Sistema catalítico de trimerización de isocianato, una formulación precursora, un procedimiento para trimerizar isocianatos, espumas rígidas de poliisocianurato/poliuretano hechas a partir de los mismos y un procedimiento para hacer dichas espumas.

Un sistema catalítico de trimerización que comprende:

un catión imidazolio o imidazolinio;

y

un anión que induce el trímero de isocianato;

en donde dicho sistema catalítico de trimerización tiene una temperatura de activación de trimerización en el intervalo de igual a o menor que 73°C como se determina por calorimetría por barrido diferencial (DSC) a una velocidad de 10°C/min. y

en donde dicho catión de imidazolio o imidazolinio tiene la siguiente estructura

en donde E es unión insaturada C2 o C6; en donde X se selecciona del grupo que consiste en H, C1-C18, P, Si, N y cualquier combinación de los mismos; en donde R1 se selecciona del grupo que consiste en H, C1-C18, Si y cualquier combinación de los mismos; en donde R2 se selecciona del grupo que consiste en H, C1-C18, Si y cualquier combinación de los mismos.

Sistema catalítico de trimerización de isocianato, una formulación precursora, un procedimiento para trimerizar isocianatos, espumas rígidas de poliisocianurato/poliuretano hechas a partir de los mismos y un procedimiento para hacer dichas espumas

Referencia a solicitudes relacionadas Esta solicitud es una solicitud no provisional que reivindica prioridad de la Solicitud de Patente Provisional núm. 61/113.196, presentada el 10 de noviembre de 2008, titulada "isocyanate trimerisation catalyst system, a precursor formulation, a process for trimerising isocyanates, rigid polyisocyanurate/polyurethane foams made therefrom, and a process for making such foams."

Campo de la invención La actual invención se refiere a un sistema catalítico de trimerización de isocianato, una formulación precursora, un procedimiento para trimerizar isocianatos, espumas rígidas de poliisocianurato/poliuretano hechas de ahí y un procedimiento para hacer dichas espumas.

Antecedentes de la invención Las espumas rígidas de poliisocianurato/poliuretano (PIR) se conocen ampliamente y se usan en numerosas industrias. Las espumas PIR son estructuras híbridas que tienen ambos grupos: grupos uretano (resultantes de la reacción de grupos -NCO de isocianatos con los grupos hidroxilo de los polioles) y anillos isocianurato, derivados de la trimerización de un exceso de grupos -NCO frente a los grupos hidroxilo (índice de isocianato de más que 100, por ejemplo, 180-600) . La trimerización de grupos -NCO se cataliza típicamente por catalizadores especiales, tal como tris (dimetilaminometil) fenol, acetato de potasio y otros catalizadores. El documento WO 2005/113626 describe carbenos N-heterocíclicos como catalizadores eficaces para la ciclotrimerización de isocianatos. Los carbenos Nheterocíclicos se usan preferiblemente en forma de sus aductos con CO2. La estructura altamente reticulada de las espumas PIR se deriva de los anillos de isocianurato generados por la trimerización del exceso de grupos -NCO.

Las espumas PIR se someten continuamente a regulaciones aumentadas con respecto a cualidades retardantes de llama y generación de humo reducida. Las cualidades retardantes de llama y generación de humo reducida se mejoran típicamente por la presencia de anillos isocianurato. Sin embargo, los sistemas catalíticos de trimerización existentes para producir dichos anillos de isocianurato tienden a ser activos solo a altas temperaturas, que es típico en la zona del núcleo de las espumas PIR. Por lo tanto, los sistemas catalíticos de trimerización existentes tienden a facilitar la formación de anillos de isocianurato, principalmente en la zona del núcleo de las espumas PIR. Aunque el uso de sistemas catalíticos de trimerización existentes mejora las cualidades de retardante de llama y generación de humo de la zona del núcleo de las espumas PIR, hay aún una necesidad de mejorar adicionalmente dichas propiedades en las zonas externas de dichas espumas PIR. La actual invención facilita la formación de anillos de isocianurato en las zonas externas de dichas espumas PIR, y como resultado facilitan la mejora de las cualidades de retardante de llama y generación de humo de las zonas externas de las espumas PIR. La actual invención facilita y aumenta la trimerización de los anillos de isocianurato en las zonas externas de espumas PIR necesitando menores temperaturas de activación. La invención actual puede proporcionar además propiedades de unión mejoradas, por ejemplo, en procedimientos de laminado, eso es, resistencia tensora de enlace de las caras de acero doble de paneles de espuma PIR.

