CN110709440B - 基于聚醚碳酸酯多元醇的聚氨酯泡沫材料 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及通过使异氰酸酯组分与可与异氰酸酯反应并包含至少一种聚醚碳酸酯多元醇的组分的反应制备聚氨酯泡沫材料的方法,并且其中所述反应在组分K存在下进行,其中所述组分K选自下列一种或多种化合物:K1根据式(II)的二羰基化合物,其中排除作为一元或多元羧酸的酯的二羰基化合物,(R2)x‑(C=O)‑(R1)n‑(C=O)‑(R3)y(II),K2根据式(III)的β‑酮腈,(R5)w‑(C=O)‑C(H)(R4)(‑CN)(III),K3具有式(IV)的二羰基化合物,K4羟基羧酸,优选α‑羟基羧酸或β‑羟基羧酸,K5羧酸盐。本发明还涉及通过本发明的方法制成的聚氨酯泡沫材料及其用途。
Description
本发明涉及通过异氰酸酯组分与可与异氰酸酯反应并包含至少一种聚醚碳酸酯多元醇的组分的反应制备聚氨酯泡沫材料,优选聚氨酯软质泡沫材料的方法,并且其中所述反应在下文更详细描述的组分K存在下进行。本发明还涉及通过本发明的方法制成的聚氨酯泡沫材料及其用途。
在生产方法的环保取向的范围中,通常希望使用相对大量的基于CO2的原材料,例如以聚醚碳酸酯多元醇的形式。通过环氧烷(环氧化物)和二氧化碳在H-官能起始剂化合物(“起始剂”)存在下的催化反应制备聚醚碳酸酯多元醇作为大量研究的课题已超过40年(例如Inoue等人, Copolymerization of Carbon Dioxide and Epoxide withOrganometallic Compounds;Die Makromolekulare Chemie 130, 210-220, 1969)。这种反应示意性显示在图式(I)中,其中R是有机基团,如烷基、烷基芳基或芳基,它们各自还可含有杂原子,如O、S、Si等,且其中e、f和g各自是整数;并且其中在此显示在图式(I)中的聚醚碳酸酯多元醇产物应被解释为仅是指具有所示结构的嵌段原则上可再次出现在所得聚醚碳酸酯多元醇中,但所述嵌段的顺序、数量和长度以及起始剂的OH官能度可变并且不限于图式(I)中所示的聚醚碳酸酯多元醇。这种反应(见图式(I))从生态角度看非常有利,因为这种反应是温室气体如CO2反应产生聚合物。形成的进一步产物(实际上是副产物)是图式(I)中所示的环状碳酸酯(例如在R = CH3时碳酸亚丙酯,下文也称为cPC,或在R = H时碳酸亚乙酯,下文也称为cEC)。
基于聚醚碳酸酯多元醇和异氰酸酯的聚氨酯泡沫材料的制备是已知的(例如WO2012/130760 A1、EP-A 0 222 453)。已经发现,当使用聚醚碳酸酯多元醇制备聚氨酯泡沫材料时,所得产物含有可以例如通过对聚氨酯软质泡沫材料的排放测量检测的环状碳酸亚丙酯。
申请号为EP2016/079817的专利描述了,通过使用具有0.5至4.0的(一级)解离pKa值的一元或多元羧酸的酯作为聚氨酯泡沫发泡中的添加剂,可以观察到环状碳酸亚丙酯排放的降低。
因此本发明的目的是提供制备聚氨酯泡沫材料的方法,其产生具有降低的环状碳酸亚丙酯排放的聚氨酯泡沫材料。
已经令人惊讶地通过一种通过下列组分的反应制备聚氨酯泡沫材料,优选聚氨酯软质泡沫材料的方法实现这一目的,
组分A,其含有具有≥ 20 mg KOH/g至≤ 120 mg KOH/g的根据DIN 53240-1(2013年6月)的羟值的聚醚碳酸酯多元醇(组分A1)和任选一种或多种具有≥ 20 mg KOH/g至≤250 mg KOH/g的根据DIN 53240-1(2013年6月)的羟值和≥ 0至≤ 60重量%的亚乙基氧含量的聚醚多元醇(组分A2),其中聚醚多元醇A2不含碳酸酯单元,
B 任选地
B1) 催化剂和/或
B2) 辅助剂和添加剂
C 水和/或物理发泡剂,
与
D 二异氰酸酯和/或多异氰酸酯,
其中所述制备在≥ 90至≤ 120的指数下进行,
其特征在于所述制备在组分K存在下进行,其中组分K选自下列一种或多种化合物
K1 根据式(II)的二羰基化合物,其中排除作为一元或多元羧酸的酯的二羰基化合物,
其中
n是≥ 0至≤ 6,优选≥ 1至≤ 4的整数,更优选n = 1、2或4,最优选n = 1或2,
x、y可以相同或不同并且是≥ 1至≤ 3的整数,优选1或2,
R1可以相同或不同并且是取代或未取代C1-C22-亚烷基、取代或未取代C1-C22-亚烯基、取代或未取代C6-C18-亚芳基、亚杂芳基、胺或酰胺,或是4-至7-元环或多环体系的组成部分,
R2、R3可以相同或不同并且是H、取代或未取代C1-C22-烷基、取代或未取代C1-C22-烯基、取代或未取代C6-C18-芳基、杂芳基、胺、酰胺、羟基或腈,或是4-至7-元环或多环体系的组成部分,
在一个优选实施方案中,K1是根据式(II)的二羰基化合物,其中排除作为一元或多元羧酸的酯的二羰基化合物,其中
n是1、2或4,优选1或2,
x、y可以相同或不同并且是1或2,
R1可以相同或不同并且是取代或未取代C1-C22-亚烷基、取代或未取代C6-C18-亚芳基或亚杂芳基,
R2、R3可以相同或不同并且是取代或未取代C1-C22-烷基、胺、酰胺或羟基,
K2 根据式(III)的β-酮腈
其中
w是≥ 1至≤ 3的整数,优选1或2,
R4是H、取代或未取代C1-C22-烷基、取代或未取代C1-C22-烯基、取代或未取代C6-C18-芳基、杂芳基、胺或酰胺,或是4-至7-元环或多环体系的组成部分,
R5可以相同或不同并且是H、取代或未取代C1-C22-烷基、取代或未取代C1-C22-烯基、取代或未取代C6-C18-芳基、杂芳基、酰基、胺、酰胺、羟基或腈,或是4-至7-元环或多环体系的组成部分,
在一个优选实施方案中,K2是根据式(III)的β-酮腈,其中
w是1或2,
R4是H,
R5可以相同或不同并且是胺、酰胺或酰基,
K3 具有式(IV)的二羰基化合物
其中
Z是-O-、-N(R9)-或C1-C6-亚烷基,
r、s是1或2,其中
当R6是单键、-C(R9)2-、-O-或-N(R9)-时,r和s是2,
当R6是=C(H)-时,r是1且s是2,
当R6是=C(H)-时,r是2且s是1,
当R6是双键时,r和s是1,
R6是单键、双键、-C(R9)2-、=C(H)-、-O-或–N(R9)-,
R7、R8可以相同或不同并且是H、取代或未取代C1-C22-烷基、取代或未取代C1-C22-烯基、取代或未取代C6-C18-芳基、杂芳基、酰基、胺、酰胺、羟基或腈,或是4-至7-元环或多环体系的组成部分,
R9是H、取代或未取代C1-C22-烷基、取代或未取代C1-C22-烯基、取代或未取代C6-C18-芳基、杂芳基、酰基、胺、酰胺、羟基或腈,或是4-至7-元环或多环体系的组成部分,
在一个优选实施方案中,K3是具有式(IV)的二羰基化合物,其中
Z是-O-或-N(R9)-,
r、s是1或2,其中
当R6是单键或-C(R9)2-时,r和s是2,
当R6是=C(H)-时,r是1且s是2,
当R6是=C(H)-时,r是2且s是1,
当R6是双键时,r和s是1,
R6是单键、双键、-C(R9)2-或=C(H)-,
R7、R8可以相同或不同并且是H、取代或未取代C1-C22-烷基、取代或未取代C1-C22-烯基、取代或未取代C6-C18-芳基或杂芳基,或是4-至7-元环或多环体系的组成部分,
R9是H、取代或未取代C1-C22-烷基、取代或未取代C1-C22-烯基、取代或未取代C6-C18-芳基、杂芳基或羟基,
K4 羟基羧酸,优选α-羟基羧酸和/或β-羟基羧酸,更优选α-羟基苯甲酸、苹果酸或酒石酸,
K5 羧酸盐,即羧酸根阴离子和阳离子的化合物,其中阳离子是Li+、Na+、K+、Rb+、Cs+、Be2+、Mg2+、Ca2+、Sr2+、Ba2+或基于铵的化合物N(H)o(R10)p,其中o和p是0至4的整数,o + p =4且其中R10是取代或未取代C1-C22-烷基、取代或未取代C1-C22-烯基、取代或未取代C6-C18-芳基,所述阳离子优选是基于铵的化合物N(H)o(R10)p,其中o、p、R10具有上文给出的定义,并且所述阳离子更优选选自NH4 +、(NR10 4)+、(NR10 3H)+中的一种或多种基于铵的化合物,其中R10具有上文给出的定义,
并且其中组分K以≥ 0.05至≤ 10.0重量份,优选≥ 0.5至≤ 6.0重量份,特别优选≥ 1.0至≤ 5.0重量份的量使用,其中组分K的所有重量份基于组分A1 + A2的重量份之和 = 100重量份计。
本发明的优选主题是通过下列组分的反应制备聚氨酯泡沫材料,优选聚氨酯软质泡沫材料的方法
A1 ≥ 40至≤ 100重量份,优选≥ 60至≤ 100重量份,特别优选≥ 80至≤ 100重量份的一种或多种具有≥ 20 mg KOH/g至≤ 120 mg KOH/g的根据DIN 53240-1(2013年6月)的羟值的聚醚碳酸酯多元醇,
A2 ≤ 60 至≥ 0重量份,优选≤ 40至≥ 0重量份,特别优选≤ 20至≥ 0重量份的一种或多种具有≥ 20 mg KOH/g至≤ 250 mg KOH/g的根据DIN 53240-1(2013年6月)的羟值和≥ 0至≤ 60重量%的亚乙基氧含量的聚醚多元醇,其中所述聚醚多元醇A2不含碳酸酯单元,
A3 基于组分A1和A2的重量份之和计,≤ 20至≥ 0重量份的一种或多种具有≥20 mg KOH/g至≤ 250 mg KOH/g的根据DIN 53240-1(2013年6月)的羟值和> 60重量%的亚乙基氧含量的聚醚多元醇,其中所述聚醚多元醇A3不含碳酸酯单元,
A4 基于组分A1和A2的重量份之和计,≤ 40至≥ 0重量份的一种或多种聚合物多元醇、PHD多元醇和/或PIPA多元醇,
A5 基于组分A1和A2的重量份之和计,≤ 40至≥ 0重量份的不归入组分A1至A4的定义的多元醇,
B 任选地
B1) 催化剂和/或
B2) 辅助剂和添加剂
C 水和/或物理发泡剂,
与
D 二异氰酸酯和/或多异氰酸酯,
其中所述制备在≥ 90至≤ 120的指数下进行,
其中将组分A1、A2、A3、A4、A5的所有重量份数据标准化以使所述组合物中的A1 +A2的重量份之和为100,
其特征在于所述制备在组分K存在下进行。
