BRPI0611854A2 - composição de catalisador e processo empregando a mesma - Google Patents

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Abstract

COMPOSIçãO DE CATALISADOR E PROCESSO EMPREGANDO A MESMA. Uma composição de catalisador incluindo uma solução de pelo menos um membro selecionado do grupo consistindo em um carboxilato de metal alcalino e um carboxilato de metal alcalino terroso em um solvente que é não reativo com os grupos de isocianato de um poliisocianato.

Description

"COMPOSIÇÃO DE CATALISADOR E PROCESSO EMPREGANDO A MESMA"
Antecedente da Invenção
A presente invenção refere-se a uma composição decatalisador útil na produção de poliuretano contendo gruposisocianurato, uretano, uréia e/ou biureto. A composição decatalisador pode também ser empregada na formação de um po-límero celular que seja útil como isolamento térmico.
As espumas rígidas contendo grupos uretano e pre-dominantemente isocianurato (espumas PIR) foram conhecidaspor algum tempo. Os hidrocarbonetos, hidrocarboneto parci-almente halogenados e dióxido de carbono quimicamente geradosão normalmente empregados como gente de sopro na produçãode espumas rígidas.
Os carboxilatos de metal alcalino dissolvidos empolióis tendo um valor de OH elevado são tipicamente empre-gados como catalisadores na produção de espumas rígidas. 2-etilexanoato de potássio dissolvido em etileno ou di-etilenoglicol, com uma concentração de glicol de 25 por cento a 50por cento, é geralmente empregado devido a sua atividade ebaixo custo relativo. Entretanto, onde quantidades relati-vamente maiores destas composições de catalisador são intro-duzidas na produção de espumas rígidas, o índice é mudadopara baixo a uma tal extensão que o nível apropriado das es-pumas seja adversamente afetado. Em particular, a estabili-dade dimensional dos produtos de espuma é seriamente preju-dicada, e a resistência ao fogo do polímero é reduzida pelapresença de grupos de uretano.Na Patente U.S. No. 5.084.485, a água empregadapara substituir o poliol de OH elevado como um solvente paraum carboxilato alcalino. Entretanto, esta solução não é ade-quada para formulações empregando um nivel baixo de água talcomo empregando um poliisocianato na formação de uma espumade isolamento ou espuma de densidade elevada onde a presençade uma quantidade relativamente grande de água é prejudici-al. Além disso, o uso da composição de catalisador descritana Patente U.S. No. 5.084.485 como um componente para a for-mação de espumas PIR resulta em propriedades indesejáveis.
Mais particularmente, uma quantidade relativamente grande decarboxilatos de metal alcalino dissolvidos em pelo menos 50por cento de água empregados como catalisadores na produçãode espumas rígidas, como descrito na Patente U.S. No.5.084.485, resulta em uma grande quantidade de água residuale formação de dióxido de carbono conseqüente que adversamen-te afeita o nível apropriado do produto de espuma, por exem-plo, friabilidade mais elevada, estabilidade dimensional efator de isolamento térmico reduzida devido à formação dedióxido de carbono que atua como um agente de sopro limitan-do a possibilidade para usar outros agentes de sopro tal co-mo hidrocarboneto ou hidrofluorocarbonos, consumo elevado deisocianato e um falecimento na capacidade de controlar adensidade da espuma.
Portanto, existe uma necessidade para uma composi-ção catalisadora incluindo um carboxilato de metal alcalinoou um carboxilato de metal alcalino terroso em uma soluçãoque pode ser empregada na produção de uma espuma rígida quemelhora o nível apropriado, por exemplo, resistência ao fogoe estabilidade dimensional, da espuma rígida.
Breve Descrição da Invenção
De acordo com uma modalidade da presente invenção,uma composição de catalisador é fornecida a qual inclui umasolução de pelo menos um membro de um grupo consistindo emum carboxilato de metal alcalino e um carboxilato de metalalcalino terroso e um solvente que é não reativo com os gru-pos de isocianato de um poliisocianato.
É um objetivo da presente invenção para forneceruma composição de catalisador incluindo pelo menos um membrode um grupo consistindo em um carboxilato de metal alcalinoe um carboxilato de metal alcalino terroso para a produçãode espuma de PIR duras altamente reticuladas, dimensional-mente estáveis nas quais o solvente para os sais de catali-sadores não contém qualquer quantidade substancial de gruposfuncionais de OH, NH ou NH2 que reagirão com um isocianato.
É outro objetivo da presente invenção fornecer umacomposição de catalisador líquida incluindo pelo menos ummembro de um grupo consistindo em um carboxilato de metalalcalino e um carboxilato de metal alcalino terroso que sejacapaz de reduzir a diluição de isocianurato para uretano emelhorar a resistência ao fogo e propriedades mecânicas deuma espuma rígida.
É outro objetivo da presente invenção fornecer umacomposição de catalisador tendo uma viscosidade adequada pa-ra ser manipulada em temperatura ambiente.
É outro objetivo da presente invenção fornecer umcatalisador de trimerização com base em um carboxilato demetal tal como um carboxilato de metal alcalino ou carboxi-lato de metal alcalino terroso tendo estabilidade de armaze-namento melhorada em isocianato ou pré-polimeros isocianato.
Estes e outros objetivos que serão evidentes poraqueles versados na técnica são realizados reagindo-se umpoliisocianato com um composto tendo pelo menos dois átomosde hidrogênio de isocianato reativo na presença de uma com-posição de catalisador com base em uma solução de carboxila-to na qual o teor de carboxilato é de cerca de 10 por centoa cerca de 90 por cento em peso. O solvente na solução decarboxilato é um solvente sem álcool que tem substancialmen-te nenhum ou nenhum grupo funcional OH, NH ou NH2, desse mo-do prevenindo a formação de ligações de uretano com um iso-cianato e não consumindo o isocianato requerido para reaçãode trimerização. Além disso, o carboxilato pode ser pelomenos um membro selecionado do grupo consistindo em um car-boxilato de metal alcalino e um carboxilato de metal alcali-no terroso. Além disso, o composto tendo pelo menos doisátomos de hidrogênio de isocianato reativo pode ter um pesomolecular variando de cerca de 400 a cerca de 10.000 em umíndice maior do que cerca de 150.
