CN101503566B - 用于改善多元醇混合物存储稳定性的新型相容剂 - Google Patents

用于改善多元醇混合物存储稳定性的新型相容剂 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用于改善多元醇混合物存储稳定性的新型相容剂。具体地，涉及作为相容剂的含有氨基甲酸酯或脲基的聚醚、它们的制备以及用途，所述聚醚是通过如下物质的反应而获得的：A、至少一种二和/或聚异氰酸酯；与B、(a)至少一种亲水聚醚，所述亲水聚醚无规地带有至少一个OH和/或NH2和/或NH官能团，和(b)至少一种疏水聚醚，所述疏水聚醚无规地包含至少一个OH和/或NH2和/或NH官能团，和(c)任选地与其它化合物，所述化合物带有至少一个OH和/或NH2和/或NH官能团和/或其它异氰酸酯活性基团，例如羧酸或环氧官能团，且条件是，至少一个异氰酸酯A是双官能化或多官能化的。

Description

用于改善多元醇混合物存储稳定性的新型相容剂
技术领域
本发明涉及用于改善不混溶多元醇的多元醇组合物的存储稳定性的相容剂，包含这些相容剂的均相多元醇混合物，以及它们用于制备泡沫的用途，所述泡沫是通过将多元醇混合物与聚异氰酸酯反应而制备的，其中形成了聚氨酯和/或聚异氰脲酸酯和/或聚脲泡沫。
背景技术
均相混合物在此应当被理解为没有明显相分离的两种或更多种组分的混合物，在这里为多元醇组合物。这种类型的均相混合物可以以各种形式出现，例如，以(真)溶液、乳液、微乳液等。有助于形成这样的均相混合物的物质，无论是含水或非水介质或者与固体一起，在本申请中被称作相容剂。
聚氨酯泡沫可以用于多种的应用中，例如用于绝热，用于能量吸收以及用于声音吸收。因此，需要以不同的精确调节的技术规格/参数制造聚氨酯。这些重要的参数包括，例如，机械性能、密度和模塑(moulding)时间。
在聚氨酯泡沫的工业生产中，多元醇以及尤其是多元醇混合物被用作活性组分与聚异氰酸酯反应。所形成泡沫的特性一定程度上取决于所使用多元醇混合物的结构和化学组分。
在PU工业(泡沫部分)中，使用了大量不同种类的多元醇。首先，例如，根据化合物中所存在的化学结构，按照聚醚-多元醇和聚酯-多元醇划分。
此外，对于多元醇而言，区别在于这些重要类别化合物的合成路线。因此，多元醇能够以可再生的原材料为基础，由此满足可再生性的现代概念的要求。这种由可再生原材料制备的多元醇因此被称为NOPs(天然油基多元醇)。这些包括代表性的，例如，植物油或植物原材料的提取物，它们的制备不需要或者仅需要少量的化学变化/合成步骤。
EP-1537159描述了使用蓖麻油基烷氧化物制备用于生成聚氨酯泡沫的多元醇。
EP-1712576描述了在聚氨酯的生产中使用植物油的烷氧化物作为多元醇。
WO-00/00529描述了使用蓖麻油作为多元醇生产PU泡沫。
所使用的含羟基植物油和改性的含羟基植物油具有范围在100到300的OH数。OH数为150到160的蓖麻油或改性蓖麻油是特别合适的。
EP-1765901描述了用于制备硬质PU泡沫的多元醇，所述多元醇是在CNSL的基础上通过烷基侧链中双键的环氧化以及接着为了增加多元醇OH数而开环所制备的。
目前的趋势是，例如，使用天然基多元醇(NOPs)，其是与传统石油基多元醇混合的，或者，更一般地，使用具有不同极性(例如由于不同含量的聚环氧乙烷)的至少两种多元醇。在两种情况下，都会产生问题，即用于发泡(加工)的多元醇不再彼此相溶，以及多元醇混合物是通常仅具有有限的存储稳定性的乳液或分散体；在本申请的上下文中，这样的混合物被称为彼此不相容。
因此，US-20070238800描述了一种存储稳定的组合物，其对异氰酸酯具有反应活性并且包含至少10％的植物油基多元醇，其中描述了使用具有至少25EO(环氧乙烷单元)的壬基苯酚乙氧基化物改善存储稳定性。
其中仅描述了包含至少五种组分的具有蓖麻油基多元醇的聚醚多元醇的复合混合物。本申请中所描述的聚醚多元醇和植物油基多元醇的溶解问题不能使用这里所描述的方法解决。尤其是因为合成多元醇也需要伴随植物油基多元醇使用。
尤其是，如果相应的多元醇混合物不能在其制备之后马上使用，或者如果不能将其连续搅拌直到其使用时以保持其均匀性，则相应的存储稳定性是绝对必要的。
用于发泡的多元醇混合物通常与除了异氰酸酯以外所有必要的组分一起混合，以该形式运输混合物并且存储直到发泡。因此，可以将所需的并且是现有技术已知的物质加入到多元醇中，例如，推进剂(propellant)、稳定剂、催化剂、染料、阻燃剂、以及泡沫的加工、生成和使用所需的其它助剂。包含这样添加剂的多元醇混合物也被称为“体系”，或者在欧洲被称为“组分”(component)。
在进一步的考虑中，术语多元醇混合物应当被理解为多元醇混合物本身以及含有上述添加剂的混合物。
对于不同应用的多元醇混合物，需要它们能够直接就地使用并且在它们使用时费用最低。在这方面，多元醇混合物应当特别以均相的形式存在，即，例如以真溶液、单相体系的形式存在，以及以稳定的乳液、乳化物(emulgate)的形式存在，所述乳化物在延长的时间段内不发生分离。这是很重要的，特别是如果多元醇混合物不能够直接使用，而是需要在实际发生的多种运输和储存条件下(热应力、温度变化、搅拌缺乏等)存储时。
