JP2020500241A - 硫黄含有ポリ(アルケニル)エーテル、硫黄含有ポリエーテル(アルケニル)エーテルを包含するプレポリマー及びその使用 - Google Patents

硫黄含有ポリ(アルケニル)エーテル、硫黄含有ポリエーテル(アルケニル)エーテルを包含するプレポリマー及びその使用 Download PDF

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Abstract

硫黄含有ポリ(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。硫黄含有ポリ(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/又は硫黄含有ポリ(アルケニル)エーテル硬化剤を含有する組成物を使用し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改善された物性を示す。

Description

関連出願の相互参照
本出願は、その全体が参照により本明細書に組み入れられる、2016年11月4日に出願された米国仮特許出願第62/417,848号の米国特許法119条(e)に基づく利益を請求する。
ポリチオエーテルプレポリマーの主鎖(backbone)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を含有する組成物中で硬化剤として使用することができる、硫黄含有ポリ(アルケニル)エーテルが開示されている。硫黄含有ポリ(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/又は硫黄含有ポリ(アルケニル)エーテル硬化剤を含有する組成物を使用し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対して耐性であり、低いガラス転移温度及び低温での固化の開始を示す必要がある。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。
航空宇宙用途に対して改善された特性を示す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。
本発明によれば、硫黄含有複官能性(multifunctional)(アルケニル)エーテルは、式(10)の構造を有し、
{CH=CH−O−(CH−Y−R−Y−(CH−O−(CH−V−}B (10)
式中、
各nは独立して、1〜4の整数であり、
各Y’は、−O−及び−S−から独立して選択され、
並びに
各Rは、C2−6n−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及び−[(CH−X−]−(CH−から独立して選択され、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、2〜10の整数であり、
少なくとも1つのYは−S−であり、又はRは−[(CH−X−]−(CH−であり、少なくとも1つのXは−S−及び−S−S−から選択され、並びに
Bは、z価の多官能化剤B(−V)のコアであり、式中、
zは3〜6の整数であり、並びに
各Vは、末端アルケニル基と反応性の末端基を含む部分であり、
各−V−は、Vとアルケニル基との反応から誘導される。
本発明によれば、ポリチオエーテルプレポリマーは、式(2)の部分
−S−R−[S−A−S−R−]−S− (2)
を含み、式中、
sは、1〜60の整数であり、
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及び−[(−CHR−)−X−]−(CHR)−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、
各Aは、式(3a)の硫黄含有部分、式(4a)の部分及びアルケニル末端多官能化剤から誘導される部分から独立して選択され、ここでA部分の10mol%〜90mol%が式(3a)の硫黄含有部分を含み、
−(CH−O−(CH−Y−R−Y−(CH−O−(CH− (3a)
−(CH−O−(R−O)−(CH− (4a)
式中、
各nは独立して、1〜4の整数であり、
各Yは、−O−及び−S−から独立して選択され、
mは、0〜50の整数であり、並びに
各Rは、C2−6n−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及び−[(CH−X−]−(CH−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、
は、C2−6n−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、及び−[(CH−X−]−(CH−から選択され、
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、並びに
rは、2〜10の整数であり、並びに
少なくとも1つのYは−S−であり、又はRは−[(CH−X−]−(CH−であり、並びに少なくとも1つのXは、−S−及び−S−S−から選択され、
ここでmol%は、プレポリマー中のA部分の総モルに基づく。
本発明によれば、ポリチオエーテルプレポリマーは、
(a)式(7)のジチオールを含むポリチオール
HS−R−SH (7)
(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及び−[(−CHR−)−X−]−(−CHR−)−から選択され、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−及び−Sから独立して選択される)
(b)式(3)の硫黄含有ビス(アルケニル)エーテル
CH=CH−O−(CH−Y−R−Y−(CH−O−CH=CH (3)
(式中、
各nは、独立して1〜4の整数であり、
各Yは、−O−及び−S−から独立して選択され、並びに
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及び−[(CH−X−]−(CH−から選択され、
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、2〜10の整数であり、並びに
少なくとも1つのYは−S−であり、又はRは−[(CH−X−]−(CH−であり、少なくとも1つのXは−S−及び−S−S−から選択される)
並びに
(c)式(4)のジビニルエーテル
CH=CH−O−(−R−O−)−CH=CH (4)
(式中、
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、及び−[(CH−X−]−(CH−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の整数である)
を含む反応物の反応生成物を含み、
該反応物は、10mol%〜90mol%、例えば10mol%〜90mol%、例えば20mol%〜80mol%又は20mol%〜60mol%の式(3)の硫黄含有ビス(アルケニル)エーテルを含み、mol%は式(3)の硫黄含有ビス(アルケニル)エーテル及び式(4)のジビニルエーテルの総モルに基づく。
本発明によれば、組成物は本発明による硫黄含有複官能性(アルケニル)エーテルを含む。
本発明によれば、部品は、本発明による硫黄含有複官能性(アルケニル)エーテルを含む組成物によって封止される。
本発明によれば、航空宇宙機は、本発明による硫黄含有複官能性(アルケニル)エーテルによって封止された表面を備える。
本発明によれば、部品を封止する方法は、本発明による硫黄含有複官能性(アルケニル)エーテルを含む組成物を部品に塗布することと、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。
本発明によれば、組成物は本発明によるポリチオエーテルプレポリマーを含む。
本発明によれば、本発明によるポリチオエーテルプレポリマーを含む組成物で部品を封止する。
本発明によれば、航空宇宙機は、本発明による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表面を備える。
本発明によれば、部品を封止する方法は、本発明による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することと、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。
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。図面は、本開示の範囲を限定するものではない。
本開示によって提供される硫黄含有ビス(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経時的な硬化状態を示すグラフである。
硬化中の本開示によって提供される硫黄含有ビス(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貯蔵弾性率、損失弾性率及び複素弾性率を示す。
ここで、本発明の特定の化合物、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、例以外又は別途指摘する場合、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。したがって、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」がある場合には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、C7−18アルカンアレーン、C7−16アルカンアレーン、C7−12アルカンアレーン、C7−8アルカンアレーン、C7−12アルカンアレーン、C7−10アルカンアレーン又はC7−9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、C7−18アルカンアレーンジイル、C7−16アルカンアレーンジイル、C7−12アルカンアレーンジイル、C7−8アルカンアレーンジイル、C7−12アルカンアレーンジイル、C7−10アルカンアレーンジイル又はC7−9アルカンアレーンジイルを含むことができる。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−CR=C(R)を示す。各Rは、例えば水素及びC1−3アルキルから独立して選択され得る。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アルコキシであることができる。
「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。
「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。
「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アルケニル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(21℃〜25℃)及び湿度などの周囲条件で硬化可能であることができるか、又は硬化反応を開始及び/若しくは促進するために高温、即ち室温を上回る温度、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、別個の主成分及び促進剤成分を含む2成分組成物として提供され得る。主成分は、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アルキルなどの他の反応物を含むことができる。2種類の成分を使用前に混合して、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(0.1Pa−sec〜50Pa−sec)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(450Pa−sec〜2,000Pa−sec)の粘度によって特徴付けることができる。フェイシール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(50Pa−sec〜450Pa−sec)の粘度によって特徴付けることができる。本明細書で使用する場合、別途明示的に示さない限り、粘度は25℃にて測定される。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、作業時間と呼ぶことができる。認識できるように、作業時間は、例えば硬化化学作用、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。作業時間は、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みなすことができ、又は例えば表面の硬度がC型シーラントでは25ショアAであり、B型シーラントでは30Aである場合に、硬化したとみなすことができる。粘度は、ASTM D−2849 §79−90に従って25℃の温度及び760mmHgの圧力にて、Brookfield CAP 2000粘度計をスピンドル#6と共に300rpmにて使用して測定する。
「化合物から誘導された部分」での「から誘導された」は、親化合物と反応物との反応の際に生成される部分を示す。ビス(アルケニル)化合物CH=CH−R−CH=CHは、チオール基を有する2つの化合物などの別の化合物と反応して、反応から誘導された部分−(CH−R−(CH−を生成することができる。
「多官能化剤」は、3以上、例えば3〜6の反応性官能価(reactive functionality)を有する化合物を示す。多官能化剤は、3つの反応性官能基を有することができ、3官能化剤と呼ぶことができる。多官能化剤は、本開示によって提供される硫黄含有プレポリマーを合成するための前駆体として使用することができ、及び/又はポリマー硬化組成物中の反応物として使用して硬化ポリマー網目の架橋密度を向上させることができる。多官能化剤は、反応性末端チオール基、反応性末端アルケニル基又はその組合せを有することができる。多官能化剤は、例えば1,400ダルトン未満、1,200ダルトン未満、1,000ダルトン未満、800ダルトン未満、700ダルトン未満、600ダルトン未満、500ダルトン未満、400ダルトン未満、300ダルトン未満又は200ダルトン未満の計算分子量を有することができる。例えば、多官能化剤は、100ダルトン〜2,000ダルトン、200ダルトン〜2,000ダルトン、200ダルトン〜1,800ダルトン、300ダルトン〜1,500ダルトン又は300ダルトン〜1,000ダルトンの計算分子量を有することができる。多官能化剤は、式(1)の構造を有することができ、
B(−V) (1)
式中、Bは多官能化剤のコアであり、各Vは、チオール基、アルケニル基、エポキシ基、イソシアナート基又はマイケル受容体基などの反応性官能基で終端した部分であり、zは、3、4、5又は6などの3〜6の整数である。式(1)の多官能化剤において、各−Vは、例えば−R−SH又は−R−CH=CHの構造を有することができ、式中、Rは例えばC2−10アルカンジイル、C2−10ヘテロアルカンジイル、置換C2−10アルカンジイル又は置換C2−10ヘテロアルカンジイルであることができる。
部分Vが別の化合物と反応する場合、部分−V−が生じ、他の化合物との反応から誘導されると言われる。例えば、Vが−R−CH=CHであり、例えばチオール基と反応する場合、部分Vは−R−CH−CH−である。
式(1)の多官能化剤において、Bは例えば、C2−8アルカン−トリイル、C2−8ヘテロアルカン−トリイル、C5−8シクロアルカン−トリイル、C5−8ヘテロシクロアルカン−トリイル、置換C5−8シクロアルカン−トリイル、C5−8ヘテロシクロアルカン−トリイル、Cアレーン−トリイル、C4−5ヘテロアレーン−トリイル、置換Cアレーン−トリイル又は置換C4−5ヘテロアレーン−トリイルであることができる。
式(1)の多官能化剤において、Bは例えば、C2−8アルカン−テトライル、C2−8ヘテロアルカン−テトライル、C5−10シクロアルカン−テトライル、C5−10ヘテロシクロアルカン−テトライル、C6−10アレーン−テトライル、Cヘテロアレーン−テトライル、置換C2−8アルカン−テトライル、置換C2−8ヘテロアルカン−テトライル、置換C5−10シクロアルカン−テトライル、置換C5−10ヘテロシクロアルカン−テトライル、置換C6−10アレーン−テトライル、及び置換C4−10ヘテロアレーン−テトライルであることができる。
好適なアルケニル末端多官能化剤の例としては、トリアリルシアヌラート(TAC)、トリアリルイソシアヌラート(TAIC)、1,3,5−トリアリル−1,3,5−トリアジナン−2,4,6−トリオン)、1,3−ビス(2−メチルアリル)−6−メチレン−5−(2−オキソプロピル)−1,3,5−トリアジノン−2,4−ジオン、トリス(アリルオキシ)メタン、ペンタエリスリトールトリアリルエーテル、1−(アリルオキシ)−2,2−ビス((アリルオキシ)メチル)ブタン、2−プロパ−2−エトキシ−1,3,5−トリス(プロパ−2−エニル)ベンゼン、1,3,5−トリス(プロパ−2−エニル)−1,3,5−トリアジナン−2,4−ジオン及び1,3,5−トリス(2−メチルアリル)−1,3,5−トリアジナン−2,4,6−トリオン、1,2,4−トリビニルシクロヘキサン並びに上述のいずれかの組合せが挙げられる。
式(1)の多官能化剤は、チオール末端であることができる。
好適な3官能性チオール末端多官能化剤の例としては、例えば、米国出願公開第2010/0010133号に開示されているような、1,2,3−プロパントリチオール、1,2,3−ベンゼントリチオール、1,1,1−ブタントリチオール、ヘプタン−1,3−7−トリチオール、1,3,5−トリアジン−2,4−6−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、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。多官能化剤の組合せも使用され得る。
好適なポリチオール多官能化剤の例としては、ペンタエリスリトールテトラ(3−メルカプトプロピオナート)(PETMP)、トリメチロールプロパントリ(3−メルカプトプロピオナート)(TMPMP)、グリコールジ(3−メルカプトプロピオナート)(GDMP)、トリス[2−(3−メルカプト−プロピオニルオキシ)エチル]イソシアヌラート(TEMPIC)、ジ−ペンタエリスリトールヘキサ(3−メルカプトプロピオナート)(ジ−PETMP)、トリ(3−メルカプトプロピオナート)ペンタエリスリトール、トリエチロールエタントリ−(3−メルカプトプロピオナート)及び上述のいずれかの組合せが挙げられる。
好適なメルカプトアセタートポリチオール多官能化剤の例としては、ペンタエリスリトールテトラメルカプトアセタート(PRTMA)、トリメチロールプロパントリメルカプトアセタート(TMPMA)、グリコールジメルカプトアセタート(GDMA)、エチレングリコールジメルカプトアセタート、ジトリメチロールプロパンテトラアセタート及び上述のいずれかの組合せが挙げられる。
好適なメルカプトアクリラートポリチオール多官能化剤の例としては、ペンタエリスリトールテトラアクリラート、トリス[2−(3−メルカプトプロピオニルオキシ)エチル]イソシアヌラート、2,3−ジ(2−メルカプトエチルチオ)−1−プロパンチオール、ジメルカプトジエチルスルフィド(2,2’−チオジエタンチオール)、ジメルカプトジオキサオクタン(2,2’−(エチレンジオキシ)ジエタンチオール、1,8−ジメルカプト−3,6−ジオキサオクタン及び上述のいずれかの組合せが挙げられる。
好適なポリチオール多官能化剤は、例えばBruno Bock ThiochemicalsからThiocure(いずれかの国における登録商標)の商品名で市販されている。
「多官能化剤から誘導される」は、多官能化剤と反応性官能基との反応から生じる部分を示す。例えば、多官能化剤トリアリルシアヌラートから誘導される部分