0 termo índice empregado aqui se refere ao grau dereticulação de uma espuma. É habitual para considerar umaespuma na qual a quantidade de isocianato empregado paraproduzia a espuma é equivalente à quantidade de estequiomé-trica, ou quantidade teoricamente, quantidade de isocianatonecessário para produzir a espuma tendo um índice de 100.conseqüentemente, o índice é empregado para definir o graude sub-reticulação ou sobre-reticulação. 0 índice é calcu-lado de acordo com a seguinte fórmula geral: quantidade to-tal de isocianato dividida pela quantidade de estequiométri-ca de isocianato necessário por grupos funcionais OH ou NHou NH2 e água da formulação. A quantidade estequiométricade isocianato é a soma do peso de todos os componentes rea-tivos da formulação incluindo água, dividido pelo seu pesoequivalente respectivo e multiplicado pelo peso equivalentedo isocianato. Além disso, o valor de OH é uma medição daquantidade dos grupos de hidroxila presente em uma composi-ção de catalisador e é expresso como mg de KOH/grama da com-posição de catalisador.
Descrição Detalhada da Invenção
Uma composição de catalisador tem uma solução depelo menos um membro selecionado do grupo consistindo em umcarboxilato de metal alcalino e carboxilato de metal alcali-no terroso em um solvente que é não reativo com os grupos deisocianato de um poliisocianato.
De acordo com outra modalidade da presente inven-ção, o solvente está presente em uma quantidade menor do quecerca de 90 por cento em peso da composição de catalisador.
De acordo com ainda outra modalidade da presente invenção, aágua está presente em uma quantidade menor do que cerca de25 por cento em peso da composição de catalisador.
De acordo de com outra modalidade da presente in-venção, um processo para formar uma composição de catalisa-dor é fornecido no qual inclui reagir ácido etilexanóico comuma solução de água de 50 por cento de KOH para formar umamistura de reação, adicionar um solvente à mistura de reaçãoe remover o excesso de água da mistura de reação incluindo osolvente após a reação. De acordo com outra modalidade dapresente invenção, uma relação molar do ácido etilecanóicopara KOH é de cerca de 0,9:1,0 até a cerca de 1,1:1,0. Deacordo com ainda outra modalidade da presente invenção, arelação molar é de cerca de 1,0:1,0 até a cerca de 1,05:1,0.
De acordo com ainda outra modalidade da presente invenção, aremoção da água em excesso da mistura de reação é realizadaempregando destilação sob vácuo. De acordo com ainda outramodalidade da presente invenção, a temperatura do processopode ser mantida a abaixo de cerca de 80°C. De acordo decom ainda outra modalidade da presente invenção. A composi-ção de catalisador tem uma solução de pelo menos um membroselecionado do grupo consistindo em um carboxilato de metalalcalino e carboxilato de metal alcalino terroso em um sol-vente que é não reativo com os grupos de isocianato de umpoliisocianato e água que está presente em uma quantidademenor do que cerca de 25 por cento em peso da composição decatalisador, onde o solvente está presente em uma quantidademenor do que cerca de 90 por cento em peso da composição decatalisador.
De acordo com outra modalidade da presente inven-ção, a quantidade da água presente na composição de catali-sador final é menor do que cerca de 5 por cento em peso. Deacordo com outra modalidade da presente invenção, a quanti-dade de água presente na composição de catalisador final me-nor do que cerca de 4,5 por cento em peso. De acordo comainda outra modalidade da presente invenção, a quantidade deágua presente na composição de catalisador final é menor doque cerca de 3,5 por cento em peso.
A presente invenção também refere-se a uma compo-sição de catalisador para a produção de espumas rígidas con-tendo grupos uretano e predominantemente isocianurato obti-dos reagindo-se a) pelo menos um poliisocianato com b) pelomenos um composto tendo pelo menos dois átomos de hidrogêniode isocianato reativo na presença de c) uma composição decatalisador tendo uma solução compreendendo pelo menos ummembro pelo menos selecionado do grupo consistindo em umcarboxilato de metal alcalino e um carboxilato de metal al-calino terroso em um solvente que é não reativo com os gru-pos de isocianato de um poliisocianato e d) agente de sopro.
De acordo com outra modalidade da presente invenção, o car-boxilato esta presente em uma quantidade menor do que 90 porcento em peso da composição de catalisador. De acordo comoutra ainda modalidade da presente invenção, água pode tam-bém ser presente em uma quantidade menor do que cerca de 25por cento em peso da composição de catalisador. Além disso,outros auxiliares e aditivos conhecidos podem ser empregadosna produção das espumas rígidas. 0 agente de sopro pode serágua, um hidrocarboneto, um gás, um hidroclorofluorocarbono,um hidrofluorocarboneto ou qualquer combinação destes. Estareação pode ser realizada em um índice acima de cerca de150. De acordo com outra modalidade da presente invenção, oíndice está na faixa de cerca de 170 a cerca de 400. Opcio-nalmente, um agente de reticulação e/ou extensor de cadeiatendo pelo menos dois átomos de hidrogênio de isocianato re-ativo e um peso molecular de cerca de 32 a cerca de 399 podeesta presente na composição de catalisador. De acordo comainda outra modalidade da presente invenção, a pelo menos umcomposto tendo dois átomos de hidrogênio de isocianato rea-tivo pode ter um peso molecular de cerca de 400 a cerca de10.000.
De acordo com outra modalidade da presente inven-ção, uma solução incluindo um carboxilato de metal alcalinoou um carboxilato de metal alcalino terroso em um solventetendo substancialmente nenhum ou nenhum grupo funcional deOH, NH ou NH2 é empregada como catalisador de trimerização.
De acordo com outra modalidade da presente invenção, o car-boxilato está presente na faixa de cerca de 10 por cento acerca de 90 por cento em peso com base no peso total da so-lução. De acordo com ainda outra modalidade da presente in-venção, o carboxilato está presente na faixa de cerca de 10por cento a cerca de 80 por cento em peso com base no pesototal da solução. De acordo com ainda outra modalidade dapresente invenção, o carboxilato pode ser um carboxilato desódio, um carboxilato de potássio ou um carboxilato de cálcio.
