MXPA06011237A - Composicion de isocianato modificado con uretano y producto de poliuretano del mismo. - Google Patents

Abstract

La presente invencion se refiere a una composicion terminada con isocianato que tiene utilidad en la preparacion de poliuretanos hidrofilos. La composicion de isocianato tiene un contenido de isocianato menor de aproximadamente 15 por ciento en peso y comprende el producto de reaccion de un poliisocianato alifatico o aromatico, o mezclas de los mismos; con una composicion de poliol que contiene un derivado de poliol de polieter de una molecula que contiene nitrogeno terciario.

Description

como fibras (véase, por ejemplo, Patente Norteamericana 4, 127,51 6) o polímeros súper absorbentes (véase, por ejemplo, Patentes Norteamericanas 5, 064,653 y 6, 034, 149) o partículas (véase, por ejemplo, Patente Norteamericana 3,224,889) que pueden ser incorporados dentro de las estructuras de la espuma para mejorar propiedades físicas incluyen, por ejemplo, niveles de empapado de tales espumas. La Patente Norteamericana 4,314,034 describe una esponja de poliuretano espumado formada de la combinación de un poliol de oxialquileno hidrófilo terminado con grupos de isocianato y 1 a 30 por ciento en peso de un poliisocianato poiimérico, tal como un MDl poiimérico. Los prepolímeros son espumados en presencia de agua, fibras de refuerzo, agentes tensioactivos, y agentes espesantes y hasta 30 por ciento en peso de tierras diatomeas. Con la tierra diatomea y el PAPI poiimérico MDl la esponja de espuma tiene lo que está descrito como humedad rápida y una resistencia a la humedad mejorada. La Patente Norteamericana 5,650,450 describe la espuma hidrófila preparada por la reacción de un prepolímero terminado de isocianato basado en MDl de MDI/polimérico con un componente acuoso que comprende un agente tensioactivo líquido de copolímero de glicol silicona seleccionado. A pesar del extenso conocimiento referente a la preparación de productos de poliuretano hidrófilo basados en prepolímeros de base MDl , los prepolímeros de base TDI todavía se utilizan extensivamente en la industria. Los prepolímeros de base MDl comparados a los prepolímeros de base TDI, no obstante la observación de que frecuentemente confieren propiedades físicas más deseables del producto final de poliuretano, generalmente exhiben un procesamiento y características de reactividad inferiores. Por consiguiente existe una necesidad de proporcionar composición alternativa de isocianato modificado con uretano y deseablemente un prepolímero de base MDI el cual tiene un perfil de reactividad mejorado. Dentro del campo general de las composiciones de isocianato modificado con uretano y su conversión a productos de poliuretano, hay también una necesidad de mejorar y proporcionar control para el sistema de reactividad mientras que al mismo tiempo permita el uso de cantidades substancialmente menores de catalizador de poliuretano o incluso ausencia de catalizador. Cantidades reducidas, o ausencia de tal catalizador de poliuretano, cuando reacciona la composición de isocianato es una ventaja distinta dado que estos catalizadores son frecuentemente irritantes o tienen restricciones ambientales, sanitarias o de seguridad y no pueden estar presentes en artículos de poliuretano previstos para ciertas aplicaciones o fines. Para este propósito, el uso de las composiciones de isocianato que comprenden un prepolímero derivado de un poliol auto catalítico ha sido investigado. Los polioles de poliéter auto catalíticos son sustancias oligómeras las cuales poseen una capacidad inherente para catalizar la formación de poliuretano a través de la reacción de un poliol con un isocianato. Los polioles asociados con tal capacidad son normalmente polioles que contienen nitrógeno, por ejemplo, tal como está reportado en la Publicación de la Patente WO 01 /58976. Se ha descubierto que los poliisocianatos modificados a través de la reacción con ciertos polioles de poliéter que contienen nitrógeno proporcionan composiciones de ¡socianato son eminentemente apropiados para la preparación de polímeros de poliuretano hidrófilos. En un aspecto, esta invención se refiere a una composición de isocianato modificado con uretano que tiene un promedio de contenido de isocianato de menos de aproximadamente 15 por ciento en peso y el cual comprende el producto de reacción de: a) un exceso estoquiométrico de un poliisocianato alifático o aromático, o mezclas de los mismos; con b) una composición de poliol que comprende 1 a 20 por ciento en peso de al menos un poliol de poliéter que contiene nitrógeno con un peso molecular de 1000 a 12000 obtenidos por alcoxilación de al menos una molécula iniciadora de la fórmula HmA-(CH2)n-N(R)-(CH2)p-AHm Fórmula (I) en donde n y p son independientemente números enteros de 2 a 6, A en cada caso es independientemente oxígeno, azufre, nitrógeno o hidrógeno, con la condicionante de que solamente uno de A puede ser hidrógeno en una vez, R es un grupo alquilo d a C3, m es igual a 0 cuando A es hidrógeno, es 1 cuando A es oxígeno o azufre y es 2 cuando A es nitrógeno; o H2N-(CH2)m-N(R)H Formula (I I) dónde m es un número entero de 2 a 12 y R es un grupo alquilo Ci a C3, y la composición de polio! tiene un contenido de oxietileno de al menos 25 por ciento en peso. En un segundo aspecto esta invención se refiere a un polímero hidrófilo de poliuretano preparado poniéndolo junto con agua y una composición de isocianato según lo mencionado anteriormente. En un tercer aspecto, esta invención es un proceso para hacer espuma de poliuretano hidrófilo que comprende-mezclar juntos una fase acuosa con una composición de isocianato según lo mencionado anteriormente. En un cuarto aspecto, "esta invención es un proceso para hacer un gel de poliuretano hidrófilo que comprende mezclar juntos una fase acuosa con una composición de isocianato según lo mencionado anteriormente. En un quinto aspecto, esta invención es un medio de crecimiento hortícola que comprende una composición de isocianato modificado con uretano según lo mencionado anteriormente y al menos un material de relleno obtenido por mezclar el relleno con la composición de isocianato y aplicando agua a la mezcla resultante para formar un medio de crecimiento. En un sexto aspecto, esta invención es un proceso para elaborar selladores hidrófilos mezclando juntos una fase acuosa y una composición de isocianato en aplicaciones para la construcción y edificación. La composición de isocianato modificado con uretano de esta invención normalmente tiene un promedio, o está libre, de contenido de isocianato de menos de aproximadamente 15 por ciento en peso, preferiblemente menos de 12 por ciento y más preferiblemente de menos de 10 por ciento en peso. En una modalidad preferida, al producir una espuma, el contenido de isocianato de la composición es de al menos 1 , más preferiblemente de al menos 2, y aún más preferiblemente de al menos 4 por ciento en peso. Lo más preferido es un contenido de isocianato de 4 a 1 0 por ciento para producir una espuma. Cuando se pretende preparar un gel de poliuretano, ventajosamente el contenido de isocianato de la composición es de 2 a 8 por ciento en peso. Más preferiblemente el contenido de isocianato es de 2 a 4 por ciento en peso. La composición de isocianato se caracteriza en que ésta comprende la reacción del producto de un exceso estoquiométrico de un poliisocianato con una composición de poliol que contiene por lo menos un poliol auto catal ítico iniciado de una molécula que contiene un nitrógeno terciario y el poliol tiene un peso molecular promedio (Daltons) de 1000 a 12000, preferiblemente de 1 000 a 1 0000, y aún más preferiblemente de 2000 a 8000. Para facilitar el control del perfil de reactividad de la composición de isocianato resultante se encontró ventajoso limitar la cantidad de tal poliol iniciado presente en la composición de poliol. Para este propósito, la composición de poliol comprende ventajosamente el poliol auto catalítico en una cantidad de 0.5 a 50, preferiblemente de 1 a 30, y más preferiblemente de 1 a 25 por ciento en peso, basado en el peso total de la composición de poliol incluyendo el poliol auto catalítico. El balance de la composición de poliol contiene de 99.5 a 50, preferiblemente de 99 a 30, y más preferiblemente de 99 a 75 por ciento de peso basado en el peso total de todo el poliol en la composición, de uno o más polioles adicionales. Tales polioles adicionales son compuestos que contienen dos o más grupos reactivos de isocianato, generalmente grupos activos de hidrógeno, tales como -OH, aminas primarias o secundarias, y -SH. El representante de polioles apropiados es generalmente conocido y está descrito en tales publicaciones como High Polymers, Vol. XVI ; "Polyurethanes, Chemistry and Technology", por Saunders and Frisch, Interscience Publishers, New York, Vol. I , páginas. 32-42, 44-54 (1 962) y Vol. I I, páginas 5-6, 198-199 (1964); Qrganic Polymer Chemistry por K.J. Saunders, Chapman and Hall, London, páginas 323-325 (1973); y Developments in Polyurethanes, Vol. I , J. M. Burst, ed. , Applied Science Publishers, páginas 1 -76 (1978). El representante de polioles apropiado incluye poliéster, polilactona, poliéter, poliolefina, polioles de policarbonato, y otra variedad de polioles. Ilustrativos de los polioles de poliéster son los poli(alquilen alcanodioato)glicoles que son preparados a través de un proceso convencional de esterificación usando un exceso molar de un glicol alifático con relación a un ácido alcanodioico. El ilustrativo de los glicoles que pueden ser empleados para preparar los poliésteres son etilenglicol, dietilenglicol, propilenglicol, dipropilenglicol, 1 ,3-propandiol, 1 ,4-bútandiol y otros butandioles, ,5-pentandiol y otros dioles de pentano, hexanodioles, decanodioles, dodecanodioles y similares. El glicol alifático contiene preferiblemente de 2 a 8 átomos de carbono. Ilustrativo de los ácidos dioicos que pueden ser usados para preparar poliésteres son ácido maléico, ácido malónico, ácido succínico, ácido glutárico, ácido adípico, ácido 2-metil-1 ,6-hexanoico, ácido pimélico, ácido subérico, ácido dodecanedioico, y similares. Los ácidos alcanodioicos contienen preferiblemente de 4 a 12 átomos de carbono. Ilustrativo de polioles de poliéster son poli(hexanedioladipato), poli(but¡lenglicol adípato) , poli(etilenglicol adipato) , poli(dietilenglicol adipato) poli(hexanodiol oxalato), poli(etilenglicol sebecato), y similares.

