Композиция катализатора тримеризации полиизоцианатов

Композиция катализатора тримеризации полиизоцианатов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение касается стабильной композиции катализатора тримеризации полиизоцианатов, композиции полиизоцианатов, содержащей композицию катализатора тримеризации, способа получения таких композиций, отверждаемой композиции полиизоцианатов, где используют стабильную композицию катализатора тримеризации по настоящему изобретению, способа получения такой отверждаемой композиции, полиизоцианурат-содержащего материала, полученного или получаемого из такой отверждаемой композиции, и способа получения таких полиизоцианурат-содержащих материалов.

Настоящее изобретение также касается применения композиции катализатора тримеризации по настоящему изобретению для достижения существенно длительного срока годности отверждаемой композиции полиизоцианатов, таких отверждаемых композиций полиизоцианатов, способа получения такой отверждаемой композиции полиизоцианатов, полиизоцианурат-содержащего материала, получаемого из такой отверждаемой композиции полиизоцианатов, и способа получения такого полиизоцианурат-содержащего материала.

Композиция катализатора тримеризации полиизоцианатов по настоящему изобретению является очень подходящей для получения отверждаемой композиции полиизоцианатов вместе с эпоксисоединениями.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Недавно предложена отверждаемая композиция, которая содержит полиизоцианат, галогенид лития, соединение мочевины и эпоксидную смолу; см. PCT/EP2010/054492.

В WO 2010023060 раскрыта отверждаемая композиция и способ получения полиизоцианурата при объединении изоцианат-реактивной смеси, содержащей полиол, ангидрид и катализатор тримеризации, с полиизоцианатом. Катализатор тримеризации выбран из следующих: карбоксилаты щелочных металлов, карбоксилаты четвертичнных аммониевых оснований и их смеси, причем карбоксилат имеет 1-12 атомов углерода.

В US 4658007 раскрыт способ получения оксазолидон-содержащего полимера с использованием катализатора - йодида сурьмаорганического соединения, посредством взаимодействия полиизоцианата и полиэпоксида.

В US 3517039 полиизоцианаты с ацилированной карбамидной группой получают посредством взаимодействия органического диизоцианата с органической монокарбоновой кислотой. Эти полиизоцианаты используют при получении полиуретанов, главным образом, когда желательны небольшие количества разветвлений.

В US 3970600 описаны стабильные растворы изоцианурат-полиизоцианатов, содержащих амидные и/или ацилкарбамидные группы. В этом случае, избегают отложения мелкодисперсных или крупнозернистых кристаллических твердых веществ в полиизоцианатах, содержащих изоциануратные группы. Сначала проводят взаимодействие полиизоцианата с многоосновной карбоновой кислотой, получая полиизоцианат с амидными и/или замещенными ацилкарбамидными группами. Затем этот полиизоцианат тримеризуют с образованием изоцианурат-полиизоцианата и прекращают данное превращение, добавляя кислоту.

В JP 2-110123 алифатический диизоцианат тримеризуют, получая полиизоцианаты, которые имеют структуру изоцианурата, с использованием катализатора и по достижении желательной степени преобразования дезактивирующего агента. Дезактивирующий агент имеет структуру -CO-NH₂ или -SO-NH₂ и может представлять собой мочевину, метилмочевину, 1,1-диметилмочевину, фенилкарбамат, этилкарбамат или бутилкарбамат. Затем удаляют дезактивированный катализатор, избыток диизоцианата и растворитель, если таковой применяли. При использовании этого дезактивирующего агента полиизоцианат, имеющий структуру полиизоцианурата, демонстрирует обесцвечивание в меньшей степени.

В WO 2008/068198 и US 2010/0022707 раскрыт способ получения олигомеров полиизоцианата с использованием катализатора, где по достижении требуемой степени превращения применяют дезактиватор с последующим удалением полиизоцианата, который не был преобразован. Дезактиватор может быть выбран из мочевины и соединений, содержащих, среди прочего, карбамидную группу.

В EP 585835 раскрыт способ получения смесей изоциануратов и полиизоцианатов, содержащих уретановую группу, путем частичной циклизации диизоцианатов в присутствии катализатора тримеризации, дезактивации катализатора тримеризации по достижении требуемой степени превращения, дальнейшего взаимодействия получающегося полиизоцианата, содержащего изоциануратную группу, с гидроксильным соединением и затем отделения мономерного диизоцианата.

