BR112014015972B1 - composição, poliéter poliol de amina, espuma de poliuretano, método para preparar um poliéter poliol de amina e método para preparar uma espuma de poliuretano - Google Patents
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Abstract
COMPOSIÇÃO, POLIÉTER POLIOL DE AMINA, ESPUMA DE POLIURETANO, MÉTODO PARA PREPARAR UM POLIÉTER POLIOL DE AMINA E MÉTODO PARA PREPARAR UMA ESPUMA DE POLIURETANO A presente invenção descreve aminas cíclicas úteis para catalisadores para composições formadoras de espuma de poliuretano, bem como alcoxilatos de amina e poliéteres polióis de aminas formados a partir das aminas cíclicas. As aminas cíclicas da invenção provêm benefícios distintos para composições de reação, métodos, e espumas de poliuretano com base em suas propriedades catalíticas e físicas desejáveis.
Description
[001] A presente invenção refere-se a aminas cíclicas, alcoxilatos de aminas derivados de aminas cíclicas, poliéteres polióis de aminas derivados das aminas cíclicas, e espumas de poliuretano preparadas a partir das aminas cíclicas, alcoxilatos de aminas, ou poliéteres polióis de aminas.
[002] Tipicamente, as espumas de poliuretano são produzidas pela reação de polióis com isocianatos na presença de água agindo como agente de expansão. A reação que leva à reação de formação de espuma de poliuretano consiste geralmente da reação de uretano (gelificação) e da reação de ureia (expansão), que está associada com a produção de dióxido de carbono (CO2). Catalisadores bem como outros agentes auxiliares, tais como reticuladores, extensores de cadeia, tensoativos, estabilizantes, e antioxidantes, são frequentemente incluídos na composição com o poliol e isocianato componentes. Os catalisadores podem desempenhar um papel-chave em garantir propriedades desejáveis de espuma controlando e balanceando as reações de gelificação e expansão durante a produção de espuma. Os catalisadores podem ter também um efeito sobre a capacidade de moldagem e sobre a velocidade de cura da espuma.
[003] Aminas terciárias e sais organometálicos foram usados na técnica como catalisadores para espumas de poliuretano. No entanto, catalisadores de aminas terciárias comumente usados dão origem a vários problemas, particularmente em aplicações de espumas flexíveis, semirrígidas e rígidas. Espumas preparadas recentemente usando estes catalisadores têm frequentemente o odor típico das aminas e dão origem a aumento de embaciamento devido à emissão de produtos voláteis.
[004] A presença, ou formação, de vapores de catalisador de amina terciária em produtos de poliuretano é prejudicial para películas de vinila ou folhas de policarbonato expostas a eles. Especificamente, os catalisadores de aminas terciárias presentes em espumas de poliuretano têm sido ligados à formação de manchas em películas de vinila e à degradação de folhas de policarbonato. Estes problemas de formação de manchas em PVC e de decomposição de policarbonato são especialmente comuns em ambientes nos quais existem temperaturas elevadas por longos períodos de tempo, tais como em interiores de automóveis.
[005] Os inventores do presente pedido de patente entendem que existem muitas dificuldades na produção de produtos desejáveis de espuma de poliuretano para o consumidor e em aplicações industriais e que a preparação e identificação de catalisadores de aminas desejáveis para espumas de poliuretano constituem ainda uma área de desafio. Por exemplo, embora se declare que alguns catalisadores (por exemplo, vide patente U.S. n° 4.517.313) reduzem odor e formação de manchas em relação ao uso de catalisadores-padrão de trietilenodiamina, eles provêm infelizmente atividade catalítica mais fraca, e não atingem os padrões de catalisadores convencionais. É um desafio alterar a estrutura química do catalisador de amina sem afetar adversamente sua atividade catalítica. Em alguns casos, há necessidade de se usar catalisadores em níveis elevados na formulação de poliuretano para compensar sua falta de mobilidade ou atividade catalítica durante as reações.
[006] Outro problema refere-se à estabilidade de composições, incluindo componentes formadores de espuma. Componentes pré-reagidos numa composição pode exibir uma tendência à pré-gelificação e têm estabilidade de armazenamento insatisfatória. Outro problema ainda é que alguns catalisadores que promovem gelificação rápida levam a problemas de processamento de espuma e de propriedades de espuma. Por exemplo, resistência à ruptura e ao alongamento na ruptura podem ser afetados prejudicialmente devido a um nível elevado de reticulação. Além disso, alguns catalisadores, quando submetidos a temperaturas elevadas comumente encontradas em interiores de automóveis, migram dentro de uma espuma.
[007] O presente pedido de patente provê compostos, composições, e métodos para formar espumas de poliuretano baseados no uso de aminas cíclicas, alcoxilatos de aminas derivados de aminas cíclicas, ou poliéteres polióis de aminas derivados das aminas cíclicas.
[008] A presente invenção provê composições, para alcoxilatos de aminas, poliéteres polióis de aminas, e espumas de poliuretano incluindo ou derivados de aminas cíclicas. A invenção provê também métodos para preparar alcoxilatos de aminas, poliéteres polióis de aminas, e espumas de poliuretano usando aminas cíclicas.
[009] Preparam-se as composições, alcoxilatos de aminas, poliéteres polióis de aminas, e espumas de poliuretano usando aminas cíclicas de Fórmula I:
ou de Fórmula II 
[010] Nas Fórmulas I e II, R1-R7 e R1’-R7’são selecionados independentemente do grupo consistindo de hidrogênio e grupos hidrocarbila; x e x’ são independentemente 0 (uma ligação covalente) ou um número inteiro na faixa de 1-10, e se x ou x’ for maior que 1, então R1 e R1’serão os mesmos ou diferentes; e Z, Z’, e Z” são selecionados independentemente do grupo consistindo de hidrogênio, -CH2CH2OH, -CH2CH(CH3)OH, -CH(CH3)CH2OH, -CH2CH(CH2CH3)OH, ou -CH(CH2CH3)CH2OH. Compostos exemplares de Fórmula I ou II têm x e x’ como 0 (uma ligação covalente) ou 1; têm R1-R7 e R1’-R7’ como hidrogênio; e têm Z, Z’, e Z” como hidrogênio, -CH2CH2OH, -CH2CH(CH3)OH, CH(CH3)CH2OH, -CH2CH(CH2CH3)OH, -CH(CH2CH3)CH2OH, ou misturas dos mesmos. Incluem-se como espécies químicas nos compostos de Fórmula I e II: as aminas cíclicas bis(2-piperazin-1-il- etil)amina (“BPEA”), (3-(piperazin-1-il)propil)amina, bis(4- piperazin-1-il)butil)amina, bis(5-piperazin-1- il)pentil)amina, bis(6-piperazin-1-il)hexil)amina, bis(1- (piperazin-1-il)propan-2-il)amina, bis(2-(piperazin-1- il)propil)amina, 2-(4-(2-(piperazin-1-il)etil)piperazin-1- il)etanamina, 3-(4-(3-(piperazin-1-il)propil)piperazin-1- il)propan-1-amina, 4-(4-(4-(piperazin-1-il)butil)piperazin-1- il)butan-1-amina, 5-(4-(5-(piperazin-1-il)pentil)piperazin-1- il)pentan-1-amina, 6-(4-(6-(piperazin-1-il)hexil)piperazin-1- il)hexan-1-amina, 1-(4-(1-(piperazin-1-il)propan-2- il)piperazin-1-il)propan-2-amina, e 2-(4-(2-(piperazin-1- il)propil)piperazin-1-il)propan-1-amina; e os alcoxilatos de aminas 2,2’-(4,4’-(((2-hidroxietil)azanodiil)bis(etano-2,1- diil))bis(piperazina-4,1-diila))dietanol, 1,1’-(4,4’-(((2- hidroxipropil)azanodiil)bis(etano-2,1-diil))bis (piperazina- 4,1-diila))bis(propan-2-ol), e 1,1’-(4,4’-(((2- hidroxibutil)azanodiil)bis(etano-2,1-diil))bis (piperazina- 4,1-diil))bis(butan-2-ol).