Los polioles de polilactano útiles en la práctica de esta invención son los di-, tri- o tetra-hidroxilo en natural. Tales polioles son preparados por la reacción de un monómero de lactona; ilustrativo de cual es d-valeroctano, e-caprolactano, s-metil-e-caprolactano, ?-enantolactano y similares; es reaccionado con un iniciador que tiene grupos que contengan hidrógeno activo; ilustrativo del cual es etilenglicol, dietilenglicol, propandioles, 1 ,4-butandiol, ,6-hexandiol, trimetilolpropano, y similares. La producción de tales polioles se conoce en la técnica, ver, por ejemplo, Patentes Americanas Nos. 3, 169,945; 3,248,417; 3,021 ,309 a 3,021 ,317. Los polioles de lactona preferidos son los polioles e-caprolactano funcionales di-, tri-, y tetra-hidroxilo conocidos como polioles de policaprolactano. Los polioles de poliéter incluyen los obtenidos por la alquilación de moléculas de inicio apropiadas con un óxido alquileno, tal como etileno, propileno, óxido de butileno, o una mezcla de los mismos.

Ejemplos de moléculas iniciadoras incluyen agua, amoníaco, anilina o alcoholes polihídricos tales como alcoholes dihídricos que tienen un peso molecular de 62-399, especialmente los polioles alcanos tales como etilenglicol , propilenglicol, hexametilendiol, glicerol, trimetilolpropano o trimetiloletano, o alcoholes de bajo peso molecular que contengan grupos éter tales como dietilenglicol, trietilenglicol, dipropilenglicol o tripropilenglicol. Otros iniciadores comúnmente usados incluyen pentaeritritol, xilitol, arabitol, sorbitol, manitol y similares. En algunas aplicaciones puede ser deseable incluir copolímeros de polioles tales como los que contienen acrilonitrilo de estireno (SAN), poliharnstuff (PHD) o polímeros de poli adición de poliisocianato (PIPA). Los polioles preferidos usados con el poliol catalítico son polioles de poliéter. El poliol adicional tiene un promedio nominal de funcionalidad de hidroxilo de 1 .6 a 8, preferiblemente de 1 .6 a 4; un peso molecular de 1 000 a 12000; preferiblemente de 1000 a 10,000, y más preferiblemente de 1000 a 8500. . Por el término "nominal", se entiende el promedio de funcionalidad de hidroxilo de la composición con la suposición de que el promedio de funcionalidad del poliol es idéntico al promedio de funcionalidad (átomos activos de hidrógeno por molécula) del iniciador o mezcla de iniciador según lo utilizado en la preparación del poliol. Para producir una espuma hidrófila de la composición de ¡socianato modificado con uretano, la composición de poliol tiene generalmente un contenido total del grupo del oxietileno (EO) de al menos 30 por ciento en peso. Preferiblemente las composiciones de poiioles contienen por lo menos 40 por ciento, más preferiblemente de al menos 50 por ciento, y aún más preferiblemente por lo menos 65 por ciento en peso de grupos EO. El contenido de EO puede ser tan alto como 99.5 por ciento en peso de la composición del p o 1 i o 1. Preferiblemente el contenido de EO es menos de 95 por ciento en peso de la composición de poliol . Más preferiblemente el contenido del EO es menos de 90 por ciento en peso de la composición de poliol. El contenido del EO puede ser suministrado por el poliol auto-catalítico, el pol iol adicional , o puede ser distribuido entre el poliol auto-catal ítico y el poliol adicional. El balance del poliol , con excepción del iniciador y del EO, es generalmente el óxido de propileno (PO) u óxido de butilenos (BO) . El pol iol o poiioles catal íticos de poliéter usados en la presente invención son obtenidos por la alcoxilación de por lo menos una molécula de iniciador de la fórmula HmA-(CH2)n-N (R)-(CH2)p-AHm Fórmula (I) en donde n y p son independientemente números enteros de 2 a 6 , A en cada caso es independientemente oxígeno, nitrógeno, azufre, o hidrógeno, a condición de que solamente una de A puede ser hidrógeno una vez, R es un grupo alquilo Ci a C3, m es igual a 0 cuando A es hidrógeno, es 1 cuando A es oxígeno o azufre y es 2 cuando A es nitrógeno o H2N-(CH2)m-N(R)H Fórmula (II) en dónde m es un número entero de 2 a 12 y R es un grupo alquilo C1 a C3. En una modalidad preferida de la fórmula 1 , R es metilo. En otra modalidad preferida R es metilo y n y p son números enteros del mismo valor. En una modalidad más preferida n y p son unos números enteros de 2 a 4. Preferiblemente cuando A no es hidrógeno , A en cada caso será ya sea oxígeno o nitrógeno. En una modalidad más preferida una A será oxígeno y la otra A será nitrógeno, y el poliol final será un triol. Y en aún una modalidad más preferida, A es nitrógeno en todas los casos y el poliol final será un tetrol. Las alquilaminas de la fórmula 1 están disponibles comercialmente o pueden ser hechas con técnicas conocidas en la técnica, tal como la Patente Norteamericana 4,605,772, descripción de la cual está incorporada en la presente por referencia. Por ejemplo, metilamina se hace reaccionar con el óxido de alquileno apropiado para producir compuestos donde A es oxígeno. Preferiblemente el óxido de alquileno es óxido de etileno, óxido de propileno, u óxidos de butileno, lo cual da un intervalo preferido de 2 a 4 para n cuando cada A es oxígeno. Los compuestos preferidos son N-metildietanolamina, N-metild i propanol amina, N-metildibutanol-amina, N-metiletanol-propanol-amina. Para producir compuestos donde cada A es nitrógeno, la amina de metilo puede hacerse reaccionar con cualquier grupo reactivo conocido que reaccione con una amina y contenga nitrógeno adicional. Por ejemplo, 2 moles de X(CH2)nNR'R" pueden- hacerse reaccionar con un mol de metiloamina donde X representa cloro, bromo o yodo , y R' y R" pueden ser H o un grupo alquilo. Los compuestos preferidos incluyen 3,3'-diamina-N-metildipropilamina, 2,2'-diamina-N-metildietilamina, 2,3-diamino-N-metil-etil-propi lamina. Para producir compuestos donde una A es nitrógeno y una A es oxígeno, uno puede usar un proceso tal como el que está descrito en JP 09,012, 516, cuya descripción está incorporada en la presente por referencia. Ejemplos de compuestos disponibles comercialmente de la fórmula I particularmente preferidos como poliol iniciador en esta invención incluyen N-meti ldietanolamina, N-(2-hidroxietil)-N-metil-1 ,3-propanodiamina, y especialmente 3,3'-diamina-N-metildipropilamina. En la modalidad de la fórmula II, R es metilo. Preferiblemente m en la fórmula II es un número entero de 2 a 1 , más preferiblemente de 2 a 6 y mucho más preferiblemente de 2 a 4. En una modalidad preferida, R es metilo y m es un número entero de 2 a 4. Los compuestos de la fórmula II pueden ser hechos por procedimientos estándares conocidos en la técnica. Ejemplos de compuestos comercialmente disponibles de la fórmula II incluyen