JP2015517012A - ポリチオエーテル系シーラント - Google Patents

ポリチオエーテル系シーラント Download PDF

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Abstract

ポリチオエーテルポリマーに放射線硬化可能である組成物を提供し、これらの組成物は、いくつかの実施形態ではシーラントとして有用である場合がある。いくつかの実施形態では、組成物は、a)少なくとも1つのジチオールモノマー、b)少なくとも1つのジエンモノマー、c)少なくとも3つのエテニル基を有する少なくとも1つの多官能性モノマー、及びd)少なくとも1つの光開始剤を含む。いくつかの実施形態では、組成物は、f)少なくとも1つのジチオールモノマー、g)少なくとも1つのジエンモノマー、h)少なくとも3つのチオール基を有する少なくとも1つの多官能性モノマー、及びi)少なくとも1つの光開始剤を含む。いくつかの実施形態では、組成物は、k)少なくとも1つのチオール末端ポリチオエーテルポリマー、l)少なくとも3つのエテニル基を有する少なくとも1つの多官能性モノマー、及びm)少なくとも1つの光開始剤を含む。

Description

本開示は、ポリチオエーテルポリマーに放射線硬化可能である特定の組成物、及び、いくつかの実施形態においてシーラントとして有用な場合がある、そのように作られたポリマー、に関する。
簡単に述べると、本開示は、ポリチオエーテルポリマーに放射線硬化可能である組成物を提供し、その組成物は、a)少なくとも1つのジチオールモノマー、b)少なくとも1つのジエンモノマー、c)少なくとも3つのエテニル基を有する少なくとも1つの多官能性モノマー、及びd)少なくも1つの光開始剤、を含む。いくつかの実施形態において、組成物は、e)少なくとも1つのエポキシ樹脂を更に含む。いくつかの実施形態において、多官能性モノマーは3つのエテニル基を有する。いくつかの実施形態において、組成物は、n)少なくとも1つの充填剤を更に含む。いくつかの実施形態において、組成物は、o)少なくとも1つのナノ粒子充填剤を更に含む。いくつかの実施形態において、組成物は、p)炭酸カルシウムを更に含む。いくつかの実施形態において、組成物は、q)炭酸カルシウムナノ粒子を更に含む。いくつかの実施形態において、組成物は、硬化の際に視覚的に色が変化する。いくつかの実施形態において、組成物は、化学線光源によって硬化可能である。いくつかの実施形態において、組成物は、青色光源によって硬化可能である。いくつかの実施形態において、組成物は、UV光源によって硬化可能である。
別の態様において、本開示は、ポリチオエーテルポリマーに放射線硬化可能である組成物を提供し、その組成物は、f)少なくとも1つのジチオールモノマー、g)少なくとも1つのジエンモノマー、h)少なくとも3つのチオール基を有する少なくとも1つの多官能性モノマー、及びi)少なくとも1つの光開始剤、を含む。いくつかの実施形態において、組成物は、j)少なくとも1つのエポキシ樹脂を更に含む。いくつかの実施形態において、多官能性モノマーは3つのチオール基を有する。いくつかの実施形態において、組成物は、n)少なくとも1つの充填剤を更に含む。いくつかの実施形態において、組成物は、o)少なくとも1つのナノ粒子充填剤を更に含む。いくつかの実施形態において、組成物は、p)炭酸カルシウムを更に含む。いくつかの実施形態において、組成物は、q)炭酸カルシウムナノ粒子を更に含む。いくつかの実施形態において、組成物は、硬化の際に視覚的に色が変化する。いくつかの実施形態において、組成物は、化学線光源によって硬化可能である。いくつかの実施形態において、組成物は、青色光源によって硬化可能である。いくつかの実施形態において、組成物は、UV光源によって硬化可能である。
別の態様において、本開示は、ポリチオエーテルポリマーに放射線硬化可能である組成物を提供し、その組成物は、k)少なくとも1つのチオール末端ポリチオエーテルポリマー、l)少なくとも3つのエテニル基を有する少なくとも1つの多官能性モノマー、及び、m)少なくとも1つの光開始剤、を含む。いくつかの実施形態において、チオール末端チオエーテルポリマーは、ヒドロキシ基をペンダント基として含む。いくつかの実施形態において、多官能性モノマーは3つのエテニル基を有する。いくつかの実施形態において、組成物は、n)少なくとも1つの充填剤を更に含む。いくつかの実施形態において、組成物は、o)少なくとも1つのナノ粒子充填剤を更に含む。いくつかの実施形態において、組成物は、p)炭酸カルシウムを更に含む。いくつかの実施形態において、組成物は、q)炭酸カルシウムナノ粒子を更に含む。いくつかの実施形態において、組成物は、硬化の際に視覚的に色が変化する。いくつかの実施形態において、組成物は、化学線光源よって硬化可能である。いくつかの実施形態において、組成物は、青色光源によって硬化可能である。いくつかの実施形態において、組成物は、UV光源によって硬化可能である。
