CN111954689A - 制备具有高的粗密度的聚氨酯软质泡沫材料的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的主题涉及一种制备具有高的粗密度的基于聚醚多元醇和甲苯二异氰酸酯的聚氨酯软质泡沫材料、特别是开孔聚氨酯软质泡沫材料的方法,所述聚氨酯泡沫材料的根据DIN EN ISO 845:2009‑10的体积密度为50.0至80.0 kg/m3,其中所得聚氨酯泡沫材料具有与已经已知的聚氨酯软质泡沫材料类似的性质,但其制备更简单且更可持续。

Description

制备具有高的粗密度的聚氨酯软质泡沫材料的方法
本发明的主题涉及一种制备具有高的粗密度的基于聚醚多元醇和甲苯二异氰酸酯的聚氨酯软质泡沫材料、特别是开孔聚氨酯软质泡沫材料的方法,所述聚氨酯泡沫材料的根据DIN EN ISO 845:2009-10的体积密度为50.0至80.0 kg/m3,其中所得聚氨酯泡沫材料具有与已经已知的聚氨酯软质泡沫材料类似的性质,但其制备更简单且更可持续。
为了获得具有所需开孔结构的基于聚醚多元醇和甲苯二异氰酸酯的软质泡沫材料,迄今为止使用两个不同批次的甲苯二异氰酸酯混合物。第一批次是80重量%的2,4-甲苯二异氰酸酯和20重量%的2,6-甲苯二异氰酸酯的混合物,其可以通过简单的制备,即硝化和随后还原成胺并光气化来获得。第二混合物由67重量%的2,4-甲苯二异氰酸酯和33重量%的2,6-甲苯二异氰酸酯组成,并且为了获得较高含量的2,6-甲苯二异氰酸酯,必须进行成本高且劳动密集的后处理。在此,从混合物中结晶出甲苯二异氰酸酯,以提高2,6-甲苯二异氰酸酯的比例。需要较高的2,6-甲苯二异氰酸酯含量,以提高该化合物在聚氨酯软质泡沫材料的反应中的含量。为了获得所需的开孔结构,又需要较高的2,6-甲苯二异氰酸酯含量。
因此,本发明的目的是找到一种制备高的粗密度的软质泡沫材料用体系,在该体系中可以减少或完全避免使用甲苯二异氰酸酯混合物的借助于结晶进行后处理的批次。
在此,本发明的发明人已经令人惊讶地发现,通过使用本发明的特定羧酸酯,这是可行的。
本发明的目的通过一种通过以下组分的反应制备聚氨酯泡沫材料的方法来实现,所述聚氨酯泡沫材料的根据DIN EN ISO 845:2009-10的体积密度为50.0至80.0 kg/m3
A)包含一种或多种聚醚多元醇A1,
B) 任选
B1) 催化剂,和/或
B2) 助剂和添加剂,
C) 水和/或物理发泡剂,
D) 二-和/或多异氰酸,
其中所述制备在90至120的特征数下进行,
其特征在于,所述制备在至少一种具有下式(I)的化合物E的存在下进行:
Figure 386379DEST_PATH_IMAGE001
其中
R1 是具有至少5个碳原子的芳族烃基,或者是具有至少2个或在支链的情况下至少3个碳原子的直链的、支链的、取代或未取代的脂族烃基;
R2 是直链的、支链的、取代或未取代的脂族烃基;和
n等于1至3。
如果在本发明中指出,某种化合物或基团可以被取代,则在此使用本领域技术人员已知的取代基。在此特别优选的是,在所述化合物中,一个或多个氢原子被-F、-Cl、-Br、-I、-OH、=O、-OR3、-OC(=O)R3、-C(=O)-R3、-NH2、-NHR3、-NR3 2替代,其中R3表示具有1至10个碳原子的直链烷基或具有3至10个碳原子的支链烷基。特别优选的取代基是-F、-Cl、-OR3、-OC(=O)R3和-C(=O)-R3,其中R3表示具有1至10个碳原子的直链烷基或具有3至10个碳原子的支链烷基。
特别地,本发明涉及:
1. 通过以下组分的反应制备聚氨酯泡沫材料的方法,所述聚氨酯泡沫材料的根据DINEN ISO 845:2009-10的体积密度为50.0至80.0 kg/m3
A)包含一种或多种聚醚多元醇A1,特别是其根据DIN 53240-1:2013-06的羟值为20 mgKOH/g至250 mg KOH/g,优选40至60 mg KOH/g,环氧乙烷含量为0.10至59.0重量%,优选1至30重量%,更优选5至15重量%,和/或环氧丙烷含量为40至99.9重量%,优选70至99重量%,更优选85至95重量% (组分A1),其中聚醚多元醇A1优选不含碳酸酯单元,
B) 任选
B1) 催化剂,和/或
B2) 助剂和添加剂
C) 水和/或物理发泡剂,
D) 二-和/或多异氰酸,其包含2,4-甲苯二异氰酸酯和2,6-甲苯二异氰酸酯或由其组成;
其中所述制备在90至120,优选100至115,特别优选在102至110的特征数下进行,
其特征在于,所述制备在至少一种具有下式(I)的化合物E的存在下进行:
Figure 303520DEST_PATH_IMAGE002
其中
R1 是具有至少5个碳原子的芳族烃基,或者是具有至少2个、在支链的情况下至少3个碳原子的直链的、支链的、取代或未取代的脂族烃基;
R2 是直链的、支链的、取代或未取代的脂族烃基;和
n等于1至3。
2. 根据方面1的方法,其特征在于,在式(I)中
R1 是具有至少6个碳原子的芳族烃基,或者是具有至少3个、优选3至10个碳原子的直链的、支链的、取代或未取代的脂族烃基;
R2 是具有至少3个、优选3至16个碳原子的直链的、支链的、取代或未取代的脂族烃基;和
n等于1至3;
优选地,R1是具有6个碳原子的芳族烃基或是具有至少3个、优选3至10个碳原子的直链的、支链的、取代或未取代的脂族饱和烃基;
更优选地,该化合物是任选取代的C3-12单羧酸的被直链或支链的C3-16烷基醇酯化的酯,特别是己酸己酯;
或任选取代的C4-12、更优选C6-10二羧酸的被直链或支链的C3-16烷基醇酯化的酯,特别是选自己二酸双(2-乙基己基)酯和癸二酸二异癸酯;
或任选取代的C5-16、更优选C6-10三羧酸的被直链或支链的C3-16烷基醇酯化的酯,特别是选自O-乙酰柠檬酸 三(2-乙基己基)酯和O-乙酰柠檬酸三丁基酯;
或具有羧酸基团的单、二或三取代的苯的被直链或支链的C3-16烷基醇酯化的酯,特别是C6-16烷基醇与均苯三酸或偏苯三酸的酯,特别优选偏苯三酸三(2-乙基己基)酯。
3. 根据方面1或2的方法,其特征在于,组分A具有以下组成:
A1 40至100重量份,优选70至98重量份,更优选90至95重量份的一种或多种聚醚多元醇,其根据DIN 53240-1:2013-06的羟值为20 mg KOH/g至250 mg KOH/g,优选40至60 mgKOH/g,环氧乙烷含量为0.10至59.0重量%,优选1至30重量%,更优选5至15重量%,和/或环氧丙烷含量为40至99.9重量%,优选70至99重量%,更优选85至95重量%,其中聚醚多元醇A1优选不含碳酸酯单元,
A2 0至60重量份,优选0.1至20重量份的一种或多种聚醚碳酸酯多元醇,其根据DIN53240-1:2013-06的羟值为20 mg KOH/g至120 mg KOH/g,
A3 基于组分A1和A2的重量份之和计,0至60重量份,优选0.1至20重量份的一种或多种聚醚多元醇,其根据DIN 53240-1:2013-06的羟值为20 mg KOH/g至250 mg KOH/g,环氧乙烷含量为至少60重量%,其中聚醚多元醇A3特别是不含碳酸酯单元,
