作為用于聚氨酯組合物的催化劑的鐵(iii)絡(luò)合化合物的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及式Fe(L)x(Y)3-x的鐵(III)絡(luò)合化合物，其中配體L具有式(I)。這種絡(luò)合化合物特別適合作為用于雙組分聚氨酯組合物的催化劑。本發(fā)明還涉及雙組分聚氨酯組合物，所述雙組分聚氨酯組合物包含至少一種多異氰酸酯作為第一組分，至少一種多元醇作為第二組分和至少一種所述鐵(III)絡(luò)合化合物作為催化劑。本發(fā)明還涉及所述雙組分聚氨酯組合物的不同用途。
【專利說明】作為用于聚氨酯組合物的催化劑的鐵(I 11)絡(luò)合化合物
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及聚氨酯組合物以及用于聚氨酯組合物的催化劑的領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]聚氨酯組合物長期已知并且用于許多范圍。在學(xué)術(shù)界中通常分為單組分和雙組分聚氨酯組合物。單組分聚氨酯組合物在空氣水分的影響下固化。雙組分聚氨酯組合物包含作為第二組分的固化劑組分，所述固化劑組分主要包含多胺和/或多元醇。在兩種情況下均使用含異氰酸酯基團(tuán)的化合物或預(yù)聚物。
[0003]為了加速固化加入催化劑。雖然已知大量聚氨酯催化劑，但是大部分聚氨酯催化劑在氨基甲酸酯化反應(yīng)(即醇的OH-基團(tuán)與異氰酸酯基團(tuán)的反應(yīng))方面不是特別選擇性的，而是或多或少地也催化異氰酸酯基團(tuán)的其它反應(yīng)，例如脲基甲酸酯的形成和縮二脲的形成或環(huán)三聚。特別地，氨基甲酸酯化反應(yīng)通常與異氰酸酯基團(tuán)和水的反應(yīng)競爭，異氰酸酯基團(tuán)和水的反應(yīng)造成脲基并且釋放氣態(tài)二氧化碳。對于許多聚氨酯組合物，特別是對于其作為粘合劑和密封劑、涂料或澆鑄樹脂的用途而言，所述副反應(yīng)是干擾性的，因?yàn)樗龈狈磻?yīng)在固化時造成氣泡形成并且因此造成更差的形狀穩(wěn)定性、更弱的粘附性、更低的機(jī)械強(qiáng)度、不滿意的外觀以及過低的可再現(xiàn)結(jié)果。對氣泡形成負(fù)責(zé)的水源自組合物成分(特別是多元醇和填料)的殘余水含量，所述成分即使在干燥過程之后仍然或多或少地濕潤并且通常具有0.01至0.5重量％的殘余水含量；或者源自環(huán)境水分，所述環(huán)境水分通過從空氣或基材中擴(kuò)散從而滲透進(jìn) 入組合物，這特別在高的空氣濕度、多孔基材和/或親水多元醇(例如實(shí)踐中經(jīng)常使用的聚醚多元醇)的情況下出現(xiàn)。正是實(shí)踐中通常使用的胺催化劑(例如三元胺)和錫催化劑(例如羧酸二烷基錫)經(jīng)常造成明顯的氣泡形成。聚氨酯組合物中的殘余水含量還造成水解敏感的催化劑(例如羧酸鉍)在組合物使用之前更長的保存(儲存)時失活，這不利地影響固化速度和機(jī)械性能。此外，對于一些已知的催化劑(例如羧酸二烷基錫)，經(jīng)固化組合物在熱負(fù)荷下的耐受性不足，其中催化劑造成分子量下降，即解聚，并且損失機(jī)械強(qiáng)度。此外，許多已知的催化劑在室溫下為固體并且在聚氨酯起始材料或增塑劑中難以溶解，使得為了其在室溫下固化的組合物中的應(yīng)用必須使用有機(jī)溶劑。最后，一些已知的催化劑，特別是基于重金屬化合物的那些，具有毒性危險。
[0004]使用鐵(III)絡(luò)合化合物作為用于可固化物料(例如聚氨酯組合物)的催化劑是已知的。例如US-A4，871，854和US2007/00110644描述了三(乙酰丙酮)鐵(III)作為催化劑。但是三(乙酰丙酮)鐵(III)為晶體的、高熔點(diǎn)的并且在組合物中僅以很少量溶解，使得必須使用有機(jī)溶劑或者必須在高的固化溫度下操作，才能利用催化潛力。雖然同樣作為催化劑已知的羧酸鐵(III)，如三(2-乙基己酸)鐵(III)可以更好的溶解，但是其為水解敏感的并且因此在儲存時相對迅速地失活。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點(diǎn)。特別地，本發(fā)明的目的在于提供催化劑，所述催化劑造成如下性質(zhì)的改進(jìn)或如下性質(zhì)的協(xié)調(diào)。
[0006]所述催化劑的特征應(yīng)當(dāng)在于在氨基甲酸酯化反應(yīng)(即醇的OH-基團(tuán)與異氰酸酯基團(tuán)的反應(yīng))方面的高的催化活性和選擇性，并且能夠?qū)崿F(xiàn)由多官能醇(多元醇)和多異氰酸酯迅速地和盡可能少受水分影響地構(gòu)建機(jī)械性能高的聚氨酯聚合物。此外，所述催化劑應(yīng)當(dāng)具有足夠的耐水解性，以在常規(guī)儲存條件(即室溫或略微升高的溫度)下在數(shù)月之內(nèi)保持在含殘余水的多元醇組合物中而無劇烈的活性損失。此外，所述催化劑應(yīng)當(dāng)盡可能少地降低經(jīng)固化的聚氨酯聚合物的耐熱性。此外，所述催化劑應(yīng)當(dāng)在室溫或略微升高的溫度下為液體或在聚氨酯起始材料或增塑劑中良好溶解，以便其可以以簡單的方式用在在室溫下固化的無溶劑體系中。最后，所述催化劑應(yīng)當(dāng)具有盡可能低的毒性。
