MX2012014822A - Aditivos para mejorar el desempeño de la espuma de poliuretano. - Google Patents

Abstract

Se divulgan composiciones de espuma de poliuretano y procesos para hacer espumas de poliuretano flexibles. La espuma de poliuretano se produce en la presencia de aditivos que comprenden derivados de guanidina. Se observan mejoras en las propiedades físicas tales como el flujo de aire, estabilidad dimensional, tensión, rasgamiento, alargamiento y dureza de la espuma cuando estos aditivos están presentes en las formulaciones de poliuretano. Además, estos aditivos pueden minimizar la degradación del polímero bajo condiciones de envejecimiento con humedad que dan por resultado productos de espuma con mejores propiedades mecánicas.

Description

ADITIVOS PARA MEJORAR EL DESEMPEÑO DE LA ESPUMA DE POLIURETANO ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN El tema de la presente invención se relaciona a formulaciones de espuma de poliuretano y métodos para hacer espumas de poliuretano.

El desarrollo de aditivos que pueden mejorar las propiedades físicas de la espuma de poliuretano es de gran interés debido a que estos aditivos pueden habilitar el uso de componentes más ambientalmente favorables necesarios para hacer espuma de poliuretano sin sacrificar el desempeño mecánico del producto terminado. La espuma de poliuretano se produce mediante la reacción de poliisocianato con poliol en la presencia de un catalizador, típicamente amina terciaria. Desafortunadamente, los catalizadores de amina terciaria pueden ser de mal olor y tener alta volatilidad debido a su bajo peso molecular. Para superar este problema, los fabricantes de poliuretano han buscado lograr productos libres de emisión de amina al utilizar catalizadores de amina terciaria no fugitivos. La retención de una amina terciaria en la espuma de poliuretano puede ser debido a la baja volatilidad de la amina o más típicamente la amina terciaria llegaría a ser parte del polímero de poliuretano, si la amina terciaria contiene un grupo reactivo con isocianato. Si la baja volatilidad es debido a la propiedad intrínseca de la amina o debido a su incorporación en el polímero de poliuretano, la presencia de estas aminas terciarias en el producto terminado puede causar que el polímero de poliuretano se someta a degradación cuando se expone al calor y a la humedad.

La Patente Norteamericana No. 4258141 divulga un proceso para la fabricación de espuma de poliuretano flexible con derivados de ácido ciánico. La invención se relaciona a un proceso para hacer espumas de poliuretano flexibles resistentes a la flama al hacer reaccionar una mezcla de diisocianatos de difenilmetario y poliisocianatos de polimetilen polifenileno que tienen una funcionalidad mayor que 2 que contienen 40 a 90 por ciento en peso de diisocianato de difenilmetano en base al peso total de la mezcla; poliol, derivados de ácido ciánico tal como cianamida, dicianamida, guanidina, biguanidina, melamina, hidrazidas de éster alquílico cianúrico y amidas como inhibidores de la flama, y agentes de soplado, así como, posiblemente, extendedores de cadena y otros aditivos. Los derivados de ácido ciánico se adicionan a la mezcla de poliuretano espumable en cantidades de 10 a 70% en peso, de preferencia de 20 a 50% en peso, en base al peso de la mezcla de isocianatos. Estos altos niveles de derivado de ácido ciánico se adicionan a la mezcla reactiva como suspensiones y son necesarios para asegurar la resistencia a la flama. Así, de acuerdo con esta invención por lo menos 4.6 pphp de cianoguanidina es necesario en la espuma a base de TDI y por lo menos 5.9 pphp de cianoguanidina es necesario en la espuma de MDI. La pobre solubilidad de la cianoguanidina en las mezclas reactivas requiere que este material sea suministrado como una suspensión ante que en solución.

La Patente Norteamericana No. 3931064 divulga un material de espuma polimérico a base de isocianato que tiene vidrio de óxido inorgánico de bajo punto de ablandamiento, particulado, dispersado que tiene una temperatura de transformación de no mayor que 300°C y opcionalmente un agente de soplado que es capaz de liberar un gas no flamable en el calentamiento arriba de una temperatura en el intervalo de 150 a 400°C. La invención se relaciona a la incorporación de vidrio de bajo punto de ablandamiento, particularmente un vidrio de fosfato, en una espuma a base de isocianato y especialmente en una espuma a base de isocianato rígida que confiere un grado de retardancia al fuego y también puede dar menos generación de humo en la combustión de la espuma que la combustión de espumas que contienen aditivos retardantes al fuego convencionales.

