[发明专利]聚氨酯延迟催化剂

说明书

本申请要求2010年1月27日提交的美国临时申请No.61/298,821的优先权。

本发明涉及用于聚氨酯配方的延迟催化剂。

聚氨酯在工业上是以多异氰酸酯与多元醇或多元胺化合物的反应生产的。所述反应几乎总是受到催化以提供足够短的固化时间使制造方法经济可行。

某些制造方法需要延迟固化。例如，某些制造方法需要制备聚氨酯形成混合物，然后在它固化之前施加一些其他材料。在所述混合物生成高分子量并变得太粘稠而不能处理之前，可能需要一定的“作业时间”以施用混合物并对其做进一步操作，所述“作业时间”在某些方法中可以多达数分钟。这类方法的例子包括靠背垫纺织品制造、汽车挡风玻璃装置以及某些类型的强化复合材料例如汽车顶篷的制造。在所有这些方法中，在初始固化中需要一些延迟，以提供足够的时间来施用和操作聚氨酯形成混合物。然而，在一些预定的“作业时间”后，又通常希望反应混合物快速固化。快速固化允许制造设备在每单位时间内处理更大量的产品，因此可以增加生产速率并降低制造成本。

以前提供延迟固化的尝试集中在选择催化剂上。各种类型的延迟催化剂是已知的。一些只不过是相对无活性的催化剂，并且所述延迟作用主要是人为的总体减慢的固化。这些催化剂可以提供良好的作业时间，但是缓慢固化意味着在线加工速度缓慢和/或模内停留时间长，因此这些催化剂常常不用于工业方法中。

其他延迟催化剂是热活化类型的。这些类型当中有囊封的催化剂，其中活性催化材料被包埋或囊封在热敏材料中，所述热敏材料在预定温度下熔化或热降解。这些材料可以提供延迟作用以及快速固化(一旦变得活化后)，但是活化温度通常远高于环境温度。因此，如果聚氨酯体系被加热到例如60℃或更高时，可以使用这种类型的催化剂，但是如果在较低的温度下需要催化活性，则它们不会较好起作用，并且在模具温度低于约80℃时，常常不能提供足够快速的固化。

另一种类型的延迟催化剂是封闭的催化剂。这些催化剂最典型的是用化合物例如有机酸封闭的叔胺，即使一些封闭的有机锡催化剂也是已知的。各种封闭的胺催化剂是商业可用的，包括羧酸封闭的三乙二胺、二(二甲基氨基乙基)醚和1，8-二氮杂双环-5.4.0-十一烯-7(DBU)催化剂。用2-乙基己酸、1，2，4-三唑和邻苯二甲酸(1，2-苯二羧酸)封闭的DBU催化剂都是商业可用的。另外，胺封闭的锡(IV)化合物，例如USP 5491174中描述的那些，也是商业可用的。

一些方法在可能达到约40℃的温度下，需要长开放时间。夏季期间，在没有进行环境控制的生产设施中，有时会遇到这种温度。原料在这样的情况下通常维持在环境温度下，因此当它们被放在一起以形成聚氨酯形成反应混合物时，已经变热了。在这些方法中，理想的催化剂体系应当即使在最高40℃的温度下也能提供长作业时间，然后提供快速固化。某些汽车顶篷制造方法将尤其受益于这样的催化剂体系。

本发明在一方面是包含5∶95至约30∶70重量比的1，2，4-三唑封闭的1，8-二氮杂双环-5.4.0-十一烯-7和邻苯二甲酸封闭的1，8-二氮杂双环-5.4.0-十一烯-7的混合物的聚氨酯催化剂体系。

本发明还是制备聚氨酯和/或聚脲聚合物的方法，其包含在40℃或更低的温度下、在5∶95至约30∶70重量比的1，2，4-三唑封闭的1，8-二氮杂双环-5.4.0-十一烯-7和邻苯二甲酸封闭的1，8-二氮杂双环-5.4.0-十一烯-7的混合物存在下，将至少一种异氰酸酯反应性化合物与至少一种有机多异氰酸酯混合，然后将由此产生的混合物加热到至少60℃的温度以固化所述混合物并形成聚氨酯和/或聚脲聚合物。

在特别关注的一个方面中，本发明是制备纤维强化聚氨酯的方法，其包含：

a)向至少一种强化纤维施加聚氨酯形成组合物，以形成浸渍的纤维强化垫层，和

b)在足以固化所述聚氨酯形成组合物的升高的温度下模制所述浸渍的纤维强化垫层，以形成模制的纤维强化聚氨酯，

其中所述聚氨酯形成组合物包括多元醇或多元醇混合物、有机多异氰酸酯和催化剂，其中所述催化剂是5∶95至约30∶70重量比的1，2，4-三唑封闭的1，8-二氮杂双环-5.4.0-十一烯-7和邻苯二甲酸封闭的1，8-二氮杂双环-5.4.0-十一烯-7的混合物。本方法的步骤a)可以是如下执行：

a-1)用聚氨酯形成组合物浸渍多孔聚合物，

a-2)向浸渍的多孔聚合物的至少一个面施加强化纤维以形成所述浸渍的强化垫层。