De acordo com outra modalidade da invenção, aquantidade do carboxilato presente na composição de catali-sador é de cerca de 50 por cento a cerca de 80 por cento empeso com base no peso total da solução, a quantidade de sol-vente presente na composição de catalisador é de cerca de 20por cento a cerca de 50 por cento em peso com base no pesototal da solução e a quantidade de água residual presente nacomposição de catalisador é menor do que cerca de 25 porcento em peso com base no peso total da solução. De acordocom outra modalidade da presente invenção, o valor de OH dacomposição de catalisador é menor do que cerca de 20mg deKOH/grama da composição de catalisador final.
0 carboxilato pode ser derivado de um ácido de po-licarboxilico ou ácido de carboxilico cíclico ou linear talcomo ácido fórmico, ácido acético, ácido propiônico, ácido3-cloropropiônico, ácido piválico, ácido butírico, ácido g-aminobutírico, ácido valérico, ácido acrílico, ácido cinâmi-co, ácido crotônico, ácido oléico, ácido benzóico, ácido 2-hidroxibenzóico, ácido p-aminobenzóico, ácido p-metilbenzóico, ácido naftóico, ácido ciclopentanocarboxiIi-co, ácido 3,3-dimetilcicloexanocarboxílico, ácido oxálico,ácido malônico, ácido sucínico, ácido glutárico, ácido adí-pico, ácido maléico, ácido fumárico, ácido itálico, ácidoisoftálico e ácido tereftálico. De acordo com outra modali-dade da presente invenção, o ácido de carboxilico contendopelo menos um grupo de carboxilico e têm um peso molecularvariando de cerca de 46 a cerca de 2000.
Alternativamente, o carboxilato pode ser derivadode um ácido de ácido carboxilico ou policarboxiIico tendo 1ou mais grupos de hidroxila. De acordo com outra modalidadeda presente invenção, o carboxilato pode ser lactato de po-tássio, ricinoleato de potássio e dimetilolpropionato de po-tássio.De acordo com outra modalidade da presente inven-ção, o carboxilato é um octoato tal como caprilato de litio,caprilato de sódio, caprilato de potássio, caprilato de cál-cio, 2-etilexanoato de litio, 2-etilexanoato de sódio, 2-etilexanoato de cálcio ou 2-etilexanoato de potássio. Deacordo com outra modalidade da presente invenção, o carboxi-lato é 2-etilexanoato de potássio.
O solvente empregado na solução das modalidades dapresente invenção pode ser um solvente aprótico ou um com-posto químico tendo nenhum ou substancialmente nenhum grupofuncional de OH, NH e/ou NH2. 0 solvente aprótico pode serum metóxi-éter; um éster incluindo acetatos, adipatos, eptalatos; uma cetona; um éster de fosfato ou uma amina ter-ciária. Estes solventes substituem solventes tipo polioltendo um grau elevado dos grupos de OH geralmente empregadosna produção de poliuretano ou poliisocianuratos. Além dis-so, os solventes empregados em uma solução, de acordo com apresente invenção, podem também fornecer uma solução tendouma baixa viscosidade adequada para a produção de poliureta-no ou poliisocianuratos.
De acordo com outra modalidade da presente inven-ção, o solvente inclui os grupos funcionais que são não rea-tivos com grupos de isocianato durante uma reação química.
De acordo com outra modalidade da presente invenção, o sol-vente de aprótico pode ser um sulfóxido de dialquila, umaN, N-dialquilalcanoamida, um fosfonato de arila ou alquila,um fosfato de trialquila, um carbonato orgânico, uma aminaterciária, uma cetona ou qualquer combinação destes. De a-cordo com outra modalidade da presente invenção, o solventeé di-etila-etila-fosfonato, tetrametilenesulfona, l-metil-2-pirrolidinona, trietilfosfato, tributiletilfosfato, acetoni-trila, dimetilcarbonato, dimetilbenzilamina, dimetilamino-propilexaidrotriazina, pentametildietilenamina, di-isobutilcetona, cetona de n-amil de metila ou qualquer com-binação destes.
Alternativamente, o solvente pode ser um éter ten-do substancialmente nenhum grupo de hidroxila livre. De a-cordo com outra modalidade da presente invenção, o solventeé um éster tendo substancialmente nenhum grupo de hidroxilalivre derivado de um ácido mono, di- ou poli- carboxilicocom um monol, diol, triol ou glicol éter, um triglicerideoderivado de um ácido alifático ou aromático com glicerol,uma amida tendo substancialmente nenhum grupo de -NH livrederivado de um ácido de carboxilico aromático ou alifáticocom uma amina ou qualquer combinação destes. 0 solvente po-de também ser um copolimero de polialquilenoóxido de silanoou siloxano tendo substancialmente nenhum grupo de hidroxilalivre.
De acordo com outra modalidade da presente inven-ção, a composição de catalisador pode incluir um carboxilatode metal alcalino ou um carboxilato de metal alcalino terro-so em uma quantidade de cerca de 10 por cento a cerca de 90por cento em peso com base no peso total da solução. De a-cordo com ainda outra modalidade da presente invenção, ocarboxilato está presente em uma quantidade de cerca de 10por cento a cerca de 80 por cento em peso com base no pesototal da solução. De acordo com ainda outra modalidade dapresente invenção, o carboxilato está presente em uma quan-tidade de cerca de 50 por cento a cerca de 80 por cento empeso com base no peso total da solução.
De acordo com outra modalidade da presente inven-ção, a composição de catalisador pode incluir o solvente emuma quantidade de cerca de 10 por cento a cerca de 90 porcento em peso com base no peso total da solução. De acordocom ainda outra modalidade da presente invenção, o solventeestá presente em uma quantidade de cerca de 20 por cento acerca de 90 por cento em peso com base no peso total da so-lução. De acordo com ainda outra modalidade da presente in-venção, o solvente está presente em uma quantidade de cercade 20 por cento a cerca de 50 por cento em peso com base nopeso total da solução.
A composição de catalisador da presente invençãopode também conter água da formação de um carboxilato, ondea água está presente em uma quantidade abaixo de cerca de 25por cento em peso com base em um peso total da composição decatalisador. De acordo com outra modalidade da presente in-venção, a quantidade de água presente na composição de cata-lisador é menor do que cerca de 5 por cento em peso.