N-metil- ,2-etanodiamina y N-metilo- ,3-propanodiamina. La producción de polioles por la alquilación de un iniciador se puede hacer por los procedimientos bien conocidos en la técnica. En general, un poliol está hecho por la adición de un óxido de alquileno (EO, PO, o BO), o una combinación de óxidos de alquileno al iniciador por reacción aniónica o catiónica o uso de un catalizador de cianida de doble metal (DMC). En el caso de catalizadores alcalinos, estos catalizadores alcalinos son preferentemente eliminados del poliol al final de la producción por una etapa de acabado apropiado, tal como coalescencia usando silicato de magnesio, separación , neutralización de ácidos o neutralización por intercambio de iones. Para algunas aplicaciones solamente un monómero de óxido de alquileno es usado, para otras aplicaciones es usada una mezcla de monómeros y en algunos casos una adición secuencial de monómeros es preferida, tal como PO seguido por una alimentación EO, EO seguido por PO. En la presente invención, el poliisocianato reaccionado en exceso con la composición de poliol descrita anteriormente comprende un poliisocianato alif ático o un poliisocianato aromático, o mezclas de ambos. Poliisocianatos alifáticos apropiados incluyen diisocianato de hexametileno y diisocianato de -isoforano. Son preferidos poliisocianatos aromáticos incluyendo diisocianato de tolueno, difenilisocianato de metileno, incluyendo isómeros de estos, y el polifenilisocianato de polimetileno (MDI crudo). En una modalidad preferida, el poliisocianato aromático es una mezcla de isocianato que contiene isómeros de difenilisocianato de metileno (MDI) y por lo menos aproximadamente 60 por ciento en peso del total de isocianato presente. Esto incluye composiciones de MDI que contienen predominantemente 4,4'-isómero, es decir, mayor que 50 por ciento, preferiblemente mayor de 90 por ciento en peso de 4,4'-isómero. Preferiblemente el MDI comprende 2,4'- y 4,4'-¡sómeros de difeniüsocianato de metileno en una relación molar de 25:75 a 80:20, preferiblemente de 40:60 a 80:20, más preferiblemente de 45:55 a 70:30. El balance de la mezcla de isocianato cuando no es difeniüsocianato de metileno puede contener diisocianato de tolueno, diisocianato de hexametileno, diisocianato de isoforono, polifenilisocianato de polimetileno, carbodiimida o aducciones de uretonamina o alofonato de difenilisocianato de metileno y de mezclas de estas. Los ¡socianatos preferidos para hacer el balance de la composición son polifenilisocianato de polimetileno, carbodiimida o aducciones de uretonimina o alofonato de difenilisocianato de metileno. En una modalidad particularmente preferida, la mezcla de isocianato consiste esencialmente isómeros de 2,4'- y 4,4'-difenilisocianato de metileno en una relación molar de 25:75 a 80:20, preferiblemente de 40:60 a 80:20; más preferiblemente de 45:55 a 70:30. La combinación de un contenido bajo de NCO y un isómero de 2,4'-MDI aumentado en el prepolímero, cuando es reaccionado con agua, inesperadamente da una espuma/gel que tiene alta hidrofilidad y buenas propiedades mecánicas físicas en términos de flexibilidad y propiedades como resistencia al desgarre. La composición de isocianato que contiene el prepolímero es preparada de una forma convencional combinando el diisocianato y el poliol a 20-100°C y si se desea, en presencia de un catalizador formador de uretano, tal como una amina terciaria o compuesto de estaño. Las cantidades relativas del diisocianato y del poliol son seleccionadas de una manera tal hasta llegar al contenido libre NCO deseado del producto final. En general la cantidad equivalente de diisocianato será más alta que la cantidad equivalente de poliol (el isocianato se fracciona en fracciones reactivas de isocianato de poliol). La preparación del prepolímero es una operación de rutina para los expertos en la técnica. Cuando un gran exceso de poliisocianato es usado, puede removerse el exceso de poliisocianato no reaccionado, por ejemplo, por destilación. Según lo observado anteriormente, otro aspecto de esta invención es el uso de la composición descrita de isocianato para elaborar ún polímero de poliuretano, y notablemente un polímero hidrófilo a través de una reacción con una composición acuosa. Al hacer un polímero de poliuretano hidrófilo, el índice de la cantidad de la composición de isocianato para la mezcla acuosa puede variar sobre un amplio intervalo dependiendo del objetivo de la densidad del polímero resultante y está asociado con parámetros físicos; y también sobre el contenido de isocianato de la composición. Al intentar preparar una espuma hidrófila, normalmente 1 00 partes en peso de la composición de isocianato serán mezcladas y reaccionadas con 1 0 a 1 000 partes en peso de una fase acuosa, preferiblemente 50 a 500, y más preferiblemente con 50 a 250 partes en peso de la fase acuosa. Al contrario, al intentar preparar un gel hidrófilo, 100 partes en peso de la composición de isocianato serán mezcladas y reaccionadas con 5000 a 300 y preferiblemente de 3500 a 300 partes en peso de una fase acuosa. Los polímeros que tienen utilidad como un aglutinante pueden también ser preparados de una manera similar según lo descrito en la presente; generalmente las cantidades relativas de composición de isocianato para una fase acuosa serán de entre los intervalos notados para las aplicaciones espuma y gel. Un método preferido para espumar la composición de isocianato que comprenda un prepolímero es llevar la fase acuosa, por ejemplo, a una solución de 2 por ciento de agentes tensioactivos a una temperatura de 5°C a 50°C e introducir a esto la composición de isocianato. La mezcla que resulta es entonces llevada al molde, distribuida y dejándola reaccionar o manejar en un proceso continuo. Cuando se intente usar la composición de isocianato modificado con uretano en la manufactura de una espuma de poliuretano hidrófila, ya sea por un proceso discontinuo o continuo, se ha encontrado ventajoso incorporar un agente de reticulación dentro del prepolímero en contraste para tenerlo presente en la composición de hidroxiio para hacerse reaccionar con la composición de isocianato/prepolímero. La introducción del agente de reticulación en esta manera facilita la preparación de espuma con atractivas propiedades mecánicas. Representativos de reticuladores apropiados para la incorporación en el prepolímero son polioes de bajo peso molecular que tienen un promedio de funcionalidad de hidroxiio de 3 a 4, o aminas de bajo peso molecular que tienen normalmente 3 ó 4 fracciones de aminas. Ilustrativos y preferidos son glicerina, trimetilolpropano y derivados alcoxilados de bajo peso molecular de los mismos. La etilendiamina también se utiliza