组分A1至A5在每种情况下涉及所述化合物中的“一种或多种”。当使用一个组分的多种化合物时,所述用量数据相当于这些化合物的重量份之和。
在一个特别优选的实施方案中,组分A含有
A1 ≥ 65至≤ 75重量份,最优选≥ 68至≤ 72重量份的一种或多种具有≥ 20mg KOH/g至≤ 120 mg KOH/g的根据DIN 53240-1(2013年6月)的羟值和优选15至25重量%的CO2含量的聚醚碳酸酯多元醇,和
A2 ≤ 35至≥ 25重量份,最优选≤ 32至≥ 28重量份的一种或多种具有≥ 20mg KOH/g至≤ 250 mg KOH/g的根据DIN 53240-1(2013年6月)的羟值和≥ 0至≤ 60重量%的亚乙基氧含量的聚醚多元醇,其中所述聚醚多元醇A2不含碳酸酯单元,
其中组分A优选不含组分A3和/或A4。
在另一实施方案中,组分A包含
A1 ≥ 65至≤ 75重量份,优选≥ 68至≤ 72重量份的一种或多种具有≥ 20 mgKOH/g至≤ 120 mg KOH/g的根据DIN 53240-1(2013年6月)的羟值和优选15至25重量%的CO2含量的聚醚碳酸酯多元醇,和
A2 ≤ 35至≥ 25重量份,优选≤ 32至≥ 28重量份的一种或多种具有≥ 20 mgKOH/g至≤ 250 mg KOH/g的根据DIN 53240-1(2013年6月)的羟值和≥ 0至≤ 60重量%的亚乙基氧含量的聚醚多元醇,其中所述聚醚多元醇A2不含碳酸酯单元,
A3 基于组分A1和A2的重量份之和计,≤ 20至≥ 2重量份,优选≤ 10至≥ 2重量份的一种或多种具有≥ 20 mg KOH/g至≤ 250 mg KOH/g的根据DIN 53240-1(2013年6月)的羟值和> 60重量%的亚乙基氧含量的聚醚多元醇,其中所述聚醚多元醇A3不含碳酸酯单元,
其中组分A优选不含组分A4。
在另一个实施方案中,组分A包含
A1 ≥ 40至≤ 100重量份,优选≥ 60至≤ 100重量份,特别优选≥ 80至≤ 100重量份,最优选≥ 65至≤ 75重量份的一种或多种具有≥ 20 mg KOH/g至≤ 120 mg KOH/g的根据DIN 53240-1(2013年6月)的羟值和优选15至25重量%的CO2含量的聚醚碳酸酯多元醇,和
A2≤ 60至≥ 0重量份,优选≤ 40至≥ 0重量份,特别优选≤ 20至≥ 0重量份,最优选≤ 35至≥ 25重量份的一种或多种具有≥ 20 mg KOH/g至≤ 250 mg KOH/g的根据DIN 53240-1(2013年6月)的羟值和≥ 0至≤ 60重量%的亚乙基氧含量的聚醚多元醇,其中所述聚醚多元醇A2不含碳酸酯单元,
A4 基于组分A1和A2的重量份之和计,≤ 40至≥ 0.01重量份,优选≤ 20至≥0.01重量份,特别优选≤ 20至≥ 1重量份,最优选≤ 20至≥ 2重量份的一种或多种聚合物多元醇、PHD多元醇和/或PIPA多元醇,
A5 基于组分A1和A2的重量份之和计,≤ 40至≥ 0重量份的不归入组分A1至A4的定义的多元醇,
其中组分A优选不含组分A3。
在此,组分A1、A2、A4和A5的所示范围和优选范围可自由地互相组合。
下面更详细描述本发明的方法中所用的组分。
组分A1
组分A1包含具有≥ 20 mg KOH/g至≤ 120 mg KOH/g,优选≥ 20 mg KOH/g至≤100 mg KOH/g,特别优选≥ 25 mg KOH/g至≤ 90 mg KOH/g的根据DIN 53240-1(2013年6月)的羟值(OH值)并可通过二氧化碳和一种或多种环氧烷在一种或多种H-官能起始剂分子存在下的共聚获得的聚醚碳酸酯多元醇,其中该聚醚碳酸酯多元醇优选具有15至25重量%的CO2含量。组分A1优选包含可通过≥ 2重量%至≤ 30重量%的二氧化碳和≥ 70重量%至≤98重量%的一种或多种环氧烷在一种或多种具有≥ 1至≤ 6,优选≥ 1至≤ 4,特别优选≥2至≤ 3的平均官能度的H-官能起始剂分子存在下的共聚获得的聚醚碳酸酯多元醇。对本发明而言,“H-官能”被理解为是指具有在烷氧基化方面为活性的H原子的起始剂化合物。
二氧化碳和一种或多种环氧烷的共聚优选在至少一种DMC催化剂(双金属氰化物催化剂)存在下进行。
根据本发明使用的聚醚碳酸酯多元醇优选还具有在碳酸酯基团之间的醚基团,其示意性显示在式(V)中。在根据式(V)的图式中,R是有机基团,如烷基、烷基芳基或芳基,它们各自还可含有杂原子,如O、S、Si等;e和f是整数。根据式(V)的图式中所示的聚醚碳酸酯多元醇应被理解为仅是指具有所示结构的嵌段原则上可再次出现在聚醚碳酸酯多元醇中,但所述嵌段的顺序、数量和长度可变并且不限于式(V)中所示的聚醚碳酸酯多元醇。就式(V)而言,这是指e/f比优选为2:1至1:20,特别优选1.5:1至1:10。
可由1H NMR谱中的特征信号的评估测定聚醚碳酸酯多元醇中的并入CO2的含量(“源自二氧化碳的单元”;“CO2含量”)。下列实例例示在由1,8-辛二醇起始的CO2/环氧丙烷聚醚碳酸酯多元醇中源自二氧化碳的单元的含量的测定。
可以借助1H NMR(合适的仪器是来自Bruker公司的DPX 400仪器,400 MHz;脉冲程序zg30,延迟时间d1: 10s,64次扫描)测定并入聚醚碳酸酯多元醇中的CO2含量和碳酸亚丙酯与聚醚碳酸酯多元醇的比率。将样品各自溶解在氘化氯仿中。1H-NMR中的相关共振(基于TMS = 0 ppm)如下:
具有在4.5 ppm的共振的环状碳酸亚丙酯(其作为副产物形成);具有在5.1至4.8ppm的共振的由并入聚醚碳酸酯多元醇中的二氧化碳产生的碳酸酯;具有在2.4 ppm的共振的未反应环氧丙烷(PO);具有在1.2至1.0 ppm的共振的聚醚多元醇(即没有并入的二氧化碳);具有在1.6至1.52 ppm的共振的作为起始剂分子并入的1,8-辛二醇(如果存在)。
根据式(VI)计算反应混合物中的聚合物键合的碳酸酯的重量含量(重量%)(LC')
其中根据式(VII)计算N的值(“分母”N):
在此适用下列缩写:
F(4.5) = 环状碳酸酯在4.5 ppm的共振面积(对应于一个氢原子)
F(5.1-4.8) = 聚醚碳酸酯多元醇和环状碳酸酯的一个氢原子在5.1-4.8 ppm的共振面积
F(2.4) = 游离的未反应PO在2.4 ppm的共振面积
F(1.2-1.0) = 聚醚多元醇在1.2-1.0 ppm的共振面积
F(1.6-1.52) = 1,8-辛二醇(起始剂)(如果存在)在1.6至1.52 ppm的共振面积。
因数102获自CO2(摩尔质量44 g/mol)和环氧丙烷(摩尔质量58 g/mol)的摩尔质量总和,因数58获自环氧丙烷的摩尔质量,因数146获自所用起始剂1,8-辛二醇(如果存在)的摩尔质量。
根据式(VIII)计算反应混合物中的环状碳酸酯的重量含量(重量%)(CC'),
其中根据式(VII)计算N的值。
为了由反应混合物的组成值计算基于聚合物部分(由聚醚多元醇(其在无CO2条件下进行的活化步骤的过程中由起始剂和环氧丙烷制成)和聚醚碳酸酯多元醇(其在CO2存在下进行的活化步骤的过程中和在共聚过程中由起始剂、环氧丙烷和二氧化碳制成)构成)的组成,数学消除反应混合物的非聚合物成分(即环状碳酸亚丙酯和任选存在的未反应的环氧丙烷)。使用因数F = 44/(44+58)将聚醚碳酸酯多元醇中的碳酸酯重复单元的重量含量换算成二氧化碳的重量含量。该聚醚碳酸酯多元醇中的CO2含量数据相对于在共聚和在CO2存在下的任选活化步骤中形成的聚醚碳酸酯多元醇分子的含量标准化(即在此不考虑由起始剂(1,8-辛二醇,如果存在)和由起始剂与在无CO2条件下加入的环氧化物的反应产生的聚醚碳酸酯多元醇分子的含量)。
例如包括根据A1的聚醚碳酸酯多元醇的制备,其中:
(α) 最初装载H-官能起始剂化合物或至少两种H-官能起始剂化合物的混合物,并任选借助升高的温度和/或减压除去水和/或其它挥发性化合物(“干燥”),其中在干燥之前或之后将DMC催化剂添加到H-官能起始剂化合物中或至少两种H-官能起始剂化合物的混合物中,
(β) 将部分量(基于活化和共聚中所用的环氧烷量的总量计)的一种或多种环氧烷添加到获自步骤(α)的混合物中以实现活化,其中部分量的环氧烷的这种添加任选能够在CO2存在下进行,并且其中随后等待由于后续放热化学反应而出现的温度峰值(“热点”)和/或反应器中的压降,并且其中活化步骤(β)也能够进行多次,
(γ) 将环氧烷的一种或多种和二氧化碳添加到获自步骤(β)的混合物中,其中步骤(β)中所用的环氧烷可以与步骤(γ)中所用的环氧烷相同或不同。
一般而言,可以使用具有2至24个碳原子的环氧烷(环氧化物)制备聚醚碳酸酯多元醇A1。具有2至24个碳原子的环氧烷是例如选自环氧乙烷、环氧丙烷、1-环氧丁烷、2,3-环氧丁烷、2-甲基-1,2-环氧丙烷(环氧异丁烷)、1-环氧戊烷、2,3-环氧戊烷、2-甲基-1,2-环氧丁烷、3-甲基-1,2-环氧丁烷、1-环氧己烷、2,3-环氧己烷、3,4-环氧己烷、2-甲基-1,2-环氧戊烷、4-甲基-1,2-环氧戊烷、2-乙基-1,2-环氧丁烷、1-环氧庚烷、1-环氧辛烷、1-环氧壬烷、1-环氧癸烷、1-环氧十一烷、1-环氧十二烷、4-甲基-1,2-环氧戊烷、丁二烯一氧化物、异戊二烯一氧化物、环氧环戊烷、环氧环己烷、环氧环庚烷、环氧环辛烷、氧化苯乙烯、氧化甲基苯乙烯、环氧蒎烷、单环氧化或多环氧化脂肪(作为甘油单酯、甘油二酯和甘油三酯)、环氧化脂肪酸、环氧化脂肪酸的C1-C24酯、表氯醇、缩水甘油和缩水甘油衍生物,例如甲基缩水甘油醚、乙基缩水甘油醚、2-乙基己基缩水甘油醚、烯丙基缩水甘油醚、甲基丙烯酸缩水甘油酯和环氧官能烷氧基硅烷,例如3-环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷、3-环氧丙氧丙基三乙氧基硅烷、3-环氧丙氧丙基三丙氧基硅烷、3-环氧丙氧丙基甲基二甲氧基硅烷、3-环氧丙氧丙基乙基二乙氧基硅烷、3-环氧丙氧丙基三异丙氧基硅烷的一种或多种化合物。优选使用环氧乙烷和/或环氧丙烷和/或1,2-环氧丁烷,特别优选环氧丙烷作为环氧烷。
在本发明的一个优选实施方案中,所用环氧丙烷和环氧乙烷的总量中的环氧乙烷含量为≥ 0至≤ 90重量%,优选≥ 0至≤ 50重量%,特别优选不含环氧乙烷。