A4 基于组分A1和A2的重量份之和计,0至40重量份,优选0.1至30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,0至40重量份,优选0.1至25重量份的不在组分A1至A4的定义下的多元醇,其中将组分A1、A2、A3、A4、A5的所有重量份数据归一化,使得所述组成中重量份A1 + A2的总和为100。
4. 根据前述方面之一的方法,其特征在于,所述至少一种化合物E以1.0至15.0,优选2.5至10.0,更优选5至8重量份的量来使用,其中化合物E的所有重量份数据均基于100重量份的组分A1计。
5. 根据前述方面之一的方法,其特征在于,使用下述物质作为组分B:
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、脲和脲的衍生物,和/或
b) 羧酸的锡(II)盐,和
B2 任选助剂和添加剂。
6. 根据前述方面之一的方法,其特征在于,组分A包含:
A1 65至95重量份的一种或多种聚醚多元醇,其根据DIN 53240的羟值为20 mg KOH/g至250 mg KOH/g,优选40至60 mg KOH/g,环氧乙烷含量为0.10至59.0重量%,优选1至30重量%,更优选5至15重量%,和/或环氧丙烷含量为40至99.9重量%,优选70至99重量%,更优选85至95重量%,其中聚醚多元醇A1不含聚碳酸酯单元,和
A2 5至35重量份的一种或多种聚醚碳酸酯多元醇,其根据DIN 53240-1:2013-06的羟值为20 mg KOH/g至120 mg KOH/g 或
A3 5至重量份的一种或多种聚醚多元醇,其根据DIN 53240-1:2013-06的羟值为20 mgKOH/g至250 mg KOH/g,环氧乙烷含量为至少60重量%。
7. 根据前述方面之一的方法,其特征在于,组分A2包含聚醚碳酸酯多元醇,所述聚醚碳酸酯多元醇可在一种或多种H-官能起始剂分子的存在下通过二氧化碳、一种或多种烯化氧的共聚获得,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。
8. 根据前述方面之一的方法,其特征在于,组分D包含至少50重量%,优选至少80重量%的2,4-甲苯二异氰酸酯和2,6-甲苯二异氰酸酯。
9. 根据前述方面之一的方法,其特征在于,组分D中包含最高26.5重量%的2,6-甲苯二异氰酸酯,基于组分D的总重量计,优选其中包含22.0至26.5重量%的2,6-甲苯二异氰酸酯,基于组分D的总重量计,更优选其中包含20.0至23.3重量%的2,6-甲苯二异氰酸酯,基于组分D的总重量计,最优选其中包含20.0重量%的2,6-甲苯二异氰酸酯,基于组分D的总重量计。
10. 根据方面9的方法,其特征在于,2,4-甲苯二异氰酸酯和2,6-甲苯二异氰酸酯作为至少一个批次,优选两个彼此不同的批次的混合物来使用,其中第一批次以80重量%比20重量%的比率包含2,4-甲苯二异氰酸酯与2,6-甲苯二异氰酸酯,第二批次以67重量%比33重量%的比率包含2,4-甲苯二异氰酸酯与2,6-甲苯二异氰酸酯,其中基于第一和第二批次的总重量计,第二批次的比例为最高25重量%,优选最高10重量%,更优选其中仅使用这二个批次作为组分D。
11. 可通过根据方面1至10之一的方法获得的聚氨酯泡沫材料,其根据DIN ENISO 845:2009-10的体积密度为50.0至80.0 kg/m3
12. 根据方面11的聚氨酯泡沫材料,其特征在于,其是聚氨酯软质泡沫材料,特别是开孔聚氨酯软质泡沫材料。
13. 根据方面11或12的聚氨酯泡沫材料,其特征在于,所述聚氨酯泡沫材料的根据DIN EN ISO 845:2009-10的体积密度为65.0至75.0 kg/m3
14. 根据方面11至13之一的聚氨酯泡沫材料的用途,其用于生产家具衬垫,纺织品衬料,床垫,汽车座椅,头枕,扶手,海绵,用于汽车部件例如顶篷中的泡沫膜,门侧镶板(Türseitenverkleidung),座椅垫板和结构部件。
15. 用于制备聚氨酯泡沫材料的双组分体系,所述聚氨酯泡沫材料的根据DIN ENISO 845:2009-10的体积密度为50.0至80.0 kg/m3,所述双组分体系包含:
第一组分K1,其包含下述组分或由其组成:
A)包含一种或多种聚醚多元醇,特别是其根据DIN 53240-1:2013-06的羟值为20 mgKOH/g至250 mg KOH/g,优选40至60 mg KOH/g,环氧乙烷含量为0.10至59.0重量% (组分A1),其中聚醚多元醇A1优选不含碳酸酯单元,
B) 任选
B1) 催化剂,和/或
B2) 助剂和添加剂,
C) 水和/或物理发泡剂,和
E) 具有下式(I)的化合物
Figure 83257DEST_PATH_IMAGE003
其中
R1 是具有至少5个碳原子的芳族烃基,或者是具有至少2个碳原子的直链的、支链的、取代或未取代的脂族烃基;
R2 是直链的、支链的、取代或未取代的脂族烃基;和
n等于1至3,
和第二组分K2,其包含下述组分或由其组成:
D) 二-和/或多异氰酸,其包含2,4-甲苯二异氰酸酯和2,6-甲苯二异氰酸酯或由其组成,
和至少一种催化剂,其中组分K1和组分K2彼此以90至120、优选100至115、更优选102至110的异氰酸酯特征数比率存在。
如果在下文中公开了,其涉及根据DIN 53240的羟值,则特别将其理解为是指根据DIN 53240-1:2013-06的羟值。
本发明的另一方面是通过以下物质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聚醚多元醇,其根据DIN 53240的羟值为≥ 20 mg KOH/g至≤ 250 mgKOH/g,优选40至60 mg KOH/g,环氧乙烷含量为0.10至59.0重量%,优选1至30重量%,更优选5至15重量%,和/或环氧丙烷含量为40至99.9重量%,优选70至99重量%,更优选85至95重量%,其中聚醚多元醇A1 特别是不含碳酸酯单元
A2 ≤ 60至≥ 0重量份,优选≤ 40至≥ 0.1重量份,特别优选≤ 20至≥ 1重量份的一种或多种聚醚碳酸酯多元醇,其根据DIN 53240的羟值为≥ 20 mg KOH/g至≤ 120 mgKOH/g,
A3 基于组分A1和A2的重量份之和计,≤ 60至≥ 0重量份,优选0.1至20重量份的一种或多种聚醚多元醇,其根据DIN 53240的羟值为≥ 20 mg KOH/g至≤ 250 mg KOH/g,环氧乙烷含量为> 60重量%,其中聚醚多元醇A3特别是不含碳酸酯单元,
A4 基于组分A1和A2的重量份之和计,≤ 40至≥ 0重量份,优选0.1至20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,优选0.1至20重量份的不在组分A1至A4的定义下的多元醇,
B 任选
B1) 催化剂和/或
B2) 助剂和添加剂
C 水和/或物理发泡剂,
D 二-和/或多异氰酸,
其中所述制备在90至120,优选100至115,特别优选102至110的特征数下进行,
其中将组分A1、A2、A3、A4、A5的所有重量份数据归一化,使得所述组成中重量份A1 +A2之和为100,
其特征在于,所述制备在组分K的存在下进行。
