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ES2235716T3 - Utilizacion de composiciones de catalizador poliuretano para la mejora de propiedades de espumacion rigida. - Google Patents

Utilizacion de composiciones de catalizador poliuretano para la mejora de propiedades de espumacion rigida.

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ES2235716T3
ES2235716T3 ES00111801T ES00111801T ES2235716T3 ES 2235716 T3 ES2235716 T3 ES 2235716T3 ES 00111801 T ES00111801 T ES 00111801T ES 00111801 T ES00111801 T ES 00111801T ES 2235716 T3 ES2235716 T3 ES 2235716T3
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ES
Spain
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urea
foam
dimethylaminopropyl
catalyst
bis
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Expired - Lifetime
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ES00111801T
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English (en)
Inventor
Lisa Ann Mercando
Jane Garrett Kniss
John William Miller
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Air Products and Chemicals Inc
Original Assignee
Air Products and Chemicals Inc
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Publication date
Application filed by Air Products and Chemicals Inc filed Critical Air Products and Chemicals Inc
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Abstract

Utilización de composiciones de catalizador que consisten esencialmente en >0 a <100 moles por ciento de 3- dimetilaminopropil urea y >0 a <100 moles por ciento de N, N''-bis(3-dimetilaminopropil) urea para preparación de una espuma de poliuretano rígida que tiene un contenido en porcentaje reducido de celdillas abiertas, y un valor reducido del factor-k por reacción de un poliisocianato orgánico y un polialcohol, que tiene un peso molecular de 500-1000 y un índice de hidroxilo de 160-170, en presencia de un agente de insuflado, un estabilizador de las celdillas y la composición de catalizador, teniendo la composición de espuma un índice de NCO de 100-300, y donde la composición de catalizador comprende 2 a 50 moles por ciento de 3-dimetilaminopropil urea y 50 a 98 moles por ciento de N, N''-bis(3-dimetilamino-propil)urea.

Description

Utilización de composiciones de catalizador poliuretano para la mejora de propiedades de espumación rígida.
La presente invención se refiere a catalizadores amina terciaria para producir espuma de poliuretano rígida.
Las espumas de poliuretano son muy conocidas y utilizadas en las estructuras de automóviles y en otras industrias. Estas espumas se producen por reacción de un poliisocianato con un polialcohol en presencia de diversos aditivos. Uno de estos aditivos es un agente de insuflado clorofluorocarburo (CFC) que se transforma en vapor como resultado de la reacción exotérmica haciendo que la masa de polimerización forme una espuma. Los CFC han sido valiosos para espumas rígidas aislantes debido a su baja conductividad térmica medida por sus factores-k.
El descubrimiento de que los CFC reducen el ozono de la estratosfera ha tenido como consecuencia el mandato de disminuir el uso de los CFC. Por esto ha ganado en importancia la producción de espumas insufladas con agua en las que el insuflado se lleva a cabo con el CO_{2} generado por la reacción de agua con el poliisocianato.
Los catalizadores de amina terciaria se utilizan típicamente para acelerar el insuflado (reacción de agua con isocianato para generar CO_{2}) y la gelificación (reacción de polialcohol con isocianato). La capacidad del catalizador de amina terciaria para promover selectivamente el insuflado o la gelificación es una consideración importante a la hora de seleccionar un catalizador para la producción de una espuma de poliuretano particular. Si un catalizador promueve la reacción de insuflado a un nivel demasiado alto, se desprenderá una gran parte de CO_{2} antes de que tenga lugar una suficiente reacción del isocianato con el polialcohol, y el CO_{2} burbujeará fuera de la formulación produciendo el colapso de la espuma. Se producirá una espuma de baja calidad. En contraste con esto, si un catalizador promueve demasiado fuertemente la reacción de gelificación, se desprenderá una porción sustancial de CO_{2} después de haber tenido lugar un grado significativo de polimerización. De nuevo se tiene una espuma de baja calidad, esta vez caracterizada por una alta densidad de celdillas rotas o mal definidas, u otras características indeseables.
Los catalizadores de amina terciaria son por lo general malolientes y desagradables y muchas de ellos tienen una elevada volatilidad debido a su bajo peso molecular. El desprendimiento de aminas terciarias durante el tratamiento de la espuma puede presentar problemas significativos de seguridad y toxicidad, y de liberación de aminas residuales desde productos del consumidor, lo que es generalmente indeseable.
