[發明專利]關于多元醇和聚氨基甲酸酯的改進

在審

• 申請號: 201680019635.3
• 申請日: 2016-04-06
• 公開（公告）號: CN107406571A
• 公開（公告）日: 2017-11-28
• 發明（設計）人: P·M·S·皮拉德罕;E·納查潘;M·B·埃萊維爾德
• 申請（專利權）人: 國際殼牌研究有限公司
• 主分類號: C08G18/48
• 分類號: C08G18/48;C08G101/00
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所11256
• 代理人: 陳文平,侯寶光

技術領域

本發明涉及聚醚多元醇的制備及其在聚氨基甲酸酯泡沫中的用途。

背景技術

聚氨基甲酸酯(PU)泡沫已在眾多的工業和消費型應用中廣泛使用。這種流行度是由于其寬范圍機械性質和易于加工的性能。

聚氨基甲酸酯通過聚異氰酸酯(例如二異氰酸酯)和多元醇的反應制備。這些組分連同發泡劑、合適催化劑和任選地輔助化學試劑在反應條件下匯集在一起以便制備期望泡沫。在制備聚氨基甲酸酯中，不同反應如擴鏈(生長或凝膠反應)和“發泡”反應同時發生。

為了制備具有適于特定用途的性質的聚氨基甲酸酯泡沫，必須謹慎地平衡許多因素。不同反應必須相對于彼此以最佳平衡速率同時進行，以便獲得良好泡沫結構。為了實現這一情況，必須選擇合適催化劑體系。另外，聚氨基甲酸酯泡沫的性質很大程度上取決于多元醇的發泡和聚合效率，其又由引發劑的結構性質以及聚醚鏈的結構和性質決定。

為了制備高彈性(HR)聚氨基甲酸酯泡沫，使用含有較長的彈性聚醚鏈的多元醇。然而，較長鏈產生較低濃度的羥基，這可導致發泡反應與生長反應的不平衡。

在經取代的環氧烷如環氧丙烷(PO)用于聚醚多元醇的制備時，在聚醚鏈上的末端OH基團為仲性的。因此，這類聚醚多元醇本身比含有末端伯OH基團的聚醚多元醇反應性低。因為與發泡反應相比，凝膠反應用仲OH基團不足夠快速地發生，所以不可能在制備高彈性PU泡沫中直接使用這類含仲OH基團的聚醚多元醇。在這種情況下，在發泡反應結束時，PU網路不足夠強，并且泡沫易于塌陷。

在現有技術中，已經通過‘EO接裝’聚醚鏈來克服這種問題。EO接裝需要環氧乙烷(EO)的許多等效物到仲OH基團封端鏈的末端上的反應。然后，所得聚醚多元醇具有主要EO封端的多元醇鏈，這提供適用于制備高彈性PU泡沫的伯OH基團。

在實踐中，EO接裝僅可使用KOH催化的聚醚形成反應來實現。當在此方法中使用雙金屬氰化物(DMC)催化劑時，更高活性催化劑和伯OH基團的固有活性的組合產生EO在僅幾個聚醚鏈上的長鏈，而非EO基團均勻分布在整個聚醚鏈上。

DMC催化制備聚醚多元醇比傳統KOH催化方法快且高效。所述方法還可在連續系統上運行，而非作為分批方法，進一步增加其效率。

為了在制備HR PU泡沫中使用在DMC催化方法中得到的聚醚多元醇，聚醚多元醇必須經受通過KOH催化的獨立、分批EO接裝步驟。

因此，其將為有利于提供適于直接用于制備高彈性PU泡沫中的可通過DMC催化方法獲得的聚醚多元醇。

發明內容

根據本發明的第一方面，提供聚醚多元醇，含有復合金屬氰化物絡合催化劑殘余物，所述聚醚多元醇具有在2.9到4.5范圍內的官能度、在28到42范圍內的羥值，并且含有在8wt％到60wt％范圍內的隨機分布在整個聚醚鏈中的環氧乙烷部分。

根據本發明的第二方面，提供用于制備聚醚多元醇的方法，包含在復合金屬氰化物絡合催化劑存在下使一種或多種含羥基起始化合物與環氧烷的混合物反應，其中一種或多種含羥基起始物質具有在2.9到4.5范圍內的平均官能度，并且環氧烷的混合物包含在40wt％到92wt％范圍內的環氧丙烷和在8wt％到60wt％范圍內的環氧乙烷。

根據本發明的第三方面，提供具有至少50％的彈性的聚氨基甲酸酯泡沫，所述聚氨基甲酸酯泡沫包含以下的反應產物：(i)含有復合金屬氰化物絡合催化劑殘余物的聚醚多元醇，所述聚醚多元醇具有在2.9到4.5范圍內的官能度、在28到42范圍內的羥值，并且含有在8wt％到60wt％范圍內的隨機分布在整個聚醚鏈中的環氧乙烷部分；和(ii)包含芳香族聚異氰酸酯的成泡反應物。

根據本發明的第四方面，提供用于制備聚氨基甲酸酯泡沫的方法，所述方法包含在具有膠凝和/或發泡活性的一種或多種催化劑的存在下使以下項反應：(i)含有復合金屬氰化物絡合催化劑殘余物的聚醚多元醇，所述聚醚多元醇具有在2.9到4.5范圍內的官能度、在28到42范圍內的羥值，并且含有在8wt％到60wt％范圍內的隨機分布在整個聚醚鏈中的環氧乙烷部分；和(ii)芳香族聚異氰酸酯。

具體實施方式

本發明人已經出人意料地發現，適用于制備HR聚氨基甲酸酯泡沫的聚醚多元醇可在DMC催化方法中通過使用具有高于常見平均官能度的含羥基起始物質和通過將環氧乙烷部分隨機地結合到聚醚鏈中使得環氧乙烷的量(作為環氧烷總量的重量百分比)在8wt％到60wt％范圍內來制得。