Tensioactivos no de silicona para espuma de poliuretano o de poliisocianurato que contiene olefinas halogenadas como agentes de soplado.

Una composición de premezcla de poliol que comprende una combinación de un agente de soplado,

un poliol, un componente tensioactivo que comprende un tensioactivo no de silicona y está sustancialmente libre de un tensioactivo de silicona, y un catalizador de amina, en la que el agente de soplado comprende una hidrohaloolefina, comprendiendo la hidrohaloolefina al menos un fluoroalqueno o cloroalqueno que contiene de 3 a 4 átomos de carbono y al menos un doble enlace carbono-carbono.

Tensioactivos no de silicona para espuma de poliuretano o de poliisocianurato que contiene olefinas halogenadas como agentes de soplado

REFERENCIA CRUZADA A SOLICITUD RELACIONADA

Esta solicitud reivindica el beneficio de la solicitud de patente provisional en trámite con la presente serie número 6/979.477, presentada el 12 de octubre de 27.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Campo de la invención

La presente invención se refiere a espumas de poliuretano y de poliisocianurato, y a métodos para la preparación de las mismas. Más particularmente, la invención se refiere a espumas rígidas de poliuretano y de poliisocianurato y a métodos de su preparación, espumas las cuales se caracterizan por una estructura de celda uniforme fina y poco o ningún colapso de la espuma. Las espumas se producen con un poliisocianato orgánico y una composición de premezcla de poliol que comprende una combinación de un agente de soplado, que es preferiblemente una hidrohaloolefina, un poliol, un componente tensioactivo que comprende un tensioactivo no de silicona y está sustancialmente libre de un tensioactivo de silicona, y un catalizador de amina terciaria.

Descripción de la técnica relacionada

La clase de espumas conocidas como espumas de poliuretano o de poliisocianurato rígidas de baja densidad tiene utilidad en una amplia variedad de aplicaciones de aislamiento, incluyendo sistemas de techumbre, paneles de edificios, aislamiento de la cubierta de edificios, frigoríficos y congeladores. Un factor crítico en la aceptación comercial a gran escala de espumas rígidas de poliuretano ha sido su capacidad para proporcionar un buen equilibrio de propiedades. Se sabe que las espumas rígidas de poliuretano y de poliisocianurato proporcionan un aislamiento térmico espectacular, excelentes propiedades de resistencia al fuego, y propiedades estructurales superiores a densidades razonablemente bajas. La industria de la espuma ha usado históricamente agentes de soplado fluorocarbonados líquidos debido a su facilidad de uso en las condiciones de procesamiento. Los fluorocarbonos no actúan solamente como agentes de soplado en virtud de su volatilidad, sino también son encapsulados o arrastrados en la estructura de celda cerrada de la espuma rígida, y son los contribuyentes principales a las propiedades de baja conductividad térmica de las espumas rígidas de poliuretano. El uso de un fluorocarbono como el agente de expansión o de soplado comercial preferido en aplicaciones de espumas aislantes se basa en parte en el factor k resultante asociado con la espuma producida. El factor k se define como la tasa de transferencia de energía calorífica por conducción a través de un pie cuadrado de un material homogéneo de una pulgada de grosor en una hora, en el que hay una diferencia de un grado Fahrenheit perpendicularmente a lo largo de las dos superficies del material. Puesto que la utilidad de las espumas de tipo poliuretánico de celdas cerradas se basa, en parte, en sus propiedades de aislamiento térmico, sería ventajoso identificar materiales que produzcan espumas con un factor k más bajo.