Los catalizadores amina que contienen función urea (por ejemplo, RNHCONHR') tienen un incremento en peso molecular y enlaces hidrógeno y, por tanto, volatilidad reducida y poco olor cuando se compara con estructuras relacionadas que carecen de esa funcionalidad. Además, los catalizadores que contienen función urea se unen químicamente al uretano durante la reacción y no son liberados desde el producto acabado. Las estructuras de catalizador que responden a este concepto son típicamente de actividad baja a moderada y promueven tanto la reacción de insuflado (agua-isocianato) como la de gelificación (polialcohol-isocianato) en medida variable.
La Patente estadounidense 5.859.079 describe una composición de catalizador de poliuretano para hacer flexible una espuma de poliuretano que comprende N,N.bis(3-dimetilaminopropil)urea y 3-dimetilaminopropilurea en una relación que puede hacerse variar para el control sistemático de propiedades físicas de capacidad de fluir, flujo de aire y fuerza para aplastado de la espuma flexible resultante.
La Patente estadounidense 4.644.017 describe la utilización de ciertas amino alquil ureas estables en difusión que tienen grupos amino terciario en la producción de un producto de adición poliisocianato que no se decolora ni cambia la constitución de los materiales que le rodean. Específicamente, se señalan el Catalizador A y el Catalizador D que son productos de reacción de dimetilaminopropilamina y urea.
La Patente 4.007.140 describe la utilización de N,N'-bis(3-dimetilaminopropil)urea como un catalizador de poco olor para la producción de poliuretanos.
La Patente estadounidense 4.194.069 describe la utilización de N-(3-dimetilaminopropil)-N'-(3-morfolino-propilurea, N,N'-bis(3-dimetilaminopropil)urea y N,N'-bis(3.morfolinopropil)urea como catalizadores para producir espumas de poliuretano.
La Patente estadounidense 4.094.827 describe la utilización de ciertas ureas sustituidas con alquilo que incluyen N,N-is(3-dimetilaminopropil)urea que da menos olor y un retardo en la reacción de formación de espuma que facilita la producción de espuma de poliuretano.
La Patente estadounidense 4.330.656 describe la utilización de N-alquilureas como catalizadores para la reacción de 1,5-naftilen diisocianato con polialcoholes o para prolongar la cadena de prepolímeros basados en 1,5-naftilen diisocianato sin acelerar la oxidación atmosférica.
La Patente DE 30 27 796 A1 describe la utilización de dialquil aminoalquil ureas de mayor peso molecular como catalizadores de olor reducido, para la producción de espumas de poliuretano.
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Las Patentes estadounidenses 4.310.632 y 5.057.480 describen un procedimiento para producción de poliuretano utilizando un catalizador definido.
La Patente EP-A-0 877 042 describe una composición de catalizador reactiva para la producción de una espuma de poliuretano flexible con insuflado de agua. La composición de catalizador comprende una aminoalquilurea terciaria y/o bis(amino(terciario)alquil)urea en combinación con un catalizador de gelificación o catalizador de insuflado. La utilización de tal composición de catalizador sirve para mejorar las propiedades físicas de la espuma de poliuretano.
Compendio de la invención
La presente invención se refiere a la utilización de una composición de catalizador como se define en la reivindicación 1 para producción de espuma rígida de poliuretano. La composición de catalizador comprende 3-dimetilaminopropil urea y N,N-bis(3-dimetilaminopropil)urea, es decir, las mono- y bis-ureas de 3-dimetilaminopropilamina, respectivamente. Utilizando esta composición de catalizador, que comprende una mezcla de las ureas mono y bis sustituidas con alquilo en cantidades de 2 a 50 moles por ciento de mono-urea y 50 a 98 moles por ciento de bis-urea mejoran las propiedades físicas de la espuma de poliuretano.
La relación de los dos compuestos de urea pueden hacerse variar para controlar sistemáticamente el contenido en tanto por ciento de celdillas abiertas y el valor del factor-k. Al aumentar la relación de N,N'-bis(3-dimetilaminopropilurea a 3-dimetilaminopropil urea decrece el porcentaje de contenido de celdillas abiertas y los valores del factor-k de la espuma.
El contenido en tanto por ciento de celdillas abiertas es una medida para estimar la pérdida de agentes de insuflado por su difusión a través de las celdillas de la espuma. Esto es comparable a la difusión de aire a través de las celdillas de la espuma, es decir el "flujo de aire" a través de la espuma. Un contenido en celdillas abiertas más alto significa una mayor difusión de gases, mayor flujo de aire.
