NUEVOS CATALIZADORES DE TRIMERO CON PROCESABILIDAD Y CURADO DE SUPERFICIE MEJORADOS
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN La presente invención generalmente se relaciona a sistemas de catalizador, composiciones que comprenden sistemas de cata] i /ador, formui aciones de espuma de pol i i socia nura to/pol i. ure taño (PIR/PUR) y a métodos para hacer espumas de PIR/PUR. Típicamente, las espumas de polii socianu ra to/po 1 i u re taño (PIR/PUR) se hacen al hacer reaccionar un polioJ y un poli isociana to en la presencia de un catalizador. Pueden estar presentes aditivos adicionales. Los productos de espuma de PIR/PUR tienen excelente estabilidad térmica y resistencia a la flama. Los isocianuratos retienen su resistencia a temperaturas de aproximadamen e 160°C y son resistentes a la mayoría de solventes orgánicos, ácidos, álcali, luz ultravioleta y humedad . Ciertas sales de carboxilato, tales como, por ejemplo, ciertas saJ.es de carboxilato de metal alcalino, se han utilizado como catalizadores en la producción de espumas de PIR/PUR. El uso de catalizadores de sal de carboxilato de metal alcalino comercialmente disponibles, sin embargo, frecuentemente conducen a problemas de procesamiento de espuma indeseables que son particularmente significantes en
operaciones de espuma continuas. Se observa una "etapa" distintiva, que no malmente se asocia con el principio del proceso de trimeri zación , cuando se mide el perfil de velocidad de aumento de volumen de la espuma, o al graficar la altura de la espuma contra el tiempo. Esta "etapa" de trimerización causa un cambio significante en la velocidad del aumento de volumen de la espuma; en esencia, la espuma se expande en dos proporciones diferentes durante el proceso de espumación . En una operación de laminación de espuma de poli i socianu ra to/pol i u re tano continua, es difícil ajusfar la velocidad de la unidad de producción para igualar el cambio en la velocidad del aumento de volumen de la espuma. El resultado puede ser el sobreempaque de la espuma o el contra flujo de .la espuma. Este aumento de volumen rápido indeseable en la altura de la espuma es particularmente problemático cuando se procesan las formulaciones de pol i i socianu ra to/po] i ure tano en un índice de isocianato alto. Esto es, el cambio en la proporción del aumento de volumen de la espuma es mucho más notable en un índice de isocianato más alto. Consecuentemente, es un reto técnico producir productos de espuma de f lamabi íidad baja deseables con un índice de isocianato alto, cuando se utilizan catalizadores de sal de carboxilato de metal alcalino convencionales. Como son comparados a catalizadores de sal de carboxilato de metal alcalino, los catalizadores de
t rimer i zación de poliisocianurato comercialmente disponibles basados sobre sales de carboxilato de hidroxia lqu i .1 amonio muestran diferente p roccsabi 1 idad en operaciones continuas. Dan una proporción más lisa de perfil de aumento de volumen y tienen una "etapa" de trimerización menos significante. Esto es, la proporción del aumento de volumen de la espuma es más consistente, aun en un índice de isocianato más alto. Sin embargo, los catalizadores de sal de carboxilato de hidroxialquilamonio pueden ser inestables a temperaturas arriba de 100°C, que se descomponen en subproductos de amina volátiles. Este proceso de descomposición causa la liberación de aminas volátiles y puede impartir un olor de amina indeseable a los productos de espuma terminados. Las reacciones de polimerización que producen la espuma de PIR/PUR son altamente exotérmicas, conducen frecuentemente a temperaturas de procesamiento de la espuma arriba de 100°C. Por lo tanto, los ca alizadores de sal de carboxilato de hidroxialquilamonio pueden proporcionar procesabi 1 i dad de espuma más predecible, pero algunas veces a expensas de un producto de espuma con un olor a amina indeseable. Asi, existe una necesidad por una composjción de catalizador que pueda ofrecer un perfil de aumento de volumen liso--altura de la espuma contra el tiempo--para producir espumas de PIR/PUR en operaciones continuas. Además, la composición de ca alizador también debe comportarse bien en
las formulaciones de espuma con un índice de isocianato alto, al mismo tiempo, La composición ' de catalizador debe proporcionar curado de superficie equivalente o más rápida cuando es comparada a los sistemas de catalizador comercia Imen te disponibles, tal que los productos de espuma hechos con la composición de catalizador pueden tener friabilidad de superficie reducida y adherencia de superficie mejorada durante la manufactura de productos terminados tales como paneles de espuma laminados. Opciona lmente , dependiendo de la selección de los componentes de catalizador, la composición de catalizador puede ser térmicamente estable a temperaturas con las espumas PIR/PUR normalmente encontradas durante la manufactura, y producen espumas que son sustancialmente libres de aminas volátiles y/u olores amina. BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invención proporciona una composición de catalizador novedosa para producir una espuma de PIR/PUR que comprende por lo menos una sal de carboxilato a, ß-insaturada que tiene la fórmula
en donde: X, Y, y Z se seleccionan independientemente de un alquilo de C1-C36, alquenilo, arilo, o aralquilo, cualquiera
de los cuales está sustituido o insustituido; -CO2H; -CO2M: o un átomo de hidrógeno; y M en cada ocurrencia se selecciona independientemente de (i) un ión de metal alcalino, ( i .i ) un ión de metal alcalinotérreo, o ( i i i ) un ión de amonio cuaternario. En otro aspecto, la presente invención divulga una composición novedosa que comprende el producto de contacto de por lo menos un compuesto que contiene hidrógeno y una composición de catalizador que comprende por lo menos una sal de carboxilato a, ß- i nsa turada . Además, la presente invención también divulga una composición novedosa que comprende el producto de contacto de por lo menos un poliisocianato y una composición de catalizador que comprende por lo menos una sal de carboxilato , ß-insa turada . La presente invención también proporciona un método para preparar una espuma de poliisocianurato/pol Íuretano (PIR/PUR) que comprende poner en contacto por lo menos un poliisocianato con por lo menos un compuesto que contiene hidrógeno activo, en la presencia de por lo menos un agente de soplado y una cantidad efectiva de una composición de catalizador que comprende por lo menos una sal de carboxilato a , ß- i n sa t u rada . La composición de catalizador de la presente
invención ofrece un aumento de volumen de altura de la espuma sustancialmente consistente contra el tiempo-aun en un índice de isocianato-y proporciona un curado de superficie más rápido durante la preparación de las espumas PIR/PUR. En otro aspecto de la presente invención, la composición de catalizador puede ser térmicamente estable a temperaturas de procesamiento de espuma estándares, que producen las espuma de PIR/PUR que son sustancialmente libres de aminas volátiles y/u olores de amina. DEFINICIONES Las siguientes definiciones se proporcionan a fin de ayudar a aquellos expertos en la técnica en el entendimiento de la descripción detallada de la presente invención . PIR - Poli isocianura o . PUR - Poliuretano. índice de isocianato - La cantidad actual de poliisocianato utilizado dividida entre la cantidad estoquiométrica teóricamente requerida de poliisocianato requerido para hacerlo reaccionar con todo el hidrógeno activo en la mezcla de reacción, multiplicado por 100. También conocido como (Eq NCO/Eq de hidrógeno activo) x 100. pphp - partes en peso por cien partes en peso de pol i o.l .