Se sabe en la técnica cómo producir espumas rígidas de poliuretano y de poliisocianurato haciendo reaccionar un poliisocianato con un poliol en presencia de un agente de soplado, un catalizador, un tensioactivo y opcionalmente otros ingredientes. Los agentes de soplado incluyen hidrocarburos, fluorocarbonos, clorocarbonos, fluoroclorocarbonos, hidrocarburos halogenados, éteres, ásteres, aldehidos, cetonas, o materiales que generan C2. Por ejemplo, el documento US-A-27/19 describe un gran número de fluorocarbonos, hidrofluorocarbonos y versiones que contienen bromo de tales compuestos, que se pueden usar como agentes de soplado para uso en la preparación de espumas. Se genera calor cuando el poliisocianato reacciona con el poliol, y volatiliza el agente de soplado contenido en la mezcla líquida, formando de ese modo burbujas en ella. A medida que transcurre la reacción de polimerización, la mezcla líquida se convierte en un sólido con celdas, que atrapa al agente de soplado en las celdas de la espuma. Si en la composición espumante no se usa un tensioactivo, las burbujas pasan simplemente a través de la mezcla líquida sin formar una espuma, o formando una espuma con celdas irregulares grandes, haciéndola inútil. Los agentes de soplado preferidos tienen un bajo potencial de calentamiento global. Entre éstos están las hidrohaloolefinas, incluyendo hidrohaloolefinas (HFOs) de las cuales trans-1,3,3,3-tetrafluoropropeno (HFO-1234ze) es de particular interés, e hidroclorofluoroolefinas (HFCOs) de las cuales 1-cloro-3,3,3- trifluoropropeno (HFCO-1233zd). Los procedimientos para la fabricación de 1,3,3,3-tetrafluoropropeno se describen en las patentes de EE.UU. 7.23.146 y 7.189.884. Los procedimientos para la fabricación de 1-cloro-3,3,3- trifluoropropeno se describen en las patentes de EE.UU. 6.844.475 y 6.43.847.

En muchas aplicaciones es conveniente proporcionar los componentes para las espumas de poliuretano o de poliisocianurato en formulaciones premezcladas. Lo más típicamente, la formulación de espuma se premezcla en dos componentes. El poliisocianato y las materias primas compatibles con isocianato opcionales comprenden el primer componente, habitualmente denominado como el componente "A". Un poliol o mezcla de polioles, tensioactivo, catalizador, agente de soplado, y otros componentes reactivos y no reactivos con isocianato comprenden el segundo componente, habitualmente denominado como el componente "B". En consecuencia, las espumas de poliuretano o de poliisocianurato se preparan fácilmente juntando los componentes de los lados A y B

ya sea por mezclamiento a mano para preparaciones pequeñas y, preferiblemente técnicas de mezclamiento con máquina para formar bloques, losas, laminados, paneles para verter en el sitio u otros artículos, espumas aplicadas por pulverización, espumas, y similares. Opcionalmente, se pueden añadir a la cabeza de la mezcla o al sitio de reacción otros ingredientes tales como retardantes de la llama, colorantes, agentes de soplado auxiliares, y otros polioles. Lo más conveniente, sin embargo, todos ellos se incorporan en un componente B.

Una deficiencia de los sistemas blcomponentes, especialmente aquellos que usan ciertas hidrohaloolefinas, incluyendo HFO-1234ze y HFCO-1233zd, es la vida útil de la composición del lado B. Normalmente, cuando se produce una espuma juntando los componentes de los lados A y B, se obtiene una buena espuma. Sin embargo, si la composición de premezcla de poliol está envejecida, antes del tratamiento con el poliisocianato, las espumas son de menor calidad, e incluso pueden colapsar durante la formación de la espuma.

Ahora se ha encontrado que el origen del problema es la reacción de ciertos catalizadores amínicos con ciertas hidrohaloolefinas, incluyendo HFO-1234ze y HFCO-1233zd, que da como resultado una descomposición parcial del agente de soplado. Se ha encontrado que, tras la descomposición del agente de soplado, el peso molecular de los tensioactivos de silicona habituales se ve alterado de forma perjudicial, conduciendo a una mala estructura de la espuma.

Aunque es posible resolver el problema separando el agente de soplado, el tensioactivo y el catalizador, por ejemplo añadiendo el agente de soplado, el catalizador amínico, o el tensioactivo al poliisocianato (componente "A"), o introduciendo el agente de soplado, el catalizador amínico, o el tensioactivo usando una corriente distinta del componente "A" o "B", una solución preferida es aquella que no requiera la reformulación o un cambio en la forma en la que se obtienen las espumas. Ahora se ha encontrado que un componente tensioactivo que comprende un tensioactivo no de silicona y está sustancialmente libre de un tensioactivo de silicona no es alterado de forma perjudicial por los agentes de soplado, tales como hidrohaloolefinas, incluyendo trans HFO-1234ze y HFCO-1233zd, de manera que se pueden producir espumas de buena calidad Incluso si la mezcla de poliol se ha envejecido.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