De acordo com outra modalidade da presente inven-ção, o valor de OH da composição de catalisador é menor doque cerca de 20 mg KOH/grama. De acordo com ainda outra mo-dalidade da presente invenção, o valor de OH da composiçãode catalisador é menor do que cerca de 10 mg/grama da compo-sição de catalisador.De acordo com outra modalidade da presente inven-ção, a composição de catalisador tendo uma solução de pelomenos um membro selecionado do grupo consistindo em um car-boxilato de metal alcalino e um carboxilato de metal alcali-no terroso em água que está presente em uma quantidade nafaixa de cerca de 10 a cerca de 25 por cento em peso da com-posição catalisadora, onde o carboxilato está presente emuma quantidade na faixa de cerca de 75 a cerca de 90 porcento em peso da composição de catalisador.
De acordo com outra modalidade da presente inven-ção, a composição de catalisador tendo uma solução de pelomenos um membro selecionado do grupo consistindo em um car-boxilato de metal alcalino e um carboxilato de metal alcali-no terroso em um solvente que é não reativo com os grupos deisocianato de um poliisocianato, onde o solvente está pre-sente em uma quantidade na faixa de cerca de 10 a cerca de25 por cento em peso da composição de catalisador, e onde ocarboxilato está presente em uma quantidade na faixa de cer-ca de 75 a cerca de 90 por cento em peso da composição decatalisador.
0 agente de sopro pode ser um hidrocarboneto, umgás, um hidroclorofluorocarboneto, um hidrofluorocarbonetoou qualquer combinação destes. De acordo com outra modali-dade da presente invenção, o agente de sopro é isopentano,n-pentano, ciclopentano, isobuteno, nitrogênio, ar, dióxidode carbono, HCFC-141b, HCFC-142b, HCFC-22, HFC-134a, HFC-152a, HFC-245fa, HFC-245ca, HFC-236ea, HFC-365mfc, e outros,tetrametilsilano ou qualquer combinação destes. De acordocom ainda outra modalidade da presente invenção, o agente desopro é disso um perfluoro, um éster, um acetal, uma cetonaou qualquer combinação destes. De acordo com ainda outramodalidade da presente invenção, o agente de sopro é isopen-tano, n-pentano, ciclopentano, isobutano, HCFC-141b, 245fa,HFC-365mfc, HFC-134a ou qualquer combinação destes.
A composição de catalisador da presente invençãopode ser adicionada a um isocianato, um pré-polimero de iso-cianato ou um componente de poliol.
A composição de catalisador da presente invençãopode também ser empregada em uma formulação de poliuretanoou poliisocianurato na qual a composição de catalisador estápresente em uma quantidade de cerca de 0,3 por cento a cercade 10 por cento com base no peso total da formulação de po-liuretano ou poliisocianurato.
Alternativamente, o carboxilato de metal alcalinopode ser um octoato. De acordo com outra modalidade da pre-sente invenção, o carboxilato de metal alcalino é 2-etilexanoato de potássio. Além disso, o teor de carboxilatode metal alcalino da solução pode ser de cerca de 10 porcento a cerca de 90 por cento em peso. De acordo com aindaoutra modalidade da presente invenção, o teor de carboxilatode metal alcalino é de cerca de 10 a cerca de 80 por centoem peso. De acordo com ainda outra modalidade da presenteinvenção, o teor de carboxilato de metal alcalino é de cercade 50 a cerca de 80 por cento em peso.
Qualquer dos poliisocianatos convencionalmente em-pregado na técnica de preparação de espumas de poliisocianu-rato, podem ser empregados nas misturas de reação de espumadescrito acima. De acordo com outra modalidade da presenteinvenção, os poliisocianatos conhecidos como poliisocianatosde polifenila de polimetileno podem ser empregados nas mis-turas de reação de espuma descritos acima. De acordo comoutra modalidade da presente invenção, os poliisocianatos depolifenila de polimetileno podem incluir de cerca de 20 porcento a cerca de 85 por cento em peso de metileno-bis(isocianato de fenila) e o restante da mistura pode serpoliisocianatos de polifenila de polimetileno tendo uma fun-cionalidade maior do que cerca de 2,0. Uma descrição deta-lhada deste poliisocianatos e métodos para sua preparaçãopode ser encontrado na Patente U.S. No. 3.745.133, que estaincorporada aqui por referência em sua totalidade.
De acordo com outra modalidade da presente inven-ção, qualquer poliisocianato orgânico pode ser empregado noprocesso da presente invenção. Os poliisocianatos satisfa-tórios incluem poliisocianatos aromáticos, alifáticos, hete-rociclicos, aralifáticos e de cicloalifáticos e qualquercombinação destes. Os exemplos de isocianatos úteis inclu-em: diisocianatos tal como diisocianato de m-fenileno, dii-socianato de p-fenileno, diisocianato de 2,4-tolueno, diiso-cianato de 2,6-tolueno, diisocianato de 1,6-hexametileno,diisocianato de 1,4-hexametileno, diisocianato de 1,4-cicloexano, diisocianato de hexaidrotolueno e seus isômeros,diisocianato de 1,5-naftileno, diisocianato de 1-metil-fenila-2,4-fenila, diisocianato de 4,4'-difenil-metano, dii-socianato de 2,4'-difenil-metano, diisocianato de 4,4'-bifenileno, diisocianato de 3,3'-dimetóxi-4,41-bifenileno e3,3'-dimetil-difenil-propano-4,41-diisocianato; triisociana-tos tal como triisocianato de 2,4,6-tolueno; e poliisociana-tos tal como 4,41-dimetil-difenil-metano-2, 2', 5,5'-tetraisocianato e os polifenilpoliisocianatos de polimetile-no. De acordo com outra modalidade da presente invenção, opoliisocianato é poliisocianato de polifenila de polimetile-no, diisocianato meta ou para fenileno, diisocianato de he-xametileno, diisocianato de tolueno e diisocianato de dife-nilmetano.
Os isocianatos úteis para a produção de espumasrígida podem ser do tipo descrito, por exemplo, por W. Sief-ken in Justus Liebigs Annalen der Chemie, 562, páginas 75 a136, por exemplo aqueles correspondendo à fórmula Q(NCO)n naqual η =2 a 4 e Q é um radical de hidrocarboneto alifáticocontendo 2 a 18 átomos de carbono, um radical de hidrocarbo-neto cicloalifático contendo 4 a 15 átomos de carbono, umradical de hidrocarboneto aromático contendo 6 a 15 átomosde carbono ou um radical de hidrocarboneto aralifático con-tendo 8 a 15 átomos de carbono. De acordo com uma modalida-de da presente invenção, η na fórmula Q(NCO)n é igual a 2.