[011] Os compostos de Fórmulas I e II provêm vantagens significativas nas áreas de aminas cíclicas, e alcoxilatos de aminas preparados a partir das ditas aminas cíclicas, para uso na preparação de espumas de poliuretano. Estes compostos representados por BPEA têm propriedades físicas e catalíticas desejáveis para a produção de espumas de poliuretano.
[012] Compostos de Fórmulas I e II têm uma ou mais das seguintes propriedades: (a) líquido em temperatura ambiente, (b) um baixo perfil de composto orgânico volátil (VOC) (ponto de ebulição maior que 250°C medido numa pressão atmosférica padrão), (c) viscosidade desejável, (d) boa cor, (e) nenhum odor indesejável, e (f) atividade catalítica desejável. O uso destes compostos pode prover benefícios distintos para as composições formadoras de espuma, métodos para preparar espumas, e espumas de poliuretano per se.
[013] As propriedades de líquido e viscosidade da amina cíclica de Fórmula I ou II pode garantir melhor misturação nas composições formadoras de espuma, e emprestar manuseio mais fácil quando se compara com aminas mais voláteis ou aminas que estão em forma sólida. Por exemplo, devido tanto à natureza exotérmica das reações formadoras de espuma como das elevadas temperaturas da reação, muitos catalisadores de aminas conhecidos que são voláteis causam uma liberação de odor que pode ser indesejável. Além disso, a viscosidade permite melhor mobilidade molecular que pode levar a uma distribuição mais completa do composto com reações formadoras de espuma melhoradas que em última análise provê uma espuma com propriedades melhoradas. Além disso, a estrutura molecular das aminas cíclicas e dos alcoxilatos de aminas é estericamente favorável facilitando o acesso aos reagentes para promover reações desejadas.
[014] Como outro benefício, as aminas cíclicas e alcoxilatos de aminas cíclicas de Fórmula I ou II têm boa cor e nenhum odor indesejável. Estas propriedades desejáveis podem estender-se aos produtos produzidos a partir da amina cíclica ou do alcoxilato de amina cíclica, tais como poliéteres polióis de aminas, e espumas de poliuretano. Por exemplo, espumas de poliuretano com uma boa cor podem ser incolores ou substancialmente incolores, e podem ser usadas para confeccionar artigos resistentes a formação de manchas, etc., e que têm maior valor para o consumidor. Espuma de poliuretano que não tem qualquer odor desagradável tem também maior valor para o consumidor.
[015] As aminas cíclicas e alcoxilatos de aminas de Fórmula I ou II provêm também boa atividade catalítica. Por exemplo, estudos associados com a presente invenção mostraram que a inclusão de uma amina cíclica de Fórmula I ou II proveram atividade catalítica muito boa catalisando a reação de expansão durante a geração de espuma de poliuretano.
[016] Num aspecto, a invenção provê uma composição compreendendo um produto de reação derivado de reagentes compreendendo (a) uma amina cíclica de Fórmula I ou II e (b) um monômero gerador de poliol; ou uma composição de reação tendo reagentes compreendendo (a) uma amina cíclica de Fórmula I ou II e (b) um monômero gerador de poliol. Os grupos R1-R7, R1’-R7’, Z, Z’, e Z” são tais como aqui descritos. Monômeros geradores de polióis exemplares incluem epóxidos, tais como óxido de etileno, óxido de propileno, ou óxido de butileno. Álcoois halogenados também podem ser usados como monômeros geradores de polióis. O produto de reação de (a) e (b) pode ser descrito como um poliéter poliol de amina.
[017] Num aspecto relacionado, a invenção provê um método para preparar um poliéter poliol de mina compreendendo uma etapa de reagir uma amina cíclica de Fórmula I ou II tal como aqui descrita com um monômero gerador de poliol.
[018] Noutro aspecto, a invenção provê um poliéter poliol de amina de Fórmula III
ou de Fórmula IV 
[019] Na Fórmula III ou IV, R1-R7, R10, R1’-R7’, R10’ e R10”são selecionados independentemente do grupo consistindo de hidrogênio e grupos hidrocarbila; x e x’ são independentemente 0 (uma ligação covalente) ou um número inteiro na faixa de 1-10, e se x ou x’ for maior que 1, então R1 e R1’serão os mesmos ou diferentes; R8, R8’, R8”, R9, R9’ e R9”são selecionados independentemente de hidrogênio, -CH2CH2- , -CH2CH(CH3)-, -CH(CH3)CH2-, -CH2CH(CH2CH3)-, e - CH(CH2CH3)CH2-, e y, y’, e y” são independentemente 0 ou um número inteiro na faixa d 1 a 250, contanto que a soma de y, y’, e y” seja maior ou igual a 1.
[020] O poliéter poliol de amina pode ser usado numa composição como reagente, catalisador, ou como ambos. Se o poliéter poliol de amina tiver propriedades de reagente e propriedades catalíticas, a funcionalidade amina do poliéter poliol de amina pode promover catálise de reação, e as funcionalidades hidroxila pode reagir num processo de ligação, tal como em reticulação onde o poliéter poliol de amina reage com um poliisocianato e se incorpora numa rede polimérica.
[021] Noutro aspecto, a invenção provê uma espuma de poliuretano derivada de uma composição compreendendo, ou a composição per se compreendendo: (a) uma amina cíclica de Fórmula I ou II, (b) um poliol, e (c) um poliisocianato. Os grupos R1-R7, R1’-R7’, Z, Z’, e Z” são tais como aqui descritos.
[022] Num aspecto relacionado, a invenção provê uma espuma de poliuretano derivada de uma composição compreendendo, ou uma composição per se compreendendo: (a) um poliéter poliol de amina de Fórmula III ou IV, (b) opcionalmente um poliol, e (c) um poliisocianato. Os grupos R1-R10, R1’-R10’, e R8”-R10” de Fórmula III ou IV são tais como aqui descritos.
[023] Num aspecto relacionado, a invenção provê um método para preparar uma espuma de poliuretano compreendendo uma etapa de reagir um poliol e um poliisocianato na presença de uma amina cíclica ou alcoxilato de amina de Fórmula I ou II; ou uma etapa de reagir um poliéter poliol de amina de Fórmula III ou IV com um poliisocianato, opcionalmente na presença de um poliol.
