[发明专利]基于硫的盐的聚氨酯催化剂

说明书

本发明公开了利用亚硫酸盐作为催化剂来制备聚氨酯聚合物。具体而言，本发明公开了利用金属盐诸如碱金属盐，以及烷基铵盐如四烷基铵盐作为催化剂来制备聚氨酯聚合物。所述亚硫酸盐可用于制备多种聚氨酯聚合物和聚氨酯泡沫聚合物产品，例如柔性聚氨酯泡沫聚合物、刚性泡沫聚氨酯聚合物、半刚性聚氨酯聚合物、微孔聚氨酯聚合物和喷雾泡沫聚氨酯聚合物以及任何需要催化剂促进形成氨基甲酸酯和脲键的聚合物材料，例如用于涂料、涂层、保护涂层、漆的聚氨酯乳液中的聚合物材料，以及其他聚氨酯或含聚氨酯的材料，诸如热塑性聚合物、热塑性聚氨酯聚合物、弹性体、粘合剂、密封剂等。本发明所含的催化剂的实例包括亚硫酸钠、亚硫酸钾、亚硫酸锂、四甲基亚硫酸铵等。

本申请要求于2014年10月13日提交的申请62/063,109的权益。申请62/063,109的公开内容以引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明的主题涉及基于硫的盐、含有那些盐的催化剂、使用该催化剂制备聚氨酯泡沫的方法以及所得到的泡沫。

背景技术

WO2008138482A1要求保护制备聚氨酯聚合物的方法，在催化剂存在下和在至少一种选自亚硫酸氢盐和偏二亚硫酸盐(disulfite)的硫化物的存在下，当至少一种多元醇与聚异氰酸酯反应而得到聚氨酯聚合物。该公开中所描述的硫化物影响了泡沫混合物的反应性。若所述硫化物的量大，则不可能保持产率，并且需要调节(增加)催化剂水平以保持泡沫升高曲线与没有硫化物的标准混合物相似。因此，WO 2008/138482A1的硫化物的特征在于减少了醛的散发，但是可能不利于超过推荐使用水平的泡沫反应性。

GB 871291涉及亲水性且能够在水中溶胀并吸收大量水的聚酯-聚氨酯泡沫或多孔产品的生产。该公开提供了一种通过引入磺酸盐和/或磺酸基团而为聚酯-聚氨酯泡沫赋予亲水性的方法，其包括在室温至100℃的温度下用碱金属亚硫酸盐或硫酸氢盐的水溶液处理发泡的聚酯-聚氨酯物质。

以上所述的专利以引用的方式并入本文中。

发明内容

本发明涉及使用亚硫酸盐(sulfites)和亚硫酸盐(sulfite salts)作为催化剂，使用所述亚硫酸盐制备聚氨酯泡沫的方法以及所得的泡沫。当使用本发明的亚硫酸盐作为制备聚氨酯聚合物的催化剂时，解决了多个问题。由于本发明的亚硫酸盐能够代替配制物中的胺催化剂，因此排除了与使用胺相关的典型质量问题。通过使用亚硫酸盐而解决的这些质量问题可以包括：PVC染色、窗户雾化、胺气味、由于湿度和热湿度引起的泡沫老化、胺释放以及醛释放，诸如甲醛释放、乙醛释放、丙烯醛释放以及其他含醛化合物的释放。通过本发明的亚硫酸盐催化剂解决的其他问题可以包括部分或全部取代包括有毒和/或可释放的重金属化合物，所述重金属化合物包括过渡和非过渡金属化合物以及基于第12、13、14和15族中的Sn、Hg、Pb、Bi、Zn等以及第3至12族中的金属的盐。

本发明提供了使用基于硫的化合物，特别是亚硫酸盐制备聚氨酯产物的新方法。本发明的亚硫酸盐能够用作促进含异氰酸酯的化合物如聚异氰酸酯和含OH的化合物如多元醇和水之间的反应的催化剂。反应速率足够高，不仅提供聚氨酯聚合物，而且还提供了聚氨酯泡沫。

本发明的亚硫酸盐催化剂还具有优于常规金属盐催化剂和由过渡金属以及非过渡金属制备的有机金属盐催化剂的几个优点，所述过渡金属和非过渡金属诸如第12、13、14、15族中的锡、汞、铅、锌、铋、铁等以及第3至12族中的金属。优点包括减少或排除了从有机片段释放物质，诸如羧酸以及当使用过渡金属和非过渡金属的金属盐和有机金属盐时通常观察到的其他有机释放物。

本发明的一个方面涉及包含至少一种亚硫酸盐和至少一种其他催化剂的催化剂组合物，其中所述其他催化剂包括叔胺、相转移催化剂和至少一种金属催化剂。

本发明的另一方面涉及前述方面，其中所述亚硫酸盐包括具有结构式M₂SO₃的化合物，其中M为选自Na、K、Li、Cs、Ca、Mg、Sr和Ba的金属。