作為用于聚氨酯組合物的催化劑的金屬絡合化合物的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及式Mk(L)x(Y)kz-nx的金屬絡合化合物，其中配體L具有式(I)，還涉及金屬絡合化合物，所述金屬絡合化合物包含由至少一種過渡金屬或13至15族金屬主族元素的鹽或絡合物與至少一種1,3-酮酰胺形成的反應產(chǎn)物。這種絡合化合物特別適合作為用于聚氨酯組合物的催化劑。本發(fā)明還涉及雙組分聚氨酯組合物，所述雙組分聚氨酯組合物包含至少一種多異氰酸酯作為第一組分，至少一種多元醇作為第二組分和至少一種所述金屬絡合化合物作為催化劑。本發(fā)明還涉及所述雙組分聚氨酯組合物的不同用途。
【專利說明】作為用于聚氨酯組合物的催化劑的金屬絡合化合物
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及聚氨酯組合物以及用于聚氨酯組合物的催化劑的領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]聚氨酯組合物長期已知并且用于許多范圍。在學術(shù)界中通常分為單組分和雙組分聚氨酯組合物。單組分聚氨酯組合物在空氣水分的影響下固化。雙組分聚氨酯組合物包含作為第二組分的固化劑組分，所述固化劑組分主要包含多胺和/或多元醇。在兩種情況下均使用含異氰酸酯基團的化合物或預聚物。
[0003]為了加速固化加入催化劑。雖然已知大量聚氨酯催化劑，但是大部分聚氨酯催化劑在氨基甲酸酯化反應(即醇的OH-基團與異氰酸酯基團的反應)方面不是特別選擇性的，而是或多或少地也催化異氰酸酯基團的其它反應，例如脲基甲酸酯的形成和縮二脲的形成或環(huán)三聚。特別地，氨基甲酸酯化反應通常與異氰酸酯基團和水的反應競爭，異氰酸酯基團和水的反應造成脲基并且釋放氣態(tài)二氧化碳。對于許多聚氨酯組合物，特別是對于其作為粘合劑和密封劑、涂料或澆鑄樹脂的用途而言，所述副反應是干擾性的，因為所述副反應在固化時造成氣泡形成并且因此造成更差的形狀穩(wěn)定性、更弱的粘附性、更低的機械強度、不滿意的外觀以及過低的可再現(xiàn)結(jié)果。對氣泡形成負責的水源自組合物成分(特別是多元醇和填料)的殘余水含量，所述成分即使在干燥過程之后仍然或多或少地濕潤并且通常具有0.01至0.5重量％的殘余水含量；或者源自環(huán)境水分，所述環(huán)境水分通過從空氣或基材中擴散從而滲透進入組合物，這特別在高的空氣濕度、多孔基材和/或親水多元醇(例如實踐中經(jīng)常使用的聚醚多元醇)的情況下出現(xiàn)。正是實踐中通常使用的胺催化劑(例如三元胺)和錫催化劑(例如 羧酸二烷基錫)經(jīng)常造成明顯的氣泡形成。聚氨酯組合物中的殘余水含量還造成水解敏感的催化劑(例如羧酸鉍)在組合物使用之前更長的保存(儲存)時失活，這不利地影響固化速度和機械性能。此外，對于一些已知的催化劑(例如羧酸二烷基錫)，經(jīng)固化組合物在熱負荷下的耐受性不足，其中催化劑造成分子量下降，即解聚，并且損失機械強度。此外，許多已知的催化劑在室溫下為固體并且在聚氨酯起始材料或增塑劑中難以溶解，使得為了其在室溫下固化的組合物中的應用必須使用有機溶劑。最后，一些已知的催化劑，特別是基于重金屬化合物的那些，具有毒性危險。
[0004]US2010/0069575公開了使用不具有聚醚結(jié)構(gòu)單元的單官能的1，3_酮酰胺作為用于銅(II)催化的不飽和聚酯樹脂的抑制劑。US6，734，268特別描述了使用1，3-酮酰胺(通常也包括聚醚類型)作為用于金屬鹽催化的自由基固化的粘合劑(特別是基于(甲基)丙烯酸酯的粘合劑)的“解絡劑”。作為合適的金屬鹽，提及源自銅、釩、鉻、釕、鐵、錳、鎳、銻和鈀的金屬鹽。所述金屬鹽與配體(例如胺、醇鹽等)絡合并且用解絡劑活化從而促進固化。作為實例，提及1-乙?；阴１桨纷鳛橛糜阡寤~(II)和N，N-二甲基丙烯酰胺的絡合物的解絡劑。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點。特別地，本發(fā)明的目的在于提供催化劑，所述催化劑造成如下性質(zhì)的改進或如下性質(zhì)的協(xié)調(diào)。
[0006]所述催化劑的特征應當在于在氨基甲酸酯化反應(即醇的OH-基團與異氰酸酯基團的反應)方面的高的催化活性和選擇性，并且能夠?qū)崿F(xiàn)由多官能醇(多元醇)和多異氰酸酯迅速地和盡可能少受水分影響地構(gòu)建機械性能高的聚氨酯聚合物。此外，所述催化劑應當具有足夠的耐水解性，以在常規(guī)儲存條件(即室溫或略微升高的溫度)下在數(shù)月之內(nèi)保持在含殘余水的多元醇組合物中而無劇烈的活性損失。此外，所述催化劑應當盡可能少地降低經(jīng)固化的聚氨酯聚合物的耐熱性。此外，所述催化劑應當在室溫或略微升高的溫度下為液體或在聚氨酯起始材料或增塑劑中良好溶解，以便其可以以簡單的方式用在在室溫下固化的無溶劑體系中。最后，所述催化劑應當具有盡可能低的毒性。