组分A1至A5各自涉及“一种或多种”所提及的化合物。在一种组分中使用多种化合物的情况中,量的数据对应于化合物的重量份之和。
在一个优选的实施方式中,组分A包含
A1 ≤ 95至≥ 65重量份,最优选≤ 90至≥ 85重量份的一种或多种聚醚多元醇,其根据DIN 53240的羟值为≥ 20 mg KOH/g至≤ 250 mg KOH/g,优选40至60 mg KOH/g,环氧乙烷含量为0.10至59.0重量%,优选1至30重量%,更优选5至15重量%,和/或环氧丙烷含量为40至99.9重量%,优选70至99重量%,更优选85至95重量%,其中聚醚多元醇A1特别是不含碳酸酯单元,和
A2 ≥ 5至≤ 35重量份,最优选≥ 10至≤ 15重量份的一种或多种聚醚碳酸酯多元醇,其根据DIN 53240的羟值为≥ 20 mg KOH/g至≤ 120 mg KOH/g 以及优选CO2 含量为15至25重量%,
其中组分A 优选不含组分A3和/或 A4。
在另一个实施方式中,组分A包含
A1 ≤ 95至≥ 65重量份,优选≤ 90至≥ 80重量份的一种或多种聚醚多元醇,其根据DIN 53240的羟值为≥ 20 mg KOH/g至≤ 250 mg KOH/g,优选40至60 mg KOH/g,环氧乙烷含量为0.10至59.0重量%,优选1至30重量%,更优选5至15重量%,和/或环氧丙烷含量为40至99.9重量%,优选70至99重量%,更优选85至95重量%,其中聚醚多元醇A1优选不含碳酸酯单元,和
A2 ≥ 3至≤ 33重量份,优选≥8至≤ 18重量份的一种或多种聚醚碳酸酯多元醇,其根据DIN 53240的羟值为≥ 20 mg KOH/g至≤ 120 mg KOH/g以及优选CO2 含量为15至25重量%,
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聚醚多元醇,其根据DIN 53240的羟值为≥ 20 mg KOH/g至≤ 250 mg KOH/g,环氧乙烷含量为> 60重量%,其中聚醚多元醇A3特别是不含碳酸酯单元,
其中组分A 优选不含组分A4。
在另一个实施方式中,组分A包含
A1 ≤ 99 至 ≥ 60重量份,优选≤ 95至≥ 75重量份,特别优选≤ 90至≥ 85重量份,最优选≤ 35至≥ 25重量份的一种或多种聚醚多元醇,其根据DIN 53240的羟值为≥20 mg KOH/g至≤ 250 mg KOH/g,环氧乙烷含量为0.10至59.0重量%,优选1至30重量%,更优选5至15重量%,和/或环氧丙烷含量为40至99.9重量%,优选70至99重量%,更优选85至95重量%,其中聚醚多元醇A1优选不含碳酸酯单元,和
A2 ≥ 0.05至≤ 39.9重量份,优选≥ 4.99 至 ≤ 24.99重量份,特别优选≥ 9.99至 ≤ 14.99重量份的一种或多种聚醚碳酸酯多元醇,其根据DIN 53240的羟值为≥ 20 mgKOH/g至≤ 120 mg KOH/g以及优选CO2 含量为15至25重量%,
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,优选≤ 20至≥ 0.01重量份的不在组分A1至A4的定义下的多元醇,其中组分A优选不含组分A3。在此,组分A1、A2、A4和A5的给出的范围和优选范围可以彼此自由组合。
组分A特别优选仅由A1组成。
下文中将更详细地描述在根据本发明的方法中使用的组分。
组分A1
组分A1包含聚醚多元醇,优选其根据DIN 53240的羟值为≥ 20 mg KOH/g至≤ 250 mgKOH/g,优选≥ 20至≤ 112 mg KOH/g,特别优选 ≥ 20 mg KOH/g至≤ 80 mg KOH/g。其中在优选的方面中,组分A1不含碳酸酯单元。
根据A1的化合物可通过将一种或多种烯化氧催化加成至H-官能起始剂化合物上来制备。
作为烯化氧(环氧化物)可以使用具有2至24个碳原子的烯化氧。具有2至24个碳原子的烯化氧是,例如,一种或多种选自下述的化合物: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,一氧化丁二烯,一氧化异戊二烯,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,环氧蒎烯,作为甘油单、二和三酯的单环氧化或多环氧化的脂肪,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的衍生物,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以及环氧官能的烷氧基硅烷,例如3-缩水甘油基氧基丙基三甲氧基硅烷,3-缩水甘油基氧基丙基三乙氧基硅烷,3-缩水甘油基氧基丙基三丙氧基硅烷,3-缩水甘油基氧基丙基甲基-二甲氧基硅烷,3-缩水甘油基氧基丙基乙基二乙氧基硅烷,3-缩水甘油基氧基丙基三异丙氧基硅烷。作为烯化氧优选使用环氧乙烷和/或环氧丙烷和/或1,2-环氧丁烷。特别优选使用过量的环氧丙烷和/或1,2-环氧丁烷。烯化氧可以单独地、以混合物或相继地供入反应混合物中。其可以是无规或嵌段共聚物。如果相继地计量加入烯化氧,则制备的产物(聚醚多元醇)包含具有嵌段结构的聚醚链。
H-官能起始剂化合物的官能度为≥2至≤6,优选为羟基官能的(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、二甘醇、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-1,5-戊二醇、1,12-十二烷二醇、甘油、三羟甲基丙烷、三乙醇胺、季戊四醇、山梨醇、蔗糖、氢醌、儿茶酚、间苯二酚、双酚F、双酚A、1,3,5-三羟基苯、得自甲醛和苯酚或三聚氰胺或脲的含羟甲基的缩合物。这些也可以以混合物的形式来使用。所用的起始剂化合物优选是1,2-丙二醇和/或甘油和/或三羟甲基丙烷和/或山梨醇。
根据A1的聚醚多元醇的环氧乙烷含量为≥0.1至≤59.0重量%,优选≥1至≤30重量%,特别优选≥5重量%至≤15重量%,和/或环氧丙烷含量为40至99.9重量%,优选70至99重量%,更优选85至95重量%。特别优选环氧丙烷单元是端位的。
组分A2
组分A2包含聚醚碳酸酯多元醇,其根据DIN 53240-1:2013-06的羟值(OH值)优选为≥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 mgKOH/g至≤90 mg KOH/g,其可在一种或多种H-官能起始剂分子的存在下通过二氧化碳、一种或多种烯化氧的共聚获得,其中该聚醚碳酸酯多元醇的CO2含量优选为15至25重量%。组分A2优选包含聚醚碳酸酯多元醇,该聚醚碳酸酯多元醇可在平均官能度≥1至≤6,优选≥1至≤4,特别优选≥2至≤3的一种或多种H-官能起始剂分子的存在下通过≥2重量%至≤30重量%的二氧化碳和≥70重量%至≤98重量%的一种或多种烯化氧的共聚获得。在本发明的意义上,将“H-官能”理解为是指具有对烷氧基化呈活性的H原子的起始剂化合物。
二氧化碳与一种或多种烯化氧的共聚优选在至少一种DMC催化剂(双金属氰化物催化剂)的存在下进行。