Catalizador DABCO® K15 de Air Products and Chemicals, Inc. (APC) es una solución al 70% de una sal de carboxilato de metal alcalino, 2- etilhexanoato de potasio (también conocido octoato de potasio) , en dietilenglicol . Catalizador DABCO TMR®de APCI es una solución al 75% de octoato de 2-hidroxipropiltrimetilamonio en etilenglicol Catalizador Polycat® 5 de APCI es catalizador de uretano, conocido químicamente como pentametildie ilentriamina. BREVE DESCRIPCIÓN DE VARIAS VISTAS DE LOS DIBUJOS La Figura 1 representa una gráfica de la altura de la espuma normalizada contra el tiempo para el catalizador 1 de sal de carboxilato a, ß-insaturada , el Catalizador DABCO® K15, y el Catalizador DABCO T R®, en un índice de isocianato de aproximadamente 270. La Figura 2 representa una gráfica de la proporción de la velocidad del aumento de volumen de la espuma normalizada contra el tiempo para el catalizador 1 de sal de carboxilato a, ß-insa urada , el Catalizador DABCO® K15, y el Catalizador DABCO TMR®, en un índice de isocianato de aproximadamente 270. La Figura 3 representa una gráfica de la altura de la espuma normalizada contra el tiempo para el catalizador 2
de sal de carboxilato a, -insaturada , el Catalizador DABCO® K15, y el Catalizador DABCO TMR®, en un índice de isocianato de aproximadamente 270. La Figura A representa una gráfica de la altura de la espuma normalizada contra el tiempo para el catalizador 3 de sal de carboxilato a, ß-insaturada , el Catalizador DABCO® K15, y el Catalizador DABCO TMR®, en un índice de isocianato de aproximadamente 270. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La presente invención se dirige a una composición de catalizador novedosa que comprende por lo menos una sal de carboxilato a, ß- i nsa turada . Este sistema de catalizador novedoso se puede utilizar como un sistema de catalizador de trimeri zación de pol i isocianato para producir espumas de poliisocianurato/poliuretano (PIR/PUR) . Además, la presente invención también se dirige a composiciones novedosas que comprenden el producto de contacto de por lo menos un compuesto que contiene hidrógeno activo y una composición de catalizador que comprende por lo menos una sal de carboxilato a, ß-i nsa turada , así como composiciones novedosas que comprenden el producto de contacto de por lo menos un pol i i socia na to y una composición de catalizador que comprende por lo menos una sal de carboxilato a, ß-insaturada . Estas composiciones novedosas se pueden utilizar con untamente con componentes adicionales para producir espumas de PIR/PUR.
También, la presente invención proporciona un método para preparar una espuma de PIR/PUR que comprende poner en contacto por lo menos un poliisocianato con por lo menos un compuesto que contiene hidrógeno activo en la presencia de por lo menos un agente de soplado y una cantidad efectiva de una composición de catalizador que comprende por lo menos una sal de carboxiiato a, ß-insa turada . Adiciona Imente , las espumas de PIR/PUR rígidas se pueden producir con el sistema de catalizador novedoso de la presente invención mediante varios métodos conocidos dentro de la técnica . Una composición de catalizador que comprende por lo menos una sal de carboxiiato a, ß-insaturada , se puede utilizar para trimerizar isocianatos para producir isocianuratos . Generalmente, cualquier cantidad de por lo menos una sal de carboxiiato a, ß-insa turada , se puede utilizar en las composiciones de la presente invención. Como se utiliza en la práctica, los sistemas de catalizador para las espumas PIR/PUR típicamente incluyen soluciones de sales de carboxiiato en, por ejemplo, un diluyente tal como etilengl icol . Cuando una cantidad en peso, o en mol, de la composición de catalizado de la presente invención se discute, la cantidad excluirá el efecto del diluyente, a menos que se establezca de otra manera. Como ejemplo, si lOgramos de una solución al 50% de catalizador de acetato de
potasio en etilenglicol se utilizó en una aplicación dada, la cantidad de catalizado de sal de acetato de potasio igualaría a 5 gramos. Por lo tanto, 5 gramos de ese componente de catalizador sería utilizado en calcular cualquiera de las relaciones en peso de ese componente en relación a, por ejemplo, la cantidad de compuesto que contiene hidrógeno activo o la cantidad de poliol. Los solicitantes divulgan varios tipos de intervalos en la presente invención. Estos incluyen, pero no se limitan a, un intervalo de tempe aturas; un intervalo de números de átomos; un intervalo de densidad de espuma; un intervalo de índice de isocianato; y un intervalo de pphp para el agente de soplado, agua, surfactante, retardante de flama, catalizador de uretano y composición de catalizador que comprende por lo menos una sal de carboxilato a, ß-insaturada. Cuando ios solicitantes divulgan o reclaman un intervalo de cualquier tipo, el intento de los solicitantes es divulgar o reclamar individualmente cada número posible que tal intervalo podría razonablemente incluir, así como cualquiera de sus intervalos y combinaciones de sub-intervalos incluidos en la presente. Por ejemplo, cuando los solicitantes divulgan o reclaman una porción química que tienen un cierto número de átomos do carbono, el intento de los soi ¡citantes es divulgar o reclamar individualmente cada número posible que tal intervalo podría incluir, consistente
] I
con la descripción en la presente. Por ejemplo, la divulgación de que "X" puede ser un grupo alquilo que tiene hasta 36 átomos de carbono, o en lenguaje alternativo un grupo alquilo de Ci a C36, como se utiliza en la presente, se refiere a un grupo "X" que se puede seleccionar independientemente de un grupo alquilo que tiene de 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 , 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, ] 8 , 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, o 36 átomos de carbono, asi como cualquier intervalo entre estos dos números (por ejemplo, un grupo alquilo de Ci a Cía) , y también incluye cualquier combinación de intervalos entre estos dos números (por ejemplo, un alquilo de C;f a C5 y de C7 a Cío) · De] mismo modo, esto aplica a todos los otros intervalos de carbono divulgados en la presente, por ejemplo, intervalos de C2 a C36 para Y y Z ; grupos alcoxi que tienen hasta 10 átomos de carbono; etc. SimiiarmenLe, oL.ro ejemplo representativo sigue para las partes en peso de la composición de catalizador que comprende por lo menos una sai de carboxilato a, ß-insaturada por partes en peso de por lo menos un compuesto que contiene hidrógeno activo en una formulación de espuma. Si en por lo menos un compuesto que contiene hidrógeno activo es un por lo menos un polio, las partes en peso por ciento de partes en peso de poliol se refiere como pphp. Por lo tanto, por la divulgación de que la composición de catalizador que
comprende por lo menos una sal de carboxilatoa, ß-insaturada está presente en una cantidad de aproximadamente 0.05 a aproximadamente 10 pphp, por ejemplo, los solicitantes proponen volver a citar que el pphp se puede seleccionar de aproximadamente 0.05, aproximadamente 0.06, aproximadamente 0.07, aproximadamente 0.08, aproximadamente 0.9, aproximadamente 1, aproximadamente 2, aproximadamente 3, aproximadamente A , aproximadamente 5, aproximadamente 6, aproximadamente 7, aproximadamente, 8, aproximadamente 9 aproximadamente, o aproximadamente 10. Del mismo modo, todos los otros intervalos divulgados en la presente se deben interpretar en una manera similar a aquellos dos ejemplos. Los solicitantes se reservan el derecho de condicionar o excluir cualquiera de los miembros individuales de cualquier grupo tal, que incluye cualquier sub-interva lo o combinaciones de sub-intervalos dentro del grupo, que se puede reclamar de acuerdo a un intervalo o en cualquier manera similar, si por cualquier razón los visitantes eligen reclamar menos de la medida completa de la descripc ón, por ejemplo, contar para una referencia que los solicitantes pueden ser no avisados al tiempo de la presentación de la solicitud. Además, ios solicitantes se reservan el derecho de condicionar o excluir cualquiera de los sust i tuyentes individuales, análogos, compuestos, ligandos, estructuras, o grupos de los mismos, o cualquiera de los miembros de un