De acordo com outra modalidade da presente invenção, o radi-cal de hidrocarboneto alifático contém 6 a 10 átomos de car-bono. De acordo com ainda outra modalidade da presente in-venção, o radical de hidrocarboneto cicloalifático contém 5a 10 átomos de carbono. De acordo com ainda outra modalida-de da presente invenção, o radical de hidrocarboneto aromá-tico contém 6 a 13 átomos de carbono. De acordo com aindaoutra modalidade da presente invenção, o radical de hidro-carboneto aralifático contém 8 a 13 átomos de carbono.
Os exemplos específicos de tais poliisocianatossão determinados em German Offenlegungsschrift 2.832.253,páginas 10 a 11. Alternativamente, o poliisocianato podetambém ser uma mistura de diisocianato de 2,4-tolueno ou di-isocianato de 2,6-tolueno ("TDI") e poliisocianatos de poli-metileno de polifenila do tipo produzido por fosgenação decondensados de anilina-formaldeído ("MDI bruto") e poliiso-cianatos contendo grupos carbodiimida, grupos uretano, gru-pos alofanato, grupos isocianurato, grupos uréia ou gruposbiureto ("poliisocianatos modificados"). Os poliisocianatosmodificados podem ser derivados de um diisocianato de 2,4-tolueno e/ou diisocianato de 2,6-tolueno ou de um diisocia-nato de metano de 4,4'-difenila e/ou diisocianato de metanode 2,4-difenila.
Os compostos tendo pelo menos dois átomos de hi-drogênio de isocianato reativo e um peso molecular de 400 acerca de 10.000 podem ser úteis no processo da presente in-venção. Estes compostos quando incluir compostos contendogrupos aminos, grupos tiol, e grupos carboxila. De acordocom outra modalidade da presente invenção, os compostos con-têm grupos hidroxila. De acordo com ainda outra modalidadeda presente invenção, os compostos incluem 2 a 8 grupos dehidroxila, especialmente esses tendo um peso molecular nafaixa de cerca de 1.000 a cerca de 6.000. De acordo com a-inda outra modalidade da presente invenção, o peso molecularestá na faixa de cerca de 2.000 a cerca de 6.000.Os poliéteres, poliésteres, policarbonatos e ami-dos de poliéster contendo pelo menos 2 grupos hidroxila sãoexemplos dos tipos de compostos reativos de isocianato quepode ser empregado no processo da presente invenção, por e-xemplo, a produção de poliuretanos homogêneos e celulares.
Os exemplos específicos destes compostos conhecidos são de-terminados em German Offenlegungsschrift 2.832.253, páginas11-18. De acordo com outra modalidade da presente invenção,os poliéteres, poliésteres, policarbonatos e amidos de poli-éster contêm 2 a 8 grupos hidróxi. De acordo com ainda ou-tra modalidade, os poliéteres, poliésteres, policarbonatos eamidos de poliéster contêm 2 a 6 grupos hidroxila. De acor-do com ainda outra modalidade da presente invenção, os poli-éteres, poliésteres, policarbonatos e amidos de poliéstertêm um valor de OH de cerca de 28 a cerca de 56. De acordocom ainda outra modalidade da presente invenção, qualquercombinação dos poliéteres, poliésteres, policarbonatos e a-midos de poliéster descritos acima podem ser empregados.
Alternativamente, os compostos contendo pelo menosdois átomos de hidrogênio reativo de isocianato e tendo umpeso molecular de cerca de 32 a cerca de 399 podem ser in-cluídos na mistura de reação durante o processo da presenteinvenção. Estes compostos podem conter grupos hidroxilae/ou grupos amina e/ou grupos tiol e/ou grupos carboxila.
De acordo com outra modalidade da presente invenção, estescompostos são compostos contendo grupos hidroxila e/ou gru-pos aminas que servem como agentes de extensor de cadeiae/ou agentes. Estes compostos podem conter de 2 a 8 átomosde hidrogênio reativo de isocianato. De acordo com outramodalidade da presente invenção, estes compostos contêm de 2a 4 átomos de hidrogênio reativo de isocianato. Os exemplosespecíficos destes compostos são determinados em German Of-fenlegungsschrift 2.832.253, páginas 10-20.
Similarmente, qualquer dos polióis convencional-mente empregado na produção de espumas de poliisocianuratopode ser empregado na mistura de reação de espuma de acordocom esta invenção. Tais polióis incluem polióis de poliétere poliéster tendo funcionalidades de 2 a 6 e pesos molecula-res variando de cerca de 60 até a cerca de 1000 ou mais ele-vado.
Ao mesmo tempo em que polióis tendo pesos molecularesmais elevados podem ser empregados, os polióis tendem a sersólidos ou líquidos altamente viscosos e são conseqüentemen-te menos desejáveis por causa de considerações de miscibili-dade e manipulação.
De acordo com outra modalidade da presente inven-ção, os polióis são empregados em uma mistura de reação deformação de espuma em quantidades na faixa de cerca de 0,01equivalentes a cerca de 0,4 equivalentes por equivalente depoliisocianato. Uma descrição detalhada e exemplificação detais polióis são determinadas na Patente U.S. No. 3.745.133,que esta incorporada aqui por referência em sua totalidade.
Na presente invenção, os componentes de reação,incluindo a composição de catalisador moderna, podem ser re-agidos por qualquer processo de estágio único conhecido, porexemplo, o processo pré-polímero ou o processo semi-pré-polímero. As máquinas tal como aquelas descritas na PatenteU.S. No. 2.764.565 podem ser empregadas. Além disso, qual-quer processo de laminador conhecido pode também produzirespumas rígidas contendo grupos uretano e predominantementede isocianato. Particulares de outras máquinas de processoque pode também ser empregada na prática da presente inven-ção são determinados em Kunststoff-Handbuch, Vol. VII, edi-tado por Vieweg e Hochtlen, Carl Hanser Verlag, Munchen1966, por exemplo nas páginas 121-205.
De acordo com outra modalidade da presente inven-ção, todos os componentes são reagidos em um índice acimacerca de 150. De acordo com ainda outra modalidade da pre-sente invenção, todos os componentes são reagidos em um ín-dice de cerca de 170 a cerca de 300.