La invención proporciona una composición de premezcla de poliol que comprende una combinación de un agente de soplado, un poliol, un componente tensioactivo que comprende un tensioactivo no de silicona y está sustanclalmente libre de un tensioactivo de silicona, y un catalizador de amina terciaria, en la que el agente de soplado comprende una hidrohaloolefina, y opcionalmente un hidrocarburo, fluorocarbono, clorocarbono, fluoroclorocarbono, hidrocarburo halogenado, material generador de CO2, o combinaciones de los mismos. La hidrohaloolefina comprende al menos un fluoroalqueno o cloroalqueno que contiene de 3 a 4 átomos de carbono y al menos un doble enlace carbono-carbono.

1. Una composición de premezcla de poliol que comprende una combinación de un agente de soplado, un poliol, un componente tensioactivo que comprende un tensioactivo no de silicona y está sustancialmente libre de un tensioactivo de silicona, y un catalizador de amina, en la que el agente de soplado comprende una hldrohaloolefina, comprendiendo la hldrohaloolefina al menos un fluoroalqueno o cloroalqueno que contiene de 3 a 4 átomos de carbono y al menos un doble enlace carbono-carbono.

2. La composición de premezcla de poliol de la reivindicación 1, en la que el agente de soplado comprende adlclonalmente un hidrocarburo, fluorocarbono, clorocarbono, fluoroclorocarbono, hidrocarburo halogenado, material generador de CO2, o combinaciones de los mismos.

3. La composición de premezcla de poliol de la reivindicación 1, en la que la amina tiene la fórmula R-|R2N-[A- NR3]nR4, en la que cada uno de R-i, R2, R3, y R4 es independientemente H, un grupo alquilo de C1 a C8, un grupo alquenllo de C1 a Cs, un grupo alcohol de C1 a Cs, o un grupo éter de C1 a C8, o R1 y R2 forman juntos un grupo alquilo cíclico de C5 a C7, un grupo alquenllo cíclico de C5 a C7, un grupo alquilo heterocíclico de C5 a C7, o un grupo alquenllo heterocíclico de C5 a C7; A es un grupo alquilo de C1 a C5, un grupo alquenilo de C1 a C5, o un éter; n es , 1, 2, o 3.

4. La composición de premezcla de poliol de la reivindicación 1, en la que la amina comprende una amina terciaria.

5. La composición de premezcla de poliol de la reivindicación 4, en la que la amina comprende diciciohexilmetilamina; etildiisopropilamina; dlmetilciclohexilamina; dimetilisopropilamina; metilisopropilbencilamina; metilclclopentilbencilamina; isopropil-sec-butil-trifluoroetilamina; dietil-(a-feniletil)amina, tri-n-propilamina, o combinaciones de las mismas.

6. La composición de premezcla de poliol de cualquier reivindicación anterior, en la que la hldrohaloolefina comprende al menos un fluoroalqueno o cloroalqueno que contiene 3 átomos de carbono y al menos un doble enlace carbono-carbono.

7. La composición de premezcla de poliol de cualquier reivindicación anterior, en la que la hidrohaloolefina comprende un trifluoropropeno, un tetrafluoropropeno, un pentafluoropropeno, un clorodifluoropropeno, un clorotrlfluoropropeno, un clorotetrafluoropropeno, o combinaciones de los mismos.

8. La composición de premezcla de poliol de la reivindicación 1, en la que la hidrohaloolefina comprende 1,3,3,3- tetrafluoropropeno; 2,3,3,3-tetrafluoropropeno; 1,1,3,3-tetrafluoropropeno; 1,2,3,3,3-pentafluoropropeno; 1,1,1- trlfluoropropeno; 1,1,1,3,3-pentafluoropropeno; 1,1,2,3,3-pentafluoropropeno, 1,1,1,2,3-pentafluoropropeno, 1-cloro-

3.3.3- trlfluoropropeno, 1,1,1,4,4,4-hexafluorobut-2-eno o Isómeros estructurales, isómeros geométricos o estereolsómeros de los mismos, o combinaciones de los mismos.

9. La composición de premezcla de poliol de la reivindicación 8, en la que la hidrohaloolefina comprende al menos uno de 1,3,3,3-tetrafluoropropeno (HFO-1234ze) y 1-cloro-3,3,3-trlfluoropropeno (HFCO-1233zd).

