JP2019521222A - 物性の迅速な発現を示すプレポリマー - Google Patents

物性の迅速な発現を示すプレポリマー Download PDF

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Abstract

ヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテルは、ポリチオエーテルプレポリマーの主鎖に組み入れることができ、チオール末端ポリチオエーテルプレポリマー組成物中で硬化剤として使用することができる。ヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテル含有ポリチオエーテルプレポリマー及び/又はヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテル硬化剤を含有する組成物を用いて調製された硬化シーラントは、航空宇宙用シーラント用途での使用に好適な迅速硬化及び充填剤との相溶性などの改善された物性を示す。

Description

ポリチオエーテルプレポリマーの主鎖に組み入れることができ、チオール末端ポリチオエーテルプレポリマー組成物中で硬化剤として使用することができる、ヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテルが開示されている。ヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテル含有ポリチオエーテルプレポリマー及び/又はヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテル硬化剤を含有する組成物を用いて調製された硬化シーラントは、航空宇宙用シーラント用途での使用に好適な迅速硬化及び充填剤相溶性などの改善された物性を示す。
硫黄含有ポリチオエーテルプレポリマーは、航空宇宙用シーラント用途に有用であることが既知である。航空宇宙産業の要求性能要件を満たすシーラントを与えるプレポリマーを提供するために、ポリチオエーテルプレポリマーは、ポリチオールをジビニルエーテルと反応させることによって調製できる。
他の要件の中でも、航空宇宙用シーラントは、航空燃料を含む航空宇宙用流体に耐性でなければならない。プレポリマーの主鎖中に硫黄原子を含有させることにより、耐燃料性をシーラントに付与することができる。ポリチオエーテルを調製するために使用するジビニルエーテルは、硫黄原子を含んでいなかった。
ある航空宇宙用シーラント用途では、シーラントが表面への塗布後に迅速に硬化することが望ましいことがある。
ある航空宇宙用シーラントでは、シーラントが充填剤を高い添加量で含有することも望ましいことがある。充填剤は、硬化シーラントの物性の改善、重量の低減、電気伝導性の付与及び/又はRFI/EMIシールド有効性の付与などの、いくつかの理由でシーラントに含めることができる。充填剤を添加すると、シーラントの粘度が上昇することがあり、これによりシーラントの塗布が困難になることがある。充填剤を含有するシーラント、特に高い充填剤含有量を有するシーラントの粘度を低下させることが望ましいことがある。充填剤を含有する組成物の粘度は、可塑剤、例えば反応性希釈剤及び低分子量反応物を使用して低下させることができる。しかし、これらの添加剤を添加することによって、硬化したシーラントの特性を損なうおそれがある。
従って、迅速に硬化し、改善された耐燃料性を示すポリチオエーテルプレポリマーであって、充填剤粒子の添加量が高く、充填剤の相溶性を有するシーラントのために使用されるポリチオエーテルプレポリマーを提供することが望ましい。
本発明により、式(2)のヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテルが提供され:
CH=CH−(CH−O−(CH−CH(−OH)−CH−S−R−S−CH−CH(−OH)−(CH−O−(CH−CH=CH (2)
式中、
各nは独立して、1〜4の整数であり、及び
は、C2−6 n−アルカンジイル、C3−6分枝アルカンジイル、C6−8シクロアルカンジイル、C6−10アルカンシクロアルカンジイル又は−[(−CH−)−X−]−(−CH−)−を含み、式中、
各Xは、−O−、−S−及び−S−S−から独立して選択され、
各pは独立して、2〜6の範囲に及ぶ整数であり、
qは、1〜5の整数であり、及び
rは、2〜6の整数である。
本発明により、ヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテルであって、
(a)式(6)のジチオールを含むポリチオール:
HS−R−SH (6)
(式中、Rは、C2−6 n−アルカンジイル、C3−6分枝アルカンジイル、C6−8シクロアルカンジイル、C6−10アルカンシクロアルカンジイル又は−[(−CH−)−X−]−(−CH−)−を含み、式中、
各Xは、−O−、−S−及び−S−S−から独立して選択され、
各pは独立して、2〜6の整数であり、
qは、1〜5の整数であり、
rは、2〜6の整数である)並びに
(b)式(8)の化合物:

(式中、各nは独立して、1〜4の整数である)
を含む反応物の反応生成物を含む、ヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテルが提供される。
本発明により、ポリチオエーテルプレポリマーであって、式(1)の部分:
−S−R−[−S−A−S−R−]−S− (1)
(式中、
sは、1〜60の整数であり、
各Aは独立して、式(2a)の部分又は式(3a)の部分を含み:
−(CH−O−(CH−CH(−OH)−S−R−S−CH−CH(−OH)−(CH−O−(CH− (2a)
−(CH−O−(R−O)−(CH− (3a)
式中、
各nは独立して、1〜4の整数であり、
各Rは、C2−10アルカンジイル、C6−8シクロアルカンジイル、C6−10アルカンシクロアルカンジイル又は−−[(−CHR−)−X−]−(CHR)−を含み、式中、各Rは、水素及びメチルから独立して選択され、式中、
各Xは、−O−及び−S−から独立して選択され、
各pは独立して、2〜6の整数であり、
qは、1〜5の整数であり、並びに
rは、2〜10の整数であり、
mは、0〜50であり、並びに
各Rは、C2−6 n−アルカンジイル、C3−6分枝アルカンジイル、C6−8シクロアルカンジイル、C6−10アルカンシクロアルカンジイル又は−[(−CH−)−O−]−(−CH−)−を含み、式中、
各pは独立して、2〜6の範囲に及ぶ整数であり、
qは、1〜5の整数であり、及び
rは、2〜10の整数であり、
は、C2−6 n−アルカンジイル、C3−6分枝アルカンジイル、C6−8シクロアルカンジイル、C6−10アルカンシクロアルカンジイル又は−[(−CH−)−X−]−(−CH−)−を含み、式中、
各Xは、−O−、−S−及び−S−S−から独立して選択され、
各pは、2〜6の整数であり、
qは、1〜5の整数であり、
rは、2〜6の整数であり、並びに
少なくとも1つのAは、式(2a)の部分を含む)
を含む、ポリチオエーテルプレポリマーが提供される。
本発明により、ポリチオエーテルプレポリマーであって:
(a)式(6)のジチオールを含むポリチオール:
HS−R−SH (6)
(式中、
は、C2−10アルカンジイル、C6−8シクロアルカンジイル、C6−10アルカンシクロアルカンジイル、C5−8ヘテロシクロアルカンジイル又は−[(−CHR−)−X−]−(−CHR−)−を含み、式中、
各pは独立して、2〜6の整数であり、
qは、1〜5の整数であり、
rは、2〜10の整数であり、
各Rは、水素及びメチルから独立して選択され、並びに
各Xは、−O−、−S−及び−NR−から独立して選択され、式中、Rは、水素及びメチルから選択される)、
(b)式(2)のヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテル:
CH=CH−(CH−O−(CH−CH(−OH)−CH−S−R−S−CH−CH(−OH)−(CH−O−(CH−CH=CH (2)
(式中、
各nは独立して、1〜4の整数であり、
は、C2−6 n−アルカンジイル、C3−6分枝アルカンジイル、C6−8シクロアルカンジイル、C6−10アルカンシクロアルカンジイル又は−[(−CH−)−X−]−(−CH−)−を含み、式中、
各Xは、−O−、−S−及び−S−S−から独立して選択され、
各pは独立して、2〜6の整数であり、
qは、1〜5の整数であり、
rは2〜6の整数である)並びに
(c)式(3)のジビニルエーテル:
CH=CH−O−(−R−O−)−CH=CH (3)
(式中、
mは、0〜50であり、及び
各Rは、C2−6 n−アルカンジイル、C3−6分枝アルカンジイル、C6−8シクロアルカンジイル、C6−10アルカンシクロアルカンジイル又は−[(−CH−)−O−]−(−CH−)−を含み、式中、
各pは独立して、2〜6の範囲に及ぶ整数であり、
qは、1〜5の整数であり、及び
rは、2〜10の整数である)
を含む反応物の反応生成物を含む、ポリチオエーテルプレポリマーが提供される。
本発明により、本発明のヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテル含有ポリチオエーテルプレポリマーを含む組成物が提供される。
本発明により、本発明のヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテル含有ポリチオエーテルプレポリマーを含む組成物によって封止された部品が提供される。
本発明により、本発明のヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテル含有ポリチオエーテルプレポリマーを含む組成物を部品に塗布(適用)すること及び塗布された組成物を硬化させて部品を封止することを含む、部品を封止する方法が提供される。
当業者は、本明細書に記載する図面が説明目的に過ぎないことを理解するであろう。図面は、本開示の範囲を限定するものではない。
図1は、硬化中のシーラントの硬度を示すグラフである。 図2は、硬化中のシーラントの複素弾性率を示すグラフである。
ここで本発明のある化合物、組成物及び方法について示す。開示された化合物、組成物及び方法は、特許請求の範囲を限定するものではない。反対に、特許請求の範囲は、全ての代替物、修正物及び均等物を包含するものである。
以下の説明を目的として、本開示によって提供される実施形態が、明示的に反対のことが規定されている場合を除いて、様々な代替の変形及び一連のステップを取り得ることを理解されたい。さらに、実施例又は別途指摘する場合以外では、明細書及び特許請求の範囲で使用される、例えば成分の量を表す全ての数字は、全ての場合において「約」という用語によって修飾されるものとして理解すべきである。従って、反対のことが指摘されていない限り、以下の明細書及び添付の特許請求の範囲に記載される数値パラメータは、得られる所望の特性に応じて変化し得る近似値である。最低限、特許請求の範囲に対する均等論の適用を制限する試みとしてではなく、各数値パラメータは、報告された有効数字の数に照らして、通常の丸め技術を適用することによって少なくとも解釈されるべきである。
本発明の広い範囲を示す数値範囲及びパラメータが近似値であるにもかかわらず、特定の例に示される数値は、可能な限り正確に報告される。しかし、いずれの数値も、それぞれの試験測定値に見られる標準偏差から必然的に生じる特定の誤差を、本質的に含む。
また、本明細書に挙げる任意の数値範囲は、その中に包含される全ての下位範囲を含むものであることを理解すべきである。例えば、「1から10」の範囲は、示された約1の最小値と、示された約10の最大値との間の(最小値及び最大値を含む)全ての下位範囲を含む、即ち、約1以上の最小値及び約10以下の最大値を有するものである。また、本出願において、「又は」の使用は、「及び/又は」がある場合に明示的に使用され得るとしても、別途特に記載しない限り「及び/又は」を意味する。
2つの文字又は記号の間にないダッシュ(「−」)は、置換基のための又は2個の原子間の結合点を示すために使用される。例えば、−CONHは、炭素原子を介して別の化学部分に結合している。
「アルカンジイル」は、例えば1〜18個の炭素原子(C1−18)、1〜14個の炭素原子(C1−14)、1〜6個の炭素原子(C1−6)、1〜4個の炭素原子(C1−4)又は1〜3個の炭化水素原子(C1−3)を有する、飽和、分枝又は直鎖の非環式炭化水素基のジラジカルを示す。分枝アルカンジイルは、最低3個の炭素原子を有することが理解される。アルカンジイルは、C2−14アルカンジイル、C2−10アルカンジイル、C2−8アルカンジイル、C2−6アルカンジイル、C2−4アルカンジイル又はC2−3アルカンジイルであることができる。アルカンジイル基の例としては、メタン−ジイル(−CH−)、エタン−1,2−ジイル(−CHCH−)、プロパン−1,3−ジイル及びイソ−プロパン−1,2−ジイル(例えば−CHCHCH−及び−CH(CH)CH−)、ブタン−1,4−ジイル(−CHCHCHCH−)、ペンタン−1,5−ジイル(−CHCHCHCHCH−)、ヘキサン−1,6−ジイル(−CHCHCHCHCHCH−)、ヘプタン−1,7−ジイル、オクタン−1,8−ジイル、ノナン−1,9−ジイル、デカン−1,10−ジイル、ドデカン−1,12−ジイルなどが挙げられる。
「アルカンシクロアルカン」は、1個以上のシクロアルキル基及び/又はシクロアルカンジイル基並びに1個以上のアルキル基及び/又はアルカンジイル基を有する飽和炭化水素基を示し、シクロアルキル、シクロアルカンジイル、アルキル及びアルカンジイルは、本明細書に定義されている。各シクロアルキル基及び/又はシクロアルカンジイル基は、C3−6、C5−6、シクロヘキシル又はシクロヘキサンジイルであることができる。各アルキル基及び/又はアルカンジイル基は、C1−6、C1−4、C1−3、メチル、メタンジイル、エチル又はエタン−1,2−ジイルであることができる。アルカンシクロアルカン基は、C4−18アルカンシクロアルカン、C4−16アルカンシクロアルカン、C4−12アルカンシクロアルカン、C4−8アルカンシクロアルカン、C6−12アルカンシクロアルカン、C6−10アルカンシクロアルカン又はC6−9アルカンシクロアルカンであることができる。アルカンシクロアルカン基の例としては、1,1,3,3−テトラメチルシクロヘキサン及びシクロヘキシルメタンが挙げられる。
「アルカンシクロアルカンジイル」は、アルカンシクロアルカン基のジラジカルを示す。アルカンシクロアルカンジイル基は、C4−18アルカンシクロアルカンジイル、C4−16アルカンシクロアルカンジイル、C4−12アルカンシクロアルカンジイル、C4−8アルカンシクロアルカンジイル、C6−12アルカンシクロアルカンジイル、C6−10アルカンシクロアルカンジイル又はC6−9アルカンシクロアルカンジイルであることができる。アルカンシクロアルカンジイル基の例としては、1,1,3,3−テトラメチルシクロヘキサン−1,5−ジイル及びシクロヘキシルメタン−4,4’−ジイルが挙げられる。
「アルカンアレーン」は、1個以上のアリール基及び/又はアレーンジイル基並びに1個以上のアルキル基及び/又はアルカンジイル基を有する炭化水素基を意味し、ここでアリール、アレーンジイル、アルキル及びアルカンジイルは本明細書で定義されている。各アリール基及び/又はアレーンジイル基は、C6−12、C6−10、フェニル又はベンゼンジイルであることができる。各アルキル基及び/又はアルカンジイル基は、C1−6、C1−4、C1−3、メチル、メタンジイル、エチル又はエタン−1,2−ジイルであることができる。アルカンアレーン基は、C4−18アルカンアレーン、C4−16アルカンアレーン、C4−12アルカンアレーン、C4−8アルカンアレーン、C6−12アルカンアレーン、C6−10アルカンアレーン、又はC6−9アルカンアレーンであることができる。アルカンアレーン基の例としては、ジフェニルメタンが挙げられる。
「アルカンアレーンジイル」はアルカンアレーン基のジラジカルを示す。アルカンアレーンジイル基は、C4−18アルカンアレーンジイル、C4−16アルカンアレーンジイル、C4−12アルカンアレーンジイル、C4−8アルカンアレーンジイル、C6−12アルカンアレーンジイル、C6−10アルカンアレーンジイル又はC6−9アルカンアレーンジイルである。アルカンアレーンジイル基の例としては、ジフェニルメタン−4,4’−ジイルが挙げられる。
「アルケニル」基は、基(R)C=C(R)を示す。アルケニル基は、構造−C(R)=C(R)を有し、式中、アルケニル基は末端基であり、より大きな分子に結合されている。このような実施形態において、各Rは、例えば水素及びC1−3アルキルから選択され得る。各Rは水素であることができ、アルケニル基は構造−CH=CHを有することができる。
「アルコキシ」は、Rが本明細書で定義されるアルキルである、−OR基を示す。アルコキシ基の例としては、メトキシ、エトキシ、n−プロポキシ、イソプロポキシ及びn−ブトキシが挙げられる。アルコキシ基は、C1−8アルコキシ、C1−6アルコキシ、C1−4アルコキシ又はC1−3アルコキシであり得る。
「アルキル」は、例えば1〜20個の炭素原子、1〜10個の炭素原子、1〜6個の炭素原子、1〜4個の炭素原子又は1〜3個の炭素原子を有する、飽和、分枝又は直鎖の非環式炭化水素基のモノラジカルを示す。分枝アルキルは、最低3個の炭素原子を有することが理解される。アルキル基は、C2−6アルキル、C2−4アルキル又はC2−3アルキルであることができる。アルキル基の例としては、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、tert−ブチル、n−ヘキシル、n−デシル及びテトラデシルが挙げられる。アルキル基は、C2−6アルキル、C2−4アルキル又はC2−3アルキルであることができる。分枝アルキルは、少なくとも3個の炭素原子を有することが理解される。
「アレーンジイル」は、ジラジカル単環式又は多環式芳香族基を示す。アレーンジイル基の例としては、ベンゼン−ジイル及びナフタレン−ジイルが挙げられる。アレーンジイル基は、C6−12アリーレンジイル、C6−10アリージイル、C6−9アレーンジイル又はベンゼンジイルであることができる。
「硬化性組成物」は、反応して硬化組成物を形成することができる、少なくとも2種類の反応物を含む組成物を示す。例えば、硬化性組成物は、反応して硬化ポリマーを形成することができる、チオール末端ポリチオエーテルプレポリマー及びポリエポキシドを含むことができる。硬化性組成物は、硬化反応のための触媒及び他の成分、例えば充填剤、顔料及び接着促進剤を含み得る。硬化性組成物は、室温及び湿度などの周囲条件で硬化可能であり得るか、又は硬化反応を開始及び/若しくは促進するために高温、湿気又は他の条件への暴露を必要とし得る。硬化性組成物は、最初に、別個の主剤成分及び促進剤成分を含む2液型組成物(two−part composition)として提供され得る。主剤組成物は、チオール末端ポリチオエーテルプレポリマーなどの硬化反応に関与する反応物の1つを含有することができ、促進剤組成物はポリエポキシドなどの他の反応物を含むことができる。2種類の組成物を使用直前に混合して、硬化性組成物を提供することができる。硬化性組成物は、特定の塗布方法に好適な粘度を示すことができる。例えば、ブラシ塗布に好適なクラスAシーラント組成物は、1ポアズ〜500ポアズの粘度によって特徴付けることができる。フィレットシール塗布に好適であるクラスBシーラント組成物は、4,500ポアズ〜20,000ポアズの粘度によって特徴付けることができる。フェイシール(fay seal)塗布に好適であるクラスCシーラント組成物は、500ポアズ〜4,500ポアズの粘度によって特徴付けることができる。シーラント系の2成分を混和及び混合した後、硬化反応が進行することができ、硬化性組成物の粘度が上昇することがあり、ある時点ではもはや作用できなくなる。2成分が混合されて硬化性組成物を形成する時点から、硬化性組成物がその所期の目的のために、表面にもはや合理的に又は実際に塗布できなくなる時点までの期間を、作用時間(working time)と呼ぶことができる。認識できるように、作用時間は、例えば硬化の化学、塗布方法及び温度を含むいくつかの要因に依存する可能性がある。作用時間は、ポットライフと呼ぶこともできる。硬化性組成物が表面に塗布されると(及び塗布中に)、硬化反応が進行して硬化組成物を提供することができる。硬化組成物は、非粘着性(tack−free)表面を発現し、ある期間にわたって完全に硬化する。硬化性組成物は、表面が非粘着性である場合に硬化すると看做すことができ、又は、例えば表面のショアA硬度がC型シーラントでは25Aであり、B型シーラントでは30Aである場合に、硬化したと看做すことができる。
「シクロアルカンジイル」は、ジラジカル飽和単環式又は多環式炭化水素基を示す。シクロアルカンジイル基は、C3−12シクロアルカンジイル、C3−8シクロアルカンジイル、C3−6シクロアルカンジイル又はC5−6シクロアルカンジイルであることができる。シクロアルカンジイル基の例として、シクロヘキサン−1,4−ジイル、シクロヘキサン−1,3−ジイル及びシクロヘキサン−1,2−ジイルが挙げられる。