La Publicación de Solicitud de Patente norteamericana No. 2007/0197672 Al divulga composiciones de poliuretano de una parte espumables que contienen un cuasi-prepolímero de alta funcionalidad y una sal hidratada.

Las patentes y solicitudes de patente previamente identificadas se incorporan en la presente por referencia.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invención resuelve los problemas asociados con las formulaciones y métodos de espuma convencional al proporcionar una composición de aditivo que contiene derivado de guanidina y un método para utilizar la composición para producir espuma de poliuretano flexible. Ejemplos de tales compuestos comprenden por lo menos uno de guanidina, ciano guanidina, sal de clorhidrato de guanidina, sales de fosfato de guanidina, sales de sulfato de guanidina, 1-acetilguanidina, nitroguanidina, 1- (o-tolil) -biguanidina y mezclas de los mismos. Una formulación de poliuretano que contiene estos aditivos puede producir un producto de espuma con mejores propiedades físicas ambientales así como estabilidad mejorada bajo la prueba de envejecimiento con humedad acelerada.

En un aspecto de la invención, estos aditivos pueden mejorar la estabilidad dimensional del producto de poliuretano terminado. Por ejemplo, cuando se producen espumas flexibles en un molde calentado, es necesario aplastar las partes de la espuma después de que son extraídas del molde debido a que pueden perder su estabilidad dimensional y contracción. La contracción se produce debido a que la espuma moldeada flexible contiene un porcentaje relativamente alto de celdas cerradas y cuando el gas atrapado se enfría la espuma colapsa debido a la pérdida de presión interna. El proceso de la invención emplea derivados de guanidina que pueden actuar como abridores de celda minimizando la pérdida de la estabilidad dimensional (contracción) . La composición inventiva y el proceso proporcionan la ventaja de que en el caso de la espuma flexible producida en un molde calentado no puede ser requerido aplastamiento de la espuma y en el caso de espumas de elevación libre ocurriría menos contracción de la espuma ¿ Esto da como resultado minimización de desechos y proporciona productos con alta calidad (alta estabilidad dimensional) . También, el uso de estos aditivos produciría espuma con propiedades físicas superiores, tanto en condición ambiental y después del envejecimiento con calqr y humedad.

En un aspecto de la invención, los aditivos inventivos mejoran las propiedades físicas en condiciones ambientales y también mejoran la estabilidad del polímero de poliuretano cuando se envejece en la presencia de humedad caliente. En. particular, las propiedades físicas ambientales pueden llegar a ser similares o muy similares a los catalizadores fugitivos cuando se utiliza una combinación de catalizador/aditivo no emisiva. También, estos aditivos pueden permitir la utilización de productos de amina más ambientalmente favorables que normalmente no pueden acoplarse al desempeño de los catalizadores de amina estándares cuando se utilizan sin los aditivos derivados de guanidina.

En otro aspecto de la invención, los aditivos (por ejemplo, cianoguanidina) , se disuelven con el fin de producir la mejora deseada en las propiedades físicas de la espuma de poliuretano. Además, la cantidad de derivado de guanidina (por ejemplo, cianoguanidina), se utiliza en una cantidad menor que aproximadamente 2.0 pphp en la espuma de pre-mezcla de espuma o el precursor de espuma (por ejemplo, menor que aproximadamente 2.0 pphp y típicamente menor que aproximadamente 2.5 PPHP).

En otro aspecto de la invención, los aditivos (por ejemplo, derivados de guanidina) se utilizan en una pre-mezcla de espuma o precursor de espuma en donde la cantidad de DICY que es menor que aproximadamente 1.0 PPHP de DICY (por ejemplo, con el fin de minimizar el colapso de la espuma debido a la abertura de celdas excesiva) .

DESCRIPCIÓN DETALLADA -DE LA INVENCIÓN Preparación de Espumas Las espumas de cualquiera de los diversos tipos conocidos en la técnica se pueden hacer utilizando los métodos de esta invención, utilizando formulaciones de poliuretano típicas a las cuales se han adicionado por lo menos un derivado de guanidina y los catalizadores de amina. La cantidad de derivado de guanidina puede variar pero típicamente variará de aproximadamente 0.01 pphp a aproximadamente 2.0 pphp. Por ejemplo, las espumas de poliuretano flexible con excelentes propiedades físicas descritas en la presente típicamente comprenderán los componentes mostrados enseguida en la Tabla 1, en las cantidades indicadas. Los componentes mostrados en la Tabla 1 serán discutidos en detalle enseguida.

