含有表面活性烷基基團的叔鏈烷醇胺的製作方法
2023-12-05 20:12:16
專利名稱：含有表面活性烷基基團的叔鏈烷醇胺的製作方法
技術領域：
本發明涉及通過使端基環氧化合物和伯胺或仲胺反應製備的新的叔鏈烷醇胺的用途，新的鏈烷醇胺用作製備聚氨基甲酸酯泡沫的催化劑和降低水溶液動態表面張力的添加劑。
背景技術：
聚氨基甲酸酯泡沫是公知的，廣泛用於汽車，住房和其它工業。聚氨基甲酸酯泡沫通過在各種添加劑存在下使聚異氰酸酯和多元醇反應製備，一種這樣的添加劑是氟氯烴(CFC)發泡劑，後者由於反應放熱蒸發，使聚合材料形成泡沫。由於發現氟氯烴消耗同溫層中的臭氧，要求減少氟氯烴的使用。因此使用水發炮，即通過水和聚異氰酸酯反應產生的二氧化碳發泡變得更重要。叔胺催化劑經常用來加速發泡(水和聚異氰酸酯反應)和凝膠化(多元醇和異氰酸酯反應)作用。
叔胺催化劑選擇性地促進發泡或凝膠化的能力在製備特定的聚氨基甲酸酯泡沫選擇催化劑時是需要認真考慮的事情，假如催化劑促進發泡反應太快，在異氰酸酯和多元醇充分反應之前，大部分二氧化碳會放出並且從配方中逃逸，結果泡沫倒塌產生質量不好的泡沫；另一方面，假如催化劑促進凝膠化反應太快，在足夠的二氧化碳放出之前大部分聚合反應就發生了，結果造成不充分的發泡作用，也產生質量不好的泡沫。
叔胺催化劑一般有惡臭並且令人不快，並且由於它們分子量低，很多是高揮發性的，在泡沫加工過程中釋放叔胺可能存在重大的安全和毒性問題，在消費者使用期間釋放殘留的胺也是不希望的。另一方面，低蒸汽壓-高分子量的胺催化劑，由於其低的N/C比，需要較大的催化劑用量，使製造成本很高。
驚奇地發現，含有羥基和較高烷基(C6或更高)或脂肪酸基團的胺催化劑顯示了不尋常的高活性，其使用量相對適當，其高的分子量、較低的揮發性和味道能夠限制對操作者暴露令人不快的胺蒸氣，而且含有羥基官能基的催化劑在反應期間能夠和尿烷形成化學鍵，不會從最終產品中釋放出來，這種催化劑通常有低到中等的活性，能夠以不同程度促進發泡(水和聚異氰酸酯反應)和凝膠化(多元醇和異氰酸酯反應)反應。
USP.№4148726公開了從N，N-二甲基-1，3-丙烷二胺和C1-C18非端基和非縮水甘油基環氧混合物在甘油中反應得到的氨基鏈烷醇產品，進一步使用氯乙酸鈉處理得到甜菜鹼的用途，在化妝品領域使用。
USP.№4644017公開了含有叔胺基團的擴散穩定的氨基烷基尿，在製備聚異氰酸酯加成產品中使用，該產品不退色或不改變周圍材料的組成，特別教導了催化劑A和催化劑D是二甲基氨基-丙基胺和尿反應的產品。
USP.№4007140公開了使用N，N』-雙(3-二甲基氨基丙基)尿作為味道小的催化劑製備聚氨基甲酸酯，和使用N-(3-二甲基氨基丙基)甲醯胺作為催化劑製備聚氨基甲酸酯泡沫。
USP.№4012445公開了使用β-氨基羰基化合物作為催化劑製備聚氨基甲酸酯泡沫，催化劑的β-氨基部分以二烷基氨基或N-嗎啉或N，N』-哌嗪雜環存在，羰基部分以醯胺或酯存在。
USP.№4735970公開了使用胺-二氧化碳加成物、該加成物的均勻混合物製備蜂窩狀的聚氨基甲酸酯的方法，以及使用N-(3-二甲基氨基丙基)-甲醯胺作為催化劑製備聚氨基甲酸酯泡沫。
USP.№5200434公開了烯化氧聚醚的醯胺衍生物的用途和它們在聚氨基甲酸酯泡沫配方中的用途。
USP.№5302303；5374486和5124367公開了異氰酸酯-反應組合物的儲存穩定性經常受到加入防火劑，特別是含有磷、鋅、銻和鋁的防火劑的不利影響，並且使用脂肪醯胺-胺能夠穩定含有防火劑的異氰酸酯組合物。
USP.№4710191涉及使用羥基-奎寧環衍生物如3-羥基甲基奎寧環，3-甲基-3-羥基甲基奎寧環和4-羥基甲基奎寧環衍生物製備聚氨基甲酸酯泡沫。
USP.№5233039；5194609；5233039和5143944公開了使用3-奎寧醇及其衍生物製備聚氨基甲酸酯泡沫的方法。
USP.№5559161；5633293和5508314記載了使用含有羥基的叔胺作為起泡催化劑製備聚氨基甲酸酯的方法，使用的催化劑組合物實質上是三(2-氨基乙基)胺的全甲基化的單和/或二烯化氧加成物。
USP.№4650000公開了通過多胺和C6-C18烷基縮水甘油基醚反應製備的加成物，據說該加成物是形成含有烴油的微乳液和用於處理油和氣井周圍放射性廢物巖石的水溶液的有效的表面活性劑，胺表面活性劑以陽離子季銨鹽用於微乳液。
USP.№4797202公開了N-(烴基)-α，ω-烷基二胺作為通過浮選從礦石中回收礦物的收集劑，特別是二亞乙基三胺和2-乙基己基縮水甘油基醚的1∶1加成物在硫化銅的浮選中回收銅顯示很有效。
CH313159公開了製備穩定的染料的方法以及含有陽電菏胺添加劑的反萃取浴，該浴含有二胺和多胺及C8及C8以上的烷基縮水甘油基醚的1∶1加成物，相應的烷基化胺通過隨後與環氧乙烷，硫酸二甲酯，氯乙酸及其它試劑的反應形成。