Другие раскрытия, касающиеся композиций частично тримеризованных полиизоцианатов, с использованием различных способов прекращения тримеризации, представлены в следующих документах: EP 447093, US 4284730, US 4537961, US 4697014, US 4743627, US 5124370, US 5221743 и US 7553963. Ни в одном из этих раскрытий не выявлено настоящего изобретения или указания в данном направлении.

В US 7071353 и EP 1238993 раскрыты продукты взаимодействия изоцианатов и карбоновых кислот. Сначала образуются амиды, имеющие структуру R₁-NH-CO-R, как продукт взаимодействия карбоновой кислоты и изоцианатов. Далее амиды могут взаимодействовать с образованием ацилкарбамидов, имеющих структуру R₁-N-(CO-R)-CO-NH-R₁, посредством взаимодействия с дополнительными изоцианатными группами R₁-NCO.

В WO 2008/060454 раскрыты продукты взаимодействия изоцианатов и амидов, дающие стабильные при хранении жидкие диизоцианаты, имеющие содержание групп NCO от 11 до 32% масс. Проводят взаимодействие композиций модифицированных изоцианатов с одним или несколькими изоцианат-реактивными компонентами с образованием полиуретанов и/или полимочевин. Подходящими катализаторами для образования полиуретанов и/или полимочевин, раскрытыми в WO 2008/060454, являются ацетилацетонат цинка, 2-этилгексаноат цинка и другие обычные соединения цинка, октаноат олова, дилаурат дибутилолова и другие обычные соединения олова, нафтанат кобальта, линорезинат свинца, 2-этилгексаноат титана и другие соединения титана(IV), 2-этилгексаноат циркония и другие обычные соединения циркония(IV), 2-этилгексаноат висмута и другие обычные соединения висмута.

Термически активируемый PIR катализатор раскрыт в US 6127308.

Мочевина и амиды раскрыты как блокирующие агенты в US 5817732.

В US 4302351 раскрыты изоцианураты и блокирующие агенты, содержащие кислотный атом водорода.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Согласно первому аспекту настоящего изобретения, раскрыта композиция катализатора тримеризации и способ получения указанной композиции.

Композиция катализатора тримеризации по изобретению содержит:

- соединение-катализатор тримеризации, выбранный из одной или нескольких органических солей металлов, предпочтительно солей щелочных или щелочноземельных металлов, и

- одного или нескольких соединений, выбранных из соединений, которые содержат карбоксамидную группу структуры -CO-NH₂, и/или из соединений, которые содержат группу структуры -CO-NH-CO-.

Предпочтительно, если композиция катализатора является такой, что количество эквивалентов соединений, которые содержат группу структуры -CO-NH-CO-, больше количества эквивалентов катализатора тримеризации.

Предпочтительно, если композиция катализатора является такой, что количество эквивалентов соединений, которые содержат карбоксамидную группу структуры -CO-NH₂, больше количества эквивалентов катализатора тримеризации, предпочтительно больше 4-кратного количества эквивалентов катализатора тримеризации.

Предпочтительно, если катализатор тримеризации представляет собой органическую соль металла, выбранную из карбоксилата или алкоголята, и предпочтительно выбранную из одного или нескольких следующих соединений: ацетат калия, гексаноат калия, этилгексаноат калия, октаноат калия, лактат калия, этанолят натрия, формиат натрия, формиат калия, ацетат натрия, бензоат калия и их смеси.

Соединение, содержащее группу структуры -CO-NH-CO-, может представлять собой соединение, имеющее структуру R₁-CO-NH-CO-R₂, где R₁ и R₂ каждый независимо друг от друга выбран из следующих: 1) атом водорода (-H), 2) -NR₃R₄, 3) углеводородный радикал, имеющий 1-100 атомов углерода и возможно содержащей гидроксильную группу, простую эфирную группу, атом галогена, карбоксил, атом кислорода, изоцианат и/или аминогруппу, где R₃ и R₄ независимо друг от друга выбраны из атома водорода, гидроксильной группы, атома галогена и углеводородных радикалов, где углеводородные радикалы имеют 1-20 атомов углерода и возможно содержат гидроксильную группу, простую эфирную группу, атом галогена, карбоксильную группу, изоцианат и/или аминогруппу, где R₁ и R₂ могут быть связаны друг с другом, образуя по существу циклическую структуру, включающую группу -CO-NH-CO-, и где углеводородные группы в соединениях, соответствующих формуле R₁-CO-NH-CO-R₂, могут представлять собой комбинацию линейных, разветвленных, насыщенных, ненасыщенных, циклических и/или нециклических алифатических, ароматических или аралифатических углеводородных радикалов и смеси таких соединений.

