專利名稱：用于提高聚氨酯泡沫性能的添加劑的制作方法
用于提高聚氨酯泡沬性能的添加劑
與相關(guān)串請的交叉引用
本申請要求2010年7月9日提交的美國臨時申請?zhí)?1/362964的權(quán)益。申請?zhí)?61/362964的公開內(nèi)容在此通過引用并入。
發(fā)明背景
本發(fā)明的主題內(nèi)容涉及聚氨酯泡沫制劑和用于制造聚氨酯泡沫的方法。
開發(fā)能夠改進聚氨酯泡沫的物理性質(zhì)的添加劑的是極為重要的，因為這些添加劑能夠使用更加環(huán)境友好的制造聚氨酯泡沫所必需的組分，而不損害最終產(chǎn)品的機械性能。 聚氨酯泡沫通過在催化劑、典型為叔胺存在下多異氰酸酯與多元醇的反應來生產(chǎn)。不幸的是，叔胺催化劑可能是惡臭的，并且由于其低分子量而可能具有高揮發(fā)性。為了克服這個問題，聚氨酯制造商通過使用非揮發(fā)叔胺催化劑，設(shè)法獲得了無胺排放的產(chǎn)品。叔胺在聚氨酯泡沫中的保留可能由所述胺的低揮發(fā)性造成，或者更典型情況下，如果叔胺含有異氰酸酯反應性基團·，所述叔胺將變成聚氨酯聚合物的一部分。無論低揮發(fā)性是由于胺的固有性質(zhì)還是由于它摻入到聚氨酯聚合物中，這些叔胺在最終產(chǎn)品中的存在可能使聚氨酯聚合物在暴露于熱和潮濕時經(jīng)歷降解。
美國專利號4258141公開了使用氰酸衍生物制造軟質(zhì)聚氨酯泡沫的方法。所述方法涉及通過將二苯基甲烷二異氰酸酯與官能度大于2的多亞苯基多亞甲基多異氰酸酯的混合物(其中以所述混合物的總重量計含有40至90wt. %的二苯基甲烷二異氰酸酯)、多元醇、作為消焰劑的氰酸衍生物例如氰胺、雙氰胺、胍、雙胍、三聚氰胺、三聚氰酸烷基酯酰肼和酰胺、發(fā)泡劑以及可能的擴鏈劑和其他添加劑進行反應，來制造阻燃軟質(zhì)聚氨酯泡沫的方法。氰酸衍生物以基于異氰酸酯混合物的重量的10至70wt. %、優(yōu)選20至50wt. % 的量，向可發(fā)泡聚氨酯混合物添加。這些高的氰酸衍生物水平作為懸浮液向反應混合物添加，并且對于確保阻燃性來說是必需的。因此，根據(jù)該發(fā)明，在基于TDI的泡沫中需要至少 4. 6pphp氰基胍,在MDI泡沫中需要至少5. 9pphp氰基胍。氰基胍在反應混合物中的不良溶解性要求將這種材料作為懸浮液而不是在溶液中分配。
美國專利號3931064公開了一種基于異氰酸酯的聚合泡沫材料，其含有轉(zhuǎn)變溫度不超過300°C的分散的顆粒狀的低軟化點無機氧化物玻璃，以及任選的能夠在高于150至 400°C范圍內(nèi)的溫度下加熱后釋放出不可燃氣體的發(fā)泡劑。該發(fā)明涉及在基于異氰酸酯的泡沫、特別是基于異氰酸酯的硬質(zhì)泡沫中摻入低軟化點玻璃、特別是磷酸鹽玻璃，其提供了一定程度的阻燃性，并且與含有常規(guī)阻燃添加劑的泡沫的燃燒相比，也可以在泡沫燃燒后產(chǎn)生較少的煙。
美國專利申請公開號2007/0197672 Al公開了可發(fā)泡的單組分聚氨酯組合物，其含有高官能度的半預聚物和水合鹽。
前面指出的專利和專利申請在此通過引用并入。
發(fā)明簡沭
本發(fā)明通過提供含有胍衍生物的添加劑組合物和使用所述組合物生產(chǎn)軟質(zhì)聚氨酯泡沫的方法，解決了與常規(guī)泡沫制劑和方法相關(guān)的問題。這樣的化合物的實例包括胍、氰基胍、胍鹽酸鹽、胍磷酸鹽、胍硫酸鹽、1-乙?；?、硝基胍、1-鄰甲苯基-雙胍及其混合物中的至少一種。含有這些添加劑的聚氨酯制劑可以生產(chǎn)泡沫制品，其在加速潮濕老化試驗下具有更好的環(huán)境物理性質(zhì)以及提高的穩(wěn)定性。
在本發(fā)明的一個方面，這些添加劑能夠提高最終聚氨酯產(chǎn)品的尺寸穩(wěn)定性。例如， 當在加熱模具中生產(chǎn)軟質(zhì)泡沫時，在將泡沫部件從模具中拔出后，由于它們可能失去其尺寸穩(wěn)定性并收縮，因此必需將所述泡沫部件壓碎。收縮的產(chǎn)生是由于軟質(zhì)模塑泡沫含有相對高的封閉孔百分率，當被捕集的氣體冷卻時泡沫由于內(nèi)部壓力喪失而塌陷。本發(fā)明的方法利用可以起到開孔劑作用的胍衍生物，使尺寸穩(wěn)定性的喪失(收縮)降至最低。本發(fā)明的組合物和方法提供的優(yōu)點在于，在軟質(zhì)泡沫在加熱模具中生產(chǎn)的情形中可能不需要泡沫壓碎，并且在自由起發(fā)(free rise)泡沫的情形中將發(fā)生較少的泡沫收縮。這導致廢料降至最低，并提供具有高質(zhì)量(高尺寸穩(wěn)定性)的產(chǎn)品。此外，這些添加劑的使用將產(chǎn)生在環(huán)境下和潮濕熱老化后均具有優(yōu)良物理性質(zhì)的泡沫。
