CN1417244A - 软质聚氨酯泡沫体的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了在催化剂和其他助剂等的存在下,通过多元醇和聚异氰酸酯的反应生产软质聚氨酯泡沫体的方法。这些方法的特征在于不使用锡基催化剂。这些方法中的一种包括在催化剂的存在下使多元醇和聚异氰酸酯反应,其中(1)一种在其链中含有基于全部多元醇重量的至少5wt%的氧乙烯基,并含有末端仲OH基的聚醚多元醇被用作多元醇,(2)甲苯二异氰酸酯和/或其衍生物被用作聚异氰酸酯,和(3)使用至少一种或两种或多种选自特定咪唑化合物的成员作为催化剂,并且不使用锡基催化剂。
Description
技术领域
本发明涉及一种在存在催化剂和其它助剂等的情况下通过多元醇和聚异氰酸酯的反应来制备软质聚氨酯泡沫体的方法。更明确的说,本发明涉及一种制备软质聚氨酯泡沫体的方法,该方法的特征在于不使用基于锡的催化剂。
背景技术
聚氨酯是在存在催化剂和选择性地存在发泡剂和表面活性剂,进一步选择性地存在其它助剂如交联剂的情况下,通过聚异氰酸酯和有机多元醇的反应制备的。在这些聚氨酯当中,软质聚氨酯泡沫体重量轻且弹性好,因此,它被广泛地用于生产多种产品如交通工具、家具、寝具和软垫。在软质聚氨酯泡沫体当中,热成型泡沫主要被用于汽车减震器领域,板状泡沫主要被用于家具、寝具和软垫领域。
一般来说,在板状泡沫和热成型泡沫中,良好的泡沫是通过一种催化剂,锡基催化剂与一种胺催化剂联合使用来产生的。尤其是,从硫化性能和成型工艺而言,锡基催化剂的使用是不可避免的。一般所用的锡基催化剂是二辛酸亚锡和二月桂酸二丁基锡。一般所用的多元醇是通过将环氧丙烷(以下指“PO”)加入作为引发剂的丙三醇而制备的用于普通用途的廉价多元醇。以前,在低密度泡沫的生产中,氟利昂化合物如CFC-11被用作发泡剂。然而,研究指出氟利昂化合物可能破坏臭氧层,世界上对氟利昂化合物的使用有严格控制。因此,在最近几年,已经使用了一种联合使用二氯甲烷和水来替代氟利昂的方法。然而,至于二氯甲烷,也已经指出其对于环境的负面影响和毒性。因此,已经提出了一种仅用水来作为发泡剂的方法,或者一种用二氧化碳作为发泡剂的方法。
除了发泡剂的改进,也要求催化剂系统的改进。也就是,在锡基催化剂中,微量高毒性二丁基锡及类似物被当作杂质掺入,而且这些杂质不能被去除。因此,研究指出当使用锡基催化剂时,高毒性化学物质从而保留在氨基甲酸乙酯泡沫中。除了毒性问题,研究也指出了一个问题,即锡基催化剂在预混合物中的存储稳定性较差,因此它难以长期储存。考虑到这些问题,迫切需要开发出不使用锡基催化剂就可以生产板状泡沫或热成型泡沫的配方。
另外,在传统配方中,一般联合使用锡基催化剂和用于普通用途的叔胺催化剂如三乙二胺和N-乙基吗啉。然而,叔胺基催化剂及其类似物在聚氨酯树脂产物中保持游离状态,并且作为挥发性胺被一步一步释放,这产生了多种问题。例如,从聚氨酯产物中释放的挥发性胺产生了臭气问题。而且,在最近几年,有一种所谓的雾翳问题,以致聚氨酯泡沫中的挥发性成分附着在汽车的前窗玻璃上使得前窗玻璃模糊不清,这引起了其商业价值的降低。此外,还有其它的问题如从聚氨酯产物释放的挥发性胺污染其它材料的问题。因此,在使用用于普通用途的催化剂时也需要改进所产生的这些问题。
然而,在用多元醇作为主要原材料产生软质聚氨酯泡沫体的情况中,其中使用了用于普通用途的多元醇(通过将PO加入丙三醇中得到的多元醇)和传统上使用的用于普通用途的胺催化剂如三乙二胺、N,N-二甲基氨基乙醇和N-乙基吗啉从传统配方中去除锡基催化剂,在这种情况下发生了一些严重的问题如泡沫的形成变得不稳定;破沫(泡沫塌陷)发生;甚至当泡沫可以形成时,在泡沫中可能产生裂缝,由此不能得到满意的空气渗透性,所以不能得到具有优异的物理性能的泡沫。
存在一种使用在所述多元醇链的末端引入含有氧乙烯基的高活性多元醇来代替传统多元醇的方法。在这种情况下,存在一个问题,即泡沫中封闭泡的比率较高。结果,泡沫的空气渗透性显著变差,这导致了诸如泡沫萎缩的问题。
另外,为了解决使用用于普通用途的胺催化剂中产生的臭气问题和雾翳问题,提出了一种使用在分子中含有氨基或羟烷基的所谓的活性催化剂的方法。然而,在从传统配方中去除锡基催化剂且仅使用活性催化剂而产生泡沫的情况中,与仅使用用于普通用途的催化剂的情况相比,泡沫的形成变得更加不稳定,所以,不能获得较好的泡沫。而且,在活性催化剂中,一部分胺催化剂可能会挥发掉。因此,臭气问题和雾翳问题不能得到解决,除非使用了适当的活性催化剂。
发明内容
在这些情况下,本发明的一个目的是克服上边所描述的相关技术领域的问题,并且提供一种不使用锡基催化剂的软质聚氨酯配方。
因此,对不使用锡基催化剂的软质聚氨酯泡沫体配方的广泛且深入研究的结果是,发现当使用特定多元醇和作为催化剂的含有特定化学结构的胺化合物时,生产具有优异的成型性和较高的空气渗透性的软质聚氨酯泡沫体成为可能,并且其氨基甲酸乙酯泡沫产物不会引起臭气问题和雾翳问题。根据这一发现已经完成本发明。
更明确的说,本发明包括下边三个实施方案。
1.本发明的第一个实施方案是关于生产软质聚氨酯泡沫体的方法,包括在存在催化剂和发泡剂的情况下使多元醇和聚异氰酸酯反应,其中
(1)一种在其链中含有基于全部多元醇重量的至少5wt%的氧乙烯基,并具有末端仲OH基的聚醚多元醇被用作多元醇,
(2)甲苯二异氰酸酯和/或其衍生物被用作聚异氰酸酯,和
(3)至少一个选自用如下通式表示的咪唑化合物的成员:其中R1、R2和R3独立为氢原子、含有1~4个碳原子的烷基、羟甲基或苯基;R4表示氢原子、含有1~4个碳原子的烷基、氨基丙基、二甲基氨基丙基、苄基、乙烯基、烯丙基、苯基、氰乙基、或用如下分子式表示的官能基团:其中R5表示氢原子或含有1~4个碳原子的烷基,
p表示1~3的整数,被用作催化剂,不使用锡基催化剂。
2.本发明的第二个实施方案是关于生产软质聚氨酯泡沫体的方法,包括在催化剂存在下使多元醇和聚异氰酸酯反应,其中
(1)(A)一种在其链中含有基于全部多元醇重量的至少5wt%的氧乙烯基,并具有末端仲OH基的聚醚多元醇,和(B)一种聚醚多元醇,至少5wt%的末端被伯OH基阻断,这两种聚醚多元醇被联合用作多元醇,
(2)甲苯二异氰酸酯和/或其衍生物被用作聚异氰酸酯,
(3)至少一个选自用如下通式表示的咪唑化合物的成员:其中R1、R2和R3独立为氢原子、含有1~4个碳原子的烷基或苯基;R4表示氢原子、含有1~4个碳原子的烷基、苄基、乙烯基、烯丙基、苯基或氰乙基,三乙二胺和N-甲基-N’-(2-二甲基氨乙基)哌嗪被用作催化剂,和
(4)不使用锡基催化剂。
3.本发明的第三个实施方案是关于生产软质聚氨酯泡沫体的方法,包括在催化剂存在下使多元醇和聚异氰酸酯反应,其中
(1)(A)一种在其链中含有基于全部多元醇重量的至少5wt%的氧乙烯基,并具有末端仲OH基的聚醚多元醇,和(B)一种具有基于全部多元醇含量的至少5wt%的末端叔OH基的聚醚多元醇,这两种聚醚多元醇被联合用作多元醇,
(4)甲苯二异氰酸酯和/或其衍生物被用作聚异氰酸酯,
(3)至少一种或两种或多种选自用如下通式(1)表示的化合物的基团的成员:其中R1、R2和R3独立为氢原子、含有1~4个碳原子的烷基、羟烷基、苯基、苄基、乙烯基、烯丙基或氰乙基;R4表示氨基丙基、二甲基氨基丙基或用如下分子式表示的取代基:其中R5表示氢原子或含有1~4个碳原子的烷基;
p表示1~3的整数,用如下通式(2)表示的一种化合物:其中R6和R7独立为含有1~4个碳原子的烷基、二甲基氨基丙基或一个二乙基氨基丙基,并且R6和R7可以相互直接结合或通过氮原子或氧原子形成环状结构;R8表示含有2~16个碳原子的烯烃基,用如下通式(3)表示的一种化合物:其中R9和R10独立为含有1~4个碳原子的烷基、二甲基氨基丙基或二乙基氨基丙基,并且R9和R10可以相互直接结合或通过氮原子或氧原子形成环状结构;R11表示含有3~16个碳原子的烯烃基,R12表示含有2~3个碳原子的烯烃基;
m1表示0~2的整数;R13表示含有1~4个碳原子的烷基或用如下分子式表示的取代基:
-(-R12-O)m1-R12-OHR12和
m1的定义同上,用如下通式(4)表示的一种化合物:其中R14和R15独立为含有1~4个碳原子的烷基、二甲基氨基丙基或二乙基氨基丙基,并且R14和R15可以相互直接结合或通过氮原子或氧原子形成环状结构;R16表示含有3~16个碳原子的烯烃基,用如下通式(5)表示的一种化合物:其中R17、R18和R19独立为含有1~4个碳原子的烷基;R20表示氢原子或甲基;
m2表示1~3的整数,和用如下通式(6)表示的一种化合物:其中R21、R22和R23独立为含有1~4个碳原子的烷基;R24表示一个氢原子或一个甲基;
m3和n独立为1~3的整数,这些化合物被用作催化剂,和
(4)不使用锡基催化剂。
具体实施方式
下边将对本发明做详细描述。
首先,描述本发明的第一个实施方案。
在本发明所述方法中,用如下通式表示咪唑化合物:其中R1、R2和R3独立为氢原子、含有1~4个碳原子的烷基、羟甲基或苯基;R4表示氢原子、含有1~4个碳原子的烷基、氨基丙基、二甲基氨基丙基、苄基、乙烯基、烯丙基、苯基、氰乙基、或用如下分子式表示的官能基团:其中R5表示氢原子或含有1~4个碳原子的烷基,
p表示1~3的整数,被用作催化剂,并且其实例包括1,2-二甲基咪唑、1-甲基咪唑、1,4-二甲基咪唑、1,2,4,5-四甲基咪唑、1-甲基-2-异丙基咪唑、1-甲基-2-苯基咪唑、1-(正丁基)-2-甲基咪唑、1-异丁基-2-甲基咪唑、1-乙烯基咪唑、1-苄基-2-甲基咪唑、咪唑、2-甲基咪唑、1-(2’-羟丙基)-咪唑、1-(2’-羟丙基)-2-甲基咪唑、1-(2’-羟乙基)-咪唑、1-(2’-羟乙基)-2-甲基咪唑、1-(3’-氨基丙基)-咪唑、1-(3’-氨基丙基)-2-甲基咪唑、1-(3’-二甲基氨基丙基)-咪唑、1-(3’-羟丙基)-咪唑和1-(3’-羟丙基)-2-甲基咪唑。在这些当中,1,2-二甲基咪唑、1-甲基咪唑、1正丁基-2-甲基咪唑、1-异丁基-2-甲基咪唑、1-(3’-二甲基氨基丙基)-咪唑、1-(3’-氨基丙基)-2-甲基咪唑、1-(3’-氨基丙基)-咪唑、1-(2’-羟丙基)-2-甲基咪唑、1-(2’-羟乙基)-咪唑、1-(2’-羟乙基)-2-甲基咪唑、1-(2’-羟乙基)-咪唑具有高催化活性,并且可以方便地以工业规模使用。在本发明所述方法中,这些咪唑化合物可以被单独使用或以其两种或多种混合物被使用。
如果必要和需要,在用溶剂稀释后可以使用催化剂。对于溶剂,通常可以使用没有特定限制的所用溶剂。溶剂的实例包括二丙二醇、乙二醇、1,4-丁二醇、二甘醇和水。
每100份多元醇中所用催化剂的量以重量比表示通常在0.01~5份之间,优选的以重量比表示的在0.05~3份之间。
在本发明所述方法中,可以进一步联合使用其它叔胺,只要本发明的功能不受损害。对于叔胺催化剂,可以没有特定限制地使用那些传统上已知的催化剂。所用叔胺催化剂的实例包括N,N,N’,N’-四甲基乙烯基二胺、N,N,N’,N’-四甲基丙烯基二胺、N,N,N’,N”,N”-戊甲基二乙烯基三胺、N,N,N’,N”,N”-戊甲基-(3-氨基丙基)乙烯基二胺、N,N,N’,N”,N”-五甲基二丙烯基三胺、N,N,N’,N’-四甲胍、1,3,5-三(N,N-二甲基氨基丙基)六氢-S-三吖嗪、1,8-二氮杂-双环-[5.4.0]十一碳烯-7、三乙烯基二胺、N,N,N’,N’-四甲基六乙烯基二胺、N-甲基-N’-(2-二甲基氨基乙基)哌嗪、N,N’-二甲基哌嗪、二甲基环己胺、N-甲基吗啉、N-乙基吗啉和双(2-二甲基氨乙基)醚。
本发明所述方法特征在于,锡基催化剂没有被用作催化剂。更明确的说,此处所指的锡基催化剂指有机锡化合物,即传统上已知的用于生产软质聚氨酯泡沫体的催化剂,如二乙酸亚锡、二辛酸亚锡、二油酸亚锡、二月桂酸亚锡、氧化二丁基锡、二乙酸二丁基锡、二月桂酸二丁基锡、二氯二丁基锡和二辛烷基锡二丁基锡。
本发明所述方法中所用的多元醇是一种聚醚多元醇,在其链中含有以全部多元醇重量比表示的至少5%的氧乙烯基,末端有仲OH基。例如根据Hanser Publishers(德国)出版的Gunter Oertel,PolyurethaneHandbook(1985),42-53页中所描述的方法中,通过使用一种用作引发剂的多元醇,如乙二醇、丙二醇、丙三醇、三甲基醇丙烷和季戊四醇,与由环氧乙烷(后边称为“EO”)和环氧丙烷(后边称为“PO”)所表示的环醚通过加聚反应来产生聚醚多元醇。
环氧丙烷和环氧乙烷的加聚反应的实例包括(a)三嵌段共聚反应,在该反应中,在环氧丙烷的加聚反应之后,环氧乙烷被用于加聚反应,然后环氧丙烷被用于加聚反应;和(b)共聚反应,在该反应中环氧丙烷和环氧乙烷随机反应,进行随机共聚合,然后环氧丙烷进一步被用于加聚反应。在本发明所述方法中,这些方法中的任一种都可以被使用。在环氧化合物的加聚反应过程中,也可以使用碱性催化剂。加入催化剂的时机选择的实例包括(a)一种方法,在该方法中,同时加入催化剂和作为引发剂的多元醇,进行环氧化合物的加聚反应;和(b)一种方法,在该方法中在不存在催化剂的情况下作为引发剂的多元醇和环氧化合物彼此反应,然后加入催化剂以进一步进行环氧化合物的加聚反应。
在本发明所述的方法中,这些方法中的任一种都可以被使用。
碱性催化剂的实例包括碱金属化合物、碱土金属化合物和胺化合物。碱金属化合物和碱土金属化合物的实例包括碱金属或碱土金属的氢氧化物,如氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂、氢氧化镁、氢氧化钙和氢氧化钡;碱金属或碱土金属的碳酸盐,如碳酸锂、碳酸钠、碳酸钾、碳酸铷、碳酸镁、碳酸钙和碳酸钡。也可以使用碳酸氢盐如碳酸氢钾和碳酸氢钠。胺化合物的实例包括三乙胺、二甲基乙醇胺、吡啶、甲基二甲胺、三正丙胺、二甲基软酯酰胺和二甲基辛胺。这些催化剂可以被单独使用或以其两种或多种的混合物被使用。
在本发明所述方法中,在产生多元醇之后,通常进行后处理以除去所用的碱性催化剂。后处理方法的实例包括(a)一种用至少一种选自无机酸(如盐酸、磷酸和硫酸)、有机酸(如甲酸、醋酸、草酸、琥珀酸、邻苯二甲酸和顺丁烯二酸)和二氧化碳的中和剂来完成中和处理的方法;(b)一种用离子交换树脂来完成处理的方法;和(c)一种用吸附剂来完成处理的方法。另外,可以用水、对多元醇而言是惰性的溶剂、或水和溶剂的混合物来净化多元醇。
在本发明所述方法中,特别优选的多元醇是用丙三醇或三羟甲基丙烷作为引发剂加入EO和PO而生产的聚醚多元醇。然而,尽管所加入的EO和PO在多元醇链中的位置可以是随机的,但只允许将PO添加到末端,而且EO和PO的以重量百分比表示的添加比率是,使EO为5wt%或更高。聚醚多元醇的分子量通常在1,500~7,000之间,优选的在2,000~5,000之间。当该分子量根据羟值表示时,羟值通常在24~112mg-KOH/g之间,优选的在33~84mg-KOH/g之间。
在本发明所述方法中,多元醇的选择很重要。例如,在使用通过仅将PO加入丙三醇而获得的用于普通用途的多元醇的情况中存在一些问题,即发生了破沫,而且气流(air flow)变得非常差。另外,甚至当使用本发明所述咪唑基催化剂时,泡沫的气流变差,这样不能形成较好的泡沫。
