JP2019530784A - 硬化性組成物及び関連方法 - Google Patents

硬化性組成物及び関連方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2019530784A
JP2019530784A JP2019518547A JP2019518547A JP2019530784A JP 2019530784 A JP2019530784 A JP 2019530784A JP 2019518547 A JP2019518547 A JP 2019518547A JP 2019518547 A JP2019518547 A JP 2019518547A JP 2019530784 A JP2019530784 A JP 2019530784A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
component
curing
base component
composition
compressible
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2019518547A
Other languages
English (en)
Inventor
ディー. ズック,ジョナサン
ディー. ズック,ジョナサン
エー. イリタロ,デイビッド
エー. イリタロ,デイビッド
ヤンコフスキー,アーラ
ビー. グエン,オードリー
ビー. グエン,オードリー
イー. デモス,スーザン
イー. デモス,スーザン
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.)
3M Innovative Properties Co
Original Assignee
3M Innovative Properties Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 3M Innovative Properties Co filed Critical 3M Innovative Properties Co
Publication of JP2019530784A publication Critical patent/JP2019530784A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K3/00Materials not provided for elsewhere
    • C09K3/10Materials in mouldable or extrudable form for sealing or packing joints or covers
    • C09K3/1006Materials in mouldable or extrudable form for sealing or packing joints or covers characterised by the chemical nature of one of its constituents
    • C09K3/1012Sulfur-containing polymers, e.g. polysulfides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G75/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing sulfur with or without nitrogen, oxygen, or carbon in the main chain of the macromolecule
    • C08G75/02Polythioethers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G75/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing sulfur with or without nitrogen, oxygen, or carbon in the main chain of the macromolecule
    • C08G75/14Polysulfides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/24Acids; Salts thereof
    • C08K3/26Carbonates; Bicarbonates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/34Silicon-containing compounds
    • C08K3/36Silica
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K9/00Use of pretreated ingredients
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L33/00Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides or nitriles thereof; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L33/18Homopolymers or copolymers of nitriles
    • C08L33/20Homopolymers or copolymers of acrylonitrile
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L81/00Compositions of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing sulfur with or without nitrogen, oxygen or carbon only; Compositions of polysulfones; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L81/02Polythioethers; Polythioether-ethers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L81/00Compositions of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing sulfur with or without nitrogen, oxygen or carbon only; Compositions of polysulfones; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L81/04Polysulfides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09JADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J11/00Features of adhesives not provided for in group C09J9/00, e.g. additives
    • C09J11/02Non-macromolecular additives
    • C09J11/04Non-macromolecular additives inorganic
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09JADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J181/00Adhesives based on macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing sulfur, with or without nitrogen, oxygen, or carbon only; Adhesives based on polysulfones; Adhesives based on derivatives of such polymers
    • C09J181/02Polythioethers; Polythioether-ethers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09JADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J181/00Adhesives based on macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing sulfur, with or without nitrogen, oxygen, or carbon only; Adhesives based on polysulfones; Adhesives based on derivatives of such polymers
    • C09J181/04Polysulfides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/24Acids; Salts thereof
    • C08K3/26Carbonates; Bicarbonates
    • C08K2003/265Calcium, strontium or barium carbonate
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00Specific properties of additives
    • C08K2201/002Physical properties
    • C08K2201/005Additives being defined by their particle size in general
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2205/00Polymer mixtures characterised by other features
    • C08L2205/02Polymer mixtures characterised by other features containing two or more polymers of the same C08L -group
    • C08L2205/025Polymer mixtures characterised by other features containing two or more polymers of the same C08L -group containing two or more polymers of the same hierarchy C08L, and differing only in parameters such as density, comonomer content, molecular weight, structure
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2205/00Polymer mixtures characterised by other features
    • C08L2205/03Polymer mixtures characterised by other features containing three or more polymers in a blend
    • C08L2205/035Polymer mixtures characterised by other features containing three or more polymers in a blend containing four or more polymers in a blend
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2205/00Polymer mixtures characterised by other features
    • C08L2205/14Polymer mixtures characterised by other features containing polymeric additives characterised by shape
    • C08L2205/18Spheres
    • C08L2205/20Hollow spheres
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2666/00Composition of polymers characterized by a further compound in the blend, being organic macromolecular compounds, natural resins, waxes or and bituminous materials, non-macromolecular organic substances, inorganic substances or characterized by their function in the composition
    • C08L2666/02Organic macromolecular compounds, natural resins, waxes or and bituminous materials
    • C08L2666/14Macromolecular compounds according to C08L59/00 - C08L87/00; Derivatives thereof
    • C08L2666/22Macromolecular compounds not provided for in C08L2666/16 - C08L2666/20
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2200/00Chemical nature of materials in mouldable or extrudable form for sealing or packing joints or covers
    • C09K2200/02Inorganic compounds
    • C09K2200/0217Salts
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2200/00Chemical nature of materials in mouldable or extrudable form for sealing or packing joints or covers
    • C09K2200/02Inorganic compounds
    • C09K2200/0239Oxides, hydroxides, carbonates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2200/00Chemical nature of materials in mouldable or extrudable form for sealing or packing joints or covers
    • C09K2200/02Inorganic compounds
    • C09K2200/0243Silica-rich compounds, e.g. silicates, cement, glass
    • C09K2200/0247Silica
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2200/00Chemical nature of materials in mouldable or extrudable form for sealing or packing joints or covers
    • C09K2200/06Macromolecular organic compounds, e.g. prepolymers
    • C09K2200/068Containing also other elements than carbon, oxygen or nitrogen in the polymer main chain
    • C09K2200/0682Containing sulfur

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Sealing Material Composition (AREA)
  • Polymers With Sulfur, Phosphorus Or Metals In The Main Chain (AREA)

Abstract

二成分硬化性組成物及びその方法を提供する。組成物は、硬化性樹脂及びその中に分散されている第1の圧縮性フィラーから構成されるベース成分を含む。組成物は、硬化剤及びその中に分散されている第2の圧縮性フィラーから構成される硬化成分を更に含む。ベース成分及び硬化成分は、混合すると互いに反応して、架橋ネットワークを生成する。自動計量ポンプと一緒に用いると、ベース成分及び硬化剤成分の圧縮率を整合することができ、加圧力の変動性にもかかわらず、一定の混合比を可能にする。