El factor-k es una medida de la conductividad térmica de materiales aislantes, en este caso de la espuma de poliuretano rígida. Cuanto más bajo es el factor-k de la espuma rígida mejor es la propiedad de aislamiento. Para una espuma aislante, el objetivo es retener el agente de insuflado de las celdillas para mantener un bajo factor-k. Según esto, es deseable un menor contenido de celdillas abiertas en la espuma. La presente invención es útil en aparatos tales congeladores y frigoríficos así como en paneles estratificados que contienen espuma aislante, y también en otras aplicaciones críticas en cuanto a factor-k.
En contraste con la Patente estadounidense 5.859.079 que señala que un incremento de la relación de bis-urea a mono-urea de la mezcla de catalizador aumenta el flujo de aire en una espuma flexible, en las espumas rígidas según la presente solicitud al aumentar la relación de bis-urea a mono-urea de la mezcla de catalizadores se reduce el contenido de celdillas abiertas de la espuma y disminuye concomitantemente el flujo de aire; al contrario que el efecto señalado en la Patente estadounidense 5.859.079.
Además, aunque en la técnica está reconocido que el factor-k de la espuma varía típicamente esencialmente en proporción directa con el contenido en tanto por ciento de las celdillas abiertas, la reducción del factor-k con un aumento en la relación de bis-urea a mono-urea de la mezcla de catalizadores era mucho más espectacular que lo que sería de esperar al disminuir el contenido en celdillas abiertas.
Una ventaja adicional de estos catalizadores es que contienen un grupo ureido que reaccionará con isocianato y se unirá químicamente al uretano durante la reacción; por lo que el catalizador no se desprende del producto de espuma acabado.
Descripción detallada de la invención
Las composiciones de catalizador utilizadas en la invención catalizan la reacción entre una función isocianato y un compuesto que contiene hidrógeno activo, es decir, un alcohol, un polialcohol, una amina o agua, especialmente la reacción de uretano (gelificación) de hidroxilos de polialcohol con isocianato para producir poliuretanos y la reacción de insuflado de agua con isocianato que libera dióxido de carbono para producir poliuretanos en espuma.
Las espumas de poliuretano rígidas se pueden distinguir típicamente de las espumas flexibles por la presencia de niveles más altos de isocianurato en la espuma rígida. Además, la espuma flexible utiliza típicamente polímero polialcohol como parte del contenido total de polialcohol de la composición de espuma, junto con los trialcoholes convencionales de peso molecular (Mw) 4000-5000 e índice de hidroxilo (OH #) de 28-35. En contraste con esto, las composiciones de espuma de poliuretano rígidas utilizan polialcoholes de Mw 500-1000 con Oh# de 160-700. La espuma rígida se puede diferenciar también de la espuma flexible por el índice de isocianato (NCO) de la composición de espuma. Las composiciones de espuma rígida utilizan típicamente un índice de NCO de 100-300 mientras que las composiciones de espuma flexible requieren típicamente un índice de NCO de 70-115.
Los productos de espuma de poliuretano rígida se preparan empleando cualquiera de los poliisocianatos orgánicos adecuados de los conocidos en la especialidad que incluyen, por ejemplo, hexametilendisocianato, fenilendiisocianato, toluen diisocianato ("TDI") y 4,4'-difenilmetanodiisocianato ("MDI"). Isocianatos especialmente adecuados son las mezclas de diisocianatos conocidas comercialmente como "MDI bruto", comercializada como PAPI por Dow Chemical que contienen aproximadamente 60% de 4,4'-difenilmetano diisocianato junto con otros poliisocianatos isómeros y análogos superiores. Otros isocianatos adecuados son el 2,4- y 2,6-TDI, individualmente o juntos como sus mezclas disponibles comercialmente. También son adecuados "prepolímeros" de estos poliisocianatos que comprenden una mezcla hecha reaccionar parcialmente previamente de un poliisocianato y un poliéter o poliéster polialcohol.