而且,在使用通过将EO加到末端并且阻断含伯OH基其末端而获得的多元醇的情况中存在一个问题,即泡沫中封闭泡的比率有所增加。结果,泡沫的气流显著变差,这样可能发生泡沫萎缩。而且,甚至当使用本发明所述咪唑基催化剂时,很难改进气流,这样不能形成良好的泡沫。
另外,甚至当使用本发明所述多元醇时,在使用胺催化剂而不是本发明所述其它催化剂的情况中存在一些问题,即破沫发生,泡沫中可能产生裂缝,而且泡沫表面比较脆弱且会脱落,这样不能形成良好的泡沫。
本发明所用的聚异氰酸酯是甲苯二异氰酸酯(下边称为“TDI”)和/或其衍生物。TDI的实例包括2,4-甲苯二异氰酸酯和2,6-甲苯二异氰酸酯及其混合物。例如,TDI衍生物是末端异氰酸酯预聚物衍生物。在本发明所述软质泡沫的生产中,可以适当地使用2,4-甲苯二异氰酸酯和2,6-甲苯二异氰酸酯的混合物,可以很容易地买到该混合物。
在本发明所述方法中,对异氰酸酯指数(能与异氰酸酯基团反应的异氰酸酯基团/活性氢基团)没有特定限制,但一般在60~130之间。
本发明中所用的合适的发泡剂是水和/或二氧化碳。将卤代烃联合用作发泡剂也是可能的。可以被使用的卤代烃的实例包括传统卤代甲烷和卤代乙烷,如二氯甲烷、三氯氟代甲烷、二氯二氟代甲烷、二氯三氟代甲烷和二氯单氟代甲烷、1,1,1,2-四氟代乙烷、1,1-二氯-1-氟代乙烷、1,1,3,3,3-戊氟代丙烷和2,2,4,4,4-戊氟代丙烷。发泡剂特别优选的是水。所用水的量可以随着需要泡沫的密度变化,但通常是每100份多元醇中以重量比表示的2份或更多,优选的是以重量比表示的2~8份,更优选的是以重量百分比表示的3~5.5份。在以重量百分比表示的水量小于2份的情况下,膨胀率显著变低,这样不能形成低密度泡沫。另一方面,在水量超过8份的情况下,膨胀率变得不稳定,而且容易发生破沫,从而引起一些问题如不能形成泡沫,而且容易产生焦烧。
在本发明所述方法中,如果需要,使用助剂如泡沫稳定剂、交联剂或增链剂、着色剂、阻燃剂和抗氧化剂是可能的。
在本发明所述方法中,如果需要,可以使用泡沫稳定剂。可以在本发明中使用的泡沫稳定剂是传统有机硅树脂基表面活性剂。每100份多元醇中的泡沫稳定剂的量以多元醇的重量比表示通常在0.1~10份之间。
在本发明所述方法中,如果需要,可以使用交联剂或增链剂。可以在本发明中使用的交联剂或增链剂的实例包括低分子量多元醇如乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇和丙三醇;低分子量胺多元醇如二乙醇胺和三乙醇胺;和聚胺如乙二胺、甲基苯二胺和亚甲基二邻氯苯胺。在这些当中,二乙醇胺和三乙醇胺是优选的。
在本发明所述方法中,如果需要,也可以使用着色剂、阻燃剂和抗氧化剂和其它已知的添加剂。例如,对阻燃剂没有特定限制,其实例包括氯烷基磷酸酯、二甲基甲基膦酸酯、多聚亚磷酸酯、溴-磷化合物、有机溴化合物、聚磷酸铵、二乙基磷酸酯、双羟基乙基磷酸酯、氨乙基磷酸酯、新戊烷基丙胺己二酸酯、二溴代丙醇、二溴新戊烷基二醇和溴化聚醚。关于这些添加剂的种类和添加量,可以以足够量来使用这些通常使用的添加剂,除非它们背离了已知模式和程序。
接着,将对本发明的第二个实施方案进行描述。
本发明所述方法中所用的催化剂是至少一种化合物,该化合物选自含有用如下通式表示的咪唑化合物的基团:其中R1、R2和R3独立为氢原子、含有1~4个碳原子的烷基、或苯基;R4表示氢原子、含有1~4个碳原子的烷基、苄基、乙烯基、烯丙基、苯基或氰乙基、三乙二胺和N-甲基-N’-(2-二甲基氨乙基)哌嗪。用上述通式表示的咪唑化合物的实例包括1,2-二甲基咪唑、1-甲基咪唑、1,4-二甲基咪唑、1,2,4,5-四甲基咪唑、1-甲基-2-异丙基咪唑、1-甲基-2-苯基咪唑、1-(n-丁基)-2-甲基咪唑、1-异丁基-2-甲基咪唑、1-乙烯基咪唑、1-苄基-2-甲基咪唑、咪唑和2-甲基咪唑。在这些实例当中,1,2-二甲基咪唑、1-甲基咪唑、1正丁基-2-甲基咪唑和1-异丁基-2-甲基咪唑具有高催化活性,且可以有利地以工业规模使用。这些催化剂通常被单独使用但可以以其两种或多种的混合物被使用。
在本发明中,可以进一步联合使用除本发明上述所描述的催化剂之外的其它催化剂,只要不损害本发明的目的。例如,其它催化剂是除锡基催化剂和胺基催化剂之外的金属催化剂。在这些催化剂中当中,优选的是与水和异氰酸酯具有高反应活性的胺基催化剂,最优选的是双(2-二甲基氨乙基)醚和戊甲基二乙烯基三胺。
如果需要,可以在用溶剂稀释后使用催化剂。传统溶剂可以没有特定限制地被用作溶剂。溶剂的实例包括二丙二醇、乙二醇、1,4-丁二醇、二乙二醇和水。
每100份多元醇中所用催化剂的量以多元醇的重量比表示通常在0.01~5份之间,优选的以重量百分比表示的在0.05~3份之间。
本发明所述方法特征在于,锡基催化剂没有被用作催化剂。更明确的说,此处所指的锡基催化剂指在软质聚氨酯泡沫体的生产中常规用作催化剂的有机锡化合物如二乙酸亚锡、二辛酸亚锡、二油酸亚锡、二月桂酸亚锡、氧化二丁基锡、二乙酸二丁基锡、二月桂酸二丁基锡、二氯二丁基锡和二辛烷基锡二丁基锡。
本发明所述方法的特征在于使用(A)一种聚醚多元醇,在其链中含有以全部多元醇重量百分比表示的至少5%的氧乙烯基,具有末端仲OH基,和(B)一种至少5%的末端伯OH基的聚醚多元醇。
例如根据Hanser Publishers(德国)出版的Gunter Oertel,Polyurethane Handbook(1985),42-53页中所描述的方法中,通过使用一种用作引发剂的多元醇,如乙二醇、丙二醇、丙三醇、三甲基醇丙烷和季戊四醇,与由环氧乙烷(后边称为“EO”)和环氧丙烷(后边称为“PO”)所表示的环醚通过加聚反应来产生聚醚多元醇。PO和EO的加聚反应的实例包括一个嵌段共聚反应,在该反应中,在PO的加聚反应之后,EO被用于加聚反应,并且如果需要,PO或EO被用于加聚反应;和(b)共聚反应,在该反应中PO烷和EO随机反应,进行随机共聚合,然后PO进一步被用于加聚反应。这些方法中的任一种都可以被使用。
除了环氧化合物的加聚反应,也可以使用碱性催化剂。加入催化剂的时机选择的实例包括:
(a)一种方法,在该方法中,同时加入催化剂和作为引发剂的多元醇,进行环氧化合物的加聚反应;和
(b)一种方法,在该方法中在不存在催化剂的情况下作为引发剂的多元醇和环氧化合物彼此反应,然后加入催化剂以进一步进行环氧化合物的加聚反应。
这些方法中的任一种都可以被使用。碱性催化剂的实例包括碱金属化合物、碱土金属化合物和胺化合物。碱金属化合物和碱土金属化合物的实例包括碱金属或碱土金属的氢氧化物,如氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂、氢氧化镁、氢氧化钙和氢氧化钡;碱金属或碱土金属的碳酸盐,如碳酸锂、碳酸钠、碳酸钾、碳酸铷、碳酸镁、碳酸钙和碳酸钡。也可以使用碳酸氢盐如碳酸氢钾和碳酸氢钠。胺化合物的实例包括三乙胺、二甲乙醇胺、吡啶、三甲基胺、三-n-丙胺、二甲基软酯酰胺和二甲基辛胺。这些催化剂可以被单独使用或以其两种或多种的混合物被使用。
在产生多元醇之后,通常进行后处理以除去所用的碱性催化剂。后处理方法的实例包括:
(a)一种用至少一种选自无机酸(如盐酸、磷酸和硫酸)、有机酸(如甲酸、醋酸、草酸、琥珀酸、邻苯二甲酸和顺丁烯二酸)和二氧化碳的中和剂来完成中和处理的方法;
(b)一种用离子交换树脂来完成处理的方法;和
(c)一种用吸附剂来完成处理的方法。
另外,可以用水、对多元醇而言是惰性的溶剂、或水和溶剂的混合物来纯化多元醇。
特别优选的多元醇是用丙三醇或三羟甲基丙烷作为引发剂将EO和PO加入生产的聚醚多元醇。然而,在聚醚多元醇(A)中,尽管所加入的EO和PO在多元醇链中的位置可以是随机的,但只允许将PO添加到末端,而且EO和PO的以重量百分比表示的添加比率是,EO为5%或更高。进一步而言,在聚醚多元醇(B)中,尽管多元醇链是由PO或PO和EO随机构成的,EO必须被添加到至少5%的链末端。聚醚多元醇的分子量通常在1,500~7,000之间,优选的在2,000~5,000之间。当该分子量根据羟值表示时,羟值通常在24~112mg-KOH/g之间,优选的在33~84mg-KOH/g之间。
在本发明所述方法中,多元醇的选择很重要。例如,在使用通过仅将PO加入丙三醇而获得的用于普通用途的多元醇的情况中存在一些问题,即发生了破沫,而且气流变得非常差。另外,甚至当使用催化剂时,泡沫的空气渗透性变差,这样不能形成良好的泡沫。
在仅将本发明所述聚醚多元醇(A)用作多元醇的情况中,很难形成低密度泡沫。进一步而言,在使用一般胺催化剂的情况中存在一些问题,即破沫发生,泡沫中可能产生裂缝,而且泡沫表面比较脆弱且会脱落,这样不能形成良好的泡沫。
在仅将本发明所述聚醚多元醇(B)用作多元醇的情况中,存在一个问题,即泡沫中封闭泡的比率有所增加。结果,泡沫的空气渗透性显著变差,这样可能发生泡沫萎缩。而且,甚至当使用本发明所述催化剂时,很难改进空气渗透性,这样不能形成良好的泡沫。
甚至当将本发明所述聚醚多元醇(A)与仅将PO加入丙三醇而获得的用于普通用途的多元醇联合使用时,存在一些严重的问题,即破沫发生且空气渗透性变的非常差。进一步而言,甚至当使用本方法所述催化剂时,泡沫的空气渗透性变差,这样不能获得良好的泡沫。同样地,甚至当将本发明所述聚醚多元醇(B)与仅将PO加入丙三醇而获得的用于普通用途的多元醇联合使用时,存在一些严重的问题,即破沫发生且空气渗透性变的非常差。进一步而言,甚至当使用本方法所述催化剂时,泡沫的空气渗透性变差,这样不能获得良好的泡沫。也就是,当联合使用本发明所述聚醚多元醇(A)和聚醚多元醇(B),且同时使用本发明所述催化剂时,不使用锡基催化剂来获得良好泡沫是可能的。
以重量为基准,在本发明中对聚醚多元醇(A)对聚醚多元醇(B)的比率没有特定限制,但通常在10/90~90/10之间,优选的在20/80~80/20之间,更优选的在30/70~70/30之间。当所用的聚醚多元醇(A)的比率太高时,很可能产生裂缝,并且泡沫密度有所增加。另一方面,当所用的聚醚多元醇(B)的比率太高时,空气渗透性往往会变差。
另外,甚至当联合使用本发明所述聚醚多元醇(A)和聚醚多元醇(B)时,在使用胺催化剂而不是本发明所述催化剂的情况中存在一些问题,即破沫发生,泡沫中可能产生裂缝,而且泡沫表面比较脆弱且会脱落。因此,很难形成良好的泡沫。
本发明所用的聚异氰酸酯是甲苯二异氰酸酯(以下称为“TDI”)和/或其衍生物。TDI的实例包括2,4-甲苯二异氰酸酯和2,6-甲苯二异氰酸酯及其混合物。TDI衍生物的实例包括末端异氰酸酯预聚物衍生物。在本发明所述软质泡沫的生产中,可以适当地使用2,4-甲苯二异氰酸酯和2,6-甲苯二异氰酸酯的混合物,可以很容易地买到该混合物。
在本发明所述方法中,对异氰酸酯指数(能与异氰酸酯基团反应的异氰酸酯基团/活性氢基团)没有特定限制,但一般在60~130之间。
在本发明所述方法中,如果需要,使用助剂如发泡剂、泡沫稳定剂、交联剂或增链剂、着色剂、阻燃剂和抗氧化剂是可能的。
本发明中所用的合适的发泡剂是水和/或二氧化碳。将卤代烃联合用作发泡剂也是可能的。卤代烃的实例包括传统卤代甲烷和卤代乙烷,如二氯甲烷、三氯氟代甲烷、二氯二氟代甲烷、二氯三氟代甲烷和二氯单氟代甲烷、1,1,1,2-四氟代乙烷、1,1-二氯-1-氟代乙烷、1,1,3,3,3-戊氟代丙烷和2,2,4,4,4-戊氟代丙烷。发泡剂特别优选的是水。所用水的量可以随着所需泡沫的密度变化,但通常是每100份多元醇中以重量百分比表示的0.5份或更多,优选的是以重量百分比表示的0.5~8份,更优选的是以重量百分比表示的2~5.5份。在以重量百分比表示的水量小于0.5份的情况下,膨胀率显著变低,这样不能形成低密度泡沫。另一方面,在水量超过8份的情况下,膨胀率变得不稳定,而且容易发生破沫,从而引起一些问题如不能形成泡沫,而且容易产生焦烧。
在本发明所述方法中,如果需要,可以使用泡沫稳定剂。例如,在本发明中使用的泡沫稳定剂是表面活性剂如传统有机硅氧烷表面活性剂。每100份多元醇中的泡沫稳定剂的量以重量百分比表示通常在0.1~10份之间。
在本发明所述方法中,如果需要,可以使用交联剂或增链剂。交联剂或增链剂的实例包括低分子量多元醇如乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇和丙三醇;低分子量胺多元醇如二乙醇胺和三乙醇胺;和聚胺如乙二胺、甲基苯二胺和亚甲基二-邻氯苯胺。在这些当中,二乙醇胺和三乙醇胺是优选的。
在本发明所述方法中,如果需要,也可以使用着色剂、阻燃剂和抗氧化剂和其它已知的添加剂。例如,对阻燃剂没有特定限制,其实例包括氯烷基磷酸酯、二甲基甲基膦酸酯、多聚亚磷酸酯、溴-磷化合物、有机溴化合物、聚磷酸铵、二乙基磷酸酯、双羟基乙基磷酸酯、氨乙基磷酸酯、新戊烷基丙胺己二酸酯、二溴代丙醇、二溴新戊烷基二醇和溴化聚醚。关于这些添加剂的种类和添加量,可以以足够量来使用这些通常使用的添加剂,除非它们背离了已知模式和程序。
接着,将对本发明所述第三个实施方案进行描述。
本发明所述方法中所用的催化剂是在其分子中含有至少一个伯氨基、仲氨基或羟烷基的胺化合物,该胺化合物是用下述通式(1)至(6)中的任一个表示的。其中R1、R2和R3独立为氢原子、含有1~4个碳原子的烷基、羟烷基、苯基、苄基、乙烯基、烯丙基或氰乙基;R4表示氨基丙基、一个二甲基氨基丙基或用如下分子式表示的取代基:其中R5表示氢原子或含有1~4个碳原子的烷基;p表示1~3的整数,其中R6和R7独立为含有1~4个碳原子的烷基、一个二甲基氨基丙基或一个二乙基氨基丙基,并且R6和R7可以相互直接结合或通过氮原子或氧原子形成环状结构;R8表示含有2~16个碳原子的烯烃基。其中R9和R10独立为含有1~4个碳原子的烷基、二甲基氨基丙基或二乙基氨基丙基,并且R9和R10可以相互直接结合或通过氮原子或氧原子形成环状结构;R11表示含有3~16个碳原子的烯烃基,R12表示含有2~3个碳原子的烯烃基;
m1表示0~2的整数;R13表示含有1~4个碳原子的烷基或用如下分子式表示的取代基:
-(-R12-O)m1-R12-OHR12和
m1的定义同上。其中R14和R15独立为含有1~4个碳原子的烷基、一个二甲基氨基丙基或一个二乙基氨基丙基,并且R14和R15可以相互直接结合或通过氮原子或氧原子形成环状结构;R16表示含有3~16个碳原子的烯烃基。其中R17、R18和R19独立为含有1~4个碳原子的烷基;R20表示一个氢原子或一个甲基;
m2表示1~3的整数。其中R21、R22和R23独立为含有1~4个碳原子的烷基;R24表示一个氢原子或一个甲基;
m3和n独立为1~3的整数。
在其分子中含有至少一个伯氨基、仲氨基或羟烷基的胺化合物通常被称作活性胺催化剂,并且当它在软质聚氨酯泡沫体的形成中与聚异氰酸酯反应时,就会被吸收到聚合物骨架中。因此,催化剂从氨基甲酸乙酯泡沫中的挥发就会受到抑制。
在本发明所述方法中,使用至少一种选自用上述通式(1)至(6)表示的胺化合物的化合物是很重要的。通过使用该催化剂,不仅催化剂从氨基甲酸乙酯泡沫中的挥发受到了很大的抑制,而且也可以形成良好的泡沫。
