JP2021530578A - 噴霧可能なポリチオエーテルコーティングおよびシーラント - Google Patents

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Abstract

イソシアネート末端鎖延長ポリチオエーテルプレポリマー、その組成物、およびそれを使用する方法が開示される。イソシアネート末端鎖延長ポリチオエーテルプレポリマーは、噴霧可能なコーティングおよびシーラント、特に高い充填剤含有量を有する噴霧可能なコーティングおよびシーラントに有用である。

Description

本開示は、鎖延長ポリチオエーテルプレポリマー、鎖延長ポリチオエーテルプレポリマーを含有する噴霧可能なコーティングおよびシーラント配合、ならびにプレポリマーおよび噴霧可能な配合から調製された硬化コーティングおよびシーラントに関する。
硫黄含有プレポリマーに基づくコーティングおよびシーラントは、高い引張強度および伸び%を必要とする多くの用途の性能要件、ならびに航空宇宙用途において重要であるような溶媒浸漬後にそれらの特性を維持する能力を満たし得る。非線形短鎖ジオールを組み込むポリウレタンプレポリマーは、2016年12月20日に出願された米国特許出願第15/384,346号に開示され、それは、参照によりその全体が組み込まれる。しかしながら、既存の要件が引き続き開発され、新しい要件が課されるにつれて、新しいコーティングおよびシーラントの開発が継続的に必要である。性能要件を満たすことに加えて、噴霧可能なコーティングおよびシーラントが、ビークルの表面に塗布されると急速に硬化することが望ましい。
本発明によれば、イソシアネート末端鎖延長ポリチオエーテルプレポリマーは、反応物の反応生成物を含み、ここで、反応物は、チオール末端ポリチオエーテル、ヒドロキシル末端ポリチオエーテル、またはこれらの組み合わせと、ジイソシアネートと、ジイソシアネート三量体と、非線形短鎖ジオールと、を含む。
本発明によれば、イソシアネート末端鎖延長ポリチオエーテルプレポリマーは、式(15)の部分を含み、
−[−E−C(O)−NH−D−NH−C(O)−]− (15)
式中、
nは、1〜60の整数であり、
各Eは、独立して、(i)、(ii)、および(iii)から選択され、
(i)は、非線形短鎖ジオールから誘導された部分であり、
(ii)は、チオール末端ポリチオエーテルから誘導された部分であり、
(iii)は、ヒドロキシル末端ポリチオエーテルから誘導された部分であり、
各Dは、独立して、ジイソシアネートから誘導された部分、およびジイソシアネート三量体から誘導された部分から選択され、
プレポリマーは、
Eが(i)から選択される式(15)の少なくとも1つの部分、およびEが(ii)から選択される式(15)の少なくとも1つの部分、または
Eが(i)から選択される式(15)の少なくとも1つの部分、およびEが(iii)から選択される式(15)の少なくとも1つの部分、を含む。
本発明によれば、イソシアネート末端鎖延長ポリチオエーテルプレポリマーは、式(19)の構造を有するプレポリマーを含み、
O=C=N−D−NH−C(O)−[−E−C(O)−NH−D−NH−C(O)−]−E−C(O)−NH−D−N=C=O (19)
式中、
nは、1〜60の整数であり、
各Eは、独立して、(i)、(ii)、および(iii)から選択され、
(i)は、非線形短鎖ジオールから誘導された部分であり、
(ii)は、チオール末端ポリチオエーテルから誘導された部分であり、
(iii)は、ヒドロキシル末端ポリチオエーテルから誘導された部分であり、
各Dは、独立して、ジイソシアネートから誘導された部分、およびジイソシアネート三量体から誘導された部分から選択され、
プレポリマーは、
少なくとも1つのEは、(i)から選択され、かつ少なくとも1つのEは、(ii)から選択されるか、または
少なくとも1つのEは、(i)から選択され、かつ少なくとも1つのEは、(iii)から選択される。
本発明によれば、イソシアネート末端鎖延長ポリチオエーテルプレポリマーの作製方法は、
(a)
ポリチオエーテルであって、チオール末端ポリチオエーテル、ヒドロキシル末端ポリチオエーテル、またはこれらの組み合わせを含む、ポリチオエーテルと、
ジイソシアネートと、
非線形短鎖ジオールと、
ジイソシアネート三量体化触媒と、を組み合わせて、第1の混合物を提供することと、
(b)第1の混合物を反応させて、第2の混合物を提供することであって、第2の混合物が、ジイソシアネート三量体、ポリチオエーテル、ジイソシアネート、および非線形短鎖ジオールを含む、第2の混合物を提供することと、
(c)架橋触媒を第2の混合物に添加することと、
(d)第2の混合物を反応させて、イソシアネート末端鎖延長ポリチオエーテルプレポリマーを提供することと、を含む。
本発明によれば、イソシアネート末端鎖延長ポリチオエーテルプレポリマーは、本発明による方法によって調製される。
本発明によれば、組成物は、本発明によるイソシアネート末端鎖延長ポリチオエーテルプレポリマーを含む。
本発明によれば、硬化組成物は、本発明による組成物から調製される。
本発明によれば、部品は、本発明による硬化組成物を含む。
本発明によれば、ビークルは、本発明による硬化組成物を含む。
本発明によれば、表面をコーティングする方法は、本発明による組成物を表面に塗布することと、塗布された組成物を硬化させて表面コーティングを提供することと、を含む。
本発明によれば、コーティング系は、第1の部分であって、本発明によるイソシアネート末端鎖延長ポリチオエーテルプレポリマーを含む、第1の部分と、第2の部分であって、イソシアネート末端鎖延長ポリチオエーテルプレポリマーと反応する硬化剤を含む、第2の部分と、を含む。
本発明によれば、表面をコーティングする方法は、本発明によるコーティング系の第1の部分と、本発明によるコーティング系の第2の部分と、を組み合わせて、コーティング組成物を提供することと、コーティング組成物を表面に塗布することと、塗布されたコーティング組成物を硬化させて、コーティングされた表面を提供することと、を含む。
本発明によれば、硬化組成物は、本発明による方法を使用して調製される。
本発明によれば、部品は、本発明による硬化組成物を含む。
本発明によれば、ビークルは、本発明による硬化組成物を含む。
以下の詳細な説明の目的のために、本開示によって提供される実施形態は、相反することが明示的に指定されている場合を除き、様々な代替的な変形および工程シーケンスを想定し得ることを理解されたい。さらに、任意の動作の実施例以外、または別様に示される場合、例えば、明細書および特許請求の範囲で使用される成分の量を表すすべての数は、すべての例において用語「約」によって修飾されているものとして理解されるべきである。したがって、相反することが示されない限り、以下の明細書およ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、本発明によって得られる所望の特性に応じて変動し得る近似値である。少なくとも、また、均等諭の適用を特許請求の範囲に限定しようとするものではなく、各数値パラメータは、報告された有意な桁の数を考慮して、かつ通常の四捨五入技法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記載する数値範囲およびパラメータは、近似値であるにもかかわらず、特定の例において記載される数値は、できる限り正確に報告される。しかしながら、任意の数値は、それらのそれぞれの試験測定値に見られる標準変動から必然的に得られる特定の誤差を本質的に含有する。
また、本明細書に列挙される任意の数値範囲は、その中に包含されるすべてのサブ範囲を含むことを意図していることを理解されたい。例えば、「1〜10」の範囲は、列挙された最小値1〜列挙された最大値10(列挙された値を含む)、すなわち、1以上の最小値および10以下の最大値を有する、すべてのサブ範囲を含むことが意図される。
2つの文字または記号間にないダッシュ(「−」)は、置換基または2つの原子間の結合点を示すために使用される。例えば、−CONHは、炭素原子を通して別の原子に結合している。
炭化水素基は、飽和および不飽和基を含む。例えば、ヒドロカルビル基は、排他的に、炭素−炭素単結合、1つ以上の炭素−炭素二重結合を有する基、1つ以上の炭素−炭素三重結合を有する基、ならびに炭素−炭素単結合、二重結合、および三重結合の組み合わせを掛ける基、を有するなどの任意の程度の飽和レベルを有するヒドロカルビル基を含む。特定の飽和レベルが意図される場合、アルカン、アルケン、アルキニルという用語が、具体的に使用される。
「アルカンジイル」とは、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)、または1〜3個の炭化水素原子(C1〜3)を有する、飽和または不飽和の、分岐鎖または直鎖の、非環式炭化水素基のジラジカルを指す。分岐アルカンジイルは、少なくとも2つの炭素原子を有することが理解されるであろう。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、またはC2〜3アルカンジイルであり得る。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−ジイルおよびイソプロパン−1,2−ジイル(例えば、−CHCHCH−および−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、ならびにドデカン−1,12−ジイルが挙げられる。
「アルカンシクロアルカン」とは、1つ以上のシクロアルキルおよび/またはシクロアルカンジイル基、ならびに1つ以上のアルキルおよび/またはアルカンジイル基を有する飽和または不飽和炭化水素基を指し、シクロアルキル、シクロアルカンジイル、アルキル、およびアルカンジイルは、本明細書で定義される。各シクロアルキルおよび/またはシクロアルカンジイル基(複数可)は、C3〜6、C5〜6、シクロヘキシル、またはシクロヘキサンジイルであり得る。各アルキルおよび/またはアルカンジイル基(複数可)は、C1〜6、C1〜4、C1〜3、メチル、メタンジイル、エチル、またはエタン−1,2−ジイルであり得る。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、またはC6〜9アルカンシクロアルカンであり得る。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およ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」とは、アルカンシクロアルカン基のジラジカルを指す。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、またはC6〜9アルカンシクロアルカンジイルであり得る。アルカンシクロアルカンジイル基の例としては、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」とは、1つ以上のアリールおよび/またはアレーンジイル基、ならびに1つ以上のアルキルおよび/またはアルカンジイル基を有する炭化水素基を指し、アリール、アレーンジイル、アルキル、およびアルカンジイルは、本明細書で定義される。各アリールおよび/またはアレーンジイル基(複数可)は、C6〜12アレーンジイル、C6〜10アレーンジイル、フェニル、またはベンゼンジイルであり得る。各アルキルおよび/またはアルカンジイル基(複数可)は、C1〜6、C1〜4、C1〜3、メチル、メタンジイル、エチル、またはエタン−1,2−ジイルであり得る。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、C7〜13アルカンアレーン、C7〜8アルカンアレーン、C7〜13アルカンアレーン、C7〜10アルカンアレーン、またはC7〜9アルカンアレーンであり得る。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」とは、アルカンアレーン基のジラジカルを指す。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、C7〜13アルカンアレーンジイル、C7〜8アルカンアレーンジイル、C7〜13アルカンアレーンジイル、C7〜10アルカンアレーンジイル、またはC7〜9アルカンアレーンジイルである。アルカンアレーンジイル基の例としては、ジフェニルメタン−4,4’−ジイルが挙げられる。
「アルケニル」基とは、アルケニル基が末端基であり、より大きな分子に結合している構造−CR=C(R)を指す。かかる実施形態では、各Rは、独立して、例えば、水素およびC1〜3アルキルを含み得る。各Rは、水素であり得、アルケニル基は、構造−CH=CHを有し得る。
「アルコキシ」とは、−OR基を指し、式中、Rは、本明細書で定義されるようなアルキルである。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、および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、またはC1〜3アルコキシであり得る。
「アルキル」とは、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、または1〜3個の炭素原子を有する、飽和または不飽和の、分岐鎖または直鎖の、非環式炭化水素基のモノラジカルを指す。分岐アルキルは、少なくとも3つの炭素原子を有することが理解されるであろう。アルキル基は、C1〜6アルキル、C1〜4アルキル、またはC1〜3アルキルであり得る。アルキル基の例としては、メチル、エチル、n−プロピル、iso−プロピル、n−ブチル、iso−ブチル、tert−ブチル、n−ヘキシル、n−デシル、およびテトラデシルが挙げられる。アルキル基は、C1〜6アルキル、C1〜4アルキル、およびC1〜3アルキルであり得る。
「アレーンジイル」とは、ジラジカル単環式または多環式芳香族基を指す。アレーンジイル基の例としては、ベンゼン−ジイルおよびナフタレン−ジイルが挙げられる。アレーンジイル基は、C6〜12アレーンジイル、C6〜10アレーンジイル、C6〜8アレーンジイル、またはベンゼン−ジイルであり得る。
「シクロアルカンジイル」とは、ジラジカル飽和単環式または多環式炭化水素基を指す。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、またはC5〜6シクロアルカンジイルであり得る。シクロアルカンジイル基の例としては、シクロヘキサン−1,4−ジイル、シクロヘキサン−1,3−ジイル、およびシクロヘキサン−1,2−ジイルが挙げられる。
「シクロアルキル」とは、飽和単環式または多環式炭化水素モノラジカル基を指す。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、またはC5〜6シクロアルキルであり得る。
「ヘテロアルカンジイル」とは、炭素原子のうちの1つ以上が、N、O、S、またはPなどのヘテロ原子で置換されるアルカンジイル基を指す。ヘテロアルカンジイルでは、1つ以上のヘテロ原子は、NまたはOを含み得る。
「ヘテロアルキル」とは、炭素原子および関連する水素原子のうちの1つ以上が、N、O、S、もしくはPなどのヘテロ原子、または−NH−などのヘテロ原子と関連する水素原子とで置換される、C2〜20アルキル基を指す。ヘテロアルキルでは、1つ以上のヘテロ原子は、NまたはOを含み得る。ヘテロアルキルは、アルコキシを含む。C2〜4ヘテロアルキルは、1〜3個の炭素原子、および1〜4個のヘテロ原子、例えば、−CH−SH、−S−SH、−CH−O−CH、−S−CH−CH−OHなどを有し得る。Cヘテロアルキルは、例えば、−CH−OHおよび−S−CHであり得る。ヘテロアルキル基は、例えば、C2〜20ヘテロアルキル、C2〜16、C2〜12、C2〜10、C2〜8、C2〜6、またはC2〜4ヘテロアルキルであり得る。
「ヘテロシクロアルカンジイル」とは、炭素原子のうちの1つ以上が、N、O、S、またはPなどのヘテロ原子で置換されるシクロアルカンジイル基を指す。ヘテロシクロアルカンジイルでは、1つ以上のヘテロ原子は、NまたはOを含み得る。
「ヘテロアレーンジイル」とは、炭素原子のうちの1つ以上が、N、O、S、またはPなどのヘテロ原子で置換されるアレーンジイル基を指す。ヘテロアレーンジイルでは、1つ以上のヘテロ原子は、NまたはOを含み得る。
「置換される」とは、1つ以上の水素原子が、各々独立して、同じまたは異なる置換基(複数可)で置換される基を指す。置換基は、ハロゲン、−S(O)OH、−S(O)、−SH、−SR(式中、Rは、C1〜6アルキルである)、−COOH、−NO、−NR(式中、各Rは、独立して、水素およびC1〜3アルキルを含む)、−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、または−C(O)R(式中、Rは、C1〜6アルキルである)を含み得る。置換基は、−OH、−NH、またはC1〜3アルキルであり得る。
「から形成される」または「から調製される」は、非制限的であること、例えば、請求項言語の「含む(comprising)」を示す。したがって、列挙された構成成分のリスト「から形成される」または「から調製される」組成物は、少なくとも列挙された構成成分または少なくとも列挙された構成成分の反応生成物を含む組成物を含み、組成物を形成または調製するために使用される他の列挙されていない構成成分をさらに含み得ることが意図されている。
「の反応生成物」とは、少なくとも列挙された反応物の化学反応生成物(複数可)を意味し、部分反応生成物、ならびに完全に反応した生成物、およびより少ない量で存在する他の反応生成物を含み得る。例えば、「反応物の反応生成物を含むプレポリマー」とは、少なくとも列挙された反応物の反応生成物であるプレポリマーまたはプレポリマーの組み合わせを指す。反応物は、追加の反応物をさらに含み得る。
本明細書で使用される場合、「硬化する」または「硬化される」という用語は、組成物、例えば、「硬化時の組成物」または「硬化組成物」と関連して使用される場合、組成物の任意の硬化可能または架橋可能な構成成分が、少なくとも部分的に反応または架橋することを意味する。
「当量(equivalent)」という用語は、物質の官能性反応性基の数を指す。「当量(equivalent weight)」は、物質の分子量を物質の官能性反応性基の価または数で割ったものと事実上等しい。
プレポリマーの「骨格」とは、反応性末端基間のセグメントを指す。プレポリマー骨格は、典型的には、繰り返しサブユニットを含む。例えば、ポリチオールであるHS−[R]−SHの骨格は、−[R]−である。
多官能化剤であるB(−V)の「コア」とは、部分Bを指す。Bは、末端官能基Vを有する多官能化剤を含み得る。
「プレポリマー」とは、オリゴマー、ホモポリマー、およびコポリマーを指す。チオール末端プレポリマーの場合、特に指示がない限り、分子量は、ヨウ素滴定を用いた末端基分析によって決定される、数平均分子量「Mn」である。チオール末端化されていないプレポリマーの場合、数平均分子量は、ポリスチレン標準物を使用したゲル浸透クロマトグラフィーによって決定される。プレポリマーは、硬化剤または架橋剤などの別の化合物と反応して硬化ポリマーを形成し得る反応性基を含む。本開示によって提供される鎖延長ポリチオエーテルプレポリマーなどのプレポリマーを、硬化剤と組み合わせて、硬化性組成物を提供し得、硬化性組成物は、硬化して、硬化ポリマー網目構造を提供し得る。プレポリマーは、室温(25℃)および圧力(760トール、101kPa)で液体である。
プレポリマーは、同一であり得るか、または異なり得る、互いに結合している複数の繰り返しサブユニットを含む。複数の繰り返しサブユニットは、プレポリマーの骨格を構成する。
「硬化性組成物」とは、硬化組成物を形成するために反応し得る少なくとも2つの反応物を含む組成物を指す。例えば、硬化性組成物は、イソシアネート末端鎖延長ポリチオエーテルプレポリマー、および硬化ポリマーを形成するために反応し得るポリアミンを含み得る。硬化性組成物としては、硬化反応のための触媒、ならびに例えば、充填剤、顔料、および接着促進剤などの他の構成成分を挙げることができる。硬化性組成物は、室温で硬化性であり得るか、または硬化反応を開始および/または促進させるために、室温を上回る温度または他の条件(複数可)などの高温への曝露を必要とし得る。硬化性組成物は、最初に、例えば、別個のベース構成成分および促進剤構成成分を含む2液組成物として提供され得る。ベース組成物は、イソシアネート末端鎖延長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うちの1つを含有し得、促進剤構成成分は、ポリアミンなどの他の反応物を含有し得る。2つの構成成分を、使用の直前に混合して、硬化性組成物を提供し得る。硬化性組成物は、特定の塗布方法に好適な粘度を示し得る。例えば、はけ塗り用途に好適であるクラスAシーラント組成物は、25℃で1ポアズ〜500ポアズ(0.1Pa・秒〜50Pa・秒)の粘度を特徴とし得る。フィレットシール用途に好適であるクラスBシーラント組成物は、25℃で4,500ポアズ〜20,000ポアズ(450Pa・秒〜2,000Pa・秒)の粘度を特徴とし得る。フェイシール用途に好適であるクラスCシーラント組成物は、25℃で500ポアズ〜4,500ポアズ(50Pa・秒〜450Pa・秒)の粘度を特徴とし得る。組成物の粘度は、本明細書に記載されるように測定される。シーラント系の2つの構成成分が組み合わされ、混合された後、硬化反応が進行し得、硬化性組成物の粘度が増加し得、ある時点では、本明細書に記載されるように、もはや使用不可能となる。2つの構成成分が混合されて、硬化性組成物を形成するときと、硬化性組成物が、その意図される目的のために表面にもはや合理的または実質的に塗布され得ないときとの間の時間は、作用時間と称され得る。理解され得るように、作用時間は、例えば、硬化化学反応、使用される触媒、塗布方法、および温度を含む、多数の要因に依存し得る。硬化性組成物が表面に塗布されると(および塗布中に)、硬化反応が進行して、硬化組成物を提供し得る。硬化組成物は、タックフリー表面を発現させ、硬化し、次いで一定期間にわたって完全に硬化する。硬化性組成物は、表面の硬度が、クラスBシーラントまたはクラスCシーラントについて少なくとも30のショアAである場合、硬化したと見なされ得る。シーラントが30のショアAの硬度まで硬化した後、硬化性組成物が完全硬化するのに数日〜数週間かかる場合がある。組成物は、硬度がもはや増加しない場合、完全硬化したと見なされる。配合に応じて、完全硬化シーラントは、例えば、ISO 868に従って決定される、40のショアA〜70のショアAの硬度を示し得る。コーティング用途の場合、硬化性組成物は、例えば、25℃で200cps〜800cps(0.2Pa・秒〜0.8Pa・秒)の粘度を有し得る。噴霧可能なコーティングおよびシーラント組成物の場合、硬化性組成物は、例えば、15cps〜100cps(0.015Pa・秒〜0.1Pa・秒)、例えば、25℃で20cps〜80cps(0.02Pa・秒〜0.08Pa・秒)などの粘度を有し得る。
「化合物から誘導された部分」にあるように「誘導された」とは、親化合物と反応物との反応時に生成される部分を指す。例えば、ビス(アルケニル)化合物である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、アルケニル基とチオール基との反応から誘導される部分である−(CH−R−(CH−を生成し得る。例えば、構造O=C=N−R−N=C=Oを有する親ジイソシアネートの場合、ジイソシアネートから誘導された部分は、構造−C(O)−NH−R−NH−C(O)−を有する。別の例として、構造HO−R−OHを有する親非線形短鎖ジオールの場合、非線形短鎖ジオールから誘導された部分は、構造−O−R−O−を有する。
「−Vとチオールとの反応から誘導された」とは、チオール基と、チオール基と反応する末端基を含む部分との反応から生じる部分−V’−を指す。例えば、基V−は、CH=CH−CH−O−を含み得、式中、末端アルケニル基CH=CH−は、チオール基−SHと反応する。チオール基と反応すると、部分−V’−は、−CH−CH−CH−O−である。
化合物またはポリマーの「コア」とは、反応性末端基間のセグメントを指す。例えば、ポリチオールHS−R−SHのコアは、−R−である。化合物またはプレポリマーのコアは、化合物の骨格またはプレポリマーの骨格とも称され得る。多官能化剤のコアは、反応性官能基を有する部分が結合している、シクロアルカン、置換シクロアルカン、ヘテロシクロアルカン、置換ヘテロシクロアルカン、アレーン、置換アレーン、ヘテロアレーン、または置換ヘテロアレーンなどの原子または構造であり得る。
組成物およびシーラントの比重および密度は、ISO 2781に従って決定される。
充填剤の比重および密度は、ISO 787(パート10)に従って決定される。
ショアA硬度は、ISO 868に従ってタイプAデュロメータを使用して測定される。
引張強度および伸びは、ISO 37に従って測定される。
ガラス転移温度Tは、1Hzの周波数、20ミクロンの振幅、および−80℃〜25℃の温度傾斜を有するTA Instruments Q800装置を使用して、動的機械分析(DMA)によって決定され、Tは、tanδ曲線のピークとして特定される。
Skydrol(登録商標)は、リン酸エステル化学反応に基づいた耐火作動流体である。Skydrol(登録商標)流体としては、Eastman Chemical Companyから市販されているSkydrol(登録商標)500B−4、Skydrol(登録商標)LD−4、Skydrol(登録商標)5、およびSkydrol(登録商標)PE−5が挙げられる。
例えば、多数の炭素原子によって定義される化学基に言及される場合、化学基は、炭素原子のすべての部分範囲、ならびに炭素原子の特定の数を含むことが意図される。例えば、C2〜10アルカンジイルは、C2〜4アルカンジイル、C5〜7アルカンジイル、および他の部分範囲、Cアルカンジイル、Cアルカンジイル、および2〜10の炭素原子の他の特定の数(複数可)、例えば、2、3、4、5、6、7、8、9、または10を有するアルカンジイルを含む。
「ジイソシアネート」とは、2つのイソシアネート基−N=C=Oを有する有機構成成分を指す。ジイソシアネートとしては、脂肪族ジイソシアネート、脂環式ジイソシアネート、および芳香族ジイソシアネートを挙げることができる。ジイソシアネートは、例えば、1,500ダルトン未満、1,250ダルトン未満、1,000ダルトン未満、750ダルトン未満、または500ダルトン未満の分子量を有し得る。ジイソシアネートは、ヒドロキシル、チオール、またはアミン官能基などの反応性基と共有結合を形成し得る。本発明で有用なジイソシアネートは、分岐または非分岐であり得る。分岐ジイソシアネートの使用は、硬化ポリマーマトリックス内の自由体積を増加させて、分子が移動するための空間を提供するために望ましい場合がある。
「短鎖ジオール」とは、有機部分を通して連結している2つのヒドロキシル基を有する化合物を指す。短鎖ジオールは、線形短鎖ジオール、非線形短鎖ジオール、またはこれらの組み合わせを含み得る。線形短鎖ジオールは、メタン−ジイル基(−CH−)からなる連結基を有するか、またはメタン−ジイル基のうちの1つ以上は、−O−、−S−、または−NH−などのヘテロ原子で置換され得る。非線形短鎖ジオールとしては、分岐短鎖ジオールおよび環状ジオールが挙げられる。分岐短鎖ジオールでは、メタン−ジイル基のうちの1つ以上は、1つまたは2つの置換基を含み、それは、例えば、−CH(−R)−および−C(R−として表され得、式中、Rは、置換基を表す。置換基は、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、およびイソ−ブチルなどのC1〜4アルキル基であり得る。非線形短鎖ジオールはまた、2つのヒドロキシル基を連結する基が、環状有機部分を含む環状ジオールも含み得る。短鎖ジオールは、例えば、500ダルトン未満、400ダルトン未満、300ダルトン未満、200ダルトン未満、または100ダルトン未満の分子量を有し得る。線形および非線形短鎖ジオールを含む短鎖ジオールは、例えば、50ダルトン〜500ダルトン、50ダルトン〜400ダルトン、50ダルトン〜300ダルトン、または50ダルトン〜200ダルトンの分子量を有し得る。非線形短鎖ジオールから誘導された部分が、プレポリマー骨格に組み込まれる場合、プレポリマー骨格内の非線形セグメントは、硬化ポリマーマトリックス内の自由体積を増加させ、それによって分子運動のための自由体積を提供し得ると考えられる。分子は、硬化ポリマーマトリックスに良好な衝撃特性および/または高い弾性率を提供し得る好ましいエネルギー状態を有する構成およびアライメントに配向および回転し得る。
「高分子ジオール」とは、短鎖ジオールの分子量よりも大きい分子量を特徴とするジオールを指す。例えば、高分子ジオールは、500ダルトン超、1,000ダルトン超、2,000ダルトン超、3,000ダルトン超、または4,000ダルトン超の重量平均分子量を特徴とし得る。高分子ジオールは、25℃などの室温および100kPaで液体である。
「多官能化剤」とは、3〜6などの3以上の反応性官能価を有する化合物を指す。多官能化剤は、3つの反応性官能基を有し得、三官能化剤と称され得る。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され得る、および/または硬化ポリマー網目構造の架橋密度を増加させるために、ポリマー硬化性組成物中の反応物として使用され得る。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、またはこれらの組み合わせを有し得る。多官能化剤は、例えば、2,000ダルトン未満、1,800ダルトン未満、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、または200ダルトン未満の計算された分子量を有し得る。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、または300ダルトン〜1,000ダルトンの計算された分子量を有し得る。
多官能化剤は、式(1)の構造を有し得、
(−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、イソシアネート基、またはマイケル受容体基などの反応性官能基で末端化された部分であり、zは、3〜6、例えば、3、4、5、または6の整数である。式(1)の多官能化剤では、各−Vは、例えば、−R−SHまたは−R−CH=CHの構造を有し得、式中、Rは、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、または置換C2〜10ヘテロアルカンジイルであり得る。
部分Vが、別の化合物と反応する場合、部分−V−が結果として生じ、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、反応から誘導される−R−CH−CH−である。
式(1)の多官能化剤では、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シクロアルケン−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、または置換C4〜5ヘテロアレーン−トリイルであり得る。