Соединение, содержащее группу структуры -CO-NH-CO-, может представлять собой соединение, имеющее структуру R₁-CO-NH-CO-R₂, где R₁ и R₂ вместе с группой -CO-NH-CO- образуют (4-12)-членную циклическую структуру, включающую группу -CO-NH-CO-.

Соединение, содержащее группу структуры -CO-NH-CO-, может представлять собой соединение, содержащее группу -CO-NH-CO-NH-, и может являться продуктом взаимодействия соединения, содержащего карбоксамидную группу структуры -CO-NH₂ и полиизоцианатного соединения, содержащего реакционно-способную группу NCO. Указанное соединение может соответствовать R₆-CO-NH-CO-NH-R₇, где соединение, содержащее карбоксамидную группу, может соответствовать NH₂-CO-R₆, где R₆ представляет собой: 1) атом водорода (-H), 2) -NR₈R₉, 3) углеводородный радикал, имеющий 1-20 атомов углерода и возможно, содержащий гидроксильную группу, простую эфирную группу, атом галогена и/или аминогруппу, или 4) -R₁₀-CO-NH₂, где R₈ и R₉ независимо друг от друга выбраны из атома водорода, гидроксильной группы, атома галогена и углеводородных групп, где углеводородные группы имеют 1-10 атомов углерода и возможно содержат гидроксильную группу, простую эфирную группу, атом галогена и/или аминогруппу, и где R₁₀ представляет собой бивалентный углеводородный радикал, имеющий до 8 атомов углерода, и смеси этих карбоксамидов, и где соединение, содержащее реакционно-способную группу NCO, соответствует R₇-NCO, где R₇ выбран из атома водорода и углеводородных радикалов, причем углеводородные радикалы имеют 1-20 атомов углерода и возможно содержат гидроксильную группу, простую эфирную группу, атом галогена, карбоксил, изоцианат и/или аминогруппу, и где указанные углеводородные радикалы могут представлять собой комбинацию линейных, разветвленных, насыщенных, ненасыщенных, циклических и/или нециклических алифатических, ароматических или аралифатических углеводородных радикалов, и смеси таких соединений.

Соединение, содержащее группу структуры -CO-NH-CO-, может представлять собой соединение, содержащее группу -CO-NH-CO-NH- и может являться продуктом взаимодействия соединения, содержащего карбоксамидную группу структуры -CO-NH₂, и полиизоцианатного соединения, содержащего реакционно-способную группу NCO. Указанное соединение может соответствовать R₆-CO-NH-CO-NH-R₇, где R₆ выбран из 1) - R₈R₉, 2) алкила, имеющего 1-10 атомов углерода и, возможно, содержащего 1-3 гидроксильных и/или простых эфирных групп, 3) фенила или 4) толила, где R₈ и R₉, независимо друг от друга, выбраны из атома водорода, гидроксильной группы, фенила, толила и алкила, имеющего 1-6 атомов углерода и, возможно, содержащего гидроксильную и/или простую эфирную группу, и смеси таких соединений.

Согласно некоторым вариантам настоящего изобретения, обеспечена композиция моноолы/полиолы, содержащая, по меньшей мере, одно из соединений указанной выше композиции катализатора. Предпочтительно, если указанная композиция полиолы/моноолы содержит сложный полиэфирполиол и/или простой полиэфирполиол, предпочтительно имеющие среднюю молекулярную массу 32-6000 и среднее номинальное количество функциональных групп, предпочтительно, 1-8.

Согласно второму аспекту настоящего изобретения, раскрыта стабильная композиция полиизоцианатов и способ получения указанной композиции с использованием при этом композиции катализатора по изобретению.

В указанной стабильной композиции полиизоцианатов, количество эквивалентов соединений, которые содержат группу структуры -CO-NH-CO-, больше количества эквивалентов катализатора тримеризации, и соотношение числа групп -CO-NH-CO- к числу изоцианатных групп в указанной стабильной композиции полиизоцианатов составляет не более 1, предпочтительно не более 0,01, предпочтительнее не более 0,0015.