別の態様において、本開示は、上述の組成物のいずれかを含むシーラントを提供する。いくつかの実施形態では、シーラントは透明である。いくつかの実施形態では、シーラントは半透明である。
別の態様において、本開示は、上述のいずれかの組成物の放射線硬化によって得られるポリチオエーテルポリマーを提供する。いくつかの実施形態において、ポリチオエーテルポリマーは、−55℃未満のTgを有している。いくつかの実施形態において、ポリチオエーテルポリマーは、自動車技術者協会(SAE)国際規格AS5127/1に従って測定した体積膨潤が30%未満かつ重量増加が20%未満であることを特徴とする、高いジェット燃料耐性を呈する。
別の態様において、本開示は、上述のいずれかの組成物の放射線硬化によって得られるポリチオエーテルポリマーを含むシールを提供する。いくつかの実施形態において、ポリチオエーテルポリマーは、−55℃未満のTgを有している。いくつかの実施形態において、ポリチオエーテルポリマーは、自動車技術者協会(SAE)国際規格AS5127/1に従って測定した体積膨潤が30%未満かつ重量増加が20%未満であることを特徴とする、高いジェット燃料耐性を呈する。いくつかの実施形態では、シールは透明である。いくつかの実施形態では、シールは半透明である。
本開示は、ポリチオエーテル系シーラントに関する。いくつかの実施形態において、本開示は、ラジカル光開始剤を含むメルカプタンをベースとするポリチオエーテル系シーラントに関する。いくつかの実施形態において、本開示は、UV/LED照射源による1工程の数秒間のプロセスにおいて必要に応じて硬化させることができるシーラントに関する。いくつかの実施形態では、シーラントは充填剤を含む。いくつかの実施形態では、シーラントは充填剤を含まない。いくつかの実施形態では、シーラント配合物は、メルカプタン系モノマー(ジチオール等)又はオリゴマー(直鎖状ポリチオエーテル又はポリスルフィド等)、ジビニルエーテル、架橋剤(トリアリールシアヌレート等)、及びラジカル光開始剤(Irgacure 819等)を含んでいる。450nm付近の光への曝露によって、これらの化合物は、低いガラス転移温度(通常は−55℃未満、多くの実施形態においては−60℃程度)及び高い燃料耐性を有するゴムに数秒で硬化することができる。これらの配合の使用は、製造を迅速にする可能性を有する。
いくつかの実施形態において、本開示によるシーラントは、長い塗布耐用期間及び必要に応じた硬化の両方を提供することができる。いくつかの実施形態では、本開示によるシーラントは良好な溶媒及び燃料耐性を呈する。いくつかの実施形態では、本開示によるシーラントは良好な耐熱性を呈する。
いくつかの実施形態では、ユーザーは本開示によるシーラントを1成分液体配合物として、密閉を必要とする構造物に適用する。いくつかの実施形態では、ユーザーは本開示によるシーラントを多成分液体配合物として、密閉を必要とする構造物に適用する。いくつかの実施形態では、ユーザーが電磁波(EM)の外部照射源を適用するまで、シーラントは液体状で使用可能なままである。任意の適切なEM照射源を使用することができ、最も典型的にはUV、可視及びIR放射線から選択される。外部EM照射源を適用すると、液体シーラントは硬化するか又は架橋する。いくつかの実施形態では、シーラントは1分未満で硬化又は架橋して少なくとも部分的にエラストマーの固体になる。
本開示の目的及び利点を以下の実施例によって更に例示するが、これらの実施例に記載されている特定の材料及びそれらの量、並びにその他の条件及び詳細は、本開示を不当に限定するものとして解釈されるべきではない。
特に記載のない限り、全ての試薬はSigma−Aldrich Company(St.Louis,Missouri)から得られたか、若しくは入手可能であるか、又は既知の方法で合成してもよい。特に報告のない限り、全ての比は、重量パーセント基準である。