作为合适的H-官能起始剂化合物,可以使用具有在烷氧基化方面为活性的H原子的化合物。在烷氧基化方面为活性并具有活性H原子的基团是例如-OH、-NH2(伯胺)、-NH-(仲胺)、-SH和-CO2H,优选-OH和–NH2,更优选-OH。作为H-官能起始剂化合物,使用例如选自水、一元或多元醇、多元胺、多元硫醇、氨基醇、硫醇、羟基酯、聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚酯醚多元醇、聚醚碳酸酯多元醇、聚碳酸酯多元醇、聚碳酸酯、聚乙烯亚胺、聚醚胺(例如来自Huntsman的所谓的Jeffamines®,例如D-230、D-400、D 2000、T-403、T-3000、T-5000或来自BASF的相应产品,例如聚醚胺D230、D400、D200、T403、T5000)、聚四氢呋喃(例如来自BASF的PolyTHF®,例如PolyTHF® 250、650S、1000、1000S、1400、1800、2000)、聚四氢呋喃胺(BASF产品聚四氢呋喃胺1700)、聚醚硫醇、聚丙烯酸酯多元醇、蓖麻油、蓖麻油酸的甘油单酯或甘油二酯、脂肪酸的甘油单酯、脂肪酸的化学改性的甘油单酯、甘油二酯和/或甘油三酯,和每分子含有平均至少2个OH基团的脂肪酸C1-C24烷基酯的一种或多种化合物。例如,每分子含有平均至少2个OH基团的脂肪酸C1-C24烷基酯是如Lupranol Balance®(来自BASF AG公司)、Merginol®产品(来自Hobum Oleochemicals GmbH公司)、Sovermol®产品(来自CognisDeutschland GmbH & Co. KG)和Soyol®TM产品(来自USSC Co.公司)之类的商品。
所用单官能起始剂化合物可以是醇、胺、硫醇和羧酸。所用单官能醇可以是:甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、1-丁醇、2-丁醇、叔丁醇、3-丁烯-1-醇、3-丁炔-1-醇、2-甲基-3-丁烯-2-醇、2-甲基-3-丁炔-2-醇、炔丙醇、2-甲基-2-丙醇、1-叔丁氧基-2-丙醇、1-戊醇、2-戊醇、3-戊醇、1-己醇、2-己醇、3-己醇、1-庚醇、2-庚醇、3-庚醇、1-辛醇、2-辛醇、3-辛醇、4-辛醇、酚、2-羟基联苯、3-羟基联苯、4-羟基联苯、2-羟基吡啶、3-羟基吡啶、4-羟基吡啶。可用的单官能胺包括:丁胺、叔丁胺、戊胺、己胺、苯胺、氮丙啶、吡咯烷、哌啶、吗啉。所用单官能硫醇可以是:乙烷硫醇、1-丙烷硫醇、2-丙烷硫醇、1-丁烷硫醇、3-甲基-1-丁烷硫醇、2-丁烯-1-硫醇、苯硫酚。所用单官能羧酸包括:甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、脂肪酸如硬脂酸、棕榈酸、油酸、亚油酸、亚麻酸、苯甲酸、丙烯酸。
适合作为H-官能起始剂化合物的多元醇是例如二元醇(例如乙二醇、二乙二醇、丙二醇、二丙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,4-丁烯二醇、1,4-丁炔二醇、新戊二醇、1,5-戊二醇、甲基戊二醇(例如3-甲基-1,5-戊二醇)、1,6-己二醇;1,8-辛二醇、1,10-癸二醇、1,12-十二烷二醇、双(羟甲基)环己烷(例如1,4-双(羟甲基)环己烷)、三乙二醇、四乙二醇、聚乙二醇、二丙二醇、三丙二醇、聚丙二醇、二丁二醇和聚丁二醇);三元醇(例如三羟甲基丙烷、甘油、异氰脲酸三羟乙酯、蓖麻油);四元醇(例如季戊四醇);多元醇(例如山梨糖醇、己糖醇、蔗糖、淀粉、淀粉水解产物、纤维素、纤维素水解产物、羟基官能化脂肪和油,尤其是蓖麻油)以及这些上述醇与不同量的ε-己内酯的所有改性产物。在H-官能起始剂的混合物中也可以使用三元醇,例如三羟甲基丙烷、甘油、异氰脲酸三羟乙酯和蓖麻油。
该H-官能起始剂化合物也可选自聚醚多元醇物质类别,特别是分子量Mn为100至4000 g/mol,优选250至2000 g/mol的那些。优选的是由重复亚乙基氧和亚丙基氧单元构成的聚醚多元醇,其优选具有35%至100%亚丙基氧单元含量,特别优选具有50%至100%亚丙基氧单元含量。这些可以是环氧乙烷和环氧丙烷的无规共聚物、梯度共聚物、交替共聚物或嵌段共聚物。合适的由重复亚丙基氧和/或亚乙基氧单元构成的聚醚多元醇是例如来自Covestro Deutschland AG的Desmophen®-、Acclaim®-、Arcol®-、Baycoll®-、Bayfill®-、Bayflex®-、Baygal®-、PET®-和聚醚-多元醇(例如Desmophen® 3600Z、Desmophen® 1900U、Acclaim® Polyol 2200、Acclaim® Polyol 4000I、Arcol® Polyol 1004、Arcol® Polyol1010、Arcol® Polyol 1030、Arcol® Polyol 1070、Baycoll® BD 1110、Bayfill® VPPU0789、Baygal® K55、PET® 1004、Polyether® S180)。更合适的均聚环氧乙烷是例如来自BASF SE的Pluriol® E产品,合适的均聚环氧丙烷是例如来自BASF SE的Pluriol® P产品;环氧乙烷和环氧丙烷的合适的混合共聚物是例如来自BASF SE的Pluronic® PE或Pluriol®RPE产品。
该H-官能起始剂化合物也可选自聚酯多元醇物质类别,特别是分子量Mn为200至4500 g/mol,优选400至2500 g/mol的那些。所用聚酯多元醇是至少双官能聚酯。聚酯多元醇优选由交替的酸和醇单元构成。所用酸组分是例如琥珀酸、马来酸、马来酸酐、己二酸、邻苯二甲酸酐、邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸、四氢邻苯二甲酸、四氢邻苯二甲酸酐、六氢邻苯二甲酸酐或所述酸和/或酐的混合物。所用醇组分是例如乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、新戊二醇、己-1,6-二醇、1,4-双(羟甲基)环己烷、二乙二醇、二丙二醇、三羟甲基丙烷、甘油、季戊四醇或所述醇的混合物。如果使用二元或多元聚醚多元醇作为醇组分,则产生同样可充当用于制备聚醚碳酸酯多元醇的起始剂化合物的聚酯醚多元醇。如果使用聚醚多元醇制备聚酯醚多元醇,优选的是具有150至2000 g/mol的数均分子量Mn的聚醚多元醇。
此外,所用H-官能起始剂化合物可以是例如通过光气、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯或碳酸二苯酯和双官能和/或多官能醇或聚酯多元醇或聚醚多元醇的反应制成的聚碳酸酯多元醇(例如聚碳酸酯二醇),尤其是分子量Mn为150至4500 g/mol,优选500至2500的那些。聚碳酸酯多元醇的实例可见于例如EP-A 1359177。例如,可以使用来自CovestroDeutschland AG公司的Desmophen® C类型,例如Desmophen® C 1100或Desmophen® C 2200作为聚碳酸酯二醇。
同样可以使用聚醚碳酸酯多元醇作为H-官能起始剂化合物。特别使用通过上述方法制成的聚醚碳酸酯多元醇。为此预先在单独反应步骤中制备用作H-官能起始剂化合物的这些聚醚碳酸酯多元醇。
优选的H-官能起始剂化合物是通式(IX)的醇
其中x为1至20的数,优选2至20的偶数。根据式(IX)的醇的实例是乙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、1,8-辛二醇、1,10-癸二醇和1,12-十二烷二醇。另外优选的H-官能起始剂化合物是新戊二醇、三羟甲基丙烷、甘油、季戊四醇、根据式(IX)的醇与ε-己内酯的反应产物,例如三羟甲基丙烷与ε-己内酯的反应产物、甘油与ε-己内酯的反应产物以及季戊四醇与ε-己内酯的反应产物。也优选使用水、二乙二醇、二丙二醇、蓖麻油、山梨糖醇和由重复聚环氧烷单元构成的聚醚多元醇作为H-官能起始剂化合物。
更优选地,H-官能起始剂物质是选自乙二醇、丙二醇、1,3-丙二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、2-甲基丙-1,3-二醇、新戊二醇、1,6-己二醇、二乙二醇、二丙二醇、甘油、三羟甲基丙烷、双官能和三官能聚醚多元醇(其中该聚醚多元醇由二-或三-H-官能起始剂物质和环氧丙烷或由二-或三-H-官能起始剂物质、环氧丙烷和环氧乙烷形成)的一种或多种化合物。该聚醚多元醇优选具有62至4500 g/mol的数均分子量Mn,特别是62至3000g/mol的数均分子量Mn,非常特别优选62至1500 g/mol的分子量。该聚醚多元醇优选具有≥2至≤ 3的官能度。
在本发明的一个优选实施方案中,聚醚碳酸酯多元醇A1可通过二氧化碳和环氧烷使用多金属氰化物催化剂(DMC催化剂)加成到H-官能起始剂化合物上获得。通过环氧烷和CO2使用DMC催化剂加成到H-官能起始剂化合物上来制备聚醚碳酸酯多元醇是例如EP-A0222453、WO-A 2008/013731和EP-A 2115032中已知的。
DMC催化剂原则上在现有技术中已知用于环氧化物的均聚(参见例如US-A 3 404109、US-A 3 829 505、US-A 3 941 849和US-A 5 158 922)。例如US-A 5 470 813、EP-A700 949、EP-A 743 093、EP-A 761 708、WO-A 97/40086、WO-A 98/16310和WO-A 00/47649中描述的DMC催化剂在环氧化物均聚中具有极高活性并能在极低催化剂浓度(25 ppm或更低)下制备聚醚多元醇和/或聚醚碳酸酯多元醇。典型实例是EP-A 700 949中描述的高活性DMC催化剂,其除双金属氰化物化合物(例如六氰钴(III)酸锌)和有机络合配体(例如叔丁醇)外还含有数均分子量Mn大于500 g/mol的聚醚。
DMC催化剂通常以≤ 1重量%的量,优选以≤ 0.5重量%的量,更优选以≤ 500 ppm的量,尤其以≤ 300 ppm的量使用,在每种情况下基于聚醚碳酸酯多元醇的重量计。
