專利名稱:軟質(zhì)聚氨酯泡沫體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明的具體實施方式
涉及聚氨酯泡沫體,尤其涉及使用12-羥基硬脂酸制成的軟質(zhì)泡沫材料。
背景技術(shù):
以環(huán)氧烷烴的聚合反應(yīng)為基礎(chǔ)的聚醚多元醇、聚酯多元醇、或它們的組合,與異氰酸酯一起構(gòu)成了聚氨酯體系的主要組份。一類多元醇是傳統(tǒng)的基于石油的多元醇,另一類是那些由植物油或者其它可再生原料制成的多元醇(所謂的基于天然油的多元醇,或Ν0ΡΒ)。以可再生原料為基礎(chǔ)的多元醇作為多元醇共混物的一種成份可以在市場上買賣,這種多元醇共混物通常也包括傳統(tǒng)的基于石油的多元醇以及催化劑和其它添加劑。這些共混物然后和異氰酸酯反應(yīng)生成泡沫體或其它聚氨酯產(chǎn)品。然而,采用高濃度的基于天然油的多元醇可能在某些情況下會導(dǎo)致泡沫體或發(fā)泡過程的品質(zhì)降低。因此,需要一種制備聚氨酯泡沫體的方法,該方法既能夠保障泡沫體的品質(zhì),同時又能提高在最終的聚氨酯產(chǎn)品中的可再生資源的含量。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個具體實施方式
提供了一種制備聚氨酯泡沫體的方法。該方法包括將至少一種包含至少兩個羥基基團(tuán)的引發(fā)劑與每羥基當(dāng)量的引發(fā)劑至少I摩爾12-羥基硬脂酸反應(yīng),以生成至少一種聚酯多元醇,將該至少一種聚酯多元醇與至少一種烷氧基化劑在DMC催化劑的存在下反應(yīng),生成至少一種聚醚/聚酯多元醇,然后將該至少一種聚醚/聚酯多元醇與至少一種異氰酸酯反應(yīng)。 本發(fā)明的一個具體實施方式
提供了一種聚氨酯泡沫體,該泡沫體包括含有至少一種異氰酸酯和至少一種聚醚/聚酯多元醇的反應(yīng)體系的反應(yīng)產(chǎn)物。該聚醚/聚酯多元醇包括至少一種聚酯多元醇,其已經(jīng)在DMC催化劑存在下被烷氧基化劑烷氧基化,生成所述至少一種聚醚/聚酯多元醇。該至少一種聚酯多元醇包括由至少以下兩者的反應(yīng)產(chǎn)物:至少一種包含至少兩個羥基基團(tuán)的引發(fā)劑與每羥基當(dāng)量的引發(fā)劑至少I摩爾12-羥基硬脂酸。在一個具體實施方式
中,聚氨酯泡沫體是一種軟質(zhì)泡沫體,引發(fā)劑的羥基官能度為約2到約4,引發(fā)劑的分子量為約50到約180,使每羥基當(dāng)量的引發(fā)劑約I到約2摩爾的羥基硬脂酸與該引發(fā)劑反應(yīng),該聚醚/聚酯多元醇的數(shù)均分子量為約2500至約3500。在一個具體實施方式
中,聚氨酯泡沫體是一種回彈率為至少約40%的高回彈性的軟質(zhì)泡沫體,引發(fā)劑的羥基官能度為約3到約6,引發(fā)劑的分子量為約50到約180,使每羥基當(dāng)量的引發(fā)劑約I到約2摩爾羥基硬脂酸與該引發(fā)劑反應(yīng),該聚醚/聚酯多元醇的數(shù)均分子量為約3000至約8000。在一個具體實施方式
中,聚氨酯泡沫體是一種回彈率小于約25%的粘彈性軟質(zhì)泡沫體,引發(fā)劑的羥基官能度為約2到約4,引發(fā)劑的分子量為約50到約180,使每羥基當(dāng)量的引發(fā)劑約I到約4摩爾的羥基硬脂酸與該引發(fā)劑反應(yīng),且該聚醚/聚酯多元醇的數(shù)均分子量為約1800至約3000。在一個具體實施方式
中,聚氨酯泡沫體是硬質(zhì)泡沫體,引發(fā)劑的羥基官能度為約3到約8,引發(fā)劑的分子量為約50到約180,使每羥基當(dāng)量的引發(fā)劑約I到約4摩爾的羥基硬脂酸與該引發(fā)劑反應(yīng),該聚醚/聚酯多元醇的數(shù)均分子量為約1000至約4000。在一個具體實施方式
中,聚氨酯泡沫體是涂料、粘合劑或密封劑中的至少一種,弓丨發(fā)劑的羥基官能度為約2到約4,引發(fā)劑的分子量為約50到約250,使每羥基當(dāng)量的引發(fā)劑約I到2摩爾的羥基硬脂酸與該引發(fā)劑反應(yīng),該聚醚/聚酯多元醇的數(shù)均分子量為約3000至約8000。在一個具體實施方式
中,聚氨酯泡沫體是一種反應(yīng)注塑成型聚氨酯,引發(fā)劑的羥基官能度為約2到約4,引發(fā)劑的分子量為約50到約180,使每羥基當(dāng)量的引發(fā)劑約I到約2摩爾的羥基硬脂酸和引發(fā)劑反應(yīng),該聚醚/聚酯多元醇的數(shù)均分子量為約3000至約8000。在一個具體實施方式
中,引發(fā)劑包括新戊二醇、1,2-丙二醇、三羥甲基丙烷、季戊四醇、山梨醇、蔗糖、甘油、乙醇胺、二乙醇胺、和三乙醇胺、1,6-己二醇、1,4-丁二醇、1,4-環(huán)己二醇、2,5-己二醇、乙二醇、二甘醇、三甘醇,雙-3-氨丙基甲胺、乙二胺、二亞乙基三胺、9 (I)-羥甲基十八醇、1,4-雙羥甲基環(huán)己烷、8,8-雙(羥甲基)三環(huán)[5,2,1,02,6]癸烯、氫化雙酚、9,9 (10,10)-雙羥甲基十八醇、和1,2,6-己三醇中的至少一種。在一個具體實施方式
中,該至少一種聚酯多元醇被烷氧基化劑烷氧基化,其中烷氧基化劑首先是環(huán)氧丙烷,然后是環(huán)氧乙烷和環(huán)氧丙烷的混合物。在一個具體實施方式
中,該至少一種聚醚/聚酯多元醇包括100%所用的多元醇。
在一個具體實施方式
中,該至少一種異氰酸酯也和至少一種傳統(tǒng)的基于石油的多元醇反應(yīng)。
具體實施例方式本發(fā)明的具體實施方式
滿足了提高最終聚氨酯產(chǎn)品中可再生資源的量,并依然保持期望的聚氨酯產(chǎn)品性能的情況下,生產(chǎn)聚氨酯泡沫體的需求。例如,本申請所描述的,根據(jù)本發(fā)明的具體實施方式
,聚氨酯泡沫體具有高濃度的可再生資源,同時保持有利的泡孔結(jié)構(gòu)、空氣流動、抗張強(qiáng)度、伸長率、球回彈效果、SAG因子和壓縮變定。聚氨酯泡沫體可以由至少一種異氰酸酯和至少一種聚醚/聚酯多元醇反應(yīng)生成。在一個具體實施方式
