泡沫用途的聚醚多元醇制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及用具有平均大于８的較高官能度、含有一系列不同官能度的物質(zhì)的第一引發(fā)劑和非必要的、具有低官能度的第二引發(fā)劑、即２至８的標(biāo)稱官能度的引發(fā)劑分子引發(fā)的多元醇。本發(fā)明專利技術(shù)的另一方面是制備所述多元醇的方法。本發(fā)明專利技術(shù)還涉及通過使本發(fā)明專利技術(shù)多元醇與異氰酸酯反應(yīng)生產(chǎn)聚氨酯泡沫的方法以及所生產(chǎn)的泡沫。（*該技術(shù)在2023年保護(hù)過期，可自由使用*）

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及基于具有平均大于8的較高官能度的第一引發(fā)劑和非必要的具有低官能度的第二引發(fā)劑、即標(biāo)稱官能度(nominal functionality)為2至8的引發(fā)劑分子的多元醇。本專利技術(shù)的另一方面是制備所述多元醇的方法。本專利技術(shù)還涉及通過使本專利技術(shù)多元醇與異氰酸酯反應(yīng)生產(chǎn)聚氨酯泡沫的方法以及由此而生產(chǎn)的泡沫。
技術(shù)介紹
在催化劑、發(fā)泡劑和必要時(shí)的阻燃劑、助劑和/或添加劑的存在下，使聚異氰酸酯與諸如聚醚多元醇(以下還一般稱作聚醚醇)的異氰酸酯反應(yīng)性化合物和必要時(shí)的增鏈劑和/或交聯(lián)劑反應(yīng)生產(chǎn)聚氨酯泡沫是普遍公知的。參見美國專利4,554,295、4,810,729、5,143,941、5,260,347、5,290,823、5,830,926和6,228,899，其中公開的內(nèi)容通過引用并入本文。聚氨酯泡沫的性能特征，例如柔韌性、剛性、密度、硬度、強(qiáng)度和伸長性能，可通過改變?cè)稀⒎磻?yīng)物比率和其它反應(yīng)參數(shù)加以調(diào)整。改變用于形成聚氨酯泡沫的聚醚多元醇是公知的改變泡沫性能特征的手段。已經(jīng)明確引發(fā)劑、特別是引發(fā)劑官能度的選擇能夠影響所形成的多元醇并隨之影響由此制備的泡沫的性能特征。傳統(tǒng)上，剛性聚氨酯泡沫由具有2至8標(biāo)稱官能度的多元醇制備。為了改進(jìn)例如剛性、密度和尺寸穩(wěn)定性的性能，需要由官能度大于8的異氰酸酯-反應(yīng)性化合物制備剛性聚氨酯泡沫。但是，在以往制備官能度大于8的多元醇的嘗試中遇到了困難，使其不能實(shí)際進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)。特別是，官能度大于8的引發(fā)劑常常是難于處理的固體，并且在用于工業(yè)規(guī)模制備多元醇時(shí)可能極其昂貴。基于高官能度引發(fā)劑的多元醇還不利地趨于具有高粘度和/或較差的可過濾性。因此，需要官能度大于8的用于形成剛性聚氨酯泡沫的多元醇，其價(jià)廉并具有改進(jìn)的可加工性。柔性聚氨酯泡沫傳統(tǒng)上使用標(biāo)稱官能度為3的三元醇基多元醇制備。由這種多元醇制備軟質(zhì)泡沫具有足夠的硬度、抗拉、撕裂、伸長和壓縮變形性能。三元醇基多元醇的缺點(diǎn)是，與現(xiàn)有技術(shù)多元醇如甘油/山梨糖醇共引發(fā)的多元醇相比，反應(yīng)性(分子量的構(gòu)建速率)普遍較低。較低的反應(yīng)性導(dǎo)致較長的泡沫制備周期，從而增加了泡沫制造的成本。在本領(lǐng)域，已經(jīng)認(rèn)識(shí)到較高的多元醇官能度在反應(yīng)期間構(gòu)建聚氨酯泡沫分子量的速率較快，由此可有效地提供較高的反應(yīng)性。為了利用較高官能度多元醇分子量構(gòu)建速率較快的特性，已經(jīng)用山梨糖醇和蔗糖基多元醇與甘油基多元醇聯(lián)合使用以形成軟質(zhì)泡沫。