MXPA98003520A

MXPA98003520A - Composiciones de catalizador reactivo para mejorar el desempeño de espuma de poliuretano soplada con agua

Info

Publication number: MXPA98003520A
Application number: MXPA/A/1998/003520A
Authority: MX
Inventors: Leo Listemann Mark; Ann Mercando Lisa; John Kimock Michael
Original assignee: Air Products And Chemicals Inc
Priority date: 1997-05-06
Filing date: 1998-05-04
Publication date: 1999-07-06

Abstract

La presente invención se refiere a proporcionar una composición catalizadora reactiva para producir una espuma de poliuretano flexible con agua. La composición catalizadora comprende una ter-amino-alquil-urea y/o bis(ter-amino-alquil)urea en combinación ya sea con una catalizador de gelificación o catalizador de soplado. El uso de esta composición catalizadora mejora las propiedades físicas de la espuma de poliuretano.

Description

• COMPOSICIONES DE CATALIZADOR REACTIVO PARA MEJORAR EL DESEMPEÑO DE ESPUMA DE POLIURETANO SOPLADA CON AGUA REFERENCIA CRUZADA A SOLICITUDES RELACIONADAS Esta solicitud corresponde a una continuación-en- 5 parte tanto de la solicitud de patente de los E.U.A. No. de Serie 08/850,985 presentada en mayo 6 de 1997 con título "N,N,N' -Trimet ylbis (aminoethyl) ether Substituted Urea Compositions For the Production Of Polyurethanes" (Composiciones de urea N,N,N' -trimetil-bis (aminoetil) éter * 10 substituidas para la producción de poliuretanos) como la solicitud de patente de los E.U.A. No. de Serie 08/851,652 presentada en mayo 6 de 1997 con título "Aminomethyl Pyrrolidine Urea Compositions For The Production Of Polyurethanes" (Composiciones de aminometil pirrolidina urea para la producción de poliuretanos) . ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a catalizadores de amina terciaria para producir espuma de poliuretano. Las espumas de poliuretano se conocen ampliamente 20 y utilizan en las industrias automotriz, de vivienda y otras . Estas espumas se producen por reacción de un poliisocianato con un poliol en la presencia de diversos aditivos . Un aditivo tal es un agente de soplado de clorofluorocarburo (CFC) que evapora como resultado de la 25 exoterraa de reacción, provocando que la masa de * polimerización forme una espuma. El descubrimiento de que los CFCs agotan el ozono en la estratosfera, ha resultado en reglamentos que disminuyen el uso de CFC. La producción de espumas sopladas con agua, en donde el soplado se 5 realiza con C02 generador por la reacción de agua con el poliisocianato, por lo tanto se ha vuelto incrementadamente importante. Catalizadores de aminas terciarias típicamente se emplean para acelerar el soplado (reacción de agua con isocianato para generar C02) y gelificación (reacción de poliol con isocianato) . La capacidad del catalizador de amina terciaria para promover selectivamente ya sea el soplado o gelificación es una consideración importante para seleccionar un catalizador para la producción de una espuma de poliuretano particular. Si un catalizador promueve la reacción de soplado a un grado demasiado elevado, gran parte del C02 se desprenderá antes de que haya ocurrido suficiente reacción del isocianato con el poliol, y el C02 se separará por burbujeado de la formulación, resultando en aplastamiento de la espuma. Una espuma de deficiente calidad se producirá. En contraste, si un catalizador promueve demasiado rápidamente la reacción de gelificación, una porción substancial del C02 se desprenderá después de que ha ocurrido un grado significante de polimerización.

De nuevo, se producirá una espuma de calidad deficiente, mß esta ocasión caracterizada por celdas de alta densidad, rotas o deficientemente definidas, u otras características indeseables . Los catalizadores de aminas terciarias generalmente son de mal olor y ofensivos y pueden tener alta volatilidad debido a su bajo peso molecular. La liberación de aminas terciarias durante el procesamiento de espumado puede presentar significantes problemas de 'Sf seguridad y toxicidad y la liberación de aminas residuales de productos de consumidor generalmente es indeseable. Los catalizadores de amina que contienen funcionalidad urea tienen un incremento en peso molecular y unión de hidrógeno y reducida volatilidad y olor cuando se comparan con estructuras relacionadas que carecen de esta funcionalidad. Además, los catalizadores que contienen la funcionalidad urea se ligan químicamente al uretano durante la reacción y no se desprenden del producto T* terminado. Las estructuras de catalizador que incorporan este concepto típicamente son de actividad baja a moderada, y promueven tanto las reacciones de soplado (agua- isocianato) y de gelificación (poliol-isocianato) en proporciones variantes . La Patente de los E.U.A. No. 4,644,017 describe el uso de ciertas amino alquil ureas estables de difusión, que tienen grupos aminos terciarios en la producción de un producto de adición de poliisocianato que no decolora o cambia la constitución de los materiales circundantes . Específicamente se ilustran el catalizador A y catalizador B que son productos de reacción de dimetilaminopropila ina y urea. La Patente de los E.U.A. No. 4,007,140 describe el uso de N,N' -bis (3-dimetilaminopropil) urea como un catalizador de bajo olor para la fabricación de S— poliuretanos. 10 La Patente de los E.U.A. No. 4,194,069 describe el uso de N- ( 3 -dimet ilaminopropil ) -N" - (3- morfolinopropil)urea; N,N' -bis (3-dimetilaminopropil) urea y N,N' - (3-morfolinopropil)urea como catalizadores para producir espumas de poliuretano. 15 La Patente de los E.U.A. No. 4,094,827 describe el uso de ciertas ureas alquil substituidas, incluyendo ^, N, N-bis (3-dimetilamínopropil) urea que proporciona menor olor y un retardo en la reacción de espumado que ayuda en la producción de una espuma de poliuretano. 20 La Patente de los E.U.A. No. 4,330,656 describe el uso de N-alquil ureas como catalizadores para la reacción de 1,5-naftilen diisocianato, con polioles o para la extensión de cadena de pre-polímeros con base en 1,5- naftilen diisocianato, sin acelerar la oxidación atmosférica.