Ilustrativos de polialcoholes adecuados como componente de la composición de poliuretano rígido son los polialquilen éter y poliéster polialcoholes. Los polialquilen éter polialcoholes incluyen los polímeros de poli(óxido de alquileno) tales como polímeros y copolímeros de poli(óxido de etileno) y poli(óxido de propileno) con grupos hidroxilo terminales derivados de compuestos polihidroxílicos que incluyen dialcoholes y trialcoholes, por ejemplo, entre otros, etilen glicol, propilen glicol, 1,3-butano diol, 1,4-butano diol, 1,6-hexano diol, neopentil glicol, dietilen glicol, dipropilen glicol, pentaeritrita, glicerina, diglicerina, trimetilol propano y polialcoholes de bajo peso molecular semejantes.
En la práctica de esta invención, se puede utilizar un solo poliéter polialcohol de elevado peso molecular. También se pueden emplear mezclas de poliéter polialcoholes de elevado peso molecular tales como mezclas de materiales di y trifuncionales y/o materiales de diferente peso molecular y/o materiales de diferente composición química.
Entre los poliéster polialcoholes útiles se incluyen los producidos por reacción de un ácido dicarboxílico con un exceso de un dialcohol, por ejemplo, ácido adípico con etilen glicol o butanodiol, asó como anhidrido ftálico con dietilen glicol, o reacción de lactona con un exceso de un dialcohol tal como caprolactona con propilen glicol. Los valores OH# típicos para estos materiales poliéster varía entre 160-490.
Otros agentes típicos encontrados en las formulaciones de espuma de poliuretano incluyen prolongadores de cadena tales como etilen glicol y butanodiol, reticuladores tales como dietanolamina, diisopropanolamina, trietanolamina y tripropanolamina, agentes de insuflado tales como el agente de insuflado químico agua, y agentes de insuflado físico tales como CFC, HCFC, HFC, pentano, y similares, y estabilizadores de las celdillas tales como siliconas.
Una formulación general de espuma aislante rígida de poliuretano que tiene una densidad de 8-80 kg/m^{3} (por ejemplo espuma para estructura de aparatos, paneles estratificados) que contiene un catalizador tal como la composición de catalizador según la invención comprenderá los siguientes componentes en partes en peso (pbw).
Formulación de espuma rígida partes en peso
Polialcohol 100
Agente tensioactivo silicona 1-3
Agente de insuflado físico 0-50, preferiblemente 2-50
Agua 0-4, preferiblemente 1-4
Co-catalizador 0,5, preferiblemente 0,2-5
Catalizador de la invención 0,5-10
Indice de isocianato 100-300
Para producción de espumas para estratificados (paneles aislantes) y espumas para estructuras de aparatos, el índice de NCO es típicamente 100-300; para producir espumas de celdillas abiertas, el índice de NCO es, típicamente,100-120 y la espuma normalmente es insuflada toda con agua.
Las composiciones de catalizador para control de la amplitud del proceso en la producción de espumas de poliuretano rígidas con equilibrio de eficacia -costes comprende los compuestos representados por las siguientes fórmulas I y II en cualquier relación de tanto por ciento en moles, preferiblemente. El tanto por ciento en moles se basa en las moles de mono-urea (I) y bis-urea (II). Para reducir el tanto por ciento de contenido en celdillas abiertas y valores de factor-k de la espuma rígida, la composición de catalizador será de 2 a 50 moles por ciento de mono-urea (I) y 50 a 98 moles por ciento de bis-urea (II), preferiblemente 5 a 50 moles por ciento de mono-urea (I) y 50 a 95 moles por ciento de bis-urea (II), más preferiblemente 5 a 20 moles por ciento de mono-urea (I) y 80 a 95 moles por ciento de bis-urea (II). Además, como resultado del procedimiento de preparación, la composición de catalizador puede contener hasta 20 por ciento de urea sin reaccionar (III), basado en el peso de los compuestos (I) y (II).
Los compuestos I y II se preparan por reacción de urea y N,N-dimetilaminopropilamina en relaciones molares apropiadas bajo atmósfera inerte a temperaturas elevadas. Los compuestos I y II se pueden aislar individualmente por técnicas cromatográficas conocidas en el campo de la síntesis.
En la formulación de poliuretano se emplea una cantidad catalíticamente eficaz de la composición de catalizador. Más específicamente, las cantidades adecuadas de la composición de catalizador pueden variar de aproximadamente 0,01 a 10 partes en peso por 100 partes de polialcohol (pphp) en la formulación de poliuretano, preferiblemente 0,05 a 1 pphp.
La composición de catalizador se puede emplear en combinación con, o comprender también, otra amina terciaria, catalizadores de organoestaño o carboxilato uretano bien conocidos en la técnica del uretano.