本发明所用的聚醚碳酸酯多元醇优选在碳酸酯基团之间还具有醚基团,这图示于式(II)中。在根据式(II)的方案中,R是有机基团,如烷基、烷基芳基或芳基,它们各自还可以含有杂原子例如O、S、Si等,e和f是整数。在根据式(II)的方案中所示的聚醚碳酸酯多元醇应当仅仅理解为是指具有所示结构的嵌段原则上可以在聚醚碳酸酯多元醇中重新找到;然而,嵌段的顺序、数目和长度可以变化并且不限于式(II)中所示的聚醚碳酸酯多元醇。对于式(II),这意味着e/f的比率优选为2:1至1:20,特别优选1.5:1至1:10。
Figure 494778DEST_PATH_IMAGE004
聚醚碳酸酯多元醇中引入的CO2 (“源自二氧化碳的单元”;“CO2含量”)的比例可以由评价1H-NMR-光谱中的特征信号来确定。下面的实施例说明了在由1,8-辛二醇起始的CO2/环氧丙烷-聚醚碳酸酯多元醇中衍生自二氧化碳的单元的比例的测定。
在聚醚碳酸酯多元醇中引入的CO2的比例以及异丙二醇碳酸酯与聚醚碳酸酯多元醇的比率可以借助于1H-NMR (合适的仪器是Bruker公司的DPX 400,400 MHz;zg30脉冲程序,等待时间d1:10s,64次扫描)测定。将样品各自溶解在氘代氯仿中。1H-NMR中的相关共振(基于TMS = 0 ppm)如下:
环状异丙二醇碳酸酯(其作为副产物形成)在4.5 ppm处具有共振;由引入聚醚碳酸酯多元醇中的二氧化碳得到的碳酸酯在5.1至4.8 ppm处具有共振;未完全反应的环氧丙烷(PO) 在2.4 ppm处具有共振;聚醚多元醇(即,没有引入的二氧化碳)在1.2至1.0 ppm处具有共振;作为起始剂分子(如果存在的话)引入的1,8-辛二醇在1.6至1.52 ppm处具有共振ppm。
根据式(III)计算反应混合物中聚合物结合的碳酸酯(LC ')的重量比例(重量%),
Figure 371467DEST_PATH_IMAGE005
其中N的值(“分母”N)根据公式(IV)计算:
Figure 193930DEST_PATH_IMAGE006
在此适用以下缩写:
F(4.5) =环状碳酸酯在4.5 ppm处的共振面积(相应于一个H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处的共振面积
F(2.4) =游离的、未完全反应的PO在2.4 ppm处的共振面积
F(1.2-1.0) =聚醚多元醇在1.2-1.0 ppm处的共振面积
F(1.6-1.52) = 1,8-辛二醇(起始剂),如果存在的话,在1.6至1.52 ppm处的共振面积。
因子102来自CO2的摩尔质量(摩尔质量44 g/mol)和环氧丙烷的摩尔质量(摩尔质量58g/mol)的总和,因子58来自环氧丙烷的摩尔质量,因子146来自所使用的起始剂1,8-辛二醇的摩尔质量(如果存在的话)。
根据式(V)计算反应混合物中的环状碳酸酯(CC')的重量比例(重量%),
Figure 460963DEST_PATH_IMAGE007
其中根据式(IV)计算N的值。
为了从反应混合物的组成的这些值中计算基于聚合物-比例计的组成(由聚醚多元醇和聚醚碳酸酯多元醇组成,所述聚醚多元醇由起始剂和环氧丙烷在不含CO2的条件下发生的活化步骤期间合成,所述聚醚碳酸酯多元醇在CO2的存在下发生的活化步骤期间和在共聚期间由起始剂、环氧丙烷和二氧化碳合成),通过计算消除反应混合物的非-聚合物-成分(即环状异丙二醇碳酸酯以及任选存在的未反应的环氧丙烷)。借助于因子F = 44/(44+58),将在聚醚碳酸酯多元醇中的碳酸酯-重复单元的重量比例换算为二氧化碳的重量比例。将在聚醚碳酸酯多元醇中的CO2-含量的数据基于在共聚和任选在CO2的存在下的活化步骤中形成的聚醚碳酸酯多元醇-分子的比例归一化(即,此处不考虑由起始剂(1,8-辛二醇,如果存在的话)以及由起始剂与在不存在CO2的条件下添加的环氧化物的反应产生的聚醚碳酸酯多元醇分子的比例)。
例如,根据A2)制备聚醚碳酸酯多元醇包括,其中:
(α) 预先加入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,并任选地通过高温和/或减压除去水和/或其它易挥发化合物(“干燥”),其中在干燥之前或之后将DMC催化剂加入到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中,
(β) 为了活化,将部分量(基于在活化和共聚中使用的烯化氧的量的总量计)的一种或多种烯化氧加入到由步骤(α)得到的混合物中,其中该部分量的烯化氧的加入可以任选地在CO2的存在下进行,和其中然后在每种情况下等待由于随后的放热化学反应而出现的反应器中的温度峰值(“热点”)和/或压降,并且其中还可以多次进行用于活化的步骤(β),
(γ) 将一种或多种烯化氧和二氧化碳加入到由步骤(β)得到的混合物中,其中在步骤(β)中使用的烯化氧可以与步骤(γ)中使用的烯化氧相同或不同。
通常,可以使用具有2至24个碳原子的烯化氧(环氧化物)用于制备聚醚碳酸酯多元醇A2。具有2至24个碳原子的烯化氧例如是一种或多种选自下述的化合物: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,一氧化丁二烯,一氧化异戊二烯,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,氧化蒎烯,作为甘油单酯,甘油二酯或者甘油三酯的单或多环氧化的脂肪,环氧化的脂肪酸,环氧化脂肪酸的C1-C24酯,表氯醇,缩水甘油,和缩水甘油的衍生物,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以及环氧官能的烷氧基硅烷,例如3-缩水甘油基氧基丙基三甲氧基硅烷,3-缩水甘油基氧基丙基三乙氧基硅烷,3-缩水甘油基氧基丙基三丙氧基硅烷,3-缩水甘油基氧基丙基-甲基-二甲氧基硅烷,3-缩水甘油基氧基丙基乙基二乙氧基硅烷,3-缩水甘油基氧基丙基三异丙氧基硅烷。作为烯化氧优选使用环氧乙烷和/或环氧丙烷和/或1,2-环氧丁烷,特别优选使用环氧丙烷。
在本发明的一个优选实施方式中,环氧乙烷在所用环氧丙烷和环氧乙烷的总量中的比例为≥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烷氧基化活性氢原子的化合物。具有活性H原子的烷氧基化活性基团是例如-OH、-NH2 (伯胺)、-NH- (仲胺)、-SH和-CO2H,优选-OH和-NH2,特别优选-OH。作为H-官能起始剂化合物使用例如一种或多种选自下述的化合物:水、一或多元醇、多胺、多元硫醇、氨基醇、巯基醇、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(例如得自Huntsman的所谓的Jeffamines®,例如D-230、D-400、D-2000、T-403、T-3000、T-5000或相应的BASF产品,例如聚醚胺D230、D400、D200、T403、T5000)、聚四氢呋喃(例如得自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、蓖麻油酸的甘油单或二酯、脂肪酸的甘油单酯,化学改性的脂肪酸的甘油单、二和/或三酯,和平均每分子包含至少2个OH基团的C1-C24烷基-脂肪酸酯。平均每分子包含至少2个OH基团的C1-C24烷基-脂肪酸酯是,例如,商业产品如Lupranol Balance® (BASF AG),Merginol®类型(HobumOleochemicals GmbH),Sovermol® 类型(Cognis Deutschland GmbH & Co. KG)和Soyol®TM类型(USSC Co.)。
