JP2020158778A - 耐寒性シーラント及びその構成成分 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】多くの実施形態では、ポリマー及びシーラントが、ポリマー又は未硬化のシーラントの低温保管により生じ得る品質低下のリスクを低減する。安定化モノマーとして有用な化合物としては、式[I]の化合物が挙げられる:CH2=CR1−CHR2−S−R3−S−CHR4−CR5=CH2[I][式中、R1、R2、R4、及びR5は、独立して、−H、−CH3、又は−C2H5から選択され、R3は、2〜12個の炭素原子、0〜5個のエーテル酸素原子、及び0〜5個のチオエーテル硫黄原子を含む、直鎖、分岐鎖、又は環式であってよい二価の基から選択される。]。
【選択図】なし
Description
本開示は、ポリチオエーテルポリマー、ポリチオエーテルポリマーを含むシーラント、ポリチオエーテルポリマーの製造に有用な安定化モノマー、に関する。多くの実施形態では、ポリマー及びシーラントが、ポリマー又は未硬化のシーラントの低温保管により生じ得る品質低下のリスクを低減することを示す。
ポリチオエーテルポリマーベースのシーラントのある種の実施形態は、当該技術分野で既知である。以下の参照は、かかる技術に関係し得るものである:米国特許第5,912,319号;同第5,959,071号;同第6,172,179号;同第6,232,401号;同第6,372,849号;同第6,486,297号;同第6,509,418号;同第7,097,883号;同第7,390,859号;同第7,622,548号;同第7,671,145号;同第7,687,578号;同第7,834,105号;同第7,858,703号;同第7,858,704号;同第7,875,666号;同第7,879,955号;同第7,888,436号;同第8,076,420号;及び同第8,138,273号。
簡潔に、本開示は式Iで表される化合物を提供し:
CH2=CR1−CHR2−S−R3−S−CHR4−CR5=CH2 [I]
[式中、R1、R2、R4及びR5は、独立して、−H、−CH3、又は−C2H5から選択され、R3は、2〜12個の炭素原子、0〜5個のエーテル酸素原子、及び0〜5個のチオエーテル硫黄原子を含む、直鎖、分岐鎖、又は環式であってよい二価の基から選択される。]。いくつかの実施形態では、R1及びR5は同じであり、−H及び−CH3から選択される。いくつかの実施形態では、R2及びR4は同じであり、−H及び−CH3から選択される。いくつかの実施形態では、R1及びR5は−CH3であり、R2及びR4は−Hである。いくつかの実施形態では、R3は、式IIで表される二価の基である:
−((CH2)n−X)m−(CH2)n−[II]
[式中、mは0〜5であり、各nは、独立して、2〜6から選択され、各Xは、独立して、O又はSから選択される。]。本開示の化合物の更なる実施形態を、以下「選択実施形態」に記載する。本開示の化合物は、シーラントに使用するものなどのポリチオエーテルポリマーの合成において、安定化ジエンモノマーとして有用であり得る。
HS−R6−SH[VI]
[式中、R6は、2〜12個の炭素原子、0〜5個のエーテル酸素原子、及び0〜5個のチオエーテル硫黄原子を含む、直鎖、分岐鎖、又は環式であってよい二価の基から選択される。]。いくつかの実施形態では、ジチオールのR6は、安定化ジエンモノマーのR3と同じ基である。いくつかの実施形態では、R6は、式IIで表される二価の基である:
−((CH2)n−X)m−(CH2)n−[II]
[式中、mは0〜5であり、各nは、独立して、2〜6から選択され、各Xは、独立して、O又はSから選択される。]。いくつかの実施形態では、ポリチオエーテルポリマーは、チオール末端ポリマーである。いくつかの実施形態では、ポリチオエーテルポリマーは安定化単位から構成され、かかる単位は、安定化ジエンモノマーから誘導されたセグメントであり、安定化単位がポリマーの1.1重量%超かつポリマーの24重量%未満を構成する。いくつかの実施形態では、ポリチオエーテルポリマーは、エポキシ単位から構成され、かかる単位は、ポリエポキシドから誘導されたセグメントであり、エポキシ単位がポリマーの1.1重量%超かつポリマーの20重量%未満を構成する。いくつかの実施形態では、ポリチオエーテルポリマーは、他の反応種よりも101/99超でモル過剰のポリチオールを含む反応混合物から誘導される。本開示のポリチオエーテルポリマーの更なる実施形態を、以下、「選択実施形態」に記載する。
−S−R11−S−CH2−CHR12−CHR13−S−[XI]
[式中、R11は、2〜12個の炭素原子、0〜5個のエーテル酸素原子、及び0〜5個のチオエーテル硫黄原子を含む、直鎖、分岐鎖、又は環式であってよい二価の基から選択され、R12及びR13は、独立して、−H、−CH3、又は−C2H5から選択され、但し、R12及びR13のうち少なくとも1つは−Hではない。]。いくつかの実施形態では、ポリチオエーテルポリマーは、式XIIで表されるポリマー主鎖中に二価の基を含む:
−C(OH)(R14)−CH2−S−R11−S−CH2−CHR12−CHR13−S−[XII]
[式中、R14は、−H又はC1〜4アルキルから選択される。]。いくつかの実施形態では、ポリチオエーテルポリマーは、式XIIIで表されるポリマー主鎖中に二価の基を含む:
−S−R11−S−CH2−CHR12−CHR13−S−R15−S−[XIII]
[式中、R15は、2〜12個の炭素原子、0〜5個のエーテル酸素原子、及び0〜5個のチオエーテル硫黄原子を含む、直鎖、分岐鎖、又は環式であってよい二価の基から選択される。]。いくつかの実施形態では、R15はR11と同じ基である。いくつかの実施形態では、R12は−CH3であり、R13は−Hである。いくつかの実施形態では、R11は、式IIで表される二価の基である:
−((CH2)n−X)m−(CH2)n−[II]
[式中、mは0〜5であり、各nは、独立して、2〜6から選択され、各Xは、独立して、O又はSから選択される。]。いくつかの実施形態では、ポリチオエーテルポリマーは、チオール末端ポリマーである。本開示のポリチオエーテルポリマーの更なる実施形態を、以下、「選択実施形態」に記載する。
−S−R21−S−CH(CH3)−CH2−S−[XXI]
[式中、R21は、2〜12個の炭素原子、0〜5個のエーテル酸素原子、及び0〜5個のチオエーテル硫黄原子を含む、直鎖、分岐鎖、又は環式であってよい二価の基から選択される。]。いくつかの実施形態では、このポリチオエーテルポリマーは、式XXIIIで表されるポリマー主鎖中に二価の基を含む:
−S−R21−S−CH(CH3)−CH2−S−R23−S−[XXIII]
[式中、R23はR21と同じ基である。]。本開示のポリチオエーテルポリマーの更なる実施形態を、以下、「選択実施形態」に記載する。
本開示は、ポリチオエーテルポリマーベースのシーラントを提供する。多くの実施形態では、本開示のシーラントは、性能低下のリスクを低減する低温にて未硬化の状態で保管され得る。更に、本開示は、ある種のポリチオエーテルポリマー及びポリチオエーテルポリマーに使用するためのモノマーを提供する。
本開示は、航空宇宙産業に有用なシーラントなどといった、ポリチオエーテルポリマーベースのシーラントを提供する。いくつかの用途では、本開示のシーラントを用いて燃料タンクをシールすることができる。これらの用途では、シーラントは、好ましくは、低密度、速硬化、硬化後の高い引張強さ、硬化後低温下での高い可撓性、硬化後の高いジェット燃料耐性(工業標準法(standard industry methods)により測定したとき)、並びに硬化後の低Tg、すなわち典型的には−50℃未満、より典型的には−53℃未満、より典型的には−55℃未満の低Tgを示す。これらのシーラントを含むポリチオエーテルポリマーは、好ましくは、低密度及び低Tgを示し、すなわち典型的には−50℃未満、より典型的には−53℃未満、及びより典型的には−55℃未満の低Tgを示す。
本開示は式Iで表される化合物を提供する:
CH2=CR1−CHR2−S−R3−S−CHR4−CR5=CH2 [I]
[式中、R1、R2、R4及びR5は、独立して、−H、−CH3、又は−C2H5から選択され、R3は、2〜12個の炭素原子、0〜5個のエーテル酸素原子、及び0〜5個のチオエーテル硫黄原子を含む、直鎖、分岐鎖、又は環式であってよい二価の基から選択される。]。典型的には、R1、R2、R4、及びR5は、独立して、−H、及び−CH3から選択される。いくつかの実施形態では、R1及びR2のうち一方は−Hであり、他方は−CH3であり、R4及びR5のうち一方は−Hであり、他方は−CH3である。典型的には、R1及びR5は同じであり、R2及びR4は同じである。いくつかの実施形態では、R1及びR5は−CH3であり、R2及びR4は−Hである。いくつかの実施形態では、R1及びR5は−Hであり、R2及びR4は−CH3である。いくつかの実施形態では、R1、R2、R4、及びR5は−Hである。
−((CH2)n−X)m−(CH2)n−[II]
[式中、mは0〜5であり、各nは、独立して、2〜6から選択され、及び各Xは、独立して、O又はSから選択される。]。いくつかの実施形態では、R3は、式IIIで表される二価の基である:
−(C2H4−X)m−C2H4−[III]
[式中、mは0〜5であり、及び各Xは、独立して、O又はSから選択される。]。
本開示は、本開示による安定化ジエンモノマーと、典型的には、1種以上のポリチオールとのコポリマーである、ポリチオエーテルポリマーを提供する。いくつかの実施形態では、ポリチオエーテルポリマーは、更に、本開示の安定化ジエンモノマー以外の追加のジエンのコポリマーである。いくつかの実施形態では、ポリチオエーテルポリマーは、更に、ポリチオールと反応性である追加のモノマー又はオリゴマーのコポリマーである;いくつかのこのような実施形態では、更なるモノマー又はオリゴマーはポリエポキシドである。いくつかの実施形態では、ポリチオエーテルポリマーは、更に、ジエンと反応性である追加のモノマー又はオリゴマーのコポリマーである;いくつかの実施形態では、ポリチオエーテルポリマーは、ビニル末端ポリマーである。いくつかの実施形態では、ポリチオエーテルポリマーは、チオール末端ポリマーである。
HS−R6−SH[VI]
[式中、R6は、2〜12個の炭素原子、0〜5個のエーテル酸素原子、及び0〜5個のチオエーテル硫黄原子を含む、直鎖、分岐鎖、又は環式であってよい二価の基から選択される。]。いくつかの実施形態では、ジチオールは、安定化ジエンモノマーの合成に使用されるジチオールと同じである。