制备和保持体系均相性和/或防止相分离的实践中惯用的方法是使用昂贵的搅拌器或者通过泵进行的连续循环，以保持组分在存储器和分配灌中的运动。然而，即使使用这些工业上复杂的手段，也不总是能够防止组分的分离以及充分的均化。
在不充分均化的情况下，在与聚异氰酸酯混合期间，在非均相范围的反应混合物的化学计量关系(即多元醇混合物中多元醇的预定比例)不再合适。在这样的情况下，不再能够保证观察到组分所需的重要参数彼此匹配，导致产生缺陷的聚氨酯泡沫。
因此，人们尝试使用分散体和/或乳化助剂克服这些缺点。
因而，WO-2005/085310提出一种预聚物组合物，尤其是用于制造聚氨酯膨胀和绝缘泡沫，其中的预聚合物组合物包括得自第一组分与第二组分反应的聚氨酯预聚物，所述第一组分包含具有至少两个羟基的疏水聚酯多元醇，所述第二组分包含具有至少两个异氰酸酯基的聚异氰酸酯，其特征在于聚酯多元醇是植物或动物油与芳族二和/或三羧酸、其酯或酐、以及多元醇的至少部分转酯化(transesterification)的产物。
EP-0909792描述了1C-聚氨酯合成组合物，其包括合成聚合物(T)作为乳化剂，由以下组成：
(I)共聚物主链(TR)，形成自
(TR1)至少一种烯键式不饱和C4-C12-二羧酸、其酐或其混合物，
(TR2)至少一种C2-C40-烯烃，和
(II)由共聚物主链起始的聚环氧烷(TP)，形成自
(TP1)至少一种C2-C20-环氧乙烷。
存在的1C聚氨酯合成组合物的其它组分是具有至少两个活性氢原子(a)的第一和第二化合物，其中第一化合物不溶于第二化合物，所述第一化合物是具有环氧丙烷和环氧乙烷的聚醚多元醇，所述第二化合物是C2-C20-亚烷基二醇，并且第一化合物不溶于第二化合物，如果不搅拌混合物，则在混合物制备之后的一个月内两种化合物为1∶1的混合物会出现相分离。
在1C泡沫的这种具体应用中，不使用植物油基多元醇。
以这种方式制备的混合物包含非常复杂的合成聚合物体系，其仅可以通过复杂合成实现。
EP-1161474涉及用于制备开孔(open-cell)聚氨酯泡沫的方法，其是通过将聚异氰酸酯与以水乳液形式存在的多元醇组分反应而制备的，所述水乳液由至少一种水不溶性多元醇和至少一种聚酯多元醇或聚酯聚醚多元醇的混合物所组成。对于这个方法来说重要的是以乳液的形式使用多元醇组分，在这样的情况下可以使用离子和/或非离子表面活性剂作为乳化剂。所产生的乳液的稳定性没有描述。
WO-96/12759描述了在PU泡沫的生产中，作为推进剂的烃类在多元醇中的溶解性能够通过加入蓖麻油而得到改善。然而，在实施例1中，在聚醚多元醇基混合物的情况下，还应当注意，在加入了相对高份数的蓖麻油之后，混合物再次分离，因此再次失去了均相性。
现有技术中所列出的乳化剂仅能通过复杂的多步合成而制备，而且，混合物包含的组分不能在聚氨酯泡沫所有应用技术领域中相同地使用，或者甚至是不相容。
发明内容
本发明的一个目的是克服现有技术中的缺点，提供用于不混溶的多元醇组合物的相容剂。
出人意料地，已经发现含有氨基甲酸酯或脲基的聚醚能够实现该目的。
本发明因此提供了含有氨基甲酸酯或脲基的聚醚，它们的制备以及它们作为包含至少两种不混溶的多元醇的多元醇组合物相容剂的用途，所述聚醚是通过如下物质的反应获得的：
A、至少一种二和/或聚异氰酸酯，与
B、(a)至少一种亲水聚醚，所述亲水聚醚无规地带有至少一个OH和/或NH2和/或NH官能团，和
(b)至少一种疏水聚醚，所述疏水聚醚无规地包含至少一个OH和/或NH2和/或NH官能团，和
(c)任选地与其它化合物，所述化合物带有至少一个OH和/或NH2和/或NH官能团和/或其它异氰酸酯活性基团，例如羧酸或环氧官能团，且
条件是，至少一个异氰酸酯A是双官能化或多官能化的。
本发明还提供了在多元醇组合物中由可再生原材料制备的多元醇的优选用途。
在制备上述化合物期间，疏水聚醚因此会与亲水聚醚相连接。
在异氰酸酯(A)与醇或胺反应期间，形成了相应的氨基甲酸酯或脲衍生物。在上述组分的反应期间，化合物以混合物的形式形成，其分布由反应过程所决定，也由统计学原则决定。
适宜的二或多官能性异氰酸酯可以是芳香族的或者是脂族的。例子是亚甲基二苯基异氰酸酯(MDI)，甲苯二异氰酸酯(TDI)，1，6-环己烷二异氰酸酯，1-异氰酸基-3，3，5-三甲基-1，3-异氰酸基甲基环己烷(IPDI)或聚亚甲基二苯基异氰酸酯(PMDI)。此外，三官能化和多官能化异氰酸酯也是合适的，可以获得的是，例如，商品名为DesmodurN 100，Desmodur N 3200，Desmodur N 3300和Desmodur
Figure G2009100057511D00052
N 3600(Desmodur是Bayer Material ScienceAG的商品名)的。与多官能多异氰酸酯结合，单官能化异氰酸酯也能够用于反应混合物中，尤其是用于控制极性和分子量分布。
本文中所使用的术语亲水聚醚(组分B(a))是指其中60mol％以上的烷氧基单元是环氧乙烷单元的那些聚醚。本文中所使用的术语疏水聚醚(组分B(b))是指其中至多45mol％的烷氧基单元是环氧乙烷单元的那些聚醚。