所用的单官能起始剂化合物可以是醇,胺,硫醇和羧酸。所用的单官能醇可以是: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,苯酚,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。合适的单官能胺:丁胺,叔丁胺,戊胺,己胺,苯胺,氮丙啶,吡咯烷,哌啶,吗啉。作为单官能硫醇,可以使用:乙硫醇,1-丙硫醇,2-丙硫醇,1-丁硫醇,3-甲基-1-丁硫醇,2-丁烯-1-硫醇,硫酚。作为单官能羧酸可以提及: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。
适合用作H-官能起始剂化合物的多元醇例如是二元醇(例如乙二醇,二甘醇,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(1,5-pentantanediol),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(羟基甲基)环己烷(例如1,4-双-(羟基甲基)环己烷),三甘醇,四甘醇,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,三羟乙基异氰脲酸酯,蓖麻油);四元醇(例如季戊四醇);多元醇(例如山梨醇,己糖醇,蔗糖,淀粉,淀粉水解产物,纤维素,纤维素水解产物,羟基官能化的脂和油,尤其是蓖麻油),以及上述醇的与不同量的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,三羟乙基异氰脲酸酯和蓖麻油。
H-官能的起始剂化合物也可以选自聚醚多元醇的物质类别,特别是分子量Mn为100至4000 g/mol,优选250至2000 g/mol的那些。优选由重复的环氧乙烷单元和环氧丙烷单元构建的聚醚多元醇,优选具有35至100%比例的环氧丙烷单元,特别优选具有50至100%比例的环氧丙烷单元。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。由重复的环氧丙烷单元和/或环氧乙烷单元构建的合适的聚醚多元醇例如是Desmophen®-,Acclaim®-,Arcol®-,Baycoll®-,Bayfill®-,Bayflex®-Baygal®-,PET®-和Covestro Deutschland AG的聚醚多元醇(例如Desmophen® 3600Z,Desmophen® 1900U,Acclaim® Polyol 2200,Acclaim® Polyol 4000I,Arcol® Polyol1004,Arcol® Polyol 1010,Arcol® Polyol 1030,Arcol® Polyol 1070,Baycoll® BD1110,Bayfill® VPPU 0789,Baygal® K55,PET® 1004,Desmophen® 50RE40)。其他合适的均聚环氧乙烷例如是BASF SE的Pluriol® E品牌,合适的均聚环氧丙烷例如是BASF SE的Pluriol® P品牌,合适的环氧乙烷和环氧丙烷的混合共聚物例如是BASF SE的Pluronic® PE或Pluriol® RPE品牌。
H-官能起始剂化合物也可以选自聚酯多元醇的物质类别,特别是分子量Mn为200至4500 g/mol,优选400至2500 g/mol的那些。所使用的聚酯多元醇是至少双官能的聚酯。聚酯多元醇优选由交替的酸单元和醇单元组成。所使用的酸组分例如是琥珀酸,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上述酸和/或酸酐的混合物。所使用的醇组分例如是乙二醇,1,2-丙二醇,1,3-丙二醇,1,4-丁二醇,1,5-戊二醇,新戊二醇,1,6-己二醇,1,4-双-(羟甲基)环己烷,二甘醇,二丙二醇,三羟甲基丙烷,甘油,季戊四醇或上述醇的混合物。如果使用二元或多元聚醚多元醇作为醇组分,则得到聚酯醚多元醇,其同样可以用作制备聚醚碳酸酯多元醇的起始剂化合物。如果使用聚醚多元醇来制备聚酯醚多元醇,则优选数均分子量Mn为150至2000 g/mol的聚醚多元醇。
此外,所用的H-官能起始剂化合物可以是聚碳酸酯多元醇(例如聚碳酸酯二醇),特别是分子量Mn为150至4500 g/mol,优选500至2500的那些,其例如通过光气、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯或碳酸二苯酯与二-和/或多官能醇或聚酯多元醇或聚醚多元醇的反应来制备。聚碳酸酯多元醇的实例可以在例如EP-A 1359177中找到。例如,作为聚碳酸酯二醇可以使用Covestro Deutschland AG的Desmophen® C类型,例如Desmophen® C 1100或Desmophen® C 2200。
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。特别是使用通过上述方法制备的聚醚碳酸酯多元醇。为此,在一个单独的反应步骤中事先制备了用作H-官能起始剂化合物的聚醚碳酸酯多元醇。
优选的H-官能起始剂化合物是通式(VI)的醇
HO-(CH2)x-OH (VI)
其中x为1至20的数,优选2至20的偶数。根据式(VI)的醇的实例为乙二醇,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。进一步优选的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(II)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。此外优选使用水,二甘醇,二丙二醇,蓖麻油,山梨醇和由重复的聚烯化氧单元构建的聚醚多元醇作为H-官能起始剂化合物。
H-官能起始剂化合物特别优选为选自下述的一种或多种化合物: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-甲基丙烷-1,3-二醇,新戊二醇,1,6-己二醇,二甘醇,二丙二醇,甘油,三羟甲基丙烷,二-和三官能的聚醚多元醇,其中所述聚醚多元醇是由二-或三-H-官能起始剂物质与环氧丙烷或者二-或三-H-官能起始剂物质、环氧丙烷与环氧乙烷构建的。该聚醚多元醇的数均分子量Mn优选为62至4500 g/mol,特别是数均分子量Mn为62至3000 g/mol,最优选数均分子量为62至1500 g/mol。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式中,聚醚碳酸酯多元醇A2可通过使用多金属氰化物催化剂(DMC催化剂)将二氧化碳和烯化氧加成到H-官能起始剂化合物上而获得。例如,从EP-A 0222453,WO-A 2008/013731和EP-A 2115032中已知通过使用DMC催化剂将烯化氧和CO2加成到H-官能起始剂化合物上来制备聚醚碳酸酯多元醇。