「シクロアルキル」は、飽和単環式又は多環式炭化水素モノラジカル基を示す。シクロアルキル基は、C3−12シクロアルキル、C3−8シクロアルキル、C3−6シクロアルキル又はC5−6シクロアルキルであることができる。
「ヘテロアルカンジイル」は、炭素原子の1個以上がヘテロ原子、例えばN、O、S又はPで置換されたアルカンジイル基を示す。ヘテロアルカンジイルにおいて、1個以上のヘテロ原子は、N及びOから選択することができる。
「ヘテロシクロアルカンジイル」は、1個以上の炭素原子がヘテロ原子、例えばN、O、S又はPで置換されたシクロアルカンジイル基を示す。ヘテロシクロアルカンジイルにおいて、1個以上のヘテロ原子は、N及びOから選択することができる。
「ヘテロアレーンジイル」は、炭素原子の1個以上がN、O、S又はPのなどのヘテロ原子で置換されたアレーンジイル基を示す。ヘテロアレーンジイルにおいて、1個以上のヘテロ原子は、N及びOから選択することができる。
「ヘテロシクロアルカンジイル」は、1個以上の炭素原子がヘテロ原子、例えばN、O、S又はPで置換されたシクロアルカンジイル基を示す。ヘテロシクロアルカンジイルにおいて、1個以上のヘテロ原子は、N及びOから選択することができる。
本明細書で使用する場合、「ポリマー」は、オリゴマー、ホモポリマー及びコポリマーを示す。別途記載しない限り、分子量は、例えばヨウ素滴定を使用する末端基分析によって求められるような、「Mn」として示される高分子材料の数平均分子量である。ポリマーは、プレポリマーも含む。本開示によって提供されるチオール末端ポリチオエーテルプレポリマーなどのプレポリマーは、硬化剤と混和されて硬化性組成物を提供することができ、硬化性化合物は、硬化して硬化ポリマーネットワークを提供することができる。
「置換された」とは、1個以上の水素原子がそれぞれ独立して同じ又は異なる置換基(単数又は複数)で置換されている基を示す。置換基は、ハロゲン、−S(O)OH、−S(O)、−SH、−SR(式中、RはC1−6アルキルである)、−COOH、−NO、−NR(式中、各Rは、水素及びC1−3アルキルから独立して選択される)、−CN、=O、C1−6アルキル、−CF、−OH、フェニル、C2−6ヘテロアルキル、C5−6ヘテロアリール、C1−6アルコキシ及び−COR(式中、RはC1−6アルキルである)から選択することができる。置換基は、−OH、−NH又はC1−3アルキルであることができる。
本発明のヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテルは、ペンダントヒドロキシル基を含み、硫黄原子を含むことができる。
ヒドロキシルペンダント基を有するヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテル含有ポリチオエーテルを使用して調製したシーラントは、主鎖にペンダントヒドロキシル基のないポリチオエーテルを使用して調製したシーラントよりも迅速に硬化可能であり、また、充填剤の存在下でより低い粘度を示す。
本開示によって提供されるポリチオエーテルプレポリマーは、プレポリマー主鎖に組み入れられたヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテルを含む。ヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテルは、ヒドロキシルペンダント基を含む。本開示によって提供されるポリチオエーテルプレポリマーは、ポリチオール又はポリチオール同士の組合せを、ヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテル又はヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテル同士の組合せと反応させることによって調製することができる。
本開示によって提供されるポリチオエーテルプレポリマーは、ポリチオール又はポリチオール同士の組合せ、ヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテル又はヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテル同士の組合せ、及びジビニルエーテル又はジビニルエーテル同士の組合せを反応させることによって調製することができる。ジビニルエーテルは、硫黄基又はヒドロキシルペンダント基を含有していない。
本開示によって提供されるポリチオエーテルプレポリマーは、式(1)の主鎖を含むことができ:
−S−R−[−S−A−S−R−]−S− (1)
式中、
sは、1〜60の整数であり、
各Aは、式(2a)の部分、式(3a)の部分又はその組合せを含み:
−(CH−O−(CH−CH(−OH)−CH−S−R−S−CH−CH(−OH)−(CH−O−(CH− (2a)
−(CH−O−(R−O)−(CH− (3a)
式中、
各nは独立して、1〜4の整数であり、
各Rは、C2−10アルカンジイル、C6−8シクロアルカンジイル、C6−10アルカンシクロアルカンジイル又は−[(−CHR−)−X−]−(CHR)−を含み、式中、各Rは、水素及びメチルから独立して選択され、式中、
各Xは、−O−及び−S−から独立して選択され、
各pは独立して、2〜6の整数であり、
qは、1〜5の整数であり、
rは、2〜10の整数であり、
mは、0〜50の整数であり、並びに
各Rは、C2−6 n−アルカンジイル、C3−6分枝アルカンジイル、C6−8シクロアルカンジイル、C6−10アルカンシクロアルカンジイル又は−[(−CH−)−O−]−(−CH−)−を含み、式中、
各pは独立して、2〜6の範囲に及ぶ整数であり、
qは、1〜5の整数であり、及び
rは、2〜10の整数であり、
は、C2−6 n−アルカンジイル、C3−6分枝アルカンジイル、C6−8シクロアルカンジイル、C6−10アルカンシクロアルカンジイル又は−[(−CH−)−X−]−(−CH−)−を含み、
各Xは、−O−、−S−及び−S−S−から独立して選択され、
各pは、2〜6の整数であり、
qは、1〜5の整数であり、
rは、2〜6の整数であり、並びに
少なくとも1つのAは、式(2a)の部分を含む。
式(2a)の部分は、ヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテル、例えば式(2)のヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテル:
CH=CH−(CH−O−(CH−CH(−OH)−CH−S−R−S−CH−CH(−OH)−(CH−O−(CH−CH=CH (2)
から誘導することができ、式中、n及びRは、式(2a)と同様に定義される。式(3a)の部分は、ジビニルエーテル、例えば式(3)のジビニルエーテル:
CH=CH−O−(−R−O−)−CH=CH (3)
から誘導することができ、式中、m及びRは、式(3a)と同様に定義される。
式(1)の主鎖を含むポリチオエーテルプレポリマーにおいて、各Aは、式(2a)の部分であることができる。
式(1)の主鎖を含むポリチオエーテルプレポリマーにおいて、各Aは独立して、式(2a)の部分又は式(3a)の部分であることができ、式中、少なくとも1つのAは、式(2a)の部分である。
式(1)の主鎖を含むポリチオエーテルプレポリマーにおいて、各Aは、独立して、式(2a)の部分又は式(3a)の部分であることができる。
式(1)の主鎖を含むポリチオエーテルプレポリマーにおいて、各Aは独立して、式(2a)の部分又は式(3a)の部分であることができ、式中、少なくとも1つのAは、式(2a)の部分である。
式(1)の主鎖を含むポリチオエーテルプレポリマーにおいて、A部分の20mol%〜80mol%、30mol%〜70mol%又は40mol%〜60mol%は、式(3a)の部分を含むことができ、残りのA部分は、式(2a)の部分であることができる。例えば、式(1)のポリチオエーテルプレポリマーにおいて、A部分の50mol%は式(3a)の部分を含むことができ、A部分の50mol%は式(2a)の部分を含むことができる。
式(1)の主鎖を含むポリチオエーテルプレポリマーにおいて、mは例えば、1〜40、1〜20、2〜60、2〜40、2〜20、5〜60、5〜40、5〜20、10〜40又は10〜30の整数であることができる。
式(1)の構造を有する主鎖を含むポリチオエーテルプレポリマーは、例えばチオール基、ヒドロキシル基、イソシアナート基、アルケニル基、エポキシ基、ポリアルコキシシリル基又はマイケル受容体基によって終端することができる。末端官能基は、特定の硬化化学に好適であるとして選択することができる。
式(1)の構造を有する主鎖を含むポリチオエーテルプレポリマーは、2官能性であることができるか、3〜6の官能価を有することができるか、又は異なる官能価を有するポリチオエーテルプレポリマーの組合せを反映する平均非整数官能価によって特徴付けることができる。
式(1)の構造を有する主鎖を含むポリチオエーテルプレポリマーは、2官能性ポリチオエーテルプレポリマーと3〜6の官能価を有するポリチオエーテルプレポリマーの組合せなどの、異なる官能価を有するポリチオエーテルプレポリマーの組合せを含むことができる。ポリチオエーテルプレポリマーは、2官能性ポリチオエーテルプレポリマーと3官能性ポリチオエーテルプレポリマーの組合せを含むことができる。
ポリチオエーテルプレポリマーは、式(1a)の2官能性ポリチオエーテルプレポリマー、式(1b)の多官能性ポリチオエーテルプレポリマー又はその組合せを含むことができ:
−S−R−[−S−A−S−R−]−S−R (1a)
{R−S−R−[−S−A−S−R−]−S−V’−}B (1b)
式中、
s、R及びAは、式(1)と同様に定義され、
各Rは、水素又は末端官能基を含む部分であり、並びに
Bは、z価多官能化剤B(−V)のコアを表し、式中、
zは、3〜6の整数であり、及び
各Vは、チオール基と反応性である末端基を含む部分であり、及び
各−V’−は、−Vとチオールとの反応から誘導される。
式(1a)及び(1b)のポリチオエーテルプレポリマーにおいて、各Rは水素であることができ、ポリチオエーテルプレポリマーは、式(1c)のチオール末端ポリチオエーテルプレポリマー、式(1d)のチオール末端ポリチオエーテルプレポリマー又はその組合せを含み:
HS−R−[−S−A−S−R−]−SH (1c)
{HS−R−[−S−A−S−R−]−S−V’−}B (1d)
式中、s、R、A、B、z及びV’は、式(1a)及び式(1b)と同様に定義され、少なくとも1つのAは、式(2a)の部分を含む。
式(1a)及び(1b)のポリチオエーテルプレポリマーにおいて、Rの末端官能基は、チオール基、ヒドロキシル基、イソシアナート基、アルケニル基、エポキシ基、ポリアルコキシシリル基又はマイケル受容体基を含むことができる。
チオール末端ポリチオエーテルは、例えば、その全体が参照により組み入れられる、米国特許第6,172,179号に記載の方法を使用して調製することができる。
ポリチオール、ヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテル及びジビニルエーテルは、チオール基のアルケニル基に対するモル比が1:1を超える、例えば1.1:1.0〜2.0:1.0であるような相対量で反応させることができる。ポリチオール、ヒドロキシル含有(ビス)アルケニルエーテル及びジビニルエーテル間の反応は、フリーラジカル触媒による触媒作用を受けてよい。好適なフリーラジカル触媒としては、例えばアゾ化合物、例えばアゾ(ビス)イソブチロニトリル(AIBN)などのアゾビスニトリル、ベンゾイルペルオキシド及びt−ブチルペルオキシドなどの有機過酸化物並びに過酸化水素などの無機過酸化物が挙げられる。触媒は、例えばフリーラジカル触媒、イオン触媒又は紫外線であり得る。触媒は、酸性又は塩基性化合物を含まなくてもよく、分解時に酸性又は塩基性化合物を生成しなくてもよい。フリーラジカル触媒の例としては、Vazo(登録商標)−57(デュポン)、Vazo(登録商標)−64(デュポン)、Vazo(登録商標)−67(デュポン)、V−70(登録商標)(和光純薬工業)及びV−65B(登録商標)(和光純薬工業)が挙げられる。他のフリーラジカル触媒の例としては、t−ブチルペルオキシドのようなアルキルペルオキシドが挙げられる。この反応はまた、カチオン性光重合開始部分の有無にかかわらず、紫外線の照射によっても引き起こされ得る。本開示によって提供されるチオール末端ポリチオエーテルプレポリマーは、少なくとも1種のポリチオール、少なくとも1種のヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテル及び任意選択で少なくとも1種のジビニルエーテルを混合し、続いて適切な触媒を添加し、30℃〜120℃、例えば70℃〜90℃の温度で2時間〜24時間、例えば2時間〜6時間の時間にわたって反応を行うことによって調製され得る。
各Rが末端官能基を含む、式(1a)及び式(1b)のポリチオエーテルプレポリマーは、末端修飾ポリチオエーテルプレポリマーと呼ぶことができる。末端修飾ポリチオエーテルプレポリマーは、最初に式(1c)及び/又は式(1d)のチオール末端ポリチオエーテルプレポリマーを調製し、次いで、チオール末端プレポリマーの末端チオール基を、チオール基と反応性である部分及び所望の末端官能基を含む化合物と反応させることによって得ることができる。チオール基と反応性である基の例としては、アルケニル基、イソシアナート基、エポキシ基及びマイケル受容体基が挙げられる。好適な末端官能基の例としては、アルケニル基、イソシアナート基、エポキシ基、ポリアルコキシシリル基、ヒドロキシル基、アミノ基及びマイケル受容体基が挙げられる。
例えば、Rがエポキシ基を含む、式(1a)及び/又は式(1b)の修飾ポリチオエーテルプレポリマーは、例えば、式(1c)及び/又は式(1d)のチオール末端ポリチオエーテルプレポリマーと、エポキシ基(−CH(−O−CH−))及びチオール基と反応性である基を有する化合物、例えば式(4)のモノエポキシド:

(式中、Rは、チオール基と反応性であるエポキシ基以外の基を含む)と反応させることによって調製することができる。Rは、アルケニル基又はアクリラート、メタクリラート、アクリロニトリル及びメタクリロニトリルなどの電子求引性基と共役したオレフィンから誘導することができる。Rは、C2−10アルカンジイル基及びC2−10アルキレンオキシ基から選択することができる。例えば、式(1a)及び/又は式(1b)のエポキシ修飾ポリチオエーテルプレポリマーは、式(1c)及び/又は式(1d)のチオール末端ポリチオエーテルプレポリマーを、モノエポキシド、例えばアリルグリシジルエーテルと反応させて、式(1a)及び/又は式(1b)の対応するエポキシ末端修飾ポリチオエーテルプレポリマーを与えることによって調製することができる。
例えば、Rがヒドロキシル基を含む、式(1a)及び/又は式(1b)の修飾ポリチオエーテルプレポリマーは、式(1c)及び/又は式(1d)のチオール末端ポリチオエーテルプレポリマーをヒドロキシビニルエーテルと反応させることによって調製することができる。ヒドロキシルビニルエーテルを使用して、チオール末端硫黄含有プレポリマーをイソシアナート基と反応性である基によって官能化することができる。ヒドロキシル官能性ビニルエーテルは、式(5)の構造を有することができ:
CH=CH−O−(CH−OH (5)
式中、tは2〜10の整数である。式(5)のヒドロキシル官能性ビニルエーテルにおいて、tは1、2、3、4、5であることができ、又はtは6であることができる。チオール末端硫黄含有プレポリマーとの反応に有用な、好適なヒドロキシル官能性ビニルエーテルの例としては、1,4−シクロヘキサンジメチロールモノビニルエーテル、1−メチル−3−ヒドロキシプロピルビニルエーテル、4−ヒドロキシブチルビニルエーテル及び上述のいずれかの組合せが挙げられる。ヒドロキシル官能性ビニルエーテルは、4−ヒドロキシブチルビニルエーテルとすることができる。
例えば、Rがイソシアナート基である、式(1a)及び/又は式(1b)の修飾ポリチオエーテルプレポリマーは、式(1c)及び/又は式(1d)のヒドロキシル修飾チオール末端ポリチオエーテルプレポリマーをポリイソシアナートと反応させることによって調製することができる。ポリイソシアナートは、2官能性、nが3〜6の整数であるn官能性又は上述のいずれかの組合せであることができる。ポリイソシアナートは2官能性であることができ、ジイソシアナートと呼ぶことができる。ジイソシアナートは、脂肪族、脂環式又は芳香族であり得る。
好適な脂肪族ジイソシアナートの例としては、1,6−ヘキサメチレンジイソシアナート、1,5−ジイソシアナト−2−メチルペンタン、メチル−2,6−ジイソシアナトヘキサノアート、ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、1,3−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、2,2,4−トリメチルヘキサン1,6−ジイソシアナート、2,4,4−トリメチルヘキサン1,6−ジイソシアナート、2,5(6)−ビス(イソシアナトメチル)シクロ[2.2.1]ヘプタン、1,3,3−トリメチル−1−(イソシアナトメチル)−5−イソシアナトシクロヘキサン、1,8−ジイソシアナト−2,4−ジメチルオクタン、オクタヒドロ−4,7−メタノ−1H−インデンジメチルジイソシアナート並びに1,1’−メチレンビス(4−イソシアナトシクロヘキサン)及び4,4−メチレンジシクロヘキシルジイソシアナート)(H12MDI)が挙げられる。好適な芳香族ジイソシアナートの例としては、1,3−フェニレンジイソシアナート、1,4−フェニレンジイソシアナート、2,6−トルエンジイソシアナート(2,6−TDI)、2,4−トルエンジイソシアナート(2,4−TDI)、2,4−TDI及び2,6−TDIの配合物、1,5−ジイソシアナトナフタレン、ジフェニルオキシド4,4’−ジイソシアナート、4,4’−メチレンジフェニルジイソシアナート(4,4−MDI)、2,4’−メチレンジフェニルジイソシアナート(2,4−MDI)、2,2’−ジイソシアナトジフェニルメタン(2,2−MDI)、ジフェニルメタンジイソシアナート(MDI)、3,3’−ジメチル−4,4’−ビフェニレンイソシアナート、3,3’−ジメトキシ−4,4’−ビフェニレンジイソシアナート、1−[(2,4−ジイソシアナトフェニル)メチル]−3−イソシアナト−2−メチルベンゼン及び2,4,6−トリイソプロピル−m−フェニレンジイソシアナートが挙げられる。
ジイソシアナートとして選択され得る好適な脂環式ジイソシアナートの例としては、イソホロンジイソシアナート、シクロヘキサンジイソシアナート、メチルシクロヘキサンジイソシアナート、ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、ビス(イソシアナトシクロヘキシル)メタン、ビス(イソシアナトシクロヘキシル)−2,2−プロパン、ビス(イソシアナトシクロヘキシル)−1,2−エタン、2−イソシアナトメチル−3−(3−イソシアナトプロピル)−5−イソシアナトメチル−ビシクロ[2.2.1]−ヘプタン、2−イソシアナトメチル−3−(3−イソシアナトプロピル)−6−イソシアナトメチル−ビシクロ[2.2.1]−ヘプタン、2−イソシアナトメチル−2−(3−イソシアナトプロピル)−5−イソシアナトメチル−ビシクロ[2.2.1]−ヘプタン、2−イソシアナトメチル−2−(3−イソシアナトプロピル)−6−イソシアナトメチル−ビシクロ[2.2.1]−ヘプタン、2−イソシアナトメチル−3−(3−イソシアナトプロピル)−6−(2−イソシアナトエチル)−ビシクロ[2.2.1]−ヘプタン、2−イソシアナトメチル−2−(3−イソシアナトプロピル)−5−(2−イソシアナトエチル)−ビシクロ[2.2.1]−ヘプタン及び2−イソシアナトメチル−2−(3−イソシアナトプロピル)−6−(2−イソシアナトエチル)−ビシクロ[2.2.1]−ヘプタンが挙げられる。
イソシアナート基が芳香族環に直接結合していない好適な芳香族ジイソシアナートの例としては、これに限定されるわけではないが、ビス(イソシアナトエチル)ベンゼン、α,α,α’,α’−テトラメチルキシレンジイソシアナート、1,3−ビス(1−イソシアナト−1−メチルエチル)ベンゼン、ビス(イソシアナトブチル)ベンゼン、ビス(イソシアナトメチル)ナフタレン、ビス(イソシアナトメチル)ジフェニルエーテル、ビス(イソシアナトエチル)フタレート及び2,5−ジ(イソシアナトメチル)フランが挙げられる。芳香族環に直接結合したイソシアナート基を有する芳香族ジイソシアナートとしては、フェニレンジイソシアナート、エチルフェニレンジイソシアナート、イソプロピルフェニレンジイソシアナート、ジメチルフェニレンジイソシアナート、ジエチルフェニレンジイソシアナート、ジイソプロピルフェニレンジイソシアナート、ナフタレンジイソシアナート、メチルナフタレンジイソシアナート、ビフェニルジイソシアナート、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアナート、ビス(3−メチル−4−イソシアナトフェニル)メタン、ビス(イソシアナトフェニル)エチレン、3,3’−ジメトキシ−ビフェニル−4,4’−ジイソシアナート、ジフェニルエーテルジイソシアナート、ビス(イソシアナトフェニルエーテル)エチレングリコール、ビス(イソシアナトフェニルエーテル)−1,3−プロピレングリコール、ベンゾフェノンジイソシアナート、カルバゾールジイソシアナート、エチルカルバゾールジイソシアナート、ジクロロカルバゾールジイソシアナート、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアナート、p−フェニレンジイソシアナート、2,4−トルエンジイソシアナート、及び2,6−トルエンジイソシアナートが挙げられる。
