由環(huán)胺化合物制備的胺聚醚多元醇和聚氨酯泡沫組合物的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明描述用于形成聚氨酯形式的組合物的催化劑的環(huán)胺化合物，以及由環(huán)胺形成的胺烷氧基化物和胺聚醚多元醇。本發(fā)明的環(huán)胺化合物基于其期望的物理和催化性質(zhì)，向反應組合物、方法和聚氨酯泡沫提供獨特的益處。
【專利說明】由環(huán)胺化合物制備的胺聚醚多元醇和聚氨酯泡沬組合物
[〇〇〇1] 優(yōu)先權(quán)聲明
[0002] 本申請要求2011年12月29日提交的發(fā)明名稱為"FORMATION OF HIGHER MOLECULAR WEIGHT CYCLIC POLYAMINE COMPOUNDS FROM CYCLIC POLYAMINE COMPOUNDS" 的美 國臨時申請系列號61/581，323,和2012年10月24日提交的發(fā)明名稱為"AMINE POLYETHER POLYOLS AND POLYURETHANE FOAM COMPOSITIONS MADE FROM CYCLIC AMINE COMPOUNDS"的美國 臨時申請系列號61/717, 901的權(quán)益，所述申請全文在此通過引用其全文并入本文。 發(fā)明領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明涉及環(huán)胺、衍生自環(huán)胺的胺烷氧基化物、衍生自環(huán)胺的胺聚醚多元醇、和由 環(huán)胺、胺烷氧基化物或胺聚醚多元醇制備的聚氨酯泡沫。 【背景技術(shù)】
[0004] 聚氨酯泡沫通常在充當發(fā)泡劑的水的存在下由多元醇與異氰酸酯反應制備。引起 聚氨酯泡沫形成反應的反應通常由尿烷反應（膠凝）和脲反應（發(fā)泡）組成，其與二氧化 碳（co 2)產(chǎn)生有關(guān)。具有多元醇和異氰酸酯組分的組合物中經(jīng)常包括催化劑以及其它助劑 例如交聯(lián)劑、擴鏈劑、表面活性劑、穩(wěn)定劑和抗氧化劑。催化劑可以通過控制和平衡泡沫產(chǎn) 生期間的膠凝和發(fā)泡反應，在確保期望的泡沫性質(zhì)方面起關(guān)鍵作用。催化劑也可以對泡沫 的模壓性能和固化速率有影響。
[0005] 本領(lǐng)域已使用叔胺和有機金屬鹽作為聚氨酯泡沫的催化劑。然而，常用的叔胺催 化劑引發(fā)若干問題，特別是在軟質(zhì)、半硬質(zhì)和硬質(zhì)泡沫的應用中。使用這些催化劑新制備的 泡沫通常具有胺的典型氣味，并且由于揮發(fā)性產(chǎn)物的排放而引起增加的霧化。
[0006] 聚氨酯產(chǎn)品中叔胺催化劑蒸氣的存在或形成對暴露于其的乙烯基膜或聚碳酸酯 片是不利的。具體地，聚氨酯泡沫中存在的叔胺催化劑與乙烯基膜的染色和聚碳酸酯片的 降解有關(guān)。這些PVC染色和聚碳酸酯降解問題在長期存在高溫的環(huán)境中尤其普遍，例如在 汽車內(nèi)部。
[0007] 本申請的發(fā)明人理解，生產(chǎn)用于消費者和工業(yè)應用的期望聚氨酯泡沫產(chǎn)品存在許 多困難，并且制備和鑒定期望用于聚氨酯泡沫的胺催化劑仍然是一個有挑戰(zhàn)性的領(lǐng)域。例 如，雖然某些催化劑（例如參見4, 517, 313)被宣稱相對于標準三亞乙基二胺催化劑的使用 減少了氣味和乙烯基染色，但是令人遺憾地它們提供的催化活性較弱，且不能達到常規(guī)催 化劑的標準。改變胺催化劑的化學結(jié)構(gòu)而沒有不利地影響其催化活性是具有挑戰(zhàn)性的。在 某些情況下，在聚氨酯制劑中需要使用高水平的催化劑以補償反應期間它們的催化活性或 活動性不足。