DMC催化剂原则上从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)。DMC催化剂描述于例如US-A 5470 813,EP-A 700 949,EP-A 743 093,EP-A 761 708,WO-A 97/40086,WO-A 98/16310和WO-A 00/47649中,在环氧化物的均聚中具有非常高的活性,并且使得可以在非常低的催化剂浓度(25ppm或更低)下制备聚醚多元醇和/或聚醚碳酸酯多元醇。一个典型的实例是在EP-A 700 949中描述的高活性DMC催化剂,它除了双金属氰化物化合物(例如六氰合钴(III)酸锌)和有机配合物配体(例如叔丁醇)之外,还包含数均分子量Mn大于500 g/mol的聚醚。
各自基于聚醚碳酸酯多元醇的重量计,DMC催化剂的用量通常≤1重量%,优选用量≤0.5重量%,特别优选用量≤500ppm,特别是用量≤300ppm。
在本发明的一个优选实施方式中,聚醚碳酸酯多元醇A2的碳酸酯基团(“源自二氧化碳的单元”)的含量为≥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%,作为CO2计算。
在本发明方法的另一实施方式中,根据A2的一种或多种聚醚碳酸酯多元醇的羟值为≥20mg KOH / g至≤250mgKOH / g,并且可以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/或山梨醇的存在下通过≥ 2.0重量%至≤ 30.0重量%的二氧化碳和≥ 70重量%至≤ 98重量%的环氧丙烷的共聚获得。羟值可以根据DIN 53240来确定。
在另一实施方式中,使用包含根据式(II)的嵌段的聚醚碳酸酯多元醇A2,其中比率e / f为2∶1至1∶20。
Figure 269650DEST_PATH_IMAGE008
组分A3
组分A3包含聚醚多元醇,其根据DIN 53240的羟值为≥ 20 mg KOH/g至≤ 250 mgKOH/g,优选≥ 20至≤ 112 mg KOH/g,特别优选 ≥ 20 mg KOH/g至≤ 80 mg KOH/g。
原则上以与组分A1类似的方式制备组分A3,然而,其中将聚醚多元醇中环氧乙烷的含量设定为>60重量%,优选>65重量%。
合适的烯化氧和H-官能起始剂化合物与描述用于组分A1的相同。
然而,合适的H-官能起始剂化合物优选官能度≥3至≤6,特别优选为3的那些,从而形成聚醚三醇。优选的官能度为3的起始剂化合物是甘油和/或三羟甲基丙烷,特别优选甘油。
在一个优选的实施方式中,组分A3是甘油起始的三官能聚醚,其环氧乙烷比例为68至73重量%,OH值为35至40mg KOH / g。
组分A4
组分A4包含聚合物多元醇、PHD多元醇和PIPA多元醇。聚合物多元醇是包含一定比例的固体聚合物的多元醇,所述固体聚合物是在基础多元醇例如聚醚多元醇和/或聚醚碳酸酯多元醇中通过合适的单体如苯乙烯或丙烯腈的自由基聚合而产生的。
PHD(聚脲分散体)多元醇例如通过在多元醇,优选聚醚多元醇中,使异氰酸酯或异氰酸酯混合物与二胺和/或肼原位聚合来制备。PHD分散体优选通过如下物质的反应来制备:使用由75至85重量%的2,4-甲苯二异氰酸酯 (2,4-TDI)和15至25重量%的2,6-甲苯二异氰酸酯 (2,6-TDI)组成的混合物的异氰酸酯混合物与二胺和/或肼,在聚醚多元醇,优选通过三官能起始剂(例如甘油和/或三羟甲基丙烷)的烷氧基化制备的聚醚多元醇和/或聚醚碳酸酯多元醇中,在聚醚碳酸酯多元醇的情况下,在二氧化碳的存在下。制备PHD分散体的方法例如描述在US 4,089,835和US 4,260,530中。
PIPA多元醇是通过多异氰酸酯加聚,用链烷醇胺改性的、优选三乙醇胺改性的聚醚多元醇和/或聚醚碳酸酯多元醇,其中所述聚醚(碳酸酯)多元醇的官能度为2.5至4,羟值为≥3 mg KOH / g至≤112 mg KOH / g(分子量500至18 000)。该聚醚多元醇优选被“ EO封端”,即该聚醚多元醇具有末端环氧乙烷基团。PIPA多元醇在GB 2 072 204 A,DE 31 03757 A1和US 4 374 209 A中有详细描述。
组分A5
作为组分A5可以使用本领域技术人员已知的所有不在组分A1至A4的定义下的多羟基化合物,优选地,其平均OH官能度>1.5。
这些例如可以是低分子量的二醇(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,以及不在组分A1至A4的定义下的聚醚多元醇或聚碳酸酯多元醇。例如,也可以使用乙二胺和三乙醇胺起始的聚醚。这些化合物不属于根据组分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(例如三甲胺,四甲基丁二胺,3-二甲基氨基丙胺,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,脂环族脂族脒,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(3-二甲基氨基丙基胺)-脲)和/或
b) 羧酸的锡(II)盐。
特别使用羧酸的锡(II)盐,其中作为基础的羧酸各自具有2至24个碳原子。所使用的羧酸的锡(II)盐是,例如,一种或多种选自下述的化合物: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)。
在本发明的一个优选实施方式中,使用至少一种式(VII)的锡(II)盐
Sn(CxH2x+1COO)2 (VII)
其中x表示8至24,优选10至20,特别优选12至18的整数。在式(IX)中,羧酸酯的烷基链CxH2x+1特别优选支链碳链,即CxH2x+1是异烷基。
最优选地,所使用的羧酸的锡(II)盐是一种或多种选自下述的化合物: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)。
在本发明的另一优选实施方式中,作为组分B1使用
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/或脲的衍生物,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中胺催化剂的含量允许为基于组分B1计最大50重量%。
组分B1.1包含脲和脲的衍生物。作为脲的衍生物例如可以提及: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。基于组分A1至A2的重量份之和计,组分B1.1的用量为≥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。
组分B1.2的用量为≥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,最优选≥0.2至≤0.3重量份,基于组分A1至A2的重量份之和计。
