KR100550372B1

KR100550372B1 - 폴리우레탄 폼의 물성 개선을 위한 3차 아미노 알킬아미드 촉매

Info

Publication number: KR100550372B1
Application number: KR1020040000039A
Authority: KR
Inventors: 부르데니우크후안헤수스
Original assignee: 에어 프로덕츠 앤드 케미칼스, 인코오포레이티드
Priority date: 2003-01-03
Filing date: 2004-01-02
Publication date: 2006-02-09
Also published as: CN100384900C; CN1515601A; KR20040062884A; JP2004211093A; JP4004463B2; MXPA03012057A

Abstract

본 발명은 발포제로서 물, 기포 안정화제, 겔화 촉매, 발포 촉매 및 3차 아미노 알킬 아미드 촉매 조성물의 존재 하에 유기 폴리이소시아네이트와 폴리올을 반응시키는 단계를 포함하는 폴리우레탄 폼의 제조 방법에 관한 것이다. 상기 촉매 조성물은 하기 화학식 1로 나타낸다:

화학식 1

상기 식에서, R¹, R², R³, R⁴, R⁵, R⁶, A 및 n은 명세서에 정의되어 있는 바와 같고, 상기 화학식 1의 3차 아미노 알킬 아미드 촉매는 산 차단된다.

Description

폴리우레탄 폼의 물성 개선을 위한 3차 아미노 알킬 아미드 촉매{TERTIARY AMINO ALKYL AMIDE CATALYSTS FOR IMPROVING THE PHYSICAL PROPERTIES OF POLYURETHANE FOAMS}

관련 출원

본 출원은 2003년 1월 3일 출원된 출원 번호 제10/336,555호의 일부 계속 출원이다.

발명의 배경

본 발명은 폴리우레탄 폼의 제조를 위한 촉매로서 3차 아미노 알킬 아미드의 용도에 관한 것이다.

본 발명은 폴리우레탄 폼의 제조를 위한 3차 아미노 알킬 아미드에 관한 것이다. 폴리우레탄 폼은 널리 알려져 있으며, 자동차, 주택 및 기타 산업에 사용되고 있다. 그러한 폼은 여러 가지 첨가제의 존재 하에 폴리이소시아네이트와 폴리올의 반응에 의해 생성된다. 한 가지 그러한 첨가제는 반응 발열의 결과로서 기화되어 중합 덩어리가 기포를 형성하도록 하는 클로로플루오로카본(CFC) 발포제이다. CFC가 성층권 내 오존을 고갈시킨다는 발견은 CFC 사용을 최소화하라는 법안을 결 과하였다. 그러므로, 물과 폴리이소시아네이트의 반응에 의해 발생되는 이산화탄소(CO₂)로 발포가 수행되는 수 발포(water blown) 기포의 생성이 더욱 더 중요하게 되었다. 3차 아민 촉매는 발포(CO₂를 발생시키는 물과 폴리이소시아네이트의 반응)와 겔화(폴리올과 이소시아네이트의 반응)을 촉진하는 데 통용된다.

선택적으로 발포 또는 겔화를 촉진할 수 있는 3차 아민 촉매의 능력은 특정 폴리우레탄 폼의 제조를 위한 촉매의 선택에서 중요한 고찰이다. 촉매가 발포 반응을 지나치게 높은 정도로 촉진하는 경우, 이소시아네이트와 폴리올의 충분한 반응이 일어나기 전에 많은 CO₂가 방출되고, CO₂가 제제 밖으로 버블링되어 기포가 붕괴될 것이다. 불량한 질의 기포가 생성될 것이다. 이와는 대조적으로, 촉매가 겔화 반응을 너무 강하게 촉진하는 경우, 상당한 중합도가 일어난 후에 CO₂의 실질적인 부분이 방출될 것이다. 마찬가지로, 불량한 질의 기포가 생성될 것이며, 이 시점에서는 고밀도, 파괴되거나 불량하게 형성된 기포 및 다른 바람직하지 않은 양태를 특징으로 한다.

일반적으로, 3차 아민 촉매는 심한 악취가 나고, 불쾌하며, 대부분은 그 저분자량으로 인해 고휘발성을 갖는다. 폼 공정 중의 3차 아민의 방출은 심각한 안전성 및 독성 문제점을 제공하며, 주문 생산품으로부터의 잔류 아민 방출은 대체로 바람직하지 않다.

장쇄 알킬기(C₆ 이상) 및 지방산을 가진 카르복실산으로부터 유도된 아미드 작용기를 함유하는 아민 촉매는 이 작용기가 없는 관련 구조와 비교하였을 때 증가 된 분자량 및 수소 결합 능력과 감소된 휘발성 및 악취를 가진다. 또한, 아미드 작용기를 함유하는 촉매는 반응 중에 폴리우레탄 중합체로 화학 결합하며, 최종 생성물로부터 방출되지 않는다. 통상적으로, 이 개념을 구현하는 촉매 구조는 활성을 완화시키고, 발포(물-이소시아네이트)와 겔화(폴리올-이소시아네이트) 반응을 가변적인 정도로 촉진하기에는 부족하다.

미국 특허 제4,242,467호에는 폴리우레탄 폼 제조용 촉매로서의 모르폴리노 및 피페라지노 치환 우레아의 용도가 개시되어 있다.

미국 특허 제4,644,017호에는 주변 물질의 구성성분을 변색 또는 변화시키지 않는 폴리이소시아네이트 부가 생성물의 제조에서의 3차 아미노기를 가진 특정한 확산 안정성 아미노 알킬 우레아의 용도가 개시되어 있다. 디메틸아미노-프로필아민 및 우레아의 반응 생성물인 촉매 A와 촉매 D가 구체적으로 교시되어 있다.

미국 특허 제4,007,140호에는 폴리우레탄 제조용 저 취기 촉매로서의 N,N'-비스(3-디메틸아미노프로필)우레아의 용도가 개시되어 있다. N-(3-디메틸아미노프로필)-포름아미드의 용도도 폴리우레탄 폼의 제조를 위한 촉매로서 기재되어 있다.

미국 특허 제4,012,445호에는 폴리우레탄 폼 제조용 촉매로서의 베타-아미노 카르보닐 화합물의 용도가 개시되어 있다. 이들 촉매에서, 베타-아미노 부분은 디알킬아미노 또는 N-모르폴리노 또는 N,N'-피페라지노 복소환 핵으로서 제공되며, 카르보닐 부분은 아미도 또는 에스테르기로서 제공된다.

미국 특허 제4,735,970호에는 특별한 아민-CO₂ 부가물과 이들 부가물의 균질한 혼합물을 사용하여 다공질 폴리우레탄을 제조하는 방법이 개시되어 있다. 또한, N-(3-디메틸아미노프로필)-포름아미드도 폴리우레탄 폼의 제조를 위한 촉매로서 기재되어 있다.

미국 특허 제5,200,434호에는 알킬렌 옥시드 폴리에테르의 아미드 유도체의 사용 및 폴리우레탄 폼 제조에서의 그 용도가 개시되어 있다.

미국 특허 제5,302,303호, 제5,374,486호 및 제5,124,367호에는 난연제를 함유하는 이소시아네이트 조성물의 안정화에 필요한 성분으로서 지방 아미도 아민의 용도가 개시되어 있다. 이소시아네이트 반응성 조성물의 저장 수명 안정성은 난연제, 특히 인, 아연, 안티몬 및 알루미늄을 주성분으로 하는 것의 첨가에 의하여 종종 악영향을 받는다. 지방 아미노 아미드를 사용하면, 이러한 이소시아네이트 혼합물의 저장 안정성이 개선된다.