式(1)の多官能化剤では、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、および置換C4〜10ヘテロアレーン−テトライルであり得る。
好適なアルケニル末端多官能化剤の例としては、トリアリルシアヌレート(TAC)、トリアリルイソシアヌレート(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−プロプ−2−エトキシ−1,3,5−トリス(プロプ−2−エニル)ベンゼン、1,3,5−トリス(プロプ−2−エニル)−1,3,5−トリアジナン−2,4−ジオン、および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、ならびに上記のうちのいずれかの組み合わせが挙げられる。
式(1)の多官能化剤は、チオール末端化され得る。
好適な三官能性チオール末端多官能化剤の例としては、例えば、米国特許出願公開第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、イソシアヌレート含有トリチオール、およびこれらの組み合わせ、ならびに米国特許第4,366,307号、同第4,609,762号、および同第5,225,472号に記載されているポリチオールが挙げられる。多官能化剤の組み合わせも使用され得る。
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−プロピオネート)(PETMP)、トリメチロール−プロパントリ(3−メルカプトプロピオネート)(TMPMP)、グリコールジ(3−メルカプトプロピオネート)(GDMP)、トリス[2−(3−メルカプト−プロピオニルオキシ)エチル]イソシアヌレート(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ネート)(ジ−PETMP)、トリ(3−メルカプトプロピオネート)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ネート)、および上記のうちのいずれかの組み合わせが挙げられる。
好適なメルカプト−アセテ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テート(PRTMA)、トリメチロールプロパントリメルカプトアセテート(TMPMA)、グリコールジメルカプトアセテート(GDMA)、エチレングリコールジメルカプトアセテート、ジ−トリメチロールプロパンテトラメルカプトアセテート、および上記のうちのいずれかの組み合わせが挙げられる。
好適なメルカプト−アクリレ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−アクリレート、トリス[2−(3−メルカプトプロピオニルオキシ)エチル]イソシアヌレート、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、および上記のうちのいずれかの組み合わせが挙げられる。
好適なポリチオール多官能化剤は、例えば、Thiocure(登録商標)商標名で、Bruno Bock Thiochemicalsから市販されている。
「多官能化剤から誘導された」とは、多官能化剤と反応性官能基との反応から生じる部分を指す。例えば、多官能化剤であるトリアリルシアヌレートから誘導された部分は、
Figure 2021530578

以下の構造を有する部分をもたらす。
Figure 2021530578

式中、セグメントは、他の反応物に結合している。
「ポリオール多官能化剤」とは、例えば、3〜6個の末端ヒドロキシル基を有するポリオールを指す。ポリオール多官能化剤は、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、200ダルトン未満、または100ダルトン未満の分子量を有し得る。ポリオール多官能化剤は、式B(−V)によって表され得、式中、Bは、z価の多官能化剤であるB(−V)のコアを表し、zは、3〜6の整数であり、各−Vは、末端ヒドロキシル(−OH)基を含む部分である。
「ポリチオール多官能化剤」とは、例えば、3〜6個の末端チオール基を有するポリチオールを指す。ポリチオール多官能化剤は、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、200ダルトン未満、または100ダルトン未満の分子量を有し得る。ポリチオール多官能化剤は、式B(−V)によって表され得、式中、Bは、z価の多官能化剤であるB(−V)のコアを表し、zは、3〜6の整数であり、各−Vは、末端チオール(−SH)基を含む部分である。
「組成物」とは、特定の量の特定の構成成分、ならびに特定の量の特定の成分の組み合わせから直接または間接的に生じる任意の生成物を含む組み合わせまたは混合物を包含することが意図される。
「イソシアネート基との反応から誘導された部分」とは、親部分とイソシアネート基との反応によって生成された部分を指す。例えば、構造−R−OHを有するヒドロキシル末端親部分は、末端イソシアネート基−R−N=C=Oを有する部分と反応すると、部分−R−O−C(O)−NH−R−を生成し、本明細書では、部分−R−O−、および部分−R−NH−C(O)−、および−R−O−C(O)−NH−R−は、部分−R−OHと、末端イソシアネート基−R−N=C=Oとの反応から誘導されると言われる。
「化合物から誘導された部分」にあるように「誘導された」とは、親化合物と反応物との反応時に生成される部分を指す。例えば、ビス(アルケニル)化合物である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−を生成し得る。
本明細書で使用される場合、「硬化する」または「硬化される」という用語は、組成物、例えば、「硬化時の組成物」または「硬化組成物」と関連して使用される場合、組成物の任意の硬化可能または架橋可能な構成成分が、少なくとも部分的に反応または架橋することを意味する。
「分子量」とは、特に指示がない限り、単量体化合物などの化合物の化学構造から推定される理論分子量、または例えば、ポリスチレン標準物を使用したゲル浸透クロマトグラフィーを使用して決定されるプレポリマーに適切な数平均分子量を指す。
ここで、本発明の特定の化合物、組成物、および方法が参照される。開示される化合物、組成物、および方法は、特許請求の範囲を限定することを意図するものではない。それとは反対に、特許請求の範囲は、すべての代替物、変形物、および同等物を包含することが意図される。
イソシアネート末端鎖延長ポリチオエーテルプレポリマーが開示される。イソシアネート末端鎖延長ポリチオエーテルプレポリマーを含む噴霧可能な組成物は、航空宇宙コーティングおよびシーラントを調製するために使用され得る。
本開示によって提供されるイソシアネート末端鎖延長プレポリマーとしては、プレポリマーのポリチオエーテル骨格に組み込まれる非線形短鎖ジオールを挙げることができる。本開示によって提供されるイソシアネート末端鎖延長プレポリマーとしては、ポリチオエーテル骨格に組み込まれる、ジイソシアネート、ジイソシアネート三量体、およびそれらの組み合わせが挙げられる。本開示によって提供されるイソシアネート末端鎖延長プレポリマーとしては、ポリチオエーテル骨格に組み込まれる、非線形短鎖ジオール、ジイソシアネート、およびジイソシアネート三量体の両方を挙げることができる。
本開示によって提供されるイソシアネート末端鎖延長プレポリマーは、ポリチオエーテルプレポリマーを含む反応物の反応生成物を含み得、ここで、ポリチオエーテルプレポリマーは、チオール末端プレポリマー、ヒドロキシル末端プレポリマー、またはこれらの組み合わせ;ジイソシアネート;ジイソシアネート三量体;および非線形短鎖ジオールを含む。反応生成物は、線形短鎖ジオール、3〜6個のチオール官能価を有するポリチオール多官能化剤などの多官能化剤、および/または3〜6個のヒドロキシル官能価を有するポリオール多官能化剤、または上記のうちのいずれかの組み合わせをさらに含み得る。
ポリチオエーテルは、チオール末端ポリチオエーテル、ヒドロキシル末端ポリチオエーテル、またはこれらの組み合わせを含み得る。チオール末端ポリチオエーテル、ヒドロキシル末端ポリチオエーテル、またはチオール末端ポリチオエーテルおよびヒドロキシル末端ポリチオエーテルの両方が、式(2)の構造を有する部分を含み得、
−S−R−[S−A−S−R−]−S− (2)
式中、
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、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、および−[(CHR−X−](CHR−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、独立して、水素およびメチルから選択され、
各Xは、独立して、O、S、S−S、およびNRから選択され、式中、Rは、水素およびメチルから選択され、
各Aは、独立して、式(3)のポリビニルエーテル、または式(4)のポリアルケニル多官能化剤から誘導された部分であり、
CH=CH−O−(R−O)−CH=CH (3)
(−R20−CH=CH (4)
式中、
mは、0〜50の整数であり、
各Rは、独立して、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、および−[(CHR−X−](CHR−から選択され、式中、p、q、r、R、およびXは、Rについて定義された通りであり、
は、z価のポリアルケニル多官能化剤であるB(−R20−CH=CHのコアを表し、式中、
zは、3〜6の整数であり、
各R20は、独立して、C1〜10アルカンジイル、C1〜10ヘテロアルカンジイル、置換C1〜10アルカンジイル、および置換C1〜10ヘテロアルカンジイルから選択される。
式(2)の部分では、Rは、C2〜10アルカンジイルであり得る。
式(2)の部分では、Rは、−[(CHR−X−](CHR−であり得る。
式(2)の部分では、Xは、OおよびSから選択され得、したがって、式(2)における−[(CHR−X−](CHR−は、−[(CHR−O−](CHR−または−[(CHR−S−](CHR−であり得る。Pおよびrは等しくてもよく、例えば、pおよびrは、両方とも2であり得る。
式(2)の部分では、Rは、C2〜6アルカンジイル、および−[(CHR−X−](CHR−から選択され得る。
式(2)の部分では、Rは、−[(CHR−X−](CHR−であり得、XはOであり得るか、またはXはSであり得る。
式(2)の部分では、Rは、−[(CHR−X−](CHR−であり得、pは2であり得、rは2であり得、qは1であり得、XはSであり得るか;またはpは2であり得、qは2であり得、rは2であり得、XはOであり得るか;またはpは2であり得、rは2であり得、qは1であり得、XはOであり得る。
式(2)の部分では、Rは、−[(CHR−X−](CHR−であり得、各Rは、水素であり得るか、または少なくとも1つのRは、メチルであり得る。
式(2)の部分では、Rは、−[(CH−X−](CH−であり得、各Xは、独立して、OおよびSから選択され得る。式(2)の部分では、Rは、−[(CH−X−](CH−であり得、各XはOであり得るか、または各XはSであり得る。
式(2)の部分では、Rは、−[(CH−X−](CH−であり得、pは2であり得、XはOであり得、qは2であり得、rは2であり得、Rはエタンジイルであり得、mは2であり得、nは9であり得る。
式(2)の部分では、各Rは、1,8−ジメルカプト−3,6−ジオキサオクタン(DMDO;2,2−(エタン−1,2−ジイルビス(スルファニル))ビス(エタン−1−チオール))から誘導され得るか、または各Rは、ジメルカプトジエチルスルフィド(DMDS;2,2’−チオビス(エタン−1−チオール))およびこれらの組み合わせから誘導され得る。
式(2)の部分では、各pは、独立して、2、3、4、5、および6から選択され得る。各pは、同じであり得、2、3、4、5、または6であり得る。
式(2)の部分では、各qは、独立して、1、2、3、4、または5であり得る。各qは、同じであり得、1、2、3、4、または5であり得る。
式(2)の部分では、各rは、独立して、2、3、4、5、6、7、8、9、または10であり得る。各rは、同じであり得、2、3、4、5、6、7、8、9、または10であり得る。
式(2)の部分では、各rは、独立して、2〜4、2〜6、または2〜8の整数であり得る。
式(2)の部分では、各Aは、ジビニルエーテルなどのポリビニルエーテルから誘導され得る。ジビニルエーテルは、式(3)の構造を有するジビニルエーテルを含み得る。
式(3)のジビニルエーテルでは、mは、0〜50、例えば、0〜40、0〜20、0〜10、1〜50、1〜40、1〜20、1〜10、2〜50、2〜40、2〜20、または2〜10の整数であり得る。
式(3)のジビニルエーテルでは、各Rは、独立して、C2〜10n−アルカンジイル基、C3〜6分岐アルカンジイル基、および−[(CH−X−](CH−基から選択され得る。
式(3)のジビニルエーテルでは、各Rは、独立して、C2〜10n−アルカンジイル基、例えば、メタンジイル、エタンジイル、n−プロパンジイル、またはn−ブタンジイルであり得る。
式(3)のジビニルエーテルでは、各Rは、独立して、−[(CH−X−](CH−基を含み得、式中、各Xは、OまたはSであり得る。
式(3)のジビニルエーテルでは、各Rは、独立して、−[(CH−X−](CH−基を含み得る。
式(3)のジビニルエーテルでは、各mは、独立して、1〜3の整数であり得る。各mは、同じであり得、1、2、または3であり得る。
式(3)のジビニルエーテルでは、各Rは、独立して、C2〜10n−アルカンジイル基、C3〜6分岐アルカンジイル基、および−[(CH−X−](CH−基から選択され得る。
式(3)のジビニルエーテルでは、各Rは、独立して、C2〜10n−アルカンジイル基であり得る。
式(3)のジビニルエーテルでは、各Rは、独立して、−[(CH−X−](CH−基であり得、式中、各Xは、OまたはSであり得る。
式(3)のジビニルエーテルでは、各Rは、独立して、−[(CH−X−](CH−であり得、式中、各Xは、OまたはSであり得、各pは、独立して、2、3、4、5、および6であり得る。
式(3)のジビニルエーテルでは、各pは、同じであり得、2、3、4、5、または6であり得る。
式(3)のジビニルエーテルでは、各Rは、独立して、−[(CH−X−](CH−基であり得、式中、各Xは、OまたはSであり得、各qは、独立して、1、2、3、4、または5であり得る。
式(3)のジビニルエーテルでは、各qは、同じであり得、1、2、3、4、または5であり得る。
式(3)のジビニルエーテルでは、各Rは、独立して、−[(CH−X−](CH−基であり得、式中、各Xは、OまたはSであ得、各rは、独立して、2、3、4、5、6、7、8、9、または10であり得る。
式(3)のジビニルエーテルでは、各rは、同じであり得、2、3、4、5、6、7、8、9、または10であり得る。式(3)のジビニルエーテルでは、各rは、独立して、2〜4、2〜6、または2〜8の整数であり得る。
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)、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、テトラエチレングリコールジビニルエーテル、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、および上記のうちのいずれかの組み合わせが挙げられる。
ジビニルエーテルは、硫黄含有ジビニルエーテルを含み得る。好適な硫黄含有ジビニルエーテルの例は、例えば、2017年11月3日に出願されたPCT国際特許出願第PCT/US2017/59924号に開示され、それは、参照によりその全体が組み込まれる。
式(2)の部分を含むポリチオエーテルでは、各Aは、独立して、ポリアルケニル多官能化剤から誘導され得る。ポリアルケニル多官能化剤は、式(4)の構造を有し得、式中、zは、3、4、5、または6であり得る。
式(4)のポリアルケニル多官能化剤では、各R20は、独立して、C1〜10アルカンジイルから選択され得、各R20は、独立して、C1〜10ヘテロアルカンジイルから選択され得、各R20は、独立して、置換C1〜10アルカンジイルから選択され得、または各R20は、独立して、置換C1〜10ヘテロアルカンジイルから選択され得る。1つ以上の置換基は、例えば、−OH、=O、C1〜4アルキル、およびC1〜4アルコキシから選択され得る。1つ以上のヘテロ原子は、例えば、O、S、およびこれらの組み合わせから選択され得る。
好適なポリアルケニル多官能化剤の例としては、トリアリルシアヌレート(TAC)、トリアリルイソシアヌレート(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−プロプ−2−エトキシ−1,3,5−トリス(プロプ−2−エニル)ベンゼン、1,3,5−トリス(プロプ−2−エニル)−1,3,5−トリアジナン−2,4−ジオン、および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、ならびに上記のうちのいずれかの組み合わせが挙げられる。
式(2)の部分を含むポリチオエーテルでは、ジビニルエーテルから誘導された部分と、ポリアルケニル多官能化剤から誘導された部分とのモル比は、例えば、0.9:1〜0.999:1、0.95:1〜0.99:1、または0.96:1〜0.99:1であり得る。
式(2)の部分を含むポリチオエーテルでは、各Rは、−(CH−O−(CH−O−(CH−であり得、各Rは、−(CH−であり得、mは、1〜4の整数であり得る。
式(2)の部分を含むポリチオエーテルでは、Rは、ジエチレングリコールジビニルエーテルなどのジビニルエーテル、トリアリルシアヌレートなどのポリアルケニル多官能化剤、またはこれらの組み合わせから誘導され得る。
式(2)の部分を含むポリチオエーテルでは、各Aは、独立して、式(3a)の部分および式(4a)の部分から選択され得、
−(CH−O−(R−O)−(CH− (3a)
{−R20−(CH−}{−R20−(CH−S−[−R−S−A−S−S−R−S−}z−2 (4a)
式中、m、R、R、R20、A、B、およびzは、式(2)〜(4)において定義された通りである。
式(2)の部分を含むポリチオエーテルでは、
各Rは、−(CH−O−(CH−O−(CH−であり得、
各Rは、−(CH−であり得、
mは、1〜4の整数であり得、
多官能化剤であるB(−R20−CH=CHは、トリアリルシアヌレートを含み、式中、zは、3であり、各R20は、−O−CH−である。
式(2)の部分を含むポリチオエーテルは、チオール末端化され得る。
チオール末端ポリチオエーテルは、式(2a)のチオール末端ポリチオエーテルを含み得、
HS−R−[S−A−S−R−]−SH (2a)
式中、
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、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、および−[(CHR−X−](CHR−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、独立して、水素およびメチルから選択され、
各Xは、独立して、O、S、S−S、およびNRから選択され、式中、Rは、水素およびメチルから選択され、
各Aは、独立して、式(3)のポリビニルエーテルから誘導された部分、または式(4)のポリアルケニル多官能化剤から誘導された部分であり、
CH=CH−O−(R−O)−CH=CH (3)
(−R20−CH=CH (4)
式中、
各Rは、独立して、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、および−[(CHR−X−](CHR−から選択され、式中、p、q、r、R、およびXは、Rについて定義された通りであり、
mは、0〜50の整数であり、
は、z価のポリアルケニル多官能化剤であるB(−R20−CH=CHのコアを表し、式中、
zは、3〜6の整数であり、
各R20は、独立して、C1〜10アルカンジイル、C1〜10ヘテロアルカンジイル、置換C1〜10アルカンジイル、および置換C1〜10ヘテロアルカンジイルから選択される。
式(2a)のチオール末端ポリチオエーテルでは、Rは、C2〜10アルカンジイルであり得る。
式(2a)のチオール末端ポリチオエーテルでは、Rは、−[(CHR−X−](CHR−であり得る。
式(2a)のチオール末端ポリチオエーテルでは、Xは、OおよびSから選択され得、したがって、式(2a)における−[(CHR−X−](CHR−は、−[(CHR−O−](CHR−または−[(CHR−S−](CHR−であり得る。Pおよびrは等しくてもよく、例えば、pおよびrは、両方とも2であり得る。
式(2a)のチオール末端ポリチオエーテルでは、Rは、C2〜6アルカンジイルおよび−[(CHR−X−](CHR−から選択され得る。
式(2a)のチオール末端ポリチオエーテルでは、Rは、−[(CHR−X−](CHR−であり得、XはOであり得るか、またはXはSであり得る。
式(2a)のチオール末端ポリチオエーテルでは、Rは、−[(CHR−X−](CHR−であり得、pは2であり得、rは2であり得、qは1であり得、XはSであり得るか;またはpは2であり得、qは2であり得、rは2であり得、XはOであり得るか;またはpは2であり得、rは2であり得、qは1であり得、XはOであり得る。
式(2a)のチオール末端ポリチオエーテルでは、Rは、−[(CHR−X−](CHR−であり得、各Rは、水素であり得るか、または少なくとも1つのRは、メチルであり得る。
式(2a)のチオール末端ポリチオエーテルでは、Rは、−[(CH−X−](CH−であり得、式中、各Xは、独立して、OおよびSから選択され得る。式(2a)のチオール末端ポリチオエーテルでは、Rは、−[(CH−X−](CH−であり得、各XはOであり得るか、または各XはSであり得る。
式(2a)のチオール末端ポリチオエーテルでは、Rは、−[(CH−X−](CH−であり得、式中、pは2であり得、XはOであり得、qは2であり得、rは2であり得、Rはエタンジイルであり得、mは2であり得、nは9であり得る。
式(2a)のチオール末端ポリチオエーテルでは、各Rは、1,8−ジメルカプト−3,6−ジオキサオクタン(DMDO;2,2−(エタン−1,2−ジイルビス(スルファニル))ビス(エタン−1−チオール))から誘導され得るか、または各Rは、ジメルカプトジエチルスルフィド(DMDS;2,2’−チオビス(エタン−1−チオール))およびこれらの組み合わせから誘導され得る。
式(2a)のチオール末端ポリチオエーテルでは、各pは、独立して、2、3、4、5、および6から選択され得る。各pは、同じであり得、2、3、4、5、または6であり得る。
式(2a)のチオール末端ポリチオエーテルでは、各qは、独立して、1、2、3、4、または5であり得る。各qは、同じであり得、1、2、3、4、または5であり得る。
式(2a)のチオール末端ポリチオエーテルでは、各rは、独立して、2、3、4、5、6、7、8、9、または10であり得る。各rは、同じであり得、2、3、4、5、6、7、8、9、または10であり得る。
式(2a)のチオール末端ポリチオエーテルでは、各rは、独立して、2〜4、2〜6、または2〜8の整数であり得る。
式(2a)のチオール末端ポリチオエーテルでは、各Aは、独立して、式(3a)の部分および式(4a)の部分から選択され得、
−(CH−O−(R−O)−(CH− (3a)
{−R20−(CH−}{−R20−(CH−S−[−R−S−A−S−]−R−S−}z−2 (4a)
式中、m、R、R、R20、A、n、B、およびzは、式(2)〜(4)において定義された通りである。
式(2a)のチオール末端ポリチオエーテルでは、ポリビニルエーテル、例えば、ジビニルエーテルから誘導された部分と、ポリアルケニル多官能化剤から誘導された部分とのモル比は、例えば、200:1、150:1、100:1、50:1、または25:1であり得る。
様々な方法が、式(2)のチオール末端ポリチオエーテルを調製するために使用され得る。好適なチオール末端ポリチオエーテルの例、およびそれらの生成方法は、例えば、米国特許第6,172,179号の実施例1に記載されている。かかるチオール末端ポリチオエーテルは、二官能性、すなわち、2つの末端チオール基を有する線形ポリチオエーテルであり得るか、または多官能性、すなわち、3つ以上の末端チオール基を有する分岐ポリチオエーテルであり得る。
チオール末端ポリチオエーテルは、チオール末端ポリチオエーテルが、同じまたは異なる官能価を有し得る、異なるチオール末端ポリチオエーテルの混合物を含み得る。チオール末端ポリチオエーテルまたはチオール末端ポリチオエーテルの組み合わせは、例えば、2〜6、2〜4、2〜3、2.05〜2.8、もしくは2.05〜2.5、または例えば、2.05〜3、例えば、2.1〜2.8、もしくは2.1〜2.6の平均官能価を有し得る。例えば、チオール末端ポリチオエーテルは、二官能性チオール末端ポリチオエーテル、三官能性チオール末端ポリチオエーテル、またはこれらの組み合わせを含み得る。
チオール末端ポリチオエーテルは、ポリチオールと、ジビニルエーテルなどのジエンとを反応させることによって調製され得、ポリチオエーテルを調製するために使用される反応物のそれぞれの量が選択されて、末端チオール基を得ることができる。したがって、場合によっては、(n+1などの、nまたは>n)モルの、ジチオールまたは少なくとも2つの異なるジチオールの組み合わせなどのポリチオール、および0.1×nモル〜0.8×nモルなどの0.05×nモル〜1×nモルの、チオール末端多官能化剤は、(n)モルのジビニルエーテルなどのジエン、または2つの異なるジビニルエーテルの組み合わせなどの少なくとも2つのジエンの組み合わせと反応し得る。チオール末端多官能化剤は、例えば、2〜6、2〜4、2〜3、2.05〜2.8、もしくは2.05〜2.5、または例えば、2.05〜3、例えば、2.1〜2.8、もしくは2.1〜2.6の平均チオール官能価を有するチオール末端ポリチオエーテルを提供するのに十分な量で、反応混合物中に存在し得る。
チオール末端ポリチオエーテルを調製するために使用される反応は、フリーラジカル触媒によって触媒作用され得る。好適なフリーラジカル触媒としては、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化合物、ベンゾイル過酸化物およびtert−ブチル過酸化物などの有機過酸化物、ならびに過酸化水素などの無機過酸化物が挙げられる。反応はまた、ラジカル開始剤/光増感剤の有無にかかわらず、紫外線の照射によっても実施され得る。無機塩基または有機塩基のいずれか、例えばトリエチルアミンを使用したイオン触媒法も使用され得る。
好適なチオール末端ポリチオエーテルは、ジビニルエーテルまたはジビニルエーテルの組み合わせを、過剰なジチオールまたはジチオールおよび/もしくはポリチオールの組み合わせと反応させることによって生成され得る。
チオール末端ポリチオエーテルは、反応物の反応生成物を含み得、反応物は、
(a)式(5)のジチオールであって、
HS−R−SH (5)
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、および−[(CHR−X−](CHR−から選択され、
各Rは、独立して、水素およびメチルから選択され、
各Xは、独立して、O、S、S−S、およびNRから選択され、式中、Rは、水素およびメチルから選択され、
pは、2〜6の整数であり、
qは、1〜5の整数であり、
rは、2〜10の整数である、ジチオールと、
(b)式(3)のジビニルエーテルであって、
CH=CH−O−(R−O−)CH=CH (3)
式中、
各Rは、独立して、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、および−[(CHR−X−](CHR−から選択され、式中、p、q、r、R、およびXは、本明細書に定義された通りであり、
mは、0〜50の整数である、ジビニルエーテルと、を含む。
反応物は、(c)多官能性化合物であるB(−R20−CH=CHなどの多官能性化合物をさらに含み得、式中、B、R20、およびzは、式4において定義された通りである。
式(5)のジチオールでは、Rは、C2〜10アルカンジイルであり得る。
式(5)のジチオールでは、Rは、−[(CHR−X−](CHR−であり得る。
式(5)のジチオールでは、Xは、OおよびSから選択され得、したがって、式(5)における−[(CHR−X−](CHR−は、−[(CHR−O−](CHR−または−[(CHR−S−](CHR−であり得る。Pおよびrは等しくてもよく、例えば、pおよびrは、両方とも2であり得る。
式(5)のジチオールでは、Rは、C2〜6アルカンジイル、および−[(CHR−X−](CHR−から選択され得る。
式(5)のジチオールでは、Rは、−[(CHR−X−](CHR−であり得、XはOであり得るか、またはXはSであり得る。
式(5)のジチオールでは、式中、Rは、−[(CHR−X−](CHR−であり得、pは2であり得、rは2であり得、qは1であり得、XはSであり得るか;またはpは2であり得、qは2であり得、rは2であり得、XはOであり得るか;またはpは2であり得、rは2であり得、qは1であり得、XはOであり得る。
式(5)のジチオールでは、式中、Rは、−[(CHR−X−](CHR−であり得、各Rは、水素であり得るか、または少なくとも1つのRは、メチルであり得る。
式(5)のジチオールでは、Rは、−[(CH−X−](CH−であり得、各Xは、独立して、OおよびSから選択され得る。式(5)のジチオールでは、Rは、−[(CH−X−](CH−であり得、各XはOであり得るか、または各XはSであり得る。
式(5)のジチオールでは、Rは、−[(CH−X−](CH−であり得、式中、pは2であり得、XはOであり得、qは2であり得、rは2であり得、Rはエタンジイルであり得、mは2であり得、nは9であり得る。
式(5)のジチオールでは、各Rは、1,8−ジメルカプト−3,6−ジオキサオクタン(DMDO;2,2−(エタン−1,2−ジイルビス(スルファニル))ビス(エタン−1−チオール))から誘導され得るか、または各Rは、ジメルカプトジエチルスルフィド(DMDS;2,2’−チオビス(エタン−1−チオール))およびこれらの組み合わせから誘導され得る。
式(5)のジチオールでは、各pは、独立して、2、3、4、5、および6から選択され得る。各pは、同じであり得、2、3、4、5、または6であり得る。
式(5)のジチオールでは、各qは、独立して、1、2、3、4、または5であり得る。各qは、同じであり得、1、2、3、4、または5であり得る。
式(5)のジチオールでは、各rは、独立して、2、3、4、5、6、7、8、9、または10であり得る。各rは、同じであり得、2、3、4、5、6、7、8、9、または10であり得る。
式(5)のジチオールでは、各rは、独立して、2〜4、2〜6、または2〜8の整数であり得る。
式(3)のジビニルエーテルでは、mは、0〜50、例えば、0〜40、0〜20、0〜10、1〜50、1〜40、1〜20、1〜10、2〜50、2〜40、2〜20、または2〜10の整数であり得る。