grupo reclamado, si por cualquier razón los solicitantes eligen en reclamar menos de la medida completa de la descripción, por ejemplo, contar para una referencia que los solicitantes pueden ser no avisados en el tiempo de la presentación de la solicitud. Otro aspecto de la presente invención proporciona un sistema de catalizador térmicamente estable. Cuando se utiliza para describir esta característica, un compuesto se define como térmicamente estable en una temperatura dada cuando no descompone o libera las aminas volátiles y/u los olores de amina relacionados a la temperatura dada. Un catalizador de sal de hidroxialquilamonio tal como el catalizador DABCO TMR®, puede llegar a ser inestable cuando la temperatura de la espuma PIR/PUR alcanza arriba de aproximadamente 100°C durante el procesamiento de la espuma. En estas temperaturas elevadas, debido a la naturaleza de la sal amina cuaternaria, el catalizador DABCO TMR® puede liberar componentes de amina volátiles. Las composiciones de catalizador de la presente invención que están basadas sobre sales de amonio cuaternarias son térmicamente estables si no tienen ya sea grupos funcionales (por ejemplo, hidroxilo) o hidrógeno sobre el átomo de carbono en la posición ß relativa al nitrógeno cuaternario. Así, las composiciones de catalizador térmicamente estables de la presente invención incluyen, pero no se
limitan a, sales de carboxilato a, ß-insaturadas de metal alcalino y sales de carboxilato a, ß-insaturadas de metal terreo alcalino, o cualquier combinación de las mismas. Las sales de amonio cuaternarias con estabilidad térmica incluyen, pero no se limitan a, acrilato de tetrameti lamonio, acrilato de tetrapropilamonio, acrilato de tetrabuti ] amonio, acrilato de tetramet i lamonio, acrilato de tetraet i lamonio, metacrilato de tetrapropilamonio, metacrilato de tetrabutilamonio, fumarato de tetrametilamonio, furaarato de bis-tetrametilamonio, fumarato de potasio tetrametilamonio, fumarato de mono-tetraetilamonio, fumarato de bis-tetraetilamonio, fumarato de potasio tetraetilamonio, fumarato de mono-tetrapropilamonio, fumarato de bis-tetrapropilamonio, fumarato de potasio tetrapropilamonio, fumarato de mono-tetrabutilamonio, fumarato de bis-tetrabutilamonio, fumarato de potasio tetrabutilamonio, maleato de mono-potasio, maleato de bis-potasio, maleato de mono-tetraetilamonio, maleato de bis-tetrametilamonio, maleato de potasio tetrametilamonio, maleato de mono-tetraetilamonio, maleato de bis-tetraetilamonio, maieato de potasio tetraetilamonio, maleato de potasio tetrapropilamonio, maleato de mono-tetrabutilamonio, maleato de bis-tetrabutilamonio, maleato de potasio tetrabutilamonio, y los similares. En un aspecto de la presente invención, la
composición de catal izador que comprende por lo menos una sal de carboxilato a, ß-insaturada tiene estabilidad térmica hasta aproximadamente 150°C, en donde nada o sustancialmente nada de compuestos de amina volátiles se imiten. Las temperaturas de espuma típicas que resultan de las reacciones exotérmicas durante el procesamien o de la espuma de PIR/PUR pueden estar en el intervalo de aproximadamen e 80°C a aproximadamente 150°C. En un aspecto adicional, el sistema de catalizador de la presente invención tiene estabilidad térmica do hasta aproximadamente 175°C, aproximadamente 200°C, aproximadamen e 220°C, aproximadamente 240°C, o aproximadamente 250°C. Las sales de carboxilato de la composición de catalizador de la presente invención se pueden producir, por ejemplo, mediante la reacción de un ácido orgánico con un hidróxido de alquilo, en otro aspecto de la presente invención, la sal de carboxilato se puede producir mediante la reacción de un ácido orgánico con un hidróxido de tetraalquilamonio, o una reacción de un ácido orgánico con una amina terciaria seguida por una reacción con un compuesto epoxi . La última reacción con un epoxi puede conducir a un compuesto cuaternario de hidroxia Iquilo que es inestable a temperaturas elevadas. Aunque no un requerimiento de la presente invención, La composición de catalizador puede comprender adiciona Imente otros materiales catalíticos o sales de
carboxilato en cualquier cantidad. Estas incluyen, pero no se limitan a, sales de carboxilato de metal alcalino, sales de carboxilato de metal terreo alcalino, sales de carboxilato de amonio cuaternario, o combinaciones de los mismos. Como un ejemplo, e] catalizador de sal de carboxilato de metal alca] ino opcional es 2-etilhexanoato de potasio, también conocido como octoato de potasio, y este componente puede estar presente en forma de solución, tal como es comercia] mente disponible como el catalizado DABCO® K15. También está dentro del alcance de la composición de catalizador de esta invención incluir mezclas o combinaciones de más de una sal de carboxilato a, ß-insa turada . Adicionalmente, la composición de catalizador de la presente invención también puede comprender adicionalmente por lo menos un catalizador de uretano. El término "producto de contacto" se utiliza en la presente para describir composiciones en donde los componentes se ponen en contacto con untamente en cualquier orden, en cualquier manera, y duración de tiempo. Por ejemplo, los componentes se pueden poner en contacto al combinar o mezclar, además, el contacto de cualquier componente puede ocurrir en la presencia o ausencia de cualquier otro componente de las formulaciones de espuma descritas en la presente. La combinación de componentes de catalizador adicionales se puede hacer mediante cualquier
método conocido por una de habilidad en la técnica. Por ejemplo, en un aspecto de la presente invención, las composiciones de catalizador se pueden preparar al combinar o al poner en contacto la por lo menos una sal de carboxilato a, ß-insaturada y con una sal de carboxilato de metal alcalino opcional. Esto típicamente ocurre en forma de solución. En otro aspecto, la composición de catalizador se puede preparar primero al mezclar los ácidos carboxilicos respectivos, seguido por la neutralización para formar las sales correspondientes . Mientras que las composiciones y métodos se describen en términos de "que comprende" varios componentes o etapas, las composiciones y métodos también pueden "consistir esencialmente de" o "consistir de" los diversos componentes o etapas . SALES DE CARBOXILATO a, ß- 1 NSATURADAS Las composiciones de catalizador de la presente invención comprenden por lo menos una sal de carboxilato a, ß-insaturada. La por lo menos una sal de carboxilato a, ß-insaturada es particularmente útil para producir espumas de PIR/PUR. Además, las composiciones de catalizador dentro del alcance de la presente invención pueden comprender por lo menos una sal de carboxilato , ß-insaturada que tiene la fórmula