Compendio de la invención La actual invención proporciona un sistema catalítico de trimerización de isocianato, una formulación precursora, un procedimiento para trimerizar isocianatos, espumas PIR hechas de ahí y un procedimiento para hacer dichas espumas.

En una realización, la presente invención proporciona un sistema catalítico de trimerización que comprende: (a) un catión imidazolio o imidazolinio; y (b) un anión que induce el trímero de isocianato; en donde el sistema catalítico de trimerización tiene una temperatura de activación de trimerización en el intervalo de igual a o menor que 73°C, y en donde dicho catión imidazolio o imidazolinio tiene la siguiente estructura en donde E es unión insaturada C2 o C6;

en donde X se selecciona del grupo que consiste en H, C1-C18, P, Si, N y cualquier combinación de los mismos;

en donde R1 se selecciona del grupo que consiste en H, C1-C18, Si y cualquier combinación de los mismos;

y en donde R2 se selecciona del grupo que consiste en H, C1-C18, Si y cualquier combinación de los mismos.

En una realización alternativa, la presente invención proporciona además una formulación precursora que comprende: (1) al menos 25 por ciento en peso de poliol, en base al peso de la formulación precursora; (2) menos que 15 por ciento en peso del sistema catalítico de trimerización, como se define anteriormente, en base al peso de la formulación precursora; y (3) opcionalmente uno o más tensioactivos, uno o más retardantes de llama, agua, uno o más antioxidantes, uno o más agentes de soplado auxiliares, uno o más catalizadores de uretano, uno o más catalizadores de trimerización auxiliares (distintos del sistema catalítico de trimerización, como se describe en este documento) o combinaciones de los mismos.

En una realización alternativa, la presente invención proporciona además un procedimiento para la trimerización de isocianatos que comprende las etapas de: (1) proporcionar uno o más monómeros seleccionados del grupo que consiste en un isocianato, un diisocianato, un triisocianato, isocianato oligomérico, una sal de cualquiera de los mismos y una mezcla de cualquiera de los mismos; (2) proporcionar un sistema catalítico de trimerización como se define anteriormente; (3) trimerizar el uno o más monómeros en presencia del catalizador de trimerización; y (4) formar así un trímero de isocianurato.

En una realización alternativa, la presente invención proporciona además un método para hacer una espuma PIR que comprende las etapas de: (1) proporcionar uno o más monómeros seleccionados del grupo que consiste en un isocianato, un diisocianato, un triisocianato, isocianato oligomérico, una sal de cualquiera de los mismos y una mezcla de cualquiera de los mismos; (2) proporcionar poliol; (3) proporcionar un sistema catalítico de trimerización como se define anteriormente; y (4) opcionalmente proporcionar uno o más tensioactivos, uno o más retardantes de llama, agua, uno o más antioxidantes, uno o más agentes de soplado auxiliares, uno o más catalizadores de uretano, uno o más catalizadores de trimerización auxiliares o combinaciones de los mismos; (5) poner en contacto el uno o más monómeros, y el poliol, y opcionalmente el uno o más tensioactivos, y opcionalmente el uno o más retardantes de llama, y opcionalmente el agua, y opcionalmente el uno o más antioxidantes, y opcionalmente el uno o más agentes de soplado auxiliares en presencia del sistema catalítico de trimerización y opcionalmente el uno o más catalizadores de uretano, y opcionalmente el uno o más catalizadores de trimerización auxiliares; (6) formar así la espuma PIR.