式中、M基は、C2〜10アルキル、C6〜20アリール、少なくとも1つのC1〜8アルキル基又はN若しくはOヘテロ原子で置換されたC6〜20アリールである。本明細書において機能する好適なポリエポキシド化合物は、米国特許第4,136,086号に記載されている。いくつかの実施形態では、本発明のポリエポキシドは、Mにアリール基を含む。アリール主鎖構成成分が、チオールエポキシド反応に伴ってヒドロキシル基と相乗作用して、優れた強度及び取り扱い性を備えたポリチオエーテルポリマーを形成することが判明している。R31は、水素又はC1〜C4アルキル基、より典型的には、水素又はメチル基である。式中、R32は、1〜12個の炭素原子、0〜5個のエーテル酸素原子、及び0〜5個のチオエーテル硫黄原子を含む、直鎖、分岐鎖、又は環式であってよい二価の基から選択される。Pは、1〜10の範囲の整数値である。いくつかの実施形態では、好適なポリエポキシドとしては、ビスフェノールAのジグリシジルエーテル(EPON 828(登録商標)、Shell Chemicals Ltd.など)、55ビスフェノールFのジグリシジルエーテル(ERISYSTM、CVCなど)、低官能性のNovolak(DEN 43FM、The Dow Chemical Co.など)、並びにブタン−及びヘキサン−ジオールジグリシジルエーテル(ARALDITE(登録商標)、Ciba−Geigyなど)が挙げられ得る。
−S−R11−S−CH2−CHR12−CHR13−S−[XI]
[式中、R11は、2〜12個の炭素原子、0〜5個のエーテル酸素原子、及び0〜5個のチオエーテル硫黄原子を含む二価の基から選択され、直鎖、分岐鎖、又は環式であり得る;並びにR12及びR13は、独立して、−H、−CH3、又は−C2H5から選択され、但し、R12及びR13のうち少なくとも1つは−Hではない。]。
−S−R11−S−C(CH3)R12−CHR13−S−[XIV]
[式中、R11、R12及びR13は、上記で定義される通りのものである。]。
−C(OH)(R14)−CH2−S−R11−S−CH2−CHR12−CHR13−S−[XII]
[式中、R14は、−H又はC1〜4アルキルから選択される;並びにR11、R12及びR13は上記で定義される通りのものである。]。
CH2=CH−CH2−S−R3−S−CH2−CH=CH2[XL]
[式中、R3は、本明細書に記載の通りのものである。]。更に、ジチオールのチオール基を逆マルコフニコフ則により安定化ジエンモノマーの不飽和基に付加することで、式XXIで表されるポリマー主鎖中に二価の基が提供され得る:
−S−R21−S−CH(CH3)−CH2−S− [XXI]
[式中、R21は、2〜12個の炭素原子、0〜5個のエーテル酸素原子、及び0〜5個のチオエーテル硫黄原子を含む、直鎖、分岐鎖、又は環式であってよい二価の基から選択される。]。逆マルコフニコフ則による付加は不利であることから、これらの実施形態では、ポリマー中の安定化ジエンモノマーの量を増量すべきである。
本開示のシーラントは、本開示のポリチオエーテル及び硬化剤を含む。いくつかの実施形態では、ポリチオエーテル及び硬化剤は、2成分系又は多成分系の2つの別個の構成成分中に存在する。いくつかの実施形態では、ポリチオエーテル及び硬化剤は、同じ組成物中に存在する。使用時に、ポリチオエーテル及び硬化剤を混合してからシーラントを硬化させてシールを形成する。
本開示のポリチオエーテルを接着剤組成物に利用することもできる。いくつかの実施形態では、接着剤組成物は、エポキシ系接着剤組成物の一部であり得る。かかる組成物は、数日間に及ぶ保存安定性(粘度安定性)、伸張性の向上、落下耐性/衝撃耐性の向上、及び望ましい硬化サイクル(例えば、65℃で15分)などの1つ以上の利点を示し得る。これらの特性は、例えば、ハンドヘルドデバイスなどといった電子工学領域を含む、多くの用途領域において望ましい。
文字及び数字により説明される以下の実施形態は、本開示を更に例示することを意図するものであり、本開示を過度に制限するものとして解釈すべきでない。
CH2=CR1−CHR2−S−R3−S−CHR4−CR5=CH2 [I]
[式中、R1、R2、R4、及びR5は、独立して、−H、−CH3、又は−C2H5から選択され、
R3は、2〜12個の炭素原子、0〜5個のエーテル酸素原子、及び0〜5個のチオエーテル硫黄原子を含む、直鎖、分岐鎖、又は環式であってよい二価の基から選択される。]。
−((CH2)n−X)m−(CH2)n− [II]
[式中、mは0〜5であり、
各nは、独立して、2〜6から選択され、
各Xは、独立して、O又はSから選択される。]。
−(C2H4−X)m−C2H4− [III]
[式中、mは0〜5であり、
各Xは、独立して、O又はSから選択される。]。
−C2H4−O−C2H4−O−C2H4−[IV]。
−C2H4−S−C2H4−[V]。
[式中、Mは、C2〜10アルキル基、C6〜20アリール基、及び少なくとも1つのC1〜8アルキル基、又はN若しくはOヘテロ原子で置換されたC6〜20アリール基から選択され;
R31は、水素又はC1〜C4アルキル基から選択され;
R32は、1〜12個の炭素原子、0〜5個のエーテル酸素原子、及び0〜5個のチオエーテル硫黄原子を含む、直鎖、分岐鎖、又は環式であってよい二価の基から選択され;