甚至在活性催化剂中,在没有使用至少一种选自用上述通式(1)至(6)表示的胺化合物的化合物时,所获得的泡沫可能引起破沫,不能获得良好的泡沫,而且可能会发生使泡沫内部脱掉红色的焦烧现象。
在本发明所述方法中,用上述通式(1)表示的咪唑化合物的实例包括1-(2’-羟丙基)-咪唑、1-(2’-羟丙基)-2-甲基咪唑、1-(2’-羟乙基)-咪唑、1-(2’-羟乙基)-2-甲基咪唑、1-(3’-氨基丙基)-咪唑、1-(3’-氨基丙基)-2-甲基咪唑、1-(3’-羟丙基)-咪唑和1-(3’-羟丙基)-2-甲基咪唑。在这些当中,1-(3’-氨基丙基)-2-甲基咪唑、1-(3’-氨基丙基)-咪唑、1-(2’-羟丙基)-2-甲基咪唑、1-(2’-羟乙基)-咪唑、1-(2’-羟乙基)-2-甲基咪唑、1-(2’-羟乙基)-咪唑具有高催化活性,并且可以方便地以工业规模使用。
在本发明所述方法中,用上述通式(2)表示的胺化合物在其分子中含有至少伯氨基和叔氨基中的任意一个。这样的胺化合物的实例包括N,N-二甲基乙烯基二胺、N,N-二甲基丙二胺、N,N-二甲基丁二胺、N,N-二甲基戊二胺、N,N-二甲基新戊二胺、N,N-二甲基己二胺、N,N-二甲基十六二胺、N,N-二乙基乙烯基二胺、N,N-二乙基丙二胺、4-氨基-1-二乙基氨基戊烷、N,N-二乙基己二胺、N-(氨乙基)哌啶、N-(氨乙基)-N’-甲基哌嗪、N-(氨乙基)吗啉、N-(氨基丙基)哌啶、N-(氨基丙基)-N’-甲基哌嗪、N-(氨基丙基)吗啉、N,N-双(二甲基氨基丙基)乙烯基二胺、N,N-双(二甲基氨基丙基)丙二胺和N,N-双(二乙基氨基丙基)丙二胺。在这些当中,由于其高催化活性所以优选的是N,N-二甲基乙烯基二胺、N,N-二甲基丙二胺、N,N-二甲基丁二胺、N,N-二甲基戊二胺、N,N-二甲基新戊二胺、N,N-二甲基己二胺、N-(氨乙基)哌啶、1-(氨基丙基)-2-甲基-咪唑、N,N-双(二甲基氨基丙基)乙烯基二胺、N,N-双(二甲基氨基丙基)丙二胺。
在本发明所述方法中,用上述通式(3)表示的胺化合物是一种含有至少一个羟烷基的叔胺化合物,并且是通过将1~6摩尔的环氧乙烷或环氧丙烷加入用上述通式(2)表示的胺化合物的伯氨基而获得的。胺化合物的实例包括N,N,N’-三甲基-N’-羟乙基丙二胺、N,N,N’-三甲基-N’-羟乙基新戊二胺、N,N,N’-三甲基-N’-羟乙基己二胺、N,N,N’-三甲基-N’-羟乙基十六二胺、N,N,N’-三乙基-N’-羟乙基丙二胺、4-(N-羟乙基-N-甲基氨基)-1-二乙基氨基戊烷、N,N,N’-三乙基-N’-羟乙基丙己二胺、N-((N,N-羟乙基甲基)氨乙基)哌啶、N-((N,N-羟乙基甲基)氨乙基)-N’-甲基哌啶、N-((N,N-羟乙基甲基)氨基丙基)哌啶、N-((N,N-羟乙基甲基)氨基丙基)-N’-甲基哌啶、N,N-双(二甲基氨基丙基)-N’-甲基-N’-羟乙基丙二胺、N,N-双(二乙基氨基丙基)-N’-甲基-N’-羟乙基丙二胺、N,N,N’-三甲基-N’-(2-羟丙基)丙二胺、N,N,N’-三甲基-N’-(2-羟丙基)新戊二胺、N,N,N’-三甲基-N’-(2-羟丙基)己二胺、N,N,N’-三甲基-N’-(2-羟丙基)十六二胺、N,N,N’-三乙基-N’-(2-羟丙基)丙二胺、4-(N-2-羟丙基)-N-甲基氨基)-1-二乙基氨基戊烷、N,N,N’-三乙基-N’-(2-羟丙基)己二胺、N-((N-甲基-N-(2-羟丙基)氨乙基)哌啶、N-((N-甲基-N-(2-羟丙基)氨乙基)-N’-甲基哌啶、N-((N-甲基-N-(2-羟丙基氨基)乙基)氨基丙基)哌啶、N-((N-甲基-N-(2-羟丙基)氨乙基氨基)丙基)-N’-甲基哌啶、N,N-双(二甲基氨基丙基)-N’-甲基-N’-(2-羟丙基)丙二胺、N,N-双(二乙基氨基丙基)-N’-甲基-N’-(2-羟丙基)丙二胺、N,N-二甲基-N’,N’-双(羟乙基)乙烯基二胺、N,N-二甲基-N’,N’-双(羟乙基)丙二胺、N,N-二甲基-N’,N’-双(羟乙基)新戊二胺、N,N-二甲基-N’,N’-双(羟乙基)己二胺、N,N-二甲基-N’,N’-双(羟乙基)十六二胺、N,N-二乙基-N’,N’-双(羟乙基)乙烯基二胺、N,N-二乙基-N’,N’-双(羟乙基)丙二胺、4-双(羟乙基)氨基-1-二乙基氨基戊烷、N,N-二乙基-N’,N’-双(羟乙基)己二胺、N-(N,N-双(羟乙基)氨乙基)哌啶、N-(N,N-双(羟乙基)氨乙基)-N’-甲基哌啶、N-(N,N-双(羟乙基)氨基丙基)哌啶、N-(N,N-双(羟乙基)氨基丙基)-N’-甲基哌啶、N,N-双(二甲基氨基丙基)-N’,N’-双(羟乙基)丙二胺、N,N-双(二乙基氨基丙基)-N’,N’-双(羟乙基)丙二胺、N,N-二甲基-N’,N’-双(2-羟丙基)丙二胺、N,N-二甲基-N’,N’-双(2-羟丙基)新戊二胺、N,N-二甲基-N’,N’-双(2-羟丙基)己二胺、N,N-二甲基-N’,N’-双(2-羟丙基)十六二胺、N,N-二乙基-N’,N’-双(2-羟丙基)乙烯基二胺、N,N-二乙基-N’,N’-双(2-羟丙基)丙二胺、4-双(2-羟丙基)氨基-1-二乙基氨基戊烷、N,N-二乙基-N’,N’-双(2-羟丙基)己二胺、N-(N,N-双(2-羟丙基)氨乙基)哌啶、N-(N,N-双(2-羟丙基)氨乙基)-N’-甲基哌啶、N-(N,N-双(2-羟丙基)氨基丙基)哌啶、N-(N,N-双(2-羟丙基)氨基丙基)-N’-甲基哌啶、N,N-双(二甲基氨基丙基)-N’,N’-双(2-羟丙基)丙二胺和N,N-双(二乙基氨基丙基)-N’,N’-双(2-羟丙基)丙二胺。在这些当中,由于其高催化活性所以优选的是N,N,N’-三甲基-N’-羟乙基丙二胺、N,N,N’-三甲基-N’-羟乙新戊二胺、N,N,N’-三甲基-N’-羟乙基己二胺、N,N-二甲基-N’,N’-双(2-羟丙基)丙二胺、N,N-二甲基-N’,N’-双(2-羟丙基)新戊二胺、N,N-二甲基-N’,N’-双(2-羟丙基)己二胺、N,N-二甲基-N’,N’-双(2-羟乙基)丙二胺、N,N-二乙基-N’,N’-双(2-羟乙基)新戊二胺、N,N-二乙基-N’,N’-双(2-羟乙基)己二胺、N-(N,N-双(羟乙基)氨乙基)哌啶、N,N-双(二甲基羟丙基)-N’,N’-双(羟乙基)丙二胺、N,N-二甲基N’,N’-双(2-羟丙基)乙烯基二胺、N-(N,N-双(羟乙基)氨乙基)哌啶、N,N-双(二甲基氨基丙基)-N’,N’-双(羟乙基)乙烯基二胺和N,N-双(二甲基氨基丙基)-N’,N’-双(羟乙基)丙二胺。顺便提一句,即使使用了本发明所述多元醇,用通式(3)表示的化合物也不能形成良好的泡沫,其中R11表示含有2个或更少的碳原子的取代基,如N,N,N’-三甲基-N’-羟乙基乙烯基二胺。进一步而言,尽管这些化合物是活性胺催化剂,但它们容易从泡沫中迁移出来,并且有臭味。因此,这些化合物在本发明所述方法中不应该是好催化剂。
在本发明所述方法中,用上述通式(4)表示的胺化合物的实例包括N,N-二甲基-1-丙醇胺、N,N-二甲基-1-丁醇胺、N,N-二甲基-1-戊醇胺、N,N-二甲基-1-己醇胺、N,N-二甲基-1-十六醇胺、N,N-二乙基-1-丙醇胺、N,N-二乙基-1-丁醇胺、N,N-二乙基-1-戊醇胺、N,N-二乙基-1-己醇胺、N,N-二乙基-1-十六醇胺、N,N-二丙基-1-丙醇胺、N,N-二丙基-1-己醇胺、N,N-二丙基-1-十六醇胺、1-丙醇吖丙啶、1-己醇吖丙啶、1-十六醇吖丙啶、1-丙醇吡咯烷、1-己醇吡咯烷、1-十六醇吡咯烷、1-丙醇哌啶、1-己醇哌啶、1-十六醇哌啶、1-丙醇-N-甲基哌嗪、1-己醇-N-甲基哌嗪、1-十六醇-N-甲基哌嗪、1-丙醇吗啉、1-己醇吗啉、1-十六醇吗啉、5-二甲基氨基-3-甲基-1-戊醇和5-二乙基氨基-3-甲基-1-戊醇。在这些当中,由于其高催化活性所以优选的是N,N-二甲基-1-己醇胺、N,N-二甲基-1-丙醇胺、1-己醇吡咯烷、1-己醇哌啶和1-己醇吗啉。顺便提一句,即使使用了本发明所述多元醇,用通式(4)表示的化合物也不能形成良好的泡沫,其中R16表示含有2个或更少的碳原子的取代基,如N,N,-二甲基乙醇胺。进一步而言,尽管这些化合物是活性胺催化剂,但它们容易从泡沫中迁移出来,并且有臭味。因此,这些化合物在本发明所述方法中不应该是好催化剂。
在本发明所述方法中,用上述通式(5)表示的胺化合物的实例包括N-(2-羟乙基)-N,N’,N”,N”-四甲基二乙烯基三胺、N-(2-羟丙基)-N,N’,N”,N”-四甲基二乙烯基三胺、N-(2-羟丁基)-N,N’,N”,N”-四甲基二乙烯基三胺、N-(2-羟戊基)-N,N’,N”,N”-四甲基二乙烯基三胺、N-(2-羟己基)-N,N’,N”,N”-四甲基二乙烯基三胺、N-(2-羟乙基)-N,N’,N”,N,N-五甲基三乙烯基四胺、N-(2-羟乙基)-N,N’,N”,N,N-五甲基三乙烯基四胺、N-(2-羟丙基)-N,N’,N”,N,N-五甲基三乙烯基四胺、N-(2-羟丁基)-N,N’,N”,N,N-五甲基三乙烯基四胺、N-(2-羟戊基)-N,N’,N”,N,N-五甲基三乙烯基四胺、N-(2-羟己基)-N,N’,N”,N,N-五甲基三乙烯基四胺、N-(2-羟乙基)-N,N’,N”,N,N””,N””-六甲基四乙烯基五胺、N-(2-羟丙基)-N,N’,N”,N,N””,N””-六甲基四乙烯基五胺、N-(2-羟丁基)-N,N’,N”,N,N””,N””-六甲基四乙烯基五胺、N-(2-羟戊基)-N,N’,N”,N,N””,N””-六甲基四乙烯基五胺和N-(2-羟己基)-N,N’,N”,N,N””,N””-六甲基四乙烯基五胺。在这些当中,从催化活性的观点来说,优选的是N-(2-羟乙基)-N,N’,N”,N”-四甲基二乙烯基三胺、N-(2-羟丙基)-N,N’,N”,N”-四甲基二乙烯基三胺。
在本发明所述方法中,用上述通式(6)表示的胺化合物的实例包括2-((2-(2-(二甲基氨基)乙氧基)乙基)甲基氨基)乙醇、1-((2-(2-(二甲基氨基)乙氧基)乙基)甲基氨基)-2-丙醇、2-((2-(2-(2-(二甲基氨基)乙氧基)乙氧基)乙基)甲基氨基)乙醇和2-((2-(2-(2-(二甲基氨基)乙氧基)乙氧基)乙基)甲基氨基)-2-丙醇。在这些当中,从催化活性的观点来说,优选的是2-((2-(2-(二甲基氨基)乙氧基)乙基)甲基氨基)乙醇、1-((2-(2-(二甲基氨基)乙氧基)乙基)甲基氨基)-2-丙醇。
用通式(1)至(6)表示的胺化合物可以用传统方法容易地产生。
例如,可以用如下方式获得获得用通式(1)表示的化合物,使相应咪唑与丙烯腈反应,然后通过水解进行胺化或者与环氧丙烷或环氧乙烷反应。
例如,在用通式(2)表示的化合物的情况中,N,N-二甲基丙二胺、N,N-二乙基丙二胺等是通过二甲基胺、二乙基胺或类似物与丙烯腈反应而获得的二烷基氨基丙腈的水解反应获得的。进一步而言,双(二甲基氨基丙基)丙二胺是通过在上边所描述的二烷基氨基丙腈的水解反应中作为副产品的双(二甲基氨基丙基)胺反应产物与丙烯腈的水解反应获得的。
用通式(3)表示的化合物是通过环氧乙烷和环氧丙烷与用通式(2)表示的胺化合物的加成反应获得的。
用通式(4)表示的化合物是通过相应的二醇与二甲基胺或类似物的反应获得的。
用通式(5)表示的化合物和用通式(6)表示的化合物是通过相应的胺与环氧烷烃的反应获得的。
如果需要,可以在用溶剂稀释后使用在本发明所述方法中所用的催化剂。一般所用的溶剂可以没有特定限制地被用作溶剂。溶剂的实例包括二丙二醇、乙二醇、1,4-丁二醇、二乙二醇和水。
每100份多元醇中所用催化剂的量以重量百分比表示通常在0.01~5份之间,优选的以重量百分比表示的在0.05~3份之间。当催化剂的使用量太高时,尽管聚氨酯树脂的生产率被提高了,但挥发性胺的量也增加了,因此,这不是优选的。本发明所述催化剂组合物与作为聚氨酯树脂的原材料的聚异氰酸酯反应,且被固定在聚氨酯树脂骨架中。进一步而言,即使将本发明所述固定化催化剂暴露于高温下也不会分解。由于这个原因,本发明所述催化剂组合物在聚氨酯树脂中不以自由胺存在,这样挥发性胺不会出来。换句话说,在使用本发明所述催化剂组合物的聚氨酯树脂产物中,阻止上述各种问题如挥发性胺的臭气和雾翳成为可能。另外,当本发明所述催化剂被用于聚氨酯树脂的生产时,聚氨酯泡沫产物表现出优异的成型性,如泡沫表面气泡干点的改进,树脂的固化变快,生产率有所提高。
在本发明聚氨酯的生产方法中所用的催化剂是本发明上述的催化剂。可以进一步联合使用其它催化剂,只要不损害本发明的目的。其它催化剂是传统催化剂如叔胺和季铵盐。
叔胺的实例包括叔胺化合物如N,N,N’,N’-四甲基乙烯基二胺、N,N,N’,N’-四甲基丙烯基二胺、N,N,N’,N”,N”-五甲基二乙烯基三胺、N,N,N’,N”,N”-五甲基-(3-氨基丙基)乙烯基二胺、N,N,N’,N”,N”-五甲基二丙烯基三胺、N,N,N’,N’-四甲基胍、1,3,5-三(N,N-二甲基氨基丙基)六氢-S-三吖嗪、1,8-二氮杂-双环-[5.4.0]十一碳烯-7、三乙烯基二胺、N,N,N’,N’-四甲基六乙烯基二胺、N-甲基-N’-(2-二甲基氨基乙基)哌嗪、N,N’-二甲基哌嗪、二甲基环己胺、N-甲基吗啉、N-乙基吗啉、双(2-二甲基氨乙基)醚、1-甲基咪唑、1,2-二甲基咪唑、1-异丁基-2-甲基咪唑和1-二甲基氨基丙基咪唑。
可以使用的季铵盐是传统季铵盐如卤化四烷基铵(如氯化四甲基铵)、氢氧化四烷基铵(如氢氧化四甲基铵)和四烷基铵有机酸盐(如四甲基铵2-乙基己酸盐、2-羟丙基三甲基铵甲酸盐、2-羟丙基三甲基铵2-乙基己酸盐)。
本发明所述方法特征在于,锡基催化剂没有被用作催化剂。更明确的说,此处所指的锡基催化剂指传统有机锡化合物,如二乙酸亚锡、二辛酸亚锡、二油酸亚锡、二月桂酸亚锡、氧化二丁基锡、二乙酸二丁基锡、二月桂酸二丁基锡、二氯二丁基锡和二辛烷基锡二丁基锡。
本发明所述方法的特征在于,联合使用(A)一种聚醚多元醇,在其链中含有以全部多元醇重量百分比表示的至少5%的氧乙烯基,其末端含有仲OH基,和(B)一种聚醚多元醇,含有至少5wt%的末端伯OH基。
例如根据Hanser Publishers(德国)出版的Gunter Oertel,Polyurethane Handbook(1985),42-53页中所描述的方法中,通过使用一种用作引发剂的多元醇,如乙二醇、丙二醇、丙三醇、三甲基醇丙烷和季戊四醇,与由环氧乙烷(后边称为“EO”)和环氧丙烷(后边称为“PO”)所表示的环醚通过加聚反应来产生聚醚多元醇。PO和EO的加聚反应的实例包括一个嵌段共聚反应,在该反应中,在PO的加聚反应之后,EO被用于加聚反应,如果需要,PO或EO被用于加聚反应;和(b)一个共聚反应,在该反应中PO和EO随机反应,进行随机共聚合,然后PO进一步被用于加聚反应。这些方法中的任一种都可以被使用。
除了环氧化合物的加聚反应,也可以使用碱性催化剂。加入催化剂的时机选择的实例包括:
(a)一种方法,在该方法中,同时加入催化剂和作为引发剂的多元醇,进行环氧化合物的加聚反应;和