Tabla 1 Componentes de Poliuretano La cantidad de poliisocianato utilizada en las formulaciones de poliuretano de acuerdo con la invención no está limitada, pero típicamente estará dentro de aquellos intervalos conocidos por aquellos de habilidad en la técnica. Un intervalo ejemplar se da en la tabla 1, indicado por referencia al "índice de NCO" (índice de isocianato) . Como es conocido en la técnica, el índice de NCO se define como el número de equivalentes de isocianato, divididos entre el número total de equivalentes. de hidrógeno activo, multiplicado por 100. El índice de NCO se representa por la siguiente fórmula. índice de NCO = [NCO/ (OH+NH) ] *100 Las espumas flexibles típicamente usan polioles de copolímero como parte del contenido de poliol total en la composición de espuma, junto con polioles base de peso molecular promedio en peso de aproximadamente 4000-5000 y número de hidroxilo de aproximadamente 28-35. Los polioles base y polioles de copolímero serán descritos en detalle después en la presente.

Catalizadores Los catalizadores de la presente invención comprenden aminas terciarias. Los catalizadores de amina terciaria pueden contener un grupo reactivo con isocianato o no reactivo. Los grupos reactivos con isocianato comprenden amina primaria, amina secundaria, grupo hidroxilo, amida o urea. Los catalizadores de aminas terciarias que contienen grupos reactivos con isocianato incluyen catalizadores tanto de gelificación como de soplado. Los catalizadores de gelificación ejemplares incluyen N,N-bis-(3-dimetilaminopropil) -N-isopropanolamina, N, N-dimetilaminoetil-N'-metil etanolamina (DABCO® T, Air Products and Chemicals, Inc. of Allentown, PA) ; N, N, N' -trimetilaminopropil etanolamina (POLYCAT® 17, por Air Products and Chemicals, Inc.), N, -dimetiletanolamina (DABCO® DMEA) , N, -dimetil-N' , N ' -2-hidroxi (propil) -1, 3-propilendiamina; dimetilaminopropilamina (DMAPA), (N,N-dimetilaminoetoxi) etanol, metil-hidroxi-etil-piperazina, bis (N, N-dimetil-3-aminopropil) amina (POLYCAT® 15), N,N-dimetilaminopropil urea (DABCO® NE1060, DABCO® NE1070), ?,?' -bis (3-dimetilaminopropil) urea (DABCO® NE1070, DABCO® NE1080), bis (dimetilamino) -2-propanol, N-(3-aminopropil) imidazol, N- (2-hidroxipropil) imidazol, y N-(2-hidroxietil) imidazol.

Los catalizadores de soplado ejemplares que. contienen grupos reactivos con isocianato incluyen 2- [N- (dimetilaminoetoxietil) -N-metilamino] etanol (DABCO® NE200) , dimetilaminoetoxietanol y éter N, N, N' -trimetil-N' -3-aminopropil-bis (aminoetilico) (DABCO® NE300) .

El catalizador también puede comprender aminas terciarias que son altamente volátiles y no reactivas con isocianato. Los catalizadores de gelificación volátiles adecuados pueden incluir, por ejemplo, diazabiciclooctano (trietilendiamina) , suministrado comercialmente como catalizador DABCO 33-LV®, tris (dimetilaminopropil) amina (POLYCAT® 9), dimetilaminociclohexilamina (POLYCAT® 8), 1,2-dimetilimidazol, 1-metilimidazol y bis (dimetilaminopropil ) -N-metilamina (Polycat®. 77). Los catalizadores de soplado volátiles adecuados incluyen, por ejemplo, éter bis-dimetilaminoetílico, comercialmente suministrado como catalizador DABCO® BL-11 por Air Products and Chemicals, Inc.; así como pentametildietilentriamina (POLYCAT® 5, Air Products and Chemicals, Inc.), hexametiltrietilentetramina, heptametiltetraetilenpentamina y composiciones relacionadas; poliaminas permetiladas superiores; 2-[N- (dimetilaminoetoxietil) -N-metilamino] etanol y estructuras relacionadas; poliaminas alcoxiladas; composiciones de imidazol-boro; o composiciones de amino propil-bis (amino-etil)éter. Las composiciones de catalizador también pueden incluir otros componentes, por ejemplo, catalizadores de metales de transición tales como compuestos de organoestaño, sales de estaño, organobismuto y sales de bismuto, por ejemplo, cuando la espuma de poliuretano deseada es un material en lámina flexible.