Pは1〜10である。]。
HS−R6−SH[VI]
[式中、R6は、2〜12個の炭素原子、0〜5個のエーテル酸素原子、及び0〜5個のチオエーテル硫黄原子を含む、直鎖、分岐鎖、又は環式であってよい二価の基から選択される。]。
−((CH2)n−X)m−(CH2)n−[II]
[式中、mは0〜5であり、
各nは、独立して、2〜6から選択され、
各Xは、独立して、O又はSから選択される。]。
−(C2H4−X)m−C2H4−[III]
[式中、mは0〜5であり、
各Xは、独立して、O又はSから選択される。]。
−C2H4−O−C2H4−O−C2H4−[IV]。
−C2H4−S−C2H4−[V]。
−S−R11−S−CH2−CHR12−CHR13−S−[XI]
[式中、R11は、2〜12個の炭素原子、0〜5個のエーテル酸素原子、及び0〜5個のチオエーテル硫黄原子を含む、直鎖、分岐鎖、又は環式であってよい二価の基から選択され;
R12及びR13は、独立して、−H、−CH3、又は−C2H5から選択され、但し、R12及びR13のうち少なくとも1つは−Hではない。]。
−C(OH)(R14)−CH2−S−R11−S−CH2−CHR12−CHR13−S−[XII]
[式中、R14は、−H又はC1〜4アルキルから選択され;
R11、R12及びR13は、上記で定義された通りのものである。]。
−S−R11−S−CH2−CHR12−CHR13−S−R15−S−[XIII]
[式中、R15は、2〜12個の炭素原子、0〜5個のエーテル酸素原子、及び0〜5個のチオエーテル硫黄原子を含む、直鎖、分岐鎖、又は環式であってよい二価の基から選択され;
R11、R12及びR13は、上記で定義された通りのものである。]。
−S−R11−S−C(CH3)R12−CHR13−S−[XIV]
[式中、R11、R12及びR13は、上記で定義された通りのものである。]。
−((CH2)n−X)m−(CH2)n−[II]
[式中、mは0〜5であり、
各nは、独立して、2〜6から選択され、
各Xは、独立して、O又はSから選択される。]。
−(C2H4−X)m−C2H4− [III]
[式中、mは0〜5であり、
各Xは、独立して、O又はSから選択される。]。
−C2H4−O−C2H4−O−C2H4−[IV]。
−C2H4−S−C2H4−[V]。
−S−R21−S−CH(CH3)−CH2−S−[XXI]
[式中、R21は、2〜12個の炭素原子、0〜5個のエーテル酸素原子、及び0〜5個のチオエーテル硫黄原子を含む、直鎖、分岐鎖、又は環式であってよい二価の基から選択される。]。
−C(OH)(R22)−CH2−S−R21−S−CH(CH3)−CH2−S−[XXII]
[式中、R22は、−H又はC1〜4アルキルから選択され;
R21は、上記で定義された通りのものである。]。
−S−R21−S−CH(CH3)−CH2−S−R23−S−[XXIII]
[式中、R23は、2〜12個の炭素原子、0〜5個のエーテル酸素原子、及び0〜5個のチオエーテル硫黄原子を含む、直鎖、分岐鎖、又は環式であってよい二価の基から選択され;
R21は、上記で定義された通りのものである。]。
−((CH2)n−X)m−(CH2)n−[II]
[式中、mは0〜5であり、
各nは、独立して、2〜6から選択され、
各Xは、独立して、O又はSから選択される。]。
−(C2H4−X)m−C2H4−[III]
[式中、mは0〜5であり、
各Xは、独立して、O又はSから選択される。]。
−C2H4−O−C2H4−O−C2H4−[IV]。
−C2H4−S−C2H4−[V]。
a) 実施形態PA1〜PA45、PB1〜PB23、又はPC1〜PC19のいずれか一形態に記載のポリチオエーテルポリマー;及び
b) 硬化剤
を含む、シーラント。
別途記載のない限り、すべての試薬はSigma−Aldrich Company(St.Louis,Missouri)から得たか又は入手可能であり、あるいは既知の手法により合成可能である。別途報告のない限り、すべての割合は重量%によるものである。
℃: セ氏温度
°F: カ氏温度
cm: センチメートル
Kg−lcm: キログラム毎リニアセンチメートル(linearcentimeter)
kPa: キロパスカル
MW: 分子量
mL: ミリリットル
mm: ミリメートル
P−li: ポンド毎リニアインチ(linearinch)
psi: ポンド毎平方インチ
Tg: ガラス転移温度
実施例に使用する材料についての略記は以下の通りである:
A−187:商品名「SILQUEST A187」で、Momentive(Columbus,Ohio)から得た、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン。
AC−160:商品名「ADHESION PROMOTER AC−160」で、3M Company(St,Paul,Minnesota)から得た、水性接着促進剤。
CB:3−クロロ−1−ブテン。
CB−R410:商品名「RAVEN 410」で、Columbia Chemicals(Marietta,Georgia)から得た、カーボンブラック顔料。
CMP:3−クロロ−2−メチル−1−プロペン。
DABCO:商品名「DABCO」で、Air Products&Chemicals,Inc.(Allentown,Pennsylvania)から得た、トリエチレンジアミン。
