Функционализированные олигомеры
Изобретение относится к открыто-ячеистой пене и композиции, ее образующей. Композиция, образующая открыто-ячеистую пену, содержит: функционализированный олигомер формулы (I)
в которой R1 представляет собой структуру формулы (II)
и R2 имеет формулу -CXHYO-, где n представляет собой целое число, имеющее значение от 2 до 6, m представляет собой целое число, имеющее значение от 2 до 10, X независимо представляет собой целое число, имеющее значение от 1 до 12, R3 представляет собой алифатическое соединение, ароматическое соединение или аминное соединение и Y представляет собой целое число, имеющее значение от 2 до 24, и содержит многофункциональный акцептор Михаэля. Технический результат - получение пены с процентом открытых ячеек больше 90, пена является гибкой или вязкоэластичной с плотностью пены ниже 38,44 кг/м3. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 2 табл., 6 пр.
Область техники
Варианты осуществления настоящего изобретения направлены на функционализированные олигомеры; говоря точнее, варианты осуществления относятся к функционализированным олигомерам, которые могут быть использованы в композиции, образующей открытоячеистую пену.
Уровень техники
Пены представляют собой дисперсии, в которых газ диспергирован в жидком материале, твердом материале или гелевом материале. Твердые пены включают закрытоячеистые пены и открытоячеистые пены.
В закрытоячеистой пене газ формирует дискретные карманы, где дискретные карманы полностью окружены твердым материалом. Закрытые ячейки могут быть названы несообщающимися. Так как дискретные карманы полностью окружены твердым материалом, закрытоячеистая пена является жестким материалом, например, жесткой пеной. Кроме того, закрытые ячейки способствуют предупреждению прохождения газов или жидкостей через закрытоячеистую пену. Закрытоячеистые пены используют в ряде областей применения, таких как термоизоляция, пароизоляция, жидкая изоляция, заполнение швов и защита от ударных воздействий.
В отличие от закрытоячеистой пены в открытоячеистой пене газовые карманы соединены друг с другом. Открытые ячейки могут быть названы сообщающимися. Так как газовые карманы открытоячеистой пены не полностью окружены твердым материалом, открытые ячейки могут образовывать гибкий материал, например, упругую пену или вязкоэластичную пену. Открытоячеистую пену используют в ряде областей применения, таких как некоторые варианты применения в качестве изоляции, применение при упаковке, автомобильная обшивка, фильтры и звукопоглощение, наряду с другими.
Сущность изобретения
Настоящее изобретение предлагает функционализированные олигомеры формулы (I):
(Формула I)
в которой R1 представляет собой структуру формулы (II):
(Формула II)
и R2 имеет формулу -СХНYО-, где n представляет собой целое число, имеющее значение от 2 до 6, m представляет собой целое число, имеющее значение от 2 до 10, X независимо представляет собой целое число, имеющее значение от 1 до 12, и Y представляет собой целое число, имеющее значение от 2 до 24. Заместитель R3 может представлять собой алифатическое соединение, ароматическое соединение или аминное соединение.
Настоящее изобретение предлагает композицию, образующую открытоячеистую пену. Композиции, образующие открытоячеистую пену, могут включать функционализированный олигомер, который предложен в изобретении, и многофункциональный акцептор Михаэля.
Приведенная выше суть изобретения не предназначена для описания каждого раскрытого варианта осуществления или каждого исполнения настоящего изобретения. Описание, которое следует далее, более конкретно предоставляет примеры иллюстративных вариантов осуществления. В отдельных местах по всей заявке методологический принцип приведен посредством перечня примеров, и эти примеры могут быть использованы в разных комбинациях. В каждом случае приведенный перечень служит только в качестве репрезентативной группы и не должен интерпретироваться как исчерпывающий перечень.
Подробное описание
В изобретении описаны функционализированные олигомеры. Такие функционализированные олигомеры могут быть включены в композиции, образующие открытоячеистую пену, которые могут давать открытоячеистую пену. В отличие от некоторых других пен, таких как полиуретановые пены, открытоячеистые пены, описанные в данном изобретении, преимущественно не используют изоцианаты, которые могут быть нежелательны в некоторых областях применения. Открытоячеистые пены, раскрытые в данном изобретении, преимущественно представляют собой пены, имеющие свойства, такие как плотность пены, наряду с другими, которые предпочтительны для некоторых областей применения. Открытоячеистые пены, раскрытые в данном изобретении, могут быть использованы в случае ряда областей применения, таких как некоторые варианты применения в качестве изоляции, применение в упаковках, применение для автомобильной обшивки, применение в фильтрах и применение для звукопоглощения, наряду с другими.