La Patente DE 27 796 A describe el uso de dialquil aminoalquil ureas de superior peso molecular como catalizadores de olor reducido para la producción de espuma de poliuretano. La Patente DE 499 873 describe la preparación y uso de pirrolidinas como catalizadores para el proceso de poliadición de poliisocianato. COMPENDIO DE LA INVENCIÓN La presente invención proporciona una composición del catalizador reactivo para producir una espuma de poliuretano flexible soplada con agua. La composición catalizadora comprende una aminoalquil urea terciaria y/o bis (ter-aminoalquil) urea en combinación ya sea con un catalizador de gelificación o un catalizador de soplado. El uso de esta composición catalizadora mejora las propiedades físicas de la espuma de poliuretano. Los catalizadores reactivos contienen funcionalidad ureido que permite que el catalizador reaccione en la matriz de poliuretano. Estos catalizadores reactivos pueden emplearse como catalizadores de gelificación o catalizadores de soplado con cocatalizadores complementarios de soplado o gelificación, respectivamente, que pueden o no contener grupos funcionales reactivos para producir materiales de espuma de * poliuretano. Los catalizadores reactivos producen espumas de poliuretano que no tienen emisiones de amina. El uso de estos catalizadores en conjunto con cocatalizadores de gelificación o soplado mejora propiedades 5 físicas y mejora la procesabilidad de la espuma. Como catalizadores de soplado, estos catalizadores en conjunto con co-catalizadores de gelificación mejoran el flujo de aire de la espuma. Medios de flujo de aire mejorados, mejoran la porosidad y abertura de la espuma que es una ^^R- 10 indicación de la estabilidad dimensional mejorada de la espuma. Como catalizadores de gelificación, estos catalizadores en conjunto con co-catalizadores de soplado mejoran la relación de fuerza-a-aplastamiento de la espuma. Una fuerza-a-aplastamiento reducida significa que la espuma se comprime más fácilmente, lo que es una ventaja importante para minimizar encogimiento de la espuma durante procesamiento . F DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Las composiciones catalizadoras de acuerdo con la invención catalizan la reacción entre una funcionalidad isocianato y un compuesto que contiene hidrógeno activo, es decir un alcohol, un poliol, una amina o agua, especialmente la reacción de uretano (gelificación) de los poliol hidroxilos con isocianato para producir poliuretanos y la reacción de soplado de agua con isocianato para 1 liberar dióxido de carbono para producir poliuretanos espumados . Los productos de espuma de poliuretano flexibles, en placa y moldeados, se preparan utilizando cualesquiera poliisocianatos orgánicos convenientes, bien conocidos en la técnica incluyendo por ejemplo hexametilen diisocianato, fenilen diisocianato, toluen diisocianato ("TDI") y 4,4'-difenilmetano diisocianato ("MDI"). Son especialmente convenientes los 2,4- y 2,6-TDl individualmente o en conjunto como sus mezclas comercialmente disponibles. Otros isocianatos convenientes son mezclas de diisocianatos conocidos comercialmente como "MDI crudo", distribuido como PAPI por Dow Chemical, que contiene aproximadamente 60% de 4,4 ' -difenilmetano diisocianato junto con otros poliisocianatos isoméricos y análogos superiores. También son convenientes "prepolímeros" de estos poliisocianatos que comprenden una mezcla parcialmente pre-reaccionada de un poliisocianato y un poliéter o poliéster poliol. Ilustrativo de polioles convenientes como un componente de la composición de poliuretano son polialquilen éter y poliéster polioles. Los polialquilen éter polioles incluyen los polímeros de poli (alquilen) óxido tales como polímeros y copolímeros de poli (etilen) óxido y poli (propilen) óxido, con grupos hidroxilo terminales, derivados de compuestos polihídricos, incluyendo dioles y trioles; por ejemplo, entre otros, etileno glicol, propilen glicol, 1, 3-butandiol, 1, 4-butandiol, 1, 6-hexandiol, neopentil glicol, dietilen glicol, dipropilen glicol, pentaeritritol, glicerol, diglicerol, trimetilol propano, y polioles de peso molecular bajo semejantes. En la práctica de esta invención, puede emplearse un solo poliéter poliol de alto peso molecular. También, pueden emplearse mezclas de poliéter polioles de alto peso molecular tales como mezclas de materiales di- y tri-funcionales y/o materiales de composición química diferente o diferente peso molecular. Poliéster polioles útiles incluyen aquéllos producidos al reaccionar un ácido dicarboxílico con un exceso de un diol, por ejemplo, ácido adípico con etilen glicol o butandiol, o reaccionar una lactona con un exceso de un diol tal como caprolactona con propilen glicol. Además de los poliéter y poliéster polioles, los lotes maestros o composiciones de premezcla, frecuentemente contienen un polímero poliol. Polímeros polioles se emplean en espuma de poliuretano para incrementar la resistencia de la espuma a la deformación, es decir para incrementar las propiedades de soporte de carga de la espuma. Actualmente, dos