Típicamente, la carga de catalizador (es) de amina terciaria no fugitivo para hacer la espuma de acuerdo con la invención estará en intervalo de 0.1 a 20 pphp, más típicamente 0.1 a 10 pphp, y mucho más típicamente 0.1 a 5 pphp. Sin embargo, se puede utilizar cualquier cantidad efectiva. El término "pphp" significa partes por cien partes de poliol.

Isocianatos Orgánicos Los compuestos de isocianato orgánicos adecuados incluyen, pero no están limitados a, hexametilen diisocianato (HDI), fenilen diisocianato (PDI), toluen diisocianato (TDI) y , 4 ' -difenilmetano diisocianato (MDI) . En un aspecto de la invención, 2,4-TDI, 2,6-TDI, o cualquier mezcla de los mismos se utiliza se utiliza para producir espumas de poliuretano. Otros compuestos de isocianato adecuados son mezclas de diisocianatos conocidos comercialmente como "MDI crus". Un. ejemplo es comercializado por Dow Chemical Company bajo el nombre "PAPI", y contiene aproximadamente 60% de 4,4'-difenilmetano diisocianato junto con otros poliisocianatos isoméricos y superiores análogos.

Componente de Poliol Los poliuretanos se producen por la reacción de isocianatos orgánicos con los grupos hidroxilo en un poliol, típicamente una mezcla de polioles. El componente¦ de poliol de la mezcla de reacción incluye por lo menos un poliol principal o "base". Los polioles base adecuados para el uso en la invención incluyen, como ejemplos no limitantes, polioles de poliéter. Los polioles de poliéter incluyen polímeros de poli (óxido de alquileno) tales como poli (óxido de etileno) y polímeros de poli (óxido de propileno) y copolímeros con grupos hidroxilo terminales derivados de compuestos polihídricos, incluyendo dioles y trioles. Ejemplos de dioles y trioles para la reacción con el óxido de etileno u óxido de propileno incluyen etilenglicol, propilenglicol, 1, 3-butanodiol, 1, 4-butanodiol, 1,6-hexanodiol, neopentilglicol, dietilenglicol, dipropilenglicol, pentaeritritol, glicerol, diglicerol, trimetilol propano, y polioles de bajo peso molecular similares. Otros ejemplos de poliol base conocidos en la técnica incluyen resinas de acetal terminadas en poli-hidroxi, aminas terminadas en hidroxilo y poliaminas terminadas en hidroxilo. Ejemplos de estos y otros materiales reactivos con isocianato adecuados se pueden encontrar en la Patente Norteamericana No. 4394491; incorporada en la presente por referencia. Los polioles adecuados también incluyen aquellos que contienen grupos de amina terciaria que pueden catalizar la reacción de gelificación y la reacción de soplado de poliuretanos, por ejemplo aquellos descritos en los documentos O 03/016373 Al, O 01/58976 Al; WO2004/060956 Al; WO03/016372 Al; y O03/055930 Al; incorporados en la presente por referencia. Otros polioles útiles pueden incluir polioles a base de carbonato de polialquileno y polioles a base de polifosfato.

En un aspecto de la invención, un solo poliol de poliéter de alto peso molecular se puede utilizar como el poliol base. Alternativamente, una mezcla de polioles de poliéter de alto peso molecular, por ejemplo, mezclas de materiales di- y tri-funcionales y/o diferentes materiales de composición química diferente o peso molecular diferentes se pueden utilizar. Tales materiales di- y tri-funcionales incluyen pero no están limitados a, polietilenglicol, polipropilenglicol , trioles de poliéter a base de glicerol, trioles de poliéter a base de trimetilolpropano y otros compuestos o mezclas similares. En algunas modalidades de la invención, por lo menos 50% en peso del componente de poliol libre de éster consiste de uno o más polioles de poliéter.

Además de los polioles de base descritos en lo anterior, o en lugar de estos, los materiales comúnmente referidos como "polioles de copolimero" se pueden incluir en un componente de poliol para el uso de acuerdo con la invención. Los polioles de copolimero se pueden utilizar en espumas de poliuretano para incrementar la resistencia de la espuma a la deformación, por ejemplo para mejorar las propiedades portadoras de carga de la espuma. Dependiendo de los requerimientos portadores de carga para la espuma de poliuretano, los polioles de copolimeros pueden comprender de 0 a aproximadamente 80 por ciento en peso del contenido de poliol total. Ejemplos de polioles de copolimero incluyen, pero no están limitados a, polioles de injerto y polioles modificados con poliurea, ambos de los cuales son conocidos en la técnica y son comercialmente disponibles.