USP.№4331618公開了包括離子型表面活性劑，非離子型表面活性劑，兩性離解劑和有機非質子溶劑的水溶性清潔劑提濃物，實施例5公開了二亞乙基三胺和2-乙基己基縮水甘油基醚的1∶2加成物。
JP52018047公開了通過多胺和直到3個C6-C16烷基甘油基醚反應製備的加成物，據說用作殺菌劑。
JP450119973公開了通過多胺和含有羧酸酯基團的直到3個C6-C16烷基甘油基醚反應製備的加成物，據說用作殺菌表面活性劑。
USP.№3931430公開了二胺和多胺及C4-C16縮水甘油基酯和醚的產品的用途，據說用於壓敏記錄紙的減感劑，所述的減感劑必須溶解在油載體中用於在膠版印刷中製作非水溶性油墨。
USP.№6437185公開了從烷氧基polycat15和α，β環氧烷製備的季銨鹽化合物，季銨化反應使用產品如硫酸二乙酯進行，據說產品用作毛髮，纖維和紡織品的調整劑。
發明內容
本發明涉及新的叔鏈烷醇胺，用於製備聚氨基甲酸酯泡沫的催化劑以及用作減少水溶液動態表面張力的添加劑，所述叔鏈烷醇胺可以用以下式(I)表示
其中A表示CH或N；R1表示H和R6表示-CH2C(R7)(OH)CH2OR8；或者R1表示 和R6表示-CH2C(R7)(OH)CH2OR8；或者R1表示-CH2C(R7)(OH)CH2OR8和R6表示有C4-C36個碳原子的烷基或鏈烯基；或者R1表示H和R6表示-CH2C(R7)(OH)R8；或者R1表示 和R6表示-CH2C(R7)(OH)R8；或者R1表示-CH2C(R7)(OH)R8和R6表示有C4-C36個碳原子的烷基或鏈烯基；R2和R3每個表示H或表示有C1-C6個碳原子的烷基或鏈烯基；當A表示N時，R4和R5每個表示有C1-C6個碳原子的烷基；或者當A表示N時，R4和R5一起表示C2-C5的亞烷基；或者當A表示CH或N時，R4和R5一起表示含有NR10或NR11的C2-C5亞烷基，其中R10是H或有C1-C4個碳原子的烷基，R11是有C1-C4個碳原子的烷基或
R7表示H或有C1-C5個碳原子的烷基或鏈烯基；R8表示有C4-C36個碳原子的烷基或鏈烯基或-COR9，其中R9表示有C3-C35個碳原子的烷基或鏈烯基；n是1-3的整數。
當本發明的叔鏈烷醇胺在聚氨基甲酸酯應用中作為催化劑時，該催化劑典型地在凝膠催化劑存在下使用，但是將發泡和凝膠催化劑結合起來使用也是可以的。這種活性催化劑組合物含有至少一個能夠催化反應達到聚氨基甲酸酯基質的羥基，因此在聚合期間和聚合以後可以固定胺。這些活性催化劑能夠在補充的叔胺發泡或凝膠助催化劑的幫助(或無需幫助)下作為凝膠催化劑或發泡催化劑使用，助催化劑可以含有或不含有產生聚氨基甲酸酯泡沫材料的活性官能基。活性催化劑在最終產品中不釋放胺，有較低的蒸汽壓和較小的氣味，並且有較低的胺濃度和最佳的動力學和物理性能。適當選擇這種活性催化劑，並且結合(或不結合)補充的凝膠或發泡胺助催化劑能夠提供有最佳氣流的泡沫，好的氣流是指改進的孔度和展開，後者是泡沫的改進尺寸穩定性的的指標。叔鏈烷醇胺表面活性劑的性質有助於泡沫微小化和穩定泡沫。雖然叔鏈烷醇胺在水基體系的油墨中作為消泡的表面活性劑，但是在聚氨基甲酸酯體系中叔鏈烷醇胺能夠穩定和促進泡沫生成。
本發明的另一實施方案提供本發明的活性催化劑當使用不同的酸封閉時產生推遲作用的催化劑，這種酸封閉的催化劑除了本發明組合物固有的優點以外，被期望產生推遲作用，這種作用在柔韌塑模和硬聚氨基甲酸酯泡沫中是有利的。
本發明涉及式(I)表示的化合物
在式(I)中A表示CH或N；R1表示H和R6表示-CH2C(R7)(OH)CH2OR8；或者R1表示 和R6表示-CH2C(R7)(OH)CH2OR8；或者R1表示-CH2C(R7)(OH)CH2OR8和R6表示有C4-C36個碳原子的烷基或鏈烯基；或者R1表示H和R6表示-CH2C(R7)(OH)R8；或者R1表示 和R6表示-CH2C(R7)(OH)R8；或者R1表示-CH2C(R7)(OH)R8和R6表示有C4-C36個碳原子的烷基或鏈烯基；優選R1是H或
R2和R3每個表示H或有C1-C6個碳原子的烷基或鏈烯基；優選R2和R3是H當A表示N時，R4和R5每個表示有C1-C6個碳原子的烷基；或者當A表示N時，R4和R5一起表示C2-C5的亞烷基；或者當A表示CH或N時，R4和R5一起表示含有NR10或NR11的C2-C5亞烷基，其中R10是H或有C1-C4個碳原子的烷基，R11是有C1-C4個碳原子的烷基或 優選當A表示N時，R4和R5表示有C1-C6個碳原子的烷基；並且優選R4和R5一起表示-CH2CH2N(CH3)CH2-；R7表示H或有C1-C5個碳原子的烷基或鏈烯基；優選R7是H；R8表示有C4-C36個碳原子的烷基或鏈烯基或-COR9，其中R9表示有C3-C35個碳原子的烷基或鏈烯基；優選R8表示有C4-C22個碳原子的烷基或鏈烯基或-COR9，優選R9表示有C3-C22個碳原子的烷基或鏈烯基；n是1-3的整數；優選n是2-3。