[024] Espumas de poliuretano, incluindo aquelas que são flexíveis ou rígidas, formadas usando a amina cíclica ou alcoxilato de amina de Fórmula I ou II ou o poliéter poliol de mina de Fórmula III ou IV podem ser usados numa variedade de aplicações. Tais aplicações incluem uso em móveis domésticos e comerciais e roupa de cama; em veículos comerciais e particulares, tais como assentos e painéis interiores; refrigeradores e freezers; materiais de construção, tais como em construções residenciais ou comerciais; peças de roupas, trajes, e calçados; materiais de embalagem; bem como eletrônicos e maquinário industrial, entre outros.
[025] A Figura 1 é um gráfico mostrando o aumento em altura de composições de espuma de poliuretano com o tempo;
[026] A Figura 2 é um gráfico mostrando o aumento em altura de composições de espuma de poliuretano com o tempo; e
[027] A Figura 3 é um gráfico mostrando o aumento em altura de composições de espuma de poliuretano com o tempo.
[028] Far-se-á agora referência detalhada de incorporações representativas da invenção. Embora a invenção será descrita juntamente com as incorporações enumeradas, entender-se-á que elas não têm a intenção de limitar a invenção àquelas incorporações. Pelo contrário, a invenção pretende cobrir todas as alternativas, modificações, e equivalente que possam ser incluídos dentro dos limites da abrangência da presente invenção definida pelas reivindicações.
[029] Os habilitados na técnica reconhecerão muitos métodos e materiais semelhantes ou equivalentes àqueles aqui descritos, que podem ser usados na prática da presente invenção e que estão dentro dos limites de sua abrangência. De modo algum a invenção se limita aos métodos, materiais e composições aqui descritos.
[030] Salvo se definidos diferentemente, termos técnicos e científicos aqui usados têm o mesmo significado comumente entendido por aqueles habilitados na técnica à qual pertence esta invenção. Embora possam ser usados quaisquer métodos, dispositivos, e materiais semelhantes ou equivalentes àqueles aqui descritos na prática ou testes da invenção, serão agora descritos os métodos, dispositivos e materiais preferidos.
[031] Em alguns aspectos, as espumas de poliuretano da invenção podem ser preparadas usando aminas cíclicas ou alcoxilatos de aminas de Fórmula I:
ou de Fórmula II 
[032] Na Fórmula I ou II, R1-R7 e R1’-R7’são selecionados independentemente do grupo consistindo de hidrogênio e grupos hidrocarbila; x e x’ são independentemente 0 (uma ligação covalente) ou um número inteiro na faixa de 1-10, e se x ou x’ for maior que 1, então R1 e R1’serão os mesmos ou diferentes; e Z, Z’, e Z” são selecionados independentemente do grupo consistindo de hidrogênio, -CH2CH2OH, -CH2CH(CH3)OH, -CH(CH3)CH2OH, -CH2CH(CH2CH3)OH, ou -CH(CH2CH3)CH2OH.
[033] Os grupos hidrocarbila aqui mencionados são grupos hidrocarbila substituídos ou não substituídos, lineares, ramificados ou cíclicos, tais como alquila, arila, aralquila, ou similares; uma parcela monovalente incluindo um ou mais heteroátomos; cadeias de poliéteres compreendendo uma ou mais unidades de repetição oxialquileno tal como -R11O-, na qual R11 é frequentemente alquileno de 2 a 4 átomos de carbono; outras cadeias oligoméricas ou poliméricas de pelo menos 2 unidades de repetição. Qualquer um de R1-R7 e R1’-R7’ pode ser selecionado independentemente do grupo consistindo de grupos hidrocarbila, tais como aqueles aqui descritos. Em incorporações mais específicas, R1-R7 e R1’-R7’ são H, ou grupo hidrocarbila de cadeia normal, ramificada ou cíclica tal como alquila de 1 a 10 átomos de carbono, preferivelmente de 1 a 3 átomos de carbono. Em incorporações ainda mais específicas todos de R1-R7 e R1’-R7’ são H.
[034] Na prática desta invenção, os valores de x e x’ são 0 ou um número inteiro na faixa de 1 a 10, tal como na faixa de 2 a 5, ou na faixa de 2 a 3, e muito preferivelmente 0 ou 1.
[035] Compostos exemplares de Fórmula I ou II têm x e x’ como 0 (uma ligação covalente); têm R1-R7 e R1’-R7’ como hidrogênio; e têm Z, Z’, e Z” como hidrogênio, -CH2CH2OH, - CH2CH(CH3)OH, -CH(CH3)CH2OH, -CH2CH(CH2CH3)OH, ou -CH(CH2CH3)CH2OH.
[036] Exemplos de aminas cíclicas de Fórmula I incluem bis(2-piperazin-1-il-etil)amina (“BPEA”), (3-(piperazin-1- il)propil)amina, bis(4-piperazin-1-il)butil)amina, bis(5- piperazin-1-il)pentil)amina, bis(6-piperazin-1- il)hexil)amina, bis(1-(piperazin-1-il)propan-2-il)amina, bis(2-(piperazin-1-il)propil)amina, 2-(4-(2-(piperazin-1- il)etil)piperazin-1-il)etanamina, 3-(4-(3-(piperazin-1- il)propil)piperazin-1-il)propan-1-amina, 4-(4-(4-(piperazin- 1-il)butil)piperazin-1-il)butan-1-amina, 5-(4-(5-(piperazin- 1-il)pentil)piperazin-1-il)pentan-1-amina, 6-(4-(6- (piperazin-1-il)hexil)piperazin-1-il)hexan-1-amina, 1-(4-(1- (piperazin-1-il)propan-2-il)piperazin-1-il)propan-2-amina, e 2-(4-(2-(piperazin-1-il)propil)piperazin-1-il)propan-1-amina.
[037] Aminas cíclicas das Fórmulas I e II onde Z, Z’, e Z” são hidrogênio, podem ser preparadas de acordo com processos do pedido provisório de patente U.S. serial n° 61/581.323 intitulado “Formation of Higher Molecular Weight Cyclic Polyamine Compounds From Cyclic Polyamine Compounds”, depositado em 29 de dezembro de 2011 (King). U.S. 61/581.323 descreve processos de transaminação de uma amina cíclica de peso molecular menor tendo pelo menos dois grupos amina separados um do outro por um espaçamento de dois carbonos primários (espaçamento de C2) no anel cíclico para produzir uma amina cíclica de peso molecular maior de Fórmula I ou II. Em particular, compostos de Fórmula I ou II onde Z, Z’, e Z” são hidrogênio podem ser preparados usando aminas cíclicas de peso molecular menor tais como 2-(piperazin-1-il)etanamina (AEP), 3-(piperazin-1-il)propan-1-amina, 4-(piperazin-1- il)butan-1-amina, 5-(piperazin-1-il)pentan-1-amina, 6- (piperazin-1-il)hexan-1-amina, 1-(piperazin-1-il)propan-2- amina, ou 2-(piperazin-1-il)propan-1-amina.