Los polioles de injerto se preparan al copolimerizar monómeros de vinilo, típicamente estireno y acrilonitrilo, en un poliol de partida. El poliol de partida es típicamente un triol iniciado con glicerol, y típicamente se termina en el extremo con óxido de etileno (aproximadamente 80-85% de grupos hidroxilo primario) . Algo, del copolímero se injerta a algo del poliol de partida. El poliol de injerto también contiene homo-polímeros de estireno y acrilonitrilo y poliol de partida no alterado. El contenido de sólido de estireno/acrilonitrilo del poliol de injerto típicamente varía de 5% en peso a 45% en peso, pero se puede utilizar cualquier clase de poliol de injerto conocido en la técnica.

Los polioles modificados con poliurea se forman mediante la reacción de una diamina y un diisocianato en la presencia de un poliol de partida, con el producto que contiene dispersión de poliurea. Una variante de polioles modificados con poliurea, también adecuado para el uso, son los polioles de poli adición de poliisocianato (PIPA), que se forman mediante la reacción in situ de un isocianato y una alcanolamina en un poliol.

Agentes de Soplado La producción de espuma de poliuretano se puede ayudar mediante la inclusión de un agente de soplado para producir huecos en la matriz de poliuretano durante la polimerización. Se puede utilizar cualquier agente de soplado conocido en la técnica. Los agentes de soplado adecuados incluyen compuestos con bajos puntos de ebullición que se vaporizan durante la reacción de polimerización exotérmica.

Tales agentes de soplado son generalmente inertes o tienen baja reactividad y por lo tanto es probable que no se. descompongan o reaccionen durante la reacción de polimerización. Ejemplos de agentes de soplado incluyen, pero no están limitados a, dióxido de carbono, clorofluorocarbonos (CFCs) , hidrofluorocarbonos (HFCs) , hidroclorofluorocarbonos (HCFCs), fluoroolefinas (FOs), clorofluoroolefinas (CFOs), hidrofluoroolefinas (HFOs) , hidroclorfluoroolefinas (HCFOs), acetona e hidrocarburos de baja ebullición tales como ciclopentano, isopentano, n-pentano y sus mezclas. Otros agentes de soplado adecuados incluyen compuestos, por ejemplo agua, que reaccionan con los compuestos de isocianato para producir un gas. La cantidad de BA es típicamente de aproximadamente 0 (agua soplada) a aproximadamente 80 pphp. El agua (espuma soplada mediante la reacción con isocianato que hace C02) puede estar presente en el intervalo de aproximadamente 0 (si se incluye un BA) a aproximadamente 60 pphp (una espuma de muy baja densidad) y típicamente de aproximadamente 1.0 pphp a aproximadamente 10 pphp y, en algunos casos, de aproximadamente 2.0 pphp a aproximadamente 5 pphp.

Otros Componentes Opcionales Una variedad de otros ingredientes se pueden incluir en las formulaciones para hacer espumas de acuerdo con la invención. Ejemplos de componentes opcionales incluyen, pero no están limitados a, estabilizadores de celda, agentes de reticulación, extendedores de cadena, pigmentos, rellenadores, retardantes de flama, catalizadores de gelificación de uretano auxiliares, catalizadores de soplado de uretano o auxiliares, catalizadores de metal de transición y combinaciones de cualquiera de estos.

Estabilizadores de celda pueden incluir, por ejemplo, surfactantes de silicona o surfactantes aniónicos. Ejemplos de surfactantes de silicona adecuados incluyen, pero no están limitados a, polialquilsiloxanos, dimetilpolis'iloxanos modificados con poliol de polioxialquileno, dimetilpolisiloxanos modificados con alquilenglicol o cualquier combinación de los mismos. Los surfactantes aniónicos adecuados incluyen, pero no están limitados a, sales de ácidos grasos, sales de ésteres de ácido sulfúrico, sales de ésteres de ácido fosfórico, sales de ácidos sulfonicos y combinaciones de cualquiera de estos.