Description

硬化性組成物及び関連方法を提供する。より具体的には、提供される硬化性組成物は、航空宇宙用途でのシーラントとして有用であり得る。
硬化性シーラントは、航空機産業において様々な用途を有する。主な用途には、一体型燃料タンク及び空洞のシーリング、高高度における与圧を維持するための客室のシーリング、並びに航空機の外面の空力平滑化が挙げられる。最新の航空機の設計基準には、従来の高密度シーラントの強度及び靱性を依然として維持しながら、燃料耐性があり、重量が軽いシーラントが要求される。
航空宇宙シーラントに現在使用されている組成物は、典型的には、二成分組成物である。第1の成分は、一般的に燃料及びポリスルフィド又はチオール基を有するポリチオエーテルポリマー等の耐熱性ポリマーを含有するベース成分である。ベース成分は、フィラー、顔料、可塑剤、接着促進剤及びその他の添加剤も含むことができる。組成物は、硬化剤、フィラー、顔料、可塑剤及びその他の添加剤を含有する硬化成分も有する。有用な硬化剤は、第1及び第2の成分を混合させると最終生成物として固体のゴム様化合物を生成するように、チオール基と反応することができる又はチオール基を酸化することができる化合物である。
燃料の消耗を低減し、最大積載量を増加するために、航空機製造会社は、航空機構造内に永久的に常駐する「フライアウェイ」材料の使用又は重量を減らそうとする。これらはシーラントを含むため、製造会社は、性能を損なわずに、可能な限り低い密度のシーラントを使用しようとする強い動機がある。商業的に好都合に密度を低減する方法に、軽量のフィラー及び顔料をシーラント組成物に取り入れるものがある。この目的のために使用されるフィラー及び顔料は、典型的には、粒子中に閉じられた空隙若しくは独立気泡を有する又は閉泡の形態をとる。これらの軽量粒子は、剛性又は弾性のいずれかであってもよい。
既知の剛性中空粒子には、3M Company(St.Paul,Minnesota)から入手可能なガラス微小球、及びTrelleborg PPL(Retford,UK)から商標名ECCOSPHERESで販売されている中空ガラス微小球が挙げられる。既知の弾性中空粒子には、AkzoNobel N.V.(Amsterdam,Netherlands)から商標名EXPANCELで販売されているもの、及びHenkel AG & Company、KGaA(Duesseldorf,Germany)からのDUALITEが挙げられる。
剛性ガラス微小球は、様々な複合及びハニカム航空宇宙用途で使用できるが、航空機製造会社は、隙間腐食が問題となる可能性がある、密なボンドラインの用途及び接合継手(fay joints)等の領域には、弾性中空粒子を含有するより可撓性のシーラントを好むことが多い。シーラント製造会社は、製品のベース成分に弾性粒子を取り入れた低密度のシーラントを導入することによって対応してきた。
シーラント組成物は、航空宇宙用途以外でも使用される。例えば、二成分シーラントは、商業輸送機関、自動車、及び鉄道市場産業においても用いられている。更に、これらの用途は、この産業内の最初の装置製造会社並びにメンテナンス、修理及びオーバーホールサービス供給業者の両者によって用いられ得る。
上記を考慮して、特定の製造会社は、シーラント組成物のポリマーベース成分への中空弾性粒子の添加を企図してきた。しかしながら、既知の組成物は、高圧下のフィラー圧縮率の問題への対処に失敗しており、先行のこの概念の開示は、製品の硬化成分へのこの粒子の添加を企図していない(例えば、米国特許第7,262,245号(Bonsら)を参照)。
特定の用途において、1つの成分のみに弾性粒子を添加すると、問題を生じる。二成分航空宇宙シーラントをパッケージングするとき、第1及び第2の成分を、通常、圧力下でカートリッジ中又は投与システム中のいずれかに注入し、二成分の比率、したがって化学量論を正確に制御する。これらのシーラント成分の粘度は高くなる傾向にあり、一般的には6,000〜16,000ポアズの範囲である。結果として、これらを効果的に注入するためには、数百から数千ポンド/平方インチの圧力を必要とし得る。弾性粒子は圧縮性のため、弾性粒子を含まない成分は、もう一方の成分と比べてかなり低い圧縮率を有する。圧力が増加すると、非充填成分の分注量は一定のままであるが、充填成分の分注量は変動し、化学量論のばらつきにつながり、最終的には製品の一貫性が乏しくなる。
上記は、製造会社のみではなく、エンドユーザーにとっても問題となり得る。市販の計量ポンプにおいて、各ストークサイクル中の圧力は大きく変動し得る。この圧力の変化は、圧縮性シーラント成分と共に、同様に分注される硬化剤の体積当たりに分注される基本材料の比率に変化をもたらす。これにより、製品の混合比は変わりやすくなり、最終的には、製品の性能に変動が生じる。
提供する組成物及び方法では、弾性粒子が、シーラントのベース成分及び硬化成分の両方に含まれ、ベース成分及び硬化剤成分の圧縮率を互いに整合させることを可能にする。この圧縮率の整合は、加圧力の変動性にもかかわらず、一定の混合比をもたらす。これは、軽量のシーラントのパッケージング及び使用を劇的に簡略化し、結果として、より安定した性能の製品となる。重大なことには、この原理は、シーラント用途のみではなく、一般的に圧縮性フィラーを含有する二成分形硬化性組成物に、より広範にわたって適用することができる。
一態様において、二成分組成物が提供される。組成物は、硬化性樹脂及びその中に分散されている第1の圧縮性フィラーから構成されるベース成分と、硬化剤及びその中に分散されている第2の圧縮性フィラーから構成される硬化成分と、を含み、ベース成分と硬化成分は混合により互いに反応して架橋ネットワークを生成する。
第2の態様において、前記組成物の反応生成物が提供される。
第3の態様において、硬化性樹脂及び第1の圧縮性フィラーを含むベース成分を計量して容器に入れることと、硬化剤及び第2の圧縮性フィラーから構成される硬化成分を計量して容器に入れることと、容器中でベース成分と硬化成分を混合して、硬化性樹脂の硬化を開始することと、得られた混合物を、シーリングする表面上に分注することと、を含む、表面をシーリングする方法が提供される。
本開示による硬化性組成物の混合及び分注を示すブロック図である。
定義
本明細書で使用する場合、
「アルキル基」及び接頭辞「アルク(alk-)」は直鎖及び分枝鎖の両方の基、並びに環状基を含む。
「アルキレン」は、上で定義した「アルキル」基の多価(例えば二価又は三価)形態である。
「周囲温度」は、摂氏25度を意味する。
「アリール」及び「アリーレン」は、本明細書で使用されるとき、炭素環式芳香族環又は環系を含み、例えば、1、2、又は3個の環を有し、任意選択的に環中に少なくとも1個のヘテロ原子(例えば、O、S、又はN)を含有しているものを含む。
「アリールアルキレン」は、アリール基が結合している「アルキレン」部分を指し、「アルキルアリーレン」は、アルキル基が結合している「アリーレン」部分を指す。
「圧縮性」は、圧力の増加に応じて体積を有意に減少することができることを意味する。
「硬化性樹脂」は、硬化可能なモノマー又はオリゴマーを指す。
「硬化」は、架橋分子又は基を用いた共有化学結合によってポリマー鎖を結合させて、ネットワークポリマーを形成することを指す。
「硬化剤」は、硬化反応を引き起こす又は促進する物質を指す。
「ナノ粒子」は、メジアン粒径が500nm以下の粒子を指す。
提供される組成物は、一般的にベース成分及び硬化成分を含む二成分硬化性組成物である。いくつかの実施形態において、硬化性組成物は、ベース成分及び硬化成分のみを含む。ベース成分及び硬化成分を混合すると、互いに反応して架橋ネットワークを形成することができる。各成分は、以下の項で具体的に説明する。
ベース成分
硬化性組成物のベース成分は、硬化性樹脂及びその中に分散されている圧縮性フィラーを含む。
ベース成分は、硬化性組成物の全体量に対して任意の好適な比率で存在することができる。いくつかの実施形態では、ベース成分は、硬化性組成物の総重量に基づいて、少なくとも50重量%、少なくとも67重量%、少なくとも83重量%、少なくとも91重量%、又は少なくとも95重量%であってもよい。いくつかの実施形態では、ベース成分は、硬化性組成物の総重量に基づいて、最大95重量%、最大91重量%、最大83重量%、最大67重量%、又は最大50重量%であってもよい。
ベース成分中の圧縮性フィラーの量は、限定される必要はない。しかし、圧縮性フィラーは、硬化状態でシーラントの取扱特性又は完全性を大きく劣化させることなく、硬化済み組成物の全体密度を低下させるのに十分な量で含まれることが好ましい。
ベース成分中の圧縮性フィラーの量は、ベース成分の総重量に基づいて、少なくとも0.1重量%、少なくとも0.12重量%、少なくとも0.14重量%、少なくとも0.16重量%、少なくとも0.18重流%、又は少なくとも0.2重量%であってもよい。ベース成分中の圧縮性フィラーの量は、ベース成分の総重量に基づいて、最大5重量%、最大4重量%、最大3重量%、最大2重量%、最大1.5重量%、又は最大1重量%であってもよい。
ベース成分中の圧縮性フィラーの量は、ベース成分の全体積に基づいて、少なくとも4体積%、少なくとも10体積%、少なくとも15体積%、少なくとも30体積%、少なくとも45体積%、又は少なくとも60体積%であってもよい。ベース成分中の圧縮性フィラーの量は、ベース成分の全体積に基づいて、最大60体積%、最大45体積%、最大30体積%、最大15体積%、最大10体積%、又は最大4体積%であってもよい。
先述のとおり、圧縮性フィラーは、好ましくは、ベース成分及び硬化成分の両方の中に存在する。したがって、冗長を避けるためにも、圧縮性フィラーの構造及び組成についての具体的な説明を、後のそれ自体の項で記載するものとする。
有用な硬化性樹脂は、化学反応して架橋ネットワークの一部を形成することができる、マクロモノマー又はオリゴマーである。硬化性樹脂は、ポリスルフィド、ポリチオエーテル、1,3−ジエン、シリコーン、フッ化炭素、フルオロシリコーン、エポキシ、マレイミド、ポリシアネートエステル、ポリウレタン前駆体、又はこれらの任意の混合物若しくはコポリマーであってもよい。具体的な樹脂は、以下でより詳細に説明する。
航空宇宙シーラント用途に使用する硬化性樹脂は、ポリチオエーテル及びポリスルフィドを含むことができる。ポリチオエーテルは、その骨格構造中にチオエーテル結合(すなわち−S−)を含む。ポリスルフィドは、その骨格構造中にジスルフィド結合(すなわち−S−S−)を含む。
ポリチオールは、複数のチオール基を有する、アルキレン、アリーレン、アルキルアリーレン、アリールアルキレン、又はアルキレンアリールアルキレンを含有してもよい。アルキレン、アルキルアリーレン、アリールアルキレン、又はアルキレンアリールアルキレンのいずれも、任意選択により、1つ以上のエーテル(すなわち、−O−)、チオエーテル(すなわち、−S−)、又はアミン(すなわち、−NR−)基によって中断されていてもよく、任意選択により置換アルコキシ又はヒドロキシル基を含有してもよい。有用な単量体ポリチオールは、3つのチオール基、4つのチオール基、又は5つ以上のチオール基を含有するジチオール又はポリチオールであってもよい。
いくつかの実施形態において、ポリチオールは、アルキレンジチオールである。例示的なジチオールとしては、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、ジペンテンジチオール、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、及びこれらの混合物が挙げられる。3つ以上のチオール基を有するポリチオールとしては、プロパン−1,2,3−トリチオール;1,2−ビス[(2−メルカプトエチル)チオ]−3−メルカプトプロパン;テトラキス(7−メルカプト−2,5−ジチアヘプチル)メタン;及びトリチオシアヌル酸が挙げられる。これらのいずれかの組み合わせ、又は上述のジチオールのいずれかとの組み合わせも可能である。
ポリチオエーテルは、例えば、ジチオールを、ジエン、ジイン、ジビニルエーテル、ジアリルエーテル、エン−イン、又はこれらの組み合わせと、フリ−ラジカル条件下で反応させることにより調製することができる。ポリチオエーテルを製造するための有用な試薬は、上記列挙のジチオール、ジエン、ジイン、ジビニルエーテル、ジアリルエーテル、及びエン−インのいずれかを含む。有用なポリチオエーテルの例は、例えば、米国特許第4,366,307号(Singhら)、同第4,609,762号(Morrisら)、同第5,225,472号(Cameronら)、同第5,912,319号(Zookら)、同第5,959,071号(DeMossら)、同第6,172,179号(Zookら)、及び同第6,509,418号(Zookら)に記載されている。