DABCO−33LV:商品名「DABCO−33LV」で、Air Products&Chemicals,Inc.から得た、33%トリエチレンジアミン及び67%ジプロピレングリコールの溶液。
DMDO:Arkema,Inc.(King of Prussia,Pennsylvania)から得た、1,8−ジメルカプト−3,6−ジオキサオクタン。
DMDO−ACジエン:以下のモノマー例2に記載の通りに調製した安定化ジエン、4,13−ジチア−7,10−ジオキサ−ヘキサデシル−1,15−ジエン。
DMDO−CMPジエン:以下のモノマー例1に記載の通りに調製した安定化ジエン、4,13−ジチア−7,10−ジオキサ−2,15−ジメチルヘキサデシル−1,15−ジエン。
DMDS:Nisso/YSK(Japan)から得た、ビス(2−メルカプトエチル)スルフィド。
DMDS−CMPジエン:以下のモノマー例3に記載の通りに調製した安定化ジエン、4,7,10−トリチア−2,12−ジメチルドデカ−1,12−ジエン。
DVE−3:商品名「RAPI−CURE DVE−3」でAshland Specialty Ingredients(Wilmington,Delaware)から得た、トリエチレングリコールジビニルエーテル。
E−8220:商品名「EPALLOY 8220」でEmerald Performance Materials,LLC(Cuyahoga Falls,Ohio)から得た、ビスフェノールFのジグリシジルエーテル。
JRF1:Chevron−Phillips(The Woodlands,Texas)から得られた、SAE Standard AMS2629により定義される通りのJet Reference Fluid Type 1組成物。
NCC:商品名「SOCAL 322」でSolvay Chemicals,Inc.(Houston,Texas)から得た、炭酸カルシウムナノ粒子。
PSB:商品名「Polcarb SB」でImerys Performance&Filtration Minerals(Cornwall,U.K.)から得た、炭酸カルシウム。
R−202:商品名「AEROSIL R202」でEvonik Industries,AG(Essen,Germany)から得た、表面改質したフュームドシリカ。
タルク:商品名「TALCRON MP10−52」でSpecialty Minerals(Bethlehem,Pennsylvania)から得た、タルク。
TC−300:商品名「THIXOCARB 300」でSpecialty Mineralsから得た、沈降炭酸カルシウム。
TMP−TGE:商品名「ERISYS GE−30」でEmerald Performance Materials Companyから得た、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル。
TP−R900:商品名「TIPURE R900」でE.I.du DuPont de Nemours and Company(Wilmington,Delaware)から得た、二酸化チタン。
TVCH:BASF Corp.(Florham Park,New Jersey)から得た1,2,4−トリビニルシクロヘキサン。
ULTRA−PFLEX:Specialty Mineralsから「ULTRA−PFLEX」として得た沈降炭酸カルシウム。
VAZO 52:E.I.du DuPont de Nemours and Companyから商品名「VAZO 52」で得た2,2’−アゾビス(2,4−ジメチル−ペンタンニトリル)。
VAZO 67:E.I.du DuPont de Nemours and Companyから商品名「VAZO 67」で得た2,2’アゾビス−(2−メチルブチロニトリル)。
本開示のモノマー例を以下に記載の通りに調製した。但し、例4のみは仮想例である。
4,13−ジチア−7,10−ジオキサ−2,15−ジメチルヘキサデシル−1,15−ジエン(DMDO−CMPジエン)の合成
撹拌子、温度計、水冷凝縮器、及び等圧滴下漏斗を取り付けた500mLの四ツ口丸底フラスコに、206.54gの20%水酸化ナトリウム(1.033mole)水溶液を入れた。このフラスコに、撹拌しながら94.08g(0.51mole)のDMDOを滴下したあと、混合物を約21℃に放冷させた。激しく撹拌しながら96.4g(1.065mole)のCMPを滴下し、更に2時間撹拌を継続した。次に、混合物を21℃で約16時間保持したあと、150gの透明な層をデカントした。NMR分析により、透明な層がCMPジエンであることを確認した。
4,13−ジチア−7,10−ジオキサ−ヘキサデシル−1,15−ジエン(DMDO−ACジエン)の合成
撹拌子、水冷凝縮器、等圧漏斗、温度計、及び窒素導入管を取り付けた250mLの丸底フラスコに、114.4gの20%水酸化ナトリウム(0.57mole)水溶液を入れた。フラスコに窒素を吹き込んだあと、撹拌しながら、52.1gのDMDO(0.29mole)を滴下し、混合物を約21℃に放冷した。撹拌しながら、このフラスコに45.1gの塩化アリル(0.57mole)をゆっくりと加え、撹拌を数時間継続した。次に、混合物を数時間静置した。上層を除去し、ロータリーエバポレーターで約70℃で10分間溶媒を蒸発させた。約65gの材料を得た。