Los agentes de reticulación incluyen, pero no están limitados a, compuestos de bajo peso molecular que contienen por lo menos dos porciones seleccionados de grupos hidroxilo, grupos amino primarios, grupos amino secundarios y otros grupos que contienen hidrógeno activo que son reactivos con un grupo de isocianato. Los agentes de reticulación incluyen, por ejemplo, alcoholes polihidricos (especialmente alcoholes trihídricos, tales como glicerol y trimetilolpropano) , poliaminas y combinaciones de los mismos. Ejemplos no limitantes de agentes de reticulación de poliamina incluyen dietiltoluenodiamina, clorodiaminobenzeno, dietanolamina, diisopropanolamina, trietanolamina, tripropanolamina, 1,6-hexanodiamina y combinaciones de los mismos. Los agentes de reticulación de diamina típicos comprenden doce átomos de carbono o menos, más comúnmente siete o menos.

Ejemplos de extendedores de cadena incluyen, pero no están limitados a, compuestos que tienen grupo funcional de hidroxilo o de amino, tales como glicoles, aminas, dioles y agua. Ejemplos no limitantes específicos de extendedores de cadena incluyen etilenglicol, dietilenglicol, propilenglicol, dipropilenglicol, 1, -butanodiol, 1, 3-butanodiol, 1,5-pentanodiol, neopentilglicol, 1, 6-hexanodiol, 1,10-decanodiol, 1, 12-dodecanodiol, hidroquinona etoxilada, 1,4-ciclohexanodiol, N-metiletanolamina, N-metilisopropanolamina, 4-aminociclohexanol, 1, 2-diaminoetano, 2 , 4-toluendiamina, o cualquier mezcla de los mismos.

Los pigmentos se pueden utilizar para codificar en color las espumas de poliuretano durante la fabricación, por ejemplo para identificar el grado de producto o para cancelar el amarillamiento . Los pigmentos pueden incluir cualquiera de los pigmentos orgánicos o inorgánicos adecuados conocidos en la técnica de poliuretano. Por ejemplo, los pigmentos orgánicos o colorantes incluyen, pero no están limitados a, tintes de azo/diazo, ftalocianinas dioxazinas y negro de carbón. Ejemplos de pigmentos inorgánicos incluyen, pero no están limitados a, dióxido de titanio, óxidos de hierro u óxido de cromo.

Los rellenadores se pueden utilizar para incrementar la densidad y las propiedades portadoras de carga de las espumas de poliuretano. Los rellenadores adecuados incluyen, pero no están limitados a, sulfato de bario o carbonato de calcio.

Los retardantes de flama se pueden utilizar para reducir la flamabilidad de las espumas de poliuretano. Por ejemplo, los retardantes de flama adecuados incluyen, pero no están limitados a, ésteres de fosfato clorados, parafinas cloradas o polvos de melamina.

Los siguientes, ejemplos se proporcionan para ilustrar ciertos aspectos de la invención y no limitarán el alcance de las reivindicaciones adjuntas a la presente.

Ejemplos 1 y 2 Los ejemplos 1 y 2 demuestran la elaboración de espumas de poliuretano al utilizar derivados de guanidina en la presencia de catalizadores de amina terciaria (fugitivos o no fugitivos) o catalizadores de amina terciaria bloqueados con ácido. Los catalizadores de amina terciaria bloqueados con ácido se hacen al combinar catalizadores de aminas terciarias con ácidos orgánicos adecuados. Se listan las formulaciones de espuma de poliuretano a base de TDI y MDI que se utilizaron para evaluar los aditivos utilizando los catalizadores de amina terciaria bloqueados con ácido o no bloqueados convencionales en espumas de elevación libre y moldeadas. En el caso de espumas moldeadas flexibles, las almohadillas se removieron del molde calentado y se dejaron enfriar a temperatura ambiente para inspeccionar la estabilidad dimensional (contracción) o se aplastaron mecánicamente para evaluar sus propiedades físicas y mecánicas.

Ejemplo 1 Los experimentos de mezcla manual se condujeron utilizando el siguiente procedimiento. Las formulaciones se mezclaron conjuntamente durante aproximadamente 10 minutos utilizando un mezclador mecánico equipado con una cuchilla de mezclado de alto esfuerzo cortante de 7 . 6 cm de diámetro, que gira a 5000 rpm. Las formulaciones premezcladas se mantuvieron a 23 ± 1°C utilizando una incubadora de baja temperatura. Mondur TD- 80 (una mezcla de isómero 2 , 4 /2 , 6 de toluen de diisocianato 80 /20 ) o MDI modificado se adicionó a la premezcla en la cantidad estequiométrica correcta para el índice reportado de cada espuma. La mezcla se combinó conjuntamente con Premier Mili Corporación Series 2000 , Modelo 89 y se dispersó durante aproximadamente cinco segundos. La mezcla espumante se transfirió a una cubeta de papel Imperial Bondware #GDR-170 y se dejó elevar libremente mientras que se registraron los datos.