[038] Como descrito em U.S. 61/581.323, compostos de Fórmula I ou II onde Z, Z’, e Z” são hidrogênio podem ser preparados usando um catalisador de hidrogenação/desidrogenação que pode catalisar a reação de transaminação. Em incorporações preferidas nas quais um catalisador heterogêneo incorpora níquel e rênio, um suporte útil é um de alumina/sílica. Tais catalisadores e métodos para preparar tais catalisadores heterogêneos sobre tais suportes são descritos ainda na patente U.S. n° 6.534.441. Tais catalisadores também estão descritos ainda nos pedidos de patente U.S. publicados n°s 2010-0137642-A1 (King et al.), 2010-0087682-A1 (King et al.), 2010-0087683-A1 (Cook et al.), 2010-0087684-A1 (Do et al.), e 2010-0087681-A1 (Petraitis et al.).
[039] Tal como descrito em U.S. 61/581.323, a amina cíclica de peso molecular menor a ser transaminada pode ser contatada com o catalisador em qualquer temperatura e pressão apropriadas que promovam a produção da amina cíclica de peso molecular maior das Fórmulas I e II. Temperaturas preferidas estão na faixa de 100°C a 200°C, mais preferivelmente de 120°C a 180°C. Tipicamente, a pressão está na faixa de 100 psi a 1500 psi, preferivelmente de 200 psi a 1200 psi, mais preferivelmente de 300 psi a 1000 psi. São muito preferidas as pressões na faixa de 300 psi a 800 psi.
[040] Em outros aspectos, o composto de Fórmula I ou II é um alcoxilato de amina. Para alcoxilatos de aminas de Fórmula I ou II, Z, Z’, e Z” são selecionados independentemente de -CH2CH2-, -CH2CH(CH3)-, -CH(CH3)CH2-, -CH2CH(CH2CH3)-, ou -CH(CH2CH3)CH2-. Em alguns aspectos, os alcoxilatos de aminas derivam de um álcool halogenados com a estrutura genérica X-CH2CH2-OH, X-CH2CH(CH3)-OH, X-CH(CH3)CH2-OH, X-CH2CH(CH2CH3)- OH, ou X-CH(CH2CH3)CH2-OH onde X é Cl, Br, ou I.
[041] Um alcoxilato de amina de Fórmula I ou II, no qual Z, Z’, e/ou Z” é -CH2CH2-, -CH2CH(CH3)-, -CH(CH3)CH2-, -CH2CH(CH2CH3)-, ou -CH(CH2CH3)CH2- pode ser formado reagindo um composto de Fórmula I ou II, no qual Z, Z’, e/ou Z” é H (por exemplo, BPEA) com óxido de etileno, óxido de propileno, óxido de butileno ou uma mistura dos mesmos em condições de alcoxilação conhecidas dos habilitados na técnica.
[042] Exemplos específicos de alcoxilatos de aminas de Fórmula I incluem 2,2’-(4,4’-(((2- hidroxietil)azanodiil)bis(etano-2,1-diil))bis(piperazina-4,1- diila))dietanol, 1,1’-(4,4’-(((2- hidroxipropil)azanodiil)bis(etano-2,1-diil))bis (piperazina4,1-diila))bis(propan-2-ol), e 1,1’-(4,4’-(((2- hidroxibutil)azanodiil)bis(etano-2,1-diil))bis (piperazina4,1-diil))bis(butan-2-ol).
[043] Exemplos específicos de alcoxilatos de aminas de Fórmula II incluem 2,2’-((2-(4-(2-(4-(2- hidroxietil)piperazin-1-il)etil)azanodiil)dietanol, 1,1’-((2- (4-(2-(4-(2-hidroxipropil)piperazin-1- il)etil)azanodiil)bis(propan-2-ol), ou 1,1’-((2-(4-(2-(4-(2- hidroxibutil)piperazin-1-il)etil) (piperazin-1- diil)etil)azanodiil)bis(butan-2-ol).
[044] Antes de modificação adicional, ou uso numa composição formadora de espuma de poliuretano, compostos de Fórmula I ou II podem ser separados (refinados) por qualquer método conhecido na técnica. Métodos para purificação ou separação incluem tecnologia de destilação convencional usando colunas de paredes divisórias, separação de membrana, cristalização de fundido, e destilação reativa.
[045] Compostos de Fórmula I ou II podem ser usados em forma “pura” como, por exemplo, um líquido, sem nenhum solvente. Por exemplo, bis(2-(piperazin-1-il)etil)amina (BPEA) é um líquido em temperatura ambiente (~25°C), e tem um ponto de ebulição de ~360°C. Alternativamente, os compostos de Fórmula I ou II podem ser usados juntamente com um solvente, ou combinação de solventes. Desejavelmente, o solvente não reage indevidamente com a amina cíclica produto de Fórmula I ou II. Se o solvente estiver presente, ele poderá ser transportado da síntese da amina cíclica produto tal como aqui referida. Alguns exemplos de solventes que podem estar em mistura com a amina cíclica incluem hidrocarbonetos saturados tais como pentano, hexano, octano, nonano, decano, ou similares; hidrocarbonetos aromáticos tais como tolueno, benzeno, xileno, éter, combinações destes, e similares.
[046] Em outros aspectos da invenção, provêm-se poliéteres polióis de aminas, que podem ser preparados usando as aminas cíclicas ou alcoxilatos de aminas de Fórmula I ou II como materiais de partida.
[047] Os poliéteres polióis de aminas são de acordo com a Fórmula III:
ou de acordo com a Fórmula IV:
[048] Nas Fórmulas III e IV, R1-R7, R10, R1’-R7’, R10’ e R10” são selecionados independentemente do grupo consistindo de hidrogênio e grupos hidrocarbila; x e x’ são independentemente 0 (uma ligação covalente) ou um número inteiro na faixa de 1-10, e se x ou x’ for maior que 1, então R1 e R1’serão os mesmos ou diferentes; e R8, R8’, R8”, R9, R9’ e R9”são selecionados independentemente de hidrogênio, - CH2CH2-, -CH2CH(CH3)-, -CH(CH3)CH2-, - CH2CH(CH2CH3)-, ou -CH(CH2CH3)CH2-, e y, y’, e y” são independentemente 0 ou um número inteiro na faixa d 1 a 250, contanto que a soma de y, y’, e y” seja maior ou igual a 1.
[049] Compostos de Fórmula III ou IV podem ser preparados polimerizando monômeros geradores de polióis na presença de um composto de Fórmula I ou II, na qual Z, Z’, e/ou Z” é - CH2CH2OH, -CH2CH(CH3)OH, -CH(CH3)CH2OH, -CH2CH(CH2CH3)OH, ou -CH(CH2CH3)CH2OH.
[050] Monômeros geradores de polióis exemplares incluem óxido de etileno, óxido de propileno, ou óxido de butileno que podem gerar uma cadeia de poliéter poliol (por exemplo, - R8O(R9O)R10) estendendo-se de um ou mais nitrogênio no anel piperazinila. Compostos de Fórmula I ou II podem ser usados para iniciar a reação de polimerização; opcionalmente, a polimerização pode ser executada na presença de outros iniciadores ou catalisadores, tal como uma base forte como hidróxido de potássio ou um catalisador de cianeto metálico duplo tal como complexo de hexacianocobaltato de zinco/t- butanol. Outros monômeros geradores de polióis incluem álcoois halogenados, tais como álcoois clorados exemplificados por ClCH2CH2OH, ClCH2CH(CH3)OH, ClCH(CH3)CH2OH, ClCH2CH(CH2CH3)OH, e ClCH(CH2CH3)CH2OH.