As espumas rígidas contendo grupos uretano de iso-cianurato e predominantemente produzidas de acordo com apresente invenção podem ser empregadas, por exemplo, comomateriais isolantes, particularmente na indústria de cons-trução.
De acordo com outra modalidade da presente inven-ção, uma composição de espuma de poliuretano ou poliisocia-nurato pode também compreendem aditivos conhecidos opcionaistal como ativadores, catalisadores ou aceleradores, coloran-tes, pigmentos, tinturas, agentes de reticulação/ extensorde cadeia, tensoativos, cargas, estabilizadores, antioxidan-tes, plastificantes, retardantes de chama e os outros.
Por exemplo, as cargas podem incluir cargas orgâ-nicas e inorgânicas convencionais e os agentes de reforço.Os exemplos mais específicos incluem cargas inorgânicas, talcomo minerais de silicato, por exemplo, filosilicatos talcomo antigorita, serpentina, hornblendas, anfibolos, criso-tilo, e talco; óxidos de metal, tal como óxidos de alumínio,óxidos de titânio e óxidos de ferro; sais de metal, tal comogiz, barita e pigmentos inorgânicos, tal como sulfeto decádmio, sulfeto de zinco e vidro, entre outros; caulim (ar-gila de porcelana), silicato de alumínio e co-precipita desulfato de bário e silicato de alumínio, e minerais fibrososnaturais e sintéticos, tal como volastonita, metal, e fibrasde vidro de vários comprimentos. Os exemplos de cargas or-gânicos adequados são negros de fumo, melamina, colofônia,resina de ciclopentadienila, fibras celulosas, fibras de po-liamida, fibras de poliacrilonitrila, fibras de poliuretano,e fibras de poliéster com base em ésteres de ácidos dicarbo-xílico de alifático e/ou aromático, e em particular, fibrasde carbono. De acordo com outra modalidade da presente in-venção, as cargas inorgânicas e orgânicas podem ser emprega-das individualmente ou como misturas.
Os auxiliares opcionais e aditivos que podem serempregados no processo da presente invenção incluem substân-cias orgânicas facilmente voláteis que atua como outros a-gentes de sopro; aceleradores de reação e retardantes de re-ação conhecidos; aditivos tensoativos de superfície, tal co-mo emulsificadores e estabilizadores de espuma; reguladoresde células conhecidas tal como parafinas ou álcoois graxosou polisiloxanos de dimetila; pigmentos; tinturas; agentesretardante de chama tal como fosfato de cresila de difenila,fosfato de tricresila; estabilizadores contra os efeitos deenvelhecer e exposição às intempéries; plastificantes; agen-tes fungistáticos e bacteriostático; e também as cargas, talcomo sulfato de bário, diatomito, negro de fumo ou branco degesso.
Os exemplos específicos destes auxiliares opcio-nais e aditivos são descritos, por exemplo, em German Offen-legungsschrift 2.732.292, páginas 21-24. Os outros exemplosde aditivos tensoativos e estabilizadores de espuma, regula-dores de células, retardantes de reação, estabilizadores,agentes de aprova de chama, plastificantes, tinturas, car-gas, agente fungistático e agentes bacteriostáticos que po-dem opcionalmente ser empregado de acordo com a invenção edetalhes sobre o uso de tais aditivos e o modo no qual elestrabalham pode ser encontrado em Kunststoff-Handbuch, Vol.VII, editado por Vieweg e Hochtlen, Carl Hanser Verlag, Mun-chen, 1966, por exemplo em páginas 103 a 113.
Os exemplos de retardantes de chama adequado sãofosfato de tricresila, fosfato de tris(2-cloroetila),tris(2- fosfato de cloropropila), e fosfato de tris (2,3-dibromopropila). Um retardante de chama adequado nas compo-sições da presente invenção compreendendo FYROL PCF®, que éum tris (propil de cloro)fosfato, disponível de Akzo NobelFunctional Chemicals.
Além dos fosfatos de halógeno substituídos por ha-logênio acima mencionado, é também possível usar retardantesde chama inorgânica ou orgânica, tal como fósforo vermelho,hidrato de óxido de alumínio, trióxido de antimônio, óxidoarsênico, polifosfato de amônio (EXOLIT® de Clariant) e sul-fato de cálcio, grafitas expansiveis ou derivados ácidos decianúrico, por exemplo, melamina, ou misturas de dois oumais retardantes de chama, por exemplo, polifosfatos de amô-nio e melamina, e, se desejado, amido de milho, ou polifos-fato de amônio, melamina, e grafita expansivel e/ou, se de-sejado, poliésteres aromáticos.
De acordo com outra modalidade da presente inven-ção, os relaxadores de desempenho UV, ou estabilizadores deluz UV, podem ser incluídos nas misturas de reação de formapara prevenir a interrupção e perda de propriedades químicase físicas na estrutura de composito devido a luz de UV. Deacordo com outra modalidade da presente invenção, os relaxa-dores de desempenho UV inclui Tinuvin® 1130 e Tinuvin® 2 92de Ciba. Evidente, qualquer outros relaxadores de desempe-nho UV disponível de Ciba ou qualquer outro fornecedores e-quivalente podem ser incluídos. Além disso, outros relaxa-dores de desempenho UV podem incluir, porém não são limita-dos a, Tinuvin® 123 e Tinuvin® 900 de Ciba.
Os detalhes adicionais sobre os outros aditivos eauxiliares convencionais mencionados acima podem ser obtidosda literatura especialista, por exemplo, da monografia porJ. H. Saunders e K. C. Frisch, High Polymer, Volume XVI,Polyurethanes, Partes 1 e 2, Interscience Publishers 1962 e1964, respectivamente, ou Kunststoff-Handbuch, Polyurethane,Volume VII, Carl-Hanser-Verlag, Munich, Vienna, Ia e 2a Edi-ções, 1966 e 1983; incorporados aqui por referência.
Os seguintes exemplos são apresentados para ilus-trar a presente invenção e não deve ser interpretada paralimitar seu escopo. Nesses exemplos, todas as partes e por-centuais são em peso a menos de outra maneira indicado.
Exemplos Comparativos 1-2 e Exemplos 3-10
Exemplos Comparativos 1-2 são composições de cata-lisador comercialmente disponíveis de Pelron Corporation eAir Products e Chemical, Inc., respectivamente.
