CN102099420A - 天然油基自催化多羟基化合物 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种源于环氧化植物油与链烷醇胺的反应产物的植物油基自催化多羟基化合物。根据本发明的自催化多羟基化合物可用于代替生产聚氨酯材料中通常使用的衍生自石油的多羟基化合物的全部或一部分。所生产的聚氨酯材料可用于各种应用，如泡沫、弹性材料和涂料应用。

Description

天然油基自催化多羟基化合物
相关申请的交叉引述
本申请要求2008年7月18日申请的US61/081873号专利申请的优先权，该申请引入本文供参考。
关于联邦主办的研究或开发的声明
不适用。
技术领域
本文所描述的本发明一般涉及由植物油衍生的多羟基化合物及其在泡沫、弹性材料和涂料中的用途。
背景技术
聚氨酯和聚脲类材料如泡沫、弹性材料和涂料因其性能范围宽而且易于制造，因而可在许多应用中找到这些材料。例如，汽车的外部和内部配件包含许多含有聚氨酯泡沫和脲类涂料的部件，如卡车底盘衬板、仪表板、方向盘和门板。
聚氨酯和聚脲的生产是本领域公知的。聚氨酯是通过异氰酸酯基团与羟基反应生成，而聚脲是通过异氰酸酯基团与胺类基团反应生成。还可根据需要加入交联剂、增链剂、发泡剂和其它添加剂。
生产聚氨酯的最常见方法是通过异氰酸酯基团与多羟基化合物基团的反应。该反应中所用多羟基化合物一般来源于石油化学产品，由环氧丙烷或环氧乙烷和各种起始物如乙二醇和丙二醇衍生。然而，由于多种原因，使用此类多羟基化合物是不利的。例如，由于它们最终来自石油，它们是不可再生的资源。此外，它们的生产需要大量的能量和关联成本。最终，它们的价格可能因其趋于随着石油的价格波动而无法预测。
为从使用源于石油的多羟基化合物向使用“更绿色的”源于植物油和植物性油的多羟基化合物转变已付出很多努力。为了用作多羟基化合物，必须在植物油中引入羟基官能团，US 2882249、4025477、5266714、5302626、6433125、6573354和6686435描述通过开环机理在环氧化植物油中引入羟基官能团。尽管这些多羟基化合物已在聚氨酯体系中表现出作用，但它们含有仲羟基，因而比衍生自石油的多羟基化合物的反应性慢得多。已尝试通过在植物油中引入烯化氧生成含伯羟基的多羟基化合物以提高反应性，如US专利公开号2003/0191274、2006/00229375和2007/0282117及US 5521433中所述。然而，这些原料的工业生产伴随着高成本。US专利公开号2007/0155934描述了一种工艺，其中用各种胺如乙二胺使环氧化大豆油官能化生成有胺和仲羟基官能团的原料。然而，此类原料趋于交联而且是高粘性或固态的，因而限制了其在聚氨酯生产中的应用。
因此，仍需要可用于制造聚氨酯材料的反应性提高的改进的植物油基多羟基化合物。还需要基于异氰酸酯单独或以预聚物形式与改进的植物油基多羟基化合物的反应生产聚氨酯材料的方法。
发明内容
本发明涉及一种植物油基自催化多羟基化合物，包含环氧化植物油与链烷醇胺的反应产物，其中所述反应产物含有伯羟基、仲羟基和叔胺官能团，从而使所述自催化多羟基化合物具有比常规植物油基多羟基化合物明显更高的反应性。
另一实施方案中，本发明涉及一种通过环氧化植物油与链烷醇胺反应生产植物油基自催化多羟基化合物的方法。