式(3)のジビニルエーテルでは、各Rは、独立して、C2〜10n−アルカンジイル基、C3〜6分岐アルカンジイル基、および−[(CH−X−](CH−基から選択され得る。
式(3)のジビニルエーテルでは、各Rは、独立して、C1〜10n−アルカンジイル基、例えば、メタンジイル、エタンジイル、n−プロパンジイル、またはn−ブタンジイルであり得る。
式(3)のジビニルエーテルでは、各Rは、独立して、C2〜10n−アルカンジイル基、例えば、エタンジイル、n−プロパンジイル、またはn−ブタンジイルであり得る。
式(3)のジビニルエーテルでは、各Rは、独立して、−[(CH−X−](CH−基を含み得、式中、各Xは、OまたはSであり得る。
式(3)のジビニルエーテルでは、各Rは、独立して、−[(CH−X−](CH−基を含み得、式中、各Xは、Oである。
式(3)のジビニルエーテルでは、各mは、独立して、1〜3の整数であり得る。各mは、同じであり得、1、2、または3であり得る。
式(3)のジビニルエーテルでは、各Rは、独立して、C2〜10n−アルカンジイル基、C3〜6分岐アルカンジイル基、および−[(CH−X−](CH−基から選択され得る。
式(3)のジビニルエーテルでは、各Rは、独立して、−[(CH−X−](CH−基であり得、式中、各Xは、OまたはSであり得、各pは、独立して、2、3、4、5、および6であり得る。
式(3)のジビニルエーテルでは、各pは、同じであり得、2、3、4、5、または6であり得る。
式(3)のジビニルエーテルでは、各Rは、独立して、−[(CH−X−](CH−基であり得、式中、各Xは、OまたはSであり得、各qは、独立して、1、2、3、4、または5であり得る。
式(3)のジビニルエーテルでは、各qは、同じであり得、1、2、3、4、または5であり得る。
式(3)のジビニルエーテルでは、各Rは、独立して、−[(CH−X−](CH−基であり得、式中、各Xは、OまたはSであり得、各rは、独立して、2、3、4、5、6、7、8、9、または10であり得る。
式(3)のジビニルエーテルでは、各rは、同じであり得、2、3、4、5、6、7、8、9、または10であり得る。式(3)のジビニルエーテルでは、各rは、独立して、2〜4、2〜6、または2〜8の整数であり得る。
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)、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、テトラエチレングリコールジビニルエーテル、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、および上記のうちのいずれかの組み合わせが挙げられる。
チオール末端ポリチオエーテルの調製での使用に好適なジチオールとしては、式(5)の構造を有するものが挙げられ、
HS−R−SH (5)
式中、R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、および−[(CHR−X−](CHR−から選択され得、式中、各Rは、独立して、水素およびメチルから選択され得、各Xは、独立して、O、S、S−S、およびNRから選択され得、式中、Rは、水素およびメチルから選択され、pは、2〜6の整数であり、qは、1〜5の整数であり、rは、2〜10の整数である。
好適なジチオールの例としては、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、および上記のうちのいずれかの組み合わせが挙げられる。
ジチオールは、C1〜6アルキル、C1〜6アルコキシ、またはヒドロキシル基を含む1つ以上のペンデント基を有し得る。好適なアルキルペンダント基としては、例えば、C1〜6線形アルキル、C3〜6分岐アルキル、シクロペンチル、およびシクロヘキシルが挙げられる。
好適なジチオールの他の例としては、ジメルカプトジエチルスルフィド(DMDS)(式(5)では、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(5)では、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)、および1,5−ジメルカプト−3−オキサペンタン(式(5)では、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。炭素骨格中のヘテロ原子およびメチル基などのペンデントアルキル基の両方を含むジチオールを使用することも可能である。かかるジチオールとしては、例えば、HS−CHCH(CH)−S−CHCH−SH、HS−CH(CH)CH−S−CHCH−SHなどのメチル置換DMDS、ならびにHS−CHCH(CH)−S−CH(CH)CH−SH、およびHS−CH(CH)CH−S−CHCH(CH)−SHなどのジメチル置換DMDSが挙げられる。
スルフィド基S−Sを有するジチオールの例としては、2−(スルファニルメチルジスルファニル)エタンジオール、ビス(メルカプトメチル)過硫化物、および2−(2−スルファニルエチルジスルファニル)エタンチオールが挙げられる。
チオール末端ポリチオエーテルプレポリマーを調製するための好適なジビニルエーテルとしては、例えば、式(3)のジビニルエーテルが挙げられ、
CH=CH−O−(R−O−)CH=CH (3)
式中、各Rは、独立して、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、および−[(CHR−X−](CHR−から選択され、式中、各Rは、独立して、水素およびメチルから選択され得、各Xは、独立して、O、S、S−S、およびNRから選択され得、式中、Rは、水素およびメチルから選択され得、pは、2〜6の整数であり得、qは、1〜5の整数であり得、rは、2〜10の整数であり得る。
好適なジビニルエーテルとしては、例えば、少なくとも1つのオキシアルカンジイル基、−R−O−、例えば、1〜4個のオキシアルカンジイル基を有する化合物、例えば、式(3)のmが、1〜4の整数である化合物が挙げられる。式(3)の変数mは、2〜4の範囲の整数であり得る。1分子当たりのオキシアルカンジイル単位の数について、非整数平均値を特徴とする市販のジビニルエーテル混合物を用いることも可能である。したがって、式(3)のmはまた、0〜10.0、例えば、1.0〜10.0、1.0〜4.0、または2.0〜4.0などの有理数の値を取り得る。
好適な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(3)のRは、エタンジイルであり、mは1である)、ブタンジオールジビニルエーテル(BD−DVE)(式(4)のRは、ブタンジイルであり、mは1である)、ヘキサンジオールジビニルエーテル(HD−DVE)(式(3)のRは、ヘキサンジイルであり、mは1である)、ジエチレングリコールジビニルエーテル(DEG−DVE)(式(3)のRは、エタンジイルであり、mは2である)、トリエチレングリコールジビニルエーテル(式(3)のRは、エタンジイルであり、mは3である)、テトラエチレングリコールジビニルエーテル(式(3)のRは、エタンジイルであり、mは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、トリメチロールプロパントリビニルエーテルなどのトリビニルエーテルモノマー、ペンタエリスリトールテトラビニルエーテルなどの四官能性エーテルモノマー、および2つ以上のかかるポリビニルエーテルモノマーの組み合わせが挙げられる。ポリビニルエーテルは、アルキル基、ヒドロキシル基、アルコキシ基、またはアミン基を含み得る1つ以上のペンダント基を有し得る。
式(3)のRが、C3〜6分岐アルカンジイルであるジビニルエーテルは、ポリヒドロキシル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。この種類のジビニルエーテルの例としては、式(3)のRが、−CH(−CH)−、またはアルキル置換エタンジイルなどのアルキル置換メタンジイル基である化合物が挙げられる。
式(3)の2種類以上のジビニルエーテルが使用され得る。したがって、式(5)の2つのジチオールおよび式(3)の1つのジビニルエーテル、式(5)の1つのジチオールおよび式(3)の2つのジビニルエーテル、式(5)の2つのジチオールおよび式(3)の2つのジビニルエーテル、ならびに式(5)および式(3)の一方または両方の3つ以上の化合物を使用して、様々なチオール末端ポリチオエーテルを生成し得る。
ジビニルエーテル(複数可)は、例えば、20モルパーセント〜50モルパーセント未満のチオール末端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、または30モルパーセント〜50モルパーセント未満を含み得る。
相対量のジチオールおよびジビニルエーテルを選択して、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提供し得る。したがって、式(5)のジチオールまたは式(5)の少なくとも2つの異なるジチオールの混合物は、チオール基とアルケニル基とのモル比が、1.1:1.0〜2.0:1.0などの1:1を超えるような相対量で、式(3)のジビニルエーテルまたは式(3)の少なくとも2つの異なるジビニルエーテルの混合物と反応し得る。
ジチオールとジビニルエーテルとの間の反応、および/またはポリチオールとポリビニルエーテルとの間の反応は、フリーラジカル触媒、イオン触媒、または紫外線照射によって触媒作用され得る。好適なフリーラジカル触媒としては、例えば、アゾ(ビス)イソブチロニトリル(AIBN)を含むアゾビスニトリルなどのアゾ化合物、ベンゾイル過酸化物およびtert−ブチル過酸化物などの有機過酸化物、ならびに過酸化水素などの無機過酸化物が挙げられる。ある特定の反応では、触媒は酸性化合物または塩基性化合物を含まず、分解時に酸性化合物または塩基性化合物を生成しない。好適なフリーラジカル触媒の例としては、例えば、Vazo(登録商標)−57(Du Pont)、Vazo(登録商標)−64(Du Pont)、Vazo(登録商標)−67(Du Pont)、V−70(登録商標)(Wako Specialty Chemicals)、およびV−65B(登録商標)(Wako Specialty Chemicals)として市販されている、置換アゾニトリル化合物などのアゾ型触媒が挙げられる。他の好適なフリーラジカル触媒の例としては、アルキル過酸化物、例えばtert−ブチルペル過酸化物が挙げられる。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実施され得る。
チオール末端ポリチオエーテルは、少なくとも1つの式(5)のジチオールと少なくとも1つの式(3)のジビニルエーテルとを組み合わせ、続いて適切な触媒を添加し、例えば70℃〜90℃などの30℃〜120℃の範囲内の温度で、例えば2時間〜6時間などの2時間〜24時間の間、反応を実施することによって調製され得る。
チオール末端ポリチオエーテルプレポリマーは、2.0を超える平均チオール官能価を有する多官能性ポリチオエーテルを含み得る。2のチオール官能価を有するポリチオエーテルでは、各Aは、ジビニルエーテルから誘導され得る。2を超えるチオール官能価を有するポリチオエーテルでは、A部分の少なくとも一部は、3〜6のアルケニル官能価などの2を超えるアルケニル官能価を有する部分から誘導される。2を超えるチオール官能価を有するポリチオエーテルでは、A部分の少なくとも一部は、式(4)の構造を有するポリアルケニル多官能化剤などのポリアルケニル多官能化剤から誘導され、
(−R20−CH=CH (4)
式中、
は、z価のポリアルケニル多官能化剤であるB{−R20−CH=CHのコアを表し、
zは、3〜6の整数であり、
各R20は、独立して、C1〜10アルカンジイル、C1〜10ヘテロアルカンジイル、置換C1〜10アルカンジイル、および置換C1〜10ヘテロアルカンジイルから選択される。
チオール末端ポリチオエーテルプレポリマーは、2を超える平均チオール官能価、例えば、2.05および3の範囲内の平均値、2.05〜6、2.05〜4、2.05〜3、2.05〜2.8、もしくは2.05〜2.5の範囲内の平均チオール官能価、または例えば、2.05〜3、例えば2.1〜2.8、もしくは2.1〜2.6の範囲内の平均チオール官能価、を有し得る。
式(2a)のチオール末端ポリチオエーテルでは、
各Rは、−(CH−O−(CH−O−(CH−であり得、
各Rは、−(CH−であり得、
mは、1〜4の整数であり得、
多官能化剤であるB(−R20−CH=CHは、トリアリルシアヌレートを含み得、式中、zは、3であり、各R20は、−O−CH−である。
かかる多官能性チオール末端プレポリマーの調製での使用に好適な多官能化剤としては、三官能化剤、すなわち、構造B(−V)を有する化合物が挙げられ、式中、zは3であり、Bは多官能化剤のコアであり、Vは有機部分であり、これは、例えば、チオールまたはアルケニル基で末端化され得る。好適な三官能化剤としては、例えば、参照によりその全体が組み込まれる米国特許出願公開第2010/0010133号に開示されている、トリアリルシアヌレート(TAC)、1,2,3−プロパントリチオール、イソシアヌレート含有トリチオール、およびそれらの組み合わせ、ならびに例えば、参照によりその全体が組み込まれる米国特許第7,858,703号に開示されているイソシアヌレートが挙げられる。他の有用な多官能化剤としては、トリメチロールプロパントリビニルエーテル、ならびにそれらの各々が、参照によりその全体が組み込まれる米国特許第4,366,307号、同第4,609,762号、および同第5,225,472号に記載されているポリチオールが挙げられる。多官能化剤の混合物も使用され得る。結果として、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は、広範囲の平均官能価を有し得る。例えば、三官能化剤は、チオール基と反応し得る基の、2.1〜2.6などの2.05〜2.9の平均官能価を提供し得る。より広い範囲の平均官能価は、四官能性またはより高い官能価の多官能化剤を使用することによって達成され得る。官能価はまた、当業者によって理解されるように、化学量論などの要因によっても決定され得る。
チオール末端ポリチオエーテルは、室温で液体であり得、例えば、−20℃未満、−30℃未満、または−40℃未満のガラス転移温度Tを有し得、ここで、ガラス転移温度Tは、1Hzの周波数、20ミクロンの振幅、および−80℃〜25℃の温度傾斜を用いて、TA Instruments Q800装置を使用して動的機械分析(DMA)によって決定され、Tは、タンδ曲線のピークとして特定される。
チオール末端ポリチオエーテルは、例えば、ブルックフィールドCAP2000粘度計、No.6スピンドルを使用して、300rpmの速度、25℃の温度で測定された、20ポアズ〜500ポアズ(2Pa・秒〜50Pa・秒)、20ポアズ〜200ポアズ(2Pa・秒〜20Pa・秒)、または40ポアズ〜120ポアズ(4Pa・秒〜12Pa・秒)の範囲内の粘度を示し得る。
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の骨格は、ポリチオエーテルプレポリマーを使用して調製される、シーラントおよびコーティングの接着性、引張強度、伸び、紫外線耐性、硬度、および/または可撓性などの特性を改善するために変性され得る。例えば、接着促進基、酸化防止剤、金属配位子、および/またはウレタン結合は、ポリチオエーテルプレポリマーの骨格に組み込まれて、1つ以上の性能属性を改善し得る。骨格変性ポリチオエーテルプレポリマーの例は、例えば、米国特許第8,138,273号(ウレタン含有)、米国特許第9,540,540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)、米国特許第9,382,642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)、PCT国際特許出願第PCT/US2017/59924号(硫黄含有ジビニルエーテル)、および2017年8月8日に出願されたPCT国際特許出願第PCT/US2017/45871号(ウレタン含有)に開示されており、それらの各々は、参照によりその全体が組み込まれる。
チオール末端ポリチオエーテルは、例えば、250ダルトン〜20,000ダルトン、250ダルトン〜10,000ダルトン、500ダルトン〜9,000ダルトン、1,000ダルトン〜8,000ダルトン、または2,000ダルトン〜6,000ダルトンの数平均分子量を特徴とし得る。チオール末端ポリチオエーテルは、例えば、500ダルトン〜3,000ダルトン、500ダルトン〜2,000ダルトン、1,000ダルトン〜3,000ダルトン、1,250ダルトン〜2,750ダルトン、1,500ダルトン〜2,500ダルトン、または1,750ダルトン〜2,250ダルトンの数平均分子量を有し得る。
チオール末端ポリチオエーテルは、例えば、1〜20、または1〜5の多分散性(Mw/Mn、重量平均分子量/数平均分子量)を示し得る。
好適な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号に開示されており、それは、参照によりその全体が組み込まれる。チオール末端ポリチオエーテルは、Permapol(登録商標)P3.1E、Permapol(登録商標)L56086、またはこれらの組み合わせを含み得、それらの各々は、PPG Aerospace、Sylmar、CAから入手可能である。Permapol(登録商標)P3.1E、Permapol(登録商標)L56086は、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、ならびに式(2)の部分を含むチオール末端ポリチオエーテル、ならびに式(2a)および式2(b)のチオール末端ポリチオエーテルによって包含される。
式(2)の部分を含むポリチオエーテルは、ヒドロキシル末端化され得る。
ヒドロキシル末端ポリチオエーテルは、式(2b)のヒドロキシル末端ポリチオエーテルを含み得、
HO−R10−S−R−[S−A−S−R−]−S−R10−OH (2b)
式中、
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、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、および−[(CHR−X−](CHR−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、独立して、水素およびメチルから選択され、
各Xは、独立して、O、S、S−S、およびNRから選択され、式中、Rは、水素およびメチルから選択され、
各Aは、独立して、式(3)のポリビニルエーテルから誘導された部分、または式(4)のポリアルケニル多官能化剤から誘導された部分であり、
CH=CH−O−(R−O)−CH=CH (3)
(−R20−CH=CH (4)
式中、
各Rは、独立して、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、および−[(CHR−X−](CHR−から選択され、式中、p、q、r、R、およびXは、Rについて定義された通りであり、
mは、0〜50の整数であり、
は、z価のポリアルケニル多官能化剤であるB(−R20−CH=CHのコアを表し、
zは、3〜6の整数であり、
各R20は、独立して、C1〜10アルカンジイル、C1〜10ヘテロアルカンジイル、置換C1〜10アルカンジイル、および置換C1〜10ヘテロアルカンジイルから選択され、
10は、ヒドロキシル基、およびチオール基と反応する基を含む化合物の反応から誘導された部分である。
式(2b)のヒドロキシル末端ポリチオエーテルでは、Rは、C2〜10アルカンジイルであり得る。
式(2b)のヒドロキシル末端ポリチオエーテルでは、Rは、−[(CHR−X−](CHR−であり得る。
式(2b)のヒドロキシル末端ポリチオエーテルでは、Xは、OおよびSから選択され得、したがって、式(2b)における−[(CHR−X−](CHR−は、−[(CHR−O−](CHR−または−[(CHR−S−](CHR−であり得る。Pおよびrは等しくてもよく、例えば、pおよびrは、両方とも2であり得る。
式(2b)のヒドロキシル末端ポリチオエーテルでは、Rは、C2〜6アルカンジイル、および−[(CHR−X−](CHR−から選択され得る。
式(2b)のヒドロキシル末端ポリチオエーテルでは、Rは、−[(CHR−X−](CHR−であり得、XはOであり得るか、またはXはSであり得る。
式(2b)のヒドロキシル末端ポリチオエーテルでは、式中、Rは、−[(CHR−X−](CHR−であり得、pは2であり得、rは2であり得、qは1であり得、XはSであり得るか;またはpは2であり得、qは2であり得、rは2であり得、XはOであり得るか;またはpは2であり得、rは2であり得、qは1であり得、XはOであり得る。
式(2b)のヒドロキシル末端ポリチオエーテルでは、式中、Rは、−[(CHR−X−](CHR−であり得、各Rは、水素であり得るか、または少なくとも1つのRは、メチルであり得る。
式(2b)のヒドロキシル末端ポリチオエーテルでは、Rは、−[(CH−X−](CH−であり得、式中、各Xは、独立して、OおよびSから選択され得る。式(2b)のヒドロキシル末端ポリチオエーテルでは、Rは、−[(CH−X−](CH−であり得、各XはOであり得るか、または各XはSであり得る。
式(2b)のヒドロキシル末端ポリチオエーテルでは、Rは、−[(CH−X−](CH−であり得、pは2であり得、XはOであり得、qは2であり得、rは2であり得、Rはエタンジイルであり得、mは2であり得、nは9であり得る。
式(2b)のヒドロキシル末端ポリチオエーテルでは、各Rは、1,8−ジメルカプト−3,6−ジオキサオクタン(DMDO;2,2−(エタン−1,2−ジイルビス(スルファニル))ビス(エタン−1−チオール))から誘導され得るか、または各Rは、ジメルカプトジエチルスルフィド(DMDS;2,2’−チオビス(エタン−1−チオール))およびこれらの組み合わせから誘導され得る。
式(2b)のヒドロキシル末端ポリチオエーテルでは、各pは、独立して、2、3、4、5、および6から選択され得る。各pは、同じであり得、2、3、4、5、または6であり得る。
式(2b)のヒドロキシル末端ポリチオエーテルでは、各qは、独立して、1、2、3、4、または5であり得る。各qは、同じであり得、1、2、3、4、または5であり得る。
式(2b)のヒドロキシル末端ポリチオエーテルでは、各rは、独立して、2、3、4、5、6、7、8、9、または10であり得る。各rは、同じであり得、2、3、4、5、6、7、8、9、または10であり得る。
式(2b)のヒドロキシル末端ポリチオエーテルでは、各rは、独立して、2〜4、2〜6、または2〜8の整数であり得る。
式(2b)のヒドロキシル末端ポリチオエーテルでは、各Aは、独立して、式(3a)の部分および式(4a)の部分から選択され得、
−(CH−O−(R−O)−(CH− (3a)
{−R20−(CH−}{−R20−(CH−S−[−R−S−A−S−]n1−R−S−R10−OH}z−2 (4a)
式中、m、R、R、R10、R20、z、およびBは、式(2)〜(4)について定義された通りであり、n1は、0〜60、例えば、0〜40、1〜40、または1〜20などの整数である。
式(2b)のヒドロキシル末端ポリチオエーテルでは、各R10は、ヒドロキシル基、およびチオール基と反応する基を含む化合物の反応から誘導された部分である。チオール基と反応する基の例としては、アルケニル基、エポキシ基、イソシアネート基、およびマイケル受容体基が挙げられる。化合物は、ヒドロキシル基およびアルケニル基を含み得る。
ヒドロキシル基およびチオール基と反応する基を含む化合物は、式(6)の構造を有し得、
60−R70−OH (6)
式中、
60は、アルケニル、エポキシ、イソシアネート、およびマイケル受容体基から選択され、
70は、C2〜20アルカンジイル、C2〜20ヘテロアルカンジイル、置換C2〜20アルカンジイル、および置換C2〜20ヘテロアルカンジイルから選択される。
式(6)の化合物では、R70は、C2〜20アルカンジイル、C2〜20ヘテロアルカンジイル、置換C2〜20アルカンジイル、または置換C2〜20ヘテロアルカンジイルであり得る。1つ以上の置換基は、例えば、−OH、=O、C1〜4アルキル、およびC1〜4アルコキシから選択され得る。1つ以上のヘテロ原子は、OおよびSから選択され得る。
式(2b)のヒドロキシル末端ポリチオエーテルでは、各−R10−OHは、独立して、式(6a)の部分から選択され得、
−R60a−R70−OH (6a)
式中、
60aは、−(CH−、−CH−C(OH)−、−C(O)−NH−、およびマイケル受容体の残基から選択され、
70は、C2〜20アルカンジイル、C2〜20ヘテロアルカンジイル、置換C2〜20アルカンジイル、および置換C2〜20ヘテロアルカンジイルから選択される。
式(6a)の部分では、R70は、C2〜20アルカンジイル、C2〜20ヘテロアルカンジイル、置換C2〜20アルカンジイル、または置換C2〜20ヘテロアルカンジイルであり得る。1つ以上の置換基は、例えば、−OH、=O、C1〜4アルキル、およびC1〜4アルコキシから選択され得る。1つ以上のヘテロ原子は、OおよびSから選択され得る。
ヒドロキシル基、およびチオール基と反応する基を有する化合物は、ヒドロキシル官能性ビニルエーテルを含み得る。
ヒドロキシル基、およびチオール基と反応する基を有する化合物は、式(7)のヒドロキシル官能性ビニルエーテルを含み得、
CH=CH−O−[C(R−OH (7)
式中、
tは、2〜10の整数であり、
各Rは、独立して、水素およびC1〜6アルキルから選択される。
式(7)のヒドロキシル官能性ビニルエーテルでは、tは、例えば、2〜8、2〜6、または2〜4の整数であり得る。式(7)のヒドロキシル官能性ビニルエーテルでは、tは、例えば、2、3、4、5、6、7、8、9、または10であり得る。
式(7)のヒドロキシル官能性ビニルエーテルでは、各Rは、水素であり得る。
式(7)のヒドロキシル官能性ビニルエーテルでは、少なくとも1つのR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、またはtert−ブチルなどのC1〜6アルキルであり得る。
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、および上記のうちのいずれかの組み合わせが挙げられる。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であり得る。
式(2b)のヒドロキシル末端ポリチオエーテルでは、各−R10−OHは、式(7a)の部分であり得、
−(CH−O−[C(R−OH (7a)
式中、tは、2〜10の整数であり、各Rは、独立して、水素およびC1〜6アルキルから選択される。
式(2b)のヒドロキシル末端ポリチオエーテルでは、
各Rは、−(CH−O−(CH−O−(CH−であり得、
各Rは、−(CH−であり得、
mは、1〜4の整数であり得、
多官能化剤であるB(−R20−CH=CHは、トリアリルシアヌレートを含み得、式中、zは、3であり、各R20は、−O−CH−であり、
ヒドロキシル基およびチオール基と反応する基を有する化合物は、ヒドロキシル−ブチルビニルエーテルであり得、式中、tは4であり、各Rは水素であり、−R60a−R70−OHは、構造−(CH−O−(CH−OHを有する。
ヒドロキシル官能性ポリチオエーテルは、例えば、式(2a)のチオール末端ポリチオエーテルなどのチオール末端ポリチオエーテルを、ヒドロキシル基、および式(7)のヒドロキシルビニルエーテルなどのチオール基と反応する基を含む化合物と反応させることによって調製され得る。
ヒドロキシル末端ポリチオエーテルは、反応物の反応生成物を含み得、反応物は、
式(2a)のチオール末端ポリチオエーテルであって、
HS−R−[S−A−S−R−]−SH (2a)
式中、
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、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、および−[(CHR−X−](CHR−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、独立して、水素およびメチルから選択され、
各Xは、独立して、O、S、S−S、およびNRから選択され、式中、Rは、水素およびメチルから選択され、
各Aは、独立して、式(3)のポリビニルエーテルから誘導された部分、または式(4)のポリアルケニル多官能化剤から誘導された部分であり、
CH=CH−O−(R−O)−CH=CH (3)
(−R20−CH=CH (4)
式中、
各Rは、独立して、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、および−[(CHR−X−](CHR−から選択され、式中、p、q、r、R、およびXは、Rについて定義された通りであり、
mは、0〜50の整数であり、
は、z価のポリアルケニル多官能化剤であるB(−R20−CH=CHのコアを表し、式中、
zは、3〜6の整数であり、
各R20は、独立して、C1〜10アルカンジイル、C1〜10ヘテロアルカンジイル、置換C1〜10アルカンジイル、および置換C1〜10ヘテロアルカンジイルから選択される、チオール末端ポリチオエーテルと、
(b)ヒドロキシル基、およびチオール基と反応する基を有する化合物と、を含む。
ヒドロキシル末端ポリチオエーテルは、例えば、米国特許第9,518,197号の実施例2に記載されているように調製され得る。
好適なヒドロキシル末端ポリチオエーテルは、Permapol(登録商標)P3.1E、Permapol(登録商標)L56086またはこれらの組み合わせ(PPG Aerospace、Sylmar、CAから入手可能)などのチオール末端ポリチオエーテルを、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され得る。
チオール末端ポリチオエーテルおよびヒドロキシル末端ポリチオエーテルは、
ヨウ素滴定を使用して決定される場合、1,000ダルトン〜8,000ダルトンの範囲内の数平均分子量と、
ブルックフィールドCAP2000粘度計、スピンドル#6を使用して、25℃および300rpmで測定される場合、20ポイズ〜200ポイズ(0.2Pa・秒〜20Pa・秒)の範囲内の粘度と、
2.1〜2.6、または2.2〜2.5などの2.1〜2.85の範囲内の平均チオール官能価または平均ヒドロキシル官能価と、
ヨウ素滴定によって決定される場合、20〜50、25〜45、または30〜40の範囲内のメルカプタン数、または水酸化カリウム中和法によって決定される場合、例えば、20〜50、25〜45、または30〜40の範囲内のヒドロキシル数と、を特徴とし得る。
チオール末端ポリチオエーテルおよびヒドロキシル末端ポリチオエーテルは、例えば、1,200〜2,000、1,300〜1,900、1,400〜1,800、または1,500〜1,700のチオールまたはヒドロキシル当量を有し得る。