いくつかの実施形態において、ポリチオエーテルは、式Iによって表される。
HS−R−[S−(CH−O[−R−O−]−(CH−S−R−]−SH (I)
式中、R及びRはそれぞれ、独立に、直鎖又は分枝状であってもよいC2〜6アルキレン、C6〜8シクロアルキレン、C6〜10アルキルシクロアルキレン、−[(CH−)−X−]−(−CH−)であり、ここで、少なくとも1つの−CH−は、任意選択によりメチル基で置換されており、Xは、O、S及び−NR−からなる群から選択されるものであり、Rは、水素又はメチルを示し、mは、0〜10の数であり、nは、1〜60の数であり、pは、2〜6の数であり、qは、1〜5の数であり、rは、2〜10の数である。
3つ以上のチオール基を有するポリチオエーテルを使用してもよい。また、本明細書に開示される組成物を少なくとも部分的に硬化させることに関連して以下に記載する硬化剤及び方法のいずれも、ポリチオエーテルの調製に使用することができる。いくつかの実施形態において、以下に記載する熱的フリーラジカル開始剤を、ジチオールと、ジエン、ジイン、ジビニルエーテル、ジアリルエーテル、エン−イン、又はこれらの組み合わせと組み合わせ、得られた混合物を加熱することで、ポリチオエーテルが得られる。
ポリチオエーテルは、例えば、ジチオールをジエポキシドと反応させることにより調製することができ、これは、室温で、任意選択により第3級アミン触媒(例えば、1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン(DABCO))の存在下、攪拌して行うことができる。有用なジチオールは、上記のもののいずれかを含む。有用なエポキシドは、2個のエポキシド基を有するもののいずれかであってもよい。
いくつかの実施形態において、ジエポキシドは、ビスフェノールジグリシジルエーテルであり、このビスフェノール(すなわち、−O−C−CH−C−O−)は、非置換(例えば、ビスフェノールF)であってもよく、又はフェニル環若しくはメチレン基のいずれかが、ハロゲン(例えば、フルオロ、クロロ、ブロモ、ヨード)、メチル、トリフルオロメチル、若しくはヒドロキシメチルによって置換されていてもよい。ジチオール及びジエポキシドから調製されるポリチオエーテルは、ペンダント状のヒドロキシル基を有し、式IIで表される構造の繰り返し単位を有してもよい。
−S−R−S−CH−CH(OH)−CH−O−C−CH−C−O−CH−CH(OH)−CH−S−R−S− (II)
式中、Rは上記のとおりであり、ビスフェノール単位(すなわち、−O−C−CH−C−O−)は、非置換(例えば、ビスフェノールF)であってもよく、又はフェニル環若しくはメチレン基のいずれかが、ハロゲン(例えば、フルオロ、クロロ、ブロモ、ヨード)、メチル、トリフルオロメチル、若しくはヒドロキシメチルによって置換されていてもよい。
ポリスルフィドは、多硫化ナトリウムのビス(2−クロロエチル)ホルマールとの縮合により調製することができ、これにより2個の末端チオール基を有する直鎖状ポリスルフィドが得られる。3個以上のチオール基を有する分枝状ポリスルフィドは、反応混合物中にトリクロロプロパンを使用して調製することができる。有用なポリスルフィドの例は、例えば、米国特許第2,466,963号(Fergusonら)、同第2,789,958号(Fettesら)、同第4,165,425号(Bertozzi)、及び同第5,610,243号(Viettiら)に記載されている。ポリスルフィドは、東レ・ファインケミカル株式会社(浦安)から商標名「THIOKOL」及び「LP」で市販されており、等級「LP−2」、「LP−2C」(分枝状)、「LP−3」、「LP−33」、及び「LP−541」が例示される。
ポリチオエーテル及びポリスルフィドは、様々な有用な分子量のものであってよい。いくつかの実施形態において、ポリチオエーテル及びポリスルフィドは、少なくとも500g/mol、少なくとも750g/mol、少なくとも1000g/mol、少なくとも1500g/mol、又は少なくとも2000g/molの数平均分子量を有する。いくつかの実施形態において、ポリチオエーテル及びポリスルフィドは、最大20000g/mol、最大15000g/mol、最大10000g/mol、最大7500g/mol、又は最大5000g/molの数平均分子量を有する。
その他の硬化性樹脂も、提供される硬化性組成物で使用可能である。例えば、1,3−ジエンのポリマーも使用することができる。これらは、イソプレン及びブタジエンから誘導される硬化性樹脂を、ブタジエン−アクリロニトリル、ブタジエン−スチレン、及びイソプレンイソブチレン等のこれらのコポリマーと共に含む。1,3−ジエンとその誘導体との硬化済み生成物を、広範囲の市販されている有用な弾性材料中で使用することができる。
硬化性樹脂はまた、シリコーン樹脂をベースとしたものでもよい。シリコーン樹脂は、その特有の−(Si−O)−繰り返し単位を特徴とし、硬化して弾性架橋ネットワークを形成することができる。オリゴマーシリコーンの硬化は、付加重合、縮合重合、過酸化物重合(peroxide polymerization)、及びオキシム重合を含めた任意の既知の方法を用いて実施することができる。
付加重合は、水素化ケイ素とビニル基との反応を含み得る。この反応では、エチル基(CH−CH)が形成され、副生成物は一切生成されない。この反応では、2つの別々の成分、すなわち、ヒドリド及びビニル官能性シロキサンポリマーを含有するベース成分と、白金錯体を含有する硬化成分とを、一般的には、混合してポリマーを触媒する。混合すると、ヒドリド及びビニル官能性シロキサンポリマーは反応して、それらの間にエチル架橋を作ることができる。
一般的に好適な酸又は塩基によって触媒される縮合重合は、1種以上の架橋剤が加水分解し、次いでシリコーン樹脂又は他の架橋剤の加水分解性基と漸次反応して、架橋ネットワークを生成したときに、生じ得る。架橋剤としては、アルコキシ、アセトキシ、又はアルコキシ硬化系用メチルトリメトキシシラン及びアセトキシ硬化系用メチルトリアセトキシシラン等のオキシムシランが挙げられる。任意選択により、追加の縮合触媒を添加して、シリコーンゴム系を完全に硬化して、不粘着面を実現する。アルコキシ硬化系において、テトラアルコキシチタネート又はキレート化チタネート等の有機チタネート触媒を用いる。ジブチルスズジラウレート(DBTDL)等のスズ触媒は、オキシム及びアセトキシ硬化系において使用することができる。
あるいは、ビニル基を含有するシリコーン樹脂を、有機過酸化物等の硬化剤を活用して、フリーラジカル重合経路を利用して硬化することもできる。典型的には、これらの硬化反応は高温で行い、したがって押出又は射出成形用途において有用であり得る。この目的のために知られた過酸化物として、過酸化ジクミル及び過酸化ジクロロベンゾイルが挙げられる。
硬化性樹脂は、ペルフルオロエラストマー等の既知の任意のフルオロポリマー樹脂も含み得る。いくつかの実施形態において、フルオロポリマー樹脂は、過酸化物及び助剤を使用して硬化可能である。他の実施形態において、フルオロポリマー樹脂は、ニトリル基の触媒反応によって硬化される。
例えば、フルオロポリマーは、ニトリル基を含むペルフルオロエラストマーであってもよい。例えば米国特許第5,527,861号(Logothetis)で開示されるように、十分な量のニトリル基を含有するペルフルオロエラストマーは、硬化部位として機能してペルフルオロエラストマーを架橋することができる。ニトリル基は、ニトリル含有硬化部位モノマーを使用することによって導入することができ、それによって重合中にニトリル基がポリマー中に導入される。好適なポリマーは、例えば、米国特許第4,281,092号(Breazeale)に記載されている。
別のオプションとして、硬化性樹脂は、1種以上のエポキシ樹脂を含むことができる。エポキシ樹脂は、当該技術分野において既知であり、1つ以上のエポキシ基を含有する化合物又は化合物の混合物を含む。そのような化合物は、飽和又は不飽和であり、脂肪族、脂環式、芳香族、又は複素環式であってもよく、あるいはこれらの組み合わせを含んでもよい。いくつかの実施形態において、硬化性樹脂は、複数のエポキシ基を含有する化合物(例えば、ポリエポキシド)を含む。
ポリエポキシドには、脂肪族又は芳香族ポリエポキシドを挙げることができる。芳香族ポリエポキシドは、例えば、高温用途に使用することができる。芳香族ポリエポキシドは、多価フェノールのポリグリシジルエーテル(例えば、ビスフェノールA誘導体樹脂、エポキシクレゾール−ノボラック樹脂、ビスフェノールF誘導体樹脂、エポキシフェノール−ノボラック樹脂)、芳香族カルボン酸のグリシジルエステル、及び芳香族アミンのグリシジルアミン等の、少なくとも1つの芳香環構造(例えば、ベンゼン環)及び複数のエポキシ基を含有する化合物である。芳香族ポリエポキシドは、多価フェノールのポリグリシジルエーテルであってもよい。芳香族ポリエポキシドとしては、芳香族カルボン酸のグリシジルエステル(例えば、フタル酸ジグリシジルエステル、イソフタル酸ジグリシジルエステル、トリメリット酸トリグリシジルエステル、及びピロメリト酸テトラグリシジルエステル、並びにこれらの混合物)、N−グリシジルアミノベンゼン(例えば、N,N−ジグリシジルベンゼンアミン、ビス(N,N−ジグリシジル−4−アミノフェニル)メタン、1,3−ビス(N,N−ジグリシジルアミノ)ベンゼン、及びN,N−ジグリシジル−4−グリシジルオキシベンゼンアミン、並びにこれらの混合物)、並びに多価フェノールのポリグリシジル誘導体(例えば、2,2−ビス−[4−(2,3−エポキシプロポキシ)フェニル]プロパン)、多価フェノール(例えば、テトラキス(4−ヒドロキシフェニル)エタン、ピロカテコール、レゾルシノール、ヒドロキノン、4,4’−ジヒドロキシジフェニルメタン、4,4’−ジヒドロキシジフェニルジメチルメタン、4,4’−ジヒドロキシ−3,3’−ジメチルジフェニルメタン、4,4’−ジヒドロキシジフェニルメチルメタン、4,4’−ジヒドロキシジフェニルシクロヘキサン、4,4’−ジヒドロキシ−3,3’−ジメチルジフェニルプロパン、4,4’−ジヒドロキシジフェニルスルホン、及びトリス−(4−ヒドロキシフェニル)メタン等)のポリグリシジルエーテル、ノボラック(酸触媒の存在下でのアルデヒドとの、一価又は多価フェノールの反応生成物)のポリグリシジルエーテル、並びにこれらの混合物を挙げることができる。多価フェノールのポリグリシジルエーテルは、ペンダント炭素環式基を有するビスフェノールのジグリシジルエーテル(例えば、2,2−ビス[4−(2,3−エポキシプロポキシ)フェニル]ノルカンファン、2,2−ビス[4−(2,3−エポキシプロポキシ)フェノール]デカヒドロ−1,4,5,8−ジメタノナフタレン、又は9,9−ビス[4−(2,3−エポキシプロポキシ)フェニル]フルオレン等)であってもよい。
脂肪族ポリエポキシドとしては、3’,4’−エポキシシクロヘキシルメチル−3,4−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、3,4−エポキシシクロヘキシルオキシラン、2−(3’,4’−エポキシシクロヘキシル)−5,1”−スピロ−3”,4”−エポキシシクロヘキサン−1,3−ジオキサン、ビス(3,4−エポキシシクロヘキシルメチル)アジペート、リノールダイマー酸のジグリシジルエステル、1,4−ビス(2,3−エポキシプロポキシ)ブタン、4−(1,2−エポキシエチル)−1,2−エポキシシクロヘキサン、2,2−ビス(3,4−エポキシシクロヘキシル)プロパン、グリセロール等の脂肪族ポリオールのポリグリシジルエーテル、又は水素添加4,4’−ジヒドロキシジフェニル−ジメチルメタン、及びこれらの混合物を挙げることができる。
別のオプションとして、硬化性樹脂は、1種以上のマレイミド樹脂を含むことができる。マレイミド樹脂は、ビスマレイミド、ポリマレイミド、又はポリアミノビスマレイミド(N,N’−ビスマレイミド等)を含むことができる。N,N’−ビスマレイミドは、1、2−エタンジアミン、1,6−ヘキサンジアミン、トリメチル−1,6−ヘキサンジアミン、1,4−ベンゼンジアミン、4,4’−メチレンビスベンゼンアミン、2−メチル−1,4−ベンゼンジアミン、3,3’−メチレンビスベンゼンアミン、3,3’−スルホニルビスベンゼンアミン、4,4’−スルホニルビスベンゼンアミン、3,3’−オキシビスベンゼンアミン、4,4’−オキシビスベンゼンアミン、4,4’−メチレンビスシクロヘキサンアミン、1,3−ベンゼンジメタンアミン、1,4−ベンゼンジメタンアミン、4,4’−シクロヘキサンビスベンゼンアミンのN,N’−ビスマレイミド、及びこれらの混合物であってもよい。