适宜的聚醚能够通过单体的加成反应由起始物反应获得，所述起始物优选为醇、胺或烷醇胺。起始醇可以为，例如，水，甲醇，乙醇，1-丁醇，双酚A，2-氨基乙醇，乙二醇，丙二醇，甘油，低聚和聚甘油，1，3-二羟基丙烷，1，4-二羟基丁烷，1，6-二羟基己烷，1，2，4-三羟基丁烷，1，2，6-三羟基己烷，1，1，1-三羟甲基丙烷，季戊四醇，季戊四醇的低聚物，聚己内酯，木糖醇，阿糖醇，山梨糖醇，甘露糖醇，乙二胺，氨，1，2，3，4-四羟基丁烷，蓖麻油或果糖。
首先，低聚或聚甘油是如下通式的直链化合物
HO-CH2-CH(OH)-CH2-O-[CH2-CH(OH)-CH2-O]n-H
其中，n是1到9，优选1到6，尤其是1到3，特别为1和2；其可以以纯物质的形式存在，或者以彼此的统计学的混合物(statistical mixture)的形式存在，其统计学分布的平均值相当于“n”的值。
本文所列化学式中给出的下标值以及所述下标的数值范围都是实际上独立的结构和/或其混合物的可能的统计学分布的平均值。这也适用于由其本身精确复制的结构式。
而且，所使用的聚甘油也可以是支化的以及含有环状部分的。它们包括，例如，0到5重量％的甘油，15到40重量％的二甘油，30到55重量％的三甘油，10到25重量％的四甘油，0到10重量％的更高级低聚物。优选使用的聚甘油包含15到35重量％的二甘油，38到52重量％的三甘油，15到25重量％的四甘油，＜10重量％的更高级低聚物和＜2重量％的环状化合物。特别优选使用以统计平均数包含二甘油的聚甘油。
适宜的单体是，例如，环氧乙烷，环氧丙烷，选自四氢呋喃组群的化合物，1，2-环氧丁烷(氧化正丁烯)，2，3-环氧丁烷(氧化异丁烯)，以及十二烷基氧化物。就此而言，可以任意地选择单体分布，从而使例如存在嵌段。此外，还可以使用单体的混合物，从而能够获得其中单元以统计分布(statistical distribution)的形式存在或者是循序分布(gradually distribution)的聚醚。这样的聚醚可以无规排列或者具有嵌段结构。在本申请中结构式的下标因此应当被理解为正实数而不仅仅是整数数值。
带有一个或多个活性氢原子的适合的亲水聚醚(组分B(a))可以是式(I)所描述的，
(R1)o[R2[(E)q-(P)r-R3]p]s    (I)
其中
当o＝1时，R1是引发剂(initiator)的S官能化(s-functional)非活性部分，
R2彼此独立地为O、NR4、NH或N，
E是乙氧基官能团，优选为-(CH2-CH2-O)基团，
P是具有至少三个碳原子的相同或不同的烷氧基官能团，
R3是选自H、-CtH2t-N(R4)H和/或-CtH2t-NH2的相同或不同的基团，
R4是具有1到20个碳原子的相同或不同的烷基或芳基官能团，优选为甲基、乙基或苯基，
o是0或1，
p是1、2或3，
q是10到500，优选15到400，尤其是20到300，
r是0到330，优选1到200，尤其是2到100，
s是1到10，优选2到8，尤其是2到4，
t是2到5，
条件是
q＞0.6×(q+r)，并且
其可以以纯物质的形式出现，或者以彼此的统计混合物的形式出现，其统计分布的平均值相当于下标o到t的值。
带有一个或多个活性氢原子的适合的疏水聚醚(组分B(b))同样可以用式(I)描述，其中
q是0到400，优选1到300，尤其是2到200，
r是10到500，优选15到400，尤其是20到300，
条件是q＜0.45×(q+r)，并且
其可以以纯物质的形式出现，或者以彼此的统计混合物的形式出现，其统计分布的平均值相当于下标o到t的值。
式(I)所描述的聚醚可以任选地通过接枝聚合方法而被进一步修饰。对此，将聚醚与带有双键的单体在自由基催化剂的存在下进行反应。通过调节接枝程度和所使用单体的数量和种类或者通过制备共聚物的过程，能够以目标方式改变聚醚的特性。适宜的单体是，例如，甲基丙烯酸甲酯，丙烯酸，苯乙烯或马来酸酐。例如在公开说明书DE-1111394中描述一种这样的方法。如果该文献中所描述的聚醚在统计学上带有至少一个OH和/或NH2和/或NH官能团，则它们也可以在本发明中使用。上述与聚醚的化学特性相关的文献以及专利文献中的内容在此通过引用加入本文，并且组成了本申请公开内容的一部分。
适合的亲水聚醚的具体例子是：
Figure G2009100057511D00081
Figure G2009100057511D00091
其可以以纯物质的形式出现，或者以彼此的统计混合物的形式出现，其统计分布的平均值相当于下标值。
适合的疏水聚醚的例子是：
Figure G2009100057511D00101
Figure G2009100057511D00111
其可以以纯物质的形式出现，或者以彼此的统计混合物的形式出现，其统计分布的平均值相当于下标值。
带有至少一个OH和/或NH2和/或NH官能团和/或其它异氰酸酯活性基团例如羧酸或环氧化官能团的其它化合物(c)是，例如，不属于上述本发明所使用的亲水或疏水聚醚a)和b)的聚醚，一元醇(例如甲醇，乙醇)，脂肪醇，聚(乙烯基-共-1，2-丁烯)单醇，氟化醇(例如C6F13-CH2CH2OH)，烷基酚，或者多元醇(例如1，2-丙二醇，1，6-己二醇，聚(乙烯基-共-1，2-丁烯)二醇，聚(六亚甲基碳酸酯)二醇，葡萄糖，果糖，聚甘油)，聚酯单醇或聚酯二醇(例如聚(己内酯)二醇或聚(六亚甲基酞酸酯)二醇)，或氟化聚醚。
其它适宜的化合物(c)是，例如，脂肪酸改性的醇。它们是其中OH官能团部分地被酯化的二或多元醇。