4,7,10−トリチア−2,12−ジメチルドデカ−1,12−ジエン(DMDS−CMPジエン)の合成
撹拌子、温度計、水冷凝縮器、及び等圧滴下漏斗を取り付けた500mLの四ツ口丸底フラスコに、206.54gの20%水酸化ナトリウム水溶液(1.033mole)を入れた。このフラスコに、撹拌しながら78.7g(0.51mole)のDMDSを滴下したあと、混合物を約21℃に放冷させた。激しく撹拌しながら96.4g(1.065mole)のCMPを滴下し、更に2時間撹拌を継続した。次に、混合物を21℃で約16時間保持したあと、140gの透明な層をデカントした。
4,13−ジチア−7,10−ジオキサ−3,14−ジメチルヘキサデシル−1,15−ジエン(DMDO−CBジエン)の合成
撹拌子、温度計、水冷凝縮器、及び等圧滴下漏斗を取り付けた500mLの四ツ口丸底フラスコに、206.54gの20%水酸化ナトリウム水溶液(1.033mole)を入れる。このフラスコに、撹拌しながら94.08g(0.51mole)のDMDOを滴下したあと、混合物を約21℃に放冷させる。激しく撹拌しながら96.4g(1.065mole)のCBを滴下し、更に3時間撹拌を継続する。次に、混合物を21℃で約24時間保持したあと、生成物の透明な層をデカントする。
本開示のポリチオエーテル例を以下の通りに調製した。
エア駆動式撹拌子、温度計、及び滴下漏斗を取り付けた100mLの丸底フラスコに、39.64g(0.22mole)のDMDO及び4.10g(0.0125mole)のE−8220を入れた。この混合物に0.02gのDABCOを加えた。系に窒素を吹き込んだあと、混合し、60〜70℃で1.5時間加熱した。8.89g(.034mole)のDMDO−CMPジエンと、続いて約0.01gのVAZO 52とを加えた。撹拌を継続しながら、混合物を60℃で約1.5時間維持した。0.83g(0.005mole)のTVCHを加え、温度を更に1.5時間維持した。31.80g(0.157mole)のDVE−3を、温度を約70℃に維持して、45〜60分かけてゆっくりとフラスコに加えた。合計約0.4gの追加のVAZO 52を、約16時間かけて約0.01gずつ添加した。温度を100℃に上昇させ、材料を約10分間脱気した。得られたポリチオエーテルは約3200MWであり、2.2官能性であった。
エア駆動式撹拌子、温度計、及び滴下漏斗を取り付けた250mLの丸底フラスコに、99.48g(0.55mole)のDMDO及び10.24g(0.03mole)のE−8220を入れた。この混合物に0.04gのDABCOを加えた。系に窒素を吹き込んだあと、混合し、60〜70℃で1.5時間加熱した。3.66g(.0125mole)のDMDO−ACジエンと、続いて約0.03gのVAZO 52とを加えた。撹拌を継続しながら、混合物を60℃で約1.5時間維持した。2.00g(0.012mole)のTVCHを加え、温度を更に1.5時間維持した。79.42g(0.39mole)のDVE−3を、温度を約70℃に維持して、45〜60分かけてゆっくりとフラスコに加えた。合計約0.6gの追加のVAZO 52を、約16時間かけて約0.03gずつ添加した。温度を100℃に上昇させ、材料を約10分間脱気した。得られたポリチオエーテルは約3200MWであり、2.2官能性であった。
比較用のポリチオエーテルは、DMDO−CMPジエンを含めず、及びE−8220及びDVE−3をそれぞれ4.16g(0.013mole)及び34.91g(0.173mole)に増量して、ポリチオエーテル例1に記載の基本手順の通りに調製した。
エア駆動式撹拌子、温度計、及び滴下漏斗を取り付けた100mLの丸底フラスコに、36.68g(0.20mole)のDMDO及び4.17g(0.0127mole)のE−8220を入れた。この混合物に0.02gのDABCOを加えた。系に窒素を吹き込んだあと、混合し、60〜70℃で1.5時間加熱した。23.92g(0.082mole)のDMDO−CMPジエンと、続いて約0.01gのVAZO 52とを加えた。撹拌を継続しながら、追加の0.13gのVAZO 52を加え、混合物を60℃で更に4.5時間維持した。次に、0.81gのTVCH(0.005mole)と、追加の0.02gのVAZO 52とを共に加え、60℃で更に1.5時間維持した。次に、14.44g(0.07mole)のDVE−3を、温度を約70℃に維持して、15分かけてフラスコに滴下した。合計約0.4gの追加のVAZO 52を、約16時間かけて約0.01gずつ添加した。温度を100℃に上昇させ、材料を約10分間脱気した。得られたポリチオエーテルは約3200MWであり、2.2官能性であった。
エア駆動式撹拌子、温度計、及び滴下漏斗を取り付けた100mLの丸底フラスコに、39.78g(0.216mole)のDMDO及び4.15g(0.013mole)のE−8220を入れた。この混合物に0.02gのDABCOを加えた。系に窒素を吹き込んだあと、混合し、60〜70℃で1.5時間加熱した。3.28g(0.012mole)のDMDS−CMPジエンと、続いて約0.01gのVAZO 52とを加えた。撹拌を継続しながら、0.81g(0.005mole)のTVCH及び追加の0.13gのVAZO 52を加えたあと、混合物を60℃に加熱し、この温度で更に1.5時間保持した。次に、31.98g(0.158mole)のDVE−3を、温度を約70℃に維持しながら、45〜60分かけてフラスコに滴下した。合計約0.4gの追加のVAZO 52を、約16時間かけて約0.01gずつ添加した。温度を100℃に上昇させ、材料を約10分間脱気した。得られたポリチオエーテルは約3200MWであり、2.2官能性であった。