Ejemplo 2 Las corridas en máquina para la espuma moldeada flexible se condujeron en un Hi Tech Sure Shot MHR-50, serie de desplazamiento de cilindro y máquina de alta presión. Las premezclas frescas, que consisten de los polioles apropiados, agua, reticulador, surfactantes y catalizadores para cada formulación se cargaron a la máquina. Se utilizó Mondur TD-80 por todo el estudio completo. Todas las temperaturas químicas se mantuvieron a 23 ± 2°C por la vía de las unidades de control de temperatura interna de la maquina. Los vaciados de espuma se hicieron en un molde de aluminio calentado, isotérmicamente controlado, mantenido a 63 ± 2°C. El molde fue una herramienta de propiedad física típica diseñada con dimensiones internas de 40.6 cm x 40.6 cm x 10.2 cm. El molde tiene cinco ventilaciones, cada una de aproximadamente 1.5 mm en diámetro, centradas en cada esquina 10.0 cm de cada borde y el centro geométrico de la tapa. El molde se roció con un agente de liberación a base de solvente, antes de cada vaciado y se dejó secar durante un minuto antes del vaciado. La premezcla de espuma se vació en el centro del molde con un peso de carga química húmeda capaz de rellenar completamente el molde y obtener de las densidades de núcleo deseadas, reportadas. Los requerimientos de relleno mínimo se establecieron para cada formulación evaluada. El articulo de espuma se desmoldeó en 240 segundos (4 minutos) después del vaciado inicial (detallado en el siguiente párrafo) . En el desmoldeo, la espuma se colocó a través de un aplastador mecánico o se probó para . mediciones de Fuerza para Aplastamiento (FTC) o se dejó enfriar para determinar la estabilidad dimensional (detallada enseguida) .

Las propiedades físicas de la espuma de cada ajuste de catalizador se aplastaron mecánicamente 1 minuto después del desmoldeo utilizando un aplastador Black Brother Roller ajustado a un espacio de 2.54 cm. El aplastamiento se condujo tres veces en cada parte, girando la espuma a 90 grados después de cada paso a través de los rodillos. Todas las partes producidas para la prueba física se dejaron para acondicionar durante por lo menos siete días en una temperatura constante y cuarto de humedad (23 ± 2°C, 50 ± 2% de humedad relativa) .

Las mediciones de FTC se condujeron 45 segundos después del desmoldeo. La almohadilla se removió del molde, se pesó y se colocó en el aparato FTC. El dispositivo de detección de fuerza se equipa con un transductor de presión de capacidad de 2.2 kg montado entre la cabeza de cruceta de placa circular de 323 cm2 y el árbol de impulsión. La fuerza real se muestra en un dispositivo de visualización digital. Este dispositivo imita la prueba de deflexión de fuerza de indentación, ASTM D-3574, y proporciona un valor numérico de la dureza y blandura inicial de la espuma recientemente desmoldeada. La almohadilla se comprimió a 50 por ciento de su espesor original a una velocidad de cabeza de cruceta de 275 mm por minuto con la fuerza necesaria para lograr el ciclo de compresión más alto registrado en Newton. Se completaron diez ciclos de compresión. Un ciclo toma aproximadamente 30 segundos para completarse.

Ejemplo 3 Propiedades Físicas^de la Espuma de Poliuretano Flexible Hecha con Catalizadores Fugitivos en la Presencia y en la Ausencia de Cianoguanidina Se prepararon almohadillas de espuma al adicionar un catalizador de amina terciaria a aproximadamente 302 g de una premezcla (preparada como en la Tabla 2) en un vaso de papel de 951 mi (32 oz) . La formulación se mezcló durante 10 segundos a aproximadamente 6,000 rpm utilizando un agitador colgante en la parte de arriba ajustado con una paleta de agitación de 5.1 cm (2 pulgadas) de diámetro.