본 발명은 발포제로서 물, 기포 안정화제, 겔화 촉매, 발포 촉매 및 3차 아민 아미드 촉매 조성물의 존재 하에 유기 폴리이소시아네이트와 폴리올을 반응시키는 단계를 포함하는 폴리우레탄 폼의 제조 방법에 관한 것이다. 상기 촉매 조성물은 하기 화학식 1로 표시된다:

상기 식에서,

A는 CH 또는 N을 나타내고;

R¹은 수소 또는 하기 화학식이며:

n은 1 내지 3의 정수이고;

R² 및 R³은 각각 수소 또는 C₁-C₆ 직쇄 또는 분지쇄 알킬기를 나타내며;

R⁴ 및 R⁵는 A가 N을 나타낼 경우, 각각 C₁-C₆ 직쇄 또는 분지쇄 알킬기를 나타내거나, 또는 R⁴와 R⁵는 A가 N을 나타낼 경우, 함께 C₂-C₅알킬렌 기를 나타내거나; 또는 R⁴와 R⁵는 A가 CH 또는 N을 나타낼 경우, 함께 NR⁷을 함유하는 C₂-C₅알킬렌기일 수 있고, 여기서 R⁷은 수소, C₁-C₄ 직쇄 또는 분지쇄 알킬기 및 하기 화학식으로 구성된 군 중에서 선택되며:

R⁶은 C₅-C₃₅ 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 알켄일 또는 아릴기를 나타낸다.

본 발명은 수 발포 가요성 폴리우레탄 폼의 제조를 위한 반응성 촉매 조성물을 제공한다. 촉매 조성물은 이소시아네이트와 반응할 수 있는 아미드 작용기로부 터 반응성 N-H 기를 함유하여 촉매를 폴리우레탄 중합체에 고정화시켜서 아민 방출이 없는 폴리우레탄 폼을 제공할 수 있다.

겔화 또는 발포 조촉매와 함께 이러한 촉매를 사용하면, 폼의 물성이 개선되고, 폼의 가공성을 향상된다. 겔화 촉매로서, 이러한 아미드 촉매를 발포 조촉매와 함께 사용하면, 폼의 기류가 개선된다. 개선된 기류는 폼의 개선된 치수 안정성의 지표인 폼의 개선된 다공성 및 연속성(openness)을 의미한다. 또한, 겔화 촉매로서, 이러한 아미드 촉매를 발포 조촉매와 함께 사용하면, 폼의 압착력(force-to-crush)이 개선, 즉 감소된다. 감소된 압착력이란, 폼이 보다 용이하게 압축되는 것을 의미하는데, 이는 가공 중의 폼 수축을 최소화하는 데 중요한 이점이 된다. 발포 촉매로서, 이러한 아미드 촉매를 겔화 조촉매와 함께 사용하면, 폼의 하중 보유 특성이 개선된다. 그러한 고분자량 화합물이 폴리우레탄의 제조에서 양호한 촉매 활성을 갖는다는 것은 놀라운 일인데, 그 이유는 종래 기술에서는 이들이 혼합 시점에서 반응하고, 폴리우레탄 공정에서 초기에 중합체 매트릭스에 도입됨으로써 그 이동성이 제한된다고 시사하였기 때문이다.

본 발명의 다른 구체예는 본 발명의 반응성 촉매를 지연 작용 촉매를 얻기 위해 상이한 산으로 차단된 것으로 제공한다. 그러한 산 차단된 촉매는 본 발명의 조성물의 고유 이점 이외에, 가요성 성형 및 강성 폴리우레탄 폼에 유리할 수 있는 지연 작용을 제공하는 것으로 예상된다.

본 발명은 3차 아미노 알킬 아미드를 포함하는 반응성 촉매 조성물을 사용하 여 폴리우레탄 폼을 제조하는 방법을 제공한다. 상기 아미드는 R⁶-CO₂H 유형의 카르복실산으로부터 유도되며, 상기 식에서 R⁶은 C₅-C₃₅ 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 알켄일 또는 아릴기이다. 통상적으로, 반응성 촉매 조성물은 모노- 및/또는 비스-(3차 아미노 알킬) 우레아 겔화 촉매 및 발포 촉매의 존재 하에 사용된다. 촉매는 아미드 작용기로부터의 반응성 N-H 기를 함유할 수 있는데, 이는 촉매가 폴리우레탄 매트릭스와 반응하여 여기에 고정될 수 있도록 하여 아민 취기 또는 아민 방출이 없는 폴리우레탄 폼을 생성한다.

본 발명의 반응성 촉매 조성물은 다음 세 가지 부분: 3차 아민 부분, 아미드 부분 및 장쇄 알킬 부분(R⁶)으로 나타낼 수 있다. 3차 아민 부분은 폴리우레탄 폼 제조용 촉매를 제공한다. 아미드 부분은 생성된 폴리우레탄 폼이 아민 취기 또는 아민 방출이 없도록 촉매를 폴리우레탄 매트릭스와 반응시키는 작용기를 제공한다. 장쇄 알킬 부분은 인열 강도 및 인장 강도, 파단 연신율(%) 및 압축 세트와 같은 물성을 개선함으로써 촉매의 성능을 개선시킨다.

실시예 7은 아미드 부분이 단순한 카르복실산, 예컨대 포름산 또는 아세트산으로부터 유도된 통상의 디알킬 아미노 아미드는 수행되지 않으며, 장쇄 알킬쇄 또는 지방산 대응부도 마찬가지라는 것을 보여준다. 아미노 아미드 촉매, 예컨대 N-(3-디메틸아미노프로필)-포름아미드 또는 N-(3-디메틸아미노프로필)-아세트아미드는 현 공업 표준에 따라 그 자체로 수행되지 않는다(DABCO(등록상표) BLV 촉매). 이러한 화합물들의 성능 제한은 당업계에 매우 잘 인식되어 있으며, 유사한 제한이 관련 구조에 대해 예상된다. N-(3-디메틸아미노프로필)-2-에틸헥사미드 또는 N-(3-디메틸아미노프로필)-라우르아미드와 같은 화합물은 N-(3-디메틸아미노프로필)-포름아미드 및 N-(3-디메틸아미노프로필)-아세트아미드와 같이 수행할 것으로 예상되며, 통상적으로 고 이용 수준을 초래하는 고분자량을 갖는다는 추가 제한을 가질 것이다.

실시예 10에서, N-(3-디메틸아미노프로필)-코코아미드(DMAPA-코코아미드)와 겔화제(DABCO(등록상표) NE1060 촉매)의 조합을 발포 촉매(TEXACAT(등록상표) ZF-10 촉매)와 함께 사용하였다. 생성된 폼의 물성을 측정하고, 현 공업 표준(DABCO(등록상표) NE1060 촉매)과 비교하였다. 결과는 DABCO(등록상표) NE1060 촉매가 점진적이고 부분적으로 DMAPA-코코아미드로 치환될 때, 생성된 폼의 물성은 공업 표준에 일관되게 접근하였다는 것을 보여준다. 이러한 결과는 폼의 물성이 개선되고, 현 공업 표준인 일과성 촉매로 된 폼과 비슷하게 되도록 체계적으로 변할 수 있다는 것을 가리킨다.