下記の略号を用いて実施例を説明する。
Figure 2015517012
材料
実施例に使用される試薬に対する略語は以下のとおりである:
Figure 2015517012
(実施例1)
次のように、硬化性ポリチオエーテル組成物を調製した。40mLのアンバーガラスバイアルに7.055グラムのDMDO、5.252グラムのDVE−2、及び0.914グラムのTACを21℃で入れた。これに0.132グラムのI−819を添加した。次いで、バイアルを密封し、I−819が溶解するまで10分間、実験室用ローラーミル上に置いた。
(実施例2)
樹脂及び開始剤を溶解させた後、1分間の高速ミキサーによりその組成物中に2.003グラムのNCCを均一に分散させ、実施例1に概ね説明したように硬化性ポリチオエーテル組成物を調製した。
(実施例3)
次のように、硬化性ポリチオエーテル組成物を調製した。40mLのアンバーガラスバイアルに5.000グラムのPTE及び0.295グラムのTACを21℃で入れた。これに0.053グラムのI−819を添加した。次いで、バイアルを密封し、I−819が溶解するまで16時間、実験室用ローラーミル上に置いた。
(実施例4)
樹脂及び開始剤を溶解させた後、1分間の高速ミキサーによりその組成物中に0.802グラムのNCCを均一に分散させ、実施例1に概ね説明したように硬化性ポリチオエーテル組成物を調製した。
(実施例5)
次のように、硬化性ポリチオエーテル組成物を調製した。40mLのアンバーガラスバイアルに5.000グラムのLP−33及び0.750グラムのTACを21℃で入れた。これに0.058グラムのI−819を添加した。次いで、バイアルを密封し、I−819が溶解するまで16時間、実験室用ローラーミル上に置いた。
(実施例6)
次のように、硬化性ポリチオエーテル組成物を調製した。40mLのアンバーガラスバイアルに2.000グラムのPTE及び0.118グラムのTACを21℃で入れた。これに0.021グラムのTPO−Lを添加した。次いで、バイアルを密封し、TPO−Lが溶解するまで30分間、実験室用ローラーミル上に置いた。
(実施例7)
次のように、硬化性ポリチオエーテル組成物を調製した。40mLのアンバーガラスバイアルに2.000グラムのPTE及び0.118グラムのTACを21℃で入れた。これに0.021グラムのI−651を添加した。次いで、バイアルを密封し、I−651が溶解するまで30分間、実験室用ローラーミル上に置いた。
(実施例8)
次のように、硬化性ポリチオエーテル組成物を調製した。40mLのアンバーガラスバイアルに2.000グラムのPTE及び0.118グラムのTACを21℃で入れた。これに0.021グラムのCPQ及び0.021グラムのEDMABを添加した。次いで、バイアルを密封し、CPQ及びEDMABが溶解するまで16時間、実験室用ローラーミル上に置いた。
(実施例9)
次のように、硬化性ポリチオエーテル組成物を調製した。40mLのアンバーガラスバイアルに5.000グラムのDMDO、3.108グラムのDVE−2、1.295グラムのTAC、及び0.410グラムのMPMDMSを21℃で入れた。これに0.094グラムのI−819を添加し、次いでバイアルを密封し、I−819が溶解するまで10分間、実験室用ローラーミル上に置いた。次いで、1分間の高速ミキサーにより0.991グラムのA−200を組成物中に均一に分散させた。
(実施例10)
A−200の量を1.487グラムに増加し、実施例9に概ね説明したように硬化性ポリチオエーテル組成物を調製した。
(実施例11)
A−200の量を1.982グラムに増加し、実施例9に概ね説明したように硬化性ポリチオエーテル組成物を調製した。
(実施例12)
A−200の代わりにA−7200を同量用いて、実施例9に概ね説明したように硬化性ポリチオエーテル組成物を調製した。
(実施例13)
A−200の代わりにA−7200を同量用いて、実施例10に概ね説明したように硬化性ポリチオエーテル組成物を調製した。
(実施例14)
A−200の代わりにA−7200を同量用いて、実施例11に概ね説明したように硬化性ポリチオエーテル組成物を調製した。
(実施例15)
A−200の代わりにDSWを同量用いて、実施例9に概ね説明したように硬化性ポリチオエーテル組成物を調製した。
(実施例16)
A−200の代わりにDSWを同量用いて、実施例10に概ね説明したように硬化性ポリチオエーテル組成物を調製した。