en donde: X, Y, y Z se seleccionan independien emente de un alqui lo de - jf,, alqueni lo, a rilo, o aralquilo, cualquiera de los cuales está sustituido o insust ituido ; -CO2H; -C02M: o un átomo de hidrógeno; y M en cada ocurrencia se selecciona independientemente de (i) un ión de metal alcalino, ( i i. ) un ión de metal alcalinotérreo, o (iii) un ión de amonio cuaternario. A menos que de otra manera se especifique, los grupos alquilo y alquenilo descritos en la presente se proponen incluir todos los isómeros estructurales, lineales o ramificados de una estructura dada; por ejemplo, todos los enantiómeros y todos los diasteriómeros se incluyen dentro de esta definición. Como un ejemplo, a menos que de otra manera se especifique, el término propilo se propone incluir n-propilo e iso-propilo, mientras que el término butilo se propone incluir n-butilo, iso-butilo, t-butilo, sec-butilo, y asi sucesivamente. Similarmente, los grupos alquilo, alquenilo, arilo y aralquilo sustituidos descritos en la
presente se proponen incluir análogos sustituidos de una estructura dada. Por ejemplo, los sustituyentes sobre los grupos alquilo, alquenilo, arilo y aralquilo pueden incluir, pero no se limitan a, haluros; grupos hidroxilo; grupos amino grupos alcoxi, alqui lamino o dialquilamino que tienen hasta 10 átomos de carbono; o combinaciones de los mismos. Ejemplos no limitativos de grupos alquilo que pueden estar presentes en la por lo menos una sal de carboxilato a, [3- insa turada incluyen metilo, etilo, propilo, butilo, pentilo, hexilo, heptilo, octilo, nonilo, o decilo y los similares. Ejemplos de grupos alquenilo dentro del alcance de la presente invención incluyen, pero no se limitan a, etenilo, propenilo butenilo, pentenilo, hexenilo, heptnilo, octenilo, nonenilo, decenilo, y los similares. Los grupos arilo y aralquilo (aralquilo se define como un alquilo o aralquilo sustituido de arilo) incluyen fenilo, fenilo sustituido de alquilo, naftilo, naftilo sustituido de alquilo, y los similares. Por ejemplo, ejemplos no limitativos de grupos arilo y aralquilo útiles en la presente invención incluyen, pero no se limitan a, fenilo, tol:i lo, bencilo, dime til fenilo, trime til fenilo, feniletilo, fenilpropilo, fenilbutilo, propil-2-feniletilo, y los simila res . En un aspecto de la presente invención, X, Y y Z se seleccionan independientemente de un átomo de hidrógeno,
metilo, etilo, propilo, butilo, pentilo, hexilo, fenilo, tolilo, bencilo, -C02H, o -C02M. En otro aspecto, M en cada ocurrencia es un ión de litio, potasio, sodio, rubidio, magnesio, o calcio, o un ión de amonio cuaternario. Los iones de amonio cuaternario útiles en la presente invención incluyen, pero no se limitan a, tetrametilamonio, tetraetilamonio, tet apropilamonio, tet rabut i i amonio , tr ime i 1 ( 2 -hidroxip ropi 1 ) amonio , t r i et i 1 ( 2-hidroxipropi 1 ) amon io , tripropil(2-hidroxipropil) amonio , tribu til (2-hidroxipropil) amonio, trimetil (2-hidroxie t i 1 ) amonio, t r iet i 1 ( 2-hidroxiet i 1 ) amonio, tr ipropi 1 ( 2 -h id oxie t i 1 ) amonio , t r ibu t i 1 ( 2-hidroxietil ) amonio, dimetilbencil (2-hidroxipropil ) amonio, dimetilbencil (2-hidroxietil ) amonio, y los similares, o cualquier combinaciones de los mismos. En un aspecto adiciona.] de la presente invención, M es un ión de potasio. Las sales y mezclas de sales de ácido acrilico, ácido metacrilico, ácido fumárico, ácido maléico y los similares, están dentro del alcance de la presente invención. Las sa les de carboxi lato a, ß- i nsa u rada adecuadas útiles en la presente invención incluyen, pero no se limitan a, acrilato de potasio, acrilato de tetrametilamonio, acrilato de tetraet i lamon i o, acrilato de te t rapropi lamon io , acrilato de te rabu i lamon io, metacrilato de potasio, metacrilato de tetrametilamonio, metacrilato de tetraetilamonio, metacrilato
de tetrapropilamonio, metacrilato de tetrabutilamonio, fumarato de mono-potasio, fumarato de bis-potasio, fumarato de mono-tetrametilamonio, fumarato de bis-tetrametilamonio, fumarato de potasio tetrametilamonio, fumarato de mono-tetraetilamonio, fumarato de bis-tetraetilamonio, fumarato de potasio te t rae t i laraonio , fumarato de mono-tet rapropi Lamonio, fumarato de bi s - tet rapropi lamonio , fumarato de potasio tetrapropilamonio, fumarato de mono-tetrabut i ] amonio, fumarato de bis-tetrabutilamonio, fumarato de potasio tetrabutilamonio, maleato de mono-potasio, maleato de bis-potasio, maleato de mono-tetrametilamonio, maleato de bis-tetrametilamonio, maleato de potasio tetrametilamonio, maleato de mono-tetraetilamonio, maleato de bis-tetraetilamonio, maleato de potasio tetraet ilamonio , maleato de mono- tet rapropi lamonio , maleato de bis- tetrapropi lamonio , de potasio tetrapropilamonio, maleato de mono-tetrabutiiamonio, maleato de bis-tetrabutilamonio, maleato de potasio tetrabutilamonio, acrilato de trimetil(2-hid trox ie i 1 ) amonio ) , acrilato de trietil(2-hidroxie til) amonio , tripropil (2-hidroxietil) amonio ) , acrilato de tributil (2-hidroxietil ) amonio) , acrilato de dimetilbencil ( 2-hidroxipropil ) amonio, metacrilato de dime ti Lbenc i 1 (2-hidroxieti 1 ) amoni o ) , met racrilato de trietil ( 2-hidroxiet i 1 ) amonio ) , metacrilato de tripropil (2-hidroxietil ) amonio) , metacrilato de tributil (2-
hidroxie t i 1 amoni o ) , metacrilato de dimetilbencil (2-hidroxiprop 1 ) amonio ) , metacrilato de dimet ilbencil (2-hidroxietil amonio ) , maleato de bis- (t rimetil (2-hidroxiet i 1 amoni o ) , maleato de bis- ( tr i etil (2-h idrox i e t i.1 amonio) , maleato de bis - (tripropil (2-hidroxietil amonio ) , maleato de bis- ( tributi 1 (2-hidroxietil amonio) , maleato de bis- (dimetilbencil (2-h id rox i p rop 1 ) amonio) , maleato de bis- (dimeti Ibenci .1 (2-hidroxietil amonio ) , fumarato de bis- ( trimetil (2-hidroxietil amonio) , fumarato de bis- ( trietil (2-hidroxietil amonio ) , fumarato de bis- (tripropil (2-hid roxiet :i ] amonio) , fumarato de bis- ( t ributil (2-hidrox i. e L i 1 amon i o ) , fumarato de bis- (dimetilbencil (2-hidroxiprop i 1 ) amonio ) , fumarato de bis- (dimetilbencil (2-hidroxietil ) amonio) , y los similares, o cualquier combinación de los mismos. En otro aspecto de la presente invención, la por lo menos una sal de carboxilato a, ß- insa u rada es alquilato de potasio, acrilato de tetrametilamonio, maleato de tetrametilamonio, o cualquier combinación de los mismos. POLIISOCIANATOS Los poli isociana tos que son útiles para el proceso de formación de espuma de PI/PUR incluyen, pero no se limitan a, di isociana to de hexametileno, diisocianato de isoforona, diisocianato de fenileno, diisocianato de tolueno, diisocianato de (TDI) , isómeros de diisocianato de
difenilmetano (MD1) , diisocianato de MDI hidratado y 1 , 5naf aleno . Por ejemplo, 2,4-TDI, 2,6-TDI y mezclas de los mismos, se pueden emplear fácilmente en la presente invención. Otras mezclas adecuadas de diisocianatos incluyen, pero no se limitan, aquellos conocidos en las técnicas como MDI crudo, o PAP1, que contienen diisocianato de 4,4'-difen i Ime año junto con otros poliisocianatos superiores isoméricos y análogos. En otro aspecto de esta invención, los prepolimeros de poliisocianatos que comprenden una mezcla parcialmente pre-réaccionada de poliisocianatos y poliéter o poliéster de poliol son adecuados. En todavía otro aspecto, el poliisociana to comprende MDI, o consiste esencialmen e de MDI o mezclas de MDI. El sistema de catalizador y el método para producir espuma de PIR/PUR de la presente invención se pueden utilizar para producir muchos tipos de espuma. Este sistema de catalizadores es útil, por ejemplo en la formación de productos de espuma para aplicaciones rígidas y retardantes de flama, que usualmente requieren un índice de isocianato alto. Corno se define previamente, el índice de isocianato es la cantidad actual de poliisocianato utilizad o dividido por la cantidad estoquiométrica teóricamente requerida de poliisocianato requerida para hacer reaccionar con todo el hidrógeno activo en la mezcla e reacción, multiplicado por 100. Para propósitos de la presente invención, el índice de