本發明的化合物和方法更詳盡地記載於待批的專利申請中，題目為「從長鏈烷基和脂肪族羧酸得到的叔鏈烷醇胺聚氨基甲酸酯催化劑」，是和本申請同時提交的申請，並且指定了本申請的受讓人，作為本申請的參考。
優選的叔鏈烷醇胺化合物選自以下化合物N，N-雙-(3-二甲基氨基丙基)-N-(2-羥基丙基-十八烷基醚)胺；N-(3-二甲基氨基丙基)-N-(2-羥基丙基-十八烷基醚)胺；N，N-雙-(3-二甲基氨基丙基)-N-(2-羥基丙基-十六烷基醚)胺；N-(3-二甲基氨基丙基)-N-(2-羥基丙基-十六烷基醚)胺；N，N-雙-(3-二甲基氨基丙基)-N-(2-羥基丙基-十四烷基醚)胺；
N-(3-二甲基氨基丙基)-N-(2-羥基丙基-十四烷基醚)胺；N，N-雙-(3-二甲基氨基丙基)-N-(2-羥基丙基-十二烷基醚)胺；N-(3-二甲基氨基丙基)-N-(2-羥基丙基-十二烷基醚)胺；N，N-雙-(3-二甲基氨基丙基)-N-(2-羥基丙基-癸烷基醚)胺；N-(3-二甲基氨基丙基)-N-(2-羥基丙基-癸烷基醚)胺；N，N-雙-(3-二甲基氨基丙基)-N-(2-羥基丙基-辛烷基醚)胺；N-(3-二甲基氨基丙基)-N-(2-羥基丙基-辛烷基醚)胺；N，N-雙-(3-二甲基氨基丙基)-N-(2-羥基丙基-2-乙基己基醚)胺；N-(3-二甲基氨基丙基)-N-(2-羥基丙基-2-乙基己基醚)胺；N，N-雙-(3-二甲基氨基丙基)-N-(2-羥基丙基-己基醚)胺；N-(3-二甲基氨基丙基)-N-(2-羥基丙基-己基醚)胺；N，N-雙-(3-二甲基氨基丙基)-N-(2-己醇)胺；N-(3-二甲基氨基丙基)-N-(2-己醇)胺；N，N-雙-(3-二甲基氨基丙基)-N-(2-辛醇)胺；N-(3-二甲基氨基丙基)-N-(2-辛醇)胺；N，N-雙-(3-二甲基氨基丙基)-N-(2-癸醇)胺；N-(3-二甲基氨基丙基)-N-(2-癸醇)胺；N，N-雙-(3-二甲基氨基丙基)-N-(2-十二烷醇)胺；N-(3-二甲基氨基丙基)-N-(2-十二烷醇)胺；N，N-雙-(3-二甲基氨基丙基)-N-(2-十四烷醇)胺；N-(3-二甲基氨基丙基)-N-(2-十四烷醇)胺；N，N-雙-(3-二甲基氨基丙基)-N-(2-十六烷醇)胺；N-(3-二甲基氨基丙基)-N-(2-十六烷醇)胺；N，N-雙-(3-二甲基氨基丙基)-N-(2-十八烷醇)胺；N-(3-二甲基氨基丙基)-N-(2-十八烷醇)胺；N，N-雙-(3-二甲基氨基丙基)-N-(2-羥基丙基丁基醚)胺；N，N-雙-(3-二甲基氨基丙基)-N-(2-羥基丙基新癸酸酯)胺。
更優選的化合物選自以下化合物N，N-雙-(3-二甲基氨基丙基)-N-(2-羥基丙基-十八烷基醚)胺；N-(3-二甲基氨基丙基)-N-(2-羥基丙基-十八烷基醚)胺；N，N-雙-(3-二甲基氨基丙基)-N-(2-羥基丙基-十六烷基醚)胺；N-(3-二甲基氨基丙基)-N-(2-羥基丙基-十六烷基醚)胺；
N，N-雙-(3-二甲基氨基丙基)-N-(2-羥基丙基-十四烷基醚)胺；N-(3-二甲基氨基丙基)-N-(2-羥基丙基-十四烷基醚)胺；N，N-雙-(3-二甲基氨基丙基)-N-(2-羥基丙基-十二烷基醚)胺；N-(3-二甲基氨基丙基)-N-(2-羥基丙基-十二烷基醚)胺；N，N-雙-(3-二甲基氨基丙基)-N-(2-羥基丙基-癸烷基醚)胺；N-(3-二甲基氨基丙基)-N-(2-羥基丙基-癸烷基醚)胺；N，N-雙-(3-二甲基氨基丙基)-N-(2-羥基丙基-辛烷基醚)胺；N-(3-二甲基氨基丙基)-N-(2-羥基丙基-辛烷基醚)胺；N，N-雙-(3-二甲基氨基丙基)-N-(2-羥基丙基-2-乙基己基醚)胺；N-(3-二甲基氨基丙基)-N-(2-羥基丙基-2-乙基己基醚)胺；N，N-雙-(3-二甲基氨基丙基)-N-(2-羥基丙基-己基醚)胺；N-(3-二甲基氨基丙基)-N-(2-羥基丙基-己基醚)胺；N，N-雙-(3-二甲基氨基丙基)-N-(2-羥基丙基丁基醚)胺；N，N-雙-(3-二甲基氨基丙基)-N-(2-羥基丙基-新癸酸酯)胺。
最優選的化合物選自以下化合物N，N-雙-(3-二甲基氨基丙基)-N-(2-羥基丙基丁基醚)胺；N，N-雙-(3-二甲基氨基丙基)-N-(2-羥基丙基-2-乙基己基醚)胺；N，N-雙-(3-二甲基氨基丙基)-N-(2-羥基丙基-十四烷基醚)胺；N，N-雙-(3-二甲基氨基丙基)-N-(2-羥基丙基-十二烷基醚)胺；N，N-雙-(3-二甲基氨基丙基)-N-(2-羥基丙基-新癸酸酯)胺。
叔鏈烷醇胺能夠在約50℃到約250℃下通過端基環氧化合物和相應的叔烷基胺反應製備，優選反應溫度為約80℃到約150℃(其中R6表示-CH2C(R7)(OH)CH2OR8)。