(実施例17)
A−200の代わりにDSWを同量用いて、実施例11に概ね説明したように硬化性ポリチオエーテル組成物を調製した。
(実施例18)
DSWの量を2.973グラムに増加し、実施例17に概ね説明したように硬化性ポリチオエーテル組成物を調製した。
(実施例19)
次のように、硬化性ポリチオエーテル組成物を調製した。40mLのアンバーガラスバイアルに7.000グラムのDMDO、4.349グラムのDVE−2、及び1.812グラムのTACを21℃で入れた。これに0.132グラムのI−819を添加した。次いで、バイアルを密封し、I−819が溶解するまで10分間、実験室用ローラーミル上に置いた。
(実施例20)
I−819の量を0.264グラムに増加し、実施例1に概ね説明したように硬化性ポリチオエーテル組成物を調製した。
(実施例21)
樹脂及び開始剤を溶解させた後、1分間の高速ミキサーによりその組成物中に2.023グラムのNCCを均一に分散させ、実施例20に概ね説明したように硬化性ポリチオエーテル組成物を調製した。
(実施例22)
I−819の量を0.106グラムに増加し、実施例3に概ね説明したように硬化性ポリチオエーテル組成物を調製した。
(実施例23)
樹脂及び開始剤を溶解させた後、1分間の高速ミキサーによりその組成物中に2.023グラムのNCCを均一に分散させ、実施例22に概ね説明したように硬化性ポリチオエーテル組成物を調製した。
硬化プロセス
実施例及び比較例の硬化は、以下の化学線光源を用いて行った。
LC−200:Hamamatsu Photonics,K.K.(Hamamatsu City,Japan)から入手したモデル「LIGHTNINGCURE 200 UV SPOT LIGHT SOURCE」の広範囲UVスポットランプ。電球から試料表面距離までの距離は7.62cmであった。
NC−385:Nichia Corporation(Tokushima,Japan)から入手した型式「NCSU034B(T)」のLEDチップから構築した385nmのLED。電球から試料表面距離までの距離は1.27cmであった。
STARFIRE MAX:Phoseon Technology(Hillsboro,Oregon)から入手したモデル「STARFIRE MAX」の395nmランプ。電球から試料表面距離までの距離は2.54cmであった。
3M−2500:3M Companyから入手したモデル「3M DENTAL 2500」の400〜500nmランプ。電球から試料表面距離までの距離は0.635cmであった。
CF2000:Clearstone Technologies,Inc.(Minneapolis,Minnesota)から入手したモデル「CF2000」の455nmのLED。電球から試料表面距離までの距離は0.635cmであった。
FUSION H:Fusion UV Systems,Inc.(Gaithersburg,Maryland)から入手した広波長の200〜600nmの水銀UV電球。電球から試料表面距離までの距離は5.30cmであった。
試験方法
以下の試験方法を用いて、硬化後の試料を評価した。
ショアA硬度:Rex Gauge Company,Inc.(Buffalo Grove,Illinois)から入手したモデル「1600」硬度計を用いて測定した。
:TA Instruments(New Castle,Delaware)から入手したモデル「DSC Q2000」示差走査熱量計を用いて測定した。
ジェット燃料耐性:自動車技術者協会(SAE)国際規格AS5127/1に従って測定し、試料を60℃でジェット基準液タイプ1(JRF1)に7日間含浸した後、膨潤百分率、重量増加百分率及び重量損失百分率を判定した。JRF1組成物は、体積百分率でトルエン38%、シクロヘキサン34%、イソオクタン38%及び第三級ジブチルジスルフィド1%であった。
色の変化:Hunter Associates Laboratory,Inc.(Reston,Virginia)から入手したモデル「MINISCAN XE PLUS D/8S」測色計をモードD65/10で用いて、硬化の前及び後に測定した。
試料は、公称2×2cm又は2×4cmのいずれかの様々な高さのシリコーンゴム型に21℃で注入し、上記の化学線光源のいずれかへの曝露によって硬化させた。得られた試料の厚さ、ショアA硬度、及びTを測定した。表に記載した結果は、厚さ及びショアA硬度については3つの複製試料の平均値、Tについては二重測定値を表す。選択した実施例にはまた、ジェット燃料耐性試験も行い、表2に報告した。色の変化の測定値は3つの読取値の平均値として、L及びΔE値として表し、表3に記載した。