优选地,组分B1.2中的胺催化剂的含量为基于组分B1.1计最大50重量%,特别优选基于组分B1.1计最大25重量%。最优选地,组分B1.2不含胺催化剂。作为组分B1.2的催化剂可以使用例如上述的羧酸的锡(II)盐。
作为以少量(参见上文)任选共同使用的胺催化剂可以提及:脂族叔胺(例如三甲胺,四甲基丁二胺,3-二甲基氨基丙胺,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。
脲或其衍生物不属于B1.2中提及的“胺催化剂”。
可以优选通过使用脲和/或脲的衍生物作为根据组分B1的催化剂并且不使用胺催化剂来获得非碱性介质。
作为组分B2,可以使用助剂和添加剂,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®系列的产品,
b) 添加剂,如反应迟延剂(例如酸性反应性物质如盐酸或有机酰卤),泡孔调节剂(例如石蜡或脂肪醇或二甲基聚硅氧烷),颜料,染料,阻燃剂(与组分K3不同;例如聚磷酸铵),抗老化影响和气候影响的其他稳定剂,抗氧化剂,增塑剂,起抑制真菌和抑制细菌作用的物质,填料(例如硫酸钡,硅藻土,黑垩或白垩)和脱模剂。
这些任选共同使用的助剂和添加剂描述于例如EP-A 0 000 389,第18-21页中。根据本发明任选共同使用的助剂和添加剂的其他实例,以及关于这些助剂和添加剂的使用方式和作用方式的细节记载在Kunststoff-Handbuch,第VII卷,G.Oertel编辑,Carl-Hanser-Verlag,慕尼黑,第3版,1993年,例如第104-127页中。
组分C
作为组分C使用水和/或物理发泡剂。作为物理发泡剂例如使用二氧化碳和/或易挥发的有机物质作为发泡剂。优选使用水作为组分C。
组分D
本发明的二-和/或多异氰酸酯包含2,4-甲苯二异氰酸酯和2,6-甲苯二异氰酸酯或由其组成。例如,这些是记载在EP-A 0 007 502,第7-8页中的那些多异氰酸酯。通常优选工业上易于获得的多异氰酸酯,例如2,4-和2,6-甲苯二异氰酸酯,及其与异构体的任意混合物(“TDI”);多苯基多亚甲基多异氰酸酯,如其通过苯胺-甲醛缩合和随后的光气化来制备(“粗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、脲基或缩二脲基团的多异氰酸酯(“改性多异氰酸酯”),特别是衍生自2,4-和/或2,6-甲苯二异氰酸酯或4,4'-和/或2,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯的那些改性多异氰酸酯。优选使用2,4-和2,6-甲苯二异氰酸酯与4,4'-和/或2,4'-和/或2,2'-二苯基甲烷二异氰酸酯和多苯基多亚甲基多异氰酸酯(“多环MDI”)的混合物。特别优选使用2,4-和/或2,6-甲苯二异氰酸酯。
在本发明方法的另一实施方式中,异氰酸酯组分D包含100%的2,4-甲苯二异氰酸酯。
根据本发明,在根据本发明的方法中的特征数为≥90至≤120。该特征数优选为≥100至≤115,特别优选≥102至≤110。该特征数(指数)表示实际使用的异氰酸酯的量相对于化学计量的异氰酸酯基团(NCO)的量(即计算的用于转换为OH当量的量)的百分比率:
特征数 = (所使用的异氰酸酯的量):(计算的异氰酸酯的量) • 100 (VIII)
在一个优选方面中,如下使用这些组分:
组分A1以70至100重量%,特别是90重量%或100重量%;和/或
组分A2或A3以0至30重量%,特别是10重量%或0重量%,其中组分A1和A2或A3之和为100重量%;和/或
组分B1以 0.02至0.8重量%,优选0.06至0.25重量%,特别优选0.22重量%,基于100重量%的A1计;和/或
组分B2以0.1至6重量%,优选0.2至1.2重量%,特别优选1.3重量%,基于100重量%的A1计;和/或
组分C以0.8至3.0重量%,优选1.9重量%,基于100重量%的A1计;和/或
组分E以2.0重量%至12重量%,优选2.0至8.0重量%,基于100重量%的A1计。
为了制备聚氨酯泡沫材料,使反应组分优选根据本身已知的一阶段方法反应,其中通常使用机械设备,例如EP-A 355 000中记载的那些。关于根据本发明的合适的加工设备的详情记载于Kunststoff-Handbuch,第VII卷,Vieweg和Höchtlen编辑,Carl-Hanser-Verlag,慕尼黑,1993,例如在第139-265页。
所述聚氨酯泡沫材料优选作为聚氨酯软质泡沫材料存在,并且可以制备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。因此,本发明的主题是制备聚氨酯泡沫材料的方法,通过该方法制备的聚氨酯泡沫材料,通过该方法制备的聚氨酯软质块状泡沫材料或聚氨酯软质模制泡沫材料,所述聚氨酯软质泡沫材料在模制品生产中的用途,以及该模制品本身。
根据本发明可获得的聚氨酯泡沫材料,优选聚氨酯软质泡沫材料,例如用于如下应用:家具衬垫,纺织品衬料,床垫,汽车座椅,头枕,扶手,海绵,用于汽车部件例如顶篷中的泡沫膜,门侧镶板,座椅垫板和结构部件。
实施例
组分A:
A1-1 ARCOL POLYOL 1108:基于环氧丙烷/环氧乙烷的多元醇,借助于DMC催化剂制备;起始剂: 甘油;OH值: 48 mg KOH/g。
组分B:
B1-1 在二丙二醇(30重量%)中的双[2-二甲基氨基)乙基]醚(70重量%)(Niax®催化剂A-1,Momentive Performance Chemicals,Leverkusen,德国)。
B1-2 在二丙二醇(67重量%)中的1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷(33重量%)(Dabco® 33 LV,Evonik,Essen,德国)。
B1-3 2-乙基己酸锡(II) (Dabco T-9,商购可得自Evonik,Essen,德国)
B2-1 基于聚醚硅氧烷的泡沫稳定剂Tegostab® B 8002 (Evonik,Essen,德国)
B2-2 基于聚醚硅氧烷的泡沫稳定剂Tegostab® B 8244 (Evonik,Essen,德国)。
组分C: 水。
组分D:
D-1: 2,4-和2,6-TDI的混合物,重量比率为80:20,NCO含量为48至48.2重量%,作为Desmodur T 80商购可得 (Covestro AG)。
D-2: 2,4-和2,6-TDI的混合物,重量比率为67:33,NCO含量为48至48.2重量%,作为Desmodur T 65商购可得 (Covestro AG)。
组分E:
E-1: 癸二酸二异癸酯,作为Uniplex DIDS商购可得
E-2: O-乙酰柠檬酸三(2-乙基己基)酯,作为Citrofol AHII商购可得
E-3: 己二酸双(2-乙基己基)酯,作为Oxsoft DOA商购可得
E-4: 乙酰三丁基柠檬酸酯,作为Citrofol BII商购可得
E-5: 偏苯三酸三(2-乙基己基)酯,也称为三辛基偏苯三酸酯(Trioctylmellitat)
E-6: 柠檬酸三辛基十二烷基酯,作为Siltech CE-2000从Siltech Corporation商购可得
E-7: 己酸己酯。
制备聚氨酯泡沫材料