Указанная стабильная композиция полиизоцианатов может дополнительно содержать композицию полиолы/моноолы, где композиция полиолы/моноолы содержит сложный полиэфирполиол и/или простой полиэфирполиол, имеющие среднюю молекулярную массу предпочтительно 32-6000 и среднее номинальное количество функциональных групп предпочтительно 1-8.

Указанная стабильная композиция полиизоцианатов может иметь массовое содержание изоцианата от 10 до 48% и предпочтительно от 20 до 33% масс.

Предпочтительно, если композиция полиизоцианатов содержит толуолдиизоцианат, метилендифенилдиизоцианат или композицию полиизоцианатов, содержащую метилендифенилдиизоцианат или смесь таких полиизоцианатных соединений.

Кроме того, согласно второму аспекту настоящего изобретения, раскрыт способ получения указанной выше стабильной композиции полиизоцианатов с использованием при этом композиции катализатора по изобретению.

Способ получения стабильной композиции полиизоцианатов по изобретению предпочтительно включает объединение и смешивание соединений, которые содержат карбоксамидную группу структуры -CO-NH₂, и/или соединений, которые содержат группу структуры группы -CO-NH-CO-, с катализатором тримеризации.

Способ получения стабильной композиции полиизоцианатов по изобретению может дополнительно включать объединение и смешивание композиции полиолы/моноолы, которая предпочтительно содержит сложный полиэфирполиол и/или простой полиэфирполиол, имеющие среднюю молекулярную массу предпочтительно 32-6000 и среднее номинальное количество функциональных групп предпочтительно 1-8, так что соотношение групп -CO-NH-CO- относительно количества изоцианатных групп составляет не более 1, предпочтительно не более 0,01, предпочтительнее не более 0,0015.

Предпочтительно, способ получения стабильной композиции полиизоцианатов по изобретению включает первоначальное или, по меньшей мере, одновременное добавление к данной композиции полиизоцианатов одного или более соединений, выбранных из соединений, которые содержат карбоксамидную группу структуры -CO-NH₂, и/или соединений, которые содержат группу структуры -CO-NH-CO-, и затем соединение с катализатором тримеризации.

Согласно третьему аспекту настоящего изобретения, раскрыта отверждаемая композиция и способ получения указанной композиции. Указанная отверждаемая композиция полиизоцианатов содержит соединения стабильной композиции полиизоцианатов по изобретению и эпоксидную смолу. Предпочтительно, если количество эквивалентов соединений, имеющих группу -CO-NH-CO-, в отверждаемой композиции полиизоцианатов меньше или равно количеству эпокси-эквивалентов.

Способ получения отверждаемой композиции полиизоцианатов по изобретению включает объединение и смешивание соединений композиции катализатора, композиции полиизоцианатов, которая содержит толуолдиизоцианат, метилендифенилдиизоцианат, или композиции полиизоцианатов, содержащей метилендифенилдиизоцианат или смесь таких полиизоцианатов, эпоксидной смолы и возможно композиции полиол/моноол, которая предпочтительно содержит сложный полиэфирполиол и/или простой полиэфирполиол, имеющие среднюю молекулярную массу предпочтительно 32-6000 и среднее номинальное количество функциональных групп предпочтительно 1-8. Указанный способ включает первоначальное или, по меньшей мере, одновременное добавление одного или нескольких соединений, выбранных из соединений, которые содержат карбоксамидную группу структуры -CO-NH₂, и/или соединений, которые содержат группу структуры -CO-NH-CO-, к композиции полиизоцианатов и затем добавление катализатора тримеризации.

Согласно четвертому аспекту настоящего изобретения, раскрыт полиизоцианурат-содержащий материал и способ получения указанной композиции с использованием при этом отверждаемой композиции по изобретению.

Полиизоцианурат-содержащий материал по изобретению получают, позволяя указанной выше отверждаемой композиции взаимодействовать при повышенной температуре.

Независимые и зависимые пункты формулы представляют специфические и предпочтительные признаки изобретения. Свойства из зависимых пунктов могут быть объединены соответствующим образом со свойствами из независимых или других зависимых пунктов.

Указанные выше и другие характеристики, свойства и преимущества настоящего изобретения будут ясны из подробного описания и примеров, приведенных далее.