イソシアナート末端ポリチオエーテルプレポリマーは、例えばジイソシアナートと、適切に終端されたヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテル含有ポリチオエーテル、例えばヒドロキシル末端ポリチオエーテルとを、50℃〜100℃のなどの好適な温度にて、1時間〜4時間などの好適な時間にわたって、ジブチルスズジラウラートなどのスズ触媒の存在下で反応させることによって合成され得る。
例えば、Rがアルケニル基を含む、式(1a)及び/又は式(1b)の修飾ポリチオエーテルプレポリマーは、式(1c)及び/又は式(1d)のチオール末端ポリチオエーテルプレポリマーをジビニルエーテル又は本開示によって提供されるヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテルと反応させることによって調製することができる。
例えば、Rがポリアルコキシシリル基を含む、式(1a)及び/又は式(1b)の修飾ポリチオエーテルプレポリマーは、式(1c)及び/又は式(1d)のチオール末端ポリチオエーテルプレポリマーを、イソシアナトアルキルトリアルコキシシラン、例えば3−イソシアナトプロピルトリメトキシシラン又は3−イソシアナトプロピルトリエトキシシランと、ジブチルスズラウラートの存在下で反応させて、式(1a)及び/又は式(1b)の対応するポリアルコキシシリル末端修飾ポリチオエーテルプレポリマーを与えることによって、調製することができる。
例えば、Rがアミノ基を含む、式(1a)及び/又は式(1b)の修飾ポリチオエーテルプレポリマーは、式(1c)及び/又は式(1d)のチオール末端ポリチオエーテルプレポリマーを、1官能性4−アミノブチルビニルエーテルと、フリーラジカル開始剤を用いて反応させることによって調製することができる。又は、アミノ末端ポリチオエーテルは、イソシアナート末端ポリチオエーテルをジアミン、例えば4−(アミノメチル)アニリンと反応させて対応するアミノ末端ポリチオエーテルプレポリマーを与えることによって、得ることができる。アミノ末端ポリチオエーテルプレポリマーは、チオール末端ポリチオエーテルプレポリマーを、エチル−4−アミノベンゾアートなどのアミノ置換ベンゾアートと、BuSnO又はNaOMeの存在下で高められた温度にて反応させて、対応するアミノ末端ポリチオエーテルプレポリマーを与えることによっても、得ることができる。
例えば、Rがマイケル受容体基を含む、式(1a)及び/又は式(1b)の修飾ポリチオエーテルプレポリマーは、式(1c)及び/又は式(1d)のチオール末端ポリチオエーテルプレポリマーを、アミン触媒の存在下で、末端マイケル受容体基及びチオール基と反応性である基を有する化合物、例えばジビニルスルホンと反応させることによって調製することができる。マイケル受容体/ポリチオエーテルの化学及び化合物は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれている、米国特許第8,871,896号に開示されている。
本開示によって提供されるポリチオエーテルプレポリマーは、ポリチオール又はポリチオール同士の組み合わせ、及びヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテル又はヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテル同士の組み合わせを含む反応物の反応生成物を含むことができる。このようなプレポリマーは、各Aが式(2a)の部分を含む式(1)の構造を有する主鎖を含むポリチオエーテルプレポリマーを包含する。
例えば、本開示によって提供されるポリチオエーテルプレポリマーは:
(a)式(6)のジチオールを含むポリチオール:
HS−R−SH (6)
(式中、
各Rは、C2−10アルカンジイル、C6−8シクロアルカンジイル、C6−10アルカンシクロアルカンジイル、C5−8ヘテロシクロアルカンジイル又は−[(−CHR−)−X−]−(−CHR−)−を含み、式中、
各pは独立して、2〜6の整数であり、
qは、1〜5の整数であり、
rは、2〜10の整数であり、
各Rは、水素及びメチルから独立して選択され、
各Xは独立して、−O−、−S−及び−NR−から選択され、式中、Rは、水素及びメチルから選択される);並びに
(b)式(2)のヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテル:
CH=CH−(CH−O−(CH−CH(−OH)−CH−S−R−S−CH−CH(−OH)−(CH−O−(CH−CH=CH (2)
(式中、
各nは独立して、1〜4の整数であり、及び
は、C2−6 n−アルカンジイル、C3−6分枝アルカンジイル、C6−8シクロアルカンジイル、C6−10アルカンシクロアルカンジイル又は−[(−CH−)−X−]−(−CH−)−を含み、式中、
各Xは、−O−、−S−及び−S−S−から独立して選択され、
各pは独立して、2〜6の整数であり、
qは、1〜5の整数であり、
rは、2〜6の整数である)
を含む反応物の反応生成物を含むことができる。
ポリチオールは、ジチオール、3〜6のチオール官能価を有するポリチオール、又は、ジチオールと3〜6のチオール官能価を有するポリチオールとの組合せを含むことができる。
例えば、式(6)のポリチオール及び式(2)のヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテルに加えて、本開示によって提供されるポリチオエーテルプレポリマーを調製するために使用される反応物は、式(7)のポリチオール:
B(−V) (7)
をさらに含むことができ、
式中、
Bは、z価の多官能化剤B(−V)のコアを構成し、
zは、3〜6の整数であり、及び
各−Vは独立して、末端アルケニル基又は末端チオール基を含む部分である。
式(7)の構造を有する多官能化剤において、zは3、4、5又は6であることができる。
式(7)の構造を有する多官能化剤において、各Vは末端アルケニル基を含むことができる。式(7)の構造を有する多官能化剤において、各Vは末端チオール基を含むことができる。多官能性チオール末端ポリチオエーテルプレポリマーの調製に好適な多官能化剤として、3官能化剤、即ちzが3である化合物を挙げることができる。好適な3官能化剤としては、例えば米国特許出願公開第2010/0010133号に開示されているような、トリアリルシアヌラート(TAC)、1,2,3−プロパントリチオール、イソシアヌラート含有トリチオール及びその組合せが挙げられる。他の有用な多官能化剤としては、トリメチロールプロパントリビニルエーテル並びに米国特許第4,366,307号、第4,609,762号及び第5,225,472号に記載されているポリチオールが挙げられる。多官能化剤の混合物も使用され得る。
本開示によって提供されるポリチオエーテルプレポリマーは、プレポリマー主鎖に組み入れられたヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテルを含むことができる。
本開示によって提供されるポリチオエーテルプレポリマーは、ポリチオール又はポリチオール同士の組み合わせ、及びヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテル又はヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテル同士の組み合わせを含む反応物の反応生成物を含むことができる。
本開示によって提供されるポリチオエーテルプレポリマーは、ポリチオール又はポリチオール同士の組合せ、ヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテル又はヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテル同士の組合せ、及びジビニルエーテル又はジビニルエーテル同士の組合せを含む反応物の反応生成物を含むことができる。
ポリチオールは、ジチオール、3〜6のチオール官能価を有するポリチオール、又は、ジチオールと3〜6のチオール官能価を有するポリチオールとの組合せを含むことができる。
本開示によって提供されるポリチオエーテルプレポリマーは:
(a)式(6)のジチオールを含むポリチオール:
HS−R−SH (6)
(式中、各Rは独立して、C2−10アルカンジイル、C6−8シクロアルカンジイル、C6−10アルカンシクロアルカンジイル、C5−8ヘテロシクロアルカンジイル又は−[(−CHR−)−X−]−(−CHR−)−を含み、式中、
各pは独立して、2〜6の整数であり、
qは、1〜5の整数であり、
rは、2〜10の整数であり、
各Rは、水素及びメチルから独立して選択され、
各Xは独立して、−O−、−S−及び−NR−から選択され、式中、Rは、水素及びメチルから選択される);並びに
(b)式(2)のヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテル:
CH=CH−(CH−O−(CH−CH(−OH)−CH−S−R−S−CH−CH(−OH)−(CH−O−(CH−CH=CH (2)
(式中、
各nは独立して、1〜4の整数であり、及び
は、C2−6 n−アルカンジイル、C3−6分枝アルカンジイル、C6−8シクロアルカンジイル、C6−10アルカンシクロアルカンジイル又は−[(−CH−)−X−]−(−CH−)−を含み、式中、
各Xは、−O−及び−S−から独立して選択され、
各pは独立して、2〜6の範囲に及ぶ整数であり、
qは、1〜5の整数であり、
rは、2〜6の整数である)
を含む反応物の反応生成物を含むことができる。
本開示によって提供されるポリチオエーテルプレポリマーは:
(a)式(6)のジチオールを含むポリチオール:
HS−R−SH (6)
(式中、各Rは独立して、C2−10アルカンジイル、C6−8シクロアルカンジイル、C6−10アルカンシクロアルカンジイル、C5−8ヘテロシクロアルカンジイル又は−[(−CHR−)−X−]−(−CHR−)−を含み、式中、
各pは独立して、2〜6の整数であり、
qは、1〜5の整数であり、
rは、2〜10の整数であり、
各Rは、水素及びメチルから独立して選択され、
各Xは独立して、−O−、−S−及び−NR−から選択され、式中、Rは、水素及びメチルから選択される);
(b)式(2)のヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテル:
CH=CH−(CH−O−(CH−CH(−OH)−CH−S−R−S−CH−CH(−OH)−(CH−O−(CH−CH=CH (2)
(式中、
各nは独立して、1〜4の整数であり、及び
は、C2−6 n−アルカンジイル、C3−6分枝アルカンジイル、C6−8シクロアルカンジイル、C6−10アルカンシクロアルカンジイル又は−[(−CH−)−X−]−(−CH−)−を含み、式中、
各Xは、−O−及び−S−から独立して選択され、
各pは独立して、2〜6の範囲に及ぶ整数であり、
qは、1〜5の整数であり、
rは、2〜6の整数である);並びに
(c)式(3)のジビニルエーテル:
CH=CH−O−(−R−O−)−CH=CH (3)
(式中、
mは、0〜50であり、及び
各Rは独立して、C2−6 n−アルカンジイル、C3−6分枝アルカンジイル、C6−8シクロアルカンジイル、C6−10アルカンシクロアルカンジイル又は−[(−CH−)−O−]−(−CH−)−を含み、式中、
pは、2〜6の範囲に及ぶ整数であり、
qは、1〜5の整数であり、及び
rは、2〜10の整数である)
を含む反応物の反応生成物を含むことができる。
ジチオール及びヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテルは、本明細書に開示されるもののいずれかを含むことができる。
反応物は、式(7)の多官能化剤をさらに含むことができ:
B(−V) (7)
式中、
Bは、z価の多官能化剤B(−V)のコアを表し、
zは、3〜6の整数であり、及び
各−Vは、末端チオール基又は末端アルケニル基を含む部分である。
式(7)の多官能化剤は、チオール末端多官能化剤と呼ぶこともできる。式(7)の好適なポリチオールの例としては、1,2,3−プロパントリチオールが挙げられる。
式(7)のポリアルケニル化合物は、アルケニル末端化多官能化剤と呼ぶこともできる。式(7)の好適なポリアルケニル官能化剤の例としては、TACが挙げられる。ポリアルケニル官能化剤は、本開示によって提供される多官能性ヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテルを含み得る。
反応物は、ほぼ化学量論的比である、チオール基のアルケニル基に対する比を含むことができる。
チオール基は、ジチオールを含むポリチオール及びチオール末端化多官能化剤から誘導されたものを含むことができる。
反応物のアルケニル成分は、ヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテル、ジビニルエーテル及びアルケニル末端化多官能化剤を含む。アルケニル成分は、20mol%〜80mol%のヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテルを含むことができ、残りはジビニルエーテルである。例えば、アルケニル成分は、40mol%のヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテル及び60mol%のジビニルエーテルを含むことができる。アルケニル成分は、30mol%〜70mol%、40mol%〜60mol%又は45mol%〜55mol%のヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテルを含むことができ、残りはジビニルエーテルである。
反応物を好適な触媒の存在下で高められた温度にて反応させて、ヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテル含有ポリチオエーテルプレポリマーを得ることができる。
好適な触媒の例としては、第3級アミン触媒が挙げられる。好適な第3級アミン触媒の例としては、N,N−ジメチルエタノールアミン(DMEA)、トリエチレンジアミン(TEDA)、ビス(2−ジメチルアミノエチル)エーテル(BDMEE)、N−エチルモルホリン、N’,N’−ジメチルピペラジン、N,N,N’,N’,N’−ペンタメチルジエチレントリアミン(PMDETA)、N,N−ジメチルシクロヘキシルアミン(DMCHA)、N,N−ジメチルベンジルアミン(DMBA)、N,N−ジメチルセチルアミン、N,N,N’,N”,N”−ペンタメチル−ジプロピレン−トリアミン(PMDPTA)、トリエチルアミン、1−(2−ヒドロキシプロピル)イミダゾール、1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ−7−エン・バイカーボナート(DBU)、1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン(DABCO(登録商標))、例えばDABCO(登録商標)33−LV(Air Products and Chemicals)が挙げられる。
式(6)のジチオールにおいて、Rは、C2−6 n−アルカンジイル、例えばエタン−ジイル、n−プロパン−ジイル、n−ブタン−ジイル、n−ペンタン−ジイル又はn−ヘキサン−ジイルであることができる。
式(6)のジチオールにおいて、Rは−[(−CHR−)−X−]−(−CHR−)−であることができる。
式(6)のジチオールにおいて、Rは−[(−CHR−)−X−]−(−CHR−)−であることができ、式中、少なくとも1つのRは−CHであることができる。
式(6)のジチオールにおいて、Rは−[(−CH−)−X−]−(−CH−)−であることができる。
式(6)のジチオールにおいて、Rは−[(−CH−)−X−]−(−CH−)−であることができ、各Xは−O−であることができる。
式(6)のジチオールにおいて、Rは−[(−CH−)−X−]−(−CH−)−であることができ、各Xは−S−であることができる。
式(6)のジチオールにおいて、Rは−[(−CH−)−X−]−(−CH−)−であることができ、各pは2であることができ、rは2であることができる。
式(6)のジチオールにおいて、Rは−[(−CH−)−X−]−(−CH−)−であることができ、式中、pは1、2、3、4又は5であることができる。
式(6)のジチオールにおいて、Rは−[(−CH−)−X−]−(−CH−)−であることができ、式中、qは1、2、3、4又は5であることができる。
式(6)のジチオールにおいて、Rは−[(−CH−)−X−]−(−CH−)−であることができ、式中、rは1、2、3、4又は5であることができる。
式(6)のジチオールにおいて、Rは−[(−CH−)−X−]−(−CH−)−であることができ、式中、各pは2であることができ、rは2であることができる。qは1、2、3、4又は5であることができる。
式(6)のジチオールにおいて、Rは−[(−CH−)−X−]−(−CH−)−であることができ、式中、各Xは−S−であることができ、各pは2であることができ、rは2であることができる。qは1、2、3、4又は5であることができる。
式(6)のジチオールにおいて、Rは−[(−CH−)−X−]−(−CH−)−であることができ、式中、各Xは−O−であることができ、各pは2であることができ、rは2であることができる。qは1、2、3、4又は5であることができる。
好適なジチオールの例としては、ジメルカプトジエチルスルフィド(DMDS)(式(6)において、Rは−[(−CH−)−X−]−(CH−であり、式中、pは2であり、rは2であり、qは1であり、Xは−S−である)、ジメルカプトジオキサオクタン(DMDO)(式(6)において、Rは−[(−CH−)−X−]−(CH−であり、式中、pは2であり、qは2であり、rは2であり、Xは−O−である)及び1,5−ジメルカプト−3−オキサペンタン(式(6)において、Rは−[(−CH−)−X−]−(CH−であり、式中、pは2であり、rは2であり、qは1であり、Xは−O−である)が挙げられる。
式(6)の好適なジチオールの他の例としては、1,2−エタンジチオール、1,2−プロパンジチオール、1,3−プロパンジチオール、1,3−ブタンジチオール、1,4−ブタンジチオール、2,3−ブタンジチオール、1,3−ペンタンジチオール、1,5−ペンタンジチオール、1,6−ヘキサンジチオール、1,3−ジメルカプト−3−メチルブタン、ジペンテンジメルカプタン、エチルシクロヘキシルジチオール(ECHDT)、ジメルカプトジエチルスルフィド、メチル置換ジメルカプトジエチルスルフィド、ジメチル置換ジメルカプトジエチルスルフィド、ジメルカプトジオキサオクタン、1,5−ジメルカプト−3−オキサペンタン及び上述のいずれかの組合せが挙げられる。ジチオールは、低級(例えばC1−6)アルキル基、低級アルコキシ基及びヒドロキシル基から選択される1個以上のペンダント基を有し得る。好適なアルキルペンダント基としては、例えばC1−6直鎖アルキル、C3−6分枝アルキル、シクロペンチル及びシクロヘキシルが挙げられる。
ペンダントメチル基を有するジチオールの例としては、メチル置換DMDS、例えばHS−CHCH(−CH)−S−CHCH−SH、HS−CH(−CH)CH−S−CHCH−SH並びにジメチル置換DMDS、例えばHS−CHCH(−CH)−S−CHCHCH−SH及びHS−CH(−CH)CH−S−CHCH(−CH)−SHが挙げられる。
本開示によって提供されるヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテルは、式(2)の構造を有することができ:
CH=CH−(CH−O−(CH−CH(−OH)−CH−S−R−S−CH−CH(−OH)−(CH−O−(CH−CH=CH (2)
式中、
各nは独立して、1〜4の整数であり、及び
は、C2−6 n−アルカンジイル、C3−6分枝アルカンジイル、C6−8シクロアルカンジイル、C6−10アルカンシクロアルカンジイル又は−[(−CH−)−X−]−(−CH−)−を含み、式中、
各Xは、−O−、−S−及び−S−S−から独立して選択され、
各pは独立して、2〜6の範囲に及ぶ整数であり、
qは、1〜5の整数であり、並びに
rは、2〜6の整数である。
式(2)のヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテルにおいて、各nは、1、2、3又は4であることができる。