(b)一种方法,在该方法中在不存在催化剂的情况下作为引发剂的多元醇和环氧化合物相互反应,然后加入催化剂以进一步进行环氧化合物的加聚反应。
在本发明所述的方法中,这些方法中的任一种都可以使用。碱性催化剂的实例包括碱金属化合物、碱土金属化合物和胺化合物。
碱金属化合物和碱土金属化合物的实例包括碱金属或碱土金属的氢氧化物,如氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂、氢氧化镁、氢氧化钙和氢氧化钡;碱金属或碱土金属的碳酸盐,如碳酸锂、碳酸钠、碳酸钾、碳酸铷、碳酸镁、碳酸钙和碳酸钡。也可以使用碳酸氢盐如碳酸氢钾和碳酸氢钠。胺化合物的实例包括三乙胺、二甲乙醇胺、吡啶、三甲基胺、三正丙胺和二甲基软酯酰胺。另外,最近,复合金属氰化合物复合了用如下分子式表示的催化剂:
Ma[M’x(CN)y(H2O)cRd其中M表示Zn、Fe、Co、Ni、Al、Sr、Mn、Cr、Cu、Sn等;M’表示Fe、Co、Cr、Mn、Ni、V等;R表示有机配体如醚、酮、醛、酯、醇和酰胺;
a、
b、
x和
y表示自然数,该数随着原子价和每一种金属的配体数改变;
c和
d表示正数,该数随着配体数改变。phosphazenium催化剂如四[三(二甲基氨基)正膦-N-酰苯胺氨基]氢氧化鏻和四[三(二甲基氨基)正膦-N-酰苯胺氨基]鏻甲醇盐可以被用作催化剂。这些催化剂可以被单独使用或以其两种或多种的混合物被使用。
在产生多元醇之后,通常进行后处理以除去所用的碱性催化剂。后处理方法的实例包括:
(a)一种用至少一种选自无机酸(如盐酸、磷酸和硫酸)、有机酸(如甲酸、醋酸、草酸、琥珀酸、邻苯二甲酸和顺丁烯二酸)和二氧化碳的中和剂来完成中和处理的方法;
(b)一种用离子交换树脂来完成处理的方法;和
(c)一种用吸附剂来完成处理的方法。
另外,可以用水、对多元醇而言是惰性的溶剂、或水和溶剂的混合物来纯化多元醇。
特别优选的多元醇是用丙三醇或三羟甲基丙烷作为引发剂加入EO和PO而制备的聚醚多元醇。然而,在聚醚多元醇(A)中,尽管所加入的EO和PO在多元醇链中的位置可以是随机的,但只允许将PO添加到末端,而且EO和PO的以重量百分比表示的添加比率是,EO为5%或更高。而且,在聚醚多元醇(B)中,尽管多元醇链是由PO或PO和EO随机构成的,但EO必须被添加到至少5%的链末端。这些聚醚多元醇的分子量通常在1,500~7,000之间,优选的在2,000~5,000之间。当该分子量根据羟值表示时,羟值通常在24~112mg-KOH/g之间,优选的在33~84mg-KOH/g之间。
在本发明所述方法中,多元醇的选择很重要。例如,在使用通过仅将PO加入丙三醇而获得的用于普通用途的多元醇的情况中存在一些问题,即发生了破沫,而且空气渗透性变得非常差。另外,甚至当使用本发明催化剂时,泡沫的空气渗透性变差,这样不能形成较好的泡沫。
在仅将本发明所述聚醚多元醇(A)用作多元醇的情况中,很难形成低密度泡沫。进一步而言,在使用一般胺催化剂的情况中存在一些问题,即破沫发生,泡沫中可能产生裂缝,而且泡沫表面比较脆弱且会脱落,这样不能形成良好的泡沫。
在仅将本发明所述聚醚多元醇(B)用作多元醇的情况中,存在一个问题,即泡沫中封闭泡的比率有所增加。结果,泡沫的空气渗透性显著变差,这样可能发生泡沫萎缩。而且,甚至当使用本发明所述催化剂时,很难改进空气渗透性,这样不能形成良好的泡沫。
甚至当将本发明所述聚醚多元醇(A)与仅将PO加入丙三醇而获得的用于普通用途的多元醇联合使用时,存在一些严重的问题,即破沫发生且空气渗透性变的非常差。进一步而言,甚至当使用本方法所述催化剂时,泡沫的空气渗透性变差,这样不能获得良好的泡沫。同样地,甚至当将本发明所述聚醚多元醇(B)与仅将PO加入丙三醇而获得的用于普通用途的多元醇联合使用时,存在一些严重的问题,即破沫发生且空气渗透性变的非常差。进一步而言,甚至当使用本方法所述催化剂时,泡沫的空气渗透性变差,这样不能获得良好的泡沫。也就是,当联合使用本发明所述聚醚多元醇(A)和聚醚多元醇(B),且同时使用本发明所述催化剂时,不使用锡基催化剂来获得良好泡沫是可能的。
在本发明中以重量为基准,对聚醚多元醇(A)和聚醚多元醇(B)的比率没有特定限制,但通常在10/90~90/10之间,优选的在20/80~80/20之间,更优选的在30/70~70/30之间。当所用的聚醚多元醇(A)的比率太高时,很可能产生裂缝,并且泡沫密度有所增加。另一方面,当所用的聚醚多元醇(B)的比率太高时,泡沫的空气渗透性往往会变差。
另外,甚至当联合使用本发明所述聚醚多元醇(A)和聚醚多元醇(B)时,在使用胺催化剂而不是本发明所述催化剂的情况中存在一些问题,即破沫发生,泡沫中可能产生裂缝,而且泡沫表面比较脆弱且会脱落。因此,很难形成良好的泡沫。
本发明所用的聚异氰酸酯是甲苯二异氰酸酯(下边称为“TDI”)和/或其衍生物。TDI的实例包括2,4-甲苯二异氰酸酯和2,6-甲苯二异氰酸酯及其混合物。TDI衍生物也包括末端异氰酸酯预聚物衍生物。在本发明所述软质泡沫的生产中,可以适当地使用2,4-甲苯二异氰酸酯和2,6-甲苯二异氰酸酯的混合物,可以很容易地买到该混合物。
在本发明所述方法中,对异氰酸酯指数(能与异氰酸酯基团反应的异氰酸酯基团/活性氢基团)没有特定限制,但一般在60~130之间。
在本发明所述方法中,如果需要,可以使用助剂如发泡剂、泡沫稳定剂、交联剂或增链剂、着色剂、阻燃剂和抗氧化剂是可能的。
本发明中所用的发泡剂优选的是水和/或二氧化碳。将卤代羟联合用作发泡剂也是可能的。卤代羟的实例包括传统卤代甲烷和卤代乙烷,如二氯甲烷、三氯氟代甲烷、二氯二氟代甲烷、二氯三氟代甲烷和二氯单氟代甲烷。发泡剂特别优选的是水。所用水的量可以随着所需的泡沫的密度变化,但通常是每100份多元醇中以重量百分比表示的0.5份或更多,优选的是以重量百分比表示的0.5~8份,更优选的是以重量百分比表示的2~5.5份。在以重量百分比表示的水量小于0.5份的情况下,膨胀率显著变低,这样不能形成低密度泡沫。另一方面,在水量超过8份的情况下,膨胀率变得不稳定,而且容易发生破沫,从而引起一些问题如不能形成泡沫,而且容易产生焦烧。
在本发明所述方法中,如果需要,可以使用泡沫稳定剂。例如,在本发明中使用的泡沫稳定剂是表面活性剂如传统有机硅氧烷基表面活性剂。每100份多元醇中的泡沫稳定剂的量以重量百分比表示通常在0.1~10份之间。
在本发明所述方法中,如果需要,可以使用交联剂或增链剂。交联剂或增链剂的实例包括低分子量多元醇如乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇和丙三醇;低分子量胺多元醇如二乙醇胺和三乙醇胺;和聚胺如乙二胺、甲基苯二胺和亚甲基二-邻氯苯胺。在这些当中,二乙醇胺和三乙醇胺是优选的。
而且,在本发明所述方法中,如果需要,也可以使用着色剂、阻燃剂和抗氧化剂和其它已知的添加剂。例如,对阻燃剂没有特定限制,其实例包括氯烷基磷酸酯、二甲基甲基膦酸酯、多聚亚磷酸酯、溴-磷化合物、有机溴化合物、聚磷酸铵、二乙基磷酸酯、双羟基乙基磷酸酯、氨乙基磷酸酯、新戊烷基丙胺己二酸酯、二溴代丙醇、二溴新戊烷基二醇和溴化聚醚。关于这些添加剂的种类和添加量,可以以足够量来使用这些通常使用的添加剂,除非它们背离了已知模式和程序。
下边将参考下述实施例和对比实施例对本发明的第一个实施方案进行描述,但不应该认为本发明受其限制。
制备实施例1
将184.0克丙三醇(试剂产品)和4克氢氧化钾(试剂产品)放到一个配备有温度计和搅拌器的10公升高压锅中,并将混合物加热到120℃。在120℃的温度下,用计量泵在4小时内将环氧丙烷(1,890.2克)引入高压锅,并在120℃的温度下边搅拌边使混合物进行加聚反应。在维持反应温度不变的同时使反应再持续2小时。用计量泵在5小时内将2,035.6克环氧乙烷引入反应混合物。在维持反应温度不变的同时使反应再持续3小时。用计量泵在4小时内将1,890.2克环氧丙烷引入反应混合物,在维持反应温度不变的同时使反应再持续2小时。在聚合完成后,通过中和、脱水和过滤纯化反应混合物。
这样获得的多元醇的羟值为56mg-KOH/g,粘度为485cPs/25℃,环氧乙烷含量的重量比为35%。所获得的被称作“多元醇A”的多元醇被用于下述实施例和比较实施例。
实施例2
将184.0克丙三醇(试剂产品)和4克氢氧化钾(试剂产品)放到一个配备有温度计和搅拌器的10公升高压锅中,并将混合物加热到120℃。在120℃的温度下,用计量泵在8小时内将环氧丙烷(4,652.8克)引入高压锅,并在120℃的温度下边搅拌边使混合物进行加聚反应。在维持反应温度不变的同时使反应再持续2小时。用计量泵在3小时内将1,163.2克环氧乙烷引入反应混合物。在维持反应温度不变的同时使反应再持续3小时。在聚合完成后,用中和、脱水和过滤纯化反应混合物。这样获得的多元醇的羟值为56mg-KOH/g,粘度为495cPs/25℃,环氧乙烷含量的重量比为20%。这样获得的被称作“多元醇C”的多元醇被用于下述实施例和比较实施例。
实施例1~5和比较实施例1~13
软质聚氨酯泡沫体是通过如表1~3所示的多元醇和聚异氰酸酯(异氰酸酯指数=105)的配方制备的,其中催化剂和多元醇的改变以及发泡剂和泡沫稳定剂的使用如表1所示。测量且评价软质聚氨酯泡沫体的反应性(白化时间和起发时间)和泡沫成型的物理性能(密度和空气渗透性)。所获得的结果在表1~3给出。
氨基甲酸乙酯泡沫是在下述起泡条件下制备的。起泡条件
原材料液体温度:25±1℃
搅拌速率:3,000rpm(每5秒)
成型:流入铝制盒子中(尺寸:25×25×25cm)
成型温度:45℃
在起泡后,在45℃的温度下,加热1小时使泡沫产品固化。测量项目
对下述项目进行了测量。反应性:
白化时间:起泡开始的时间(秒)
起发时间:起泡达到最大值的时间(秒)泡沫密度:
从泡沫的中心测量尺寸为20×20×20cm的样品的密度(kg/m3)泡沫的空气渗透性:
使用了Dow Air Flow Apparatus。成型性评价
对泡沫内部的尺寸进行观察,并根据下述五个级别对其分级。
1:基本未观察到
2:小
3:中等
4:大
5:非常大表面脆性评价
对泡沫表面状况进行观察,当用手指触摸泡沫表面时,根据下述五个级别对表面剥离程度(表面脆性)进行分级。
1:一点也没有剥离
2:有轻微剥离
3:中等
4:剥离相当多
5:从表面的剥离深度为1cm或更多
表1
备注:1)聚醚多元醇A:一种通过环氧乙烷与丙三醇反应,随后与环氧丙烷反应合成的羟值为56mg-KOH/g的聚醚多元醇。环氧乙烷比率=35%,末端环氧丙烷比率=100%2)聚醚多元醇B:一种通过只有环氧丙烷与丙三醇的加聚反应制备的羟值为56mg-KOH/g的聚醚多元醇(GP3000,Sanyo Chemical Industries,Ltd.生产)3)T-80:甲苯异氰酸酯,Nippon Polyurethane Industry Co.,Ltd.生产4)1,2-二甲基咪唑的70wt%的乙二醇溶液(TOYOCAT-DM70,TosohCorporation生产)5)1-甲基咪唑(试剂产品)6)1-异丁基-2-甲基咪唑(Katsuzai Chemicals Corporation生产)7)1-羟丙基-2-甲基咪唑(合成产品)8)1-氨基丙基-2-甲基咪唑(合成产品)9)硅氧烷泡沫稳定剂,Nippon Unicar Co.,Ltd.生产10)成型性评价:
试验1 | 试验2 | 试验3 | 试验4 | 试验5 | 比较试验1 | |
配方(根据重量的份数) | ||||||
多元醇A1) | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | |
多元醇B2) | 100 | |||||
异氰酸酯3) | 59.9 | 59.9 | 59.9 | 59.9 | 59.9 | 59.9 |
DMIZ4) | 0.7 | 0.7 | ||||
NMIZ5) | 0.75 | |||||
IBIZ6) | 0.8 | |||||
2H1MIZ7) | 0.8 | |||||
APIZ8) | 0.9 | |||||
水 | 5.0 | 5.0 | 5.0 | 5.0 | 5.0 | 5.0 |
泡沫稳定剂9) | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 |
INDEX | 105 | 105 | 105 | 105 | 105 | 105 |
反应性(秒) | ||||||
白化时间 | 9 | 9 | 9 | 9 | 9 | 9 |
起发时间 | 111 | 108 | 105 | 100 | 102 | 113 |
泡沫的物理性能 | ||||||
中心密度(kg/m3) | 25.1 | 25.5 | 25.4 | 25.3 | 25.9 | 28.5 |
成型性10) | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 2 |
表面脆性11) | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
空气渗透性(ft3/min) | 3.5 | 3.0 | 2.8 | 3.4 | 3.1 | 0.4 |
对泡沫内部的尺寸进行观察,并根据下述五个级别对其分级。
1:基本未观察到
2:小
3:中等
4:大
5:非常大11)表面脆性评价:
对泡沫表面状况进行观察,当用手指触摸泡沫表面时,根据下述五个级别对表面剥离程度(表面脆性)进行分级。
1:一点也没有剥离
2:有轻微剥离
3:中等
4:剥离相当多
5:从表面的剥离深度为1cm或更多
表2
备注:1)聚醚多元醇A:一种通过环氧乙烷与丙三醇反应,随后与环氧丙烷反应合成的羟值为56mg-KOH/g的聚醚多元醇。环氧乙烷比率=35%,末端环氧丙烷比率=100%2)聚醚多元醇B:一种通过只有环氧丙烷与丙三醇的加聚反应制备的羟值为56mg-KOH/g的聚醚多元醇(GP3000,Sanyo Chemical Industries,Ltd.生产)3)聚醚多元醇C:一种通过环氧丙烷与丙三醇反应,随后与环氧乙烷反应合成的羟值为56mg-KOH/g的聚醚多元醇。环氧乙烷比率=20%,末端环氧丙烷比率=60%4)T-80:甲苯异氰酸酯,Nippon Polyurethane Industry Co.,Ltd.生产5)以重量百分比计算,1,2-二甲基咪唑的15%的乙二醇溶液(TOYOCAT-DM70,Tosoh Corporation生产)6)以重量百分比计算,1,2-三乙烯基二胺的33.3%的二丙二醇溶液(TEDA-L33,Tosoh Corporation生产)7)硅氧烷泡沫稳定剂,Nippon Unicar Co.,Ltd.生产10)成型性的评价:
比较试验2 | 比较试验3 | 比较试验4 | 比较试验5 | 比较试验6 | 比较试验7 | |
配方(根据重量的份数) | ||||||
多元醇A1) | 100 | 100 | 100 | |||
多元醇B2) | 100 | |||||
多元醇C3) | 100 | |||||