其它适宜的化合物是具有活性氢原子的伯胺和仲胺，例如，乙胺，1，6-六亚甲基二胺，二亚乙基三胺，聚醚胺，聚亚乙基亚胺，或者，例如，具有胺端基的聚(丙烯腈-共-丁二烯)。
其它适宜的化合物(c)是，例如，脂肪酸改性的胺。它们是其中胺基部分地被酰胺化的二或多官能化胺。
另外，烷醇胺，例如，二乙醇胺或乙醇胺是适宜的。在这里，OH或胺官能团也可以以部分酯化或酰胺化的形式存在。
通过选择亲水和疏水聚醚的数量和种类，能够精确地调节多种聚醚与多官能化异氰酸酯的反应的亲水与疏水结构片段之间的比例。而且，通过引入其它醇或胺，能够以目标方式引入多种其它类型的疏水或亲水结构片段。例如，当使用1，6-己二醇时，形成了疏水亚烷基嵌段，通过使用二羟甲基丙酸，形成了具有羧酸官能性的结构片段。
此外，通过利用多官能化异氰酸酯中多种异氰酸酯官能团之间的反应性差异，能够优先形成某种结构。例如，通过形成预聚物来形成某种嵌段或支化结构。
利用多种OH、NH2或NH官能团之间的反应性差异也是一样的。
仅能够在一定程度上进行相容剂有效性的预测。因此，所属领域技术人员需要在大量的实验方法中尝试多种可能性。
本发明进一步提供了氨基甲酸酯或脲衍生物作为相容剂的用途，其中使用聚酯二醇作为组分(c)。
本发明进一步提供了均相多元醇混合物，其包含基于可再生原材料的多元醇，尤其是植物基多元醇，任选地与聚酯二醇或聚酯多元醇的混合物。
本发明进一步提供了均相多元醇混合物，其包含这些相容剂和任选地包含其它助剂和添加剂。
本发明进一步提供了用于制造PU泡沫(硬质泡沫)的多元醇混合物，其包含聚酯多元醇和基于可再生原材料的多元醇尤其是植物基多元醇，任选地所述混合物进一步包含其它助剂和添加剂。
本发明进一步提供了用于制备聚氨酯和/或聚异氰脲酸酯和/或聚脲泡沫的包含相容剂的多元醇混合物，所述混合物包含至少两种不混溶的具有不同含量的聚环氧乙烷单元的聚醚多元醇，任选地包含其它助剂和添加剂。
本发明进一步提供了由可再生原材料制备的多元醇在多元醇组合物中的优选用途。
(均相)活性混合物是使用相容剂由均相混合物获得的，所述(均相)活性混合物包含：
(I)均相多元醇混合物，其包括这些相容剂和任选地包含其它助剂和添加剂，和
(II)一种或多种异氰酸酯。
在与聚异氰酸酯反应之后，相容的多元醇混合物适于制备聚氨酯和/或聚异氰脲酸酯和/或聚脲泡沫。
本发明进一步提供了使用相容的多元醇混合物制备的聚氨酯和/或聚异氰脲酸酯和/或聚脲泡沫。
这样制备的聚氨酯泡沫可以用于制备模具块、油漆、涂层、薄膜、纤维和泡沫。
本发明还提供了本身含有氨基甲酸酯或脲基团的聚醚，其是通过如下物质反应获得的：
A、至少一种二和/或聚异氰酸酯，与
B、(a)至少一种亲水聚醚，所述亲水聚醚无规地带有至少一个OH和/或NH2和/或NH官能团，和
(b)至少一种疏水聚醚，所述疏水聚醚无规地包含至少一个OH和/或NH2和/或NH官能团，和
(c)任选地与其它化合物，所述化合物带有至少一个OH和/或NH2和/或NH官能团和/或其它异氰酸酯活性基团，例如羧酸或环氧官能团，且
条件是，至少一个异氰酸酯A是双官能化或多官能化的。
本发明进一步提供了通过加入本发明的相容剂并且进行稳定化以防止相分离的多元醇混合物，其可以任选地还包括其它助剂和添加剂。
这里的助剂和添加剂的意思特别应当理解为推进剂，稳定剂，催化剂，阻燃剂，颜料，染料和其它物质，例如，但是不是穷举，抗微生物剂，抗静电剂等，其是制备和使用聚氨酯泡沫所需要的。
本发明进一步提供了使用本发明的均相多元醇混合物制备的聚氨酯泡沫。本发明的其它主题通过权利要求所明确。
本发明的相容剂特别优选用于包含聚酯多元醇和天然油基多元醇(NOPs)的多元醇混合物中，因为这两类多元醇在混合之后通常具有相分离的趋势。这种类型的混合物通常被用于制备聚氨酯或聚异氰脲酸酯硬质泡沫。
此外，优选在单独组分具有不同极性的聚醚多元醇混合物中使用本发明的相容剂。这可能是由聚乙二醇的不同份数所造成的。
因此，具有本发明相容剂的混合物还可以有利地用于制备弹性泡沫体系；这些具有特别的机械特性，例如，粘弹性或高弹性。至今为止，这样的(非均相)混合物仅能通过搅拌保持均匀。
通过所描述结构的相容特性，同样可以改善/改变推进剂的溶解性；WO-2007/094780中描述了对于醇盐(alcohol alkoxide)的这种效果。
所有适宜的多元醇都可以用于制备泡沫。这些可以是聚醚或聚酯多元醇，其一般每个分子带有2到6个OH基团，并且除了碳、氢和氧之外，还可以含有杂原子，例如氮、磷或卤素。
根据泡沫的所需特性，使用专门的多元醇，例如在US-2007/0072951，WO-2007/111828，US-20070238800，US-6359022和WO-9612759中所描述。
植物油基多元醇同样描述在多个专利说明书中，例如，在WO-2006/094227，WO-2004/096882，US-2002/0103091，WO-2006/116456和EP-1678232中。
可以用于制备聚氨酯泡沫的聚异氰酸酯是本领域中用于特定泡沫类型的常规化合物，例如在EP-1712578，EP-1161474，WO-058383，US-2007/0072951，EP-1678232和WO-2005/085310中所给出。