中,該聚醚/聚酯多元醇可以率先通過12-羥基硬脂酸(12-HSA)或者12-HSA的甲基酯,與引發(fā)劑反應(yīng)制得。12-HAS商業(yè)上可以從比如Jayant Oils andDerivatives Ltd購得,或者可以通過對蓖麻油氫化然后對得到的飽和甘油三酯水解獲得。隨后,Me-12-HAS能夠通過12-HAS和甲醇反應(yīng)獲得??蛇x擇地,氫化蓖麻油能夠直接和甲醇進(jìn)行酯交換反應(yīng)。聚酯多元醇通過12-HAS和/或Me-12-HAS與適當(dāng)?shù)囊l(fā)劑化合物反應(yīng)制得。該引發(fā)劑可以是用于傳統(tǒng)的基于石油的多元醇的生產(chǎn)中所使用的任何引發(fā)劑,比如新戊二醇;1,2-丙二醇;三羥甲基丙烷;季戊四醇;山梨醇;蔗糖;甘油;氨基醇如乙醇胺、二乙醇胺、和三乙醇胺;烷二醇如1,6-己二醇、1,4-丁二醇;1,4-環(huán)己二醇;2,5-己二醇;乙二醇;二甘醇;三甘醇;雙-3-氨丙基甲胺;乙二胺;二亞乙基三胺;9(1)_羥甲基十八醇;1,4_雙羥甲基環(huán)己燒;8,8-雙(輕甲基)三環(huán)[5,2,1,02,6]癸烯;杜冷丁醇(Dimerol alcohol) (36個碳原子的二元醇,可以從Henkel公司購得);氫化雙酚;9,9(10,10)-雙羥甲基十八醇;1,2,6-己三醇及其組合。在一個具體實施方式
中,引發(fā)劑是1,3-環(huán)己烷二甲醇和1,4-環(huán)己烷二甲醇的混合物,其可以從陶氏化學(xué)公司購得,商標(biāo)名稱為UNOXOL,該商品是(順式,反式)1,3-環(huán)己烷二甲醇和(順式,反式)1,4-環(huán)己烷二甲醇的約1:1的混合物。12-HAS和/或Me-12-HAS與引發(fā)劑化合物的反應(yīng)可以在,例如,PCT公開號W02004/096882中所描述的條件下進(jìn)行。所使用的12-HAS和/或Me-12-HAS的總量可以依照聚酯多元醇的期望的當(dāng)量而定。較少的情況下,可以加入每羥基當(dāng)量的引發(fā)劑I摩爾的12-HAS和/或Me-12-HAS。本發(fā)明的具體實施方式
非常適合添加每羥基當(dāng)量的引發(fā)劑至少約I摩爾的12-HAS和/或Me-12-HAS。在多的情況下,也可以添加每羥基當(dāng)量的引發(fā)劑6摩爾或更多的12-HAS和/或Me-12-HAS??梢约尤胱銐蛄康?2-HAS和/或Me-12-HAS制成任何所需分子量的聚酯多元醇,比如數(shù)均分子量為約200至約2400的聚酯多元醇。所得聚酯多元醇的官能度大于約1.5并且一般不高于約8。在一個具體實施方式
中,官能度低于約4。聚酯多元醇的羥值可以低于約300mgK0H/g,優(yōu)選為約50至約300,更優(yōu)選為約60至約200。在一個具體實施方式
中,羥值低于約100。在一個具體實施方式
中,當(dāng)期望得到一種塊狀軟質(zhì)泡沫體時,引發(fā)劑的官能度可以是約2到約4,引發(fā)劑的分子量可以是約50到180??梢约尤朊苛u基當(dāng)量的引發(fā)劑約I到2摩爾的12-HAS和/或Me-12-HAS,從而使得該聚酯多元醇的數(shù)均分子量為約618至約1570。在一個具體實施方式
中,當(dāng)期望得到一種高回彈性軟質(zhì)泡沫體時,引發(fā)劑的官能度可以為約3到約6,且引發(fā)劑的分子量可以是約50到約180。可以加入每羥基當(dāng)量的引發(fā)劑約I到2摩爾的12-HAS和/或Me - 12-HAS,從而使得該聚酯多元醇的數(shù)均分子量為約900至約2400。術(shù)語“回彈性”或“回彈率”用來描述感覺到的泡沫體富于彈性的品質(zhì)。它可以通過ASTM D3573測試H的步驟來測定。這種球回彈測試測量一個已知重量的下落鋼球在特定的條件下下落后從泡沫體表面彈起的高度,并將相對于最初下落高度的百分比來表示該結(jié)果。根據(jù)ASTM測試的測定,高回彈性(HR)的泡沫體顯示的回彈率為至少約40%,更優(yōu)選至少約42%,最優(yōu)選為至少約48%,和有利地為至少約50%。在一個具體實施方式
中,當(dāng)期望得到一種粘彈性軟質(zhì)泡沫體時,引發(fā)劑的官能度可以是約2到約4,引發(fā)劑的分子量可以是約50到約180??梢约尤朊苛u基當(dāng)量的引發(fā)劑約I到約4摩爾的12-HAS和/或Me-12-HAS,以使得聚酯多元醇的數(shù)均分子量為約618至約1600。本申請所使用的術(shù)語“粘彈性泡沫體”用于指代根據(jù)ASTM D3574測試H測得的回彈性小于25%的那些泡沫體。優(yōu)選這些泡沫體的回彈性小于20%。在更進(jìn)一步的具體實施方式
中,泡沫體的回彈性小于15%,或者甚至小于10%。在某些具體實施方式
中,泡沫體的回彈率小于等于5%,甚至小于3%。本申請所使用的術(shù)語“粘彈性”是由于材料中彈性(固體)和粘性(液體)特征共存,而表現(xiàn)出的材料對于施加的恒定負(fù)荷(應(yīng)力)與時間有關(guān)的響應(yīng)。在動態(tài)力學(xué)特性描述中,粘彈性的水平與通過材料的tanA測得的阻尼系數(shù)成正比。tan Δ是粘性耗散損失模量(viscous dissipative loss modulus) E”和楊氏彈性模量E’的比值。高的tanA值表示在材料性能中存在高粘性的組份,因此可以觀測到對任何干擾的強(qiáng)阻尼。E’和tan Λ通過動態(tài)力學(xué)熱分析(DMTA)確定。本申請的DMTA通過采用具有圓柱形的拉伸/壓縮幾何設(shè)備的TA儀器RSA III流變儀來測量。測試類型為動態(tài)溫度緩變(Dynamic Temperature Ramp)法,其初始溫度為115.(TC,最終溫度為250.(TC,溫度變化速率為 3.0°C/min。將直至 25%CFD 的 E’標(biāo)準(zhǔn)化為密度(The E,to25%CFD,s are normalizedto densities.)。在一個具體實施方式
中,當(dāng)期望得到一種硬質(zhì)泡沫體時,引發(fā)劑的官能度可以是約3到約8,引發(fā)劑的分子量可以是約50到約350??梢约尤朊苛u基當(dāng)量的引發(fā)劑約I到約4摩爾的12-HAS和/或Me-12-HAS,從而使得聚酯多元醇的數(shù)均分子量為約900至約3460。在一個具體實施方式
中,當(dāng)期望得到涂料、粘合劑或密封劑時,引發(fā)劑的官能度可以是約2到約4,且引發(fā)劑的分子量可以是約50到約250。可以加入每羥基當(dāng)量的引發(fā)劑約I到約2摩爾的12-HAS和/或Me-12-HAS,從而使得聚酯多元醇的數(shù)均分子量為約618至約2400。在一個具體實施方式