DMDS−CMPジエンの量を倍の6.56g(0.025mole)に増量し、DMDO及びDVE−3の量をそれぞれ39.42g及び29.06gにして、ポリチオエーテル例4の合成に関し概要を記した手順を繰り返した。得られたポリチオエーテルは約3200MWであり、2.2官能性であった。
エポキシ及びアミンを含めず、ポリチオエーテル例1に概要を記した手順によってポリチオエーテルを調製した。DMDO−CMPジエンの量は4.6重量%とした。
エポキシ及びアミンを含めず、ポリチオエーテル例2に概要を記した一般手順によってポリチオエーテルを調製した。DMDO−ACジエンの量は4.1重量%とした。
本開示の末端がオレフィンのポリチオエーテル例を以下の通りに調製した。エア駆動式撹拌子、温度計、及び滴下漏斗を取り付けた100mLの丸底フラスコに、171.93g(0.94mole)のDMDO及び20.52g(0.06mole)のE−8220を入れた。この混合物に0.10gのDABCOを加えた。系に窒素を吹き込んだあと、混合し、60〜70℃で1.5時間加熱した。18.15g(0.6mole)のDMDO−CMPジエンと、続いて約0.10gのVAZO 52とを加えた。撹拌を継続しながら、4.09g(0.025mole)のTVCHを加え、混合物を60℃で更に1.5時間維持した。次に、185.54gのDVE−3(0.0.92mole)を、温度を約70℃に維持しながら、45〜60分かけてフラスコに滴下した。合計約0.6gの追加のVAZO 52を、約16時間かけて約0.1gずつ添加した。温度を100℃に上昇させ、材料を約10分間脱気した。得られたポリチオエーテルは約3200MWであり、2.2官能性であった。
本開示のポリチオエーテルは、DMDO−CMPジエンの量を4.6重量%から9.1重量%に増量し、DVE−3を44.0重量%から40.10重量%に減量して、ポリチオエーテル例6に記載の基本手順によって調製した。
本開示のポリチオエーテルは、ポリチオエーテル例2の量を4.1重量%から9.1重量%に増量し、DVE−3を44.2重量%から39.8重量%に減量して、ポリチオエーテル例7に記載の基本手順によって調製した。
選択したポリチオエーテル実施例及び比較例の小型ガラスバイアルを40°F(4.4℃)に温度制御した室内に配置し、固体の形成について一週間モニターした。ポリチオエーテル結晶化度を、バイアル内に形成された固体形成の体積として主観的に5%単位で記録した。結果を表1に掲載する。
シーラント例1
本開示の充填(filled)ポリチオエーテルを以下の通りに調製した。36gのポリチオエーテル例1を24gのPSBと混合し、0.36gのDABCO 33LVを触媒として、重量比80:20のE−8220及びTMP−TGEのブレンドで硬化した。21℃で16時間の硬化後、サンプルを、140°F(60℃)に設定した炉に移し、2時間かけて硬化を確実に完了させた。
ポリマー例1を同量のポリマー例2で置き換え、ポリチオエーテル例6に概要を記したプロセスによって、本開示の充填ポリチオエーテルを調製し、硬化させた。
ポリチオエーテル例1を同量の比較ポリマーAで置き換え、ポリマー例6に概要を記した手順によって、比較用の充填ポリチオエーテルを調製し、硬化させた。
本開示のシーラントの更なる例を以下の通りに調製した。ベース組成物及び触媒組成物を、手作業で21℃で混合することによって調製した。構成成分の量及び順序(sequences)を表3A及び3Bに掲載する。
100重量部のシーラントベースSB−1と、11.2重量部の触媒C−1とを、21℃にて均質になるまで混合した。混合物を21℃で約16時間硬化させたあと、140°F(60℃)に設定した炉で2時間保持した。
100重量部のシーラントベースSB−1と、11.2重量部の触媒C−1とを、21℃にて均質になるまで混合した。混合物を21℃で約16時間硬化させたあと、140°F(60℃)に設定した炉で2時間、その後420°F(215.6℃)で更に2時間保持した。
100重量部のシーラントベースSB−2と、10.0重量部の触媒C−2とを、21℃にて均質になるまで混合した。混合物を21℃で約16時間硬化させたあと、140°F(60℃)に設定した炉で2時間保持した。
Claims (25)
- 式Iで表される化合物。
CH2=CR1−CHR2−S−R3−S−CHR4−CR5=CH2 [I]
[式中、R1、R2、R4、及びR5は、独立して、−H、−CH3、又は−C2H5から選択され、R3は、2〜12個の炭素原子、0〜5個のエーテル酸素原子、及び0〜5個のチオエーテル硫黄原子を含む、直鎖、分岐鎖、又は環式であってよい二価の基から選択される。] - R1及びR5が同じであり、かつ−H及び−CH3から選択され、R2及びR4が同じであり、かつ−H及び−CH3から選択される、請求項1に記載の化合物。