diferentes tipos de polímeros polioles se emplean para lograr mejora en soporte de carga. El primer tipo, descrito como un poliol de injerto, * consiste de un triol en donde vinil monómeros se copolimerizan de injerto. Estireno y acrilonitrilo son los monómeros usuales de elección. El segundo tipo, un poliol modificado con poliurea, es un poliol que contiene una 5 dispersión de poliurea formada por la reacción de una diamina y TDI . Ya que TDI se emplea en exceso, algo del TDI puede reaccionar tanto con el poliol como la poliurea. Este segundo tipo de polímero poliol tiene una variante denominada tipo poliol, que se forma por la polimerización in situ de TDI y alcanolamina en el poliol. Dependiendo de los requerimientos de soporte de carga, los polímeros polioles pueden comprender 20 a 80% de la porción poliol del lote maestro. Otros agentes típicos encontrados en las formulaciones de espuma de poliuretano incluyen extendedores de cadena tales como etilen glicol y butandiol; entrelazadores tales como dietanolamina, diisopropanolamina, trietanolamina y tripropanolamina; agentes de soplado tales como agua, CFCs, HCFCs, HFCs, pentano, y semejantes; y estabilizantes celulares tales como siliconas. Una formulación de espuma flexible de poliuretano general que tiene una densidad de (16 a 48 kg/m3) (1 a 3 libras/pie3) (e.g., para asientos automotrices) contiene un catalizador tal como la composición catalizadora de acuerdo ßj con la invención, comprenderá los siguientes componentes en partes en peso (pbw = part by weight) : Formulación de Espuma Flexible pbw Poliol 20-100 5 Polímero Poliol 80-0 Surfactante de Silicona 1-2.5 Agente de soplado 2-4.5 Entrelazador 0.5-2 I Composición Catalizadora 0.5-2 10 índice de Isocianato 70-115 La composición catalizadora comprende una mono (amino alquil terciaria) urea y/o bis (ter-amino alquil) urea en combinación con un catalizador de gelificación o soplado. Las mono- y bis- ureas pueden representarse por 15 la fórmula en donde A representa CH o N, R1 representa hidrógeno o el grupo, n representa un entero de 1 a 6, R2 y R3 cada uno representan hidrógeno o un grupo alquilo con 1 a 6 átomos de carbono, R4 y R5 cada uno representa un grupo alquilo con 1 a 6 átomos de carbono, o juntos representan un grupo alquileno con 2 a 6 átomos de carbono, que puede contener heteroátomos (tal como oxígeno o NR8 donde Rß es hidrógeno o un grupo alquilo con 1 a 4 átomos de carbono, o el grupo NR (en donde R = Alquilo o y R6 y R7 que pueden ser iguales o diferentes cada uno representan hidrógeno o el grupo ÍA • En la fórmula general anterior se prefiere que R1, R2, R3, R6 y R7 cada uno representa hidrógeno, R4 y R5 cada uno representa un grupo metilo, cuando A representa N o juntos representan CH2CH2N(CH3) CH2 5 cuando A representa CH, y n representa 1-3, de preferencia 2 o 3. Ilustrativas de mono ureas y bis ureas convenientes son 2 -dimetilaminoetil urea; N,N'-bis(2- dimetilaminoetil) urea; N, N-bis (2-dimetilaminoetil) urea; 3 -dimetilaminopropil urea ; N,N' -bis (3 -dimetilaminopropil) urea; N, N-bis (3-dimetilamino propil) urea; 1- (N-metil-3- pirrolidino) metil urea; 1, 3-bis- (N-metilpirrolidino) metil urea; 3-piperidinopropil urea; N,N'- bis (3- piperidinopropil)urea; 3-morfolino propil urea; N,N'-bis(3 morfolinopropil) urea; 2-piperidinoetil urea; N,N'-bis(2- piperidinoetil) urea; 2-morfolinoetil urea; y N,N'-bis(2- morfolinoetil) urea. La Patente de los E.U.A. No. ß 4,644,017 ilustra amino alquil ureas útiles en la práctica de la presente invención y aquí se incorpora por referencia. Las ureas preferidas son 3-dimetilaminopropil urea, N,N' -bis (3-dimetilamino propil)urea, 1- (N-metil-3- pirrolidino) metil urea, 1, 3-bis (N-metil-3 -pirrolidino) metil urea una mezcla de 3 -dimetilaminopropil urea y N,N'- 25 bis (3-dimetil amino propil) urea, y una mezcla de 1- # N (metil-3 -pirrolidino) metil urea y 1, 3-bis- (N-metil-3- pirrolidino) metil urea, las mezclas de preferencia están en una proporción 75:25 a 95:5 molar de mono urea a bis urea. Las mono ureas y bis ureas se preparan al 5 reaccionar urea y la alquilamina terciaria correspondiente en las proporciones molares apropiadas bajo una atmósfera inerte a temperaturas elevadas desde 80°C a 150°C, de preferencia 100°C a 130°C desplazándose amoníaco. Las mono- y bis- ureas pueden aislarse individualmente por técnicas cromatográficas conocidas en la técnica de síntesis . La mono-urea y/o bis urea se emplean en conjunto con un catalizador de gelificación o soplado, dependiendo de la ventaja del procesamiento deseada. El co-catalizador de gelificación es cualguier catalizador del uretano conocido en la técnica con una selectividad inicial inferior a aproximadamente 0.45, y el co-catalizador de soplado es cualquier catalizador de uretano conocido en la técnica con una selectividad inicial mayor que aproximadamente 0.8. La selectividad del catalizador se define como la proporción de la velocidad de soplado (formación de urea) a la velocidad de gelificación (formación de uretano) [J. Cell, Plastics, Vol. 28, 1992, páginas 360-398] .