在本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明的添加劑改善了環(huán)境條件下的物理性質(zhì)，也提高了聚氨酯聚合物在熱濕存在下老化時的穩(wěn)定性。尤其當使用非排放性(non-emissive)催化劑/添加劑組合時，環(huán)境物理性質(zhì)可以變得類似或非常類似于揮發(fā)性催化劑。此外，這些添加劑可以允許使用環(huán)境上更加友好的胺產(chǎn)品，所述胺產(chǎn)品在無胍衍生物添加劑情況下使用時一般不能與標準胺催化劑的性能相匹敵。
在本發(fā)明的另一方面，為了產(chǎn)生聚氨酯泡沫的物理性質(zhì)的期望改進，將添加劑 (例如氰基胍)溶解。此外，胍衍生物(例如氰基胍)的量以低于約2. Opphp的量使用在泡沫預混物或泡沫前體中(例如低于約2. Opphp,典型地低于約2. 5PPHP)。
在本發(fā)明的另一方面，將添加劑(例如胍衍生物)用于DICY的量低于約1. OPPHP DICY的泡沫預混物或泡沫前體 中(以便例如將由過度開孔造成的泡沫塌陷降至最低)。
發(fā)明詳述
泡沬的制備
本技術(shù)領(lǐng)域已知的各種類型中的任一種泡沫，可以利用本發(fā)明的方法，使用已添加有至少一種胍衍生物和胺催化劑的典型聚氨酯制劑來制造。胍衍生物的量可以變化，但是典型地在約O. Olpphp至約1. Opphp的范圍內(nèi)。例如，具有本文描述的優(yōu)良物理性質(zhì)的軟質(zhì)聚氨酯泡沫典型地以所指示的量包含下面表I中所示的組分。表I中所示的組分將在后文中詳細討論。
表1、聚氨酯組分
權(quán)利要求
1.一種泡沫前體，其包含至少一種多元醇，至少一種發(fā)泡劑，至少一種催化劑和至少一種胍衍生物。
2.權(quán)利要求1的泡沫前體，其中所述胍衍生物包含選自胍、胍鹽酸鹽、胍磷酸鹽、胍硫酸鹽、氰基胍、1-乙?；?、硝基胍、1-鄰甲苯基-雙胍及其混合物中的至少一種。
3.權(quán)利要求2的泡沫前體，其中所述催化劑包含至少一種叔胺。
4.權(quán)利要求2的泡沫前體，其中所述胍衍生物包含氰基胍。
5.權(quán)利要求1的泡沫前體，其中所述多元醇包含至少一種聚醚多元醇。
6.權(quán)利要求1的泡沫前體，其中所述發(fā)泡劑包含水。
7.權(quán)利要求1的泡沫前體，其還包含至少一種表面活性劑。
8.權(quán)利要求7的泡沫前體，其中所述表面活性劑包含至少一種硅氧烷表面活性劑。
9.一種制造泡沫的方法，所述方法包括將權(quán)利要求1的前體與至少一種異氰酸酯在足以產(chǎn)生穩(wěn)定泡沫的條件下進行反應。
10.權(quán)利要求9的方法，其中所述異氰酸酯包含ro1、TDI和MDI中的至少一種。
11.權(quán)利要求10的方法，其中所述異氰酸酯包含TDI。
12.權(quán)利要求9的方法，其中2-氰基胍的量低于約1.0ΡΡΗΡ。
13.權(quán)利要求9的方法，其中胍衍生物的量低于約2.5PPHP。
14.一種泡沫，其通過權(quán)利要求9的方法來制造。
全文摘要
公開了制造軟質(zhì)聚氨酯泡沫的聚氨酯泡沫組合物和方法。聚氨酯泡沫在包含胍衍生物的添加劑存在下進行生產(chǎn)。當聚氨酯制劑中存在這些添加劑時，觀察到物理性質(zhì)例如空氣流動、尺寸穩(wěn)定性、拉伸性、撕裂、伸長率和泡沫硬度的改善。此外，這些添加劑能夠使聚合物在潮濕老化條件下的降解減至最低，產(chǎn)生具有更好機械性質(zhì)的泡沫產(chǎn)品。
文檔編號C08J9/00GK103003327SQ201180033973
公開日2013年3月27日 申請日期2011年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月9日
發(fā)明者J·J·伯登尤科, J·D·托拜厄斯, R·J·凱勒, Y-M·杰翁 申請人:氣體產(chǎn)品與化學公司