[發明專利]作為用于聚氨酯組合物的催化劑的鐵(III)絡合化合物

有效

• 申請號: 201280060954.0
• 申請日: 2012-12-12
• 公開（公告）號: CN103974963A
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發明（設計）人: R·堪納斯;U·布爾克哈德特
• 申請（專利權）人: SIKA技術股份公司
• 主分類號: C07F15/02
• 分類號: C07F15/02;C08G18/48
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 馮奕

技術領域

本發明涉及聚氨酯組合物以及用于聚氨酯組合物的催化劑的領域。

背景技術

聚氨酯組合物長期已知并且用于許多范圍。在學術界中通常分為單組分和雙組分聚氨酯組合物。單組分聚氨酯組合物在空氣水分的影響下固化。雙組分聚氨酯組合物包含作為第二組分的固化劑組分，所述固化劑組分主要包含多胺和/或多元醇。在兩種情況下均使用含異氰酸酯基團的化合物或預聚物。

為了加速固化加入催化劑。雖然已知大量聚氨酯催化劑，但是大部分聚氨酯催化劑在氨基甲酸酯化反應(即醇的OH-基團與異氰酸酯基團的反應)方面不是特別選擇性的，而是或多或少地也催化異氰酸酯基團的其它反應，例如脲基甲酸酯的形成和縮二脲的形成或環三聚。特別地，氨基甲酸酯化反應通常與異氰酸酯基團和水的反應競爭，異氰酸酯基團和水的反應造成脲基并且釋放氣態二氧化碳。對于許多聚氨酯組合物，特別是對于其作為粘合劑和密封劑、涂料或澆鑄樹脂的用途而言，所述副反應是干擾性的，因為所述副反應在固化時造成氣泡形成并且因此造成更差的形狀穩定性、更弱的粘附性、更低的機械強度、不滿意的外觀以及過低的可再現結果。對氣泡形成負責的水源自組合物成分(特別是多元醇和填料)的殘余水含量，所述成分即使在干燥過程之后仍然或多或少地濕潤并且通常具有0.01至0.5重量％的殘余水含量；或者源自環境水分，所述環境水分通過從空氣或基材中擴散從而滲透進入組合物，這特別在高的空氣濕度、多孔基材和/或親水多元醇(例如實踐中經常使用的聚醚多元醇)的情況下出現。正是實踐中通常使用的胺催化劑(例如三元胺)和錫催化劑(例如羧酸二烷基錫)經常造成明顯的氣泡形成。聚氨酯組合物中的殘余水含量還造成水解敏感的催化劑(例如羧酸鉍)在組合物使用之前更長的保存(儲存)時失活，這不利地影響固化速度和機械性能。此外，對于一些已知的催化劑(例如羧酸二烷基錫)，經固化組合物在熱負荷下的耐受性不足，其中催化劑造成分子量下降，即解聚，并且損失機械強度。此外，許多已知的催化劑在室溫下為固體并且在聚氨酯起始材料或增塑劑中難以溶解，使得為了其在室溫下固化的組合物中的應用必須使用有機溶劑。最后，一些已知的催化劑，特別是基于重金屬化合物的那些，具有毒性危險。

使用鐵(III)絡合化合物作為用于可固化物料(例如聚氨酯組合物)的催化劑是已知的。例如US-A4,871,854和US2007/00110644描述了三(乙酰丙酮)鐵(III)作為催化劑。但是三(乙酰丙酮)鐵(III)為晶體的、高熔點的并且在組合物中僅以很少量溶解，使得必須使用有機溶劑或者必須在高的固化溫度下操作，才能利用催化潛力。雖然同樣作為催化劑已知的羧酸鐵(III)，如三(2-乙基己酸)鐵(III)可以更好的溶解，但是其為水解敏感的并且因此在儲存時相對迅速地失活。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的上述缺點。特別地，本發明的目的在于提供催化劑，所述催化劑造成如下性質的改進或如下性質的協調。

所述催化劑的特征應當在于在氨基甲酸酯化反應(即醇的OH-基團與異氰酸酯基團的反應)方面的高的催化活性和選擇性，并且能夠實現由多官能醇(多元醇)和多異氰酸酯迅速地和盡可能少受水分影響地構建機械性能高的聚氨酯聚合物。此外，所述催化劑應當具有足夠的耐水解性，以在常規儲存條件(即室溫或略微升高的溫度)下在數月之內保持在含殘余水的多元醇組合物中而無劇烈的活性損失。此外，所述催化劑應當盡可能少地降低經固化的聚氨酯聚合物的耐熱性。此外，所述催化劑應當在室溫或略微升高的溫度下為液體或在聚氨酯起始材料或增塑劑中良好溶解，以便其可以以簡單的方式用在在室溫下固化的無溶劑體系中。最后，所述催化劑應當具有盡可能低的毒性。

目前已經出人意料地發現根據權利要求1的具有期望性質的新型鐵(III)絡合化合物。新型鐵(III)絡合化合物具有式Fe(L)_x(Y)_3-x，其中x表示1、2或3，Y表示帶一個負電荷的配體和L表示式(I)的配體，

其中R¹和R²彼此獨立地表示氫基、具有1至10個碳原子的一價飽和或不飽和的烴基，或一起表示具有3至6個碳原子的二價亞烷基，和

R³和R⁴彼此獨立地表示氫基、具有1至12個碳原子的任選包含雜原子的一價飽和烴基，或者一起表示具有3至6個碳原子的任選包含雜原子的二價亞烷基。