[051] A preparação de poliéter poliol, tal como por polimerização de óxido de propileno, é bem conhecida na técnica e foi reexaminada por Villa (Ind. Eng. Chem. Res. 2007, 46, 5815-5823). Pode-se controlar o comprimento de cadeia de poliéter poliol por um ou mais fatores, tais como a razão (% molar) dos compostos de Fórmula I ou II para os monômeros geradores de polióis, o tipo e quantidade de catalisador usado, e as condições de reação, incluindo tempo e temperatura. Para polimerização, faixas exemplares de um composto de Fórmula I ou II para o monômero gerador de poliol (mol:mol) são as faixas de cerca de 1:3 a cerca de 1:1500, de cerca de 1:30 a cerca de 1:600, ou mais especificamente de cerca de 1:75 a cerca de 1:300.
[052] Em incorporações exemplares, na Fórmula III ou IV, y, y’, e y” são independentemente 0 ou números inteiros na faixa de 1 a cerca de 250, ou de cerca de 10 a cerca de 100, ou mais especificamente de cerca de 25 a cerca de 75, contanto que a soma de y, y’, e y” seja maior ou igual a 1. Poliéteres polióis de aminas de Fórmula III ou IV também podem ser descritos em termos de índice de hidroxila. Em incorporações exemplares, compostos de Fórmula III ou IV têm um índice de hidroxila na faixa de cerca de 401,6 mg/g a cerca de 24 mg/g, ou mais especificamente de cerca de 250 mg/g a 50 mg/g.
[053] Poliéteres polióis de aminas de Fórmula III ou IV também podem ser descritos em termos de peso molecular de todo o composto ou de porções do composto, tal como um ou mais braços de poliol estendendo-se dos anéis de piperazinila. Poliéteres polióis de aminas de Fórmula III ou IV têm um peso molecular na faixa de cerca de 296 Da a cerca de 8000 Da, de cerca de 420 Da a cerca de 7000 Da, de cerca de 750 Da a cerca de 6000 Da, ou de cerca de 1000 Da a cerca de 5000 Da. O um ou mais braços de poliol estendendo-se dos anéis de piperazinila podem ter um peso molecular combinado na faixa de cerca de 45 Da a cerca de 7750 Da, de cerca de 300 Da a cerca de 6500 Da, ou mais especificamente de cerca de 500 Da a cerca de 5500 Da.
[054] Opcionalmente, os compostos de Fórmula III ou IV podem ser descritos em termos de suas propriedades físicas. Por exemplo, poliéteres polióis de aminas de Fórmula III ou IV podem estar numa forma líquida (puros). Para preparação de espuma de poliuretano, em alguns modos de prática, o poliéter poliol de amina de Fórmula III ou IV está em forma líquida ou tem um peso molecular na faixa de cerca de 1000 Da a cerca de 5000 Da, ou ambos.
[055] Opcionalmente, os compostos de Fórmula III ou IV podem ser descritos em termos de suas propriedades de solubilidade. Por exemplo, em alguns casos, os poliéteres polióis de aminas de Fórmula III ou IV são solúveis num solvente prótico polar (por exemplo, água, metanol, etanol, isopropanol, etc.) ou num solvente aprótico polar (por exemplo, tetraidrofurano (THF), sulfóxido de dimetila (DMSO), acetonitrila, etc.).
[056] Outros aspectos da invenção incluem composições para fabricar espumas de poliuretano, métodos para fabricar espumas de poliuretano, e espumas de poliuretano fabricadas usando amina cíclica, alcoxilato de amina, ou poliéter poliol de amina componentes da invenção.
[057] Em alguns modos de prática, pode-se usar aminas cíclicas de Fórmula I ou II numa composição para prover atividade catalítica durante a reação de formação da espuma. Inclui-se na composição juntamente com (a) a amina cíclica ou amina alcoxilada: (b) um poliol, e (c) um poliisocianato.
[058] Em outros modos de prática, poliéteres polióis de aminas de Fórmula III ou IV podem ser usados numa composição para prover não só atividade catalítica como também uma fonte de reagente durante a reação de formação da espuma. O poliéter poliol de amina pode ser usado como o único material de poliol na composição, ou pode ser usado juntamente com um ou mais outros polióis. Portanto, inclui-se na composição juntamente com (a) os poliéteres polióis de aminas: (b) opcionalmente, outro poliol, e (c) um poliisocianato.
[059] Aminas cíclicas de Fórmula I ou II podem ser usadas numa composição numa concentração desejada para prover atividade catalítica durante a reação de formação de espuma. Concentrações exemplares da amina cíclica de Fórmula I ou II estão na faixa de cerca de 0,05% em peso a cerca de 1,5% em peso, de 0,1% em peso a cerca de 1% em peso, ou de 0,2% em peso a cerca de 0,8% em peso.
[060] Polióis exemplares que podem ser usados para produzir materiais de poliuretano com as aminas cíclicas ou alcoxilatos de aminas de Fórmula I ou II, ou opcionalmente com os poliéteres polióis de aminas de Fórmula III ou IV, incluem aqueles que são bem conhecidos na técnica. Estes incluem polióis aqui descritos, polióis obteníveis comercialmente, e polióis descritos na literatura. Classes gerais de polióis que podem ser usadas na composição formadora de espuma de poliuretano incluem poliéteres polióis, poliésteres polióis, resinas de acetal terminado com poliidroxi, aminas terminadas com hidroxila, e poliaminas (vide, por exemplo, patente U.S. n° 4.394.491). Outras classes de polióis incluem polióis a base de poli(carbonato de alquileno) e polióis a base de polifosfato. Alguns polióis de copolímeros, alguns dos quais podem ser preparados por metodologias de enxerto, incluem polióis de copolímero de estireno/acrilonitrila (SAN), polióis de poliadição de poliisocianato (PIPA), e polióis de copolímero de polidispersão de Harnstoff (PHD). Polióis de copolímero podem incluir segmentos poliméricos diferentes da porção de poliol para introduzir propriedades desejáveis no poliol de copolímero, tal como dureza. Polióis exemplares estão descritos também no Polyurethane Handbook (G. Oertel, Hanser Publishers). A composição formadora de espuma de poliuretano pode incluir, opcionalmente, misturas de um ou mais tipos de polióis diferentes, tais como misturas de dois polióis diferentes selecionados de homopolímeros de poliol e copolímeros de poliol.