中,當(dāng)期望得到RIM (反應(yīng)注塑成型)聚氨酯時,引發(fā)劑的官能度可以是約2到約4,且引發(fā)劑的分子量可以是約50到約180??梢约尤朊苛u基當(dāng)量的引發(fā)劑約I到約2摩爾的12-HAS和/或Me-12-HAS,從而使得聚酯多元醇的數(shù)均分子量為約618至約2400。然后可將所述聚酯多元醇在至少一種雙金屬氰化物(DMC)催化劑存在的情況下烷氧基化以生成聚醚/聚酯多元醇。該烷氧基化反應(yīng)可以通過首先混合聚酯多元醇和催化劑進(jìn)行。采用市售的均化器諸如IKA Ultra Turrax T25均化固體催化劑的分散體。作為替代選擇,該催化劑可以首先分散在溶劑中,然后再與聚酯多元醇混合。該溶劑可以是非質(zhì)子極性溶劑諸如丙酮、二甲基亞砜或四氫呋喃??商鎿Q地,該溶劑可以是非質(zhì)子非極性溶劑諸如苯、甲苯或二甲苯。也可以在DMC催化劑和聚酯多元醇混合物中加入酸,比如磷酸??稍诩s10轉(zhuǎn)/分至約30000轉(zhuǎn)/分的速度比如20000轉(zhuǎn)/分下進(jìn)行攪拌。攪拌的同時,可以將混合物加熱到約90°C至約16 0°C,比如約110°C至約140°C,并可以用諸如氮氣或氬氣的惰性氣體反復(fù)沖洗。在繼續(xù)攪拌該混合物的同時,施加真空從而使反應(yīng)容器中的壓力降低至約0.01-0.9巴,比如約0.02-0.5巴。然后加熱催化劑和聚酯多元醇的混合物到約90°C至約160°C,比如約110°C至約140°C,然后用初始量的環(huán)氧烷烴對反應(yīng)器進(jìn)行加壓,直至反應(yīng)容器中壓力達(dá)到約I巴至約10巴,優(yōu)選為約2巴至約5巴。在一個具體實施方式
中,混合物被加熱至約130°C,且用環(huán)氧烷烴對反應(yīng)容器加壓至約3巴。如反應(yīng)器中緩慢下降的壓力所指示,該反應(yīng)以低反應(yīng)速率進(jìn)行約0-30小時。根據(jù)所期望的烷氧基化程度,在開始的時候可以向反應(yīng)器中加入所有的必要的環(huán)氧烷烴。然而,在反應(yīng)進(jìn)程中一旦反應(yīng)速率加快,也可以向反應(yīng)器中加入更多的環(huán)氧烷烴??商鎿Q地,任何額外的環(huán)氧烷烴可以以一個或多個離散的增量加入。在一個具體實施方式
中,反應(yīng)容器保持在約130°C,以約300克/小時至約900克/小時的加料速率歷時約1/2小時至約1.5小時向反應(yīng)容器中加入環(huán)氧烷烴。進(jìn)料的環(huán)氧烷烴的總量可能取決于產(chǎn)品所期望的當(dāng)量。在少的情況下,可以加入每羥基當(dāng)量的該聚酯多元醇一摩爾的環(huán)氧烷烴。本發(fā)明的具體實施方式
很適合加入每羥基當(dāng)量的該聚酯多元醇至少約I摩爾的環(huán)氧烷烴??梢约尤胱銐虻沫h(huán)氧烷烴由此獲得任何期望分子量的聚醚,比如具有200,000道爾頓或更大的重均分子量的聚醚。然而,在大多數(shù)情況下,所設(shè)計的產(chǎn)品的最終用途將會規(guī)定其分子量或是當(dāng)量。因此,例如,對于應(yīng)用于聚氨酯的所制備的多元醇,聚醚當(dāng)量在約75-300時特別適合于制備硬質(zhì)聚氨酯泡沫體,當(dāng)量在約300-1300時特別適合制備模塑泡沫體和高回彈性塊狀泡沫體,當(dāng)量在約800-3000時特別適合制備傳統(tǒng)的塊狀泡沫體和反應(yīng)注塑成型彈性體。對于表面活性劑的應(yīng)用,約350到約6000的分子量特別適合。在大多數(shù)應(yīng)用中,期望產(chǎn)物是液態(tài)的。上面所述的所有分子量均為數(shù)均分子量。相似地,環(huán)氧烷烴的選擇在很大程度上依賴于所設(shè)計的產(chǎn)物的最終用途。本發(fā)明中在催化劑絡(luò)合物存在下發(fā)生聚合的環(huán)氧烷烴是環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷、1,2-環(huán)氧丁烷,苯基環(huán)氧乙烷和表氯醇。可以采用它們的混合物,兩種或更多種的上述化合物能夠順序地聚合生成嵌段共聚物。對聚氨酯應(yīng)用來說,優(yōu)選的環(huán)氧烷烴是單獨的環(huán)氧丙烷,至少50wt%環(huán)氧丙烷和至多約50wt%環(huán)氧乙烷的混合物(以生成無規(guī)共聚物),環(huán)氧丙烷接著環(huán)氧乙烷以生成至多占產(chǎn)物總重量約30%的末端聚(氧亞乙基)鏈。對于其它應(yīng)用來說,單獨的環(huán)氧乙烷,1,2-環(huán)氧丁烷,環(huán)氧乙烷/1,2-環(huán)氧丁烷混合物,環(huán)氧乙烷接著環(huán)氧丙烷或環(huán)氧丁烷,環(huán)氧丁烷接著環(huán)氧乙烷和/或環(huán)氧丙烷,單獨的環(huán)氧丙烷,環(huán)氧丙烷與環(huán)氧乙烷和/或環(huán)氧丁烷的混合物,環(huán)氧丙烷接著環(huán)氧乙烷和環(huán)氧丙烷,以及環(huán)氧丙烷接著環(huán)氧乙烷和/或環(huán)氧丁烷是優(yōu)選的環(huán)氧烷烴。在一個具體實施方式
中,首先以一批的方式使用環(huán)氧丙烷,然后按20/80重量/重量比率(25/75摩爾/摩爾比率)以約900克/小時的速度加入環(huán)氧乙烷和環(huán)氧丙烷的混合物。在本發(fā)明不同的具體實施方式
中,可以選擇催化劑的濃度以期望的速率或在期望的期間內(nèi)來聚合環(huán)氧烷烴。一般來說,催化劑合適的量為在每百萬份的產(chǎn)物中金屬氰化物催化劑絡(luò)合物為約5到約10,000重量份。為了確定要使用的催化劑絡(luò)合物的量,一般認(rèn)為產(chǎn)物的重量等于環(huán)氧烷烴和改性油加上任何可以使用的共聚單體的總重量。更為優(yōu)選的催化劑絡(luò)合物含量為約10到約10000,尤其是約25到約1000。在一個具體實施方式
中,催化劑的量為約50ppm。在一些具體實施方式
中,DMC化合物可以包括水溶性金屬鹽和水溶性金屬氰化物鹽的反應(yīng)產(chǎn)物。水溶性 金屬鹽的通式可以為M n,其中M是金屬,X是陰離子。M可以選自 Zn(II)、Fe(II)、Ni(II)、Mn(II)、Co(II)、Sn(II)、Pb(II)、Fe(III)、Mo (IV)、Mo (VI)、Al (III)、V(V)、V(IV)、Sr(II)、W(IV)、W(VI)、Cu(II),和 Cr(III)。在一些具體實施方式