Функционализированные олигомеры, описанные в данном изобретении, могут быть представлены следующей формулой (I):
(Формула I)
Заместитель R1 может быть представлен следующей формулой (II):
(Формула II)
и заместитель R2 имеет формулу -СХНYО-. В данном случае n представляет собой целое число, имеющее значение от 2 до 6, m представляет собой целое число, имеющее значение от 3 до 10, X независимо представляет собой целое число, имеющее значение от 1 до 12, и Y представляет собой целое число, имеющее значение от 2 до 24. Заместитель R3 может представлять собой алифатическое соединение, ароматическое соединение или аминное соединение. Следует обратить внимание, что значения n, m, X и Y для смесей функционализированных олигомеров формулы (I) могут представлять собой рациональное число для приведенных интервалов n, m, X и Y, представленных в изобретении. Волнистая линия 
в формуле (II) означает смесь различной возможной стереохимии в этой точке.
В качестве примера, заместитель R1 функционализованного олигомера, представленного формулой (I), может иметь структуру формулы (III):
(Формула III)
например, где n имеет значение 3, m имеет значение 2 или 3, а имеет значение 2 или 3, Х имеет значение 2, и Y имеет значение 4.
В качестве примера, заместитель R1 функционализированного олигомера, представленного формулой (I), может иметь структуру, представленную формулой (IV):
(Формула IV)
например, где n имеет значение 2, m имеет значение от 3 до 4, b имеет значение от 3 до 4, X имеет значение 2, и Y имеет значение 4.
Функционализированные олигомеры, которые также могут быть названы ацетоацетатными олигомерами и/или донорами Михаэля, могут быть получены по химической реакции, например, посредством реакции перекрестной этерификации. Реакция перекрестной этерификации может включать полиол и сложный эфир.
Как используется в данном случае, определение «полиол» относится к органической молекуле, имеющей в среднем больше чем 1,0 гидроксильную группу на молекулу. Ряд полиолов, который может быть использован для получения функционализированных олигомеров, представляет собой коммерчески доступные материалы, например, IP-625, этоксилированный глицерин, и IP-9001, этоксилированная терефталевая кислота, которые оба поставляются фирмой The Dow Chemical Company, наряду с другими коммерчески доступными полиолами. Ряд полиолов, который может быть использован для получения функционализированных олигомеров, может быть получен по химической реакции, например, посредством реакции алкоксилирования. Реакция алкоксилирования может включать взаимодействие инициатора, такого как вода, этиленгликоля или пропиленгликоля, с алкиленоксидом, таким как этиленоксид, пропиленоксид или бутиленоксид, в присутствии катализатора. Примеры полиола, используемого для получения функционализированных олигомеров, включают, но не ограничиваются ими, этоксилированный глицерин, этоксилированную терефталевую кислоту, поли(тетраметиленгликоль), поликапролактон, поли(бутиленоксиды), полигидрокси-изобутилены (полиолы Krasol), касторовое масло (триглицерид рицинолеиновой кислоты), полиолы гидроформилированного и восстановленного масла семян растений, этоксилированные ароматические фенолы, диэфирэтанол гидрохинона, и их комбинации, наряду с другими.
Ряд сложных эфиров может быть использован для получения функционализированных олигомеров. Сложный эфир может представлять собой ацетоацетатный эфир, цианоацетатный эфир, эфир малоновой кислоты или их комбинацию, наряду с другими сложными эфирами. Примеры сложных эфиров включают, но не ограничиваются ими, трет-бутил-3-оксобутират, сложные эфиры полиатомных спиртов, таких как этиленгликоль, 1,2- или 1,3-пропандиол, 1,4-бутандиол, 1,2-бутандиол, 1,6-гександиол, неопентилгликоль, 2-метил-1,3-пропандиол, диэтиленгликоль, триэтиленгликоль, дипропиленгликоль, трипропиленгликоль, поли(пропиленгликоль), поли(этиленгликоль), циклогександиметанол, триметилолпропан, триэтилолпропан, пентаэритрит, глицерин, глицерол, дипентаэритрит, дитриметилолпропан, глюкоза, изосорбид, бутилэтилпропандиол, и их комбинации, наряду с другими.