因為是放熱反應，優選以慢的速度(約1-2小時)將環氧化合物加入到叔烷基胺中，這是因為熱是由於環氧環的開環放出的。將叔烷基胺加入到環氧化合物中會導致不安全，因為會大量放熱，特別是在叔胺存在下，後者催化環氧環開環。
本發明的叔鏈烷醇胺能夠以催化劑組合物的形式用於催化聚氨基甲酸酯，即催化異氰酸酯官能基和活性的含氫化合物(醇，多元醇，胺或水)的反應。催化劑組合物也催化多元醇羥基基團和異氰酸酯的尿烷(凝膠化)反應製備聚氨基甲酸酯，以及水和異氰酸酯釋放二氧化碳的發泡反應製備泡沫狀的聚氨基甲酸酯。
柔韌的聚氨基甲酸酯泡沫產品可以使用本領域中公知的任何合適的有機聚異氰酸酯製備，例如六亞甲基二異氰酸酯，亞苯基二異氰酸酯，甲苯二異氰酸酯(TDI)和4，4』-二苯基亞甲基二異氰酸酯(MDI)，特別合適的是市場上可以單獨或一起買到的2，4-和2，6-TDI’s。其它合適的異氰酸酯是作為「粗MDI」公知商品的二異氰酸酯的混合物(Dow化學公司，商標為PAPI)，含有約60％4，4』-二苯基亞甲基二異氰酸酯(包括異構體)和類似的高級聚異氰酸酯，包括聚異氰酸酯和聚醚或聚酯多元醇的部分預反應混合物的上述聚異氰酸酯的「預聚合物」也是合適的。
作為聚氨基甲酸酯組合物組份的合適的多元醇的具體實例是聚亞烷基醚和聚酯多元醇。聚亞烷基醚多元醇包括聚(烯化氧)聚合物如聚(環氧乙烷)和聚(環氧丙烷)聚合物，以及和由多羥基化合物(包括二醇和三元醇，例如乙二醇，丙二醇，1，3-丁二醇，1，4-丁二醇，1，6-己二醇，新戊二醇，二亞乙基甘醇，二亞丙基甘醇，季戊四醇，甘油，雙甘油，三羥甲基丙烷及其類似的低分子量多元醇)得到的端羥基基團的共聚物。
在實施本發明中可以使用單獨的高分子量聚醚多元醇，也可以使用高分子量聚醚多元醇的混合物，如二和三-官能基原料和/或不同分子量或不同化學組份原料的混合物。
可用的聚酯多元醇包括通過二羧酸和過量的二醇，例如己二酸和乙二醇或丁二醇反應得到的聚酯多元醇，或者內酯和過量的二醇如己內酯和丙二醇反應得到的聚酯多元醇。
除了聚酯和聚醚多元醇以外，母煉膠或預混合組合物經常含有聚合物多元醇，在聚氨基甲酸酯泡沫中使用的聚合物多元醇用於提高泡沫的對榻泡的抵抗，即提高泡沫的負載性能。最近兩種不同類型的聚合物多元醇用於改進負載性能，第一類是接枝多元醇，由其中乙烯基單體是接枝共聚合的三元醇組成，苯乙烯和丙烯腈是選擇的有用的單體；第二類是聚尿改性的多元醇，是含有通過二胺和TDI反應形成的聚尿分散體的多元醇，因為使用過量的TDI，某些TDI可以和多元醇和聚尿兩者反應，第二類聚合物多元醇也稱為PIPA多元醇，後者由TDI和鏈烷醇胺在多元醇中就地聚合形成。根據負載的需要，聚合物多元醇含有母煉膠中20-80％的多元醇部分。
在聚氨基甲酸酯泡沫配方中發現的其它典型試劑包括鏈擴展劑如乙二醇和丁二醇；交聯劑如二乙醇胺，二異丙醇胺，三乙醇胺和三丙醇胺；發泡劑如水，CFCs，HCFCs，HFCs，戊烷等，以及氣泡穩定劑如矽氧烷表面活性劑。
本發明典型的聚氨基甲酸酯柔韌泡沫配方包括以下組份(重量份pbw)
叔鏈烷醇胺化合物可用和凝膠催化劑(如叔胺或合適的過渡金屬催化劑)和/或發泡催化劑一起使用，依賴於所需的加工利益。
合適的叔胺凝膠催化劑的實例包括，但不限於二氮雜雙環辛烷(三亞乙基二胺)，即商品DABCO33LV催化劑(Air Products andChemicals Inc)，奎寧，取代的奎寧，取代的吡咯烷和吡咯烷士定。合適的叔胺發泡催化劑的實例包括，但不限於雙-二甲基氨基乙基醚，即商品DABCOBL11催化劑(Air Products and Chemicals Inc)，五甲基二亞乙基三胺及相關的組份，較高級的全甲基化的聚胺，2-[N-(二甲基氨基乙氧基乙基)-N-甲基氨基]乙醇及相關的結構，烷氧基聚胺，咪唑-硼組合物和氨基丙基-雙(氨基乙基)醚組合物。
在本發明另一實施方案中，本發明的活性催化劑可以用不同的酸封閉，得到推遲作用的催化劑，除了該組份的固有優點以外，這種酸封閉催化劑被期望產生推遲效果，這對於柔韌塑模和硬聚氨基甲酸酯泡沫是有利的。酸-封閉催化劑能夠通過催化劑組份和羧酸(如本領域公知的甲酸，乙酸，2-乙基己酸，葡糖酸，N-(2-羥基乙基)-亞氨基二乙酸等)反應容易得到。得到的鹽沒有催化活性，因此在溫度足夠高使鹽開始分解以前，不能夠催化聚氨基甲酸酯/發泡反應。發現本發明的酸-封閉催化劑主要用於柔韌塑模和硬泡沫，其中需要推遲反應開始。推遲使粘度慢慢增加，從而在維持儘量短的總模塑時間的同時，允許適當填充模具，以便維持最高的生產效率。
催化有效量的包括叔鏈烷醇胺化合物和叔胺凝膠或發泡催化劑的催化劑的組合物用於聚氨基甲酸酯配方，催化劑組合物更具體合適的數量範圍是在聚氨基甲酸酯配方中每100份多元醇(pphp)為約0.01-10重量份，優選0.05-2pphp。