式(2)のヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテルにおいて、Rは、C2−6 n−アルカンジイル、例えばエタン−ジイル、n−プロパン−ジイル、n−ブタン−ジイル、n−ペンタン−ジイル又はn−ヘキサン−ジイルであることができる。
式(2)のヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテルにおいて、Rは−[(−CH−)−X−]−(−CH−)−であることができる。
式(2)のヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテルにおいて、Rは−[(−CH−)−X−]−(−CH−)−であることができ、式中、各Xは−O−であることができ、各Xは−S−であることができ、又は各Xは−S−S−であることができる。
式(2)のヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテルにおいて、Rは−[(−CH−)−X−]−(−CH−)−であることができ、式中、各pは2であることができ、rは2であることができる。
式(2)のヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテルにおいて、Rは、−[(−CH−)−X−]−(−CH−)−であることができ、式中、qは1、2、3、4又は5であることができる。
式(2)のヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテルにおいて、Rは−[(−CH−)−X−]−(−CH−)−であることができ、式中、各pは2であることができ、rは2であることができる。qは1、2、3、4又は5であることができる。
式(2)のヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテルにおいて、Rは−[(−CH−)−X−]−(−CH−)−であることができ、式中、各Xは−S−であることができ、各pは2であることができ、rは2であることができる。qは1、2、3、4又は5であることができる。
式(2)のヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテルにおいて、Rは−[(−CH−)−X−]−(−CH−)−であることができ、式中、各Xは−O−であることができ、各pは2であり、rは2であることができる。qは1、2、3、4又は5であることができる。
式(2)のヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテルにおいて、Rは−[(−CH−)−X−]−(−CH−)−であることができ、式中、各Xは−S−S−であることができる。
好適なヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテルの例としては、3,10,13,20−テトラオキサ−7,16−ジチアトリコサ−1,2−ジエン−5,18−ジオール、4,18−ジオキサ−8,11,14−トリチアヘニコサ−1,20−ジエン−6,16−ジオール、4,11,18−トリオキサ−8,14−ジチアヘニコサ−1,20−ジエン−6,16−ジオール及び4,15−ジオキサ−8,11−ジチアオクタデカ−1,17−ジエン−6,13−ジオール並びに上述のいずれかの組合せが挙げられる。
ヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテルは、式(2b)、式(2c)、式(2d)、式(2e)又は上述のいずれかの組合せの構造を有することができる:
CH=CH−CH−O−CH−CH(−OH)−CH−S−(CH−O−(CH−O−(CH−S−CH−CH(−OH)−CH−O−CH−CH=CH (2b)
CH=CH−CH−O−CH−CH(−OH)−CH−S−(CH−S−(CH−S−CH−CH(−OH)−CH−O−CH−CH=CH (2c)
CH=CH−CH−O−CH−CH(−OH)−CH−S−(CH−O−(CH−S−CH−CH(−OH)−CH−O−CH−CH=CH (2d)
CH=CH−CH−O−CH−CH(−OH)−CH−S−(CH−S−CH−CH(−OH)−CH−O−CH−CH=CH (2e)。
本開示によって提供されるヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテルは、室温にて液体であることができる。ヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテルは、200ダルトン〜2,000ダルトン、200ダルトン〜1,500ダルトン、200ダルトン〜1,000ダルトン、200ダルトン〜800ダルトン又は300ダルトン〜500ダルトンの数平均分子量を有することができる。数平均分子量は、ヨウ素滴定を使用する末端基分析によって求めることができる。
ヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテルは、塩基の存在下で高められた温度にて、ジチオールをエポキシビニルエーテルと反応させることによって、調製することができる。
ヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテルは、ジチオールをエポキシビニルエーテルと反応させることによって、調製することができる。
ヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテルは:
(a)式(6)のジチオール:
HS−R−SH (6)
(式中、
は、C2−6 n−アルカンジイル、C3−6分枝アルカンジイル、C6−8シクロアルカンジイル、C6−10アルカンシクロアルカンジイル又は−[(−CH−)−X−]−(−CH−)−を含み、式中、
各Xは、−O−、−S−及び−S−S−から独立して選択され、
各pは独立して、2〜6の整数であり、
qは、1〜5の整数であり、
rは、2〜6の整数である);並びに
(b)式(8)の構造を有する化合物:

(式中、各nは独立して、1〜4の整数である)
を含む反応物の反応生成物を含むことができる。
部分−CH(−O−CH−)はエポキシ基を表す。
式(6)の化合物において、Rは、C2−6 n−アルカンジイル、例えばエタン−ジイル、n−プロパン−ジイル、n−ブタン−ジイル、n−ペンタン−ジイル又はn−ヘキサン−ジイルであることができる。
式(6)の化合物において、Rは−[(−CH−)−X−]−(−CH−)−であることができる。
式(6)の化合物において、Rは−[(−CH−)−X−]−(−CH−)−であることができ、式中、各Xは−O−であることができ、又は各Xは−S−S−であることができる。
式(6)の化合物において、Rは−[(−CH−)−X−]−(−CH−)−であることができ、式中、各Xは−S−であることができる。
式(6)の化合物において、Rは−[(−CH−)−X−]−(−CH−)−であることができ、式中、各pは2であることができ、rは2であることができる。
式(6)の化合物において、Rは−[(−CH−)−X−]−(−CH−)−であることができ、式中、qは1、2、3、4又は5であることができる。
式(6)の化合物において、Rは−[(−CH−)−X−]−(−CH−)−であることができ、式中、各pは2であることができ、rは2であることができる。qは1、2、3、4又は5であることができる。
式(6)の化合物において、Rは−[(−CH−)−X−]−(−CH−)−であることができ、式中、各Xは−S−であることができ、各pは2であることができ、rは2であることができる。qは1、2、3、4又は5であることができる。
式(6)の化合物において、Rは−[(−CH−)−X−]−(−CH−)−であることができ、式中、各Xは−O−であることができ、各pは2であることができ、rは2であることができる。qは1、2、3、4又は5であることができる。
式(6)の化合物において、Rは−[(−CH−)−X−]−(−CH−)−であることができ、少なくとも1つのXは−O−であることができ、少なくとも1つのXは−S−であることができる。
式(6)の化合物は、ジメルカプトジオキサオクタン(3,6−ジオキサ−1,8−オクタンジチオール、DMDO)、ジメルカプトジエチルスルフィド(2,2’−チオビス(エタン−1−チオール)、DMDS)、2,2’−オキシビス(エタン−1−チオール)、1,2−エタンジチオール又は上述のいずれかの組合せを含むことができる。
式(6)の化合物は、式(6a)、式(6b)、式(6c)、式(6d)、式(6e)の化合物:
HS−(CH−O−(CH−O−(CH−SH (6a)
HS−(CH−S−(CH−SH (6b)
HS−(CH−O−(CH−SH (6c)
HS−(CH−SH (6d)
HS−(CH−O−(CH−S−(CH−SH (6e)
又は上述のいずれかの組合せを含むことができる。
式(8)の化合物は、エポキシビニルエーテルと呼ぶことができる。
式(8)のエポキシビニルエーテルにおいて、nは1、2、3又は4であることができる。式(8)のエポキシビニルエーテルにおいて、nは1であることができる。
例えば、式(8)のエポキシビニルエーテルは、2−((アリルオキシ)メチル)オキシラン(アリルグリシジルエーテル)、2−(2−(アリルオキシ)エチル)オキシラン、2−(3−(アリルオキシ)プロピル)オキシラン又は上述のいずれかの組合せであることができる。
ヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテルは、塩基の存在下で高められた温度にて、ジチオールをエポキシビニルエーテルと反応させることによって、調製することができる。
ジビニルエーテルは、式(3)の構造を有することができ:
CH=CH−O−(−R−O−)−CH=CH (3)
式中、
mは0〜50であり、及び
各Rは独立して、C2−6 n−アルカンジイル、C3−6分枝アルカンジイル、C6−8シクロアルカンジイル、C6−10アルカンシクロアルカンジイル又は−[(−CH−)−O−]−(−CH−)−を含み、式中、
各pは独立して、2〜6の範囲に及ぶ整数であり、
qは、1〜5の整数であり、及び
rは、2〜10の整数である。
式(3)のジビニルエーテルにおいて、mは0〜50の整数、例えば1〜6の整数、1〜4の整数、又は1〜3の整数であることができる。
式(3)のジビニルエーテルにおいて、mは、1、2、3、4、5又は6であることができる。
式(3)のジビニルエーテルにおいて、各Rは独立して、C2−6アルカンジイル、例えば1,2−エタン−ジイル、1,3−プロパン−ジイル、1,4−ブタン−ジイル、1,5−ペンタン−ジイル又は1,6−ヘキサン−ジイルであることができる。
式(3)のジビニルエーテルにおいて、各Rは−[(−CH−)−O−]−(−CH−)−であることができる。
式(3)のジビニルエーテルにおいて、各Rは−[(−CH−)−O−]−(−CH−)−であることができ、式中、各pは2であることができ、各rは2であることができ、qは1、2、3、4、又は5であることができる。
好適なジビニルエーテルの例としては、ジビニルエーテル、エチレングリコールジビニルエーテル(EG−DVE)、ブタンジオールジビニルエーテル(BD−DVE)、ヘキサンジオールジビニルエーテル(HD−DVE)、ジエチレングリコールジビニルエーテル(DEG−DVE)、トリエチレングリコールジビニルエーテル(TEG−DVE)、テトラエチレングリコールジビニルエーテル及びシクロヘキサンジメタノールジビニルエーテルが挙げられる。
好適なジビニルエーテルとしては、例えば、1〜4個のオキシアルカンジイル基からなどの、少なくとも1個のオキシアルカンジイル基を有する化合物、即ち、式(3)におけるmが1〜4の整数である化合物が挙げられる。式(3)におけるMは、2〜4の範囲に及ぶ整数であることができる。1分子当たりのオキシアルカンジイル単位数の非整数平均値によって特徴付けられる、市販のジビニルエーテル混合物を使用することも可能である。このため、式(3)におけるmは、0〜10.0の範囲、例えば1.0〜10.0の範囲、1.0〜4.0の範囲又は2.0〜4.0の範囲の有理数値をとることもできる。
好適なジビニルエーテルの例としては、ジビニルエーテル、エチレングリコールジビニルエーテル(EG−DVE)(式(3)におけるRがエタンジイルであり、mが1である)、ブタンジオールジビニルエーテル(BD−DVE)(式(3)におけるRがブタンジイルであり、mが1である)、ヘキサンジオールジビニルエーテル(HD−DVE)(式(3)におけるRがヘキサンジイルであり、mが1である)、ジエチレングリコールジビニルエーテル(DEG−DVE)(式(3)におけるRがエタンジイルであり、mが2である)、トリエチレングリコールジビニルエーテル(式(3)におけるRがエタンジイルであり、mが3である)、テトラエチレングリコールジビニルエーテル(TEG−DVE)(式(3)中のRがエタンジイルであり、mが4である)、シクロヘキサンジメタノールジビニルエーテル、ポリテトラヒドロフリルジビニルエーテル、トリビニルエーテルモノマー、例えばトリメチロールプロパントリビニルエーテル、4官能性エーテルモノマー、例えばペンタエリスリトールテトラビニルエーテル及び2種以上のこのようなジビニルエーテルモノマーの組合せが挙げられる。ジビニルエーテルは、アルキル基、ヒドロキシル基、アルコキシ基及びアミノ基から選択される1個以上のペンダント基を有し得る。
式(3)におけるRがC3−6分枝アルカンジイルである、ジビニルエーテルは、ポリヒドロキシ化合物をアセチレンと反応させることによって調製され得る。この種のジビニルエーテルの例として、式(3)におけるRがアルキル置換メタンジイル基、例えば−CH(CH)−である化合物(例えばPluriol(登録商標)のブレンド、例えば式(3)におけるRがエタンジイルであり、mが3.8である、Pluriol(登録商標)E−200ジビニルエーテル(BASF社))又はアルキル置換エタンジイル(例えば−CHCH(CH)−、例えばDPE−2及びDPE−3を含むDPEポリマー性ブレンド、International Specialty Products)が挙げられる。
他の有用なジビニルエーテルとしては、式(3)におけるRがポリテトラヒドロフリル(ポリ−THF)又はポリオキシアルカンジイルである化合物、例えば平均約3個のモノマー単位を有する化合物が挙げられる。
式(2)のヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテルは2官能性である。本開示によって提供されるヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテルは、2より大きい官能価、例えば3〜6の官能価を有する多官能性ヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテルも含む。
例えば、ヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテルは、式(7)の構造を有することができ:
B(−V) (7)
式中、
Bは、z価の多官能化剤B(−V)のコアを構成し、
zは、3〜6の整数であり、及び
各−Vは、末端ヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテル基を含む部分である。
多官能性ヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテルは、式(2)のヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテルから誘導することができる。
例えば、多官能性ヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテルは、式(10)の構造を有することができ:
{CH=CH−(CH−O−(CH−CH(−OH)−CH−S−R−S−CH−CH(−OH)−(CH−O−(CHn+2−V’−}B (10)
式中、n及びRは、式(2)と同様に定義され、z及びBは、式(7)と同様に定義され、V’は、Vとアルケニル基の反応から誘導することができる。
式(10)の多官能性ヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテルにおいて、B(−V)は、1,2,3プロパントリチオール及びイソシアヌラート含有トリチオールなどの、本明細書に開示されるもののいずれかなどのポリチオールであることができる。
式(10)の多官能性ヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテルは、式(2)のヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテルをチオール末端化多官能化剤B(−V)と、好適な触媒、例えばアミン触媒の存在下で反応させることによって調製することができる。
多官能性ヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテルを使用して、本開示によって提供されるヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテル含有ポリチオエーテルプレポリマーを調製することができる。例えば、反応物は、アルケニル成分の一部として、多官能性ヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテルを含むことができる。多官能性ヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテルは、2より大きい官能価を有する唯一の多官能性反応物であることができるか、又はチオール末端化多官能化剤と組み合わせて使用され得る。
例えば、本開示によって提供されるポリチオエーテルプレポリマーは:
(a)ポリチオールであって、式(6)のジチオール、式(7)のポリチオール又はその組合せを含むポリチオール:
HS−R−SH (6)
(式中、RはC2−10アルカンジイル、C6−8シクロアルカンジイル、C6−10アルカンシクロアルカンジイル、C5−8ヘテロシクロアルカンジイル又は−[(−CHR−)−X−]−(−CHR−)−,を含み、式中、
各pは独立して、2〜6の整数であり、
qは、1〜5の整数であり、
rは、2〜10の整数であり、
各Rは、水素及びメチルから独立して選択され、並びに
各Xは独立して、−O−、−S−及び−NR−から選択され、式中、Rは、水素及びメチルから選択される);
B(−V) (7)
(式中、
Bは、z価の多官能化剤B(−V)のコアを構成し、
zは、3〜6の整数であり、及び
各−Vは独立して、末端アルケニル基又は末端チオール基を含む部分である);
(b)ヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテルであって、式(2)のヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテル、式(10)のヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテル又はその組合せを含む、ヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテル:
CH=CH−(CH−O−(CH−CH(−OH)−CH−S−R−S−CH−CH(−OH)−(CH−O−(CH−CH=CH (2)
(式中、
各nは独立して、1〜4の整数であり、及び
は、C2−6 n−アルカンジイル、C3−6分枝アルカンジイル、C6−8シクロアルカンジイル、C6−10アルカンシクロアルカンジイル又は−[(−CH−)−X−]−(−CH−)−を含み、式中、
各Xは、−O−、−S−及び−S−S−から独立して選択され、
各pは独立して、2〜6の整数であり、
qは、1〜5の整数であり、並びに
rは、2〜6の整数である);
{CH=CH−(CH−O−(CH−CH(−OH)−CH−S−R−S−CH−CH(−OH)−(CH−O−(CHn+2−V’−}B (10)
(式中、
Bは、z価の多官能化剤B(−V)のコアを構成し、
zは、3〜6の整数であり、及び
各−Vは独立して、末端アルケニル基又は末端チオール基を含む部分である);並びに
(c)式(3)のジビニルエーテル:
CH=CH−O−(−R−O−)−CH=CH (3)
(式中、
mは0〜50であり、及び
各Rは独立して、C2−6 n−アルカンジイル、C3−6分枝アルカンジイル、C6−8シクロアルカンジイル、C6−10アルカンシクロアルカンジイル又は−[(−CH−)−O−]−(−CH−)−を含み、式中、
各pは独立して、2〜6の範囲に及ぶ整数であり、
qは、1〜5の整数であり、及び
rは、2〜10の整数である)
を含む反応物の反応生成物を含むことができる。
多官能性ヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテルは、特定の硬化化学に適した、好適な官能基で終端させることもできる。例えば、多官能性ヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテルは、末端チオール基、エポキシ基、イソシアナート基、ヒドロキシル基、アミノ基又はマイケル受容体基を含むことができる。多官能性ヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテルは、式(10a)の構造を有することができ:
{R−(CH−(CH−O−(CH−CH(−OH)−CH−S−R−S−CH−CH(−OH)−(CH−O−(CHn+2−V’−}B (10a)
式中、n及びRは、式(2)と同様に定義され、z及びBは、式(7)と同様に定義され、V’はVとアルケニル基の反応から誘導することができ、各Rは好適な末端官能基を含む。
本開示によって提供されるポリチオエーテルプレポリマーは、室温にて液体であり、例えば−20℃未満、−30℃未満又は−40℃未満のガラス転移温度Tgを有することができる。ガラス転移温度Tgは、示差走査熱量測定(DSC)により、10℃/分の温度勾配を使用して求め、Tgは吸熱が開始する温度として確認された。又は、Tgは、TA Instruments Q800装置を使用して動的質量分析(DMA)により、周波数1Hz、振幅20ミクロン及び−80℃〜25℃の温度傾斜で求め、Tgはtanδ曲線のピークとして確認された。
ポリチオエーテルプレポリマーは、Brookfield CAP 2000粘度計を使用して、スピンドル#6を使用し、25℃にて300rpmにて測定して、20ポアズ〜500ポアズ、20ポアズ〜200ポアズ又は40ポアズ〜120ポアズの粘度を有することができる。
本開示によって提供されるポリチオエーテルプレポリマーは、数平均分子量及び/又は分子量分布によって特徴付けることができる。ポリチオエーテルプレポリマーは、500ダルトン〜20,000ダルトン、2,000ダルトン〜5,000ダルトン又は1,000ダルトン〜4,000ダルトンの範囲に及ぶ数平均分子量を示すことができる。ポリチオエーテルプレポリマーは、1〜20又は1〜5の範囲に及ぶ多分散性(Mw/Mn、重量平均分子量/数平均分子量)を示すことができる。ポリチオエーテルプレポリマーの数平均分子量及び分子量分布は、ヨウ素滴定を使用する末端基分析によって特徴付けることができる。
本開示によって提供される組成物は、本開示によって提供されるポリチオエーテルプレポリマー、例えば式(1)のポリチオエーテルプレポリマー、式(1c)及び/若しくは式(1d)のチオール末端ポリチオエーテルプレポリマー、式(1a)及び/若しくは式(1b)の末端修飾ポリエーテルエーテルプレポリマー又は上述のいずれかの組合せを含むことができる。
組成物は、本開示によって提供されるポリチオエーテルプレポリマーを唯一のプレポリマーとして含むことができるか、又は追加のヒドロキシル含有プレポリマーを含有し得る。例えば、本開示によって提供されるヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテル含有ポリチオエーテルプレポリマーに加えて、組成物は、式(11a)及び/若しくは式(11b)のチオール末端ポリチオエーテルプレポリマーを含み得て、又は硬化化学に応じて、式(11c)及び/若しくは式(11d)の末端修飾ポリチオエーテルプレポリマーを含み得て:
HS−R−[−S−(CH−O−(R−O)−(CH−S−R−]−SH (11a)
{HS−R−[−S−(CH−O−(R−O)−(CH−S−R−]−S−V’−}B (11b)
−S−R−[−S−(CH−O−(R−O)−(CH−S−R−]−S−R (11c)
{R−S−R−[−S−(CH−O−(R−O)−(CH−S−R−]−S−V’−}B (11d)
式中、
各Rは、C2−10アルカンジイル、C6−8シクロアルカンジイル、C6−14アルカンシクロアルカンジイル、C5−8ヘテロシクロアルカンジイル又は−[(−CHR−)−X−]−(−CHR−)−を含み、式中、
pは、2〜6の整数であり、
qは、1〜5の整数であり、
rは、2〜10の整数であり、
各Rは、水素及びメチルから独立して選択され、並びに
各Xは、−O−、−S−及び−NR−から独立して選択され、式中、Rは水素及びメチルから選択され、
各Rは、C1−10アルカンジイル、C6−8シクロアルカンジイル、C6−14アルカンシクロアルカンジイル又は−[(−CHR−)−X−]−(−CHR−)−を含み、式中、p、q、r、R及びXは、Rについて定義した通りであり、
mは、0〜50の整数であり、
nは、1〜60の整数であり、
Bは、z価の多官能化剤B(−V)のコアを表し、式中、
zは、3〜6の整数であり、及び
各Vは、チオール基と反応性である末端基を含む基であり、及び
各−V’−は、−Vとチオールの反応から誘導される。
式(11a)〜(11d)のプレポリマーにおいて、Rは−[(−CH−)−X−]−(CH−であることができ、式中、pは2であることができ、Xは−O−であることができ、qは2であることができ、rは2であることができ、Rはエタンジイルであることができ、mは2であることができ、nは9であることができる。
式(11a)〜(11d)のプレポリマーにおいて、RはC2−6アルカンジイル及び−[−(CHR)−X−]−(CHR)−から選択することができる。
式(11a)〜(11d)のプレポリマーにおいて、Rは−[−(CHR)−X−]−(CHR)であることができ、式中、Xは−O−であることができ、又はXは−S−であることができる。
式(11a)〜(11d)のプレポリマーにおいて、Rは、−[−(CHR)−X−]−(CHR)−であることができ、pは2であることができ、rは2であることができ、qは1であることができ、Xは−S−であることができる。又はpは2であることができ、qは2であることができ、rは2であることができ、Xは−O−であることができる。又はpは2であることができ、rは2であることができ、qは1であることができ、Xは−O−であることができる。
が−[−(CHR)−X−]−(CHR)−であることができる、式(11a)〜(11d)のプレポリマーにおいて、各Rは水素であることができるか、又は少なくとも1個のRはメチルであることができる。
式(11a)〜(11d)のプレポリマーにおいて、各Rは同じであることができ、又は少なくとも1つのRが異なることができる。
様々な方法を使用して、このようなポリチオエーテルプレポリマーを調製することができる。好適なチオール末端ポリチオエーテルプレポリマーの例及びそれらの製造方法は、例えば米国特許第6,172,179号に記載されている。このようなチオール末端ポリチオエーテルプレポリマーは、2官能性、即ち2個のチオール末端基を有する直鎖プレポリマー、又は多官能性、即ち3個以上のチオール末端基を有する分枝プレポリマーであり得る。チオール末端ポリチオエーテルプレポリマーは、2官能性及び多官能性チオール末端ポリチオエーテルプレポリマーの組合せも含み得る。好適なチオール末端ポリチオエーテルプレポリマーは、例えばPRC−DeSoto International Inc.製のPermapol(登録商標)P3.1Eとして市販されている。
好適なチオール末端ポリチオエーテルプレポリマーは、ジビニルエーテル又はジビニルエーテルの混合物を過剰量のジチオール又はジチオールの混合物と反応させることによって製造され得る。例えば、チオール末端ポリチオエーテルプレポリマーの調製での使用に好適なジチオールとしては、式(5)のジチオール、本明細書に開示する他のジチオール又は本明細書に開示するジチオールのいずれかの組合せが挙げられる。
ジチオールは、式(6)の構造を有することができ:
HS−R−SH (6)
式中、
は、C2−6アルカンジイル、C6−8シクロアルカンジイル、C6−10アルカンシクロアルカンジイル、C5−8ヘテロシクロアルカンジイル又は−[−(CHR−X−]−(CHR−を含み、
式中、
各Rは、水素及びメチルから独立して選択され、
各Xは、−O−、−S−、−NH−及び−N(−CH)−から独立して選択され、
pは、2〜6の整数であり、
qは、1〜5の整数であり、並びに
rは、2〜10の整数である。
チオール末端ポリチオエーテルプレポリマーの調製に好適なジビニルエーテルとしては、式(3)のジビニルエーテルが挙げられ:
CH=CH−O−(−R−O−)−CH=CH (3)
式中、式(3)のRは、C2−6 n−アルカンジイル基、C3−6分枝アルカンジイル基、C6−8シクロアルカンジイル基、C6−10アルカンシクロアルカンジイル基又は−[(−CH−)−O−]−(−CH−)−を含み、式中、pは、2〜6の範囲に及ぶ整数であり、qは、1〜5の整数であり、及びrは、2〜10の整数である。式(3)のジビニルエーテルにおいて、Rは、C2−6 n−アルカンジイル基、C3−6分枝アルカンジイル基、C6−8シクロアルカンジイル基、C6−10アルカンシクロアルカンジイル基又は−[(−CH−)−O−]−(−CH−)−であることができる。
2種以上の式(3)のジビニルエーテルモノマーが使用され得る。このため、式(6)の2種のジチオール及び式(3)の1種のジビニルエーテルモノマー、式(6)の1種のジチオール及び式(3)の2種のジビニルエーテルモノマー、式(6)の2種のジチオール及び式(3)の2種のジビニルエーテルモノマー、並びに式(6)及び式(3)の一方又は両方の2種以上のジチオール又はジビニルエーテルを使用して、種々のチオール末端ポリチオエーテルプレポリマーが製造され得る。
ジビニルエーテルモノマーは、チオール末端ポリチオエーテルプレポリマーの調製に使用される反応物の20モルパーセント〜50モルパーセント未満又は30モルパーセント〜50モルパーセント未満を構成することができる。
ジチオール及びジビニルエーテルの相対量は、末端チオール基を有するポリチオエーテルプレポリマーを生じるように選択することができる。このため、式(6)のジチオール又は式(6)の少なくとも2種の異なるジチオールの混合物を、式(3)のジビニルエーテル又は式(3)の少なくとも2種の異なるジビニルエーテルの混合物と、チオール基のビニル基に対するモル比が1:1より大きくなるような、例えば1.1:1.0〜2.0:1.0であるような相対量で反応させることができる。
ジチオールとジビニルエーテルの化合物間の反応は、フリーラジカル触媒によって触媒され得る。好適なフリーラジカル触媒としては、例えばアゾ化合物、例えばアゾ(ビス)イソブチロニトリル(AIBN)などのアゾビスニトリル、ベンゾイルペルオキシド及びt−ブチルペルオキシドなどの有機過酸化物並びに過酸化水素などの無機過酸化物が挙げられる。触媒は、例えばフリーラジカル触媒、イオン触媒又は紫外線であり得る。触媒は、酸性又は塩基性化合物を含まなくてもよく、分解時に酸性又は塩基性化合物を生成しなくてもよい。フリーラジカル触媒の例としては、Vazo(登録商標)−57(デュポン)、Vazo(登録商標)−64(デュポン)、Vazo(登録商標)−67(デュポン)、V−70(登録商標)(和光純薬工業)及びV−65B(登録商標)(和光純薬工業)が挙げられる。他のフリーラジカル触媒の例としては、t−ブチルペルオキシドのようなアルキルペルオキシドが挙げられる。この反応はまた、カチオン性光重合開始部分の有無にかかわらず、紫外線の照射によっても引き起こされ得る。
本開示によって提供されるチオール末端ポリチオエーテルプレポリマーは、式(6)の少なくとも1種のジチオールを式(3)の少なくとも1種のジビニルエーテルと混合した後、適切な触媒を添加し、例えば30℃〜120℃、例えば70℃〜90℃の温度にて2時間〜24時間、例えば2時間〜6時間の時間にわたって反応を行うことによって調製され得る。
チオール末端ポリチオエーテルプレポリマーは、2.0を超える平均官能価を有する多官能性ポリチオエーテルプレポリマーを含み得る。好適な多官能性チオール末端ポリチオエーテルプレポリマーは、例えば、式(12)の構造を有するものを含み:
B(−A−SH) (12)
式中、(i)−A−は、例えば式(1)の構造を含み、(ii)Bは、多官能化剤のz価残基を示し、及び(iii)zは、2.0より大きい平均値、及び2〜3の値、2〜4の値、3〜6の値を有し、又は3〜6の整数であることができる。
航空宇宙用シーラント用途で有用な硫黄含有ポリホルマールプレポリマーは、例えば米国特許出願公開第2012/0234205号及び米国特許出願公開第2012/0238707号に開示され、その各々はその全体が参照により組み入れられている。
これらのポリチオエーテルプレポリマーの主鎖は、ポリチオエーテルプレポリマーを使用して調製されたシーラント及びコーティングの接着性、引張強度、伸び、UV耐性、硬度及び/又は可撓性などの特性を改善するために修飾することができる。例えば、接着促進基、酸化防止剤、金属配位子及び/又はウレタン結合は、ポリチオエーテルプレポリマーの主鎖に組み入れられて、1つ以上の性能属性を改善することができる。主鎖修飾ポリチオエーテルの例は、例えば米国特許第8,138,273号(ウレタン含有)、米国特許出願公開第2015/0240122号(スルホン含有)、米国特許第8,952,124号(ビス(スルホニル)アルカノール含有)、米国特許出願公開第2015/0240140号(金属配位子含有)、米国特許出願第14/922,280号(酸化防止剤含有)に開示され、そのそれぞれはその全体が参照によって組み入れられている。
組成物は、ポリチオエーテルプレポリマー、ポリスルフィドプレポリマー、硫黄含有ポリホルマールプレポリマー又は上述のいずれかの組合せなどの硫黄含有プレポリマーを含み得る。
硫黄含有ポリマーは、ポリチオエーテル、ポリスルフィド、硫黄含有ポリホルマール又は上述のいずれかの組合せを含むことができる。硫黄含有プレポリマーはポリチオエーテルを含むことができ、又は硫黄含有ポリマーはポリスルフィドを含むことができる。硫黄含有ポリマーは、異なるポリチオエーテル及び/又はポリスルフィドの混合物を含み得て、ポリチオエーテル及び/又はポリスルフィドは、同じ又は異なる官能価を有し得る。硫黄含有ポリマーは、2〜6、2〜4、2〜3、2.3〜2.8又は2.05〜2.5の平均官能価を有することができる。例えば、硫黄含有プレポリマーは、2官能性硫黄含有プレポリマー、3官能性硫黄含有プレポリマー、及びその組合せから選択することができる。硫黄含有プレポリマーは、硫黄含有ポリホルマールを含むことができる。
硫黄含有プレポリマーは、チオール末端化することができる。チオール末端ポリチオエーテルの例は、例えば米国特許第6,172,179号に開示されている。チオール末端ポリチオエーテルは、それぞれPRC−DeSoto International Inc.から入手可能なPermapol(登録商標)P3.1E、Permapol(登録商標)L56086又は上述のいずれかの組合せを含むことができる。
好適なポリスルフィドの例は、例えば、それぞれその全体が参照により組み入れられている、米国特許第4,623,711号、第6,172,179号、第6,509,418号、第7,009,032号及び第7,879,955号に開示されている。
本明細書で使用する場合、ポリスルフィドという用語は、プレポリマー主鎖中及び/又はプレポリマー鎖上のペンダント位置に、1個以上のポリスルフィド結合、即ち−S−結合を含むプレポリマーを示し、式中、xは2〜4である。ポリスルフィドプレポリマーは、2個以上の硫黄−硫黄結合を有することができる。好適なポリスルフィドは、例えばAkzoNobel及びToray Fine ChemicalsからThiokol−LP(登録商標)及びThioplast(登録商標)の名称で市販されている。Thioplast(登録商標)製品群は、1,100ダルトン未満〜8,000ダルトン超の範囲に及ぶ広範囲の分子量で入手可能である(分子量は1モル当たりのグラムでの平均分子量である)。一部の場合において、ポリスルフィドは、1,000ダルトン〜4,000ダルトンの数平均分子量を有する。これらの生成物の架橋密度も、使用される架橋剤の量に応じて変化する。これらの生成物の−SH含有量、即ちチオール又はメルカプタン含有量も変化することができる。ポリスルフィドのメルカプタン含有量及び分子量は、プレポリマーの硬化速度に影響を及ぼすことができ、硬化速度は分子量と共に上昇する。
硫黄含有プレポリマー硬化剤は、Thiokol−LP(登録商標)ポリスルフィド、Thioplast(登録商標)ポリスルフィド及びその組合せ、例えばThioplast(登録商標)G131、Thioplast(登録商標)G21及びその組合せから選択されるポリスルフィドを含むことができる。
本開示によって提供される組成物は、好適な硬化剤を含むことができる。硬化剤は、本開示によって提供されるポリチオエーテルプレポリマーの末端基と反応するように選択することができる。
例えば、本開示によって提供されるチオール末端プレポリマーにとって好適な適切な硬化剤は、ポリアルケニル化合物、ポリエポキシド、ポリオール、ポリイソシアナート、ポリアミン又は多官能性マイケル付加供与体であることができる。
アルケニル基と反応性である有用な硬化剤の例として、ジチオール及びポリチオールが挙げられ、その例は本明細書に開示されている。
本開示によって提供されるヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテルも、硬化剤として使用され得る。例えば、ポリアルケニル硬化剤は、式(2)のヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテルを含み得る。ポリアルケニル硬化剤は、本開示によって提供されるヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテル及び、本明細書に開示されたもののいずれかなどの、1種以上の追加のポリアルケニル硬化剤を含み得る。
イソシアナート基と反応性である有用な硬化剤の例としては、本明細書に開示されるものを含む、ジアミン、ポリアミン、ポリチオール及びポリオールが挙げられる。
ヒドロキシル基と反応性である有用な硬化剤の例としては、ジイソシアナート及びポリイソシアナートが挙げられ、その例は本明細書に開示されている。
本開示によって提供される組成物は、化学量論量の約90%〜約150%、約95%〜約125%又は約95%〜約105%の量の、選択した硬化剤(単数種または複数種)を含有し得る。
式(13)及び式(14)のチオール末端ヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテルなどの、本開示によって提供されるチオール末端ヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテルも、ポリアルケニル反応物と共に使用され得る。
硬化剤は、モノマー性低分子量化合物であることができ、又はポリマー性であることができる。
組成物は、硬化剤の官能基に対してほぼ等しい当量数のチオール基を含むことができる。
本開示によって提供される組成物は、航空宇宙産業での使用に好適なシーラント又はコーティングなどの、シーラント又はコーティングとして調合することができる。例えば、シーラントとして調合した組成物は、充填剤、酸化防止剤、顔料、反応性希釈剤、接着促進剤、触媒、溶媒及び上述のいずれかの組合せを含み得る。
本開示によって提供される組成物は、充填剤を含むことができる。充填剤は、硬化組成物の物性を改善し、硬化組成物の重量を低減させ、硬化組成物に導電性を付与し、又は硬化組成物にRFI/EMIシールド有効性を付与するために含めることができる。
本開示によって提供される組成物は、1種以上の触媒を含み得る。好適な触媒は、組成物によって用いられる特定の硬化化学に応じて選択することができる。
例えば、熱活性化されたチオール−エン硬化化学のために、好適な触媒は、第1級又は第2級アミンを含むことができる。UV活性化されたチオール−エン硬化化学のために、好適な触媒は、光重合開始剤を含むことができる。
チオール−エポキシ硬化化学では、好適な触媒はアミンを含むことができる。
マイケル付加硬化化学では、好適な触媒はアミン触媒であることができる。マイケル付加反応のために好適なアミン触媒の例としては、トリエチレンジアミン(1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン、DABCO)、ジメチルシクロヘキシルアミン(DMCHA)、ジメチルエタノールアミン(DMEA)、ビス−(2−ジメチルアミノエチル)エーテル、N−エチルモルホリン、トリエチルアミン、1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデセン−7(DBU)、ペンタメチルジエチレントリアミン(PMDETA)、ベンジルジメチルアミン(BDMA)、N,N,N’−トリメチル−N’−ヒドロキシエチル−ビス(アミノエチル)エーテル及びN’−(3−(ジメチルアミノ)プロピル)−N、N−ジメチル−1,3−プロパンジアミンが挙げられる。
イソシアナート−ヒドロキシル硬化化学では、適切な触媒は有機スズ化合物を含むことができる。