は、構造

を有する部分を生じ、式中、セグメントは他の反応物質に結合されている。
「プレポリマー」は、オリゴマー、ホモポリマー及びコポリマーを示す。チオール末端プレポリマーでは、分子量は、ヨウ素滴定を使用した末端基分析によって求められる数平均分子量「Mn」である。チオール末端ではないプレポリマーでは、数平均分子量は、ポリスチレン標準を使用したゲル透過クロマトグラフィーによって求められる。本開示によって提供されるチオール末端硫黄含有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網目を提供することができる。プレポリマーは室温(23℃)及び室圧(760トール;101kPa)にて液体である。
「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で置換されている基を示す。置換基は、例えばハロゲン、−S(O)OH、−S(O)H、−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、C1−3アルキルを独立して含む)、−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アルコキシ又は−COR(式中、RはC1−6アルキルであることができる)を含むことができる。置換基は、−OH、−NH又はC1−3アルキルであることができる。
「から形成された」又は「から調製された」は、含む(comprising)などのオープンなクレーム文言を示す。そのようなものとして、記載される成分のリスト「から形成された」又は「調製された」組成物は、少なくともこれらの記載される成分又は少なくとも記載される成分の反応生成物を含み、組成物を形成又は調製するために使用される他の記載されていない成分をさらに含み得ることが意図される。
「の反応生成物」は、少なくとも列挙された反応物の化学反応生成物を意味し、部分反応生成物並びに完全反応生成物及びより少ない量で存在する他の反応生成物を含むことができる。
本明細書で使用する場合、組成物、例えば「硬化時の組成物」又は「硬化組成物」に関して使用される「硬化する」又は「硬化した」という用語は、組成物の任意の硬化性又は架橋性成分が、少なくとも部分的に反応又は架橋されていることを意味する。
「等価」という用語は、物質の官能性反応基の数を示す。「当量」は、物質の原子価又は官能性反応性基の数で割った物質の分子量に事実上等しい。
「化合物から誘導された部分」での「から誘導された」は、親化合物と反応物との反応の際に生成される部分を示す。ビス(アルケニル)化合物CH=CH−R−CH=CHは、チオール基を有する2つの化合物などの別の化合物と反応して、反応から誘導された部分−(CH−R−(CH−を生成することができる。
「−Vとチオールとの反応から誘導された」は、チオール基と、チオール基と反応性である末端基を含む部分との反応から生じる部分−V−を示す。例えば、基−VはCH=CH−CH−O−を含むことができ、式中、末端アルケニル基CH=CH−はチオール基−SHと反応性である。チオール基と反応すると、部分−V−は−CH−CH−CH−O−である。
プレポリマーの「主鎖」は、反応性末端基間のセグメントを示す。プレポリマー主鎖は通例、反復サブユニットを含む。例えば、ポリチオールHS−[R]−SHの主鎖は−[R]−である。
多官能化剤B(−V)の「コア」は部分Bを示す。Bは末端官能基Vを有する多官能化剤を含むことができる。
硫黄含有ポリ(アルケニル)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シーラントは、航空宇宙用途での使用に好適な、向上した特性を示すことができる。硫黄含有ポリ(アルケニル)エーテルには、硫黄含有ビス(アルケニル)エーテル及び硫黄含有複官能性(アルケニル)エーテルを含む。
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、プレポリマー主鎖に組み入れられた硫黄含有ビス(アルケニル)エーテルを含む。
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、硫黄含有ポリ(アルケニル)エーテル又は硫黄含有ポリ(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、硫黄含有ポリ(アルケニル)エーテル又は硫黄含有ポリ(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。
硫黄含有ポリ(アルケニル)エーテルは、硫黄含有ビス(アルケニル)エーテル、2を超えるアルケニル官能価を有する硫黄含有アルケニルエーテル又はその組合せを含み得る。2を超えるアルケニル官能価を有する硫黄含有ポリ(アルケニル)エーテルは、硫黄含有複官能性(アルケニル)エーテルと呼ばれる。本明細書で使用する場合、硫黄含有と呼ばれないジビニルエーテル及びポリビニルエーテルは、硫黄原子を含有しない。本明細書で使用する場合、硫黄含有ジビニルエーテル及び硫黄含有複官能性(アルケニル)エーテルは、少なくとも1個の硫黄原子を含有する。
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は、式(2)の主鎖を含むことができ、
−S−R−[S−A−S−R−]−S− (2)
式中、
sは、1から60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及び−[(CHR)−X−]−(CH−から選択され、
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、
各Aは、式(3a)の硫黄含有部分、式(4a)の部分及び多官能化剤から誘導される部分から選択され、
−(CH−O−(CH−Y−R−Y−(CH−O−(CH− (3a)
−(CH−O−(R−O)−(CH− (4a)
式中、
各nは、独立して1〜4の整数であり、
各Yは、−O−及び−S−から独立して選択され、
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及び−[(CH−X−]−(CH−から選択され、
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、並びに
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及び−[(CH−X−]−(CH−から選択され、
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、並びに
rは、2〜10の整数であり、
少なくとも1つのYが−S−であり、又はRは−[(CH−X−]−(CH−であり、並びに少なくとも1つのXは、−S−及び−S−S−から選択され、並びに
少なくとも1つのAは、式(3a)の硫黄含有部分を含み、
ここで、mol%はプレポリマー中のA部分の総モルに基づく。
式(3a)の部分は、硫黄含有ビス(アルケニル)エーテルから誘導することができる。
式(4a)の部分は、ジビニルエーテルから誘導することができる。
多官能化剤から誘導される部分は、硫黄含有複官能性(アルケニル)エーテルから誘導することができ、ポリアルケニル多官能化剤又はその組合せから誘導することができる。
式(2)の部分において、sは整数、例えば1〜40、1〜30、1〜20又は1〜10であることができる。
式(2)の部分において、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)の部分において、Rは−[(CHR)−X−]−(CH−であることができる。
式(2)の部分において、Rは−[(CHR)−X−]−(CH−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(2)の部分において、Rは−[(CH−X−]−(CH−であることができる。
式(2)の部分において、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(2)の部分において、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、少なくとも1つのXは−S−であることができ、各Xは−S−S−であることができ、又は少なくとも1つのXは−S−S−であることができる。
式(2)の部分において、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(2)の部分において、Rは−[(CH−X−]−(CH−であることができ、式中、pは2、3、4又は5であることができる。
式(2)の部分において、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)の部分において、Rは−[(CH−X−]−(CH−であることができ、式中、rは3、4又は5であることができる。
式(2)の部分において、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、qは1、2、3、4又は5であることができる。
式(2)の部分において、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、又は少なくとも1つの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、qは1、2、3、4又は5であることができる。
式(2)の部分において、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、又は少なくとも1つの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、qは1、2、3、4、又は5であることができる。
式(2)の部分において、Rは−[(CH−X−]−(CH−であることができ、式中、pは2であり、rは2であり、qは1であり、Xは−S−であり、Rは−[(CH−X−]−(CH−であることができ、式中、pは2であり、qは2であり、rは2であり、Xは−O−であり、又はRは−[(CH−X−]−(CH−であることができ、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。
式(3a)の部分において、各nは1、2、3又は4であることができる。
式(3a)の部分において、各Yは−O−であることができ、又は各Yは−S−であることができる。
式(3a)の部分において、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(3a)の部分において、RはC2−6 n−アルカンジイルであることができ、両方のYは−S−であることができ、又は一方のYが−S−であることができ、他方のYが−O−であることができる。
式(3a)の部分において、Rは−[(CH−X−]−(CH−であることができる。
式(3a)の部分において、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、又は少なくとも1つのXは−O−であることができ、又は少なくとも1つのXは−S−S−であることができる。
式(3a)の部分において、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、又は少なくとも1つのXは−S−であることができる。
式(3a)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(3a)の部分において、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(3a)の部分において、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、qは1、2、3、4又は5であることができる。
式(3a)の部分において、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、qは1、2、3、4又は5であることができる。
式(3a)の部分において、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(3a)の部分において、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Yは−S−であることができる。
式(3a)の部分において、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Yは−O−であることができる。
式(3a)の部分において、各nは2であることができ、各Yは、−O−及び−S−から独立して選択することができ、Rは−[(CH−X−]−(CH−であることができ、式中、各Xは、−O−、−S−及び−S−S−から独立して選択することができ、pは2であり、qは1及び2から選択され、rは2である。
式(2)のポリチオエーテルプレポリマーにおいて、各Aは式(3a)の部分であることができる。
式(2)のポリチオエーテルプレポリマーにおいて、A部分の50mol%〜90mol%は、式(3a)の硫黄含有部分であることができ、A部分の60mol%〜80mol%、50mol%〜70mol%又は10mol%〜50mol%は、式(3a)の硫黄含有部分であることができ、ここでmol%は、ポリチオエーテルプレポリマー中のA部分の総モルに基づく。
式(2)のポリチオエーテルプレポリマーにおいて、A部分の10mol%〜90mol%は、式(3a)の硫黄含有部分であることができ、A部分の10mol%〜80mol%、10mol%〜70mol%、10mol%〜60mol%、20mol%〜90mol%、20mol%〜80mol%、20mol%〜70mol%、20mol%〜60mol%又は20mol%〜50mol%は、式(3a)の硫黄含有部分であることができ、ここでmol%は、ポリチオエーテルプレポリマー中のA部分の総モルに基づく。
式(2)のポリチオエーテルプレポリマーにおいて、A部分の10mol%〜90mol%は、式(3a)の硫黄含有部分を含むことができ、A部分の10mol%〜90mol%は、式(4a)の部分を含むことができ、ここでmol%は、ポリチオエーテルプレポリマー中のA部分の総モルに基づく。
式(2)のポリチオエーテルプレポリマーにおいて、A部分の10mol%〜80mol%、10mol%〜70mol%、10mol%〜60mol%、20mol%〜90mol%、20mol%〜80mol%、20mol%〜70mol%、20mol%〜60mol%又は20mol%〜50mol%は、式(3a)の硫黄含有部分を含むことができ、A部分の20mol%〜90mol%、30mol%〜90mol%、40mol%〜90mol%、10mol%〜80mol%、20mol%〜80mol%、30mol%〜80mol%、40mol%〜80mol%又は50mol%〜80mol%は、式(4a)の部分を含むことができ、ここでmol%は、ポリチオエーテルプレポリマー中のA部分の総モルに基づく。
式(2)のポリチオエーテルプレポリマーにおいて、A部分の0mol%〜5mol%は、例えば多官能化剤から誘導される部分を0.1mol%〜5mol%、0.5mol%〜4mol%、1mol%〜3mol%又は0.5mol%〜2.5mol%を含むことができ、ここでmol%は、ポリチオエーテルプレポリマー中のA部分の総モルに基づく。
式(3a)の硫黄含有部分において、各nは2であることができ、各Yは、−O−及び−S−から独立して選択することができ、Rは、C2−4アルカンジイル、例えばエタンジイル、n−プロパンジイル又はn−ブタンジイルであることができる。
式(4a)の部分において、mは、整数、例えば1〜20、2〜20、2〜10、2〜6又は2〜4であることができる。式(4a)の部分において、mは、例えば1、2、3、4、5又は6であることができる。
式(4a)の部分において、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(4a)の部分において、各Rは、C2−6n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(4a)の部分において、mは1、2、3又は4であることができ、各Rは、C2−6n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(3a)の硫黄含有部分は、硫黄含有ビス(アルケニル)エーテル、例えば式(3)の硫黄含有ビス(アルケニル)エーテル
CH=CH−O−(CH−Y−R−Y−(CH−O−CH=CH (3)
から誘導することができ、式中、n、Y及びRは、式(3a)と同様に定義される。
式(4a)の部分は、ジビニルエーテル、例えば式(4)のジビニルエーテル:
CH=CH−O−(R−O−)−CH=CH (4)
から誘導することができ、式中、m及びRは、式(4a)と同様に定義される。
式(2)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(3a)の硫黄含有部分であることができる。
式(2)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(3a)の部分又は式(4a)の硫黄含有部分であることができ、ここで、少なくとも1つのAは、式(3a)の硫黄含有部分である。
式(2)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(4a)%の硫黄含有部分であることができ、ここでmol%は、ポリチオエーテルプレポリマー中のA部分の総モルに基づく。例えば、式(2)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(4a)の硫黄含有部分を含むことができる。
式(2)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10mol%〜90mol%、10mol%〜80mol%、10mol%〜70mol%、10mol%〜60mol%、20mol%〜90mol%、20mol%〜80mol%、20mol%〜70mol%、20mol%〜60mol%又は20mol%〜50mol%は、式(3a)の部分を含むことができ、残りのA部分は、式(4a)の硫黄含有部分であることができ、ここでmol%は、ポリチオエーテルプレポリマー中のA部分の総モルに基づく。例えば、式(2)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(4a)の硫黄含有部分を含むことができる。
式(2)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の整数又は10〜30の整数であることができる。式(2)の主鎖を有するポリチオエーテルプレポリマーは、非整数値を含む、1〜40、1〜20、2〜60、2〜40、2〜20、5〜60、5〜40、5〜20、10〜40又は10〜30のsの平均値を有するポリチオエーテルプレポリマーの組合せも含むことができる。
式(2)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、アミノ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、特定の硬化化学作用に好適であるとして選択することができる。
式(2)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示す平均非整数官能価によって特徴付けることができる。
式(2)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。例えば、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、例えば2.1〜2.8の平均官能価を有することができる。
式(2)のポリチオエーテルにおいて、各Aはさらに、ポリアルケニル多官能化剤から誘導される部分から選択することができ、式中、該部分は式(1a)の構造を有し、
B{−V−}{−V−S−[R−S−A−S−]−R−SH}z−2 (1a)
式中、
Bは、z価の多官能化剤B(−V)のコアであり、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の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、及び
各Aは、式(2)と同様に定義される。
式(1a)の部分は、ポリアルケニル多官能化剤から誘導することができる。
ポリチオエーテルプレポリマーは、式(2a)の2官能性ポリチオエーテルプレポリマー、式(2b)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 (2a)
{R−S−R−[S−A−S−R−]−S−V−}B (2b)
式中、
s、R及びAは、式(2)、式(3a)及び(式4a)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から選択され、並びに
Bは、z価多官能化剤B(−V)のコアであり、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(2a)及び式(2b)のポリチオエーテルプレポリマーにおいて、各Rは、末端チオール基、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、アミノ基又はマイケル受容体基を有する部分を独立して含むことができる。式(2a)及び式(2b)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、式(2a)及び式(2b)のポリチオエーテルプレポリマーは末端チオール基を含む。
式(2b)のポリチオエーテルプレポリマーにおいて、zは3、4、5、又は6であることができる。
式(2b)のポリチオエーテルプレポリマーにおいて、−Vは、例えば末端アルケニル基、末端エポキシ基、イソシアナート基又は末端マイケル受容体基を有する部分を含むことができる。
式(2a)及び(2b)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(2c)のチオール末端ポリチオエーテルプレポリマー、式(2d)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ことができ、
HS−R−[S−A−S−R−]−SH (2c)
{HS−R−[S−A−S−R−]−S−V−}B (2d)
式中、s、R、A、B、z及びVは、式(2)、式(3a)、式4a)及び式(2b)と同様に定義され、少なくとも1つのAは、式(3a)の硫黄含有部分を含む。
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、硫黄含有ビス(アルケニル)エーテル、ジビニルエーテル及び多官能化剤は、アルケニル基に対するチオール基のモル比が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、硫黄含有(ビス)アルケニルエーテル、ジビニルエーテル及び多官能化剤の間の反応は、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ることができる。触媒は、酸性又は塩基性化合物を含んでも含まなくてもよく、分解時に酸性又は塩基性化合物を生成しても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(いずれかの国における登録商標)−57(デュポン)、Vazo(いずれかの国における登録商標)−64(デュポン)、Vazo(いずれかの国における登録商標)−67(デュポン)、V−70(いずれかの国における登録商標)(和光純薬工業)及びV−65B(いずれかの国における登録商標)(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種の硫黄含有ビス(アルケニル)エーテル及び任意に少なくとも1種のジビニルエーテル及び/又は多官能化剤を混合し、続いて好適な触媒を添加し、例えば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(2a)及び式(2b)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(2c)及び/又は式(2d)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が末端エポキシ基を含む、式(2a)及び/又は式(2b)の末端修飾ポリチオエーテルプレポリマーは、例えば、式(2c)及び/又は式(2d)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(5)のモノエポキシド:

(式中、Rは、アルケニル基などの、エポキシ基以外の、即ちチオール基と反応性である基を含む)と反応させることによって調製することができる。Rは、例えばアルケニル基又は電子求引性基と共役したオレフィン、例えばアクリラート、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から誘導することができる。Rは、例えば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(2a)及び/又は式(2b)のエポキシ修飾ポリチオエーテルプレポリマーは、式(2c)及び/又は式(2d)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などの式(5)のモノエポキシドと反応させて、式(2a)及び/又は式(2b)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(2a)及び/又は式(2b)の末端修飾ポリチオエーテルプレポリマーは、式(2c)及び/又は式(2d)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ル官能性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(6)の構造を有することができ、
CH=CH−O−(CR−OH (6)
式中、nは、1〜10の整数であり、各Rは、水素及びC1−6アルキルから独立して選択される。式(6)のヒドロキシル官能性ビニルエーテルにおいて、nは1、2、3、4、5であることができ、又はnは6であることができる。ヒドロキシル官能性ビニルエーテルにおいて、各Rは水素であることができる。ヒドロキシル官能性ビニルエーテルにおいて、各Rは、水素、メチル、エチル及びプロピルから独立して選択することができる。ヒドロキシル官能性ビニルエーテルにおいて、少なくとも1つのRは、C1−6アルキル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(2a)及び/又は式(2b)の末端修飾ポリチオエーテルプレポリマーは、式(2c)及び/又は式(2d)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ることができる。
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−ジイソシアナート−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)ビシクロ[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−ジイソシアナート−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−イソシアナート−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。
ジイソシアナートが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−イソシアナート−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硫黄含有ビス(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(2a)及び/又は式(2b)の末端修飾ポリチオエーテルプレポリマーは、式(2c)及び/又は式(2d)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硫黄含有ビス(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(2a)及び/又は式(2b)の末端修飾ポリチオエーテルプレポリマーは、式(2c)及び/又は式(2d)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(2a)及び/又は式(2b)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(2a)及び/又は式(2b)の末端修飾ポリチオエーテルプレポリマーは、式(2c)及び/又は式(2d)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、得られ得る。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の存在下で高温にて反応させて、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、得られ得る。
例えば、Rがマイケル受容体基を含む、式(2a)及び/又は式(2b)の末端修飾ポリチオエーテルプレポリマーは、式(2c)及び/又は式(2d)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/ポリチオエーテル化学作用及び化合物は、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と硫黄含有ビス(アルケニル)エーテルとの組合せ又は硫黄含有ビス(アルケニル)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。このようなプレポリマーは、各Aが式(3a)の硫黄含有部分を含む式(2)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含むことができる。
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(7)のジチオールを含むポリチオール:
HS−R−SH (7)
(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及び−[(CHR)−X−]−(CH−から選択され、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−及び−S−から独立して選択される)並びに
(b)式(3)の硫黄含有ビス(アルケニル)エーテル:
CH=CH−O−(CH−Y−R−Y−(CH−O−CH=CH (3)
(式中、
各nは独立して、1〜4の整数であり、
各Yは、−O−及び−S−から独立して選択され、並びに
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及び−[(CH−X−]−(CH−から選択され、
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、2〜10の整数である、並びに
少なくとも1つのYが−S−であり、又はRは−[(CH−X−]−(CH−であり、並びに少なくとも1つのXは、−S−及び−S−S−から選択される)
を含む反応物の反応生成物を含むことができる。
式(7)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(7)のジチオールにおいて、Rは−[(CHR)−X−]−(CH−であることができる。
式(7)のジチオールにおいて、Rは−[(CHR)−X−]−(CH−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(7)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(7)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(7)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、少なくとも1つのXは−S−であることができ、各Xは−S−S−であることができ、又は少なくとも1つのXは−S−S−であることができる。
式(7)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(7)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2、3、4又は5であることができる。
式(7)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(7)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2、3、4又は5であることができる。
式(7)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、qは1、2、3、4又は5であることができる。
式(7)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、qは1、2、3、4又は5であることができる。
式(7)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、又は少なくとも1つの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、qは1、2、3、4又は5であることができる。
式(7)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2であり、rは2であり、qは1であり、Xは−S−であり、Rは−[(CH−X−]−(CH−であることができ、式中、pは2であり、qは2であり、rは2であり、Xは−O−であり、又はRは−[(CH−X−]−(CH−であることができ、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。
式(3)の硫黄含有ビス(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(3)の硫黄含有ビス(アルケニル)エーテルにおいて、各Yは−O−であることができ、又は各Yは−S−であることができる。
式(3)の硫黄含有ビス(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(3)の硫黄含有ビス(アルケニル)エーテルにおいて、RはC2−6 n−アルカンジイルであることができ、両方のYは−S−であることができ、又は一方のYが−S−であることができ、他方のYが−O−であることができる。
式(3)の硫黄含有ビス(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(3)の硫黄含有ビス(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−S−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、又は少なくとも1つのXは−S−S−であることができる。
式(3)の硫黄含有ビス(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、又は少なくとも1つのXは−S−であることができる。
式(3)の硫黄含有ビス(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(3)の硫黄含有ビス(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(3)の硫黄含有ビス(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、qは1、2、3、4又は5であることができる。
式(3)の硫黄含有ビス(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、qは1、2、3、4又は5であることができる。
式(3)の硫黄含有ビス(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であることができ、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。
式(3)の硫黄含有ビス(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Yは−S−S−であることができる。
式(3)の硫黄含有ビス(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Yは−O−であることができる。
式(3)の硫黄含有ビス(アルケニル)エーテルにおいて、各nは2であることができ、各Yは−O−及び−S−から独立して選択することができ、Rは−[(CH−X−]−(CH−であることができ、式中、各Xは−O−、−S−及び−S−S−から独立して選択され、pは2であり、qは1及び2から選択され、rは2である。
式(3)の硫黄含有ビス(アルケニル)エーテルにおいて、各nは2であることができ、各Yは−O−及び−S−から独立して選択することができ、RはC2−4アルカンジイル、例えばエタンジイル、n−プロパンジイル又はn−ブタンジイルであることができる。
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3〜6のチオール官能価を有するジチオールとポリチオールの組合せを含むことができる。
例えば、式(7)のポリチオール及び式(3)の硫黄含有ビス(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(1)の多官能化剤:
B(−V) (1)
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、チオール基と反応性である末端基を含む部分である。
式(1)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(2b)のポリチオエーテルプレポリマーにおいて、Vは、例えば末端アルケニル基、末端エポキシ基、イソシアナート基又は末端マイケル受容体基を有する部分から誘導された部分を含むことができる。
式(1)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。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、例えばトリアリルシアヌラート(TAC)及びトリメチロールプロパントリビニルエーテルが挙げられる。多官能化剤の組合せも使用され得る。
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硫黄含有ビス(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と硫黄含有ビス(アルケニル)エーテルとの組合せ又は硫黄含有ビス(アルケニル)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。
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、硫黄含有ビス(アルケニル)エーテル又は硫黄含有ビス(アルケニル)エーテル同士の組合せ、ジビニルエーテル又はジビニルエーテル同士の組合せ及び多官能化剤又は多官能化剤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。
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(7)のジチオールを含むポリチオール
HS−R−SH (7)
(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及び−[(CHR)−X−]−(CH−から選択され、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−及び−Sから独立して選択される)
(b)式(3)の硫黄含有ビス(アルケニル)エーテル
CH=CH−O−(CH−Y−R−Y−(CH−O−CH=CH (3)
(式中、
各nは、独立して1〜4の整数であり、
各Yは、−O−及び−S−から独立して選択され、並びに
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及び−[(CH−X−]−(CH−から選択され、
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、2〜10の整数であり、並びに
少なくとも1つのYは−S−であり、又はRは−[(CH−X−]−(CH−であり、少なくとも1つのXは−S−及び−S−S−から選択される)
並びに
(c)式(4)のジビニルエーテル
CH=CH−O−(−R−O−)−CH=CH (4)
(式中、
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及び−[(CH−X−]−(CH−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の整数である)
を含む反応物の反応生成物を含む。
反応物は、10mol%〜90mol%、例えば20mol%〜80mol%又は20mol%〜60mol%の式(3)の硫黄含有ビス(アルケニル)エーテルを含むことができ、ここでmol%は、式(3)の硫黄含有ビス(アルケニル)エーテル及び式(4)のジビニルエーテルの総モルに基づく。
ジチオール、硫黄含有ビス(アルケニル)エーテル及びジビニルエーテルは、本明細書に開示されたものいずれかを含むことができる。
反応物は、式(1)の多官能化剤をさらに含むことができ:
B(−V) (1)
式中、
Bは、z価の多官能化剤B(−V)のコアであり、
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る。
式(1)の多官能化剤において、各Vはアルケニル基で終端することができる。式(1)の多官能化剤は、アルケニル末端多官能化剤を含むことができる。式(1)の好適なポリアルケニル官能化剤の例としては、トリアリルシアヌラート及びトリアリルイソシアヌラートが挙げられる。ポリアルケニル官能化剤は、本開示によって提供される硫黄含有複官能性(アルケニル)エーテルを含むことができる。
反応物は、アルケニル基に対するチオール基のほぼ化学量論的当量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。反応物は、チオール末端ポリチオエーテルプレポリマーを提供するために、過剰量のチオール基を含むことができる。
反応物のアルケニル成分は、硫黄含有ビス(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多官能化剤を含む。アルケニル成分は、20mol%〜80mol%の硫黄含有ビス(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及びアルケニル末端多官能化剤である。例えば、アルケニル成分は、40mol%の硫黄含有ビス(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%の硫黄含有ビス(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り、ここでmol%は、アルケニル成分の全mol%に基づく。
アルケニル成分は、10mol%〜90mol%、10mol%〜80mol%、10mol%〜70mol%、10mol%〜60mol%、20mol%〜90mol%、20mol%〜80mol%、20mol%〜70mol%、20mol%〜60mol%又は20mol%〜50mol%の硫黄含有ビス(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及び/又はアルケニル末端多官能化剤であり、ここでmol%は、アルケニル成分の全mol%に基づく。硫黄含有ビス(アルケニル)エーテルは、2官能性硫黄含有ビス(アルケニル)エーテル、多官能性硫黄含有複官能性(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、硫黄含有複官能性(アルケニル)エーテルは、3、4、5、又は6のアルケニル官能価を有することができる。
反応物を好適な触媒の存在下で高温にて反応させて、硫黄含有ビス(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、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’−テトラメチルエチレンジアミン(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(DBU)及び1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン(DABCO(いずれかの国における登録商標))、例えばDABCO(いずれかの国における登録商標)33−LV(Air Products and Chemicals)が挙げられる。
式(7)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(7)のジチオールにおいて、Rは−[(CHR)−X−]−(CH−であることができる。
式(7)のジチオールにおいて、Rは−[(CHR)−X−]−(CH−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(7)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(7)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(7)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、少なくとも1つのXは−S−であることができ、各Xは−S−S−であることができ、又は少なくとも1つのXは−S−S−であることができる。
式(7)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(7)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2、3、4又は5であることができる。
式(7)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(7)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(7)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、qは1、2、3、4又は5であることができる。
式(7)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、又は少なくとも1つのXが−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、qは1、2、3、4又は5であることができる。
式(7)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、少なくとも1つの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、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(7)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(7)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(7)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(7)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、C1−6アルキル基、C1−6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C1−6n−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−CH(−CH)CH−SH及びHS−CH(−CH)CH−S−CHCH(−CH)−SHが挙げられる。
硫黄含有ビス(アルケニル)エーテルは、式(3)の構造を有することができ:
CH=CH−O−(CH−Y−R−Y−(CH−O−CH=CH (3)
式中、
各nは独立して1〜4の整数であり、
各Yは、−O−及び−S−から独立して選択され、
並びに
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及び−[(CH−X−]−(CH−から選択され、
式中、
各Xは、−O−、−S−及び−S−S−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の整数であり、並びに
少なくとも1つのYは−S−であり、又はRが−[(CH−X−]−(CH−であり、少なくとも1つのXは−S−及び−S−S−から選択される。
式(3)の硫黄含有ビス(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(3)の硫黄含有ビス(アルケニル)エーテルにおいて、各Yは−O−であることができ、又は各Yは−S−であることができる。
式(3)の硫黄含有ビス(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(3)の硫黄含有ビス(アルケニル)エーテルにおいて、RはC2−6 n−アルカンジイルであることができ、両方のYは−S−であることができ、又は一方のYが−S−であることができ、他方のYが−O−であることができる。
式(3)の硫黄含有ビス(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(3)の硫黄含有ビス(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、又は各Xは−S−S−であることができ、又は少なくとも1つのXは−O−であることができ、又は少なくとも1つのXは−S−S−であることができる。
式(3)の硫黄含有ビス(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、又は少なくとも1つのXは−S−であることができる。
式(3)の硫黄含有ビス(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(3)の硫黄含有ビス(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(3)の硫黄含有ビス(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、qは1、2、3、4又は5であることができる。
式(3)の硫黄含有ビス(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、qは1、2、3、4又は5であることができる。
式(3)の硫黄含有ビス(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、qは1、2、3、4又は5であることができる。
式(3)の硫黄含有ビス(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Yは−S−S−であることができる。
式(3)の硫黄含有ビス(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Yは−O−であることができる。
式(3)の硫黄含有ビス(アルケニル)エーテルにおいて、各nは2であることができ、各Yは、−O−及び−S−から独立して選択することができ、Rは−[(CH−X−]−(CH−であることができ、式中、各Xは、−O−、−S−及び−S−S−から独立して選択され、pは2であることができ、qは1及び2から選択されることができ、rは2であることができる。
式(3)の硫黄含有ビス(アルケニル)エーテルにおいて、各nは2であることができ、各Yは、−O−及び−S−から独立して選択することができ、Rは、C2−4アルカンジイル、例えばエタンジイル、n−プロパンジイル又はn−ブタンジイルであることができる。
硫黄含有ビス(アルケニル)エーテルは、式(3b)、式(3d)、式(3d)、式(3e)、式(3f)、式(3g)、式(3h)、式(3i)の硫黄含有ビス(アルケニル)エーテル又は上述のいずれかの組合せを含むことができる。
CH=CH−O−(CH−S−((CH−O−)−(CH−S−(CH−O−CH=CH (3b)
CH=CH−O−(CH−S−(CH−S−(CH−S−(CH−O−CH=CH (3c)
CH=CH−O−(CH−S−(CH−O−(CH−S−(CH−O−CH=CH(3d)
CH=CH−O−(CH−S−(CH−S−(CH−O−CH=CH (3e)
CH=CH−O−(CH−S−(CH−O−(CH−O−CH=CH (3f)
CH=CH−O−(CH−O−(CH−S−(CH−O−(CH−O−CH=CH (3g)
CH=CH−O−(CH−O−(CH−S−(CH−S−(CH−O−(CH−O−CH=CH (3h)
CH=CH−O−(CH−O−(CH−S−S−(CH−O−(CH−O−CH=CH (3i)。
好適な硫黄含有ビス(アルケニル)エーテルの例としては、3,9,12,18−テトラオキサ−6,15−ジチアイコサ−1,19−ジエン、3,6,15,18−テトラオキサ−9,12−ジチアイコサ−1,19−ジエン、3,15−ジオキサ−6,9,12−トリチアヘプタデカ−1,16−ジエン、3,9,15−トリオキサ−6,12−ジチアヘプタデカ−1,16−ジエン、3,6,12,15−テトラオキサ−9−チアヘプタデカ−1,16−ジエン、3,12−ジオキサ−6,9−ジチアテトラデカ−1,13−ジエン、3,6,12−トリオキサ−9−チアテトラデカ−1,13−ジエン、3,6,13,16−テトラオキサ−9,10−ジチアオクタデカ−1,17−ジエン及び上述のいずれかの組合せが挙げられる。
本開示によって提供される硫黄含有ビス(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。硫黄含有ビス(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、ここで分子量は、ポリスチレン標準を用いたゲル浸透クロマトグラフィーを用いて求められる。
硫黄含有ビス(アルケニル)エーテルは、ジチオール、ジオール又は末端チオール基とヒドロキシル基の両方を含む化合物をクロロ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。
硫黄含有ビス(アルケニル)エーテルは、
(a)式(8)の化合物
Y−R−Y (8)
(式中、
各Yは、−OH及び−SHから独立して選択され、
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及び−[(CH−X−]−(CH−から選択され、
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、2〜10の整数であり、並びに
少なくとも1つのYは−SHであり、又はRは−[(CH−X−]−(CH−であり、並びに少なくとも1つのXは、−S−及び−S−S−から選択される)並びに
(b)式(9)のクロロビニルエーテル:
CH=CH−O−(CH−Cl (9)
(式中、nは1〜6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。
式(8)の化合物は、各Yが−SHである、ジチオールであることができる。
式(8)の化合物は、各Yが−OHである、ジオールであることができる。
式(8)の化合物において、一方のYは−SHであることができ、他方のYは−OHであることができる。
式(8)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(8)の化合物において、Rは−[(CH−X−]−(CH−であることができる。
式(8)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(8)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(8)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(8)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(8)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、qは1、2、3、4又は5であることができる。
式(8)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、qは1、2、3、4又は5であることができる。
式(8)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、qは1、2、3、4又は5であることができる。
式(8)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(8)の化合物は、ジメルカプトジオキサオクタン(DMDO)、ジメルカプトジエチルスルフィド(DMDS)、2,2−チオジエタンチオール、2−メルカプトエチルエーテル、1,2−エタンジチオール、メルカプトエタノール、チオジグリコール、3,6−ジチア−1,8−オクタンジオール、2−ヒドロキシエチルジスルフィド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、式(8a)、式(8b)、式(8c)、式(8d)、式(8e)、式(8f)、式(8g)、式(8h)の化合物又は上述のいずれかの組合せを含むことができる:
HS−(CH−O−(CH−O−(CH−SH (8a)
HS−(CH−S−(CH−SH (8b)
HS−(CH−O−(CH−SH (8c)
HS−(CH−SH (8d)
HS−(CH−OH (8e)
HO−(CH−S−(CH−OH (8f)
HO−(CH−S−(CH−S−(CH−OH (8g)
HO−(CH−S−S−(CH−OH (8h)。
式(9)のクロロビニルエーテルにおいて、nは1、2、3、4、5又は6であることができる。例えば、式(9)のクロロビニルエーテルは、(クロロメトキシ)エタン、(2−クロロエトキシ)エタン、1−クロロ−3−(ビニルオキシ)プロパン、1−クロロ−4−(ビニルオキシ)ブタン、1−クロロ−5−(ビニルオキシ)ペンタン、1−クロロ−6−(ビニルオキシ)ヘキサン又は上述のいずれかの組合せを含むことができる。
硫黄含有ビス(アルケニル)エーテルは、ジチオール、ジオール又は末端チオール基とヒドロキシル基の両方を含む化合物をクロロビニルエーテルと、水酸化カリウムなどの触媒の存在下で、高温、例えば80℃にて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(4)の構造を有することができ:
CH=CH−O−(−R−O−)−CH=CH (4)
式中、
mは0〜50の整数であり、並びに
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及び−[(CH−X−]−(CH−から独立して選択され、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、及び
rは、2〜10の整数である。
式(4)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、1〜4又は1〜3の整数であることができる。
式(4)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(4)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(4)のジビニルエーテルにおいて、各Rは−[(CH−X−]−(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−X−]−(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(4)におけるmが1〜4の整数である化合物が挙げられる。式(4)において、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(4)におけるmは、例えば、1.0〜10.0、1.0〜4.0、2.0〜4.0又は2.1〜3.9などの0〜10.0の範囲に及ぶ、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、エチレングリコールジビニルエーテル(EG−DVE)(式(4)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(4)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(4)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(4)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(4)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(4)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(4)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(4)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(いずれかの国における登録商標)Eブレンド、例えば式(4)におけるRがエタンジイルであり、mが3.8である、Pluriol(いずれかの国における登録商標)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(4)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(3)の硫黄含有ビス(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硫黄含有アルケニルエーテルは、2を超えるアルケニル官能価、例えば3〜6のアルケニル官能価を有する硫黄含有複官能性(アルケニル)エーテルも含む。
例えば、硫黄含有複官能性(アルケニル)エーテルは式(1)の構造を有することができ、
B(−V) (1)
式中、
Bは、z価の硫黄含有ポリ(アルケニル)エーテルのコアを構成し、
zは、3〜6の整数であり、及び
各Vは、末端アルケニル基を有する硫黄含有アルケニルエーテル部分を含む。
硫黄含有複官能性(アルケニル)エーテルは、例えば式(3)の硫黄含有ビス(アルケニル)エーテルを式(1)の多官能化剤と反応させることによって、式(3)の硫黄含有ビス(アルケニル)エーテルから誘導することができ、式中、各Vはチオール基などのアルケニル基と反応性である末端基を含む。
硫黄含有複官能性(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−O−(CH−Y−R−Y−(CH−O−(CH−V−}B (10)
式中、n、Y、Rは一般式(3a)と同様に定義され、z、Bは一般式(1)と同様に定義され、−V−は−Vとアルケニル基との反応から誘導することができる。
式(10)の硫黄含有複官能性(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)の硫黄含有複官能性(アルケニル)エーテルは、式(3)の硫黄含有ビス(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。
硫黄含有複官能性(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硫黄含有複官能性(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、硫黄含有複官能性(アルケニル)エーテルを含むことができる。硫黄含有複官能性(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、又はトリアリルシアヌラート若しくはトリアリルイソシアヌラートなどのアルケニル末端多官能化剤と組合せて使用され得る。
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)式(7)のジチオール
HS−R−SH (7)
(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及び−[(CHR)−X−]−(CH−から選択され、
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及び−Sから独立して選択される)
(b)式(3)の硫黄含有ポリ(アルケニル)エーテルであって、式(3)の硫黄含有ビス(アルケニル)エーテル、式(10)の硫黄含有複官能性(アルケニル)エーテル又はその組合せを含む、硫黄含有ポリ(アルケニル)エーテル
CH=CH−O−(CH−Y−R−Y−(CH−O−CH=CH (3)
(式中、
各nは独立して、1〜4の整数であり、
各Yは、−O−及び−S−から独立して選択されま、並びに
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及び−[(CH−X−]−(CH−から選択され、
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、2〜10の整数であり、並びに
少なくとも1つのYが−S−であり、又はRが−[(CH−X−]−(CH−であり、少なくとも1つのXが−S−及び−S−S−から選択される)
{CH=CH−O−(CH−Y−R−Y−(CH−O−(CH−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(4)のジビニルエーテル
CH=CH−O−(−R−O−)−CH=CH (4)
(式中、
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、及びC6−10アルカンシクロアルカンジイル及び−[(CH−X−]−(CH−及び−[(CH−X−]−(CH−から独立して選択され、式中、
各pは独立して、2〜6の範囲の整数であり、
qは、1〜5の整数である、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。
反応物は、10mol%〜90mol%、例えば10mol%〜80mol%、20mol%〜80mol%又は40mol%〜60mol%の式(3)の硫黄含有ビス(アルケニル)エーテルを含むことができ、ここでmol%は、式(3)の硫黄含有ビス(アルケニル)エーテル及び式(4)のジビニルエーテルの総モルに基づく。反応物は、10mol%〜90mol%の式(3)の硫黄含有ビス(アルケニル)エーテルを含むことができ、ここでmol%は、式(3)の硫黄含有ビス(アルケニル)エーテル及び式(4)のジビニルエーテルの総モルに基づく。
反応物は、例えば、トリアリルシアヌラート(TAC)などの末端アルケニル基を有する多官能化剤も含むことができる。
硫黄含有複官能性(アルケニル)エーテルは、特定の硬化化学作用に適するような、好適な官能基で終端させることもできる。例えば、硫黄含有複官能性(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。硫黄含有複官能性(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−O−(CH−Y−R−Y−(CH−O−(CH−V−}B (10a)
式中、n、Y及びRは、式(3)と同様に定義され、z及びBは、式(1)と同様に定義され、V1は、Vとアルケニル基との反応から誘導することができ、各R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、アミン基又はマイケル受容体基などの好適な末端官能基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、室温にて液体であることができ、周波数1Hz、振幅20ミクロン及び温度勾配−80℃〜25℃を用い、TA Instruments Q800装置を使用して動的機械分析(DMA)によって求めた、例えば−20℃未満、−30℃未満又は−40℃未満のガラス転移温度Tを有することができ、Tはtanδ曲線のピークとして同定される。
ポリチオエーテルプレポリマーは、スピンドル#6を備えたBrookfield CAP 2000粘度計を300rpmにて使用して、温度25℃及び圧力760mmHgにて、ASTM D−2849 §79−90に従って求めた、例えば20ポアズ〜200ポアズ(2Pa−sec〜20Pa−sec)又は40ポアズ〜140ポアズ(4Pa−sec〜14Pa−sec)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。チオール末端ポリチオエーテルプレポリマーについては、ポリチオエーテルプレポリマーの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求められ得る。他のポリチオエーテルプレポリマーについては、分子量はポリスチレン標準を使用したゲル透過クロマトグラフィーによって求めることができる。
本開示によって提供される硫黄含有ポリ(ビニル)エーテル含有ポリチオエーテルプレポリマーは、硫黄原子を含有しないポリ(ビニル)エーテルを使用して調製された比較可能なポリチオエーテルプレポリマーよりも低い固化開始温度を示すことができる。固化開始温度とは、液体ポリチオエーテルプレポリマーが固化を開始する温度を示す。例えば、本開示によって提供される硫黄含有ポリ(ビニル)エーテル含有ポリチオエーテルプレポリマーは、室温(70°F〜75°F;21℃〜25℃)で液体であり、温度が65°F(18.3℃)未満、60°F(15.5℃)未満、55℃(12.8℃)未満、50°F(10℃)未満又は45°F(7.2℃)未満の温度で固化を開始することができる。硫黄含有ポリ(ビニル)エーテル含有ポリチオエーテルプレポリマーは、例えば65°F〜60°F(18.3℃〜15.5℃)、60°F〜55°F(15.5℃〜12.8℃)、55°F〜50°F(12.8℃〜10℃)又は50°F〜45°F(10℃〜7.2℃)の範囲内の温度で固化を開始することができる。硫黄原子を含ま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は、60°F〜65°Fの範囲内の温度で固化を開始する。
貯蔵中に、ポリチオエーテルプレポリマーは固化の開始温度より低い温度にて固化することがある。次いで、プレポリマーを硬化剤と混合して表面に塗布することができるように、プレポリマーを加熱してプレポリマーを液化させる必要がある。プレポリマーが固化する温度を低下させることによって、使用前にプレポリマーを加熱して液体に必要をなくすことができる。
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硫黄含有ビス(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、例えば式(2)のポリチオエーテルプレポリマー、式(2c)及び/若しくは式(2d)のチオール末端ポリチオエーテルプレポリマー、式(2a)及び/若しくは式(2b)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組成物中の唯一の硫黄含有プレポリマーとして含むことができるか、又は追加の硫黄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硫黄含有ビス(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、並びに/又は硬化化学作用に応じて、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−]−(CH−から選択され、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−及び−S−から独立して選択され、
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及び−[(CH−X−]−(CH−から選択され、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)のコアであり、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−]−(CH−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−]−(CH−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。
式(11a)〜(11d)のプレポリマーにおいて、Rは−[(CHR)−X−]−(CH−であることができ、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。
式(11a)〜(11d)のプレポリマーにおいて、Rは、C2−6n−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(11a)〜(11d)のプレポリマーにおいて、Rは−[(−CHR−)−X−]−(−CH−)−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−]−(−CH−)−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(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、各Xは−O−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−[(CH−X−]−(CH−であることができ、各Xは−S−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、各Xは−S−S−であることができ、又は少なくとも1つのXは−S−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−[(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(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、3、4、又は5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−[(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(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、rは2、3、4又は5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−[(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、qは1、2、3、4又は5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−[(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、又は少なくとも1つの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、qは1、2、3、4、又は5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−[(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、又は少なくとも1つの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、qは1、2、3、4又は5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−[(−CH−)−X−]−(CH−であることができ、式中、pは2であり、rは2であり、qは1であり、そしてXは−S−であり、Rは−[(CH−X−]−(CH−であることができ、式中、pは2であり、qは2であり、rは2であり、Xは−O−であり、Rは−[(CH−X−]−(CH−であることができ、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。
式(11a)〜(11d)のプレポリマーにおいて、sは整数、例えば1〜40、1〜30、1〜20又は1〜10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は独立して、C2−6n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(3a)の部分において、各Rは、C2−6n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(11a)〜(11d)のプレポリマーにおいて、mは1、2、3又は4であることができ、各Rは、C2−6n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(11b)及び(11d)のプレポリマーにおいて、zは3、4、5又は6であることができ、V1はアルケニル基とチオール基との反応から誘導することができる。
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、又は複官能性、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は、2官能性及び複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PPG Aerospace製のPermapol(いずれかの国における登録商標)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組合せ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(7)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(7)の構造を有することができ:
HS−R−SH (7)
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及び−[(CHR)−X−]−(CH−から選択され、
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−及び−S−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(4)のジビニルエーテルが挙げられ:
CH=CH−O−(−R−O−)−CH=CH (4)
式中、式(4)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−X−]−(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(4)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−X−]−(CH−であることができる。
2種以上の式(4)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(7)の2種のジチオール及び式(4)の1種のジビニルエーテルモノマー、式(7)の1種のジチオール及び式(4)の2種のジビニルエーテルモノマー、式(7)の2種のジチオール及び式(4)の2種のジビニルエーテルモノマー、並びに式(7)及び式(4)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(7)のジチオール又は式(7)の少なくとも2種の異なるジチオールの混合物を、式(4)のジビニルエーテル又は式(4)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ることができる。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。好適なフリーラジカル触媒の例としては、Vazo(いずれかの国における登録商標)−57(デュポン)、Vazo(いずれかの国における登録商標)−64(デュポン)、Vazo(いずれかの国における登録商標)−67(デュポン)、V−70(いずれかの国における登録商標)(和光純薬工業)及びV−65B(いずれかの国における登録商標)(和光純薬工業)が挙げられる。他の好適な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(7)の少なくとも1種のジチオールを式(4)の少なくとも1種のジビニルエーテルと混合した後、好適な触媒を添加し、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。
これらの硫黄含有ポリ(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)、米国特許出願公開第2017/0114208号(酸化防止剤含有)及び2017年8月8日に出願されたPCT国際出願第PCT/US2017/45871号(ウレタン含有)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。
本開示によって提供される硫黄含有ポリ(アルケニル)エーテル含有に加えて、組成物は、硫黄含有プレポリマー、例えば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、モノスルフィドプレポリマー、ペルフルオロエーテル、ペルフルオロシリコーンプレポリマー又は上述のいずれかの組合せを含み得る。
硫黄含有プレポリマーは、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組合せを含み得て、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PPG Aerospaceから入手可能なPermapol(いずれかの国における登録商標)P3.1E、Permapol(いずれかの国における登録商標)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(いずれかの国における登録商標)及びThioplast(いずれかの国における登録商標)の名称で市販されている。Thioplast(いずれかの国における登録商標)製品は、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り、分子量は1モル当たりのグラムでの数平均分子量である。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(いずれかの国における登録商標)ポリスルフィド、Thioplast(いずれかの国における登録商標)ポリスルフィド及びその組合せ、例えばThioplast(いずれかの国における登録商標)G131、Thioplast(いずれかの国における登録商標)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。
チオール末端硫黄含有プレポリマーは、チオール末端硫黄含有ポリホルマールを含むことができる。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、例えば米国特許第8,729,216号及び米国特許出願公開第8,541,513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。
チオール末端硫黄含有プレポリマーは、式(12)の部分を含むチオール末端硫黄含有ポリホルマールを含むことができ、
−R−(S)−R−[O−C(R−O−R−(S)−R−]− (12)
式中、nは1〜50の整数であり、各pは、1及び2から独立して選択され、各Rは、C2−6アルカンジイルであることができ、各Rは、水素、C1−6アルキル、C7−12フェニルアルキル、置換C7−12フェニルアルキル、C6−12シクロアルキルアルキル、置換C6−12シクロアルキルアルキル、C3−12シクロアルキル、置換C3−12シクロアルキル、C6−12アリール及び置換C6−12アリールから独立して選択することができる。
チオール末端硫黄含有ポリホルマールプレポリマーは、式(12a)の構造を有することができ、
−R−(S)−R−[O−C(R−O−R−(S)−R−]−R (12a)
式中、nは1〜50の整数であり、各pは、1及び2から独立して選択され、各Rは、C2−6アルカンジイルであり、各Rは、水素、C1−6アルキル、C7−12フェニルアルキル、置換C7−12フェニルアルキル、C6−12シクロアルキルアルキル、置換C6−12シクロアルキルアルキル、C3−12シクロアルキル、置換C3−12シクロアルキル、C6−12アリール及び置換C6−12アリールから独立して選択され、各Rは、チオール末端基を含む。
式(12)及び式(12a)の硫黄含有ポリホルマールプレポリマーにおいて、各Rは、C2−6アルカンジイル、C2−4アルカンジイル、C2−3アルカンジイル及びエタン−1,2−ジイルから独立して選択することができる。式(12)の硫黄含有ポリホルマールプレポリマーにおいて、各Rはエタン−1,2−ジイルであることができる。
式(12)及び式(12a)の硫黄含有ポリホルマールプレポリマーにおいて、各Rは、水素、C1−6アルキル、C1−4アルキル、C1−3アルキル及びC1−2アルキルから独立して選択することができる。式(12)の硫黄含有ポリホルマールプレポリマーにおいて、各Rは、水素、メチル及びエチルから選択することができる。
式(12)及び式(12a)の硫黄含有ポリホルマールプレポリマーにおいて、各Rは同じであり、C2−3アルカンジイル、例えばエタン−1,2−ジイル及びプロパン−1,3−ジイルから選択することができ、各Rは同じであり、水素及びC1−3アルキル、例えばメチル、エチル又はプロピルから選択することができる。式(12)及び式(12a)の硫黄含有ポリホルマールプレポリマーにおいて、各Rはエタン−1,2−ジイルであることができる。式(12)及び式(12a)の硫黄含有ポリホルマールプレポリマーにおいて、各Rは水素であることができる。式(12)及び式(12a)の硫黄含有ポリホルマールプレポリマーにおいて、各Rはエタン−1,2−ジイルであることができ、各Rは水素であることができる。
式(12)及び式(12a)の硫黄含有ポリホルマールプレポリマーにおいて、nは1〜50から選択される整数、2〜40の整数、4〜30の整数であることができ、又はnは7〜30の整数であることができる。
式(12)及び式(12a)の硫黄含有ポリホルマールプレポリマーにおいて、各pは同じであり、1であることができ、各pは同じであり、2であることができる。
式(12)及び式(12a)の硫黄含有ポリホルマールプレポリマーは、200ダルトン〜6,000ダルトン、500ダルトン〜5,000ダルトン、1,000ダルトン〜5,000ダルトン、1,500ダルトン〜4,000ダルトン又は2,000ダルトン〜3,600ダルトンの数平均分子量を有することができる。
式(12a)の硫黄含有ポリホルマールプレポリマーにおいて、各Rはチオール末端基であることができ、式(a)、式(b)、式(c)、式(d)、式(e)又は式(f)の基であることができ、
HS−R−R−O− (a)
HS−R−O− (b)
HS−R−NH−C(=O)−O− (c)
HS−R−C(=O)−O−R−NH−C(=O)−O− (d)
HS−R−C(=O)−NH−R−NH−C(=O)−O− (e)
HS−R−C(=O)−O− (f)
式中、各Rは、ジイソシアナートから誘導された部分又はエチレン性不飽和モノイソシアナートから誘導された部分を含み、各Rは、C2−14アルカンジイル及びC2−14ヘテロアルカンジイルから選択することができ、各Rは、C2−6アルカンジイル、C2−6ヘテロアルカンジイル、C6−12アレーンジイル、置換C6−12アレーンジイル、C6−12ヘテロアレーンジイル、置換C6−12ヘテロアレーンジイル、C3−12シクロアルカンジイル、置換C3−12シクロアルカンジイル、C3−12ヘテロシクロアルカンジイル、置換C3−12ヘテロシクロアルカンジイル、C7−18アルカンアレーンジイル、置換C7−18ヘテロアルカンアレーンジイル、C4−18アルカンシクロアルカンジイル及び置換C4−18アルカンシクロアルカンジイルから選択することができる。
本開示によって提供される硫黄含有ポリホルマールプレポリマーは、式(12b)の構造を有することができ、
{R−R−(S)−R−[O−C(R−O−R−(S)−R−]−O−C(R−O−}Z (12b)
式中、各nは1〜50から選択される整数であり、mは、3〜6から選択される整数であり、pは、1及び2から独立して選択され、各Rは独立して、C2−6アルカンジイルであることができ、各Rは、水素、C1−6アルキル、C7−12フェニルアルキル、置換C7−12フェニルアルキル、C6−12シクロアルキルアルキル、置換C6−12シクロアルキルアルキル、C3−12シクロアルキル、置換C3−12シクロアルキル、C6−12アリール及び置換C6−12アリールから独立して選択することができ、各Rはチオール末端基を含み、Zは、m価の親ポリオールZ(OH)のコアから誘導される。
式(12b)の硫黄含有ポリホルマールプレポリマーにおいて、各Rは、C2−6アルカンジイル、C2−4アルカンジイル、C2−3アルカンジイル及びエタン−1,2−ジイルから独立して選択することができる。式(12b)の硫黄含有ポリホルマールプレポリマーにおいて、各Rはエタン−1,2−ジイルであることができる。
式(12b)の硫黄含有ポリホルマールプレポリマーにおいて、各Rは、水素、C1−6アルキル、C1−4アルキル、C1−3アルキル及びC1−2アルキルから独立して選択することができる。式(12b)の硫黄含有ポリホルマールプレポリマーにおいて、各Rは、水素、メチル及びエチルから選択することができる。
式(12b)の硫黄含有ポリホルマールプレポリマーにおいて、各Rは同じであることができ、C2−3アルカンジイル、例えばエタン−1,2−ジイル又はプロパン−1,3−ジイルから選択することができ、各Rは同じであり、水素及びC1−3アルキル、例えばメチル、エチル又はプロピルから選択することができる。式(12b)の硫黄含有ポリホルマールプレポリマーにおいて、各Rはエタン−1,2−ジイルであることができる。式(12b)の硫黄含有ポリホルマールプレポリマーにおいて、各Rは水素であることができる。式(12b)の硫黄含有ポリホルマールプレポリマーにおいて、各Rはエタン−1,2−ジイルであることができ、各Rは水素であることができる。
式(12b)の硫黄含有ポリホルマールプレポリマーにおいて、mは1であることができ、mは2であることができ、mは3であることができ、mは4であることができ、mは5であることができ、又はmは6であることができる。
mが3である式(12b)の硫黄含有ポリホルマールプレポリマーにおいて、親ポリオールZ(OH)は式(13)のトリオール

(式中、各Rは独立して、C1−6アルカンジイルである)又は式(14)のトリオール

(式中、各Rは独立してC1−6アルカンジイルである)
である。したがって、これらの実施形態において、Zは式(14a)又は式(14b)の構造を有することができ、

又は

それぞれ式中、各Rは独立してC1−6アルカンジイルである。
式(12b)の硫黄含有ポリホルマールプレポリマーにおいて、各nは、1〜50から選択される整数、2〜40から選択される整数、4〜30から選択される整数又は7〜30から選択される整数である。
式(12b)の硫黄含有ポリホルマールプレポリマーにおいて、各pは同じで1であり、各pは同じで2である。
式(12b)の硫黄含有ポリホルマールプレポリマーは、200ダルトン〜6,000ダルトン、500ダルトン〜5,000ダルトン、1,000ダルトン〜5,000ダルトン、1,500ダルトン〜4,000ダルトン又は2,000ダルトン〜3,600ダルトンの数平均分子量を有する。
式(12b)の硫黄含有ポリホルマールプレポリマーにおいて、Rは、式(12)の部分を介して多官能化剤B(V)に結合することができる。
式(12b)の硫黄含有ポリホルマールプレポリマーにおいて、各Rは同じであることができる。
式(12b)の硫黄含有ポリホルマールプレポリマーにおいて、各Rは、式(a)、式(b)、式(c)、式(d)、式(e)又は式(f)のチオール末端基を含むことができ、
HS−R−R−O− (a)
HS−R−O− (b)
HS−R−NH−C(O)−O− (c)
HS−R−C(O)−O−R−NH−C(O)−O− (d)
HS−R−C(O)−NH−R−NH−C(O)−O− (e)
HS−R−C(O)−O− (f)
式中、各Rは、ジイソシアナートから誘導された部分又はエチレン性不飽和モノイソシアナートから誘導された部分を含み、各Rは、C2−14アルカンジイル及びC2−14ヘテロアルカンジイルから選択することができ、各Rは、C2−6アルカンジイル、C2−6ヘテロアルカンジイル、C6−12アレーンジイル、置換C6−12アレーンジイル、C6−12ヘテロアレーンジイル、置換C6−12ヘテロアレーンジイル、C3−12シクロアルカンジイル、置換C3−12シクロアルカンジイル、C3−12ヘテロシクロアルカンジイル、置換C3−12ヘテロシクロアルカンジイル、C7−18アルカンアレーンジイル、置換C7−18ヘテロアルカンアレーンジイル、C4−18アルカンシクロアルカンジイル及び置換C4−18アルカンシクロアルカンジイルから選択することができる。
チオール末端硫黄含有プレポリマーは、チオール末端モノスルフィドプレポリマーを含むことができる。
チオール末端モノスルフィドプレポリマーは、式(15)の部分を含むチオール末端モノスルフィドプレポリマーを含むことができ、
−S−R−[S−(R−X)−(R−X)−R−]−S− (15)
式中、
各Rは、C2−10アルカンジイル、例えばC2−6アルカンジイル、C2−10分枝アルカンジイル、例えばC3−6分枝アルカンジイル又は例えばアルキル基、例えばメチル基若しくはエチル基であることができる1個以上のペンダント基を有するC3−6分枝アルカンジイル、C6−8シクロアルカンジイル、C6−14アルキルシクロアルカンジイル、例えばC6−10アルキルシクロアルカンジイル及びC8−10アルキルアレーンジイルから独立して選択することができ、
各Rは、C1−10 n−アルカンジイル、例えばC1−6 n−アルカンジイル、C2−10分枝アルカンジイル、例えばアルキル基、例えばメチル基又はエチル基であることができる1個以上のペンダント基を有することができるC3−6分枝アルカンジイル、C6−8シクロアルカンジイル、C6−14アルキルシクロアルカンジイル、例えばC6−10アルキルシクロアルカンジイル及びC8−10アルキルアレーンジイルから独立して選択することができ、
各Rは、C1−10 n−アルカンジイル、例えばC1−6 n−アルカンジイル、C2−10分枝アルカンジイル、例えばアルキル基、例えばメチル基若しくはエチル基であることができる1個以上のペンダント基を有するC3−6分枝アルカンジイル、C6−8シクロアルカンジイル基、C6−14アルキルシクロアルカンジイル、例えばC6−10アルキルシクロアルカンジイル及びC8−10アルキルアレーンジイルから独立して選択することができ、
各Xは、O又はSから独立して選択することができ、
pは、1〜5の整数であり、
qは、0〜5の整数であり、並びに
nは、1〜60、例えば2〜60、3〜60又は25〜35の整数である。
式(14)のチオール末端モノスルフィドプレポリマーにおいて、各Xは、S及びOから独立して選択することができ、pは、1〜5の整数であり、qは、0〜5の整数であり、nは、1〜60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、C1−4アルキルシクロアルカンジイル及びC8−10アルキルアレーンジイルから独立して選択することができ、各Rは、C1−10アルカンジイル、C6−8シクロアルカンジイル、C1−4アルキルシクロアルカンジイル及びC8−10アルキルアレーンジイルから独立して選択することができ、並びに各Rは、C2−10アルカンジイル、C6−8シクロアルカンジイル、C1−4アルキルシクロアルカンジイル及びC8−10アルキルアレーンジイルから独立して選択することができる。
チオール末端モノスルフィドプレポリマーは、式(15a)のチオール末端モノスルフィドプレポリマー、式(15b)のチオール末端モノスルフィドプレポリマー、式(15c)のチオール末端モノスルフィド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、
HS−R−[S−(R−X)−(R−X)−R−]−SH (15a)
{HS−R−[S−(R−X)−(R−X)−R−]−S−V−}B (15b)
{R−S−R−[S−(R−X)−(R−X)−R−]−S−V−}B (15c)
式中、
各Rは、C2−10アルカンジイル、例えばC2−6アルカンジイル、C2−10分枝アルカンジイル、例えばC3−6分枝アルカンジイル又は例えばアルキル基、例えばメチル基若しくはエチル基であることができる1個以上のペンダント基を有するC3−6分枝アルカンジイル、C6−8シクロアルカンジイル、C6−14アルキルシクロアルカンジイル、例えばC6−10アルキルシクロアルカンジイル及びC8−10アルキルアレーンジイルから独立して選択することができ、
各Rは、C1−10 n−アルカンジイル、例えばC1−6 n−アルカンジイル、C2−10分枝アルカンジイル、例えばメチル基若しくはエチル基であることができる1個以上のペンダント基を有するC3−6分枝アルカンジイル、C6−8シクロアルカンジイル、C6−14アルキルシクロアルカンジイル、例えばC6−10アルキルシクロアルカンジイル及びC8−10アルキルアレーンジイルから独立して選択することができ、
各Rは、C1−10 n−アルカンジイル、例えばC1−6 n−アルカンジイル、C2−10分枝アルカンジイル、例えばメチル基若しくはエチル基であることができる1個以上のペンダント基を有するC3−6分枝アルカンジイル、C6−8シクロアルカンジイル基、C6−14アルキルシクロアルカンジイル、例えばC6−10アルキルシクロアルカンジイル及びC8−10アルキルアレーンジイルから独立して選択することができ、
各Xは、O及びSから独立して選択することができ、
pは、1〜5の整数であり、
qは、0〜5の整数であり、並びに
nは、1〜60、例えば2〜60、3〜60又は25〜35の整数であり、並びに
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、並びに
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、
各−V−は、−Vとチオールの反応から誘導され、並びに
各Rは、水素及び式(15)の部分を介した多官能化剤への結合B(−V)から独立して選択される。
式(15)−(15c)のチオール末端モノスルフィドプレポリマーにおいて:
各Xは、S及びOから独立して選択することができ、
pは、1〜5の整数であり、
qは、0〜5の整数であり、
nは、1〜60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、C1−4アルキルシクロアルカンジイル及びC8−10アルキルアレーンジイルから独立して選択することができ、
各Rは、C1−10アルカンジイル、C6−8シクロアルカンジイル、C1−4アルキルシクロアルカンジイル及びC8−10アルキルアレーンジイルから独立して選択することができ、
各Rは、C2−10アルカンジイル、C6−8シクロアルカンジイル、C1−4アルキルシクロアルカンジイル及びC8−10アルキルアレーンジイルから独立して選択することができ、
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、並びに
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、
各−V−は、−Vとチオールの反応から誘導され、並びに
各Rは、水素及び式(15)の部分を介した多官能化剤への結合B(−V)から独立して選択される。
式(15)〜(15c)のチオール末端モノスルフィドプレポリマーにおいて、各Xは独立して、S又は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Oであることができる。
式(15)〜(15c)のチオール末端モノスルフィドプレポリマーにおいて、pは2〜5の整数であることができ、又はpは2、3、4若しくは5であることができる。
式(15)〜(15c)のチオール末端モノスルフィドプレポリマーにおいて、qは1〜5の整数であることができ、qは2〜5の整数であることができ、又はqは0、1、2、3、4又は5であることができる。
式(15)〜(15c)のチオール末端モノスルフィドプレポリマーにおいて、nは2〜60、3〜60、又は25〜35の整数であることができる。
式(15)〜(15c)のチオール末端モノスルフィドプレポリマーにおいて、各Rは、C2−10アルカンジイル及びC6−8シクロアルカンジイルから独立して選択することができ、各RはC2−10アルカンジイルであることができ、又は各RはC6−8シクロアルカンジイルであることができる。
式(15)〜(15c)のチオール末端モノスルフィドプレポリマーにおいて、各Rは、C2−6アルカンジイル、C2−4アルカンジイル、C3−10アルカンジイル及びC3−6アルカンジイルから選択することができる。
式(15)〜(15c)のチオール末端モノスルフィドプレポリマーにおいて、各Rは、エタンジイル、1,3−プロパンジイル、1,2−プロパンジイル、1,4−ブタンジイル及び1,3−ブタンジイルから選択することができる。
式(15)〜(15c)のチオール末端モノスルフィドプレポリマーにおいて、各Rは、C1−10アルカンジイル及びC6−8シクロアルカンジイルから独立して選択することができ、各RはC1−10アルカンジイルであることができ、又は各RはC6−8シクロアルカンジイルであることができる。
式(15)〜(15c)のチオール末端モノスルフィドプレポリマーにおいて、各Rは、C1−6アルカンジイル、C1−4アルカンジイル、C2−10アルカンジイル及びC2−6アルカンジイルから選択することができる。
式(15)〜(15c)のチオール末端モノスルフィドプレポリマーにおいて、各Rは、メタンジイル、エタンジイル、1,3−プロパンジイル、1,2−プロパンジイル、1,4−ブタンジイル及び1,3−ブタンジイルから選択することができる。
式(15)〜(15c)のチオール末端モノスルフィドプレポリマーにおいて、各Rは、C2−10アルカンジイル及びC6−8シクロアルカンジイルから独立して選択することができ、各RはC2−10アルカンジイルであることができ、又は各RはC6−8シクロアルカンジイルであることができる。
式(15)〜(15c)のチオール末端モノスルフィドプレポリマーにおいて、各Rは、C2−6アルカンジイル、C2−4アルカンジイル、C3−10アルカンジイル及びC3−6アルカンジイルから選択することができる。
式(15)〜(15c)のチオール末端モノスルフィドプレポリマーにおいて、各Rは、エタンジイル、1,3−プロパンジイル、1,2−プロパンジイル、1,4−ブタンジイル及び1,3−ブタンジイルから選択することができる。
式(15)〜(15c)のチオール末端モノスルフィドにおいて、pは2であることができ、qは1又は2であることができ、nは1〜60の整数又は25〜35の整数であることができ、各XはO又はSであることができ、各RはC2−4アルカンジイルであることができ、各RはC1−4アルカンジイルであることができ、各RはC2−4アルカンジイルであることができる。
式(15)〜(15c)のチオール末端モノスルフィドプレポリマーにおいて、pは2であることができ、qは1又は2であることができ、nは1〜60の整数又は25〜35の整数であることができ、各XはO又はSであることができ、各RはCアルカンジイルであることができ、各RはCアルカンジイルであることができ、各RはCアルカンジイルであることができる。
式(15)〜(15c)のチオール末端モノスルフィドプレポリマーにおいて、pは2であることができ、qは1又は2であることができ、nは1〜60の整数又は25〜35の整数であることができ、各XはOであることができ、各RはCアルカンジイルであることができ、各RはCアルカンジイルであることができ、各RはCアルカンジイルであることができる。
式(15)〜(15c)のチオール末端モノスルフィドプレポリマーにおいて、B(−V)は、1,2,3−トリクロロプロパン、1,1,1−トリス(クロロメチル)プロパン、1,1,1−トリス(クロロメチル)エタン、1,3,5−トリス(クロロメチル)ベンゼン及び上述のいずれかの組合せから誘導することができる。
式(15c)のチオール末端モノスルフィドプレポリマーにおいて、各Rは、水素及び式(15)の部分を介した多官能化剤B(V)への結合から独立して選択することができる。チオール末端モノスルフィドプレポリマーは、例えば2.05〜2.9、例えば2.1〜2.8又は2.2〜2.6の平均チオール官能価を有することができる。
式(15)〜(15c)のチオール末端モノスルフィドプレポリマーは、α,ω−ジハロ有機化合物、金属硫化水素物、金属水酸化物及び任意の多官能化剤を反応させることによって調製することができる。好適なα,ω−ジハロ有機化合物の例としては、ビス(2−クロロエチル)ホルマールが挙げられる。好適な金属硫化水素物及び金属水酸化物の例としては、硫化水素ナトリウム及び水酸化ナトリウムが含まれる。好適な多官能化剤の例としては、1,2,3−トリクロロプロパン、1,1,1−トリス(クロロメチル)プロパン、1,1,1−トリス(クロロメチル)エタン及び1,3,5−トリス(クロロメチル)ベンゼンが挙げられる。式(14)〜(14c)のチオール末端モノスルフィドプレポリマーを合成する方法は、例えば、参照によりその全体が組み込まれている米国特許第7,875,666号に開示されている。
チオール末端モノスルフィドプレポリマーは、式(16)の部分を含むチオール末端モノスルフィドプレポリマーを含むことができ、
−[S−(R−X)−C(R−(X−R)−]−S− (16)
式中、
各Rは、C2−10アルカンジイル、例えばC2−6アルカンジイル、C3−10分枝アルカンジイル、例えばC3−6分枝アルカンジイル又は例えばアルキル基、例えばメチル基若しくはエチル基であることができる1個以上のペンダント基を有するC3−6分枝アルカンジイル、C6−8シクロアルカンジイル、C6−14アルキルシクロアルカンジイル、例えばC6−10アルキルシクロアルカンジイル及びC8−10アルキルアレーンジイルから独立して選択することができ、
各Rは、水素、C1−10アルキル、例えばC1−6 n−アルキル、C3−10分枝アルキル、例えばアルキル基、例えばメチル又はエチル基であることができる1個以上のペンダント基を有するC3−6分枝アルキル、C6−8シクロアルキル基、C6−14アルキルシクロアルキル、例えばC6−10アルキルシクロアルキル及びC8−10アルキルアリールから独立して選択することができ、
各Xは、O及びSから独立して選択することができ、
pは、1〜5の整数であり、
qは、1〜5の整数であり、並びに
nは、1〜60、例えば2〜60、3〜60又は25〜35の整数である。
チオール末端モノスルフィドプレポリマーは、式(16a)のチオール末端モノスルフィドプレポリマー、式(16b)のチオール末端モノスルフィドプレポリマー、式(16c)のチオール末端モノスルフィド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、
H−[S−(R−X)−C(R−(X−R)−]−SH (16a)
{H−[S−(R−X)−C(R−(X−R)−]−S−V−}B (16b)
{R−[S−(R−X)−C(R−(X−R)−]−S−V−}B (16c)
式中、
各Rは、C2−10アルカンジイル、例えばC2−6アルカンジイル、C3−10分枝アルカンジイル、例えばC3−6分枝アルカンジイル又は例えばアルキル基、例えばメチル基若しくはエチル基であることができる1個以上のペンダント基を有するC3−6分枝アルカンジイル、C6−8シクロアルカンジイル、C6−14アルキルシクロアルカンジイル、例えばC6−10アルキルシクロアルカンジイル及びC8−10アルキルアレーンジイルから独立して選択することができ、
各Rは、水素、C1−10アルキル、例えばC1−6 n−アルキル、C3−10分枝アルキル、例えばアルキル基、例えばメチル又はエチル基であることができる1個以上のペンダント基を有するC3−6分枝アルキル、C6−8シクロアルカンジイル)基、C6−14アルキルシクロアルカンジイル、例えばC6−10アルキルシクロアルカンジイル及びC8−10アルキルアレーンジイルから独立して選択することができ、
各Xは、O及びSから独立して選択することができ、
pは、1〜5の整数であり、
qは、1〜5の整数であり、
nは、1〜60、例えば2〜60、3〜60又は25〜35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、並びに
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、
各−V−は、−Vとチオールの反応から誘導され、並びに
各Rは、水素、及び式(16)の部分を介した多官能化剤B(−V)への結合から独立して選択される。
式(16)〜(16c)のチオール末端モノスルフィドプレポリマーにおいて、各XはS及びOから独立して選択することができ、pは1〜5の整数であり、qは1〜5の整数であり、nは1〜60の整数であり、各Rは独立して、C2−10アルカンジイルであることができ、各Rは水素及びC1−10アルカンジイルから独立して選択することができ、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、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、各−V−は−Vとチオールの反応から誘導され、並びに各Rは独立して、水素であるか、又は式(16)の部分を介して多官能化剤B(−V)に結合している。
式(16)〜(16c)のチオール末端モノスルフィドプレポリマーにおいて、各XはSであることができ、又は各XはOであることができる。
式(16)〜(16c)のチオール末端モノスルフィドプレポリマーにおいて、pは2〜5の整数であることができるか、又はqは1、2、3、4若しくは5であることができる。
式(16)〜(16c)のチオール末端モノスルフィドプレポリマーにおいて、pは2〜5の整数であることができるか、又はqは1、2、3、4若しくは5であることができる。
式(16)〜(16c)のチオール末端モノスルフィドプレポリマーにおいて、nは2〜60、3〜60又は25〜35の整数であることができる。
式(16)〜(16c)のチオール末端モノスルフィドプレポリマーにおいて、各Rは、C2−6アルカンジイル及びC2−4アルカンジイルから独立して選択することができる。
式(16)〜(16c)のチオール末端モノスルフィドプレポリマーにおいて、各Rは、エタンジイル、1,3−プロパンジイル、1,2−プロパンジイル、1,4−ブタンジイル及び1,3−ブタンジイルから選択することができる。
式(16)〜(16c)のチオール末端モノスルフィドプレポリマーにおいて、各Rは、C2−10 n−アルキル、C3−10分枝アルキル及びその組合せから選択することができる。
式(16)〜(16c)のチオール末端モノスルフィドプレポリマーにおいて、各Rは、水素及びC2−6アルキルから独立して選択することができる。
式(16)〜(16c)のチオール末端モノスルフィドプレポリマーにおいて、各Rは、水素、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル及びtert−ブチルから独立して選択することができる。
式(16)〜(16c)のチオール末端モノスルフィドプレポリマーにおいて、各Rは、C1−10 n−アルキル、C1−10分枝アルキル及びその組合せから選択することができる。
式(16)〜(16c)のチオール末端モノスルフィドプレポリマーにおいて、各XはOであり、pは1又は2であり、qは1又は2であり、nは1〜60、例えば2〜60であり、各RはC2−4アルカンジイル、例えばエタンジイルであり、及び各Rは水素である。
式(16)〜(16c)のチオール末端モノスルフィドプレポリマーにおいて、各XはOであり、pは1であり、qは1であり、nは1〜60、例えば2〜60であり、各RはC2−4アルカンジイル、例えばエタンジイルであり、及び各Rは水素である。
式(16)〜(16c)のチオール末端モノスルフィドプレポリマーにおいて、各XはOであり、pは2であり、qは2であり、nは1〜60、例えば2〜60であり、各RはC2−4アルカンジイル、例えばエタンジイルであり、及び各Rは水素である。
式(16)〜(16c)のチオール末端モノスルフィドプレポリマーにおいて、B(−V)は、1,2,3−トリクロロプロパン、1,1,1−トリス(クロロメチル)プロパン、1,1,1−トリス(クロロメチル)エタン、1,3,5−トリス(クロロメチル)ベンゼン及び上述のいずれかの組合せから誘導することができる。
式(16)〜(16c)のチオール末端モノスルフィドプレポリマーは、α,ω−ジハロ有機化合物、金属硫化水素物、金属水酸化物及び任意の多官能化剤を反応させることによって調製することができる。好適なα,ω−ジハロ有機化合物の例としては、ビス(2−クロロエチル)ホルマールが挙げられる。好適な金属硫化水素物及び金属水酸化物の例としては、硫化水素ナトリウム及び水酸化ナトリウムが含まれる。好適な多官能化剤の例としては、1,2,3−トリクロロプロパン、1,1,1−トリス(クロロメチル)プロパン、1,1,1−トリス(クロロメチル)エタン及び1,3,5−トリス(クロロメチル)ベンゼンが挙げられる。式(16)〜(16c)のチオール末端モノスルフィドを合成する方法は、例えば、参照によりその全体が組み込まれている米国特許第8,466,220号に開示されている。
チオール末端モノスルフィドプレポリマーは、分子量がゲル透過によって求められる場合、300ダルトン〜10,000ダルトンの範囲内、例えば1,000ダルトン〜8,000ダルトンの範囲内の数平均分子量を有することができる。チオール末端モノスルフィドプレポリマーは、−40℃未満、−55℃未満又は−60℃未満のガラス転移温度Tを有することができる。ガラス転移温度Tは、TA Instruments Q800装置を使用して動的機械分析(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、Tはtanδ曲線のピークとして確認される。
チオール末端硫黄含有プレポリマーは、チオール末端ポリスルフィドプレポリマーを含むことができる。ポリスルフィドプレポリマーは、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及び東レ株式会社からThioplast(いずれかの国における登録商標)及びチオコール(いずれかの国における登録商標)の名称でそれぞれ市販されている。
好適なポリスルフィドプレポリマーの例は、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。
好適なチオール末端ポリスルフィドの例としては、AkzoNobelから市販されている、Thioplast(いずれかの国における登録商標)Gポリスルフィド、例えばThioplast(商標)G1、Thioplast(商標)G4、Thioplast(商標)G10、Thioplast(商標)G12、Thioplast(商標)G21、Thioplast(商標)G22、Thioplast(商標)G44、Thioplast(商標)G122及びThioplast(商標)G131が挙げられる。Thioplast(商標)G樹脂は、2官能性及び3官能性分子のブレンドである液体ポリスルフィドポリマーであり、2官能性ポリスルフィドポリマーは、式(17)の構造を有し、
SH−(−R−S−S−)−R−SH (17)
3官能性ポリスルフィドポリマーは、式(18)の構造を有し、