Полиолы и сложные эфиры могут быть введены в реакцию так, что гидроксильные группы полиола и сложный эфир имеют мольное отношение от (0,5 моля гидроксильных групп полиола):(2,0 моля сложного эфира) до (2,0 моля гидроксильных групп полиола):(0,5 моля сложного эфира). Все отдельные значения и частные интервалы от и включительно 0,5:2,0 (молей гидроксильных групп полиола:молей сложного эфира) до 2,0:0,5 (молей гидроксильных групп полиола:молей сложного эфира) в данном случае включены и раскрыты в изобретении; например, полиол и сложный эфир могут быть введены в реакцию так, что мольное отношение молей гидроксильных групп полиола к молям сложного эфира имеет верхнюю границу от 2,0:0,5, 1,5:0,5 или 1,0:0,5 и до нижней границы 0,5:2,0, 1,0:2,0 или 1,5:2,0.
Полиол и сложный эфир могут быть нагреты до температуры от 80 до 200°С, например, при получении функционализированных олигомеров посредством реакции перекрестной этерификации. Все отдельные значения и частные интервалы от и включительно от 80 до 200°С в данном случае включены и раскрыты в изобретении; например, полиол и сложный эфир могут быть нагреты до температуры с нижней границей 80°С, 90°С или 115°С и до верхней границы 200°С, 175°С или 150°С.
Полиол и сложные эфиры могут быть нагреты до температуры, которая обсуждалась выше, в течение временного интервала от 0,5 до 10 часов. Все отдельные значения и частные интервалы от и включительно от 0,5 до 10 часов в данном случае включены и раскрыты в изобретении; например, полиол и сложный эфир могут быть нагреты до температуры, которая обсуждается в изобретении, в течение временного интервала с нижней границей 0,5, 1,0 или 1,5 часа и до верхней границы 10,0, 9,0 или 8,0 часов. Однако полиол и сложный эфир могут быть нагреты до температуры, которая обсуждается в изобретении, в течение других временных интервалов в случае некоторых областей применения.
Функционализированный олигомер может иметь эквивалентную массу от 200 до 5000 г/эквивалент. Как используется в данном случае, «эквивалентную массу» определяют как среднечисленную молекулярную массу функционализированного олигомера, поделенную на функциональность функционализированного олигомера. Функциональность, как это используется в данном случае, равна числу ацетоацетатных групп в функционализированном олигомере, которое также равно числу гидроксильных групп в исходном материале. Среднечисленную молекулярную массу функционализированного олигомера определяют с использованием среднечисленной молекулярной массы полиола, которая предоставлена производителем или определена с использованием титрования гидроксильной группы, вместе с процентом превращения гидроксильных групп в ацетоацетат. Для определения потери гидроксильных групп в полиоле и количественного появления ацетоацетатных групп в функционализированном олигомере используют спектроскопию ЯМР и ИК. Затем определяют среднечисленную молекулярную массу функционализированного олигомера с использованием молекулярной массы ацетоацетата.
Все отдельные и частные интервалы от и включительно от 200 до 5000 г/эквивалент в данном случае включены и раскрыты в настоящем изобретении; например, функционализированный олигомер может иметь эквивалентную массу, находящуюся в интервале с нижней границей 200 г/эквивалент, 300 г/эквивалент или 400 г/эквивалент и до верхней границы 5000 г/эквивалент, 4500 г/эквивалент или 4000 г/эквивалент. Для функционализированного олигомера г/эквивалент может быть рассчитан в виде массы на грамм функционализированного олигомера, содержащего один моль функциональностей донора Михаэля. Без привязки к какой-либо теории функциональностями донора Михаэля для целей настоящего изобретения считаются группы, которые в присутствии катализатора реакции Михаэля по атому углерода, образуют карбанион, который реагирует с углерод-углеродной двойной или тройной связью группы акцептора Михаэля с образованием углерод-углеродной связи с группой акцептора Михаэля.
Как упоминалось выше, функционализированные олигомеры, раскрытые в изобретении, могут быть использованы в композиции, такой как композиция, образующая открытоячеистую пену. Композиции, образующие открытоячеистые пены, раскрытие в изобретении, могут включать многофункциональный акцептор Михаэля. Многофункциональный акцептор Михаэля и функционализированный олигомер могут реагировать с образованием открытоячеистой пены, например, посредством реакции Михаэля по атому углерода. Без привязки к какой-либо теории, функциональности акцептора Михаэля для целей настоящего изобретения относятся к активированному алкену, имеющему алифатическую углерод-углеродную двойную или тройную связь в альфа-положении карбонила («енольная» группа) или нитрогруппы. Многофункциональный акцептор Михаэля может иметь от 2 функциональностей акцептора Михаэля до 10 функциональностей акцептора Михаэля. Например, многофункциональный акцептор Михаэля может иметь 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 или 10 функциональностей акцептора Михаэля.