comúnmente, aunque éste es menos preferido como agente de reticulación de aminas para el uso con la presente invención. Tal agente de reticulación puede estar presente en una cantidad de 0.1 a 5, preferiblemente de 0.5 a 3 y más preferiblemente de 1 a 3 por ciento de la cantidad total en peso del poliol poliéter, el agente de reticulación y el modificador de viscosidad opcional para hacerse reaccionar con el isocianato. La espuma de poliuretano hidrófila es preparada por el contacto, bajo condiciones de reacción de la composición de isocianato, con una fase acuosa. La fase acuosa comprende esencialmente agua y, como pudiera ser requerido, cantidades menores de agentes tensioactivos, catalizadores, o agentes espesantes. Mientras es posible preparar espuma hidrófila en ausencia de un agente tensioactivo es ventajoso tener presente un agente tensioactivo. Los agentes tensioactivos están seleccionados para dar una espuma con buena apariencia de estructura de celda y tamaño y para minimizar el colapso y/o deformaciones de la espuma, tales como por ejemplo, cuarteaduras. Agentes tensioactivos apropiados son copolímeros de bloque de oxietileno y oxipropileno tales como por ejemplo, agentes tensioactivos Pluronic fabricados por BASF incluyendo los productos designados, Pluronic L-62; L-72; L-92; P-75 o P-85. Otros agentes tensioactivos equivalentes en naturaleza o desempeño pueden ser usados en lugar de las sustancias mencionadas. Los agentes tensioactivos estarán normalmente presentes en la fase acuosa en una cantidad de 0.5 a 4, preferiblemente de 0.75 a 3.0, por 100 partes en peso del total de la fase acuosa incluyendo los agentes tensioactivos. Dependiendo de la aplicación y aditivos, puede ser ventajoso tener una cantidad de agentes tensioactivos mayor de 4 por ciento. Por ejemplo, en ciertas sustancias de aplicación generalmente relacionadas como agentes tensioactivos pueden ser adicionadas en mayores cantidades cuando hay un deseo de lograr otros propósitos, tales como solubilizar un aceite u otros componentes en la formulación o adición para dar una estructura de celda fina. En tales casos, el agente tensioactivo puede estar presente en hasta 15 por ciento en peso de la formulación y preferiblemente hasta 10 por ciento de la formulación. Espumas hidrófitas frecuentemente pueden ser preparadas en la ausencia de un catalizador debido a las propiedades auto catalíticas conferidas por el poliol que contiene nitrógeno y como son introducidas a través de la composición de ¡socianato. Si es requerido, un catalizador puede ser incorporado en la composición de isocianato/mezcla acuosa por premezclar con la mezcla acuosa; o alternativamente, con la composición de ¡socianato. Cuando el catalizar es adicionado a la mezcla acuosa, es preferible agregarla inmediatamente antes de su uso en la reacción con la mezcla acuosa. Cuando es requerido, el catalizador es adicionado en una cantidad para modificar el tiempo de endurecimiento del producto de reacción y facilitar lograr los atributos físicos deseados de la espuma. Los catalizadores apropiados comunes son substancias generalmente conocidas en la técnica que promueven la reacción de ¡socianato con un poliol e incluye substancias básicas tales como bicarbonato de sodio o las aminas terciarias y compuestos organometálicos. Ilustrativos de catalizadores apropiados incluyen n-metilo morfolina, n-etilo morfolina, trimetilamina, trietilamina, diamina tretametil butano, trietilenodiamina, dimetilaminoetanolamina, benzilidimetilamina, dilaurato dibutilo estaño y octanoato estañóse Para aplicaciones donde se desea la cantidad de catalizadores convencionales (catalizadores aminas) usados para producir espumas hidrófilas, generalmente por un nivel base de catalizador que tiene un gel especificado o tiempo de curado o tiempo de endurecimiento, el poliol catalítico es adicionado en una cantidad tal que el curado o tiempo de gelación es equivalente donde la mezcla de reacción contiene por lo menos 10 por ciento en peso menos el catalizador convencional. Preferiblemente la mezcla de reacción contiene 20 por ciento menos y más preferiblemente menos 30 por ciento catalizador comparado con la cantidad base. En la modalidad más preferida, la formulación no contiene catalizador adicional. Inversamente, si el deseo és reducir el curado o tiempo de gelación sobre una fórmula base que contenga catalizador convencional, el poliol catalítico puede ser adicionado para reducir el curado o tiempo de gelación contra el uso de únicamente un paquete de catalizador convencional. Los agentes espesantes pueden estar presentes cuando se desea controlar la viscosidad de la fase acuosa y facilitar la transportación y distribución de, por ejemplo, rellenos o fibras. Ejemplos de relleno típicos incluyen arcillas, tierra de diatomeas, carbonato de calcio, y fibras minerales tales como balastonita; látex acuosos, tales como por ejemplo un estireno-butadieno. Ejemplos de agentes espesantes son productos naturales tales como goma xantano, o agentes químicos tales como polímeros de poliacrilamida, polvos súper absorbentes y geles como los vendidos por The Dow Chemical Company. Otros aditivos los cuales también pueden estar presentes incluyen auxiliares de mezcla y emulsificantes notables. La fase acuosa puede también ser usada para introducirse a otras substancias, tales como aceites grasos y aditivos funcionales, además de fibras y rellenos cuando se desea modificar las propiedades físicas del polímero resultante. También pueden estar presentes fragancias o perfumes u otras substancias tales que pueden ser detectadas por aroma la cuales podrían ser requeridas para la aplicación final. Si la aplicación final requiere un polímero que tenga algunas propiedades fisiológicas activas, la fase acuosa también puede ser usada para introducir moléculas activas tales como por ejemplo pesticidas, insecticidas, herbicidas, atrayentes, feromonas, y promotores de crecimiento o substancias reguladoras o nutrientes, animales o de plantas. Aditivos asociados como con jabones u otras aplicaciones de higiene personal como son conocidos por los expertos en la técnica pueden ser adicionados. Si el polímero resultante es para utilizarse en aplicaciones finales donde son requeridas propiedades eléctricas o luminiscentes, la mezcla acuosa puede utilizarse para introducir electrólitos como para producir el polímero electro-conductivo, o aditivos fluorescentes o fosforescentes para producir el polímero luminiscente. Mientras generalmente tales sustancias adicionales son introducidas a través de la fase acuosa, la composición de isocianato puede también ser utilizada de la misma manera cuando no prevalecen reacciones adversas o condiciones de proceso.