[0007]目前已經(jīng)出人意料地發(fā)現(xiàn)根據(jù)權(quán)利要求1的具有期望性質(zhì)的新型鐵(III)絡(luò)合化合物。新型鐵(III)絡(luò)合化合物具有式Fe (L)x (Y) 3_x，其中X表示1、2或3，Y表示帶一個負(fù)電荷的配體和L表示式(I)的配體，
[0008]
【權(quán)利要求】
1.式Fe(L)jY)3_x的鐵(III)絡(luò)合化合物，其中x表示1、2或3，Y表示帶一個負(fù)電荷的配體和L表示式(I)的配體，
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵(III)絡(luò)合化合物，其中R1表示具有I至4個碳原子的烷基、苯基，或者與R2 —起表示具有3至4個碳原子的二價亞烷基。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求至少一項(xiàng)所述的鐵(III)絡(luò)合化合物，其中R2表示氫基。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求至少一項(xiàng)所述的鐵(III)絡(luò)合化合物，其中R3表示氫基、具有I至8個碳原子的烷基、具有5至6個碳原子的環(huán)烷基、具有I至4個碳原子的羥烷基、具有I至4個碳原子的烷基醚基，或者與R4 —起表示式-(CH2)n-X-(CH2)n-的二價亞烷基，其中X=O、其中R表示具有I至4個碳原子的一價烷基的NR或S,并且η = 2至6。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求至少一項(xiàng)所述的鐵(III)絡(luò)合化合物，其中R4表示氫基、具有I至8個碳原子的烷基、具有5至6個碳原子的環(huán)烷基、具有I至4個碳原子的羥烷基或具有I至4個碳原子的烷基醚基。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求至少一項(xiàng)所述的鐵(III)絡(luò)合化合物，其中X表示3。
7.制備根據(jù)權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的鐵(III)絡(luò)合化合物的方法，其中將下式的1，3-酮酰胺與鐵(III)鹽或鐵(III)絡(luò)合物反應(yīng)
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中鐵(III)鹽或鐵(III)絡(luò)合物和1，3-酮酰胺之間的比例在1:3至1:6的范圍內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的方法，其中使用三(乙酰丙酮)鐵(III)或三(2-乙基己酸)鐵(III)作為鐵(III)絡(luò)合物。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的鐵(III)絡(luò)合化合物作為用于可固化物料，特別是用于雙組分聚氨酯組合物的催化劑的用途。
11.雙組分聚氨酯組合物，其包含至少一種多元醇作為第一組分，至少一種多異氰酸酯作為第二組分和至少一種根據(jù)權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的鐵(III)絡(luò)合化合物。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的雙組分聚氨酯組合物，其中多元醇為聚醚多元醇，和多異氰酸酯為二異氰酸酯。
13.根據(jù)權(quán)利要求11至12至少一項(xiàng)所述的雙組分聚氨酯組合物，其中鐵(III)絡(luò)合化合物占0.01至10、優(yōu)選0.05至5和特別優(yōu)選0.1至2mmol-當(dāng)量的鐵原子，以100g組合物計。
14.根據(jù)權(quán)利要求11至13至少一項(xiàng)所述的雙組分聚氨酯組合物，其中鐵(III)絡(luò)合化合物包含在第一組分中。
15.根據(jù)權(quán)利要求11至14至少一項(xiàng)所述的雙組分聚氨酯組合物作為建筑應(yīng)用和工業(yè)應(yīng)用的澆鑄物料、密封劑 、粘合劑、覆面、涂料、漆、打底劑、模制件、彈性體的用途。
【文檔編號】C07F15/02GK103974963SQ201280060954
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2012年12月12日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月12日
【發(fā)明者】R·堪納斯, U·布爾克哈德特 申請人:Sika技術(shù)股份公司