Ejemplos de catalizadores de gelificación convenientes incluyen aunque no están restringidos a diazabiciclooctano (trietilendiamina) , suministrado comercialmente como catalizador DABCO 33LV"E por Air Products and Chemicals, Inc., quinuclidina y quinuclidinas sustituidas (Patentes de los E.U.A. Nos. 5,143,944 y 5,233,039), pirrolizidinas sustituidas (Patente de los E.U.A. No. 5,512,603), y pirrolidinas sustituidas (EP 499 873) . Ejemplos de catalizadores de soplado convenientes incluyen aunque no están restringidos a bis-dimetilaminoetil éter, comercialmente suministrado como catalizador DABCO" BL ll por Air Products and Chemicals, Inc., pentametildietilentriamina y composiciones relacionadas (Patentes de los E.U.A. Nos. 5,039,713, y 559,161), poliaminas permetiladas superiores (Patente de los E.U.A. No. 4,143,003), poliaminas ramificadas (Patente de los E.U.A. No. 3,836,488), 2- [N-dimetilaminoetoxietil) N-metilaminoetanol y estructuras relacionadas (Patente de los E.U.A. No. 4,338,408), poliaminas alcoxiladas (Patente de los E.U.A. No. 5,508,314), composiciones de imidazol-boro (Patente de los E.U.A. No. 5,539,007), y composiciones de aminopropil-bis (aminoetil) éter (Solicitud de Patente de los E.U.A. No. de Serie 08/534,751 presentada el 27 de septiembre de 1995 y la Solicitud de Patente de los E.U.A. No. de Serie 08/850,985 presentada en 6 de mayo de 1997).