ОПРЕДЕЛЕНИЯ И ТЕРМИНЫ

В контексте настоящего изобретения приведенные далее термины имеют следующие значения:

1) Катализатор тримеризации полиизоцианатов, который выбран из органических солей металлов, предпочтительно органических солей щелочных или щелочноземельных металлов, более предпочтительно карбоксилатов или алкоголятов металлов и их смесей, где карбоксилатная группа предпочтительно имеет 1-12 атомов углерода, обозначен в тексте как "катализатор тримеризации", "соединение-катализатор" или "катализатор".

2) Соединения, которые выбраны из соединений, содержащих карбоксамидную группу структуры -CO-NH₂, и/или соединения, которые содержат группу структуры -CO-NH-CO-, также могут быть обозначены как "ингибитор". В случае использования соединений, содержащих карбоксамидную группу, будет образовываться соединение, имеющее группу структуры -CO-NH-CO-, как продукт взаимодействия с полиизоцианатом. Тогда соединение, имеющее группу структуры -CO-NH-CO-, рассматривают как соединение, обладающее ингибирующими свойствами в отношении катализатора тримеризации.

3) Композиция, содержащая, по меньшей мере, одно соединение-катализатор тримеризации по изобретению в комбинации, по меньшей мере, с одним соединением, выбранным из соединений, которые содержат карбоксамидную группу структуры -CO-NH₂, и/или соединений, которые содержат группу структуры -CO-NH-CO-, указана в тексте как "композиция катализатора тримеризации" или "композиция катализатора".

4) Композиция, содержащая композицию катализатора тримеризации, композицию полиизоцианатов и эпоксидную смолу, указана в тексте как "отверждаемая композиция".

5) Изоцианатный индекс, или индекс NCO, или индекс представляет собой отношение NCO-групп к атомам водорода, способным к реакции с изоцианатными группами, присутствующим в составе, и выражен в процентах:

Другими словами, индекс NCO выражает процент изоцианата, фактически используемого в составе, относительно количества изоцианата, теоретически необходимого для взаимодействия с количеством атомов водорода, способных к реакции с изоцианатными группами, используемых в составе.

Следует отметить, что используемый здесь изоцианатный индекс рассматривают с точки зрения фактического способа полимеризации с получением материала с участием изоцианатного ингредиента и ингредиентов, способных к реакциям с изоцианатами. При расчете изоцианатного индекса не принимают во внимание изоцианатные группы, расходуемые на предварительной стадии для получения модифицированных полиизоцианатов (включая такие производные изоцианата, обозначаемые в данной области как форполимеры), или активные атомы водорода, расходуемые на предварительной стадии (например, взаимодействующие с изоцианатом с получением модифицированных полиолов или полиаминов). Принимают во внимание только свободные изоцианатные группы и свободные атомы водорода, реакционноспособные по отношению к изоцианатным группам (в том числе от воды, если ее используют), присутствующие на фактической стадии полимеризации.

6) Выражение "атомы водорода, реакционноспособные по отношению к изоцианатным группам", используемое здесь для расчета изоцианатного индекса, касается общего количества активных атомов водорода в гидроксильных и аминогруппах, присутствующих в реакционных композициях; это означает, что для расчета изоцианатного индекса при фактическом способе полимеризации считают, что одна гидроксильная группа содержит один реакцинно-способный атом водорода, считают, что одна первичная аминогруппа содержит один реакцинно-способный атом водорода, и считают, что одна молекула воды содержит два активных атома водорода.

7) Реакционная система: комбинация компонентов, где полиизоцианаты хранят в одном или нескольких контейнерах, отдельно от реакционноспособных по отношению к изоцианатам компонентов.

8) Выражение "среднее номинальное количество функциональных групп (или средняя номинальная гидроксильная функциональность", или коротко "функциональность") используют здесь для указания количественной среднечисловой функциональности (количества гидроксильных групп на молекулу) полиола или композиции полиола при допущении, что это среднечисловая функциональность (количество активных атомов водорода на молекулу) инициатора(ов), используемого при их получении, хотя на практике она часто бывает немного меньше из-за некоторой предельной ненасыщенности.

9) Слово "среднее" относится к среднечисловому значению, если не указано иначе.

10) Термин "жидкий" означает имеющий вязкость менее 10 Па⋅сек, измеренную согласно ASTM D445-11a при 20°C.