在通常用于制备聚氨酯泡沫材料的加工条件下,借助于块状发泡在一步工艺中加工起始组分。
体积密度根据DIN EN ISO 845:2009-10测定。
压缩硬度(CLD 40%)根据DIN EN ISO 845:2009-10测定
在40%的变形时,第一和第四循环。
拉伸强度和断裂伸长率根据DIN EN ISO 1798:2008-04测定。
根据DIN EN ISO 1856:2008-01在90%变形下测定压缩永久变形(DVR 90%)。
根据DIN EN ISO 1856:2008-01(22h, 70℃)在50%变形下测定压缩永久变形(DVR 50%)
在下表中,比较实施例表示为VBsp.,而根据本发明的实施例表示为Bsp.。
表1:VBsp. 1和Bsp. 1至5,表接下页,Bsp. 6至10,pphp =每100份多元醇的份数;
Figure 938529DEST_PATH_IMAGE009
Figure 931893DEST_PATH_IMAGE010

Claims (15)

1.通过以下组分的反应制备聚氨酯泡沫材料的方法,所述聚氨酯泡沫材料的根据DINEN ISO 845:2009-10的体积密度为50.0至80.0 kg/m3
A)包含一种或多种聚醚多元醇A1 (组分A1),
B) 任选
B1) 催化剂,和/或
B2) 助剂和添加剂
C) 水和/或物理发泡剂,
D) 二-和/或多异氰酸,其包含2,4-甲苯二异氰酸酯和2,6-甲苯二异氰酸酯或由其组成;
其中所述制备在90至120的特征数下进行,
其特征在于,所述制备在至少一种具有下式(I)的化合物E的存在下进行:
Figure 90673DEST_PATH_IMAGE001
其中
R1 是具有至少5个碳原子的芳族烃基,或者是具有至少2个、在支链的情况下至少3个碳原子的直链的、支链的、取代或未取代的脂族烃基;
R2 是直链的、支链的、取代或未取代的脂族烃基;和
n等于1至3。
2.根据权利要求1的方法,其特征在于,在式(I)中
R1 是具有至少6个碳原子的芳族烃基,或者是具有至少3个碳原子的直链的、支链的、取代或未取代的脂族烃基;
R2 是具有至少3个碳原子的直链的、支链的、取代或未取代的脂族烃基;和
n等于1至3。
3.根据权利要求1或2的方法,其特征在于,组分A具有以下组成:
A1 40至100重量份的一种或多种聚醚多元醇,其根据DIN 53240-1:2013-06的羟值为20 mg KOH/g至250 mg KOH/g,环氧乙烷含量为0.10至59.0重量%,
A2 0至60重量份的一种或多种聚醚碳酸酯多元醇,其根据DIN 53240-1:2013-06的羟值为20 mg KOH/g至120 mg KOH/g,
A3 基于组分A1和A2的重量份之和计,0至60重量份的一种或多种聚醚多元醇,其根据DIN 53240-1:2013-06的羟值为20 mg KOH/g至250 mg KOH/g,环氧乙烷含量为至少60重量%,
A4 基于组分A1和A2的重量份之和计,0至40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,0至40重量份不在组分A1至A4的定义下的多元醇,
其中将组分A1、A2、A3、A4、A5的所有重量份数据归一化,使得所述组成中A1 + A2为100。
4.根据前述权利要求之一的方法,其特征在于,所述至少一种化合物E以1.0至15.0重量份的量来使用,其中化合物E的所有重量份数据均基于100重量份的组分A1计。
5.根据前述权利要求之一的方法,其特征在于,使用下述物质作为组分B:
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、脲和脲的衍生物,和/或
b) 羧酸的锡(II)盐,和
B2 任选助剂和添加剂。
6.根据前述权利要求之一的方法,其特征在于,组分A包含:
A1 75至100重量份的一种或多种聚醚多元醇,其根据DIN 53240的羟值为20 mg KOH/g至250 mg KOH/g,环氧乙烷含量为0.10至59.0重量%,其中A1不含碳酸酯单元;和
A2 0至25重量份的一种或多种聚醚碳酸酯多元醇,其根据DIN 53240-1:2013-06的羟值为20 mg KOH/g至120 mg KOH/g或者
A3 0至25重量份的一种或多种聚醚多元醇,其根据DIN 53240-1:2013-06的羟值为20mg KOH/g至250 mg KOH/g,环氧乙烷含量为至少60重量%。
7.根据前述权利要求之一的方法,其特征在于,组分A2包含聚醚碳酸酯多元醇,所述聚醚碳酸酯多元醇可在一种或多种H-官能起始剂分子的存在下通过二氧化碳、一种或多种烯化氧的共聚获得。
8.根据前述权利要求之一的方法,其特征在于,组分D包含至少50重量%的2,4-甲苯二异氰酸酯和2,6-甲苯二异氰酸酯。
9.根据前述权利要求之一的方法,其特征在于,组分D中包含最高26.5重量%的2,6-甲苯二异氰酸酯,基于组分D的总重量计。
10.根据权利要求9的方法,其特征在于,2,4-甲苯二异氰酸酯和2,6-甲苯二异氰酸酯作为至少一个批次,优选两个彼此不同的批次的混合物来使用,其中第一批次以80重量%比20重量%的比率包含2,4-甲苯二异氰酸酯与2,6-甲苯二异氰酸酯,第二批次以67重量%比33重量%的比率包含2,4-甲苯二异氰酸酯与2,6-甲苯二异氰酸酯,其中基于第一和第二批次的总重量计,第二批次的比例为最高50重量%。
11.根据前述权利要求之一的方法,其特征在于,所述制备在100至115,特别是102至110的特征数下进行。
12.可通过根据权利要求1至11之一的方法获得的聚氨酯泡沫材料,其根据DIN EN ISO845:2009-10的体积密度为50.0至80.0 kg/m3,特别是65.0至75.0 kg/m3
13.根据权利要求12的聚氨酯泡沫材料,其特征在于,其是聚氨酯软质泡沫材料,特别是开孔聚氨酯软质泡沫材料。
14.根据权利要求12和13之一的聚氨酯泡沫材料的用途,其用于生产家具衬垫,纺织品衬料,床垫,汽车座椅,头枕,扶手,海绵,用于汽车部件例如顶篷中的泡沫膜,门侧镶板,座椅垫板和结构部件。
15.用于制备聚氨酯泡沫材料的双组分体系,所述聚氨酯泡沫材料的根据DIN EN ISO845:2009-10的体积密度为50.0至80.0 kg/m3,所述双组分体系包含
第一组分K1,其包含下述组分或由其组成:
A)包含一种或多种聚醚多元醇A1 (组分A1),
B) 任选
B1) 催化剂,和/或
B2) 助剂和添加剂,
C) 水和/或物理发泡剂,和
E) 具有下式(I)的化合物
Figure 485882DEST_PATH_IMAGE002
其中
R1 是具有至少5个碳原子的芳族烃基,或者是具有至少2个碳原子的直链的、支链的、取代或未取代的脂族烃基;
R2 是直链的、支链的、取代或未取代的脂族烃基;和
n等于1至3,
和第二组分K2,其包含下述组分或由其组成:
D) 二-和/或多异氰酸,其包含2,4-甲苯二异氰酸酯和2,6-甲苯二异氰酸酯或由其组成,
和至少一种催化剂,其中组分K1和组分K2彼此以90至120的异氰酸酯特征数比率存在。
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