• Una cantidad catalíticamente efectiva de la composición catalizadora que comprende la urea y un catalizador de gelificación o de soplado, se emplea en la formulación de poliuretano. Más específicamente, cantidades convenientes de la composición catalizadora pueden estar en la gama desde aproximadamente 0.01 a 10 partes en peso por 100 partes de poliol (pphp) en la formulación de poliuretano, de preferencia a 0.05 a 2 pphp. La composición catalizadora puede emplearse en combinación con o también comprender otros catalizadores de amina terciaria, órgano estaño o carboxilato uretano bien conocidos en la técnica de uretano. EJEMPLO 1 Mezcla de 3-Dimetilaminopropil Urea (I) y 15 N,N'-Bis(3 dimetilaminopropil) Urea (II) Una mezcla con proporción molar 94:6 de mezcla catalizadora de 3-dimetilaminopropil urea (I) y N,N'-bis(3 dimetilaminopropil) urea (II) se prepara utilizando un matraz de fondo redondo con tres cuellos y capacidad de 1 20 litro, adaptado con lo siguiente: agitador mecánico, condensador de reflujo, burbujeador de nitrógeno, y una manta de calentamiento de temperatura controlada. El matraz se carga con 176.3 g de urea [CH4N20] y 300.0 9 de N,N-dimetilaminopropilamina [ (CH3)2NCH2CH2CH2NH2] . La mezcla 25 se agita a velocidad constante mientras que se calienta lentamente a 120°C. La reacción se controla a 120°C hasta que todos los signos de desprendimiento de NH3 han cesado (como se evidencia al burbujear en el dispositivo para alivio de presión de N2) . El líquido amarillo pálido se enfría a 80°C y el matraz que contienen líquido se evacúa por bomba de vacío y reabastece con N2 tres veces para retirar cualquiera volátiles aún presentes. RNM 13C cuantitativo muestra que el producto final es 86% en mol de 3 -dimetilaminopropil urea (I), 5% en mol de N,N'-bis(3-dimetilaminopropil) urea (II) , y 9% en mol de urea sin reaccionar. La proporción molar de mono a bis es 17.2 a 1, o 94:6 de mono urea a bis urea. 3-Dimetilaminopropil urea (I) N,N'-Bis(3 dimetilaminopropil) urea (II) EJEMPLO 2 Mezcla de 1- (N-Metil-3-pirrolidino) metil urea (III) y 1, 3-Bis (N-metil-3-pirrolidino)metil urea (IV) • Un matraz de fondo redondo con tres cuellos y un litro de capacidad, se adapta con lo siguiente: agitador mecánico, condensador de reflujo, burbujeador de nitrógeno, y una manta de calentamiento de temperatura controlada. El 5 matraz se carga con 45.75 g (0.762 mol) de urea [CH4N20] y 86.84 g (0.762 mol) de N-metil-3 -aminometil pirrolidina C6H14N2) . La mezcla se agita a velocidad constante mientras que se calienta lentamente a 120°C. La reacción se controla a 120°C por dos horas hasta que todos los signos $ 10 de desprendimiento de NH3 han cesado (como se evidencia al burbujear en el dispositivo para alivio de presión de N2) . El líquido amarillo pálido se enfría a 80 °C y el matraz que contienen el líquido se evacúa por bomba de vacío y reabastece con N2 tres veces, para retirar cualesquiera volátiles aún presente. RMN 13C cuantitativo muestra que el producto es 81.7% en mol de 1- (N-metil-3-pirrolidino)metil urea (III) , 7.0 % en mol de bis (N-metil-3-pirrolidino) metil urea (IV) y 11.3 % en mol de urea sin reaccionar. O 1_ (N-Metil-3-pirrolidino) metil urea (II) 1,3-Bis (N-metil-3 -pirrolidino) metil urea (IV) EJEMPLO 3 En este ejemplo se prepararon espumas de poliuretano en la forma convencional. La formulación de F poliuretano en partes en peso fue: 10 CCOOMMPPOONNEENNTTEE PARTES E-648 60 E-519 40 DC-5043 1.5 Dietanolamina 1.49 15 AAgguuaa 3.5 TDI 80 índice 105 E-648 -- un poliéter poliol con punta de óxido de etileno convencional de Arco Chemical . E-519 -- un poliéter poliol relleno con copolímero de 20 estireno- acrilonitrilo de Arco Chemical. DABC0MR DC-5043 -- surfactante de silicona distribuido por Air Products and Chemicals Inc. DABCOHE DC-5169 -- surfactante de silicona distribuido por Air Products and Chemicals Inc.