En una realización alternativa, la presente invención proporciona adicionalmente una espuma PIR que comprende el producto de reacción de uno o más monómeros seleccionados del grupo que consiste en un isocianato, un diisocianato, un triisocianato, isocianato oligomérico, una sal de cualquiera de los mismos, y una mezcla de cualquiera de los mismos con un poliol en presencia de un sistema catalítico de trimerización como se define anteriormente, y opcionalmente uno o más tensioactivos, opcionalmente uno o más retardantes de llama, opcionalmente agua, opcionalmente uno o más antioxidantes, opcionalmente uno o más agentes de soplado auxiliares, opcionalmente uno o más catalizadores de uretano adicionales y opcionalmente uno o más catalizadores de trimerización auxiliares u opcionalmente combinaciones de los mismos.

En una realización alternativa, la presente invención proporciona además una espuma PIR que comprende el producto de reacción de uno o más monómeros seleccionados del grupo que consiste en un isocianato, un diisocianato, un triisocianato, isocianato oligomérico, una sal de cualquiera de los mismos, y una mezcla de cualquiera de los mismos con poliol en presencia de un sistema catalítico de trimerización como se define anteriormente, y opcionalmente uno o más tensioactivos, opcionalmente uno o más retardantes de llama, opcionalmente agua, opcionalmente uno o más antioxidantes, opcionalmente uno o más agentes de soplado auxiliares, opcionalmente uno o más catalizadores... [Seguir leyendo]

1. Un sistema catalítico de trimerización que comprende: un catión imidazolio o imidazolinio; y un anión que induce el trímero de isocianato; en donde dicho sistema catalítico de trimerización tiene una temperatura de activación de trimerización en el

intervalo de igual a o menor que 73°C como se determina por calorimetría por barrido diferencial (DSC) a una velocidad de 10°C/min. y en donde dicho catión de imidazolio o imidazolinio tiene la siguiente estructura

en donde E es unión insaturada C2 o C6; en donde X se selecciona del grupo que consiste en H, C1-C18, P, Si, N y cualquier combinación de los mismos; en donde R1 se selecciona del grupo que consiste en H, C1-C18, Si y cualquier combinación de los mismos; en donde R2 se selecciona del grupo que consiste en H, C1-C18, Si y cualquier combinación de los mismos.

2. El sistema catalítico de trimerización según la reivindicación 1, en donde dicho catión de imidazolio o imidazolinio 15 es catión de tetraetilimidazolio o imidazolinio o catión de tetrabutilimidazolio o imidazolinio.

3. El sistema catalítico de trimerización según cualquiera de las reivindicaciones 1 y 2, en donde dicho anión que induce el trímero de isocianato se selecciona del grupo que consiste en carboxilato, carbonato, fenóxido, amida, amidinato, imidas, fosfuros, tiocianato, tioisocianato, isocianato, cianato y fluoruro.

4. El sistema catalítico de trimerización según cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en donde dicho anión que 20 induce el trímero de isocianato se selecciona del grupo que consiste en carboxilato, carbonato, fenóxido y fluoruro.

5. El sistema catalítico de trimerización según cualquiera de las reivindicaciones 1-4, en donde dicho anión que induce el trímero de isocianato es carboxilato que tiene la siguiente estructura:

en donde X' se selecciona del grupo que consiste en H, C1-C18, alifático, aromático, cíclico, acíclico, acilo y 25 derivados de los mismos.

6. El sistema catalítico de trimerización según la reivindicación 5, en donde dicho carboxilato se selecciona del grupo que consiste en formiato, acetato, octanoato, 2-etilhexanoato, benzoato y derivados sustituidos de los mismos.

7. El sistema catalítico de trimerización según la reivindicación 6, en donde dicho anión que induce el trímero de isocianato es acetato.