同样适宜的是带有上述多官能基团(异氰酸酯和多元醇)的用于制备本发明的相容剂的化合物。
为了制备泡沫，需要使用推进剂。可以使用所有的已知推进剂。可以用水作为化学推进剂，其通过与异氰酸酯反应释放二氧化碳。然而，也可以直接使用二氧化碳或者其它推进剂作为物理推进剂，其能够在放热反应期间在适宜的沸点下蒸发。
它们的例子是卤代烃或烃，例如，戊烷异构体。也可以将两种方法结合。
氨酯泡沫反应通常通过适宜的催化剂触发和/或控制。例如，在这里可以使用叔胺或含有金属的催化剂(包括锡，钾，锌化合物)。
可以使用的稳定剂是现有技术中已知的物质。在多数情况下，它们是有机改性的硅氧烷，例如在EP-0839852，WO-2005/118668，US-20070072951，DE-2533074，EP-1537159，EP-1712576，EP-1544235，EP-0533202，US-3933695，EP-0780414，DE-4239054，DE-4229402，DE-102004001408，EP-0867465以及这里所引用的文件中所描述。
可以用于制备聚氨酯泡沫的助剂和添加剂，例如催化剂，稳定剂，阻燃剂，推进剂，同样是现有技术中已知的组分。
G.Oertel(ed.)：“Kunststoffhandbuch[Polymer Handbook]”，第VII卷，C.Hanser Verlag，Munich，1983，in Houben-Weyl：“Methoden derorganischen Chemie[Methods of organic chemistry]”，第E20卷，ThiemeVerlag，Stuttgart 1987，(3)，第1561到1757页，和“Ullmann’sEncyclopedia of Industrial Chemistry”Vol.A21，VCH，Weinheim，4thedition 1992，第665到715页中对现有技术中使用的原材料和能够使用的方法进行了全面的叙述。
下面通过实施例描述了本发明的相容剂以及它们的用途，但是没有任何将发明限定为这些示例性实施方式的意图。在以下给出的范围、通式或化合物种类不仅包括明确提到的相应范围或化合物组群，而且还包括通过除去个别值(范围)或化合物所能够获得的部分范围和化合物子群。如果在本说明书中引用了文件，则它们的内容应当全部属于本发明的公开内容。
具体实施方式
工作实施例：
以下实施例是用来举例说明本发明的，而不是代表任何限制。
在本申请的上下文中，均相组合物应当被认为是例如在所述室温下，在100ml玻璃杯中放置给定时间(以小时计)之后不出现超过3ml的相分离。这样的结果被称为“良好”。如果在更长的时间段内仍出现所述的均匀性或者如果形成的相明显地小于预先给定值的50％，则该结果被称为“非常好”。另一方面，如果所形成的相非常明显并且大于给定值的150％，则该结果被称为“适当”，在超过200％的情况下被称为“不满意”。
通常，人们发现在较高的温度下存储稳定性较低。然而，在实际的多元醇混合物的运输和存储期间，所述混合物通常不是在室温下加工的，而是加热到30-40℃。因此，实验是在20和40℃的温度下进行的。
相容剂的制备：
实施例1：
将28g疏水聚醚一元醇(丁醇起始的，M＝大约1800g/mol，w(EO)＝0％)与36g疏水聚醚二醇(M＝大约2200g/mol，w(EO)＝10％)和24g亲水聚醚一元醇(甲醇起始的，M＝大约1100g/mol，w(EO)＝100％)混合，并且加入13g Desmodur N 3200(得自Bayer AG的工业级三官能化异氰酸酯)。然后再加入100g碳酸丙烯酯。该混合物被加热到100℃，然后与0.1g Tegokat 722(二辛酸酯)(可以从TIB Mannheim获得)混合。将混合物在该温度下继续搅拌4小时。
实施例2：
将26g疏水聚醚一元醇(丁醇起始的，M＝大约1800g/mol，w(EO)＝0％)与34g疏水聚醚二醇(M＝大约2200g/mol，w(EO)＝10％)、15g亲水聚醚一元醇(甲醇起始的，M＝大约1100g/mol，w(EO)＝100％)和14g亲水聚醚一元醇(M＝2000g/mol，w(EO)＝100％)混合，并且加入12g Desmodur N 3200(得自Bayer AG的工业级三官能化异氰酸酯)。然后再加入100g碳酸丙烯酯。该混合物被加热到100℃，然后与0.1g Tegokat722(二辛酸酯)(可以从TIB Mannheim获得)混合。将混合物在该温度下继续搅拌4小时。
实施例3：
将34g疏水聚醚一元醇(丁醇起始的，M＝大约1800g/mol，w(EO)＝0％)与30g疏水聚醚二醇(M＝大约2200g/mol，w(EO)＝10％)和25g亲水聚醚一元醇(甲醇起始的，M＝2000g/mol，w(EO)＝100％)混合，并且加入11g Desmodur N 3200(得自Bayer AG的工业级三官能化异氰酸酯)。然后再加入100g碳酸丙烯酯。该混合物被加热到100℃，最后与0.1g Tegokat 722(二辛酸酯)(可以从TIB Mannheim获得)混合。将混合物在该温度下继续搅拌4小时。
实施例4：