在本发明的一个优选实施方案中,聚醚碳酸酯多元醇A1具有≥ 2.0至≤ 30.0重量%,优选≥ 5.0至≤ 28.0重量%,特别优选≥ 10.0至≤ 25.0重量%的作为CO2计算的碳酸酯基团(“源自二氧化碳的单元”)含量。
在本发明的方法的另一个实施方案中,所述一种或多种聚醚碳酸酯多元醇A1具有≥ 20 mg KOH/g至≤ 250 mg KOH/g的羟值并可通过≥ 2.0重量%至≤ 30.0重量%的二氧化碳和≥ 70重量%至≤ 98重量%的环氧丙烷在羟基官能起始剂分子,例如三羟甲基丙烷和/或甘油和/或丙二醇和/或山梨糖醇存在下的共聚获得。可以根据DIN 53240-1(2013年6月)测定羟值。
在另一个实施方案中,使用含有根据式(V)的嵌段的聚醚碳酸酯多元醇A1,其中e/f比为2: 1至1:20。
在本发明的另一个实施方案中,组分A1以100重量份的量使用。
组分A2
组分A2包含具有≥ 20 mg KOH/g至≤ 250 mg KOH/g,优选≥ 20至≤ 112 mgKOH/g,特别优选≥ 20 mg KOH/g至≤ 80 mg KOH/g的根据DIN 53240-1(2013年6月)的羟值并的聚醚多元醇且不含碳酸酯单元。可以通过一种或多种环氧烷催化加成到H-官能起始剂化合物上制备根据A2的化合物。
所用环氧烷(环氧化物)可以是具有2至24个碳原子的环氧烷。具有2至24个碳原子的环氧烷是例如选自环氧乙烷、环氧丙烷、1-环氧丁烷、2,3-环氧丁烷、2-甲基-1,2-环氧丙烷(环氧异丁烷)、1-环氧戊烷、2,3-环氧戊烷、2-甲基-1,2-环氧丁烷、3-甲基-1,2-环氧丁烷、1-环氧己烷、2,3-环氧己烷、3,4-环氧己烷、2-甲基-1,2-环氧戊烷、4-甲基-1,2-环氧戊烷、2-乙基-1,2-环氧丁烷、1-环氧庚烷、1-环氧辛烷、1-环氧壬烷、1-环氧癸烷、1-环氧十一烷、1-环氧十二烷、4-甲基-1,2-环氧戊烷、丁二烯一氧化物、异戊二烯一氧化物、环氧环戊烷、环氧环己烷、环氧环庚烷、环氧环辛烷、氧化苯乙烯、氧化甲基苯乙烯、环氧蒎烷、单环氧化或多环氧化脂肪(作为甘油单酯、甘油二酯和甘油三酯)、环氧化脂肪酸、环氧化脂肪酸的C1-C24酯、表氯醇、缩水甘油和缩水甘油衍生物,例如甲基缩水甘油醚、乙基缩水甘油醚、2-乙基己基缩水甘油醚、烯丙基缩水甘油醚、甲基丙烯酸缩水甘油酯和环氧官能烷氧基硅烷,例如3-环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷、3-环氧丙氧丙基三乙氧基硅烷、3-环氧丙氧丙基三丙氧基硅烷、3-环氧丙氧丙基甲基二甲氧基硅烷、3-环氧丙氧丙基乙基二乙氧基硅烷、3-环氧丙氧丙基三异丙氧基硅烷的一种或多种化合物。优选使用环氧乙烷和/或环氧丙烷和/或1,2-环氧丁烷作为环氧烷。特别优选使用过量环氧丙烷和/或1,2-环氧丁烷。这些环氧烷可以独立、以混合物形式或相继地供入反应混合物中。该共聚物可以是无规或嵌段共聚物。如果相继计量加入环氧烷,则制成的产物(聚醚多元醇)含有具有嵌段结构的聚醚链。
该H-官能起始剂化合物具有≥ 2至≤ 6的官能度并优选是羟基官能(OH官能)的。羟基官能的起始剂化合物的实例是丙二醇、乙二醇、二乙二醇、二丙二醇、1,2-丁二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、己二醇、戊二醇、3-甲基戊-1,5-二醇、1,12-十二烷二醇、甘油、三羟甲基丙烷、三乙醇胺、季戊四醇、山梨糖醇、蔗糖、氢醌、邻苯二酚、间苯二酚、双酚F、双酚A、1,3,5-三羟基苯、甲醛和酚或三聚氰胺或脲的含羟甲基的缩合产物。这些也可以作为混合物使用。优选使用1,2-丙二醇和/或甘油和/或三羟甲基丙烷和/或山梨糖醇作为起始剂化合物。
根据A2的聚醚多元醇具有≥ 0至≤ 60重量%,优选≥ 0至≤ 40重量%,特别优选≥ 0至≤ 25重量%的亚乙基氧含量。
组分A3
组分A3包含具有≥ 20 mg KOH/g至≤ 250 mg KOH/g,优选≥ 20至≤ 112 mgKOH/g,特别优选≥ 20 mg KOH/g至≤ 80 mg KOH/g的根据DIN 53240-1(2013年6月)的羟值的聚醚多元醇。
组分A3原则上以类似于组分A2的方式制备,但其中设定> 60重量%,优选> 65重量%的聚醚多元醇中的亚乙基氧含量。
可考虑的环氧烷和H-官能起始剂化合物与对组分A2描述的那些相同。
但是,优选的是具有≥ 3至≤ 6,特别优选3的官能度的H-官能起始剂化合物,以形成聚醚三醇。优选的具有官能度3的起始剂化合物是甘油和/或三羟甲基丙烷,特别优选的是甘油。
在一个优选实施方案中,组分A3是具有68至73重量%的亚乙基氧含量和35至40 mgKOH/g的OH值的由甘油起始的三官能聚醚。
组分A4
组分A4包含聚合物多元醇、PHD多元醇和PIPA多元醇。
聚合物多元醇是含有一定含量的通过合适单体,如苯乙烯或丙烯腈在基础多元醇,例如聚醚多元醇和/或聚醚碳酸酯多元醇中的自由基聚合制成的固体聚合物的多元醇。
PHD(聚脲分散体)多元醇例如通过异氰酸酯或异氰酸酯混合物与二胺和/或肼在多元醇,优选聚醚多元醇中的原位聚合制备。PHD分散体优选通过由75至85重量%的甲苯2,4-二异氰酸酯(2,4-TDI)和15至25重量%的甲苯2,6-二异氰酸酯(2,6-TDI)构成的异氰酸酯混合物与二胺和/或肼在通过三官能起始剂(例如甘油和/或三羟甲基丙烷)的烷氧基化(在聚醚碳酸酯多元醇的情况下在二氧化碳存在下)制备的聚醚多元醇,优选聚醚多元醇和/或聚醚碳酸酯多元醇中的反应制备。制备PHD分散体的方法描述在例如US 4,089,835和US 4,260,530中。
PIPA多元醇是指通过多异氰酸酯加聚用烷醇胺改性,优选用三乙醇胺改性的聚醚多元醇和/或聚醚碳酸酯多元醇,其中该聚醚(碳酸酯)多元醇具有2.5至4的官能度和≥ 3mg KOH/g至≤ 112 mg KOH/g的羟值(分子量500至18000)。该聚醚多元醇优选“EO封端”,即该聚醚多元醇具有末端亚乙基氧基团。PIPA多元醇详细描述在GB 2 072 204 A、DE 31 03757 A1和US 4 374 209 A中。
组分A5
作为组分A5,可以使用本领域技术人员已知的不归入组分A1至A4的定义并优选具有> 1.5的平均OH官能度的所有多羟基化合物。
这些可以是例如低分子量二醇(例如1,2-乙二醇、1,3-或-1,2-丙二醇、1,4-丁二醇)、三醇(例如甘油、三羟甲基丙烷)和四醇(例如季戊四醇)、聚酯多元醇、聚硫醚多元醇或聚丙烯酸酯多元醇以及不归入组分A1至A4的定义的聚醚多元醇或聚碳酸酯多元醇。也可以使用例如由乙二胺和三乙醇胺起始的聚醚。这些化合物不被视为符合组分B2的定义的化合物。
组分B
作为根据组分B1的催化剂,优选使用
a) 脂族叔胺(例如三甲基胺、四甲基丁二胺、3-二甲基氨基丙基胺、N,N-双(3-二甲基氨基丙基)-N-异丙醇胺)、脂环族叔胺(例如1,4-二氮杂[2.2.2]双环辛烷)、脂族氨基醚(例如双(二甲基氨基乙基)醚、2-(2-二甲基氨基乙氧基)乙醇和N,N,N-三甲基-N-羟乙基(双氨基乙基醚))、脂环族氨基醚(例如N-乙基吗啉)、脂族脒、脂环族脒、脲和脲的衍生物(例如氨基烷基脲,参见例如EP-A 0 176 013,特别是(3-二甲基氨基丙基氨基)脲)和/或
b) 羧酸的锡(II)盐。
特别使用羧酸的锡(II)盐,其中所基于的羧酸在每种情况下具有2至24个碳原子。例如使用选自2-乙基己酸的锡(II)盐(即2-乙基己酸锡(II)或辛酸锡)、2-丁基辛酸的锡(II)盐、2-己基癸酸的锡(II)盐、新癸酸的锡(II)盐、异壬酸的锡(II)盐、油酸的锡(II)盐、蓖麻油酸的锡(II)盐和月桂酸锡(II)的一种或多种化合物作为羧酸的锡(II)盐。
在本发明的一个优选实施方案中,使用至少一种式(X)的锡(II)盐
其中x是8至24,优选10至20,特别优选12至18的整数。在式(X)中,该羧酸盐的烷基链CxH2x+1特别优选是支化碳链,即CxH2x+1是异烷基。
最优选使用选自2-丁基辛酸的锡(II)盐(即2-丁基辛酸锡(II))、蓖麻油酸的锡(II)盐(即蓖麻油酸锡(II))和2-己基癸酸的锡(II)盐(即2-己基癸酸锡(II))的一种或多种化合物作为羧酸的锡(II)盐。
在本发明的另一优选实施方案中,所用组分B1由下列组分构成
B1.1 基于组分A1和A2的重量份之和计,≥ 0.05至≤ 1.5重量份的脲和/或脲衍生物和
B1.2 基于组分A1和A2的重量份之和计,≥ 0.03至≤ 1.5重量份的不同于组分B1.2的催化剂,其中组分B1.2中的胺催化剂含量最大为基于组分B1计的50重量%。
组分B1.1包含脲和脲衍生物。脲衍生物的实例是:氨基烷基脲,例如(3-二甲基氨基丙基胺)脲和1,3-双[3-(二甲基氨基)丙基]脲。也可以使用脲和脲衍生物的混合物。优选在组分B1.1中仅使用脲。组分B1.1以基于组分A1至A2的重量份之和计≥ 0.05至≤ 1.5重量份,优选≥ 0.1至≤ 0.5重量份,特别优选≥ 0.25至≤ 0.35重量份的量使用。
组分B1.2以基于组分A1至A2的重量份之和计≥ 0.03至≤ 1.5重量份,优选≥0.03至≤ 0.5重量份,特别优选≥ 0.1至≤ 0.3重量份,非常特别优选≥ 0.2至≤ 0.3重量份的量使用。
组分B1.2中的胺催化剂的含量优选最大为基于组分B1.1计的50重量%,特别优选最大为基于组分B1.1计的25重量%。组分B1.2非常特别优选不含胺催化剂。
可以使用例如上述羧酸锡(II)盐作为组分B1.2的催化剂。
作为少量(见上文)任选一起使用的胺催化剂,可以提到:脂族叔胺(例如三甲基胺、四甲基丁二胺、3-二甲基氨基丙基胺、N,N-双(3-二甲基氨基丙基)-N-异丙醇胺)、脂环族叔胺(例如1,4-二氮杂[2.2.2]双环辛烷)、脂族氨基醚(例如双(二甲基氨基乙基)醚、2-(2-二甲基氨基乙氧基)乙醇和N,N,N-三甲基-N-羟乙基(双氨基乙基醚))、脂环族氨基醚(例如N-乙基吗啉)、脂族脒和脂环族脒。
在B1.2中提到的“胺催化剂”不包括脲或其衍生物。
本发明的主题因此还是制备聚氨酯泡沫材料的方法,其特征在于