[061] São polióis exemplares incluídos na composição formadora de espuma de poliuretano: polióis a base de óxido de alquileno preparados a partir de monômeros geradores de poliol tais como óxido de etileno, óxido de propileno, óxido de butileno, ou combinações dos mesmos. Os polióis a base de óxido de alquileno podem ser preparados a partir de iniciadores monoméricos com átomos de hidrogênio ativos, tais como aqueles tendo dois ou mais grupos hidroxila ou amina. Em algumas preparações de polióis, os iniciadores monoméricos para preparar estes polióis têm de 2 a 8, ou mais especificamente de 2 a 6 átomos de hidrogênio ativos. Iniciadores monoméricos exemplares incluem ácidos dicarboxílicos orgânicos, tais como ácido succínico, ácido adípico, ácido ftálico e ácido tereftálico e álcoois poliídricos, em particular álcoois diídricos a octaídricos ou dialquileno glicóis, por exemplo, etanodiol, 1,2- e 1,3- propanodiol, dietileno glicol, dipropileno glicol, 1,4- butanodiol, 1,6-hexanodiol, glicerol, trimetilolpropano, pentaeritritol, sorbitol e sacarose ou misturas dos mesmos. Estes iniciadores monoméricos podem ser incorporados no poliol produto. Outros iniciadores incluem compostos lineares e cíclicos contendo uma funcionalidade amina tais como N- metil-dietanolamina e trietanolamina.
[062] A quantidade de poliol particular, mistura de polióis, e poliol usada na composição formadora de espuma de poliuretano pode ser escolhida com base em fatores tais como propriedades desejadas de espuma de poliuretano e/ou uso final particular do produto de espuma. Propriedades do poliol tal como peso molecular ou índice de hidroxila podem ser escolhidas para prover características de espuma selecionadas de: baixa densidade, espuma de alta densidade, convencional, elevada resiliência, moldagem a quente, moldagem a frio, flexível, e rígida, e combinações desejadas das mesmas. Para muitas aplicações ou propriedades de espuma, o índice de hidroxila do poliol está na faixa de cerca de 15 a cerca de 800.
[063] Composições para a produção de espumas flexíveis de poliuretano incluem tipicamente um poliéter poliol e/ou um poliéster poliol. Geralmente, o poliol tem uma funcionalidade média variando de 2 a 5, preferivelmente de 2 a 4, e um índice médio de hidroxila variando de 20 a 100 mg de KOH/g, preferivelmente de 20 a 70 mg de KOH/g (vide, por exemplo, US 7361695).
[064] Para espuma moldada, o índice de hidroxila do poliol- base pode estar na faixa de cerca de 20 a cerca de 60 com capeamento de óxido de etileno (EO), e para material de espuma em placa pode estar na faixa de cerca de 25 a cerca de 75 (vide, por exemplo, US 7361695).
[065] Composições formadoras de espuma de poliuretano incluem também um poliisocianato tal como um poliisocianato selecionado de poliisocianatos alifáticos, cicloalifáticos, arilalifáticos, e aromáticos. Para a produção de espuma flexível preferem-se poliisocianatos aromáticos.
[066] Poliisocianatos aromáticos incluem os isômeros 4,4’-, 2,4’- e 2,2’- de diisocianato de difenil metano (MDI), misturas dos mesmos; misturas de MDI monomérico e polimérico, 2,4- e 2,6-diisocianato de tolueno (TDI), misturas dos mesmos; TDI’s modificados com biureto, misturas de TDI/MDI; isocianatos polimerizados, diisocianato de m- e p-fenileno, 2,4-diisocianato de clorofenileno, 4,41-diisocianato de difenileno, 4,4’-diisocianato-3,3’-dimetil-difenila, 4,4’- diisocianato de 3-metil-difenil-metano, diisocianato de difenil éter, 2,4,6-triisocianato-tolueno, e 2,4,4’- triisocianato de difenil éter (vide, por exemplo, patente U.S. n° 7.361.695).
[067] Exemplos de poliisocianatos alifáticos incluem diisocianato de etileno, diisocianato de 1,6-hexametileno, diisocianato de isoforona, 1,4-diisocianato de ciclo-hexano, diisocianato de 4,4’-diciclo-hexil-metano, análogos saturados dos isocianatos aromáticos supramencionados e misturas dos mesmos.
[068] Pré-polímeros terminados com isocianato são preparados reagindo um excesso de poliisocianato com polióis, incluindo polióis aminados ou iminas/enaminas dos mesmos, ou poliaminas (vide, por exemplo, US 7361695).
[069] Em alguns modos de preparação de espumas de poliuretano, usa-se água como um agente de expansão. Quantidades exemplares de água estão na faixa de cerca de 0,5 a cerca de 10 partes em peso, ou mais especificamente na faixa de cerca de 1 a cerca de 6 partes em peso com base em 100 partes em peso do poliol. Geralmente, espumas de baixa densidade podem ser preparadas usando quantidades maiores de água, tais como próximas das extremidades superiores destas faixas, enquanto que espumas de alta densidade podem ser preparadas usando quantidades menores de água, tais como próximas das extremidades inferiores destas faixas. Também podem ser usados ácidos carboxílicos ou sais como agentes de expansão.
[070] Pode-se usar dióxido de carbono, quer como um gás ou como um líquido, como agente de expansão auxiliar além da água. Durante a formação de espuma, pode-se ajustar a pressão atmosférica, pode-se usar formação de espuma, ou combinação de ambos, tal como descrito na patente U.S. n° 5.194.453 para variar densidade de espuma e conforto.
[071] A composição pode incluir outros componentes além do poliisocianato e do poliéter poliol de amina de Fórmula III ou IV, ou além do poliisocianato, do catalisador de amina cíclica de Fórmula I ou II, e do poliol. Estes outros componentes incluem, mas não se limitam a, tensoativos, conservantes, retardantes de chama, colorantes, antioxidantes, agentes de reforço, estabilizantes, e cargas.
[072] Na preparação de espuma de poliuretano, prefere-se, geralmente, empregar uma quantidade de um tensoativo para estabilizar a mistura de reação de formação de espuma até ela curar. Em algumas incorporações, a composição inclui um tensoativo de silicone orgânico líquido ou sólido. Outros tensoativos incluem polietileno glicol éteres de álcoois de cadeia longa, sais de amina terciária ou de alcanolamina de ésteres de sulfato ácido de alquila, ésteres alquil sulfônicos e ácidos alquil aril sulfônicos. Os tensoativos podem ser usados em quantidades suficientes para estabilizar a mistura de reação de formação de espuma contra colapso e a formação de uma estrutura celular desejada. Quantidades exemplares de tensoativo estão na faixa de cerca de 0,2 a cerca de 3 partes do tensoativo por 100 partes em peso de poliol total. Podem ser usadas misturas de tensoativos.
[073] Em algumas formulações, a composição pode incluir um catalisador organometálico para promover a reação do poliol com o poliisocianato. Catalisadores organometálicos exemplares incluem catalisadores orgânicos de mercúrio, chumbo, ferro III e estanho. Catalisadores de estanho exemplares incluem cloreto estanoso, sais de estanhos de ácidos carboxílicos tal como dilaurato de dibutil estanho, bem como outros compostos organometálicos tais como estão divulgados na patente U.S. n° 2.846.408. Um catalisador para a trimerização de poliisocianatos, resultando num poliisocianurato, tal como um alcóxidos de metal alcalino também pode ser usado opcionalmente nas composições formadoras de espuma. Quantidades exemplares de catalisadores organometálicos variam de cerca de 0,001 a cerca de 1 por cento na composição.