中,所期望的M選自Zn(II)、Fe(II)、Co(II)、和Ni (II)。X可以是選自鹵素離子、氫氧根離子、硫酸根離子、碳酸根離子、氰離子、和草酸根離子、硫氰酸根離子、異氰酸根離子、異硫氰酸根離子、羧酸根離子、和硝酸根離子的陰離子。η的值可以是I到3并滿足M的化合價要求。合適的金屬鹽的例子可以包括但不限于氯化鋅、溴化鋅、醋酸鋅、丙酮基丙酮酸鋅、安息香酸鋅、硝酸鋅、硫酸亞鐵(II)、溴化亞鐵(II)、氯化鈷(II)、硫氰酸鈷(II)、甲酸鎳(II)、硝酸鎳(II)、和其類似物,以及它們的組合物。水溶性金屬氰化物鹽可以具有通式⑴aM’(CN) b (A) c,其中Μ’可以選自Fe(II)、Fe(III)、Co (II)、Co (III)、Cr (II)、Cr (III) ,Mn(II)、Μη(ΙΙΙ)、Ir (III)、Ni (II)、Rh (III)、Ru(II)、V(IV)、V(V)、和它們的組合。在一些具體實施方式
中,所期望的Μ’可以選自Co (II)、Co (III)、Fe (II)、Fe (III)、Cr (III)、Ir (III)、Ni (II)、和它們的組合。在該式中,Y可以是堿金屬離子或堿土金屬離子。a可以是選自鹵素離子、氫氧根離子、硫酸根離子、碳酸根離子、氰離子、草酸根離子、硫氰酸根離子、異氰酸根離子、異硫氰酸根離子、羧酸根離子、和硝酸根離子的離子。a和b均是等于或大于I的整數(shù)。此外,a、b和c的電荷總量平衡M’的電荷。合適的金屬氰化物鹽的例子可以包括但不限于六氰合鈷(III)酸鉀、六氰合鐵(II)酸鉀、六氰合鐵(III)酸鉀、六氰合鈷(III)酸鈣、六氰合鈷(III)酸鋰,及相似物。雙金屬氰化物化合物的例子可以包括但不限于六氰合鈷(III)酸鋅、六氰合鐵(III)酸鋅、六氰合鐵(II)酸鎳和/或六氰合鈷(III)酸鈷。在一些具體實施方式
中,期望使用六氰合鈷(III)酸鋅。根據(jù)一些具體實施方式
,固態(tài)的DMC催化劑可以包括有機(jī)絡(luò)合劑。一般來說,期望(比如,必要)絡(luò)合劑能夠相對溶于水。美國專利5,158,922中詳細(xì)描述了一些合適的絡(luò)合劑的例子。絡(luò)合劑可以在催化劑制備過程中加入和/或催化劑沉淀后立即加入??梢允褂眠^量的絡(luò)合劑。絡(luò)合劑可以包括水溶性的含雜原子的有機(jī)化合物,其可以與雙金屬氰化物化合物絡(luò)合。例如,絡(luò)合劑可以包括醇、醛、酮、醚、酯、酰胺、脲、腈、硫化物及其混合物。絡(luò)合劑的具體實施例可以包括但不限于選自乙醇、異丙醇、正丁醇、異丁醇、仲丁醇和叔丁醇的水溶性脂肪醇。在一些具體實施方式
中,期望使用的絡(luò)合劑包含叔丁醇。在一些具體實施方式
中,固態(tài)的DMC催化劑可以包括以催化劑的量為基礎(chǔ)約5wt%到約80wt%的聚醚。例如,優(yōu)選包含約10wt%到約70wt%的聚醚。更優(yōu)選包含約15wt%到約60wt%的聚醚。
生成的聚醚/聚酯多元醇的官能度大于約1.5并一般不高于約8。在一個具體實施方式
中,官能度低于約4?;谔烊挥偷亩嘣嫉牧u值可以低于約300mgK0H/g,優(yōu)選為約50至約300,更優(yōu)選為約60至約200。在一個具體實施方式
中,羥值低于約100。在一個具體實施方式
中,當(dāng)期望得到一種塊狀軟質(zhì)泡沫體時,聚醚/聚酯多元醇的數(shù)均分子量為約2500至約3500。在一個具體實施方式
中,當(dāng)期望得到一種高回彈性軟質(zhì)泡沫體時,聚醚/聚酯多元醇的數(shù)均分子量為約3000至約8000。在一個具體實施方式
中,當(dāng)期望得到一種粘彈性軟質(zhì)泡沫體時,聚醚/聚酯多元醇的數(shù)均分子量為約1800至約3000。在一個具體實施方式
中,當(dāng)期望得到一種硬質(zhì)泡沫體時,聚醚/聚酯多元醇的數(shù)均分子量在為1000至約4000。在一個具體實施方式
中,當(dāng)期望得到一種涂料、粘合劑或密封劑時,聚醚/聚酯多元醇的數(shù)均分子量為約3000至約8000。在一個具體實施方式
中,當(dāng)期望得到一種RIM (反應(yīng)注塑成型)聚氨酯時,聚醚/聚酯多元醇的數(shù)均分子量為約3000至約8000。本申請所述的聚醚/聚酯多元醇中,基于聚醚/聚酯多元醇的全部碳含量,可再生的碳含量高于約10%??稍偕奶己靠梢愿哂诩s10%、高于約15%、高于約20%、高于約25%、高于約30%、高于約35%、高于約40%、高于約45%、高于約50%、高于約55%、高于約60%、高于約65%、高于約70%、高于約75%、高于約80%、高于約85%或高于約90%。聚醚/聚酯多元醇的可再生碳含量可以通過如《聚氨酯雜志》(PU Magazine)第5卷,第6期,2008年12月,第368-372頁的描述來計算和/或測量。本申請所描述的不同的具體實施方式
中的聚醚/聚酯多元醇的一個出乎意料的優(yōu)點是,聚醚/聚酯多元醇可以以凈的方式(neat fasion)應(yīng)用于聚氨酯生產(chǎn)體系中。SP,聚醚/聚酯多元醇可以占該體系中所使用的多元醇的量的至多100%。在其它具體實施方式
中,聚醚/聚酯多元醇可以占體系中所使用的多元醇的至多約30wt%、至多約35wt%、至多約40wt%、至多約45wt%、至多約50wt%、至多約60wt%、至多約70wt%、至多約80wt%、至多約90wt%、至多約95wt%、至多約96wt%、至多約97wt%、至多約98wt%或至多約99wt%。聚醚/聚酯多元醇可以占體系中所使用的多元醇的至少約10wt%、至少約20wt%、至少約30wt%、至少約40wt%、至少約50wt%、至少約55wt%、至少約60wt%、至少約65wt%、至少約70wt%、至少約75wt%、至少約80wt%或至少約90wt%。然而,也可以將聚醚/聚酯多元醇用作多元醇共混物的一種組分。此外,多元醇共混物可以包括至少一種傳統(tǒng)的基于石油的多元醇。該至少一種傳統(tǒng)的基于石油的多元醇包括的原料,具有至少一個含有一個能夠和異氰酸酯反應(yīng)的活性氫原子的基團(tuán),且不具有源自植物油或動物油的原料的部分。適合的傳統(tǒng)的基于石油的多元醇已在本領(lǐng)域眾所周知,包括本申請所描述的和任何其它市售的多元醇。根據(jù)本發(fā)明的具體實施方式