使含有具有≥ 20 mg KOH/g至≤ 120 mg KOH/g的根据DIN 53240的羟值的聚醚碳酸酯多元醇(组分A1)的组分A
在非碱性介质中与
C 水和/或物理发泡剂和
D 二异氰酸酯和/或多异氰酸酯反应,
其中所述制备在≥ 90至≤ 120的指数下进行,
其特征在于所述制备在组分K存在下进行。
优选通过使用脲和/或脲衍生物作为根据组分B1的催化剂并且不使用任何胺催化剂实现该非碱性介质。
本发明的优选主题因此是制备聚氨酯泡沫材料的方法,其特征在于
A1 一种或多种具有≥ 20 mg KOH/g至≤ 120 mg KOH/g的根据DIN 53240-1(2013年6月)的羟值的聚醚碳酸酯多元醇,
B1 在脲和/或脲衍生物存在下和在不存在胺催化剂的情况下与
C 水和/或物理发泡剂和
D 二异氰酸酯和/或多异氰酸酯
在非碱性介质中反应,其中所述制备在≥ 90至≤ 120的指数下进行,
其特征在于所述制备在组分K存在下进行。
作为组分B2,使用辅助剂和添加剂,如
a) 表面活性添加剂,如乳化剂和泡沫稳定剂,特别是具有低排放的那些,例如Tegostab® LF2系列的产品,
b) 添加剂,如反应抑制剂(例如酸性反应的物质,如盐酸或有机酰基卤)、泡孔调节剂(例如链烷烃或脂肪醇或二甲基聚硅氧烷)、颜料、染料、阻燃剂(不同于组分K3;例如多聚磷酸铵)、其它抗老化和风化影响的稳定剂、抗氧化剂、增塑剂、抑真菌和抑菌物质、填料(例如硫酸钡、硅藻土、炭黑白垩(Rußkreide)或白垩粉)和脱模剂。
例如在EP-A 0 000 389,第18-21页中描述了任选一起使用的这些辅助剂和添加剂。在Kunststoff-Handbuch, 第VII卷, G. Oertel编辑, Carl-Hanser-Verlag, München, 第3版, 1993中,例如在104-127页中描述了可根据本发明一起使用的辅助剂和添加剂的其它实例和关于这些辅助剂和添加剂的使用和作用模式的细节。
组分C
使用水和/或物理发泡剂作为组分C。用作发泡剂的物理发泡剂是例如二氧化碳和/或易挥发性有机物质。优选使用水作为组分C。
组分D
合适的二异氰酸酯和/或多异氰酸酯是如例如W. Siefken在Justus LiebigsAnnalen der Chemie, 562, 第75至136页中描述的脂族、脂环族、芳脂族、芳族和杂环多异氰酸酯,例如式(XI)的那些
其中
n = 2 – 4,优选2 – 3,
且
Q是具有2 - 18,优选6 - 10个碳原子的脂族烃基、具有4 - 15,优选6 - 13个碳原子的脂环族烃基或具有8 - 15,优选8 - 13个碳原子的芳脂族烃基。
例如,其是如EP-A 0 007 502,第7-8页中描述的那些多异氰酸酯。通常优选的是工业上易得的多异氰酸酯,例如甲苯2,4-和2,6-二异氰酸酯以及这些异构体的任意混合物(“TDI”);如通过苯胺-甲醛缩合和随后光气化制成的多苯基多亚甲基多异氰酸酯(“粗制MDI”),和具有碳二亚胺基团、氨基甲酸酯基团、脲基甲酸酯基团、异氰脲酸酯基团、脲基团或缩二脲基团的多异氰酸酯(“改性多异氰酸酯”),尤其是衍生自甲苯2,4-和/或2,6-二异氰酸酯或衍生自二苯基甲烷4,4'-和/或2,4'-二异氰酸酯的那些改性多异氰酸酯。优选使用选自甲苯2,4-和2,6-二异氰酸酯、二苯基甲烷4,4'-和2,4'-和2,2'-二异氰酸酯和多苯基多亚甲基多异氰酸酯(“多环MDI”)的一种或多种化合物作为多异氰酸酯。特别优选使用甲苯2,4-和/或2,6-二异氰酸酯。
在本发明的方法的另一个实施方案中,异氰酸酯组分D包含由55至90重量%的2,4-TDI和10至45重量%的2,6-TDI构成的甲苯二异氰酸酯异构体混合物。
在本发明的方法的另一个实施方案中,异氰酸酯组分D包含100重量%的甲苯2,4-二异氰酸酯。
在本发明的方法的一个实施方案中,该指数为≥ 90至≤ 120。该指数优选为≥100至≤ 115,特别优选≥ 102至≤ 110。该指数(指数)说明实际使用的异氰酸酯量与异氰酸酯基团(NCO)的化学计算量(即对OH当量的反应计算出的量)的百分比。
指数 = (异氰酸酯用量):(异氰酸酯计算量) • 100 (XII)。
组分K
组分K选自下述组分K1、K2、K3、K4和K5中的一种或多种化合物。
组分K1
可用作组分K1的化合物的实例是琥珀酸、噻吩-2,5-二甲酸、丙二酰胺、乙酰乙酰胺、N,N-二甲基乙酰乙酰胺、乙酰丙酮、5,5-二甲基-1,3-环己烷二酮、对苯二甲酸、草酰胺、二乙酰基肼、己二酸、马来酸或柠康酸,其中根据本发明优选使用丙二酰胺或噻吩-2,5-二甲酸。
组分K2
可用作组分K2的化合物的实例是氰基乙酰肼、N-苄基-2-氰基乙酰胺、氰基乙酰胺、2-氨基-2-氰基乙酰胺、N-叔丁基-2-氰基乙酰胺或氰基乙酰脲,其中根据本发明优选使用氰基乙酰胺和氰基乙酰脲。
组分K3
所用组分K3可以例如是邻苯二甲酸酐、1,2,3,6-四氢邻苯二甲酸酐、十二烯基琥珀酸酐、柠康酸酐、戊二酸酐或N-羟基邻苯二甲酰亚胺,其中优选使用十二烯基琥珀酸酐、N-羟基邻苯二甲酰亚胺、戊二酸酐或1,2,3,6-四氢邻苯二甲酸酐,最优选十二烯基琥珀酸酐、1,2,3,6-四氢邻苯二甲酸酐或N-羟基邻苯二甲酰亚胺。
组分K4
所用组分K4优选是α-羟基羧酸、β-羟基羧酸或取代和未取代和羟基苯甲酸,例如水杨酸、苹果酸、酒石酸、5-磺基水杨酸、3-羟基苯甲酸或3-羟基丙酸,特别优选使用水杨酸、苹果酸或酒石酸。
组分K5
组分K5选自羧酸盐的一种或多种化合物。优选地,该盐的阴离子部分,即羧酸根离子由单或多去质子化的羧酸构成。可以使用例如单或多去质子化的羧酸,尤其是基于马来酸、丙二酸、酒石酸、乙酸、苯甲酸、己二酸、苹果酸和/或草酸的那些。
所用组分K5可以例如是酒石酸铵、乙酸钠、氰基乙酸钠、己二酸钠、己二酸钙或草酸钙,优选酒石酸铵、氰基乙酸钠和己二酸钠,最优选酒石酸铵和/或氰基乙酸钠。
组分K可以以≥ 0.05至≤ 10.0重量份,优选≥ 0.5至≤ 6.0重量份,特别优选≥1.0至≤ 5.0重量份的量使用,其中组分K的重量份数据基于组分A1 + A2的重量份之和 =100重量份计。已经发现过大量的组分K与0值(无组分K)相比在不合意的程度上影响软质泡沫材料的机械性质。出于经济考量,组分K的较高含量也更可能不利。
为了制备聚氨酯泡沫材料,通过本身已知的单步法使反应组分反应,其中通常操作机械装置,例如EP-A 355 000中描述的那些。在Kunststoff-Handbuch, 第VII卷,Vieweg和Höchtlen编辑, Carl-Hanser-Verlag, München 1993中,例如在139至265页上描述了根据本发明可考虑的加工装置的细节。
该聚氨酯泡沫材料优选作为聚氨酯软质泡沫材料存在并可作为模制泡沫材料或块状泡沫材料,优选作为块状泡沫材料制备。本发明的主题因此是制备聚氨酯泡沫材料的方法、通过这些方法制成的聚氨酯泡沫材料、通过这些方法制成的聚氨酯软质块状泡沫材料或聚氨酯软质模制泡沫材料、该软质聚氨酯泡沫材料用于制备模制品的用途和模制品本身。
可根据本发明获得的聚氨酯泡沫材料,优选聚氨酯软质泡沫材料用于例如下列用途:家具软垫、织物嵌入物、床垫、车座、头枕、扶手、海绵、用于汽车部件,如车顶内衬、门饰板、座垫和构件的泡沫材料薄膜。
本发明的软质泡沫具有≥ 16至≤ 60 kg/m3,优选≥ 20至≤ 50 kg/m3的根据DINEN ISO 3386-1-98的粗密度(Rohdichte)。
在第一实施方案中,本发明因此涉及通过下列组分的反应制备聚氨酯泡沫材料的方法
组分A,其含有具有≥ 20 mg KOH/g至≤ 120 mg KOH/g的根据DIN 53240-1(2013年6月)的羟值的聚醚碳酸酯多元醇(组分A1)和任选一种或多种具有≥ 20 mg KOH/g至≤250 mg KOH/g的根据DIN 53240-1(2013年6月)的羟值和≥ 0至≤ 60重量%的亚乙基氧含量的聚醚多元醇(组分A2),其中聚醚多元醇A2不含碳酸酯单元,
B 任选地
B1) 催化剂和/或
B2) 辅助剂和添加剂
C 水和/或物理发泡剂,
与
D 二异氰酸酯和/或多异氰酸酯,
其中所述制备在≥ 90至≤ 120的指数下进行,
其特征在于所述制备在组分K存在下进行,其中组分K选自下列一种或多种化合物
K1 根据式(II)的二羰基化合物,其中排除作为一元或多元羧酸的酯的二羰基化合物,
其中
n是≥ 0至≤ 6,优选≥ 1至≤ 4的整数,更优选n = 1、2或4,最优选n = 1或2,
x、y可以相同或不同并且是≥ 1至≤ 3的整数,优选1或2,
R1可以相同或不同并且是取代或未取代C1-C22-亚烷基、取代或未取代C1-C22-亚烯基、取代或未取代C6-C18-亚芳基、亚杂芳基、胺或酰胺,或是4-至7-元环或多环体系的组成部分,
R2、R3可以相同或不同并且是H、取代或未取代C1-C22-烷基、取代或未取代C1-C22-烯基、取代或未取代C6-C18-芳基、杂芳基、胺、酰胺、羟基或腈,或是4-至7-元环或多环体系的组成部分,
在一个优选实施方案中,K1是根据式(II)的二羰基化合物,其中排除作为一元或多元羧酸的酯的二羰基化合物,其中
n是1、2或4,优选1或2,
x、y可以相同或不同并且是1或2,
R1可以相同或不同并且是取代或未取代C1-C22-亚烷基、取代或未取代C6-C18-亚芳基或亚杂芳基,
R2、R3可以相同或不同并且是取代或未取代C1-C22-烷基、胺、酰胺或羟基,
K2 根据式(III)的β-酮腈
其中
w是≥ 1至≤ 3的整数,优选1或2,
R4是H、取代或未取代C1-C22-烷基、取代或未取代C1-C22-烯基、取代或未取代C6-C18-芳基、杂芳基、胺或酰胺,或是4-至7-元环或多环体系的组成部分,
R5可以相同或不同并且是H、取代或未取代C1-C22-烷基、取代或未取代C1-C22-烯基、取代或未取代C6-C18-芳基、杂芳基、酰基、胺、酰胺、羟基或腈,或是4-至7-元环或多环体系的组成部分,
在一个优选实施方案中,K2是根据式(III)的β-酮腈,其中
w是1或2,
R4是H,
R5可以相同或不同并且是胺、酰胺或酰基,
K3 具有式(IV)的二羰基化合物
其中
Z是-O-、-N(R9)-或C1-C6-亚烷基
r、s是1或2,其中
当R6是单键、-C(R9)2-、-O-或-N(R9)-时,r和s是2,
