Procedimiento para la producción de poliuretanos y/o poliureas usando catalizadores de N-óxido de amina y composiciones que contienen N-óxidos de amina.

Procedimiento para la producción de poliuretanos y/o poliureas mediante la reacción de

(A) compuestos que contienen al menos dos grupos isocianato con

(B) poliéter-polioles,

poliéster-polioles y/o poliéter-ésteres, que presentan en cada caso grupos hidroxilo yque contienen en cada caso al menos dos átomos de hidrógeno reactivos,

en presencia de varios catalizadores, siendo al menos uno de los catalizadores (C) un óxido de amina defórmula general (I)

en la que R1, R2 y R3 representan independientemente entre sí un resto hidrocarbonado lineal o ramificadocon de 1 a 6 átomos de carbono,

los restos R1, R2 y/o R3 pueden formar parte de uno o varios restos cíclicos y

pueden contener nitrógeno y/u oxígeno, y

el óxido de amina presenta al menos un resto unido al átomo de nitrógeno con un átomo de hidrógeno b, yel óxido de amina se utiliza en del 0,05 al 5% en peso, con respecto al peso de compuesto con átomo dehidrógeno reactivo utilizado, y

- comprendiendo la reacción esencialmente la formación de grupos urea y/o uretano,

- superándose durante la reacción temporalmente una temperatura de 50ºC y comprendiendo lareacción la etapa de la eliminación de Cope de al menos un resto óxido de amina y

- utilizándose adicionalmente sales metálicas de compuestos orgánicos y/o aminas terciarias comocatalizadores.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E03001115.

Solicitante: PERFORMANCE CHEMICALS HANDELS GMBH.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: ZUCKERKAMP 3 21244 BUCHHOLZ ALEMANIA.

Inventor/es: KLOCKEMANN, WERNER, FRAUENDORFER,PROF.DR. ERICH.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • C08G18/16 SECCION C — QUIMICA; METALURGIA.C08 COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION O PRODUCCION QUIMICA; COMPOSICIONES BASADAS EN COMPUESTOS MACROMOLECULARES.C08G COMPUESTOS MACROMOLECULARES OBTENIDOS POR REACCIONES DISTINTAS A AQUELLAS EN LAS QUE INTERVIENEN SOLAMENTE ENLACES INSATURADOS CARBONO - CARBONO (procesos de fermentación o procesos que utilizan enzimas para sintetizar un compuesto dado o una composición dada o para la separación de isómeros ópticos a partir de una mezcla racémica C12P). › C08G 18/00 Productos poliméricos de isocianatos o isotiocianatos. › Catalizadores.
  • C08G18/76 C08G 18/00 […] › aromáticos.

PDF original: ES-2389299_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Procedimiento para la producción de poliuretanos y/o poliureas usando catalizadores de N-óxido de amina y composiciones que contienen N-óxidos de amina

El objetivo de la invención es un procedimiento para la producción de poliuretanos y/o poliureas usando óxidos de amina como catalizador y una composición que contiene un óxido de amina, un poliisocianato con al menos dos grupos isocianato y un compuesto con al menos dos átomos de hidrógeno reactivos.

Como poliuretanos (PUR) se denominan polímeros con una composición muy diferente. Todos los poliuretanos tienen en común que se producen según el procedimiento de poliadición de diisocianato y presentan como miembro de cadena característico grupos uretano. Además del enlace uretano pueden formarse, entre otros, enlaces urea, amida, biuret, acilurea, uretonimina, isocianurato y carbodiimida mediante la reacción de isocianato.

En muchos plásticos de poliuretano importantes desde el punto de vista industrial, los grupos uretano unen secuencias de polialquilenéter o de poliéster, que a su vez pueden presentar peso moleculares de desde 150 hasta 8000 g/mol.

La variedad de las posibles uniones está condicionada no sólo por la reactividad del enlace isocianato, sino también por la pluralidad de diferentes monómeros reactivos con respecto al grupo isocianato. Además pueden utilizarse conjuntamente al mismo tiempo monómeros diferentes con respecto a su funcionalidad. Los monómeros más comunes además de los diisocianatos presentan grupos alcohol, ácido carboxílico y/o amina. Sin embargo, también desempeña además un papel importante la reacción del grupo isocianato consigo mismo para dar poliisocianuratos y con agua.

El grupo NCO es muy sensible con respecto a catalizadores del tipo más diverso, siendo la magnitud de la aceleración de la reacción muy diferente según el tipo de reacción. Tanto las bases de Lewis como los ácidos de Lewis son catalizadores eficaces. Las bases de Lewis más importantes son aminas terciarias de la estructura más diversa. Los ácidos de Lewis de acción catalítica más importantes son los compuestos metálicos orgánicos de estaño. Los catalizadores se utilizan a menudo como sistema, es decir como combinación de varios catalizadores, por ejemplo de una base de Lewis con un ácido de Lewis. El catalizador/el sistema de catalizadores se utiliza para acelerar dos en ocasiones tres reacciones principales, que transcurren al mismo tiempo y a menudo de manera competitiva entre sí.