ビスマレイミドと共に使用する共反応物質としては、広範囲の不飽和有機化合物のいずれか、例えば複数の不飽和基を有するもの等(例えば、エチレン、アセチレン、又は両方)を挙げることができる。例として、アクリル酸及びアミド並びにそれらのエステル誘導体、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、アクリルアミド、メタクリルアミド、及びメチルメタクリレート;ジシアノエチレン;テトラシアノエチレン;アリルアルコール;2,2’−ジアリルビスフェノールA;2,2’−ジプロペニルビスフェノールA;ジアリルフタレート;トリアリルイソシアヌレート;トリアリルシアヌレート;Nービニル−2−ピロリジノン;N−ビニルカプロラクタム;エチレングリコールジメタクリレート;ジエチレングリコールジメタクリレート;トリメチロールプロパントリアクリレート;トリメチロールプロパントリメタクリレート;ペンタエリスリトールテトラメタクリレート;4−アリル−2−メトキシフェノール;トリアリルトリメリテート;ジビニルベンゼン;ジシクロペンタジエニルアクリレート;ジシクロペンタジエニルオキシエチルアクリレート;1,4−ブタンジオールジビニルエーテル;1,4−ジヒドロキシ−2−ブテン;スチレン;α−メチルスチレン;クロロスチレン;p−フェニルスチレン;p−メチルスチレン;t−ブチルスチレン;及びフェニルビニルエーテルが挙げられる。ビス(アルケニルフェノール)と組み合わせてビスマレイミドを含む樹脂、例えば4,4’−ビスマレイミドジフェニルメタン及びo,o’−ジアリルビスフェノールAを使用することができる。
別のオプションとして、硬化性樹脂は、1種以上のポリシアネートエステル樹脂を含むことができる。例示的なポリシアネートエステル樹脂としては、1,2−ジシアナトベンゼン、1,3−ジシアナトベンゼン、1,4−ジシアナトベンゼン、2,2’−ジシアナトジフェニルメタン、3,3’−ジシアナトジフェニルメタン、4,4’−ジシアナトジフェニルメタン、及びビスフェノールA、ビスフェノールF、又はビスフェノールSから調製されるジシアネートが挙げられる。三官能性以上のシアネート樹脂を使用することができる。ポリシアネートエステル由来の反応生成物の可撓性を改善するために、これらの樹脂を、エポキシ樹脂等の他の樹脂とブレンド又は共重合することができる。
更に別のオプションとして、硬化性樹脂は、1種以上のポリウレタン前駆体樹脂を含有することができる。ポリウレタン前駆体樹脂は、ポリオール、又は1分子当たり2つ以上のヒドロキシル基を含む長尺可撓性重合体セグメントを含む。これらのポリオールは、脂肪族イソシアネート又は芳香族イソシアネート等のポリイソシアネートと反応して、共有結合したポリマーネットワーク中にウレタン結合を形成することができる。
いくつかの実施形態において、ポリイソシアネート成分は、3つ以上のイソシアネート基を含有し、したがって二官能性ポリオール(又はジオール)と反応すると、硬化性組成物の架橋を可能にする。いくつかの実施形態において、ポリオール成分は、3つ以上のヒドロキシル基を含有し、二官能性ポリイソシアネート(又はジイソシアネート)と反応すると、硬化性組成物の架橋を可能にする。ポリオール及びポリイソシアネートの両方がそれぞれ、上記の官能基を3つ以上有することも可能である。本開示の目的のために、ポリオール又はイソシアネートは、いずれも、硬化性組成物中の使用に適した硬化性樹脂と広範に解釈することができる。
有用なポリオールは、数平均分子量が30g/mol〜3000g/molの範囲であってもよい。任意選択により、2種以上のポリオールの混合物が使用される。例示的な混合物は、鎖延長剤として作用する1種以上のジオールを、架橋剤として作用する1種以上のトリオール及び/又は4つ以上の官能基を有するポリオールと共に含むことができる。硬化性樹脂中で使用できるポリオールとしては、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリアクリレート、ポリアルキレン、及びポリエーテル、又はこれらの組み合わせを挙げることができる。
ポリウレタン前駆体樹脂の更なる態様は、例えば、米国特許第5,082,147号(Jacobs)及び同第6,709,748号(Hoら)に記載されている。
硬化成分
本開示の二成分組成物は、硬化成分を更に含む。好ましい実施形態において、硬化成分をベース成分と均一に混合し、周囲温度で硬化反応を開始することができる。任意選択により、組成物は、これらの成分が一緒に混合されるだけでなく、高温に加熱して硬化反応を促進することも必要とする。このような組成物は、一般的に、熱硬化性と呼ばれる。
硬化成分は、ベース成分及び硬化成分を一緒にした総量に対して好適な任意の比率で存在することができる。例えば、硬化成分は、ベース成分及び硬化成分を一緒にした総重量に基づいて、少なくとも5重量%、少なくとも9重量%、少なくとも17重量%、少なくとも33重量%、又は少なくとも50重量%であってもよい。同じ又は代替の実施形態において、硬化成分は、ベース成分及び硬化成分を一緒にした総重量に基づいて、最大50重量%、最大33重量%、最大17重量%、最大9重量%、又は最大5重量%であってもよい。
上記の量は、ベース成分と硬化成分の間の任意の好適な混合比に対応することができる。例えば、混合を促進するために2つの成分がほぼ同じ容量で供給されることが好都合なことがある。あるいは、ベース成分及び硬化成分は、大きく不均衡な混合比15:1(重量による)で混合することができる。不可欠ではないが、ベース成分及び硬化成分は、最大15:1、最大10:1、最大5:1、最大4:1、最大3:1、最大2:1、又は最大1:1(重量による)の混合比で存在する。
硬化成分は、少なくとも1種の硬化剤及び圧縮性フィラーを含む。圧縮性フィラーは、硬化剤と密接に混合してもよいが、そうでなければ硬化剤中に予め分散させてもよい。圧縮性フィラーは、ベース成分中に存在する圧縮性フィラーと同じであっても異なっていてもよい。明確にするために、圧縮性フィラーの構造及び組成に関する詳細を、次の項でより完全に説明する。
硬化成分中の圧縮性フィラーの量は、特に限定される必要がない。好ましくは、圧縮性フィラーは、硬化した状態のシーラントの取扱性又は完全性を大きく低下させることなく、硬化済み組成物の全体密度を低下させるのに十分な量で含まれる。
任意選択により、フィラー使用量をベース成分の使用量と適合させて、2つの成分を混合したときにフィラーの濃度が不均質性になるのを回避することができる。あるいは、硬化成分中のフィラー使用量を調節して、特定のレオロジー又は取扱特性を得ることが可能である。いずれの場合も、硬化成分のフィラー使用量は、ベース成分より有意に多くなることも、少なくなることもある。
いくつかの実施形態において、硬化成分中の圧縮性フィラーの量は、硬化成分の総重量に基づいて、少なくとも0.1重量%、少なくとも0.12重量%、少なくとも0.14重量%、少なくとも0.16重量%、少なくとも0.18重量%、又は少なくとも0.2重量%である。いくつかの実施形態では、硬化成分中の圧縮性フィラーの量は、硬化成分の総重量に基づいて、最大5重量%、最大4重量%、最大3重量%、最大2重量%、最大1.5重量%、又は最大1重量%である。
硬化成分中の圧縮性フィラーの量は、硬化成分の全体積に基づいて、少なくとも4体積%、少なくとも10体積%、少なくとも15体積%、少なくとも30体積%、少なくとも45体積%、又は少なくとも60体積%であってもよい。硬化成分中の圧縮性フィラーの量は、硬化成分の全体積に基づいて、最大60体積%、最大45体積%、最大30体積%、最大15体積%、最大10体積%、又は最大4体積%であってもよい。
当該技術分野で既知の任意の硬化剤を、硬化性組成物中に存在する特定の硬化性樹脂の硬化成分中に使用することができる。いくつかの実施形態において、硬化剤は、1種以上の過酸化物を含み、そのいくつかは、前述の項に記載したものである。過酸化物の架橋は、ポリスルフィド、ポリエチレン及びその他のポリオレフィン、並びにポリシロキサン等、特定の硬化性樹脂に特に有用である。有利には、これらの硬化性樹脂の硬化は、その強度特性を改善し、硬化済み組成物を使用することができる温度上限を拡張する。一般的に、過酸化物の架橋は、過酸化物の分解から生まれるペルオキシ基による水素引き抜きによるポリマーラジカルの形成を要する。
ポリスルフィド組成物の場合、硬化は、強酸化剤の添加を通して達成することができる。二酸化鉛、重クロム酸カルシウム、及び重クロム酸アンモニウム等の酸化剤が、一般的に使用される。これらをシーラント配合物に調合する技法並びにpH、酸化剤の粒径、加速又は減速化学物質の有無、相対湿度、及び温度等のその他の因子が、硬化速度及び硬化の程度に影響を与えることができ、したがって、本分野のシーラントの有用な特性に影響を与えることができる(例えば、米国特許第4,020,033号(Dannels)を参照)。
多硫化ゴムの架橋において、硬化剤は、他の有機酸化剤を含むことができる。例示的な酸化剤には、例えば、酸化亜鉛、パラキノンジオキシム、並びにアルタックス及びジフェニルグアナジン活性剤の混合物を挙げることができる。これらは、末端チオール基を酸化してポリマー骨格を延長することができるが、他のチオール基は、酸化重縮合を通してポリマー同士の間の架橋を可能にする。例えば、Visahkら、Advances in Elastomers I:Blends and Interpenetrating Networks(2013)を参照されたい。
ポリシロキサン組成物の場合、少量のビニル基をポリジメチルシロキサン又はポリフェニルメチルシロキサン構造に取り入れて架橋効率を高めることができる。いくつかの実施形態では、これは、シロキサンと少量のビニルメチルシラノールとの共重合によって達成される。
1,3−ジエンを含有する硬化性樹脂の場合、硬化剤は、硫黄又は硫黄化合物を含むことができる。硫黄加硫としても知られる硫黄架橋を用いて、共役ジエンをベースとした二成分組成物を硬化することができる。この方法を用いて架橋できる1,3−ジエンには、前述のとおり、イソプレン及びブタジエン、並びにそれらのコポリマー、例えばブタジエン−アクリロニトリル、ブタジエン−スチレン、及びイソプレンイソブチレンが挙げられる。硬化プロセスは、スルホニウムイオン(−S−)が先ず形成され、ヒドリド引き抜きによってポリマー鎖と反応する、イオン経路によって進行すると考えられる。次いで、ポリマーカチオンは、最初に硫黄と反応し、次いでポリマー中の二重結合に加えて架橋される。例えば、Odian、Principles of Polymerization、第2編(1981)を参照されたい。
硫黄架橋に関して、加速剤を添加して、硬化反応の速度及び効率を強化することができる。これらの加速剤には、例えば、有機硫黄化合物、例えばテトラ−アルキルチウラムジスルフィド、ジアルキルジチオカルバミン酸亜鉛、2,2’−ジチオビス−ベンゾチアゾール、及び関連化合物を挙げることができる。このような加速剤は、アリールグアニジン等の非硫黄化合物も含み得る。典型的には金属酸化物である活性剤と、金属酸化物の可溶化を助ける脂肪酸とを組み合わせて、加速剤を使用することによって、更に効率を高めることができる。例えば、酸化亜鉛及びステアリン酸は、活性剤として共に機能することができる。
ポリオレフィン系(例えば、エチレン−プロピレン)組成物の場合、少量の非共役ジエン(ジシクロペンタジエン等)を含有するターポリマーを合成することによって架橋を修飾することができる。これらのポリマーはペンダント不飽和基を有するので、上述の加速化硫黄プロセスによって架橋することもできる。
エポキシ基を含有する硬化性樹脂の場合、硬化剤には、置換若しくは非置換無水フタル酸、置換若しくは非置換無水フタル酸の水素添加誘導体、又は無水クロレンド酸等の無水物;エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、アミノエチルエタノールアミン等のアミン硬化剤、ジアミノジフェニルスルホン、9,9−ビス(4−アミノフェニル)フルオレン、9,9−ビス(3−クロロ−4−(アミノフェニル)フッ素、ジシアンジアミド等のアミド硬化剤、アジピン酸等のポリカルボン酸、ビスフェノールA等のポリフェノール、又はこれらの組み合わせを挙げることができる。これらの硬化剤の少なくとも一部を、エポキシド官能基を含む変性ポリシアネートエステル樹脂と共に使用することもできる。
上述のような硬化剤を使用して、マレイミド樹脂を修飾又はエポキシ樹脂と共に共重合することができる。あるいは、これらの樹脂は、フェノール樹脂と予めブレンドし、塩基性触媒及び硬化触媒としての過酸化物の併用に基づいた硬化剤を使用して重合することができ、過酸化物は、ラジカル重合開始剤として作用し、塩基性触媒は、マレイミド樹脂への硬化剤であるフェノール樹脂の付加反応を促進する。例えば、米国特許第5,272,377号(Shimozawaら)を参照されたい。