Ejemplo 1 Síntesis de 3-dimetilaminopropil urea (I)
Se preparó una mezcla de catalizadores con una relación de moles de 94:6 de 3-dimetilaminopropil urea (I) y N,N-bis(3-dimetilaminopropil) urea (II) empleando un matraz de fondo redondo de tres bocas de un litro de capacidad provisto de los siguiente: agitador mecánico, refrigerante de reflujo, dispositivo de burbujeo de nitrógeno, y un manguito calefactor de temperatura controlada. Se cargó el matraz con 176,3 g de urea [CH_{4}N_{2}O] y 300,0 g de N,N-dimetilaminopropilamina [CH_{3})_{2}NCH_{2}CH_{2}CH_{2}NH_{2}]. Se agitó la mezcla a velocidad constante mientras se calentaba lentamente a 120ºC. Se controló la mezcla de reacción a 120ºC hasta que cesaba toda señal de desprendimiento de NH_{3} (como se pone en evidencia por el burbujeo en el dispositivo de liberación de la presión de N_{2}). El líquido amarillo pálido se enfrió a 80ºC y se hizo el vacío en el matraz que contenía el líquido a través de una bomba de vacío y se volvió a llenar con N_{2} tres veces para eliminar cualquier posible volátil aún presente. La RMN ^{13}C cuantitativa mostró que el producto final era 86 moles por ciento de 3-dimetilaminopropil urea (I), 5 moles por ciento de N,N'-bis(3-dimetilaminopropil)urea (II), y 9 moles por ciento de urea sin reaccionar. La relación en moles de mono- a bis- es de 17,2 a 1, o relación de 94:6 de mono urea a bis urea.
Ejemplo 2 Síntesis de N,N'-bis(3-dimetilaminopropil)urea (II)
Se equipó un matraz de fondo redondo de 3 bocas de 1 litro de capacidad con lo siguiente: agitador mecánico, refrigerante de reflujo, dispositivo de burbujeo de nitrógeno, y manguito calefactor de temperatura controlada. Se cargó el matraz con 83,96 g de urea [CH_{4}N_{2}O] y 300 g de N,N-dimetilaminopropilamina [CH_{3})_{2}NCH_{2}CH_{2}CH_{2}NH_{2}]. La mezcla se agitó a velocidad constante mientras se calentaba lentamente a 120ºC. La reacción se controló a 120ºC durante 1,5 horas y después se incrementó a 140ºC, 160ºC y por último a 180ºC. La temperatura se incrementó cada vez que se detenía el desprendimiento de amoníaco. El exceso de N,N-dimetilaminopropilamina se separó por destilación. La RMN^{13}C cuantitativa mostró que el producto tenía 98 moles por ciento de N,N'-bis(3-dimetilaminopropil)urea (II) y 2 moles por ciento de 3-dimetilaminopropil urea (I).
Ejemplo 3
Se preparó una espuma de poliuretano convencional utilizando la formulación que se da a continuación con los componentes en partes en peso (pbw):
Componente partes en peso
Mezcla de polialcohol A y polialcohol B 65,11
Agua 1,16
141b 27,0
PC 41 0,43
PC 5 0,86
DC5357 2,19
Catalizador (I y/o II) variada
MDI polimérico indice 115
Polialcohol A - un poliéter polialcohol convencional
Polialcohol B - un poliéster polialcohol convencional
Forane® 141b - un agente auxiliar de insuflado HCFC convencional comercializado por Elf Atochem
DABCO® Polycat 41 - un catalizador amina terciaria convencional comercializado por Air Products and Chemi- {}\hskip3,8cm cals, Inc. (APCI)
DABCO Polycat 5 - un catalizador amina terciaria convencional comercializado por APCI
DABCO® DC-5357 - un agente tensioactivo silicona convencional comercializado por APCI
MDI polimérico - un MDI polimérico convencional.
Se preparó espuma de poliuretano de manera convencional en un molde en L típico de base horizontal de 30,5 x 30,5 x 5,1 cm) con pie vertical de 30,5 x 61 x 5,1 cm) calentado uniformemente y mantenido a 60ºC. En la lista anterior se da la formulación en partes en peso. Los niveles de catalizador utilizados están todos comparados a igual nivel de reactividad basándose en los tiempos de gel de secuencia equivalente como se determina en el ensayo de espuma de elevación libre.