本開示の鎖延長ポリチオエーテルプレポリマーを調製するための好適なジイソシアネートとしては、例えば、脂肪族ジイソシアネート、脂環式脂肪族ジイソシアネート、芳香族ジイソシアネート、および上記のうちのいずれかの組み合わせが挙げられる。
ジイソシアネートは、剛直性ジイソシアネート、可撓性ジイソシアネート、またはこれらの組み合わせを含み得る。剛直性ジイソシアネートおよび可撓性ジイソシアネートという用語は、分子の相対的立体配座の自由度を指す。剛直性または硬質ジイソシアネートとは、立体配座自由度がないか、またはほとんどないジイソシアネートを指す。剛直性ジイソシアネートの例は、4,4’−メチレンジシクロヘキシルジイソシアネート(H12MDI)である。可撓性ジイソシアネートは、剛直性ジイソシアネートのものよりも大きい立体配座自由度を有する。H12MDIと比較して、可撓性ジイソシアネートの例は、イソホロンジイソシアネート(IPDI)である。テトラメチルキシレンジイソシアネート(TMXDI)は、可撓性ジイソシアネートの別の例である。
可撓性ジイソシアネートは、少なくとも部分的に線状構造を有するジイソシアネートを特徴とし得る。可撓性ジイソシアネートは、一般に、脂肪族ジイソシアネートを含む。好適な可撓性脂肪族ジイソシアネートの例としては、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート、1,5−ジイソシアナト−2−メチルペンタン、1,6−ジイソシアナト−2,2,4−トリメチルヘキサン、1,6−ジイソシアナト−2,4,4−トリメチルヘキサン、1,4−ジイソシアナトブタノン、トリ−メチル−ヘキサメチレンジイソシアネート、1,8−ジイソシアナトオクタン、1,12−ジイソシアナトドデカン、1,8−ジイソシアナト−2,4−ジメチルオクタン、およびTMXDIが挙げられる。TMXDIでは、イソシアネートは、芳香環に直接結合していない。
可撓性ジイソシアネートとしてはまた、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、1,3−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、1,4−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、トランス−1,4−シクロヘキシレンジイソシアネート、および2,4−ジイソシアナト−1−メチルシクロヘキサンなどの単一の芳香環または脂環式環を有するジイソシアネートも挙げられる。
剛直性ジイソシアネートは、2つの芳香環またはシクロアルカン環を含み得る。硬質ジイソシアネートの例としては、4,4−メチレンジシクロヘキシルジイソシアネートおよびビス(4−イソシアナトシクロヘキシル)メタンが挙げられる。
本開示によって提供されるポリウレタンプレポリマーを調製するための好適な脂肪族ジイソシアネートとしては、例えば、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、テトラメチルキシレンジイソシアネート(TMXDI)、4,4’−メチレンジシクロヘキシルジイソシアネート(H12MDI)、メチレンジフェニルジイソシアネート(MDI)、トルエンジイソシアネート(TDI)、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、ペンタン、1,5−ジイソシアナト−、および上記のうちのいずれかの組み合わせが挙げられる。
他の好適な脂肪族ジイソシアネートの例としては、1,5−ジイソシアナト−2−メチルペンタン、メチル−2,6−ジイソシアナトヘキサノエート、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−ジイソシアネート、2,4,4−トリメチルヘキサン1,6−ジイソシアネート、2,5(6)−ビス(イソシアナトメチル)シクロ[2.2.1.]ヘプタン、1,3,3−トリメチル−1−(イソシアナトメチル)−5−イソシアナトシクロヘキサン、1,8−ジイソシアナト−2,4−ジメチルオクタン、オクタヒドロ−4,7−メタノ−1H−インデンジメチルジイソシアネート、および1,1’−メチレンビス(4−イソシアナトシクロヘキサン)が挙げられる。
好適な脂環式脂肪族ジイソシアネートの例としては、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、1,4−シクロヘキシルジイソシアネート(CHDI)、メチルシクロヘキサンジイソシアネート、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、および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。
本開示によって提供されるポリウレタンプレポリマーを調製するための好適な脂環式ジイソシアネートの他の例としては、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート(TMDI)、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、1,1’−メチレン−ビス−(4−イソシアナトシクロヘキサン)、4,4’−メチレン−ビス−(シクロヘキシルジイソシアネート)(4,4−メチレンジシクロヘキシルジイソシアネート(H12MDI))、水素化トルエンジイソシアネート、4,4’−イソプロピリデン−ビス−(シクロヘキシルイソシアネート)、1,4−シクロヘキシルジイソシアネート(CHDI)、4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(Desmodur(登録商標)W)、および3−イソシアナトメチル−3,5,5−トリメチルシクロヘキシルジイソシアネート(IPDI)が挙げられる。これらのジイソシアネートの混合物および組み合わせもまた、用いられ得る。
非環式および脂環式脂肪族ジイソシアネートを使用して調製される組成物は、紫外線(UV)光に曝露された場合、他のジイソシアネートを使用して調製される組成物と比較して、より高い安定性を示し得る。
イソシアネート基が芳香環に直接結合していない、好適な芳香族ジイソシアネートの例としては、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ネート、1,3−ビス(1−イソシアナト−1−メチルエチル)ベンゼン、ビス(イソシアナトブチル)ベンゼン、ビス(イソシアナトメチル)ナフタレン、ビス(イソシアナトメチル)ジフェニルエーテル、ビス(イソシアナトエチル)フタレート、および2,5−ジ(イソシアナトメチル)フランが挙げられる。
芳香環に直接結合しているイソシアネート基を有する好適な芳香族ジイソシアネートとしては、例えば、フェニレンジイソシアネート、エチルフェニレンジイソシアネート、イソプロピルフェニレンジイソシアネート、ジメチルフェニレンジイソシアネート、ジエチルフェニレンジイソシアネート、ジイソプロピルフェニレンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート、メチルナフタレンジイソシアネート、ビフェニルジイソシアネート、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、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’−ジイソシアネート、ジフェニルエーテルジイソシアネート、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ネート、カルバゾールジイソシアネート、エチルカルバゾールジイソシアネート、ジクロロカルバゾールジイソシアネート、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、p−フェニレンジイソシアネート、2,4−トルエンジイソシアネート、および2,6−トルエンジイソシアネートが挙げられる。
好適な芳香族ジイソシアネートの他の例としては、1,3−フェニレンジイソシアネート、1,4−フェニレンジイソシアネート、2,6−トルエンジイソシアネート(2,6−TDI)、2,4−トルエンジイソシアネート(2,4−TDI)、2,4−TDIと2,6−TDIとのブレンド、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’−ジイソシアネート、4,4’−メチレンジフェニルジイソシアネート(4,4−MDI)、2,4’−メチレンジフェニルジイソシアネート(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ネート(MDI)、3,3’−ジメチル−4,4’−ビフェニレンイソシアネート、3,3’−ジメトキシ−4,4’−ビフェニレンジイソシアネート、1−[(2,4−ジイソシアナトフェニル)メチル]−3−イソシアナト−2−メチルベンゼン、2,4,6−トリイソプロピル−m−フェニレンジイソシアネート、および上記のうちのいずれかの組み合わせが挙げられる。
好適なジイソシアネートは、例えば、150ダルトン〜600ダルトン、100ダルトン〜1,000ダルトン、または300ダルトン〜1,000ダルトンの分子量を有し得る。鎖延長ポリチオエーテルプレポリマーを調製するための反応物は、例えば、1.01〜1.10、1.01〜1.6、または1.2〜1.5の、イソシアネート官能基と、ヒドロキシル基との比を含み得る。ジイソシアネートは、単一の種類のジイソシアネートを含み得るか、または異なる種類のジイソシアネートの組み合わせを含み得る。ジイソシアネートは、異なる分子量を有するジイソシアネートを有する単一の種類のジイソシアネートの組み合わせを含み得る。
イソシアネート末端鎖延長ポリチオエーテルプレポリマーは、例えば、異なる分子構造および/または官能価を有する脂肪族ジイソシアネートの組み合わせから調製され得る。2種以上の脂肪族ジイソシアネートを含むことによって、イソシアネート末端鎖延長ポリチオエーテルプレポリマーから調製されるコーティングは、向上した柔軟性および/または可撓性を有し得る。加えて、1つ以上の脂肪族ジイソシアネートなどの2つ以上のジイソシアネートから調製されるイソシアネート末端鎖延長ポリチオエーテルプレポリマーから調製される硬化組成物は、組成物が高い硬質セグメント含有量を含む場合でも、低いヘイズ値を示し得る。ジイソシアネートの組み合わせを含むイソシアネート末端鎖延長ポリチオエーテルプレポリマーから調製される硬化組成物はまた、1つ以上の基材への改善された接着性などの改善された接着性も示し得る。
本開示によって提供される鎖延長ポリチオエーテルプレポリマーは、例えば、25重量%超のジイソシアネートから誘導された部分、30重量%超、35重量%超、40重量%超、または45重量%超のジイソシアネートを含み得、ここで、重量%は、鎖延長ポリチオエーテルプレポリマーの総重量に基づく。本開示によって提供される鎖延長ポリチオエーテルプレポリマーは、例えば、20重量%〜45重量%のジイソシアネート、20重量%〜40重量%、20重量%〜35重量%、または25重量%〜30重量%のジイソシアネートから誘導された部分を含み得、ここで、重量%は、鎖延長ポリチオエーテルプレポリマーの総重量に基づく。
好適なジイソシアネートは、式(8)の構造を有するジイソシアネートを含み得、
O=C=N−R−N=C=O (8)
式中、Rは、独立して、C1〜10アルカン−ジイル、C5〜8シクロアルカン−ジイル、C6〜10アレーンジイル、C6〜18アルカンシクロアルカン−ジイル、C7〜18アルカンアレーン−ジイル、C1〜10ヘテロアルカン−ジイル、C5〜8ヘテロシクロアルカン−ジイル、C6〜10ヘテロアレーン−ジイル、C6〜18ヘテロアルカンシクロアルカン−ジイル、C7〜18ヘテロアルカンアレーン−ジイル、置換C1〜10アルカン−ジイル、置換C5〜8シクロアルカン−ジイル、置換C6〜10アレーン−ジイル、置換C6〜18アルカンシクロアルカン−ジイル、置換C7〜18アルカンアレーン−ジイル、置換C1〜10ヘテロアルカン−ジイル、置換C5〜8ヘテロシクロアルカン−ジイル、および置換C6〜10ヘテロアレーン−ジイルから選択され得る。
式(8)のジイソシアネートでは、Rは、C1〜10アルカンジイル、C5〜8シクロアルカンジイル、C6〜18アルカンシクロアルカン−ジイル、置換C1〜10アルカン−ジイル、置換C5〜8シクロアルカンジイル、置換C6〜18アルカンシクロアルカン−ジイル、および置換C1〜10ヘテロアルカン−ジイルから選択され得る。
式(8)のジイソシアネートでは、Rは、C1〜10アルカン−ジイル、C5〜8シクロアルカンジイル、およびC6〜18アルカンシクロアルカン−ジイルから選択され得る。
式(8)のジイソシアネートでは、Rは、C6〜18アルカンシクロアルカン−ジイルであり得る。
式(8)のジイソシアネートでは、Rは、ジ(4−イル−シクロヘキシル)メタンであり得る。
式(8)のジイソシアネートでは、Rは、C13〜18アルカンシクロアルカン−ジイルであり得る。
好適なジイソシアネートは、脂肪族ジイソシアネートを含み得る。
好適なジイソシアネートは、例えば、イソホロンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、トルエンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタン−4,4’−ジイソシアネート、または上記のうちのいずれかの組み合わせを含み得る。
好適なジイソシアネートは、ジシクロヘキシルメタン−4,4’−ジイソシアネートを含み得る。
鎖延長ポリチオエーテルプレポリマーを調製するための反応物は、ジイソシアネート三量体またはジイソシアネート三量体の組み合わせを含み得る。ジイソシアネート三量体は、ジイソシアネート三量体化触媒の存在下で、ジイソシアネートを反応させることによって調製され得る。ジイソシアネート三量体は、本明細書に記載されるようなジイソシアネートまたはジイソシアネートの組み合わせから調製され得る。ジイソシアネート三量体は、同じジイソシアネートまたは異なるジイソシアネートの反応生成物などの、ジイソシアネートの反応生成物を含み得る。
ジイソシアネート三量体は、式(9)の構造を有するジイソシアネート三量体を含み得、
{−R−N=C=O} (9)
式中、
各Rは、独立して、C1〜10アルカンジイル、C5〜8シクロアルカンジイル、C6〜10アレーンジイル、C6〜18アルカンシクロアルカンジイル、C7〜18アルカンアレーンジイル、C1〜10ヘテロアルカンジイル、C5〜8ヘテロシクロアルカンジイル、C6〜10ヘテロアレーンジイル、C6〜18ヘテロアルカンシクロアルカンジイル、C7〜18ヘテロアルカンアレーンジイル、置換C1〜10アルカンジイル、置換C5〜8シクロアルカンジイル、置換C6〜10アレーンジイル、置換C6〜18アルカンシクロアルカンジイル、置換C7〜18アルカンアレーンジイル、置換C1〜10ヘテロアルカンジイル、置換C5〜8ヘテロシクロアルカンジイル、および置換C6〜10ヘテロアレーンジイルから選択され得、
(−R−)は、以下の構造を有する。
Figure 2021530578
例えば、ジイソシアネート三量体は、以下の構造を有し、
Figure 2021530578

式中、各Rは、独立して、C1〜10アルカン−ジイル、C5〜8シクロアルカンジイル、C6〜10アレーン−ジイル、C6〜18アルカンシクロアルカン−ジイル、C7〜18アルカンアレーン−ジイル、C1〜10ヘテロアルカン−ジイル、C5〜8ヘテロシクロアルカンジイル、C6〜10ヘテロアレーン−ジイル、C6〜18ヘテロアルカンシクロアルカン−ジイル、C7〜18ヘテロアルカンアレーン−ジイル、置換C1〜10アルカン−ジイル、置換C5〜8シクロアルカンジイル、置換C6〜10アレーン−ジイル、置換C6〜18アルカンシクロアルカン−ジイル、置換C7〜18アルカンアレーン−ジイル、置換C1〜10ヘテロアルカン−ジイル、置換C5〜8ヘテロシクロアルカンジイル、および置換C6〜10ヘテロアレーン−ジイルから選択され得る。
式(9)のジイソシアネート三量体では、各Rは、独立して、C1〜10アルカンジイル、C5〜8シクロアルカンジイル、C6〜18アルカンシクロアルカン−ジイル、置換C1〜10アルカン−ジイル、置換C5〜8シクロアルカンジイル、置換C6〜18アルカンシクロアルカン−ジイル、および置換C1〜10ヘテロアルカン−ジイルから選択され得る。
式(9)のジイソシアネート三量体では、各Rは、独立して、C1〜10アルカン−ジイル、C5〜8シクロアルカンジイル、およびC6〜18アルカンシクロアルカン−ジイルから選択され得る。
式(9)のジイソシアネート三量体では、各Rは、独立して、C6〜18アルカンシクロアルカン−ジイルから選択され得る。
式(9)のジイソシアネート三量体では、各Rは、同じであり得る。
式(9)のジイソシアネート三量体では、各Rは、ジ(4−イル−シクロヘキシル)メタンであり得る。
式(9)のジイソシアネート三量体では、各Rは、独立して、C13〜18アルカンシクロアルカン−ジイルから選択され得る。
鎖延長ポリチオエーテルを調製するための反応物では、ジイソシアネートは、例えば、イソホロンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、トルエンジイソシアネート、4,4−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、または上記のうちのいずれかの組み合わせを含み得、ジイソシアネート三量体は、例えば、イソホロンジイソシアネート三量体、ヘキサメチレンジイソシアネート三量体、ジフェニルメタンジイソシアネート三量体、トルエンジイソシアネート三量体、4,4−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート三量体、または上記のうちのいずれかの組み合わせを含み得る。
ジイソシアネート三量体は、ジシクロヘキシルメタン−4,4’−ジイソシアネートの三量体を含み得る。
ジイソシアネート三量体は、N,N’−ジメチルシクロヘキシルアミンなどの第三級アミン触媒などの三量体化触媒の存在下で、ジイソシアネートまたはジイソシアネートの組み合わせを反応させることによって調製され得る。
ジイソシアネートは、イソホロンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、トルエンジイソシアネート、4,4−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、または上記のうちのいずれかの組み合わせを含み得、ジイソシアネート三量体は、イソホロンジイソシアネート三量体、ヘキサメチレンジイソシアネート三量体、ジフェニルメタンジイソシアネート三量体、トルエンジイソシアネート三量体、4,4−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート三量体、または上記のうちのいずれかの組み合わせを含み得る。
ジイソシアネート三量体は、ジイソシアネート三量体化触媒を、ジイソシアネートを含む混合物に添加し、ジジイソシアネートを共反応させて、ジイソシアネート三量体を提供することによって調製され得る。
ジイソシアネート三量体は、本開示によって提供されるイソシアネート末端鎖延長ポリチオエーテルを調製するために使用される反応物に添加され得る。
鎖延長ポリチオエーテルプレポリマーを調製するための反応物では、ジイソシアネートと、ジイソシアネート三量体とのモル比は、例えば、4:1〜10:1、5:1〜9:1、6:1〜8:1、または6.5:1〜7.5:1であり得る。
鎖延長ポリチオエーテルプレポリマーを調製するための反応物は、非線形短鎖ジオールまたは非線形短鎖ジオールの組み合わせを含み得る。
好適な非線形短鎖ジオールは、硬化ポリマー中の水素結合を低減し、硬化組成物のエントロピーを増加させる部分を含み得る。非線形鎖−短鎖ジオールは、より低い分子量の非線形ジオールを含み得、例えば、100ダルトン〜500ダルトン、100ダルトン〜300ダルトン、または100ダルトン〜200ダルトンの範囲内の分子量を有し得る。
非線形短鎖ジオールは、硬化ポリマー中の硬化ポリマー網目構造内の水素結合を低減する基または部分を含み得る。かかる基または部分としては、ペンダントアルキル基および環状基などのペンダント基が挙げられる。これらの非線形短鎖ジオールは、分岐基またはペンデント基を有しない−CH−基および/またはヘテロ原子のみを有する線形短鎖ジオールなどの線形短鎖ジオールと区別され得る。
好適な非線形短鎖ジオールとしては、分岐短鎖ジオール、環状ジオール、およびこれらの組み合わせが挙げられる。
分岐短鎖ジオールは、例えば、2つのヒドロキシ基を接続する鎖中に2〜10個の炭素原子と、それに結合した1〜4個のペンダント基と、を含み得る。ペンダント分岐基の各々は、例えば、1〜4個の炭素原子を含み得、その結果、この実施例では、分岐短鎖ジオールは、合計で3〜24個の炭素原子を含み得る。分岐短鎖ジオールは、式(10)の分岐短鎖ジオールを含み得、
HO−[C(R−]−OH (10)
式中、sは、1〜10の整数であり得、各Rは、独立して、水素およびC1〜6アルキルから選択され得、少なくとも1つのRは、C1〜6アルキルであり得る。
式(10)の非線形短鎖ジオールでは、sは、3〜6の整数であり得るか、または1、2、3、4、5、6、7、8、9、もしくは10であり得る。式(10)の分岐短鎖ジオールでは、少なくとも1つのRは、C1〜6アルキルであり得るか、または少なくとも2つのRは、C1〜6アルキルであり得る。式(10)の分岐短鎖ジオールでは、各Rは、独立して、水素、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、およびtert−ブチルから選択され得る。
非線形分岐短鎖ジオールは、例えば、2,4−ジエチル−1,5−ペンタンジオール、2−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、2,2−ジメチル−1,3−プロパンジオール、または上記のうちのいずれかの組み合わせを含み得る。
好適な分岐短鎖ジオールは、少なくとも1つの分岐基またはペンダント基を含み得、例えば、ポリスチレン標準物を使用したゲル浸透クロマトグラフィーによって決定された、200未満、300未満、400未満、または500未満の分子量を有し得る。
好適な分岐短鎖ジオールの例としては、分岐鎖アルカンジオール、例えば、プロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、2−メチルブタンジオール、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール、2−メチル−1,3−ペンタンジオール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、2,2−ジメチル−1,3−プロパンジオール、ジブチル1,3−プロパンジオール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、2−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオール、1,4−シクロヘキサンジ−メタノール、2,4−ジエチル−1,5−ペンタンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、2−エチル−1−メチル−1,5−ペンタンジオール、3−tert−ブチル−1,5−ペンタンジオール、2−メチル−2,4−ペンタンジオール、2,2−ジエチル−1,3−プロパンジオール、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール、2,2−ジブチル−1,3−プロパンジオール、2,2−メチル−2,3−ペンタンジオール、3,3−ジメチル−1,2−ブタンジオール、3−エチル−1,3−ペンタンジオール、2−ブチル−1,3−プロパンジオール、2−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオール、および上記のうちのいずれかの組み合わせが挙げられる。
非線形短鎖ジオールは、環状ジオールを含み得る。環状ジオールは、式(11)の環状ジオールを含み得、
HO−R−OH (11)
式中、Rは、C5〜10シクロアルカンジイル、C6〜18アルカンシクロアルカンジイル、C5〜10ヘテロシクロアルカンジイル、C6〜18ヘテロアルカンシクロアルカンジイル、置換C5〜10シクロアルカンジイル、置換C6〜18アルカンシクロアルカンジイル、置換C5〜10ヘテロシクロアルカンジイル、および置換C6〜18ヘテロアルカンシクロアルカンジイルから選択される。
分岐短鎖ジオールの例としては、分岐プロピレングリコール、例えばジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、および3,3−ジメトキシ−1,5−ペンタンジオールが挙げられる。分岐プロピレングリコールは、構造H−(−O−CH(−CH)−CH−)−OHを有し得、式中、nは、例えば、1〜20であり得る。
好適な環状ジオールの例としては、2,2’−(シクロヘキサン−1,1−ジイル)−ジエタノール、4,4’−ビシクロヘキサノール、4,8−ビス(ヒドロキシメチル)トリシクロ[5.2.1]デカン、2,2,4,4−テトラメチル−1,8−シクロブタンジオール、シクロペンタンジオール、1,4−シクロヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール(CHDM)、例えば、1,4−シクロヘキサンジ−メタノール、1,2−シクロヘキサンジ−メタノール、および1,3−シクロヘキサンジ−メタノール;シクロドデカンジオール、4,4’−イソプロピリデン−ビシクロヘキサノール、ヒドロキシプロピルシクロヘキサノール、シクロヘキサンジエタノール、1,2−ビス(ヒドロキシメチル)−シクロヘキサン、1,2−ビス(ヒドロキシエチル)−シクロヘキサン、4,4’−イソプロピリデン−ビスシクロヘキサノール、ビス(4−ヒドロキシシクロヘキサノール)メタン、ならびに上記のうちのいずれかの組み合わせが挙げられる。
本開示によって提供される鎖延長ポリチオエーテルプレポリマーは、例えば、5重量%〜30重量%の分岐短鎖ジオールおよび/または環状ジオールを含む非線形短鎖ジオールから誘導された部分、5重量%〜25重量%、5重量%〜20重量%、5重量%〜20重量%、または5重量%〜15重量%の非線形短鎖ジオールから誘導された部分を含み得、ここで、重量%は、鎖延長ポリチオエーテルプレポリマーの総重量に基づく。本開示によって提供される鎖延長ポリチオエーテルプレポリマーは、例えば、2重量%超の非線形ジオールから誘導された部分、5重量%超、10重量%超、15重量%超、20重量%超の非線形ジオールから誘導された部分を含み得、ここで、重量%は、鎖延長ポリチオエーテルプレポリマーの総重量に基づく。本開示によって提供される鎖延長ポリチオエーテルプレポリマーは、例えば、2重量%〜50重量%の非線形ジオールから誘導された部分、5重量%〜40重量%、10重量%〜30重量%、または15重量%〜25重量%の非線形ジオールから誘導された部分を含み得、ここで、重量%は、鎖延長ポリチオエーテルプレポリマーの総重量に基づく。
鎖延長ポリチオエーテルプレポリマーを調製するための反応物は、線形短鎖ジオールまたは線形短鎖ジオールの組み合わせをさらに含み得る。
脂肪族線形ジオールなどの線形短鎖ジオールは、例えば、500未満、400未満、300未満、200未満、または100未満の分子量を有し得、ここで、分子量は、ポリスチレン標準物を使用するゲル浸透クロマトグラフィーによって決定される。線形短鎖ジオールは、例えば、50ダルトン〜500ダルトン、50ダルトン〜400ダルトン、50ダルトン〜300ダルトン、または50ダルトン〜200ダルトンの範囲内の分子量を有し得、ここで、分子量は、ポリスチレン標準物を使用するゲル浸透クロマトグラフィーによって決定される。
線形短鎖ジオールは、本開示によって提供される鎖延長ポリチオエーテルプレポリマーの調製において、非線形短鎖ジオールと組み合わせて使用され得る。
短鎖ジオールは、非線形短鎖ジオール、または非線形短鎖ジオールと線形短鎖ジオールとの組み合わせ、または線形短鎖ジオールの組み合わせを含み得る。存在する場合、線形短鎖ジオールは、5重量%〜60重量%、10重量%〜40重量%、または10重量%〜30重量%の短鎖ジオールを含み得、ここで、重量%は、非線形短鎖ジオールおよび線形短鎖ジオールの両方を含み得る、鎖延長ポリチオエーテルプレポリマーを形成するために使用される短鎖ジオールの総重量に基づく。
短鎖ジオールは、線形短鎖ジオールのモル%と比較して、過剰なモル%の非線形短鎖ジオールを含み得る。
短鎖ジオールは、例えば、50モル%〜95モル%、60モル%〜90モル%、70モル%〜90モル%、80モル%〜90モル%、または60モル%〜80モル%の非線形短鎖ジオールを含み得、ここで、モル%は、非線形短鎖ジオールおよび線形短鎖ジオールを含む短鎖ジオールの総モルに基づく。
線形短鎖ジオールは、式(12)の線形短鎖ジオールを含み得、
HO−R−OH (12)
式中、Rは、C1〜10n−アルカンジイルおよびC1〜10n−ヘテロアルカンジイルから選択される。
線形短鎖ジオールを使用して調製される鎖延長ポリチオエーテルでは、各Aは、線形短鎖ジオールから誘導された部分を含み得る。例えば、各Aは、独立して、式(12a)の部分からさらに選択され得、
−O−R−O− (12a)
式中、Rは、C1〜10n−アルカンジイルおよびC1〜10n−ヘテロアルカンジイルから選択される。
線形短鎖ジオールは、例えば、1〜6個などの1〜8個の炭素原子を有する線形脂肪族ジオールを含み得る。好適な脂肪族線形短鎖ジオールの例としては、エチレングリコール、プロパンジオール、ブタンジオール、ペンタンジオール、ヘキサンジオール、および上記のうちのいずれかの組み合わせが挙げられる。線形短鎖ジオールは、1,2−プロパンジオールおよび1,5−ペンタンジオールなどの奇数の炭素原子を有し得る。
好適な短鎖ジオールの例としては、1,2−エタンジオールなどの直鎖アルカンジオール、1,2−プロパンジオールおよび1,3−プロパンジオールなどのプロパンジオール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、および1,4−ブタンジオールなどのブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,3−ペンタンジオール、および2,4−ペンタンジオールなどのペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、および2,5−ヘキサンジオールなどのヘキサンジオール、2,4−ヘプタンジオールなどのヘプタンジオール、1,8−オクタンジオールなどのオクタンジオール、1,9−ノナンジオールなどのノナンジオール、1,10−デカンジオールなどのデカンジオール、1,12−ドデカンジオールなどのドデカンジオール、1,18−オクタデカンジオールなどのオクタデカンジオール、ならびに上記のうちのいずれかの組み合わせが挙げられる。線形短鎖ジオールは、例えば、1,2−プロパンジオールおよび1,3−プロパンジオールなどのプロパンジオール、または1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、および1,4−ブタンジオールなどのブタンジオールを含み得る。短鎖ジオール中の1つ以上の炭素原子は、N、S、またはOなどのヘテロ原子で置換され得る、例えば、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、および硫黄含有ポリオール、例えば、2,2’−チオジエタノール、および3,6−ジチア−1,2−オクタンジオールなどのチオジエタノール。