Exemplo 3 foi preparado empregando o seguinte pro-cedimento: 144,2 gramas de ácido 2-etilexanóico foram mistu-rados em um frasco com 112,2 gramas de uma solução de água a50 por cento de KOH e agitados durante 10 minutos. 65,5gramas de DMSO foram então adicionados à mistura de reação,e água foi removida da mistura de reação por destilação sobvácuo até que cerca de 3,5 por cento de água permanecesse nacomposição de catalisador. A composição de catalisador ob-tida foi uma solução clara.
Exemplo 9 foi preparado empregando o seguinte pro-cedimento: 147,1 gramas de ácido de 2-etilexanóico forammisturados em um frasco com 112,2 gramas de uma solução deágua a 50 por cento de KOH e agitados durante 10 minutos.65,5 gramas de di-isobutil-adipato foram então à mistura dereação, e água foi removida da mistura de reação incluindodi-isobutil-adipato por destilação sob vácuo até cerca de3,5 por cento de água permanecesse na composição de catali-sador. A composição de catalisador obtida foi uma soluçãoclara.
Exemplos 3-8 e 10 foram preparados empregando osmesmos procedimentos descritos acima com respeito ao Exemplo3 exceto que um solvente diferente foi empregado em cada dosexemplos.
As composições dos Exemplos Comparativos 1-2 e E-xemplos 3-10 são listadas na tabela 1 abaixo. O valor de OHé a medição da quantidade de grupo de hidroxila presente emuma composição de catalisador e é expresso como mg deKOH/grama da composição de catalisador.
Tabela 1
<table>table see original document page 26</column></row><table><table>table see original document page 27</column></row><table>
Exemplo Comparativo da Formulação 11 e Exemplo daFormulação 12-18
Estes exemplos de formulação são relacionados comfabricação de espumas rígidas. As composições de catalisa-dor específicas, os materiais e quantidades empregadas paraproduzir as espumas rígidas e os resultados do testa as es-pumas são listados na tabela 2 abaixo.
Procedimento: todos as formulações, ingredientesde exceto para isocianato foram agitados em um recipienteaté que uma mistura homogênea foi obtida. O isocianato foientão adicionado à mistura homogênea e agitada durante 7 se-gundos com uma hélice a 5000 r.p.m. A mistura de reação foientão imediatamente derramada em uma caixa de madeira de20x20x20cm onde a expansão e cura das espumas ocorreu. Aspropriedades da espuma foram medidas após 24 horas.
Tabela 2
<table>table see original document page 28</column></row><table><table>table see original document page 29</column></row><table><table>table see original document page 30</column></row><table>
Foi observado que as espumas produzidas empregandoFormulações 12-18 com as composições de catalisador dos E-xemplos 3 a 9, respectivamente, aumentarão a resistênciacompressiva e reterão mais peso após o teste de queima doque a espuma produzida empregando Exemplo de Formulação Com-parativo 11 com a composição de catalisador do Exemplo Com-parativo 1.
Exemplos de Formulação Comparativos 19-20 e Exem-plo de Formulação 21-26
Uma serie de espumas foi produzida empregando osmesmos procedimentos e reagentes como foram descritos e em-pregada acima com respeito a Formulação Comparativa 11 e E-xemplos de Formulação 12-18 com a exceção de um poliol depoliéster aromático diferente, agente de sopro e em algunscasos uma composição de catalisador diferente. As composi-ções de catalisador especificas, materiais e quantidades em-pregadas para produzir as espumas dos Exemplos de Comparati-vos Formulação 19-20 e Exemplos de Formulação 21-26 e os re-sultados de testar as espumas são listados na tabela 3 abaixo.
Tabela 3
<table>table see original document page 31</column></row><table><table>table see original document page 32</column></row><table><table>table see original document page 33</column></row><table>Foi observado que as espumas produzidas empregandoExemplos de Formulação 21-26 com as composições de catalisa-dor dos Exemplos 3 a 7 e 10, respectivamente, tiveram resis-tência compressiva aumentada e reterão mais peso após o tes-te de queima que as espumas produzidas empregando Exemplosde Formulação Comparativa 19-20 com as composições de cata-lisador de Exemplos Comparativos 1-2, respectivamente.
Ao mesmo tempo em que as modalidades exemplaresforam mostradas e descritas, será entendido por aquele ver-sado na técnica que varias modificações e substituições podeser feita a esta sem afasta-se do espirito e escopo da in-venção. Adequadamente, será entendido que a presente inven-ção foi descrita por modo de ilustrações e não limitação.

Claims (26)

1. Composição, CARACTERIZADA pelo fato de que com-preende uma solução de pelo menos um membro selecionado dogrupo consistindo em um carboxilato de metal alcalino e umcarboxilato de metal alcalino terroso em um solvente que énão reativo com os grupos isocianato de um poliisocianato.
2. Composição, de acordo com a reivindicação 1,CARACTERIZADA pelo fato de que o carboxilato é selecionadodo grupo consistindo em carboxilato de sódio, carboxilato depotássio e carboxilato de cálcio.
3. Composição, de acordo com a reivindicação 1,CARACTERIZADA pelo fato de que o carboxilato é derivado deum ácido carboxilico linear ou cíclico ou de um ácido poli-carboxiIico.
4. Composição, de acordo com a reivindicação 3,CARACTERIZADA pelo fato de que o ácido carboxilico ou ácidopolicarboxílico é selecionado do grupo consistindo em ácidofórmico, ácido acético, ácido propiônico, ácido 3-clõropropiônico, ácido pivalico, ácido butírico, ácido g-aminobutírico, ácido valérico, ácido acrílico, ácido cinâmi-co, ácido crotônico, ácido oléico, ácido benzóico, ácido 2-hidroxibenzóico, ácido p-aminobenzóico, ácido p-metilbenzóico, ácido naftóico, ácido ciclopentanecarboxíIi-co, ácido 3,3-dimeticicloexanocarboxílico, ácido oxálico,ácido malônico, ácido sucínico, ácido glutárico, ácido adí-pico, ácido maleico, ácido fumárico, ácido ftálico, ácidoisoftálico e ácido tereftálico.
5. Composição, de acordo com a reivindicação 3,CARACTERIZADA pelo fato de que o ácido carboxilico contémpelo menos um grupo carboxilico e têm um peso molecular va-riando de cerca de 46 a cerca de 2000.