놀랍게도, 본 개시 문헌에 제공된 실시예는 고급 알킬쇄 및 지방산 유도체가 그 저분자량 대응부보다 낫게 수행하는데, 그 이유는 발생 속도 프로필이 대부분의 경우에서 현재의 일과성 공업 표준과 중복될 수 있기 때문이다. N-(3-디메틸아미노프로필)-포름아미드 및 N-(3-디메틸아미노프로필)-아세트아미드 내 Me₂N-부분은, 예를 들면 N-(3-디메틸아미노프로필)-라우르아미드 내 Me₂N-부분보다 촉매적으로 덜 활성이다. 더욱이, 지방 아미드의 분자량이 표준보다 훨씬 더 크더라도 촉매 이용률은 여전히 적절하다. 본 발명의 촉매 조성물의 더 높은 활성이 적절한 이용률 수준을 설명할 수 있지만, 이 증강된 활성의 이유는 명백하지 않으며, 완저히 이해되지는 않고 있다. 또한, 그 이점은 종래의 비일과성 겔화 촉매가 새로운 촉매 조성물로 체계적으로 대체될 때 동력학적 속도 정합뿐만 아니라, 폼 물성의 체계적인 개선에 국한되지 않는다.

본 발명에 따른 촉매 조성물은 이소시아네이트 작용기와 활성 수소 함유 화합물, 즉 알콜, 폴리올, 아민 또는 물 간의 반응을 촉매화한다. 또한, 촉매 조성물은 폴리올 히드록실기와 이소시아네이트의 우레탄(겔화) 반응을 촉매화하여 폴리우레탄을 생성하고, 물과 이소시아네이트의 발포 반응을 촉매화하여 발포 폴리우레탄 제조를 위한 이산화탄소를 방출한다.

가요성 폴리우레탄 폼 생성물은, 예를 들면 헥사메틸렌 디스카르네이트, 페닐렌 디스카르네이트, 톨루엔 디스카르네이트(TDI) 및 4,4'-디페닐메탄 디스카르네이트(MDI)를 비롯한, 당업계에 공지된 임의의 적당한 유기 폴리이소시아네이트를 사용하여 제조한다. 시판 혼합물로서 2,4- 및 2,6-TDI를 개별적으로 또는 함께 사용하는 것이 특히 적당하다. 다른 적당한 이소시아네이트는 시중에 "미정제 MDI"로 알려져 있고, 듀퐁 케미컬스에서 PAPI로 판매되고 있으며, 4,4'-디페닐메탄 디스카르네이트 약 60%와 다른 이성질체 및 유사체 고급 폴리이소시아네이트와 함께 포함하는 디이소시아네이트의 혼합물이다. 또한, 폴리이소시아네이트와 폴리에테르 또는 폴리에스테로 폴리올의 부분 예비반응 혼합물을 포함하는 폴리이소시아네이트의 "프레폴리머"도 적당하다.

폴리우레탄 조성물의 성분으로서 적당한 폴리올의 예시적인 예는 폴리알킬렌 에테르 및 폴리에스테르 폴리올이다. 폴리알킬렌 에테르 폴리올로는 폴리(알킬렌 옥시드) 중합체, 예컨대 폴리(에틸렌 옥시드) 및 폴리(프로필렌 옥시드) 중합체, 및 디올 및 트리올을 비롯한 다가올 화합물, 예컨대 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 1,3-부탄디올, 1,4-부탄디올, 1,6-부탄디올, 네오펜틸 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 펜타에리트리톨, 글리세롤, 디글리세롤, 트리메틸올 프로판 및 유사한 저분자량 폴리올로부터 유도된 말단 히드록실기를 가진 공중합체가 있다.

본 발명의 실시에서, 단일 고분자량 폴리에테르 폴리올을 사용할 수 있다. 또한, 고분자량 폴리에테르 폴리올의 혼합물, 예컨대 이작용성 및 삼작용성 물질 및/또는 상이한 분자량 또는 상이한 화학 조성 물질의 혼합물을 사용할 수 있다.

유용한 폴리에스테르 폴리올로는 디카르복실산과 과량의 디올, 예컨대 아디프산과 에틸렌 글리콜 또는 부탄디올, 또는 락톤과 과량의 디올, 예컨대 카프로락톤과 프로필렌 글리콜을 반응시킴으로써 생성된 것들이 있다.

폴리에스테르 및 폴리에테르 폴리올 이외에, 마스터 뱃치 또는 프레믹스 조성물은 흔히 중합체 폴리올을 함유한다. 중합체 폴리올은 폼의 내변형성을 증가시키기 위하여, 즉 폼의 하중 보유 특성을 증가시키기 위하여 폴리우레탄 폼에 사용된다. 현재, 두 가지 상이한 유형의 중합체 폴리올이 하중 보유 개선을 달성하기 위하여 사용된다. 그라프트 폴리올로서 기술되는 제1 유형은 비닐 단량체가 그라프 트 공중합된 트리올로 구성된다. 스티렌과 아크릴로니트릴이 통상의 해당 단량체이다. 폴리우레아 변성 폴리올인 제2 유형은 디아민과 TDI의 반응에 의해 형성된 폴리우레아 분산체를 함유하는 폴리올이다. TDI는 과량으로 사용되기 때문에, TDI 일부는 폴리올과 폴리우레아 모두와 반응할 수 있다. 이 제2 유형의 중합체 폴리올은 PIPA 폴리올이라고 하는 변이체를 갖는데, 이는 TDI와 폴리올 내 알칸올아민의 계내 중합에 의해 형성된다. 하중 보유 요건에 따라서, 중합체 폴리올은 마스터 뱃치의 폴리올 부분 20 내지 80%를 구성할 수 있다.

폴리우레탄 폼 제제에서 발견되는 다른 통상의 제제로는 사슬 연장제, 예컨대 에틸렌 글리콜 및 부탄디올; 가교제, 예컨대 디에탄올아민, 디이소프로판올아민 트리에탄올아민 및 트리프로판올아민; 발포제, 예컨대 물, CFC, HCFC, HFC, 펜탄 등; 및 기포 안정화제, 예컨대 실리콘 계면활성제가 있다.

본 발명에 따른 겔화 촉매 및 발포 촉매를 함유하는 일반 폴리우레탄 가요성 폼 제제는 중량부(pbw) 단위로 하기 성분을 포함한다:

폴리올	20-100
중합체 폴리올	80-0
실리콘 계면활성제	1-2.5
발포제	2-4.5
가교제	0.5-2
촉매	0.25-2
이소시아네이트 지수	70-115

촉매 조성물은 하기 화학식 1로 표시되는 3차 아미노 알킬 아미드 조성물을 포함한다:

화학식 1

상기 식에서,

A는 CH 또는 N을 나타내고;

R¹은 수소 또는 하기 화학식이며:

n은 1 내지 3의 정수이고;

R⁴ 및 R⁵는 A가 N을 나타낼 경우, 각각 C₁-C₆ 직쇄 또는 분지쇄 알킬기를 나타내거나, 또는 R⁴와 R⁵는 A가 N을 나타낼 경우, 함께 C₂-C₅알킬렌 기를 나타내거나; 또는 R⁴와 R⁵는 A가 CH 또는 N을 나타낼 경우, 함께 NR⁷을 함유하는 C₂-C₅알킬렌기일 수 있고, 여기서 R⁷은 수소, C₁-C₄ 직쇄 또는 분지쇄 알킬기 및 하기 화학식으로 구 성된 군 중에서 선택되며:

R¹, R² 및 R³은 각각 수소를 나타내고, R⁴ 및 R⁵는 A가 N을 나타낼 경우, 각각 메틸기를 나타내는 것이 바람직하다. R⁴와 R⁵는 A가 CH를 나타낼 경우, 함께 -CH₂CH₂N(CH₃)CH₂-를 나타낼 수 있다. n은 2 또는 3을 나타내는 것이 바람직하다.

