[发明专利]异氰酸根合封端前体及制备其的方法

说明书

发明领域

本发明涉及异氰酸根合封端前体(isocyanato terminated precursor)及制备异氰酸根合封端前体的方法。

发明背景

由于具有广阔范围的机械性质和相对易于加工及成型的性能，塑料泡沫和人造橡胶被发现广泛用于多种工业和消费应用。特别是，聚氨酯泡沫和人造橡胶被发现良好地适用于多种应用。例如，汽车包含大量部件，比如，车厢内部的配件包括聚氨酯泡沫和人造橡胶。这些聚氨酯泡沫典型地被分为软质泡沫、半硬质泡沫或硬质泡沫，且软质泡沫往往比硬质泡沫更柔软、密度更低、更易弯曲、施压后更易发生结构性回弹。

当异氰酸酯(NCO)基团(或A-副反应物)与羟基(OH)及其它活性氢基团(或B-副反应物)反应时，就形成氨基甲酸乙酯。特别是，在异氰酸酯基团与羟基之间反应，就形成氨基甲酸酯键合(或氨基甲酸乙酯键)。所述聚氨酯聚合物的形成反应发生在每分子多于一个异氰酸酯基团的物质(或A-副反应物)与每分子多于一个羟基或其它活性氢基团的物质(B-副反应物)之间。生产聚氨酯最常用的方法是通过多元醇(B-副反应物)与异氰酸酯(A-副反应物)的反应，该反应形成主链氨基甲酸乙酯基团。也可以加入交联剂。取决于最终氨基甲酸乙酯产物的期望质量，可以改变其精确的配方。配方的变化包括每种反应物的类型和数量。

尽管植物基聚氨酯泡沫已在不同的聚氨酯泡沫市场中使用，但植物基聚氨酯泡沫的使用还没有被工业界接受，比如汽车工业。例如，植物基聚氨酯还不能满足在汽车内部部件中使用的规范要求。

因此，需要提供由相对高级别的生物基原材料制成的高质量聚氨酯产物。

发明简述

本发明一般地提供用于制备相对高质量聚氨酯产物的异氰酸根合封端前体及制备其的方法。所述异氰酸根合封端前体由相对高级别的生物基原材料制成。依照本发明的另一个示例，所述异氰酸根合封端前体可随后用作A-副反应物以制备聚氨酯产物或泡沫。所述异氰酸根合封端前体可与来自标准石化聚醚多元醇的B-副反应物反应，以生产相对高质量的聚氨酯泡沫。取决于所选择的多元醇，泡沫适用于多种应用，其范围从汽车座椅到刚性结构的氨基甲酸乙酯配件。

在一个方面，本发明提供一种制备用于聚氨酯的异氰酸根合封端前体的方法。所述方法包括在温度达到80摄氏度及压力约1个大气压下，加热每分子含有约2个或更多个异氰酸根合基团的异氰酸酯。所述方法进一步包括将每分子含有约2个或更多个羟基的改性植物油以至少2∶1的异氰酸酯与植物油的摩尔当量比与所述异氰酸酯混合预定时间段，以形成异氰酸根合封端前体。

在另一个方面，所述异氰酸酯是1，1’-亚甲基双[异氰酸根合苯]、多亚甲基多亚苯基异氰酸酯、以及甲苯二异氰酸酯的任一异构体或异构体比率(isomer ratio)中的至少一种。

在另一个方面，混合包括使改性植物油与异氰酸酯反应以形成异氰酸根合封端前体；以及将另外的异氰酸酯与异氰酸根合封端前体混合。

在另一个方面，改性植物油具有在约25至70摄氏度之间的温度。

在另一个方面，异氰酸酯的温度在约25至70摄氏度之间。

在另一个方面，所述方法包括将异氰酸根合封端前体冷却至室温。

在另一个方面，混合使改性植物油与异氰酸酯反应，以便以如下反应形式来定义异氰酸根合封端前体：

HO-R-OH+(2+n){OCN-Ar-CH₂-[Ar(NCO)-CH₂]_x-Ar-NCO}

          ------------------>

OCN-Ar-CH₂-[Ar(NCO)-CH₂]_x-Ar-NHCOO-R-OOCHN-Ar-[CH₂-Ar(NCO)]_x-

     ...CH₂-Ar-NCO+n{OCN-Ar-CH₂-[Ar(NCO)-CH₂]_x-Ar-NCO}，

其中x大于或等于0，且其中n大于或等于0。

在另一个方面，所述方法包括在室温下加入达到约0.002重量百分比的磷酸。

在另一个方面，所述方法包括在室温或更高温度下加入达到约90重量百分比的1，1’-亚甲基双[异氰酸根合苯]。

在另一个方面，所述方法包括在室温或更高温度下加入达到约90重量百分比的多亚甲基多亚苯基异氰酸酯。

在另一个方面，所述方法包括在室温下加入催化剂。