專利名稱：具有通過烯丙基縮水甘油醚連接的側鏈烷基的硅氧烷共聚物及其相關化合物，以及其作 ...的制作方法
技術領域：
本發明涉及硅氧烷共聚物、包括所述硅氧烷共聚物的組合物、使用所述硅氧烷共聚物或組合物制備聚氨酯泡沫的方法、通過所述方法制備的聚氨酯泡沫和包括聚氨酯泡沫或由聚氨酯泡沫組成的制品。
背景技術：
不同類型的聚氨酯通過二異氰酸酯(例如4，4'-亞甲基雙(苯基異氰酸酯)，簡稱為MDI，或者2，4-甲苯二異氰酸酯，簡稱為TDI)與聚醚多元醇或聚酯多元醇的聚合制備。聚醚多元醇可通過例如多羥基官能團起始物的烷氧基化制備。常見的起始物的實例是乙二醇，甘油，三羥甲基丙烷，季戊四醇，山梨糖醇或蔗糖。通過添加額外的發泡劑例如戊烷，二氯甲烷，丙酮或二氧化碳制備聚氨酯泡沫。通常使用表面活性物質，尤其是表面活性劑來穩定聚氨酯泡沫。除了一些純的有機表面活性劑外，通常使用有機硅表面活性劑，因為它們具有更高的界面穩定電位。多種不同的聚氨酯泡沫是已知的，例如熱固化軟質泡沫、冷固化泡沫、酯泡沫、硬質PUR泡沫和硬質PIR泡沫。這里所用的穩定劑已被專門開發以相匹配特定的最終用途，如果用于制備其他類型的泡沫，通常會得到較大改變的性能。在現有技術中，用于聚氨酯泡沫穩定的聚硅氧烷-聚氧化亞烷基嵌段共聚物通常是通過將具有SiH官能團的硅氧烷對不飽和聚氧化亞烷基進行貴金屬催化的氫化硅烷化而制備，其被稱作氫硅氧烷，例如描述于EP1520 870中。氫化硅烷化可以分批或連續進行，例如描述于DE19859759 Cl中。許多其他文件，如EP O 493 836 A1,US 5565194或EP I 350 804，各自公開了特定設計的聚硅氧烷-聚氧化亞烷基嵌段共聚物在不同的聚氨酯泡沫制備中作為泡沫穩定劑來達到特定的性能。在氫化硅烷化中，通常使用兩種或三種優選封端的烯丙基聚醚(分子量低于6000g/mol,優選為低于5500g/mol)的混合物來制備各自的穩定劑。分子量大于5500g/mol的聚醚是不容易通過堿性烷氧基化得到的，因為隨著鏈長度增加，有利于鏈終止的競爭反應占主導地位。鑒于可用的化石資源(即礦物油，煤和天然氣)終究是有限的事實和原油價格上漲的背景下，近年來，使用基于可再生原料的多元醇生產聚氨酯泡沫的興趣在增加(W02005/033167 A2, US 2006/0293400 Al)。同時，市場上來自不同生產者的整個系列的這些多元醇是可用的(W02004/020497，US2006/0229375，W02009/058367)。根據原料的來源(例如大豆油，棕櫚油或蓖麻油)和隨后的處理步驟，得到的多元醇的性質不同。本質上可以區分兩組a)基于可再生原料的多元醇，其經過改性， 使得其可以100%被用來生產聚氨酯泡沫(W02004/020497, US2006/0229375)；
b)基于可再生原料的多元醇，由于其加工工藝和性能，僅僅可以在一定程度上取代基于石化的多元醇(W02009/058367，US6433121)。
在制備軟質聚氨酯嵌段泡沫時，尤其使用b組的植物多元醇在工藝管理和所得到的泡沫的物理-化學性質方面均具有明顯的影響。比如，使用由大豆油或棕櫚油制備的植物多元醇會導致用量的增加，否則在不變的處理條件下，會延長起發時間(rise time)、硬度和透氣性的變化，同時也降低泡沫斷裂伸長率、拉伸強度和彈性。一些變化例如起發時間和透氣性，可以通過適當地調整配方例如催化劑組合來控制。但是，其它物理性質，例如硬度、斷裂伸長率、拉伸強度和彈性仍然不容易改變。
因此，通過本發明解決的問題是，提供能夠改善軟質聚氨酯塊狀泡沫物理性質的穩定劑/添加劑，其含有高比例的具有植物來源的多元醇。
令人驚訝的是，我們發現使用通過含SiH的硅氧烷與具有一個或多個SiH反應性基團，尤其具有C-C重鍵的基團，和任選存在的至少一個OH基團的特定化合物的反應得到硅氧烷共聚物，解決了上述問題。發明內容
因此，本發明提供下面描述的式 (I)的硅氧烷共聚物，和包括所述硅氧烷共聚物的組合物。
本發明還提供了一種用于制造聚氨酯泡沫的方法，其中使用所述硅氧烷共聚物或組合物。
本發明還提供通過所述工藝獲得的聚氨酯泡沫，和包含所述聚氨酯泡沫或由所述聚氨酯泡沫組成的制品。