11) "Стабильная композиция катализатора" представляет собой композицию по настоящему изобретению, содержащую, по меньшей мере, 1) соединение-катализатор тримеризации по изобретению и 2) соединения, которые содержат карбоксамидную группу структуры -CO-NH₂, и/или соединения по изобретению, которые содержат группу структуры -CO-NH-CO-, и где конечная концентрация индивидуальных соединений не изменяется более чем на 10% от своего начального значения при хранении при комнатной температуре (около 20°C) и давлении окружающей среды в течение, по меньшей мере, нескольких месяцев.

12) "Стабильная композиция полиизоцианатов" представляет собой композицию полиизоцианатов по настоящему изобретению, которая не изменяется более чем на 10% от своего начального количества NCO групп при хранении при комнатной температуре (примерно от 20 до 25 градусов Цельсия) и давлении окружающей среды в течение, по меньшей мере, 5 час. и предпочтительно, по меньшей мере, 24 час., при этом количество NCO групп определяют в условиях окружающей среды. В качестве примера: чтобы считаться стабильной, композиция полиизоцианатов, имеющая количество NCO групп 25% масс. должна иметь количество NCO групп в диапазоне 22,5-27,5% масс. после хранения при комнатной температуре и давлении окружающей среды в течение, по меньшей мере, 5 час. и предпочтительно, по меньшей мере, 24 час., причем оба количества NCO групп определяют в условиях окружающей среды. В контексте настоящего изобретения выражение «стабильная композиция полиизоцианатов» относится к композиции полиизоцианатов, содержащей указанную выше композицию катализатора тримеризации. В случае полиола или моноола композицию, содержащую соединения композиции катализатора тримеризации, добавляют к композиции полиизоцианатов, образование стабильной композиции полиизоцианатов касается стабильной композиции полиизоцианатов, содержащей полиизоцианатные форполимеры в качестве продукта взаимодействия одного или нескольких полиизоцианатных соединений и одного или нескольких соединений полиолов или моноолов, и начальное количество NCO групп относится к количеству NCO групп, полученному после образования преполимеров.

13) Используемое здесь выражение «срок хранения» касается стабильности соединения или композиции, содержащей соединение, в жидкости (например, композиции катализатора тримеризации по изобретению) при хранении в условиях окружающей среды (комнатная температура и давление окружающей среды) и рассчитывается как период времени, в течение которого соединение или композиция сохраняет вязкость, достаточно низкую для использования в процессе обработки, и остается подходящей для предполагаемого применения.

14) Используемое здесь выражение «срок годности» касается стабильности жидкой реакционноспособной композиции (например, отверждаемой композиции по изобретению) при хранении в условиях окружающей среды (комнатная температура и давление окружающей среды) и рассчитывается как период времени, в течение которого реакцинноспособная композиция остается подходящей для предполагаемой обработки после смешивания с агентами, инициирующими взаимодействие, и/или воздействия условий, инициирующих взаимодействие (например, воздействие повышенной температуры).

15) Используемое здесь выражение «катализатор тримеризации» касается катализатора, способного катализировать (промотировать) образование изоциануратных групп из полиизоцианатов.

16) Выражение «полиизоцианурат-содержащий материал» относится к композиции полиизоцианатов, содержащей более 10% масс. полиизоцианурата, предпочтительно, по меньшей мере, 50% масс. полиизоцианурата, более предпочтительно 75% масс. в расчете на общую массу материала.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Согласно первому аспекту настоящего изобретения, обеспечена новая композиция катализатора тримеризации и способ получения указанной новой композиции катализатора тримеризации.

Композиция катализатора тримеризации, по настоящему изобретению, является стабильной композицией, это означает, что катализатор тримеризации по настоящему изобретению в комбинации с соединениями, которые содержат карбоксамидную группу структуры -CO-NH₂, и/или соединениями, которые содержат группу структуры -CO-NH-CO, дает стабильную композицию, которая имеет длительный срок хранения при 20°C и давлении окружающей среды, по меньшей мере, несколько месяцев.

Композиция катализатора тримеризации по настоящему изобретению обладает дополнительным преимуществом: ее можно добавлять к композиции полиизоцианатов, получая стабильную композицию полиизоцианатов, которая является жидкой при 20°C и давлении окружающей среды. Указанная композиция катализатора также демонстрирует поразительно длительный срок хранения до нескольких месяцев и более при использовании композиции катализатора тримеризации по настоящему изобретению.

