、汽车内部覆层产品、汽车内顶板(automobilerooflining)、隔音材料、方向盘、鞋底、地毯衬背泡沫、过滤器泡沫、密封剂泡沫、密封剂或粘合剂的用途。根据本专利技术，式(IV)的化合物作为泡沫稳定剂的用途具有如下优点：尽管结构内氧化乙烯含量高，因存在支化而不易结晶。其第一个结果是加工性较好，并且第二个结果是可以获得全新性能的材料。例如，OH-官能度的增加改善了溶剂兼容性。而且由于存在的单位Si-H官能可加入到聚醚硅氧烷中的聚醚含量较高，因此支化聚醚的引入需要较少的催化。下面通过实例描述本专利技术的主题，但是不打算将本专利技术限制在所述具体实施方式。其中下面提及化合物的范围、通式或类型，它们打算不仅包括解释性提及的化合物的相应范围或组，而且包括可以由化合物的单个值(范围)提取获得的化合物的所有子范围或亚组。其中为了本说明书而引证文献，将其全文，特别是引证文献上下文中的实质性内容，打算作为本
技术实现思路
的一部分。其中描述的百分比是重量百分比，除非另有说明。其中下面所述的平均值是重量平均值，除非另有说明。其中下面提及的测定参数，除非另有说明，进行测定时的温度和压力分别是25℃和101.325Pa。为了本专利技术的目的，聚氨酯泡沫(PU泡沫)是基于异氰酸酯和多元醇或者具有异氰酸酯-反应基团的化合物的反应产物获得的泡沫。这里沿齐名的聚氨酯可以形成其它官能团，例如脲基甲酸酯类、缩二脲类、尿素或异氰脲酸酯类。为了本专利技术的目的，PU泡沫因此不仅是聚氨酯泡沫(PU泡沫)，而且是聚异氰脲酸酯泡沫(PIR泡沫)。优选的聚氨酯泡沫是柔性聚氨酯泡沫、硬聚氨酯泡沫、粘弹性泡沫、HR泡沫、半硬聚氨酯泡沫、可热成型聚氨酯泡沫或完整泡沫。术语聚氨酯这里是由二异氰酸酯或聚异氰酸酯并由多元醇或由其它与异氰酸酯反应的物质例如胺制得的聚合物的总称，并且尿烷键不一定是这里唯一或主要类型的键。聚异氰脲酸酯和聚脲是明显地所包括的。根据本专利技术的制备聚氨酯泡沫的方法的特征在于式(IV)的聚硅氧烷化合物用作泡沫稳定剂(IV)其中a相互独立地是0-2000，优选0-1000，尤其是1-500，b1相互独立地是0-60，优选0-15，尤其是0或者1-5,b2相互独立地是0-60，优选0-15，尤其是0或者1-8,c相互独立地是0-10，优选0-6，优选是0或者1-3，d相互独立地是0-10，优选0-5，优选是0或者1-3，R是下述组中的至少一种基团：直链、环状或支化的、饱和或不饱和的具有1-20个碳原子的烃基团或者是具有6-20个碳原子的芳香烃基团，R1相互独立地是R或–OR4，R1a相互独立地是R、RV、RP或–OR4，R1b相互独立地是R、RV、RP或-OR4，R3相互独立地是R或任选用杂原子取代的饱和或不饱和的有机基团并优选选自下面的组：烷基、芳基、氯烷基、氯芳基、氟烷基、氰基烷基、丙烯酰氧基芳基、丙烯酰氧基烷基、甲基丙烯酰氧基烷基、甲基丙烯酰本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚氨酯泡沫的制备方法，特征在于式(IV)的聚硅氧烷化合物用作泡沫稳定剂其中a相互独立地是0？2000，b1相互独立地是0？60，b2相互独立地是0？60，c相互独立地是0？10，d相互独立地是0？10，R是直链、环状或支化的、饱和或不饱和的具有1？20个碳原子的烃基团或者是具有6？20个碳原子的芳香烃基团中的至少一种基团，R1相互独立地是R或–OR4，R1a相互独立地是R,RV,RP或–OR4，R1b相互独立地是R,RV,RP或–OR4，R3相互独立地是R或任选用杂原子取代的饱和或不饱和的有机基团并优选选自烷基、芳基、氯烷基、氯芳基、氟烷基、氰基烷基、丙烯酰氧基芳基、丙烯酰氧基烷基、甲基丙烯酰氧基烷基、甲基丙烯酰氧基丙基或乙烯基基团，R4相互独立地是具有1？