[发明专利]使用叔胺化合物和路易斯酸的混合物作为催化剂制备的聚氨酯

说明书

相关申请的交叉引用 

本申请要求2011年9月21日提交的美国临时申请61/537,110的优先权。 

技术领域

本发明涉及由多异氰酸酯和异氰酸酯反应性物质制备聚合物的方法。本发明特别适用于制备浇注聚氨酯弹性体。 

背景技术

很多实心或微孔聚氨酯弹性体使用浇注弹性体方法制造。这些弹性体通过使高当量多元醇和增链剂物质与多异氰酸酯化合物反应制备。因为通常期望形成高挠性的橡胶质产品，增链剂在制剂中的量通常稍少。弹性体如下制备：将起始原料混合，将混合物转移至模具中，在模具中通常在施加热量的情况下混合物固化。高当量多元醇的一些或全部可以在预备步骤中与多异氰酸酯预反应形成异氰酸酯封端的预聚物或准预聚物。然后使这样的预聚物与增链剂和任选剩余部分的高当量多元醇在模塑步骤中反应。 

开启时间(Open time)在浇注弹性体法中是非常重要的。一旦将起始原料混合，则必须使它们保持未固化的可流动状态几分钟以允许混合物脱气(在大多数情况)并转移进模具。如果反应进行得过快，那么模具可能未完全填满和/或在部件中出现流线或其它缺陷，这可能会导致高废品率。 

但是，一旦模具被填满，则期望快速固化，从而减少循环时间和最大化模具利用率。 

浇注弹性体法通常选择有机汞化合物作为催化剂。有机汞催化剂提供重要的性质组合，这是极难用其它催化剂体系再现的。这些有机汞催化剂提供非常期望的固化模式，其中先是长的开启时间，然后是快速的固化。有机汞催化剂的第二个特性是它们制得具有非常需要的物理性质和机械性能的聚氨酯弹性体。 

但是从环境和工人接触的观点来看，汞催化剂是不期望的，在很多法规 中这些催化剂正要被淘汰。因此，需要替换的催化剂体系。这种替换的催化剂体系理想地将会提供有机汞催化剂的特性，包括所需的固化模式，产品中良好的性质发展，和良好的表面外观。 

发明内容

本发明一方面是制备基于多异氰酸酯的聚合物的方法，包括：形成包含至少一种多异氰酸酯、至少一种具有至少两个异氰酸酯反应性基团的异氰酸酯反应性化合物、和至少一种催化剂的反应混合物，然后使所述反应混合物固化以形成聚合物，其中所述催化剂包含至少一种分子量为至多300的叔胺化合物和0.01至1.0摩尔的非催化性、非质子、含金属的路易斯酸的混合物，基于每摩尔所述分子量为至多300的叔胺化合物。 

具体实施方式

出乎意料地，已经发现路易斯酸的存在可在很多聚氨酯体系中提供长的开启时间，而又仍可提供合理的脱模时间。仍更出乎意料地，通过操纵路易斯酸与叔胺化合物的比率可以调节体系的反应性。通过增加路易斯酸与叔胺化合物的比率，可以获得较长的开启时间(在恒定的叔胺化合物水平下)。这使得可以简单的方式调节形成聚氨酯的体系的反应性。另一个优点是，为实现在固化中的显著延迟，仅需要少量的路易斯酸，相对于叔胺化合物的量。 

而且，获得的聚合物性质非常类似于通过汞催化剂提供的那些性质。 

本发明也是氨基甲酸酯催化剂，其包含分子量为至多300且至少部分由非催化性、非质子、含金属的路易斯酸封闭的叔胺化合物。 

叔胺化合物包含至少一个叔胺基团且分子量为至多300。叔胺化合物可以含有一个或多个可与异氰酸酯基团反应的基团，例如羟基、伯胺基团或仲胺基团，但是在优选的实施方式中叔胺化合物不含这样的异氰酸酯反应性基团。