Los aditivos, tales como los descritos anteriormente, para la producción de geles basados en los prepolímeros de la presente invención pueden ser usados en la producción de un gel. Las espumas producidas por los prepolímeros de la presente invención pueden ser usadas para aplicaciones de seguridad, tales como tapones auditivos; cosméticos, tales como esponjas faciales; apositos, tales como vendajes; ropa, tal como cojinetes para hombro, etc. Los geles producidos por los prepolímeros de la presente invención son particularmente útiles en aplicaciones ' de soporte, tales como muebles; uso en desodorante de locales y en biosensores, que es matriz para la inmovilización de enzimas. Otras áreas de aplicación donde las composiciones de isocianato de la presente invención encuentran utilidad, es en la preparación de arcilla de alfarería y medio de crecimiento para plantas jóvenes y semilleros. Las Publicaciones de Patente, Patente Norteamericanas 6,322,734 y 6,479,433 incorporadas en la presente por referencia, describen métodos de preparación y aglutinamiento de arcilla de alfarería usando composiciones de isocianato modificado de uretano. En general, tal medio de crecimiento u horticultura incluye, musgo esfagnaceo, suelo de perlita, vermiculita, piedra pómez, arcilla horneada, pulpa de madera, corteza de pino, cáscara de coco (fibra de coco/turba de coco), corteza de árbol de tierra y las mezclas de estos. Los siguientes ejemplos se dan para ilustrar la invención y no deberán ser interpretados como limitantes en cualquier forma a menos que se diga lo contrario, todas las partes y porcentajes están por peso.