Una de estas reacciones (reacción de extensión de cadena) es la reacción de isocianato-hidroxilo de extensión de cadena, en la que una molécula que contiene hidroxilo reacciona con una molécula que contiene isocianato formando un uretano. En esta reacción se genera un átomo de nitrógeno secundario en los grupos uretano. Si además de los grupos hidroxilo hay además también otros grupos que presentan hidrógeno reactivos, tal como por ejemplo grupos amina, otras uniones químicas (por ejemplo grupos urea) contribuyen también a la síntesis de cadena.

Un tipo de reacción adicional es la reacción de isocianato-uretano de reticulación (reacción de reticulación o también reacción de gel) , en la que una molécula que contiene isocianato reacciona con un grupo uretano, que contiene un átomo de nitrógeno secundario.

Una reacción adicional importante para muchos poliuretanos con estructura celular es la reacción isocianato-agua, en la que se extiende una molécula con un grupo terminal isocianato formando un grupo urea y se genera dióxido de carbono. El gas que se libera actúa como agente expansor, para expansionar la espuma o apoyar la expansión de la espuma. Esta reacción se denomina también reacción de soplado o de expansión. Mediante la reacción de isocianato-agua se genera in situ o bien todo el gas o bien también sólo una parte del mismo para la reacción de espumación.

Las tres reacciones deben discurrir con una velocidad adaptada de manera óptima entre sí. Además a menudo se desea que la magnitud de la actividad total esté desplazada en fase en relación con uno de los tipos de reacción mencionados anteriormente, para que se obtenga una buena estructura de espuma. Cuando la generación de dióxido de carbono discurre demasiado rápido en comparación con la extensión de cadena, la espuma se desmorona. Cuando la extensión de cadena tiene lugar demasiado rápido en comparación con la generación de dióxido de carbono, se limita la elevación de la espuma. En caso de que falte una reticulación suficiente (reacción de gel) la espuma no es estable.

Según la configuración deseada de los plásticos de poliuretano (plásticos celulares blandos, plástico celular en bloque, recubrimiento, adhesivo, sellante, etc.) puede desearse otro comportamiento. Para los plásticos celulares blandos, por ejemplo, no se desea una fuerte reticulación en la primera fase de formación de espuma, porque ésta impide, debido a la elevada viscosidad o la elevada rigidez de la espuma, una elevación suficiente de la espuma y la formación de una espuma de baja densidad.

Las aminas terciarias se conocen como catalizadores para los tres tipos de reacción, pudiendo mostrar las aminas terciarias, según la estructura, un comportamiento muy diferente con respecto a la reacción de extensión de cadena, la reacción de reticulación, la reacción de soplado. Unas pocas de las aminas terciarias son, por ejemplo, catalizadores eficaces esencialmente de manera exclusiva para la reacción de isocianato-agua (por ejemplo dimorfolinodietil éter) . Sin embargo, muchas aminas terciarias no son buenos catalizadores para la reacción de extensión de cadena, por lo que en el caso de usar estos catalizadores se utilizan a menudo prepolímeros.

El uso de óxidos de amina como catalizadores se conoce en sí, por ejemplo, por el documento US 3.173.896, sin que éste dé a conocer la ejecución de reacción particular, la elección de los óxidos de amina, la eliminación de Cope ni la capacidad de incorporación de los óxidos de amina hechos reaccionar de esta manera. Por el documento EP-A0532939 B1 se conoce el uso de óxidos de amina de cadena larga para la producción de espumas blandas de endurecimiento en caliente con una gran cantidad de células abiertas, utilizándose los óxidos de amina como aditivos plastificantes.

Se conoce la producción de plásticos celulares de poliuretano mediante la reacción de preferiblemente poliéster-o poliéter-éster-polioles de alto peso molecular y dado el caso agentes de extensión de cadena y/o de reticulación con poliisocianatos orgánicos y/u orgánicos modificados y se describe en numerosas publicaciones de patente y de la bibliografía. Los plásticos celulares de poliuretano se utilizan en particular para muebles, colchones, tumbonas y acolchados de asientos.