鎖延長ポリチオエーテルプレポリマーを調製するための反応物は、多官能化剤または多官能化剤の組み合わせをさらに含み得る。多官能化剤は、3、4、5、または6などの3〜6の範囲内の官能価を有し得る。多官能化剤は、ポリチオール、ポリオール、またはこれらの組み合わせを含み得る。
ポリチオール多官能化剤は、式(13)のポリチオール多官能化剤を含み得、
{−R40−SH} (13)
式中、
zは、3〜6の整数であり、
各R40は、独立して、C1〜10アルカンジイル、C1〜10ヘテロアルカンジイル、置換C1〜10アルカンジイル、および置換C1〜10ヘテロアルカンジイルから選択され、
は、多官能化剤のコアである。
ポリオール多官能化剤は、式(14)のポリオール多官能化を含み得、
{−R50−OH} (14)
式中、
zは、3〜6の整数であり、
各R50は、独立して、C1〜10アルカンジイル、C1〜10ヘテロアルカンジイル、置換C1〜10アルカンジイル、および置換C1〜10ヘテロアルカンジイルから選択され、
は、多官能化剤のコアである。
式(13)および(14)の多官能化剤では、zは、3、4、5、または6であり得る。
式(13)および(14)の多官能化剤では、各R40およびR50は、同じであり得る。
式(13)および(14)の多官能化剤では、各R40およびR50は、C1〜10アルカンジイル、C1〜10ヘテロアルカンジイル、置換C1〜10アルカンジイル、または置換C1〜10ヘテロアルカンジイルであり得る。
好適な三官能性、四官能性、またはより多官能性のポリオールの例としては、アルカンポリオール、例えば、グリセロール、グリセリン、テトラメチロールメタン、トリメチロールエタン(例えば、1,1,1−トリメチロールエタン)、トリメチロールプロパン(TMP)(例えば、1,1,1−トリメチロールプロパン)、エリスリトール、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、トリペンタエリスリトール、ソルビタン、これらのアルコキシル化誘導体、および上記のうちのいずれかの組み合わせが挙げられる。
ポリオールは、シクロアルカンポリオール、例えば、トリメチレンビス(1,3,5−シクロヘキサントリオール)を含み得る。
ポリオールは、芳香族ポリオール、例えば、トリメチレンビス(1,3,5−ベンゼントリオール)を含み得る。
ポリオール多官能化剤としては、Perstorp Groupから入手可能なCAPA(商標)ポリカプロラクトンなどのポリカプロラクトン、例えば、CAPA(商標)4101(2−オキセパノン、2,2−ビス(ヒドロキシメチル)−1,3−プロパンジオールを有するポリマー)、およびCAPA(登録商標)3031(2−オキセパノン、2−エチル−2−(ヒドロキシメチル)−1,3−プロパンジオールを有するポリマー)が挙げられる。かかるカプロラクトンポリオールとしては、300ダルトン〜8,000ダルトンの分子量を有する三官能性ポリオールおよび四官能性ポリオールが挙げられる。
ポリオール多官能化剤は、式(14c)のポリオール、式(14d)のポリオール、またはこれらの組み合わせを含み得、
Figure 2021530578

式中、各Rは、独立して、C1〜6アルカンジイルであり、
Figure 2021530578

式中、各Rは、独立してC1〜6アルカンジイルである。したがって、これらのポリオールでは、コアは、それぞれ式(14e)または式(14f)の構造を有し、
Figure 2021530578

式中、各Rは、独立してC1〜6アルカンジイルである。
本明細書に開示されるポリオールのうちのいずれかの組み合わせが使用され得る。ポリオール多官能化剤は、4〜18個の炭素原子などの3〜18個の炭素原子を有し得、100ダルトン〜500ダルトンなどの50ダルトン〜500ダルトンの数平均分子量を有し得る。ポリオールは、450ダルトン未満の数平均分子量を有し得る。ポリオールは、200ダルトン未満の数平均分子量を有し得る。ポリオール多官能化剤は、例えば、200ダルトン〜3,000ダルトン、500ダルトン〜2,500ダルトン、または500ダルトン〜1,500ダルトンの分子量を有し得る。
本開示によって提供される鎖延長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としては、トリオールもしくはトリオールの組み合わせ、テトロールもしくはテトロールの組み合わせ、ペントールもしくはペントールの組み合わせ、ヘキソールもしくはヘキソールの組み合わせ、または上記のうちのいずれかの組み合わせをさらに挙げることができる。例えば、反応物は、1重量%未満のポリオール、例えば、0.1重量%〜0.9重量%などのトリオールを含有し得、ここで、重量%は、鎖延長ポリチオエーテルプレポリマーを形成する構成成分の総重量に基づく。鎖延長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、例えば、1重量%〜20重量%のポリオール多官能化剤、1重量%〜15重量%、1重量%〜10重量%、1重量%〜5重量%、0.5重量%〜2重量%、または3重量%〜7重量%のポリオール多官能化剤を含み得、ここで、重量%は、鎖延長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の総重量に基づく。本開示によって提供される鎖延長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、例えば、0重量%超〜10重量%未満のポリオール多官能化剤、8重量%未満、6重量%未満、4重量%未満、または2重量%未満のポリオール多官能化剤を含み得、ここで、重量%は、鎖延長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の総重量に基づく。
鎖延長ポリチオエーテルプレポリマーを調製するために使用する反応物は、ポリチオール多官能化剤を含み得る。鎖延長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ポリチオエーテルは、2を超える平均チオール官能価を有し得、アルケニル基、エポキシ基、マイケル受容体基、またはイソシアネート基などのチオール基と反応する末端基を有する多官能化剤を使用して、本明細書に記載されるように調製され得る。鎖延長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ポリチオール多官能化剤は、ポリチオエーテルを調製するために使用される多官能化剤とは独立している。
鎖延長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ポリチオール多官能化剤は、ポリチオールまたはポリチオールの組み合わせを含み得る。ポリチオール多官能化剤は、3〜6、3〜5、3〜4のチオール官能価を有し得るか、またはそれは、3、4、5、もしくは6であり得る。ポリチオールは、ポリチオール多官能化剤であり得、例えば、100ダルトン〜500ダルトンなどの90ダルトン〜500ダルトンの数平均分子量を有し得る。ポリチオールは、450ダルトン未満の数平均分子量を有し得、ここで、数平均分子量は、ポリスチレン標準物を用いるゲル浸透クロマトグラフィーを使用して決定される。ポリチオールは、200ダルトン未満の数平均分子量を有し得る。
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−プロピオネート)(PETMP)、トリメチロール−プロパントリ(3−メルカプトプロピオネート)(TMPMP)、グリコールジ(3−メルカプトプロピオネート)(GDMP)、トリス[2−(3−メルカプト−プロピオニルオキシ)エチル]イソシアヌレート(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ネート)(ジ−PETMP)、トリ(3−メルカプトプロピオネート)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ネート)、および上記のうちのいずれかの組み合わせが挙げられる。
好適なメルカプト−アセテ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テート(PRTMA)、トリメチロールプロパントリメルカプトアセテート(TMPMA)、グリコールジメルカプトアセテート(GDMA)、エチレングリコールジメルカプトアセテート、ジ−トリメチロールプロパンテトラメルカプトアセテート、および上記のうちのいずれかの組み合わせが挙げられる。
好適なメルカプト−アクリレ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−アクリレート、トリス[2−(3−メルカプトプロピオニルオキシ)エチル]イソシアヌレート、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、および上記のうちのいずれかの組み合わせが挙げられる。
好適なポリチオール多官能化剤は、例えば、Thiocure(登録商標)商標名で、Bruno Bock Thiochemicalsから市販されている。
好適な三官能性ポリチオールの例としては、例えば、米国特許出願公開第2010/0010133号に開示されているような、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、イソシアヌレート含有トリチオール、およびこれらの組み合わせ、ならびに米国特許第4,366,307号、同第4,609,762号、および同第5,225,472号に記載されているポリチオールが挙げられる。ポリチオールの混合物もまた使用され得る。
好適なポリチオールモノマーの他の例は、例えば、米国特許出願公開第2010/0010133号に開示されており、それは、参照によりその全体が組み込まれ、イソシアヌレートは、例えば、米国特許出願公開第2011/0319559号に開示されており、それは、参照によりその全体が組み込まれる。
本開示によって提供される鎖延長ポリチオエーテルプレポリマーは、式(15)の部分を含み得、
−[−E−C(O)−NH−D−NH−C(O)−]− (15)
式中、
nは、1〜60の整数であり、
各Eは、独立して、(i)、(ii)、および(iii)から選択される部分から選択され、
(i)は、非線形短鎖ジオールから誘導された部分であり、
(ii)は、チオール末端ポリチオエーテルから誘導された部分であり、
(iii)は、ヒドロキシル末端ポリチオエーテルから誘導された部分であり、
各Dは、独立して、ジイソシアネートから誘導された部分、およびジイソシアネート三量体から誘導された部分から選択され、
式中、E部分の少なくとも30モル%は、非線形短鎖ジオールから誘導され、
プレポリマーは、
Eが(i)から選択される式(15)の少なくとも1つの部分、およびEが(ii)から選択される式(15)の少なくとも1つの部分、または
Eが(i)から選択される式(15)の少なくとも1つの部分、およびEが(iii)から選択される式(15)の少なくとも1つの部分、を含む。
本開示によって提供される鎖延長ポリチオエーテルプレポリマーでは、例えば、E部分の少なくとも30モル%は、非線形短鎖ジオールから誘導され、E部分の少なくとも40モル%、少なくとも60モル%、少なくとも80モル%、少なくとも90モル%、または100モル%は、非線形短鎖ジオールから誘導され得、ここで、モル%は、プレポリマー中のE部分の総モルに基づく。本開示によって提供される鎖延長ポリチオエーテルプレポリマーでは、例えば、E部分の30モル%〜90モル%は、非線形短鎖ジオールから誘導され、E部分の30モル%〜80モル%、40モル%〜60モル%、または60モル%〜80モル%は、非線形短鎖ジオールから誘導され得、ここで、モル%は、プレポリマー中のE部分の総モルに基づく。
式(15)の部分では、nは、例えば、2〜20、2〜16、2〜12、または2〜8の整数であり得る。
式(15)の部分では、各Eは、独立して、非線形短鎖ジオールから誘導された部分、およびチオール末端ポリチオエーテルから誘導された部分から選択され得る。
式(15)の部分では、各Eは、独立して、非線形短鎖ジオールから誘導された部分、およびヒドロキシル末端ポリチオエーテルから誘導された部分から選択され得る。
式(15)の部分では、各Eは、例えば、2.1〜2.5、または2.1〜2.3などの2.1〜2.8の範囲内の平均チオール官能価を特徴とするチオール末端ポリチオエーテル、例えば、2.1〜2.5、または2.1〜2.3などの2.1〜2.8の範囲内の平均ヒドロキシル官能価を特徴とするヒドロキシル末端ポリチオエーテル、またはこれらの組み合わせから誘導され得る。
式(15)の部分を含むプレポリマーでは、各Eは、式(10)の非線形短鎖ジオールから誘導された部分であり得、非線形短鎖ジオールから誘導された部分Eは、式(10a)の構造を有し得、
HO−[C(R−]−OH (10)
−O−[C(R−]−O− (10a)
式中、
sは、1〜10の整数であり、
各Rは、独立して、水素およびC1〜6アルキルから選択され、
少なくとも1つのRは、C1〜6アルキルである。
式(10)および(10a)では、sは、例えば、1〜8、2〜6、2〜4の整数であり得るか、またはそれは、2、3、4、5、6、7、8、9、もしくは10であり得る。
式(10)および(10a)では、1〜10個のRは、C1〜6アルキルであり得、1〜8個のR、1〜6個のR、または1〜4個のRは、C1〜6アルキルであり得る。式(10)および(10a)の部分では、1つのRは、C1〜6アルキルであり得るか、または2つのRはC1〜6アルキルであり得る。
式(10)および(10a)では、少なくとも1つの炭素原子は、2つのC1〜6アルキル基に結合しているジェミナル炭素原子であり得、少なくとも2つの炭素原子、少なくとも3つの炭素原子、または少なくとも1つの炭素原子は、2つのC1〜6アルキル基に結合しているジェミナル炭素原子であり得る。
式(10)および(10a)では、各Rは、独立して、水素、メチル、エチル、およびプロピルから選択され得る。
式(15)の部分を含むプレポリマーでは、チオール末端ポリチオエーテルは、式(2a)の構造を有し得、チオール末端ポリチオエーテルから誘導された部分Eは、式(2)の構造を有し、
HS−R−[S−A−S−R−]−SH (2a)
−S−R−[S−A−S−R−]−S− (2)
式中、
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、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、および−[(CHR−X−](CHR−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、独立して、水素およびメチルから選択され、
各Xは、独立して、O、S、S−S、およびNRから選択され、式中、Rは、水素およびメチルから選択され、
各Aは、独立して、ポリアルケニルから誘導される。
式(2)のチオール末端ポリチオエーテルおよび式(2a)の部分では、各Aは、独立して、ポリアルケニルから誘導され得、ポリアルケニルは、式(3)のジビニルエーテル、式(4)のポリアルケニル多官能化剤、またはこれらの組み合わせを含み得、
CH=CH−O−(R−O)−CH=CH (3)
(−R20−CH=CH (4)
式中、
各Rは、独立して、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、および−[(CHR−X−](CHR−から選択され、式中、p、q、r、R、およびXは、Rについて定義された通りであり、
mは、0〜50の整数であり、
は、z価のポリアルケニル多官能化剤であるB(−R20−CH=CHのコアを表し、式中、
zは、3〜6の整数であり、
各R20は、独立して、C1〜10アルカンジイル、C1〜10ヘテロアルカンジイル、置換C1〜10アルカンジイル、および置換C1〜10ヘテロアルカンジイルから選択される。
式(2a)のチオール末端ポリチオエーテルおよび式(2)の部分では、各Aは、独立して、式(3a)の部分および式(4a)の部分から選択され得、
−(CH−O−(R−O)−(CH− (3a)
{−R20−(CH−}{−R20−(CH−S−[−R−S−A−S−]n1−R−S}z−2 (4a)
式中、
各Rは、独立して、C2〜10アルカンジイル、C6〜8シクロアルカンジイル、C6〜14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、および−[(CHR−X−](CHR−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、独立して、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、および−[(CHR−X−](CHR−から選択され、式中、p、q、r、R、およびXは、Rについて定義された通りであり、
mは、0〜50の整数であり、
各n1は、独立して、0〜60の整数から選択され、
は、z価のポリアルケニル多官能化剤であるB(−R20−CH=CHのコアを表し、式中、
zは、3〜6の整数であり、
各R20は、独立して、C1〜10アルカンジイル、C1〜10ヘテロアルカンジイル、置換C1〜10アルカンジイル、および置換C1〜10ヘテロアルカンジイルから選択される。
式(4a)の化合物では、n1は、例えば、0〜60、0〜40、0〜20、または0〜10の整数であり得る。
式(15)の部分を含むプレポリマーでは、ヒドロキシル末端ポリチオエーテルは、式(2b)の構造を有し得、ヒドロキシル末端ポリチオエーテルから誘導された部分Eは、式(2c)の構造を有し得、
HO−R10−S−R−[S−A−S−R−]−S−R10−OH (2b)
−O−R10−S−R−[S−A−S−R−]−S−R10−O− (2c)
式中、
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、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、および−[(CHR−X−](CHR−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、独立して、水素およびメチルから選択され、
各Xは、独立して、O、S、S−S、およびNRから選択され、式中、Rは、水素およびメチルから選択され、
各Aは、独立して、ポリビニルエーテルから誘導された部分、またはポリアルケニル多官能化剤から誘導された部分であり、
各R10は、独立して、ヒドロキシル基、およびチオール基と反応する基を含む化合物の反応から誘導された部分である。
式(2b)のヒドロキシル末端ポリチオエーテルおよび式(2c)の部分では、Aは、ポリアルケニルから誘導され得、ここで、ポリアルケニルは、式(3)のジビニルエーテルを含み得、ポリアルケニル多官能化剤は、式(4)のポリアルケニル多官能化剤を含み得、
CH=CH−O−(R−O)−CH=CH (3)
(−R20−CH=CH (4)
式中、
mは、0〜50の整数であり、
各Rは、独立して、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、および−[(CHR−X−](CHR−から選択され、式中、p、q、r、R、およびXは、式(2b)について定義された通りであり、
は、z価のポリアルケニル多官能化剤であるB(−R20−CH=CHのコアを表し、式中、
zは、3〜6の整数であり、
各R20は、独立して、C1〜10アルカンジイル、C1〜10ヘテロアルカンジイル、置換C1〜10アルカンジイル、および置換C1〜10ヘテロアルカンジイルから選択される。
式(2b)のヒドロキシル末端ポリチオエーテルおよび式(2c)の部分では、ヒドロキシル基およびチオール基と反応する基を含む化合物は、式(6)の構造を有する化合物を含み、
60−R70−OH (6)
式中、
60は、アルケニル、エポキシ、イソシアネート、およびマイケル受容体基から選択され、
70は、C2〜20アルカンジイル、C2〜20ヘテロアルカンジイル、置換C2〜20アルカンジイル、および置換C2〜20ヘテロアルカンジイルから選択される。
式(2b)のヒドロキシル末端ポリチオエーテルおよび式(2c)の部分では、各−R10−OHは、式(6a)の構造を有し、
−R60a−R70−OH (6a)
式中、
60aは、−(CH−、−CH−C(OH)−、−O−C(O)−NH−、およびマイケル受容体の残基から選択され、
70は、C2〜20アルカンジイル、C2〜20ヘテロアルカンジイル、置換C2〜20アルカンジイル、および置換C2〜20ヘテロアルカンジイルから選択される。
式(2b)のヒドロキシル末端ポリチオエーテルおよび式(2c)の部分では、ヒドロキシル基およびチオールと反応する基を含む化合物は、式(7)のヒドロキシル官能性ビニルエーテルを含み得、
CH=CH−O−[C(R−OH (7)
式中、
tは、2〜10の整数であり、
各Rは、独立して、水素およびC1〜6アルキルから選択される。
式(2b)のヒドロキシル末端ポリチオエーテルおよび式(2c)の部分では、−R10−OHは、式(7a)の構造を有し得、
−(CH−O−[C(R−OH (7a)
式中、
tは、2〜10の整数であり、
各Rは、独立して、水素およびC1〜6アルキルから選択される。
式(15)の部分を含むプレポリマーでは、各Eは、独立して、式(3a)の部分および式(4a)の部分から選択され得、
−(CH−O−(R−O)−(CH− (3a)
{−R20−(CH−}{−R20−(CH−S−[−R−S−A−S−]n1−R−S−}z−2 (4a)
式中、
各Rは、独立して、C2〜10アルカンジイル、C6〜8シクロアルカンジイル、C6〜14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、および−[(CHR−X−](CHR−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、独立して、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、および−[(CHR−X−](CHR−から選択され、式中、p、q、r、R、およびXは、Rについて定義された通りであり、
mは、0〜50の整数であり、
各n1は、独立して、0〜60の整数から選択され、
は、z価のポリアルケニル多官能化剤であるB(−R20−CH=CHのコアを表し、式中、
zは、3〜6の整数であり、
各R20は、独立して、C1〜10アルカンジイル、C1〜10ヘテロアルカンジイル、置換C1〜10アルカンジイル、および置換C1〜10ヘテロアルカンジイルから選択される。
式(15)の部分を含むプレポリマーでは、ジイソシアネートは、式(8)の構造を有し得、ジイソシアネートから誘導された部分Dは、式(8a)の構造を有し得、
O=C=N−R−N=C=O (8)
−R− (8a)
式中、各Rは、独立して、C1〜10アルカンジイル、C5〜8シクロアルカンジイル、C6〜10アレーンジイル、C6〜18アルカンシクロアルカンジイル、C7〜18アルカンアレーンジイル、C1〜10ヘテロアルカンジイル、C5〜8ヘテロシクロアルカンジイル、C6〜10ヘテロアレーンジイル、C6〜18ヘテロアルカンシクロアルカンジイル、C7〜18ヘテロアルカンアレーンジイル、置換C1〜10アルカンジイル、置換C5〜8シクロアルカンジイル、置換C6〜10アレーンジイル、置換C6〜18アルカンシクロアルカンジイル、置換C7〜18アルカンアレーンジイル、置換C1〜10ヘテロアルカンジイル、置換C5〜8ヘテロシクロアルカンジイル、および置換C6〜10ヘテロアレーンジイルから選択され得る。
式(15)の部分を含むプレポリマーでは、ジイソシアネート三量体は、式(9)のジイソシアネート三量体を含み得、ジイソシアネート三量体から誘導された部分Dは、式(9a)の部分を含み得、
{−R−N=C=O} (9)
{−R−NH−C(O)−}{−R−R41} (9a)
式中、
41は、式(17)の部分および式(18)の部分から選択され、
−N=C=O (17)
−NH−C(O)−[−E−C(O)−NH−D−NH−C(O)−]n1−E−C(O)−NH−D−N=C=O (18)
は、三価のジイソシアネート三量体であるB{−R−N=C=O}のコアを表し、
各Rは、独立して、C1〜10アルカンジイル、C5〜8シクロアルカンジイル、C6〜10アレーンジイル、C6〜18アルカンシクロアルカンジイル、C7〜18アルカンアレーンジイル、C1〜10ヘテロアルカンジイル、C5〜8ヘテロシクロアルカンジイル、C6〜10ヘテロアレーンジイル、C6〜18ヘテロアルカンシクロアルカンジイル、C7〜18ヘテロアルカンアレーンジイル、置換C1〜10アルカンジイル、置換C5〜8シクロアルカンジイル、置換C6〜10アレーンジイル、置換C6〜18アルカンシクロアルカンジイル、置換C7〜18アルカンアレーンジイル、置換C1〜10ヘテロアルカンジイル、置換C5〜8ヘテロシクロアルカンジイル、および置換C6〜10ヘテロアレーンジイルから選択され得、
各E、D、およびn1は、式(15)について定義された通りである。
式(9)の部分を含むプレポリマーでは、ジイソシアネート三量体は、式(9b)のジイソシアネート三量体を含み得、
Figure 2021530578

式中、各Rは、独立して、C1〜10アルカンジイル、C5〜8シクロアルカンジイル、C6〜10アレーンジイル、C6〜18アルカンシクロアルカンジイル、C7〜18アルカンアレーンジイル、C1〜10ヘテロアルカンジイル、C5〜8ヘテロシクロアルカンジイル、C6〜10ヘテロアレーンジイル、C6〜18ヘテロアルカンシクロアルカンジイル、C7〜18ヘテロアルカンアレーンジイル、置換C1〜10アルカンジイル、置換C5〜8シクロアルカンジイル、置換C6〜10アレーンジイル、置換C6〜18アルカンシクロアルカンジイル、置換C7〜18アルカンアレーンジイル、置換C1〜10ヘテロアルカンジイル、置換C5〜8ヘテロシクロアルカンジイル、および置換C6〜10ヘテロアレーンジイルから選択され得る。
式(15)の部分を含むプレポリマーでは、ジイソシアネート三量体から誘導された部分Dは、式(16)の部分を含み、
Figure 2021530578

式中、
各Rは、独立して、C1〜10アルカンジイル、C5〜8シクロアルカンジイル、C6〜10アレーンジイル、C6〜18アルカンシクロアルカンジイル、C7〜18アルカンアレーンジイル、C1〜10ヘテロアルカンジイル、C5〜8ヘテロシクロアルカンジイル、C6〜10ヘテロアレーンジイル、C6〜18ヘテロアルカンシクロアルカンジイル、C7〜18ヘテロアルカンアレーンジイル、置換C1〜10アルカンジイル、置換C5〜8シクロアルカンジイル、置換C6〜10アレーンジイル、置換C6〜18アルカンシクロアルカンジイル、置換C7〜18アルカンアレーンジイル、置換C1〜10ヘテロアルカンジイル、置換C5〜8ヘテロシクロアルカンジイル、および置換C6〜10ヘテロアレーンジイルから選択され得、
30は、式(17)の部分および式(18)の部分から選択され、
−N=C=O (17)
−NH−C(O)−[−E−C(O)−NH−D−NH−C(O)−]n1−E−C(O)−NH−D−N=C=O (18)
式中、E、D、およびn1は、式(15)について定義された通りである。
式(15)の部分を含むプレポリマーでは、E部分の一部は、独立して、ポリオール多官能化剤から誘導された部分(iv)からさらに選択され得る。
式(15)の部分を含むプレポリマーでは、部分Eは、式(14)のポリオール多官能化剤から誘導され得、ポリオール多官能化剤から誘導された部分Eは、式(14b)の構造を有し得、
{−R50−OH} (14)
{−R50−O−}{−R50−O−[−C(O)−NH−D−NH−C(O)−E−]n1−C(O)−NH−D−N=C=O}z−2 (14b)
式中、
各n1は、独立して、0〜60の整数から選択され、
は、z価のポリオール多官能化剤であるB{−R50−OH}のコアを表し、
zは、3〜6の整数であり、
各R50は、独立して、C1〜10アルカンジイル、C1〜10ヘテロアルカンジイル、置換C1〜10アルカンジイル、および置換C1〜10ヘテロアルカンジイルから選択され、
EおよびDは、式(15)において定義された通りである。
式(15)の部分を含むプレポリマーでは、E部分の一部は、ポリチオール多官能化剤から誘導された部分(v)をさらに含み得る。
式(15)の部分を含むプレポリマーでは、部分Eは、式(13)のポリチオール多官能化剤から誘導され得、ポリチオール多官能化剤から誘導された部分Eは、式(13b)の構造を有し得、
{−R40−SH} (13)
{−R40−S−}{−R40−S−[−C(O)−NH−D−NH−C(O)−E−]n1−C(O)−NH−D−N=C=O}z−2 (13b)
式中、
各n1は、独立して、0〜60の整数から選択され、
は、z価のポリチオール多官能化剤であるB{−R40−SH}のコアを表し、
zは、3〜6の整数であり、
各R40は、独立して、C1〜10アルカンジイル、C1〜10ヘテロアルカンジイル、置換C1〜10アルカンジイル、および置換C1〜10ヘテロアルカンジイルから選択され、
EおよびDは、式(15)について定義された通りである。
式(15)の部分を含むプレポリマーでは、E部分の一部は、線形短鎖ジオールから誘導された部分(vi)をさらに含み得る。
式(15)の部分を含むプレポリマーでは、部分Eは、式(12)の線形短鎖ジオールから誘導され得、線形短鎖ジオールから誘導された部分Eは、式(12a)の構造を有し、
HO−R−OH (12)
−O−R−O− (12a)
式中、Rは、C1〜10n−アルカンジイルおよびC1〜10n−ヘテロアルカンジイルから選択される。
本開示によって提供される鎖延長ポリチオエーテルプレポリマーは、イソシアネート基で末端化され得る。本開示によって提供されるイソシアネート末端鎖延長ポリチオエーテルプレポリマーは、例えば、5〜15、5〜12、または5〜9の範囲内の平均イソシアネート官能価を有し得る。本開示によって提供されるイソシアネート末端鎖延長ポリチオエーテルプレポリマーは、例えば、600〜1,500、または600〜1,200の範囲内の平均イソシアネート当量を有し得る。
本開示によって提供されるイソシアネート末端鎖延長ポリチオエーテルプレポリマーは、ポリチオエーテルまたは非線形短鎖ジオール、およびジイソシアネートまたはジイソシアネート三量体から誘導された交互のセグメントを含有し得、プレポリマーは、ジイソシアネートから誘導された部分またはジイソシアネート三量体から誘導された部分のいずれかで末端化され得る。例えば、式(15)の部分を参照すると、E部分の一部は、チオール末端ポリチオエーテルまたはヒドロキシル官能性ポリチオエーテルなどのポリチオエーテル、および非線形短鎖ジオールから誘導され得、各−C(O)−NH−D−NH−C(O)−は、ジイソシアネートから誘導され得るか、またはジイソシアネート三量体から誘導され得る。