ポリウレタン前駆体樹脂に有用な硬化剤は、多数の既知のウレタン触媒のうちのいずれかを含む。例としては、ベース成分の硬化性樹脂と混合することができるアルミニウム、ビスマス、スズ、バナジウム、亜鉛又はジルコニウムをベースとした触媒が挙げられる。特に有用な触媒としては、例えば、ジブチルスズジアセテート、ジブチルスズジラウレート、ジブチルスズジアセチルアセトネート、ジブチルスズジメルカプチド、ジブチルスズジオクトエート、ジブチルスズジマレエート、ジブチルスズアセトニルアセトネート、及びジブチルスズオキシドが挙げられる。他の触媒としては、第3級アミン、スズメルカプチド、並びにカルボン酸の第一スズ塩(オクチル酸第一スズ塩、オレイン酸第一スズ塩、酢酸第一スズ塩、及びラウリン酸第一スズ塩等)が挙げられる。
上述の硬化剤はいずれも、当該技術分野で既知の従来の合成方法を用いて調製することができる。
フィラー
硬化性組成物は、多数の好適な軽量のフィラーのいずれかを含むことができる。このようなフィラーを組成物に添加すると、硬化済みシーラントの密度を顕著に低減することができ、航空宇宙用途における燃料経済性を改善することができる。このようなフィラーは、潜在的に範囲が非常に広く、多数の異なる機能のいずれも作用することができる。特に、これらのフィラーは、圧縮性及び非圧縮性(すなわち、剛性)の両方のフィラーを含む。
提供される組成物において、ベース成分及び硬化成分はそれぞれ、1種以上の圧縮性フィラーを含有する。いくつかの実施形態において、ベース成分及び硬化成分は、同じ圧縮性フィラーを含有する。あるいは、ベース成分及び硬化成分は、化学組成及び/又は構造において互いに異なる圧縮性フィラーを含有してもよい。
例示的な軽量フィラーは、粒子中に閉じられた空隙若しくは独立気泡を有することができ、又は中空粒子の形態をとることができる。例示的な圧縮性フィラーとしては、ポリアミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、アクリロニトリルコポリマー、メタクリロニトリルコポリマー、ポリスルフィド、又はこれらの組み合わせから作製される軽量ポリマーフィラーが挙げられる。いくつかの実施形態において、圧縮性フィラーを着色して、硬化性組成物に色を付与する。
市販の圧縮性フィラーは、AkzoNobel N.V.(Amsterdam,Netherlands)製のEXPANCEL商標の微小球、又はHenkel AG & Company,KGaA製のDUALITE商標の熱膨張性ポリマー微小球等の弾性中空粒子を含む。所望に応じて、粒径、形状、及び/又は組成が異なる2種以上の圧縮性フィラーの混合物を、ベース成分及び硬化成分のうちのいずれか又は両方に使用することができる。
圧縮性フィラーのメジアン粒径は、少なくとも0.5マイクロメートル、少なくとも0.75マイクロメートル、少なくとも1マイクロメートル、少なくとも1.2マイクロメートル、又は少なくとも1.5マイクロメートルであってもよい。いくつかの実施形態では、圧縮性フィラーのメジアン粒径は、最大40マイクロメートル、最大35マイクロメートル、最大30マイクロメートル、最大25マイクロメートル、又は最大20マイクロメートルであってもよい。
いくつかの実施形態では、圧縮性フィラーは、表面改質される。このような表面改質は、コロナ処理又は別の活性化処理、例えばシランによるフィラー表面の処理によって実施することができる。表面改質は、組成物へのポリマー粉体の結合の改善、すなわち、機械的特性の改善を実現することができる。基本ポリマーへの結合を促進する官能基、例えばポリスルフィド等は、このようにして、粉体粒子の表面上で利用されるものとする。
必須ではないが、組成物のベース成分及び硬化成分のいずれか又は両方の圧縮性フィラーには、1種以上の剛性かつ非圧縮性フィラーが同伴し得る。
剛性フィラーの例としては、3M Company製の3M Glass Microspheres及びTrelleborg AB(Trelleborg,Sweden)製のECCOSPHERES商標の中空ガラス微小球等の剛性中空粒子が挙げられる。前述の圧縮性フィラーと同様に、これらの剛性中空フィラーは、硬化後に許容される機械的特性を保持しながら、組成物の密度を顕著に低減することができる。
有利には、中空フィラー粒子を含むことにより、組成物の密度を顕著に低減することができ、したがって、実際には、組成物の総重量を低減することができる。密度の低減を最大限にするために、フィラー粒子の密度自体を可能な限り低くすることが好ましい。好ましい実施形態において、これらのフィラーは、少なくとも0.18、少なくとも0.3、少なくとも0.5、少なくとも0.6、又は少なくとも0.8g/cmの真密度を有する。好ましくは、これらのフィラーは、最大0.18、最大0.3、最大0.5、最大0.6、又は最大0.8g/cmの真密度を有する。
更なるオプションとして、ベース成分は、1種以上の固体(非中空)無機フィラーを更に含んでもよい。無機フィラーのタイプは特に限定されず、例えば、ヒュームドシリカ又は炭酸カルシウムを挙げることができる。有用なフィラーは、短繊維、例えば短炭素又はグラファイト繊維、ガラス繊維、ホウ素繊維、炭化ケイ素繊維、及びこれらの組み合わせも含む。無機ナノ粒子も使用することができる。存在する場合、無機ナノ粒子は、表面改質して、硬化性樹脂との相溶性を改善することができる。
無機ナノ粒子は、シリカ、チタニア、アルミナ、ジルコニア、バナジア、クロミア、酸化鉄、酸化アンチモン、酸化スズ、又はこれらの組み合わせ等の任意の好適な材料からなってもよい。ナノ粒子は、シリカナノ粒子であってもよく、いくつかの実施形態では、シリカ以外の材料を実質的に含まなくてもよい。いくつかの実施形態において、樹脂成分は、硬化性樹脂とナノ粒子及び溶媒を含むゾルとを組み合わせ、後続して溶媒を蒸発させることによって形成することができる。
例示的な実施形態において、シリカナノ粒子を、実質的に球状の表面改質シリカのコロイド分散系を含む硬化性樹脂ゾルの形態のベース成分に取り入れる。硬化性ゾルは、例えば、エポキシ樹脂中に分散して、後続して熱及び真空下で溶媒除去プロセスを行ってもよい。このようなシリカフィラーに関連するオプション及び利点は、例えば、米国特許第5,648,407号(Goetzら)に記載されている。
シリカナノ粒子フィラーは、ベース成分又は硬化成分の総重量に基づいて、少なくとも0.1%の量で存在することができる。シリカフィラーは、ベース成分又は硬化成分の総重量に基づいて、最大10%、最大9%、最大8%、最大7%、又は最大6%の量で存在することができる。
有用な炭酸カルシウムフィラーは、表面改質されていてもよく、二成分形組成物のベース成分の硬化性樹脂中に分散され得る、ナノカルサイトフィラーを含む。ナノカルサイトフィラーは、カルサイトコアにイオン結合している、表面改質剤又はリガンドからなってもよく、少なくとも70%のカルサイトコアは、10nm〜400nmのメジアン粒径を有する。
いくつかの実施形態において、リガンドは、カルサイトにイオン結合している結合基と、硬化性樹脂と混合可能な相溶化セグメントとを含有する。いくつかの実施形態において、結合基は、ホスホン酸、スルホン酸、又はこれらの組み合わせを含む。相溶化基は、ポリエチレンオキシド又はポリプロピレンオキシド等のポリエーテルを含むことができる。任意選択により、リガンドは、硬化性樹脂と反応することができる反応基を含む。いくつかの実施形態では、リガンドは両性イオンである。いくつかの実施形態では、リガンドはポリエーテルアミンを含む。
炭酸カルシウムフィラーは、ベース成分又は硬化成分の総重量に基づいて少なくとも2%、少なくとも3%、少なくとも4%、少なくとも5%、又は少なくとも6%の量で存在することができる。炭酸カルシウムフィラーは、ベース成分又は硬化成分の総重量に基づいて、最大45%、最大40%、最大35%、最大32%、又は最大30%の量で存在することができる。
表面改質ナノカルサイトフィラーの更なる態様は、米国特許第9,221,970号(Schultzら)に記載されている。
任意選択の添加剤
硬化性組成物は、追加の添加剤を取り入れてもよい。好ましい実施形態では、これらの添加剤は、非圧縮性である、又はごく僅かな圧縮率しか有さない。任意選択の添加剤としては、組成物全体のベース成分及び硬化成分のうちの片方又は両方に含まれ得る顔料が挙げられる。顔料は、二酸化チタン、硫化亜鉛、カーボンブラック、並びに当該技術分野で既知のその他の種々の有機及び無機物質を含むことができる。
可塑剤も、ベース成分及び硬化成分のうちの片方又は両方に添加することができる。有利には、可塑剤は、硬化前の組成物のテクスチャ及び取扱特性を改善することができる。既知の可塑剤には、脂肪族系オイル、ワックス、脂肪酸塩、並びにアルキル化フェノール及びエステルから誘導される樹脂が含まれる。上記の組み合わせも使用できる。
存在する可塑剤の量は重要ではなく、例えば、硬化性樹脂の分子量及び硬化済み組成物の所望の特性に依存し得る。一般的に、可塑剤は、ブレンドされた成分の総重量に基づいて少なくとも1、2、5、10、又は15重量%の量で存在する。可塑剤は、ブレンドされた成分の総重量に基づいて最大20、25、30、25、又は40重量%の量で存在することができる。
既に記載したもの以外のその他の任意選択の添加剤として、追加の硬化加速剤、触媒、架橋剤、染料、難燃剤、衝撃改質剤(例えば、ゴム又は熱可塑性物質)、及び流量調整剤も含めることができる。
使用方法
提供される組成物の例示的な使用方法を、図1のブロック図に概略的に示す。組成物のA部及びB部を、第1の容器100及び第2の容器102の中で保管する。この概略図において、A部は、硬化性樹脂及び第1の圧縮性フィラーを含有するベース成分を表し、一方で、B部は、硬化剤及び第2の圧縮性フィラーを含有する硬化成分を表す。好ましくは、A部及びB部は、周囲温度で巨視的に均質な液体である。
組成物を分注する時点で、組成物のA部及びB部を各容器100、102(容器A及びB)から計量ポンプ104、106(ポンプA及びB)によってポンピングする。計量ポンプ104、106は、固定された化学量論量のA部及びB部を、時間の関数として運ぶ構成を有する。計量ポンプ104、106は、容器100、102から下流に配置され、A部及びB部を、図示のミキサー108等の共通の容器に運び入れる。計量ポンプ104、106に使用されるポンプのタイプは特に限定されないが、航空宇宙用シーラントの用途には、容積型ポンプを使用することが一般的である。
ミキサー108中で、2つの成分を混合し、任意の反応性添加剤と共に、硬化性樹脂の硬化を開始する。任意の好適なミキサーを使用することができる。ミキサー108は、例えば、静的ミキサー、動的ミキサー、又は衝突ミキサーであってもよい。次いで混合物をディスペンサー110に通して誘導し、次いでシーリングする表面又は2つの隣接する表面に適用することができる。
混合組成物を手持ち型ディスペンサーからビーズとして適用することが一般的であるが、多数の既知の方法のいずれかによって、例えば成形、フィルムコーティング、又は引き抜き成形法によって、混合組成物を成形してもよい。
ベース成分及び硬化成分の両方に制御された量の弾性粒子を有する、提供される二成分組成物を使用することによって、これらの成分の圧縮率を互いに整合させることができる。この整合圧縮率は、計量ポンプ104、106によって加えられる圧力にもかかわらず、一定の混合比をもたらす。有利には、これは、軽量シーラントのパッケージング及び使用を簡略化し、結果として、より安定した性能を有する製品をもたらす。
ベース成分及び硬化成分の圧縮率は、有意であり得る。その結果、これらの成分が占める体積は、圧力に応じて変化する。計量ポンプによって加えられる圧力は時間の関数(一般的に正弦波状)として変化するので、分注される各成分の重量及び体積は同様に時間の関数として変化する。ベース成分及び硬化成分が、6000ポアズから16,000ポアズの範囲の粘度を有して配合された場合、有用な取扱特性が観察された。
いくつかの実施形態において、ベース成分及び硬化成分のいずれか又は両方は、周囲温度で5バールの圧力を受けたとき、少なくとも4%、少なくとも5%、少なくとも6%、少なくとも7%、又は少なくとも8%の平均圧縮を示す。いくつかの実施形態において、ベース成分及び硬化成分のいずれか又は両方は、周囲温度で5バールの圧力を受けたとき、最大50%、最大49%、最大48%、最大47%、又は最大45%の平均圧縮を示す。
ベース成分及び硬化成分を計量したときに得られる実質混合比の変化を軽減するために、ベース成分及び硬化成分が周囲温度で5バールの常圧を受けたとき、ベース成分は、硬化成分の平均圧縮の15%以内、12%以内、10%以内、7%以内、5%以内、4%以内、3%以内、2%以内、又は1%以内の平均圧縮を示すフィラー使用量を選択することが好ましい。理想的には、ベース成分の圧縮率と硬化成分の圧縮率とが実質的に一致し、各成分が経時的に一貫した化学量論比で計量される。