异氰酸酯4) | 59.9 | 28.4 | 91.4 | 59.9 | 59.9 | 59.9 |
DMIZ5) | 0.7 | 0.7 | 0.7 | 0.7 | ||
TEDA-L336) | 0.55 | 0.55 | 0.55 | |||
水 | 5.0 | 1.9 | 8.1 | 5.0 | 5.0 | 5.0 |
泡沫稳定剂7) | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 |
INDEX | 105 | 105 | 105 | 105 | 105 | 105 |
反应性(秒) | ||||||
白化时间 | 8 | 9 | 13 | 15 | 18 | 12 |
起发时间 | 100 | 102 | 89 | 108 | 115 | 105 |
泡沫的物理性能 | ||||||
中心密度(kg/m3) | 22.8 | 33.5 | 破沫 | 24.2 | 29.2 | 收缩 |
成型性8) | 1 | 2 | - | 3 | 4 | - |
表面脆性9) | 1 | 1 | - | 3 | 5 | - |
空气渗透性(ft3/min) | <0.1 | 0.5 | - | 2.0 | 1.0 | - |
对泡沫内部的尺寸进行观察,并根据下述五个级别对其分级。
1:基本未观察到
2:小
3:中等
4:大
5:非常大9)表面脆性评价:
对泡沫表面状况进行观察,当用手指触摸泡沫表面时,根据下述五个级别对表面剥离程度(表面脆性)进行分级。
1:一点也没有剥离
2:有轻微剥离
3:中等
4:剥离相当多
5:从表面的剥离深度为1cm或更多
表3
备注:1)聚醚多元醇A:一种通过环氧乙烷与丙三醇反应,随后与环氧丙烷反应合成的羟值为56mg-KOH/g的聚醚多元醇。环氧乙烷比率=35%,末端环氧丙烷比率=100%2)T-80:甲苯异氰酸酯,Nippon Polyurethane Industry Co.,Ltd.生产3)四甲基六亚甲基二胺(TOYOCAT-MR,Tosoh Corporation生产)4)1-(二甲基氨基)-4-甲基哌嗪(TOYOCAT-NP,Tosoh Corporation生产)5)N,N-二甲基氨基乙醇(试剂产品)6)1,8-二氮杂-双环-[5.4.0]十一碳烯-7(试剂产品)7)1,3,5-三(N,N-二甲基氨基丙基)六氢-S-三吖嗪(试剂产品)8)以重量百分比计算,2-乙基己酸酯的15%的二乙二醇溶液(TOYOCAT-DM70,Tosoh Corporation生产)9)硅树脂泡沫稳定剂,Nippon Unicar Co.,Ltd.生产10)成型性的评价:
比较试验8 | 比较试验9 | 比较试验10 | 比较试验11 | 比较试验12 | 比较试验13 | |
配方(根据重量的份数) | ||||||
多元醇A1) | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
异氰酸酯2) | 59.9 | 59.9 | 59.9 | 59.9 | 59.9 | 59.9 |
MR3) | 0.4 | |||||
NP4) | 0.4 | |||||
DMEA5) | 1.0 | |||||
DBU6) | 0.56 | |||||
TRC7) | 1.1 | |||||
K158) | 1.1 | |||||
水 | 5.0 | 5.0 | 5.0 | 5.0 | 5.0 | 5.0 |
泡沫稳定剂9) | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 |
INDEX | 105 | 105 | 105 | 105 | 105 | 105 |
反应性(秒) | ||||||
白化时间 | 13 | 13 | 9 | 15 | 11 | 11 |
起发时间 | 101 | 109 | 98 | 110 | 148 | 108 |
泡沫的物理性能 | ||||||
中心密度(kg/m3) | 24.9 | 26.3 | 29.2 | 24.3 | 24.3 | 24.5 |
成型性10) | 3 | 3 | 4 | 2 | 2 | 1 |
表面脆性11) | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 3 |
空气渗透性(ft3/min) | 1.6 | 1.8 | 1.0 | 0.8 | 1.5 | 1.3 |
对泡沫内部的尺寸进行观察,并根据下述五个级别对其分级。
1:基本未观察到
2:小
3:中等
4:大
5:非常大11)表面脆性评价:
对泡沫表面状况进行观察,当用手指触摸泡沫表面时,根据下述五个级别对表面剥离程度(表面脆性)进行分级。
1:一点也没有剥离
2:有轻微剥离
3:中等
4:剥离相当多
5:从表面的剥离深度为1cm或更多
从表1~3可以清楚地理解到,根据本发明所述实施例,可以获得具有良好成型性、表面不会发生脆裂且具有高空气渗透性的氨基甲酸乙酯泡沫。
相反,正如比较实施例1和2所示,即使使用了本发明所述催化剂,在没有使用本发明所述多元醇的情况下,所获得的氨基甲酸乙酯的空气渗透性较差且密度较大,因此不能满足商业需求。
进一步而言,正如比较实施例3和4所示,在水量小于2pbw的情况下,形成了密度非常大的泡沫,然而在水量非常高的情况下,泡沫的形成不稳定,因此容易发生破沫。换句话说,以重量百分比计算,每100份多元醇中所用水的量在2~8份之间是很重要的。
正如实施例5和实施例6所示,在使用了非本发明催化剂的催化剂的情况下,单独使用多元醇A或B不能获得优良的氨基甲酸乙酯泡沫。
而且,正如比较实施例清楚显示的那样,使用多元醇C的,发生了皱缩问题。
而且,正如比较实施例8~13所示,在使用了除本发明所述催化剂之外的催化剂的情况下,所获得的氨基甲酸乙酯的成型性较差且表面非常易脆,因此不能满足商业需求。
下边将参考下述实施例和对比实施例对本发明的第二个实施方案进行描述,但不应该认为本发明受其限制。
制备实施例3聚醚多元醇(A)的制备
将184.0克丙三醇(试剂产品)和4克氢氧化钾(试剂产品)放到一个配备有温度计和搅拌器的10公升高压锅中,并将混合物加热到120℃。在120℃的温度下,用计量泵在4小时内将环氧丙烷(1,890.2克)引入高压锅,并在120℃的温度下边搅拌边使混合物进行加聚反应。在维持反应温度不变的同时使反应再持续2小时。用计量泵在5小时内将930.6克环氧乙烷引入反应混合物。在维持反应温度不变的同时使反应再持续3小时。接着,用计量泵在4小时内将2,442.7克环氧丙烷引入其中,在维持反应温度不变的同时使反应再持续2小时。在聚合完成后,通过中和、脱水和过滤纯化反应混合物。这样获得的多元醇的羟值为56mg-KOH/g,粘度为485cPs/25℃,环氧乙烷含量的重量比为16%。作为NMR分析的结果,在多元醇链末端没有发现伯OH基,但仲OH基存在于所用多元醇链末端。这样获得的被称作“聚醚多元醇(A)”的多元醇被用于下述实施例和比较实施例。
制备实施例4聚醚多元醇(B)的制备
将184.0克丙三醇(试剂产品)和4克氢氧化钾(试剂产品)放到一个配备有温度计和搅拌器的10公升高压锅中,并将混合物加热到120℃。在120℃的温度下,用计量泵在8小时内将环氧丙烷(4,303.8克)引入其中,并在120℃的温度下边搅拌边使混合物进行加聚反应。在维持反应温度不变的同时使反应再持续2小时。用计量泵在3小时内将1,512.2克环氧乙烷引入反应混合物。在维持反应温度不变的同时使反应再持续3小时。在聚合完成后,用中和、脱水和过滤纯化反应混合物。这样获得的多元醇的羟值为56mg-KOH/g,粘度为495cPs/25℃。作为NMR分析的结果,在多元醇链末端的伯OH基的摩尔百分比是72.5%。这样获得的被称作“聚醚多元醇(B)”的多元醇被用于下述实施例和比较实施例。
实施例6~14和比较实施例14~26
软质聚氨酯泡沫体是通过如表4~7所示的多元醇和聚异氰酸酯(异氰酸酯指数=105)的配方制备的,其中催化剂和多元醇的改变以及使用的发泡剂和泡沫稳定剂如表4所示。测量且评价软质聚氨酯泡沫体的反应性(白化时间和起发时间)和泡沫成型的物理性能(密度和空气渗透性)。所获得的结果在表4~7给出。
氨基甲酸乙酯泡沫是在下述起泡条件下制备的。起泡条件
原材料液体温度:25±1℃
搅拌速率:3,000rpm(5秒)
成型:流入铝制盒子中(尺寸:25×25×25cm)
成型温度:45℃
在起泡后,在45℃的温度下,加热1小时使泡沫产品固化。测量项目
对下述项目进行了测量。反应性:
白化时间:起泡开始的时间(秒)
起发时间:起泡达到最大值的时间(秒)泡沫密度:
从泡沫的中心测量尺寸为20×20×20cm的样品的密度(kg/m3)泡沫的空气渗透性:
使用了Dow Air Flow Apparatus。成型性评价:
对泡沫内部的尺寸进行观察,并根据下述五个级别对其分级。
1:基本未观察到
2:小
3:中等
4:大
5:非常大表面脆性评价:
对泡沫表面状况进行观察,当用手指触摸泡沫表面时,根据下述五个级别对表面剥离程度(表面脆性)进行分级。
1:一点也没有剥离
2:有轻微剥离
3:中等
4:剥离相当多
5:从表面的剥离深度为1cm或更多
表4
备注:1)聚醚多元醇(A):一种通过环氧乙烷与丙三醇反应,随后与环氧丙烷反应合成的羟值为56mg-KOH/g的聚醚多元醇。环氧乙烷比率=16%,末端仲OH比率=100%2)聚醚多元醇(B):一种通过环氧丙烷与丙三醇反应,随后与环氧乙烷反应合成的羟值为56mg-KOH/g的聚醚多元醇。环氧乙烷比率=20%,末端仲OH比率=72.5%3)T-80:甲苯异氰酸酯,Nippon Polyurethane Industry Co.,Ltd.生产4)以重量百分比计算,1,2-二甲基咪唑的70%的乙二醇溶液(TOYOCAT-DM70,Tosoh Corporation生产)5)1-甲基咪唑(试剂产品)6)1-异丁基-2-甲基咪唑(Katsuzai Chemicals Corporation生产)7)以重量百分比计算,三乙烯基二胺的33.30%的二丙二醇溶液(TEDA-L33,Tosoh Corporation生产)8)双(2-二甲基氨乙基)醚(TOYOCAT-DT,Tosoh Corporation生产)9)N,N,N’,N”,N”-五甲基二乙烯基三胺(TOYOCAT-DT,TosohCorporation生产)10)硅氧烷泡沫稳定剂,Nippon Unicar Co.,Ltd.生产11)成型性评价:
试验6 | 试验7 | 试验8 | 试验9 | 试验10 | 试验11 | |
配方(根据重量的份数) | ||||||
聚醚多元醇(A)1) | 40 | 40 | 40 | 40 | 40 | 40 |
聚醚多元醇(B)2) | 60 | 60 | 60 | 60 | 60 | 60 |
异氰酸酯3) | 59.9 | 59.9 | 59.9 | 59.9 | 59.9 | 59.9 |
DMIZ4) | 0.45 | |||||
NMIZ5) | 0.45 | |||||
IBIZ6) | 0.5 | |||||
TEDA-L337) | 0.4 | |||||
TEDA-L33/ET8) | 0.32/0.04 | |||||
TEDA-L33/DT9) | 0.32/0.04 | |||||
水 | 5.0 | 5.0 | 5.0 | 5.0 | 5.0 | 5.0 |
泡沫稳定剂10) | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 |
INDEX | 105 | 105 | 105 | 105 | 105 | 105 |
反应性(秒) | ||||||
白化时间 | 8 | 8 | 8 | 11 | 10 | 10 |
起发时间 | 116 | 110 | 109 | 100 | 102 | 105 |
泡沫的物理性能 | ||||||
中心密度(kg/m3) | 22.5 | 22.9 | 23.0 | 22.1 | 21.5 | 21.9 |
成型性10) | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 2 |
表面脆性11) | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
空气渗透性(ft3/min) | 3.0 | 2.8 | 2.5 | 1.0 | 1.2 | 1.2 |
对泡沫内部的尺寸进行观察,并根据下述五个级别对其分级。
1:基本未观察到
2:小
3:中等
4:大
5:非常大12)表面脆性评价:
对泡沫表面状况进行观察,当用手指触摸泡沫表面时,根据下述五个级别对表面剥离程度(表面脆性)进行分级。
1:一点也没有剥离
2:有轻微剥离
3:中等
4:剥离相当多
5:从表面的剥离深度为1cm或更多
表5
备注:1)聚醚多元醇(A):一种通过环氧乙烷与丙三醇反应,随后与环氧丙烷反应合成的羟值为56mg-KOH/g的聚醚多元醇。环氧乙烷比率=16%,末端仲OH比率=100%2)聚醚多元醇(B):一种通过环氧丙烷与丙三醇反应,随后与环氧乙烷反应合成的羟值为56mg-KOH/g的聚醚多元醇。环氧乙烷比率=20%,末端仲OH比率=72.5%3)聚醚多元醇(C):一种通过只有环氧丙烷与丙三醇的加聚反应制备的羟值为56mg-KOH/g的聚醚多元醇(GP3000,Sanyo ChemicalIndustries,Ltd.生产)4)T-80:甲苯异氰酸酯,Nippon Polyurethane Industry Co.,Ltd.生产5)1-(二甲基氨基)-4-甲基哌嗪(TOYOCAT-DT,Tosoh Corporation生产)6)双(2-二甲基氨乙基)醚(TOYOCAT-DT,Tosoh Corporation生产)7)N,N,N’,N”,N”-五甲基二乙烯基三胺(TOYOCAT-DT,TosohCorporation生产)8)以重量百分比计算,1,2-二甲基咪唑的70%的乙二醇溶液(TOYOCAT-DM70,Tosoh Corporation生产)9)硅氧烷泡沫稳定剂,Nippon Unicar Co.,Ltd.生产10)成型性评价:
试验12 | 试验13 | 试验14 | 比较试验14 | 比较试验15 | 比较试验16 | |
配方(根据重量的份数) | ||||||
聚醚多元醇(A)1) | 40 | 40 | 40 | 100 | ||
聚醚多元醇(B)2) | 60 | 60 | 60 | 100 | ||
聚醚多元醇(C)3) | 100 | |||||
异氰酸酯4) | 59.9 | 59.9 | 59.9 | 59.9 | 59.9 | 59.9 |
NP5) | 0.4 | |||||
NP/ET6) | 0.32/0.04 | |||||
NP/DT7) | 0.32/0.04 | |||||
DMIZ8) | 0.45 | 0.45 | 0.45 | |||
水 | 5.0 | 5.0 | 5.0 | 5.0 | 5.0 | 5.0 |