プレポリマーを合成するために、線形短鎖ジオールも使用される場合、本開示によって提供されるイソシアネート末端鎖延長ポリチオエーテルプレポリマーは、ポリチオエーテル、非線形短鎖ジオール、または線形短鎖ジオール、およびジイソシアネート、またはジイソシアネート三量体から誘導された交互のセグメントを含有し得、プレポリマーは、ジイソシアネートまたはジイソシアネート三量体から誘導された部分で末端化され得る。
例えば、式(15)の部分を参照すると、E部分の一部は、チオール末端ポリチオエーテルまたはヒドロキシル官能性ポリチオエーテルなどのポリチオエーテル、非線形短鎖ジオール、および線形短鎖ジオールから誘導される得、各−C(O)−NH−D−NH−C(O)−は、ジイソシアネートから、またはジイソシアネート三量体から誘導され得る。
プレポリマーを合成するために、多官能化剤も使用される場合、本開示によって提供されるイソシアネート末端鎖延長プレポリマーは、ポリチオエーテル、非線形短鎖ジオール、または多官能化剤、およびジイソシアネート、またはジイソシアネート三量体から誘導された交互のセグメントを含有し得、プレポリマーは、ジイソシアネートまたはジイソシアネート三量体から誘導された部分で末端化され得る。例えば、式(15)の部分を参照すると、各Eは、チオール末端ポリチオエーテルまたはヒドロキシル官能性ポリチオエーテルなどのポリチオエーテル、非線形短鎖ジオール、および多官能化剤から誘導され得、各−C(O)−NH−D−NH−C(O)−は、ジイソシアネートから、またはジイソシアネート三量体から誘導され得る。
線形短鎖ジオールおよび多官能化剤も使用される場合、本開示によって提供されるイソシアネート末端鎖延長プレポリマーは、ポリチオエーテル、非線形短鎖ジオール、線形短鎖ジオール、または多官能化剤、およびジイソシアネート、またはジイソシアネート三量体から誘導された交互のセグメントを含有し得、プレポリマーは、ジイソシアネートまたはジイソシアネート三量体のいずれかで末端化され得る。例えば、式(15)の部分を参照すると、各Eは、チオール末端ポリチオエーテルまたはヒドロキシル官能性ポリチオエーテルなどのポリチオエーテル、非線形短鎖ジオール、線形短鎖ジオール、および多官能化剤から誘導され得、各−C(O)−NH−D−NH−C(O)−は、ジイソシアネートから、またはジイソシアネート三量体から誘導され得る。
本開示によって提供されるイソシアネート末端鎖延長ポリチオエーテルプレポリマーでは、ジイソシアネートから誘導された部分と、ジイソシアネート三量体から誘導された部分とのモル比は、例えば、1:1〜2:1、1:1〜1.8:1、1:1〜1.6:1、1:1〜1.4:1、または1:1〜1.2:1であり得る。
本開示によって提供されるイソシアネート末端鎖延長ポリチオエーテルプレポリマーでは、非線形短鎖ジオールから誘導された部分と、ポリチオエーテルから誘導された部分とのモル比は、例えば、1:1〜1:10、1:1〜1:8、1:1〜1:6、1:1〜1:4、または1:1〜1:2であり得る。
本開示によって提供されるイソシアネート末端鎖延長ポリチオエーテルプレポリマーは、式(19)の構造を有するプレポリマーを含み得、
O=C=N−D−NH−C(O)−[−E−C(O)−NH−D−NH−C(O)−]−E−C(O)−NH−D−N=C=O (19)
式中、
nは、1〜60の整数であり、
各Eは、独立して、(i)、(ii)、および(iii)から選択される部分を含み、
(i)は、非線形短鎖ジオールから誘導された部分であり、
(ii)は、チオール末端ポリチオエーテルから誘導された部分であり、
(iii)は、ヒドロキシル末端ポリチオエーテルから誘導された部分であり、
各Dは、ジイソシアネートから誘導された部分、およびジイソシアネート三量体から誘導された部分から選択され、
プレポリマーは、
少なくとも1つのEは、(i)から選択され、かつ少なくとも1つのEは、(ii)から選択されるか、または
少なくとも1つのEは、(i)から選択され、かつ少なくとも1つのEは、(iii)から選択される。
式(19)のイソシアネート末端鎖延長ポリチオエーテルプレポリマーでは、非線形短鎖ジオールは、式(10)の構造を有し得、非線形短鎖ジオールから誘導された部分Eは、式(10a)の構造を有し、
HO−[C(R−]−OH (10)
−O−[C(R−]−O− (10a)
式中、
sは、1〜10の整数であり、
各Rは、独立して、水素およびC1〜6アルキルから選択され、
少なくとも1つのRは、C1〜6アルキルである。
式(19)のイソシアネート末端鎖延長ポリチオエーテルプレポリマーは、イソシアネート基で末端化される。
式(19)のイソシアネート末端鎖延長ポリチオエーテルプレポリマーでは、チオール末端ポリチオエーテルは、式(2a)の構造を有し得、チオール末端ポリチオエーテルから誘導された部分Eは、式(2)の構造を有し得、
HS−R−[S−A−S−R−]−SH (2a)
−S−R−[S−A−S−R−]−S− (2)
式中、
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、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、および−[(CHR−X−](CHR−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、独立して、水素およびメチルから選択され、
各Xは、独立して、O、S、S−S、およびNRから選択され、式中、Rは、水素およびメチルから選択され、
各Aは、独立して、式(3)のポリビニルエーテルから誘導された部分、または式(4)のポリアルケニル多官能化剤から誘導された部分であり、
CH=CH−O−(R−O)−CH=CH (3)
(−R20−CH=CH (4)
式中、
各Rは、独立して、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、および−[(CHR−X−](CHR−から選択され、式中、p、q、r、R、およびXは、Rについて定義された通りであり、
mは、0〜50の整数であり、
は、z価のポリアルケニル多官能化剤であるB(−R20−CH=CHのコアを表し、式中、
zは、3〜6の整数であり、
各R20は、独立して、C1〜10アルカンジイル、C1〜10ヘテロアルカンジイル、置換C1〜10アルカンジイル、および置換C1〜10ヘテロアルカンジイルから選択される。
式(19)のイソシアネート末端鎖延長ポリチオエーテルプレポリマーでは、ヒドロキシル末端ポリチオエーテルは、式(2b)の構造を有し得、ヒドロキシル末端ポリチオエーテルから誘導された部分Eは、式(2c)の構造を有し得、
HO−R10−S−R−[S−A−S−R−]−S−R10−OH (2b)
−O−R10−S−R−[S−A−S−R−]−S−R10−O− (2c)
式中、
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、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、および−[(CHR−X−](CHR−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、独立して、水素およびメチルから選択され、
各Xは、独立して、O、S、S−S、およびNRから選択され、式中、Rは、水素およびメチルから選択され、
各Aは、独立して、式(3)のポリビニルエーテルから誘導された部分、または式(4)のポリアルケニル多官能化剤から誘導された部分であり、
CH=CH−O−(R−O)−CH=CH (3)
(−R20−CH=CH (4)
式中、
各Rは、独立して、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、および−[(CHR−X−](CHR−から選択され、式中、p、q、r、R、およびXは、Rについて定義された通りであり、
mは、0〜50の整数であり、
は、z価のポリアルケニル多官能化剤であるB(−R20−CH=CHのコアを表し、式中、
zは、3〜6の整数であり、
各R20は、独立して、C1〜10アルカンジイル、C1〜10ヘテロアルカンジイル、置換C1〜10アルカンジイル、および置換C1〜10ヘテロアルカンジイルから選択され、
10は、ヒドロキシル基、およびチオール基と反応する基を含む化合物の反応から誘導された部分である。
式(19)のイソシアネート末端鎖延長ポリチオエーテルプレポリマーでは、ジイソシアネートは、式(8)の構造を有し得、ジイソシアネートから誘導された部分Dは、式(8a)の構造を有し得、
O=C=N−R−N=C=O (8)
−R− (8a)
式中、Rは、独立して、C1〜10アルカン−ジイル、C5〜8シクロアルカンジイル、C6〜10アレーン−ジイル、C6〜18アルカンシクロアルカン−ジイル、C7〜18アルカンアレーン−ジイル、C1〜10ヘテロアルカン−ジイル、C5〜8ヘテロシクロアルカンジイル、C6〜10ヘテロアレーン−ジイル、C6〜18ヘテロアルカンシクロアルカン−ジイル、C7〜18ヘテロアルカンアレーン−ジイル、置換C1〜10アルカン−ジイル、置換C5〜8シクロアルカンジイル、置換C6〜10アレーン−ジイル、置換C6〜18アルカンシクロアルカン−ジイル、置換C7〜18アルカンアレーン−ジイル、置換C1〜10ヘテロアルカン−ジイル、置換C5〜8ヘテロシクロアルカンジイル、および置換C6〜10ヘテロアレーンジイルから選択され得る。
式(19)のイソシアネート末端鎖延長ポリチオエーテルプレポリマーでは、ジイソシアネート三量体は、式(9)の構造を有し得、ジイソシアネート三量体から誘導された部分Dは、式(9a)の構造を有し得、
{−R−N=C=O} (9)
{−R−NH−C(O)−}{−R−R41} (9a)
式中、
41は、式(17)の部分および式(18)の部分から選択され、
−N=C=O (17)
−NH−C(O)−[−E−C(O)−NH−D−NH−C(O)−]n1−E−C(O)−NH−D−N=C=O (18)
各n1は、独立して、0〜60の整数から選択され、
は、三価のジイソシアネート三量体であるB{−R−N=C=O}のコアを表し、
各Rは、独立して、C1〜10アルカンジイル、C5〜8シクロアルカンジイル、C6〜10アレーンジイル、C6〜18アルカンシクロアルカンジイル、C7〜18アルカンアレーンジイル、C1〜10ヘテロアルカンジイル、C5〜8ヘテロシクロアルカンジイル、C6〜10ヘテロアレーンジイル、C6〜18ヘテロアルカンシクロアルカンジイル、C7〜18ヘテロアルカンアレーンジイル、置換C1〜10アルカンジイル、置換C5〜8シクロアルカンジイル、置換C6〜10アレーンジイル、置換C6〜18アルカンシクロアルカンジイル、置換C7〜18アルカンアレーンジイル、置換C1〜10ヘテロアルカンジイル、置換C5〜8ヘテロシクロアルカンジイル、および置換C6〜10ヘテロアレーンジイルから選択され得、
各EおよびDは、式(15)について定義された通りである。
式(19)のイソシアネート末端鎖延長ポリチオエーテルプレポリマーでは、部分Eは、ポリオール多官能化剤から誘導された部分(iv)をさらに含み得る。
式(19)のイソシアネート末端鎖延長ポリチオエーテルプレポリマーでは、ポリオール多官能化剤は、式(14)の構造を有し得、ポリオール多官能化剤から誘導された部分Eは、式(14a)の構造を有し得、
{−R50−OH} (14)
{−R50−O−}{−R50−O−[−C(O)−NH−D−NH−C(O)−E−]n1−C(O)−NH−D−N=C=O}z−2 (14a)
式中、
各n1は、独立して、0〜60の整数から選択され、
は、z価のポリオール多官能化剤であるB{−R50−OH}のコアを表し、式中、
zは、3〜6の整数であり、
各R50は、独立して、C1〜10アルカンジイル、C1〜10ヘテロアルカンジイル、置換C1〜10アルカンジイル、および置換C1〜10ヘテロアルカンジイルから選択され、
EおよびDは、式(15)について定義された通りである。
式(19)のイソシアネート末端鎖延長ポリチオエーテルプレポリマーでは、部分Eは、ポリチオール多官能化剤から誘導された部分(v)をさらに含み得る。
式(19)のイソシアネート末端鎖延長ポリチオエーテルプレポリマーでは、ポリチオール多官能化剤は、式(13)の構造を有し得、ポリチオール多官能化剤から誘導された部分Eは、式(13a)の構造を有し得、
{−R40−SH} (13)
{−R40−S−}{−R40−S−[−C(O)−NH−D−NH−C(O)−E−]n1−C(O)−NH−D−N=C=O}z−2 (13a)
式中、
各n1は、独立して、0〜60の整数から選択され、
は、z価のポリチオール多官能化剤であるB{−R40−SH}のコアを表し、
zは、3〜6の整数であり、
各R40は、独立して、C1〜10アルカンジイル、C1〜10ヘテロアルカンジイル、置換C1〜10アルカンジイル、および置換C1〜10ヘテロアルカンジイルから選択され、
EおよびDは、式(15)について定義された通りである。
式(19)のイソシアネート末端鎖延長ポリチオエーテルプレポリマーでは、部分Eは、線形短鎖ジオールから誘導された部分(vi)をさらに含み得る。
式(19)のイソシアネート末端鎖延長ポリチオエーテルプレポリマーでは、線形短鎖ジオールは、式(12)の構造を有し得、線形短鎖ジオールから誘導された部分Eは、式(12a)の構造を有し得、
HO−R−OH (12)
−O−R−O− (12a)
式中、Rは、C1〜10n−アルカンジイルおよびC1〜10n−ヘテロアルカンジイルから選択される。
式(4a)、(13a)、(13b)、(14a)、14(b)、および(18)の化合物では、n1は、例えば、0〜60、0〜40、0〜20、0〜10、1〜60、1〜40、1〜20、5〜30、または5〜20の整数であり得る。
本開示によって提供されるイソシアネート末端鎖延長ポリチオエーテルプレポリマーは、例えば、4,000ダルトン〜24,000ダルトン、4,000ダルトン〜20,000ダルトン、4,000ダルトン〜15,000ダルトン、4,000ダルトン〜10,000ダルトン、または5,000ダルトン〜9,000ダルトンの範囲内の数平均分子量を有し得、ここで、数平均分子量は、ゲル浸透クロマトグラフィーおよびポリスチレン標準物を使用して決定される。
本開示によって提供されるイソシアネート末端鎖延長ポリチオエーテルプレポリマーは、例えば、2%〜10%、2%〜8%、3%〜7%、または4%〜6%の範囲内のイソシアネート含有量を有し得、ここで、イソシアネート含有量は、間接滴定によって決定される。
本開示によって提供される鎖延長ポリチオエーテルプレポリマーは、3%超、5%超、7%超、または9%超のイソシアネート含有量を有し得、ここで、イソシアネート含有量は、間接滴定によって決定される。
本開示によって提供される鎖延長ポリチオエーテルプレポリマーは、例えば、100cps〜600cps、100cps〜500cps、または100cps〜400cpsの範囲内の粘度を有し得、ここで、粘度は、ブルックフィールドCAP2000粘度計、スピンドル#6を使用して、25℃および300rpmで測定される。
本開示によって提供されるイソシアネート末端鎖延長ポリチオエーテルプレポリマーは、(1)チオール末端ポリチオエーテル、ヒドロキシル末端ポリチオエーテル、またはこれらの組み合わせ、(2)非線形短鎖ジオール、(3)ジイソシアネート、および(4)ジイソシアネート三量体を組み合わせ、触媒の存在下で反応物を反応させて、鎖延長ポリチオエーテルプレポリマーを提供することによって調製され得る。
反応物は、反応物のヒドロキシル当量とチオール当量との総量と比較して、過剰なイソシアネート当量を含み得る。例えば、反応物は、200超、300超、または400超の過剰なイソシアネート当量を含み得る。反応物は、例えば、200〜500、200〜400、または250〜350の範囲内の過剰なイソシアネート当量を含み得る。イソシアネートの過剰量が多いと、高い反応性イソシアネート含有量を用いた高度に架橋されたプレポリマーをもたらす。
反応物は、例えば、4:1〜9:1、5:1〜9:1、6:1〜8:1、または7:1〜8:1の範囲内のジイソシアネートとジイソシアネート三量体とのモル比を含み得る。
好適な触媒は、ジイソシアネートのイソシアネート基とヒドロキシル基および/またはチオール基との反応を促進し得る。好適な触媒の例としては、第三級アミン、金属化合物触媒、およびこれらの組み合わせが挙げられる。好適な第三級アミン触媒の例としては、トリエチルアミン、N−メチルモルホリン、トリエチレンジアミン、ピリジン、およびピコリンが挙げられる。好適な金属化合物触媒の例としては、鉛、亜鉛、コバルト、チタネート、鉄、銅、およびスズの化合物が挙げられる。例えば、金属化合物触媒は、鉛2−エチルヘキソエート、亜鉛2−エチルヘキソエート、ナフテン酸コバルト、チタン酸テトライソプロピル、ナフテン酸鉄、ナフテン酸銅、ジブチルスズジアセテート、ジブチルスズジオクテート、およびジブチルスズジラウレートであり得る。触媒は、イソシアネート基と、ヒドロキシル基および/またはチオール基との反応を促進するのに有効な量で含まれ得る。例えば、触媒は、ポリウレタンプレポリマーを形成するための反応物の総重量に基づいて、0.01重量%〜0.2重量%、0.01重量%〜0.1重量%、0.01重量%〜0.05重量%、または0.01重量%〜0.02重量%の範囲内の量で含まれ得る。好適な触媒の例としては、ジブチルスズジラウレートなどの有機スズ触媒が挙げられる。
反応物は、線形短鎖ジオール、多官能化剤、またはこれらの組み合わせをさらに含み得る。多官能化剤は、例えば、3〜6のチオール官能価を有するポリチオール、3〜6のヒドロキシル官能価を有するポリオール、またはこれらの組み合わせを含み得る。好適なポリオール多官能化剤の例としては、ポリエーテルポリオール(グリセリンのオキシアルキレン付加物)、トリメチロールプロパン、および1,2,6−ヘキサントリオールが挙げられる。
鎖延長ポリチオエーテルプレポリマーは、2段階合成プロセスで調製され得る。第1の工程では、ポリチオエーテル、ジイソシアネート、および非線形短鎖ジオールが組み合わされる。任意選択的に、線形短鎖ジオールおよび/または多官能化剤もまた、含まれ得る。次いで、ジイソシアネート三量体化触媒が添加され得、混合物が加熱されて、ジイソシアネート三量体を提供する。この第1の反応中、20モル%〜30モル%などの15モル%〜35モル%のジイソシアネートが反応して、ジイソシアネート三量体を形成する。
好適なジイソシアネート三量体化触媒の例としては、オクタン酸カリウム、第四級アンモニウム、ホスフィン、および第三級アミンなどの強塩基が挙げられる。好適な第三級アミンジイソシアネート三量体化触媒の例としては、N,N−ジメチルエタノールアミン(DMEA)、ジアミノビシクロオクタン(DABCO)、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(BDMAEE)、N−エチルモルホリン、N’,N’−ジメチルピペリジン、N,N,N’,N’,N’’−ペンタメチル−ジエチレン−トリアミン(PMDETA)、N,N−ジメチルシクロヘキシルアミン(DMCHA)、N,N−ジメチルセチルアミン、N,N,N’,N’’,N’’−ペンタメチル−ジプロピレン−トリアミン、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、または上記のうちのいずれかの組み合わせが挙げられる。
第2の工程では、ポリチオエーテル、未反応ジイソシアネート、ジイソシアネート三量体、非線形短鎖ジオール、ならびに任意の線形短鎖ジオール、および/または多官能化剤が、触媒の存在下で反応して、イソシアネート末端鎖延長ポリチオエーテルプレポリマーを提供する。
代替の合成方法では、ジイソシアネート−三量体は、別々に調製され得、他の反応物に添加される。言い換えれば、上記方法の第1の工程が排除され得る。例えば、本開示によって提供されるイソシアネート末端鎖延長ポリチオエーテルプレポリマーは、(1)チオール末端ポリチオエーテル、ヒドロキシル末端ポリチオエーテル、またはこれらの組み合わせ、(2)非線形短鎖ジオール、(3)ジイソシアネート、および(4)ジイソシアネート三量体を組み合わせ、触媒の存在下で反応物を反応させて、鎖延長ポリチオエーテルプレポリマーを提供することによって調製され得る。
コーティングおよびシーラント組成物などの組成物は、本開示によって提供されるイソシアネート末端鎖延長ポリチオエーテルプレポリマー、またはイソシアネート末端鎖延長ポリチオエーテルプレポリマーの組み合わせを含み得る。例えば、組成物は、10重量%〜80重量%、10重量%〜60重量%、10重量%〜50重量%、10重量%〜40重量%、または20重量%〜40重量%のイソシアネート末端鎖延長ポリチオエーテルプレポリマーを含み得、ここで、重量%は、組成物の総重量に基づく。
本開示によって提供される硬化性組成物は、充填剤または充填剤の組み合わせを含み得る。充填剤は、例えば、無機充填剤、有機充填剤、低密度充填剤、導電性充填剤、または上記のうちのいずれかの組み合わせを含み得る。充填剤は、有機充填剤、無機充填剤、導電性充填剤、低密度充填剤、または上記のうちのいずれかの組み合わせを含み得る。
充填剤は、例えば、硬化コーティングの物理的特性を改善するために、硬化コーティングの重量を低減するために、かつ/またはコーティングに導電性を付与するために、コーティング組成物に添加され得る。
Skydrol(登録商標)−および耐燃料性有機充填剤はまた、パーフルオロエーテルプレポリマー、パーフルオロシリコーンプレポリマー、およびこれらの組み合わせを含むシーラント組成物と共に使用され得る。
本開示によって提供される組成物およびシーラントは、有機充填剤または有機充填剤の組み合わせを含み得る。有機充填剤は、低い比重を有し、JRFタイプI、およびSkydrol(登録商標)LD−4などのSkydrol(登録商標)などの、航空溶媒および/または流体に耐性を有するように選択され得る。
有機充填剤は、Skydrol(登録商標)に耐性を有するように選択され得る。例えば、Skydrol(登録商標)LD−4などのSkydrol(登録商標)に耐性を有する有機充填剤は、50℃未満の温度で1,000時間Skydrol(登録商標)中に浸漬した後、1体積%未満の腫脹を示すか、または70℃未満の温度で1,000時間Skydrol(登録商標)中に浸漬した後、1.2体積%未満の腫脹を示し、ここで、膨張パーセントは、EN ISO 10563に従って決定される。好適な有機充填剤はまた、硫黄含有ポリマーマトリックスへの許容可能な接着性を有し得る。有機充填剤としては、固体粒子、中空粒子、またはこれらの組み合わせを挙げることができる。粒子は、一般に球状(粉末と称される)、一般に非球状(粒子と称される)、またはこれらの組み合わせであり得る。粒子は、ASTM E−2651−13に従って決定される場合、例えば、100μm、50μm、40μm、30μm、または25μm未満の平均粒子径を有し得る。粉末は、0.25μm〜100μm、0.5μm〜50μm、0.5μm〜40μm、0.5μm〜30μm、0.5μm〜20μm、または0.1μm〜10μmの範囲内の平均粒子径を有する粒子を含み得る。充填粒子は、例えば、1nm〜100nmの平均粒子径を特徴とする粒子を含む、ナノ粉末を含み得る。
有機充填剤は、例えば、1.6未満、1.4未満、1.15未満、1.1未満、1.05未満、1未満、0.95未満、0.9未満、0.8未満、または0.7未満の比重を有し得、ここで、比重は、ISO 787(パート10)に従って決定される。有機充填剤は、例えば、0.85〜1.6の範囲内、0.85〜1.4の範囲内、0.85〜1.1の範囲内、0.9〜1.05、または0.9〜1.05の範囲内の比重を有し得、ここで、比重は、ISO 787(パート10)に従って決定される。
有機充填剤は、熱可塑性物質、熱硬化性物質、またはこれらの組み合わせを含み得る。好適な有機充填剤の例としては、エポキシ、エポキシ−アミド、ETFEコポリマー、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニリデン、ポリフッ化ビニル、TFE、ポリアミド、ポリイミド、エチレンプロピレン、パーフルオロ炭化水素、フルオロエチレン、ポリカーボネート、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケトン、ポリフェニレンオキシド、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルスルホン、熱可塑性コポリエステル、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、メラミン、ポリエステル、フェノール樹脂、エピクロロヒドリン、フッ素化炭化水素、多環式化合物、ポリブタジエン、ポリクロロプレン、ポリイソプレン、ポリスルフィド、ポリウレタン、イソブチレンイソプレン、シリコーン、スチレンブタジエン、液晶ポリマー、および上記のうちのいずれかの組み合わせが挙げられる。
好適な有機充填剤の例としては、ポリアミド6およびポリアミド12などのポリアミド、ポリイミド、ポリエチレン、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルスルホン、熱可塑性コポリエステル、ならびに上記のうちのいずれかの組み合わせが挙げられる。
好適なポリアミド6およびポリアミド12粒子の例は、等級SP−500、SP−10、TR−1、およびTR−2として東レプラスチックから入手可能である。好適なポリアミドはまた、Arkema GroupからOrgasol(登録商標)の商標名で、Evonik IndustriesからVestosin(登録商標)の商標名で入手可能である。例えば、Ganzpearl(登録商標)GPA−550およびGPA−700などのGanzpearl(登録商標)ポリアミドは、Persperse Sakai Trading(New York、NY)から入手可能である。
好適なポリイミド充填剤の例は、Evonik IndustriesからP84(登録商標)NTの商標名で入手可能である。
有機充填剤としては、酸化ポリエチレン粉末などのポリエチレンを挙げることができる。好適なポリエチレンは、例えば、Honeywell International,Inc.からACumist(登録商標)の商標名で、INEOSからEltrex(登録商標)の商標名で、Mitsui Chemicals America,Inc.からMipelon(商標)の商標名で入手可能である。
航空宇宙シーラントにおけるポリフェニレンスルフィドなどの有機充填剤の使用は、米国特許第9,422,451号に開示されており、それは、参照によりその全体が組み込まれる。ポリフェニレンスルフィドは、寸法安定性、耐薬品性、ならびに腐食剤および高温環境に対する耐性を示す熱可塑性エンジニアリング樹脂である。ポリフェニレンスルフィドエンジニアリング樹脂は、例えば、Ryton(登録商標)(Chevron)、Techtron(登録商標)(Quadrant)、Fortron(登録商標)(Celanese)、およびTorelina(登録商標)(東レ)の商標名で市販されている。ポリフェニレンスルフィド樹脂は、一般に、約1.3〜約1.4の比重を特徴とし、ここで、比重は、ISO 787(パート10)に従って決定される。1.34g/cmの密度、および水中で0.2μm〜0.25μmの平均粒子径(またはイソプロパノール中で0.4μm〜0.5μm)を有するポリフェニレンスルフィド粒子は、東レ株式会社から入手可能である。
ポリエーテルスルホン粒子は、東レ株式会社から入手可能であり、1.37g/cmの密度および5μm〜60μmの平均粒子径を有する。
熱可塑性コポリエステル粒子は、東レ株式会社から入手され得る。
有機充填剤は、任意の好適な形状を有し得る。例えば、有機充填剤は、所望のサイズ範囲まで濾過された破砕ポリマーの画分を含み得る。有機充填剤は、実質的に球形の粒子を含み得る。粒子は、非多孔質であり得るか、または多孔質であり得る。多孔質粒子は、内部表面を画定する開放流路の網目構造を有し得る。
有機充填剤は、例えば、1μm〜100μm、2μm〜40μm、2μm〜30μm、4μm〜25μm、4μm〜20μm、2μm〜15μm、または5μm〜12μmの範囲内の平均またはメジアン粒子径を有し得る。有機充填剤は、例えば、100μm未満、75μm未満、50μm未満、40μm未満、または20μm未満の平均粒子径を有し得る。粒子径分布は、Fischer Sub−Sieve Sizerを使用して、または光学検査によって決定され得る。
本開示によって提供される組成物およびシーラントは、例えば、10重量%〜35重量%の有機充填剤、15重量%〜35重量%、10重量%〜30重量%、15重量%〜30重量%、18重量%〜32重量%、15重量%〜25重量%、17重量%〜23重量%、20重量%〜30重量%、または22重量%〜28重量%の有機充填剤を含み得、ここで、重量%は、組成物の総重量に基づく。組成物およびシーラントは、ポリアミド、酸化ポリエチレン、アミノプラストコーティングされたマイクロカプセル、または上記のうちのいずれかの組み合わせを含む有機充填剤を含み得る。組成物およびシーラントは、ポリアミド、アミノプラストコーティングされたマイクロカプセル、またはこれらの組み合わせを含む有機充填剤を含み得る。
有機充填剤は、膨張熱可塑性マイクロカプセルおよび/または変性膨張熱可塑性マイクロカプセルなどの低密度充填剤を含み得る。好適な変性膨張熱可塑性マイクロカプセルは、メラミンまたは尿素/ホルムアルデヒド樹脂の外側コーティングを含み得る。
熱膨張性マイクロカプセルとは、所定の温度で膨張する揮発性材料を含む中空シェルを指す。熱膨張性熱可塑性マイクロカプセルは、5μm〜70μm、場合によっては,10μm〜24μm、または10μm〜17μmの平均初期粒子径を有し得る。「平均初期粒子径」という用語は、任意の膨張前のマイクロカプセルの平均粒子径(粒子径分布の数値加重平均)を指す。粒子径分布は、Fischer Sub−Sieve Sizerを使用して決定され得る。
熱膨張性熱可塑性マイクロカプセルは、熱可塑性樹脂の壁内に揮発性炭化水素または揮発性ハロゲン化炭化水素を含み得る。かかるマイクロカプセルでの使用に好適な炭化水素の例としては、塩化メチル、臭化メチル、トリクロロエタン、ジクロロエタン、n−ブタン、n−ヘプタン、n−プロパン、n−ヘキサン、n−ペンタン、イソブタン、イソペンタン、イソオクタン、ネオペンタン、石油エーテル、およびFreon(商標)などのフッ素を含有する脂肪族炭化水素、ならびに上記のうちのいずれかの組み合わせが含まれる。
熱膨張性マイクロカプセルの壁を形成するのに好適な材料の例としては、塩化ビニリデン、アクリロニトリル、スチレン、ポリカーボネート、メタクリル酸メチル、アクリル酸エチル、および酢酸ビニルのポリマー、これらのモノマーのコポリマー、ならびにポリマーおよびコポリマーの組み合わせが挙げられる。架橋剤は、熱膨張性マイクロカプセルの壁を形成する材料に含まれ得る。
好適な熱可塑性マイクロカプセルの例としては、AkzoNobelから入手可能なExpancel(商標)DEマイクロスフィアなどのExpancel(商標)マイクロカプセルが挙げられる。好適なExpancel(商標)DE微小球の例としては、Expancel(商標)920 DE 40およびExpancel(商標)920 DE 80が挙げられる。好適な低密度マイクロカプセルは、クレハからも入手可能である。