Una descripción de las materias primas usadas en los ejemplos es como sigue. Poliisocianato A: Un mezcla al 50:50 en peso de 2,4'- y 4,4'-MDI disponible de Dow Chemical Company como ISONATE OP 50. Poliol A: PoliG 22-56, disponible de Arch Chemical y comprendido para ser un diol con un peso molecular de cerca de aproximadamente 2000 y un contenido de EO de aproximadamente 75 por ciento. Poliol B: PoliQ 40-56, disponible de Arch Chemical y comprendido para ser una aducción de oxipropileno de etilenodiamina que tiene un peso molecular de aproximadamente 4000. Poliol C: un poliol propiedad de Dow Chemical Company que tiene un peso equivalente de hidroxilo de aproximadamente 1700 y que se obtenido reaccionando 3,3'-diamina-N-metildipropilamina con una mezcla de alimentación EO/PO en una relación en peso de aproximadamente 12:88. Poliol D: Es un polioi de poliéter iniciada con glicerina EO /PO que tiene un peso equivalente de aproximadamente 2200 y un contenido aleatorio distribuido de EO de aproximadamente 68 por ciento en peso. Ejemplos 1 a 3 Una serie de compuestos de isocianato modificado de uretano son preparados haciendo reaccionar difenilisocianato metileno con uno o más polioles de éter poliol como es indicado abajo en la Tabla I. Los ejemplos A a C son comparativos; los Ejemplos 1 a 3 están presentes en soporte de la invención. También reportadas están las propiedades físicas de las composiciones resultantes y las características de reactividad y de procesamiento cuando las composiciones resultantes son convertidas a un polímero de poliuretano. Los ejemplos 1 a 3 demuestran un mejoramiento de la reactividad . de la composición de isocianato a través del uso de un incremento en la cantidad de poliol auto catalítico en la composición. Con referencia a las Composiciones Comparativas B y C, esta claramente visto que las composiciones de esta invención proporcionan una reactividad y procesamiento diferente como una consecuencia de tener presente diferente poliol que contiene nitrógeno. (partes en peso) A B C 1 2 3 Poliisocianato A 29.35 29.44 29.46 29.26 29.12 28.97 Cloruro de 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 .0.02 benzoilo Poliol A 70.63 67.01 63.47 67.18 63.77 60.36 Poliol B / 3.53 7.05 / / 1 Poliol C / / / 3.54 7.09 10.65 Propiedades porcentaje NCO 7.1 6.8 6.7 6.7 6.6 6.7 Acidez (ppm) 62 . 78 80 63 73 59 Viscosidad 5900 6550 7550 5950 7500 8500 (mPas) , Prueba de reactividad 1 Tiempo de 300 300 285 210 180 150 elevación Libre al Tacto 500 420 375 270 255 210 (segundos) Tiempo de desmoldeo 780 630 540 390 360 330 (segundos) Ejemplo 4 Una composición de isocianato modificado con uretano que tiene un contenido de isocianato de aproximadamente 3 por ciento en peso es preparada contactando 10.43 partes de diisocianato de tolueno (2,4"-TDI; 2,6'-TDI en una relación de 80:20) en la presencia de 0.02 partes de cloruro de benzóilo con una composición de poliol que comprende 4.5 partes de Poliol C y 85.1 partes de un poliol D.