고급 알킬 및 지방산으로부터 유도되는 디알킬아미노 아미드의 예시적인 예는 2-에틸헥산산, 코코넛유 지방산, 톨유 지방산, 카프로산, 헵틸산, 카프릴산, 펠라르곤산, 카프르산, 헨데칸산, 라우르산, 트리데칸산, 미리스트산, 펜타데칸산, 팔미트산, 마르가르산, 스테아르산, 올레산, 리놀레산, 리놀렌산, 리시놀레산, 노나데칸산, 아라키드산, 헨에이코산산, 베헨산, 트리코산산, 리그노세르산, 펜타코산산, 세로트산, 헵타코산산, 몬탄산, 노나코산산, 멜리스산, 헨트리아콘탄산, 도트리아콘탄산, 트리트리아콘탄산, 테트라콘탄산, 헥사트리아콘탄산 또는 지방족 또는 방향족 치환 유도체, 예컨대 9- 및 10-페닐스테아르산 및 관련 구조로부터 유도된 N-(3-디메틸아미노프로필)-아미드, N-(2-디메틸아미노에틸)-아미드, N-메틸-3-아미노에틸 피롤리딘 아미드, 4,10-디아자-4,10,10-트리메틸-7-옥사운데카아민 아미드 및 임의의 디메틸아미노- 또는 디알킬아미노-알킬, 또는 알킬 치환 아미드가 있다.

바람직한 아민은 N-(3-디메틸아미노프로필)-아미드이다. 바람직한 산은 2-에틸헥산산, 코코넛유 지방산 및 톨유 지방산으로 구성된 군 중에서 선택된다.

아미드는 카르복실산과 해당 3차 알킬 아민을 적당한 몰비로 80℃ 내지 300℃, 바람직하게는 100℃ 내지 200℃의 고온에서 물을 제거하면서 반응시킴으로써 제조한다. 아미드는 당업계에 공지된 바와 같이 증류 또는 크로마토그래피에 의해 더 정제할 수 있다.

소정의 가공 이점에 따라서, 아미드는 겔화 촉매, 예컨대 3차 아민 또는 적당한 전이 금속 촉매 및/또는 발포 촉매와 함께 사용할 수 있다.

적당한 3차 아민 겔화 촉매의 예로는 에어 프로덕츠 앤드 케미컬스 인코포레이티드에서 DABCO(등록상표) 33LV 촉매로서 시판되는 디아자비시클로옥탄(트리에틸렌디아민), 퀴누클리딘 및 치환 퀴누클리딘, 치환 피롤리딘 및 피롤리지딘이 있지만, 이들로 국한되는 것은 아니다. 적당한 3차 아민 발포 촉매의 예로는 에어 프로덕츠 앤드 케미컬스 인코포레이티드에서 DABCO(등록상표) BL11 촉매로서 시판되는 비스디메틸아미노에틸 에테르, 펜타메틸-디에틸렌트리아민 및 관련 조성물, 고급 퍼메틸화 폴리아민, 2-[N-(디메틸아미노에톡시에틸)-N-메틸아미노]에탄올 및 관련 구조, 알콕실화 폴리아민, 이미다졸-보론 조성물 및 아미노 프로필-비스(아미노에틸)에테르 조성물이 있지만, 이들로 국한되는 것은 아니다.

본 발명의 다른 구체예에서, 본 발명의 반응성 촉매는 상이한 산으로 차단되어 지연 작용 촉매를 얻을 수 있다. 그러한 산 차단 촉매는 본 발명의 고유 이점 이외에, 지연 작용을 제공하는 것으로 예상되는데, 이는 가요성 성형 및 강성 폴리우레탄 폼에서 이점이 될 수 있다. 산 차단 촉매는 당업계에 널리 공지되어 있는 바와 같이 단순히 촉매 조성물과 카르복실산, 예컨대 포름산, 아세트산, 2-에틸헥산산, 글루콘산, N-(2-히드록시에틸)이미노디아세트산 등을 반응시킴으로써 얻을 수 있다. 얻어지는 염은 촉매 활성이 아니며, 따라서 염의 해리가 발생하기 시작하기에 충분히 온도가 높아질 때까지 폴리우레탄/발포 반응을 활성화하지 않는다. 본 발명의 산 차단 촉매는 반응 개시의 지연이 요구되는 경우의 성형된 가요성 및 강성 폼에서 그 주요 적용예를 찾아볼 수 있다. 이 지연은 점도를 서서히 증가시켜서 몰드를 적당히 충전시키는 한편, 전체 성형 시간을 최대 생산성 유지가 가능한 정도로 짧게 유지시킨다.

아미드 및 3차 아민 겔화 또는 발포 촉매를 포함하는 촉매 조성물의 촉매 유효량은 폴리우레탄 제제에 사용될 수 있다. 촉매 조성물의 보다 특히 적당한 양은 폴리우레탄 제제 내 폴리올 100 부당 약 0.01 내지 10 중량부(pphp), 바람직하게는 0.05 내지 2 pphp 범위일 수 있다.

촉매 조성물은 조합하여 사용하거나, 또한 다른 3차 아민, 유기주석 또는 우레탄 분야에 널리 알려진 카르복실레이트 우레탄 촉매를 포함한다.

본 발명을 가요성 폴리우레탄 폼 제조에 유용한 것으로서 설명하였지만, 본 발명은 반가요성 및 강성 폴리우레탄 폼을 제조하는 데 사용할 수도 있다. 강성 폴리우레탄 폼은 강성 폼 내 더 높은 이소시아누레이트 레벨의 존재로 가요성 폴리우레탄 폼과 구별될 수 있다. 통상적으로, 가요성 폼은 중량 평균 분자량(Mw) 4000 내지 5000 및 히드록실가(OH#) 28 내지 35의 통상의 트리올과 함께, 폼 조성물 내 전체 폴리올 함량의 부분으로서 중합체 폴리올을 사용한다. 이와는 대조적으로, 강성 폴리우레탄 폼 조성물은 히드록실 작용기가 3 내지 8이고 OH#가 160 내지 700인 500 내지 1000 Mw 폴리올을 사용한다. 또한, 강성 폼은 폼 조성물의 이소시아네이트(NCO) 지수로 가요성 폼과 구별될 수 있다. 통상적으로, 강성 폼 조성물은 100 내지 300 NCO 지수를 사용하는 반면에, 통상적으로 가요성 폼 조성물은 70 내지 115 NCO 지수를 요한다.

본 발명에 따른 촉매 조성물을 함유하는 일반 폴리우레탄 강성 절연 폼 제제는 중량부(pbw) 단위로 하기 성분을 포함한다:

폴리올	100
실리콘 계면활성제	1-3
발포제	0-50
물	0-8
촉매	0.5-15
이소시아네이트 지수	80-300

적층(절연판) 및 기구 폼 제조의 경우, NCO 지수는 통상적으로 100 내지 300이고, 연속 기포 폼 제조의 경우, NCO 지수는 통상적으로 100 내지 120이며, 폼은 대체로 모두 수 발포된다.