También es el objetivo de la presente invención proporcionar un catalizador que permita producir poliuretanos de baja emisión o sin emisión y/o eliminar las molestias olorosas muy incómodas de las aminas durante el proceso de trabajo o reducirlas mucho. Plásticos celulares de PU de baja emisión o sin emisión en el sentido de la invención son aquéllos que presentan tanto valores de fogging muy reducidos (condensación de compuestos orgánicos sobre superficies) como valores de COV (compuestos orgánicos volátiles) muy reducidos, es decir una tendencia muy reducida a la liberación de compuestos orgánicos en forma de gas, y en particular aquéllos que presentan valores de emisión de amina reducidos, por ejemplo aquéllos con menos de 3 ppm, preferiblemente menos de 1 ppm, de amina, con respecto a o procedente del catalizador de poliuretano utilizado (determinado según el método PBVWT 709 de Daimler-Chr y sler) .

La creciente sensibilización de los consumidores con respecto a las contaminaciones evitables mediante productos químicos y el círculo de personas en aumento con reacciones alérgicas con respecto a productos químicos en el aire del ambiente requiere una reducción lo más amplia posible de todos los componentes volátiles en los plásticos de poliuretano. Una desventaja de los catalizadores de amina conocidos para los plásticos de poliuretano es que éstos con frecuencia desarrollan un olor claramente perceptible, mientras que éste no es el caso en los catalizadores según la invención debido a la reducida volatilidad.

Una desventaja adicional de los catalizadores de amina terciaria es que éstos hasta su incorporación, siempre que se incorporen, con... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento para la producción de poliuretanos y/o poliureas mediante la reacción de

(A) compuestos que contienen al menos dos grupos isocianato con

(B) poliéter-polioles, poliéster-polioles y/o poliéter-ésteres, que presentan en cada caso grupos hidroxilo y que contienen en cada caso al menos dos átomos de hidrógeno reactivos,

en presencia de varios catalizadores, siendo al menos uno de los catalizadores (C) un óxido de amina de fórmula general (I)

en la que R1, R2 y R3 representan independientemente entre sí un resto hidrocarbonado lineal o ramificado con de 1 a 6 átomos de carbono, los restos R1, R2 y/o R3 pueden formar parte de uno o varios restos cíclicos y pueden contener nitrógeno y/u oxígeno, y el óxido de amina presenta al menos un resto unido al átomo de nitrógeno con un átomo de hidrógeno β, y el óxido de amina se utiliza en del 0, 05 al 5% en peso, con respecto al peso de compuesto con átomo de 25 hidrógeno reactivo utilizado, y

- comprendiendo la reacción esencialmente la formación de grupos urea y/o uretano,

- superándose durante la reacción temporalmente una temperatura de 50ºC y comprendiendo la reacción la etapa de la eliminación de Cope de al menos un resto óxido de amina y

- utilizándose adicionalmente sales metálicas de compuestos orgánicos y/o aminas terciarias como catalizadores.

35 2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la reacción tiene lugar en presencia de agua, preferiblemente más del 0, 1% en peso con respecto a la formulación total.

3. Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque al menos temporalmente durante la reacción se supera una temperatura de 80ºC.

4. Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los compuestos

(B) que contienen al menos dos átomos de hidrógeno reactivos presentan un peso molecular de desde 150 hasta menos de 8000 g/mol.

45 5. Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones anteriores, representando al menos un R1, R2 y R3, independientemente entre sí, etilo, n- o iso-propilo o n-, iso- o terc-butilo.

6. Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el óxido de amina presenta al menos un enlace éter, un grupo amina y/u óxido de amina adicional, preferiblemente al menos un grupo hidroxilo.

7. Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el óxido de amina presenta al menos un resto -CH2-CH2 o -CH2-CH3.

55 8. Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el óxido de amina se selecciona del grupo que consiste en N-óxido de trietilamina, N-óxido de N-etilmorfolina, N-óxido de N-metilmorfolina, N-óxido de dimetilciclohexilamina, N-óxido de etildiciclohexilamina, N-óxido de dietilciclohexilamina y N-óxido de dietilpiperazina.

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el óxido de amina se

utiliza en del 0, 05 al 1% en peso, con respecto al peso de compuesto con átomos de hidrógeno reactivos utilizado.

10. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los compuestos que

contienen al menos dos átomos de hidrógeno reactivos están constituidos esencialmente por un poliéter con al menos dos grupos hidroxilo libres.

11. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque además de los óxidos de

amina no se utiliza ningún catalizador de amina terciaria. 10

12. Composición que contiene los componentes (A) , (B) y (C) según una de las reivindicaciones anteriores y además uno o varios compuestos tensioactivos como estabilizadores, siendo los compuestos tensioactivos siliconas.

13. Uso de la composición según la reivindicación 12 para la producción de espumas de poliuretano y/o poliurea de baja emisión de amina con una densidad inferior a 80 kg/m3, en particular inferior a 40 kg/m3, actuando el óxido de amina definido en una de las reivindicaciones anteriores o sus productos derivados como catalizador de poliuretano y/o poliurea.

14. Espumas de poliuretano y/o poliurea de baja emisión de amina producidas según uno de los procedimientos según las reivindicaciones 1 a 11.


 

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