10个碳原子的烷基基团，优选甲基、乙基或异丙基基团，RP相互独立地是？OR4或氢或者是通过Si？C键相连的并由具有1？30个碳原子的亚烷基氧单元、亚芳基氧单元和/或缩水甘油基醚单元制成的重均分子量为200？30000g/mol的未支化聚醚基团、和/或重均分子量为200？30000g/mol的通过Si？C键相连的脂肪族和/或脂环族和/或芳香族聚酯或聚醚酯基团，RV是通过Si？C键相连的式(Ia)的基团？Z“(？Q？M1i1？M2i2？M3i3？M4i4？M5i5？M6i6？M7i7？M8i8？M9i9？M10i10？M11i11？M12i12？M13i13？Ji14)i(X？J)k？？？？？？？？？？？？(Ia)其中i=1？10，优选1？5，优选2？3k=0？9，优选0？5，优选1？3i+k=1？10，优选1？5，尤其优选2？3i1？i14=各自相互独立地0？500，优选0.1？100，尤其优选1？30Q=相同或不同，是O、NH、N？烷基、N？芳基或S，Z“=任意所需的有机基团，其中每个Q与所述有机基团的碳原子相连，J相互独立地是氢、直链、环状或支化的、脂肪族或芳香族的、饱和或不饱和的具有1？30个碳原子的烃基团、具有1？30个碳原子的羧酸基团或官能的、饱和或不饱和的、用杂原子取代的有机基团，其中X1？X4相互独立地是氢或直链、环状或支化的、脂肪族或芳香族的、饱和或不饱和的具有1？50个碳原子，优选2？50个碳原子的烃基团，并且能任选包括卤原子，前提是X1？X4的选择不会使得M3与M1或M2相同，其中Y相互独立地是直链、环状或支化的、脂肪族或芳香族的、饱和或不饱和的具有2？30个碳原子的烃基团并且也能包括杂原子，其中R1和R2各自相互独立地是氢、烷基、烷氧基、芳基或芳烷基，优选具有1？15个碳原子，并且n相互独立地是3？8，其中每个M10单元中的n、R1和R2相同或不同，其中R3、R4、R5和R6各自相互独立地是氢、烷基、烯基、次烷基、烷氧基、芳基或芳烷基并且基团R4和R5能具有通过片段T的脂环族或芳香族桥接，任选地基团R3和R6能形成连接键，m和o能相互独立地是1？8，具有系数o和m的单元能随机排列，T是二价亚烷基或亚烯基基团并且每个单元M11中的系数m和o和基团T、R3、R4、R5和R6相同或不同，其中单体M1？M13能以任意所需比例以嵌段状、交替或无规排列，或者能呈现分布梯度，并且其中特别是单体M1？M4能够自由交换，前提是i9>0，M12、M5或M6中至少一个单元存在使得没有基团J直接邻接在任意末端并且有至少一个选自M1、M2和M3的单元邻接在各自末端，并且不连续存在两个M9类的单体单元，其中每个式(IV)分子中有平均至少一个基团RV，前提是b1和b2之和=b，每个式(IV)分子中d单元的平均数∑a不大于2000，并且每个分子中带有RP？和RV？的单元的平均数∑b不大于100，并且每个分子中平均数∑c+d不大于20，并且由式(IV)获得的所有化合物平均，基团RP、R1、R1a或R1b中最多20mol%是类型？OR4。FDA00001970182100011.jpg,FDA00001970182100021.jpg,FDA00001970182100022.jpg,FDA00001970182100023.jpg,FDA00001970182100031.jpg,FDA00001970182100032.jpg,FDA00001970182100033.jpg,FDA00001970182100034.jpg,FDA00001970182100035.jpg,FDA00001970182100036.jpg,FDA00001970182100037.jpg,FDA00001970182100041.jpg,FDA00001970182100042.jpg,FDA00001970182100043.jpg...