,一種或多種多元醇和/或一種或多種聚合物多元醇的混合物也可以用于制備聚氨酯產(chǎn)品。
典型的多元醇包括聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚羥基封端的縮醛樹脂、羥基封端的胺和多胺??梢蕴娲褂玫亩嘣及ɑ诰厶妓醽喭榛サ亩嘣己突诰哿姿?酯,鹽,根)的多元醇。優(yōu)選通過向引發(fā)劑中加入環(huán)氧烷烴而制備多元醇,環(huán)氧烷烴比如環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷、環(huán)氧丁烷或它們的組合,引發(fā)劑具有2到8個活性氫原子,優(yōu)選2到6個活性氫原子。該聚合反應(yīng)的催化可以是陰離子催化,也可以是陽離子催化,催化劑可以是例如KOH、CsOH、三氟化硼,或是諸如六氰合鈷酸鋅的雙氰化物絡(luò)合物(DMC)催化劑或季磷腈輸化合物(quaternary phosphazenium compound)。適用于基于天然油的多元醇的引發(fā)劑也可以適用于至少一種傳統(tǒng)的基于石油的多元醇。例如,至少一種傳統(tǒng)的基于石油的多元醇可以是聚(環(huán)氧丙烷)均聚物,環(huán)氧丙烷和環(huán)氧乙烷的無規(guī)共聚物(例如聚(環(huán)氧乙烷)的含量是約I到約30wt%),環(huán)氧乙烷封端的聚(環(huán)氧丙烷)聚合物,和環(huán)氧乙烷封端的環(huán)氧丙烷和環(huán)氧乙烷的無規(guī)共聚物。對于塊狀泡沫體應(yīng)用,這樣的聚醚優(yōu)選每分子主要包含2-5個、特別是2-4個、更為優(yōu)選2-3個仲醇羥基基團(tuán),并且這樣的聚醚每羥基基團(tuán)當(dāng)量為約400到約3000,尤其約800到約1750。對于高回彈性塊狀和模塑泡沫體應(yīng)用,這樣的聚醚優(yōu)選每分子主要包含2-6個、尤其是2-4個伯醇羥基基團(tuán),并且這樣的聚醚每羥基基團(tuán)當(dāng)量為約1000到約3000,尤其是約1200到約2000。當(dāng)采用多元醇共混物的時候,標(biāo)稱平均官能度(羥基數(shù)/分子)優(yōu)選在上述的范圍內(nèi)。對于粘彈性泡沫體來說,采用具有羥值大于150的較短鏈多元醇。對于半硬質(zhì)泡沫體的生產(chǎn),優(yōu)選采用羥值為30到80的三官能度的多元醇。聚醚多元醇可以包含低的末端不飽和度(例如,小于0.02meq/g或小于0.0lmeq/g),比如采用DMC催化劑制成的那些。聚酯多元醇典型地每分子包含約2個羥基基團(tuán),并且每羥基基團(tuán)當(dāng)量為約400-1500。傳統(tǒng)的基于石油的多元醇可以是一種聚合物多元醇。在聚合物多元醇中,聚合物粒子分散在傳統(tǒng)的基于油的多元醇中。這樣的粒子是本領(lǐng)域眾所周知的,并且包括苯乙烯-丙烯腈(SAN)、丙烯腈(ACN)、聚苯乙烯(PS)、甲基丙烯腈(MAN)、聚脲(PHD)、或甲基丙烯酸甲酯(MMA)粒子。在一個具體實施方式
中,聚合物粒子是SAN粒子。
傳統(tǒng)的基于石油的多元醇可以在多元醇共混物中占到至多約10wt%、至多約20wt%、至多約30wt%、至多約40wt%、至多約50wt%、至多約60wt%、至多約70wt%或至多約80wt%。傳統(tǒng)的基于石油的多元醇可以在多元醇配方中占至少約lwt%、至少約5wt%、至少約10wt%、至少約20wt%、至少約30wt%、至少約40wt%或至少約50wt%。除了上面描述的多元醇之外,該多元醇共混物也可以包含其它成份,如催化劑、有機(jī)硅表面活性劑、防腐劑和抗氧化劑。該多元醇共混物可以用于制備聚氨酯產(chǎn)品,如聚氨酯泡沫體、彈性體、微泡孔泡沫體、粘合劑、涂料等。例如,多元醇共混物可以用于制備軟質(zhì)或硬質(zhì)聚氨酯泡沫體的配方。在聚氨酯泡沫體的制備中,可以將多元醇共混物和其它成份結(jié)合,所述其它成分諸如催化劑、交聯(lián)劑、乳化劑、有機(jī)硅表面活性劑、防腐劑、阻燃劑、著色劑、抗氧化劑、增強(qiáng)劑、填料,包括以粉末形式的回收的聚氨酯泡沫體??梢圆捎萌魏魏线m的聚氨酯催化劑,包括叔胺化合物、具有異氰酸酯反應(yīng)性基團(tuán)的胺和有機(jī)金屬化合物。典型的叔胺化合物包括三亞乙基二胺、N-甲基嗎啉、N, N- 二甲基環(huán)己胺、五甲基二亞乙基三胺、四甲基-亞乙基二胺、雙(二甲基氨基乙基)醚、1-甲基-4-二甲基氨基乙基-哌嗪、3-甲氧基-N- 二甲基丙基胺、N-乙基嗎啉、二甲基乙醇胺、N-椰油基嗎琳(N-cocomorpholine)、N, N- 二甲基-N, N’ - 二甲基異丙基丙二胺、N, N- 二乙基-3- 二乙基氨基-丙胺和二甲基芐胺。典型的有機(jī)金屬催化劑包括有機(jī)汞、有機(jī)鉛、有機(jī)鐵和有機(jī)錫催化劑,其中優(yōu)選有機(jī)錫催化劑。適合的錫催化劑包括氯化亞錫、諸如二月桂酸二丁錫(dibutyltin d1-laurate)的錫的羧酸鹽。用于生成異氰脲酸酯的異氰酸酯三聚合反應(yīng)的催化劑,例如堿金屬醇鹽也可以任選地用于本申請。胺催化劑的量在配方中可以從O到約5%的范圍變化,或者有機(jī)金屬催化劑在配方中可以采用從約0.001%到約1%的范圍。除了上面描述的多元醇之外,可以提供一種或多種交聯(lián)劑。這特別是在制備高回彈性塊狀或模塑泡沫體的情況下。如果采用交聯(lián)劑,其合適的量為在每100重量份的多元醇中,約0.1到約I重量份,尤其是約0.25到約0.5重量份。交聯(lián)劑每分子可以具有三個或更多個的異氰酸酯反應(yīng)性基團(tuán),且當(dāng)量/異氰酸酯反應(yīng)性基團(tuán)小于400。交聯(lián)劑優(yōu)選每分子可以包含3-8個、尤其是3-4個羥基、伯胺或仲胺基團(tuán),且當(dāng)量為30到約200,尤其是50-125。適合的交聯(lián)劑的例子包括二乙醇胺、單乙醇胺、三乙醇胺、單(異丙醇)胺、二 (異丙醇)胺或三(異丙醇)胺、甘油、三羥甲基丙烷、季戊四醇和山梨醇。在泡沫體配方中也可以采用一種或多種擴(kuò)鏈劑。擴(kuò)鏈劑每分子可以具有兩個異氰酸酯反應(yīng)性基團(tuán),且當(dāng)量/異氰酸酯反應(yīng)性基團(tuán)小于400,尤其為31-125。