Многофункциональный акцептор Михаэля может представлять собой акрилат. Как используется в данном случае, определение «акрилат» включает акрилаты и (мет)акрилаты.
Примеры акрилата включают, но не ограничиваются ими, диакрилат 1,4-бутандиола, диакрилат 1,6-гександиола, диакрилат неопентилгликоля, диакрилат диэтиленгликоля, диакрилат триэтиленгликоля, диакрилат тетраэтиленгликоля, диакрилат полиэтиленгликоля, диакрилат дипропиленгликоля, диакрилат трипропиленгликоля, диакрилат циклогександиметанола, диакрилат алкоксилированного гександиола, диакрилат алкоксилированного циклогександиметанола, диакрилат пропоксилированного неопентилгликоля, триакрилат триметилолпропана, триакрилат этоксилированного триметилолпропана, триакрилат пропоксилированного триметилолпропана, акрилированный полиэфирный олигомер, диакрилат бисфенола А, акрилированный диглицидиловый эфир бисфенола А, диакрилат этоксилированного бисфенола А, триакрилат трис(2-гидроксиэтил)изоцианурата, акрилированный алифатический уретановый олигомер, акрилированный ароматический уретановый олигомер, или их комбинации, наряду с другими. Один или несколько вариантов осуществления настоящего изобретения предлагают акрилаты, выбранные из группы, включающей триакрилат триметилолпропана, тетраакрилат пентаэритрита, тетраакрилат ди-триметилолпропана, гексаакрилат ди-пентаэритрита, пентаакрилат ди-пентаэритрита, диакрилат диглицидилового эфира бисфенола А, триакрилат этоксилированного триметилолпропана, диакрилат трициклодекандиметанола и диакрилат циклогександиметанола, и их комбинации.
Многофункциональный акцептор Михаэля и функционализированный олигомер могут быть включены в композиции, образующие открытоячеистые пены, так, что функциональности многофункционального акцептора Михаэля и функциональности функционализированного олигомера имеют мольное отношение от (0,5 моль функциональностей многофункционального акцептора Михаэля):(3,0 моль функциональностей функционализированного олигомера) до (3,0 моль функциональностей многофункционального акцептора Михаэля):(0,5 моль функциональностей функционализированного олигомера) молей функциональностей многофункционального акцептора Михаэля к молям функциональностей функционализированного олигомера. Все отдельные значения и частные интервалы от и включительно от 0,5:3,0 до 3,0:0,5 молей функциональностей многофункционального акцептора Михаэля к молям функциональностей функционализированного олигомера в данном случае включены и раскрыты в изобретении; например, композиции, образующие открытоячеистые пены, могут включать многофункциональный акцептор Михаэля и функционализированный олигомер так, что функциональности многофункционального акцептора Михаэля и функциональности функционализированного олигомера могут иметь мольное отношение с верхней границей 3,0:0,5, 2,8:0,5 или 2,6:0,5 и до нижней границы 0,5:3,0, 0,7:3,0 или 1,0:3,0 молей функциональностей многофункционального акцептора Михаэля к молям функциональностей функционализированного олигомера.
