JP2020529493A5

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Publication number: JP2020529493A5
Application number: JP2020505160A
Authority: JP
Filing date: 2018-07-31
Publication date: 2021-09-09
Anticipated expiration: 2038-07-31

Claims

コーティング形成組成物であって、
（ｉ）式ＡおよびＢ
（Ｘ−Ｒ^１）_ａＳｉ（Ｒ^２）_ｂ（ＯＲ^３）_{４−（ａ＋ｂ）} 式Ａ
（Ｒ^３Ｏ）_３Ｓｉ−Ｒ^１−Ｓｉ（ＯＲ^３）_３式Ｂ
またはその加水分解および縮合生成物からなる群から選択される少なくとも１つのアルコキシシラン：
ここで
Ｘは有機官能基であり；
各Ｒ^１は、１つ以上のヘテロ原子を任意にて含む、１から約１２個の炭素原子の直鎖、分岐または環状の二価有機基であり；
各Ｒ^２は独立して、１つまたは複数のハロゲン原子を任意にて含む１から約１６個の炭素原子のアルキル、アリール、アルカリールまたはアラルキル基であり；
各Ｒ^３は独立して、１から約１２個の炭素原子のアルキル基であり；
下付き文字ａは０または１であり、下付き文字ｂは０、１または２であり、そしてａ＋ｂは０、１または２であり；そして
下付き文字ａが０または１であり、下付き文字ｂが０、１または２であり、そしてａ＋ｂが２である場合の式Ａのアルコキシシランの量は、コーティング形成組成物の０から約２５重量パーセントであり、
ａ＋ｂが０である場合の式Ａのアルコキシシランの量は、コーティング形成組成物の０から約１５重量パーセントであり、
下付き文字ａが０または１であり、下付き文字ｂが０または１であり、そしてａ＋ｂが１である場合の式Ａのアルコキシシランと、式Ｂのアルコキシシランの合計量は、コーティング形成組成物の約８から約４０重量パーセントであり、そして
ここで式ＡおよびＢのアルコキシシランの総量は、コーティング形成組成物の約５０重量パーセントを超えず；
（ｉｉ）少なくとも１つの粒子形態の金属酸化物、ここで金属酸化物の量はコーティング形成組成物の約５から約５０重量パーセントであり；
（ｉｉｉ）少なくとも１つの水混和性有機溶媒；
（ｉｖ）少なくとも１つの酸加水分解触媒；
（ｖ）水、ならびに
（ｖｉ）任意で、少なくとも１つの縮合触媒を含み、
２５℃で約３．０から約７．０ｃＳｔｋｓの範囲内の粘度を有するコーティング形成組成物。
式ＡおよびＢのアルコキシシランの総量が、コーティング形成組成物の約４５重量パーセントを超えない、請求項１に記載のコーティング形成組成物。
式ＡおよびＢのアルコキシシランの総量が、コーティング形成組成物の約４０重量パーセントを超えない、請求項１に記載のコーティング形成組成物。
式Ａのアルコキシシランにおいて、ａは１であり、そして有機官能基Ｘは、メルカプト、アシルオキシ、グリシドキシ、エポキシ、エポキシシクロヘキシル、エポキシシクロヘキシルエチル、ヒドロキシ、エピスルフィド、アクリレート、メタクリレート、ウレイド、チオウレイド、ビニル、アリル、−ＮＨＣＯＯＲ^４または−ＮＨＣＯＳＲ^４基、ここでＲ^４は、１から約１２個の炭素原子を含む一価のヒドロカルビル基であり、チオカルバメート、ジチオカルバメート、エーテル、チオエーテル、ジスルフィド、トリスルフィド、テトラスルフィド、ペンタスルフィド、ヘキサスルフィド、ポリスルフィド、キサンテート、トリチオカーボネート、ジチオカーボネート、またはイソシアヌラート基、または別の−Ｓｉ（ＯＲ^３）基であり、ここでＲ^３は前に定義した通りである、請求項１から３のいずれかに記載のコーティング形成組成物。
式Ｂのアルコキシシランにおいて、Ｒ^１は、Ｏ、ＳおよびＮＲ^４からなる群から選択される少なくとも１つのヘテロ原子を含む二価炭化水素基であり、ここでＲ^４は、水素または１個から約４個の炭素原子のアルキル基である、請求項１から４のいずれかに記載のコーティング形成組成物。
少なくとも１つのアルコキシシラン（ｉ）は、下付き文字ａが０または１であり、下付き文字ｂが０または１であり、そしてａ＋ｂが１である式Ａのトリアルコキシシラン、式Ｂのトリアルコキシシラン、ならびに式ＡおよびＢのトリアルコキシシランの混合物からなる群の少なくとも１つのメンバーから選択される、請求項１から５のいずれかに記載のコーティング形成組成物。
