[发明专利]一种聚氨酯催化剂及其制备方法，以及一种聚氨酯喷涂硬质泡沫、一种聚氨酯软质泡沫

说明书

本发明公开一种聚氨酯催化剂及其制备方法，以及一种聚氨酯喷涂硬质泡沫、一种聚氨酯软质泡沫。所述聚氨酯催化剂，包含N,N,N’,N”‑四甲基‑N”‑3‑氨基丙基二亚乙基三胺和/或双(四甲基二亚乙基三氨基丙基)胺。所述聚氨酯催化剂的分子量较大，且含有活泼氢基团，可以在制备聚氨酯过程中实现低散发或低VOC。同时该催化剂具有高活性，尤其对异氰酸酯和水的反应有较强的催化效果。异氰酸酯和水的反应生成二氧化碳并放出大量的热，从而加快发泡体系的生长，大量气体的产生也可改善体系的流动性。提高聚氨酯泡沫体系的起发速度以及改善泡沫体系的气味、VOC。

技术领域

本发明涉及一种聚氨酯催化剂，具体的涉及制备该催化剂的方法，和使用该催化剂制备聚氨酯喷涂硬质泡沫和软质泡沫。

背景技术

聚氨酯发泡体系主要包括多异氰酸酯、多元醇、发泡剂、表面活性剂、交联剂、催化剂等。其中催化剂多选用叔胺催化剂，它对发泡反应(水和异氰酸酯产生二氧化碳的反应)和凝胶反应(多元醇和异氰酸酯的反应)都有一定的催化作用。

在发泡过程中，体系中的叔胺催化剂组合需要使发泡反应和凝胶反应达到一定的平衡。如果催化剂整体偏向促进发泡反应，则发泡反应完成时，泡沫网络骨架树脂的强度达到足以使小气泡包陷在内的程度。大部分气体在凝胶反应完成之前产生，粘度增长过慢，小泡并成大泡并逃逸，造成泡沫材料塌陷。反之，如果催化剂整体偏向促进凝胶反应，体系粘度增长过快，那么在产生足够的气泡之前物料就凝胶固化，从而造成高度过低、密度过大的劣质泡沫材料。

目前市场上大宗的叔胺类催化剂例如A1(含70％wt的双(二甲氨基乙基)醚的一缩二丙二醇溶液)、A33(含33％wt的三亚乙基二胺的一缩二丙二醇溶液)、PC5(五甲基二亚乙基三胺)、PC8(N,N-二甲基环己胺)等，大多为易散发的小分子产品，有令人生恶的胺臭气味，在施工过程中或从泡沫成品中会不断迁移出来，对人体健康造成危害。聚氨酯泡沫材料因其良好的性能被广泛用在汽车内饰、座椅等，泡沫中的胺类催化剂是车内气味、VOC的一大主要来源。自2004年，中国《车内空气质量》项目计划正式启动已来，人们对车用聚氨酯材料的气味、VOC要求愈加严格；再到《2017年车内空气质量强制标准》于2017年1月1日起正式执行，使用低散发、低VOC的聚氨酯催化剂成为必然的趋势。同样地，目前在喷涂领域应用广泛的强起发型胺类催化剂为A1、PC5，其在施工过程中会释放出来，对施工人员的呼吸道和视网膜造成严重的毒害，因此喷涂领域对低挥发、低VOC的强起发型类催化剂有较大的需求。

常规小分子叔胺类催化剂的替代品主要有两类，一类是大分子叔胺，一类是带有活泼氢基团的反应型叔胺。大分子叔胺散发性较小，但在泡沫制品使用过程中仍会缓慢的迁移出来。而反应型叔胺上的活泼氢基团会在发泡过程中与异氰酸酯基团发生反应，从而链接到聚氨酯主链上，实现低挥发、低VOC。现有反应型叔胺催化剂因为在反应过程中会链接到聚氨酯主链上，从而降低了其分子移动能力，导致其催化活性在泡沫生长过程中逐步降低。故反应型叔胺催化剂的用量一般是同类型常规叔胺(小分子叔胺，例如五甲基二亚乙基三胺、N,N-二甲基环己胺、二亚乙基三胺等)催化剂用量的2倍，加之反应型叔胺催化剂的售价较高，从而明显增加了配方的成本。因此高活性高效力的反应型叔胺催化剂是发展的趋势。

能强烈地促进水-异氰酸酯(发泡)反应的催化剂包括基于二亚乙基三胺骨架(如五甲基二亚乙基三胺(PC5))和β-(N,N-二甲氨基)烷基醚(如双(N,N-二甲基氨基乙基)醚(A1))的叔胺结构。但五甲基二亚乙基三胺和双(N,N-二甲基氨基乙基)醚具有恶臭和令人不快的气味，并且其分子量较低、易挥发，在泡沫塑料加工过程中极易释放，会产生明显的安全和毒性问题。

现有技术中有报道在结构上与双(N,N-二甲基氨基乙基)醚相关的低臭味的反应型催化剂。CN96120132.0中报道了用于制备聚氨酯的氨基丙基双(氨基乙基)醚的组合物，通过向双(N,N-二甲基氨基乙基)醚分子结构上引入氨基，制备了高效的反应型发泡催化剂产品(N,N,N’-三甲基-N’-氨基丙基双氨乙基醚)。但该专利实施例中缺少对该催化剂对泡沫产品VOC以及气味改善效果的评价以及缺少该产品在喷涂领域的应用评述。