Композиции, образующие открытоячеистые пены, раскрытые в изобретении, могут включать катализатор, например, катализатор реакции Михаэля по атому углерода. Катализатор может представлять собой третичные аминные соединения, амидиновые соединения, гидроксиды четвертичного аммония, гидроксиды щелочного металла, алкоксиды щелочных металлов, ацетил-ацетонаты щелочных металлов, ацетилацетонаты четвертичного аммония, наряду с другими. Примеры катализатора включают, но не ограничиваются ими, гидроксид тетраметиламмония, гидроксид тетраэтиламмония, гидроксид тетрабутиламмония, гидроксид тетраоктиламмония, триметиламин, триэтиламин, N-метилморфолин, N-этилморфолин, N,N-диметилбензиламин, N,N-диметилэтаноламин, N,N,N',N'-тетраметил-1,4-бутандиамин, N,N-диметилпиперазин, 1,4-диазобицикло-2,2,2-октан, бис(диметиламиноэтиловый) эфир, бис(2-диметиламиноэтиловый) эфир, морфолин, 4,4'-(оксиди-2,1-этандиил)бис, триэтилендиамин, пентаметилдиэтилентриамин, диметилциклогексиламин, N-цетил-N,N-диметиламин, N-коко-морфолин, N,N-диметиламинометил-N-метилэтаноламин, N,N,N'-триметил-N'-гидроксиэтил-бис(аминоэтиловый) эфир, N,N-бис(3-диметиламинопропил)-N-изопропаноламин, (N,N-диметил)амино-этоксиэтанол, N,N,N',N'-тетраметилгександиамин, N,N-диморфолинодиэтиловый эфир, N-метилимидазол, диметиламино-пропилдипропаноламин, бис(диметиламинопропил)амино-2-пропанол, тетраметиламино-бис(пропиламин), (диметил(аминоэтоксиэтил))-диметиламин)этиловый) эфир, трис(диметиламинопропил)амин, дициклогексилметиламин, бис(N,N-диметил-3-аминопропил)амин, 1,2-этиленпиперидин, метилгидроксиэтилпиперазин, или их комбинации, наряду с другими. В одном или нескольких вариантах осуществления настоящее изобретение предлагает катализатор, выбранный из группы, включающей 1,1,3,3-тетраметилгуанидин, 1,8-диазабицикло[5.4.0]ундец-7-ен, 1,5-диазабицикло[4.3.0]нон-5-ен, гидроксид тетраметиламмония, гидроксид (2-гидроксиэтил)триметиламмония, карбонат калия, фосфат калия, феноксид калия, феноксид натрия, гидроксид тетраэтиламмония, или их комбинации.
Катализатор может иметь концентрацию от 0,01 моль катализатора на эквивалент функциональностей функционализированного олигомера до 1 моль катализатора на эквивалент функциональностей функционализированного олигомера. Все отдельные значения и частные интервалы от и включительно 0,01 моль катализатора на эквивалент функциональностей функционализированного олигомера до 1 моль катализатора на эквивалент функциональностей функционализированного олигомера в данном случае включены и раскрыты в изобретении; например, катализатор может иметь концентрацию с нижней границей 0,01 моль, 0,02 моль или 0,03 моль катализатора на эквивалент функциональностей функционализированного олигомера и до верхней границы 1 моль, 0,98 моль или 0,95 моль катализатора на эквивалент функциональностей функционализированного олигомера.
Композиции, образующие открытоячеистые пены, раскрытые в изобретении, могут включать газообразующий агент. Газообразующий агент может представлять собой пентаны, фторированные углеводороды, хлорфторированные углеводороды, формиаты (эфиры), диоксид углерода, и их комбинации, наряду с другими. Один или несколько вариантов осуществления настоящего изобретения предлагают газообразующий агент, который выбирают из группы, включающей циклопентан, н-пентан, диметилацеталь формальдегида, метилформиат, метилбутан, 1,1,2,2,3-пентафтор-пропан, 1,1,1,3,3-пентафторпропан, 1,1,1,3,3-пентафторбутан, 1,1,1,2,3,4,4,5,5,5-декафторпентан, и их комбинации.
Газообразующий агент может иметь концентрацию от 0,5% масс. до 50% масс. из расчета на общую массу функционализированного олигомера и многофункционального донора Михаэля. Все отдельные значения и частные интервалы от и включительно 0,5 до 50% масс. из расчета на общую массу функционализированного олигомера и многофункционального акцептора Михаэля в данном случае включены и раскрыты в изобретении; например, газообразующий агент может иметь концентрацию с нижней границей 0,5% масс., 1,0% масс. или 1,5% масс. до верхней границы 50% масс., 48% масс. или 45% масс. из расчета на общую массу функционализированного олигомера и многофункционального акцептора Михаэля.
