[发明专利]生产聚氨酯用的新型催化剂组合物

说明书

聚氨酯具有各种各样的用途。例如，聚氨酯弹性体用于汽车零部件、鞋底以及用于要求具备韧性、柔软性、强度、耐磨性和抗震性等的其它制品。聚氨酯也用于涂料及软泡沫塑料和硬泡沫塑料。

通常，聚氨酯是在催化剂存在下由多异氰酸酯与多元醇反应而制得的。催化剂一般是低分子量的叔胺，例如三亚乙基二胺。

聚氨酯泡沫塑料是在各种添加剂存在下由多异氰酸酯与多元醇反应而生产的。作为发泡剂特别有效的一类添加剂是氟氯烃(CFCs)。由于聚合过程中反应放热的结果，CFCs发生蒸发并使聚合体生成泡沫塑料。但是，由于发现CFCs消耗大气同温层的臭氧，所以导致强制性地限制使用CFCs。因此，人们极力开发CFCs的替代品以制造聚氨酯泡沫塑料，而水发泡法则已成为一种重要的替代方法。在这种方法中，发泡作用是由水与多异氰酸酯反应而产生的二氧化碳所引起的。泡沫塑料的制造可采用一步发泡法，也可以先制成预聚物，然后在催化剂存在下使该预聚物与水反应形成泡沫塑料。不管采用什么方法，都需要在异氰酸酯与多元醇的反应(凝胶化)和异氰酸酯与水的反应(发泡作用)这两者之间进行调节，以便制造泡孔相对均匀的聚氨酯泡沫塑料，而泡沫塑料的特殊性能要求则取决于预期的应用目的，例如可以制成硬泡沫塑料、半硬泡沫塑料以及软泡沫塑料。

催化剂选择性地促进发泡或凝胶化的能力是选择制造具有特殊性能聚氨酯泡沫塑料催化剂所要着重考虑的问题。如果催化剂促进发泡反应的程度太高，则二氧化碳就会在异氰酸酯与多元醇发生充分反应之前释放出来。二氧化碳将会从配料中鼓泡逸出，从而导致泡体的破裂并制成质量低劣的泡沫塑料。在相反的极端情况下，如果催化剂促进凝胶化反应太强烈，则大部分二氧化碳将会在聚合反应程度显著发生之后才释放出来。再则，所制成的劣质泡沫塑料的特征在于，其密度高、泡孔破裂或大小不匀，以及还有其它不希望的特性。往往将凝胶化催化剂和发泡催化剂合并使用以便达到在泡沫塑料中凝胶化和发泡作用之间所要求的平衡结果。

叔胺催化剂已用于生产聚氨酯。叔胺催化剂既能促进发泡作用(水与异氰酸酯反应产生二氧化碳)又能促进凝胶化(多元醇与异氰酸酯反应)，而且事实表明叔胺催化剂对于保持发泡与凝胶化反应之间的平衡以便制得所需产品是有效的。但是，在生产聚氨酯中用作催化剂的典型的叔胺通常具有刺激性气味，而且许多叔胺因分子量低而挥发性太高。在聚氨酯生产过程中叔胺的释放会出现明显的安全性和毒性问题，而且消费性产品中释放出的残余胺通常也是不符合要求的。

在先有技术中已经报道了有关低分子量叔胺的各种替代物。现举例说明如下：

美国专利3,073,787号(Krakler，1963)公开了一种制备异氰酸酯泡沫塑料的改进方法，其中采用3-二烷基氨基丙酰胺和2-烷基氨基乙酰胺作为催化剂。

美国专利4,007,140号(Ibbotson，1977)公开了各种叔胺，如N，N′-双(3-二甲基氨基丙基胺基)脲作为制造聚氨酯的低气味催化剂的用途。

美国专利4,094,827号(McEntire，1978)公开了某些烷基取代脲，如N，N-双(二甲基氨基丙基)脲作为生产聚氨酯泡沫塑料的催化剂的用途。

美国专利4,194,069号(Speranza等人，1980)公开了N-(3-二甲基氨基丙基)-N′-(3-吗啉代丙基)脲作为生产聚氨酯的催化剂的用途。

美国专利4,248,930号(Haas等人，1981)公开了新的一类叔胺化合物，例如双(二甲基氨基-正丙基)胺，并将其用作制造发泡或非发泡的聚氨酯树脂的催化剂。

美国专利4,644,017号(Haas等人，1987)公开了采用可稳定扩散的含叔胺基的氨基烷基脲来制造聚异氰酸酯加合物。

德国专利DE 3027796(1982)(Derwent摘要82-13914-E)公开了采用二烷基氨基烷基脲催化剂用于制造聚氨酯泡沫塑料的方法。据报道，在聚氨酯制备温度下不产生气味。

欧洲专利EP 799,821(1997)公开了一类胺/酰胺催化剂，例如3-〔3-二甲基氨基丙基〕氨基-N，N-二甲基丙酰胺和3-〔3-二甲基氨基丙基〕氨基-N-〔3-二甲基氨酸丙基〕丙酰胺用于制备聚氨酯的用途。这些催化剂由于其与异氰酸酯的反应活性而具有低的挥发性。

美国专利5,824,711(Kimock等人，1998)公开了用于生产聚氨酯的N，N，N′-三甲基双(氨基乙基)醚取代的脲组合物。

美国专利5,874,483(Savoca等人，1999)公开了用于生产聚氨酯的氨基丙基双(氨基乙基)醚组合物。