本開示によって提供される組成物は、本開示によって提供されるヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテル、例えば式(2)の2官能性ヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテル、式(12)の多官能性ヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテル又はその組合せを含むことができる。ヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテルは、例えば硬化剤として、チオール末端硫黄含有プレポリマー、例えばチオール末端ポリチオエーテル、チオール末端ポリスルフィド、チオール末端ポリホルマール又は上述のいずれかの組合せを含む組成物中で使用され得る。ヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテルは、例えば硬化剤として、チオール末端硫黄含有プレポリマー、式(1c)のチオール末端ポリチオエーテルプレポリマー、式(1d)のチオール末端ポリチオエーテルプレポリマー又はその組合せを含む組成物中で使用され得る。このような系では、ヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテルは、他のポリアルケニル硬化剤と組み合わせて使用され得る。
本開示によって提供される組成物は、シーラントとして配合され得る。配合されるとは、硬化ポリマーネットワークを形成する反応種に加えて、未硬化シーラント及び/又は硬化シーラントに所望の特性を付与するために、組成物に追加の材料を添加できることを意味する。未硬化シーラントでは、これらの特性は、粘度、pH及び/又はレオロジーを含むことができる。硬化シーラントでは、これらの特性は、重量、接着性、耐食性、色、ガラス転移温度、電気伝導度、凝集力、並びに/又は、諸物性、例えば引張強度、伸び及び硬度を含むことができる。本開示によって提供される組成物は、航空宇宙用シーラントでの使用に好適な1種以上の追加の成分を含み得て、使用条件下で硬化シーラントの所望の性能特性に少なくとも部分的に依存し得る。
本開示によって提供される組成物は、1種以上の接着促進剤を含むことができる。組成物は、組成物の全乾燥重量に対して、0.1重量%〜15重量%の接着促進剤、5重量%未満、2重量%未満又は1重量%未満の接着促進剤を含有し得る。接着促進剤の例としては、フェノール類、例えばMethylon(登録商標)フェノール樹脂、並びに、オルガノシラン、例えばSilquest(登録商標)A−187及びSilquest(登録商標)A−1100を含む、エポキシ官能性シラン、メルカプト官能性シラン又はアミノ官能性シランが挙げられる。他の有用な接着促進剤は当分野において既知である。
好適な接着促進剤としては、参照によりそれぞれが組み入れられている、米国特許第8,513,339号、第8,952,124号及び第9,056,949号並びに米国特許出願公開第2014/0051789号に開示されているものなどの、硫黄含有接着促進剤が挙げられる。
本開示によって提供される組成物は、1種以上の異なる種類の充填剤を含み得る。好適な充填剤としては、無機充填剤、例えばカーボンブラック及び炭酸カルシウム(CaCO)、シリカ、ポリマー粉末並びに軽量充填剤を含む、当分野で一般に既知の充填剤が挙げられる。非導電性充填剤の例としては、これに限定されるわけではないが、炭酸カルシウム、マイカ、ポリアミド、ヒュームドシリカ、モレキュラーシーブパウダー、マイクロスフェア、二酸化チタン、チョーク、アルカリブラック、セルロース、硫化亜鉛、重晶石、アルカリ土類金属酸化物及びアルカリ土類金属水酸化物などの材料が挙げられる。組成物は、組成物の全乾燥重量に対して、5重量%〜60重量%、10重量%〜50重量%又は20重量%〜40重量%の充填剤又は充填剤の組合せを含むことができる。本開示によって提供される組成物は、1種以上の着色剤、チキソトロープ剤、促進剤、難燃剤、接着促進剤、溶媒、マスキング剤又は上述のいずれかの組合せをさらに含み得る。認識できるように、組成物に用いられる充填剤及び添加剤は、相互に相溶性となるように、また、ポリマー成分、硬化剤及び/又は触媒と相溶性となるように選択され得る。
本開示によって提供される組成物は、低密度充填剤粒子を含むことができる。低密度粒子は、0.7以下、0.25以下、又は0.1以下の比重を有する粒子を示す。好適な軽量充填剤粒子は、ミクロスフェア及びアモルファス粒子の2種類に分類されることが多い。ミクロスフェアの比重は、0.1〜0.7の範囲に及び得て、例えばポリスチレンフォーム、ポリアクリレート及びポリオレフィンのミクロスフェア、並びに5ミクロン〜100ミクロンの範囲に及ぶ粒径及び0.25の比重を有するシリカミクロスフェア(Eccospheres(登録商標))が挙げられる。他の例としては、5〜300ミクロンの範囲の粒径及び0.7の比重を有するアルミナ/シリカミクロスフェア(Fillite(登録商標))、約0.45〜約0.7の比重を有するアルミニウムシリカートミクロスフェア(Z−Light(登録商標))、0.13の比重を有する炭酸カルシウムコーティングされたポリビニリデンコポリマーミクロスフェア(Dualite(登録商標)6001AE)並びに約40μmの平均粒径及び0.135g/ccの密度を有する炭酸カルシウムコーティングされたアクリロニトリルコポリマーミクロスフェア、例えばDualite(登録商標)E135(Henkel)が挙げられる。組成物の比重を低下させるのに好適な充填剤としては、例えば、Expancel(登録商標)ミクロスフェア(AkzoNobelから入手可能)又はDualite(登録商標)低密度ポリマーミクロスフェア(Henkelから入手可能)などの、中空ミクロスフェアが挙げられる。本開示によって提供される組成物は、その全体が参照により組み込まれている、米国特許出願公開第2010/0041839号に記載されているものなどの、薄いコーティングでコーティングされた外表を含む軽量充填剤粒子を含むことができる。好適な軽量充填剤は、米国特許第6,525,168号にも開示されている。軽量充填剤は、その全体が参照により組み入れられている、2015年1月9日に出願された米国特許出願第14/640,044号に開示されているような、ポリフェニレンスルフィドを含むことができる。
組成物は、この組成物の2重量%未満の軽量粒子、あるいは、1.5重量%未満、1.0重量%未満、0.8重量%未満、0.75重量%未満、0.7重量%未満又は0.5重量%未満の軽量粒子を含むことができる。ここでの重量%は、組成物の全乾燥固形分重量に対する値である。
本開示によって提供される組成物は、組成物の比重を低下させる軽量充填剤を含むことができる。例えば、組成物は、0.8〜1、0.7〜0.9、0.75〜0.85、0.9〜1.2、1.0〜1.2又は約0.8若しくは約1.1の比重を有することができる。組成物は、1.02〜1.22、1.04〜1.20、1.06〜1.18、1.08〜1.16、1.10〜1.14又は1.11〜1.13の比重を有することができる。組成物の比重は、約1.2未満、約1.1未満、約1.0未満、0.9未満、約0.8未満、約0.75未満、約0.7未満、約0.65未満、約0.6未満又は約0.55未満であってよい。比重は、室温及び室圧における水の密度に対する物質の密度の比を示す。密度は、ASTM D 792 Method Aに従って測定することができる。
本開示によって提供される組成物は、導電性充填剤を含むことができる。導電性材料を包含することによって、導電性及びEMI/RFIシールド有効性を組成物に付与することができる。導電性要素は、例えば金属粒子又は金属メッキ粒子、布地、メッシュ、繊維及びその組合せを含むことができる。金属は、例えばフィラメント、粒子、フレーク又は球体の形態であることができる。好適な金属の例としては、銅、ニッケル、銀、アルミニウム、スズ及び鋼鉄が挙げられる。ポリマー組成物にEMI/RFIシールド有効性を付与するために使用することができる他の導電性材料としては、炭素又は黒鉛を含む導電性粒子又は繊維が挙げられる。ポリチオフェン、ポリピロール、ポリアニリン、ポリ(p−フェニレン)ビニレン、ポリフェニレンスルフィド、ポリフェニレン及びポリアセチレンなどの導電性高分子を使用することもできる。
導電性充填剤は、硫化亜鉛及び無機バリウム化合物などの高バンドギャップ材料も含む。
導電性及びEMI/RFIシールド有効性をポリマー組成物に付与するために使用される充填剤は、当分野において周知である。導電性充填剤の例としては、導電性貴金属系充填剤、例えば純銀、貴金属メッキ貴金属、例えば銀メッキ金、貴金属メッキ非貴金属、例えば銀メッキ銅、ニッケル又はアルミニウム、例えば銀メッキアルミニウムコア粒子又は白金メッキ銅粒子、貴金属メッキガラス、プラスチック又はセラミック、例えば銀メッキガラスミクロスフェア、貴金属メッキアルミニウム又は貴金属メッキプラスチックミクロスフェア、貴金属メッキマイカ及び他のこのような貴金属導電性充填剤がさらに挙げられる。非貴金属系材料も使用することができ、例としては、非貴金属メッキ非貴金属、例えば銅コーティング鉄粒子又はニッケルメッキ銅、非貴金属、例えば銅、アルミニウム、ニッケル、コバルト、非貴金属メッキ非金属、例えばニッケルメッキ黒鉛、並びに非金属材料、例えばカーボンブラック及び黒鉛が挙げられる。所望の導電率、EMI/RFIシールド有効性、硬度及び特定の用途に好適な他の特性を満たすために、導電性充填剤の組合せを使用することもできる。
本開示の組成物に使用される導電性充填剤の形状及びサイズは、硬化組成物にEMI/RFIシールド有効性を付与するための任意の適切な形状及びサイズであることができる。例えば、充填剤は、球状、フレーク状、小板状、粒子状、粉末状、不規則形状、繊維状などを含む、導電性充填剤の製造で一般的に使用される任意の形状とすることができる。本開示の特定のシーラント組成物において、主剤組成物は、粒子、粉末又はフレークとしてのNiコーティング黒鉛を含むことができる。主剤組成物中のNiコーティング黒鉛の量は、主剤組成物の全重量に対して、40重量%〜80重量%又は50重量%〜70重量%の範囲に及ぶことができる。導電性充填剤は、Ni繊維を含むことができる。Ni繊維は、10μm〜50μmの範囲に及ぶ直径を有し、250μm〜750μmの範囲に及ぶ長さを有することができる。主剤組成物は、例えば、主剤組成物の全重量に対して、2重量%〜10重量%又は4重量%〜8重量%の量のNi繊維を含むことができる。
炭素繊維、特に黒鉛化炭素繊維を使用して、シーラント組成物に導電性を付与することもできる。気相熱分解法により形成され、熱処理によって黒鉛化され、0.1ミクロン〜数ミクロンの範囲に及ぶ繊維径を有する中空又は中実である炭素繊維は、高い導電性を有する。米国特許第6,184,280号に開示されているように、0.1μm未満〜数十ナノメートルの外径を有するカーボンマイクロファイバー、ナノチューブ又はカーボンフィブリルを導電性充填剤として使用することができる。本開示の導電性組成物に好適な黒鉛化炭素繊維の例としては、0.00055Ω−cmの電気抵抗率を有する直径0.921μmの円形繊維である、Panex(登録商標)3OMF(Zoltek Companies,Inc.、セントルイス、ミズーリ州)が挙げられる。
導電性充填剤の平均粒径は、ポリマー系組成物に導電性を付与するのに有用な範囲内であることができる。例えば、1種以上の充填剤の粒径は、0.25μm〜250μm、0.25μm〜75μm又は0.25μm〜60μmの範囲に及ぶことができる。本開示の組成物は、1000mg/g〜11500mg/g(J0/84−5試験法)のヨウ素吸収量及び480cm/100g〜510cm/100gの細孔容積(DBP吸収量、KTM 81−3504)によって特徴付けられる導電性カーボンブラックである、ケッチェンブラック(Ketjenblack)(登録商標)EC−600 JD(アクゾノーベル社、シカゴ、イリノイ州)を含むことができる。導電性カーボンブラック充填剤は、Black Pearls(登録商標)2000(キャボットコーポレーション)を含むことができる。
導電性ポリマーを使用して、本開示のシーラント組成物の導電性を付与又は改質することができる。芳香族基又は隣接する二重結合に組み入れられた硫黄原子を有するポリマー、例えばポリフェニレンスルフィド及びポリチオフェンは、導電性であることが既知である。他の導電性ポリマーとしては、例えばポリピロール、ポリアニリン、ポリ(p−フェニレン)ビニレン及びポリアセチレンが挙げられる。さらに、チオール末端プレポリマーは、チオール末端プレポリマーの主鎖に組み入れられた、共役二重結合に隣接する芳香族硫黄基及び硫黄原子、例えばビニルシクロヘキセン−ジメルカプトジオキサオクタン基を含んで、導電性を向上させることができる。
本開示の組成物は、2種以上の導電性充填剤を含むことができ、2種以上の導電性充填剤は、同じ又は異なる材料及び/又は形状の充填剤であることができる。例えばシーラント組成物は、導電性Niファイバー並びに粉末、粒子及び/又はフレークの形態の導電性Niコーティング黒鉛を含むことができる。導電性充填剤の量及び種類は、硬化時に0.50Ω/cm未満のシート抵抗(4点抵抗)又は0.15Ω/cm未満のシート抵抗を示すシーラント組成物を生成するように選択することができる。充填剤の量と種類は、1MHz〜18GHzの周波数範囲を上回る有効なEMI/RFIシールディングを提供するように選択することもできる。
本開示の異なる金属表面及び導電性組成物の異種金属接触腐食は、腐食防止剤を組成物に添加することによって、及び/又は適切な導電性充填剤を選択することによって、最小化又は防止することができる。本開示によって提供される非クロマート腐食防止剤は、導電性充填剤を含むシーラントの耐食性を向上させることができる。米国特許第5,284,888号及び米国特許第5,270,364号は、本開示によって提供されるシーラント組成物に含めることもできる、アルミニウム表面及び鋼鉄表面の腐食を抑制する芳香族トリアゾールの使用を開示している。腐食防止剤として、Znなどの犠牲酸素捕捉剤を使用することができる。腐食防止剤は、導電性組成物の全重量の10重量%未満を構成することができる。腐食防止剤は、導電性組成物の全重量の2重量%〜8重量%の範囲に及ぶ量を構成することができる。異なる金属表面間の腐食は、組成物を構成する導電性充填剤の種類、量及び特性の選択によっても、最小化又は防止することができる。
導電性充填剤は、2成分シーラント組成物の主剤成分又は促進剤成分に添加することができる。導電性主剤組成物は、主剤組成物の全重量に対して2重量%〜10重量%の量の非導電性充填剤を含むことができ、又は3重量%〜7重量%の範囲に及ぶことができる。促進剤組成物は、促進剤組成物の全重量に対して、6重量%未満又は0.5重量%〜4重量%の量の非導電性充填剤を含むことができる。
シーラント組成物は、約50重量%〜約90重量%のチオール末端ポリチオエーテルプレポリマー、約60重量%〜約90重量%、約70重量%〜約90重量%又は約80重量%〜約90重量%のチオール末端ポリチオエーテルプレポリマーを含み、ここでの重量%はシーラント組成物の全乾燥固形分重量に対してである。
シーラント組成物は、可塑剤、顔料、界面活性剤、接着促進剤、チキソトロープ剤、難燃剤、マスキング剤、促進剤(例えば、1,4−ジアザ−ビシクロ[2.2.2]オクタン、DABCO(登録商標)などのアミン類)及び上述のいずれかの組合せも含み得る。添加剤は、使用する場合、組成物中に例えば約0重量%〜約60重量%の範囲に及ぶ量で存在し得る。添加剤は、約25重量%〜60重量%の範囲に及ぶ量で組成物中に存在し得る。
本開示によって提供される未硬化シーラントは、別個に調製及び貯蔵し、使用時に組み合わせて混合することができる、主剤成分及び促進剤成分を含む2成分系として提供することができる。
主剤成分又は主剤組成物は、チオール末端ポリチオエーテルプレポリマー、触媒及び非クロマート腐食防止剤の第1の部分を含むことができる。促進剤成分又は促進剤組成物は、ポリエポキシド硬化剤及び非クロマート腐食防止剤の第2の部分を含むことができる。第1及び第2の部分は、非クロマート腐食防止剤の異なる成分を含むことができる。
主剤成分及び促進剤成分は、組み合わせられるときに相溶性となるように配合することができ、その結果、主剤成分及び促進剤成分の構成成分が混ざり合い、均質に分散して基材に塗布するためのシーラント組成物が提供される。主剤成分と促進剤成分との相溶性に影響を及ぼす要因としては、例えば粘度、pH、密度及び温度が挙げられる。
本開示によって提供される硬化性組成物は、シーラントとして、特に低温柔軟性及び耐燃料性が望ましい特性であるシーラントとして、有利に使用することができる。例えば、硬化性組成物は、航空及び航空宇宙用シーラントとして使用することができる。シーラントとは、硬化時に湿分及び温度のような大気条件に耐える能力を有し、水、水蒸気、燃料、溶媒並びに/又は液体及び気体などの物質の透過を少なくとも部分的に遮断する、硬化性組成物を示す。
本開示によって提供される未硬化シーラント組成物は、特定の航空宇宙用シーラント用途に好適であるとして配合することができる。シーラント組成物は、例えばクラスA、クラスB又はクラスCの耐燃料性航空宇宙用シーラントとして配合することができる。
クラスAシーラントは、275°F(135°F)への間欠的逸脱(intermittent excursions)を含む−65°F(−54℃)〜250°F(121℃)の使用温度での使用のために配合することができる。クラスAシーラントは、ブラッシングによって塗布されるものとされ、例えば燃料タンク内のブラシ封止ファスナー及び他の航空機機体シーリング用途に使用することができる。クラスAシーラントは、1ポアズ〜500ポアズの初期粘度を有することができる。
クラスBシーラントは、−65°F〜250°F(−54℃〜121℃)の使用温度での使用のために配合することができ、フィレットシーリング及び他の航空機機体シーリング用途向けである。クラスBシーラントは、4,500ポアズから20,000ポアズの初期粘度を有することができる。クラスBのシーラントは、押出、注入ガン又はスパチュラで塗布することができる。
クラスCシーラントは、−65°F〜250°F(−54℃〜121℃)の使用温度での使用のために配合することができ、燃料タンクのブラシ及びフェイシーリング並びに他の航空機機体シーリング用途向けである。クラスCシーラントは、500ポアズ〜4,500ポアズの初期粘度を有することができる。クラスCシーラントは、ブラシ、ローラー、スパチュラ、又は押出によって塗布することができる。
本開示によって提供される組成物は、本開示によって提供されるヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテル及び/又はヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテル含有プレポリマーも含み得る。ヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテルは、硬化剤として又は共反応物として機能し得る。ヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテル硬化剤又は共反応物は、本開示によって提供される2官能性ヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテル、本開示によって提供される多官能性ヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテル又はその組合せを含むことができる。
例えば、チオール−エン反応において、アルケニル成分の一部又は全部は、本開示によって提供されるヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテルを含むことができる。
本開示によって提供されるヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテルは、アルケニル基と反応性である基及び末端官能基を有するジチオール又は他の好適な化合物の化学量論過剰量と反応して、末端修飾ヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテルを提供し得る。
例えば、式(2)のヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテルを式(6)のジチオールと反応させて、式(10b)のチオール末端ヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテルを提供することができる:
CH=CH−(CH−O−(CH−CH(−OH)−CH−S−R−S−CH−CH(−OH)−(CH−O−(CH−CH=CH (2)
HS−R−SH (6)
HS−R−S−(CH−(CH−O−(CH−CH(−OH)−CH−S−R−S−CH−CH(−OH)−(CH−O−(CH−(CH−S−R−SH
(10b)。
末端修飾ビス(アルケニル)エーテルは、末端修飾ポリチオエーテルプレポリマーを含む組成物に添加することができ、この場合、末端修飾ビス(アルケニル)エーテルと末端修飾ポリチオエーテルプレポリマーが同じ末端官能基を有する。
本開示によって提供されるポリチオエーテルプレポリマーを含む組成物は、航空宇宙用途に有用なコーティング及びシーラントとして使用することができる。