Композиции, образующие открытоячеистые пены, раскрытые в изобретении, могут включать поверхностно-активное вещество. Примеры поверхностно-активного вещества включают, но без ограничения ими, полиалкиленоксиды и межфазные агенты на основе кремния, такие как кремнийорганические поверхностно-активные вещества. Полиалкиленоксиды, например, могут включать статистические и/или блок-сополимеры оксидов этилена и пропилена, или оксидов этилена и бутиленов, наряду с другими. Примером полиакиленоксидного поверхностно-активного вещества является полиэтиленоксид-со-бутиленоксидное трехблочное органическое поверхностно-активное вещество, которое продается под торговым названием VORASURF™ 504 (продается The Dow Chemical Company). Примеры кремнийорганических поверхностно-активных веществ включают, но без ограничения ими, сополимеры полисилоксан/(простой полиэфир), такие как Tegostab™ (продается Evonik Industries), В-8462 и В-8469, поверхностно-активное вещество DABCO™ DC-198 (продается Air Products and Chemicals), и поверхностно-активное вещество Niax™ L-5614 (продается Momentive Performance Products).
Поверхностно-активное вещество может иметь концентрацию от 0,1% масс. до 5,0% масс. из расчета на общую массу функционализированного олигомера и многофункционального акцептора Михаэля. Все отдельные значения и частные интервалы от и включительно 0,1% масс. до 5,0% масс. из расчета на общую массу функционализированного олигомера и многофункционального акцептора Михаэля в данном случае включены и раскрыты в изобретении; например, поверхностно-активное вещество может иметь концентрацию с нижней границей 0,1% масс., 0,2% масс. или 0,3% масс. и до верхней границы 5,0% масс., 4,8% масс. или 4,5% масс. из расчета на общую массу функционализированного олигомера и многофункционального акцептора Михаэля.
Композиции, образующие открытоячеистые пены, могут включать одну или несколько добавок. Примеры одной или нескольких добавок включают, но не ограничиваются ими, пластификаторы, наполнители, красящие вещества, консерванты, маскирующие запах добавки, антипирены, биоциды, антиоксиданты, УФ стабилизаторы, антистатики, инициаторы зарождения ячеек пены, наряду с другими. Концентрации одной или нескольких добавок в композиции, образующей открытоячеистые пены, могут иметь различные значения для разных областей применения.
Как упоминалось выше, композиции, образующие открытоячеистые пены, раскрытые в изобретении, могут быть использованы для получения открытоячеистой пены. Открытоячеистые пены могут представлять собой гибкие пены или вязкоэластичные пены в отличие от закрытоячеистых пен, которые могут быть жесткими пенами. Открытоячеистые пены, раскрытые в изобретении, могут быть получены по химической реакции, например, реакцией поперечной сшивки, композиций, образующих открытоячеистые пены.
Композиции, образующие открытоячеистые пены, могут быть нагреты до температуры от 0 до 80°С, например, при поперечной сшивке композиций, образующих открытоячеистые пены. Все отдельные значения и частные интервалы от и включительно 0°С до 80°С в данном случае включены и раскрыты в изобретении; например, композиции, образующие открытоячеистые пены, могут быть нагреты до температуры с нижней границей 0°С, 3°С или 5°С, и до верхней границы 80°С, 60°С или 40°С.
Как упоминалось, поперечная сшивка композиции, образующей открытоячеистые пены, может обеспечивать открытоячеистые пены. Пена может быть определена как являющаяся открытоячеистой пеной с помощью ряда методов, таких как, например, стандарт ASTM D 2856. Открытоячеистые пены, раскрытые в изобретении, могут быть полезными для различных областей применения, в том числе, но без ограничения, в некоторых областях применения в качестве изоляции, применение в упаковках, применение для автомобильной обшивки, применение в качестве фильтров и применение для звукопоглощения, наряду с другими.
ПРИМЕРЫ
В примерах для материалов используют различные определения и обозначения, например, приведенные ниже.
Полиол (этоксилированный глицерин, ссылка на продукт IP 625, поставляется The Dow Chemical Company); полиол (этоксилированная терефталевая кислота, ссылка на продукт IP 9001, поставляется The Dow Chemical Company); ацетоацетатный эфир (трет-бутил-3-оксобутират, поставляется Sigma-Aldrich); многофункциональный акцептор Михаэля (диакрилат диглицидилового эфира бисфенола А, ссылка на продукт CN 120Z, поставляется Sartomer); многофункциональный акцептор Михаэля (тетраакрилат ди-триметилолпропана, ссылка на продукт SR355, поставляется Sartomer); катализатор (1,1,3,3-тетраметилгуанидин, поставляется Aldrich), поверхностно-активное вещество (кремнийорганическое поверхностно-активное вещество, ссылка на продукт TEGOSTAB® В 8469, поставляется Evonik Industries); 1,1,1,3,3-пентафторпропан (газообразующий агент, ссылка на продукт HFC 245fa, поставляется Honeywell Corporation).