通過使用兩種引發(fā)劑形成的多元醇組分具有比三元醇基多元醇更高的反應(yīng)性，并提供較高的泡沫穩(wěn)定性。甘油/蔗糖基和甘油/山梨糖醇基泡沫的缺點(diǎn)是，當(dāng)泡沫硬度與三元醇基泡沫大約相同時(shí)，基于蔗糖或山梨糖醇的泡沫的抗拉、撕裂和伸長性能下降。這種抗拉、撕裂和伸長性能的損耗導(dǎo)致最終顆粒制備的困難。抗拉、撕裂和伸長性能的降低還導(dǎo)致性能降低，特別是耐久性降低。這樣，就需要一種新的用于柔性聚氨酯泡沫形成的多元醇，該多元醇不僅提供比三元醇引發(fā)的多元醇更高的反應(yīng)性，而且為所述泡沫提供相同或更好的抗拉、撕裂和伸長性能。已經(jīng)嘗試使用淀粉水解物作為多元醇的引發(fā)劑。淀粉聚合物已在文獻(xiàn)中描述多次，其由通過醚鍵連接在一起的葡萄糖環(huán)鏈組成。在水解的淀粉中，組成淀粉聚合物分子的葡萄糖環(huán)仍然保持完整，而聚合物在葡萄糖環(huán)之間的醚鍵處斷裂，成為較小的低聚物。淀粉水解物可被烷氧基化形成多元醇，但在烷氧基化過程中趨于進(jìn)行不期望的副反應(yīng)。所述副反應(yīng)被認(rèn)為是因?yàn)榇嬖谟傻矸劬酆衔锼庑纬傻摹⒆鳛榈途畚锒嘶陌肟s醛葡萄糖環(huán)所致。這些半縮醛端基與葡萄糖的羥基醛形式保持平衡。在強(qiáng)堿存在下，葡萄糖的羥基醛/半縮醛形式比縮醛鍵的穩(wěn)定性差并趨于進(jìn)行不期望的副反應(yīng)。通常，在強(qiáng)堿(例如一般在制備多元醇的烷氧基化反應(yīng)中用作催化劑的堿金屬或堿土金屬氧化物堿)的存在下，所述半縮醛環(huán)轉(zhuǎn)化為羥基醛，然后羥基醛進(jìn)行包括醇醛縮合和坎尼薩羅反應(yīng)的各種副反應(yīng)以形成副產(chǎn)物。這些副產(chǎn)物可在多元醇中引起變色和其它不期望的特性。應(yīng)用水解的、未氫化的淀粉作為引發(fā)劑趨于形成現(xiàn)代聚氨酯泡沫生產(chǎn)不能接受的聚醚醇，其原因是存在著從多元醇中除去時(shí)困難且成本昂貴的副產(chǎn)物。因此，需要官能度大于8且由價(jià)廉原料制備的多元醇和不會(huì)產(chǎn)生副產(chǎn)物的方法。本專利技術(shù)的目的在于提供克服了上述現(xiàn)有技術(shù)缺陷的多元醇，并提供基于一種或多種摩爾平均官能度大于8的引發(fā)劑的多元醇、多元醇組分和聚氨酯泡沫。專利技術(shù)概述本專利技術(shù)提供一種包含至少一種環(huán)氧烷與至少一種第一引發(fā)劑和非必要的至少一種第二引發(fā)劑的反應(yīng)產(chǎn)物的聚醚多元醇，其中第一引發(fā)劑含有多種具有環(huán)氧烷反應(yīng)性氫的物質(zhì)，其摩爾平均官能度大于8，并且最大多數(shù)部分的所述多種物質(zhì)含有具有低于18的官能度的物質(zhì)；其中第二引發(fā)劑具有環(huán)氧烷反應(yīng)性氫且標(biāo)稱官能度為2至8。對(duì)于本專利技術(shù)，術(shù)語最大多數(shù)部分被理解為指高于50％且優(yōu)選低于100％。所述多種物質(zhì)可以含有量多于60％的官能度小于18的物質(zhì)，而且理想的量的范圍為65和95％之間。在一個(gè)實(shí)施方案中，第一引發(fā)劑包含氫化的淀粉水解物，該氫化的淀粉水解物可以含有分別具有標(biāo)稱官能度6到約27的物質(zhì)，其中80至90％的物質(zhì)具有小于18的官能度。本專利技術(shù)還提供了一種包含至少一種環(huán)氧烷與至少一種第一引發(fā)劑和非必要的至少一種第二引發(fā)劑的反應(yīng)產(chǎn)物的聚醚多元醇，其中第一引發(fā)劑具有環(huán)氧烷反應(yīng)性氫，基本上無羥基醛官能團(tuán)，且具有的摩爾平均官能度在大于8但小于18的范圍內(nèi)；其中第二引發(fā)劑具有環(huán)氧烷反應(yīng)性氫，且標(biāo)稱官能度為2至8。