Se preparó una espuma de poliuretano moldeada convencional utilizando la formulación antes descrita. La formulación se prepara sin el catalizador en una botella capaz y se sacude a mano durante 10 minutos para lograr una mezcla completa de los componentes. Se almacenó entonces la partida patrón en incubadora a 23ºC durante aproximadamente 2 horas. Se añadieron 1,29 g del catalizador a 220,49 g de la partida patrón en una copa de papel de 946 ml y se mezcló la partida patrón completa durante 10 segundos a 6000 rpm empleando un agitador de varilla equipado con una paleta de agitación de 5,1 cm de diámetro. El agente de insuflado que se había evaporado durante el mezclado se vuelve a añadir ahora. Se añadió suficiente MDI polimérico a la mezcla de la copa para obtener una espuma de índice 115 (índice = (moles de NCO/hidrógeno activo en moles) x 100). Se mezcló bien la formulación completa durante 5 segundos empleando el mismo agitador de varilla. Se hizo caer la copa de 946 ml a través de un agujero de la parte de encima y abajo a través del fondo de la sección horizontal del molde de respiradero de forma en L de 5,1 cm de espesor. La copa no se desliza a través del agujero inferior debido al labio arrollado en la parte de encima del bote que forma un cierre estanco. El molde se precalentó a una temperatura estable de 60ºC. Las dimensiones horizontal y vertical internas del molde producen una espuma acabada con dimensiones máximas de 28x30,5 ccm) en el centro y 63,5x 30,5 cm en el centro, respectivamente, con un espesor de 5,1 cm. El agujero del fondo era de un tamaño que cogía el labio de la parte de encima de la copa cilíndrica de 946 ml. Se cerró rápidamente el agujero de la parte de encima para hacer que la espuma fluyera horizontalmente y después a través del pie vertical del molde. Al cabo de 6 minutos, se retiró la encimera del molde y se desmoldeó la espuma curada. La copa de papel se retiró de la pieza de espuma y se midió la altura media de la pie vertical en milímetros como indicación de las propiedades de flujo de la masa de espuma. Al cabo de 24 horas, se cortó una sección (20,3x20,3x2,5 cm) desde el pie vertical, centrada aproximadamente 5,1 cm por encima del codo. Se ensayó esta sección en cuanto al factor-k utilizando un instrumento medidor de flujo de calor Lasercomp Fox 200 y calibrado en unidades térmicas Británicas (British thermal units)-(pulgadas/hr-pie^{2}-ºF y vatios/metro-ºK (W/mK). Se cortaron entonces muestras de la sección ensayada por triplicado (5,1x5,1x2,54 cm) y se ensayaron en cuanto a fuerza de compresión. De la porción restante del panel de factor K se cortaron por duplicado muestras de 2,54 cm^{3} y se ensayaron en cuanto a contenido en porcentaje de celdillas abiertas/cerradas en tanto por ciento abiertas/cerradas utilizando un picnómetro Quantachrome.
La Tabla 1 recoge las propiedades físicas obtenidas utilizando los catalizadores de los Ejemplos 1-3. La espuma ensayada cumple las especificaciones normalizadas y los ensayos se realizaron utilizando la designación D2856 de ASTM para contenido de celdillas abiertas en % y C177 para los valores de factor-K.
TABLA 1
1
^{a} \begin{minipage}[t]{147mm} Todas las combinaciones de catalizadores incluyen niveles de catalizador de control equivalentes de PC41 y PC5.\end{minipage}
^{b} \begin{minipage}[t]{147mm} En la industria de espumas aislantes de poliuretano, un cambio en valor del factor-k de la espuma de \pm0,003 o más es una diferencia significativa.\end{minipage}
El Ejemplo 3 demuestra que niveles crecientes de N,N'-bis(3-dimetilaminopropil)urea (II) reduce la altura de la espuma, el contenido de porcentaje de células abiertas y las propiedades físicas de factor-k de la espuma rígida. Esta mejora es valiosa para aplicaciones de aislamiento, tales como para aparatos y estratificados. Basándose en técnicas anteriores, no era de esperar que los catalizadores de los Ejemplos 1 y 2 el resultado fuera una espuma rígida con diferentes propiedades físicas.