本開示によって提供される組成物は、例えばシーラント、コーティング、封入剤及びポッティング組成物(potting compositions)で使用され得る。シーラントは、湿分及び温度などの動作条件に耐える能力を有し、水、燃料並びに他の液体及び気体などの物質の透過を少なくとも部分的に遮断するフィルムを製造することができる組成物を含む。コーティング組成物は、例えば外観、接着性、濡れ性、耐食性、耐摩耗性(wear resistance)、耐燃料性及び/又は耐摩耗性(abrasion resistance)などの基材の特性を改善するために、基材の表面に適用される被覆物を含む。ポッティング組成物は、衝撃及び振動に対する耐性を与え、水分及び腐食剤を排除する、電子アセンブリに有用な材料を含む。特に、本開示によって提供されるシーラント組成物は、航空宇宙用シーラントとして有用であり、例えば、燃料タンク用のライニングに使用することができる。
シーラントなどの組成物は、一方の成分が1種以上のチオール末端ポリチオエーテルプレポリマーを含み、第2の成分が1種以上のポリエポキシドを含む、2成分組成物などの、複数成分組成物として提供され得る。添加剤及び/又は他の材料は、所望により又は必要に応じて、いずれかの成分に添加することができる。2つの成分は、使用する前に組み合わされ混合され得る。混合したシーラント組成物の作用時間は、少なくとも12時間、少なくとも24時間、少なくとも48時間、又は48時間超であることができ、この場合、作用時間とは、混合した組成物がなお展性(malleable)である、例えば混合後に表面へ塗布するために粘度が十分に低い期間を示す。
組成物がもはや作用可能でなくなった後、組成物は約25℃以上の温度で約24時間〜約72時間以内に硬化して非粘着性硬化物となる。本開示によって提供される湿分硬化性組成物を使用して利用可能なシールを形成する時間は、当業者が認識できるような、並びに適用可能な標準及び仕様の要件によって定義されるような、いくつかの要因によって変わる場合がある。一般に、本開示によって提供される硬化性組成物は、表面への塗布後約3日〜約7日以内に接着強度を発現することができる。一般に、本開示によって提供される硬化組成物の完全な接着強度及び他の特性は、硬化性組成物の混合及び表面への塗布後7日以内に完全に発現することができる。
本開示によって提供される組成物は、約12時間を超える作用時間を有することができ、約150時間〜約250時間で25AのショアA硬度まで硬化することができる。
本開示によって提供されるシーラントを含む組成物は、様々な基材のいずれにも塗布され得る。組成物が塗布され得る基材の例としては、いずれも陽極酸化、プライマー処理、有機コーティング又はクロマートコーティングされ得るチタン、ステンレス鋼、合金鋼、アルミニウム及びアルミニウム合金などの金属、エポキシ、ウレタン、黒鉛、ガラス繊維複合材、ケブラー(登録商標)、アクリル類並びにポリカーボネート類が挙げられる。本開示によって提供される組成物は、アルミニウム及びアルミニウム合金などの基材に塗布され得る。
本開示によって提供されるシーラント組成物は、クラスA、クラスB、又はクラスCシーラントとして配合され得る。クラスAシーラントは、1ポアズ〜500ポアズの粘度を有するブラシ塗布可能なシーラントを示し、ブラシ塗布向けに設計されている。クラスBシーラントは、4,500ポアズ〜20,000ポアズの粘度を有する押出可能なシーラントを示し、空気圧ガンを用いる押出による塗布向けに設計されている。クラスBのシーラントは、低スランプ/スラグが必要な垂直面又はエッジにフィレット及びシーリングを形成するために使用できる。クラスCシーラントは、500ポアズ〜4500ポアズの粘度を有し、ローラー又は櫛歯スプレッダによる塗布向けに設計されている。クラスCシーラントは、フェイ表面シーリングに使用できる。粘度は、SAE International Groupが発行したSAE Aerospace Standard AS5127/1CのSection 5.3に従って測定することができる。
本開示によって提供される組成物は、当業者に既知の任意の好適なコーティング方法によって、基材の表面上又は下地層上に直接塗布され得る。
さらに、本開示によって提供される組成物を利用して開口部(aperture:隙間)を封止する方法が提供される。これらの方法は、例えば、本開示の硬化性組成物を提供すること、硬化性組成物を部品の少なくとも1つの表面に塗布すること、塗布した組成物を硬化させて封止部品を与えることを含む。
本開示によって提供される組成物は、周囲条件下で硬化され得て、この場合、周囲条件は、20℃〜25℃の温度及び大気湿度を示す。組成物は、0℃〜100℃の温度及び0%相対湿度〜100%の相対湿度を含む条件下で硬化され得る。組成物は、より高い温度、例えば少なくとも30℃、少なくとも40℃又は少なくとも50℃にて硬化され得る。組成物は室温、例えば25℃で硬化され得る。組成物は、紫外線などの化学線への暴露時に硬化され得る。また認識されるように、本方法は、航空機及び航空宇宙機を含む航空宇宙機の開口部を封止するために使用され得る。
本開示の硬化性組成物を使用して利用可能なシールを形成する時間は、当業者が認識できるような、並びに適用可能な標準及び仕様の要件によって定義されるような、いくつかの要因によって変わる場合がある。一般に、本開示の硬化性組成物は、混合及び表面への塗布後約3日〜約7日以内に接着強度を発現する。一般に、本開示の硬化組成物の完全な接着強度及び他の特性は、硬化性組成物の混合及び表面への塗布後7日以内に完全に発現する。
本開示によって提供されるヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテル含有プレポリマー及びポリエポキシド硬化剤を含有する組成物は、例えば0.5時間〜3時間、1時間〜2.5時間又は1時間〜2時間で硬化することができ、ここでの硬化時間とは、プレポリマー及び硬化剤の混合後から組成物が30のショアA硬度を示す時間までの時間を示す。ショアA硬度40を示す硬化時間は、例えば1時間〜4時間、1.5時間〜3.5時間又は2時間〜3時間の範囲に及ぶことができる。ショアA硬度は、ASTM D2240に従って、A型デュロメータを使用して測定することができる。
硬化シーラントなどの、本開示によって提供される硬化組成物は、航空宇宙用シーラント用途での使用に許容される特性を示す。一般に、航空及び航空宇宙用途に使用されるシーラントは、以下の特性:JRFタイプIに7日間浸漬した後及びAMS 3265B試験仕様書に従って3%NaClの溶液に浸漬した後、乾燥条件下で求めた、航空宇宙材料仕様書(Aerospace Material Specification(AMS))3265B基材上での、20ポンド/リニアインチ(pli)を超える剥離強度、300ポンド/平方インチ(psi)〜400psiの引張強度、50ポンド/リニアインチ(pli)を超える引裂強度、250%〜300%の伸び及び40デュロメータAを超える硬度を示す。航空及び航空宇宙用途に適したこれら及び他の硬化シーラント特性は、その全体が参照により組み入れられている、AMS 3265Bに開示されている。航空及び航空機用途に使用される本開示の組成物は、硬化時に、ジェット基準流体(Jet Reference Fluid)(JRF)タイプ1に、60℃(140°F)及び周囲圧にて1週間浸漬した後、25%以下の体積膨張パーセントを示すことも望ましい。他の特性、範囲及び/又は閾値は、他のシーラント用途に適切であり得る。
本開示によって提供される硬化組成物は、耐燃料性であることができる。「耐燃料性」という用語は、組成物が、基材への塗布及び硬化時に、ASTM D792(米国材料試験協会(American Society for Testing and Materials))又はAMS 3269(航空宇宙材料仕様書(Aerospace Material Specification))に記載された方法に類似した方法に従って、JRFタイプIに、140°F(60℃)及び周囲圧にて1週間浸漬した後、40%以下、場合により25%以下、場合により20%以下及び他の場合では10%以下の体積膨潤パーセントを示す、シーラントなどの硬化生成物を提供できることを意味する。耐燃料性の測定に用いられる、JRFタイプIは、以下の組成:トルエン:28±1体積%、シクロヘキサン(工業グレード):34±1体積%、イソオクタン:38±1体積%及び第3級ジブチルジスルフィド:1±0.005体積%を有する(SAE(Society of Automotive Engineers)から入手可能な、AMS 2629、1989年7月1日発行、§3.1.1など参照)。
本開示によって提供される組成物は、AMS 3279、§3.3.17.1,test procedure AS5127/1,§7.7に記載の手順に従って測定した場合に、少なくとも200%の引張伸び及び少なくとも200psiの引張強度を示す、シーラントなどの硬化生成物を与える。一般に、クラスAシーラントでは、引張及び伸びの要件はない。クラスBのシーラントについては、一般要件として、引張強度は200psi以上であり、伸びは200%以上である。許容される伸び及び引張強度は、用途によって異なる場合がある。
組成物は、SAE AS5127/1 paragraph 7.8に記載された手順に従って測定した場合に、200psiを超える、例えば少なくとも220psi、少なくとも250psi、場合により少なくとも400psiのラップ剪断強度を示す、シーラントなどの硬化生成物を与える。
本開示によって提供される組成物から調製した硬化シーラントは、AMS 3277に記載されているような航空宇宙用シーラントの要件を満たすか又は超えている。
本開示によって提供される組成物で封止された、航空宇宙機の開口部、表面、フィレット、接合部及びフェイ表面を含む、開口部、表面、接合部、フィレット、フェイ表面も開示される。
本開示によって提供される導電性シーラント組成物は、500°Fでの24時間の暴露後に室温で測定した、以下の特性:1オーム/スクエア未満の表面抵抗率、200psiを超える引張強度、100%を超える伸び及び100%の凝集破壊(MIL−C−27725に従って測定)を示すことができる。
ヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテル含有ポリチオエーテルプレポリマーを含む硬化組成物は、ペンダントヒドロキシル基を有さないジビニルエーテルを使用して調製したポリチオエーテルプレポリマーを含む硬化組成物と比較して、引張強度の改善を示すことができる。向上した引張強度は、ポリマーネットワーク内のヒドロキシル基の水素結合の結果であると考えられる。
ヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテル含有ポリチオエーテルプレポリマーを含む組成物は、粘度の低下を示すことができる。低い粘度は、充填剤を含む組成物にとって特に重要である。例えば電気伝導性を付与するため、又は軽量(低比重)充填剤を使用してシーラント若しくはコーティングの重量を低減するために、ポリマー組成物に充填剤を添加することが望ましい。例えば、Expancel(登録商標)などのポリマー性軽量充填剤を含む組成物の粘度。粘度が高いと、組成物の塗布が困難になる。組成物の作用性能を維持するために、組成物に含めることができる軽量充填剤の上限は1重量%とすることができ、この場合、重量%は、組成物の全重量を基準とする。本発明のヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテル含有ポリチオエーテルプレポリマーを使用して、3重量%までのシリカなどの軽量充填剤の含有量を使用することができ、組成物が少なくとも2、3時間にわたって作用可能なままである十分に低い粘度を維持することができる。
ヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテル含有ポリチオエーテルプレポリマー及びヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテルは、硬化性シーラント組成物に使用する場合、添加した充填剤の相溶性を改善することができる。ペンダントヒドロキシル基は、シーラントの成分と充填剤の表面との濡れ性を改善することができ、充填剤に対する成分の接着性及び硬化性シーラント組成物中の充填剤の分散性を改善することもできる。硬化ポリマーにおいて、これらの属性は、引張強度、伸び、接着強度の向上、及び航空宇宙用シーラントの場合、耐燃料性の向上に反映することができる。充填剤の相溶性は、硬化性シーラント組成物に湿潤剤又は分散剤を添加することによって改善することができるが、これらの添加剤は硬化シーラントの特性、特に航空用流体及び/又は高められた温度への暴露後に硬化シーラントの特性を低下させる場合がある。
ペンダントヒドロキシル基が存在することによって、ペンダントヒドロキシル基を有さないプレポリマーを使用する同様の組成物と比較して、シーラント組成物のより高速の硬化につながる場合もある。ペンダントヒドロキシル基は、隣接するプレポリマー鎖間の水素結合を増大させ、これにより迅速なゲル化及びその後の硬化につながると考えられている。例えば、2成分組成物の諸成分を最初に組み合わせた後、10時間以内、14時間以内又は18時間以内に硬化性シーラントが硬化することが望ましい場合がある。
本開示によって提供される実施形態は、あるヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテル、プレポリマー主鎖中にヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテルを包含するポリチオエーテルプレポリマー、及びヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテル含有ポリチオエーテルプレポリマーを含む組成物の合成、特性及び使用について記載する、以下の例を参照することによりさらに説明される。当業者には、本開示の範囲から逸脱することなく、材料及び方法の両方に対する多くの修正が実施され得ることが明らかとなる。
例1
ヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテルの合成
水酸化ナトリウム(108.06g、2.70mol)を、脱イオン水(360mL)を含有するフラスコに添加した。この溶液中に1,8−ジメルカプト−3,6−ジオキサオクタン(DMDO)(224.36g、1.23mol)を加え、生じた混合物を60℃にて1〜2時間撹拌した。アリルグリシジルエーテル(280.33g、2.46mol)を添加した。混合物を2〜3時間撹拌した。室温に冷却後、混合物を分液漏斗に注入した。上層を回収し、酢酸エチルで希釈した。溶液を無水硫酸ナトリウムで脱水し、次いで減圧下で濃縮して、4,11,14,21−テトラオキサ−8,17−ジチアテトラコサ−1,23−ジエン−6,19−ジオール500gを淡黄色油として得た。
例2
ヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテルポリチオエーテルプレポリマーの合成
1,8−ジメルカプト−3,6−ジオキサオクタン(DMDO)(167.47g、1.83mol)及びトリアリルシアヌラート(TAC)(4.75g、0.057mol)をフラスコ内に加え、60℃まで加熱した。例1のヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテル(52.13g、0.25mol、50重量%対DEG−DVE)、ジエチレングリコールジビニルエーテル(DEG−DVE)(104.25g、1.32mol)及びVazo(登録商標)−67(0.16g)をフラスコに滴加した。触媒の添加後、温度を70℃まで上昇させ、メルカプタン等価物の増加が停止して、ビニルピーク又はアリルピーク(ビニル:約1618cm−1、1638cm−1、アリル:約1644cm−1)がフーリエ変換赤外スペクトルで認められなくなるまで、混合物を数時間撹拌した。次いで混合物を95℃で2時間撹拌し、次いで85℃〜90℃の温度にて、10トール未満の圧力で排気した。得られたポリチオエーテルプレポリマー300gは、1511のメルカプタン当量を有していた。
メルカプタン当量は、以下の方法に従ってヨウ素滴定を使用して測定した。メルカプタン含有物質を200mLの容器に投入する。メルカプタン末端モノマーは0.05gを使用する。メルカプタン末端プレポリマーは0.3g〜0.4gを使用する。メルカプタン末端ではない化合物は5gを使用する。メチルエチルケトンとトルエンの1:1混合物100mLを各容器に添加する。メルカプタン化合物が完全に溶解するまで、混合物を撹拌棒で撹拌する。滴定直前に、ピリジン1mLを添加する。濃度が1000分の1部まで分かっている0.1Nヨウ素水溶液を、第1の黄色が現れ、30秒間持続するまで、ゆっくり添加する。終点に到達するまでのヨウ素溶液の体積を記録する。以下の式:SH eq={(試料のグラムでの重量)×1000}/{終点までのヨウ素のmL)×(ヨウ素溶液の規定度)}に従って、メルカプタン当量を計算する。次いで、ヨウ素滴定を使用する末端基分析によって求めた数平均分子量を、メルカプタン含有化合物又は化合物の組合せの理論的官能価に基づいて計算する。
例3
硬化中のシーラントの硬度
例2のポリチオエーテルプレポリマー(70.59g、0.047mol)を促進剤組成物S−5304(19.00g、0.049mol)(表1参照)と、ミキサ(Hauschild Speed Mixer、2300rpm、30秒)を使用して混合した。DABCO 33−LV(0.71g、米国ペンシルバニア州、アレンタウンのAir Products&Chemicalsから入手可能)を混合物に加えて、ミキサで十分に混合した。混合物を温度及び湿度が制御されたチャンバ(25℃、50RH%)内の硬化パンに注入した。硬化中の硬度上昇は、ASTM D2240に従ってA型デュロメータを用いて監視した。混合後の時間の関数としての、シーラントのショアA硬度を図1に示す。
上記成分を完全に混合させ、混合物を室温に24時間維持した後、例2のプレポリマーと混合した。
比較例4
硬化中の比較シーラントの硬度
チオール末端ポリチオエーテルポリマーPermapol(登録商標)P−3.1E(39.46g、0.025mol、EW=1605;PRC−DeSoto International,Inc.から入手可能)を促進剤組成物S−5304(10.00g、0.026mol)(表1を参照のこと)と、ミキサ(Hauschild High Speed Mixer、2300rpm、30秒間)を用いて混合した。DABCO 33−LV(登録商標)(0.71g、Air Products&Chemicalsから入手可能)を混合物に加えて混合した。混合物を温度及び湿度が制御されたチャンバ(25℃、50RH%)内の硬化パンに注入した。硬化中の硬度の上昇は、ASTM D2240に従ってA型デュロメータを用いて監視した。混合後の時間の関数としての、シーラントのショアA硬度を図1に示す。
例5
硬化中のシーラントの弾性率
例3及び比較例4のシーラントを、レオメータ(TA Discovery Hybrid Rheometer)の別個のプレートに載置した。複素弾性率を5時間にわたって記録した。混合後の時間の関数としての、シーラントの複素弾性率を図2に示す。
例6
硬化シーラントの引張及び伸び
例3及び比較例4の組成物を別個の厚み1/8インチの型に注入し、室温にて2日間放置した。次いで、部分硬化シーラントを、温度140°F(60℃)のオーブンに1日入れて完全に硬化させた。試験片は、ASTM D412に規定されるようにダイCを使用して切断した。引張強度及び伸び%の測定は、ASTM D412に従って標準条件下で行った。例3の硬化組成物は、224±6psiの引張強度及び256±11%の伸びを示した。比較例4の組成物は、219±14psiの引張強度及び249±18%の伸びを示した。
例7
硬化シーラントの燃料膨潤
アミン触媒の存在下でエポキシ硬化剤S−5304によって硬化したヒドロキシル含有ポリチオエーテルプレポリマーを含む硬化シーラントの耐燃料性を求めた。DEG−DVE及び種々のヒドロキシル含有ジビニルエーテルを異なる重量比で使用して、ヒドロキシル含有ポリチオエーテルプレポリマーを例2に従って調製した。例えば、表2の組成Aで使用したヒドロキシル含有ポリチオエーテルプレポリマーでは、ヒドロキシル含有ジビニルエーテルの重量は、DEG−DVEの重量の20%であった。例6の硬化シーラントから切断した試験片を空気中及び水中で秤量して(空気中:W、水中:W)、乾燥させた。試験片を密閉容器内で140°F(60℃)にて7日間、最小量900mLのAMS23629タイプIジェット基準流体に浸漬した。暴露期間の終わりに、密閉容器を室温まで冷却した。試験片を流体から取り出し、メタノール(MeOH)に浸漬し、空気中及び水中で再度秤量した(空気中:W、水中:W)。次いで、試験片を120°F(49℃)にて24時間乾燥させた。AS5127に従って、試験片をデシケータ内で標準条件まで冷却し、次いで再度秤量した(W)。
体積膨潤パーセントは、式:
膨潤パーセント=((W+W)−(W+W))/(W−W)×100
を使用して計算した。
重量損失パーセントは、式:
重量損失パーセント=(W−W)/W×100
を使用して計算した。
結果を表1に示す。
本発明の諸態様は、以下の通り提供される。
態様1.