Пример 1. Функционализированный олигомер
Функционализированный олигомер, пример 1, получают следующим образом. В емкость добавляют IP 625 (210 г) и трет-бутил-3-оксобутират (204 г). Содержимое емкости нагревают и поддерживают при 115°С, при этом перемешивают 5 часов с проведением перекрестной этерификации и с образованием олигомера примера 1. Побочный продукт, трет-бутанол, удаляют во время перекрестной этерификации путем отгонки. Через 5 часов к емкости прикладывают вакуум в течение 10 минут, при этом содержимое емкости поддерживают при 115°С, затем к емкости прикладывают вакуум в течение 30 минут, при этом содержимое емкости поддерживают при 85°С. Содержимое емкости охлаждают до комнатной температуры, получают 285 г олигомера примера 1.
Используют инфракрасную спектроскопию для анализа IP 625 и примера 1. Анализ с помощью инфракрасной спектроскопии IP 625 указывает на поглощение приблизительно при 3090-3670 см-1, что соответствует колебаниям растяжения О-Н связи для IP 625. Анализ с помощью инфракрасной спектроскопии примера 1 показывает, что поглощение приблизительно при 3090-3670 см-1 уменьшено до степени ниже пределов определения, указывая на перекрестную этерификацию IP 625 и образование олигомера примера 1. В случае примера 1 R1 имеет структуру формулы III:
(Формула III)
где n имеет значение 3, m имеет значение 2 или 3, а имеет значение 2 или 3, Х имеет значение 2, и Y имеет значение 4.
Пример 2. Функционализированный олигомер
Функционализированный олигомер, пример 2, получают следующим образом. В емкость добавляют IP 9001 (244 г) и трет-бутил-3-оксобутират (206 г). Содержимое емкости нагревают и поддерживают при 115°С, при этом перемешивают 5 часов с проведением перекрестной этерификации и с образованием олигомера примера 2. Побочный продукт, трет-бутанол, удаляют во время перекрестной этерификации путем отгонки. Через 5 часов к емкости прикладывают вакуум в течение 10 минут, при этом содержимое емкости поддерживают при 115°С, затем к емкости прикладывают вакуум в течение 30 минут, при этом содержимое емкости поддерживают при 85°С. Содержимое емкости охлаждают до комнатной температуры, получают 312 г олигомера примера 2.
Используют инфракрасную спектроскопию для анализа IP 9001 и примера 2. Анализ с помощью инфракрасной спектроскопии IP 9001 указывает на поглощение приблизительно при 3110-3650 см-1, что соответствует колебаниям растяжения О-Н связи для IP 9001. Анализ с помощью инфракрасной спектроскопии примера 2 показывает, что поглощение приблизительно при 3110-3650 см-1 уменьшено приблизительно до нуля, указывая на перекрестную этерификацию IP 9001 и образование олигомера примера 2. В случае примера 2 R1 имеет структуру формулы IV:
(Формула IV)
где n имеет значение 2, m имеет значение от 3 до 4, b имеет значение от 3 до 4, Х имеет значение 2, и Y имеет значение 4.
Пример 3. Композиция, образующая открытоячеистую пену
Композицию, образующую открытоячеистую пену, пример 3, готовят следующим образом. Нагревают CN 120Z (25 г) до 60°С. Добавляют в емкость нагретый CN 120Z, SR355 (50 г), 1,1,3,3-тетраметилгуанидин (2,3 г) и TEGOSTAB® B 8469 (1,97 г) и механически перемешивают две минуты приблизительно при 900 об/мин. В содержимое емкости добавляют HCF 245fa (26,30 г) и механически перемешивают еще две минуты приблизительно при 900 об/мин. Остановив перемешивание, в содержимое емкости добавляют пример 1 (56,51 г), получают пример 3, затем пример 3 механически перемешивают 30 секунд приблизительно при 2500 об/мин.
Пример 4. Композиция, образующая открытоячеистую пену
Композицию, образующую открытоячеистую пену, пример 4, готовят следующим образом. Нагревают CN 120Z (25 г) до 60°С. Добавляют в емкость нагретый CN 120Z, SR355 (50 г), 1,1,3,3-тетраметилгуанидин (2,3 г) и TEGOSTAB® B 8469 (2,1 г) и механически перемешивают две минуты приблизительно при 900 об/мин. В содержимое емкости добавляют HCF 245fa (27,98 г) и механически перемешивают еще две минуты приблизительно при 900 об/мин. Остановив перемешивание, в содержимое емкости добавляют пример 2 (64,89 г), получают пример 4, и затем пример 4 механически перемешивают 30 секунд приблизительно при 2500 об/мин.