[0008] 另一個問題涉及包括泡沫形成組分的組合物的穩(wěn)定性。組合物中的預反應組分可 能顯示出對預凝膠的傾向性或具有差的儲存穩(wěn)定性。再一個問題是促進快速膠凝的某些催 化劑引起泡沫加工和泡沫性質(zhì)的問題。例如，由于高水平的交聯(lián)，撕裂強度和斷裂伸長率可 受到不利的影響。進一步地，當受到如在汽車內(nèi)部通常遇到的高溫時，某些催化劑在泡沫內(nèi) 遷移。
[0009] 本申請?zhí)峁┗谑褂铆h(huán)胺化合物、衍生自環(huán)胺的胺烷氧基化物、或衍生自環(huán)胺的 胺聚醚多元醇形成聚氨酯泡沫的化合物、組合物和方法。
[0010] 發(fā)明概述
[0011] 本發(fā)明提供用于胺烷氧基化物、胺聚醚多元醇和聚氨酯泡沫的組合物，其包括或 衍生自環(huán)胺的化合物。本發(fā)明還提供一種使用所述環(huán)胺化合物制備胺烷氧基化物、胺聚醚 多元醇和聚氨酯泡沫的方法。
[0012] 使用式I的環(huán)胺：
[0013]
【權(quán)利要求】
1. 組合物，其包括衍生自包括下述的反應物的反應產(chǎn)物、或具有包括下述的反應物的 反應組合物： (a) 式I的環(huán)胺或胺烷氧基化物：
或式II的環(huán)胺或胺烷氧基化物，
其中，在式I或II中，R1-!?7和R1' -R7'獨立地選自氫和烴基；X和X'獨立地為0 (共價 鍵）或1-10的整數(shù)，和如果X或X'大于1，則R1和R1'相同或不同；且Z、Z'和Z"獨立地 選自氫、-ch 2ch2oh、-ch2ch(ch3)oh、-ch(ch 3)ch2oh、-ch2ch(ch2ch3)oh 或-ch(ch2ch3) ch2oh ;和 (b) 產(chǎn)生多元醇的單體。
2. 式III的胺聚醚多元醇：
或式IV的胺聚醚多元醇：
其中，在式III或IV中，RLR7、R1(l、R1' -R7'、R1(l'和R1(l"獨立地選自氫和烴基；X和X'獨 立地為〇 (共價鍵）或1-10的整數(shù)，和如果X或X'大于1，則R1和R1'相同或不同；R8、R 8'、 R8"、R9、R9'和 R9"獨立地選自-ch2ch2 -、- ch2ch(ch3) -、- ch(ch3)ch2 -、- ch2ch(ch2ch3)-和-CH(CH2CH 3) CH2 -，且y、y'和y"獨立地為0或1至250的整數(shù)，條件是y、y'和y"的 總和為1或以上。
3.聚氨酯泡沫，其衍生自包括下述的組合物或具有包括下述的組分的組合物： (a) 式I的環(huán)胺或胺烷氧基化物：
或式II的環(huán)胺或胺烷氧基化物，
其中，在式I或II中，R1-!?7和R1' -R7'獨立地選自氫和烴基；X和X'獨立地為0 (共價 鍵）或1-10的整數(shù)，和如果X或X'大于1，則R1和R1'相同或不同；且Z、Z'和Z"獨立地 選自氫、-ch 2ch2oh、-ch2ch(ch3)oh、-ch(ch 3)ch2oh、-ch2ch(ch2ch3)oh 或-ch(ch2ch3) ch2oh ； (b) 多元醇，和 (C)多異氰酸酯； 或衍生自包括下述的反應物： (a)式III的胺聚醚多元醇：
或式IV的胺聚醚多元醇：
其中，在式III或IV中，RLR7、R1(l、R1' -R7'、R1(l'和R1(l"獨立地選自氫和烴基；X和X'獨 立地為〇 (共價鍵）或1-10的整數(shù)，和如果X或X'大于1，則R1和R1'相同或不同；R8、R 8'、 R8"、R9、R9'和 R9"獨立地選自-ch2ch2 -、- ch2ch(ch3) -、- ch(ch3)ch2 -、- ch2ch(ch2ch3)-、-CH(CH2CH 3) CH2 -，且y、y'和y"獨立地為0或1至250的整數(shù)，條件是y、y'和y"的總 和為1或更大； (b) 任選的多元醇；和 (c) 多異氰酸酯。