泡沫稳定剂9) | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 |
INDEX | 105 | 105 | 105 | 105 | 105 | 105 |
反应性(秒) | ||||||
白化时间 | 11 | 10 | 10 | 11 | 9 | 12 |
起发时间 | 96 | 90 | 92 | 124 | 420 | 126 |
泡沫的物理性能 | ||||||
中心密度(kg/m3) | 21.6 | 20.8 | 20.9 | 25.3 | 22.8 | 28.7 |
成型性10) | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 2 |
表面脆性11) | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
空气渗透性(ft3/min) | 1.2 | 1.5 | 1.4 | 3.1 | ≤0.1 | 0.4 |
对泡沫内部的尺寸进行观察,并根据下述五个级别对其分级。
1:基本未观察到
2:小
3:中等
4:大
5:非常大9)表面脆性评价:
对泡沫表面状况进行观察,当用手指触摸泡沫表面时,根据下述五个级别对表面剥离程度(表面脆性)进行分级。
1:一点也没有剥离
2:有轻微剥离
3:中等
4:剥离相当多
5:从表面的剥离深度为1cm或更多
表6
备注:1)聚醚多元醇(A):一种通过环氧乙烷与丙三醇反应,随后与环氧丙烷反应合成的羟值为56mg-KOH/g的聚醚多元醇。环氧乙烷比率=16%,末端仲OH比率=100%2)聚醚多元醇(B):一种通过环氧丙烷与丙三醇反应,随后与环氧乙烷反应合成的羟值为56mg-KOH/g的聚醚多元醇。环氧乙烷比率=20%,末端伯OH比率=72.5%3)聚醚多元醇(C):一种通过只有环氧丙烷与丙三醇的加聚反应制备的羟值为56mg-KOH/g的聚醚多元醇(GP3000,Sanyo ChemicalIndustries,Ltd.生产)4)T-80:甲苯异氰酸酯,Nippon Polyurethane Industry Co.,Ltd.生产5)以重量百分比计算,三乙烯基二胺的33.3%的二丙二醇溶液(TEDA-L33,Tosoh Corporation生产)6)双(2-二甲基氨乙基)醚(TOYOCAT-ET,Tosoh Corporation生产)7)N,N-二甲基氨基乙醇(试剂产品)8)1,8-二氮杂-双环-[5.4.0]十一碳烯-7(试剂产品)9)1,3,5-三(N,N-二甲基氨基丙基)六氢-S-三吖嗪(试剂产品)10)硅氧烷泡沫稳定剂,Nippon Unicar Co.,Ltd.生产11)成型性评价:
比较试验17 | 比较试验18 | 比较试验19 | 比较试验20 | 比较试验21 | 比较试验22 | |
配方(根据重量的份数) | ||||||
聚醚多元醇(A)1) | 100 | 40 | 40 | 40 | ||
聚醚多元醇(B)2) | 100 | 60 | 60 | 60 | ||
聚醚多元醇(C)3) | 100 | 100 | ||||
异氰酸酯4) | 59.9 | 59.9 | 59.9 | 59.9 | 59.9 | 59.9 |
TEDA-L335)/ET6) | 0.32/0.04 | 0.32/0.04 | 0.32/0.04 | |||
DMEA7) | 0.6 | |||||
DBU8) | 0.6 | |||||
TRC9) | 1.0 | |||||
水 | 5.0 | 5.0 | 5.0 | 5.0 | 5.0 | 5.0 |
泡沫稳定剂10) | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 |
INDEX | 105 | 105 | 105 | 105 | 105 | 105 |
反应性(秒) | ||||||
白化时间 | 11 | 9 | 12 | 10 | 12 | 11 |
起发时间 | 108 | 100 | 108 | 105 | 108 | 111 |
泡沫的物理性能 | ||||||
中心密度(kg/m3) | 22.9 | 21.3 | 23.5 | 21.4 | 收缩 | 收缩 |
成型性11) | 3 | 1 | 3 | 3 | - | - |
表面脆性12) | 5 | 1 | 5 | 2 | - | - |
空气渗透性(ft3/min) | 1.8 | 0.1 | 0.2 | 2.1 | - | - |
对泡沫内部的尺寸进行观察,并根据下述五个级别对其分级。
1:基本未观察到
2:小
3:中等
4:大
5:非常大12)表面脆性评价:
对泡沫表面状况进行观察,当用手指触摸泡沫表面时,根据下述五个级别对表面剥离程度(表面脆性)进行分级。
1:一点也没有剥离
2:有轻微剥离
3:中等
4:剥离相当多
5:从表面的剥离深度为1cm或更多
表7
备注:1)聚醚多元醇(A):一种通过环氧乙烷与丙三醇反应,随后与环氧丙烷反应合成的羟值为56mg-KOH/g的聚醚多元醇。环氧乙烷比率=16%,末端仲OH比率=100%2)聚醚多元醇(B):一种通过环氧丙烷与丙三醇反应,随后与环氧乙烷反应合成的羟值为56mg-KOH/g的聚醚多元醇。环氧乙烷比率=20%,末端伯OH比率=72.5%3)T-80:甲苯异氰酸酯,Nippon Polyurethane Industry Co.,Ltd.生产4)N,N,N’,N”,N”-四甲基六亚甲基乙烯基二胺(TOYOCAT-MR,TosohCorporation生产)5)N-甲基哌嗪(试剂产品)6)N-乙基吗啉(试剂产品)7)二甲基苄胺(试剂产品)8)硅氧烷泡沫稳定剂,Nippon Unicar Co.,Ltd.生产9)成型性评价:
比较试验23 | 比较试验24 | 比较试验25 | 比较试验26 | |
配方(根据重量的份数) | ||||
聚醚多元醇(A)1) | 40 | 40 | 40 | 40 |
聚醚多元醇(B)2) | 60 | 60 | 60 | 60 |
异氰酸酯3) | 59.9 | 59.9 | 59.9 | 59.9 |
MR4) | 0.35 | |||
NMP5) | 1.5 | |||
DEM6) | 2.0 | |||
DB7) | 1.6 | |||
水 | 5.0 | 5.0 | 5.0 | 5.0 |
泡沫稳定剂8) | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 |
INDEX | 105 | 105 | 105 | 105 |
反应性(秒) | ||||
白化时间 | 10 | 7 | 8 | 10 |
起发时间 | 105 | 103 | 113 | 112 |
泡沫的物理性能 | ||||
中心密度(kg/m3) | 23.5 | 24.3 | 24.6 | 23.4 |
成型性10) | 2 | 5 | 5 | 3 |
表面脆性11) | 1 | 5 | 5 | 2 |
空气渗透性(ft3/min) | 0.5 | - | - | 1.8 |
对泡沫内部的尺寸进行观察,并根据下述五个级别对其分级。
1:基本未观察到
2:小
3:中等
4:大
5:非常大10)表面脆性评价:
对泡沫表面状况进行观察,当用手指触摸泡沫表面时,根据下述五个级别对表面剥离程度(表面脆性)进行分级。
1:一点也没有剥离
2:有轻微剥离
3:中等
4:剥离相当多
5:从表面的剥离深度为1cm或更多
从表4~7可以清楚地理解到,根据本发明所述实施例,可以获得具有良好成型性、表面不会发生脆裂且具有高空气渗透性的氨基甲酸乙酯泡沫。相反,正如比较实施例14~16所示,即使使用了本发明所述催化剂,在没有使用本发明所述混合多元醇的情况下,所获得的氨基甲酸乙酯的空气渗透性较差且密度较大,因此不能满足商业需求。进一步而言,正如比较实施例17~26所示,在使用了除本发明所述催化剂之外的催化剂的情况下,所获得的氨基甲酸乙酯的成型性较差且表面非常易脆,因此不能满足商业需求。
下边将参考下述实施例和对比实施例对本发明的第三个实施方案进行描述,但不应该认为本发明受其限制。
制备实施例5聚醚多元醇(A)的制备
将184.0克丙三醇(试剂产品)和4克氢氧化钾(试剂产品)放到一个配备有温度计和搅拌器的10公升高压锅中,并将混合物加热到120℃。在120℃的温度下,用计量泵在4小时内将环氧丙烷(2,442.7克)引入其中,并在120℃的温度下边搅拌边使混合物进行加聚反应。在维持反应温度不变的同时使反应再持续2小时。用计量泵在5小时内将930.6克环氧乙烷引入反应混合物。在维持反应温度不变的同时使反应再持续3小时。用计量泵在4小时内将2,442.7克环氧丙烷引入其中,在维持反应温度不变的同时使反应再持续2小时。在聚合完成后,通过中和、脱水和过滤纯化反应混合物。这样获得的多元醇的羟值为56mg-KOH/g,粘度为485cPs/25℃。作为NMR分析的结果,在多元醇链末端没有发现伯OH基,但仲OH基存在于所有多元醇链末端。这样获得的被称作“聚醚多元醇(A)”的多元醇被用于下述实施例和比较实施例。
制备实施例6聚醚多元醇(B)的制备
将184.0克丙三醇(试剂产品)和4克氢氧化钾(试剂产品)放到一个配备有温度计和搅拌器的10公升高压锅中,并将混合物加热到120℃。在120℃的温度下,用计量泵在8小时内将环氧丙烷(4,303.8克)引入其中,并在120℃的温度下边搅拌边使混合物进行加聚反应。在维持反应温度不变的同时使反应再持续2小时。接着,用计量泵在3小时内将1,512.2克环氧乙烷引入反应混合物。在维持反应温度不变的同时使反应再持续3小时。在聚合完成后,用中和、脱水和过滤纯化反应混合物。这样获得的多元醇的羟值为56mg-KOH/g,粘度为495cPs/25℃,环氧乙烷含有的重量比为20%。作为NMR分析的结果,在多元醇链末端的伯OH基的摩尔百分比是72.5%。这样获得的被称作“聚醚多元醇(B)”的多元醇被用于下述实施例和比较实施例。
制备实施例71-羟丙基-2-甲基咪唑的制备
将82.1克2-甲基咪唑(试剂产品)和200克甲醇(试剂产品)放到一个配备有温度计和搅拌器的1公升高压锅中,在用氮气净化后,边搅拌边将混合物加热到100℃。在100℃的温度下,用计量泵在1小时内将环氧丙烷(58.1克)引入其中,并在100℃的温度下边搅拌边使混合物进行加聚反应。在引入环氧丙烷之后,在维持反应温度为120℃的同时使反应再持续2小时。在反应完成后,将反应混合物进行蒸馏操作,以获得121.2克的期望产品1-羟丙基-2-甲基咪唑。蒸馏条件是210℃/1.1Kpa。这样获得的被称作“Cat-A”的胺催化剂被用于下述
实施例和比较实施例。
制备实施例8N,N-二甲基-N’,N’-双(2-羟丙基)丙二胺的制备
将204.4克N,N-二甲基丙二胺(试剂产品)放到一个配备有温度计和搅拌器的1公升高压锅中,在用氮气净化后,边搅拌边将装入的N,N-二甲基丙二胺加热到175℃。在175℃的温度下,用计量泵在3时内将环氧丙烷(240.6克)引入其中,并在175℃的温度下边搅拌边使混合物进行加聚反应。在维持反应温度为175℃的同时使反应再持续2小时。在反应完成后,将反应混合物进行蒸馏操作,以获得430.2克的期望产品N,N-二甲基-N’,N’-双(2-羟丙基)丙二胺。用蒸发器在真空中使低沸点物质进行蒸发,被称作“Cat-C”的残余物被用于下述实施例和比较实施例。
制备实施例9N-(2-羟丙基)-N,N’,N”,N”-四甲基二乙烯基三胺的制备
将103.2克二乙烯基三胺(Tosoh Corporation生产)放到一个配备有温度计和搅拌器的1公升高压锅中,在用氮气净化后,边搅拌边将所装入的二乙烯基三胺加热到80℃。在80℃的温度下,用计量泵在1时内将环氧丙烷(28.1克)引入其中,并在80℃的温度下边搅拌边使混合物进行加聚反应。在维持反应温度为80℃的同时使反应再持续2小时。在反应完成后,将反应混合物进行蒸馏操作,以获得75.2克N-(2-羟丙基)-二乙烯基三胺。用75.2克如此获得的N-(2-羟丙基)-二乙烯基三胺、100克纯净水和4克作为催化剂的R-Ni装入配备有温度计和搅拌器的1公升高压锅,在用氮气净化后,边搅拌边将混合物加热到130℃。在130℃的温度下,用计量泵在2时内将37%的福尔马林溶液(151.6克)引入其中,并在130℃的温度下边搅拌边使混合物进行加聚反应。在维持反应温度为130℃的同时使反应再持续2小时。在反应完成后,将反应混合物进行蒸馏操作,以获得91.2克的期望产品N-(2-羟丙基)-N,N’,N”,N”-四甲基二乙烯基三胺。蒸馏条件是155℃/3.6Kpa。这样获得的被称作“Cat-E”的胺催化剂被用于下述实施例和比较实施例。
实施例15~20和比较实施例27~48
软质聚氨酯泡沫体是通过如表8~12所示的多元醇和聚异氰酸酯(异氰酸酯指数=105)的配方制备的,其中催化剂和多元醇的改变以及发泡剂和泡沫稳定剂的使用如每一张表所示。测量且评价软质聚氨酯泡沫体的反应性(白化时间和起发时间)和成型泡沫的物理性能(密度和气流)。所获得的结果在表8~12给出。
氨基甲酸乙酯泡沫是在下述起泡条件下制备的。起泡条件
原材料液体温度:25±1℃
搅拌速率:3,000rpm(5秒)
成型:流入铝制盒子中(尺寸:25×25×25cm)
成型温度:45℃
在起泡后,在45℃的温度下,加热1小时使泡沫产品固化。测量项目
对下述项目进行了测量。反应性:
白化时间:起泡开始的时间(秒)
起发时间:起泡达到最大值的时间(秒)泡沫密度:
从泡沫的中心测量尺寸为20×20×20cm的样品的密度(kg/m3)泡沫的空气渗透性:
使用了Dow Air Flow Apparatus。成型性评价:
对泡沫内部的尺寸进行观察,并根据下述五个级别对其分级。
1:基本未观察到
2:小
3:中等
4:大
5:非常大表面脆性评价:
对泡沫表面状况进行观察,当用手指触摸泡沫表面时,根据下述五个级别对表面剥离程度(表面脆性)进行分级。
1:一点也没有剥离
2:有轻微剥离
3:中等
4:剥离相当多
5:从表面的剥离深度为1cm或更多挥发掉的胺催化剂的量:
根据DIN 75201-G方法来确定从泡沫中挥发掉的胺催化剂的量。具体的说,从泡沫上切掉5块大小为5×5×1cm的泡沫,测量这些切下来的泡沫的中心密度,并且装入一个500ml的平底分离烧瓶中,随后用铝箔盖住。接着,经过改形的能使冷水流入的分离烧瓶的上盖被盖到500ml的平底分离烧瓶的上部,随后用夹子固定。该容器被侵入油浴中,在100℃加温48小时。在这之后,用流动的甲醇将附着在铝箔上的胺催化剂提取出来,并且用气相色谱确定。该测定值以每克泡沫中的胺催化剂的量表示(微克)。泡沫的气味:
从泡沫上切下1块大小为5×5×5cm的泡沫,测量其中心密度,并且装入一个低温残渣瓶中,随后用盖子盖住。在这之后,用10个监测器来嗅泡沫的臭气,并且测量臭气的强度。
A:基本没有臭气
B:有轻微臭气
C:有臭气
D:有强烈臭气
表8