Claims (9)

REIVINDICACIONES

1 . Una composición de isocianato modificado con uretano que tiene un contenido de isocianato de menos de aproximadamente 15 por ciento en peso y que comprende el producto de reacción de: a) un exceso estequimétrico de poliisocianato alifático o aromático, o mezclas de ambos; con b) una composición de poliol que comprende (i) 0.5 a 50 por ciento en peso o más de al menos un poliol de poliéter que contiene nitrógeno que tiene un peso molecular de 1000 a 12000 obtenidos por la aiquilación de al menos una molécula iniciadora de la fórmula HmA-(CH2)n-N(R)-(CH2)p-AHm Fórmula (I) en donde n y p son independientemente números enteros de 2 a 6, A en cada caso es independientemente oxígeno, nitrógeno, azufre o hidrógeno, con la condición de que solamente uno de A puede ser hidrógeno en una vez, R es un grupo alquilo Ci a C3, m es igual a 0 cuando A es hidrógeno, es 1 cuando A es oxígeno o azufre, y es 2 cuando A es nitrógeno, o H2N-(CH2)m-N(R)H Fórmula (I I) donde m es un número entero de 2 a 12 y R es un grupo alquilo Ci a C3 y (ii) el remanente de la composición de poliol es un poliol adicional que tiene una funcionalidad nominal de hidroxilo de 1 .6 a 8 y un peso molecular de 1000 a 12, 000, y la composición de poliol contiene un contenido de oxietileno mayor de 25 por ciento en peso.