반가요성 성형 폼은 자동차 분야에서 많은 용도에 이용되고 있다. 주 용도는 계기판 및 내장 트림이다. 본 발명에 따른 촉매 조서물을 함유하는 통상의 반가요성 폼 제제는 중량부(pbw) 단위로 하기 성분을 포함한다:

SPECFLEX NC 630 폴리올	80.0
SPECFLEX NC 710 공중합체	20.0
가교제	1.5
물	2.2
촉매	0.5-10
흑색 착색제	0.3
부착 촉진제	2.0
기포 개방제	1.0
중합체 MDI, 지수	105

2 가지 주성분은 베이스 폴리올과 공중합체 폴리올(CPP)이다. 베이스 폴리올은 70 내지 100% 수준으로 사용된다. 베이스 폴리올의 분자량은 트리올의 경우 4500 내지 6000 범위이고, 디올의 경우 2000 내지 4000이다. 에틸렌 옥시드 캡핑된 폴리에테르 폴리올은 베이스 폴리올로서 대부분의 폴리에스테르 폴리올을 대체하였다. 1차 히드록실 함량은 대체로 75% 이상이고, 캡핑 범위는 통상적으로 10 내지 20%이다. 다른 주성분은 CPP인데, 이는 0 내지 20% 수준으로 사용된다. 베이스 폴리올과 CPP는 저분자량 가교제와 혼합되어 경도를 형성하고, 더 신속한 이형을 촉진한다. 가교제의 수준은 최종 부품의 경도 요건에 따라 다르다. 물 수준은 3 내지 6 파운드의 자유 발생 밀도를 제공하도록 선택한다. 또한, 기포 개방제는 경화 사이클 중에 내부 폼 압력을 감소시키고, 따라서 압력 완화 공극 및 "분할선"을 감소시키기 위해 반가요성 폼에 사용한다. 부착 촉진제는 폴리우레탄 폼과 비닐 스킨 간의 부착력을 개선하기 위하여 비닐 스킨의 질에 따라서 첨가할 수 있다. 본발명의 촉매 조성물을 사용하면, 종래의 아민 촉매로 통상적으로 관찰되는 비닐 스킨의 변색을 감소시킬 수 있는데, 그 이유는 아미드 작용기의 N-H 기가 이소시아네이트와 반응하여 폴리우레탄 중합체와 공유 결합을 형성하기 때문이다.

실시예 1

N-(3-디메틸아미노프로필)-아세트아미드(DMAPA-아세트아미드)의 합성

테플론 코팅된 자기 교반 막대 및 압력 균형 강하 깔대기가 장착된 500 ㎖ 삼구 둥근 바닥 플라스크에 3-디메틸아미노프로필아민(DMAPA) 83.8 g을넣었다. 과량의 아세트산(210 g)을 반응 혼합물에 서서히 가하는 한편, 온도를 열전쌍으로 모니터링하였다. 첨가 말미에, 액체를 5 시간 동안 환류 가열하고, 반응의 진행을 GC에 의해 모니터링하였다. 과량의 아세트산을 증류 제거하여 담황색 액체로서 N,N-디메틸아미노프로필아미노-아세트아미드 118 g을 얻었다.

실시예 2

N-(3-디메틸아미노프로필)-포름아미드(DMAPA-포름아미드)의 합성

테플론 코팅된 자기 교반 막대 및 압력 균형 강하 깔대기가 장착된 500 ㎖ 삼구 둥근 바닥 플라스크에 DMAPA 80 g을 넣었다. 과량의 포름산(160 g)을 반응 혼합물에 서서히 가하는 한편, 온도를 열전쌍으로 모니터링하였다. 첨가 말미에, 액체를 2 시간 동안 환류 가열하고, 반응의 진행을 GC에 의해 모니터링하였다. 생성물을 감압 하에 증류하여 투명한 무색 액체로서 N,N-디메틸아미노프로필아미노-포름아미드 93.4 g을 얻었다.

실시예 3

N-(3-디메틸아미노프로필)-2-에틸헥사아미드(DMAPA-2-에틸헥사아미드)의 합성

테플론 코팅된 자기 교반 막대 및 압력 균형 강하 깔대기가 장착된 500 ㎖ 삼구 둥근 바닥 플라스크에 DMAPA 100 g을 넣었다. 2-에틸헥산산(120 g)의 첨가를 열전쌍으로 모니터링하였다. 첨가 말미에, 액체를 환류 가열하고, 반응의 진행을 GC에 의해 모니터링하였다. 반응 말미에 과량의 DMAPA를 감압 하에 제거하여 맑은 황색 액체로서 3-(N,N-디메틸아미노)-1-(2-에틸헥산오일)-프로피온아미드 190 g을 얻었다.

실시예 4

N-(3-디메틸아미노프로필)-라우르아미드(DMAPA-라우르아미드)의 합성

테플론 코팅된 자기 교반 막대 및 압력 균형 강하 깔대기가 장착된 500 ㎖ 삼구 둥근 바닥 플라스크에 DMAPA 88 g을 넣었다. 라우르산(100 g)을 반응 혼합물에 서서히 가하는 한편, 온도를 열전쌍으로 모니터링하였다. 첨가 말미에, 액체를 환류 가열하고, 반응이 진행됨에 따라서 물을 제거하였다. 반응이 종결되면, 과량의 DMAPA를 감압 하에 제거하여 황색 고형물로서 3-(N,N-디메틸아미노)-1-(라우로일)-프로피온아미드 141 g을 얻었다. DPG(디프로필렌 글리콜) 중의 52% 용액을 촉매로서 사용하였다.

실시예 5

N-(3-디메틸아미노프로필)-코코아미드(DMAPA-코코아미드)의 합성

테플론 코팅된 자기 교반 막대 및 압력 균형 강하 깔대기가 장착된 500 ㎖ 삼구 둥근 바닥 플라스크에 DMAPA 88 g을 넣었다. 코코넛유 지방산(100 g)을 반응 혼합물에 서서히 가하는 한편, 온도를 열전쌍으로 모니터링하고, 첨가 말미에 액체를 환류 가열하였다. 반응이 진행됨에 따라서, 물을 주기적으로 제거하였다. 종결 되면, 과량의 DMAPA를 감압 하에 제거하여 담황색 액체로서 아미드 생성물 147 g을 얻었으며, 벤치 상에 방치하였을 때 서서히 고화되었다.

실시예 6

N-(3-디메틸아미노프로필)-톨유 아미드(DMAPA-TOFA)의 합성

테플론 코팅된 자기 교반 막대 및 압력 균형 강하 깔대기가 장착된 500 ㎖ 삼구 둥근 바닥 플라스크에 DMAPA 26 g을 넣었다. 톨유 지방산(61 g)을 반응 혼합물에 서서히 가하는 한편, 온도를 열전쌍으로 모니터링하고, 첨가 말미에 액체를 환류 가열하였다. 반응 진행됨에 따라서, 물을 주기적으로 감압 하에 제거하였다. 종결되면, 과량의 DMAPA를 감압 하에 제거하여 호박색 액체로서 아미드 생성물 74 g을 얻었다.

실시예 7

폼의 발생 속도: DMAPA-포름아미드 및 DMAPA-아세트아미드 대 공업 표준

이 실시예에서, 폴리우레탄 폼을 종래 방식으로 제조하였다. 중량부 단위의 폴리우레탄 제제는 다음과 같다:

성분	부
ARCOL E848¹	50.00
ARCOL E851²	50.00
물	2.34
DABCO(등록상표) DC 5043³	0.75
DEOA-LF⁴	1.76
DABCO 33-LV(등록상표)⁵	0.25
DABCO(등록상표) BL-11⁶	0.10
TDI	30.25
지수	100

^1-2: 시중 구입 가능한 폴리올;

³: 에어 프로덕츠 앤드 케미컬스 인코포레이티드 제품의 시판 실리콘 계면활성제;

⁴: 가교제;

⁵: DABCO 33-LV(등록상표) 촉매는 에어 프로덕츠 앤드 케미컬스 인코포레이티드 제품의 시판 촉매이다(디프로필렌 글리콜 중의 트리에틸렌디아민의 33% 용액);

⁶: DABCO(등록상표) BL-11 촉매는 에어 프로덕츠 앤드 케미컬스 인코포레이티드 제품의 시판 촉매이다(디프로필렌 글리콜 중의 비스디메틸아미노에틸에테르의 70% 용액).