[074] Outros componentes que podem ser opcionalmente adicionados na composição formadora de espuma incluem agentes de reticulação (reticuladores) e extensores de cadeia. Agentes de reticulação e extensores de cadeia exemplares incluem álcoois poliídricos de baixo peso molecular tais como etileno glicol, dietileno glicol, 1,4-butanodiol, e glicerina; polióis de aminas de baixo peso molecular tais como dietanolamina e trietanolamina; diaminas tais como etilenodiamina e xileno-diamina, e metileno-bis(o-cloro- anilina). O uso de tais agentes de reticulação ou extensores de cadeia é conhecido na técnica tal como divulgado nas patentes U.S. n°s 4.863.979 e 4.963.399 e em EP 549.120.
[075] Espumas produzidas usando compostos da invenção podem ser usadas em aplicações conhecidas na indústria. Por exemplo, espumas flexíveis encontram uso em aplicações tais como peças de veículos, tais como bancos, apoios de braços, painéis de bordo ou painéis de instrumentos, anteparo quebra luz, forros de portas, e peças de isolamento de ruído. Colocação exemplar das espumas inclui locais tais como sob o tapete ou em outras partes do interior de carro ou no compartimento de motor. A espuma da invenção também pode ser usada em muitas aplicações domésticas tais como em solas de calçados, entreforros de tecidos, instrumentos, móveis e roupa de cama.
[076] Processos para produzir produtos de espuma de poliuretano são bem conhecidos na técnica. Em geral, os componentes de mistura de reação formadora de poliuretano podem ser misturados de qualquer maneira conveniente, por exemplo, usando qualquer equipamento de misturação descrito em técnica anterior tal como em Polyurethane Handbook, por G. Oertel, Hanser Publisher.
[077] Os produtos de poliuretano podem ser produzidos continuamente ou descontinuamente, por injeção, fundição, aspersão, vazamento, calandragem, etc. As espumas podem ser preparadas em condições de elevação livre ou moldadas, em pressão atmosférica, em pressão de ar reduzida ou aumentada, com ou sem agentes desmoldantes, revestimento em molde, ou com quaisquer insertos ou películas colocadas no molde. Espumas moldadas flexíveis podem ser de mono ou dupla dureza.
[078] Opcionalmente, as espumas de poliuretano podem ser descritas por uma ou mais propriedades de espuma, incluindo, mas não se limitando a, densidade, deflexão de força de endentação (IFD), deformação permanente por compressão, resistência à tração, alongamento (elongação), e resistência ao rasgamento.
[079] Densidade é peso por volume unitário (peso/volume) e tipicamente expressa como libra/pé3(pcf) ou g/L. Densidades exemplares estão na faixa de cerca de 20 g/L a cerca de 80 g/L, ou mais especificamente na faixa de cerca de 25 g/L a cerca de 32 g/L.
[080] Deflexão de força de compressão (CFD), tal como medida pelo padrão ISO 3386/1, é um teste-padrão projetado para medir tensão/deformação por compressão (carga dividida por área de superfície de corpo de prova numa determinada porcentagem d compressão) característica de espuma. CFD é também uma medida de consistência (firmeza) e é expressa em libra por polegada quadrada (psi) numa dada porcentagem de deflexão. Densidades exemplares estão na faixa de cerca de 20 g/L a cerca de 80 g/L, ou mais especificamente na faixa de cerca de 25 g/L a cerca de 32 g/L.
[081] Deformação permanente por compressão (CS) porcentual, tal como medida pelo padrão ISO 1856, é uma medida da deformação permanente de uma espuma após ela ter sido comprimida entre duas placas metálicas durante um período de tempo e condição de temperatura controlados. As condições- padrão são 22 horas a 70°C (158°F). Valores exemplares de deformação permanente por compressão estão na faixa de cerca de 1 a cerca de 20, ou mais especificamente na faixa de cerca de 5 a cerca de 7.
[082] Resistência à tração é uma medida da quantidade de força requerida para romper uma área de espuma quando ela é desmontada, e geralmente é expressa em libra por polegada quadrada (psi). As composições de espuma podem ser preparadas para prover espumas com uma resistência à tração desejada, ou com uma resistência à tração dentro dos limites de uma faixa desejada.
[083] Alongamento, tal como medido pelo padrão ISO 1798, é uma medida da extensão até a qual a espuma pode ser esticada antes dela romper e é expressa como uma porcentagem de seu comprimento original. Mede-se o alongamento no mesmo instante em que se determina a resistência à tração; portanto, o tamanho de amostra é o mesmo. Valores exemplares de alongamento estão na faixa de cerca de 50 a cerca de 200, ou mais especificamente na faixa de cerca de 110 a cerca de 130.
[084] Resistência ao rasgamento (ruptura), tal como medida pelo padrão ASTM D 3574, é uma medida da força requerida para continuar um rasgamento na espuma após ter sido iniciada uma divisão e é expressa em libra por polegada linear (pli). Resistências ao rasgamento exemplares estão na faixa de cerca de 50 a cerca de 350, ou mais especificamente na faixa de cerca de 195 a cerca de 230. Tabela 1
Poliol A: DNC 701.01 Poliol B: SPECFLEX NC632; poliol capeado de Specialty com alto Mw, funcionalidade e teor de hidroxila primária. Catalisador A: BPEA. Catalisador B: DABCO 33LV; contém 33% de trietilenodiamina e 67% de dipropileno glicol (Air Products). Catalisador C: NIAX A-1; contém 70 por cento de bis(2- dimetilamino etil)éter, diluído com 30 por cento em peso de dipropileno glicol (Momentive). DEOA: dietanolamina. Tensoativo: Tensoativo de silicone TEGOSTAB B8736 LF2 (Evonik). VORANATE T-80: TDI 80/20 (Dow) Exemplos 7-9 Preparação de espuma de poliuretano
[085] Prepararam-se espumas dos Exemplos 7-9 de acordo com o método descrito nos Exemplos 2-6 usando reagentes em quantidades de acordo coma Tabela 2. Testaram-se várias propriedades de espuma mostradas na Tabela 3. Tabela 2
Poliol C: SPECFLEX NC700; poliol de copolímero formado por polimerização no sítio de estireno e acrilonitrila. Poliol B: SPECFLEX NC632; poliol capeado de Specialty com alto Mw, funcionalidade e teor de hidroxila primária. Catalisador A: BPEA. Catalisador B: DABCO 33LV; contém 33% de trietilenodiamina e 67% de dipropileno glicol (Air Products). Catalisador C: NIAX A-1; contém 70 por cento de bis(2- dimetilamino etil)éter, diluído com 30 por cento em peso de dipropileno glicol (Momentive). DEOA: dietanolamina. Tensoativo: Tensoativo de silicone TEGOSTAB B8736 LF2 (Evonik). VORANATE T-80: TDI 80/20 (Dow) Tabela 3
Claims (11)
1. Composição, caracterizadapelo fato de compreender um produto de reação derivado de reagentes compreendendo, ou uma composição de reação tendo reagentes compreendendo: (a) uma amina cíclica ou alcoxilato de amina de Fórmula I:
ou de Fórmula II 
onde, na Fórmula I ou II, R1-R7 e R1’-R7’ são selecionados independentemente do grupo consistindo de hidrogênio e grupos hidrocarbila; x e x’ são independentemente 0 (uma ligação covalente) ou um número inteiro na faixa de 1-10, e se x ou x’ for maior que 1, então R1 e R1’ serão os mesmos ou diferentes; e Z, Z’, e Z” são selecionados independentemente do grupo consistindo de hidrogênio, -CH2CH2OH, -CH2CH(CH3)OH, -CH(CH3)CH2OH, -CH2CH(CH2CH3)OH, ou -CH(CH2CH3)CH2OH; e (b) um monômero gerador de poliol.