再另一实施方案中，本发明涉及一种生产聚氨酯材料的方法，包括使多异氰酸酯与本发明的植物油基自催化多羟基化合物反应。进一步的实施方案中，描述一种通过含有多异氰酸酯的A-侧反应物与含有多羟基化合物组分的B-侧反应物反应生产聚氨酯材料的方法，其中所述多羟基化合物组分包括植物油基自催化多羟基化合物而且任选地包括衍生自石油的多羟基化合物。
根据本发明生产的聚氨酯材料可用于多种应用，包括软质泡沫、硬质泡沫、弹性材料和涂料应用。
附图说明
图1和2描述本发明自催化多羟基化合物与衍生自石油的多羟基化合物相比的反应性。
具体实施方式
本文公开的各种实施方案一般涉及一种可与多异氰酸酯反应生成聚氨酯材料的新型植物油基自催化多羟基化合物。“自催化”意指所述植物基多羟基化合物在无催化剂的情况下自动引发反应。特别地，本文公开的某些实施方案涉及一种植物油基自催化多羟基化合物，包含环氧化植物油与链烷醇胺的反应产物，其中所述反应产物含有伯羟基、仲羟基和叔胺基团。另一实施方案中，所述反应产物含有多数的伯羟基。术语“植物油”统指由自然生长的植物源特别是由农作物或种子得到的油。“多数的伯羟基”意指所述反应产物含有基于存在的羟基总量多于50％伯羟基。本文所用术语“反应产物”可以是由环氧化植物油与链烷醇胺的反应产生的产物或产物混合物。
与衍生自石油的多羟基化合物(需要大量关联加工成本)相反，植物油是丰富、可再生而且易于加工的物品，因此，在生产聚氨酯材料中使用本发明植物油基自催化多羟基化合物，因为可以替代一些或全部成本较高的衍生自石油的多羟基化合物，从而可显著地节省费用。基于环境友好的可再生资源如植物油商品还具有明显的销售优势。此外，由于本发明自催化多羟基化合物除含有多数的伯羟基之外，还含有叔胺官能团，所以具有比常规植物油基多羟基化合物明显更高的反应性。
因此，一种实施方案中，本发明植物油基自催化多羟基化合物包含由环氧化植物油与链烷醇胺反应得到的反应产物。
适用于本发明的环氧化植物油包括商购的或以常规方法制备的。适合的起始植物油原料包括但不限于棕榈油、花生油、菜子油、棉籽油、大豆油、卡诺拉(canola)油、葵花油、红花油、玉米油、橄榄油、芝麻油、麻风树(jathropa)油、或其共混物。或者，任何部分氢化的植物油或遗传改性的植物油也可与以上所列植物油一起使用或代替使用，包括但不限于高油酸红花油、高油酸大豆油、高油酸花生油、高油酸葵花油、高芥酸菜子油、或其共混物。这些植物油的碘值可在约40至约240的范围内。
所述植物油可通过任何常规方法环氧化，包括通过在酸性催化剂存在下与过乙酸反应或者通过与过氧酸反应。过氧酸的例子包括过甲酸、过乙酸、三氟过乙酸、苄氧基过甲酸、3，5-二硝基过苯甲酸、间-氯过苯甲酸或这些过氧酸的任意结合。所述过氧酸可通过氢过氧化物与相应的酸如甲酸或乙酸反应现场形成。氢过氧化物的例子包括过氧化氢、叔丁基过氧化氢、三苯基甲硅烷基过氧化氢、枯基过氧化氢或其任意结合。环氧化时，所述环氧化植物油优选具有约2wt％至约8wt％的环氧化物含量。换言之，优选每个环氧化植物油分子含有约2至6个环氧基。
根据本发明可与所述环氧化植物油反应的链烷醇胺包括但不限于具有下式的链烷醇胺：
其中R1为含有至少一个伯羟基的1-10个碳、优选2-8个碳、更优选2-4个碳的直链或支链烷基，和
其中R1为含有至少一个伯羟基的1-10个碳、优选2-8个碳、更优选2-4个碳的直链或支链烷基，R2为含有至少一个伯羟基的1-10个碳、优选2-8个碳、更优选2-4个碳的直链或支链烷基。