제조된 각각의 폼의 경우, 촉매를 32 oz(951 ㎖) 종이컵 중의 상기 프레믹스 158 g에 가하고, 2 in(5.1 cm) 직경 교반 패들이 장착된 오버헤드 교반기를 사용하여 제제를 10 초 동안 6,000 RPM으로 혼합하였다. 충분한 TDI 80을 가하여 100 지수 폼[지수 = (몰 NCO/활성 수소의 몰) X 100]을 제조하고, 동일 교반기를 사용하여 제제를 6 초 동안 6,000 RPM으로 혼합하였다. 32 oz(951 ㎖) 컵을 정치하여 128 oz(3804 ㎖) 종이컵의 바닥 중의 구멍으로 강하시켰다. 구멍은 32 oz(951 ㎖) 컵의 가장자리를 잡을 수 있는 정도의 크기로 하였다. 폼 용기의 총 부피는 160 oz(4755 ㎖)였다. 폼은 폼 형성 공정의 말미에서 이 부피에 근접하였다. 최대 폼 높이를 기 록하였다.

다음 데이타는 DMAPA-아세트아미드와 TEXACAT(등록상표) ZF-10 촉매의 조합과 공업 표준(DABCO 33-LV(등록상표) 및 DABCO(등록상표) BL-11 촉매)과 시중에서 입수 가능한 표준 비일과성 촉매(DABCO(등록상표) NE1060 및 TEXACAT(등록상표)ZF-10 촉매)의 비교를 제공한다:

겔화 촉매 DABCO 33-LV (등록상표)	발포 촉매 DABCO (등록상표) BL-11	겔화 촉매 DABCO (등록상표) NE1060¹	발포 촉매 TEXACAT (등록상표) ZF-10²	DMAPA- 아세트 아미드	크림 시간 (초)	컵 1 시간 (초)	스트링 겔	완전 발생
0.25	0.1				7.6	17.6	60.5	123.8
		0.56	0.16		7.4	14.8	56.6	106.5
			0.16	0.43	8.1	19.9	65.8	붕괴
			0.16	0.52	8.0	18.4	붕괴	붕괴

¹: DABCO(등록상표) NE1060 촉매는 에어 프로덕츠 앤드 케미컬스 인코포레이티드 제품의 시판 촉매이다. 이 촉매는 N-(3-디메틸아미노프로필)우레아(87%) 및 N,N'-비스(3-디메틸아미노)우레아(13%)의 75% 디프로필렌 글리콜 용액이다.

²: TEXACAT(등록상표) ZF-10 촉매는 2-[N-(디메틸아미노에톡시에틸)-N-메틸아미노]에탄올을 주성분으로 하는 시판 촉매이다.

따라서, DABCO(등록상표) 33-LV 또는 DABCO(등록상표) NE1060 촉매 대신에 겔화 촉매로서 DMAPA-아세트아미드를 사용하면, 폼의 조기 붕괴가 야기된다. 붕괴는 이 제제에 대하여 테스트하였을 때 DMAPA-아세트아미드의 불량한 겔화 능력에 기인하는 것으로 추정된다.

다른 실시예에서, DMAPA-포름아미드를 동일한 절차를 사용하여 테스트하였으 며, 데이타는 하기 표로 요약할 수 있다:

겔화 촉매 DABCO 33-LV (등록상표)	발포 촉매 DABCO (등록상표) BL-11	겔화 촉매 DABCO (등록상표) NE1060	발포 촉매 TEXACAT (등록상표) ZF-10	DMAPA- 포름 아미드	크림	컵 1	스트링 겔	완전 발생
0.25	0.1				7.6	17.6	60.5	123.8
		0.56	0.16		7.4	14.8	56.6	106.5
			0.16	0.39	8.8	31.9	89.3	180+
			0.16	0.50	12.5	31.3	88.8	180+
			0.16	1.00	10.3	32.3	79.5	172.3
			0.16	1.25	9.5	31.4	73.9	붕괴

결과는 얻어진 폼이 매우 불량한 질을 가졌으며, 한 경우에서 폼이 붕괴되었다는 것을 보여준다. 매우 느린 폼 발생은 전체 발생 시간으로 입증되는데, 어떤 경우에서는 180 초를 초과한다. 불량한 촉매 거동은 대량의 촉매를 사용하는 경우에도 교정될 수 없다.

실시예 8

폼의 발생 속도: DMAPA-2-에틸헥사아민 및 DMAPA-라우르아미드 대 공업 표준

이 실시예에서, DMAPA-2-에틸헥사아민과 DMAPA-라우르아미드를 전술한 실시예에 기재된 바와 같이 공업 표준과 비교하였다. 얻어진 데이타는 하기 표로 요약할 수 있다:

겔화 촉매 DABCO 33-LV (등록상표)	발포 촉매 DABCO (등록상표) BL-11	겔화 촉매 DABCO (등록상표) NE1060	발포 촉매 TEXACAT (등록상표) ZF-10	DMAPA- 2-에틸 헥사아미드	크림	컵 1	스트링 겔	완전 발생
0.25	0.1				7.6	17.6	60.5	123.8
		0.56	0.16		7.4	14.8	56.6	106.5
			0.16	0.50	8.8	20.5	64.6	177.2
			0.16	0.62	7.7	17.9	60.6	131.8
			0.16	0.75	7.7	18.4	59.9	127.3
			0.16	0.87	7.5	17.7	60.7	129.0
			0.16	1.00	7.6	16.2	62.0	126.7

얻어진 결과는 DMAPA-2-에틸헥사아민이 DMAPA-아세트아미드 및 DMAPA-포름아미드와는 대조적으로, 공업 표준에 필적할 만한 발생 속도로 안정한 폼을 제공할 수 있음을 분명히 가리킨다. 또한, 제제 내 촉매 이용률을 증가시키는 것은 포름아미드 및 아세트아미드와는 현저하게 대조적으로 전체 발생 시간에 대한 효과를 가진다는 것이 명백하다.

겔화 촉매 DABCO 33-LV (등록상표)	발포 촉매 DABCO (등록상표) BL-11	겔화 촉매 DABCO (등록상표) NE1060	발포 촉매 TEXACAT (등록상표) ZF-10	DMAPA- 라우르 아미드	크림	컵 1	스트링 겔	완전 발생
0.25	0.1				7.6	17.6	60.5	123.6
		0.56	0.16		7.4	14.8	56.6	106.5
			0.16	1.31	7.3	17.8	58.2	135.4
			0.16	1.63	7.5	16.9	54.5	119.9
			0.16	1.95	7.1	15.7	55.4	113.2
			0.16	2.34	6.8	15.1	57.6	121.6
				1.63	10.2	30.0	78.5	180+
				1.96	8.40	27.0	74.8	180+
				2.30	8.40	25.1	68.2	180+
				2.80	8.8	22.2	66.3	180+

결과는 DMAPA-라우르아미드도 공업 표준과 거의 동일한 발생 속도 곡선으로 안정한 폼을 제공할 수 있다. 또한, 데이타는 DMAPA-라우르아미드가 단독 아민 촉매로서 그 자체로 수행될 수는 없지만, 이것은 TEXACAT(등록상표) ZF-10 촉매와 같은 발포 촉매의 존재를 요한다는 것을 나타낸다.