Кроме того, реакцию тримеризации полиизоцианатов можно значительно замедлить или задержать, используя отверждаемую композицию по изобретению. Такая задержка или снижение скорости взаимодействия является особо желательной, если продукты получают согласно способам, в которых используют, например, однокомпонентную композицию, что требует определенной степени стабильности в течение определенного периода времени, когда в условиях окружающей среды взаимодействие не происходит или происходит в незначительной степени, чтобы позволить обработку таких композиций такими способами.

Согласно одному варианту, соединение, имеющее группу -CO-NH-CO-, может представлять собой соединение, имеющее ацилкарбамидную группу структуры -CO-NH-CO-NH-. Указанное соединение, имеющее ацилкарбамидную группу, может представлять собой продукт взаимодействия полиизоцианата и соединения, содержащего карбоксамидную группу структуры -CO-NH₂. Однако соединения по изобретению, имеющие ацилкарбамидную группу, не ограничены продуктами взаимодействия соединения, содержащего карбоксамид, и полиизоцианата.

Настоящее изобретение также касается способа получения стабильной композиции катализатора тримеризации, причем указанный способ включает добавление и смешивание с катализатором тримеризации по изобретению, по меньшей мере, одного соединения, выбранного из соединения, которое содержит карбоксамидную группу структуры -CO-NH₂, и/или соединения, которое содержит группу структуры -CO-NH-CO-.

Катализатор тримеризации по изобретению выбран из органических солей металлов, предпочтительно органических солей щелочных или щелочноземельных металлов, более предпочтительно из карбоксилатов или алкоголятов металлов и их смесей, причем карбоксилатная/алкоголятная группа предпочтительно имеет 1-12 атомов углерода, но не ограничена этим. Также подходящими катализаторами тримеризации являются карбоксилаты, имеющие циклические структуры, такие как бензоат натрия или калия. Наиболее предпочтительными примерами являются ацетат калия, гексаноат калия, этилгексаноат калия, октаноат калия, лактат калия, этилат натрия, формиат натрия, формиат калия, ацетат натрия, бензоат калия и их смеси. Катализаторы этого типа доступны коммерчески; примерами являются катализатор LB (содержащий ацетат калия) от Huntsman, Dabco K2097 и Dabco K15 (содержащие октаноат калия) от Air products.

Соединение, имеющее группу -CO-NH-CO-, представляет собой "имидоподобную" структуру, содержащую 2 карбонильных группы, присоединенных к группе -NH-.

Соединения по изобретению, имеющие группу -CO-NH-CO-, соответствуют формуле R₁-CO-NH-CO-R₂, где R₁ и R₂, каждый независимо друг от друга, выбраны из 1) атома водорода (-H), 2) -NR₃R₄, 3) углеводородного радикала, имеющего 1-100 атомов углерода и возможно, содержащего гидроксогруппы, простые эфирные группы, атомы галогена, карбоксилы, атомы кислорода, изоцианатные и/или аминогруппы, где R₃ и R₄ независимо друг от друга выбраны из атома водорода, гидроксильной группы, атома галогена и углеводородных групп, где углеводородные группы имеют 1-20 атомов углерода и возможно содержат гидроксильные группы, простые эфирные группы, атомы галогена, карбоксильные, изоцианатные и/или аминогруппы, где R₁ и R₂ могут быть связаны друг с другом, образуя по существу циклическую структуру, включающую группу -CO-NH-CO-, и где углеводородные группы в соединениях, соответствующих формуле R₁-CO-NH-CO-R₂, могут представлять собой комбинацию линейных, разветвленных, насыщенных, ненасыщенных, циклических и/или нециклических алифатических, ароматических или аралифатических углеводородных радикалов и смеси таких соединений. Предпочтительно соединение по изобретению, имеющее группу -CO-NH-CO-, имеет молекулярную массу не более 1500.

В случае, когда R₁ и R₂ связаны с группой -CO-NH-CO- таким образом, что образуется циклическая структура в соединении R₁-CO-NH-CO-R₂, тогда R₁ и R₂ вместе с группой -CO-NH-CO- могут образовывать (4-12)-членную циклическую структуру (в случае 4-членной циклической структуры R₂ не вовлечен). Примерами подходящих соединений R₁-CO-NH-CO-R₂, имеющих циклическую структуру, являются следующие соединения:

пирролидин-2,5-дион (сукцинимид) (1)

пиперидин-2,6-дион (глутаримид) (2)

8-азаспиро[4,5]декан-7,9-дион (тетраметилен глутаримид) (3)

Циклическая структура может содержать 1 или более ненасыщенных связей, и/или возможно 1 или более ароматических циклов, и/или возможно циклов с гетероатомами. Ниже приведены примеры подходящих соединений R₁-CO-NH-CO-R₂, где R₁ и R₂ вместе с группой -CO-NH-CO- могут образовывать (4-12)-членную циклическую структуру и содержать ненасыщенные связи, ароматические циклы и/или гетероатомы.