下付き文字ａが０または１であり、下付き文字ｂが０、１または２であり、そしてａ＋ｂが２である式Ａのジアルコキシシラン、下付き文字ａおよびｂの各々が０である式Ｂのテトラアルコキシシラン、ならびに式ＡおよびＢのジアルコキシシランおよびテトラアルコキシシランの混合物からなる群の少なくとも１つのメンバーから選択される、請求項１から６のいずれかに記載のコーティング形成組成物。
式Ａのトリアルコキシシランは、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、エチルトリプロポキシシラン、ｎ−プロピルトリメトキシシラン、ｎ−プロピルトリエトキシシラン、ｎ−プロピルトリプロポキシシラン、ｎ−プロピルトリブトキシシラン、ｎ−ブチルトリメトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、ｎ−ペンチルトリメトキシシラン、ｎ−ヘキシルトリメトキシシラン、イソオクチルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、オクチルトリメトキシシラン、トリフルオロプロピルトリメトキシシラン、３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、３−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、および３−グリシドキシプロピルトリエトキシシランからなる群から選択される少なくとも１つのメンバーであり、そして式Ｂのトリアルコキシシランは、１，２−ビス（トリメトキシシリル）エタン、１，２−ビス（トリエトキシシリル）エタン、ビス（トリメトキシシリルプロピル）ジスルフィド、ビス（トリエトキシシリルプロピル）ジスルフィド、ビス（トリメトキシシリルプロピル）テトラスルフィド、ビス（トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィド、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）アミンおよびビス（３−トリメトキシシリルプロピル）アミンからなる群から選択される少なくとも１つのメンバーである、請求項１から７のいずれかに記載のコーティング形成組成物。
金属酸化物（ｉｉ）は、シリカ、アルミナ、チタニア、セリア、酸化スズ、ジルコニア、酸化アンチモン、酸化インジウム、酸化鉄、酸化鉄および／またはジルコニアをドープしたチタニア、および希土類酸化物からなる群から選択される少なくとも１つの金属酸化物のコロイド懸濁液である、請求項１から８のいずれかに記載のコーティング形成組成物。
金属酸化物（ｉｉ）は、アルミナとシリカの混合物から選択される、請求項１から９のいずれかに記載のコーティング形成組成物。
金属酸化物（ｉｉ）は、アルミナとシリカの混合物から選択され、ここで前記混合物は、１：９９から９９：１、好ましくは５：９５から９０：１０、より好ましくは５：９５から７５：２５のアルミナとシリカの重量比（Ａｌ_２Ｏ_３／ＳｉＯ_２）を有する、請求項１から１０のいずれかに記載のコーティング形成組成物。
金属酸化物（ｉｉ）は、アルミナで修飾されたシリカから選択される、請求項１から８のいずれかに記載のコーティング形成組成物。
水混和性溶媒（ｉｉｉ）は、アルコール、グリコール、グリコールエーテルおよびケトンからなる群から選択される少なくとも１つのメンバーである、請求項１から１２のいずれかに記載のコーティング形成組成物。
少なくとも１つの酸加水分解触媒（ｉｖ）は、硫酸、塩酸、酢酸、プロパン酸、２−メチルプロパン酸、ブタン酸、ペンタン酸（吉草酸）、ヘキサン酸（カプロン酸）、２−エチルヘキサン酸、ヘプタン酸（エナント酸）、ヘキサン酸、オクタン酸（カプリル酸）、オレイン酸、リノール酸、シクロヘキサンカルボン酸、シクロヘキシル酢酸、シクロヘキセンカルボン酸、安息香酸、ベンゼン酢酸、プロパン二酸（マロン酸）、ブタン二酸（コハク酸）、ヘキサン二酸（アジピン酸）、２−ブテン二酸（マレイン酸）、ラウリン酸、ステアリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、イソアノイック酸、バーサティック酸、およびアミノ酸からなる群から選択される少なくとも１つのメンバーであり、そしてここでコーティング形成組成物は、Ｒ^５が水素、１から約８個の炭素原子を含むアルキル基、および約６から約２０個の炭素原子を含む芳香族基からなる群から選択される、式［（Ｃ_４Ｈ_９）_４Ｎ］^＋［ＯＣ（Ｏ）−Ｒ^５］⁻のテトラブチルアンモニウムカルボキシレートからなる群から選択される少なくとも１つの縮合触媒（ｖｉ）も含む、請求項１から１３のいずれかに記載のコーティング形成組成物。