适合的链烷醇胺的例子包括但不限于二乙醇胺、乙醇胺、2-氨基-1-丁醇、2-氨基-2-甲基-1-丙醇、2-氨基-2-乙基-1，3-丙二醇、三(羟甲基)氨基甲烷、2-氨基-2-甲基-1，3-丙二醇、一甲基乙醇胺、异丙氨基乙醇、叔丁氨基乙醇、乙氨基乙醇、正丁氨基乙醇、异丙醇胺、二异丙醇胺、及其混合物。优选本发明所述链烷醇胺选自由2-氨基-1-丁醇、2-氨基-2-甲基-1-丙醇、2-氨基-2-乙基-1，3-丙二醇、三(羟甲基)氨基甲烷、2-氨基-2-甲基-1，3-丙二醇、一甲基乙醇胺、异丙氨基乙醇、叔丁氨基乙醇、乙氨基乙醇、正丁氨基乙醇、异丙醇胺、二异丙醇胺、及其混合物组成的组。另一实施方案中，所述链烷醇胺是一甲基乙醇胺。另一实施方案中，所述链烷醇胺是二乙醇胺。再另一实施方案中，所述链烷醇胺是一甲基乙醇胺与乙醇胺的结合。再另一实施方案中，所述链烷醇胺是乙醇胺与二乙醇胺的结合。
可通过在带搅拌的反应器中装入链烷醇胺和环氧化植物油形成反应混合物引发环氧化植物油与链烷醇胺之间的反应。链烷醇胺在反应器中的装填量基于反应混合物总重可在约50wt％至约70wt％的范围内、优选基于反应混合物总重在约55wt％至约65wt％的范围内。环氧化植物油在反应器中的装填量基于反应混合物总重可在约30wt％至约50wt％的范围内、更优选基于反应混合物总重在约35wt％至约45wt％的范围内。该反应可在升高的温度下进行。适合的反应温度可在约100℃至约150℃的范围内、更优选在约110℃至约130℃的范围内。反应时间可在约0.1小时至约12小时的范围内、优选约2小时至约6小时。可通过常规手段除去任何未反应的链烷醇胺和产生的副产物。
必须强调，在某些实施方案中，所述植物油基自催化多羟基化合物包含反应产物的混合物。如下所示，根据一种实施方案，可使一甲基乙醇胺与环氧化大豆油反应生成反应产物的混合物。反应期间，甘油三酯基团或者完全从大豆油中解离导致生成反应产物和甘油、或者保持完整产生如以下所述那些的化学结构。所述反应产物含有基于存在的羟基的总量占多数的伯羟基，此外，还含有叔胺官能团使所述自催化多羟基化合物具有比常规植物油基多羟基化合物明显更高的反应性。所述反应产物的混合物是某些实施方案中的植物油基自催化多羟基化合物的自催化性质的关键因素。
Figure BDA0000043998750000061
甘油三酯未完全解离释放甘油的其它部分反应产物包括：
Figure BDA0000043998750000071
另一实施方案中，所述植物油基自催化多羟基化合物的羟基值在约400meq KOH/g至约600meq KOH/g的范围内。再另一实施方案中，所述自催化多羟基化合物的胺值在约1.5meq/g至约3.5meq/g的范围内。
再另一实施方案中，根据本发明生产的植物油基自催化多羟基化合物包含比常规植物油基多羟基化合物更少的气味。气味可被测量，例如通过利用人工试板或者通过测量所述植物油基自催化多羟基化合物中可能存在的某些产生气味的化合物的量。产生气味的化合物的例子包括脂类氧化产物，典型地为醛类化合物，例如，己醛、壬醛、和癸醛。某些实施方案中，本发明植物油基自催化多羟基化合物可有约30ppm或更少的己醛、优选约20ppm或更少、更优选约10ppm或更少、甚至更优选约5ppm或更少、最优选约1ppm或更少的己醛。其它实施方案中，所述植物油基自催化多羟基化合物可有约30ppm或更少的壬醛、优选约20ppm或更少、更优选约10ppm或更少、甚至更优选约10ppm或更少、最优选约1ppm或更少的壬醛。其它实施方案中，所述植物油基自催化多羟基化合物可有约20ppm或更少的癸醛、优选约15ppm或更少、更优选约10ppm或更少、甚至更优选约5ppm或更少、最优选约1ppm或更少的癸醛。