将23g疏水聚醚一元醇(丁醇起始的，M＝大约1800g/mol，w(EO)＝0％)与30g疏水聚醚二醇(M＝大约2200g/mol，w(EO)＝10％)和37g亲水聚醚一元醇(甲醇起始的，M＝2000g/mol，w(EO)＝100％)混合，并且加入10g Desmodur N 3200(得自Bayer AG的工业级三官能化异氰酸酯)。然后再加入100g碳酸丙烯酯。该混合物被加热到100℃，最后用0.1g Tegokat 722(二辛酸酯)(可以从TIB Mannheim获得)处理。将混合物在该温度下继续搅拌4小时。
对比实施例1：
使用Pluronic 10500(得自BASF AG的A-B-A嵌段聚醚)作为对比实施例。环氧乙烷单元的质量份数为50％。
对比实施例2：
Vorasurf 504
使用Vorasurf 504(得自DOW的环氧丁烷和环氧乙烷的A-B-A嵌段聚醚)作为另一个对比实施例。
对比实施例3：
使用如US 20070238800中所使用的具有40EO的壬基苯酚乙氧基化物作为另一个对比实施例。
在多元醇混合物中使用相容剂：
进行多种多元醇混合物的存储实验。
所使用的原材料：
多元醇A：Stepanpol PS 2352(得自Stepan)
多元醇B：Stepanpol PS 1922(得自Stepan)
多元醇C：Terol 563(得自Oxid)
多元醇D：Terate 7540(得自Invista)
多元醇E：Terate 2541(得自Invista)
多元醇F：蓖麻油(Alberding+Boley，Krefeld)
多元醇G：Voranol 3322(得自Dow)
多元醇H：EO-rich polyol，Voranol CP 1421(得自Dow)
多元醇I：植物油基多元醇BiOHTM 5000，得自Cargill
多元醇K：HyperlitePolyol 1629(得自Bayer)
多元醇L：三羟甲基丙烷起始的聚乙二醇，环氧乙烷基摩尔质量为1200g/mol。
表1总结了所使用的多元醇组分以及它们的份数，各自的相容剂以及它们的份数，存储温度以及混合物的稳定性。所述稳定性是在以下间隔目测的：2h，4h，8h，16h，24h，36h，48h，然后每隔24h测量，并且进行定量评价。
实施例   多元醇，份数   多元醇，份数   相容剂，份数 温度 稳定性
  5   A，46   F，50   Ex.1，4   40℃   48h，良好
  6   A，46   F，50   Ex.2，4   40℃   48h，良好
  7   A，46   F，50   Ex.3，4   40℃   40h，良好
  8   A，46   F，50   Ex.4，4   40℃   48h，非常好
  9   C，46   F，50   Ex.1，4   40℃   264h，非常好
  10   D，46   F，50   Ex.1，4   40℃   264h，非常好
  11   E，46   F，50   Ex.1，4   40℃   264h，非常好
  12   A，46   F，50   Ex.1，5   40℃   240h，非常好
  13   B，46   F，50   Ex.1，4   40℃   288h，非常好
  14   A，76   F，20   Ex.1，4   40℃   72h，良好
  15   B，76   F，20   Ex.1，4   40℃   48h，良好
  16   A，76   F，20   Ex.4，4   40℃   48h，良好
  17   B，76   F，20   Ex.4，4   40℃   48h，良好
  18   A，76   F，20   Ex.4，4   20℃   480h，良好
  19   A，77   F，20   Ex.4，3   20℃   480h，良好
  20   A，78   F，20   Ex.4，2   20℃   480h，非常好
  21   G，66   H，30   Ex.1，4   20℃   48h，良好
  22   G，30   H，66   Ex.1，4   20℃   120h，良好
  23   G，66   I，30   Ex.1，4   40℃   120h，良好
  24*)   G，66   I，30   Ex.1，4   40℃   120h，良好
  25*)   G，30   I，66   Ex.1，4   40℃   120h，良好
  26*)   G，66   I，30   Ex.1，4   20℃   240h，良好
  27   K，88   H，10   Ex.1，2   20℃   120h，良好
  28   G，66   L，30   Ex.1，4   20℃   120h，良好
  对比4   A，50   F，50   40℃   ＜16h，不满意
  对比5   C，50   F，50   40℃   ＜16h，不满意
  对比6   D，50   F，50   40℃   ＜16h，不满意
  对比7   E，50   F，50   40℃   ＜16h，不满意
  对比8   B，50   F，50   40℃   ＜16h，不满意
  对比9   A，76   F，20   对比2，4   40℃   ＜4h，不满意