在一個(gè)實(shí)施方案中，第一引發(fā)劑包含多種物質(zhì)。該多種物質(zhì)可以包含各自具有6或更高官能度的物質(zhì)。本專利技術(shù)多元醇可以包含約5％至約100重量％、各自標(biāo)稱官能度大于8的烷氧基化的物質(zhì)。在一個(gè)實(shí)施方案中，第二引發(fā)劑具有2至3的標(biāo)稱官能度。該實(shí)施方案還提供聚醚多元醇，其中約5至約50重量％多元醇包含各自具有大于8的標(biāo)稱官能度的烷氧基化的物質(zhì)。本專利技術(shù)還提供一種制備聚醚多元醇的方法，該方法包括如下步驟提供至少一種環(huán)氧烷和包含至少一種第一引發(fā)劑和非必要的第二引發(fā)劑的引發(fā)劑組分，其中第一引發(fā)劑具有環(huán)氧烷反應(yīng)性氫，基本上無羥基醛官能團(tuán)，且具有的摩爾平均官能度在大于8但小于18的范圍內(nèi)；第二引發(fā)劑具有環(huán)氧烷反應(yīng)性氫，且標(biāo)稱官能度為2至8；并使至少一種環(huán)氧烷與引發(fā)劑組分反應(yīng)形成聚醚多元醇。可選擇地，步驟c)可以在催化劑的存在下進(jìn)行。在一個(gè)實(shí)施方案中，第一引發(fā)劑包含多種各自具有6或高于6的官能度的物質(zhì)。在本專利技術(shù)的另一方面，第一引發(fā)劑包含氫化的淀粉水解物。在本專利技術(shù)的另一方面，可以在使至少一種環(huán)氧烷與引發(fā)劑組分反應(yīng)之前混合所述引發(fā)劑以形成引發(fā)劑組分。在優(yōu)選實(shí)施方式中，提供了一種包含至少一種環(huán)氧烷與至少一種第一引發(fā)劑和非必要的至少一種第二引發(fā)劑的反應(yīng)產(chǎn)物的聚醚多元醇，其中第一引發(fā)劑具有環(huán)氧烷反應(yīng)性氫，包含摩爾平均官能度大于8的氫化的淀粉水解物；其中第二引發(fā)劑具有環(huán)氧烷反應(yīng)性氫，且標(biāo)稱官能度為2至8。在另一個(gè)實(shí)施方案中，第二引發(fā)劑包含標(biāo)稱官能度為2至3的物質(zhì)，且第一和第二引發(fā)劑的比率應(yīng)選擇得使聚醚多元醇具有的摩爾平均官能度為約2.2至約4。所述方法可包括多元醇的共引發(fā)，或多元醇可被單獨(dú)引發(fā)，以及單獨(dú)使用或結(jié)合使用。本專利技術(shù)還提供了其中第一引發(fā)劑包含多種各自具有6或更高標(biāo)稱官能度的物質(zhì)的方法和多元醇。本專利技術(shù)的另一目標(biāo)是提供一種方法，其中約5本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種聚醚多元醇，其含有下述成分的反應(yīng)產(chǎn)物：ａ）至少一種環(huán)氧烷；ｂ）至少一種第一引發(fā)劑，其含有多種具有環(huán)氧烷反應(yīng)性氫的物質(zhì)，其中，ｉ）所述第一引發(fā)劑具有大于８的摩爾平均官能度，且ｉｉ）所述多種物質(zhì)在最大多數(shù)部分 含有具有小于１８的官能度的物質(zhì)，和ｃ）非必要的至少一種第二引發(fā)劑，其具有環(huán)氧烷反應(yīng)性氫且標(biāo)稱官能度為２至８。

【技術(shù)特征摘要】
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【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：RA內(nèi)夫，DA海曼，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：巴斯福公司，
類型：發(fā)明
國別省市：US[美國]