1. La composición de premezcla de poliol de la reivindicación 9, en la que la hidrohaloolefina comprende trans-

1.3.3.3- tetrafluoropropeno (trans FIFO-1234ze).

11. La composición de premezcla de poliol de la reivindicación 9, en la que la hidrohaloolefina comprende 1-cloro-

3.3.3- trifluoropropeno (HFCO-1233zd).

12. La composición de premezcla de poliol de cualquier reivindicación anterior, en la que la hldrohaloolefina tiene un potencial de calentamiento global menor o igual a 15.

13. La composición de premezcla de poliol de cualquier reivindicación anterior, en la que el agente de soplado comprende además agua, ácido fórmico, ácidos orgánicos que producen C2 cuando reaccionan con un ¡soclanato; hidrocarburos; éteres, ásteres, aldehidos, cetonas, éteres halogenados; pentafluorobutano, pentafluoropropano; hexafluoropropano, heptafluoropropano, trans-1,2-dlcloroetlleno; formiato de metilo; 1-cloro-1,2,2,2-tetrafluoroetano; 1,1-d¡cloro-1-fluoroetano; 1,1,1,2-tetrafluoroetano; 1,1,2,2-tetrafluoroetano; 1-cloro-1,1-dlfluoroetano; 1,1,1,3,3- pentafluorobutano; 1,1,1,2,3,3,3-heptafluoropropano; trlclorofluorometano; diclorodlfluorometano; 1,1,1,3,3,3- hexafluoropropano; 1,1,1,2,3,3-hexafluoropropano; dlfluorometano; difluoroetano; 1,1,1,3,3-pentafluoropropano; 1,1- dlfluoroetano; ¡sobutano; pentano normal; isopentano; clclopentano, o combinaciones de los mismos.

14. La composición de premezcla de poliol de cualquier reivindicación anterior, en la que el tensioactivo no de silicona comprende un tensioactivo no de silicona no iónico.

15. La composición de premezcla de poliol de la reivindicación 14, en la que el tensioactivo no de silicona comprende una sal de un ácido sulfónico, una sal de metal alcalino de un ácido graso, una sal de amonio de un ácido graso tal como ácido oleico, ácido esteárico, ácido dodecllbencenodisulfónico, ácido dlnaftllmetanodlsulfónlco y ácido ricinoleico; un alquilfenol oxietilado, un alcohol graso oxletllado, un aceite de paraflna, un áster de aceite de

ricino, un áster de ácido ricinoleico, aceite de rojo de Turquía, aceite de cacahuete, una parafina, un alcohol graso, o combinaciones de los mismos.

16. La composición de premezcla de poliol de cualquier reivindicación anterior, que comprende además un catalizador que comprende un compuesto organometálico que contiene bismuto, plomo, estaño, titanio, antimonio,

uranio, cadmio, cobalto, torio, aluminio, mercurio, cinc, níquel, cerio, molibdeno, vanadio, cobre, manganeso, circonio, potasio, sodio, o combinaciones de los mismos.

17. La composición de premezcla de poliol de cualquier reivindicación anterior, en la que el componente tensioactivo comprende % de tensioactivo de silicona.

18. Un método para formar una composición de premezcla de poliol como se define en cualquiera de las 1 reivindicaciones 1 a 17, que comprende combinar un agente de soplado, un poliol, un componente tensioactivo que

comprende un tensioactivo no de silicona y está sustancialmente libre de un tensioactivo de silicona, y un catalizador amínico, en el que el agente de soplado comprende una hidrohaloolefina, comprendiendo la hidrohaloolefina al menos un fluoroalqueno o cloroalqueno que contiene de 3 a 4 átomos de carbono y al menos un doble enlace carbono-carbono.

19. Una composición espumable que comprende una mezcla de un poliisocianato orgánico y una composición de

premezcla de poliol como se define en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 17.

2. Un método para preparar una espuma de poliuretano o de poliisocianurato, que comprende hacer reaccionar un poliisocianato orgánico con una composición de premezcla de poliol como se define en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 17.

21. Una espuma de poliuretano o de poliisocianurato obtenible mediante un método como se define en la

reivindicación 2.