当R6是=C(H)-时,r是1且s是2,
当R6是=C(H)-时,r是2且s是1,
当R6是双键时,r和s是1,
R6是单键、双键、-C(R9)2-、=C(H)-、-O-或-N(R9)-,
R7、R8可以相同或不同并且是H、取代或未取代C1-C22-烷基、取代或未取代C1-C22-烯基、取代或未取代C6-C18-芳基、杂芳基、酰基、胺、酰胺、羟基或腈,或是4-至7-元环或多环体系的组成部分,
R9是H、取代或未取代C1-C22-烷基、取代或未取代C1-C22-烯基、取代或未取代C6-C18-芳基、杂芳基、酰基、胺、酰胺、烃基或腈,或是4-至7-元环或多环体系的组成部分
在一个优选实施方案中,K3是具有式(IV)的二羰基化合物,其中
Z是-O-或-N(R9)-,
r,s是1或2,其中
当R6是单键或-C(R9)2-时,r和s是2,
当R6是=C(H)-时,r是1且s是2,
当R6是=C(H)-时,r是2且s是1,
当R6是双键时,r和s是1,
R6是单键、双键、-C(R9)2-或=C(H)-,
R7、R8可以相同或不同并且是H、取代或未取代C1-C22-烷基、取代或未取代C1-C22-烯基、取代或未取代C6-C18-芳基或杂芳基,或是4-至7-元环或多环体系的组成部分,
R9是H、取代或未取代C1-C22-烷基、取代或未取代C1-C22-烯基、取代或未取代C6-C18-芳基、杂芳基或烃基,
K4 羟基羧酸,优选α-羟基羧酸和/或β-羟基羧酸,更优选α-羟基苯甲酸、苹果酸或酒石酸,
K5 羧酸盐,即羧酸根阴离子和阳离子的化合物,其中阳离子是Li+、Na+、K+、Rb+、Cs+、Be2+、Mg2+、Ca2+、Sr2+、Ba2+或基于铵的化合物N(H)o(R10)p,其中o和p是0至4的整数,o + p =4且其中R10是取代或未取代C1-C22-烷基、取代或未取代C1-C22-烯基、取代或未取代C6-C18-芳基,所述阳离子优选是基于铵的化合物N(H)o(R10)p,其中o、p、R10具有上文给出的定义,并且所述阳离子更优选选自NH4 +、(NR10 4)+、(NR10 3H)+中的一种或多种基于铵的化合物,其中R10具有上文给出的定义,
并且其中组分K以≥ 0.05至≤ 10.0重量份,优选≥ 0.5至≤ 6.0重量份,特别优选≥ 1.0至≤ 5.0重量份的量使用,其中组分K的所有重量份数据基于组分A1 + A2的重量份之和 = 100重量份计。
在第二实施方案中,本发明涉及根据第一实施方案的方法,其中组分A具有下列组成:
A1 ≥ 40至≤ 100重量份的一种或多种具有≥ 20 mg KOH/g至≤ 120 mg KOH/g的根据DIN 53240-1(2013年6月)的羟值的聚醚碳酸酯多元醇,
A2 ≤ 60至≥ 0重量份的一种或多种具有≥ 20 mg KOH/g至≤ 250 mg KOH/g的根据DIN 53240的羟值和≥ 0至≤ 60重量%的亚乙基氧含量的聚醚多元醇,其中所述聚醚多元醇A2不含碳酸酯单元,
A3 基于组分A1和A2的重量份之和计,≤ 20至≥ 0重量份的一种或多种具有≥20 mg KOH/g至≤ 250 mg KOH/g的根据DIN 53240-1(2013年6月)的羟值和> 60重量%的亚乙基氧含量的聚醚多元醇,其中所述聚醚多元醇A3不含碳酸酯单元,
A4 基于组分A1和A2的重量份之和计,≤ 40至≥ 0重量份的一种或多种聚合物多元醇、PHD多元醇和/或PIPA多元醇,
A5 基于组分A1和A2的重量份之和计,≤ 40至≥ 0重量份的不归入组分A1至A4的定义的多元醇,
其中将组分A1、A2、A3、A4、A5的所有重量份标准化以使所述组合物中的A1 + A2的重量份之和为100。
在第三实施方案中,本发明涉及根据第一或第二实施方案的方法,其中组分K以≥0.05至≤ 10.0重量份,优选≥ 0.5至≤ 6.0重量份,特别优选≥ 1.0至≤ 5.0重量份的量使用,其中组分K的所有重量份基于组分A1 + A2的重量份之和 = 100重量份计。
在第四实施方案中,本发明涉及根据实施方案1至3任一项的方法,其中使用
B1 催化剂,如
a) 脂族叔胺、脂环族叔胺、脂族氨基醚、脂环族氨基醚、脂族脒、脂环族脒、脲和脲衍生物和/或
b) 羧酸的锡(II)盐和
B2) 任选辅助剂和添加剂
作为组分B。
在第五实施方案中,本发明涉及根据实施方案1至3任一项的方法,其中使用
B1 催化剂和
B2) 任选辅助剂和添加剂
作为组分B,
其中使用下列材料作为组分B1:
B1.1 基于组分A1和A2的重量份之和计,≥ 0.05至≤ 1.5重量份的脲和/或脲衍生物和
B1.2 基于组分A1和A2的重量份之和计,≥ 0.03至≤ 1.5重量份的不同于组分B1.2的催化剂,其中组分B1.2中的胺催化剂含量最大为基于组分B1计的50重量%。
在第六实施方案中,本发明涉及根据实施方案2至5任一项的方法,其中组分A不含组分A3和/或A4。
在第七实施方案中,本发明涉及根据实施方案1至6任一项的方法,其中组分A包含:
A1 ≥ 65至≤ 75重量份的一种或多种具有≥ 20 mg KOH/g至≤ 120 mg KOH/g的根据DIN 53240-1(2013年6月)的羟值的聚醚碳酸酯多元醇,和
A2 ≤ 35至≥ 25重量份的一种或多种具有≥ 20 mg KOH/g至≤ 250 mg KOH/g的根据DIN 53240-1(2013年6月)的羟值和≥ 0至≤ 60重量%的亚乙基氧含量的聚醚多元醇,其中所述聚醚多元醇A2不含碳酸酯单元。
在第八实施方案中,本发明涉及根据实施方案1至7任一项的方法,其中组分A1包含可通过二氧化碳和一种或多种环氧烷在一种或多种H-官能起始剂分子存在下的共聚获得的聚醚碳酸酯多元醇,其中所述聚醚碳酸酯多元醇优选具有15至25重量%的CO2含量。
在第九实施方案中,本发明涉及根据实施方案1至8任一项的方法,其中组分K选自下列一种或多种化合物
K1 根据式(II)的二羰基化合物,其中排除作为一元或多元羧酸的酯的二羰基化合物,
其中
n是1、2或4,优选1或2,
x、y可以相同或不同并且是1或2,
R1可以相同或不同并且是取代或未取代C1-C22-亚烷基、取代或未取代C6-C18-亚芳基或亚杂芳基,
R2、R3可以相同或不同并且是取代或未取代C1-C22-烷基、胺、酰胺或羟基,
K2 根据式(III)的β-酮腈
其中
w是1或2,
R4是H,
R5可以相同或不同并且是胺、酰胺或酰基,
K3 具有式(IV)的二羰基化合物
其中
Z是-O-或-N(R9)-,
r、s是1或2,其中
当R6是单键或-C(R9)2-时,r和s是2,
当R6是=C(H)-时,r是1且s是2,
当R6是=C(H)-时,r是2且s是1,
当R6是双键时,r和s是1,
R6是单键、双键、-C(R9)2-或=C(H)-,
R7、R8可以相同或不同并且是H、取代或未取代C1-C22-烷基、取代或未取代C1-C22-烯基、取代或未取代C6-C18-芳基或杂芳基,或是4-至7-元环或多环体系的组成部分,
R9是H、取代或未取代C1-C22-烷基、取代或未取代C1-C22-烯基、取代或未取代C6-C18-芳基、杂芳基或羟基,
K4 选自α-羟基羧酸和β-羟基羧酸的一种或多种化合物,
K5 羧酸盐,即羧酸根阴离子和阳离子的化合物,其中阳离子是基于铵的化合物N(H)o(R10)p,其中o和p是0至4的整数,o + p = 4,且其中R10是取代或未取代C1-C22-烷基、取代或未取代C1-C22-烯基、取代或未取代C6-C18-芳基。
在第十实施方案中,本发明涉及根据实施方案1至8任一项的方法,其中
K1选自琥珀酸、噻吩-2,5-二甲酸、丙二酰胺、乙酰乙酰胺、N,N-二甲基乙酰乙酰胺、乙酰丙酮、5,5-二甲基-1,3-环己烷二酮、对苯二甲酸、草酰胺、二乙酰基肼、己二酸、马来酸或柠康酸中的一种或多种化合物,
K2选自氰基乙酰肼、N-苄基-2-氰基乙酰胺、氰基乙酰胺、2-氨基-2-氰基乙酰胺、N-叔丁基-2-氰基乙酰胺或氰基乙酰脲中的一种或多种化合物,
K3选自邻苯二甲酸酐、1,2,3,6-四氢邻苯二甲酸酐、N-羟基邻苯二甲酰亚胺、十二烯基琥珀酸酐、马来酸酐或柠康酸酐中的一种或多种化合物。
在第十一实施方案中,本发明涉及根据实施方案1至10任一项的方法,其中使用含有至少一种式(IX)的锡(II)盐的组分B
其中x是8至24,优选10至20,特别优选12至18的整数。
在第十二实施方案中,本发明涉及根据实施方案1至11任一项的方法,其中使用2,4-和/或2,6-TDI作为组分D中的异氰酸酯组分。
在第十三实施方案中,本发明涉及可通过根据实施方案1至12任一项的方法获得的聚氨酯泡沫材料。
在第十四实施方案中,本发明涉及根据第十三实施方案的聚氨酯泡沫材料,其中所述泡沫材料是聚氨酯软质泡沫材料。
在第十五实施方案中,本发明涉及根据实施方案13或14的聚氨酯泡沫材料用于制造家具软垫、织物嵌入物、床垫、车座、头枕、扶手、海绵、用于汽车部件,如车顶内衬、门饰板、座垫和构件的泡沫材料薄膜的用途。
实施例
测量方法:
实验测定的OH值(羟值)通过DIN 53240-1(2013年6月)的方法测定。
排放测定–环状碳酸亚丙酯
借助1H NMR谱法(Bruker公司, DPX 400, 400 MHz)量化cPC含量:在制备聚氨酯软质泡沫材料后大约24小时,使用Soxhlet装置在丙酮中在60℃下萃取1.2-1.5克聚氨酯软质泡沫材料的样品7.5小时。萃取物在减压下浓缩并置于氘化氯仿中,使用对苯二甲酸二甲酯或1,2,4-三氯苯作为内标。随后,通过1H NMR通过与内标比较而量化cPC含量。
借助下列实施例例示本发明,但本发明不限于此。缩写是指:
A1-1: 聚醚碳酸酯多元醇,官能度2.8,OH值54 mg KOH/g,14重量% CO2,通过环氧丙烷和二氧化碳与作为H-官能起始剂化合物的甘油和丙二醇在双金属氰化物催化剂存在下的共聚制备
B1-1: Niax催化剂 A-1,来自Momentive Performance Materials GmbH公司的商品,基于双[2-(N,N'-二甲基氨基)乙基]
B1-2: Desmorapid SO,锡催化剂(来自Covestro AG公司)
B2-1: Tegostab BF 2370,来自Evonik Industries公司的商品