[0007]目前已經(jīng)出人意料地發(fā)現(xiàn)根據(jù)權(quán)利要求1的具有期望性質(zhì)的新型金屬絡合化合物。所述新型金屬絡合化合物具有式Mk(L)x(Y)kz_m，其中M表示ζ-價金屬陽離子，其選自過渡金屬或第13至15族金屬主族元素的金屬陽離子和氧合金屬陽離子，k表示I至20的整數(shù)，X表示1、2、3或4, ζ表示2、3或4, η表示1、2或3, Y表示帶一個負電荷的配體并且L表示式(I)的配體，
[0008]
【權(quán)利要求】
1.式Mk(L) x (Y) kz_nx的金屬絡合化合物，其中M表示Z-價金屬陽離子，其選自過渡金屬或第13至15族金屬主族元素的金屬陽離子和氧合金屬陽離子，k表示I至20的整數(shù)，X表示1、2、3或4, ζ表示2、3或4, η表示1、2或3, Y表示帶一個負電荷的配體并且L表示式(I)的配體，
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬絡合化合物，其中金屬陽離子為鈧、釔、鑭、鈦、鋯、鉿、釩、鈮、鉭、鉻、鑰、鎢、錳、鐵、鈷、鎳、銅、鋅、鋁、鎵、銦、鍺、錫、鉛、銻和鉍的金屬陽離子或氧合金屬陽離子，優(yōu)選鑭、鈦、鋯、鑰、鐵、鋅、錫或鉍的金屬陽離子或氧合金屬陽離子。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求至少一項所述的金屬絡合化合物，其中金屬陽離子或氧合金屬陽離子為二氧合鑰(VI)-陽離子、鐵(III)-陽離子、鋅(II)-陽離子、鉍(III)-陽離子或鋯(IV)-陽離子。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求至少一項所述的金屬絡合化合物，其中R1表示具有I至4個碳原子的烷基，優(yōu)選甲基，或苯基。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求至少一項所述的金屬絡合化合物，其中R2表示氫基。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求至少一項所述的金屬絡合化合物，其中R3表示氫基、具有I至8個碳原子的烷基，優(yōu)選氫基、甲基或異丙基，或苯甲基。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求至少一項所述的金屬絡合化合物，其中A表示平均分子量^為約200至5000g/mol、優(yōu)選約200至2000g/mol的聚氧化亞烷基或聚氧化烷基化化合物的基團。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求至少一項所述的金屬絡合化合物，其中η表示I或2。
9.用于制備金屬絡合化合物的方法，其中將下式的1，3-酮酰胺與金屬鹽或金屬絡合物反應
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中使用氯化物、碳酸鹽、羧酸鹽或1，3-二酮化物作為鹽或絡合物。
11.通過根據(jù)權(quán)利要求9和10任一項所述的至少一種方法獲得的金屬絡合化合物。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求1至8和11至少一項所述的金屬絡合化合物作為用于可固化物料，特別是用于聚氨酯組合物的催化劑的用途。
13.雙組分聚氨酯組合物，所述雙組分聚氨酯組合物包含至少一種多元醇、優(yōu)選聚醚多元醇作為第一組分，至少一種多異氰酸酯、優(yōu)選二異氰酸酯作為第二組分和至少一種根據(jù)權(quán)利要求1至8和11至少一項所述的金屬絡合化合物。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的雙組分聚氨酯組合物，其中金屬絡合化合物包含在第一組分中。
15.根據(jù)權(quán)利要求13和14至少一項所述的雙組分聚氨酯組合物作為建筑應用和工業(yè)應用的澆鑄物料、密封劑、粘合劑、覆面、涂料、漆、打底劑、模制件、彈性體的用途。
【文檔編號】C07F19/00GK104011059SQ201280060785
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2012年12月12日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月12日
【發(fā)明者】U·布爾克哈德特, R·堪納斯 申請人:Sika技術(shù)股份公司