異氰酸酯反應(yīng)性基團(tuán)優(yōu)選為羥基、脂族或芳族的伯胺或脂族或芳族的仲胺基團(tuán)。典型的擴(kuò)鏈劑包括胺、乙二醇、二甘醇、I, 2-丙二醇、一縮二丙二醇、二縮三丙二醇、乙二胺、苯二胺、雙(3-氯-4-氨基苯基)甲烷和2,4- 二氨基-3,5- 二乙基甲苯。在采用擴(kuò)鏈劑的情況下,典型地,在每100重量份的高當(dāng)量多元醇中,擴(kuò)鏈劑的存在量為約I到約50重量份,尤其是約3到約25重量份。配方中也可以包括聚醚多元醇,即,作為所述至少一種傳統(tǒng)的基于石油的多元醇的組成部分,以促進(jìn)生成一種開孔結(jié)構(gòu)的或軟化的聚氨酯泡沫體。這樣的開孔劑的官能度一般為2到12,優(yōu)選為3 到8,并且分子量至少為5,000,至多為約100,000。這樣的聚醚多元醇包含至少50wt%的氧化乙烯單元和足量的氧化丙烯單元以確保其與這些成分相容。使用開孔劑時,其一般在全部多元醇中存在的量為0.2到5重量份,優(yōu)選為0.2到3重量份。市售的開孔劑的例子有 VORANOL Polyol CP1421 和 VORANOL Polyol4053 ;V0RAN0L 是陶氏化學(xué)公司的商標(biāo)。然后將該配方組成和至少一種異氰酸酯反應(yīng)以生成軟質(zhì)聚氨酯泡沫體。本發(fā)明中采用的異氰酸酯包括脂族的、脂環(huán)族的、芳基脂族的和芳族的異氰酸酯。適合的芳族異氰酸酯的例子包括二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)的4,4’ _、2,4’和2,2’ -異構(gòu)體、其共混物、和聚合的和單體的MDI的共混物、甲苯-2,4-異氰酸酯和2,6-異氰酸酯(TDI)、間苯二異氰酸酯和對苯二異氰酸酯、氯亞苯基_2,4- 二異氰酸酯、二亞苯基-4,4’ - 二異氰酸酯、4,4’ - 二異氰酸酯_3,3’ -二甲基二苯基、3-甲基二苯基-甲烷-4,4’ - 二異氰酸酯、和二苯基醚二異氰酸酯、和2,4,6-三異氰酸基甲苯和2,4,4’ -三異氰酸基二苯基醚。可以采用異氰酸酯的混合物,比如市售的甲苯二異氰酸酯的2,4-和2,6-異構(gòu)體的混合物。本發(fā)明的實踐中可以采用粗制的聚異氰酸酯,比如通過甲苯二胺混合物光氣化作用獲得的粗制甲苯二異氰酸酯,或通過粗制亞甲基二苯基胺的光氣化作用獲得的粗制二苯基甲烷二異氰酸酯。也可以采用TDI/MDI共混物。脂族多異氰酸酯的例子包括乙烯二異氰酸酯、1,6-環(huán)己基二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯、環(huán)己烷1,4- 二異氰酸酯、4,4’ - 二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯、1,3-雙(異氰酸基甲基)環(huán)己烷、1,4-雙(異氰酸基甲基)環(huán)己烷、上面提及的芳族異氰酸酯的飽和的對應(yīng)物、及其混合物。向該共混物中加入該至少一種異氰酸酯,使得異氰酸酯指數(shù)為約30至約150,優(yōu)選為約50至約120,更優(yōu)選為約 60至約110。異氰酸酯指數(shù)是異氰酸酯基團(tuán)與存在于配方中的異氰酸酯反應(yīng)性氫原子的比率,體現(xiàn)為百分比的形式。因此,異氰酸酯指數(shù)表示在配方中實際使用的異氰酸酯比上與理論上需要和在配方中采用的異氰酸酯反應(yīng)性氫原子的量反應(yīng)的異氰酸酯的量所得的百分比。對于軟質(zhì)泡沫體的生產(chǎn),多異氰酸酯常??梢允羌妆?2,4-二異氰酸酯和甲苯-2,6- 二異氰酸酯或MDI或TDI/MDI的組合或由此制得的預(yù)聚物。異氰酸酯封端的預(yù)聚物也可以用于聚氨酯配方中。這樣的預(yù)聚物通過過量的多元醇的反應(yīng)獲得。該多元醇可以是傳統(tǒng)的基于石油的多元醇或聚醚/聚酯多元醇和/或這些多元醇的組合。制備聚氨酯產(chǎn)品的過程已為本領(lǐng)域眾所周知。一般而言,聚氨酯形成反應(yīng)混合物的各組分可以以任何方便的方式混合在一起,例如通過使用現(xiàn)有技術(shù)(如《聚氨酯手冊》(“Polyurethane Handbook”),G.0ertel著,Hanser出版社)中描述的用于該目的的任何混合設(shè)備。一般而言,如下制備聚氨酯泡沫體:通過在發(fā)泡劑、催化劑和其它可選的組份存在下,按照所需在下述條件下混合多異氰酸酯和多元醇組合物,,所述條件使得在發(fā)泡劑產(chǎn)生氣體使反應(yīng)混合物膨脹的同時,多異氰酸酯和多元醇共混物反應(yīng)生成聚氨酯和/或聚脲聚合物??梢酝ㄟ^所謂的預(yù)聚物法來制備泡沫體,其中第一步使化學(xué)計量過量的多異氰酸酯和高當(dāng)量的多元醇反應(yīng)生成預(yù)聚物,在第二步中該預(yù)聚物和擴(kuò)鏈劑和/或水反應(yīng)生成期望的泡沫體。發(fā)泡法也是適合的。優(yōu)選所謂的一步法。在一步法中,多異氰酸酯和所有的多異氰酸酯反應(yīng)性物質(zhì)同時加入并致其反應(yīng)。適合于本發(fā)明的三種被廣泛采用的一步法包括塊狀泡沫體制法、高回彈性塊狀泡沫體制法和模塑泡沫體制法。如下方便地制備塊狀泡沫體:通過混合泡沫體各成份并將其置于反應(yīng)槽或其它區(qū)域中,在反應(yīng)槽或其它區(qū)域中反應(yīng)混合物發(fā)生反應(yīng),對抗大氣(有時在其上覆蓋一層膜或其它軟質(zhì)覆蓋物)自由膨脹并固化。在普通的市售規(guī)模的塊狀泡沫體生產(chǎn)中,泡沫體的各組分(或它們的各種混合物)被獨立地泵入混合頭中,在混合頭中混合各個組分并將其置于裝襯有紙或塑料的傳送器上。在傳送器上進(jìn)行發(fā)泡和固化以生成泡沫塊。典型地,所得泡沫體的密度為約10kg/m3到100kg/m3,尤其為約15kg/m3到90kg/m3,優(yōu)選為約17kg/m3到80kg/m3。優(yōu)選的塊狀泡沫體配方在大氣壓下包含約I到約6重量份水/100重量份高當(dāng)量多元醇,優(yōu)選為約1.5到約5重量份水/100重量份高當(dāng)量多元醇。在壓力較低的情況下,這一含量水平也應(yīng)當(dāng)降低。 在硬質(zhì)聚氨酯泡沫體的生產(chǎn)中,發(fā)泡劑包括水、和烴與水的混合物、或完全鹵化或部分鹵化的脂族烴。水的量可以為約2至約15重量份,優(yōu)選為約2至約10重量份,基于100重量份的多元醇。