TDI-80 -- una mezcla de 80 % en peso 2, 4-TDI y 20 % en peso de 2, 6-TDI. La selectividad de catalizador se define como la relación de la velocidad de soplado (formación de urea) a la velocidad de gelificación (formación de uretano) [J. Cell Plastics Vol., 28, 1992, págs. 360-398.]. Una selectividad de "uno" significa que las cantidades de soplado y gelificación son iguales en ese punto en la reacción. Una selectividad substancialmente inferior a "uno", por ejemplo aproximadamente 0.45, es indicativa de un fuerte catalizador de gelificación. Una selectividad mayor que aproximadamente 0.8 indica un catalizador con suficiente selectividad de soplado para compensar un catalizador de selectividad intermedio o de gelificación. Las Tablas I y II enlistan las propiedades físicas que se obtienen utilizando los catalizadores de los Ejemplos 1 y 2 en conjunto con los co-catalizadores standard industriales . Las espumas se elaboraron en un molde de bloque de prueba calentado a 71°C (160°F) . En todoe los casos, la reactividad de espuma se ajustó por el tiempo de extrusión que mide el avance de reacción y proporciona alguna indicación de extensión de curado. Las espumas probadas cumplen con las especificaciones standard enlistadas en ASTM D-3453-91 y las pruebas de propiedades físicas se realizaron utilizando la designación ASTM D * 3574-95. Los resultados de fuerza-a-aplastado, se obtuvieron utilizando un dispositivo mecánico equipado con un transductor de presión con capacidad de 453.6 kg (1000 libras) montado entre la placa circular de 322.6 cm2 (50 5 pulgadas2) y una flecha de impulso. Las especificaciones de motor Dayton modelo 4Z528, incluyen 1/6 de caballo de potencia (124.3 J/s) con F/L rpm de 1800 y par de torsión de F/L de 6.36xl04 Nm (5.63 in-lb) . La presión actual se ilustra en un exhibidor digital. El cojín de espuma se comprime a 50% de su espesor original y la fuerza necesaria para lograr la compresión se registra en (newtons) (libras enteras) . Un ciclo tarda 24 segundos para completar, y el aplastamiento actual de la espuma ocurre en 7-8 segundos. Este dispositivo imita la prueba de deflexión por fuerza de indentación ASTM D 3574, y proporciona un valor numérico por 1 minuto posterior a espuma desmoldada, de suavidad o dureza inicial . Tabla I Catalizador Nivel de Usos F u e r z a - a - 20 Aplastamiento3 (pphp) dbf; N) Ejemplo 1 Catalizador/ Dabco BL-11 0.41/0.10 91;404 Dabco 33LV/ Catalizador de 25 Ejemplo 1 0.25/0.31 197;875 # Tabla I (Cont.) Catalizador Nivel de Usos F u e r z a - a - Aplastamiento3 (pphp) dbf: N) 5 Catalizador de Ejemplo 2/ Dabco BL-ll 0.24/0.10 183; 812 Dabco 33LV/ Catalizador de Ejemplo 2 0.25/0.18 225; 999 f? a Menores valores de fuerza-a-aplastamiento significan 10 que la espuma se comprime más fácilmente. La primera entrada en la Tabla 1 demuestra que al utilizar el catalizador en el ejemplo 1 con Dabco BL-ll como catalizador de soplado, proporciona menor fuerza-a- aplastamiento que la segunda entrada en donde se emplea el 15 catalizador del Ejemplo 1 con catalizador de gelificación Dabco 33L. Similarmente, las entradas tres y cuatro ilustran que el utilizar el catalizador del ejemplo 2 con * catalizador de soplado Dabco BL-ll (entrada tres) también produce menores valores de fuerza-a-aplastamiento que 20 cuando se emplea el catalizador del ejemplo 2 con catalizador de gelificación Dabco 33LV (entrada cuatro) .