実施例1、3、5〜20、及び22は、表1に記載した硬化後の厚さで半透明のままであった。
Figure 2015517012
Figure 2015517012
Figure 2015517012
本開示の様々な修正及び変更は、本開示の範囲及び原理から逸脱することなく当業者には明白であり、また、本開示は、本明細書に記載した例示的な実施形態に不当に制限されるものではないと理解すべきである。

Claims (26)

  1. ポリチオエーテルポリマーに放射線硬化可能である組成物であって、
    a)少なくとも1つのジチオールモノマー、
    b)少なくとも1つのジエンモノマー、
    c)少なくとも3つのエテニル基を有する少なくとも1つの多官能性モノマー、及び
    d)少なくとも1つの光開始剤、を含む、組成物。
  2. e)少なくとも1つのエポキシ樹脂を更に含む、請求項1に記載の組成物。
  3. 前記少なくとも1つの多官能性モノマーが3つのエテニル基を有する、請求項1又は2のいずれか一項に記載の組成物。
  4. ポリチオエーテルポリマーに放射線硬化可能である組成物であって、
    f)少なくとも1つのジチオールモノマー、
    g)少なくとも1つのジエンモノマー、
    h)少なくとも3つのチオール基を有する少なくとも1つの多官能性モノマー、及び
    i)少なくとも1つの光開始剤、を含む、組成物。
  5. j)少なくとも1つのエポキシ樹脂を更に含む、請求項4に記載の組成物。
  6. 前記少なくとも1つの多官能性モノマーが3つのチオール基を有する、請求項4又は5のいずれか一項に記載の組成物。
  7. ポリチオエーテルポリマーに放射線硬化可能である組成物であって、
    k)少なくとも1つのチオール末端ポリチオエーテルポリマー、
    l)少なくとも3つのエテニル基を有する少なくとも1つの多官能性モノマー、及び
    m)少なくとも1つの光開始剤、を含む、組成物。
  8. 前記少なくとも1つのチオール末端ポリチオエーテルポリマーがペンダント基としてヒドロキシ基を含む、請求項7に記載の組成物。
  9. 前記少なくとも1つの多官能性モノマーが3つのエテニル基を有する、請求項7又は8のいずれか一項に記載の組成物。
  10. n)少なくとも1つの充填剤を更に含む、請求項1〜9のいずれか一項に記載の組成物。
  11. o)少なくとも1つのナノ粒子充填剤を更に含む、請求項1〜10のいずれか一項に記載の組成物。
  12. p)炭酸カルシウムを更に含む、請求項1〜11のいずれか一項に記載の組成物。
  13. q)炭酸カルシウムナノ粒子を更に含む、請求項1〜12のいずれか一項に記載の組成物。
  14. 硬化の際に視覚的に色が変化する、請求項1〜13のいずれか一項に記載の組成物。
  15. 化学線光源によって硬化可能である、請求項1〜14のいずれか一項に記載の組成物。
  16. 青色光線源によって硬化可能である、請求項1〜15のいずれか一項に記載の組成物。
  17. UV光線源によって硬化可能である、請求項1〜16のいずれか一項に記載の組成物。
  18. 請求項1〜17のいずれか一項に記載の組成物を含むシーラント。
  19. 請求項1〜17のいずれか一項に記載の組成物のいずれかの放射線硬化により得られる、ポリチオエーテルポリマー。
  20. −55℃未満のTgを有する、請求項19に記載のポリチオエーテルポリマー。
  21. 自動車技術者協会(SAE)国際規格AS5127/1に従って測定した体積膨潤が30%未満かつ重量増加が20%未満であることを特徴とする、高いジェット燃料耐性を呈する、請求項19又は20のいずれか一項に記載のポリチオエーテルポリマー。
  22. 請求項19〜21のいずれか一項に記載のポリチオエーテルポリマーを含む、シール。
  23. 透明である、請求項18に記載のシーラント。
  24. 半透明である、請求項18に記載のシーラント。
  25. 透明である、請求項22に記載のシール。
  26. 半透明である、請求項22に記載のシール。
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