실시예 9

폼 발생 속도: DMAPA-아미드 및 알킬 치환 우레아 대 공업 표준

이 실시예에서, DMAPA-코코아미드를 DABCO(등록상표) NE1060 및 TEXACAT(등록상표) ZF-10 발포 촉매와 함께 사용한다. 이들 폼의 발포 속도를 전술한 실시예에 기재된 바와 같이 비교하였다. 이와 같이 얻어진 데이타는 하기에 요약한다:

겔화 촉매 DABCO 33-LV (등록상표)	발포 촉매 DABCO (등록상표) BL-11	겔화 촉매 DABCO (등록상표) NE1060	발포 촉매 TEXACAT (등록상표) ZF-10	DMAPA- 코코 아미드	크림	컵 1	스트링 겔	완전 발생
0.25	0.1				7.6	17.6	60.5	123.8
		0.56	0.16		7.4	14.8	56.6	106.5
		0.14	0.16	0.62	7.4	15.0	61.3	113.2
		0.28	0.16	0.42	7.7	16.1	59.7	124.4
		0.42	0.16	0.21	7.4	14.5	59.2	110.4

결과는 촉매 이용률 최소화가 DMAPA-코코아미드를 DABCO(등록상표) NE1060 촉매와 TEXACAT(등록상표) ZF-10 발포 촉매와 조합하였을 때 달성될 수 있는 것으로 나타났다. 얻어진 결과는 공업 표준 촉매와 완벽하게 필적한다.

실시예 10

폴리우레탄 폼의 물성

이 실시예에서, DMAPA-코코아미드와 DABCO(등록상표) NE1060 촉매의 조합을 TEXACAT(등록상표) ZF-10 촉매와 함께 사용하고, 생성된 폼의 물성을 측정하였다. 결과는 하기 나타낸 바와 같이 공업 표준과 비교하였다:

촉매 조합	겔화 촉매 DABCO 33-LV (등록상표)	발포 촉매 DABCO(등록상표) BL-11	겔화 촉매 DABCO(등록상표) NE1060	발포 촉매 ZF-10	DMAPA- 코코아미드
A	0.25	0.10
B			0.56	0.16
C			0.28	0.16	0.42
D			0.14	0.16	0.62

물성

촉매	인열 (lbf)	인장 (psi)	밀도 (lb/cu.ft)	파단 연신율 (%)	기류 (SCFM)
A	1.86 ±0.25	24.7 ±4.72	2.84 ±0.11	87.3 ±13.5	2.07 ±0.16
B	1.56 ±0.08	21.5 ±3.25	2.74 ±0.12	80.2 ±11.8	2.20 ±0.49
C	1.68 ±0.08	24.3 ±1.83	2.76 ±0.14	82.3 ± 5.3	2.18 ±0.24
D	1.85 ±0.22	25.1 ±2.17	2.85 ±0.15	84.7 ± 6.8	2.16 ±0.20

상기 표는 B에서 D로 나아감에 따라, DABCO(등록상표) NE1060 촉매는 일부 DMAPA-코코아미드로 점진적이고 부분적으로 대체하였으며, 그러한 변화의 효과는 폼의 물성이 공업 표준 A에 일관되게 근접하도록 하였음을 보여준다. 이는 폼의 물성이 현 공업 표준인 일과성 촉매로 제조된 폼을 비슷해지도록 개선되고 체계적으로 변경될 수 있음을 설명한다.

다른 물성은 유사한 경향을 나타내며, 이들은 하기 표에 간단히 요약한다:

촉매	습윤 노화50% 압축. 세트	50% 압축 세트	일본 습윤 세트	이력 현상
A	10.76 + 0.29	4.83 + 0.24	28.04 + 1.0	25.13
B	13.58 + 0.74	7.39 + 1.08	33.19 + 1.22	21.31
C	13.97 + 0.72	7.46 + 0.44	31.90 + 0.89	21.43
D	12.37 + 0.82	7.11 + 0.37	29.07 + 1.45	21.10

본 발명은 수 발포 가요성 폴리우레탄 폼의 제조를 위한 반응성 촉매 조성물을 제공한다. 촉매 조성물은 이소시아네이트와 반응할 수 있는 아미드 작용기로부터 반응성 N-H 기를 함유하여 촉매를 폴리우레탄 중합체에 고정화시켜서 아민 방출이 없는 폴리우레탄 폼을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은 본 발명의 반응성 촉매를 지연 작용 촉매를 얻기 위해 상이한 촉매로 차단된 것으로 제공한다. 그러한 산 차단된 촉매는 본 발명의 조성물의 고유 이점 이외에, 가요성 성형 및 강성 폴리우레탄 폼에 유리할 수 있는 지연 작용을 제공하는 것으로 예상된다.

Claims

발포제로서 물, 기포 안정화제, 겔화 촉매, 발포 촉매 및 하기 화학식 1로 표시되는 3차 아민 아미드 촉매 조성물의 존재 하에 유기 폴리이소시아네이트와 폴리올을 반응시키는 단계를 포함하는 폴리우레탄 폼의 제조 방법:

화학식 1

상기 식에서,

A는 CH 또는 N을 나타내고;

R¹은 수소 또는 하기 화학식이며:

n은 1 내지 3의 정수이고;

R² 및 R³은 각각 수소 또는 C₁-C₆ 직쇄 또는 분지쇄 알킬기를 나타내며;

R⁴ 및 R⁵는 A가 N을 나타낼 경우, 각각 C₁-C₆ 직쇄 또는 분지쇄 알킬기를 나타내거나, 또는 R⁴와 R⁵는 A가 N을 나타낼 경우, 함께 C₂-C₅알킬렌 기를 나타내거나; 또는 R⁴와 R⁵는 A가 CH 또는 N을 나타낼 경우, 함께 NR⁷을 함유하는 C₂-C₅알킬렌기일 수 있고, 여기서 R⁷은 수소, C₁-C₄ 직쇄 또는 분지쇄 알킬기 및 하기 화학식으로 구성된 군 중에서 선택되며:

R⁶은 C₅-C₃₅ 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 알켄일 또는 아릴기를 나타낸다.
제1항에 있어서, R¹, R² 및 R³은 각각 수소를 나타내는 것인 방법.
제1항에 있어서, R⁴ 및 R⁵는 A가 N을 나타낼 경우, 각각 메틸기를 나타내는 것인 방법.
제1항에 있어서, R⁴ 및 R⁵는 A가 CH를 나타낼 경우, 함께 -CH₂CH₂N(CH₃)CH₂-를 나타내는 것인 방법.
제1항에 있어서, n은 2 또는 3을 나타내는 것인 방법.
제1항에 있어서, 상기 3차 아민 아미드 촉매 조성물은 2-에틸헥산산, 코코넛유 지방산, 톨유 지방산, 카프로산, 헵틸산, 카프릴산, 펠라르곤산, 카프르산, 헨데칸산, 라우르산, 트리데칸산, 미리스트산, 펜타데칸산, 팔미트산, 마르가르산, 스테아르산, 올레산, 리놀레산, 리놀렌산, 리시놀레산, 노나데칸산, 아라키드산, 헨에이코산산, 베헨산, 트리코산산, 리그노세르산, 펜타코산산, 세로트산, 헵타코산산, 몬탄산, 노나코산산, 멜리스산, 헨트리아콘탄산, 도트리아콘탄산, 트리트리아콘탄산, 테트라콘탄산, 헥사트리아콘탄산, 9-페닐스테아르산 및 10-페닐스테아르산으로 구성된 군 중에서 선택되는 산으로부터 유도되는 N-(3-디메틸아미노프로필)-아미드인 방법.
제6항에 있어서, 상기 산은 2-에틸헥산산, 코코넛유 지방산 및 톨유 지방산으로 구성된 군 중에서 선택되는 것인 방법.
제1항에 있어서, 상기 3차 아민 아미드 촉매 조성물은 2-에틸헥산산, 코코넛유 지방산, 톨유 지방산, 카프로산, 헵틸산, 카프릴산, 펠라르곤산, 카프르산, 헨데칸산, 라우르산, 트리데칸산, 미리스트산, 펜타데칸산, 팔미트산, 마르가르산, 스테아르산, 올레산, 리놀레산, 리놀렌산, 리시놀레산, 노나데칸산, 아라키드산, 헨에이코산산, 베헨산, 트리코산산, 리그노세르산, 펜타코산산, 세로트산, 헵타코산산, 몬탄산, 노나코산산, 멜리스산, 헨트리아콘탄산, 도트리아콘탄산, 트리트리 아콘탄산, 테트라콘탄산, 헥사트리아콘탄산, 9-페닐스테아르산 및 10-페닐스테아르산으로 구성된 군 중에서 선택되는 산으로부터 유도되는 N-(2-디메틸아미노에틸)-아미드인 방법.
제8항에 있어서, 상기 산은 2-에틸헥산산, 코코넛유 지방산 및 톨유 지방산으로 구성된 군 중에서 선택되는 것인 방법.
제1항에 있어서, 상기 3차 아민 아미드 촉매 조성물은 2-에틸헥산산, 코코넛유 지방산, 톨유 지방산, 카프로산, 헵틸산, 카프릴산, 펠라르곤산, 카프르산, 헨데칸산, 라우르산, 트리데칸산, 미리스트산, 펜타데칸산, 팔미트산, 마르가르산, 스테아르산, 올레산, 리놀레산, 리놀렌산, 리시놀레산, 노나데칸산, 아라키드산, 헨에이코산산, 베헨산, 트리코산산, 리그노세르산, 펜타코산산, 세로트산, 헵타코산산, 몬탄산, 노나코산산, 멜리스산, 헨트리아콘탄산, 도트리아콘탄산, 트리트리아콘탄산, 테트라콘탄산, 헥사트리아콘탄산, 9-페닐스테아르산 및 10-페닐스테아르산으로 구성된 군 중에서 선택되는 산으로부터 유도되는 N-메틸-3-아미노에틸 피롤리딘 아미드인 방법.
제10항에 있어서, 상기 산은 2-에틸헥산산, 코코넛유 지방산 및 톨유 지방산으로 구성된 군 중에서 선택되는 것인 방법.
제1항에 있어서, 상기 3차 아민 아미드 촉매 조성물은 2-에틸헥산산, 코코넛유 지방산, 톨유 지방산, 카프로산, 헵틸산, 카프릴산, 펠라르곤산, 카프르산, 헨데칸산, 라우르산, 트리데칸산, 미리스트산, 펜타데칸산, 팔미트산, 마르가르산, 스테아르산, 올레산, 리놀레산, 리놀렌산, 리시놀레산, 노나데칸산, 아라키드산, 헨에이코산산, 베헨산, 트리코산산, 리그노세르산, 펜타코산산, 세로트산, 헵타코산산, 몬탄산, 노나코산산, 멜리스산, 헨트리아콘탄산, 도트리아콘탄산, 트리트리아콘탄산, 테트라콘탄산, 헥사트리아콘탄산, 9-페닐스테아르산 및 10-페닐스테아르산으로 구성된 군 중에서 선택되는 산으로부터 유도되는 4,10-디아자-4,10,10-트리메틸-7-옥사운데카아민 아미드인 방법.
제12항에 있어서, 상기 산은 2-에틸헥산산, 코코넛유 지방산 및 톨유 지방산으로 구성된 군 중에서 선택되는 것인 방법.
제1항에 있어서, 상기 3차 아민 아미드 촉매 조성물은 N-(3-디메틸아미노프로필)-2-에틸헥사아민인 방법.
제1항에 있어서, 상기 3차 아민 아미드 촉매 조성물은 N-(3-디메틸아미노프로필)-코코아미드인 방법.
제1항에 있어서, 상기 3차 아민 아미드 촉매 조성물은 N-(3-디메틸아미노프 로필)-톨유 아미드인 방법.
제1항에 있어서, 상기 겔화 촉매는 디아자비시클로옥탄(트리에틸렌디아민), 퀴누클리딘, 치환 퀴누클리딘, 치환 피롤리딘 및 치환 피롤리지딘으로 구성된 군 중에서 선택되는 것인 방법.
제1항에 있어서, 상기 발포 촉매는 비스-디메틸아미노에틸 에테르, 펜타메틸-디에틸렌트리아민, 고급 퍼메틸화 폴리아민, 2-[N-(디메틸아미노에톡시에틸)-N-메틸아미노]에탄올, 알콕시화 폴리아민, 이미다졸-보론 및 아미노 프로필-비스(아미노에틸)에테르로 구성된 군 중에서 선택되는 것인 방법.
제1항에 있어서, 중량부(pbw) 단위로 하기 성분을 반응시키는 단계를 포함하는 것인 방법:

폴리올 20-100 중합체 폴리올 80-0 실리콘 계면활성제 1-2.5 발포제 2-4.5 가교제 0.5-2 촉매 0.25-2 이소시아네이트 지수 70-115
제1항에 있어서, 상기 3차 아민 아미드 촉매 조성물은 산 차단된 것인 방법.
제20항에 있어서, 카르복실산으로 산 차단된 것인 방법.
제21항에 있어서, 상기 카르복실산은 포름산, 아세트산, 2-에틸헥산산 또는 N-(2-히드록시에틸)이미노 디아세트산인 방법.
발포제로서 물, 기포 안정화제, 겔화 촉매, 발포 촉매 및 하기 화학식 1로 표시되는 3차 아미노알킬 아미드 촉매 조성물의 존재 하에 유기 폴리이소시아네이트와 폴리올을 반응시키는 단계를 포함하는 폴리우레탄 폼의 제조 방법에서, 하기 화학식 1로 표시되는 3차 아미노 알킬 아미드 촉매 조성물을 사용하는 것을 포함하는 폼의 일반 물성을 조절 및 개선하는 방법:

화학식 1

상기 식에서,

A는 CH 또는 N을 나타내고;

R¹은 수소 또는 하기 화학식이며:

n은 1 내지 3의 정수이고;

R² 및 R³은 각각 수소 또는 C₁-C₆ 직쇄 또는 분지쇄 알킬기를 나타내며;

R⁴ 및 R⁵는 A가 N을 나타낼 경우, 각각 C₁-C₆ 직쇄 또는 분지쇄 알킬기를 나타내거나, 또는 R⁴와 R⁵는 A가 N을 나타낼 경우, 함께 C₂-C₅알킬렌 기를 나타내거나; 또는 R⁴와 R⁵는 A가 CH 또는 N을 나타낼 경우, 함께 NR⁷을 함유하는 C₂-C₅알킬렌기일 수 있고, 여기서 R⁷은 수소, C₁-C₄ 직쇄 또는 분지쇄 알킬기 및 하기 화학식으로 구성된 군 중에서 선택되며:

R⁶은 C₅-C₃₅ 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 알켄일 또는 아릴기를 나타낸다.