低密度のフィラーをベース成分及び硬化成分に含有させることにより、全体密度を顕著に低減すると同時に、同等の又は更に良好なシーラント性能特性を達成することができる。硬化性組成物は、最大1.7g/mL、最大1.5g/mL、又は最大1.35g/mLの密度を有する反応生成物を生成することができる。
徹底的であることを意図するものではないが、更なる例示的な実施形態を以下に列挙する。
1.硬化性樹脂及びその中に分散されている第1の圧縮性フィラーから構成されるベース成分と、硬化剤及びその中に分散されている第2の圧縮性フィラーから構成される硬化成分と、を含み、ベース成分と硬化成分は混合により互いに反応して架橋ネットワークを生成する、二成分硬化性組成物。
2.第1及び第2の圧縮性フィラーがそれぞれ、中空粒子を含む、実施形態1の組成物。
3.中空粒子が、弾性中空粒子を含む、実施形態2の組成物。
4.第1の圧縮性フィラーが、ベース成分の総重量に基づいて0.9重量%〜28重量%の量で存在する、実施形態1〜3のいずれか1つの組成物。
5.第1の圧縮性フィラーが、ベース成分の総重量に基づいて2重量%〜15重量%の量で存在する、実施形態4の組成物。
6.第1の圧縮性フィラーが、ベース成分の総重量に基づいて2重量%〜13重量%の量で存在する、実施形態5の組成物。
7.第2の圧縮性フィラーが、硬化成分の総重量に基づいて1重量%〜38重量%の量で存在する、実施形態1〜6のいずれか1つの組成物。
8.第2の圧縮性フィラーが、硬化成分の総重量に基づいて2.5重量%〜20重量%の量で存在する、実施形態7の組成物。
9.第2の圧縮性フィラーが、硬化成分の総重量に基づいて2.5重量%〜16重量%の量で存在する、実施形態8の組成物。
10.ベース成分及び硬化成分がそれぞれ、周囲温度で5バールの圧力を受けたとき、5%〜50%の平均圧縮を示す、実施形態1〜9のいずれか1つの組成物。
11.ベース成分及び硬化成分がそれぞれ、周囲温度で5バールの圧力を受けたとき、8%〜48%の平均圧縮を示す、実施形態10の組成物。
12.ベース成分及び硬化成分がそれぞれ、周囲温度で5バールの圧力を受けたとき、8%〜45%の平均圧縮を示す、実施形態11の組成物。
13.ベース成分及び硬化成分が、周囲温度で5バールの圧力を受けたとき、ベース成分は、硬化成分の平均圧縮の15%以内の平均圧縮を示す、実施形態1〜12のいずれか1つの組成物。
14.ベース成分及び硬化成分が、周囲温度で5バールの圧力を受けたとき、ベース成分は、硬化成分の平均圧縮の10%以内の平均圧縮を示す、実施形態13の組成物。
15.ベース成分及び硬化成分が、周囲温度で5バールの圧力を受けたとき、ベース成分は、硬化成分の平均圧縮の5%以内の平均圧縮を示す、実施形態14の組成物。
16.第1及び第2の圧縮性フィラーがそれぞれ、アクリロニトリルコポリマー、メタクリロニトリルコポリマー、又はポリスルフィドを含む、実施形態1〜15のいずれか1つの組成物。
17.硬化性樹脂が、ポリスルフィド、ポリチオエーテル、1,3−ジエン、シリコーン、フッ化炭素、フルオロシリコーン、エポキシ、マレイミド、ポリシアネートエステル、ポリウレタン前駆体、又はこれらの混合物若しくはコポリマーを含む、実施形態1〜16のいずれか1つの組成物。
18.硬化性樹脂がポリスルフィドを含む、実施形態17の組成物。
19.硬化性樹脂がポリチオエーテルを含む、実施形態17の組成物。
20.硬化成分が、二酸化鉛、二酸化マンガン、重クロム酸カルシウム、及び重クロム酸アンモニウムのうちの1つ以上を含む、実施形態18又は19の組成物。
21.組成物が、混合後、最大1.7g/mLの密度を有する、実施形態1〜20のいずれか1つの組成物。
22.組成物が、混合後、最大1.5g/mLの密度を有する、実施形態21の組成物。
23.組成物が、混合後、最大1.35g/mLの密度を有する、実施形態22の組成物。
24.ベース成分及び硬化成分がそれぞれ、6000ポアズ〜16,000ポアズの粘度を有する、実施形態1〜23のいずれか1つの組成物。
25.ベース成分がシリカフィラーを更に含む、実施形態1〜24のいずれか1つの組成物。
26.シリカフィラーが、表面改質されている、実施形態25の組成物。
27.シリカフィラーが、ベース成分の総重量に基づいて0.1%〜10%の量で存在する、実施形態25又は26の組成物。
28.シリカフィラーが、ベース成分の総重量に基づいて0.1%〜8%の量で存在する、実施形態27の組成物。
29.シリカフィラーが、ベース成分の総重量に基づいて0.1%〜7%の量で存在する、実施形態28の組成物。
30.ベース成分は、平均粒径が50〜200ナノメートルの炭酸カルシウムフィラーを更に含む、実施形態1〜29のいずれか1つの組成物。
31.炭酸カルシウムフィラーが、ベース成分の総重量に基づいて2%〜40%の量で存在する、実施形態30の組成物。
32.炭酸カルシウムフィラーが、ベース成分の総重量に基づいて5%〜35%の量で存在する、実施形態31の組成物。
33.炭酸カルシウムフィラーが、ベース成分の総重量に基づいて5%〜30%の量で存在する、実施形態32の組成物。
34.ベース成分及び硬化成分が、15:1〜1:1の重量による混合比で存在する、実施形態1〜33のいずれか1つの組成物。
35.ベース成分及び硬化成分が、15:1〜2:1の重量による混合比で存在する、実施形態34の組成物。
36.ベース成分及び硬化成分が、15:1〜4:1の重量による混合比で存在する、実施形態35の組成物。
37.組成物が、航空宇宙シーラント組成物である、実施形態1〜36のいずれか1つの組成物。
38.実施形態1〜37のいずれか1つの組成物の反応生成物。
39.表面をシーリングする方法であって、硬化性樹脂及び第1の圧縮性フィラーを含むベース成分を計量して容器に入れることと、硬化剤及び第2の圧縮性フィラーから構成される硬化成分を計量して容器に入れることと、容器中でベース成分と硬化成分を混合して、硬化性樹脂の硬化を開始することと、得られた混合物を、シーリングする表面上に分注することと、を含む、方法。
40.ベース成分及び硬化成分がそれぞれ、周囲温度で5バールの圧力を受けたとき、互いに実質的に一致する平均圧縮値を示し、それにより、各成分が、経時的に一貫した化学量論比で計量される、実施形態39の方法。
41.ベース成分及び硬化成分を計量することが、加圧力が時間に応じて正弦波的に変動する各計量ポンプによりそれぞれをポンピングすることを含む、実施形態39又は40の方法。
本開示の目的及び利点は以下の非限定的な実施例によって更に例証されるが、これらの実施例に引用される具体的な材料及びそれらの量、並びにその他の条件及び詳細は、本開示を過度に制限しないものと解釈されるべきである。
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り、又は既知の方法により合成し得る。特に報告のない限り、全ての比は、重量%基準である。
材料及び実施例の記載にあたり以下の略語を用いる。
atm:気圧
℃:摂氏温度
g/cm:グラム/立方センチメートル
kPa:キロパスカル
vol.%:体積パーセント
wt.%:重量パーセント
EM:Akzo Nobel,N.V.(Amsterdam,Netherlands)から商標名「EXPANCEL 920DE 40 D30」で入手される、弾性微小球。
G−1:Akzo Nobel Functional Chemicals GmbH(Greiz,Germany)から商標名「THIOPLAST G1」で入手される、液体ポリスルフィド樹脂(分子量3,700)。
G−12:Akzo Nobel Functional Chemicals GmbHから商標名「THIOPLAST G12」で入手される、液体ポリスルフィド樹脂(分子量4,000)。
G−44:Akzo Nobel Functional Chemicals GmbHから商標名「THIOPLAST G44」で入手される、液体ポリスルフィド樹脂(分子量1,000)。
HB−40:Univar USA,Inc.(Downers Grove,Illinois)から商標名「HB−40」で入手される、部分的に水素添加されたテルフェニル可塑剤。
MnO:Shepard Color Company(Cincinnati,Ohio)から入手される、二酸化マンガン(活性化II型)。
R−202:Evonik Industries,AG(Essen,Germany)から商標名「AEROSIL R202」で入手される、表面改質ヒュームドシリカ。
RE−610:Solvay Chemicals,Inc.(Houston,Texas)から商標名「RHODAFAC RE−610」で入手される、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル界面活性剤。
S−302:Solvay Chemicals,Inc.から商標名「SOCAL 302」で入手される、ナノ粒子炭酸カルシウム。
ベース成分
BC−1
ガラスケトルにG−1、G−12及びG−44の1:1:1ブレンド100重量部を添加することによって、ポリスルフィドシーラントベース成分を調製した。次いで21℃で5分間の高剪断ミキサーの手段により40部のS−302をポリマーブレンド中に均質に分散した。次いで1.5部のR−202を添加し、均質に分散されるまで(約5分間)高速混合を続けた。得られたベース成分の密度は1.51g/cmであり、圧縮性粒子の量は0vol.%だった。
BC−2
BC−1の調製に一般的に記載される手順を繰り返し、4.7部のEMを、S−302と共に添加した。得られたベース成分の密度は1.25g/cmであり、圧縮性粒子の量は20vol.%だった。
BC−3
BC−2の調製に一般的に記載される手順を繰り返し、EMを12.5重量部まで増加した。ベース成分の密度は0.99g/cmであり、圧縮性粒子の量は40vol.%だった。
wt.%圧縮性フィラー、1及び5気圧に設定した圧力(それぞれ101.3及び506.5kPa)における分注100グラム当たりの密度及び体積を明記したベース成分の概要を表1に列挙する。
硬化成分
CC−1
94重量部の可塑剤HB−40及び1.3部の界面活性剤RE−610を21℃のガラスるつぼ中で混合した。100部のMnO及び4部の水を10分にわたって含浸するまで増加的に添加し、次いで高剪断ミキサーの手段によって更に10分間、完全に分散させた。硬化成分の密度は1.62g/cmであり、圧縮性粒子の量は0vol.%だった。
CC−2
CC−1の調製に一般的に記載される手順を繰り返し、MnOが含浸した後に6.17部のEM及び4部の脱イオン水を添加した。弾性粒子が均質に分散されるまで(約5分)、高速混合を続けた。硬化成分の密度は1.33g/cmであり、圧縮性粒子の量は20vol.%だった。
CC−3
CC−2の調製に一般的に記載される手順を繰り返し、EMを16.5重量部まで増加した。硬化成分の密度は1.05g/cmであり、圧縮性粒子の量は40vol.%だった。
wt.%圧縮性フィラー、1及び5気圧に設定した圧力(それぞれ101.3及び506.5kPa)における分注100グラム当たりの密度及び体積を明記した硬化成分の概要を表2に列挙する。
混合系
2つのペール缶専用ポンプModel 250Hを装着した固定体積流量計混合機Metermaster Model 523−456(全てH&G Industries International Inc.(Carson City,Nevada)から入手可能)と、3つの直列に接続されたTAH Industries Model 100(Nordson EFD Corporation(Westlake,Ohio)から入手される、品番102−812)管からなる静的ミキサーとを使用して、ポリスルフィドベース成分及び硬化成分を均質になるまで混合した。ポンプ圧及び混合圧は、5気圧(506.5kPa)に設定したが、分注中で実際に観察された圧力は2〜5気圧の間で変動した。
表3及び4中、シーラント組成物は、ベース成分100グラムと硬化成分10グラムの混合比を有する。比較例を表3に列挙し、本発明の実施例を表4に列挙する。
Figure 2019530784
Figure 2019530784
Figure 2019530784
Figure 2019530784
上記特許出願において引用された全ての文献、特許文献又は特許出願は、一貫した形でそれらの全容が参照により本明細書に組み込まれる。組み込まれた参照文献の一部と本出願との間に不一致又は矛盾がある場合、前述の記載における情報が優先するものとする。前述の記載は、特許請求の範囲に記載の開示を当業者が実践することを可能にするためのものであり、本開示の範囲を限定するものと解釈すべきではなく、本開示の範囲は特許請求の範囲及びその全ての等価物によって定義される。