縮合触媒（ｖｉ）は、テトラ−ｎ−ブチルアンモニウムアセテート、テトラ−ｎ−ブチルアンモニウムホルメート、テトラ−ｎ−ブチルアンモニウムベンゾエート、テトラ−ｎ−ブチルアンモニウム−２−エチルヘキサノエート、テトラ−ｎ−ブチルアンモニウム−ｐ−エチルベンゾエート、テトラ−ｎ−ブチルアンモニウムプロピオネート、およびＴＢＤ−アセテート（１，５，７−トリアザビシクロ［４．４．０］デス−５−エン（ＴＢＤ））からなる群から選択される少なくとも１つのメンバーである、請求項１から１４のいずれかに記載のコーティング形成組成物。
２５℃で約４．０から約５．５ｃＳｔｋｓの範囲内の粘度を有する、請求項１から１５のいずれかに記載のコーティング形成組成物。
ａ）アルコキシシラン（ｉ）と酸加水分解触媒（ｉｖ）の混合物を冷却すること；
ｂ）ステップ（ａ）の冷却された混合物に金属酸化物（ｉｉ）と水（ｖｉ）を添加すること；
ｃ）ステップ（ｂ）から得られた混合物に水混和性溶媒（ｉｉｉ）とさらなる酸加水分解触媒（ｉｖ）を添加すること；
ｄ）ステップ（ｃ）から得られた混合物を、２５℃で約３．０から約７．０ｃＳｔｋｓの範囲内の粘度を有する硬化性コーティング形成組成物を提供するよう測定された期間で高められた温度の条件下でエージングすること；ならびに
ｅ）任意にて、先行するいずれかのステップで、そのステップの間に、またはそのステップ後に縮合触媒（ｖｉ）を添加すること、を含むプロセスにより得られる、請求項１から１１および１３から１６のいずれかに記載のコーティング形成組成物。
金属酸化物（ｉｉ）が請求項９または１０に定義されている通りである、請求項１７に記載のコーティング形成組成物。
ａ）金属酸化物（ｉｉ）と酸加水分解触媒（ｉｖ）の混合物を好ましくは約−２０℃から約１５℃、好ましくは約−１０℃から約１０℃、より好ましくは約０から約１０℃の温度に冷却すること、
ｂ）ステップ（ｂ）の冷却された混合物にアルコキシシラン（ｉ）を添加すること、
ｃ）ステップｃ）で得られた混合物を室温（約２５℃）になるようにすること、
ｄ）ステップｄ）で得られた混合物に、少なくとも１つの水混和性有機溶媒（ｉｉｉ）、および任意に縮合触媒（ｖｉ）および任意に１つ以上の他の任意の成分（ｖｉｉ）を加えて、２５℃で約３．０から約７．０ｃＳｔｋｓの範囲内の粘度を有する組成物を得ること、を含むプロセスによって得られる、請求項１から８または１１から１６のいずれかに記載のコーティング形成組成物。
金属酸化物（ｉｉ）が請求項１２に定義されている通りである、請求項１９に記載のコーティング形成組成物。
２５℃で約４．０から約５．５ｃＳｔｋｓの粘度を有する、請求項１７から２０のいずれかに記載のコーティング形成組成物。
アルコキシシラン（ｉ）は、下付き文字ａが０または１であり、下付き文字ｂが０または１であり、そしてａ＋ｂが１である式Ａのトリアルコキシシラン、式Ｂのトリアルコキシシラン、および式ＡおよびＢのトリアルコキシシランの混合物からなる群から選択される少なくとも１つのメンバーである、請求項１７から２１のいずれかに記載のコーティング形成組成物。
アルコキシシラン（ｉ）は、下付き文字ａが０または１であり、下付き文字ｂが０、１または２であり、そしてａ＋ｂが２である式Ａのジアルコキシシラン、下付き文字ａおよびｂの各々が０である式Ｂのテトラアルコキシシラン、およびそれらの混合物からなる群から選択される少なくとも１つのメンバーである、請求項１７から２１のいずれかに記載のコーティング形成組成物。