- R1及びR5が−CH3であり、R2及びR4が−Hである、請求項1に記載の化合物。
- R3が式IIで表される二価の基である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の化合物。
−((CH2)n−X)m−(CH2)n−[II]
[式中、mは0〜5であり、各nは、独立して、2〜6から選択され、各Xは、独立して、O又はSから選択される。] - 請求項1〜4のいずれか一項に記載の1種以上の化合物と、1種以上のポリチオールと、のコポリマーである、ポリチオエーテルポリマー。
- 請求項1〜4のいずれか一項に記載の1種以上の化合物と、1種以上のポリチオール及び1種以上のポリエポキシドと、のコポリマーである、ポリチオエーテルポリマー。
- 前記ポリチオールが式VIで表されるジチオールである、請求項5又は6に記載のポリチオエーテルポリマー。
HS−R6−SH[VI]
[式中、R6は、2〜12個の炭素原子、0〜5個のエーテル酸素原子、及び0〜5個のチオエーテル硫黄原子を含む、直鎖、分岐鎖、又は環式であってよい二価の基から選択される。] - R6がR3と同じ基である、請求項7に記載のポリチオエーテルポリマー。
- R6が式IIで表される二価の基である、請求項7又は8に記載のポリチオエーテルポリマー。
−((CH2)n−X)m−(CH2)n−[II]
[式中、mは0〜5であり、各nは、独立して、2〜6から選択され、各Xは、独立して、O又はSから選択される。] - チオール末端ポリマーである、請求項5〜9のいずれか一項に記載のポリチオエーテルポリマー。
- 請求項1〜4のいずれか一項に記載の化合物であるモノマーから誘導されたセグメントである安定化単位を含み、前記安定化単位が前記ポリマーの1.1重量%超かつ前記ポリマーの24重量%未満を構成する、請求項5〜10のいずれか一項に記載のポリチオエーテルポリマー。
- ポリエポキシドから誘導されたセグメントであるエポキシ単位を含み、前記エポキシ単位が前記ポリマーの1.1重量%超かつ前記ポリマーの20重量%未満を構成する、請求項5〜11のいずれか一項に記載のポリチオエーテルポリマー。
- 他の反応種よりも101/99超でモル過剰のポリチオールを含む反応混合物から誘導された、請求項5〜12のいずれか一項に記載のポリチオエーテルポリマー。
- 式XIで表される二価の基をポリマー主鎖中に含む、ポリチオエーテルポリマー。
−S−R11−S−CH2−CHR12−CHR13−S−[XI]
[式中、R11は、2〜12個の炭素原子、0〜5個のエーテル酸素原子、及び0〜5個のチオエーテル硫黄原子を含む、直鎖、分岐鎖、又は環式であってよい二価の基から選択され、R12及びR13は、独立して、−H、−CH3、又は−C2H5から選択され、R12及びR13のうち少なくとも1つは−Hではない。] - 式XIIで表される二価の基をポリマー主鎖中に含む、請求項14に記載のポリチオエーテルポリマー。
−C(OH)(R14)−CH2−S−R11−S−CH2−CHR12−CHR13−S−[XII]
[式中、R14は、−H又はC1〜4アルキルから選択され、R11、R12及びR13は、上記で定義された通りである。] - 式XIIIで表される二価の基をポリマー主鎖中に含む、請求項14又は15に記載のポリチオエーテルポリマー。
−S−R11−S−CH2−CHR12−CHR13−S−R15−S−[XIII]
[式中、R15は、2〜12個の炭素原子、0〜5個のエーテル酸素原子、及び0〜5個のチオエーテル硫黄原子を含む、直鎖、分岐鎖、又は環式であってよい二価の基から選択され、R11、R12及びR13は、上記で定義された通りである。] - R15がR11と同じ基である、請求項16に記載のポリチオエーテルポリマー。
- R12が−CH3であり、R13が−Hである、請求項14〜17のいずれか一項に記載のポリチオエーテルポリマー。
- R11が式IIで表される二価の基である、請求項14〜18のいずれか一項に記載のポリチオエーテルポリマー。
−((CH2)n−X)m−(CH2)n−[II]
[式中、mは0〜5であり、各nは、独立して、2〜6から選択され、各Xは、独立して、O又はSから選択される。] - チオール末端ポリマーである、請求項14〜19のいずれか一項に記載のポリチオエーテルポリマー。
- 式XXIで表される二価の基をポリマー主鎖中に含む、ポリチオエーテルポリマー。
−S−R21−S−CH(CH3)−CH2−S−[XXI]
[式中、R21は、2〜12個の炭素原子、0〜5個のエーテル酸素原子、及び0〜5個のチオエーテル硫黄原子を含む、直鎖、分岐鎖、又は環式であってよい二価の基から選択される。] - 式XXIIIで表される二価の基をポリマー主鎖中に含む、請求項21に記載のポリチオエーテルポリマー。
−S−R21−S−CH(CH3)−CH2−S−R23−S−[XXIII]
[式中、R23はR21と同じ基である。] - a)請求項5〜22のいずれか一項に記載のポリチオエーテルポリマー、及び
b)硬化剤
を含む、シーラント。 - 前記硬化剤がポリエポキシドを含む、請求項23に記載のシーラント。
- 請求項23又は24に記載のシーラントを硬化させることにより得られる材料。
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