低密度マイクロカプセルは、例えば、0.01〜0.09、0.04〜0.09の範囲内、0.04〜0.08の範囲内、0.01〜0.07の範囲内、0.02〜0.06の範囲内、0.03〜0.05の範囲内、0.05〜0.09、0.06〜0.09の範囲内、または0.07〜0.09の範囲内の比重を特徴とし得、ここで、比重は、ISO 787(パート10)に従って決定される。低密度マイクロカプセルは、例えば、0.1未満、0.09未満、0.08未満、0.07未満、0.06未満、0.05未満、0.04未満、0.03未満、または0.02未満の比重を特徴とし得、ここで、比重は、ISO 787(パート10)に従って決定される。
低密度マイクロカプセルは、1μm〜100μmの平均粒子径を特徴とし得、実質的に球状の形状を有し得る。低密度マイクロカプセルは、例えば、ASTM E−2651−13に従って決定される場合、10μm〜100μm、10μm〜60μm、10μm〜40μm、または10μm〜30μmの平均粒径を特徴とし得る。
低密度充填剤は、コーティングされていないマイクロカプセル、コーティングされたマイクロカプセル、またはこれらの組み合わせを含み得る。
低密度マイクロカプセルなどの低密度充填剤は、メラミン樹脂などのアミノプラスト樹脂のコーティングを有する膨張マイクロカプセルを含み得る。アミノプラスト樹脂コーティングされた粒子は、例えば、米国特許第8,993,691号に記載されており、それらは、参照によりその全体が組み込まれる。かかるマイクロカプセルは、熱可塑性シェルに囲まれた発泡剤を含むマイクロカプセルを加熱することによって形成され得る。コーティングされていない低密度マイクロカプセルは、尿素/ホルムアルデヒド樹脂などのアミノプラスト樹脂と反応して、粒子の外面上に熱硬化性樹脂のコーティングを提供し得る。
低密度マイクロカプセルなどの低密度充填剤は、メラミン樹脂などのアミノプラスト樹脂の外側コーティングを有する熱膨張性熱可塑性マイクロカプセルを含み得る。コーティングされた低密度マイクロカプセルは、メラミン樹脂の外側コーティングを有し得、ここで、コーティングは、例えば、2μm未満、1μm未満、または0.5μm未満の厚さを有し得る。軽量マイクロカプセル上のメラミンコーティングは、マイクロカプセルを、チオール末端ポリチオエーテルプレポリマーおよび/または硬化剤に対して反応性にすると考えられ、これは耐燃料性を高め、マイクロカプセルを耐圧力性にする。
アミノプラスト樹脂の薄いコーティングは、25μm未満、20μm未満、15μm未満、または5μm未満の膜厚を有し得る。アミノプラスト樹脂の薄いコーティングは、少なくとも0.1nm、例えば、少なくとも10nm、もしくは少なくとも100nm、または場合によっては、少なくとも500nmの膜厚を有し得る。
アミノプラスト樹脂は、ホルムアルデヒドの、アミノ基またはアミド基保有物質との縮合生成物に基づき得る。縮合生成物は、アルコールおよびホルムアルデヒドと、メラミン、尿素、またはベンゾグアナミンとの反応から得ることができる。他のアミンおよびアミドの縮合生成物、例えば、トリアジン、ジアジン、トリアゾール、グアニジン、グアナミン、ならびにかかる化合物のアルキルおよびアリール置換誘導、例えば、アルキルおよびアリール置換尿素、ならびにアルキルおよびアリール置換メラミン、のアルデヒド縮合物もまた用いられ得る。かかる化合物の例としては、N,N’−ジメチル尿素、ベンゾ尿素、ジシアンジアミド、ホルマグアナミン、アセトグアナミン、グリコールウリル、アンメリン、2−クロロ−4,6−ジアミノ−1,3,5−トリアジン、6−メチル−2,4−ジアミノ−1,3,5−トリアジン、3,5−ジアミノトリアゾール、トリアミノピリミジン、2−メルカプト−4,6−ジアミノピリミジン、および3,4,6−トリス(エチルアミノ)−1,3,5−トリアジンが挙げられる。好適なアミノプラスト樹脂はまた、アセトアルデヒド、クロトンアルデヒド、アクロレイン、ベンズアルデヒド、フルフラール、およびグリオキサールなどの他のアルデヒドの縮合生成物にも基づき得る。
アミノプラスト樹脂は、3.0未満、または2.0未満などの、3.75未満の重合度を有する高度にアルキル化された低イミノアミノプラスト樹脂を含み得る。数平均重合度は、ポリマー鎖当たりの構造単位の平均数として定義され得る。例えば、1.0の重合度は、完全単量体トリアジン構造を示し、一方で、2.0の重合度は、メチレンまたはメチレン−オキシ架橋によって結合された2つのトリアジン環を示す。重合度は、ポリスチレン標準物を使用するゲル浸透クロマトグラフィーによって決定されるような平均重合度値を表す。
アミノプラスト樹脂は、メチロールまたは他のアルキロール基を含有し得、アルキロール基の少なくとも一部は、アルコールとの反応によってエーテル化され得る。好適な一価アルコールの例としては、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、ヘプタノール、ベンジルアルコール、他の芳香族アルコールなどのアルコール、シクロヘキサノールなどの環状アルコール、グリコールのモノエーテル、および3−クロロプロパノールおよびブトキシエタノールなどのハロゲン置換または他の置換アルコールが挙げられる。アミノプラスト樹脂は、メタノールまたはブタノールで実質的にアルキル化され得る。
アミノプラスト樹脂は、メラミン樹脂を含み得る。好適なメラミン樹脂の例としては、メチル化メラミン樹脂(ヘキサメトキシメチルメラミン)、混合エーテルメラミン樹脂、ブチル化メラミン樹脂、尿素樹脂、ブチル化尿素樹脂、ベンゾグアナミン、およびグリコールウリル樹脂、およびホルムアルデヒドを含まない樹脂が挙げられる。かかる樹脂は、例えば、Allnex GroupおよびHexionから入手可能である。好適なメラミン樹脂の例としては、Cymel(商標)300、Cymel(商標)301、Cymel(商標)303LF、Cymel(商標)303ULF、Cymel(商標)304、Cymel(商標)350、Cymel(商標)3745、Cymel(商標)XW−3106、Cymel(商標)MM−100、Cymel(商標)370、Cymel(商標)373、Cymel(商標)380、ASTRO MEL(商標)601、ASTRO MEL(商標)601ULF、ASTRO MEL(商標)400、ASTRO MEL(商標)NVV−3A、Aricel PC−6A、ASTRO MEL(商標)CR−1、およびASTRO SET(商標)90などのメチル化メラミン樹脂が挙げられる。好適なアミノプラスト樹脂は、尿素−ホルムアルデヒド樹脂を含み得る。
低密度マイクロカプセルは、例えば、米国特許第8,816,023号および同第8,993,691号に記載されているようなものを含み、任意の好適な技術によって調製され得、それらの各々は、参照によりその全体が組み込まれる。コーティングされた低密度マイクロカプセルは、例えば、攪拌下で、メラミン樹脂を用いて水中でマイクロカプセルの水性分散液を調製することによって得ることができる。次いで、触媒が添加され得、分散液が、例えば、50℃〜80℃の温度に加熱され得る。ポリアクリロニトリルシェル、脱イオン水、およびメラミン樹脂などのアミノプラスト樹脂を有する熱膨張マイクロカプセルなどの低密度マイクロカプセルが組み合わされ得、混合され得る。次いで、蒸留水中のパラトルエン硫酸の10重量/重量%の溶液が添加され得、混合物は、60℃で約2時間反応し得る。次いで、飽和重炭酸ナトリウムが添加され得、混合物は、10分間攪拌され得る。固体は濾過され得、蒸留水ですすがれ得、室温で一晩乾燥され得る。次いで、得られたアミノプラスト樹脂コーティングされたマイクロカプセルの粉末を、250μmのふるいにかけて、凝集体を除去および分離し得る。
アミノプラスト樹脂コーティングの塗布前に、熱膨張熱可塑性マイクロカプセルは、例えば、0.01〜0.05の範囲内、0.015〜0.045の範囲内、0.02〜0.04の範囲内、または0.025〜0.035の範囲内の比重を特徴とし得、ここで、比重は、ISO 787(パート10)に従って決定される。例えば、Expancel(商標)920 DE 40およびExpancel(商標)920 DE 80は、約0.03の比重を特徴とし得、ここで、比重は、ISO 787(パート10)に従って決定される。
アミノプラスト樹脂でコーティングした後、アミノプラストコーティングされたマイクロカプセルは、例えば、0.02〜0.08の範囲内、0.02〜0.07の範囲内、0.02〜0.06の範囲内、0.03〜0.07の範囲内、0.03〜0.065の範囲内、0.04〜0.065の範囲内、0.045〜0.06の範囲内、または0.05〜0.06の範囲内の比重を特徴とし得、ここで、比重は、ISO 787(パート10)に従って決定される。
アミノプラストコーティングされたマイクロカプセルおよびアミノプラストコーティングされたマイクロカプセルの作製方法は、例えば、米国特許出願公開第2016/0083619号に開示されており、それは、参照によりその全体が組み込まれる。
本開示によって提供される組成物は、例えば、0.1重量%〜6重量%、0.5重量%〜5重量%、1重量%〜4重量%、または2重量%〜4重量%の軽量充填剤、または軽量充填剤の組み合わせを含み得、ここで、重量%は、組成物の総重量に基づく。本開示によって提供される組成物は、例えば、1体積%〜80体積%、2体積%〜60体積%、5体積%〜50体積%、10体積%〜40体積%、または20体積%〜40体積%の軽量充填剤または軽量充填剤の組み合わせを含み得、ここで、体積%は、組成物の総体積に基づく。
本開示によって提供される組成物およびシーラントは、無機充填剤または無機充填剤の組み合わせを含み得る。無機充填剤は、機械的補強を提供し、組成物のレオロジー特性を制御するために含まれ得る。無機充填剤を組成物に添加して、例えば、衝撃強度を増加させるため、粘度を制御するため、または硬化組成物の電気的特性を改質するためなどの望ましい物理的特性を付与し得る。
本開示によって提供される組成物に有用であり、航空および航空宇宙用途に有用である無機充填剤としては、カーボンブラック、炭酸カルシウム、沈殿炭酸カルシウム、水酸化カルシウム、水和アルミナ(水酸化アルミニウム)、ヒュームドシリカ、シリカ、沈殿シリカ、シリカゲル、および上記のうちのいずれかの組み合わせが挙げられる。例えば、無機充填剤としては、炭酸カルシウムおよびヒュームドシリカの組み合わせを挙げることができ、炭酸カルシウムおよびヒュームドシリカは、処理済および/または未処理であり得る。無機充填剤は、炭酸カルシウムおよびヒュームドシリカを含み得る。
無機充填剤は、コーティングされていても、されていなくてもよい。例えば、無機充填剤は、ポリジメチルシロキサンのコーティングなど、疎水性コーティングでコーティングされ得る。
好適な炭酸カルシウム充填剤としては、Solvay Special Chemicalsから入手可能なSocal(登録商標)31、Socal(登録商標)312、Socal(登録商標)U1S1、Socal(登録商標)UaS2、Socal(登録商標)N2R、Winnofil(登録商標)SPM、およびWinnofil(登録商標)SPTなどの製品が挙げられる。炭酸カルシウム充填剤としては、沈殿炭酸カルシウムの組み合わせを挙げることができる。
充填剤としては、導電性充填剤または導電性充填剤の組み合わせを挙げることができる。好適な導電性充填剤の例としては、ニッケル粉末、黒鉛、ニッケルコーティングされた黒鉛、ステンレス鋼、または上記のうちのいずれかの組み合わせが挙げられる。
本開示によって提供される組成物は、導電性充填剤を含み得る。導電性およびEMI/RFIシールド効果は、ポリマー内に導電性材料を組み込むことによって組成物に付与され得る。導電性要素としては、例えば、金属または金属めっきされた粒子、布地、メッシュ、繊維、およびこれらの組み合わせを挙げることができる。金属は、例えば、フィラメント、粒子、フレーク、または球体の形状であり得る。金属の例としては、銅、ニッケル、銀、アルミニウム、スズ、および鋼が挙げられる。ポリマー組成物に導電性およびEMI/RFIシールド効果を付与するために使用され得る他の導電性材料としては、炭素または黒鉛を含む導電性粒子また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、およびポリアセチレンなどの導電性ポリマーもまた使用され得る。導電性充填剤としてはまた、硫化亜鉛および無機バリウム化合物などの高バンドギャップ材料も挙げられる。
導電性充填剤の他の例としては、純銀などの導電性貴金属系充填剤;銀めっきされた金などの貴金属めっきされた貴金属;銀めっきされた銅、ニッケル、またはアルミニウムなどの貴金属めっきされた非貴金属、例えば、銀めっきされたアルミニウムコア粒子または白金めっきされた銅粒子;銀めっきされたガラス微小球、貴金属めっきされたアルミニウム、または貴金属めっきされたプラスチック微小球などの、貴金属めっきされたガラス、プラスチック、またはセラミックス;貴金属めっきされた雲母;および他のかかる貴金属導電性充填剤が挙げられる。非貴金属系材料も使用され得、例えば、銅コーティングされた鉄粒子、またはニッケルめっきされた銅などの非貴金属めっきされた非貴金属;例えば、銅、アルミニウム、ニッケル、コバルトなどの非貴金属;例えば、ニッケルめっきされた黒鉛、ならびにカーボンブラックおよび黒鉛などの非金属材料などの非貴金属めっきされた非金属が挙げられる。導電性充填剤の組み合わせはまた、所望の導電性、EMI/RFIシールド効果、硬度、および特定の用途に好適な他の特性を満たすためにも使用され得る。
本開示の組成物に使用される導電性充填剤の形状および径は、硬化組成物に導電性およびEMI/RFIシールド効果を付与するための任意の適切な形状および径であり得る。例えば、充填剤は、球状、フレーク、プレートレット、粒子、粉末、不規則、繊維などを含む導電性充填剤の製造に一般的に使用される任意の形状であり得る。本開示の特定のシーラント組成物では、ベース組成物は、粒子、粉末、またはフレークとしてNiコーティングされた黒鉛を含み得る。ベース組成物中のNiコーティングされた黒鉛の量は、ベース組成物の総重量に基づいて、40重量%〜80重量%の範囲であり得るか、または50重量%〜70重量%の範囲であり得る。導電性充填剤は、Ni繊維を含み得る。Ni繊維は、10μm〜50μmの範囲の直径を有し得、250μm〜750μmの範囲の長さを有し得る。ベース組成物は、例えば、ベース組成物の総重量に基づいて、2重量%〜10重量%、または4重量%〜8重量%の範囲のNi繊維の量を含み得る。
炭素繊維、具体的には、黒鉛化炭素繊維もまた、本開示の組成物に導電性を付与するために使用され得る。気相熱分解法によって形成され、熱処理によって黒鉛化され、0.1ミクロン〜数ミクロンの範囲の繊維直径を有する中空また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炭素マイクロファイバー、ナノチューブ、または炭素フィブリルは、導電性充填剤として使用され得る。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、0.921μm直径の丸繊維である、Panex(登録商標)3OMF(Zoltek Companies,Inc.、St.Louis、Mo.)が挙げられる。
導電性充填剤の平均粒子径は、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り得る。例えば、1つ以上の充填剤の粒子径は、0.25μm〜250μmの範囲であり得るか、0.25μm〜75μmの範囲であり得るか、または0.25μm〜60μmの範囲であり得る。本開示によって提供される組成物は、1,000mg/g〜11,500mg/gのヨウ素吸収(J0/84−5試験方法)、および480cm/100g〜510cm/100gの細孔容積(DBP吸収、KTM 81−3504)を特徴とする導電性カーボンブラックである、Ketjenblack(登録商標)EC−600 JD(AkzoNobel,Inc.、Chicago、Ill)を含み得る。導電性カーボンブラック充填剤は、Black Pearls(登録商標)2000(Cabot Corporation、Boston、MA)である。
本開示の組成物は、2つ以上の導電性充填剤を含み得、2つ以上の導電性充填剤は、同じもしくは異なる材料および/または形状であり得る。例えば、シーラント組成物は、導電性Ni繊維、および粉末、粒子、またはフレークの形状の導電性Niコーティングされた黒鉛を含み得る。導電性充填剤の量および種類が選択されて、硬化したときに、0.50Ω/cm未満のシート抵抗(4点抵抗)、または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し得る。充填剤の量および種類も選択されて、本開示のシーラント組成物を使用して封止された開口部に対して、1MHz〜18GHzの周波数範囲にわたって効果的なEMI/RFIシールドを提供し得る。
組成物は、例えば、10重量%〜80重量%、20重量%〜80重量%、30重量%〜80重量%、40重量%〜80重量%、50重量%〜80重量%、または50重量%〜70重量%などの、0重量%〜80重量%の導電性充填剤または導電性充填剤の組み合わせを含み得、ここで、重量%は、噴霧可能な組成物の総重量%に基づく。
充填剤は、導電性充填剤であり得、三次元印刷物体に導電性および/またはEMI/RFIシールド効果を付与するために使用され得る。例えば、導電性印刷物体は、0.5Ω/cm未満または0.15Ω/cm未満のシート抵抗を特徴とし得る。例えば、導電性印刷物体は、1MHz〜18GHzの周波数範囲、または1MHz〜18GHzの部分範囲にわたって効果的なEMI/RFIを提供し得る。
本開示によって提供される組成物は、例えば、0.1重量%〜90重量%、0.1重量%〜80重量%、0.1重量%〜70重量%、1重量%〜70重量%、5重量%〜60重量%、10重量%〜50重量%、10重量%〜40重量%、または20重量%〜60重量%の充填剤または充填剤の組み合わせを含有し得、ここで、重量%は、組成物の総重量に基づく。
本開示によって提供される噴霧可能な組成物は、例えば、0.1重量%〜90重量%、1重量%〜90重量%、5重量%〜90重量%、10重量%〜85重量%、20重量%〜80重量%、または30重量%〜80重量%、40重量%〜80重量%、50重量%〜80重量%、または60重量%〜80重量%の充填剤または充填剤の組み合わせを含有し得、ここで、重量%は、噴霧可能な組成物の総乾燥固体重量に基づく。
本開示によって提供される硬化組成物は、例えば、0.1重量%〜90重量%、1重量%〜90重量%、5重量%〜90重量%、10重量%〜85重量%、20重量%〜80重量%、または30重量%〜80重量%、40重量%〜80重量%、50重量%〜80重量%、または60重量%〜80重量%の充填剤または充填剤の組み合わせを含有し得、ここで、重量%は、硬化組成物の総重量に基づく。
本開示によって提供される噴霧可能なコーティングなどの組成物は、ポリアミン硬化剤またはポリオール硬化剤などの硬化剤を含み得る。硬化剤は、ブロック化ポリアミン硬化剤またはブロック化ポリオール硬化剤などのブロック化硬化剤であり得る。ブロック化硬化剤は、スプレーコーティング中などの湿気の存在下でブロックが解除され得る。
好適なポリアミン硬化剤の例としては、脂肪族ポリアミン、脂環式ポリアミン、芳香族ポリアミン、およびこれらの組み合わせが挙げられる。ポリアミン硬化剤は、第一級アミン基(−NH)、第二級アミン基(−NH−)、およびこれらの組み合わせから選択される少なくとも2つのアミン基を有し得る。ポリアミン硬化剤は、少なくとも2つの第一級アミン基を有し得る。
ポリアミン硬化剤は、ブロック化湿気活性化ポリアミン硬化剤、例えば、Vestamin(登録商標)A−139などであり得る。好適なブロック化湿気活性化ポリアミン硬化剤の例としては、ケチミン、エナミン、オキサゾリジン、アルジミン、およびイミダゾリジンが挙げられる。湿気の存在下で、ブロック基、例えば、ケタミン、エナミン、オキサゾリジン、アルジミン、またはイミダゾリジンブロック基(複数可)は、水と反応して、触媒性アミン触媒およびケトンまたはアルコールを提供する。好適なブロック化反応性ポリアミンは、例えば、米国特許第5,206,200号に開示されている。
硬化性組成物中のイソシアネートとアミンとの当量比は、例えば、1.0〜0.6、1.0〜0.7、1.0〜0.8、1.0〜0.9であり得る。硬化性組成物は、例えば、アミン基に対して10モル%過剰のイソシアネート、15モル%過剰、20モル%過剰、および25モル%過剰、30モル%過剰、40モル%過剰、またはアミン基に対して50モル%過剰のイソシアネートを有し得る。
本開示によって提供される噴霧可能なコーティングなどの組成物は、本開示によって提供されるイソシアネート末端鎖延長ポリチオエーテルプレポリマーおよび硬化剤を含み得る。
好適な硬化剤の例としては、ポリアミンが挙げられる。
ポリアミン硬化剤は、ブロック化湿気活性化ポリアミンであり得る。
組成物は、例えば、1重量%〜15重量%、1重量%〜12重量%、1重量%〜10重量%、2重量%〜8重量%、または2重量%〜6重量%の湿気活性化ブロック化硬化剤などの硬化剤を含み得、ここで、重量%は、組成物の総重量に基づく。
本開示によって提供される組成物は、ブロック化ポリアミンと、非ブロック化アミンとの組み合わせを含み得る。
好適な非ブロック化ポリアミンの例としては、Vestamine(登録商標)TMDおよびイソホロンジアミンが挙げられる。
組成物は、例えば、70モル%〜100モル%、80モル%〜100モル%、または90モル%〜100モル%のブロック化アミンを含み得、ここで、モル%は、ポリアミン硬化剤の総モルに基づき、ここで、ポリアミン硬化剤の残りは、非ブロック化ポリアミンを含む。
本開示によって提供される組成物は、溶媒または溶媒の組み合わせを含み得る。
好適な溶媒の例としては、アセトン、メチルエチルケトン(MEK)、メチルn−アミルケトン(MAK)、メチルイソアミルケトン、ジイソブチルケトン、メチルイソブチルケトン、メチルイソプロピルケトン、メチルプロピルケトン、および上記のうちのいずれかの組み合わせが挙げられる。
噴霧可能な組成物は、例えば、15重量%〜40重量%の溶媒または溶媒の組み合わせ、20重量%〜35重量%、または25重量%〜30重量%の溶媒または溶媒の組み合わせを含有し得、ここで、重量%は、噴霧可能な組成物の総重量に基づく。
本開示によって提供される組成物は、UV安定剤またはUV安定剤の組み合わせを含有し得る。
UV安定化剤としては、UV吸収剤、ヒンダードアミン光安定剤、ベンゾエート、または上記のうちのいずれかの組み合わせを挙げることができる。
好適なUV吸収剤の例としては、ベンゾトリアゾール、トリアジン、およびベンゾフェノンが挙げられる。
噴霧可能な組成物は、例えば、0.1重量%〜3重量%、0.2重量%〜2.5重量%、0.4重量%〜2重量%、または0.5重量%〜1.5重量%のUV安定剤またはUV安定剤の組み合わせを含有し得、ここで、重量%は、組成物の総重量に基づく。
硬化組成物は、例えば、0.1重量%〜3重量%、0.2重量%〜2.5重量%、0.4重量%〜2重量%、または0.5重量%〜1.5重量%のUV安定剤またはUV安定剤の組み合わせを含有し得、ここで、重量%は、硬化組成物の総重量に基づく。
本開示によって提供される組成物は、酸化防止剤または酸化防止剤の組み合わせを含有し得る。
酸化防止剤としては、フェノール系酸化防止剤およびホスファイト酸化防止剤を挙げることができる。
噴霧可能な組成物は、例えば、0.1重量%〜3重量%、0.2重量%〜2.5重量%、0.4重量%〜2重量%、または0.5重量%〜1.5重量%の酸化防止剤または酸化防止剤の組み合わせを含有し得、ここで、重量%は、組成物の総重量に基づく。
硬化組成物は、例えば、0.1重量%〜3重量%、0.2重量%〜2.5重量%、0.4重量%〜2重量%、または0.5重量%〜1.5重量%の酸化防止剤もしくは酸化防止剤の組み合わせを含有し得、ここで、重量%は、硬化組成物の総重量に基づく。
本開示によって提供されるイソシアネート末端鎖延長ポリチオエーテルプレポリマーは、ポリウレタンコーティングおよびポリウレアコーティングなどの噴霧可能なコーティングを調製するために使用され得る。コーティング組成物は、イソシアネート末端鎖延長ポリチオエーテルプレポリマー、硬化剤、充填剤、溶媒、および添加剤を含み得る。
本開示によって提供される組成物は、例えば、噴霧可能な組成物として、塗装可能組成物として、はけ塗の組成物として、またはローラーコーティング組成物として配合され得る。
本開示によって提供される組成物は、例えば、5重量%〜50重量%、10重量%〜45重量%、15重量%〜40重量%、または20重量%〜30重量%の本開示によって提供されるイソシアネート末端鎖延長ポリチオエーテルと、50重量%〜90重量%、55重量%〜85重量%、または60重量%〜80重量%の充填剤と、1重量%〜6重量%、1.5重量%〜5重量%、または2重量%〜4重量%の硬化剤と、を含み得、ここで、重量%は、組成物の総重量に基づく。
噴霧可能な組成物は、例えば、15重量%〜40重量%、20重量%〜35重量%、または25重量%〜30重量%の溶媒と、5重量%〜35重量%、10重量%〜30重量%、15重量%〜25重量%の本開示によって提供されるイソシアネート末端鎖延長ポリチオエーテルと、30重量%〜70重量%、35重量%〜65重量%、または40重量%〜60重量%の充填剤と、を含み得、ここで、重量%は、組成物の総重量に基づく。
本開示によって提供されるコーティングおよびシーラント系としては、1液、2液、または3液系を挙げることができる。1液系では、構成成分は、使用前に組み合わされて保管され得る。2液系では、第1の部分および第2の部分は、使用前に別々に保管され、組み合わされ得る。例えば、第1の部分は、主に、例えば、イソシアネート末端鎖延長ポリチオエーテル、充填剤、UVパッケージ、ブロック化触媒を含む固体内容物、および任意選択的にいくつかの溶媒を含み得、第2の部分は、使用前に第1の部分と組み合わされる溶媒を含み得る。3液系では、第1の部分は、例えば、イソシアネート末端鎖延長ポリチオエーテル、充填剤、およびUVパッケージを含み得、第2の部分は、溶媒を含み、第3の部分は、使用前に組み合わされ得る触媒を含む。
本開示によって提供される組成物は、例えば、10重量%〜90重量%の本開示によって提供されるイソシアネート末端鎖延長ポリチオエーテルプレポリマー、0重量%〜70重量%の充填剤、1重量%〜10重量%または触媒、および5重量%〜40重量%の溶媒を含み得、ここで、重量%は、組成物の総重量に基づく。
本開示によって提供される組成物は、例えば、20重量%〜90重量%の本開示によって提供されるイソシアネート末端鎖延長ポリチオエーテルプレポリマー、10重量%〜70重量%の充填剤、1重量%〜10重量%または触媒、および5重量%〜40重量%の溶媒を含み得、ここで、重量%は、組成物の総重量に基づく。
本開示によって提供される組成物は、例えば、30重量%〜90重量%の本開示によって提供されるイソシアネート末端鎖延長ポリチオエーテルプレポリマー、20重量%〜70重量%の充填剤、1重量%〜10重量%または触媒、および5重量%〜40重量%の溶媒を含み得、ここで、重量%は、組成物の総重量に基づく。
本開示によって提供される組成物は、コーティングとして、またはシーラントとして使用され得る。
コーティングは、単層コーティングであり得るか、または多層コーティングのうちの1層であり得る。多層コーティングのうちの1つのコーティング層として、コーティング層は、内層コーティングであり得るか、またはトップコートであり得る。
噴霧可能なコーティングとして、噴霧可能な組成物の高いイソシアネート含有量は、コーティングの外側が急速に硬化してタックフリーの表面を提供する能力を促進する。急速な硬化は、コーティングが完全に硬化している間、コーティングのたれを防ぎ、部品の取り扱いを容易にし得る。硬化ポリマーの高い架橋密度は、高い引張強度および伸び%を有する高い充填剤含有量の組み込みを促進し得る。
本開示によって提供される硬化コーティングは、例えば、1,000psi超、1,500psi超、2,000psi超、または2,500psi超の引張強度を示し得、ここで、引張強度は、ASTM D−412に従って決定される。
本開示によって提供される硬化コーティングは、例えば、1,000psi〜3,000psi(6.89MPa〜20.68MPa)、1,250psi〜2,750psi(8.62MPa〜18.96MPa)、1,500psi〜2,500psi(10.34MPa〜17.24MPa)、または1,750psi〜2,250psi(12.06MPa〜15.51MPa)の範囲内の引張強度を示し得、ここで、引張強度は、ASTM D−412に従って決定される。
本開示によって提供される硬化コーティングは、例えば、50%超、100%超、150%超、200%超、または250%超の伸び%を示し得、ここで、伸び%は、ASTM D−412に従って決定される。
本開示によって提供される硬化コーティングは、例えば、50%〜300%、75%〜275%、100%〜250%、または125%〜225%の伸び%を示し得、ここで、伸び%は、ASTM D−412に従って決定される。
硬化コーティングは、航空宇宙流体中に浸漬した後、12.5%未満、10%未満、7.5%未満、5%未満、2.5%未満、または1.5%未満の体積膨張%を示し得、ここで、体積膨張%は、本実施例に記載されるような方法に従って決定される。
硬化コーティングは、航空宇宙流体中に浸漬した後、例えば、1%〜12.5%、1%〜10%、1%〜7.5%、1%〜5%、または1%〜2.5%の体積膨張%を示し得、ここで、体積膨張%は、本実施例に記載されるような方法に従って決定される。
硬化コーティングは、航空宇宙流体中に浸漬した後、例えば、12.5%未満、10%未満、7.5%未満、5%未満、2.5%未満、または1.5%未満の重量増加%を示し得、ここで、重量増加%は、本実施例に記載されるように決定される。
硬化コーティングは、航空宇宙流体中に浸漬した後、例えば、1%〜12.5%、1%〜10%、1%〜7.5%、1%〜5%、または1%〜2.5%の重量増加%を示し得、ここで、重量増加%は、本実施例に記載される方法に従って決定される。
航空宇宙流体の例としては、JP−8、JRFタイプI、潤滑油、Skydrol(登録商標)LD−4などの作動流体が挙げられる。
硬化コーティングは、航空宇宙流体中に浸漬した後、例えば、10%未満、7.5%未満、または5%未満の体積膨張%、ならびに7.5%未満、5%未満、または2.5%未満の重量増加%を示し得、ここで、体積膨張%は、本実施例に記載されるような方法に従って決定され、重量増加%は、本実施例に記載されるような方法に従って決定される。
硬化コーティングは、航空宇宙流体中に浸漬した後、例えば、1,000psi超、1,500psi超、または2,000psi超の引張強度、75%超、100%超、200%超、または300%超の伸び%、10%未満、7.5%未満、または5%未満の体積膨張%、および7.5%未満、5%未満、または2.5%未満の重量増加%を示し得、ここで、体積膨張%は、本実施例に記載されるような方法に従って決定され、重量増加%は、本実施例に記載されるような方法に従って決定される。