【技术特征摘要】
2011.08.03 DE 102011109541.51.一种聚氨酯泡沫的制备方法，特征在于式(IV)的聚硅氧烷化合物用作泡沫稳定剂其中a相互独立地是0-2000，b1相互独立地是0-60，b2相互独立地是0-60，c相互独立地是0-10，d相互独立地是0-10，R是直链、环状或支化的、饱和或不饱和的具有1-20个碳原子的烃基团或者是具有6-20个碳原子的芳香烃基团中的至少一种基团，R1相互独立地是R或–OR4，R1a相互独立地是R,RV,RP或–OR4，R1b相互独立地是R,RV,RP或–OR4，R3相互独立地是R或任选用杂原子取代的饱和或不饱和的有机基团，R4相互独立地是具有1-10个碳原子的烷基基团，RP相互独立地是-OR4或氢或者是通过Si-C键相连的并由具有1-30个碳原子的亚烷基氧单元、亚芳基氧单元和/或缩水甘油基醚单元制成的重均分子量为200-30000g/mol的未支化聚醚基团、和/或重均分子量为200-30000g/mol的通过Si-C键相连的脂肪族和/或脂环族和/或芳香族聚酯或聚醚酯基团，RV是通过Si-C键相连的式(Ia)的基团-Z'(-Q-M1i1-M2i2-M3i3-M4i4-M5i5-M6i6-M7i7-M8i8-M9i9-M10i10-M11i11-M12i12-M13i13-Ji14)i(Q-J)k(Ia)其中i＝1-10，k＝0-9，i+k＝1-10，i1-i14＝各自相互独立地0-500，Q＝相同或不同，是O、NH、N-烷基、N-芳基或S，Z'＝任意所需的有机基团，其中每个Q与所述有机基团的碳原子相连，J相互独立地是氢、直链、环状或支化的、脂肪族或芳香族的、饱和或不饱和的具有1-30个碳原子的烃基团、具有1-30个碳原子的羧酸基团或官能的、饱和或不饱和的、用杂原子取代的有机基团，其中X1-X4相互独立地是氢或直链、环状或支化的、脂肪族或芳香族的、饱和或不饱和的具有1-50个碳原子的烃基团，并且能任选包括卤原子，前提是X1-X4的选择不会使得M3与M1或M2相同，其中Y相互独立地是直链、环状或支化的、脂肪族或芳香族的、饱和或不饱和的具有2-30个碳原子的烃基团并且也能包括杂原子，其中R1和R2各自相互独立地是氢、烷基、烷氧基、芳基或芳烷基，并且n相互独立地是3-8，其中每个M10单元中的n、R1和R2相同或不同，其中R3、R4、R5和R6各自相互独立地是氢、烷基、烯基、次烷基、烷氧基、芳基或芳烷基并且基团R4和R5能具有通过片段T的脂环族或芳香族桥接，任选地基团R3和R6能形成连接键，m和o能相互独立地是1-8，具有系数o和m的单元能随机排列，T是二价亚烷基或亚烯基基团并且每个单元M11中的系数m和o和基团T、R3、R4、R5和R6相同或不同，其中单体M1-M13能以任意所需比例以嵌段状、交替或无规排列，或者能呈现分布梯度，并且其中特别是单体M1-M4能够自由交换，前提是i9>0，M12、M5或M6中至少一个单元存在使得没有基团...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·勒贝特，S·施米茨，R·胡贝尔，M·格洛斯，C·席勒，
申请(专利权)人：赢创高施米特有限公司，
类型：发明
国别省市：