B2-2: Niax硅酮L-620,来自Momentive Performance Materials GmbH公司的商品
C-1: 水
D-1: Desmodur T 80,甲苯2,4'-二异氰酸酯和甲苯2,6'-二异氰酸酯的比率为80/20的混合物(来自Covestro AG公司)
K1-1: 乙酰乙酰胺(来自Sigma-Aldrich公司)
K1-2: 对苯二甲酸(来自Sigma-Aldrich公司)
K1-3: 己二酸(来自Sigma-Aldrich公司)
K1-4: 丙二酰胺(来自Sigma-Aldrich公司)
K2-1: 氰基乙酰脲(来自abcr GmbH公司)
K2-2: 氰基乙酰胺(来自abcr GmbH公司)
K3-1: 1,2,3,6-四氢邻苯二甲酸酐(来自Merck KGaA公司)
K3-2: N-羟基邻苯二甲酰亚胺(来自Sigma-Aldrich公司)
K3-3: 十二烯基琥珀酸酐(来自Sigma-Aldrich公司)
K4-1: 苹果酸(来自Sigma-Aldrich公司)
K5-1: 酒石酸铵(来自Sigma-Aldrich公司)
Fyrol-PNX: 低聚磷酸烷基酯(来自ICL-IP公司)。
实验室软质泡沫材料的制造:
在不连续法中制造表1中所述的软质聚氨酯泡沫材料。借助Pendraulik的LM 34型实验室混合机混合组分。
将组分A1-1(125克)与组分B1-1、B2-1和C-1一起称出到500毫升纸杯中,并用高速搅拌器预混10秒之久。此后加入组分B1-2并在相同搅拌器速度下充分混合10秒。最后,将组分D-1添加到这一混合物中,将其混合7秒,并将该混合物转移到具有20 cm x 20 cm x 15cm的尺寸的准备好的纸盒中。
聚氨酯软质泡沫材料块的高度为大约14-15 cm。最终聚氨酯软质泡沫材料在锯成试样以进行测试前在纸盒中储存大约20-24小时。根据DIN EN ISO 3386-1-98测定聚氨酯软质泡沫材料的压缩强度和粗密度。
在使用组分K的情况下,在如上所述加入其余配方组分前首先将该组分K预搅拌在组分A1-1中。
实验室盒装成型(Laborkisten)软质泡沫材料的制造
在不连续法中制造表2中所述的聚氨酯软质泡沫材料。为此,在5升桶中,与组分B1-1、B2-2和C-1一起称出组分A1-1(2000克)并用高速搅拌器预混20秒。此后加入组分B1-2并在相同速度下混合10秒。最后,将组分D-1添加到这一混合物中,将其混合另外7秒,并将该混合物转移到具有50 cm x 50 cm x 50 cm的尺寸的准备好的纸盒中。
聚氨酯软质泡沫材料块的高度为大约50-55 cm。最终聚氨酯软质泡沫材料在锯成试样以进行测试前在纸盒中储存大约20-24小时。根据DIN EN ISO 3386-1-98测定聚氨酯软质泡沫材料的压缩强度和粗密度。
在使用组分K的情况下,在如上所述加入其余配方组分前首先将该组分K预搅拌在组分A1-1中。
结果
a) 实验室软质泡沫材料(表1)
无组分K时,所得聚氨酯软质泡沫材料表现出高的环状碳酸亚丙酯排放(对比例1);通过使用含P-O的化合物,可以减少这种排放(对比例2)。但是令人惊讶地,加入组分K连续地导致与对比例1和2相比在排放测定中环状碳酸亚丙酯的较低值(实施例3至15)。
令人惊讶地,如例如实施例7、8和15与对比例1和2的比较所示(表1),从基于100重量份组分A1-1计的0.05重量份组分K开始的极少量添加就已导致环状碳酸亚丙酯的排放降低。
b) 实验室盒装成型软质泡沫材料(表2)
无组分K时,所得聚氨酯软质泡沫材料表现出高的环状碳酸亚丙酯排放(对比例16),其中与较小规模制备的实验室软质泡沫材料(对比例1)相比发现更高的环状碳酸亚丙酯排放水平。通过使用含P-O的化合物,可以减少这种排放(对比例17)。但是,令人惊讶地,加入本发明的组分K连续地导致与对比例16和17相比在排放测定中环状碳酸亚丙酯的明显更低的值(实施例18至21)。
令人惊讶地,如实施例18和20与对比例16和17的比较所示(表2),从基于100重量份组分A1-1计的0.05重量份组分K开始的极少量添加就已导致环状碳酸亚丙酯的排放降低。
表1: 实验室软质泡沫材料
组分\实施例 | 1 (对比) | 2 (对比) | 3 | 4 | 5 | 6 | |
A1-1 | [重量份] | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
B1-1 | [重量份] | 0.12 | 0.12 | 0.12 | 0.12 | 0.12 | 0.12 |
B1-2 | [重量份] | 0.18 | 0.18 | 0.18 | 0.18 | 0.18 | 0.18 |
B2-1 | [重量份] | 1.20 | 1.20 | 1.20 | 1.20 | 1.20 | 1.20 |
C-1 | [重量份] | 4.50 | 4.50 | 4.50 | 4.50 | 4.50 | 4.50 |
Fyrol-PNX | [重量份] | - | 2.0 | - | - | - | - |
K1-1 | [重量份] | - | - | 2.0 | - | - | - |
K1-2 | [重量份] | - | - | - | 2.0 | - | - |
K2-1 | [重量份] | - | - | - | - | 2.0 | - |
K3-1 | [重量份] | - | - | - | - | - | 2.0 |
D-1 | [重量份] | 56.01 | 56.01 | 56.01 | 56.01 | 56.01 | 56.01 |
指数 | 108 | 108 | 108 | 108 | 108 | 108 | |
粗密度 | kg m<sup>-3</sup> | 27.86 | 27.83 | 30.37 | 25.92 | 24.03 | 25.28 |
在40%压缩下的压缩强度(第四循环) | kPa | 5.02 | 6.22 | 8.25 | 4.08 | 5.29 | 4.54 |
环状碳酸亚丙酯 | [mg/kg] | 92 | 13 | 6 | 7 | 8 | 3 |
表1(续)
组分\实施例 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | |
A1-1 | [重量份] | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
B1-1 | [重量份] | 0.12 | 0.12 | 0.12 | 0.12 | 0.12 | 0.12 | 0.12 | 0.12 | 0.12 |
B1-2 | [重量份] | 0.18 | 0.18 | 0.18 | 0.18 | 0.18 | 0.18 | 0.18 | 0.18 | 0.18 |
B2-1 | [重量份] | 1.20 | 1.20 | 1.20 | 1.20 | 1.20 | 1.20 | 1.20 | 1.20 | 1.20 |
C-1 | [重量份] | 4.50 | 4.50 | 4.50 | 4.50 | 4.50 | 4.50 | 4.50 | 4.50 | 4.50 |
Fyrol-PNX | [重量份] | - | - | - | - | - | - | - | - | - |
K1-3 | [重量份] | 0.08 | - | - | - | - | - | - | - | - |
K1-4 | [重量份] | - | 0.8 | 3.5 | 5.5 | - | - | - | - | - |
K3-2 | [重量份] | - | - | - | - | - | - | - | 1.0 | - |
K3-3 | [重量份] | - | - | - | - | 1.5 | 3.5 | - | - | - |
K4-1 | [重量份] | - | - | - | - | - | - | - | - | 0.08 |
K5-1 | [重量份] | - | - | - | - | - | - | 1.0 | - | - |
D-1 | [重量份] | 56.01 | 56.01 | 56.01 | 56.01 | 56.01 | 56.01 | 56.01 | 56.01 | 56.01 |
指数 | 108 | 108 | 108 | 108 | 108 | 108 | 108 | 108 | 108 | |
粗密度 | kg m<sup>-3</sup> | 27.68 | 25.76 | 24.08 | 25.50 | 24.93 | 24.38 | 25.09 | 23.67 | 28.77 |
在40%压缩下的压缩强度(第四循环) | kPa | 6.83 | 4.55 | 5.00 | 4.58 | 5.09 | 5.28 | 5.75 | 6.20 | 6.68 |
环状碳酸亚丙酯 | [mg/kg] | 6 | 7 | 6 | 9 | 11 | 2 | 10 | 9 | 7 |
表2: 实验室盒装成型软质泡沫材料
组分\实施例 | 16 (对比) | 17 (对比) | 18 | 19 | 20 | 21 | |
A1-1 | [重量份] | 2000 | 2000 | 2000 | 2000 | 2000 | 2000 |
B1-1 | [重量份] | 2.4 | 2.4 | 2.4 | 2.4 | 2.4 | 2.4 |
B1-2 | [重量份] | 3.6 | 3.6 | 3.6 | 3.6 | 3.6 | 3.6 |
B2-2 | [重量份] | 24 | 24 | 24 | 24 | 24 | 24 |
C-1 | [重量份] | 90 | 90 | 90 | 90 | 90 | 90 |
Fyrol-PNX | [重量份] | - | 40 | - | - | - | - |
K1-4 | [重量份] | - | - | 16 | - | - | - |
K2-1 | [重量份] | - | - | - | 40 | - | - |
K2-2 | [重量份] | - | - | - | - | 16 | - |
K3-1 | [重量份] | - | - | - | - | - | 40 |