式中、各Rは−(CH−O−CH−O−(CH−であり、n=a+b+cであり、式中、nの値は、ポリスルフィドポリマーの合成中に使用される3官能性架橋剤(1,2,3−トリクロロプロパン;TCP)の量に応じて7〜38であり得る。Thioplast(商標)Gポリスルフィドは、1,000ダルトン未満〜6,500ダルトンの数平均分子量、1%〜5.5%超のSH含有量及び0%〜2.0%の架橋密度を有することができる。硫黄含有量は、ASTM D 4294に記載されている方法を用いて求めることができる。
好適なチオール末端ポリスルフィドプレポリマーの例としては、東レ株式会社から入手可能なチオコール(商標)LPポリスルフィド、例えばチオコール(商標)LP2、チオコール(商標)LP3、チオコール(商標)LP12、チオコール(商標)LP23、チオコール(商標)LP33及びチオコール(商標)LP55も挙げられる。チオコール(商標)LPポリスルフィドは、1,000ダルトン〜7,500ダルトンの数平均分子量、0.8%〜7.7%のSH含有量及び0%〜2%の架橋密度を有する。チオコールLP(いずれかの国における登録商標)ポリスルフィドは、式(19)の一般構造を有し、
HS−[(CH−O−CH−O−(CH−S−S−]−(CH−O−CH−O−(CH−SH (19)
式中、nは、数平均分子量が1,000ダルトン〜7,500ダルトンであるように、例えば8〜80の整数など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は、チオコール−LP(いずれかの国における登録商標)ポリスルフィド、Thioplast(いずれかの国における登録商標)Gポリスルフィド又はその組合せを含むことができる。
チオール末端ポリスルフィドプレポリマーは、式(20)のチオール末端ポリスルフィドプレポリマーを含むことができ、
HS−R−(S−R)−SH (20)
式中、
tは、1〜60の整数であり、
各Rは、分枝アルカンジイル、分枝アレーンジイル及び構造−(CH−O−(CH−O−(CH−を有する部分から独立して選択することができ、
qは、1〜8の整数であり、
pは、1〜10の整数であり、
rは、1〜10の整数であり、並びに
yは、1.0〜1.5の範囲内の平均値を有する。
式(20)のチオール末端ポリスルフィドプレポリマーにおいて、tは、例えば2〜60の整数、1〜40の整数又は1〜20の整数であることができる。
式(20)のチオール末端ポリスルフィドプレポリマーにおいて、qは、例えば1〜6の整数又は1〜4の整数であることができる。例えば、qは1、2、3、4、5又は6であることができる。
式(20)のチオール末端ポリスルフィドプレポリマーにおいて、各pは、例えば1〜6又は1〜4の整数であることができる。例えば、各pは1、2、3、4、5、6、7、8、9、又は10であることができる。
式(20)のチオール末端ポリスルフィドプレポリマーにおいて、各rは、例えば1〜6又は1〜4の整数であることができる。例えば、各pは1、2、3、4、5、6、7、8、9、又は10であることができる。
式(20)のチオール末端ポリスルフィドプレポリマーにおいて、yは1の値を有することができる。
式(20)のチオール末端ポリスルフィドプレポリマーにおいて、yは、例えば1の、例えば1.05〜2又は1.1〜1.8の平均値を有することができる。
式(20)のチオール末端ポリスルフィドプレポリマーにおいて、Rは−(CH−O−(CH−O−(CH−であることができる。
式(20)のチオール末端ポリスルフィドプレポリマーにおいて、Rは−(CH−O−(CH−O−(CH−であることができ、各qは1、2、3、又は4であることができ、各p及びrは1又は2であることができる。
式(20)のチオール末端ポリスルフィドプレポリマーにおいて、0〜20%のR基が分枝アルカンジイル又は分枝アレーンジイルを含むことができ、80〜100%のR基が−(CH−O−(CH−O−(CH−であることができる。
式(20)のチオール末端ポリスルフィドプレポリマーにおいて、分枝アルカンジイル又は分枝アレーンジイルは、−R(−A)−であることができ、式中、Rは炭化水素基であり、nは1又は2であり、Aは分枝点である。分枝アルカンジイルは構造−CH(−CH(−CH−)−を有することができる。
式(20)のチオール末端ポリスルフィドプレポリマーは、α,ω−ジハロ有機化合物、金属硫化水素物、金属水酸化物及び任意の多官能化剤を反応させることによって調製することができる。好適なα,ω−ジハロ有機化合物の例としては、ビス(2−クロロエチル)ホルマールが挙げられる。好適な金属硫化水素物及び金属水酸化物の例としては、硫化水素ナトリウム及び水酸化ナトリウムが含まれる。好適な多官能化剤の例としては、1,2,3−トリクロロプロパン、1,1,1−トリス(クロロメチル)プロパン、1,1,1−トリス(クロロメチル)エタン及び1,3,5−トリス(クロロメチル)ベンゼンが挙げられる。
式(20)のチオール末端ポリスルフィドプレポリマーの例は、例えば米国特許出願公開第2016/0152775号、米国特許第9,079,833号及び米国特許第9,663,619号に開示されている。
チオール末端ポリスルフィドプレポリマーは、式(21)のチオール末端ポリスルフィドプレポリマーを含むことができ、
HS−(R−O−CH−O−R−S−)n−1−R−O−CH−O−R−SH (21)
式中、RはC2−4アルカンジイルであり、mは1〜8の整数であり、nは2〜370の整数である。
式(21)のチオール末端ポリスルフィドプレポリマーにおいて、mは、例えば1より大きい、例えば1.05〜2、又は1.1〜1.8の平均値を有することができる。
式(21)のチオール末端ポリスルフィドプレポリマーにおいて、mは、例えば1〜6の整数及び1〜4の整数、又は整数1、2、3、4、5、6、7若しくは8であることができる。
式(21)のチオール末端ポリスルフィドプレポリマーにおいて、nは、例えば2〜200の整数又は2〜100の整数であることができる。
式(21)のチオール末端ポリスルフィドプレポリマーにおいて、各Rは、エタンジイル、1,3−プロパンジイル、1,1−プロパンジイル、1,2−プロパンジイル、1,4−ブタンジイル、1,1−ブタンジイル、1,2−ブタンジイル及び1,3−ブタンジイルから独立して選択することができる。
式(21)のチオール末端ポリスルフィドプレポリマーの例は、例えば特開昭62−53354号に開示されている。
チオール末端ポリスルフィドプレポリマーは、室温にて液体であることができる。チオール末端モノスルフィドプレポリマーは、Brookfield CAP 2000粘度計を使用して、ASTM D−2849 § 79−90に従って求めた、100%固形分、約25℃の温度及び約約760mmHg(101kPa)の圧力にて、1,500ポアズ(150Pa−sec)以下、例えば40ポアズ〜500ポアズ(4Pa−sec〜50Pa−sec)の粘度を有することができる。
チオール末端ポリスルフィドプレポリマーは、300ダルトン〜10,000ダルトンの、例えば1,000ダルトン〜8,000ダルトンの範囲内の数平均分子量を有することができ、分子量はポリスチレン標準を使用したゲル透過クロマトグラフィーによって求める。チオール末端ポリスルフィドプレポリマーは、−40℃未満、−55℃未満又は−60℃未満のガラス転移温度Tを有することができる。ガラス転移温度Tは、TA Instruments Q800装置を使用して動的機械分析(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、Tはtanδ曲線のピークとして確認される。
硫黄含有プレポリマーは、硫黄含有ペルフルオロエーテル、ペルフルオロシリコーンプレポリマー又はそ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、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硫黄含有ビス(アルケニル)エーテル及び硫黄含有複官能性(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(3)の硫黄含有ビス(アルケニル)エーテル及び/又は式(10)の硫黄含有複官能性(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硫黄含有ビス(アルケニル)エーテル及び式(4)のジビニルエーテルなどの、本明細書に開示されたジビニルエーテルのいずれかを含む、本明細書に開示されたものいずれかなどの1つ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、選択した硬化剤を含有し得る。
本開示によって提供されるチオール末端硫黄含有ビス(アルケニル)エーテル含有プレポリマー、例えば式(2c)及び式(2d)のチオール末端硫黄含有ビス(アルケニル)エーテル含有プレポリマーも、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。低分子量硬化剤は、例えば700ダルトン未満、500ダルトン未満、400ダルトン未満、300ダルトン未満又は200ダルトン未満の計算分子量を有することができる。
組成物は、例えば±10mol%以内、±5mol%以内、±2mol%以内又は±1mol%以内などの、硬化剤の官能基と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作用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−エン硬化化学作用のために、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−エン硬化化学作用のために、好適な触媒は、光開始剤を含むことができる。
チオール−エポキシ硬化化学作用では、好適な触媒は、第3級アミンなどのアミンを含むことができる。
触媒は、水分活性化ブロック化アミン触媒などのブロック化触媒を含むことができる。
マイケル付加硬化化学作用では、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。
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硫黄含有アルケニルエーテル、例えば式(3)の2官能性硫黄含有ビス(アルケニル)エーテル、式(10)の硫黄含有複官能性(アルケニル)又はその組合せを含むことができる。硫黄含有ビス(アルケニル)エーテル及び/又は硫黄含有複官能性(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、チオール末端硫黄含有ポリホルマール、チオエーテル、モノスルフィド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。硫黄含有ビス(アルケニル)エーテル及び/又は硫黄含有複官能性(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。このような組成物中で、硫黄含有ポリ(アルケニル)エーテルは、他のポリアルケニル硬化剤と組合せて使用され得る。
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、硬化ポリマー網目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、凝集力及び/又は物性、例えば引張強さ、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(いずれかの国における登録商標)フェノール樹脂及びオルガノシラン、例えばSilquest(いずれかの国における登録商標)A−187及びSilquest(いずれかの国における登録商標)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8513339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、アルカリ土類酸化物及びアルカリ土類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、相互に並びにポリマー成分、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、ポリアクリラ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(いずれかの国における登録商標))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(いずれかの国における登録商標))、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(いずれかの国における登録商標))、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(いずれかの国における登録商標)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(いずれかの国における登録商標)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(いずれかの国における登録商標)ミクロスフェア(AkzoNobelから入手可能)又はDualite(いずれかの国における登録商標)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、米国特許出願公開第2016/0257819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、組成物の全乾燥固形分重量に対して、2重量%未満の軽量粒子、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%未満の組成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、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、約未満0.6未満又は約0.55未満である。比重は、室温及び室圧における物質の密度の水の密度に対する比を示す。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、非金属メッキ非金属、例えばニッケルメッキ黒鉛及び非金属材料、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好適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。主組成物中のNiコーティング黒鉛の量は、主組成物の総重量に対して、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。主組成物は、例えば、主組成物の総重量に対して、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(いずれかの国における登録商標)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/100gm〜510cm/100gm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(いずれかの国における登録商標)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 2000(キャボットコーポレーション、ボストン、マサチューセッツ州)を含むことができる。
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/又は好適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、導電性組成物の総重量の10重量%未満を構成することができる。腐食防止剤は、導電性組成物の総重量の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成分又は促進剤成分に添加することができる。導電性主組成物は、主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、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(1,4−ジアザ−ビシクロ[2.2.2]オクタン、DABCO(いずれかの国における登録商標))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、使用時に混和及び混合することができる、主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。
主成分又は主組成物は、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。
主成分及び促進剤成分は、主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を提供できるように、混和時に相溶性となるように配合することができる。主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、例えば0℃未満、−20℃未満又は−40℃未満の温度での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、硬化時に水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℃)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(50Pa−sec)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〜20,000ポアズ(450Pa−sec〜2,000Pa−sec)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、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(50Pa−sec〜4,500Pa−sec)の初期粘度を有することができる。Cクラスシーラントは、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硫黄含有ビス(アルケニル)エーテル及び/又は硫黄含有複官能性(アルケニル)エーテルも含み得る。硫黄含有ポリ(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。硫黄含有ポリ(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官能性硫黄含有ビス(アルケニル)エーテル、本開示によって提供される硫黄含有複官能性(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硫黄含有ビス(アルケニル)エーテル及び/又は硫黄含有複官能性(アルケニル)エーテルを含むことができる。これらの組成物は、紫外線硬化性組成物であることができるか、又は潜在性アミン触媒などのアミン触媒を用いて硬化させることができる。
本開示によって提供される硫黄含有ビス(アルケニル)エーテル及び/又は硫黄含有複官能性(アルケニル)エーテルは、末端官能基及びアルケニル基と反応性である基を有するジチオール又は他の好適な化合物の過剰量と化学量論的に反応して、末端修飾硫黄含有ビス(アルケニル)エーテル及び/又は末端修飾硫黄含有複官能性(アルケニル)エーテルを提供し得る。
例えば、式(3)の硫黄含有ビス(アルケニル)エーテルを式(7)のジチオールと反応させて、式(13)のチオール末端硫黄含有ビス(アルケニル)エーテルを得ることができ、
CH=CH−O−(CH−Y−R−Y−(CH−O−CH=CH (3)
HS−R−SH (7)
HS−R−S−(CH−O−(CH−Y−R−Y−(CH−O−(CH−S−R−SH (13)
ここで、式(13)におけるn、Y、R、Rは、式(3)及び式(7)と同様に定義される。
末端修飾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。
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は、他方の官能基と共反応性である異なる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で使用され得る。シーラントは、水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、耐燃料性及び/又は耐摩滅性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、使用する前に混和及び混合され得る。混合したシーラント組成物の作業時間は、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、作業時間とは、混合した組成物がなお可鍛性である、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。非粘着時間は、綿球が硬化性組成物に付着しない時間によって求めることができる。本開示によって提供される水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時間を超える作業時間を有することができ、約150時間〜約250時間で25ショアAの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かにも塗布され得る。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(いずれかの国における登録商標)、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(450Pa−sec〜2,000Pa−sec)の粘度を有する押出可能なシーラントを示し、空気圧ガンによ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(50Pa−sec〜450Pa−sec)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、ASTM D−2849 §79−90に従って25℃の温度及び760mmHgの圧力にて、Brookfield CAP 2000粘度計を使用して測定する。
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%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硫黄含有ビス(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、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。40ショアAの硬度を示す硬化時間は、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ることができる。
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(テクニカル):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などを参照のこと)。
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(1.38MPa)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(1.38MPa)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 paragraph7.8に記載された手順に従って測定した場合に、200psi(1.38MPa)を超える、例えば少なくとも220psi(1.52MPa)、少なくとも250psi(1.72MPa)、場合により少なくとも400psi(2.76MPa)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、接合部、フィレット及びフェイ表面を含む、開口部、表面、接合部、フィレット、フェイ面も開示される。本開示によって提供される組成物は、部品を密封するために使用することができる。部品には複数の表面と接合部を含むことができる。部品は、より大きな部品、アセンブリ又は装置の一部を含むことができる。本開示によって提供される組成物を用いて部品の一部を封止することができ、又は部品全体を封止することができる。
本開示によって提供される組成物は、溶媒、作動液及び/又は燃料などの流体に暴露される又は潜在的に暴露される部分を封止するために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、車両の表面を含む部品を封止するために使用することができる。
「車両」という用語は、その最も広い意味で使用され、あらゆる種類の航空機、宇宙船、船舶及び地上車両を含む。例えば、車両としては、自家用機並びに小型、中型若しくは大型の旅客機、貨物機及び軍用機を含む航空機、自家用ヘリコプタ、商業ヘリコプタ及び軍用ヘリコプタを含むヘリコプタ、ロケット及び他の宇宙船を含む航空宇宙機を挙げることができる。車両としては、地上車両、例えばトレーラ、自動車、トラック、バス、バン、建設車両、ゴルフカート、オートバイ、自転車、電車及び鉄道車両が挙げられる。車両としては、船、ボート及びホバークラフトなどの船舶も挙げることができる。
本開示によって提供される組成物は、F/A−18ジェット又は関連航空機、例えばF/A−18Eスーパーホーネット及びF/A−18F(マクドネルダグラス/ボーイング及びノースロップ製)、ボーイング787ドリームライナー、737、747、717旅客ジェット機、関連航空機(ボーイング・コマーシャル・エアプレーンズ製)、V−22オスプレイ、VH−92、S−92及び関連航空機(NAVAIR及びシコルスキー製)、G650、G600、G550、G500、G450及び関連航空機(ガルフストリーム製)並びにA350、A320、A330及び関連航空機(エアバス製)に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、任意の好適な商用、軍用又は一般航空用航空機、例えば、ボンバルディア社及び/又はボンバルディア・エアロスペース例えばカナダエア・リージョナル・ジェット製造されたもの及び関連航空機、ロッキードマーチンによって製造されたもの、例えばF−22ラプター、F−35ライトニング及び関連航空機、ノースロップ・グラマンによって製造されたもの、例えばB−2スピリット及び関連航空機、ピラタス・エアクラフト社によって製造されたもの、エクリプス・アビエーション・カンパニーによって製造されたもの又はエクリプス・エアロスペース(ケストレル・エアクラフト)によって製造されたものに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、航空宇宙用溶剤、航空宇宙用作動液及び航空宇宙用燃料に暴露される又は潜在的に暴露される、車両の部品及び表面、例えば燃料タンク表面及び他の表面を封止するために使用することができる。
本発明は、本開示によって提供される組成物で封止した部品並びに本開示によって提供される組成物で封止した部品を含むアセンブリ及び装置を含む。
本発明は、本開示によって提供される組成物で封止した表面などの部品を含む車両を含む。例えば、本開示によって提供されるシーラントで封止した燃料タンク又は燃料タンクの一部を含む航空機は、本発明の範囲内に含まれる。
本開示によって提供される導電性シーラント組成物は、MIL−C−27725に従って測定した、500°F(260℃)での24時間の暴露後に室温で測定した、以下の特性:1Ω/スクエア未満の表面抵抗率、200psi(1.38MPa)を超える引張強度、100%を超える伸び及び100%の凝集破壊を示すことができる。
発明の態様
態様1.式(3)の構造を有する硫黄含有ビス(アルケニル)エーテル:
CH=CH−O−(CH−Y−R−Y−(CH−O−CH=CH (3)
(式中、
各nは独立して、1〜4の整数であり、
各Yは、−O−及び−S−から独立して選択され、
並びに
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及び−[(CH−X−]−(CH−から選択され、
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、2〜10の整数であり、並びに
少なくとも1つのYは−S−であり、又はRは−[(CH−X−]−(CH−であり、少なくとも1つのXは−S−及び−S−S−から選択される)。
態様2.各nが2であり、及び
が、C2−6 n−アルカンジイル又は−[(CH−X−]−(CH−が選択され、式中、
各Xが、−O−、−S−及び−S−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に記載の硫黄含有ビス(アルケニル)エーテル。
態様3.前記硫黄含有ビス(アルケニル)エーテルが、式(3b)、式(3d)、式(3d)、式(3e)、式(3f)、式(3g)、式(3h)、式(3i)の硫黄含有ビス(アルケニル)エーテル又は上述のいずれかの組合せを含む、態様1から2のいずれか1つに記載の硫黄含有ビス(アルケニル)エーテル:
CH=CH−O−(CH−S−(−(CH−O−)−(CH−S−(CH−O−CH=CH (3b)
CH=CH−O−(CH−S−(CH−S−(CH−S−(CH−O−CH=CH (3c)
CH=CH−O−(CH−S−(CH−O−(CH−S−(CH−O−CH=CH(3d)
CH=CH−O−(CH−S−(CH−S−(CH−O−CH=CH (3e)
CH=CH−O−(CH−S−(CH−O−(CH−O−CH=CH (3f)
CH=CH−O−(CH−O−(CH−S−(CH−O−(CH−O−CH=CH (3g)
CH=CH−O−(CH−O−(CH−S−(CH−S−(CH−O−(CH−O−CH=CH (3h)
CH=CH−O−(CH−O−(CH−S−S−(CH−O−(CH−O−CH=CH (3i)。
態様4.前記硫黄含有ビス(アルケニル)エーテルが、
(a)式(8)の化合物
Y−R−Y (8)
(式中、
各Yは、−OH及び−SHから独立して選択され、並びに
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及び−[(CH−X−]−(CH−から選択され、
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、2〜10の整数であり、並びに
少なくとも1つのYは−SHであり、又はRは−[(CH−X−]−(CH−であり、並びに少なくとも1つのXは、−S−及び−S−S−から選択される)並びに
(b)式(9)の化合物
CH=CH−O−(CH−Cl (9)
(式中、nは1〜4の整数である)
を含む反応物の反応生成物を含む、態様1〜3のいずれか一項に記載の硫黄含有ビス(アルケニル)エーテル。
態様5.各nが、2であり、
が、C2−6 n−アルカンジイル又は−[(CH−X−]−(CH−が選択され、式中、
各Xが、−O−、−S−及び−S−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であり、並びに
nが、2である、態様4に記載の硫黄含有ビス(アルケニル)エーテル。
態様6.前記硫黄含有ビス(アルケニル)エーテルが、式(8a)、式(8b)、式(8c)、式(8d)、式(8e)、式(8f)、式(8g)、式(8h)の化合物又は上述のいずれかの組合せを含む、態様4から5のいずれか一項に記載の硫黄含有ビス(アルケニル)エーテル:
HS−(CH−O−(CH−O−(CH−SH (8a)
HS−(CH−S−(CH−SH (8b)
HS−(CH−O−(CH−SH (8c)
HS−(CH−SH (8d)
HS−(CH−OH (8e)
HO−(CH−S−(CH−OH (8f)
HO−(CH−S−(CH−S−(CH−OH (8g)
HO−(CH−S−S−(CH−OH (8h)。
態様7.式(10)の構造を有する硫黄含有複官能性(アルケニル)エーテル:
{CH=CH−O−(CH−Y−R−Y−(CH−O−(CH−V−}B (10)
(式中、
各nは独立して、1〜4の整数であり、
各Yは、−O−及び−S−から独立して選択され、
並びに