  对比10   A，76   F，20   对比1，4   40℃   ＜2h，不满意
  对比11   B，76   F，20   对比2，4   40℃   ＜4h，不满意
  对比12   B，76   F，20   对比1，4   40℃   ＜2h，不满意
  对比13   A，76   F，20   对比3，4   40℃   ＜4h，不满意
  对比14   G，70   H，30   20℃   ＜8h，不满意
  对比15   G，30   H，70   20℃   ＜4h，不满意
  对比16*)   G，70   I，30   40℃   24h，不满意
  对比17*)   G，30   I，70   40℃   24h，不满意
  对比18   70   L，30   20℃   4h，不满意
*)该混合物中额外地加入了2份水。
实施例表明多元醇混合物的存储稳定性可以通过使用本发明的相容剂得到明显的改善。其中没有使用或者使用非本发明的相容剂的对比实施例显示出明显较低的存储稳定性。
例如，在对比实施例9和对比实施例10中，甚至分别在4和2小时之后就观察到不满意的稳定性，而在实施例16中，在48小时之后多元醇混合物仍然保持良好的稳定性。
PU泡沫的制备：
硬质泡沫中的测试：
实施例29：
为了对本发明的制剂进行应用相关的测试，使用以下泡沫配方：
  组分   用量
  多元醇*DMCHA水TCPPKosmos 75MEG正戊烷TEGOSTAB B 8469MDI**   100份1.5份2份15份3.5份12份2份205.7份
*存储12h之后的实施例16的混合物
**聚合MDI，200mPa×s，31.5％NCO，官能度2.7
DMCHA：二甲基环己胺作为胺催化剂，TCPP：磷酸三氯丙基酯是阻燃剂，Kosmos 75MEG是得自Goldschmidt的金属基催化剂，TEGOSTAB B8469是得自Goldschmidt的泡沫稳定剂。
发泡是以手动混合的方法进行的。为此，将称重的多元醇、催化剂、水、阻燃剂和推进剂加入到烧杯中，并且使用圆盘搅拌器(6cm直径)在1000rpm下混合30s。通过再称重，确定在混合操作中推进剂蒸发的量，并且进行补偿。然后加入MDI，使用上述搅拌器将反应混合物在3000rpm下搅拌5s并且立即转移到内衬纸的箱式模具中，其体积测量值为27cm×14cm×14cm。在固化之后，从泡沫中切割出多个样品，然后进行评价和测量：
泡沫具有非常精细的孔结构。没有出现底部区域缺陷。
每单位体积的重量：23.5kg/m3
Lambda值(平行于上升方向)：25.3mW/m*K
Lambda值(垂直于上升方向)：22.7mW/m*K
10％耐压强度(平行于上升方向)：194kPa
10％耐压强度(垂直于上升方向)：52kPa
封闭孔比例：85.6％
对比实施例19：
利用实施例29中所描述的泡沫配方，使用存储12h之后的对比实施例10的多元醇混合物作为多元醇组分。发泡导致倒塌现象。获得了质量级别很低的泡沫体。
弹性泡沫的测试：
实施例30：
在典型的聚氨酯热弹性泡沫配方中试验本发明的多元醇混合物：
用于制备聚氨酯热弹性泡沫的配方：
100重量份得自实施例23的多元醇混合物、5.0重量份水(化学推进剂)、1.0重量份TEGOSTAB B 2370、0.15重量份胺催化剂(三亚乙基二胺)、0.23重量份锡催化剂(2-乙基己酸锡)、5.0重量份二氯甲烷(另外的物理推进剂)、63.04重量份异氰酸酯(甲苯二异氰酸酯，TDI-80)(异氰酸酯基与消耗异氰酸酯的活性基之间的比例＝1.15)。
步骤：
首先，将多元醇混合物、水、催化剂和稳定剂加入到硬纸(cardboard)烧杯中，使用搅拌圆盘(45s，1000rpm)充分混合。然后加入二氯甲烷，并且在1000rpm下再次将该混合物混合10s。然后加入异氰酸酯(TDI-80)并且在2500rpm下再次搅拌该混合物7s。然后将混合物倒入测量体积为30cm×30cm×30cm的箱中。在发泡期间，使用超声高度测量仪测量上升的高度。上升时间是指直到泡沫达到其最大上升高度所经过的时间。回落是指在排出聚氨酯热弹性泡沫之后泡沫表面的沉降。就此而言，在排出后3min测量回落。根据DIN EN ISO 845和DIN EN ISO 823测量每单位体积的重量。使用放大镜测量三个位置以计算孔数，并且将所得值平均。
获得了以下结果：
上升时间：89s
上升高度：34cm
回落：0.4cm
每单位体积的重量：18.4kg/m3
孔数：7孔/cm
在模制泡沫中的测试：
实施例31：
使用以下配方：
100份如实施例27所述的多元醇混合物、0.5份TEGOSTABB 4113、3份水、2份三乙醇胺、0.6份TEGOAMIN
Figure G2009100057511D00222
33和0.2份二乙醇胺、以及18.5份聚合MDI(得自Bayer的44V20)和27.7份TDI(甲苯二异氰酸酯，T80)的混合物。
泡沫是以公知的方法通过在烧杯中混合除了异氰酸酯以外的所有组分，然后加入异氰酸酯并且在高搅拌速度下将其搅拌而制备的。然后将反应混合物引入到立方体模具中，模具测量体积为40cm×40cm×10cm，其被加热到40℃的温度，并且将模块放置10分钟以固化。然后测量压缩力。为此，将泡沫压缩至其高度的50％共10次。这里，第一测量值(AD 1，以牛顿计)是泡沫中开孔部分的测量值。然后，将其(手动)完全压下，以在第11个测量值(AD 11，以牛顿计)从而能够确定压缩泡沫的硬度。然后切割泡沫以评价表面和边缘区域，并且测定孔数(ZZ)。