Claims (15)

  1. 硬化性樹脂及びその中に分散されている第1の圧縮性フィラーから構成されるベース成分と、
    硬化剤及びその中に分散されている第2の圧縮性フィラーから構成される硬化成分と、
    を含み、前記ベース成分と硬化成分は混合により互いに反応して架橋ネットワークを生成する、二成分硬化性組成物。
  2. 前記第1及び第2の圧縮性フィラーがそれぞれ、弾性中空粒子を含む、請求項1に記載の組成物。
  3. 前記第1の圧縮性フィラーが、前記ベース成分の総重量に基づいて0.9重量%〜28重量%の量で存在する、請求項1又は2に記載の組成物。
  4. 前記第2の圧縮性フィラーが、前記硬化成分の総重量に基づいて1重量%〜38重量%の量で存在する、請求項1〜3のいずれか一項に記載の組成物。
  5. 前記ベース成分及び前記硬化成分がそれぞれ、周囲温度で5バールの圧力を受けたとき、5%〜50%の平均圧縮を示す、請求項1〜4のいずれか一項に記載の組成物。
  6. 前記ベース成分及び硬化成分が、周囲温度で5バールの圧力を受けたとき、前記ベース成分は、前記硬化成分の平均圧縮の15%以内の平均圧縮を示す、請求項1〜5のいずれか一項に記載の組成物。
  7. 前記第1及び第2の圧縮性フィラーがそれぞれ、アクリロニトリルコポリマー、メタクリロニトリルコポリマー、又はポリスルフィドを含む、請求項1〜6のいずれか一項に記載の組成物。
  8. 前記硬化性樹脂が、ポリスルフィド又はポリチオエーテルを含む、請求項1〜7のいずれか一項に記載の組成物。
  9. 前記ベース成分が、表面改質シリカフィラーを更に含む、請求項1〜8のいずれか一項に記載の組成物。
  10. 前記ベース成分は、平均粒径が50〜200ナノメートルの炭酸カルシウムフィラーを更に含む、請求項1〜9のいずれか一項に記載の組成物。
  11. 前記ベース成分及び硬化成分が、15:1〜1:1の重量による混合比で存在する、請求項1〜10のいずれか一項に記載の組成物。
  12. 請求項1〜11のいずれか一項に記載の組成物の反応生成物。
  13. 表面をシーリングする方法であって、
    硬化性樹脂及び第1の圧縮性フィラーを含むベース成分を計量して容器に入れることと、
    硬化剤及び第2の圧縮性フィラーから構成される硬化成分を計量して前記容器に入れることと、
    前記容器中で前記ベース成分と前記硬化成分を混合して、前記硬化性樹脂の硬化を開始することと、
    得られた混合物を、シーリングする前記表面上に分注することと、
    を含む、方法。
  14. 前記ベース成分及び硬化成分がそれぞれ、周囲温度で5バールの圧力を受けたとき、互いに実質的に一致する平均圧縮値を示し、それにより、各成分が、経時的に一貫した化学量論比で計量される、請求項13に記載の方法。
  15. 前記ベース成分及び硬化成分を計量することが、加圧力が時間に応じて正弦波的に変動する各計量ポンプによりそれぞれをポンピングすることを含む、請求項13又は14に記載の方法。
JP2019518547A 2016-10-06 2017-10-02 硬化性組成物及び関連方法 Pending JP2019530784A (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201662404968P 2016-10-06 2016-10-06
US62/404,968 2016-10-06
PCT/US2017/054730 WO2018067443A1 (en) 2016-10-06 2017-10-02 Curable compositions and related methods