# Tabla II Dabco 33 V / Dabco 33LV / Catalizador Catalizador Ejemplo 1 Ej emplo pphp 0.25/0.31 0.25/0.18 Densidad (lb/ft3, kg/m3) 2.0; 31.9 2.0; 319 10 Flujo de aire (SCFM; L/min) 2.86; 81.1 3 . 18 ; 90.2 Tracción (psi;kN/m2) 21.7; 149 16.5; 114 Rasgado (pli; N/cm) 1.5; 2.6 1 . 5 ; 2.6 15 Elongación (%) 88.2 99.8 25% ILD (lbf,N) 27.0; 119.7 2 7 . 4 ; 121.5 65% ILD (lbf,N) 71.9; 319.2 70 . 6 ; 313.6 20 25%R ILD (lbf,N) 22.0; 97.9 22 . 5 ; 99.9 F . Tabla II (Cont.) Dabco 33LV / Da co 33LV / Catalizador Catalizador Ejemplo 1 Ejemplo Rebote de Bola(%) 52 52 50% Fraguado Comp. H.A. (%) 34.7 34.4 Fraguado en Húmedo Japonés 29.4 30.9 Tabla II (cont) Ejemplo 1 Ejemplo 2 Catalizador/ Catalizador/ Dabco BL-ll Dabco BL-ll pphp 0.41/0.10 0.24/0.10 Densidad (lb/ft3, kg/m3) 2.0; 32.2 2.0; 31.5 Flujo de aire (SCFM; L/min) 3.53; 99.8 3.30; 93.4 Tracción (psi; kN/m2) 18.6; 128 18.6; 128 Rasgado (pli; N/cm) 1.7; 3.0 1.5; 2.6 Elongación (%) 107.7 103.7 20 25% ILD (lbf,N) 24.4; 108.2 25.5; 112.6 65% ILD (lbf,N) 68.2; 302.9 67.1; 297.9 %R ILD (lbf,N) 19.5; 86.5 20.6; 91.3 Rebote de Bola(%) 51 53 50% Fraguado Comp. H.A. (%) 37.3 36.6 25 Fraguado en Húmedo Japonés 33.0 32.7 Los datos en la Tabla II demuestran que al utilizar el catalizador en el Ejemplo 1 ó 2 con el catalizador de soplado Dabco BL-ll, proporcionan superior flujo de aire e incrementado elongación que cuando el 5 catalizador del Ejemplo l ó 2 se emplea con catalizador de gelificación Dabco 33LV. Utilizando los catalizadores del Ejemplo 1 y 2 con el catalizador de gelificación Dabco 33LV incrementa las propiedades de soporte de carga (ILD) de la espuma. 10 En toda la técnica previa citada, los catalizadores substituidos con urea se ilustran como catalizadores únicos. Esto significa que promueven tanto las reacciones de soplado como gelificación simultáneamente, en una proporción suficiente para producir espuma aceptable. Mientras que pueden emplearse cocatalizadores, la técnica previa no indica que ciertas propiedades físicas de espuma pueden controlarse sistemáticamente por selección de los co-catalizadores. La única patente que tiene un ejemplo de catalizador basado en urea utilizado con un co-catalizador, es la Patente alemana No. DE 3027796 Al que describe el uso de dialquil aminoalquil ureas de superior peso molecular como catalizadores con olor reducido para producción de espuma de poliuretano. En este caso, una porción (0.3 parte) del catalizador de gelificación, diazabiciclooctano, se reemplaza con el catalizador de urea sintetizado a partir de hexametilen diisocianato y N,N-bis (dimetilaminopropil) amina (Ejemplo A). Los resultados indican que las propiedades de espuma estuvieron sin cambio, excepto por menor olor de amina (Ejemplo 1.2) . Inesperadamente, el Ejemplo 3 en la presente solicitud demuestra que las propiedades físicas de espuma pueden variarse sistemáticamente al elegir los co-catalizadores de soplado o gelificación. Específicamente, propiedades físicas que pueden alterarse significativamente son fuerza-a-aplastamiento, flujo de aire, elongación y soporte de carga (ILD) . DECLARACIÓN DE APLICACIÓN INDUSTRIAL La invención proporciona composiciones catalizadoras para producir espuma de poliuretano flexible soplada con agua.