Пример 5. Открытоячеистая пена
Открытоячеистую пену, пример 5, получают следующим образом. После механического перемешивания примера 3 этот пример 3 выливают в предварительно нагретую (50°С) алюминиевую форму, где происходит отверждение с получением пены примера 5.
Пример 6. Открытоячеистая пена
Открытоячеистую пену, пример 6, получают следующим образом. После механического перемешивания примера 4 этот пример 4 выливают в предварительно нагретую (50°С) алюминиевую форму, где происходит отверждение с получением пены примера 6.
Процент открытых ячеек для примера 5 и примера 6 определяют с помощью стандарта ASTM D 2856; результаты представлены в таблице 1.
| Таблица 1 | |
| Процент открытых ячеек | |
| Пример 5 | >90 |
| Пример 6 | >90 |
Значения >90% открытых ячеек, представленные в таблице 1, показывают, что как пример 5, так и пример 6 являются открытоячеистыми пенами.
Плотности пен для примера 5 и примера 6 определяют с помощью стандарта ASTM D 1622; результаты представлены в таблице 2.
| Таблица 2 | |
| Плотность пены, фунт/куб.фут (кг/м3) | |
| Пример 5 | 2,3 (36,84) |
| Пример 6 | 2,4 (38,44) |
Данные таблицы 2 показывают, что как пример 5, так и пример 6 имеют плотность, которая желательна для некоторых областей применения открытоячеистой пены.
1. Композиция, образующая открытоячеистую пену, содержащая:
функционализированный олигомер формулы (I)
в которой R1 представляет собой структуру формулы (II)
и R2 имеет формулу -CXHYO-, где n представляет собой целое число, имеющее значение от 2 до 6, m представляет собой целое число, имеющее значение от 2 до 10, X независимо представляет собой целое число, имеющее значение от 1 до 12, R3 представляет собой алифатическое соединение, ароматическое соединение или аминное соединение и Y представляет собой целое число, имеющее значение от 2 до 24; и
многофункциональный акцептор Михаэля.
2. Композиция по п. 1, где функционализированный олигомер имеет эквивалентную массу от 200 до 5000 г/эквивалент.
3. Композиция по п. 1, где многофункциональный акцептор Михаэля представляет собой многофункциональный акрилат.
4. Композиция по п. 3, где многофункциональный акрилат выбирают из группы, включающей триакрилат триметилолпропана, тетраакрилат пентаэритрита, тетраакрилат ди-триметилолпропана, гексаакрилат ди-пентаэритрита, пентаакрилат ди-пентаэритрита, диакрилат диглицидилового эфира бисфенола А, триакрилат этоксилированного триметилолпропана, диакрилат трициклодекандиметанола, диакрилат циклогександиметанола и их комбинации.
5. Композиция по любому из пп. 1-4, где функциональности многофункционального акцептора Михаэля и функциональности функционализированного олигомера имеют мольное соотношение от 0,5:3,0 до 3,0:0,5 молей функциональностей многофункционального акцептора Михаэля и молей функциональностей функционализированного олигомера.
6. Композиция по п. 1, включающая катализатор, имеющий концентрацию от 0,01 моля катализатора на эквивалент функциональностей функционализированного олигомера до 1 моля катализатора на эквивалент функциональностей функционализированного олигомера.
7. Композиция по п. 1, включающая газообразующий агент, имеющий концентрацию от 0,5 до 50 мас.% из расчета на общую массу функционализированного олигомера и многофункционального акцептора Михаэля.
8. Открытоячеистая пена, которая представляет собой продукт реакции композиции, образующей открытоячеистую пену, по любому из пп. 1-7.
9. Композиция по п. 1, где R1 имеет структуру формулы (III)
где n имеет значение 3, m имеет значение 2 или 3, а имеет значение 2 или 3, X имеет значение 2 и Y имеет значение 4.
10. Композиция по п. 1, где R1 имеет структуру формулы (IV)
где n имеет значение 2, m имеет значение от 3 до 4, b имеет значение от 3 до 4, X имеет значение 2 и Y имеет значение 4.
