[发明专利]用来制备聚氨酯泡沫塑料的羟甲基奎宁环催化剂组合物

说明书

本申请是一九九五年六月五日提交的申请序号为08/463154的申请的部分继续申请。

本发明涉及用来在制备聚氨酯泡沫塑料中催化氨基甲酸乙酯反应的叔胺催化剂。

聚氨酯泡沫塑料已为人们所熟知，并且被用于汽车、住房建筑和其它工业中。泡沫塑料通常分为硬质、微孔或软质的。一般来说，在聚氨酯泡沫塑料的制备中，使用叔胺催化剂以加速多异氰酸酯与水的反应以产生作为发泡剂的二氧化碳和加速与多元醇的反应以促进胶凝。叔胺通常具有恶臭并且是刺激性的，并且由于分子量低，许多都是高挥发性的。在泡沫塑料的形成过程中叔胺的释放会明显地引起安全性和毒性的问题，并且残余胺从消费产品中的释放通常也是不合需要的。

含有伯和/或仲羟基官能团的胺催化剂与不含有该官能团的相应结构相比通常具有有限的挥发度和较低的气味。此外，含有羟基官能团的催化剂在化学反应期间化学键合到氨基甲酸乙酯中，不会从成品中释放出来。实施这一概念的催化剂结构一般具有低到中度的活性，设计主要用来促进发泡(水-异氰酸酯)反应。

U.S.4957944公开了用作制备聚氨酯泡沫塑料的催化剂的某些二甲基氨基亚烷基氧基异丙醇。

U.S.5071809公开了用来制备聚氨酯泡沫塑料的、含有仲醇官能团的叔胺催化剂。该含有仲醇官能团的叔胺是这样制备的：使烯腈与具有至少一个仲羟基官能团的酯族多元醇反应，接着用仲脂族或环脂族胺，包括那些含有杂原子的仲脂族或环脂族胺，将所得氰基烷基化的多元醇还原烷基化。

U.S.4590223公开了通过N-烷基哌嗪与氧化烯的反应来制备含有仲醇的叔胺的方法。

在这些结构中优选仲醇官能团，因为这样的催化剂表现出其促进水-异氰酸酯反应及其本身与异氰酸酯的反应性所需的平衡。与此相反，含有伯醇的催化剂与异氰酸酯迅速反应，因而需要很高的使用浓度。含有叔醇的催化剂与异氰酸酯反应缓慢，但是由叔醇形成的氨基甲酸乙酯的热稳定性差。参见G.Oertel编辑的″PolyurethaneHandbook，″Hanser Publishers，Munich，1985，pp.82，84和H.J.fabris，″Advances in Urethane Science and Technology，″第6卷，TechnomicPublishing Co.，Westport，CT，1978，pp.173-179。这些氨基甲酸乙酯在大大低于泡沫塑料本身的分解温度的温度下可降解和释放出催化剂。游离胺随后将加速泡沫塑料的分解。

对于许多聚氨酯泡沫塑料的制造来说，能够强烈提高多元醇-异氰酸酯(胶凝)反应的催化剂是必须的。三亚乙基二胺(1，4-二氮杂二环[2，2，2]辛烷)被广泛地用于此目的。奎宁环(1-氮杂二环[2.2.2.]辛烷)也可用作胶凝催化剂，特别是在多元醇含有优势量的仲羟基基团时(U.S.3036021)。对于聚氨酯泡沫塑料的制备，奎宁环比三亚乙基二胺的活性更大。三亚乙基二胺和奎宁环都是挥发性材料，并且不会保留在泡沫塑料中。

U.S.3036021也公开了1-氮杂二环辛烷基团及其烷基、氨基、羟基、硝基、烷氧基和卤素衍生物作为胶凝催化剂的用途，尽管催化剂结构对活性或混入泡沫塑料的适用性的影响没有区别。

U.S.4186040公开了用来分散3-quinuclidinyl benzylete的固体、焰火制造的组合物，该组合物主要由3-quinuclidinyl benzylete和混入固体发泡的聚氨酯粘合剂中的氧化剂组成。未提供任何关于quinuclidinylbenzylete可用作催化剂或TEDA替代物的信息。此外，quinuclidinylbenzylete并不保留在泡沫塑料中。

U.S.5143944公开了3-奎宁醇及其烷氧衍生物的用途，它们都含有作为高活性、高选择性凝胶催化剂并反应及保留在泡沫塑料中的仲醇。

U.S.4546185公开了用作药物中间体的3-羟甲基奎宁环的合成方法。未提供任何关于3-羟甲基奎宁环可用作聚氨酯催化剂的信息。

本发明提供用来催化异氰酸酯的三聚作用和/或异氰酸酯与含活泼氢化合物例如氨基甲酸乙酯的反应以制备聚氨酯的催化剂组合物。该催化剂组合物是一类羟基官能的胺，它包括由下述式IA代表的3-羟甲基奎宁环(即3-羟甲基-1-氮杂二环[2.2.2]-辛烷)及3-羟甲基奎宁环的3-取代衍生物和由下述式IB代表的4-羟甲基奎宁环(即4-羟甲基-1-氮杂二环[2.2.2]-辛烷)：式中，R是氢、甲基或羟甲基。