[发明专利]甲酸有机胺盐类化合物及其作为发泡剂的用途

说明书

具有以下通式(I)的甲酸有机胺盐化合物：A^n‑[B^m+]_p(I)式中，A^n‑是甲酸根；B^m+是或包含：铵离子和/或有机胺B阳离子；其中m＝1‑10；该通式(I)化合物具有至少一个是与N原子连接的羟烷基，即具有醇胺残基。它可作为聚氨酯发泡剂、聚苯乙烯发泡剂或聚氯乙烯发泡剂。

技术领域

本发明涉及具有作为CO₂给体的甲酸有机胺盐类化合物及其作为发泡剂的用途，更具体地说，提供不仅具有作为CO₂给体的甲酸根而且具有羟烷基或羟烷基烷氧基基团作为增溶基团或C2-C14烃基(如2-氯乙基、3-氯丙基或苯乙基)作为增溶基团的新型有机铵盐类化合物，及其在发泡材料如聚氨酯泡沫体或PVC发泡材料或聚苯乙烯发泡等材料中的应用。

技术背景

聚氨酯硬泡作为一种高分子新材料，其质量轻、强度高并具有极低的热导率，是优质的绝热保温材料，广泛应用于冷藏保温、尤其化学武器冷藏保温、建筑节能、太阳能、汽车、冰箱冰柜等家电等产业。聚氨酯硬泡生产中最重要的原料是发泡剂。目前这些发泡剂除了环戊烷以外都是含氯氟烃物质，由于它们对大气臭氧层的破坏所以各国政府早已签订了“蒙特利尔协定书”的国际公约，限制和逐步淘汰、禁止该类产品的生产和使用，中国也是该协定书的签约国。

目前中国还在使用的是第二代含氯氟烃发泡剂HCFC-141b(一氟二氯乙烷)和环戊烷，欧美等发达国家早已禁止使用HCFC-141b，中国政府2013年就将HCFC-141b的消费量冻结在2009年和2010年的消费水平上，2015年淘汰冻结20％的消费量，并承诺提前至2025年完全禁止生产和使用，目前欧美等发达国家使用的是第三代发泡剂五氟丙烷(HFC-245fa)和五氟丁烷(HFC-365)，第二、三代发泡剂的GWP(温室效应潜能值)都很高，对大气臭氧层的破坏严重，因此欧美将在2017年以前禁止第三代发泡剂的使用。为此美国霍尼韦尔公司又开发出了第四代物理发泡剂一氯三氟丙烯(LBA)，但该产品价格昂贵，ODP(对臭氧层的破坏的潜能值)虽然为零，但GWP仍然较高，比第三代相对环保。总之除了环戊烷以外的这些物理发泡剂都是破坏大气臭氧层的罪魁祸首，因为都含氯氟元素，都将被淘汰。

现有技术公开了直接将CO₂作为聚氨酯发泡剂，但是，鉴于CO₂气体的逃逸和它在原料MDI和聚酯多元醇和/或聚醚多元醇中的溶解度不好，使得CO₂气体在发泡组合物中无法均匀地分散，并且发泡过程不容易控制。

另外，现有技术公开了直接将少量的水作为聚氨酯发泡剂，但是，鉴于水分子的氢键作用和水在聚酯多元醇和/或聚醚多元醇中的溶解度不好，水分子以微滴的形式存在于发泡组合物(如聚醚多元醇组分)中，在发泡材料中造成局部过度反应和发泡。如果用水作为发泡剂，则在聚氨酯泡沫材料中包含较多的脲键，大大影响泡沫材料的强度和绝热性能。此外，如果作为发泡剂的水的用量稍稍提高，则会显著影响到聚氨酯泡沫体的性能和尺寸稳定性。如果将水作为唯一的发泡剂，则聚氨酯泡沫体会遭遇收缩、焦烧和绝热性能差的问题(shrinkage，scorching，inadequate heat insulation)。

总之，现有技术中的发泡剂无法以分子水平被分散到发泡组合物中，从而造成泡孔的分布不均匀和泡孔的尺寸不均匀，最终影响到发泡材料的强度性能和绝热性质。

发明内容

为克服现有技术中存在的缺点，本发明的发明目的是提供一种聚氨酯发泡剂及其制备方法，不含氯氟烃，不会破坏大气臭氧层。

本发明的目的是提供不仅具有作为CO₂给体的甲酸根而且具有羟烷基或羟烷基烷氧基基团作为增溶基团或C₂-C₁₄烃基(如2-氯乙基、3-氯丙基或苯乙基)作为增溶基团的新型有机铵盐类化合物，及其在发泡材料如聚氨酯泡沫体或PVC发泡材料或聚苯乙烯发泡材料中的应用。