[发明专利]用于制备聚氨酯泡沫的方法

说明书

本发明涉及一种用于通过以下方式制备聚氨酯泡沫的方法，在发泡剂和特定家族的胺存在下使聚异氰酸酯与多元醇反应。本发明还涉及一种以上方法的聚氨酯泡沫。

技术领域

本发明涉及一种在制备聚氨酯泡沫的方法中用作催化剂的胺。本发明的胺可以用于制备软质、半硬质或硬质聚氨酯泡沫、尤其硬质泡沫。

背景技术

聚氨酯泡沫广泛用作软质泡沫，例如用于汽车座垫、床垫和家具；用作半硬质泡沫，例如用于汽车仪表盘、头枕和扶手；以及用作硬质泡沫，例如用于冰箱和建筑材料。

聚氨酯泡沫主要通过两个反应形成，包括多元醇与聚异氰酸酯的反应(胶凝反应)以形成氨基甲酸酯键，以及异氰酸酯与水的反应(发泡反应)以形成脲键并且放出二氧化碳。在制备聚氨酯泡沫的方法中使用催化剂是高度希望的。催化剂不仅影响反应速率，而且还影响泡沫的固化速率、可模制性、可流动性、泡沫密度和泡沫的特性。用于制备聚氨酯泡沫的催化剂可以分类为发泡催化剂或胶凝催化剂，这取决于它们关于通过水/异氰酸酯相互作用产生CO₂或通过OH/异氰酸酯相互作用的胶凝反应的相对催化活性。发泡催化剂和胶凝催化剂被本领域技术人员分类为弱或强，这取决于它们催化发泡或胶凝反应的相对活力。还存在所谓的平衡催化剂，其在发泡和胶凝反应中具有基本相似水平的催化活性。

广泛已知胺尤其叔胺是用于生产聚氨酯的优异催化剂。工业上用于聚氨酯生产的胺包括三亚乙基二胺、N，N，N′，N″，N″-五甲基二亚乙基-三胺、N，N，N′，N′-四甲基六亚甲基二胺、N-甲基-N′-(2-二甲基氨基乙基)哌嗪、三乙胺、N-甲基吗啉、N-乙基吗啉、以及二甲基环己胺。

已知用作聚氨酯生产的催化剂的胺具有多种缺点。例如，叔胺散发出令人讨厌的强气味。特别地，具有相对低分子量的胺，如二甲基环己胺，散发出极其刺激性气味，并且在发泡过程中通过强气味使工作环境大大恶化。此外，所得聚氨酯产品也具有残留的令人讨厌的气味，或者不利地散发出胺以损害产品的价值。

美国专利号5,605,939披露了双(2，2’-二甲基氨基)乙基醚，其用作用于制备聚氨酯泡沫的催化剂。已知双(2，2’-二甲基氨基)乙基醚是强发泡催化剂，其将导致快速发泡反应。一个缺点是它将引起在使用它的聚氨酯的发泡行为的控制上的困难。这对于某些应用是特别不利的，如模制，其中中等固化速率是优选的，使得聚氨酯泡沫可以在泡沫凝胶之前在模具中充分并均匀地分布。

本发明的一个目标是通过使用具有较小气味和较低挥发性的胺作为催化剂，提供一种用于生产聚氨酯泡沫的方法。本发明的另一个目标是通过使用产生中等固化速率和平衡的胶凝和发泡反应的促进的胺作为催化剂，提供一种用于生产聚氨酯泡沫的方法，本发明的仍另一个目标是通过使用具有良好稳定性特征的胺作为催化剂，提供一种用于生产聚氨酯泡沫的方法。仍另一个目标是通过在聚氨酯泡沫的制备中使用胺用作催化剂，提供一种具有优异的物理特性的聚氨酯泡沫。

发明内容

本发明涉及一种用于通过以下方式制备聚氨酯泡沫的方法，在发泡剂和胺存在下使聚异氰酸酯与多元醇反应，其中该胺具有以下通式：

其中R₁、R₂、R₃、R₄独立地是直链或支链的C₁至C₄烷基、H、或-OH。有利地，R₁和R₂中的至少一个是甲基并且R₃和R₄中的至少一个是甲基。更有利地，R₁、R₂、R₃、R₄独立地是甲基、H、或-OH。

本发明的胺充当用于聚氨酯聚合反应的催化剂。特别地，该胺可以实行平衡的发泡反应和胶凝反应的促进。已经出人意料地发现，该胺可以提供中等固化速率并且其允许使用其的聚氨酯泡沫具有希望的发泡行为。