获得了以下结果：
AD 1：1180N
AD 11：132N
ZZ：每cm 10孔
表面和边缘区域被评定为“良好”。
这相当于满足工业要求的泡沫质量。
发泡结果表明使用根据本发明的混合物能够制备具有良好质量的PU泡沫，该泡沫不具有任何由于多元醇的混合问题而导致的缺点。本发明的相容剂对发泡没有副作用。

Claims (18)

1.含有氨基甲酸酯或脲基的聚醚作为多元醇组合物的相容剂的用途，所述多元醇组合物包含至少两种不混溶的多元醇，所述聚醚是通过如下物质的反应获得的：
A、至少一种二和/或聚异氰酸酯，与
B、(a)至少一种亲水聚醚，所述亲水聚醚无规地带有至少一个OH和/或NH2和/或NH官能团，所述亲水聚醚是指其中60mol％以上的
烷氧基单元是环氧乙烷单元的那些聚醚，和
(b)至少一种疏水聚醚，所述疏水聚醚无规地包含至少一个OH和/或NH2和/或NH官能团，所述疏水聚醚是指其中至多45mol％的烷氧基单元是环氧乙烷单元的那些聚醚，和
(c)任选地与其它化合物，所述化合物带有至少一个OH和/或NH2和/或NH官能团和/或其它异氰酸酯活性基团，且
条件是，至少一个异氰酸酯A是双官能化或多官能化的。
2.根据权利要求1所述的用途，其特征在于所述异氰酸酯活性基团包括羧酸或环氧官能团。
3.根据权利要求1所述的用途，其特征在于使用至少一种通式(I)的聚醚作为组分(a)，
(R1)o[R2[(E)q-(P)r-R3]p]s       (I)
其中
当o＝1时，R1是引发剂的S官能化非活性部分，
R2彼此独立地为O、NR4、NH或N，
E是乙氧基官能团，
P是相同或不同的具有至少三个碳原子的烷氧基官能团，
R3是选自H、-CtH2t-N(R4)H和/或-CtH2t-NH2的相同或不同的基团，R4是具有1到20个碳原子的相同或不同的烷基或芳基官能团，
o是0或1，
p是1、2或3，
q是10到500，
r是0到330，
s是1到10，
t是2到5，
条件是
q＞0.6×(q+r)。
4.根据权利要求3所述的用途，其特征在于所述乙氧基官能团是-(CH2-CH2-O)-基团。
5.根据权利要求3所述的用途，其特征在于R4是甲基、乙基或苯基。
6.根据权利要求3-5任一项所述的用途，其特征在于使用至少一种通式(I)的聚醚作为组分(b)，其中
q是0到400，
r是10到500，
条件是
q＜0.45(q+r)。
7.根据权利要求3-5任一项所述的用途，其特征在于使用至少一种通式(I)的聚醚作为组分(a)，其中
q是15到400，
r是1到200，
s是2到8。
8.根据权利要求1-5任一项所述的用途，其特征在于使用至少一种下式的聚醚作为组分(a)，
Figure FSB00000919777500031
9.根据权利要求1-5任一项所述的用途，其特征在于使用至少一种下式的聚醚作为组分(b)，
Figure FSB00000919777500041
Figure FSB00000919777500051
10.根据权利要求1-5任一项所述的用途，其特征在于使用聚酯二醇作为组分(c)。
11.包含权利要求1-5任一项中所定义的相容剂的多元醇混合物，进一步包括其它的助剂和添加剂。
12.包含权利要求1-5任一项中所定义的相容剂的用于制备聚氨酯和/或聚异氰脲酸酯和/或聚脲泡沫的多元醇混合物，包含聚酯多元醇和植物基多元醇，任选地包含其它助剂和添加剂。
13.包含权利要求1-5任一项中所定义的相容剂的用于制备聚氨酯和/或聚异氰脲酸酯和/或聚脲泡沫的多元醇混合物，包含至少两种不混溶的聚醚多元醇，所述不混溶的聚醚多元醇具有不同含量的聚环氧乙烷单元，所述多元醇混合物任选地包含其它助剂和添加剂。
14.活性混合物，包含
(I)均相多元醇混合物，包含权利要求1-5任一项中所定义的相容剂以及任选地包含其它的助剂和添加剂，和
(II)一种或多种异氰酸酯。
15.使用权利要求11-14任一项中所定义的多元醇混合物制备的聚氨酯和/或聚异氰脲酸酯和/或聚脲泡沫。
16.权利要求15所述的聚氨酯泡沫在制备模具块、油漆、涂层、薄膜、纤维和泡沫中的用途。
17.含有氨基甲酸酯或脲基的聚醚，通过如下物质的反应而获得：
A、至少一种二和/或聚异氰酸酯，与
B、(a)至少一种亲水聚醚，所述亲水聚醚无规地带有至少一个OH和/或NH2和/或NH官能团，所述亲水聚醚是指其中60mol％以上的烷氧基单元是环氧乙烷单元的那些聚醚，和
(b)至少一种疏水聚醚，所述疏水聚醚无规地包含至少一个OH和/或NH2和/或NH官能团，所述疏水聚醚是指其中至多45mol％的烷氧基单元是环氧乙烷单元的那些聚醚，和
(c)任选地与其它化合物，所述化合物带有至少一个OH和/或NH2和/或NH官能团和/或其它异氰酸酯活性基团，且
条件是，至少一个异氰酸酯A是双官能化或多官能化的。
18.根据权利要求17所述的聚醚，其特征在于所述异氰酸酯活性基团包括羧酸或环氧官能团。
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