式(2):
CH=CH−(CH−O−(CH−CH(−OH)−CH−S−R−S−CH−CH(−OH)−(CH−O−(CH−CH=CH (2)
(式中、
各nは独立して、1〜4の整数であり、及び
は、C2−6 n−アルカンジイル、C3−6分枝アルカンジイル、C6−8シクロアルカンジイル、C6−10アルカンシクロアルカンジイル又は−[(−CH−)−X−]−(−CH−)−を含み、式中、
各Xは、−O−、−S−及び−S−S−から独立して選択され、
各pは独立して、2〜6の範囲に及ぶ整数であり、
qは、1〜5の整数であり、並びに
rは、2〜6の整数である)
のヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテル。
態様2.
各nが1であり、及び
がC2−6 n−アルカンジイル又は−[(−CH−)−X−]−(−CH−)− を含み、式中、
各Xが、−O−及び−S−から独立して選択され、
各pが2であり、
qが、1〜5の整数であり、並びに
rが、2である、
態様1に記載のヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテル。
態様3.
ヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテルであって、
(a)式(6)のジチオールを含むポリチオール:
HS−R−SH (6)
(式中、
は、C2−6 n−アルカンジイル、C3−6分枝アルカンジイル、C6−8シクロアルカンジイル、C6−10アルカンシクロアルカンジイル又は−[(−CH−)−X−]−(−CH−)−を含み、式中、
各Xは、−O−、−S−及び−S−S−から独立して選択され、
各pは独立して、2〜6の整数であり、
qは、1〜5の整数であり、及び
rは、2〜6の整数である);並びに
(b)式(8)の構造を有する化合物:

(式中、各nは独立して、1〜4の整数である)
を含む反応物の反応生成物を含む、ヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテル。
態様4.
前記式(6)のジチオールが式(6a)、式(6b)、式(6c)、式(6d)のジチオール:
HS−(CH−O−(CH−O−(CH−SH (6a)
HS−(CH−S−(CH−SH (6b)
HS−(CH−O−(CH−SH (6c)
HS−(CH−SH (6d)
又は上述のいずれかの組合せを含む、態様3に記載のヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテル。
態様5.
各nが1であり、及び
がC2−6 n−アルカンジイル又は−[(−CH−)−X−]−(−CH−)−を含み、式中、
各Xが、−O−及び−S−から独立して選択され、
各pが、2であり、
qが、1〜5の整数であり、並びに
rが、2である、
態様3又は4に記載のヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテル。
態様6.
ポリチオエーテルプレポリマーであって、式(1)の部分:
−S−R−[−S−A−S−R−]−S−(1)
(式中、
sは、1〜60の整数であり、
各Aは独立して、式(2a)の部分又は式(3a)の部分を含み:
−(CH−O−(CH−CH(−OH)−S−R−S−CH−CH(−OH)−(CH−O−(CH− (2a)
−(CH−O−(R−O)−(CH− (3a)
式中、
各nは独立して、1〜4の整数であり、
各Rは、C2−10アルカンジイル、C6−8シクロアルカンジイル、C6−10アルカンシクロアルカンジイル又は−[(−CHR−)−X−]−(CHR)−を含み、式中、各Rは、水素及びメチルから独立して選択され、式中、
各Xは、−O−及び−S−から独立して選択され、
各pは独立して、2〜6の整数であり、
qは、1〜5の整数であり、及び
rは、2〜10の整数であり、
mは、0〜50であり、及び
各Rは、C2−6 n−アルカンジイル、C3−6分枝アルカンジイル、C6−8シクロアルカンジイル、C6−10アルカンシクロアルカンジイル又は−[(−CH−)−O−]−(−CH−)−を含み、式中、
各pは独立して、2〜6の範囲に及ぶ整数であり、
qは、1〜5の整数であり、及び
rは、2〜10の整数であり、
は、C2−6 n−アルカンジイル、C3−6分枝アルカンジイル、C6−8シクロアルカンジイル、C6−10アルカンシクロアルカンジイル又は−[(−CH−)−X−]−(−CH−)−を含み、式中、
各Xは、−O−、−S−及び−S−S−から独立して選択され、
各pは、2〜6の整数であり、
qは、1〜5の整数であり、
rは、2〜6の整数であり、並びに
少なくとも1つのAは、式(2a)の部分を含む)
を含む、ポリチオエーテルプレポリマー。
態様7.
40mol%〜60mol%の前記A部分が式(2a)の部分を含む、態様6に記載のポリチオエーテルプレポリマー。
態様8.
前記ポリチオエーテルプレポリマーが、
式(1a)の2官能性ポリチオエーテルプレポリマー、式(1b)の多官能性ポリチオエーテルプレポリマー若しくはその組合せ:
−S−R−[−S−A−S−R−]−S−R (1a)
{R−S−R−[−S−A−S−R−]−S−V’−}B (1b)
(式中、
各Rは、水素であるか、又はチオール、ヒドロキシル、イソシアナート、アルケニル、エポキシ、ポリアルコキシシリル及びマイケル受容体から選択される末端基を含む部分を含み、
Bは、z価の多官能化剤B(−V)のコアを構成し、式中、
zは、3〜6の整数であり、及び
各Vは、末端チオール基と反応性である末端基を含む部分であり、及び
各−V’−は、−Vとチオール基との反応から誘導される)、又は
式(1c)のチオール末端ポリチオエーテルプレポリマー、式(1d)のチオール末端ポリチオエーテルプレポリマー若しくはその組合せ:
HS−R−[−S−A−S−R−]−SH (1c)
{HS−R−[−S−A−S−R−]−S−V’−}B (1d)
(式中、
Bは、z価の多官能化剤B(−V)のコアを構成し、式中、
zは、3〜6の整数であり、及び
各Vは、末端チオール基と反応性である末端基を含む部分であり、及び
各−V’−は、−Vとチオール基との反応から誘導される)
を含む、態様6又は7のいずれかに記載のポリチオエーテルプレポリマー。
態様9.ポリチオエーテルプレポリマーであって、
(a)式(5)のジチオールを含むポリチオール:
HS−R−SH (5)
(式中、
は、C2−10アルカンジイル、C6−8シクロアルカンジイル、C6−10アルカンシクロアルカンジイル、C5−8ヘテロシクロアルカンジイル又は−[(−CHR−)−X−]−(−CHR−)を含み、式中、
各pは独立して、2〜6の整数であり、
qは、1〜5の整数であり、
rは、2〜10の整数であり、
各Rは、水素及びメチルから独立して選択され、並びに
各Xは、−O−、−S−及び−NR−から独立して選択され、式中、Rは、水素及びメチルから選択される);
(b)式(2)のヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテル:
CH=CH−(CH−O−(CH−CH(−OH)−CH−S−R−S−CH−CH(−OH)−(CH−O−(CH−CH=CH (2)
(式中、
各nは独立して、1〜4の整数であり、及び
は、C2−6 n−アルカンジイル、C3−6分枝アルカンジイル、C6−8シクロアルカンジイル、C6−10アルカンシクロアルカンジイル又は−[(−CH−)−X−]−(−CH−)−を含み、式中
各Xは、−O−、−S−及び−S−S−から独立して選択され、
各pは独立して、2〜6の整数であり、
qは、1〜5の整数であり、
rは、2〜6の整数である);並びに
(c)式(3)のジビニルエーテル:
CH=CH−O−(−R−O−)−CH=CH (3)
(式中、
mは、0〜50であり、及び
各Rは、C2−6 n−アルカンジイル、C3−6分枝アルカンジイル、C6−8シクロアルカンジイル、C6−10アルカンシクロアルカンジイル又は−[(−CH−)−O−]−(−CH−)−を含み、式中
各pは独立して、2〜6の範囲に及ぶ整数であり、
qは、1〜5の整数であり、及び
rは、2〜10の整数である)
を含む反応物の反応生成物を含む、ポリチオエーテルプレポリマー。
態様10.
前記ポリチオールが式(7)のポリチオール:
B(−V) (7)
(式中、
Bは、z価の多官能化剤B(−V)のコアを構成し、
zは、3〜6の整数であり、及び
各−Vは独立して、末端チオール基又は末端アルケニル基を含む部分である)
をさらに含む、態様9に記載のポリチオエーテルプレポリマー。
態様11.
態様1〜5のいずれかに記載のヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテルを含む、組成物。
態様12.
チオール末端硫黄含有プレポリマーをさらに含む、態様11に記載の組成物。
態様13.
態様6〜10のいずれかに記載のポリチオエーテルプレポリマーを含む、組成物。
態様14.
態様11〜13に記載のいずれかの組成物で封止された、部品。
態様15.
部品を封止する方法であって、態様11〜13のいずれかに記載の組成物を部品に塗布すること、及び前記の塗布された組成物を硬化させて前記部品を封止することを含む、方法。
最後に、本明細書に開示した実施形態群を実施する代替の方法があることに留意すべきである。従って、これらの実施形態群は例示的であり、限定的ではないと考えるべきである。さらに、本願の特許請求の範囲は、本明細書に与えられた詳細事項に限定されるものではなく、その範囲全体及びその等価物に権利が与えられる。

Claims (18)

  1. 式(2):
    CH=CH−(CH−O−(CH−CH(−OH)−CH−S−R−S−CH−CH(−OH)−(CH−O−(CH−CH=CH (2)
    (式中、
    各nは独立して、1〜4の整数であり、及び
    は、C2−6 n−アルカンジイル、C3−6分枝アルカンジイル、C6−8シクロアルカンジイル、C6−10アルカンシクロアルカンジイル又は−[(−CH−)−X−]−(−CH−)−を含み、式中、
    各Xは、−O−、−S−及び−S−S−から独立して選択され、
    各pは独立して、2〜6の範囲に及ぶ整数であり、
    qは、1〜5の整数であり、並びに
    rは2〜6の整数である)
    のヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテル。
  2. 各nが1であり、及び
    がC2−6 n−アルカンジイル又は−[(−CH−)−X−]−(−CH−)−を含み、式中、
    各Xが、−O−及び−S−から独立して選択され、
    各pが2であり、
    qが、1〜5の整数であり、及び
    rが、2である、
    請求項1に記載のヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテル。
  3. ヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテルであって、
    (a)式(6)のジチオールを含むポリチオール:
    HS−R−SH (6)
    (式中、
    は、C2−6 n−アルカンジイル、C3−6分枝アルカンジイル、C6−8シクロアルカンジイル、C6−10アルカンシクロアルカンジイル又は−[(−CH−)−X−]−(−CH−)−を含み、式中、
    各Xは、−O−、−S−及び−S−S−から独立して選択され、
    各pは独立して、2〜6の整数であり、
    qは、1〜5の整数であり、
    rは、2〜6の整数である);並びに
    (b)式(8)の構造を有する化合物:

    (式中、各nは独立して、1〜4の整数である)
    を含む反応物の反応生成物を含む、ヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテル。
  4. 前記式(6)のジチオールが、式(6a)、式(6b)、式(6c)、式(6d)のジチオール:
    HS−(CH−O−(CH−O−(CH−SH (6a)
    HS−(CH−S−(CH−SH (6b)
    HS−(CH−O−(CH−SH (6c)
    HS−(CH−SH (6d)
    又は上述のいずれかの組合せを含む、請求項3に記載のヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテル。
  5. 各nが1であり、及び
    がC2−6 n−アルカンジイル又は−[(−CH−)−X−]−(−CH−)−を含み、式中、
    各Xが、−O−及び−S−から独立して選択され、
    各pが2であり、
    qが、1〜5の整数であり、及び
    rが、2である、
    請求項3に記載のヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテル。
  6. ポリチオエーテルプレポリマーであって、式(1)の部分:
    −S−R−[−S−A−S−R−]−S− (1)
    (式中、
    sは、1〜60の整数であり、
    各Aは独立して、式(2a)の部分又は式(3a)の部分を含み:
    −(CH−O−(CH−CH(−OH)−S−R−S−CH−CH(−OH)−(CH−O−(CH− (2a)
    −(CH−O−(R−O)−(CH− (3a)
    式中、
    各nは独立して、1〜4の整数であり、
    各Rは、C2−10アルカンジイル、C6−8シクロアルカンジイル、C6−10アルカンシクロアルカンジイル又は−[(−CHR−)−X−]−(CHR)−を含み、式中、各Rは、水素及びメチルから独立して選択され、式中、
    各Xは、−O−及び−S−から独立して選択され、
    各pは独立して、2〜6の整数であり、
    qは、1〜5の整数であり、及び
    rは、2〜10の整数であり、
    mは、0〜50であり、及び
    各Rは、C2−6 n−アルカンジイル、C3−6分枝アルカンジイル、C6−8シクロアルカンジイル、C6−10アルカンシクロアルカンジイル又は−[(−CH−)−O−]−(−CH−)−を含み、式中、
    各pは独立して、2〜6の範囲に及ぶ整数であり、
    qは、1〜5の整数であり、及び
    rは、2〜10の整数であり、
    は、C2−6 n−アルカンジイル、C3−6分枝アルカンジイル、C6−8シクロアルカンジイル、C6−10アルカンシクロアルカンジイル又は−[(−CH−)−X−]−(−CH−)−を含み、式中、
    各Xは、−O−、−S−及び−S−S−から独立して選択され、
    各pは、2〜6の整数であり、
    qは、1〜5の整数であり、
    rは、2〜6の整数であり、並びに
    少なくとも1つのAは、式(2a)の部分を含む)
    を含む、ポリチオエーテルプレポリマー。
  7. 40mol%〜60mol%の前記A部分が式(2a)の部分を含む、請求項6に記載のポリチオエーテルプレポリマー。
  8. 前記ポリチオエーテルプレポリマーが、式(1a)の二官能性ポリチオエーテルプレポリマー、式(1b)の多官能性ポリチオエーテルプレポリマー又はその組合せ:
    −S−R−[−S−A−S−R−]−S−R (1a)
    {R−S−R−[−S−A−S−R−]−S−V’−}B (1b)
    (式中、
    各Rは、水素であるか、又はチオール、ヒドロキシル、イソシアナート、アルケニル、エポキシ、ポリアルコキシシリル及びマイケル受容体から選択される末端基を含む部分を含み、
    Bは、z価の多官能化剤B(−V)のコアを構成し、式中、
    zは、3〜6の整数であり、
    各Vは、末端チオール基と反応性である末端基を含む部分であり、及び
    各−V’−は、−Vとチオール基との反応から誘導される)
    を含む、請求項6に記載のポリチオエーテルプレポリマー。
  9. 前記ポリチオエーテルプレポリマーが、式(1c)のチオール末端ポリチオエーテルプレポリマー、式(1d)のチオール末端ポリチオエーテルプレポリマー又はその組合せ:
    HS−R−[−S−A−S−R−]−SH (1c)
    {HS−R−[−S−A−S−R−]−S−V’−}B (1d)
    (式中、
    Bは、z価の多官能化剤B(−V)のコアを構成し、式中、
    zは、3〜6の整数であり、
    各Vは、末端チオール基と反応性である末端基を含む部分であり、及び
    各−V’−は、−Vとチオール基との反応から誘導される)
    を含む、請求項6に記載のポリチオエーテルプレポリマー。
  10. ポリチオエーテルプレポリマーであって、
    (a)式(5)のジチオールを含むポリチオール:
    HS−R−SH (5)
    (式中、
    は、C2−10アルカンジイル、C6−8シクロアルカンジイル、C6−10アルカンシクロアルカンジイル、C5−8ヘテロシクロアルカンジイル又は−[(−CHR−)−X−]−(−CHR−)−を含み、式中、
    各pは独立して、2〜6の整数であり、
    qは、1〜5の整数であり、
    rは、2〜10の整数であり、
    各Rは、水素及びメチルから独立して選択され、並びに
    各Xは、−O−、−S−及び−NR−から独立して選択され、式中、Rは、水素及びメチルから選択される);
    (b)式(2)のヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテル:
    CH=CH−(CH−O−(CH−CH(−OH)−CH−S−R−S−CH−CH(−OH)−(CH−O−(CH−CH=CH (2)
    (式中、
    各nは独立して、1〜4の整数であり、及び
    は、C2−6 n−アルカンジイル、C3−6分枝アルカンジイル、C6−8シクロアルカンジイル、C6−10アルカンシクロアルカンジイル又は−[(−CH−)−X−]−(−CH−)−を含み、式中、
    各Xは、−O−、−S−及び−S−S−から独立して選択され、
    各pは独立して、2〜6の整数であり、
    qは、1〜5の整数であり、
    rは、2〜6の整数である);並びに
    (c)式(3)のジビニルエーテル:
    CH=CH−O−(−R−O−)−CH=CH (3)
    (式中、
    mは、0〜50であり、及び
    各Rは、C2−6 n−アルカンジイル、C3−6分枝アルカンジイル、C6−8シクロアルカンジイル、C6−10アルカンシクロアルカンジイル又は−[(−CH−)−O−]−(−CH−)−を含み、式中、
    各pは独立して、2〜6の範囲に及ぶ整数であり、
    qは、1〜5の整数であり、及び
    rは、2〜10の整数である)
    を含む反応物の反応生成物を含む、ポリチオエーテルプレポリマー。
  11. 前記ポリチオールが、式(7)のポリチオール:
    B(−V) (7)
    (式中、
    Bは、z価の多官能化剤B(−V)のコアを構成し、
    zは、3〜6の整数であり、及び
    各−Vは独立して、末端チオール基又は末端アルケニル基を含む部分である)
    をさらに含む、請求項10に記載のポリチオエーテルプレポリマー。
  12. 請求項1に記載のヒドロキシル含有ビス(アルケニル)エーテルを含む、組成物。
  13. チオール末端硫黄含有プレポリマーをさらに含む、請求項12に記載の組成物。
  14. 請求項12に記載の組成物で封止された、部品。
  15. 部品を封止する方法であって、
    請求項12に記載の組成物を部品に塗布すること、及び
    前記塗布された組成物を硬化させて部品を封止することを含む、方法。
  16. 請求項6に記載のポリチオエーテルプレポリマーを含む、組成物。
  17. 請求項16に記載の組成物で封止された、部品。
  18. 部品を封止する方法であって、
    部品に請求項16に記載の組成物を塗布すること、及び
    前記塗布された組成物を硬化させて部品を封止することを含む、方法。
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