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2019530784A true JP2019530784A (ja) 2019-10-24

Family

ID=60191458

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019518547A Pending JP2019530784A (ja) 2016-10-06 2017-10-02 硬化性組成物及び関連方法

Country Status (7)

Country Link
US (1) US10815408B2 (ja)
EP (1) EP3523354B1 (ja)
JP (1) JP2019530784A (ja)
KR (1) KR20190080867A (ja)
CN (1) CN109790291B (ja)
CA (1) CA3038998A1 (ja)
WO (1) WO2018067443A1 (ja)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6447557B2 (ja) * 2016-03-24 2019-01-09 日亜化学工業株式会社 発光装置の製造方法
US11327398B2 (en) 2019-04-30 2022-05-10 Samsung Electronics Co., Ltd. Photoresist compositions and methods for fabricating semiconductor devices using the same
US11745388B2 (en) * 2019-10-25 2023-09-05 The Boeing Company Two part compounded material mixer
NL2024415B1 (en) * 2019-12-10 2021-08-31 Strongbond B V Polysulfide sealant with improved cure time
US20230019038A1 (en) * 2019-12-11 2023-01-19 Ppg Industries Ohio, Inc. Compositions containing thermally conductive fillers
US11926736B1 (en) * 2023-02-17 2024-03-12 Thintronics, Inc. Curable film composition, curable film, and cured product thereof

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000063791A (ja) * 1998-07-10 2000-02-29 Dow Corning Sa 圧縮性シリコ―ン組成物
JP2009513790A (ja) * 2005-10-27 2009-04-02 ピーアールシー−デソト インターナショナル,インコーポレイティド ジメルカプタン末端ポリチオエーテルポリマー、ならびにその合成方法および使用方法
JP2009532618A (ja) * 2006-04-06 2009-09-10 バーテルズ・ミクロテクニク・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクター・ハフツンク 液体又はガスを自動的に移送するための方法及び装置
JP2010174187A (ja) * 2009-01-30 2010-08-12 Sanyo Chem Ind Ltd 模型素材用盛り付け剤
JP2013018925A (ja) * 2011-07-13 2013-01-31 Konishi Co Ltd 模型素材又は模型の製造方法

Family Cites Families (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2466963A (en) 1945-06-16 1949-04-12 Thiokol Corp Polysulfide polymer
US2789958A (en) 1951-10-30 1957-04-23 Thiokol Chemical Corp Resinous reaction products of polyepoxides and polysulfide polymers and methods of making the same
US4020033A (en) * 1974-08-29 1977-04-26 Hooker Chemicals & Plastics Corporation Polythioether sealant compositions
US4165425A (en) 1978-06-08 1979-08-21 Thiokol Corporation Alkyl tin oxide cured polysulfide rubbers in hot melt applications
US4281092A (en) 1978-11-30 1981-07-28 E. I. Du Pont De Nemours And Company Vulcanizable fluorinated copolymers
US4366307A (en) 1980-12-04 1982-12-28 Products Research & Chemical Corp. Liquid polythioethers
US4609762A (en) 1984-01-30 1986-09-02 Products Research & Chemical Corp. Thioethers having a high sulfur content and method therefor
US5082147A (en) 1988-02-29 1992-01-21 Richard Jacobs Composition dispensing system
JP3128291B2 (ja) 1990-10-31 2001-01-29 株式会社東芝 マレイミド樹脂組成物およびこれを用いた樹脂封止型半導体装置
US5225472A (en) 1992-05-19 1993-07-06 Courtaulds Aerospace, Inc. Low viscosity polythiol and method therefor
US5610243A (en) 1993-12-20 1997-03-11 Morton International, Inc. Polysulfide-epoxy thermoplastic elastomers
US5447993A (en) 1994-04-19 1995-09-05 E. I. Du Pont De Nemours And Company Perfluoroelastomer curing
US5648407A (en) 1995-05-16 1997-07-15 Minnesota Mining And Manufacturing Company Curable resin sols and fiber-reinforced composites derived therefrom
US6509418B1 (en) 1997-02-19 2003-01-21 Prc-Desoto International, Inc. Sealants and potting formulations including mercapto-terminated polymers produced by the reaction of a polythiol and polyvinyl ether monomer
US5912319A (en) 1997-02-19 1999-06-15 Courtaulds Aerospace, Inc. Compositions and method for producing fuel resistant liquid polythioether polymers with good low temperature flexibility
US5959071A (en) 1998-03-31 1999-09-28 Courtaulds Aerospace, Inc. Composition and method for producing polythioethers having pendent methyl chains
US6258918B1 (en) 1998-04-22 2001-07-10 3M Innovative Properties Company Flexible polyurethane material
US6486268B2 (en) 2000-03-09 2002-11-26 Pbt Brands, Inc. Sealants containing multimodal polymer blends
DE10117251A1 (de) 2001-04-06 2002-10-10 Chemetall Gmbh Dichtmasse niedriger Dichte, Grundmasse und Verfahren zu ihrer Herstellung sowie ihre Verwendung
US6881462B2 (en) 2002-02-26 2005-04-19 Advanced Chemistry And Technology, Inc. Frozen, preformed curable seal
US7645840B2 (en) 2002-02-26 2010-01-12 Advanced Chemistry And Technology, Inc. Frozen, lightweight curable sealant
US7067612B2 (en) 2003-01-30 2006-06-27 Prc-Desoto International, Inc. Preformed compositions in shaped form
US7402630B2 (en) * 2004-12-16 2008-07-22 3M Innovative Properties Company Curing compositions for fluoropolymers
JP2007161506A (ja) * 2005-12-12 2007-06-28 Toray Fine Chemicals Co Ltd 二酸化マンガンの製造方法
US8816023B2 (en) 2008-08-13 2014-08-26 Ppg Industries Ohio, Inc Lightweight particles and compositions containing them
WO2010080459A1 (en) 2008-12-19 2010-07-15 3M Innovative Properties Company Nanocalcite composites
EP2368955A1 (de) * 2010-03-26 2011-09-28 Sika Technology AG Formgedächtnis-Material auf Basis eines Strukturklebstoffs
SI23731A (sl) * 2011-05-09 2012-11-30 CBS@INĹ TITUT@@celovite@gradbene@rešitve@@d@o@o Lepilno tesnilna masa prednostno za uporabo v panelu za uporabo v gradbeništvu
US9051460B2 (en) * 2012-12-04 2015-06-09 E.I. Du Pont De Nemours And Company Heat resistant hydrocarbon elastomer compositions
CN105683284B (zh) * 2013-11-08 2017-04-19 味之素株式会社 密封用树脂组合物和密封用片材
US20150158969A1 (en) * 2013-12-06 2015-06-11 Hrl Laboratories, Llc Polysulfide and polyfluoroether copolymer compositions

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000063791A (ja) * 1998-07-10 2000-02-29 Dow Corning Sa 圧縮性シリコ―ン組成物
JP2009513790A (ja) * 2005-10-27 2009-04-02 ピーアールシー−デソト インターナショナル,インコーポレイティド ジメルカプタン末端ポリチオエーテルポリマー、ならびにその合成方法および使用方法
JP2009532618A (ja) * 2006-04-06 2009-09-10 バーテルズ・ミクロテクニク・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクター・ハフツンク 液体又はガスを自動的に移送するための方法及び装置
JP2010174187A (ja) * 2009-01-30 2010-08-12 Sanyo Chem Ind Ltd 模型素材用盛り付け剤
JP2013018925A (ja) * 2011-07-13 2013-01-31 Konishi Co Ltd 模型素材又は模型の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
US10815408B2 (en) 2020-10-27
CA3038998A1 (en) 2018-04-12
US20190241782A1 (en) 2019-08-08
WO2018067443A1 (en) 2018-04-12
EP3523354A1 (en) 2019-08-14
CN109790291B (zh) 2021-09-17
EP3523354B1 (en) 2022-05-11
KR20190080867A (ko) 2019-07-08
CN109790291A (zh) 2019-05-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2019530784A (ja) 硬化性組成物及び関連方法
RU2728557C1 (ru) Серосодержащие простые поли(алкенил)эфиры, преполимеры, содержащие серосодержащие простые поли(алкенил)эфиры, и их применение
CA2877155C (en) Copolymerizable sulfur-containing adhesion promoters and compositions thereof
KR102285808B1 (ko) 유압 유체 및 연료 내성 실란트
KR100934051B1 (ko) 중합체 블렌드, 조성물 및 이의 이용 방법
CN104487488B (zh) 用于含硫聚合物组合物的迈克尔加成固化化学
JP6181193B2 (ja) 制御放出性アミンによって触媒される硫黄含有ポリマー及びエポキシ組成物
JP6479055B2 (ja) マイケルアクセプター末端ウレタン含有耐燃料油性プレポリマーおよびその組成物
KR101685313B1 (ko) 다작용성 황-함유 에폭시 및 이의 조성물
CN107207727A (zh) 低密度耐燃料性含硫聚合物组合物及其用途
CN105143312A (zh) 含砜聚硫醚,其组合物,及其合成方法
CN105431411A (zh) 用于使用双(磺酰基)烷醇的含硫聚合物组合物的迈克尔加成固化化学
KR20200057030A (ko) 2-성분 구조 접착제
CN105829402B (zh) 包含金属配位体的粘合促进加合物、其组合物及其应用
CN112673039B (zh) 可喷涂聚硫醚涂料和密封剂
US10843180B2 (en) Delayed cure micro-encapsulated catalysts
CN115135696B (zh) 低成核温度聚硫醚预聚物及其用途
US11015097B2 (en) Chemically resistant sealant compositions and uses thereof
CN113939555A (zh) 双重固化组合物
US9951252B2 (en) Moisture-curable fuel-resistant sealant systems
CN108368235B (zh) 按需固化的能湿气固化的含氨基甲酸酯的耐燃料的预聚物及其组合物
CN111788253A (zh) 含硫聚合物颗粒和组合物

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20201001

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20210817

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210824

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20211117

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20220405

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220804

C60 Trial request (containing other claim documents, opposition documents)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C60

Effective date: 20220804

C876 Explanation why request for accelerated appeal examination is justified

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C876

Effective date: 20220804

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20220812

C21 Notice of transfer of a case for reconsideration by examiners before appeal proceedings

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C21

Effective date: 20220816

A912 Re-examination (zenchi) completed and case transferred to appeal board

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912

Effective date: 20220826

C211 Notice of termination of reconsideration by examiners before appeal proceedings

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C211

Effective date: 20220830

C305 Report on accelerated appeal examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C305

Effective date: 20220905

C22 Notice of designation (change) of administrative judge

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C22

Effective date: 20220906

C13 Notice of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C13

Effective date: 20221004

C23 Notice of termination of proceedings

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C23

Effective date: 20230207

C03 Trial/appeal decision taken

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C03

Effective date: 20230307

C30A Notification sent

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C3012

Effective date: 20230307