催化劑組合物可以結合或包括其它叔胺，有機錫或尿烷領域公知的羧酸酯尿烷催化劑使用。
本發明提供由端基環氧化合物和伯胺或仲胺反應製備的式(I)表示的新的叔鏈烷醇胺，本發明還提供製備聚氨基甲酸酯泡沫的方法，包括使有機聚異氰酸酯和多元醇反應，反應在作為發泡劑的水，氣泡穩定劑和式(I)表示的叔胺醯胺類催化劑存在下進行。本發明還提供改進水和異氰酸酯反應產生泡沫的方法，同時維持和控制泡沫的物理性質，所述方法包括使用式(I)表示的叔氨基烷基胺類催化劑組合物。
雖然本發明用於製備柔韌的聚氨基甲酸酯泡沫，但是本發明也可以用於製備半柔韌的和硬的聚氨基甲酸酯泡沫。硬聚氨基甲酸酯泡沫和柔韌的聚氨基甲酸酯泡沫的區別是硬泡沫中的較高級的異氰脲酸酯含量，柔韌的泡沫一般使用聚合物多元醇作為泡沫組合物中總多元醇含量的一部分，同時含有容易得到的重均分子量(Mw)4000-5000和羥基數(OH#)28-35的三元醇，相反硬聚氨基甲酸酯泡沫組合物使用500-1000Mw、3-8羥基官能基和OH#160-700的多元醇。硬泡沫也由於泡沫組合物中的異氰酸酯指數(NCO)和柔韌的泡沫區別，硬泡沫組合物一般使用100-300NCO指數，而柔韌的泡沫組合物要求70-115NCO指數。
含有本發明催化劑組合物的典型的聚氨基甲酸酯硬保溫泡沫配方包括以下組份，以重量份計(pbw)
對於製造層壓板(保溫板)和用具泡沫，NCO指數一般是100-300；對於製造展開氣泡的泡沫，NCO指數一般是100-120，泡沫通常全部用水發泡。
半柔韌模塑泡沫在汽車領域有許多應用，主要用途是儀表面板和內部裝飾物，含有本發明催化劑組合物的典型的半柔韌泡沫配方包括以下組份，以重量份計(pbw)
兩個主要的組份是原料多元醇和共聚物多元醇(CPP)，原料多元醇的用量是70-100％，原料多元醇分子量範圍是4500-6000(對於三元醇)，和2000-4000(對於二醇)。環氧乙烷封端的聚醚多元醇代替大部分聚酯多元醇作為原料多元醇。伯羥基含量通常大於75％，封端範圍通常是10-20％。其它主要組份是CPP，用量為0-20％。原料多元醇和CPP與低分子量交聯劑混合，以便獲得硬度並且促進快速脫模。交聯劑用量根據最終產品的硬度要求變化。選擇水的用量3-6磅以便獲得自由增高密度。在半柔韌泡沫中也使用氣泡展開劑，以便減少在加工循環期間內部泡沫壓力，因此可以縮小壓力-減輕空間和「分界線」。可以加入粘合促進劑，根據乙烯基表皮的質量，以便促進聚氨基甲酸酯泡沫和乙烯基表皮之間的粘合。使用本發明催化劑組合物能夠減少使用常規的胺催化劑時通常觀察到的乙烯基表皮的退色現象，這是因為羥基能夠和異氰酸酯反應和聚氨基甲酸酯聚合物形成共價鍵。
雖然公開了本發明，申請人將建議各種理論和機理，根據這些理論和機理申請人相信本發明方法的效果。雖然申請人可以給出各種機理解釋本發明，申請人不希望受到理論的束縛，這些理論建議更好地理解本發明，但是不限制權利要求書的有效範圍。
在本申請中參考了各種出版物，所述出版物中的公開內容作為本文的參考，以便更充分地說明現有技術的狀態。
具體實施例方式
本發明進一步通過以下實施例說明，所述實施例僅僅是用以說明，而不是限制本發明化合物和組合物的製備。
實施例實施例1N，N-雙-(3-二甲基氨基丙基)-胺(Polycat-15)和丁基縮水甘油基醚(EPODIL741)反應製備N，N-雙-(3-二甲基氨基丙基)-N-(2-羥基丙基丁基醚)胺N，N-雙-(3-二甲基氨基丙基)-胺(54.3g，0.29mol)放入有特氟隆(Teflon)塞子的磁力攪拌棒和壓力均衡滴液漏鬥的500ml三頸圓底燒瓶中，於氮氣氣氛下將胺加熱到80℃，於30分鐘慢慢加入丁基縮水甘油基醚(45g，0.29mol)，加入期間觀察到中等放熱，使溫度升到約84℃，加入完成後將液體加熱到120℃，維持該溫度約30分鐘，得到99.29g產品。
實施例2N，N-雙-(3-二甲基氨基丙基)-胺(Polycat-15)和2-乙基己基縮水甘油基醚(EPODIL746)反應製備N，N-雙-(3-二甲基氨基丙基)-N-(2-羥基丙基-2-乙基己基醚)胺N，N-雙-(3-二甲基氨基丙基)-胺(52.8g，0.28mol)放入有特氟隆(Teflon)塞子的磁力攪拌棒和壓力均衡滴液漏鬥的500ml三頸圓底燒瓶中，於氮氣氣氛下將胺加熱到80℃，於30分鐘慢慢加入2-乙基己基縮水甘油基醚(50g，0.29mol)，加入期間觀察到中等放熱，使溫度升到約88℃，加入完成後將液體加熱到120℃，維持該溫度約30分鐘，得到102.8g產品。