再其它的实施方案中，所述植物油基自催化多羟基化合物中己醛、壬醛和癸醛的结合量可为约80ppm或更少、优选约70ppm或更少、更优选约60ppm或更少、甚至更优选约50ppm或更少。再另一些实施方案中，所述植物油基自催化多羟基化合物中己醛、壬醛和癸醛的结合量可为约40ppm或更少、优选约30ppm或更少、更优选约20ppm或更少、甚至更优选约10ppm、最优选约3ppm或更少。
根据另一实施方案，本发明植物油基自催化多羟基化合物可用于生产聚氨酯材料。
聚氨酯可通过A-侧反应物与B-侧反应物的反应生产。所述A-侧反应物可包含多异氰酸酯，而所述B-侧反应物可包含根据本发明的植物油基自催化多羟基化合物。可用本发明植物油基自催化多羟基化合物代替聚氨酯材料生产中通常使用的全部衍生自石油的多羟基化合物。因此，一种实施方案中，所述B-侧反应物包括含100wt％一或多种植物油基自催化多羟基化合物的多羟基化合物组分。
适用的多异氰酸酯包括未改性多异氰酸酯、改性多异氰酸酯和异氰酸酯预聚物。此类多异氰酸酯包括式Q(NCO)n所示的那些多异氰酸酯，其中n为2-5、优选2-3的数，Q为含2-18个碳原子的脂族烃基、含5-10个碳原子的脂环族烃基、含8-13个碳原子的芳代脂族烃基、或含6-15个碳原子的芳烃基。
适合的多异氰酸酯的例子包括但不限于二异氰酸亚乙酯；1，4-二异氰酸亚丁酯；1，6-二异氰酸亚己酯；1，12-十二烷二异氰酸酯；环丁烷-1，3-二异氰酸酯；环己烷-1，3-和-1，4-二异氰酸酯、及这些异构体的混合物；异佛尔酮二异氰酸酯；2，4-和2，6-六羟基甲苯二异氰酸酯及这些异构体的混合物；二环己基甲烷-4，4’-二异氰酸酯(氢化的MDI，或HMDI)；1，3-和1，4-亚苯基二异氰酸酯；2，4-和2，6-甲苯二异氰酸酯和这些异构体的混合物(TDI)；二苯基甲烷-2，4’-和/或-4，4’-二异氰酸酯(MDI)；亚萘基-1，5-二异氰酸酯；三苯基甲烷-4，4′，4″-三异氰酸酯；可通过苯胺与甲醛缩合、然后光气化得到的多苯基-多亚甲基-多异氰酸酯(粗MDI)；降冰片烷二异氰酸酯；间-和对-异氰酸根合苯基磺酰异氰酸酯；全氯代芳基多异氰酸酯；含有碳化二亚胺基、氨基甲酸酯基、脲基甲酸酯基、异氰脲酸酯基、脲基、或缩二脲基(biruret)的改性多异氰酸酯；通过调聚反应得到的多异氰酸酯；含有酯基的多异氰酸酯；和含有聚合的脂肪酸基的多异氰酸酯。本领域技术人员将认识到还可使用上述多异氰酸酯的混合物。
制备聚氨酯材料中还可使用异氰酸酯封端的预聚物。异氰酸酯预聚物可通过过量的多异氰酸酯或其混合物与少量的如公知的Zerewitinoff试验所测定的含有活性氢的化合物反应制备，如Kohler在″Journal of the American Chemical Society，″49，3181(1927)中所述。
另一实施方案中，可用本发明植物油基自催化多羟基化合物代替通常所用衍生自石油的多羟基化合物的一部分。因此，一种实施方案中，所述B-侧反应物包括含至少一种植物油基自催化多羟基化合物和至少一种衍生自石油的多羟基化合物的多羟基化合物组分。
衍生自石油的多羟基化合物的例子包括聚醚、聚酯、聚缩醛、聚碳酸酯、聚酯醚、聚酯碳酸酯、聚硫醚、聚酰胺、聚酯酰胺、聚硅氧烷、聚丁二烯、聚丙酮(polyacetone)、或其混合物。