isocianato se representa por la ecuación: índice de Isocianato = (Eq NCO/Eq de hidrógeno activo) xlOO, en donde Eq NCO es un número de grupos funciones NCO en el pol isociana o, y Eq de hidrógeno activo es el número de átomos de hidrógeno activos equi alentes. Los productos de espuma que se producen con un índice de isocianato de aproximadamente 80 aproximadamente 500 están dentro el alcance de esta invención. De acuerdo con otros aspectos de la presente invención, el índice de isocianato es de aproximadamente 100 a aproximadamente 475, de aproximadamente 125 a aproximadamente 450, de aproximadamente 150 a ap oximadamente 425, o de aproximadamente 200 a aproximadamente 400. POLIOLES Los compuestos que contienen hidrógeno activo para el uso con los poliisocianatos anteriores en la formación de las espumas de poi i isocianurato/pol iuretano de esta invención pueden ser cualquiera de aquellos compuestos orgánicos que tienen por lo menos dos grupos hidroxilo tales como, por ejemplo, polioles. Los polioles que son típicamente utilizando en los procesos de formación de espuma de PIR/PUR incluyen éter de poí ialquileno y polioles de poliéster. El polio! de poliéter de polialquileno incluye los polímeros de poli ( a lquelenóxido) tal como polímeros y copolímeros de poli (etilenóxido) y poli (propilenóxido) con grupos hidroxilo
terminales derivados de compuestos polhídricos, que .incluyen dioles y trioles. Estos incluyen, pero no se limitan a, etilengl i col , propi 1 engl icol , 1 , 3-butanodiol , 1 , 4 -butanod iol , 1, 6-hexa nod iol , neopen t i lgl i col , die t ilengl icol , dipropilenglicol , pentaer i tri tol , glicero, digliceto, trimetilolpropano, ciclohexanodiol , y azúcares tales como sacarosa y como polioles de peso molecular bajo. Los polioles de poli éter de amina se pueden utilizar en la presente invención. Estos se pueden preparar cuando un amino tal como, por ejemplo, etilendiamina, dietilentriamina, tolilendiamina , difenilmetanodiam ina , o trietano] amina se hacen reaccionar con óxido de et Lleno y óxido de propi leño. En otro aspecto de la presente invención, un poliol de poliéter de peso molecular alto individual, o una mezcla de polioles de poliéter de peso molecular alto, tal como mezclas de materiales mu 1 i funciona les diferente y/o materiales de peso molecular diferentes o de composición química diferentes se pueden utilizar. En todavía otro aspecto de la presente invención, los polioles de poliéster se pueden utilizar, incluyendo aquellos producidos cuando un ácido dicarboxí lico se hace reaccionar con un exceso de un diol. Ejemplos no limitativos incluyen ácido adiplco o ácido ftálico o anhídrido itálico que reacciona con etilenglicol o butanodiol . Los polioles
útiles en la presente invención se puede producir ai hacer reaccionar una lactona con un exceso de un dio, por ejemplo, caprolactona reaccionada con propiienglicol . En un aspecto adicional, los compuestos que contienen hidrógeno activo tales como poiioles de poliéster y polioles de pol Íéter y combinaciones de Los mismos, son útiles en la presente invención . AGENTES DE SOPLADO Los agentes de soplado que se pueden utilizar solos o en combinación en el proceso de formación de espuma de PIR/PUR incluyen, pero no se limitan a, agua, cloruro de metileno, acetona, clorof luorocarbonos (CFCs) , hidrof luoroca rbonos (HFCs), hidrociorof luorocarbonos (HCDCs) , y hidrocarbonos . Ejemplos no limitativos de HFCs .incluyen HFC-245fa, HFC-]34a, y HFC-365. Ejemplos ilustrativos de HFCs incluyen HCFC-141b, HCFC-22, y HCFC-123. Los hidrocarbonos ejemplares incluyen N-pentano, isopentano, ciclopentano, y los similares o cualquier combinación de los mismos. La cantidad del agente de sopiado puede variar basado en, por ejemplo, el uso y la aplicación intencionada del producto de espuma y la rigidez y densidad de la espuma deseada. En la formulación de la espuma y el método para preparar una espuma de poliisocianurato/poliuretano de la presente invención e i agente de soplado está presente en cantidades de aproximadamente 10 a aproximadamente 80 partes
en peso por ciento de parte en peso de poliol (pphp) de aproximadamente 12 a aproximadamente 60 pphp, de aproximadamente 14 a aproximadamente 40 pphp, o de aproximadamente 16 a aproximadamente 25 pphp. Si el aqua está presente en la formulación, para el uso de un agente de soplado o de otra manera, el agua está presente en cantidades hasta de aproximadamente 15 pphp. En otras palabras, el agua puede variar de 0 a aproximadamen e 15 pphp. En otro aspecto, el agua puede variar de 0 a aproximadamente 10 pphp, de 0 a aproximadamente 8 pphp, de 0 a aproximadamente 6 pphp, o de 0 a aproximadamente 4 pphp. CATALIZADOR DE URETANO Los catalizadores de uretano aceleran la reacción para formar poliuretano, y se pueden utilizar como un componente adicional del sistema de catalizador de la presente invención para producir espuma de pol ii socianura o/pol iure taño . Los catalizadores de poliuretano adecuados para el uso en la presente incluyen, pero no se limitan a, catalizadores de sal de metal, tal como órganoes taños , y compuestos de amina tal como trilendiamina (TEDA), N-metilimidazol , 1 , 2-dime ilimida zol , N-metilmorfolin (comercia Imente disponible como el catalizador DABCO® NMM) , N-e t i imorf ina ( come rcia Imente disponible como el catalizador DABCO® NEM) , trietilamina ( comercialmente disponible como el catalizador DABCO® TETN ) , N , N ' -dimetilpipera zina , 1,3,5-
tris (dimetilaminopropil) hexahidrotriazina ( comercía lmen te disponible como el catalizador Polycat® 41) , 2,4,6-trei (dimetilaminomet.i.l ) fenol (comercialmente disponible como el catalizador DABCO TMR® 30), N-metildiciclohexilamina (comercialmente disponible como el catalizador Polycat® 12) , pentametildipropilen triamina (comercialmente disponible como el catalizador Polycat® 77), N-metil-N' - (dimetilamino) etil-pi era z i na , t r i. bu t. i lam na , pen tame t i ldi e t i len t riami na
(comercialmente disponible como el catalizador Polycat® 5), hexame il rietilen e ramina, he ametiltetaetilenpentamina, dimet i laminocic] ohex-i ] amina (come cialmente disponible como el catalizador Polycat® 8), pen ame t i Idipropi len- riami na , tr ie ta no lamina , dime t i le tañolamina , bis (dime t ilaminoe t il ) é ter (comercialmente disponible como el catalizador DABCO® BL19) , tris ( 3- ( 3-dimetilamino) propilamina (comercialmente disponible como el catalizador Polycat® 9) , 1,8-diazabiciclo [ 5.4.0 ] undeceno (comercialmente disponible como el catalizador DABCO® DBU) o sus derivados bloqueados de ácido, y los similares, asi como cualquiera de las mezclas de los mismos. Par icula mente útil como un catalizador de uretano para las aplicaciones de espuma relacionados a la presente invención es el catalizador Polycat® 5, que es conocido quím camente como pentametildietilentriamina . Para preparar una espuma de polii socianura to/pol i uretano de de la presente invención, el