изоиндолин-1,3-дион (фталимид) (4)

1H-бензо[де]изохинолин-1,3-(2H)-дион (нафталимид) (5)

2,5-пирролдион (малеимид) (6)

5-нитроизоиндолин-1,3-дион (4-нитрофталимид) (7)

1H-пирроло[3,4-c]пиридин-1,3(2H)-дион (3,4 пиридиндикарбоксамид) (8)

Согласно варианту, соединение, имеющее группу -CO-NH-CO-, может представлять собой соединение, имеющее ацилкарбамидную группу структуры -CO-NH-CO-NH-. Указанное соединение по изобретению, имеющее ацилкарбамидную группу, соответствует формуле R₆-CO-NH-CO-NH-R₇ и может представлять собой продукт взаимодействия полиизоцианата, содержащего реакцинноспособные группы NCO и соответствующего формуле R₇-NCO, и соединения, содержащего карбоксамидную группу структуры -CO-NH₂ и соответствующего формуле NH₂-CO-R₆. Полиизоцианатное соединение, содержащее реакцинно-способные группы NCO, соответствует формуле R₇-NCO, где R₇ может быть выбран из атома водорода и углеводородных групп, где углеводородные группы имеют 1-20 атомов углерода и возможно содержат гидроксильные группы, простые эфирные группы, атом галогена, карбоксил, изоцианатные и/или аминогруппы, и где указанные углеводородные группы могут представлять собой комбинацию линейных, разветвленных, насыщенных, ненасыщенных, циклических и/или нециклических алифатических, ароматических или аралифатических углеводородных радикалов, и смеси таких соединений.

Соединение, содержащее карбоксамид, где указанное соединение можно использовать для получения соединения по настоящему изобретению, содержащего ацилкарбамидную группу структуры -CO-NH-CO-NH-, предпочтительно выбрано из соединения, соответствующего формуле NH₂-CO-R₆, где R₆ обозначает 1) атом водорода (-H), 2) -NR₈R₉, 3) углеводородный радикал, имеющий 1-20 атомов углерода и возможно содержащий гидроксильные группы, простые эфирные группы, атом галогена и/или аминогруппы, или 4) -R₁₀-CO-NH₂, где R₈ и R₉ независимо друг от друга выбраны из атома водорода, гидроксила, атома галогена и углеводородных групп, где углеводородные группы имеют 1-10 атомов углерода и возможно содержат гидроксильные группы, простые эфирные группы, атом галогена и/или аминогруппы, и где R₁₀ представляет собой бивалентный углеводородный радикал, имеющий до 8 атомов углерода. Также можно использовать смеси этих карбоксамидов. Предпочтительно, если такие карбоксамиды имеют молекулярную массу не более 499.

Углеводородные группы в этих карбоксамидах могут быть линейными или разветвленными, насыщенными или ненасыщенными и циклическими или нециклическими; они могут быть алифатическими, ароматическими или аралифатическими.

Более предпочтительными являются те карбоксамиды, в которых R₆ обозначает 1) -NR₈R₉, 2) алкил, имеющий 1-10 атомов углерода и необязательно, содержащий 1-3 гидроксильных и/или простых эфирных групп, 3) фенил или 4) толил, где R₈ и R₉, независимо друг от друга, выбраны из атома водорода, гидроксила, фенила, толила и алкила, имеющего 1-6 атомов углерода и возможно, содержащего гидроксильную и/или простую эфирную группу. Смеси таких более предпочтительных соединений также являются более предпочтительными.

Примерами очень полезных карбоксамидов (NH₂-CO-R₆) являются следующие соединения:

R6	Название
-NH2	Мочевина (карбамид)
-NHOH	Гидроксимочевина (гидроксикарбамид)
-NH(CH3)	N-Метилмочевина (N-метилкарбамид)

-N(CH3)2	1,1-Диметилмочевина (1,1-диметилкарбамид)
-N(C2H5)2	1,1-Диэтилмочевина (1,1-диэтилкарбамид)
-NH-C6H5