因此，另一实施方案中，所述B-侧反应物包括含约1wt％至约99wt％植物油基自催化多羟基化合物和约99wt％至约1wt％衍生自石油的多羟基化合物的多羟基化合物组分。另一实施方案中，所述B-侧反应物包括含约5wt％至约95wt％植物油基自催化多羟基化合物和约95wt％至约5wt％衍生自石油的多羟基化合物的多羟基化合物组分。再另一实施方案中，所述B-侧反应物包括含约10wt％至约90wt％植物油基自催化多羟基化合物和约90wt％至约10wt％衍生自石油的多羟基化合物的多羟基化合物组分。再另一实施方案中，所述B-侧反应物包括含约25wt％至约75wt％植物油基自催化多羟基化合物和约75wt％至约25wt％衍生自石油的多羟基化合物的多羟基化合物组分。根据另一实施方案，所述B-侧反应物包括含约45wt％至约55wt％植物油基自催化多羟基化合物和约55wt％至约45wt％衍生自石油的多羟基化合物的多羟基化合物组分。
除多羟基化合物组分之外，B-侧反应物可任选地包含添加剂，包括但不限于：催化剂；发泡剂；交联剂；阻燃剂；增塑剂；内含脱模剂；表面活性剂；酸清除剂；水清除剂；泡孔调节剂；颜料；染料；UV稳定剂；增塑剂；抑制真菌或抑制细菌的物质；和填充剂。
可使用的催化剂包括但不限于叔胺如三乙胺、三丁胺、N-甲基吗啉、N-乙基吗啉、N，N，N′，N′-四甲基乙二胺、五甲基-二亚乙基三胺、1，4-二氮杂二环(2.2.2)辛烷、N-甲基-N′-二甲基-氨基乙基哌嗪、双-(二甲基氨基烷基)哌嗪、N，N-二甲基-苄胺、N，N-二甲基环乙胺、N，N-二乙基-苄胺、己二酸双-(N，N-二乙氨基乙基)酯、N，N，N′，N′-四甲基-1，3-丁二胺、N，N-二甲基-β-苯基乙胺、1，2-二甲基咪唑、2-甲基咪唑、单环和双环胺连同双-(二烷氨基)烷基醚如2，2-双(二甲氨基乙基)醚。然而，由于本发明植物油基自催化多羟基化合物含有叔胺官能团，所以根据本发明生产聚氨酯材料中催化剂的用量可显著减少或者优选根本不使用。例如，在含有常规多羟基化合物的喷雾法泡沫配方中，为了能获得最终要求的材料性能，通常使用大量的附加胺催化剂。将本发明植物油基自催化多羟基化合物代入此配方，使通常需要添加胺催化剂的量显著减少，仍可获得最终要求的材料性能。
可使用的适合的发泡剂包括但不限于水、氢氟烃、环戊烷、甲基异丁基酮、烃、二氯甲烷或其混合物。
可使用的适合的交联剂包括但不限于乙二醇、二乙二醇、三甘醇、丙二醇、1，3-丙二醇、1，4-丁二醇、1，6-己二醇、甘油、和三羟甲基丙烷。
适合的阻燃剂(本文所用该术语还包括防烟剂和其它已知的燃烧调节剂)包括膦酸酯、亚磷酸酯、和磷酸酯(如甲基膦酸二甲酯、多磷酸铵、及本领域已知的各种环状磷酸酯和膦酸酯)；本领域已知的含卤素化合物(如溴化二苯醚和其它溴化芳族化合物)；三聚氰胺；锑氧化物(如五氧化锑和三氧化锑)；锌化合物(如各种已知的硼酸锌)；铝化合物(如三水合氧化铝)；和镁化合物(如氢氧化镁)。
内含脱模剂是为帮助聚氨酯材料从模具中取出可加入的化合物。适合本发明的内含脱模剂包括至少部分基于脂肪酸酯、羧酸的金属和/或胺盐、氨基羧酸、含磷酸、含硼酸、脒、和如US5,208,268所述由某些胺起始的四羟基化合物制备的中和酯的那些内含脱模剂。
表面活性剂包括乳化剂和泡沫稳定剂，如本领域已知的硅氧烷系表面活性剂，例如聚硅氧烷，以及各种脂肪酸的胺盐，如油酸二乙胺或硬脂酸二乙醇胺，以及蓖麻油酸的钠盐。