备注:1)聚醚多元醇(A):一种通过环氧乙烷与丙三醇反应,随后与环氧丙烷反应合成的羟值为56mg-KOH/g的聚醚多元醇。环氧乙烷比率=16%,末端仲OH比率=100%2)聚醚多元醇(B):一种通过环氧丙烷与丙三醇反应,随后与环氧乙烷反应合成的羟值为56mg-KOH/g的聚醚多元醇。环氧乙烷比率=20%,末端仲OH比率=72.5%3)T-80:甲苯异氰酸酯,Nippon Polyurethane Industry Co.,Ltd.生产4)Cat-A:1-羟丙基-2-咪唑(合成产品)5)Cat-B:N,N-二甲基丙二胺(试剂产品,Kanto Kagaku Kogyo KabushikiKaisha生产)6)Cat-C:N,N-二甲基-N’,N’-双(羟丙基)乙烯基二胺(合成产品)7)Cat-D:N,N-二甲基-1-六醇胺(试剂产品,Tokyo Kasei Kogyo Co.,Ltd.生产)8)Cat-E:N-(2-羟丙基)-N,N,N’,N’-四甲基二乙烯基三胺(合成产品)9)Cat-F:2-((2-(2-(二甲基氨基)乙氧基)乙基)甲基氨基)乙醇(Texacat-ZF10,Huntsman corporation生产)10)硅氧烷泡沫稳定剂,L580,Nippon Unicar Co.,Ltd.生产11)成型性评价:
试验15 | 试验16 | 试验17 | 试验18 | 试验19 | 试验20 | |
配方(根据重量的份数) | ||||||
聚醚多元醇(A)1) | 60 | 60 | 60 | 60 | 60 | 60 |
聚醚多元醇(B)2) | 40 | 40 | 40 | 40 | 40 | 40 |
异氰酸酯3) | 59.9 | 59.9 | 59.9 | 59.9 | 59.9 | 59.9 |
Cat-T4) | 0.8 | |||||
Cat-B5) | 0.6 | |||||
Cat-C6) | 1.0 | |||||
Cat-D7) | 0.8 | |||||
Cat-D/Cat-E8) | 0.4/0.18 | |||||
Cat-E/Cat-F9) | 0.4/0.15 | |||||
水 | 5.0 | 5.0 | 5.0 | 5.0 | 5.0 | 5.0 |
泡沫稳定剂10) | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 |
INDEX | 105 | 105 | 105 | 105 | 105 | 105 |
反应性(秒) | ||||||
白化时间 | 9 | 9 | 9 | 9 | 9 | 9 |
起发时间 | 98 | 105 | 110 | 107 | 103 | 105 |
泡沫的物理性能 | ||||||
中心密度(kg/m3) | 22.5 | 23.0 | 22.6 | 21.5 | 21.2 | 21.3 |
成型性11) | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
表面脆性12) | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
空气渗透性(ft3/min) | 2.6 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.3 | 1.6 |
挥发掉的胺催化剂量(μg/g) | ≤1 | ≤1 | ≤1 | 120 | 60 | 90 |
泡沫的臭气13) | A | A | A | A | A | A |
对泡沫内部的尺寸进行观察,并根据下述五个级别对其分级。
1:基本未观察到
2:小
3:中等
4:大
5:非常大12)表面脆性评价:
对泡沫表面状况进行观察,当用手指触摸泡沫表面时,根据下述五个级别对表面剥离程度(表面脆性)进行分级。
1:一点也没有剥离
2:有轻微剥离
3:中等
4:剥离相当多
5:从表面的剥离深度为1cm或更多13)泡沫臭气:
A:基本没有臭气
B:有轻微臭气
C:有臭气
D:有强烈臭气
表9
备注:1)聚醚多元醇(A):一种通过环氧乙烷与丙三醇反应,随后与环氧丙烷反应合成的羟值为56mg-KOH/g的聚醚多元醇。环氧乙烷比率=16%,末端仲OH比率=100%2)聚醚多元醇(B):一种通过环氧丙烷与丙三醇反应,随后与环氧乙烷反应合成的羟值为56mg-KOH/g的聚醚多元醇。环氧乙烷比率=20%,末端仲OH比率=72.5%3)聚醚多元醇(C):一种通过只有环氧丙烷与丙三醇的加聚反应制备的羟值为56mg-KOH/g的聚醚多元醇(GP3000,Sanyo ChemicalIndustries,Ltd.生产)4)T-80:甲苯异氰酸酯,Nippon Polyurethane Industry Co.,Ltd.生产5)1-羟丙基-2-咪唑(合成产品)6)N,N-二甲基丙二胺(试剂产品,Kanto Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha生产)7)硅氧烷泡沫稳定剂,L580,Nippon Unicar Co.,Ltd.生产8)成型性评价:
比较试验27 | 比较试验28 | 比较试验29 | 比较试验30 | 比较试验31 | 比较试验32 | |
配方(根据重量的份数) | ||||||
聚醚多元醇(A)1) | 100 | 100 | ||||
聚醚多元醇(B)2) | 100 | 100 | ||||
聚醚多元醇(C)3) | 100 | 100 | ||||
异氰酸酯4) | 59.9 | 59.9 | 59.9 | 59.9 | 59.9 | 59.9 |
Cat-A5) | 0.8 | 0.8 | 0.8 | |||
Cat-B6) | 0.6 | 0.6 | 0.6 | |||
水 | 5.0 | 5.0 | 5.0 | 5.0 | 5.0 | 5.0 |
泡沫稳定剂7) | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 |
INDEX | 105 | 105 | 105 | 105 | 105 | 105 |
反应性(秒) | ||||||
白化时间 | 9 | 8 | 12 | 9 | 8 | 12 |
起发时间 | 100 | 98 | 110 | 105 | 100 | 118 |
泡沫的物理性能 | ||||||
中心密度(kg/m3) | 25.3 | 21.2 | 25.8 | 24.6 | 21.3 | 26.5 |
成型性8) | 1 | 1 | 3 | 3 | 1 | 3 |
表面脆性9) | 1 | 1 | 2 | 3 | 1 | 3 |
空气渗透性(ft3/min) | 3.4 | 0.3 | 0.2 | 1.3 | ≤0.1 | ≤0.1 |
挥发掉的胺催化剂量(μg/g) | ≤1 | ≤1 | ≤1 | ≤1 | ≤1 | ≤1 |
泡沫的臭气10) | A | A | A | A | A | A |
对泡沫内部的尺寸进行观察,并根据下述五个级别对其分级。
1:基本未观察到
2:小
3:中等
4:大
5:非常大9)表面脆性评价:
对泡沫表面状况进行观察,当用手指触摸泡沫表面时,根据下述五个级别对表面剥离程度(表面脆性)进行分级。
1:一点也没有剥离
2:有轻微剥离
3:中等
4:剥离相当多
5:从表面的剥离深度为1cm或更多10)泡沫臭气:
A:基本没有臭气
B:有轻微臭气
C:有臭气
D:有强烈臭气
表10
备注:1)聚醚多元醇(A):一种通过环氧乙烷与丙三醇反应,随后与环氧丙烷反应合成的羟值为56mg-KOH/g的聚醚多元醇。环氧乙烷比率=16%,末端仲OH比率=100%2)聚醚多元醇(B):一种通过环氧丙烷与丙三醇反应,然后与环氧乙烷反应合成的羟值为56mg-KOH/g的聚醚多元醇。环氧乙烷比率=20%,末端伯OH比率=72.5%3)聚醚多元醇(C):一种通过只有环氧丙烷与丙三醇的加聚反应制备的羟值为56mg-KOH/g的聚醚多元醇(GP3000,Sanyo ChemicalIndustries,Ltd.生产)4)T-80:甲苯异氰酸酯,Nippon Polyurethane Industry Co.,Ltd.生产5)N,N-二甲基-N’,N’-双(羟丙基)乙烯基二胺(合成产品)6)N,N-二甲基1-六醇胺(试剂产品,Tokyo Kasei Kogyo Co.,Ltd.生产)7)硅氧烷泡沫稳定剂,L580,Nippon Unicar Co.,Ltd.生产8)成型性评价:
比较试验33 | 比较试验34 | 比较试验35 | 比较试验36 | 比较试验37 | 比较试验38 | |
配方(根据重量的份数) | ||||||
聚醚多元醇(A)1) | 100 | 100 | ||||
聚醚多元醇(B)2) | 100 | 100 | ||||
聚醚多元醇(C)3) | 100 | 100 | ||||
异氰酸酯4) | 59.9 | 59.9 | 59.9 | 59.9 | 59.9 | 59.9 |
Cat-A5) | 1.0 | 1.0 | 1.0 | |||
Cat-B6) | 0.8 | 0.8 | 0.8 | |||
水 | 5.0 | 5.0 | 5.0 | 5.0 | 5.0 | 5.0 |
泡沫稳定剂7) | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 |
INDEX | 105 | 105 | 105 | 105 | 105 | 105 |
反应性(秒) | ||||||
白化时间 | 9 | 8 | 12 | 9 | 8 | 12 |
起发时间 | 100 | 98 | 110 | 105 | 100 | 118 |
泡沫的物理性能 | ||||||
中心密度(kg/m3) | 23.9 | 21.4 | 24.6 | 24.6 | 21.3 | 26.5 |
成型性8) | 3 | 1 | 3 | 3 | 1 | 3 |
表面脆性9) | 3 | 1 | 4 | 3 | 1 | 4 |
空气渗透性(ft3/min) | 1.9 | 0.1 | 0.2 | 1.5 | ≤0.1 | ≤0.1 |
挥发掉的胺催化剂量(μg/g) | ≤1 | ≤1 | ≤1 | 123 | 125 | 120 |
泡沫的臭气10) | A | A | A | A | A | A |
对泡沫内部的尺寸进行观察,并根据下述五个级别对其分级。
1:基本未观察到
2:小
3:中等
4:大
5:非常大9)表面脆性评价:
对泡沫表面状况进行观察,当用手指触摸泡沫表面时,根据下述五个级别对表面剥离程度(表面脆性)进行分级。
1:一点也没有剥离
2:有轻微剥离
3:中等
4:剥离相当多
5:从表面的剥离深度为1cm或更多10)泡沫臭气:
A:基本没有臭气
B:有轻微臭气
C:有臭气
D:有强烈臭气
表11
备注:1)聚醚多元醇(A):一种通过环氧乙烷与丙三醇反应,随后与环氧丙烷反应合成的羟值为56mg-KOH/g的聚醚多元醇。环氧乙烷比率=16%,末端仲OH比率=100%2)聚醚多元醇(B):一种通过环氧丙烷与丙三醇反应,随后与环氧乙烷反应合成的羟值为56mg-KOH/g的聚醚多元醇。环氧乙烷比率=20%,末端伯OH比率=72.5%3)聚醚多元醇(C):一种通过只有环氧丙烷与丙三醇的加聚反应制备的羟值为56mg-KOH/g的聚醚多元醇(GP3000,Sanyo ChemicalIndustries,Ltd.生产)4)T-80:甲苯异氰酸酯,Nippon Polyurethane Industry Co.,Ltd.生产5)N,N-二甲基-1-六醇胺(试剂产品,Tokyo Kasei Kogyo Co.,Ltd.生产)6)N-(2-羟丙基)-N,N,N’,N’-四甲基二乙烯基三胺(合成产品)7)2-((2-(2-(二甲基氨基)乙氧基)乙基)甲基氨基)乙醇(Texacat-ZF10,Huntsman Corporation生产)8)硅氧烷泡沫稳定剂,L580,Nippon Unicar Co.,Ltd.生产9)成型性评价:
比较试验39 | 比较试验40 | 比较试验41 | 比较试验42 | 比较试验43 | 比较试验44 | |
配方(根据重量的份数) | ||||||
聚醚多元醇(A)1) | 100 | 100 | ||||
聚醚多元醇(B)2) | 100 | 100 | ||||
聚醚多元醇(C)3) | 100 | 100 | ||||
异氰酸酯4) | 59.9 | 59.9 | 59.9 | 59.9 | 59.9 | 59.9 |
Cat-D5) | 0.4 | 0.4 | 0.4 | 0.4 | ||
Cat-E6) | 0.18 | 0.18 | 0.18 | |||
Cat-F7) | 0.15 | 0.15 | 0.15 | |||
水 | 5.0 | 5.0 | 5.0 | 5.0 | 5.0 | 5.0 |
泡沫稳定剂8) | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 |
INDEX | 105 | 105 | 105 | 105 | 105 | 105 |
反应性(秒) | ||||||
白化时间 | 9 | 8 | 10 | 9 | 8 | 10 |
起发时间 | 105 | 98 | 110 | 106 | 97 | 111 |
泡沫的物理性能 | ||||||
中心密度(kg/m3) | 23.2 | 20.4 | 24.6 | 23.3 | 20.2 | 25.1 |
成型性9) | 3 | 1 | 3 | 3 | 1 | 3 |
表面脆性10) | 3 | 1 | 4 | 3 | 1 | 4 |
空气渗透性(ft3/min) | 2.3 | ≤0.1 | 0.1 | 2.4 | ≤0.1 | 0.1 |
挥发掉的胺催化剂量(μg/g) | 62 | 60 | 60 | 88 | 93 | 95 |
泡沫的臭气11) | A | A | A | A | A | A |
对泡沫内部的尺寸进行观察,并根据下述五个级别对其分级。
1:基本未观察到
2:小
3:中等
4:大
5:非常大10)表面脆性评价:
对泡沫表面状况进行观察,当用手指触摸泡沫表面时,根据下述五个级别对表面剥离程度(表面脆性)进行分级。
1:一点也没有剥离
2:有轻微剥离
3:中等
4:剥离相当多
5:从表面的剥离深度为1cm或更多11)泡沫臭气:
A:基本没有臭气
B:有轻微臭气
C:有臭气
D:有强烈臭气
表12
备注:1)聚醚多元醇(A):一种通过环氧乙烷与丙三醇反应,随后与环氧丙烷反应合成的羟值为56mg-KOH/g的聚醚多元醇。环氧乙烷比率=16%,末端仲OH比率=100%2)聚醚多元醇(B):一种通过环氧丙烷与丙三醇反应,随后与环氧乙烷反应合成的羟值为56mg-KOH/g的聚醚多元醇。环氧乙烷比率=20%,末端伯OH比率=72.5%3)T-80:甲苯异氰酸酯,Nippon Polyurethane Industry Co.,Ltd.生产4)N,N-二甲基乙醇胺(试剂产品,Kanto Ksgaku Kabushiki Kaisha生产)5)N,N,N-三甲基-N’-羟乙基-乙烯基三胺(TOYOCAT-RX5,TosohCorporation生产)6)以重量百分比表示,三乙烯基二胺的33.3%的二丙二醇溶液(TEDA-L33,Tosoh Corporation生产)7)N-乙基吗啉(试剂产品,Kanto Ksgaku Kabushiki Kaisha生产)8)硅树脂泡沫稳定剂,L580,Nippon Unicar Co.,Ltd.生产9)成型性评价:
