[发明专利]用于制造聚氨酯泡沫的混合金属催化剂组合物和方法

说明书

本发明公开了使用包含至少一种液体铋羧酸盐催化剂和至少一种液体二羧酸二烷基锡配合物的稳定液体催化剂组合物制造聚氨酯泡沫的组合物和方法。所公开的组合物和方法产生具有有利性质但需要较少金属的聚氨酯泡沫。通过这种催化剂组合物和方法制成的聚氨酯泡沫可用于层压板料、建筑板、电器隔热、喷涂隔热、座垫和床垫。

技术领域

本发明涉及催化剂组合物、包含催化剂的组合物和使用所述组合物制造泡沫的方法。

背景技术

聚氨酯泡沫是可配制用于如结构墙、屋顶、冰箱柜和车库门以及床垫、座垫和枕头之类应用的极其通用的材料。聚氨酯泡沫配方师和制造商面对的一个挑战是在提高发泡产品的生产速率的同时平衡泡沫制造法中的竞争反应。发泡产品的制造速率取决于泡沫配制剂的总固化时间。将总固化时间最小化以提高在给定时期内的商业产量是有益的。

几乎所有商业制造的聚氨酯泡沫都借助至少一种催化剂制造。催化剂是有助于促进异氰酸酯和异氰酸酯反应性化合物之间的反应和异氰酸酯聚合反应的化合物。常用于形成硬质聚氨酯泡沫的催化剂的类型可随应用而不同。选择性促进发泡反应(水与异氰酸酯的反应以生成二氧化碳)、胶凝反应(多元醇与异氰酸酯的反应)或三聚物反应(异氰酸酯聚合以形成异氰脲酸酯)的能力是选择适当催化剂时的重要考虑因素。

如果催化剂高度促进发泡反应，则在发生异氰酸酯和多元醇的充分反应之前会释出大量所述二氧化碳，并且二氧化碳会从该配制剂中鼓泡排出，导致产生品质和物理性质低劣的泡沫。相反，如果催化剂太强促进胶凝反应，则在发生显著程度的聚合后会释出相当大部分的二氧化碳。这种泡沫通常将以高密度、破裂或边界不清晰的泡孔和/或其它不希望的特征为特征。最后，在需要生产异氰脲酸酯(三聚物)的那些应用中，如果催化剂在该反应中的早期没有生成足够的热量(放热反应)，则生成的三聚物的量将是低的。再次将产生劣质泡沫，这次以易碎性、不良的尺寸稳定性和不良的燃烧性质为特征。

传统的聚氨酯催化剂组合物和制造聚氨酯泡沫和相关产品的方法描述在下列专利和专利申请中。

美国专利4,572,865描述了连续生产包含具有两个主表面的硬质塑料泡沫芯和在所述主表面的一个或两个上的覆面材料的隔热板的方法，该方法包括沿生产线路传送覆面材料、在覆面材料上沉积包含至少一种起泡剂的塑料混合物的部分膨胀的泡沫体(frothfoam)，和使与覆面材料接触的泡沫体进一步膨胀和固化以形成隔热板。

美国专利3,892,687描述了用于促进聚氨酯泡沫形成的季羟烷基胺催化剂。

美国专利3,993,652描述了在不存在水的情况下制备时对热和储存稳定并在涉及有机异氰酸酯的反应中，如在聚氨酯和聚异氰脲酸酯树脂的生产中表现出高活性的催化剂。

美国专利6,825,238涉及通过芳族多异氰酸酯、多元醇和发泡剂的催化反应形成的聚氨酯泡沫和制备这样的聚氨酯泡沫的方法。

美国专利6,242,555描述了在反应注射成型(RIM)法中使用有机金属催化剂制造弹性体聚氨酯模制品的方法。

上文提出的专利经此引用并入本文。

尽管有机金属化合物，如锡和铋的羧酸盐，在本领域中已知是各种聚氨酯组合物的制造中的有用催化剂，但它们的应用受限于许多所述优选的有机金属化合物在合并形成多组分催化剂组合物时不能形成稳定混合物。在环境条件下，许多这样的混合物导致形成沉淀物，它们干扰许多制造工艺，如喷涂泡沫聚氨酯应用。

美国专利6,242,555例如公开了当有机锡和有机铋催化剂组合用于RIM弹性体聚氨酯制造工艺时，将它们混入反应混合物的分开的组分中(第10栏第19-35行)。在一个实例中，将有机锡催化剂添加到异氰酸酯组分中，而有机铋催化剂包含在多元醇共混物组分中。这是提供各组分的化学和物理稳定性所必需的。这些催化剂直至它们在即将被注射入模具中之前到达RIM混合头时才合并。