La Tabla 3 de la Patente estadounidense 4.644.017 indica que la 3-dimetilaminopropilurea (Catalizador A) y la N,N'-bis(3-dimetilaminopropil)urea (Catalizador D) proporcionan un comportamiento equivalente a la espuma semi-rígida respaldada por hoja de PVC. Por lo tanto, un especialista en la técnica no esperaría mejoras de comportamiento por utilización de mezclas de estos catalizadores. Inesperadamente, las mezclas de estos catalizadores proporcionarán mejoras de comportamiento en espuma rígida.
El Ejemplo 6 de la Patente estadounidense 4.007.140 demuestra que la N,N'-bis(3-dimetilaminopropil)urea produce una espuma de mayor resiliencia que el control. Además, la Patente estadounidense 4.194.069 indica que la N,N'-bis(3-dimetilaminopropil)urea producía una ligera contracción de la espuma y las celdillas en curso comparando con N-(3-dimetilaminopropil)-N'-(3-morfolinopropil)urea. Según esto, cuanto más bajos son los valores del factor-k y el contenido de celdillas abiertas de una espuma rígida no habría motivo para añadir N,N'-bis(3-dimetilaminopropil)urea o a aumentar la relación de N,N'-bis(3-dimetilaminopropil)urea a 3-dimetilaminoprpil urea. La ventaja de la presente invención es que las relaciones de catalizadores se pueden utilizar para control sistemático del contenido de celdillas abiertas, y factor-k, proporcionando así mayor amplitud de procesado de la espuma rígida.
La Patente estadounidense 5.859.079 describe la capacidad de predicción y de control sistemático de propiedades físicas de espumas flexibles hechas con relaciones variadas de N,N'-bis(3-dimetilaminopropil) urea y 3-dimetilaminopropilurea. El aumento del nivel de N,N'-bis(3-dimetilaminopropil)urea da por resultado un aumento en el flujo de aire, reducción en la fuerza para aplastamiento, y reducción en la capacidad de fluir de la espuma. Sin embargo, cuando se varía la relación de N,N'-bis(3-dimetilaminopropil) urea y 3-dimetilaminopropil urea en aplicaciones de espuma rígida, el flujo de aire disminuye como resultado del contenido más bajo de celdillas abiertas. Este resultado es inesperado basándose en los resultados de formulaciones de espuma flexible. La reducción del contenido de celdillas abiertas producirá mejores valores (más bajos) del factor-k; sin embargo, la diferencia significativa en factor-k producido en el catalizador del Ejemplo 1 comparado con el catalizador del Ejemplo 2 es incluso más sorprendente.

Claims (7)

1. Utilización de composiciones de catalizador que consisten esencialmente en >0 a <100 moles por ciento de 3-dimetilaminopropil urea y >0 a <100 moles por ciento de N,N'-bis(3-dimetilaminopropil) urea para preparación de una espuma de poliuretano rígida que tiene un contenido en porcentaje reducido de celdillas abiertas, y un valor reducido del factor-k por reacción de un poliisocianato orgánico y un polialcohol, que tiene un peso molecular de 500-1000 y un índice de hidroxilo de 160-170, en presencia de un agente de insuflado, un estabilizador de las celdillas y la composición de catalizador, teniendo la composición de espuma un índice de NCO de 100-300, y donde la composición de catalizador comprende 2 a 50 moles por ciento de 3-dimetilaminopropil urea y 50 a 98 moles por ciento de N,N'-bis(3-dimetilaminopropil)urea.
2. Utilización según la reivindicación 1 donde la composición de espuma tiene un índice de NCO de 115.
3. Utilización según la reivindicación 1 donde la composición de catalizador comprende 5 a 20 moles por ciento de 3-dimetilaminopropil urea y 80 a 95 moles por ciento de N,N'-bis(3-dimetilaminopropil)urea.
4. Utilización según cualquiera de las reivindicaciones precedentes donde la composición de catalizador se utiliza en combinación con otros catalizadores de amina terciaria, organoestaño, o uretano carboxilato.
5. Utilización según cualquiera de las reivindicaciones precedentes donde una composición de espuma rígida de poliuretano tiene una densidad de 8-80 kg/m^{3} y comprende los siguientes componentes en partes en peso:
Polialcohol 100 Agente tensioactivo silicona 1-3 Agente de insuflado físico 0-50 Agua 0-4 Co-catalizador 0-5 Catalizador urea 0,5-10
6. Un aparato congelador o frigorífico que contiene accesorios de espuma aislante producidos según la reivindicación 1.
7. Un panel estratificado que contiene una espuma aislante producida según la reivindicación 1.
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