實施例3N，N-雙-(3-二甲基氨基丙基)-胺(Polycat-15)和烷基(C12-C14)縮水甘油基醚(EPODIL748)反應製備N，N-雙-(3-二甲基氨基丙基)-N-(2-羥基丙基-十四烷基醚)胺和N，N-雙-(3-二甲基氨基丙基)-N-(2-羥基丙基-十二烷基醚)胺N，N-雙-(3-二甲基氨基丙基)-胺(51.9g，0.28mol)放入有特氟隆(Teflon)塞子的磁力攪拌棒和壓力均衡滴液漏鬥的500ml三頸圓底燒瓶中，於氮氣氣氛下將胺加熱到80℃，於30分鐘慢慢加入烷基(C12-C14)縮水甘油基醚(75g，0.28mol)，加入期間觀察到中等放熱，使溫度升到約84℃，加入完成後將液體加熱到120℃，維持該溫度約30分鐘，得到126.9g產品。
實施例4N，N-雙-(3-二甲基氨基丙基)-胺(Polycat-15)和CarduraE-10反應製備N，N-雙-(3-二甲基氨基丙基)-N-(2-羥基丙基-新癸酸酯)胺N，N-雙-(3-二甲基氨基丙基)-胺(52.36g，0.28mol)放入有特氟隆(Teflon)塞子的磁力攪拌棒和壓力均衡滴液漏鬥的500ml三頸圓底燒瓶中，於氮氣氣氛下將胺加熱到80℃，於30分鐘慢慢加入CarduraE-10(70g，0.28mol)，加入期間觀察到中等放熱，使溫度升到約84℃，加入完成後將液體加熱到120℃，維持該溫度約30分鐘，得到126.9g產品。CarduraE-10是市場上可以買到的一種有支鏈的烷烴羧酸的縮水甘油基酯，它是高度支鏈化C10異構體的合成飽和單羧酸混合物，結構中至少一個烷基基團是甲基。
實施例5使用不同的Polycat-15/EPODIL加成物製備的泡沫的增高速度本實施例中的聚氨基甲酸酯泡沫按照常規方法製備，聚氨基甲酸酯配方以重量份計
1-2市場上可以買到的多元醇；3商品二氧化矽表面活性劑(Air Productsand Chemicals)；4交聯劑；5DABCO 33LV是市場上可以買到的催化劑(Air Products and Chemicals，三亞乙基二胺在二亞丙基甘醇中的33％的溶液)；6DABCOBL-11是市場上可以買到的催化劑(AirProducts and Chemicals，雙-二甲基氨基乙基醚在二亞丙基甘醇中的70％的溶液)。
對於每種泡沫，將催化劑加入到於32盎司(951ml)紙杯中的158g上述預混合物中，使用帶有2英寸(5.1cm)直徑的攪拌片的頂部攪拌器於6000RPM將上述配方混合10分鐘，加入足量的TDI80，製備100指數(Index)的泡沫[指數＝(NCO摩爾數/活潑H的摩爾數)×100]，使用上述同樣的攪拌器於6000RPM將配方充分混合6秒，通過在支架上的128盎司(3804ml)紙杯底部的孔滴加32盎司紙杯中的物質，孔的大小要抓住32盎司紙杯的邊，泡沫容器中的總體積是160盎司(4755ml)，在泡沫形成過程結束時泡沫接近該體積，記錄最高的泡沫高度。
1DABCO NE1060是市場上可以買到的催化劑(Air Products andChemicals)，該催化劑是N-(3-二甲基氨基丙基)-脲(87％)和N，N』-雙-(3-二甲基氨基)-脲(13％)的75％二亞丙基甘醇溶液；2TEXACATZF-10是市場上可以買到的催化劑(2-[N-(二甲基氨基乙氧基乙基)-N-甲基氨基]乙醇；3Epodil748是市場上可以買到的環氧加成物(Air Productsand Chemicals)，該加成物主要由烷基(C12-C14)縮水甘油基醚組成；4Epodil746是市場上可以買到的環氧加成物(Air Products andChemicals)，該加成物主要由2-乙基-己基縮水甘油基醚組成；5Epodil741是市場上可以買到的環氧加成物(Air Products andChemicals)，該加成物主要由丁基縮水甘油基醚組成。
*催化活性氮的摩爾數數據表明在工業標準(DABCO 33LV/DABCOBL-11)和不同的POLYCAT15/Epodil加成物之間有良好的速度匹配。最驚奇的是數據表明對於所有POLYCAT15/Epodil加成物需要同樣的催化劑用法，即使其大小和分子量有實質上的不同。因此Me2N-基團在POLYCAT15/Epodil748中比在其它加成物中可能更活潑。
在上述情況下，較高分子量的催化劑是有利的，因為在最終產品中胺的釋放大大較低了。因此POLYCAT15/Epodil748加成物中的低蒸汽壓，氣味小，在聚合期間和聚合以後能夠使胺固定的仲羥基的存在，以及胺的低濃度是該新產品的某些優點。
實施例6使用Polycat-15-EPODIL748加成物製備的泡沫的增高速度以下數據提供DABCO/BLV(工業標準)和按照實施例4和5製備的Polycat15-EPODIL748加成物之間的比較
*催化活性氮的摩爾數當使用實施例4製備的POLYCAT15/烷基(C12-C14)縮水甘油基醚單-加成物時，要求相對溫和催化劑負荷的兩個POLYCAT15衍生物有好的動力學匹配，實施例說明Me2N-基團的催化活性從單-到雙-加成物沒有提高，這是因為為了達到速度匹配需要同樣的摩爾數。