2. La composición de isocianato de la reivindicación 1 que tiene un contenido de isocianato de 2 a 12 por ciento en pe.so.

3. La composición de isocianato de la reivindicación 1 en donde el poliisocianato es un poliisocianato aromático.

4. La composición de isocianato de la reivindicación 3 en donde el poliisocianato aromático comprende un diisocianato de tolueno o un difenilisocianato de metileno.

5. La composición de isocianato de la reivindicación 4 en donde el poliisocianato aromático comprende 2,4'- y 4,4'- difenilisocianato de metileno en una relación molar de 25:75 a 80:20. ·

6. La composición de isocianato de la reivindicación 5 en donde el poliol b(i) se deriva de un iniciador de la Fórmula I .

7. La composición de isocianato de la reivindicación 6 en donde A en cada caso en la Fórmula 1 es nitrógeno.

8. La composición de isocianato de la reivindicación 7 en donde el compuesto representado por la Formula I es 3,3'-diamino-N-metildipropi lamina, 3,3'-diamino-N-etildipropilamina, 2,2'-diamina-N-metildietilamina.

9. La composición de isocianato de la reivindicación 6 en donde A en cada caso en la Fórmula I es oxígeno. 1 0. La composición de isocianato de la reivindicación 9 en donde una A en la Fórmula I es oxígeno y la otra A es nitrógeno. 1 1 . La composición de isocianato de la reivindicación 10 en donde el compuesto representado por la Formula I es N-(2-hidroxietil)-N-metil- 1 ,3-propanodiamina, o N-(2-hidroxietil)-N-metilo-1 ,2-etanodiam¡na. 12. La composición de isocianato de la reivindicación 1 en donde el compuesto representado por la Formula . I es 3,3'-diamino-N- metildipropilamina o N-metildipropanolamina. 13. La composición de isocianato de la reivindicación 1 en donde el poliol b(i) se deriva de un iniciador de la Fórmula II. 14. La composición de isocianato de la reivindicación 13 en donde el poliol de poliéter que contiene nitrógeno constituye de 1 a 25 por ciento en peso de la composición de poliol. 15. Una composición de isocianato modificado con uretano que tiene un contenido de isocianato de 2 a 12 por ciento en peso y que comprende el producto de reacción de: a) un exceso estequiométrico de un poliisocianato aromático que comprende 2,4'- y 4,4'-difenilisocianato de metileno en una relación molar de 25:75 a 80:20; con b) una composición de poliol que comprende: (i) de 1 a 50 por ciento en peso, basada en el peso total de la composición de poliol, de un polyol de poliéter que tiene un peso molecular de 1000 a 12000 obtenidos por alquilación de 3,3'-diamino-N-metildipropilamina, o N-metildipropanolamina; y (¡i) de 99 a 50 por ciento en peso de uno o más polioles de poliéter que tiene un promedio nominal de funcionalidad de hidroxilo de 1 .6 a 8; un peso molecular de 1 000 a 12000; y la composición de poliol tiene al menos 30 por ciento en peso de grupos oxietileno. 16. Una composición de isocianato modificado con uretano que tiene un contenido de ¡socianato de 2 a 12 por ciento en peso y que comprende el producto de reacción de: (a) un exceso estequimétrico de un poliisocianato aromático que comprende diisocianato de tolueno; y (b) una composición de poliol que comprende: (i) de 1 a 50 por ciento en peso, basada en el peso de la composición total de poliol, de un poliol de poliéter que tiene un peso molecular de 1000 a 12000 y obtenido por la alquilación de 3,3'-diamino-N-metildipropilamina o N- metildipropanolamina; y (ii) de 99 a 50 por ciento en peso de uno o más polioles de poliéter que tiene un promedio nominal de funcionalidad de hidroxilo de 1 .6 a 8; un peso molecular de 1 000 a 12000; y la composición de poliol tiene al menos 30 por ciento en peso de grupos oxietileno. 17. Un polímero de poliuretano hidrófilo preparado por juntar agua y una composición de isocianato como se reivindica en la reivindicación 1 . 18. Un proceso para elaborar una espuma de poliuretano hidrófila que comprende mezclar juntos una fase acuosa con una composición de isocianato como se reivindica en la reivindicación 1 . 19. Un proceso para elaborar un gel de poliuretano hidrófilo que comprende mezclar juntos una fase acuosa con una composición de isocianato como se reivindica en la reivindicación 1 . 20. Un medio de crecimiento hortícola que comprende una composición de isocianato modificado con uretano como se reivindica en la reivindicación 1 y al menos un material de relleno obtenido mezclando el relleno con la composición de isocianato y aplicando agua a la mezcla resultante para formar un medio de crecimiento. 21 . El uso de la composición de la reivindicación 1 como un sellador para la industria de la edificación y construcción.