2. Poliéter poliol de amina, caracterizado pelo fato de ser da Fórmula III:
ou da Fórmula IV 
onde, na Fórmula III ou IV, R1-R7, R10, R1’-R7’, R10’ e R10” são selecionados independentemente do grupo consistindo ligação covalente) ou um número e se x ou x’ for maior que 1, então R1 e R1’ serão os mesmos ou diferentes; e R8, R8’, R8”, R9, R9’ e R9” são selecionados independentemente de hidrogênio, - CH2CH2-, -CH2CH(CH3)-, CH2CH(CH2CH3)-, ou -CH(CH2CH3)CH2-, e y, y’, e y” são independentemente 0 ou um número inteiro na faixa d 1 a 250, contanto que a soma de y, y’, e y” seja maior ou igual a 1.
3. Espuma de poliuretano, caracterizada pelo fato de derivar de uma composição compreendendo, ou de uma composição tendo componentes compreendendo: (a) uma amina cíclica ou alcoxilato de amina de Fórmula I:
ou de Fórmula II 
independentemente do grupo consistindo de hidrogênio e grupos hidrocarbila; x e x’ são independentemente 0 (uma ligação covalente) ou um número inteiro na faixa de 1-10, e se x ou x’ for maior que 1, então R1 e R1’serão os mesmos ou diferentes; e Z, Z’, e Z” são selecionados independentemente do grupo consistindo de hidrogênio, -CH2CH2OH, -CH2CH(CH3)OH, -CH(CH3)CH2OH, -CH2CH(CH2CH3)OH, ou -CH(CH2CH3)CH2OH; (b) um poliol, e (c) um poliisocianato; ou de reagentes compreendendo (a) poliéter poliol de amina de Fórmula III 
ou de Fórmula IV 
onde, na Fórmula III ou IV, R1-R7, R10, R1’-R7’, R10’ e R10” são selecionados independentemente do grupo consistindo de hidrogênio e grupos hidrocarbila; x e x’ são independentemente 0 (uma ligação covalente) ou um número inteiro na faixa de 1-10, e se x ou x’ for maior que 1, então R1 e R1’serão os mesmos ou diferentes; e R8, R8’, R8”, R9, R9’ e R9”são selecionados independentemente de hidrogênio, - CH2CH2-, -CH2CH(CH3)-, -CH(CH3)CH2-, - CH2CH(CH2CH3)-, ou -CH(CH2CH3)CH2-, e y, y’, e y” são independentemente 0 ou um número inteiro na faixa de 1 a 250, contanto que a soma de y, y’, e y” seja maior ou igual a 1; e(b) um poliisocianato.
4. Método para preparar um poliéter poliol de amina, caracterizado pelo fato de compreender uma etapa de reagir uma amina cíclica ou alcoxilato de amina de Fórmula I ou II conforme definido pela reivindicação 1 com um monômero gerador de poliol.
5. Método para preparar uma espuma de poliuretano, caracterizado pelo fato de compreender uma etapa de reagir um poliol e um poliisocianato na presença de uma amina cíclica ou alcoxilato de amina de Fórmula I ou II conforme definido pela reivindicação 1; ou uma etapa de reagir um poliéter poliol de amina de Fórmula III ou IV conforme definido pela reivindicação 3 com um poliisocianato.
6. Composição, conforme definida na reivindicação 1 ou método, conforme definido na reivindicação 4, caracterizado pelo fato de o monômero gerador de poliol ser selecionado do grupo consistindo de epóxidos ou álcoois halogenados, ou do grupo consistindo de óxido de etileno, óxido de propileno, e óxido de butileno.
7. Composição, conforme definida na reivindicação 1, poliéter poliol de amina, conforme definido na reivindicação 2, ou espuma, conforme definida na reivindicação 3, caracterizada pelo fato de na Fórmula I, II, III, ou IV, x e x’ serem 0 (ligação covalente).
8. Composição, conforme definida na reivindicação 1, ou espuma, conforme definida na reivindicação 3, caracterizada pelo fato de na Fórmula I ou II, R, R1-R7, e R1’-R7’ serem hidrogênio; ou o poliéter poliol de amina, conforme definido na reivindicação 2, ou a espuma, conforme definida na reivindicação 3, caracterizada pelo fato de na Fórmula III ou IV, R, R1-R7, R10, R1’-R7’, e R10’ serem hidrogênio.
9. Composição, conforme definida na reivindicação 1, ou espuma conforme definida na reivindicação 3, caracterizada pelo fato de a amina cíclica de Fórmula I ser bis(2-piperazin-1-il-etil)amina; a amina cíclica de Fórmula II ser 2-(4-(2-piperazin-1-il)etil)piperazin-1-il)etanamina; o alcoxilato de amina de Fórmula I ser 2,2’-(4,4’-(((2- hidroxietil)azanodiil)bis(etano-2,1-diil))bis(piperazina-4,1- diila))dietanol, 1,1’-(4,4’-(((2-hidroxipropil)azanodiil)bis (etano-2,1-diil))bis (piperazina-4,1-diila))bis(propan-2-ol), ou 1,1’-(4,4’-(((2-hidroxibutil)azanodiil)bis(etano-2,1- diil))bis (piperazina-4,1-diil))bis(butan-2-ol); ou o alcoxilato de amina de Fórmula II ser 2,2’-((2-(4-(2-(4-(2- hidroxietil)piperazin-1-il)etil)azanodiil)dietanol, 1,1’-((2- (4-(2-(4-(2-hidroxipropil)piperazin-1-il)etil)azanodiil)bis (propan-2-ol), ou 1,1’-((2-(4-(2-(4-(2- hidroxibutil)piperazin-1-il)etil) (piperazin-1-diil)etil) azanodiil)bis(butan-2-ol).
10. Poliéter poliol de amina, conforme definido na reivindicação 2, ou a espuma conforme definida na reivindicação 3, caracterizada pelo fato de na Fórmula III ou IV, y, y’, e y” serem independentemente números inteiros na faixa de 1 a 250, 10 a 100, ou 25 a 75; compostos de Fórmula III ou IV terem um índice de hidroxilas na faixa de 401,6 mg/g a 24 mg/g, ou de 250 mg/g a 50 mg/g; ou compostos de Fórmula III ou IV terem um peso molecular na faixa de 296 Da a 8000 Da, de 420 Da a 7000 Da, de 750 Da a 6000 Da, ou de 1000 Da a 5000 Da.
11. Espuma de poliuretano, de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de derivar de reagentes compreendendo ainda (d) um catalisador de amina que é diferente de (a) amina cíclica ou alcoxilato de amina de Fórmula I ou II ou de (a) poliéter poliol de amina de Fórmula III ou IV.
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