[发明专利]催化剂组合物及其使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于制备包含异氰脲酸酯基团、氨基甲酸酯基团、脲基团和/或缩二脲基团的聚氨酯的催化剂组合物。该催化剂组合物还可用于形成用作热绝缘体的多孔聚合物。

背景技术

包含氨基甲酸酯基团且主要包含异氰脲酸酯基团的硬质泡沫(PIR泡沫)已被知晓一段时间。烃、部分卤化的烃和化学产生的二氧化碳通常在硬质泡沫的制备中用作发泡剂。

溶解在具有高OH值的多元醇中的碱金属羧酸盐通常在硬质泡沫的制备中用作催化剂。通常使用溶解在乙二醇和二乙二醇中的2-乙基己酸钾，其中二醇浓度为25％至50％，这是由于它们的活性和相对低的成本。然而，在硬质泡沫的制备中将相对大量的这些催化剂组合物引入时，该指数被调低至该泡沫的性能水平受到不利地影响的程度。特别地，所述泡沫产品的尺寸稳定性被严重削弱，并且该聚合物的阻燃性由于氨基甲酸酯基团的存在而被降低。

在美国专利5,084,485中，用水来代替高OH多元醇作为碱羧酸盐的溶剂。然而，这种溶液不适合于采用低含量水的制剂，例如在绝缘泡沫或高密度泡沫的形成中使用多异氰酸酯，其中相对大量水的存在是有害的。此外，使用描述于美国专利5,084,485的催化剂组合物作为用于形成PIR泡沫的组分导致不理想的性能。更具体地，如美国专利5,084,485中所描述的，在硬质泡沫制备中用作催化剂的溶解在至少50％水中的相对大量的碱金属羧酸盐，导致大量的残留水和随之形成二氧化碳，二氧化碳的形成不利地影响所述泡沫产品的性能水平，例如脆性较高，由于形成的起到发泡剂作用的二氧化碳限制了使用其它发泡剂例如烃或氢氟烃的可能而引起的尺寸稳定性和热绝缘系数较低，异氰酸酯的消耗较高，和控制所述泡沫密度的能力降低。

因此，存在对如下催化剂组合物的需要，该催化剂组合物包括在溶液中的碱金属羧酸盐或碱土金属羧酸盐，其可用在硬质泡沫制备中，改善了所述硬质泡沫的性能水平，例如阻燃性和尺寸稳定性。

发明内容

根据本发明的实施方式，提供如下催化剂组合物，该组合物包括碱金属羧酸盐与碱土金属羧酸盐中的至少一种和不与多异氰酸酯的异氰酸酯基团反应的溶剂的溶液。

本发明的目的是提供包括碱金属羧酸盐和碱土金属羧酸中的至少一种的催化剂组合物，该组合物用于制备高度交联、尺寸稳定和韧性的PIR泡沫，在该催化剂组合物中，用于所述催化剂盐的溶剂不包含任何大量的可与异氰酸酯反应的OH、NH或NH₂官能团。

本发明的另一目的是提供包括碱金属羧酸盐和碱土金属羧酸中的至少一种的液体催化剂组合物，该组合物能够将稀异氰脲酸酯还原成氨基甲酸酯并能够改善硬质泡沫的阻燃性与机械性能。

本发明的另一目的是提供具有适合在室温下进行处理的粘度的催化剂组合物。

本发明的另一目的是提供基于金属羧酸盐例如碱金属羧酸盐或碱土金属羧酸盐的三聚催化剂，该催化剂在异氰酸酯或异氰酸酯预聚物中具有改善的稳定性。

对本领域技术人员而言将是明显的这些和其它目的通过在基于其中羧酸盐含量为约10重量％至约90重量％的羧酸盐溶液的催化剂组合物存在下，将多异氰酸酯与具有至少两个异氰酸酯反应性氢原子的化合物反应而实现。在所述羧酸盐溶液中的溶剂是基本上没有或没有OH、NH或NH₂官能团的无醇溶剂，从而防止与异氰酸酯形成氨基甲酸酯键，并且不消耗三聚反应所需的异氰酸酯。此外，所述羧酸盐可为选自碱金属羧酸盐和碱土金属羧酸盐中的至少一种。另外，具有至少两个异氰酸酯反应性氢原子的化合物在大于约150的指数下可具有约400至约10,000的分子量。

本文中使用的术语“指数”涉及泡沫的交联度。通常认为如下泡沫具有100的指数，在该泡沫中，用于产生所述泡沫的异氰酸酯的量等于产生所述泡沫所需的异氰酸酯的化学计量或理论量。因此，该指数用于定义欠交联或过交联的程度。依照下面的通式计算该指数：异氰酸酯的总量除以所述制剂OH或NH或NH₂官能团和水所需的异氰酸酯的化学计量。异氰酸酯的化学计量为包括水的所述制剂的所有反应性组分的重量之和除以它们各自的当量重量并乘以所述异氰酸酯的当量重量。此外，OH值是在催化剂组合物中存在的羟基量的度量，并且表示为mg KOH/g催化剂组合物。

发明详述

一种催化剂组合物，其具有选自碱金属羧酸盐和碱土金属羧酸盐中的至少一种在不与多异氰酸酯的异氰酸酯基反应的溶剂中的溶液。