catalizador de uretano puede' estar presente en la formulación de 0 a aproximadamente 10 pphp, de 0 a aproximadamente 8 pphp, de 0 a aproximadamente 6 pphp, de 0 a aproximadamente 4 pphp, de 0 a aproximadamente 2 pphp, o de 0 a aproximadamente 1 pphp. En otro aspecto, el catalizador de uretano está presente de 0 a aproximadamente 0.8 pphp, de 0 a aproximadamente 0.6 pphp, de 0 a aproximadamente 0.4 pphp, de 0 a aproximadamen e 0.2 pphp. ADITIVOS DIVERSOS Dependiendo en los requerimientos durante la manufactura de la espuma o para la aplicación de uso fina.l de producto de espuma, varios aditivos se pueden emplear en la formulación de espuma PIR/PUR para adaptar las propiedades especificas. Estas incluyen, pero no se limitan a, estabilizadores de celda, retardantes de flama, extendedores de cadena, resinas epoxi, resinas acrilicas, rellenadores, pigmentos, o cualquier combinación de los mismos. Se entiende que otras mezclas o materiales que son conocidos en la técnica se pueden incluir en las ormulaciones de espuma y están dentro del alcance de la presente invención y están dentro del alcance de la presente invención. Los estabilizadores de celda incluyen surfactantes tales como órganopoi Isiloxanos . Los surfactantes de sílice pueden estar presentes en la formulación de la espuma en cantidades de aproximadamente 0.5 a aproximadamente 10 pphp,
aproximadamen Le 0.6 a aproximadamente 9 pphp. Aproximadamente 0.7 a aproximadamente 8 pphp, aproximadamente 0.8 a aproximadamente 7 pphp, aproximadamente 0.9 a aproximadamente 6 pphp, 1 a aproximadamente 5 pphp, o aproximadamente 1.1 a aproximadamente ??????. Los retardantes de flama úti les incluyen compuestos organofosforosos halogenados y compuestos no halogenados. Un ejemplo no limitativo de un retardante de flama halogenado es t r icloropropi 1 fosfa to (TCPP) . Por ejemplo, el éster de trietil fos nato (TEP) y DMMP son retardantes de flama no halogenados. Dependiendo de la aplicación de la espuma de uso final, los retardantes de flama pueden estar presentes en la acumulación de la espuma en cantidades de 0 a aproximadamente 50 pphp, de 0 a aproximadamente 40 pphp, de 0 a aproximadamente 30 pphp, de 0 a aproximadamente 20 pphp. En otro aspecto, el retardante de flama está presente de 0 a aproximadamente 15 pphp, 0 a aproximadamente 10 pphp, 0 a aproximadamente 7 pphp, 0 a aproximadamente 5 pphp. Los extendedores de cadena tales como etileng L:¡ col y butanodiol también se pueden emplea r en la presente invención. El etilenglicol , por ejemplo, también puede estar presente en la formulación como un diluyente o solvente para los catalizadores de sal de carboxilato de la presente invención. FORMULACIÓN Y PROCESO DE ' LA ESPUMA DE
POLIISOCIANUTATO/POL1URETANO
Un aspecto de la presente invención proporciona una composición que comprende el producto de contacto de por lo menos un compuesto que contiene hidrogeno activo y una composición de catalizador que comprende por lo menos una sal de carboxilato a, ß- i nsa turada . Un segundo aspecto proporciona una composición que comprende el producto de contacto de por lo menos un pol i i soc i a na to y una composición de catalizador que comprende por lo menos una sal de carboxilato a, ß-insaturada. En ambas de estas dos composiciones, la composición puede comprender adicionalmente , por lo menos un catalizador de uretano. Del mismo modo, las composiciones pueden comprender adicionalmente por lo menos un aditivo seleccionado de por Jo menos un estabilizador de celda, por lo menos un retardante de flama, por lo menos un extendedor de cadena, por lo menos una resina epoxi, por lo menos una resina acrllico, por lo menos un rellenador, por lo menos un pigmento, o cualquier combinación de los mismos. La presente invención proporciona un método para preparar una espuma de pol i isocianurato/poliuretano (PIR/PUR) que comprende poner en contacto por lo menos un poliisociana o con por lo menos un compuesto que contiene hidrógeno activo, en la presencia de por lo menos un agente de soplado y una cantidad efectiva de una composición de catalizador que comprende por lo menos una sal de carboxilato a, ß-insaturada . De acuerdo con el método de la presente
invención, las espumas de PIR/PUR se pueden producir teniendo una densidad de aproximadamente 20 kg/m3 a aproximadamen e 250 Kg/m3 (aproximadamente 1.25 lg/pie3) a aproximadamente 15.2 lb/pie3) , o de aproximadamente 24 Kg/m3 aproximadamente 60 Kg/m3 (aproximadamen e 1.5 lb/pieJ a aproximadamente 3.75
En otro aspecto, el método de la presente invención ofrece un aumento de volumen de altura de la espuma sustancia Imente consistente contra el tiempo-aun en un índice de isocianato alto-que se desea altamente para las operaciones de manufactura de la espuma continuas. El método para preparar espumas de PIR/PUR también proporcionan el curado de la superficie equivalente o más rápida cuando se compara a otros sistemas de catalizador comercialmente disponibles, tal que las espumas de PIR/PUR tienen adherencia de superficie mejorada, útiles para la producción son los artículos tales como paneles de espuma laminados. Opciona Imen e , en todavía otro aspecto, el método de la presente invención puede producir espumas de PIR/PUR con nada o sus tanci a imente nada de olor de amina indeseable. Dependiendo de la selección de la específica por lo menos una sal de carboxilato a, ß- insa turada , este método puede proporcionar estabilidad térmica en las temperaturas que las espumas PIR/PUR normalmente encuentran durante la manufactura, aun aquellas espumas formuladas con un índice de
isocianato alLo. En un aspecto adicional, el método para preparar la espuma P1R/PUR tiene estabilidad térmica hasta de aproximadamente 150°C, o aproximadamente 175°C, o aproximadamente 200°C, o aproximadamente 220°C, o aproximadamente 240°C, o aproximadamente 250°C. En todavía un aspecto adicional, el método de la presente invención produce espuma de PIR/PUR que es sustancia lmente libre de aminas volátiles y/u o .lores de amina. La composición de catalizador que comprende por lo menos una sai de carboxilato , ß-insaturada debe estar presente en la formulación de la espuma en una cantidad catalí icamente efectiva. En las formulaciones de espuma de PIR/PUR de la presente invención, la composición de catalizadores está presente en cantidades de aproximadamente 0.05 a aproximadamente 10 partes en peso por ciento de partes en peso de La de por lo menos un compuesto que contiene hidrógeno activo, que excluye la contribución en peso del diluyente del sistema de catalizador. En otro aspecto, la composición de catalizador está presente en cantidades de aproximadamente 0.4 a aproximadamente 9 partes, o de aproximadamente 0.8 a aproximadamente 8 partes, en peso por ciento de parte en peso del por lo menos un compuesto que contiene hidrógeno activo. Si el por lo menos un compuesto que contiene hidrógeno activo es un por lo menos un poliol, la composición de catalizador está presente en cantidades de
aproximadamente 0.05 a aproximadamente 10 partes en peso por ciento de partes en peso de poliol (pphp) . En otro aspecto, la composición de catalizador está presente en cantidades de aproximadamente 0.2 a aproximadamente 9.5 pphp, aproximadamente 0.4 a aproximadamente 9 pphp, aproximadamen e 0.6 a aproximadamente 8.5 pphp, o aproximadamente 0.8 a aproximadamente 8 pphp. De acuerdo con un aspecto del método de la presente invención, los componentes de la formulación de espuma se ponen con contacto sustancialmente contemporáneamen e. Por ejemplo, por lo menos un poli isociana to, por lo menos un compuesto que contiene hidrógeno activo, por lo menos un agente de soplado y una cantidad efectiva de una composición de catalizador que comprende por lo menos una sal de carboxilato a, ß-insa urada , se ponen en contacto con untamen e. Dado el número de componentes involucrados en las formulaciones de PIR/PUR, hay muchos órdenes diferentes de combinar los componentes, uno de habilidad en la técnica realizaría esa variación del orden de adición de los componentes que caen dentro del alcance de la invención. También, para cada uno de los diferentes órdenes para combinar los componentes mencionados en lo anterior de la formulación de espuma, la formulación de espuma de la presente invención puede comprender adicionalmente por lo menos un catalizador de uretano. Además, el método para