比较试验45 | 比较试验46 | 比较试验47 | 比较试验48 | |
配方(根据重量的份数) | ||||
聚醚多元醇(A)1) | 60 | 60 | 60 | 60 |
聚醚多元醇(B)2) | 40 | 40 | 40 | 40 |
异氰酸酯3) | 59.9 | 59.9 | 59.9 | 59.9 |
Cat-G4) | 0.6 | |||
Cat-H5) | 0.6 | |||
Cat-I6) | 0.4 | |||
Cat-J7) | 2.0 | |||
水 | 5.0 | 5.0 | 5.0 | 5.0 |
泡沫稳定剂8) | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 |
INDEX | 105 | 105 | 105 | 105 |
反应性(秒) | ||||
白化时间 | 9 | 9 | 12 | 9 |
起发时间 | 100 | 105 | 105 | 115 |
泡沫的物理性能 | ||||
中心密度(kg/m3) | 23.2 | 22.8 | 22.9 | 24.9 |
成型性9) | 2 | 2 | 1 | 5 |
表面脆性10) | 3 | 2 | 1 | 5 |
空气渗透性(ft3/min) | 1.9 | 0.3 | 1.1 | - |
挥发掉的胺催化剂量(μg/g) | 1260 | 1400 | 1180 | - |
泡沫的臭气11) | B | C | C | D |
对泡沫内部的尺寸进行观察,并根据下述五个级别对其分级。
1:基本未观察到
2:小
3:中等
4:大
5:非常大10)表面脆性评价:
对泡沫表面状况进行观察,当用手指触摸泡沫表面时,根据下述五个级别对表面剥离程度(表面脆性)进行分级。
1:一点也没有剥离
2:有轻微剥离
3:中等
4:剥离相当多
5:从表面的剥离深度为1cm或更多11)泡沫臭气:
A:基本没有臭气
B:有轻微臭气
C:有臭气
D:有强烈臭气
从表8~12可以清楚地理解到,根据本发明所述实施例,可以获得具有良好成型性、表面不会发生脆裂且具有高空气渗透性的氨基甲酸乙酯泡沫。进一步而言,应该理解到通过使用本发明所述催化剂,挥发掉的胺催化剂的量非常低,而且泡沫的臭气很小。
相反,正如比较实施例27~44所示,即使使用了本发明所述催化剂,在没有使用本发明所述混合多元醇的情况下,所获得的氨基甲酸乙酯的空气渗透性较差且密度较大,因此不能满足商业需求。
进一步而言,正如比较实施例45~46所示,在使用了除本发明所述催化剂之外的活性胺催化剂的情况下,所获得的氨基甲酸乙酯的成型性较差且表面非常易脆,而且可能发生焦烧问题。而且即使使用了活性催化剂,胺催化剂也会从所获得的泡沫中挥发掉,而且泡沫本身也会产生臭气。因此,这些氨基甲酸乙酯形成的泡沫不符合商业需求。
另外,正如比较实施例47~48所示,在使用了除本发明所述催化剂之外的非活性催化剂的情况下,胺催化剂从泡沫的挥发量非常大,而且泡沫本身的臭气也存在。因此这些氨基甲酸乙酯形成的泡沫不复合商业需求。
在软质聚氨酯泡沫体的生产方法中,通过使用本发明所述配方,即使不使用锡基催化剂,形成具有良好成型性和高空气渗透性的泡沫是也可能的。
因为本发明所获得的软质聚氨酯泡沫体不含具有高毒性的催化剂,因此可以毫无担心地使用它们。进一步而言,本发明所述催化剂在预混合料中具有良好地存储稳定性,而且长时间存储泡沫成为可能,但这些问题在使用锡催化剂的传统配方中是很困难的。
另外,本发明的第三个实施方案中所用的胺催化剂是活性胺催化剂,并且可以解决臭气问题、雾翳问题以及对其它材料的污染问题。
Claims (24)
1.一种生产软质聚氨酯泡沫体的方法,包括在催化剂存在下使多元醇和聚异氰酸酯反应,其中
(1)一种在其链中含有基于全部多元醇重量的至少5wt%的氧乙烯基,并含有末端仲OH基的聚醚多元醇被用作多元醇,
(2)甲苯二异氰酸酯和/或其衍生物被用作聚异氰酸酯,和
2.一种生产软质聚氨酯泡沫体的方法,包括在催化剂存在下使多元醇和聚异氰酸酯反应,其中
(1)一种在其链中含有基于全部多元醇重量的至少5wt%的氧乙烯基,并含有末端仲OH基的聚醚多元醇被用作多元醇,
(2)甲苯二异氰酸酯和/或其衍生物被用作聚异氰酸酯,和
(3)至少一种或两种或多种选自1,2-二甲基咪唑、1-甲基咪唑、1正丁基-2-甲基咪唑、1-异丁基-2-甲基咪唑、1-(3’-二甲基氨基丙基)-咪唑、1-(3’-氨基丙基)-2-甲基咪唑、1-(3’-氨基丙基)-咪唑、1-(2’-羟丙基)-2-甲基咪唑、1-(2’-羟乙基)-咪唑、1-(2’-羟乙基)-2-甲基咪唑和1-(2’-羟乙基)-咪唑的咪唑化合物被用作催化剂,且不使用锡基催化剂。
3.如权利要求1或2所述的生产软质聚氨酯泡沫体的方法,其中所述的聚醚多元醇的羟值为33~84mg/KOH/g。
4.如权利要求1或2所述的生产软质聚氨酯泡沫体的方法,其中所述的多元醇和聚异氰酸酯是在催化剂和发泡剂存在下反应的。
5.如权利要求4所述的生产软质聚氨酯泡沫体的方法,其中所述的发泡剂是水,并且相对于每100重量份多元醇其用量为2~8重量份。
6.如权利要求4所述的生产软质聚氨酯泡沫体的方法,其中所述的发泡剂是二氧化碳。
7.一种生产软质聚氨酯泡沫体的方法,包括在催化剂和发泡剂存在下使多元醇和聚异氰酸酯反应,其中
(1)一种在其链中含有基于全部多元醇重量的至少5wt%的氧乙烯基,并含有末端仲OH基,且其羟值为33~84mg/KOH/g的聚醚多元醇被用作多元醇,
(2)甲苯二异氰酸酯和/或其衍生物被用作聚异氰酸酯,和
(3)至少一种或两种或多种选自1,2-二甲基咪唑、1-甲基咪唑、1正丁基-2-甲基咪唑、1-异丁基-2-甲基咪唑、1-(3’-二甲基氨基丙基)-咪唑、1-(3’-氨基丙基)-2-甲基咪唑、1-(3’-氨基丙基)-咪唑、1-(2’-羟丙基)-2-甲基咪唑、1-(2’-羟乙基)-咪唑、1-(2’-羟乙基)-2-甲基咪唑和1-(2’-羟乙基)-咪唑的咪唑化合物被用作催化剂,而不使用锡基催化剂,和
(4)用水作发泡剂,并且相对于每100重量份多元醇其用量为2~8重量份。
8.一种生产软质聚氨酯泡沫体的方法,包括在催化剂存在下使多元醇和聚异氰酸酯反应,其中
(1)(A)一种在其链中含有基于全部多元醇重量的至少5wt%的氧乙烯基,并含有末端仲OH基的聚醚多元醇被用作多元醇,和(B)一种含有至少5wt%(基于全部多元醇重量)的末端伯OH基的聚醚多元醇,这两种聚醚多元醇被联合用作多元醇,
(2)甲苯二异氰酸酯和/或其衍生物被用作聚异氰酸酯,
(3)至少一种或两种或多种选自用如下通式表示的咪唑化合物:其中R1、R2和R3独立为氢原子、含有1~4个碳原子的烷基或苯基;R4表示氢原子、含有1~4个碳原子的烷基、苄基、乙烯基、烯丙基、苯基或氰乙基,三乙二胺和N-甲基-N’-(2-二甲基氨基乙基)哌嗪被用作催化剂,和
(4)不使用锡基催化剂。
9.如权利要求8所述的生产软质聚氨酯泡沫体的方法,其中每一聚醚多元醇(A)与聚醚多元醇(B)的羟值为33~84mg/KOH/g。
10.如权利要求8或9所述的生产软质聚氨酯泡沫体的方法,其中所述的聚醚多元醇(A)与聚醚多元醇(B)的重量比为10/90到90/10。
11.一种生产软质聚氨酯泡沫体的方法,包括在催化剂存在下使多元醇和聚异氰酸酯反应,其中
(1)(A)一种在其链中含有基于全部多元醇重量的至少5wt%的氧乙烯基,并含有末端仲OH基的聚醚多元醇被用作多元醇,和(B)一种含有至少5wt%(基于全部多元醇重量)的末端伯OH基的聚醚多元醇,这两种聚醚多元醇被联合用作多元醇,
(2)甲苯二异氰酸酯和/或其衍生物被用作聚异氰酸酯,
(2)使用一种或多种选自1,2-二甲基咪唑、1-甲基咪唑、1正丁
基-2-甲基咪唑和1-异丁基-2-甲基咪唑的咪唑化合物作为催
化剂;和
(3)不使用锡基催化剂。
12.如权利要求8~11中的任一项所述的生产软质聚氨酯泡沫体的方法,其中反应是进一步在一种或两种或多种选自发泡剂、泡沫稳定剂、交联剂、增链剂、着色剂、阻燃剂和抗氧化剂的助剂的存在下进行的。
13.如权利要求12所述的生产软质聚氨酯泡沫体的方法,其中发泡剂是水,并且相对于每100重量份多元醇其用量为0.5~8重量份。
14.如权利要求12所述的生产软质聚氨酯泡沫体的方法,其中发泡剂是二氧化碳。
15.一种生产软质聚氨酯泡沫体的方法,包括在催化剂和发泡剂存在下使多元醇和聚异氰酸酯反应,其中
(1)(A)一种在其链中含有基于全部多元醇重量的至少5wt%的氧乙烯基,并含有末端仲OH基的聚醚多元醇,和(B)一种含有至少5wt%(基于全部多元醇重量)的末端伯OH基的聚醚多元醇,这两种聚醚多元醇被联合用作多元醇,其中聚醚多元醇(A)和聚醚多元醇(B)的重量比率为10/90~90/10,
(2)甲苯二异氰酸酯和/或其衍生物被用作聚异氰酸酯,
(3)至少一种或两种或多种选自1,2-二甲基咪唑、1-甲基咪唑、1
正丁基-2-甲基咪唑、三乙二胺和N-甲基-N’-(2-二甲基氨基
乙基)哌嗪的咪唑化合物用作催化剂,并且不使用锡基催化
剂,且
(4)用水作为发泡剂,并且相对于每100重量份多元醇其用量为
0.5~8重量份。
16、一种生产软质聚氨酯泡沫体的方法,包括在催化剂存在下使多元醇和聚异氰酸酯反应,其中
(1)(A)一种在其链中含有基于全部多元醇重量的至少5wt%的氧乙烯基,并含有末端仲OH基的聚醚多元醇被用作多元醇,和(B)一种含有至少5wt%(基于全部多元醇重量)的末端伯OH基的聚醚多元醇,这两种聚醚多元醇被联合用作多元醇,
(2)苯二异氰酸酯和/或其衍生物被用作聚异氰酸酯,
(3)至少一种或两种或多种选自用如下通式(1)表示的化合物:其中R1、R2和R3独立为氢原子、含有1~4个碳原子的烷基或羟烷基、苯基、苄基、乙烯基、烯丙基或氰乙基;R4表示氨基丙基、二甲基氨基丙基或用如下分子式表示的取代基:其中R5表示氢原子或含有1~4个碳原子的烷基;p表示1~3的整数,
用如下通式(2)表示的一种化合物:其中R6和R7独立为含有1~4个碳原子的烷基、二甲基氨基丙基或二乙基氨基丙基,并且R6和R7可以相互直接结合或通过氮原子或氧原子结合形成环状结构;R8表示含有2~16个碳原子的烯烃基,
用如下通式(3)表示的一种化合物:其中R9和R10独立为含有1~4个碳原子的烷基、二甲基氨基丙基或二乙基氨基丙基,并且R9和R10可以相互直接结合或通过氮原子或氧原子结合形成环状结构;R11表示含有3~16个碳原子的烯烃基,R12表示含有2~3个碳原子的烯烃基;m1表示0~2的整数;R13表示含有1~4个碳原子的烷基或用如下分子式表示的取代基:
-(R12-O)m1-R12-OHR12和
m1的定义同上,
用如下通式(4)表示的一种化合物:其中R14和R15独立为含有1~4个碳原子的烷基、二甲基氨基丙基或二乙基氨基丙基,并且R14和R15可以相互直接结合或通过氮原子或氧原子形成环状结构;R16表示含有3~16个碳原子的烯烃基,
用如下通式(6)表示的一种化合物:其中R21、R22和R23独立为含有1~4个碳原子的烷基;R24表示一个氢原子或一个甲基;
m3和n独立为1~3的整数,这些化合物被用作催化剂,和
(4)不使用锡基催化剂。
17、一种生产软质聚氨酯泡沫体的方法,包括在催化剂存在下使多元醇和聚异氰酸酯反应,其中
(1)(A)一种在其链中含有基于全部多元醇重量的至少5wt%的氧乙烯基,并含有末端仲OH基的聚醚多元醇,和(B)一种含有至少5wt%(基于全部多元醇重量)的末端伯OH基的聚醚多元醇,这两种聚醚多元醇被联合用作多元醇,
(2)甲苯二异氰酸酯和/或其衍生物被用作聚异氰酸酯,
(3)使用一种或多种选自1-(3’-氨基丙基)-2-甲基咪唑、1-(3’-氨基丙基)-咪唑、1-(2’-羟丙基)-2-甲基咪唑、1-(2’-羟丙基)-咪唑、1-(2’-羟乙基)-咪唑、1-(2’-羟乙基)-2-甲基咪唑、N,N-二甲基丙二胺、N,N-二甲基-N’,N’-双(羟乙基)丙二胺、N,N-二甲基-N’,N’-双(2-羟丙基)丙二胺、N,N-二甲基-1-六醇胺、N-(2-羟丙基)-N,N’,N”,N”-四甲基二乙烯基三胺、2-((2-(2-二甲基氨基乙氧基)乙基)甲基氨基)乙醇和1-((2-(2-二甲基氨基)乙氧基)乙基)甲基氨基)-2-丙醇的化合物作为催化剂,
(4)不使用锡基催化剂。
18.如权利要求16或17所述的生产软质聚氨酯泡沫体的方法,其中所述聚醚多元醇(A)与聚醚多元醇(B)各自的羟值为33~84mg/KOH/g。
19.如权利要求16~18中的任一项所述的生产软质聚氨酯泡沫体的方法,其中所述的聚醚多元醇(A)与聚醚多元醇(B)的重量比为10/90到90/10。
20.如权利要求16~19中的任一项所述的生产软质聚氨酯泡沫体的方法,其中所述的反应是进一步在一种或两种或多种选自发泡剂、泡沫稳定剂、交联剂或增链剂、着色剂、阻燃剂和抗氧化剂的助剂的存在下进行的。
21.如权利要求20所述的生产软质聚氨酯泡沫体的方法,其中所述的发泡剂是水,并且相对于每100重量份多元醇其用量为0.5~8重量份。
22.如权利要求20所述的生产软质聚氨酯泡沫体的方法,其中所述的发泡剂是二氧化碳。
23.如权利要求16~22中的任一项所述的生产软质聚氨酯泡沫体的方法,其中所述的软质聚氨酯泡沫体是软质板状泡沫或软质热成型泡沫。
24、一种生产软质聚氨酯泡沫体的方法,包括在催化剂和发泡剂存在下使多元醇和聚异氰酸酯反应,其中
(1)(A)一种在其链中含有基于全部多元醇重量的至少5wt%的氧乙烯基,并含有末端仲OH基的聚醚多元醇,和(B)一种含有至少5wt%(基于全部多元醇重量)的末端伯OH基的聚醚多元醇,这两种聚醚多元醇被联合用作多元醇,其中聚醚多元醇(A)和聚醚多元醇(B)的重量比为10/90~90/10,
(2)甲苯二异氰酸酯和/或其衍生物被用作聚异氰酸酯,
(3)使用一种或多种选自1-(3’-氨基丙基)-2-甲基咪唑、1-(3’-氨基丙基)-咪唑、1-(2’-羟丙基)-2-甲基咪唑、1-(2’-羟丙基)-咪唑、1-(2’-羟乙基)-咪唑、1-(2’-羟乙基)-2-甲基咪唑、N,N-二甲基丙二胺、N,N-二甲基-N’,N’-双(羟乙基)丙二胺、N,N-二甲基-N’,N’-双(2-羟丙基)丙二胺、N,N-二甲基-1-六醇胺、N-(2-羟丙基)-N,N’,N”,N”-四甲基二乙烯基三胺、2-((2-(2-二甲基氨基乙氧基)乙基)甲基氨基)乙醇和1-((2-(2-二甲基氨基)乙氧基)乙基)甲基氨基)-2-丙醇的化合物作为催化剂,不使用锡基催化剂。
(4)使用水作为发泡剂,并且相对于每100重量份多元醇其用量为0.5~8重量份。
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