對于與水結(jié)合的烴、氫氯氟碳化合物、或氫氟碳化合物的用量的選擇要根據(jù)所期望的泡沫體的密度來適當(dāng)進(jìn)行,這個用量可以是以100重量份的多元醇為基礎(chǔ)少于約40重量份,優(yōu)選為少于約30重量份。當(dāng)水作為額外發(fā)泡劑存在時,基于全部多元醇組合物總重量,水存在的量 為約0.5至10份、優(yōu)選為約0.8至約6份,優(yōu)選為約I至約4份,優(yōu)選為約I至約3份。根據(jù)本發(fā)明,可以通過將反應(yīng)物(多元醇組合物包括共聚酯、多異氰酸酯、發(fā)泡劑和表面活性劑)轉(zhuǎn)移至封閉的模具中制備模塑泡沫體,在該模具中進(jìn)行發(fā)泡反應(yīng),制得成型的泡沫體??梢圆捎盟^的“冷模塑成型”過程或“熱模塑成型”過程,其中“冷模塑成型”過程中不對模具進(jìn)行預(yù)加熱使其明顯高于環(huán)境溫度,“熱模塑成型”過程中對模具進(jìn)行加熱以促進(jìn)固化。冷模塑成型過程優(yōu)選用于生產(chǎn)高回彈性模塑泡沫體。一般來說,模塑泡沫體的密度為30到80kg/m3。采用本申請所描述的聚醚/聚酯多元醇制備的聚氨酯的可再生碳含量,以泡沫體的全部碳含量為基礎(chǔ),高于約10%??稍偕己靠梢愿哂诩s5%、高于約10%、高于約15%、高于約20%、高于約25%、高于約30%、高于約35%、高于約40%、高于約45%、高于約50%、高于約55%、高于約60%、高于約65%、或高于約70%。聚氨酯的可再生碳含量可以通過如《聚氨酯雜志》(PU Magazine)第5卷,第6期,2008年12月,第368-372頁的描述來計算和/或測量。實施例下面的實施例用以說明本發(fā)明的具體實施方式
,而不是用來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。除非另有說明,否則所有的份和百分比均是以重量計算。采用下面的原料:Me-12-HAS 12-輕基硬脂酸,可以從 Jayant Oils and Derivatives Ltd 獲得季戍四醇可以從Sigma-Aldrich公司獲得壬燒可以從Sigma-Aldrich公司獲得DABC0T9辛酸亞錫催化劑,可以從Air Products&Chemicals股份有限公司獲得
硅酸鎂可以從硅酸鎂獲得DMC P5催化劑DMC催化劑,可以從CAC上海獲得磷酸85wt%的水溶液,可以從Sigma-Aldrich公司獲得環(huán)氧丙烷可以從陶氏化學(xué)公司獲得環(huán)氧乙烷可以從陶氏化學(xué)公司獲得V0RAN0L*3008全部環(huán)氧丙烷三醇,其羥值為56,可以從陶氏化學(xué)公司獲得V0RAN0L*CP3322聚氧亞丙基聚氧亞乙基三醇,其羥值為48,可以從陶氏化學(xué)公司
獲得TEGOTAB BF-2370用于軟質(zhì)聚氨酯塊狀和模塑泡沫體的聚硅氧烷聚氧亞烷基嵌段共聚物,可以從Evonik實業(yè)公司獲得NIAX A-1叔胺催化劑,可以從Momentive Performance材料公司獲得DABCO 33-LV 33%的三亞乙基二胺的丙二醇溶液,可以從AirProducts&Chemicals有限公司獲得 V0RANATE*T-80甲苯二異氰酸酯(80wt%的2,4_甲苯二異氰酸酯和20wt%的2,6-甲苯二異氰酸酯)組合物,可以從陶氏化學(xué)公司獲得*V0RANATE和VORANOL是陶氏化學(xué)公司的商標(biāo)
步驟1:12_羥基硬脂酸甲酯(Me-12-HSA)與季戊四醇(PE)的酯交換反應(yīng)將Me-12-HAS (1297.2克,412摩爾)裝入裝配有機(jī)械攪拌器、熱電偶、氮氣鼓泡器和用于收集冷凝產(chǎn)物的Dean-Stark裝置的玻璃反應(yīng)器中。加入固體形式的季戊四醇(151.6克,1.11摩爾)。加入夾帶劑(壬烷,220克)和催化劑(DABCO T9,17.14克),在600rpm的攪拌速度下,反應(yīng)溫度分階段升高至200°C以保持夾帶劑的回流和冷凝物的蒸餾。在Dean-Stark捕集器中從夾帶劑中分離甲醇相,并收集其用于監(jiān)控轉(zhuǎn)化率。隨后,在約I毫巴(mbar)的最終壓力下進(jìn)行真空處理,該裝置在200°C的真空條件下放置2個小時。產(chǎn)物放置降溫至120°C,將硅酸鎂(75克)攪拌加入該混合物I小時以促進(jìn)催化劑的脫除。在硅酸鎂塊上過濾該反應(yīng)混合物,裝入瓶中,然后放置冷卻并固化。產(chǎn)率:88% ;夾帶劑回收率:95%。 0HV:167mgK0H/go步驟2:Ε0/Ρ0混合講料對PE/Me-12-HAS四酯的烷氣某化采用111廿&加1'以1混合器在大約20,000印111的轉(zhuǎn)速下將01 : P5催化劑(0.132克,最終批量IOOppm)分散到由步驟I得到的PE/Me-12-HAS四酯(401.3克,0.30摩爾)中。將該DMC P5催化劑/PE/Me-12-HAS四酯分散體加入反應(yīng)器中,且加入磷酸(0.024克,85wt%的溶液)。將反應(yīng)器用氮氣反復(fù)沖洗,并在真空在130°C的條件下閃蒸30分鐘,此后在約0.05巴的壓力下保持真空。然后,加入環(huán)氧丙烷(74克,0.86摩爾),使反應(yīng)器的壓力達(dá)到3.0巴。在130°C下持續(xù)20分鐘后進(jìn)行活化,可以觀察到與放熱升溫(約17°C的升溫)相伴的反應(yīng)器壓力的快速下降(下降至0.15巴)。隨后,將環(huán)氧乙烷和環(huán)氧丙烷的混合物(20/80wt/wt,25/75摩爾/摩爾,891克)以900克/小時的速度加入反應(yīng)器中。加料結(jié)束后,對反應(yīng)混合物進(jìn)行閃蒸以除去殘余的環(huán)氧乙烷和環(huán)氧丙烷,并在排出之前冷卻至85°C。加入氧化物的確切的量和比率分別由質(zhì)量平衡和NMR光譜決定。產(chǎn)率:99%。0HV:52.2mgK0H/g。箱式泡沬體,實施例El和對比例Cl和C2將多元醇,TEGOSTAB BF-2370,NIAX A-1,和DABCO 33-LV稱量到I升的塑料破碎機(jī)中。檢查混合器,將速度設(shè)置為2500轉(zhuǎn)/分鐘,然后進(jìn)行下列混合程序:開啟秒表和上升面(rise profile)(泡沫高度)軟件在5秒的時候,開始混合多元醇共混物在20秒的時候,加入凝膠催化劑(辛酸亞錫,DABCO T9 )在30秒的時候,加入異氰酸酯(此時記為h,即開始反應(yīng)的時候)在40秒的時候,停止該混合器并將混合物澆入紙板模在不同的多元醇發(fā)泡的過程中測量上升面,并記錄充分上升時間和發(fā)泡(blowoff)時間。然后將泡沫體轉(zhuǎn)入溫度設(shè)定為140°C的烘箱中10分鐘,然后使其在室溫下固化另外24小時,而后對其切削以進(jìn)行物理性能測試。然后根據(jù)所列的標(biāo)準(zhǔn),參見表1,對泡沫體的物理性能進(jìn)行測試。表I