Claims

REIVINDICACIONES 1. - En un método para preparar una espuma de poliuretano flexible al reaccionar un poliisocianato orgánico y un poliol en la presencia de agua como agente de 5 soplado, un estabilizante de celdas y una composición catalizadora que comprende un catalizador de gelificación y un catalizador de soplado, la mejora para reducir la fuerza-a-aplastamiento de la espuma que comprende utilizar como catalizador de gelificación, una mono (ter-amino- 10 alquil) urea y/o bis (ter-amino-alquil) urea. 2. - El método de conformidad con la reivindicación 1, en donde el catalizador de gelificación es al menos un compuesto de la fórmula:
•^P en donde A representa CH o N, R1 representa hidrógeno o el 20 grupo, n representa un entero de 1 a 6, R2 y R3 cada uno representan hidrógeno o un grupo alquilo con 1 a 6 átomos de carbono, R4 y R5 cada uno representa un grupo alquilo con 1 a 6 átomos de carbono, o juntos representan un grupo alquileno con 2 a 6 átomos de carbono, que puede contener un heteroátomo que es oxígeno o NR8 donde R8 es hidrógeno o un grupo alquilo con 1 a 4 átomos de carbono, o el grupo NR (en donde R = Alquilo o y Rs y R7 que pueden ser iguales o diferentes cada uno 15 representa hidrógeno o el grupo 20 3. - El método de conformidad con la reivindicación 2, en donde R1, R2, R3, Re y R7 cada uno representa hidrógeno, R4 y R5 cada uno representa un grupo metilo, cuando A representa N o juntos representan CH2CH2N(CH3) CH2 cuando A representa CH, y n representa 1-
3.
4. - El método de conformidad con la reivindicación 1, en donde el catalizador de gelificación es 2-dimetilaminoetil urea; N,N' -bis (2-dimetilaminoetil) urea; N, -bis ( 2 - dimetilaminoetil ) urea; 3-dimetilaminopropil urea; N,N' -bis (3-dimetilaminopropil) urea; N, -bis (3-dímetilamino propil) urea; 1- (N-metil-3-pirolidino) metil urea; 1, 3-bis- (N-metil-3-pirrolidino) metil urea; 3-piperidinopropil urea; N,N'-bis(3-piperidinopropil)urea; 3-morfolino propil urea; N,N'-bis(3-morfolinopropil) urea; 2-piperidinoetil urea; N,N'-bis(2-piperidinoetil) urea; 2-morfolinoetil urea; y N,N'-bis(2-morfolinoetil) urea o sus mezclas.
5. - El método de conformidad con la reivindicación 1, en donde el catalizador de gelificación es 3-dimetilaminopropil urea, N,N' -bis (3-dimetilamino propil) urea, 1- (N-metil-3- pirrolidino) etil urea, 1,3-bis (N-metil-3-pirrolidino) metil urea una mezcla de 3-dimetilaminopropil urea y N,N' -bis (3-dimetil amino propil) urea, o una mezcla de l-N (metil-3-pirrolidino) metil urea y 1, 3-bis- (N-metil-3-pirrolidino)metil urea.
6. - En un método para preparar una espuma de poliuretano flexible al reaccionar un poliisocianato orgánico y un poliol en la presencia de agua como agente de soplado, un estabilizante celular y una composición catalizadora que comprende un catalizador de gelificación y un catalizador de soplado, la mejora para el flujo de aire de la espuma, que comprende utilizar como catalizador de soplado, una mono (ter-amino-alquil) urea y/o bis (ter-amino-alquil) urea.
7. - El método de conformidad con la reivindicación 6, en donde el catalizador de soplado es al menos un compuesto de la fórmula: en donde A representa CH o N, R1 representa hidrógeno o el grupo, * R*"*\ n representa un entero de 1 a 6, R2 y R3 cada uno representa hidrógeno o un grupo alquilo con 1 a 6 átomos de carbono, R4 y R5 cada uno representa un grupo alquilo con 1 a 6 átomos de carbono, o juntos representan un grupo alquileno con 2 a 6 átomos de carbono, que puede contener un heteroátomo que es oxígeno o NR8 donde R8 es hidrógeno o un grupo alquilo con 1 a 4 átomos de carbono, o el grupo NR (en donde R = Alquilo o y Re y R7 que pueden ser iguales o diferentes cada uno representan hidrógeno o el grupo
8. - El método de conformidad con la reivindicación 7, en donde R1, R2, R3, R6 y R7 cada uno representa hidrógeno, R4 y R5 cada uno representa un grupo metilo, cuando A representa N o juntos representan CH2CH2N(CH3) CH2 cuando A representa CH, y n representa 1-3.
9. - El método de conformidad con la reivindicación 6, en donde el catalizador de soplado es 2-dimetilaminoetil urea; N,N! -bis (2-dimetilaminoetil) urea; N,N-bis (2-dimetilaminoetil) urea; 3-dimetilaminopropil urea; N,N' -bis (3-dimetilaminopropil) urea; N,N-bis (3-dimetilamino propil) urea; 1- (N-metil-3-pirrolidino) metil urea; 1, 3-bis- (N-metilpirrolidino) metil urea; 3-piperidinopropil urea; N,N' -bis (3-piperidinopropil)urea ; 3-morfolino propil urea; N,N'-bis(3 morfolinopropil) urea; 2-piperidinoetil urea; N,N" -bis (2-piperidinoetil) urea; 2-morfolinoetil urea; y N,N' -bis (2-morfolinoetil) urea o sus mezclas.
10. - El método de conformidad con la reivindicación 6, en donde el catalizador de soplado es 3-dimetilaminopropil urea, N,N' -bis (3-dimetilamino propil)urea, 1- (N-metil-3- pirrolidino) metil urea, 1,3-bis (N-metil-3-pirrolidino) metil urea una mezcla de 3-dimetilaminopropil urea y N,N' -bis (3 -dimetil amino propil) urea, o una mezcla de l-N (metil-3-pirrolidino) metil urea y 1, 3-bis- (N-metil-3-pirrolidino) metil urea.
11. - El método de conformidad con la reivindicación 1, en donde la composición catalizadora se emplea en combinación con otros catalizadores de amina terciaria, órgano estaño o carboxilato uretano.
12. - El método de conformidad con la reivindicación 6, en donde la composición catalizadora se emplea en combinación con otros catalizadores de amina terciaria, órgano estaño o carboxilato uretano.
13. - En una composición de espuma flexible de poliuretano que tiene densidad de 16 a 48 kg/m3 (1 a 3 libras/pie3) y que comprende los siguientes componentes en partes en peso (pbw = parts by weight) : # Poliol 20-100 Polímero Poliol 80-0 Surfactante de Silicona 1-2.5 (Agente de soplado) Agua 2-4.5 5 Entrelazador 0.5-2 Composición Catalizadora 0.5-2 índice de Isocianato 70-115 la mejora para reducir la fuerza-a-aplastamiento de la í espuma en donde la composición catalizadora comprende un 10 catalizador de soplado y un catalizador de gelificación que es un mono (ter-amino alquil)urea y/o bis (ter-amino alquil) urea.
14. - La composición de espuma de conformidad con la reivindicación 13, en donde el catalizador de 15 gelificacion es 2-dimetilaminoetil urea; N,N'-bis(2- dimetilaminoetil) urea; N, N-bis (2-dimetilaminoetil) urea; 3-dimetilaminopropil urea; N,N' -bis (3-dimetilaminopropil) urea; N,N-bis (3-dimetilamino propil) urea; 1- (N-metil-3- pirolidino) metil urea; 1, 3-bis- (N-metilpirrolidino) metil 20 urea; 3-piperidinopropil urea; N,N'- bis (3- piperidinopropil)urea; 3-morfolino propil urea; N,N'-bis(3- morfolinopropil) urea; 2-piperidinoetil urea; N,N'-bis(2- piperidinoetil) urea; 2-morfolinoetil urea; y N,N'-bis(2- morfolinoetil) urea o sus mezclas. •
15. - En una composición de espuma flexible de poliuretano que tiene una densidad de (16 a 48 kg/m3) (1 a 3 libras/pie3) y que comprende los siguientes componentes en partes en peso (pbw = parts by weight) : 5 Poliol 20-100 Polímero Poliol 80-0 Surfactante de Silicona 1-2.5 (Agente de soplado) Agua 2-4.5 Entrelazador 0.5-2 10 Composición Catalizadora 0.5-2 índice de Isocianato 70-115 la mejora para incrementar el flujo de aire de la espuma en donde la composición catalízadora comprende un catalizador de gelificación y un catalizador de soplado que es una 15 mono (ter-amino alquiDurea y/o bis (ter-amino alquil) urea.
16. - La composición de espuma de conformidad con la reivindicación 15, en donde el catalizador de soplado es 2-dimetilaminoetil urea; N,N' -bis (2-dimetilaminoetil) urea; N,N-bis (2-dimetilaminoetil) urea; 3-dimetilaminopropil urea 20 ; N,N' -bis (3-dimetilaminopropil) urea; N,N-bis (3- dimetilamino propil) urea; 1- (N-metil-3-pirrolidino) metil urea; 1, 3-bis- (N-metilpirrolidino) metil urea; 3- piperidinopropil urea; N,N'- bis (3-piperidinopropil) urea ; 3-morfolino propil urea; N,N'-bis(3 morfolinopropil) urea; 25 2-piperidinoetil urea; N,N'-bis(2 piperidinoetil) urea; 2- morfolinoetil urea; y N,N'-bis(2 morfolinoetil) urea o sus mezclas. # ?