4. 一種制備胺聚醚多元醇的方法，其包括使根據(jù)權(quán)利要求1的式I或II的環(huán)胺或胺烷 氧基化物與產(chǎn)生多元醇的單體反應的步驟。
5. -種制備聚氨酯泡沫的方法，其包括在根據(jù)權(quán)利要求3的式I或II的環(huán)胺或胺烷氧 基化物的存在下使多元醇和多異氰酸酯反應的步驟；或者任選地在多元醇的存在下，使根 據(jù)權(quán)利要求3的式III或IV的胺聚醚多元醇與多異氰酸酯反應的步驟。
6. 權(quán)利要求1的組合物或權(quán)利要求4的方法，其中所述產(chǎn)生多元醇的單體選自環(huán)氧化 物和鹵代醇，或者選自環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷和環(huán)氧丁烷。
7. 權(quán)利要求1的組合物、權(quán)利要求2的胺聚醚多元醇或權(quán)利要求3的泡沫，其中在式 I、II、III或IV中，X和X'為0(共價鍵）。
8. 權(quán)利要求1的組合物或權(quán)利要求3的泡沫，其中在式I或II中，R、R1-!?7和R1' -R7' 為氫；或權(quán)利要求2的胺聚醚多元醇、或權(quán)利要求3的泡沫，其中在式III或IV中，lU^-R 7、 尺叭^'-^'和以'為氫。
9. 權(quán)利要求1的組合物或權(quán)利要求3的泡沫，其中式I的環(huán)胺為雙（2-哌嗪-1-基 乙基）胺；式Π 的環(huán)胺為2- (4- (2-(哌嗪-1-基）乙基）哌嗪-1-基）乙胺；式I的胺 烷氧基化物為2,2'-(4,4'-(((2_羥基乙基）氮烷二基）雙（乙烷-2, 1-二基））雙（哌 嗪-4, 1-二基））二乙醇、1，Γ - (4, 4' - (((2-輕丙基）氮燒二基）雙（乙燒-2, 1-二基）） 雙（哌嗪-4, 1-二基））雙（丙-2-醇）、或1，Γ-(4, 4'-(((2-羥基丁基）氮烷二基）雙 (乙烷-2, 1-二基））雙（哌嗪-4, 1-二基））雙（丁 -2-醇）；或式II的胺烷氧基化物為 2, 2' - ((2_ (4_ (2_ (4_ (2_輕基乙基）脈嚷-1-基）乙基）脈嚷-1-基）乙基）氣燒二基）二 乙醇、1，Γ-((2-(4-(2-(4-(2-羥丙基）哌嗪-1-基）乙基）哌嗪-1-基）乙基）氮烷二基） 雙（丙-2-醇）、或1，1'-( (2-(4-(2-(4-(2-羥基丁基）哌嗪-1-基）乙基）哌嗪-1-基） 乙基）氮烷二基）雙（丁 -2-醇）。
10. 權(quán)利要求2的胺聚醚多元醇或權(quán)利要求3的泡沫，其中，在式III或IV中，y、y'和 y"獨立地為1至250、10至100、或25至75的范圍內(nèi)的整數(shù)；式III或IV的化合物，具有 401. 6mg/g至24mg/g，或250mg/g至50mg/g的范圍內(nèi)的輕基數(shù)；或式III或IV的化合物， 具有在 296Da 至 8000Da、420Da 至 7000Da、750Da 至 6000Da、或 lOOODa 至 5000Da 的范圍內(nèi) 的分子量。
11. 權(quán)利要求3的聚氨酯泡沫，其衍生自還包括（d)胺催化劑的反應物，所述胺催化劑 不同于（a)式I或II的環(huán)胺或胺烷氧基化物或（a)式III或IV的胺聚醚多元醇。
【文檔編號】C07D295/13GK104066726SQ201280064988
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月29日
【發(fā)明者】S·W·金, E·昆塔尼爾拉, J-P·馬西, D·H·班克, E·B·沃格爾, F·R·M·格拉夫, A·J·伯奇 申請人:陶氏環(huán)球技術(shù)有限責任公司