式Ａのトリアルコキシシランは、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、エチルトリプロポキシシラン、ｎ−プロピルトリメトキシシラン、ｎ−プロピルトリエトキシシラン、ｎ−プロピルトリプロポキシシラン、ｎ−プロピルトリブトキシシラン、ｎ−ブチルトリメトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、ｎ−ペンチルトリメトキシシラン、ｎ−ヘキシルトリメトキシシラン、イソオクチルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、オクチルトリメトキシシラン、トリフルオロプロピルトリメトキシシラン、３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、３−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、および３−グリシドキシプロピルトリエトキシシランからなる群から選択される少なくとも１つのメンバーであり、そして式Ｂのトリアルコキシシランは、１，２−ビス（トリメトキシシリル）エタン、１，２−ビス（トリエトキシシリル）エタン、ビス（トリメトキシシリルプロピル）ジスルフィド、ビス（トリエトキシシリルプロピル）ジスルフィド、ビス（トリメトキシシリルプロピル）テトラスルフィド、ビス（トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィド、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）アミンおよびビス（３−トリメトキシシリルプロピル）アミンからなる群から選択される少なくとも１つのメンバーである、請求項１７から２１のいずれかに記載のコーティング形成組成物。
金属酸化物（ｉｉ）は、シリカ、アルミナ、チタニア、セリア、酸化スズ、ジルコニア、酸化アンチモン、酸化インジウム、酸化鉄、酸化鉄および／またはジルコニアがドープされたチタニアおよび希土類酸化物からなる群から選択される少なくとも１つの金属酸化物の水性コロイド懸濁液から選択される少なくとも１つのメンバーであり、ここで水混和性溶媒（ｉｉｉ）は、アルコール、グリコール、グリコールエーテルおよびケトンからなる群から選択される少なくとも１つのメンバーであり、ここで酸加水分解触媒（ｉｖ）は、硫酸、塩酸、酢酸、プロパン酸、２−メチルプロパン酸、ブタン酸、ペンタン酸（吉草酸）、ヘキサン酸（カプロン酸）、２−エチルヘキサン酸、ヘプタン酸（エナント酸）、ヘキサン酸、オクタン酸（カプリル酸）、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、シクロヘキサンカルボン酸、シクロヘキシル酢酸、シクロヘキセンカルボン酸、安息香酸、ベンゼン酢酸、プロパン二酸（マロン酸）、ブタン二酸（コハク酸）、ヘキサン二酸（アジピン酸）、２−ブテン二酸（マレイン酸）、ラウリン酸、ステアリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、イソアノイック酸、バーサティック酸、ラウリン酸、ステアリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、イソアノイック酸およびアミノ酸からなる群から選択される少なくとも１つ以上のメンバーであり、そしてここでコーティング形成組成物は、Ｒ^５が水素、１から約８個の炭素原子を含むアルキル基、および約６から約２０個の炭素原子を含む芳香族基からなる群から選択される、式［（Ｃ_４Ｈ_９）_４Ｎ］^＋［ＯＣ（Ｏ）−Ｒ^５］⁻のテトラブチルアンモニウムカルボキシレートからなる群から選択される少なくとも１つの縮合触媒（ｖｉ）も含む、請求項１７から１８のいずれかに記載のコーティング形成組成物。
金属酸化物（ｉｉ）は、アルミナで修飾されたシリカから選択され、ここで水混和性溶媒（ｉｉｉ）は、アルコール、グリコール、グリコールエーテルおよびケトンからなる群から選択される少なくとも１つのメンバーであり、ここで酸加水分解触媒（ｉｖ）は、硫酸、塩酸、酢酸、プロパン酸、２−メチルプロパン酸、ブタン酸、ペンタン酸（吉草酸）、ヘキサン酸（カプロン酸）、２−エチルヘキサン酸、ヘプタン酸（エナント酸）、ヘキサン酸、オクタン酸（カプリル酸）、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、シクロヘキサンカルボン酸、シクロヘキシル酢酸、シクロヘキセンカルボン酸、安息香酸、ベンゼン酢酸、プロパン二酸（マロン酸）、ブタン二酸（コハク酸）、ヘキサン二酸（アジピン酸）、２−ブテン二酸（マレイン酸）、ラウリン酸、ステアリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、イソアノイック酸、バーサティック酸、ラウリン酸、ステアリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、イソアノイック酸およびアミノ酸からなる群から選択される少なくとも１つのメンバーであり、そしてここでコーティング形成組成物は、Ｒ^５が水素、１から約８個の炭素原子を含むアルキル基、および約６から約２０個の炭素原子を含む芳香族基からなる群から選択される、式［（Ｃ_４Ｈ_９）_４Ｎ］^＋［ＯＣ（Ｏ）−Ｒ^５］⁻のテトラブチルアンモニウムカルボキシレートからなる群から選択される少なくとも１つの縮合触媒（ｖｉ）も含む、請求項１９から２０のいずれかに記載のコーティング形成組成物。
ステップ（ａ）において、混合物は約−２０℃から約１５℃の温度に冷却される、請求項１７から１８のいずれかに記載のコーティング形成組成物。
ステップ（ａ）において、混合物は、酸加水分解触媒（ｉｖ）の総量の約１０から約５０重量パーセントを含み、酸加水分解触媒（ｉｖ）の残部がステップ（ｃ）で添加される、請求項１７から１８のいずれかに記載のコーティング形成組成物。
ステップ（ｅ）において、ステップ（ｄ）から得られた混合物は、約２０℃から約１００℃の温度で約１から約６０日間エージングされる、請求項１７から１８のいずれかに記載のコーティング形成組成物。
コーティング形成組成物は、式（Ａ）から選択される少なくとも１つのアルコキシシランおよび式（Ｂ）から選択される少なくとも１つのアルコキシシラン、またはそれらの加水分解および縮合生成物を含み、ここでＲ ^１およびＲ ^３は前記定義通りである、請求項１に記載のコーティング形成組成物。
金属表面にコーティングして耐腐食性および／または耐摩耗性をそこに付与する方法であって、請求項１から３０のいずれかに記載のコーティング形成組成物を、耐腐食性および／または耐摩耗性が望まれる金属の非コーティング表面またはプレコーティング表面に適用すること、および適用されたコーティング形成組成物を硬化させて、その上に耐腐食性および／または耐摩耗性コーティングをもたらすことを含む方法。
コーティング形成組成物は、陽極酸化アルミニウム、バルクアルミニウム、マグネシウム、鋼、銅、青銅またはそれらの合金の表面、金属化表面または少なくとも１つの保護層を有する金属に適用される、請求項３１に記載の方法。
金属の表面をコーティングして耐腐食性および／または耐摩耗性をそこに付与する方法であって、請求項１７から２６のいずれかに記載のプロセスによって得られたコーティング形成組成物を、耐腐食性および／または耐摩耗性が望まれる金属の非コーティング表面またはプレコーティング表面に適用すること、および適用されたコーティング形成組成物を硬化させて、その上に耐腐食性および／または耐摩耗性コーティングをもたらすことを含む方法。
コーティング形成組成物は、陽極酸化アルミニウム、バルクアルミニウム、マグネシウム、鋼、銅、青銅またはそれらの合金の表面、金属化表面または少なくとも１つの保護層を有する金属部分に適用される、請求項３３に記載の方法。
請求項３１に記載の方法により調製された耐腐食性および／または耐摩耗性コーティングを含む金属のコーティング表面。
請求項１から２９のいずれかに記載のコーティング形成組成物でコーティングされた金属基材。
金属は、陽極酸化アルミニウム、バルクアルミニウム、マグネシウム、鋼、銅、青銅、またはこれらの合金の表面、金属化表面または少なくとも１つの保護層を有する金属を有する、請求項３６に記載のコーティングされた金属基材。
コーティング形成組成物は、式（Ａ）から選択される少なくとも１つのアルコキシシランおよび式（Ｂ）から選択される少なくとも１つのアルコキシシラン、またはそれらの加水分解および縮合生成物を含み、ここでＲ ^１およびＲ ^３は前記定義通りである、請求項３６に記載のコーティングされた金属基材。
コーティング形成組成物を、耐腐食性および／または耐摩耗性が望まれる金属の非コーティング表面またはプレコーティング表面に適用すること、および適用されたコーティング形成組成物を硬化させて、その上に耐腐食性および／または耐摩耗性コーティングをもたらすこと含む、請求項３６から３８のいずれかに記載のコーティングされた金属基材を製造する方法。
コーティング形成組成物は、陽極酸化アルミニウム、バルクアルミニウム、マグネシウム、鋼、銅、青銅またはそれらの合金の表面、金属化表面または少なくとも１つの保護層を有する金属に適用される、請求項３９に記載の方法。