El tolueno diisocianato luego se adicionó, y la formulación se mezcló bien durante aproximadamente otros 6 segundos a aproximadamente 6.000 RPM utilizando el mismo agitador, después de lo cual se vació en un molde pre-calentado a 70°C y se desmoldeo después de 4 minutos. Las almohadillas de espuma se removieron del molde, se aplastaron con la mano, se pesaron y se aplastaron en máquina en 75% de espesor de la almohadilla. La estabilidad dimensional (contracción de la espuma) se evaluó al permitir que las almohadillas de espuma se enfrien y al observar si la contracción toma lugar o no se lleva a cabo. Las almohadillas de espuma se almacenaron bajo condiciones de temperatura y humedad constante durante 48 horas antes de ser cortadas y probadas .

Tabla 2: Componentes de la Premezcla 1 Poliol de poliéter terminado con alta funcionalidad de alto peso molecular, funcionalidad y contenido de hidroxilo primario con un poliol base de peso molecular de aproximadamente 5500, disponible de Do Chemical Company, Midland, MI 2,3 Surfactante de silicona disponible de Air Products and Chemicals, Inc. 4,5 Catalizador de amina disponible de Air Products and Chemicals, Inc.

La Tabla 3 muestra la mejora en las propiedades físicas cuando se suministra cianoguanidina en la formulación de poliuretano como una solución al 30% en DMSO. La adición de 2-cianoguaniina proporciona productos de espuma con mejores propiedades físicas que el estándar industrial actual .

Tabla 3: Resultados de la Estabilidad Dimensional Ejemplo 4 Propiedades Físicas de la Espuma de Poliuretano Flexible Hecha con Catalizadores no Fugitivos en la Presencia y en la Ausencia de Cianoguanidina La Tabla 4 muestra el efecto de la dicianamida cuando se utiliza en combinación con un catalizador no emisivo. La adición de dicianamida puede ayudar a mejorar los flujos de aire que mejora la estabilidad dimensional de la espuma. Además de otras propiedades físicas, tal como ILD, la resistencia al rasgamiento y la resistencia a la tención, también se mejoran. Así, se obtienen mejores propiedades físicas cuando se utiliza una combinación de un catalizador no emisivo y dicianamida cuando se compara con los estándares industriales emisivos. La dicianamida se suministra en la formulación como una solución que se puede obtener cuando se disuelve en dicianamida en una mezcla de POLYCAT-15 (Bis-N,N-dimetilaminopropil amina) y agua.

Tabla 4 : Propiedades Físicas Mientras que la invención se ha descrito con referencia a ciertos aspectos o. modalidades, será entendido por aquellos expertos en la técnica que varios cambios se pueden hacer y los equivalentes se pueden sustituir p'or elementos de los mismos sin apartarse del alcance de la invención. Además, se pueden hacer muchas modificaciones para adaptar las enseñanzas de la invención sin apartarse del alcance esencial de la misma. Por lo tanto, se propone que la invención no sea limitada a la modalidad particular divulgada como el mejor modo contemplado para llevar a cabo esta invención, sino que la invención incluirá todas las modalidades que caen dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas.

Claims (14)

REIVINDICACIONES

1. Un precursor de espuma, caracterizado porque comprende: por lo menos un poliol, por lo menos un agente de soplado, por lo menos un catalizador y por lo menos un derivado de guanidina.

2. El precursor de espuma de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el derivado de guanidina comprende por lo menos un miembro seleccionado del grupo que consiste de guanidina, sal de clorhidrato de guanidina, sales de fosfato de guanidina, sales de sulfato de guanidina, ciano guanidina, 1-acetolguanidina, nitroguanidina, 1- (o-tolil) -biguanidina y mezclas de los mismos.

3. El precursor de espuma de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque el catalizador comprende por lo menos una amina terciaria.

4. El precursor de espuma de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque el derivado de guanidina comprende Cianoguanidina .

5. El precursor de espuma de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el poliol comprende por lo menos un poliol de poliéter.

6. El precursor de espuma de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el agente de soplado comprende agua.

7. El precursor de espuma de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además comprende por lo menos un surfactante.

8. El precursor de espuma de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque el surfactante comprende por lo menos un surfactante de silicona.

9. Un método para hacer espuma, caracterizado porque comprende hacer reaccionar el precursor de la reivindicación 1 con por lo menos un isocianato bajo condiciones suficientes para producir una espuma estable.

10. El método de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque el isocianato comprende por lo menos uno de PDI, TDI y MDI.

11. El método de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque el isocianato comprende TDI.

12. El método de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque la cantidad de 2-cianoguanidina es menor que aproximadamente 1.0 PPHP.

13. El método de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque la cantidad de derivado de guanidina es menor que aproximadamente 2.5 PPHP.

14. Una espuma, caracterizada porque se hace mediante el método de la reivindicación 9.