使用本發明的式(I)的硅氧烷共聚物作為穩定劑，使得可以使用植物多元醇制備軟質聚氨酯泡沫，與使用傳統的穩定劑制造的軟質聚氨酯泡沫相比，具有改進的物理性能。
進一步，本發明中的硅氧烷共聚物具有的缺點是當用于涉及使用植物多元醇的熱固化的軟質聚氨酯泡沫的生產中時，它們會導致微孔的軟質聚氨酯泡沫。
本發明的硅氧烷共聚物及其使用現在將通過實施方式的方式進行說明，然而沒有任何意圖限制本發明至這些示例性的實施方式。所述的范圍、通式或化合物類別表示在下文中，它們應不僅包含被明確提及的相應的范圍或者化合物的類別，而且還包含通過提取單個值(范圍)或化合物所得到的所有子范圍和子化合物類別。在本說明書的上下文中引用的文獻，它們的內容應完全屬于本發明的公開內容。除非另有說明，百分數均以重量計。 除非另有說明，下面提及的平均值是重量平均值。除非另有說明，所述化合物的摩爾質量通過凝膠滲透色譜(GPC)測定和所述化合物的結構通過NMR、尤其13C和29Si NMR測定。
本發明所述的式⑴的硅氧烷共聚物
權利要求
1.式(I)的硅氧烷共聚物
2.根據權利要求1所述的硅氧烷共聚物，其特征在于z=3和R5具有平均值為12-30，優選16-24，更優選18-20個碳原子。
3.根據權利要求1或2所述的硅氧烷共聚物，其特征在于選擇參數a，b和c使得基于R1，R2和R3基團的總和，R3基團的比例為1-30摩爾％，和R1和R2基團總和的比例為70-99摩爾％。
4.根據權利要求3所述的硅氧烷共聚物，其特征在于選擇參數a，b和c使得基于R1，R2和R3基團的總和，R3基團的比例為1-20摩爾％，R1基團的比例為30-75摩爾％，和R2基團的比例為24-65摩爾％。
5.根據權利要求1-4之一所述的硅氧烷共聚物，其特征在于=R1和R2基團中的R4基團相同。
6.根據權利要求5所述的硅氧烷共聚物，其特征在于R4基團是-C(0)-CH3。
7.根據權利要求1-6之一所述的硅氧烷共聚物，其特征在于=R1為具有平均分子量為100-2000 克 / 摩爾的-(CH2) x-0- (C2H4O) s- (C3H6O) t- (CH2-CHR' -O) U-R4 基團，和 R2 為具有平均分子量為 2000-8000 克 / 摩爾的-(CH2) y_0_ (C2H4O)。- (C3H6O)p- (CH2-CHR' -O) q-R4 基團，其中s，t和u各自獨立地為0-100，條件是s+t的總和大于0，O，P，q，R4和R'各自為如上所定義，和X和I分別獨立地為2-4。
8.組合物，其包含權利要求1-7之一所述的一種或多種硅氧烷共聚物，其特征在于所述組合物進一步包含一種或多種在聚氨酯泡沫制備中可用的物質，所述物質選自成核劑、孔結構細化添加劑、開孔劑、交聯劑、乳化劑、阻燃劑、表面活性劑/乳化劑、抗氧化劑、抗靜電劑、殺生物劑、彩色糊劑、固體填料、胺催化劑、金屬催化劑和緩沖物質。
9.制備聚氨酯泡沫的方法，其特征在于使用權利要求1-7之一的硅氧烷共聚物或權利要求8所述的組合物。
10.根據權利要求9所述的方法，其特征在于使用水、二氯甲烷、戊烷、烷烴、鹵代烷、丙酮或二氧化碳作為發泡劑制備所述聚氨酯泡沫。
11.根據權利要求9或10所述的方法，其特征在于所用的多元醇組分利用部分或全部基于天然原料的多元醇。
12.根據權利要求9-11之一所述的方法，其特征在于所用的催化劑包括蓖麻油酸錫、硅代嗎啉和/或N，N- 二甲基十六胺。
13.根據權利要求9-12之一所述的方法制備得到的聚氨酯泡沫。
14.包含權利要求13所述的聚氨酯泡沫或由權利要求13所述的聚氨酯泡沫組成的制品。
全文摘要
本發明提供式(1)的硅氧烷共聚物，其通過具有SiH基團的硅氧烷與具有一個或多個對于SiH基團具有反應性的基團，特別是具有C-C重鍵的基團，以及任選地具有至少一個OH基團的特定化合物的反應獲得，本發明還涉及包含這些硅氧烷共聚物的組合物、用于制備聚氨酯泡沫的方法，其中使用合適的硅氧烷共聚物或相應的組合物、由該方法獲得的聚氨酯泡沫、和包括或由相應的聚氨酯泡沫組成的制品。
文檔編號C08G77/38GK103003334SQ201180035457
公開日2013年3月27日 申請日期2011年7月6日 優先權日2010年8月6日
發明者R·胡貝爾, A·特海登 申請人:贏創高施米特有限公司