producir espumas de PFR/PUR puede comprender adicionalmente la presencia de por lo menos un aditivo seleccionado de por lo menos un estabilizador de celda, por lo menos un retardante de flama, por lo menos un extendedor de cadena, por lo menos una resina epoxi, por lo menos una resina acrilica, por lo menos un rellenador, por lo menos un pigmento, o cualquier combinación de los mismos. En un aspecto de 'la presente invención, todos los componentes, incluyendo componentes opcionales, se ponen en contacto sustancialmente de manera contemporánea. En otro aspecto de la presente invención, una premezcia de ingredientes diferentes al por lo menos un poliisociana to se ponen en contacto primero, seguido por la adición del por lo menos un poliisocianato . Por ejemplo, el por lo menos un componente que contiene hidrógeno activo, el por lo menos un agente de soplado, y la composición de catalizador de la presente invención se ponen en contacto iniciaimente para formar una premezcia. La premezcia luego se pone en contacto con el por lo menos un poliisocianato para producir espumas P1R/PUR de acuerdo con el método de la presente invención. En un aspecto adicional de la presente invención, el mismo método se puede emplear, en donde la premezcia además comprende por lo menos un catalizador de uretano. Del mismo modo, la premezcia puede comprender adicionalmente por lo menos un aditivo seleccionado de por lo
menos un estabilizador de celda, por lo menos un retardante de flama, por lo menos un extendedor de cadena, por lo menos una resina epoxi, por lo menos una resina acrilica, por lo menos un relienador, por lo menos un pigmento o cualquier combinación de los mismos. Un aspecto de la presente invención proporciona un método pa a preparar una espuma de pol i i socia nu ra to/poi i u e taño que comprende (a) formar una premezcla que comprende: i) por lo menos un poliol que contiene hidrógeno activo; i i ) ap oximadamente 10 a aproximadamente 80 parte en peso por ciento de partes en peso del poliol (pphp) del agente de soplado; iii) aproximadamente 0.5 a aproximadamente 10 pphp de surfactante de silicio; iv) cero a aproximadamente 50 pphp de agua; v) cero a aproximadamente 50pphp de retardo entre f lama ; vi) cero a ap oximadamente 10 pphp de catalizador de uretano; y vii) cero a aproximadamente 0.05 a aproximadamente 10 pphp de una composición de catalizador que comprende por lo menos una sal de carboxilato a, ß- insa turada ; y
(b) poner en contacto la premezcla con por lo menos un poliisocianato en un índice de isocianato de aproximadamente 80 a aproximadamente 500. EJEMPLOS Las espumas de los siguientes ejemplos se produjeron al adicionar el catalizador de la presente invención en una premezcla de poliol, retardante de flama (TCPP) , su Eactante , catalizador de uretano (catalizador Polycat® 5) , y agente de soplado (n-pentano) en un vaso de metal de 951 mi (32-oz) . Esta composición se mezcló durante aproximadamente 10 segundos (s) a aproximadamente 6,000 RPM utilizando un agitador de la parte de arriba equipado con una paleta de agitación de 5.1 cm (2-pulgadas) de diámetro. El isocianato suficiente luego se adicionó para lograr el índice de isocianato deseado, y la formulación se mezcló bien durante aproximadamente 6 segundos (s) a 6,000 RPM utilizando el mismo agitador. El vaso de 32-oz se dejó caer a través de un agujero en e] fondo de un vaso de papel de 128-oz (3803 mi) sobre un pedestal. El agujero fue de tamaño apropiadamente para atrapar la pestaña del vaso de 32-oz. El volumen total del contenedor de espuma fue de aproximadamente 4755 mi (160 oz) . Las espumas se aproximaron a este volumen al final de la reacción de formación de la espuma. Se registró la altura a través del tiempo de la espuma. El tiempo de hilo del gel y el tiempo libre de pegajosidad se
midieron manualmente con un palo de madera y un cronómetro. El tiempo de inicio y el tiempo de aumento de volumen se determinaron con la proporción automatizada del equipo de aumento de volumen. En los siguientes ejemplos, varios tipos y cantidades de catalizadores se utilizaron para producir espumas de PIR/PUR de la presente invención. Aunque las cantidades de cada catalizador no son las mismas en estos ejemplos, las cantidades de catalizador respectivas se eligieron para proporcionar tiempos de hilo de gel similares. Las propiedades de la espuma de PIR/PUR son típicamente comparadas a los tiempos del hilo del gel equivalentes. En estos ejemplos, a menos que de otra manera se especifique, los valores pphp listados para los catalizadores de sal de carboxilato excluyen el peso adicional del diluyente. La Tabla 1 lista los componentes de la formulación de espuma y su pphp respectivo se utilizan en los ejemplos. Tabla I. Formulaciones de Espuma en los Ejemplos 1- 3 (catalizador variado) COMPONENTE Partes (peso) Poliol Poliéster 100 TCPP 4.7 Surfactante 1.7 Catalizador Polycat© 5 0.15 n- Pen taño 17
Catalizador de Trímero Variado índice de isocianato índice 270 EJEMPLO INVENTIVO 1 Compa ración de un catalizador de acrilato de potasio con catalizadores estándares Se preparó el catalizador 1 de sal de carboxilato , ß-insa turada al disolver aproximadamente 57.5 gramos de KOH en aproximadamente 200 gramos de etilenglicol . La solución luego se neutralizó mediante la adición de aproximadamen e 64.8 gramos de ácido acrílico. El agua de la neutralización luego se removió a aproximadamente 80°C bajo vacío
(aproximadamente 8 mml-lg) . La solución de 33% aproximada resultante de acrilato de potasio (aproximadamente 1.6 pphp o 1.6 gramos de la exclusión de diluyente; aproximadamente 14.4 mmol) en catalizador 1 constituido de etilenglicol. Las espumas se hicieron utilizando la formulación estándar en la Tabla 1 en un índice de isocianato de aproximadamente 270. El catalizador inventivo 1 se comparó con dos estándares comerciales, el catalizador DABCO® K15 (solución de octoato de potasio al 70%) y el catalizador DABCO TMR®
(solución de octoato de 2-hidroxipropiltrimetilamonio al 75%) . Aproximadamente 2.1 pphp de catalizador DABCO® 15 se utilizaron; excluyendo el diluyente, esto convierte aproximadamente 1.5 pphp de 1.5 gramos (aproximadamente 8.2 mmol) de octoato de potasio. Aproximadamente 2.9 pphp del
catalizador DABCO TMR® se utilizaron; excluyendo el diluyente, esto convierte a aproximadamente 2.2 pphp o 2.2 gramos (aproximadamente 8.3 mmol) de octoato de 2-hidroxipropi 11 r ime t i lamon i o . En un tiempo de hilo de gel equitativamente equivalente, la Tabla II muestra los parámetros de espumas tal como el tiempo de inicio, el tiempo del hilo del gel, altura del tiempo del hilo del gel (HSG) , tiempo de aumento de volumen y el tiempo libre de pegajosidad, para el catalizador inventivo 1 y los catalizadores estándares. El catalizador 1 proporcionó un tiempo libre de pegajosidad más corto que ya sea el catalizador DABCO® K15 o el catalizador DABCO TMR®. Puesto que el tiempo libre de pegajosidad es una medida del curado de la superficie, el catalizador 1 tiene un curado de superficie más rápido que cualquier estándar comercial. El curado de superficie más rápido de la espuma se correlaciona con la adición de la superficie mejorada en las laminaciones de espuma. El tiempo libre de pegajosidad más largo del catalizador DABCO® K15k, una solución de sal de carboxilato de metal alcalino, sugiere problemas de curado de superficie más pobres y friabilidad de superficie potencial y adhesión de superficie en las operaciones de espuma 1 ami nadas. La Figura 1 muestra la altura de la espumas contra las curvas del tiempo para el catalizador inventivo 1, el
