[發(fā)明專利]生產(chǎn)聚氨酯用的酰氨基官能胺催化劑

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 00104726.4
• 申請(qǐng)日: 2000-03-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN1268524A
• 公開(kāi)（公告）日: 2000-10-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳寧;R·V·C·卡爾;M·L·里斯特曼恩;R·P·厄德伍德
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 氣體產(chǎn)品與化學(xué)公司
• 主分類號(hào): C08G18/06
• 分類號(hào): C08G18/06;C08G18/16
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 劉元金,鐘守期

聚氨酯具有各種各樣的用途。例如，聚氨酯彈性體用于汽車零部件、鞋底以及用于要求具備韌性、柔軟性、強(qiáng)度、耐磨性和抗震性等的其它制品。聚氨酯也用于涂料及軟泡沫塑料和硬泡沫塑料。

通常，聚氨酯是在催化劑存在下由多異氰酸酯與多元醇反應(yīng)而制得的。催化劑一般是低分子量的叔胺，例如三亞乙基二胺。

聚氨酯泡沫塑料是在各種添加劑存在下由多異氰酸酯與多元醇反應(yīng)而生產(chǎn)的。作為發(fā)泡劑特別有效的一類添加劑是氟氯烴(CFCs)。由于聚合過(guò)程中反應(yīng)放熱的結(jié)果，CFCs發(fā)生蒸發(fā)并使聚合體生成泡沫塑料。但是，由于發(fā)現(xiàn)CFCs消耗大氣同溫層的臭氧，所以導(dǎo)致強(qiáng)制性地限制使用CFCs。因此，人們極力開(kāi)發(fā)CFCs的替代品以制造聚氨酯泡沫塑料，而水發(fā)泡法則已成為一種重要的替代方法。在這種方法中，發(fā)泡作用是由水與多異氰酸酯反應(yīng)而產(chǎn)生的二氧化碳所引起的。泡沫塑料的制造可采用一步發(fā)泡法，也可以先制成預(yù)聚物，然后在催化劑存在下使該預(yù)聚物與水反應(yīng)形成泡沫塑料。不管采用什么方法，都需要在異氰酸酯與多元醇的反應(yīng)(凝膠化)和異氰酸酯與水的反應(yīng)(發(fā)泡作用)這兩者之間進(jìn)行調(diào)節(jié)，以便制造泡孔相對(duì)均勻的聚氨酯泡沫塑料，而泡沫塑料的特殊性能要求則取決于預(yù)期的應(yīng)用目的，例如可以制成硬泡沫塑料、半硬泡沫塑料以及軟泡沫塑料。

催化劑選擇性地促進(jìn)發(fā)泡或凝膠化的能力是選擇制造具有特殊性能聚氨酯泡沫塑料催化劑所要著重考慮的問(wèn)題。如果催化劑促進(jìn)發(fā)泡反應(yīng)的程度太高，則二氧化碳就會(huì)在異氰酸酯與多元醇發(fā)生充分反應(yīng)之前釋放出來(lái)。二氧化碳將會(huì)從配料中鼓泡逸出，從而導(dǎo)致泡體的破裂并制成質(zhì)量低劣的泡沫塑料。在相反的極端情況下，如果催化劑促進(jìn)凝膠化反應(yīng)太強(qiáng)烈，則大部分二氧化碳將會(huì)在聚合反應(yīng)程度顯著發(fā)生之后才釋放出來(lái)。再則，所制成的劣質(zhì)泡沫塑料的特征在于，其密度高、泡孔破裂或大小不勻，以及還有其它不希望的特性。往往將凝膠化催化劑和發(fā)泡催化劑合并使用以便達(dá)到在泡沫塑料中凝膠化和發(fā)泡作用之間所要求的平衡結(jié)果。

叔胺催化劑已用于生產(chǎn)聚氨酯。叔胺催化劑既能促進(jìn)發(fā)泡作用(水與異氰酸酯反應(yīng)產(chǎn)生二氧化碳)又能促進(jìn)凝膠化(多元醇與異氰酸酯反應(yīng))，而且事實(shí)表明叔胺催化劑對(duì)于保持發(fā)泡與凝膠化反應(yīng)之間的平衡以便制得所需產(chǎn)品是有效的。但是，在生產(chǎn)聚氨酯中用作催化劑的典型的叔胺通常具有刺激性氣味，而且許多叔胺因分子量低而揮發(fā)性太高。在聚氨酯生產(chǎn)過(guò)程中叔胺的釋放會(huì)出現(xiàn)明顯的安全性和毒性問(wèn)題，而且消費(fèi)性產(chǎn)品中釋放出的殘余胺通常也是不符合要求的。

含有酰胺官能基團(tuán)的胺催化劑與沒(méi)有酰胺官能基團(tuán)的相關(guān)化合物相比，其分了量和氫鍵增加，揮發(fā)性和氣味減少。制備聚氨酯時(shí)使用含有酰胺官能基團(tuán)的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于在聚合反應(yīng)過(guò)程中酰胺以化學(xué)方式與氨基甲酸酯鍵合，因此不會(huì)從成品中釋放出來(lái)。但是既含有胺又含有酰胺官能的催化劑結(jié)構(gòu)通常只具有較低到中等的活性，因而以不同程度促進(jìn)發(fā)泡和凝膠化反應(yīng)。

涉及既含有叔胺又含有酰胺官能的化合物的專利文獻(xiàn)的例子列舉如下：

美國(guó)專利3,073,787(Krakler，1963)公開(kāi)了一種制備異氰酸酯泡沫塑料的改進(jìn)方法，其中使用了從3-二烷基氨基丙酰胺和2-二烷基氨基乙酰胺制得的催化劑。

美國(guó)專利4,049,591(McEntire等人，1977)公開(kāi)了一組β-取代的雙-(N，N-二甲基氨基丙基)胺類，作為多異氰酸酯與多元醇反應(yīng)的催化劑。取代基可以是氰基、酰胺、酯或酮。

美國(guó)專利4,248,930(Haas等人，1981)公開(kāi)了幾種用于生產(chǎn)聚氨酯樹(shù)脂的叔胺催化劑。在實(shí)施例中，用雙(二甲基氨基正丙基)胺和N-甲基-N′-(3-甲酰氨基丙基)哌嗪的混合物來(lái)形成PVC/聚氨酯-泡沫層壓品。

美國(guó)專利4,548,902(Hasler等人，1985)公開(kāi)了在纖維素染色應(yīng)用中組合使用多堿性氨基化合物，如3，3′-{[3-(二甲基氨基)丙基]亞氨基}雙-丙酰胺與一種直接或活性染料的技術(shù)。

WO?94/01406(Beller等人，1994)公開(kāi)一組螯合劑，如3-[3-(N′，N′-二甲基氨基丙基)-N-甲基]丙酰胺和3-[3-(二甲基氨基)丙基]丙酰胺，適用于制造順磁性配合物，這類配合物在磁共振診斷應(yīng)用中可用作造影劑。

歐洲專利(Gerkin等人，1997)公開(kāi)了-類胺/酰胺催化劑，例如下列2種化合物：用于形成聚氨酯的用途。據(jù)報(bào)導(dǎo)，這些催化劑由于其與異氰酸酯的反應(yīng)活性而具有低的揮發(fā)性。