實施例7使用DABCOBLV工業標準和Polycat15-EPODIL748加成物製備的泡沫的物理性質的比較以下實施例提供使用BLV(工業標準)和DMAPA-EPODIL748加成物製備的泡沫的物理性質的比較，較大的泡沫(尺寸因數＝3.2)使用以下配方製備
1多元醇；2商品二氧化矽表面活性劑(Air Products and Chemicals)；3標準是DABCOBLV，市場上可以買到的催化劑(Air Products andChemicals)[由75％DABCO33LV(三亞乙基二胺在二亞丙基甘醇中的33％溶液)和25％DABCOBL-11(雙-二甲基氨基乙氧基乙醚在二亞丙基甘醇中的70％溶液)組成]；4市場上可以買到的催化劑(Air Productsand Chemicals)。
對於每種泡沫，將催化劑加入到於32盎司(951ml)紙杯中的339.2g上述預混合物中，使用帶有2英寸(5.1cm)直徑的攪拌片的頂部攪拌器於6000RPM將上述配方混合10秒，加入足量的TDI80，製備108指數的泡沫[指數＝(NCO摩爾數/活潑H的摩爾數)×100]，使用上述同樣的攪拌器於6000RPM將配方混合6秒，產品注入到3.5加侖的容器，在泡沫形成過程結束時泡沫接近該體積，記錄最高的泡沫高度，評價物理性質。在氣流和密度箱中將泡沫剪成上、中、下三個等長的三個斷面，測定每個斷面的物理性質，以便比較橫過泡沫長度的氣流和密度分布。
DABCOT-10含量0.52PPHP
DABCOT-10含量0.42PPHP
DABCOT-10含量0.32PPHP
因此DABCOBLV和Polycat-15/EPODIL748製備的泡沫的物理性質十分近似，在低錫用量，Polycat-15/EPODIL748看來提供了比沒有損失撕裂和抗張強度的標準有較好氣流的泡沫。
實施例8含有不同Polycat-15/EPODIL加成物水溶液的動力學表面張力在本實施例中將不同Polycat-15/EPODIL加成物溶解在水中，測定動力學表面張力，以下數據表明了不同Polycat-15/EPODIL加成物的比較結果。
雖然記載了許多本發明實施方案，應該清楚其基本構成可以變化，提供利用不脫離本發明的精神和範圍的本發明的其它實施方案。所有這些改進和變化都包括如附帶的權利要求書確定的本發明的範圍內，包括以實施例的方式記載的具體實施方案。
權利要求
1.用以下式(I)表示的化合物 其中A表示CH或N；R1表示H和R6表示-CH2C(R7)(OH)CH2OR8；或者R1表示 和R6表示-CH2C(R7)(OH)CH2OR8；或者R1表示-CH2C(R7)(OH)CH2OR8和R6表示有C4-C36個碳原子的烷基或鏈烯基；或者R1表示H和R6表示-CH2C(R7)(OH)R8；或者R1表示 和R6表示-CH2C(R7)(OH)R8；或者R1表示-CH2C(R7)(OH)R8和R6表示有C4-C36個碳原子的烷基或鏈烯基；R2和R3每個表示H或表示有C1-C6個碳原子的烷基或鏈烯基；當A表示N時，R4和R5每個表示有C1-C6個碳原子的烷基；或者當A表示N時，R4和R5一起表示C2-C5的亞烷基；或者當A表示CH或N時，R4和R5一起表示含有NR10或NR11的C2-C5亞烷基，其中R10是H或有C1-C4個碳原子的烷基，R11是有C1-C4個碳原子的烷基或 R7表示H或有C1-C5個碳原子的烷基或鏈烯基；R8表示有C4-C36個碳原子的烷基或鏈烯基或-COR9，其中R9表示有C3-C35個碳原子的烷基或鏈烯基；和n是1-3的整數，並且其中的化合物是酸封閉的。
2.權利要求1的化合物，其中R1是H或
3.權利要求1的化合物，其中R2和R3是H。
4.權利要求1的化合物，其中當A表示N時，R4和R5表示有C1-C6個碳原子的烷基。
5.權利要求1的化合物，其中R4和R5一起表示-CH2CH2N(CH3)CH2-。
6.權利要求1的化合物，其中R7是H。
7.權利要求1的化合物，其中R8表示有C4-C22個碳原子的烷基或鏈烯基或-COR9。
8.權利要求1的化合物，其中R9表示有C3-C22個碳原子的烷基或鏈烯基。
9.權利要求1的化合物，其中n是2或3。