catalizador DABCO® K15 y el catalizador DABCO TMR®. El catalizadores 1 tiene una inclinación uniforme y una platea mínima que es comparable a, sino superior que, aquella del cata] izador DABCO TMR® (octoato de ?.-hidroxipropiltrimetilamonio) . Este incremento consistente en la altura de la espuma contra el tiempo es altamente deseado en las operaciones de manufactura de la espuma continuas. Las formas generales de las curvas del catalizador inventivo 1 y el catalizador DABCO TMR® son muy similares en la Figura 2, que ilustran adicionalmente que el catalizador inventivo 1 tendría excelente desempeño de procesamiento de espuma similar a aquel del catalizador DABCO TMR®. Estos perfiles de velocidad de aumento de volumen de la espuma indican un aumento de volumen de la espuma más consistente a través del tiempo y el desempeño de producción de espuma mejorada en operaciones continuas. En contraste al catalizador DABCO TMR®, sin embargo, el catalizador inventivo 1 no tiene funcionalidad de amina y puede producir espumas de PIR/PUR sustancialmente libres de aminas volátiles y/u olores de amina. Notablemente, el catalizador DABCO® K15 tiene un valle largo entre los dos picos en la Figura 2, que indican las velocidades de aumento de volumen de la espuma diferentes asociados con la producción de espuma que utiliza estos catalizadores de sal de carboxilato de metal alcalino. EJEMPLO INVENTIVO 2
Comparación de un catalizador de acrilato de tetrametilamonio con catalizadores estándares Se preparó el catalizador 2 de sal de carboxilato a, ß-insaturada al disolver ácido acrilico en etilenglicol , seguido por la neutralización que una solución a 25% aproximada de hidróxido de tetrametilamonio en metanol. El metano! y el agua de La neutralización luego se removieron a aproximadamente 80°C bajo vacio (aproximadamente 8 mmHg) . La solución al 50% aproximada resultante de acrilato de tetrametilamonio (aproximadamente 2.15 pp p o 2.15 gramos excluyendo el diluyente; aproximadamente 14.8 mmol) en catalizador 2 constituido de etilenglicol. Las espumas se hicieron utilizando la formulación estándar en la Tabla I en un índice de isocianato de aproximadamente 270. El catalizador inventivo 2 se comparó con dos estándares comerciales, el catalizador DABCO® K15 (solución de octoato de potasio al 70%) y el catalizador DABCO TMR® (solución de octoato de 2-hidroxipropiltrimetilamonio al 75%) . Aproximadamente 2.1 pphp de catalizador DABCO® K15 se utilizaron; excluyendo el diluyente, esto convierte aproximadamente 1.5 pphp de 1.5 gramos (aproximadamente 8.2 mmol) de octoato de potasio. Aproximadamente 2.9 pphp del catalizador DABCO TMR® se utilizaron; excluyendo el diluyente, esto convierte a aproximadamente 2.2 pphp o 2.2
gramos (aproximadamente 8.3 mmol) de octoato de 2-hidroxipropiltrimetilamonio. Como se muestra en la Tabla II, en un tiempo de hilo de gel similar, el catalizador inventivo 2 tuvo un tiempo libre de pegajosidad de ap oximadamente 59 segundos, mucho más corto que aquel logrado con ya sea el catalizador DABCO® K15 o el catalizado DABCO T R® . Como tal, el catalizador 2 produciría espuma con un curado de superficie más rápido, menos friabilidad de superficie, y subsecuentemente, mejor desempeño de adhesión de estructuras de espumas laminadas, como es comparado a ya sea el catalizador DABCO® K15 o el catalizador DABCO TMR®. La Figura 3 compara la altura de la espuma contra el tiempo para el catalizador inventivo 2, el catalizador DABCO® K1 y el catalizado DABCO TMR®. El catalizador 2 tiene la inclinación mucho más uniforme aun más uniforme que aquella del catalizador DABCO TMR®, que indica que el catalizador 2 tendría el aumento de volumen de la espuma mucho más consistente o la velocidad de la expansión de la espuma durante la manufactura de la espuma de PIR/PUR. EJEMPLO INVENTIVO 3 Comparación de un catalizador de maleato de tetrametilamonio con ca ta 1 i zado res es Lá nda es Se preparó el catalizador 3 de sal de carboxilato a, ß-insaturada ai disolver ácido maléico en etilenglicol ,
seguido por la neutralización con una solución a 25% aproximada de hidróxido de tetrametilamonio en metanol. El metanol y el agua de la neutralización luego se removieron a aproximadamente 80°C bajo vacio (aproximadamente 8 mmHg) . La solución ai 50% aproximada resultante de maleato de tetrametilamonio (aproximadamente 1.5 pphp o 1.5 gramos excluyendo el diluyente; aproximadamente 8 mmol) en catalizador 3 constituido de e i lengl icol . Las espumas se hicieron utilizando la formulación estándar en la Tabla 1 en un índice de isocianato de aproximadamente 270. El catalizador inventivo 3 se comparó con dos soluciones de catalizador estándares comerciales, el catalizador DABCO® K15 (solución de octoato de potasio al 70%) y el catalizador DABCO TMR® (solución de octoato de 2-hidroxipropi i rimet i lamonio al 75%) . Aproximadamente 2.1 pphp de catalizador DABCO® K15 se utilizaron; excluyendo el diluyente, esto convierte aproximadamente 1.5 pphp de 1.5 gramos (aproximadamente 8.1 mmol) de octoato de potasio. Aproximadamente 2.9 pphp del catalizador DABCO TMR® se utilizaron; excluyendo el diluyente, esto convierte a aproximadamente 2.2 pphp o 2.2 gramos (aproximadamente 8.3 mmol) de octoato de 2-hid oxi propi L t imet ilamonio . Como se muestra en la Tabla II, en un tiempo de hilo de gel similar, el catalizador inventivo 3 proporcionó un tiempo libre de pegajosidad de aproximadamente 62
segundos, mucho más corto que aquel logrado con ya sea el catalizador DABCO® K1S o el catalizado DABCO TMR®. El catalizador inventivo 3 asi produciría un producto de espuma con un curado de superficie más rápido, y mejor adherencia de superficie durante la manufactura de los productos terminados tales como paneles de espumas laminadas. La I-' i gura ? compara la altura de la espuma contra el tiempo para el catalizador inventivo 3, el catalizador DABCO® K15 y el catalizado DABCO TMR®. El catalizador 3 tiene la inclinación que es más uniforme que ya sea aquella del catalizador DABCO® K15 o el catalizador DABCO TMR®. Por lo tanto, la espuma producida con el catalizador inventivo 3 tendría el aumento de volumen de la espuma mucho más consistente o la velocidad de la expansión de la espuma a través del tiempo. Esto es una característica útil para las operaciones de espuma continuas, tal como aquellas que involucran los procesos de laminación. Tabla II. Comparación de los catalizadores inventivos 1-3 a los catalizadores estándares Ca ta 1 i zador T Lempo iempo HSG Tiempo de Tiempo de del Elevación Libre de I n i c i o Hilo de de Pegajosidad Gel Volumen [s] [s] [%] [s] [s] a2.1 pphp 1 54 91 72 108
DABCO© K1S 2.9 pphp 16 49 91 65 77 DABCO TMR® cl .6 pphp 25 55 77 75 72 Catalizador 1 c2.5 pphp 20 48 89 74 59 Catalizador 2 cl .5 pphp 16 45 87 75 62 Ca ta 1 i zado r 3 Notas: a2 .1 pphp de catalizador DABCO® K15 que incluye diJuyente se convierte aproximadamente 1.5 pph de catalizador de sal de octoato de potasio extruyendo el di luyen te. b2.9 pphp de catalizador DABCO TMR® que incluye diluyente se convierte aproximadamente 2.2 pphp de catalizado de octoato de 2- hidroxipropiltrimetilamonio excluyendo el di luyen te . cLos va] ores de 1-3 pphp de catalizador excluyen el d i L u yen e .