[发明专利]用聚醚多元醇生产的聚氨酯软泡沫

说明书

本发明涉及用多异氰酸酯和聚醚多元醇生产的聚氨酯软泡沫塑料，该聚醚多元醇是在双金属氰化物(DMC)催化剂存在的条件下制备的，并且含有至少一个环氧乙烷-环氧丙烷混合嵌段，这里还涉及它们的制备方法。

聚氨酯软泡沫塑料的特点是受压时抗力小、开孔、通气和可逆性变形。聚氨酯软泡沫塑料的这种特点主要取决于生产这种泡沫所用聚醚多元醇、多异氰酸酯以及如催化剂和稳定剂等添加剂的结构。至于聚醚，官能度、链长以及所用环氧化物及由此产生的羟基基团的反应活性都对这种泡沫塑料的特性具有最大的影响。

聚醚多元醇的生产大部分是通过氧化烯烃在多官能的初始化合物上如醇、酸、胺等的碱催化加聚反应进行的(例如见Gum，Riese和Ulrich(编者)：《反应聚合物》(Reaction Polymers)，Hanser出版社，慕尼黑，1992年，75-96页)。加聚反应结束后用一种很繁琐昂贵的方法，例如通过中和、蒸馏和过滤从聚醚多元醇中去除催化剂。必须特别小心地脱除长链聚醚中的催化剂残留物，因为否则在发泡过程中可能会发生不需要的副反应，例如生成聚三异氰酸酯。聚醚多元醇中的钾离子和钠离子残留量仅有几个ppm。只有含极微量碱金属的聚醚多元醇才适合聚氨酯弹性体和聚氨酯软泡沫的生产。此外，碱催化生产的聚醚多元醇还有随链长增加而单官能聚醚(所谓一元醇)含量不断增加和官能度下降的缺点。

为了避开上述缺点，在聚氨酯弹性体领域推荐添加用双金属氰化物(DMC)催化剂生产聚醚多元醇，因而烯丙醚(一元醇)含量很低，而官能度较高。这样的生产方法自20世纪60年代即已有之(US-A 3427256，US-A 3427334，US-A 3427335)。不过这种生产方法的缺点是去除催化剂非常繁琐需要十分昂贵的费用。

在新近的专利申请(例如EP-A 700949，EP-A 761708，WO 97/40086，WO 98/16310，DE-A 19745120，DE-A 19757574，DE-A 198102269)中描述了改良的高活性DMC催化剂，由于这种催化剂活性很高，添加量甚微(催化剂浓度≤50ppm)，以致于无需从聚醚多元醇中除去这种催化剂。与常规碱催化相比，用这种高活性DMC催化剂生产聚醚多元醇更为经济。这种产物可直接用于聚氨酯弹性体的生产。

然而缺点是常规、低分子的初始化合物如丙二醇、丙三醇和三羟甲基丙烷用DMC催化剂一般不能烷氧基化。因此，DMC催化剂一般需要添加低聚丙氧基化初始化合物。该化合物是事先用上述低分子初始物例如经常规碱催化(多用KOH)，然后例如经中和、蒸馏和过滤等繁琐的加工处理制得的。

在德国专利申请19817676.7中描述了一种完全不用加工处理生产长链聚醚多元醇的方法。这种方法首先用元素周期表(根据1970年IUPAC公约)中第IIIA族金属的全氟化烷基磺酸盐(优选选用Triflaten)催化获得预丙氧基化的初始化合物，而这种初始化合物无需除去催化剂和加工处理，用高活性DMC催化剂催化即转化为长链高分子聚醚多元醇。按这种路线可十分经济地生产长链聚醚多元醇。

缺点是这种通过高活性DMC催化剂催化而无需除去DMC催化剂十分经济生产的聚(氧化丙烯)多元醇不适合生产聚氨酯软泡沫。在软泡沫配方中使用这种聚醚多元醇会导致形成严重的龟裂。

现在发现，用DMC催化嵌入环氧乙烷/环氧丙烷混合嵌段获得的聚醚多元醇十分适合生产聚氨酯软泡沫。这种混合嵌段可直接加到预丙氧基化的初始化合物直至链的末端，也可在环氧丙烷嵌段嵌入后再添加。在这两种情况下都可添加一个末端环氧丙烷嵌段。

用这种聚醚多元醇生产聚氨酯软泡沫，也无需再加含填料的多元醇，如聚合物多元醇(苯乙烯-丙烯腈共聚物)或聚脲分散多元醇等，无需改性多异氰酸酯如脲基甲酸酯-多异氰酸酯、缩二脲-多异氰酸酯。在这里微量的催化剂没有负面影响。

因此本发明的对象是用多异氰酸酯和长链的聚醚多元醇制备聚氨酯软泡沫，该聚醚多元醇是用DMC催化而无需除去催化剂生产的，含有至少一个环氧乙烷-环氧丙烷混合嵌段，并且数均分子量为700～15000g/mol，这里还涉及它们的制备方法。

正如在Justus Liebigs化学年报(Annalen der Chemie)562(1949)75页描述的，脂族多异氰酸酯、环脂族多异氰酸酯、芳脂族多异氰酸酯、芳族多异氰酸酯和杂环多异氰酸酯都适合作多异氰酸酯，例如它们的通式为

                       Q(NCO)_n

式中