10.權利要求1的化合物，其中化合物選自N，N-雙-(3-二甲基氨基丙基)-N-(2-羥基丙基-十八烷基醚)胺；N-(3-二甲基氨基丙基)-N-(2-羥基丙基-十八烷基醚)胺；N，N-雙-(3-二甲基氨基丙基)-N-(2-羥基丙基-十六烷基醚)胺；N-(3-二甲基氨基丙基)-N-(2-羥基丙基-十六烷基醚)胺；N，N-雙-(3-二甲基氨基丙基)-N-(2-羥基丙基-十四烷基醚)胺；N-(3-二甲基氨基丙基)-N-(2-羥基丙基-十四烷基醚)胺；N，N-雙-(3-二甲基氨基丙基)-N-(2-羥基丙基-十二烷基醚)胺；N-(3-二甲基氨基丙基)-N-(2-羥基丙基-十二烷基醚)胺；N，N-雙-(3-二甲基氨基丙基)-N-(2-羥基丙基-癸烷基醚)胺；N-(3-二甲基氨基丙基)-N-(2-羥基丙基-癸烷基醚)胺；N，N-雙-(3-二甲基氨基丙基)-N-(2-羥基丙基-辛烷基醚)胺；N-(3-二甲基氨基丙基)-N-(2-羥基丙基-辛烷基醚)胺；N，N-雙-(3-二甲基氨基丙基)-N-(2-羥基丙基-2-乙基己基醚)胺；N-(3-二甲基氨基丙基)-N-(2-羥基丙基-2-乙基己基醚)胺；N，N-雙-(3-二甲基氨基丙基)-N-(2-羥基丙基-己基醚)胺；N-(3-二甲基氨基丙基)-N-(2-羥基丙基-己基醚)胺；N，N-雙-(3-二甲基氨基丙基)-N-(2-己醇)胺；N-(3-二甲基氨基丙基)-N-(2-己醇)胺；N，N-雙-(3-二甲基氨基丙基)-N-(2-辛醇)胺；N-(3-二甲基氨基丙基)-N-(2-辛醇)胺；N，N-雙-(3-二甲基氨基丙基)-N-(2-癸醇)胺；N-(3-二甲基氨基丙基)-N-(2-癸醇)胺；N，N-雙-(3-二甲基氨基丙基)-N-(2-十二烷醇)胺；N-(3-二甲基氨基丙基)-N-(2-十二烷醇)胺；N，N-雙-(3-二甲基氨基丙基)-N-(2-十四烷醇)胺；N-(3-二甲基氨基丙基)-N-(2-十四烷醇)胺；N，N-雙-(3-二甲基氨基丙基)-N-(2-十六烷醇)胺；N-(3-二甲基氨基丙基)-N-(2-十六烷醇)胺；N，N-雙-(3-二甲基氨基丙基)-N-(2-十八烷醇)胺；N-(3-二甲基氨基丙基)-N-(2-十八烷醇)胺；N，N-雙-(3-二甲基氨基丙基)-N-(2-羥基丙基丁基醚)胺；N，N-雙-(3-二甲基氨基丙基)-N-(2-羥基丙基新癸酸酯)胺。
11.權利要求10的化合物，選自以下化合物N，N-雙-(3-二甲基氨基丙基)-N-(2-羥基丙基-十八烷基醚)胺；N-(3-二甲基氨基丙基)-N-(2-羥基丙基-十八烷基醚)胺；N，N-雙-(3-二甲基氨基丙基)-N-(2-羥基丙基-十六烷基醚)胺；N-(3-二甲基氨基丙基)-N-(2-羥基丙基-十六烷基醚)胺；N，N-雙-(3-二甲基氨基丙基)-N-(2-羥基丙基-十四烷基醚)胺；N-(3-二甲基氨基丙基)-N-(2-羥基丙基-十四烷基醚)胺；N，N-雙-(3-二甲基氨基丙基)-N-(2-羥基丙基-十二烷基醚)胺；N-(3-二甲基氨基丙基)-N-(2-羥基丙基-十二烷基醚)胺；N，N-雙-(3-二甲基氨基丙基)-N-(2-羥基丙基-癸烷基醚)胺；N-(3-二甲基氨基丙基)-N-(2-羥基丙基-癸烷基醚)胺；N，N-雙-(3-二甲基氨基丙基)-N-(2-羥基丙基-辛烷基醚)胺；N-(3-二甲基氨基丙基)-N-(2-羥基丙基-辛烷基醚)胺；N，N-雙-(3-二甲基氨基丙基)-N-(2-羥基丙基-2-乙基己基醚)胺；N-(3-二甲基氨基丙基)-N-(2-羥基丙基-2-乙基己基醚)胺；N，N-雙-(3-二甲基氨基丙基)-N-(2-羥基丙基-己基醚)胺；N-(3-二甲基氨基丙基)-N-(2-羥基丙基-己基醚)胺；N，N-雙-(3-二甲基氨基丙基)-N-(2-羥基丙基丁基醚)胺；N，N-雙-(3-二甲基氨基丙基)-N-(2-羥基丙基-新癸酸酯)胺。
12.權利要求11的化合物，其中化合物是N，N-雙-(3-二甲基氨基丙基)-N-(2-羥基丙基丁基醚)胺。
13.權利要求11的化合物，其中化合物是N，N-雙-(3-二甲基氨基丙基)-N-(2-羥基丙基-2-乙基己基醚)胺。
14.權利要求11的化合物，其中化合物是N，N-雙-(3-二甲基氨基丙基)-N-(2-羥基丙基-十四烷基醚)胺。
15.權利要求11的化合物，其中化合物是N，N-雙-(3-二甲基氨基丙基)-N-(2-羥基丙基-十二烷基醚)胺。
16.權利要求11的化合物，其中化合物是N，N-雙-(3-二甲基氨基丙基)-N-(2-羥基丙基-新癸酸酯)胺。
17.權利要求11的化合物，其中化合物是N，N-雙-(3-二甲基氨基丙基)-N-(2-羥基丙基-十四烷基醚)胺和N，N-雙-(3-二甲基氨基丙基)-N-(2-羥基丙基-十二烷基醚)胺的混合物。
18.權利要求1的化合物，其中組份是用羧酸封閉的。
19.權利要求18的化合物，其中羧酸是甲酸，乙酸，2-乙基己酸，葡糖酸或N-(2-羥基乙基)-亞胺基乙酸。
全文摘要
本發明涉及用作製備聚氨基甲酸酯泡沫的催化劑和降低水溶液動態表面張力的添加劑的新的叔鏈烷醇胺，該叔鏈烷醇胺由式(I)表示，其中A，R
文檔編號C07C219/06GK1530359SQ200410008078
公開日2004年9月22日 申請日期2004年3月10日 優先權日2003年3月10日
發明者W·R·拉蒙德, J·J·布爾德紐, K·亞科布, W R 拉蒙德, 布爾德紐, 撇 申請人:氣體產品與化學公司