各Rは、C2−6n−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及び−[(CH−X−]−(CH−から選択され、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、2〜10の整数であり、
少なくとも1つのYは−S−であり、又はRは、−[(CH−X−]−(CH−であり、及び少なくとも1つのXは、−S−及び−S−S−から選択され、並びに
Bが、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、並びに
各Vが、末端アルケニル基と反応性の末端基を含む部分であり、
各−V−が、Vとアルケニル基との反応から誘導される)。
態様8.各nが、2であり、
が、C2−6 n−アルカンジイル又は−[(CH−X−]−(CH−が選択され、式中、
各Xが、−O−、−S−及び−S−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7に記載の硫黄含有複官能性(アルケニル)エーテル。
態様9.式(2)の部分を含むポリチオエーテルプレポリマー:
−S−R−[S−A−S−R−]−S− (2)
(式中、
sは、1から60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及び−[(CHR)−X−]−(CHR)−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、
各Aは、式(3a)の硫黄含有部分及び式(4a)の部分から独立して選択され、
−(CH−O−(CH−Y−R−Y−(CH−O−(CH− (3a)
−(CH−O−(R−O)−(CH− (4a)
式中、
各nは独立して、1〜4の整数であり、
各Yは、−O−及び−S−から独立して選択され、
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及び−[(CH−X−]−(CH−から選択され、
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、並びに
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及び−[(CH−X−]−(CH−から選択され、
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、並びに
rは、2〜10の整数であり、
少なくとも1つのYは−S−であり、又はRは−[(CH−X−]−(CH−であり、並びに少なくとも1つのXは、−S−及び−S−S−から選択され、並びに
少なくとも1つのAは、式(2a)の硫黄含有部分を含む)。
態様10.前記ポリチオエーテルプレポリマーが、40mol%〜60mol%の、式(3a)の部分を含む前記A部分を含む、態様9に記載のポリチオエーテルプレポリマー。
態様11.前記ポリチオエーテルプレポリマーが、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、アミノ及びマイケル受容体から選択される末端基を含む、態様9から10のいずれか一項に記載のポリチオエーテルプレポリマー。
態様12.前記ポリチオエーテルプレポリマーが、式(2a)の2官能性ポリチオエーテルプレポリマー、式(2b)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 (2a)
{R−S−R−[S−A−S−R−]−S−V−}B (2b)
(式中、
各Rは、水素及び末端官能基を含む部分から選択され、
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)である、態様9〜11のいずれか一項に記載のポリチオエーテルプレポリマー。
態様13.前記ポリチオエーテルプレポリマーが、式(2c)のチオール末端ポリチオエーテルプレポリマー、式(2d)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 (2c)
{HS−R−[S−A−S−R−]−S−V−}B (2d)
(式中、
Bは、z価の多官能化剤B(−V)z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9〜12のいずれか一項に記載のポリチオエーテルプレポリマー。
態様14.ポリチオエーテルプレポリマーであって:
(a)式(7)のジチオールを含むポリチオール:
HS−R−SH (7)
(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、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)並びに
(b)式(3)の硫黄含有ビス(アルケニル)エーテル:
CH=CH−O−(CH−Y−R−Y−(CH−O−CH=CH (3)
(式中、
各nは独立して、1〜4の整数であり、
各Yは、−O−及び−S−から独立して選択され、並びに
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−から選択され、
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、2〜10の整数であり、並びに
少なくとも1つのYは、−S−であり、又はRは、−[(CH−X−]−(CHであり、及び少なくとも1つのXは、−S−及び−S−S−から選択される)
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15.前記反応物が、式(4)のジビニルエーテル:
CH=CH−O−(R−O−)−CH=CH (4)
(式中、
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及び−[(CH−X−]−(CH−から選択され、
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、2〜10の整数である)
をさらに含む、態様14に記載のポリチオエーテルプレポリマー。
態様16.前記反応物が、式(1)の多官能化剤:
B(−V) (1)
(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、末端アルケニル基又はその組合せを含む部分である)
をさらに含む、態様14〜15のいずれか一項に記載のポリチオエーテルプレポリマー。
態様17.前記反応物が、
式(4)のジビニルエーテル:
CH=CH−O−(R−O−)−CH=CH (4)
(式中、
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及び−[(CH−X−]−(CH−から選択され、
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、及び
rは、2〜10の整数である)及び
式(1)の多官能化剤
B(−V) (1)
(式中、
Bは、z価の多官能化剤B(−V)のコアを備え、
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、末端アルケニル基又はその組合せを含む部分である)
の組合せを含む、態様15及び16に記載のポリチオエーテルプレポリマー。
態様18.前記反応物が、式(10)の硫黄含有複官能性(アルケニル)エーテル
{CH=CH−O−(CH−Y−R−Y−(CH−O−(CH−V−}B (10)
(式中、
各nは独立して、1〜4の整数であり、
各Yは、−O−及び−S−から独立して選択され、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及び−[(CH−X−]−(CH−から独立して選択され、
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、2〜10の整数であり、
少なくとも1つのYは−S−であり、又はRは−[(CH−X−]−(CH−であり、並びに少なくとも1つのXは、−S−及び−S−S−から選択され、
Bは、z価の多官能化剤B(−V)のコアを備え、式中、
zは、3〜6の整数であり、及び
各Vは、末端アルケニ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とアルケニル基との反応から誘導される)
をさらに含む、態様14〜17のいずれか一項に記載のポリチオエーテルプレポリマー。
態様19.組成物であって、
(a)式(3)の硫黄含有ビス(アルケニル)エーテル:
CH=CH−O−(CH−Y−R−Y−(CH−O−CH=CH (3)
(式中、
各nは独立して、1〜4の整数であり、
各Yは、−O−及び−S−から独立して選択され、並びに
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及び−[(CH−X−]−(CH−から選択され、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の整数であり、並びに
少なくとも1つのYは−S−であり、又はRは−[(CH−X−]−(CH−であり、少なくとも1つのXは、−S−及び−S−S−から選択される)、又は
(b)式(10)の硫黄含有ポリ(アルケニル)エーテル:
{CH=CH−O−(CH−Y−R−Y−(CH−O−(CH−V−}B (10)
(式中、
各nは独立して、1〜4の整数であり、
各Yは、−O−及び−S−から独立して選択され、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及び−[(CH−X−]−(CH−から選択され、
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、2〜10の整数であり、
少なくとも1つのYは−S−であり、又はRは−[(CH−X−]−(CH−であり、及び少なくとも1つのXは、−S−及び−S−S−から選択され、
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、末端アルケニ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とアルケニル基との反応から誘導される)、又は
(c)(a)と(b)との組合せ
を含む、組成物。
態様20.前記組成物が、チオール末端硫黄含有プレポリマーをさらに含む、態様19に記載の組成物。
態様21.態様1〜8のいずれか一項に記載の硫黄含有ポリ(アルケニル)エーテルを含む組成物で封止された部品。
態様22.部品を密封する方法であって、態様1〜8のいずれか一項に記載の硫黄含有ポリ(アルケニル)エーテルを含む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前記部品を封止することを含む、方法。
態様23.態様9〜18のいずれ一項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24.態様9〜18のいずれか一項に記載のポリチオエーテルプレポリマーを含む組成物で封止した部品。
態様25.部品を封止する方法であって、態様9〜18のいずれか一項に記載の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すること、及び前記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。
態様1A.式(10)の硫黄含有複官能性(アルケニル)エーテル
{CH=CH−O−(CH−Y−R−Y−(CH−O−(CH−V−}B (10)
(式中、
各nは独立して、1〜4の整数であり、
各Y’は、−O−及び−S−から独立して選択され、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及び−[(CH−X−]−(CH−から独立して選択され、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、2〜10の整数であり、
少なくとも1つのYは−S−であり、又はRは−[(CH−X−]−(CH−であり、並びに少なくとも1つのXは、−S−及び−S−S−から選択され、並びに
Bは、z価の多官能化剤B(−V)のコアであり、
zは、3〜6の整数であり、並びに
各Vは、末端アルケニル基と反応性である末端基を含む部分であり、並びに
各−V−は、Vとアルケニル基との反応から誘導される)。
態様2A.各nが2であり、並びに
各Rが、C2−6 n−アルカンジイル及び−[(CH−X−]−(CH−から選択され、式中、
各Xが、−O−、−S−及び−S−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1Aに記載の硫黄含有複官能性(アルケニル)エーテル。
態様3A.各−Y−R−Y−が、式(8a1)、式(8b1)、式(8c1)、式(8d1)、式(8e1)、式(8f1)、式(8g1)、式(8h1)の部分又は上述のいずれかの組合せから独立して選択される、態様1A〜2Aのいずれか一項に記載の硫黄含有複官能性(アルケニル)エーテル:
−S−(CH−O−(CH−O−(CH−S− (8a1)
−S−(CH−S−(CH−S− (8b1)
−S−(CH−O−(CH−S− (8c1)
−S−(CH−S− (8d1)
−S−(CH−O− (8e1)
−O−(CH−S−(CH−O− (8f1)
−O−(CH−S−(CH−S−(CH−O− (8g1)
−O−(CH−S−S−(CH−O− (8h1)。
態様4A.前記硫黄含有多官能(アルケニル)エーテルが、
式(3)の硫黄含有ビス(アルケニル)エーテル:
CH=CH−O−(CH−Y−R−Y−(CH−O−CH=CH (3)
及び多官能化剤B(−V)
を含む反応物の反応生成物を含む、態様1A〜3Aのいずれか一項に記載の硫黄含有複官能性(アルケニル)エーテル。
態様5A.前記硫黄含有複官能性(アルケニル)エーテルが、式(10b)、式(10c)、式(10d)、式(10e)、式(10f)、式(10g)、式(10h)、式(10i)の硫黄含有複官能性(アルケニル)エーテル又は上述のいずれかの組合せを含む、態様1A〜4Aのいずれか一項に記載の硫黄含有複官能性(アルケニル)エーテル:
{CH=CH−O−(CH−S−((CH−O−)−(CH−S−(CH−O−(CH−V−}B (10b)
{CH=CH−O−(CH−S−(CH−S−(CH−S−(CH−O−(CH−V−}B (10c)
{CH=CH−O−(CH−S−(CH−O−(CH−S−(CH−O−(CH−V−} (10d)
{CH=CH−O−(CH−S−(CH−S−(CH−O−(CH−V−}B (10e)
{CH=CH−O−(CH−S−(CH−O−(CH−O−(CH−V−}B (10f)
{CH=CH−O−(CH−O−(CH−S−(CH−O−(CH−O−(CH−V−}B (10g)
{CH=CH−O−(CH−O−(CH−S−(CH−S−(CH−O−(CH−O−(CH−V−}B (10h)
{CH=CH−O−(CH−O−(CH−S−S−(CH−O−(CH−O−(CH−V−}B (10i)。
態様6A.式(2)の部分を含むポリチオエーテルプレポリマー
−S−R−[S−A−S−R−]−S− (2)
(式中、
sは、1〜60の整数であり、
各Rは、独立してC2−10アルカンジイル、C6ー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及び−[(−CHR−)−X−]−(CHR)−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、
各Aは、式(3a)の硫黄含有部分、式(4a)の部分、及びアルケニル末端多官能化剤から誘導される部分から独立して選択され、ここで、A部分の10mol%〜90mol%が式(3a)の硫黄含有部分を含み、
−(CH−O−(CH−Y−R−Y−(CH−O−(CH− (3a)
−(CH−O−(R−O)−(CH− (4a)
式中、
各nは独立して、1〜4の整数であり、
各Yは、−O−及び−S−から独立して選択され、
mは、0〜50の整数であり、並びに
各Rは、C2−6n−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及び−[(CH−X−]−(CH−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、
は、C2−6n−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及び−[(CH−X−]−(CH−から選択され、
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、並びに
rは、2〜10の整数であり、並びに
少なくとも1つのYは−S−であり、又はRは−[(CH−X−]−(CH−であり、並びに少なくとも1つのXは、−S−及び−S−S−から選択され、
ここでmol%は、前記プレポリマー中のA部分の総モルに基づく)。
態様7A.各Aがさらに、ポリアルケニル多官能化剤から誘導される部分から選択され、前記部分が式(1a)の構造を有し、
B{−V−}{−V−S−[R−S−A−S−]−R−SH}z−2 (1a)
式中、
Bが、z価の多官能化剤B(−V)のコアであり、式中、
zが、3〜6の整数であり、及び
各Vが、末端チオール基と反応性の末端基を含む部分であり、及び
各−V−が、−Vとチオール基との反応から独立して誘導される、
態様6Aに記載のポリチオエーテルプレポリマー。
態様8A.20mol%〜60mol%の前記A部分が式(3a)の硫黄含有部分を含み、40mol%〜80mol%の前記A部分が式(4a)の部分を含む、態様6A〜7Aのいずれか一項に記載のポリチオエーテルプレポリマー。
態様9A.前記ポリチオエーテルプレポリマーが式(2a)の2官能性ポリチオエーテルプレポリマー
−S−R−[S−A−S−R−]−S−R (2a)
(式中、各Rは、水素及び末端官能基を含む部分から選択される)
を含む、態様6A〜8Aのいずれか一項に記載のポリチオエーテルプレポリマー。
態様10A.各Rが、水素及び末端官能基を含む部分から選択され、前記末端官能基が、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、アミノ及びマイケル受容体から選択される、態様9Aに記載のポリチオエーテルプレポリマー。
態様11A.前記ポリチオエーテルプレポリマーが、式(2c)のチオール末端ポリチオエーテルプレポリマー、式(2d)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 (2c)
{HS−R−[S−A−S−R−]−S−V−}B (2d)
(式中、
Bは、z価の多官能化剤B(−V)z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6A〜10Aのいずれか一項に記載のポリチオエーテルプレポリマー。
態様12A.前記ポリチオエーテルプレポリマーが60°F(15.5℃)未満の温度で固化の開始を示す、態様6A〜11Aのいずれか一項に記載のポリチオエーテルプレポリマー。
態様13A.(a)式(7)のジチオールを含むポリチオール
HS−R−SH (7)
(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及び−[(−CHR−)−X−]−(−CHR−)−から選択され、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−及び−Sから独立して選択される)
(b)式(3)の硫黄含有ビス(アルケニル)エーテル
CH=CH−O−(CH−Y−R−Y−(CH−O−CH=CH (3)
(式中、
各nは、独立して1〜4の整数であり、
各Yは、−O−及び−S−から独立して選択され、並びに
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及び−[(CH−X−]−(CH−から選択され、
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、2〜10の整数であり、並びに
少なくとも1つのYは−S−であり、又はRは−[(CH−X−]−(CH−であり、少なくとも1つのXは−S−及び−S−S−から選択される)
並びに
(c)式(4)のジビニルエーテル
CH=CH−O−(−R−O−)−CH=CH (4)
(式中、
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、及び−[(CH−X−]−(CH−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の整数である)
を含む反応物の反応生成物を含み、
前記反応物が、10mol%〜90mol%の式(3)の前記硫黄含有ビス(アルケニル)エーテルを含み、ここでmol%が、式(3)の前記硫黄含有ビス(アルケニル)エーテル及び式(4)の前記ジビニルエーテルの総モルに基づく、ポリチオエーテルプレポリマー。
態様14A.前記反応物が、
(d)式(1)の多官能化剤:
B(−V)(1)
(式中、
Bは、z価の多官能化剤B(−V)のコアであり、
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、末端アルケニル基又はその組合せを含む部分である)
をさらに含む、態様13Aに記載のポリチオエーテルプレポリマー。
態様15A.前記反応物が、式(10)の硫黄含有複官能性(アルケニル)エーテル
{CH=CH−O−(CH−Y−R−Y−(CH−O−(CH−V−}B (10)
(式中、
各nは独立して、1〜4の整数であり、
各Yは、−O−及び−S−から独立して選択され、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及び−[(CH−X−]−(CH−から独立して選択され、
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、2〜10の整数であり、
少なくとも1つのYは−S−であり、又はRは−[(CH−X−]−(CH−であり、並びに少なくとも1つのXは、−S−及び−S−S−から選択され、
Bは、z価の多官能化剤B(−V)のコアを備え、式中、
zは、3〜6の整数であり、及び
各Vは、末端アルケニ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とアルケニル基との反応から誘導される)
をさらに含む、態様13A〜14Aのいずれか一項に記載のポリチオエーテルプレポリマー。
態様16A.前記ポリチオエーテルプレポリマーが60°F(15.5℃)未満の温度で固化の開始を示す、態様13A〜15Aのいずれか一項に記載のポリチオエーテルプレポリマー。
態様17A.態様1A〜5Aのいずれか一項に記載の硫黄含有複官能性(アルケニル)エーテルを含む組成物。
態様18A.式(3)の硫黄含有ビス(アルケニル)エーテル:
CH=CH−O−(CH−Y−R−Y−(CH−O−CH=CH (3)
(式中、
各nは独立して、1〜4の整数であり、
各Yは、−O−及び−S−から独立して選択され、
並びに
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及び−[(CH−X−]−(CH−から選択され、
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、2〜10の整数であり、並びに
少なくとも1つのYは−S−であり、又はRは−[(CH−X−]−(CH−であり、少なくとも1つのXは−S−及び−S−S−から選択される)
をさらに含む、態様16Aの組成物。
態様19A.式(4)の硫黄含有ビス(アルケニル)エーテル
CH=CH−O−(−R−O−)−CH=CH (4)
(式中、
mは、0〜50の整数であり、並びに
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及び−[(CH−X−]−(CH−から独立して選択され、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、及び
rは、2〜10の整数である)
をさらに含む、態様17A〜18Aのいずれか1つの組成物。
態様20A.チオール末端硫黄含有プレポリマーをさらに含む、態様17A〜19Aのいずれか1つの組成物。
態様21A.態様17A〜20Aに記載のいずれか一項に記載の組成物で封止された部品。
態様22A.車両であって、前記車両の表面が態様17A〜20Aのいずれか一項に記載の組成物で封止されている、車両。
態様23A.部品を封止する方法であって、態様17A〜20Aのいずれか一項に記載の組成物を部品に塗布すること、及び前記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。
態様24A.前記部品が車両の表面を構成する、態様23Aに記載の方法。
態様24A.態様6Aから11Aのいずれか一項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25A.態様25Aに記載の組成物で封止された部品。
態様27A.車両であって、前記車両の表面が態様25Aに記載の組成物で封止された車両。
態様28A.部品を封止する方法であって、態様25Aに記載の組成物を部品に塗布すること、及び前記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。
態様29A.前記部品が車両の表面を構成する、態様28Aに記載の方法。
態様30A.態様13A〜15Aのいずれか一項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31A.態様30Aに記載の組成物で封止された部品。
態様32A.車両であって、前記車両の表面が態様30Aに記載の組成物で封止された車両。
態様33A.部品を封止する方法であって、態様30Aに記載の組成物を部品に塗布すること、及び前記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。
態様34A.前記部品が車両の表面を構成する、態様33Aに記載の方法。
本開示によって提供される実施形態は、特定の硫黄含有ポリ(アルケニル)エーテル、プレポリマー主鎖中に硫黄含有ポリ(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並びに硫黄含有ポリ(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/又は硫黄含有ポリ(アルケニル)エーテル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であろう。
例1
硫黄含有ビス(アルケニル)エーテルの合成
1,8−ジメルカプト−3,6−ジオキサオクタン(DMDO)(91.35g)を、水酸化カリウム(56.11g)のエタノール(400mL)溶液に室温にて滴加した。混合物を2時間撹拌した。2−クロロエチルビニルエーテル(107.52g)を混合物に滴加した。次いで温度を80℃まで上昇させた。3時間後、混合物を室温(21℃〜25℃)まで冷却し、セライト(いずれかの国における登録商標)で濾過して、エタノールで洗浄した。濾液を回転蒸発器に減圧下で濃縮して、無色液体を得た。収量160g。
例2
硫黄含有ビス(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の合成
DMDO(167.47g)及びトリアリルシアヌラート(TAC)(4.75g、0.019mol)をフラスコに投入し、60℃まで加熱した。例1の硫黄含有ビス(アルケニル)エーテル(50.00g、0.164モル)及びジエチレングリコールジビニルエーテル(DEG−DVE)(100.00g、0.633モル)の混合物及びVazo(いずれかの国における登録商標)−67(0.16g)触媒を滴加した。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、アリルピークがフーリエ変換赤外(FTIR)スペクトルでおよそ1,618cm−1及び1,636cm−1に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℃にて2時間撹拌し、次いで85℃〜90℃の温度にて、10トール(1.3kPa)未満の圧力で排気した。得られたポリチオエーテルは1,632のメルカプタン当量、粘度=72.5ポアズ(7.25Pa−sec)(BrookField Cap 2000粘度計、スピンドル#6、25℃、300rpmを使用して測定)を有し、収量310gであった。
例3
ポリチオエーテルプレポリマーの硬化
表1に記載の成分を混合することによって促進剤組成物を調製し、混合物を室温にて24時間保持してから、ポリチオエーテルプレポリマーと混合した。
例2のポリチオエーテルプレポリマー(72.22g)を表1に記載の促進剤組成物(18.00g)と、ミキサ(Hauschild Speed Mixer、2800rpm、30秒)を使用して混合した。アミン触媒のDABCO(いずれかの国における登録商標)33−LV(0.72g)を投入し、ミキサを使用して混合した。混合物を硬化パンに注入し、硬化パンを温度及び湿度が制御されたチャンバ(25℃、50RH%)内に配置した。経時的な硬化状態を監視し、結果を図1に示す。
硬化状態を以下のように分類した:(1)混合されたまま、(2)初期粘度よりわずかに粘性が高い、(3)初期粘度よりも著しく粘性が高い、(4)加工可能であるが、ゲル化し始める、(5)ゲル化して加工できない、(6)硬化し始める、(7)ほぼ非粘着硬化、(8)非粘着、(9)20ショアA硬度及び(1)35ショアA硬度。硬度は、ASTM D−2240に従って、タイプAデュロメータを使用して測定した。非粘着時間は、綿球が表面に付着しない時間によって求めた。
例3のシーラントの硬化の進行も、レオメータを使用して監視した。図2は、硬化中の本開示によって提供される硫黄含有ビス(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貯蔵弾性率、損失弾性率及び複素弾性率を示す。
例4
硬化シーラントの物性
例3の硬化性組成物を金型に約1/8インチの厚さまで注入した。組成物を室温にて2日間放置し、次いで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 D−412で規定されているようにダイCを使用して切断した。引張及び%伸び測定は、ASTM D−412に従って標準条件下で行った。硬化組成物は、240±19psi(1.65±0.13MPa)の引張強度及び277±25%の%伸びを示した。
例5
低温固化
例2に記載した方法に従って、チオール末端ポリチオエーテルを調製した。チオール末端ポリチオエーテルは、異なるmol%の硫黄含有ビス(アルケニル)エーテルを用いて調製した。硫黄含有ビス(アルケニル)エーテルを例1に記載されているように調製した。ジビニルエーテルとしては、ジエチレングリコールジビニルエーテルを用いた(硫黄原子を含まない)。ポリチオエーテルプレポリマー(1)は、米国特許第6,172,179号の例1に従って製造された硫黄含有ビス(アルケニル)エーテルを含まないチオール末端ポリチオエーテルプレポリマーを含有していた。ポリチオエーテルプレポリマー(2)は、例1の硫黄含有ビス(アルケニル)エーテルを20mol%含有していた。並びにポリチオエーテルプレポリマー(3)は、例1の硫黄含有ビス(アルケニル)エーテルを50mol%含有していた。
ポリチオエーテルプレポリマーをカップに注入し、23°F又は45°F(−5℃又は7.2℃)のいずれかまで冷却した。試料を機械的プロービング及び目視検査することによって、ポリチオエーテルプレポリマーが固化する時間を求めた。ポリチオエーテルプレポリマー(1)は、23°F(−5℃)にて2時間以内に固化し、45°F(7.2℃)にて6時間で固化し始めた。ポリチオエーテルプレポリマー(2)及び(3)は、23°F(−5℃)にて2時間又は45°F(7.2℃)にて6時間液体のままであった。
これらの結果により、これらポリチオエーテルプレポリマーが低温で固体になる傾向が低いことを示されている。
これらの結果により、ポリチオエーテル主鎖に硫黄含有ビス(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が、硫黄原子を含まないジビニルエーテルのみを使用して調製した類似のポリチオエーテルプレポリマーよりも低いガラス転移温度Tを有することが示唆される。
最後に、本明細書に開示した実施形態を実施する代替の方法があることに留意すべきである。したがって、本実施形態は例示的であり、限定的ではないと考えるべきである。さらに、特許請求の範囲は、本明細書に与えた詳細に限定されるものではなく、その範囲全体及びその均等物に権利が与えられる。