酸清除剂是为控制酸度和水浓度可加入的化合物。优选的酸清除剂包括各种原酸酯如原甲酸三甲酯，碳化二亚胺如2，2′，6，6′-四异丙基二苯基碳化二亚胺，和环氧化物如3，4-环氧-环己基羧酸3，4-环氧环己基甲基酯。
水清除剂(或除湿剂)是为使本发明组合物保持低含水量可加入的化合物。适合的水清除剂包括碱性硅铝酸盐。
填充剂和/或增强物质包括硫酸钡、碳酸钙、硅酸钙、粘土、硅藻土、研细白垩、云母、玻璃纤维、液晶纤维、玻璃薄片、玻璃球、微球体、芳族聚酰胺纤维、和碳纤维。
根据一种实施方案，所述聚氨酯材料可以一步法制备，其中使A-侧反应物与B-侧反应物结合。所述A-侧可包括多异氰酸酯或多异氰酸酯的混合物。可选择不同的多异氰酸酯以使最终产品具有不同性质。所述B-侧可以是包括至少一种本发明植物油基自催化多羟基化合物或植物油基自催化多羟基化合物和任选的衍生自石油的多羟基化合物的混合物和/或添加剂的溶液。
根据本发明的聚氨酯材料可用于各种应用，如预涂层；地毯背衬材料；建筑复合材料；绝缘材料；喷雾法泡沫绝缘材料；需要使用碰撞混合喷枪的应用；聚氨酯/脲混合弹性材料；汽车的内部和外部配件如底盘衬板、仪表板、门板和方向盘；软质泡沫(如家具用泡沫和汽车部件用泡沫)；连皮泡沫；喷雾法硬质泡沫；现场浇铸式硬质泡沫；涂料；粘合剂；密封剂；长丝缠绕；和其它聚氨酯复合材料、泡沫、弹性材料、树脂、和反应性注射成型(RIM)应用。
实施例
实施例1由二乙醇胺和环氧化大豆油合成植物油基自催化多羟基化合物
在配有漏斗、温度计、搅拌器和常规冷凝器的2-L三颈烧瓶中加入500g二乙醇胺。然后将烧瓶加热至120℃。然后在搅拌下通过漏斗向烧瓶中加入400g环氧化大豆油。温度保持在120℃，使反应持续4小时。在全真空下于160℃的温度下从自催化多羟基化合物产品中汽提出未反应的二乙醇胺和甘油副产物。取出自催化多羟基化合物产品，其胺值为2.99meq/g，OH值为555meq/g。
实施例2由一甲基乙醇胺和环氧化大豆油合成植物油基自催化多羟基化合物
在配有漏斗、温度计、搅拌器和常规冷凝器的2-L三颈烧瓶中加入500g一甲基乙醇胺。然后将烧瓶加热至120℃。然后在搅拌下通过漏斗向烧瓶中加入400g环氧化大豆油。温度保持在120℃，使反应持续4小时。在全真空下于160℃的温度下从自催化多羟基化合物产品中汽提出未反应的二乙醇胺和甘油副产物。取出自催化多羟基化合物产品，其胺值为1.94meq/g，OH值为437meq/g。
实施例3多羟基化合物反应性试验
对实施例1和2中产生的自催化多羟基化合物进行通常已知的布鲁克菲尔德粘度试验(BVT)，并与衍生自石油的多羟基化合物进行对比测定与聚合MDI(M聚合MDI，，购自Huntsman Corporation)反应过程中的胶凝速率。使100g多羟基化合物与足量的
Figure BDA0000043998750000131
M聚合MDI混合在一起提供90指数。然后分析混合物的粘度随时间的变化。用粘度随时间的增长作为多羟基化合物在给定的相同反应条件和多异氰酸酯下胶凝分布的标记。单位时间内胶凝越快表示多羟基化合物的反应性更高。测试的多羟基化合物包括：
如图1所示，实施例1和2的植物油基自催化多羟基化合物是“自催化”性的，表现出比常规石油基聚醚多羟基化合物优异的反应性。
然后如上所述对实施例1和2、以及通常表现出比常规石油基聚醚多羟基化合物更高反应性的以下两种不同的衍生自石油的曼尼希型多羟基化合物进行BVT试验：
Figure BDA0000043998750000133
R425X和
Figure BDA0000043998750000134
