[发明专利]具有改进的推进剂气体溶解度的用于快速固化喷涂泡沫的α烷氧基硅烷封端预聚物

说明书

本发明涉及可通过至少一种聚醚多元醇、一种多异氰酸酯和具有至少一个异氰酸酯反应性基团的一种α-烷氧基硅烷的反应获得的α烷氧基硅烷封端预聚物。本发明还涉及制备本发明的α烷氧基硅烷封端预聚物的方法、含有本发明的α烷氧基硅烷封端预聚物的组合物、多组分体系和加压罐，还涉及可通过使本发明的α烷氧基硅烷封端预聚物聚合获得的成型制品。

可喷涂组合物是现有技术中已知的。例如在建筑构造领域中存在用于填充空腔的可喷现浇泡沫。它们特别用于填充门窗框架与周围砌砖之间的间隙和空隙并以良好的防潮性质以及良好的绝热性质著称。这种类型的可喷涂组合物还用于隔绝管道工程线路或填充技术设备中的空腔。

这些上述现浇泡沫通常是聚氨酯（PU）泡沫。这些泡沫基于由具有大量游离异氰酸酯基团的未交联预聚物构成的组合物。游离异氰酸酯基团极具反应性，以致正常环境温度足以使它们在水/湿气存在下互相反应以由该预聚物构造聚合网络。除大气湿度外，具有两个或更多个OH基团的醇、相应的硫醇以及伯胺或仲胺和这些的混合物也是上述异氰酸酯的可能的共反应物。多元醇特别常用于此用途。与多元醇/水的反应产生氨基甲酸酯/脲单元，它们可形成氢键并因此能在固化泡沫中形成部分结晶结构。泡沫硬度、压缩强度和拉伸强度都因此增强。

该组合物常常装入加压罐中并提供推进剂以促进该预聚物在离开加压罐时的发泡。此外，该预聚物的异氰酸酯基团与大气湿度反应以释放二氧化碳，其同样有助于发泡。在这种反应中，参与的异氰酸酯基团转化成胺，其又可以与另外的异氰酸酯基团反应形成聚合网络，即不会从交联反应中损失。

该聚氨酯组合物可作为1K泡沫或双组分（2K）泡沫制造。1K泡沫的固化需要大气湿度的影响，而2K泡沫涉及多异氰酸酯和多元醇的单独储存且它们仅在临排出前互相混合。这种混合过程例如在加压罐的加压体中进行，其内容物随后必须赶快用完，因为无论是否排出泡沫，都会发生聚合。这种类型的系统因此也常被称作1.5K泡沫。

另一种可能性是使用双室加压罐，其中这两种组分仅在出口阀区域中互相混合。2K泡沫优于1K泡沫的主要优点在于明显更快的固化反应，因为其甚至在不存在大气湿度的情况下也会发生。相反，1K泡沫的固化速率取决于大气湿度以及大气湿度扩散到发泡材料中的速率。

上述组合物除预聚物组分外通常还含有其它辅助材料，例如泡沫稳定剂，以及用于加速交联反应的催化剂。所用催化剂主要是有机锡或有机钛化合物，例如二月桂酸二丁基锡。

上述聚氨酯泡沫在固化状态下具有良好的机械和绝热性质并极好附着到大多数被粘物上。

但是，上述聚氨酯泡沫仍含有单体二异氰酸酯——如果该泡沫要用于创伤处理，这是不合意的。

为了降低与上述喷涂泡沫相关的潜在危险，DE 43 03 848 A1描述了最多仅含极低浓度的单体异氰酸酯（如果有的话）的预聚物。但仍存在该预聚物仍具有游离异氰酸酯基团的一定危险，这也不适合医疗用途。

出于上述原因，近年来已开发出不借助游离异氰酸酯基团固化的可聚合可发泡组合物。US 6,020,389 A1例如公开了包含烷氧基-、酰氧基-或肟基-封端的有机硅预聚物的有机硅泡沫。这些化合物通过硅氧烷基团的缩合反应聚合。这些化合物由于它们的长固化时间而不利，因为它们 – 类似于1K聚氨酯喷涂泡沫 – 依赖于大气湿度进行聚合反应。充分反应因此耗时长，特别是对比较厚的发泡层而言。这不仅不方便，还成问题，因为通过喷涂形成的泡沫结构在孔隙壁由于正在进行的聚合反应而产生它们自己的足够强度之前就会部分坍塌。

WO 00/04069公开了烷氧基硅烷封端的聚氨酯预聚物。这些预聚物具有传统聚氨酯骨架，其以传统方式通过双官能异氰酸酯与多元醇的反应获得。使用过量的多官能异氰酸酯以确保预聚物链的各端基具有游离异氰酸酯基团。这些异氰酸酯封端的预聚物随后在进一步反应步骤中与氨基烷基三烷氧基硅烷反应形成所需烷氧基硅烷封端的聚氨酯预聚物。为此特别使用氨基丙基三甲氧基硅烷。由此获得的预聚物带有经由亚丙基间隔基偶联到聚氨酯骨架上的三甲氧基硅烷封端的端基。由于硅原子与聚氨酯骨架之间的亚丙基，这种类型的硅烷也被称作γ-硅烷。

在该固化反应中，γ-硅烷与水反应以除去醇并由此形成Si-O-Si网络，从而固化该预聚物。即使γ-硅烷从毒理学角度看比异氰酸酯封端的聚氨酯预聚物安全，但它们具有固化反应比较缓慢的缺点。通过将大量也用于聚氨酯预聚物的交联催化剂，包括例如二月桂酸二丁基锡添加到γ-硅烷基组合物中，只能部分弥补这一缺点。但是，这在一些情况中对此类组合物的贮存稳定性具有不利的影响。