Claims (21)

  1. 式(2)の部分を含むポリチオエーテルプレポリマー
    −S−R−[S−A−S−R−]−S− (2)
    (式中、
    sは、1〜60の整数であり、
    各Rは、独立してC2−10アルカンジイル、C6ー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及び−[(−CHR−)−X−]−(CHR)−から選択され、式中、各Rは、水素及びメチルから独立して選択され、ここで、
    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、かつ
    rは、2〜10の整数であり、
    各Aは、式(3a)の硫黄含有部分、式(4a)の部分、及びアルケニル末端多官能化剤から誘導される部分から独立して選択され、ここで、A部分の10mol%〜90mol%が式(3a)の硫黄含有部分を含み、
    −(CH−O−(CH−Y−R−Y−(CH−O−(CH− (3a)
    −(CH−O−(R−O)−(CH− (4a)
    ここで、
    各nは独立して、1〜4の整数であり、
    各Yは、−O−及び−S−から独立して選択され、
    mは、0〜50の整数であり、かつ
    各Rは、C2−6n−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及び−[(CH−X−]−(CH−から独立して選択され、ここで、
    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、かつ
    rは、2〜10の整数であり、
    は、C2−6n−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及び−[(CH−X−]−(CH−から選択され、
    ここで、
    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、かつ
    rは、2〜10の整数であり、かつ
    少なくとも1つのYは−S−であり、又はRは−[(CH−X−]−(CH−であり、かつ少なくとも1つのXは、−S−及び−S−S−から選択され、
    ここでmol%は、前記プレポリマー中のA部分の総モルに基づく)。
  2. 各Aがさらに、ポリアルケニル多官能化剤から誘導される部分から独立して選択され、前記部分が式(1a)の構造を有し、
    B{−V−}{−V−S−[R−S−A−S−]−R−SH}z−2 (1a)
    式中、
    Bが、z価の多官能化剤B(−V)のコアであり、式中、
    zが、3〜6の整数であり、及び
    各Vが、末端チオール基と反応性の末端基を含む部分であり、かつ
    各−V−が、−Vとチオール基との反応から誘導される、
    請求項1に記載のポリチオエーテルプレポリマー。
  3. 前記A部分の20mol%〜60mol%が式(3a)の硫黄含有部分を含み、前記A部分の40mol%〜80mol%が式(4a)の部分を含む、請求項1に記載のポリチオエーテルプレポリマー。
  4. 前記ポリチオエーテルプレポリマーが式(2a)の2官能性ポリチオエーテルプレポリマー
    −S−R−[S−A−S−R−]−S−R (2a)
    (式中、各Rは、水素、及び末端官能基を含む部分、から選択される)
    を含む、請求項1に記載のポリチオエーテルプレポリマー。
  5. 各Rが、水素、及び末端官能基を含む部分、から選択され、前記末端官能基が、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、アミノ及びマイケル受容体から選択される、請求項4に記載のポリチオエーテルプレポリマー。
  6. 前記ポリチオエーテルプレポリマーが、式(2c)のチオール末端ポリチオエーテルプレポリマー、式(2d)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 (2c)
    {HS−R−[S−A−S−R−]−S−V−}B (2d)
    (式中、
    Bは、z価の多官能化剤B(−V)zのコアを構成し、式中、
    zは、3〜6の整数であり、かつ
    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、かつ
    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1に記載のポリチオエーテルプレポリマー。
  7. 前記ポリチオエーテルプレポリマーが60°F(15.5℃)未満の温度で固化の開始を示す、請求項1に記載のポリチオエーテルプレポリマー。
  8. ポリチオエーテルプレポリマーであって、
    (a)式(7)のジチオールを含むポリチオール
    HS−R−SH (7)
    (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及び−[(−CHR−)−X−]−(−CHR−)−から選択され、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、かつ
    各Xは、−O−及び−Sから独立して選択される)並びに
    (b)式(3)の硫黄含有ビス(アルケニル)エーテル
    CH=CH−O−(CH−Y−R−Y−(CH−O−CH=CH (3)
    (式中、
    各nは、独立して1〜4の整数であり、
    各Yは、−O−及び−S−から独立して選択され、かつ
    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及び−[(CH−X−]−(CH−から選択され、
    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、2〜10の整数であり、かつ
    少なくとも1つのYは−S−であり、又はRは−[(CH−X−]−(CH−であり、少なくとも1つのXは−S−及び−S−S−から選択される)
    並びに
    (c)式(4)のジビニルエーテル
    CH=CH−O−(−R−O−)−CH=CH (4)
    (式中、
    mは、0〜50の整数であり、かつ
    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及び−[(CH−X−]−(CH−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、かつ
    rは、2〜10の整数である)
    を含む反応物の反応生成物を含み、
    前記反応物が、10mol%〜90mol%の式(3)の前記硫黄含有ビス(アルケニル)エーテルを含み、ここでmol%が、式(3)の前記硫黄含有ビス(アルケニル)エーテル及び式(4)の前記ジビニルエーテルの総モルに基づく、上記ポリチオエーテルプレポリマー。
  9. 前記反応物が、
    (d)式(1)の多官能化剤:
    B(−V) (1)
    (式中、
    Bは、z価の多官能化剤B(−V)のコアであり、
    zは、3〜6の整数であり、かつ
    各−Vは独立して、末端チオール基、末端アルケニル基又はその組合せを含む部分である)
    をさらに含む、請求項8に記載のポリチオエーテルプレポリマー。
  10. 前記反応物が、式(10)の硫黄含有複官能性(アルケニル)エーテル
    {CH=CH−O−(CH−Y−R−Y−(CH−O−(CH−V−}B (10)
    (式中、
    各nは独立して、1〜4の整数であり、
    各Yは、−O−及び−S−から独立して選択され、かつ
    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及び−[(CH−X−]−(CH−から独立して選択され、
    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、2〜10の整数であり、
    少なくとも1つのYは−S−であり、又はRは−[(CH−X−]−(CH−であり、かつ少なくとも1つのXは、−S−及び−S−S−から選択され、
    Bは、z価の多官能化剤B(−V)のコアを備え、式中、
    zは、3〜6の整数であり、かつ
    各Vは、末端アルケニル基と反応性である末端基を含む部分であり、かつ
    各−V−は、−Vとアルケニル基との反応から誘導される)
    をさらに含む、請求項8に記載のポリチオエーテルプレポリマー。
  11. 前記ポリチオエーテルプレポリマーが60°F(15.5℃)未満の温度で固化の開始を示す、請求項8に記載のポリチオエーテルプレポリマー。
  12. 請求項1に記載のポリチオエーテルプレポリマーを含む、組成物。
  13. 請求項12に記載の組成物で封止された、部品。
  14. 車両であって、該車両の表面が請求項12に記載の組成物で封止された上記車両。
  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前記部品を封止することを含む、上記方法。
  16. 前記部品が車両の表面を構成する、請求項15に記載の方法。
  17. 請求項8に記載のポリチオエーテルプレポリマーを含む、組成物。
  18. 請求項17に記載の組成物で封止された、部品。
  19. 車両であって、該車両の表面が請求項17に記載の組成物で封止された上記車両。
  20. 部品を封止する方法であって、
    請求項28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前記部品を封止することを含む、上記方法。
  21. 前記部品が車両の表面を構成する、請求項20に記載の方法。
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