R470X多羟基化合物(购自Huntsman Corporation)。如图2所示，本发明植物油基自催化多羟基化合物令人意外地表现出比衍生自石油的曼尼希型多羟基化合物优异的反应性。
实施例4聚氨酯泡沫的生产
对本发明自催化多羟基化合物在低密度HR模制汽车座垫型泡沫中作为承载添加剂的测试。制备包含以下原料的A-侧和B-侧反应物配方：
1购自The Dow Chemical Co.的衍生自石油的多羟基化合物。
2购自Air Products Corp.的DC-5169表面活性剂。
3购自Air Products Corp.的DC-5164表面活性剂。
4购自Goldschmidt AG.的Tegostab B-4690表面活性剂。
5低凝固级二乙醇胺。
6购自Huntsman Corp.的
Figure BDA0000043998750000142
TD-33A催化剂。
7购自Huntsman Corp.的ZF-10催化剂。
然后将A-侧和B-侧反应物倒入标准15″x15″x4″试块模具中。在150°F的模制温度下使泡沫上涨并固化6分钟。脱模后，将每种材料机械粉碎并进一步手工压碎以确保开孔。一周后，分析测试这些材料的各种物理性质，结果如下所示。
回弹性是车座舒适度的一种度量。由实施例1的自催化多羟基化合物生产的泡沫表现出比实施例3的对比泡沫更好的回弹性。此外，用本发明植物油基自催化多羟基化合物生产的泡沫还比对比泡沫更硬。
实施例5喷雾法聚氨酯泡沫的生产
通过双组份喷浆机制备喷雾法泡沫，其中一种组分为“多羟基化合物”，另一组分为“异氰酸酯”。使用以下“多羟基化合物”配方：
Figure BDA0000043998750000161
典型地，本领域技术人员平衡与异氰酸酯基团共混的来自多羟基化合物的活性氢，这称为异氰酸酯指数。本实施例中，喷雾法泡沫的异氰酸酯指数为115-125。这仅仅作为一个实例，不是对异氰酸酯指数的可接受范围的限制。
“固化”的速率对于喷入壁腔的用于绝缘材料的喷雾法泡沫聚氨酯而言很重要。为适合此应用，所述聚氨酯必须“粘贴”于喷射的壁上而不“流动”。为此，具有自催化性的多羟基化合物如本发明多羟基化合物是理想的，因其自催化性有助于加速“固化”。由上述配方得到的泡沫产生以下优异的泡沫性质。
  性质   值
  密度   2.03lb/ft3
  K因子   0.155btu-in/°F-sqft-hr
  粘着力-芯   24psi断裂应力
以上公开的主题应理解为说明性的而非限制性的，所附权利要求书旨在覆盖落入本发明真实范围内的所有改变、增补、和其它实施方案。因此，在法律允许的最大程度，本发明的范围由以下权利要求书及其等同物的可允许的最宽解释确定，而不受以上详细描述的约束或限制。

Claims (25)

1.一种植物油基自催化多羟基化合物，包含环氧化植物油与链烷醇胺的反应产物，其中所述反应产物含有伯羟基、仲羟基和叔胺基团。
2.根据权利要求1所述自催化多羟基化合物，其中所述环氧化植物油包括环氧化大豆油、环氧化棕榈油、环氧化花生油、环氧化菜子油、环氧化棉籽油、环氧化卡诺拉油、环氧化葵花油、环氧化红花油、环氧化玉米油、环氧化橄榄油、环氧化芝麻油、环氧化麻风树油、或其掺混物。
3.根据权利要求2所述自催化多羟基化合物，其中所述链烷醇胺包括下式的链烷醇胺：
Figure FDA0000043998740000011
其中R1为含有至少一个伯羟基的1-10个碳的直链或支链烷基，或下式的链烷醇胺：