6. Composição, de acordo com a reivindicação 1,CARACTERIZADA pelo fato de que o carboxilato é derivado deum ácido policarboxilico ou carboxilico tendo 1 ou mais gru-pos hidroxila.
7. Composição, de acordo com a reivindicação 6,CARACTERIZADA pelo fato de que o carboxilato é selecionadodo grupo consistindo em lactato de potássio, ricinoleato depotássio e dimetilolpropionato de potássio.
8. Composição, de acordo com a reivindicação 1,CARACTERIZADA pelo fato de que o carboxilato é um octoato.
9. Composição, de acordo com a reivindicação 8,CARACTERIZADA pelo fato de que o carboxilato é caprilato delitio, caprilato de sódio, caprilato de potássio, caprilatode cálcio, 2-etilexanoato de litio, 2-etilexanoato de sódio,-2-etilexanoato de cálcio ou 2-etilexanoato de potássio.
10. Composição, de acordo com a reivindicação 1,CARACTERIZADA pelo fato de que o solvente inclui grupos fun-cionais que são não reativos com grupos de isocianato duran-te uma reação química.
11. Composição, de acordo com a reivindicação 1,CARACTERIZADA pelo fato de que o solvente é um solvente a-prótico selecionado do grupo consistido em um sulfóxido dedialquil, uma N,N-dialquilalcanoamida, um fosfonato de arilaou alquila, um fosfato de trialquila, um carbonato orgânico,uma amina terciária, uma cetona e qualquer combinação des-tes.
12. Composição de catalisador, de acordo com areivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que o solvente éum solvente aprótico selecionado do grupo consistido em di-etilo-etil-fosfonato, tetrametilenossulfona, l-metil-2-pirrolidinona, trietilfosfato, tributiletilfosfato, acetoni-trila, dimetilcarbonato, dimetilbenzilamina, dimetilamino-propilexahidrotriazina, pentametildietilenamina, di-isobutilcetona, cetona de n-amil de metila e qualquer combi-nação destes.
13. Composição, de acordo com a reivindicação 1,CARACTERIZADA pelo fato de que o solvente é um éter tendosubstancialmente nenhum grupo hidroxila livre.
14. Composição, de acordo com a reivindicação 1,CARACTERIZADA pelo fato de que o solvente é um éster tendosubstancialmente nenhum grupo hidroxila livre derivado de umácido mono, di- ou poli-carboxilico com um éter monol, diol,triol ou glicol, um triglicerideo derivado de um ácido ali-fático ou aromático com glicerol, uma amida tendo substanci-almente nenhum grupo -NH livre derivado de um ácido carboxi-Iico alifático ou aromático com uma amina, ou qualquer com-binação destes.
15. Composição, de acordo com a reivindicação 1,CARACTERIZADA pelo fato de que o solvente é um copolimero depolialquilenóxido de silano ou siloxano tendo substancial-mente nenhum grupo hidroxila livre.
16. Composição, de acordo com a reivindicação 1,CARACTERIZADA pelo fato de que o solvente está presente emuma quantidade menor do que cerca de 90 por cento em peso dacomposição.
17. Composição, de acordo com a reivindicação 16,CARACTERIZADA pelo fato de que o carboxilato está presenteem uma quantidade de cerca de 10 por cento a cerca de 90 porcento em peso com base no peso total da solução, em particu-lar de cerca de 50 por cento a cerca de 80 por cento em pesocom base no peso total da solução.
18. Composição de catalisador, de acordo com areivindicação 16, CARACTERIZADA pelo fato de que o solventeestá presente em uma quantidade de cerca de 10 por cento acerca de 90 por cento em peso com base no peso total da so-lução, em particular de cerca de 20 por cento a cerca de 50por cento em peso com base no peso total da solução.
19. Composição, de acordo com a reivindicação 1,CARACTERIZADA pelo fato de que a água está presente em umaquantidade menor do que cerca de 25 por cento em peso dacomposição.
20. Composição, de acordo com a reivindicação 19,CARACTERIZADA pelo fato de que a quantidade de água presentena composição é menor do que cerca de 5 por cento em peso dopeso final da composição.
21. Composição, de acordo com a reivindicação 1,CARACTERIZADA pelo fato de que a composição é adicionada aum pré-polimero de isocianato, um pré-polimero de isocianatoou um componente poliol.
22. Composição, de acordo com a reivindicação 1,CARACTERIZADA pelo fato de que adicionalmente compreende umvalor de OH menor do que cerca de 20 mg KOH/grama da compo-sição de catalisador, em particular o valor de OH é menor doque cerca de 10 mg/grama da composição de catalisador.
23. Composição, CARACTERIZADA pelo fato de que temuma solução de pelo menos um membro selecionado do grupoconsistindo em um carboxilato de metal alcalino e carboxila-to de metal alcalino terroso em um solvente que é não reati-vo com os grupos de isocianato de um poliisocianato e a águaque está presente em uma quantidade menor do que cerca de 25por cento em peso da composição de catalisador, onde o sol-vente está presente em uma quantidade menor do que cerca de-90 por cento em peso da composição de catalisador.
24. Formulação de poliuretano ou poliisocianurato,CARACTERIZADA pelo fato de que emprega a composição da rei-vindicação 23, em uma quantidade de cerca de 0,3 por cento acerca de 10 por cento com base no peso total da formulaçãode poliuretano ou poliisocianurato.
25. Formulação de poliuretano ou poliisocianurato,CARACTERIZADA pelo fato de que emprega a composição da rei-vindicação 1, em uma quantidade de cerca de 0,3 por cento acerca de 10 por cento com base no peso total da formulaçãode poliuretano ou poliisocianurato.
26. Espuma de poliuretano, CARACTERIZADA pelo fatode que contém grupos de uretano e isocianurato obtidos rea-gindo-se pelo menos um poliisocianato com pelo menos um com-posto tendo pelo menos dois átomos de hidrogênio de isocia-nato reativo na presença de uma composição de catalisadortendo uma solução, compreendendo pelo menos um membro sele-cionado do grupo consistindo em um carboxilato de metal al-calino e um carboxilato de metal alcalino terroso em um sol-vente que é não reativo com os grupos de isocianato do poli-isocianato.
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