8. El sistema catalítico de trimerización según cualquiera de las reivindicaciones 1-7, en donde dicho sistema catalítico de trimerización es tetrabutilimidazolio o imidazolinio o acetato de tetrafenilimidazolio o imidazolinio.

9. Una formulación precursora que comprende: al menos 25 por ciento en peso de poliol, en base al peso de la formulación precursora; menor que o igual a 15 por ciento en peso de un sistema catalítico de trimerización según cualquiera de las

reivindicaciones 1-8, en base al peso de la formulación precursora; y opcionalmente uno o más tensioactivos, uno o más retardantes de llama, agua, uno o más antioxidantes, uno o más agentes de soplado auxiliares, uno o más catalizadores de uretano, uno o más catalizadores de trimerización auxiliares o combinaciones de los mismos.

10. Un procedimiento para la trimerización de isocianatos que comprende las etapas de:

proporcionar uno o más monómeros seleccionados del grupo que consiste en un isocianato, un diisocianato, un triisocianato, isocianato oligomérico, una sal de cualquiera de los mismos y una mezcla de cualquiera de los mismos; proporcionar un sistema catalítico de trimerización según cualquiera de las reivindicaciones 1-8; trimerizar dicho uno o más monómeros en presencia de dicho catalizador de trimerización; formar así uno o más trímeros de isocianurato.

11. Un procedimiento para formar una espuma rígida de poliisocianurato/poliuretano que comprende las etapas de:

proporcionar uno o más monómeros seleccionados del grupo que consiste en un isocianato, un diisocianato, un triisocianato, isocianato oligomérico, una sal de cualquiera de los mismos y una mezcla de cualquiera de los mismos;

proporcionar poliol;

proporcionar un sistema catalítico de trimerización según cualquiera de las reivindicaciones 1-8;

opcionalmente proporcionar uno o más tensioactivos, uno o más retardantes de llama, agua, uno o más antioxidantes, uno o más agentes de soplado auxiliares, uno o más catalizadores de uretano, uno o más catalizadores de trimerización auxiliares o combinaciones de los mismos;

poner en contacto dichos uno o más monómeros, y dicho poliol, y opcionalmente dichos uno o más tensioactivos, y opcionalmente dichos uno o más retardantes de llama, y opcionalmente dicha agua, y opcionalmente dichos uno o más antioxidantes, y opcionalmente dichos uno o más agentes de soplado auxiliares en presencia de dicho sistema catalítico de trimerización y opcionalmente dichos uno o más catalizadores de uretano, y opcionalmente dichos uno o más catalizadores de trimerización auxiliares; formar así dicha espuma rígida de poliisocianurato/poliuretano.

12. Una espuma rígida de poliisocianurato/poliuretano que comprende el producto de reacción de:

uno o más monómeros seleccionados del grupo que consiste en un isocianato, un diisocianato, un triisocianato, isocianato oligomérico, una sal de cualquiera de los mismos y

una mezcla de cualquiera de los mismos con poliol en presencia de un sistema catalítico de trimerización según cualquiera de las reivindicaciones 1-8, y opcionalmente uno o más tensioactivos, opcionalmente uno o más retardantes de llama, opcionalmente agua, opcionalmente uno o más antioxidantes, opcionalmente uno o más agentes de soplado auxiliares, opcionalmente uno o más catalizadores de uretano adicionales, y

opcionalmente uno o más catalizadores de trimerización auxiliares u opcionalmente combinaciones de los mismos.

13. La espuma rígida de poliisocianurato/poliuretano según la reivindicación 12,

en donde dicha espuma de poliisocianurato/poliuretano tiene una relación de trímero de poliisocianurato (Abs1410/Abs1595) de al menos 5 a una profundidad de 12 mm desde la superficie elevada de la espuma rígida, medida por medio de espectroscopia ATR-FTIR.

14. La espuma rígida de poliisocianurato según cualquiera de las reivindicaciones 12 y 13, en donde dicha espuma se usa como aislante térmico.