Figure FDA0000043998740000012
其中R1为含有至少一个伯羟基的1-10个碳的直链或支链烷基，R2为含有至少一个伯羟基的1-10个碳的直链或支链烷基。
4.根据权利要求3所述自催化多羟基化合物，其中所述链烷醇胺包括二乙醇胺、乙醇胺、2-氨基-1-丁醇、2-氨基-2-甲基-1-丙醇、2-氨基-2-乙基-1，3-丙二醇、三(羟甲基)氨基甲烷、2-氨基-2-甲基-1，3-丙二醇、一甲基乙醇胺、异丙氨基乙醇、叔丁氨基乙醇、乙氨基乙醇、正丁氨基乙醇、异丙醇胺、二异丙醇胺、或其混合物。
5.根据权利要求3所述自催化多羟基化合物，其中所述链烷醇胺选自由2-氨基-1-丁醇、2-氨基-2-甲基-1-丙醇、2-氨基-2-乙基-1，3-丙二醇、三(羟甲基)氨基甲烷、2-氨基-2-甲基-1，3-丙二醇、一甲基乙醇胺、异丙氨基乙醇、叔丁氨基乙醇、乙氨基乙醇、正丁氨基乙醇、异丙醇胺、二异丙醇胺、及其混合物组成的组。
6.根据权利要求4所述自催化多羟基化合物，其中所述链烷醇胺包括一甲基乙醇胺和乙醇胺。
7.根据权利要求4所述自催化多羟基化合物，其中所述链烷醇胺包括二乙醇胺和乙醇胺。
8.根据权利要求4所述自催化多羟基化合物，其中所述链烷醇胺包括一甲基乙醇胺。
9.根据权利要求1所述自催化多羟基化合物，其中所述反应产物含有基于存在的羟基的总量占多数的伯羟基。
10.一种生产植物油基自催化多羟基化合物的方法，包括使环氧化植物油与链烷醇胺反应生成有伯羟基、仲羟基和叔胺基团的反应产物，和除去任何未反应的链烷醇胺和副产物以形成植物油基自催化多羟基化合物。
11.根据权利要求10所述方法，其中所述环氧化植物油为环氧化大豆油。
12.根据权利要求11所述方法，其中所述链烷醇胺包括一甲基乙醇胺。
13.根据权利要求11所述方法，其中所述链烷醇胺还包括乙醇胺。
14.根据权利要求11所述方法，其中所述链烷醇胺包括二乙醇胺和乙醇胺。
15.一种生产聚氨酯材料的方法，包括使多异氰酸酯与植物油基自催化多羟基化合物反应，其中所述自催化多羟基化合物包含环氧化植物油与链烷醇胺的反应产物。
16.根据权利要求15所述方法，其中所述多异氰酸酯包括2，4-和/或2，6-甲苯二异氰酸酯。
17.根据权利要求15所述方法，其中所述多异氰酸酯包括二苯基甲烷-2，4′-和/或-4，4′-二异氰酸酯。
18.根据权利要求15所述方法，其中所述多异氰酸酯包括异氰酸酯封端的预聚物。
19.根据权利要求15所述方法生产的聚氨酯材料。
20.一种生产聚氨酯材料的方法，包括使含有多异氰酸酯的A-侧反应物与含有多羟基化合物组分的B-侧反应物反应，其中所述多羟基化合物组分包含由环氧化植物油与链烷醇胺反应得到的植物油基自催化多羟基化合物。
21.根据权利要求20所述方法，其中所述多羟基化合物组分还包含衍生自石油的多羟基化合物。
22.根据权利要求21所述方法，其中所述多羟基化合物组分包含约1wt％至约99wt％植物油基自催化多羟基化合物和约99wt％至约1wt％衍生自石油的多羟基化合物。
23.根据权利要求22所述方法，其中所述多羟基化合物组分包含约10wt％至约90wt％植物油基自催化多羟基化合物和约90wt％至约10wt％衍生自石油的多羟基化合物。
24.根据权利要求21所述方法，其中所述多羟基化合物组分还包含添加剂。
25.根据权利要求21所述方法生产的聚氨酯材料。
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