權(quán)利要求
1.一種制備聚氨酯泡沫體的方法,該方法包括: 將至少一種包含至少兩個羥基基團(tuán)的引發(fā)劑與每羥基當(dāng)量的引發(fā)劑至少I摩爾12-羥基硬脂酸反應(yīng)生成至少一種聚酯多元醇; 在DMC催化劑存在的情況下,將該至少一種聚酯多元醇和至少一種烷氧基化劑反應(yīng)生成至少一種聚醚/聚酯多元醇;和 將該至少一種聚醚/聚酯多元醇與至少一種異氰酸酯反應(yīng)。
2.一種聚氨酯泡沫體,該泡沫體包括含有如下成份的反應(yīng)體系的反應(yīng)產(chǎn)物: 至少一種異氰酸酯;和 至少一種聚醚/聚酯多元醇,其中該聚醚/聚酯多元醇包括至少一種聚酯多元醇,所述聚酯多元醇已經(jīng)在DMC催化劑存在下被烷氧基化劑烷氧基化成該至少一種聚醚/聚酯多元醇,其中該至少一種聚酯多元醇包括至少以下兩者的反應(yīng)產(chǎn)物:至少一種包含至少兩個羥基基團(tuán)的引發(fā)劑與每羥基當(dāng)量的引發(fā)劑至少I摩爾12-羥基硬脂酸。
3.如權(quán)利要求1所述的方法或如權(quán)利要求2所述的聚氨酯泡沫體,其中所述聚氨酯泡沫體包括軟質(zhì)泡沫體,所述引發(fā)劑的羥基官能度為約2到約4,所述引發(fā)劑的分子量為約50到約180,使每羥基當(dāng)量的引發(fā)劑約I到約2摩爾羥基硬脂酸與所述引發(fā)劑反應(yīng),并且所述聚醚/聚酯多元醇的數(shù)均分子量為約2500至約3500。
4.如權(quán)利要求1所述的方法或如權(quán)利要求2所述的聚氨酯泡沫體,其中所述聚氨酯泡沫體包括回彈率至少為約40%的高回彈性軟質(zhì)泡沫體,所述引發(fā)劑的羥基官能度為約3到約6,所述引發(fā)劑的分子量為 約50到約180,使每羥基當(dāng)量的引發(fā)劑約I到約2摩爾的羥基硬脂酸與所述引發(fā)劑反應(yīng),并且所述聚醚/聚酯多元醇的數(shù)均分子量為約3000至約8000。
5.如權(quán)利要求1所述的方法或如權(quán)利要求2所述的聚氨酯泡沫體,其中所述聚氨酯泡沫體包括回彈率小于約25%的粘彈性軟質(zhì)泡沫體,所述引發(fā)劑的羥基官能度為約2到約4,所述引發(fā)劑的分子量為約50到約180,使每羥基當(dāng)量的引發(fā)劑約I到約4摩爾的羥基硬脂酸與所述引發(fā)劑反應(yīng),并且所述聚醚/聚酯多元醇的數(shù)均分子量為約1800至約3000。
6.如權(quán)利要求1所述的方法或如權(quán)利要求2所述的聚氨酯泡沫體,其中聚氨酯泡沫體包括硬質(zhì)泡沫體,所述引發(fā)劑的羥基官能度為約3到約8,引發(fā)劑的分子量為約50到約180,使每羥基當(dāng)量的引發(fā)劑約I到約4摩爾的羥基硬脂酸與所述引發(fā)劑反應(yīng),并且所述聚醚/聚酯多元醇的數(shù)均分子量為約1000至約4000。
7.如權(quán)利要求1所述的方法或如權(quán)利要求2所述的聚氨酯泡沫體,其中所述聚氨酯泡沫體包括涂料、粘合劑、或密封劑的至少一種,所述引發(fā)劑的羥基官能度為約2到約4,所述引發(fā)劑的分子量為約50到約250,使每羥基當(dāng)量的引發(fā)劑約I到約2摩爾的羥基硬脂酸與所述引發(fā)劑反應(yīng),并且所述聚醚/聚酯多元醇的數(shù)均分子量為約3000至約8000。
8.如權(quán)利要求1所述的方法或如權(quán)利要求2所述的聚氨酯泡沫體,其中所述聚氨酯泡沫體包括反應(yīng)注塑成型聚氨酯,所述引發(fā)劑的羥基官能度為約2到約4,所述引發(fā)劑的分子量為約50到約180,使每羥基當(dāng)量的引發(fā)劑約I到約2摩爾的羥基硬脂酸與所述引發(fā)劑反應(yīng),并且所述聚醚/聚酯多元醇的數(shù)均分子量為約3000至約8000。
9.如權(quán)利要求1-8中的任意一項所述的方法或聚氨酯泡沫體,其中所述引發(fā)劑包括新戊二醇、1,2-丙二醇、三羥甲基丙烷、季戊四醇、山梨醇、蔗糖、甘油、乙醇胺、二乙醇胺、和三乙醇胺、1,6-己二醇、1,4- 丁二醇、1,4-環(huán)己二醇、2,5-己二醇、乙二醇、二甘醇、三甘醇,雙-3-氨丙基甲胺、乙二胺、二亞乙基三胺、9 (1)-羥甲基十八醇、1,4-雙羥甲基環(huán)己烷、8,8-雙(羥甲基)三環(huán)[5,2,1,02,6]癸烯、氫化雙酚、9,9 (10,10)-雙羥甲基十八醇、和.1,2,6-己三醇中的至少一種。
10.如權(quán)利要求1-9中的任意一項所述的方法或聚氨酯泡沫體,其中通過烷氧基化劑使該至少一種聚酯多元醇烷氧基化,該烷氧基化劑首先是環(huán)氧丙烷,然后是環(huán)氧乙烷和環(huán)氧丙烷的混合物。
11.如權(quán)利要求1-10中的任意一項所述的方法或聚氨酯泡沫體,其中該至少一種聚醚/聚酯多元醇占所使用的多元醇的100%。
12.如權(quán)利要求1-10中的任意一項所述的方法或聚氨酯泡沫體,其中也使該至少一種異氰酸酯與至少一種傳統(tǒng)的基于石油的多元醇反應(yīng)。
全文摘要
本發(fā)明的具體實施方式
提供了一種制備聚氨酯泡沫體的方法,包括將至少一種包含至少兩個羥基基團(tuán)的引發(fā)劑與至少一種12-羥基硬脂酸反應(yīng)生成至少一種聚酯多元醇,將至少一種聚酯多元醇和至少一種烷氧基化劑在一種DMC催化劑存在的情況下反應(yīng)生成至少一種聚醚/聚酯多元醇,以及將該至少一種聚醚/聚酯多元醇與至少一種異氰酸酯反應(yīng)。
文檔編號C08G65/26GK103228691SQ201180057158
公開日2013年7月31日 申請日期2011年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月28日
發(fā)明者J.A.索恩, B.諾爾多弗, P.庫克森 申請人:陶氏環(huán)球技術(shù)有限責(zé)任公司