[发明专利]用于聚氨酯泡沫的胺催化剂

说明书

本申请是分案申请，其母案是申请日为2008年10月3日、申请号为200880121048.0、发明名称为“用于聚氨酯泡沫的胺催化剂”的申请。

相关申请的交叉引用

本申请要求2007年10月12日提交的共同待审的临时专利申请序列号60/979,453的优先权，该临时申请通过引用结合到本文中来。

发明背景

发明领域

本发明涉及聚氨酯和聚异氰脲酸酯泡沫及其制备方法。更具体地讲，本发明涉及刚性聚氨酯和聚异氰脲酸酯泡沫及其制备方法，所述泡沫的特征在于精细均匀的孔结构以及很少或没有泡沫塌陷。所述泡沫通过使用有机多异氰酸酯和多元醇预混物组合物制备，所述组合物包含发泡剂(优选为氢卤烯烃(hydrohaloolefin))、多元醇、有机硅表面活性剂和胺催化剂的组合。

相关技术的描述

称为低密度、刚性聚氨酯或聚异氰脲酸酯泡沫的一类泡沫可用于广泛的绝热应用，包括屋顶系统、建筑面板、建筑外壳绝热、冰箱和冷藏箱。大规模工业上可接受的刚性聚氨酯泡沫的关键因素在于其能够提供多种性能的良好平衡。已知刚性聚氨酯和聚异氰脲酸酯泡沫在适当的低密度下提供突出的绝热性、优异的耐火性和优良的结构性能。由于液体氟烃发泡剂在加工条件下方便使用，泡沫行业在历史上曾使用液体氟烃发泡剂。氟烃不仅由于其挥发性而用作发泡剂，而且还被包封或夹带在刚性泡沫的闭孔结构中，且为刚性氨基甲酸酯泡沫的低热传导性的主要贡献原因。在绝热泡沫应用中使用氟烃作为优选的工业膨胀剂或发泡剂是部分基于与产生的泡沫相关的k-因子。k-因子定义为当垂直跨越物质的两个表面存在1华氏度的温差时，在1小时内，穿过1平方英尺的1英寸厚的均匀物质，通过传导的热能转移速率。由于闭孔聚氨酯类型泡沫的效用是部分基于其绝热性，确定产生较低k-因子泡沫的物质是有利的。

本领域已知在发泡剂、催化剂、表面活性剂和任选的其他成分存在下，通过使多异氰酸酯与多元醇反应来制备刚性聚氨酯和聚异氰脲酸酯泡沫。发泡剂包括烃、氟烃、氯烃、氟氯烃、卤代烃、醚、酯、醛、酮或产生CO₂的物质。多异氰酸酯与多元醇反应时产生的热量使包含在液体混合物中的发泡剂挥发，从而在其中形成气泡。随着聚合反应的进行，液体混合物变成多孔固体，将发泡剂捕获在泡沫的孔中。如果在发泡组合物中不使用表面活性剂，则气泡仅通过液体混合物而不形成泡沫，或形成具有大的不规则孔的泡沫，使其不能用。优选的发泡剂全球变暖潜势低。其中有氢卤烯烃，包括氢卤烯烃(HFO)(其中反式-1，3，3，3-四氟丙烯(HFO-1234ze)特别引起注意)和氢氯氟烯烃(HFCO)(其中1-氯-3，3，3-三氟丙烯(HFCO-1233zd)特别引起注意)。制备1，3，3，3-四氟丙烯的方法公开于美国专利7,230,146和7,189,884。制备1-氯-3，3，3-三氟丙烯的方法公开于美国专利6,844,475和6,403,847。

在许多应用中方便的是在预共混的配料中提供用于聚氨酯或聚异氰脲酸酯泡沫的组分。最通常，将泡沫配料预共混成两种组分。多异氰酸酯和任选的与异氰酸酯相容的原料包含第一组分，通常称为组分“A”。多元醇或多元醇、表面活性剂、催化剂、发泡剂和其他异氰酸酯反应性和非反应性组分的混合物包含第二组分，通常称为组分“B”。因此，通过手动混合(对于小的制备)并优选通过机械混合技术将副组分A和B混合在一起可容易地制备聚氨酯或聚异氰脲酸酯泡沫，以形成块、平板、层压材料、现场浇注面板和其他物品、喷雾施用的泡沫(foam)、泡(froth)，等等。任选地，可将其他成分(例如阻燃剂、着色剂、辅助发泡剂和其他多元醇)加入到混合头(mixing head)或反应部位中。但是，最方便的是将它们均掺入成一个B组分。

双组分系统-特别是使用某些氢卤烯烃(包括HFO-1234ze和HFCO-1233zd)的那些-的缺点是B-副组合物的储存期限。当通过使副组分A和B混合在一起而制备泡沫时，通常得到良好的泡沫。但是，在用多异氰酸酯处理之前，如果将多元醇预混物组合物老化，则泡沫的品质较低，且在泡沫的形成过程中可能甚至塌陷。

现已发现，问题的根源在于某些胺催化剂与某些氢卤烯烃(包括HFO-1234ze和HFCO-1233zd)的反应使得发泡剂部分分解。现已发现，在发泡剂分解之后，高分子聚硅氧烷表面活性剂有机硅表面活性剂(如果存在的话)的分子量不利地改变，导致泡沫结构差。