D-1 | [重量份] | 1120 | 1120 | 1120 | 1120 | 1120 | 1120 |
指数 | 108 | 108 | 108 | 108 | 108 | 108 | |
粗密度 | kg m<sup>-3</sup> | 22.0 | 22.6 | 21.3 | 21.5 | 21.8 | 21.6 |
在40%压缩下的压缩强度(第四循环) | kPa | 4.15 | 5.43 | 3.69 | 3.69 | 3.89 | 3.3 |
环状碳酸亚丙酯 | [mg/kg] | 558 | 142 | 17 | 9 | 20 | 12 |
Claims (16)
1.通过下列组分的反应制备聚氨酯泡沫材料的方法
组分A,其含有具有≥ 20 mg KOH/g至≤ 120 mg KOH/g的根据2013年6月版本DIN53240-1的羟值的聚醚碳酸酯多元醇作为组分A1和任选的一种或多种具有≥ 20 mg KOH/g至≤ 250 mg KOH/g的根据2013年6月版本DIN 53240-1的羟值和≥ 0至≤ 60重量%的亚乙基氧含量的聚醚多元醇作为组分A2,其中聚醚多元醇A2不含碳酸酯单元,
B任选地
B1) 催化剂和/或
B2) 辅助剂和添加剂
C 水和/或物理发泡剂,
与
D 多异氰酸酯,
其中所述制备在≥ 90至≤ 120的指数下进行,其中该指数说明实际使用的异氰酸酯量与异氰酸酯基团的化学计算量的百分比:
指数 = (异氰酸酯用量):(异氰酸酯计算量) • 100 (XII)
其特征在于所述制备在组分K存在下进行,其中组分K选自下列一种或多种化合物
K1 根据式(II)的二羰基化合物,其中排除作为一元或多元羧酸的酯的二羰基化合物,
其中
n是≥ 0至≤ 6,
x、y相同或不同并且是≥ 1至≤ 3的整数,
R1相同或不同并且是取代或未取代C1-C22-亚烷基、取代或未取代C1-C22-亚烯基、取代或未取代C6-C18-亚芳基、亚杂芳基、胺或酰胺,或是4-至7-元环或多环体系的组成部分,
R2、R3相同或不同并且是H、取代或未取代C1-C22-烷基、取代或未取代C1-C22-烯基、取代或未取代C6-C18-芳基、杂芳基、胺、酰胺、羟基或腈,或是4-至7-元环或多环体系的组成部分,
K2 根据式(III)的β-酮腈
其中
w是≥ 1至≤ 3的整数,
R4是H、取代或未取代C1-C22-烷基、取代或未取代C1-C22-烯基、取代或未取代C6-C18-芳基、杂芳基、胺或酰胺,或是4-至7-元环或多环体系的组成部分,
R5相同或不同并且是H、取代或未取代C1-C22-烷基、取代或未取代C1-C22-烯基、取代或未取代C6-C18-芳基、杂芳基、酰基、胺、酰胺、羟基或腈,或是4-至7-元环或多环体系的组成部分,
K3 具有式(IV)的二羰基化合物,
其中
Z是-O-、-N(R9)-或C1-C6-亚烷基,
r、s是1或2,其中
当R6是单键、-C(R9)2-、-O-或-N(R9)-时,r和s是2,
当R6是=C(H)-时,r是1且s是2,
当R6是=C(H)-时,r是2且s是1或者
当R6是双键时,r和s是1,
R6是单键、双键、-C(R9)2-、=C(H)-、-O-或-N(R9)-,
R7、R8相同或不同并且是H、取代或未取代C1-C22-烷基、取代或未取代C1-C22-烯基、取代或未取代C6-C18-芳基、杂芳基、酰基、胺、酰胺、羟基或腈,或是4-至7-元环或多环体系的组成部分,
R9是H、取代或未取代C1-C22-烷基、取代或未取代C1-C22-烯基、取代或未取代C6-C18-芳基、杂芳基、酰基、胺、酰胺、羟基或腈,或是4-至7-元环或多环体系的组成部分,
K4 羟基羧酸,
K5 羧酸盐,即羧酸根阴离子和阳离子的化合物,其中阳离子是Li+、Na+、K+、Rb+、Cs+、Be2 +、Mg2+、Ca2+、Sr2+、Ba2+或基于铵的化合物N(H)o(R10)p,其中o和p是0至4的整数,o + p = 4且其中R10是取代或未取代C1-C22-烷基、取代或未取代C1-C22-烯基、取代或未取代C6-C18-芳基,
并且其中组分K以≥ 0.05至10.0重量份的量使用,其中组分K的所有重量份数据基于组分A1 + A2的重量份之和 = 100重量份计。
2.如权利要求1中所述的方法,其中组分A具有下列组成:
A1 ≥ 40至≤ 100重量份的一种或多种具有≥ 20 mg KOH/g至≤ 120 mg KOH/g的根据2013年6月版本DIN 53240-1的羟值的聚醚碳酸酯多元醇,
A2 ≤ 60至≥ 0重量份的一种或多种具有≥ 20 mg KOH/g至≤ 250 mg KOH/g的根据2013年6月版本DIN 53240-1的羟值和≥ 0至≤ 60重量%的亚乙基氧含量的聚醚多元醇,其中所述聚醚多元醇A2不含碳酸酯单元,
A3 基于组分A1和A2的重量份之和计,≤ 20至≥ 0重量份的一种或多种具有≥ 20 mgKOH/g至≤ 250 mg KOH/g的根据2013年6月版本DIN 53240-1的羟值和> 60重量%的亚乙基氧含量的聚醚多元醇,其中所述聚醚多元醇A3不含碳酸酯单元,
A4 基于组分A1和A2的重量份之和计,≤ 40至≥ 0重量份的一种或多种聚合物多元醇、PHD多元醇和/或PIPA多元醇,
A5 基于组分A1和A2的重量份之和计,≤ 40至≥ 0重量份的不归入组分A1至A4的定义的多元醇,
其中将组分A1、A2、A3、A4、A5的所有重量份数据标准化以使所述组合物中的A1 + A2的重量份之和为100。
3.如权利要求1或2中所述的方法,其中组分K以≥ 0.5至≤ 6.0重量份的量使用,其中组分K的所有重量份数据基于组分A1 + A2的重量份之和 = 100重量份计。
4.如权利要求1或2中所述的方法,其中使用
B1 催化剂
a) 脂族叔胺、脂环族叔胺、脂族氨基醚、脂环族氨基醚、脂族脒、脂环族脒、脲和脲衍生物和/或
b) 羧酸的锡(II)盐和
B2 任选辅助剂和添加剂
作为组分B。
5.如权利要求1或2中所述的方法,其中使用
B1 催化剂和
B2 任选辅助剂和添加剂
作为组分B,
其中使用下列材料作为组分B1:
B1.1 基于组分A1和A2的重量份之和计,≥ 0.05至≤ 1.5重量份的脲和/或脲衍生物和
B1.2 基于组分A1和A2的重量份之和计,≥ 0.03至≤ 1.5重量份的不同于组分B1.1的催化剂,其中组分B1.2中的胺催化剂含量最大为基于组分B1计的50重量%。
6.如权利要求2所述的方法,其中组分A不含组分A3和/或A4。
7.如权利要求1或2中所述的方法,其中组分A包含:
A1 ≥ 65至≤ 75重量份的一种或多种具有≥ 20 mg KOH/g至≤ 120 mg KOH/g的根据2013年6月版本DIN 53240-1的羟值的聚醚碳酸酯多元醇,和
A2 ≤ 35至≥ 25重量份的一种或多种具有≥ 20 mg KOH/g至≤ 250 mg KOH/g的根据2013年6月版本DIN 53240-1的羟值和≥ 0至≤ 60重量%的亚乙基氧含量的聚醚多元醇,其中所述聚醚多元醇A2不含碳酸酯单元。
8.如权利要求1或2中所述的方法,其中组分A1包含通过二氧化碳和一种或多种环氧烷在一种或多种H-官能起始剂分子存在下的共聚获得的聚醚碳酸酯多元醇。
9.如权利要求1或2中所述的方法,其中组分K选自下列一种或多种化合物
K1 根据式(II)的二羰基化合物,其中排除作为一元或多元羧酸的酯的二羰基化合物,
其中
n是1、2或4,
x、y相同或不同并且是1或2,
R1相同或不同并且是取代或未取代C1-C22-亚烷基、取代或未取代C6-C18-亚芳基或亚杂芳基,
R2、R3相同或不同并且是取代或未取代C1-C22-烷基、胺、酰胺或羟基,
K2 根据式(III)的β-酮腈
其中
w是1或2,
R4是H,
R5相同或不同并且是胺、酰胺或酰基,
K3 具有式(IV)的二羰基化合物
其中
Z是-O-或-N(R9)-,
r、s是1或2,其中
当R6是单键或-C(R9)2-时,r和s是2,
当R6是=C(H)-时,r是1且s是2,
当R6是=C(H)-时,r是2且s是1或者
当R6是双键时,r和s是1,
R6是单键、双键、-C(R9)2-或=C(H)-,
R7、R8相同或不同并且是H、取代或未取代C1-C22-烷基、取代或未取代C1-C22-烯基、取代或未取代C6-C18-芳基或杂芳基,或是4-至7-元环或多环体系的组成部分,
R9是H、取代或未取代C1-C22-烷基、取代或未取代C1-C22-烯基、取代或未取代C6-C18-芳基、杂芳基或羟基,
K4 选自α-羟基羧酸和β-羟基羧酸的一种或多种化合物,
K5 羧酸盐,即羧酸根阴离子和阳离子的化合物,其中阳离子是基于铵的化合物N(H)o(R10)p,其中o和p是0至4的整数,o + p = 4,且其中R10是取代或未取代C1-C22-烷基、取代或未取代C1-C22-烯基、取代或未取代C6-C18-芳基。
10.如权利要求1或2中所述的方法,其中
K1选自琥珀酸、噻吩-2,5-二甲酸、丙二酰胺、乙酰乙酰胺、N,N-二甲基乙酰乙酰胺、乙酰丙酮、5,5-二甲基-1,3-环己烷二酮、对苯二甲酸、草酰胺、二乙酰基肼、己二酸、马来酸或柠康酸中的一种或多种化合物,
K2选自氰基乙酰肼、N-苄基-2-氰基乙酰胺、氰基乙酰胺、2-氨基-2-氰基乙酰胺、N-叔丁基-2-氰基乙酰胺或氰基乙酰脲中的一种或多种化合物,
K3选自邻苯二甲酸酐、1,2,3,6-四氢邻苯二甲酸酐、N-羟基邻苯二甲酰亚胺、十二烯基琥珀酸酐、马来酸酐或柠康酸酐中的一种或多种化合物。
12.如权利要求1或2中所述的方法,其中使用2,4-和/或2,6-TDI作为组分D中的多异氰酸酯组分。
13.通过如权利要求1至12任一项中所述的方法获得的聚氨酯泡沫材料。
14.如权利要求13中所述的聚氨酯泡沫材料,其中所述聚氨酯泡沫材料是聚氨酯软质泡沫材料。
15.如权利要求13或14中所述的聚氨酯泡沫材料用于制造家具软垫、织物嵌入物、海绵、用于汽车部件的泡沫材料薄膜的用途。
16.如权利要求13或14中所述的聚氨酯泡沫材料用于制造床垫、车座、头枕、扶手、车顶内衬、门饰板和座垫的用途。
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