鎖延長ポリチオエーテルプレポリマーは、25℃などの室温および100kpaで液体であり得る。
本開示によって提供される鎖延長ポリチオエーテルプレポリマーは、例えば、30重量%超、35重量%超、40重量%超、45重量%超、50重量%超、55重量%超、60重量%超、65重量%超、65重量%超、または70重量%超の硬質セグメント含有量を含み得る。本開示によって提供される鎖延長ポリチオエーテルプレポリマーは、例えば、30重量%〜75重量%、30重量%〜70重量%、または30重量%〜60重量%の硬質セグメント含有量を含み得る。
鎖延長ポリチオエーテルプレポリマーは、特定の硬化化学反応に適した好適な官能基で末端化され得る。例えば、鎖延長ポリチオエーテルプレポリマーは、末端イソシアネート基を含み得、イソシアネート末端鎖延長ポリチオエーテルプレポリマーは、ポリアミン硬化剤と反応して、低ヘイズを示し、航空宇宙コーティング用途の要求性能要件を満たす硬化ポリウレアコーティングを提供し得る。鎖延長ポリチオエーテルプレポリマーは、末端イソシアネート基を含み得、イソシアネート末端鎖延長ポリチオエーテルプレポリマーは、ポリオール硬化剤と反応して、低ヘイズを示し、航空宇宙コーティング用途の要求性能要件を満たす硬化ポリウレタンコーティングを提供し得る。鎖延長ポリチオエーテルプレポリマーは、ヒドロキシル基、チオール基、アミン基、エポキシ基、マイケル受容体基などの他の反応性基、または特定の硬化化学反応に好適な他の反応性基で末端化され得る。かかる鎖延長ポリチオエーテルプレポリマーは、例えば、本開示によって提供されるイソシアネート末端プレポリマーを、イソシアネート基および所望の反応性基と反応する基を有する化合物と反応させることによって調製され得る。
チオール末端ポリチオエーテルは、ジイソシアネートおよび非線形短鎖ジオールと反応して、本開示のイソシアネート末端鎖延長ポリチオエーテルプレポリマーを形成し得る。
本開示によって提供されるイソシアネート末端鎖延長ポリチオエーテルプレポリマーは、例えば、25重量%〜50重量%のチオール末端ポリチオエーテルから誘導された部分、30重量%〜50重量%、35重量%〜50重量%、または40重量%〜50重量%のチオール末端ポリチオエーテルから誘導された部分を含み得、ここで、重量%は、イソシアネート末端鎖延長ポリチオエーテルプレポリマーの総重量に基づく。
2つ以上の種類のチオール末端ポリチオエーテルが使用され得る。チオール末端ポリチオエーテルは、いくつかの異なる重量平均分子量を有するチオール末端ポリチオエーテルの組み合わせを含み得る。組成物は、いくつかの異なるガラス転移温度を有するチオール末端ポリチオエーテルの混合物を含み得る。チオール末端ポリチオエーテルとしては、異なる種類のチオール末端の組み合わせを挙げることができる。
本開示によって提供されるイソシアネート末端鎖延長ポリチオエーテルプレポリマーは、非線形短鎖ジオールから誘導された部分に加えて、脂肪族線形短鎖ジオールまたは脂肪族線形短鎖ジオールの組み合わせなどの線形短鎖ジオールから誘導された部分も含み得る。したがって、イソシアネート末端鎖延長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また、線形短鎖ジオールも含み得る。
本開示によって提供されるイソシアネート末端鎖延長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、ポリオール多官能化剤をさらに含み得る。ポリオール多官能化剤は、例えば、3〜6個の末端ヒドロキシル基を有し得る。好適なポリオール多官能化剤としては、ポリウレタン配合に典型的に使用されるもののいずれかが挙げられる。
式(13a)および式(13b)のイソシアネート末端鎖延長ポリチオエーテルプレポリマーでは、Aは、さらに、線形短鎖ジオールから誘導され得る。
式(13a)および式(13b)のイソシアネート末端鎖延長ポリチオエーテルプレポリマーでは、5%〜50%、5%〜40%、10%〜30%、10%〜20%、または5%〜15%の−A−基は、短鎖ジオールから誘導され得、これは、非線形短鎖ジオールおよび線形短鎖ジオールの組み合わせを含み得る。したがって、−A−は、チオール末端ポリチオエーテル、非線形短鎖ジオール、および線形短鎖ジオールから誘導され得る。式(13a)および式(13b)のイソシアネート末端鎖延長ポリチオエーテルプレポリマーでは、少なくとも1つの−A−は、非線形短鎖ジオールから誘導される。
本開示によって提供される組成物は、例えば、UV安定剤、熱安定剤、腐食防止剤、接着促進剤、および上記のうちのいずれかの組み合わせなどの他の添加剤を含み得る。
本開示によって提供される組成物およびシーラントは、接着促進剤または接着促進剤の組み合わせを含み得る。接着促進剤は、有機充填剤、無機充填剤、ならびにチタン複合材料表面、ステンレス鋼表面、組成物、アルミニウム、ならびに他のコーティングされたおよびコーティングされていない航空宇宙表面などの表面への高分子マトリックスの接着性を増加させるために、組成物中に含まれ得る。
接着促進剤としては、フェノール系接着促進剤、フェノール系接着促進剤の組み合わせ、有機官能性シラン、有機官能性シランの組み合わせ、加水分解されたシラン、加水分解されたシランの組み合わせ、または上記のうちのいずれかの組み合わせを挙げることができる。有機官能性シランは、アミン官能性シランであり得る。
本開示によって提供される組成物は、有機官能性シラン、フェノール系接着促進剤、および加水分解された有機官能性シランを含み得る。好適な接着促進剤の例としては、フェノール系樹脂、例えば、Methylon(登録商標)フェノール系樹脂、有機官能性シラン、例えば、エポキシ−、メルカプト−、またはアミン官能性シラン、例えば、Silquest(登録商標)有機官能性シラン、および加水分解されたシランが挙げられる。
本開示によって提供される組成物およびシーラントは、フェノール系接着促進剤、有機官能性シラン、またはこれらの組み合わせを含み得る。フェノール系接着促進剤は、加熱処理されたフェノール系樹脂、未加熱のフェノール系樹脂、またはこれらの組み合わせを含み得る。フェノール系接着促進剤は、フェノール系樹脂と、1つ以上のチオール末端ポリスルフィドとの縮合反応の反応生成物を含み得る。フェノール系接着促進剤は、チオール末端化され得る。
好適な加熱処理されたフェノール系樹脂の例としては、PPG Aerospaceから入手可能であるT−3920およびT−3921が挙げられる。
フェノール系樹脂を提供するために使用され得る好適なフェノール類の例としては、2−(ヒドロキシメチル)フェノール、(4−ヒドロキシ−1,3−フェニレン)ジメタノール、(2−ヒドロキシベンゼン−1,3,4−トリイル)トリメタノール、2−ベンジル−6−(ヒドロキシメチル)フェノール、(4−ヒドロキシ−5−((2−ヒドロキシ−5−(ヒドロキシメチル)シクロヘキサ−2,4−ジエン−1−イル)メチル)−1,3−フェニレン)ジメタノール、(4−ヒドロキシ−5−((2−ヒドロキシ−3,5−ビス(ヒドロキシメチル)シクロヘキサ−2,4−ジエン−1−イル)メチル)−1,3−フェニレン)ジメタノール、および上記のうちのいずれかの組み合わせが挙げられる。
好適なフェノール系樹脂は、フェノールとホルムアルデヒドとの塩基触媒反応によって合成され得る。
フェノール系接着促進剤は、Durez Corporationから入手可能なMethylon(登録商標)樹脂、Varcum(登録商標)樹脂、またはDurez(登録商標)樹脂、および/またはBakelite(登録商標)フェノール系樹脂と、チオール末端ポリスルフィド、例えば、Thioplast(登録商標)樹脂またはThiokol(登録商標)樹脂との縮合反応の反応生成物を含み得る。
Methylon(登録商標)樹脂の例としては、Methylon(登録商標)75108(メチロールフェノールのアリルエーテル、米国特許第3,517,082号を参照されたい)およびMethylon(登録商標)75202が挙げられる。
Varcum(登録商標)樹脂の例としては、Varcum(登録商標)29101、Varcum(登録商標)29108、Varcum(登録商標)29112、Varcum(登録商標)29116、Varcum(登録商標)29008、Varcum(登録商標)29202、Varcum(登録商標)29401、Varcum(登録商標)29159、Varcum(登録商標)29181、Varcum(登録商標)92600、Varcum(登録商標)94635、Varcum(登録商標)94879、およびVarcum(登録商標)94917が挙げられる。
Durez(登録商標)樹脂の例は、Durez(登録商標)34071である。Bakelite(登録商標)フェノール系樹脂は、Hexionから入手可能である。
本開示によって提供される組成物は、有機官能性シランなどの有機官能性接着促進剤を含み得る。有機官能性シランは、ケイ素原子に結合している加水分解性基、および少なくとも1つの有機官能基を含み得る。有機官能性シランは、構造R−(CH−Si(−OR)3−nを有し得、式中、Rは、有機官能基を含み、nは、0、1、または2であり、Rは、アルキル、例えば、メチルまたはエチルなどである。好適な有機官能基の例としては、エポキシ、アミノ、メタクリルオキシ、またはスルフィド基が挙げられる。有機官能性シランは、2つ以上のシラン基を有する二足性有機官能性シランであり得る。有機官能性シランは、モノシランと二足性シランとの組み合わせであり得る。
アミン官能性シランは、第一級アミン官能性シラン、第二級アミン官能性シラン、またはこれらの組み合わせを含み得る。第一級アミン官能性シランとは、第一級アミノ基を有するシランを指す。第二級アミン官能性シランとは、第二級アミン基を有するシランを指す。
第二級アミン官能性シランは、立体障害アミン官能性シランであり得る。立体障害アミン官能性シランでは、第二級アミンは、非立体障害第二級アミンの自由度と比較して、第二級アミンの自由度を限定または制限する大きな基または部分に近接し得る。例えば、立体障害第二級アミンでは、第二級アミンは、フェニル基、シクロヘキシル基、または分岐アルキル基に近接し得る。
アミン官能性シランは、例えば、100ダルトン〜1000ダルトン、100ダルトン〜800ダルトン、100ダルトン〜600ダルトン、または200ダルトン〜500ダルトンの分子量を有する単量体アミン官能性シランであり得る。
好適な第一級アミン官能性シランの例としては、4−アミノブチルトリエトキシシラン、4−アミノ−3,3−ジメチルブチルトリメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−(m−アミノフェノキシ)プロピルトリメトキシシラン、m−アミノフェニルトリメトキシシラン、p−アミノフェニルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリス(メトキシエトキシエトキシ)シラン、11−アミノウンデシルトリエトキシシラン、2−(4−ピリジルエチル)トリエトキシシラン、2−(2−ピリジルエチル)トリメトキシシラン、N−(3−トリメトキシシリルプロピル)ピロール、3−アミノプロピルシラントリオール、4−アミノ−3,3−ジメチルブチルメチルジメトキシシラン、3−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、1−アミノ−2−(ジメチルエトキシシリル)プロパン、3−アミノプロピルジイソプロピレンエトキシシラン、および3−アミノプロピルジメチルエトキシシランが挙げられる。
好適なジアミン官能性シランの例としては、(アミノエチル)(アミノメチル)フェネチルトリメトキシシランおよびN−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシランが挙げられる。
好適な第二級アミン官能性シランの例としては、3−(N−アリルアミノ)プロピルトリメトキシシラン、n−ブチルアミノプロピルトリメトキシシラン、tert−ブチルアミノプロピルトリメトキシシラン、(N,N−シクロヘキシルアミノメチル)メチルジエトキシシラン、(N−シクロヘキシルアミノメチル)トリエトキシシラン、(N−シクロヘキシルアミノプロピル)トリメトキシシラン、(3−(n−エチルアミノ)イソブチル)メチルジエトキシシラン、(3−(N−エチルアミノ)イソブチル)トリメトキシシラン、N−メチルアミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−メチルアミノプロピルトリメトキシシラン、(フェニルアミノメチル)メチルジメトキシシラン、N−フェニルアミノメチルトリエトキシシラン、およびN−フェニルアミノプロピルトリメトキシシランが挙げられる。
好適なアミン官能性シランは、例えば、Gelest Inc.およびDow Corning Corporationから市販されている。
好適なアミノ官能性シランの例としては、Momentive Performance Materialsから入手可能なSilquest(登録商標)A−187、Silquest(登録商標)A−1100、およびSilquest(登録商標)A−1110が挙げられる。
好適な接着促進剤としては、米国特許第8,513,339号、同第8,952,124号、および同第9,056,949号、なら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も挙げられ、それらの各々は、参照によりその全体が組み込まれる。
好適なフェノール系接着促進剤の例としては、PPG Aerospaceから入手可能なT−3920およびT−3921が挙げられる。
好適な加水分解されたシランの例としては、PPG Aerospaceから入手可能なT−1601が挙げられる。
本開示によって提供される組成物およびシーラントは、0.5重量%〜4重量%、0.5重量%〜3.5重量%、0.8重量%〜3.2重量%、1.0重量%〜4.0重量%、1.0重量%〜3.0重量%、1.5重量%〜3.0重量%、または1.7重量%〜2.8重量%の接着促進剤または接着促進剤の組み合わせを含み得、ここで、重量%は、組成物の総重量に基づく。例えば、接着促進剤は、加熱処理されたフェノール樹脂、アミノ官能性シラン、および加水分解されたシランの組み合わせを含み得る。
本開示によって提供される組成物は、フェノール系接着促進剤またはフェノール系接着促進剤の組み合わせ、およびアミン官能性シランまたはアミン官能性シランの組み合わせを含む接着促進剤を含み得る。
接着促進剤は、例えば、70重量%〜95重量%のフェノール系接着促進剤と、5重量%〜30重量%のアミン官能性シランとを含み得、ここで、重量%は、組成物中の接着促進剤の総重量に基づく。
接着促進剤は、例えば、75重量%〜92重量%のフェノール系接着促進剤と、8重量%〜25重量%の有機官能性シランとを含み得、ここで、重量%は、組成物中の接着促進剤の総重量に基づく。
本開示によって提供される組成物は、航空宇宙シーラントでの使用に好適な1つ以上の追加の構成成分を含み得、選択は、使用条件下での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シーラントなどの組成物は、可塑剤、反応性希釈剤、顔料、溶媒、または上記のうちのいずれかの組み合わせなどの1つ以上の添加剤をさらに含み得る。
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。配合されることは、硬化ポリマー網目構造を形成する反応性種に加えて、追加の材料が組成物に添加されて、未硬化シーラントおよび/または硬化シーラントに所望の特性を付与し得ることを意味する。未硬化シーラントの場合、これらの特性としては、粘度、pH、および/またはレオロジーを挙げることができる。硬化シーラントの場合、これらの特性としては、重量、接着性、耐食性、色、ガラス転移温度、導電性、凝集力、ならびに/または引張強度、伸び、および硬度などの物理的特性を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、航空宇宙シーラントでの使用に好適な1つ以上の追加の構成成分を含み得、使用条件下での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する。
本開示によって提供される組成物および硬化性シーラントは、1.0g/cm以下、1.2g/cm以下、1.4g/cm以下、または1.65g/cm以下の密度を有し得、ここで、密度は、ISO 2781に従って決定される。
本開示によって提供される未硬化シーラントは、別々に調製、保管され、使用時に組み合わされ、混合され得る、第1の部分および第2の部分を含む2液系として提供され得る。
本開示の硬化性シーラント系は、2液シーラント組成物として提供され得る。2液は、別々に保持され得、使用前に組み合わされ得る。第1の部分は、例えば、チオール末端ポリチオエーテルプレポリマー、有機充填剤、無機充填剤、接着促進剤、触媒、および他の任意の添加剤を含み得る。第2の部分は、例えば、ポリエポキシド硬化剤、無機充填剤、接着促進剤、可塑剤、および他の任意の添加剤を含み得る。任意の添加剤としては、可塑剤、顔料、溶媒、反応性希釈剤、界面活性剤、チキソトロピー剤、難燃剤、および上記のうちのいずれかの組み合わせを挙げることができる。
シーラントなどの組成物は、2液組成物などの多液組成物として提供され得、ここで、第1の部分は、1つ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の部分は、1つ以上のポリエポキシド硬化剤を含む。添加剤および/または他の材料は、所望または必要に応じていずれかの部分に添加され得る。2液は、使用前に、組み合わされ、混合され得る。
第1の部分および第2の部分は、組み合わされる場合、相溶性があるように配合され得、それによって、基部の構成要素および促進剤構成成分は、混合し、均質に分散されて、基材に塗布するためのシーラントまたはコーティング組成物を提供し得る。第1および第2の部分の相溶性に影響を与える因子としては、例えば、粘度、pH、密度、および温度が挙げられる。
第1の部分は、例えば、40重量%〜80重量%のチオール末端硫黄含有プレポリマー、50重量%〜70重量%または55重量%〜65重量%のチオール末端硫黄含有プレポリマーを含み得、ここで、重量%は、第1の部分の総重量に基づく。
第1の部分は、10重量%〜40重量%の有機充填剤、15重量%〜35重量%、20重量%〜30重量%、または22重量%〜28重量%の有機充填剤を含み得、ここで、重量%は、第1の部分の総重量に基づく。
第1の部分は、5重量%〜20重量%の無機充填剤、7重量%〜18重量%、または9重量%〜16重量%の無機充填剤を含み得、ここで、重量%は、第1の部分の総重量に基づく。
第1の部分は、例えば、40重量%〜80重量%のチオール末端硫黄含有プレポリマーと、10重量%〜40重量%の有機充填剤と、5重量%〜20重量%の無機充填剤と、を含み得、ここで、重量%は、第1の部分の総重量に基づく。
第1の部分は、例えば、50重量%〜70重量%のチオール末端硫黄含有プレポリマーと、15重量%〜35重量%の有機充填剤と、7重量%〜18重量%の無機充填剤と、を含み得、ここで、重量%は、第1の部分の総重量に基づく。
第1の部分は、例えば、55重量%〜65重量%のチオール末端硫黄含有プレポリマーと、20重量%〜30重量%の有機充填剤と、9重量%〜16重量%の無機充填剤と、を含み得、ここで、重量%は、第1の部分の総重量に基づく。
第2の部分は、例えば、30重量%〜80重量%のポリエポキシド、35重量%〜80重量%、または40重量%〜80重量%を含み得、ここで、重量%は、第2の部分の総重量に基づく。
第2の部分は、例えば、5重量%〜50重量%の無機充填剤、10重量%〜50重量%、または10重量%〜45重量%の無機充填剤を含み得、ここで、重量%は、第2の部分の総重量に基づく。
第2の部分は、例えば、1重量%〜20重量%の可塑剤、5重量%〜15重量%、または7重量%〜13重量%の可塑剤を含み得、ここで、重量%は、第2の部分の総重量に基づく。
第2の部分は、例えば、30重量%〜80重量%のポリエポキシドと、5重量%〜50重量%の無機充填剤と、を含み得、ここで、重量%は、第2の部分の総重量に基づく。
第2の部分は、例えば、35重量%〜80重量%のポリエポキシドと、10重量%〜50重量%の無機充填剤と、を含み得、ここで、重量%は、第2の部分の総重量に基づく。
第2の部分は、例えば、40重量%〜80重量%のポリエポキシドと、15重量%〜45重量%の無機充填剤と、を含み得、ここで、重量%は、第2の部分の総重量に基づく。
第1の部分および第2の部分は、例えば100:10〜100:25の範囲内、100:12〜100:23の範囲内、または100:14〜100:21の範囲内の重量%比で組み合わされ得る。
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、封止剤、およびポッティング組成物に使用され得る。シーラントは、湿気および温度などの動作条件に耐性を有し、水、燃料、ならびに他の液体、およびガスなどの材料の透過を少なくとも部分的に遮断する能力を有する膜を生成し得る組成物を含む。コーティングは、例えば、外観、接着性、湿潤性、耐食性、耐摩耗性、耐燃料性、および/また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塗布される被覆を含み得る。シーラントは、表面の封止、表面の平滑化、隙間の充填、接合部の封止、開口部、および他の形状の封止のために使用され得る。ポッティング組成物は、衝撃および振動に対する耐性を提供し、湿気および腐食性剤を排除するための、電子組立体に有用な材料を含み得る。本開示によって提供されるシーラント組成物は、例えば、Skydrol(登録商標)などのリン酸エステル作動流体と接触し得る航空宇宙ビークル上の部品を封止するために有用である。
本開示によって提供される組成物およびシーラントは、航空宇宙コーティングおよびシーラントにおいて有用な任意の好適な硬化化学反応を用いて使用され得る。本開示によって提供される組成物は、ポリエポキシドで硬化したチオール末端硫黄含有プレポリマーを含む。これらの組成物は、無機充填剤との組み合わせで、高い含有量のSkydrol(登録商標)耐性有機充填剤および耐燃料性有機充填剤を含む。Skydrol(登録商標)耐性有機充填剤および耐燃料性有機充填剤を、航空宇宙コーティングまたはシーラントに組み込むことによって、硬化化学反応に関係なく、硬化コーティングまたはシーラントに改善されたSkydrol(登録商標)耐性および耐燃料性を付与することが期待される。例えば、Skydrol(登録商標)耐性有機充填剤および耐燃料性有機充填剤は、Mn硬化ポリスルフィド、およびマイケル受容体硬化チオール末端硫黄含有プレポリマー、および湿気硬化性硫黄含有プレポリマーと共に使用され得る。硫黄含有プレポリマーは、末端変性されて、例えば、アミン基、ヒドロキシル基、イソシアネート基、またはポリアルコキシシリル基などの他の反応性基を含み得る。これらの末端変性硫黄含有プレポリマーを、ポリウレア、ポリウレタン、または湿気硬化性化学物質と共に、Skydrol(登録商標)耐性有機充填剤および耐燃料性有機充填剤と組み合わせて使用して、Skydrol(登録商標)耐性および耐燃料性コーティングおよびシーラントを提供し得る。
本開示によって提供される硬化性組成物は、航空宇宙シーラントまたはコーティングとして、具体的には、作動流体に対する耐性が所望されるシーラントまたはコーティングとして使用され得る。シーラントとは、硬化したときに、湿気および温度などの大気条件に耐性を有し、水、水蒸気、燃料、溶媒、ならびに/または液体、およびガスなどの材料の透過を少なくとも部分的に遮断する能力を有する硬化性組成物を指す。
本開示によって提供される組成物は、任意の好適なコーティングプロセスによって、基材の表面上に直接、またはプライマーなどの下層上に塗布され得る。本開示によって提供されるシーラントを含む組成物は、様々な基材のうちのいずれかに塗布され得る。組成物が塗布され得る基材の例としては、チタン、ステンレス鋼、鋼合金、アルミニウム、およびアルミニウム合金などの金属(これらのうちのいずれも陽極酸化、下塗り、有機コーティング、またはクロメートコーティングされ得る);エポキシ;ウレタン;黒鉛;ガラス繊維複合材料;Kevlar(登録商標);アクリル;およびポリカーボネートが挙げられる。本開示によって提供される組成物は、アルミニウムおよびアルミニウム合金などの基材に塗布され得る。
さらに、本開示によって提供される組成物を利用して、開口部を封止するための方法が提供される。これらの方法は、例えば、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と、塗布された組成物を硬化させて、封止部品を提供することと、を含む。
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、またはクラスCシーラントとして配合され得る。クラスAシーラントとは、1ポアズ〜500ポアズ(0.1Pa・秒〜50Pa・秒)の粘度を有するはけ塗可能なシーラントを指し、はけ塗り用に設計されている。クラスBシーラントとは、4,500ポアズ〜20,000ポアズ(450Pa・秒〜2,000Pa・秒)の粘度を有する押出可能なシーラントを指し、空気圧ガンを介する押出しによる塗布用に設計されている。クラスBシーラントは、低スランプ/スラグが必要とされる垂直表面または縁部上でフィレットおよび封止を形成するために使用され得る。クラスCシーラントは、500ポアズ〜4,500ポアズ(50Pa・秒〜450Pa・秒)の粘度を有し、ローラーまたはコームドトゥーススプレッダー(combed tooth spreader)による塗布用に設計されている。クラスCシーラントは、フェイ表面封止に使用され得る。粘度は、SAE International Groupによって公開されたSAE Aerospace Standard AS5127/1Cのセクション5.3に従って測定され得る。
さらに、本開示によって提供される組成物を利用して、開口部を封止するための方法が提供される。これらの方法は、例えば、本開示の硬化性組成物を用意することと、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と、塗布された組成物を硬化させて、封止部品を提供することと、を含む。
本開示によって提供される組成物は、周囲条件が、20℃〜25℃の温度、および大気湿度を指す周囲条件下で硬化し得る。組成物は、0℃〜100℃の温度および0%相対湿度〜100%相対湿度の湿度を包含する条件下で硬化し得る。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℃、または少なくとも50℃で硬化し得る。組成物は、室温、例えば、25℃で硬化し得る。本方法は、航空機および航空宇宙ビークルを含む航空宇宙ビークル上の開口部を封止するために使用され得る。
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ビークルの開口部、表面、フィレット、ジョイント、およびフェイ表面を含む、開口部、表面、ジョイント、フィレット、フェイ表面も開示される。組成物およびシーラントはまた、ファスナーを封止するためにも使用され得る。
本開示の硬化性組成物を使用して実行可能な封止を形成するための時間は、当業者によって理解され得るように、かつ適用可能な標準および仕様の要件によって定義されるように、いくつかの要因に依存し得る。一般的に、本開示の硬化性組成物は、混合、および25℃の温度で表面に塗布した後、約3日〜約7日以内に接着強度を発揮する。一般的に、本開示の硬化組成物の完全接着強度ならびに他の特性は、混合、および硬化性組成物を表面に塗布した後、25℃の温度で7日以内に完全に発揮される。
硬化組成物は、例えば、5ミル〜25ミル(127μm〜635μm)、例えば10ミル〜20ミル(254μm〜508μm)の厚さを有し得る。
環境曝露の前に、本開示によって提供される硬化シーラントは、ISO 2781に従って決定される場合、1.2g/cm未満の密度(1.2未満の比重)、ISO 37に従って決定される、1MPaを超える引張強度、ISO 37に従って決定される、150%を超える引張伸び、およびISO 868に従って決定される、ショア40Aを超える硬度を示し得、ここで、試験は、21℃〜25℃の範囲内の温度、および45%RH〜55%RHの湿度で実施される。
ISO 1817に従って、60℃で168時間、航空燃料(JRFタイプ1)に曝露した後、本開示によって提供される硬化シーラントは、ISO 37に従って決定される、1.4MPaを超える引張強度、ISO 37に従って決定される、150%を超える引張伸び、およびISO 868に従って決定される、ショア30Aを超える硬度を示し得、ここで、試験は、21℃〜25℃の範囲内の温度、および45%RH〜55%RHの湿度で実施される。
60℃で168時間、3%のNaCl水溶液に曝露した後、本開示によって提供される硬化シーラントは、ISO 37に従って決定される、1.4MPaを超える引張強度、ISO 37に従って決定される、150%を超える引張伸び、およびISO 868に従って決定される、ショア30Aを超える硬度を示し得、ここで、試験は、21℃〜25℃の範囲内の温度、および45%RH〜55%RHの湿度で実施される。
ISO 11075タイプ1に従って、60℃で168時間、除氷流体に曝露した後、本開示によって提供される硬化シーラントは、ISO 37に従って決定される、1MPaを超える引張強度、およびISO 37に従って決定される、150%を超える引張伸びを示し得、ここで、試験は、21℃〜25℃の範囲内の温度、および45%RH〜55%RHの湿度で実施される。
70℃で1000時間、リン酸エステル作動流体(Skydrol(登録商標)LD−4)に曝露した後、本開示によって提供される硬化シーラントは、ISO 37に従って決定される、1MPaを超える引張強度、ISO 37に従って決定される、150%を超える引張伸び、およびISO 868に従って決定される、ショア30Aを超える硬度を示し得、ここで、試験は、21℃〜25℃の範囲内の温度、および45%RH〜55%RHの湿度で実施される。
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ビークルの開口部、表面、フィレット、ジョイント、およびフェイ表面を含む、開口部、表面、ジョイント、フィレット、フェイ表面も開示される。本開示によって提供される組成物は、部品を封止するために使用され得る。部品は、複数の表面およびジョイントを含み得る。部品は、より大きな部品、アセンブリ、または装置の一部を含み得る。部品の一部は、本開示によって提供される組成物で封止され得るか、または部分全体が封止され得る。
本開示によって提供される組成物は、溶媒、作動流体、および/または燃料などの流体に曝露されるか、または潜在的に曝露される部品を封止するために使用され得る。
本開示によって提供される組成物は、ビークルの表面を含む部品を封止するために使用され得る。
「ビークル」という用語は、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、および地上ビークルが挙げられる。例えば、ビークルとしては、自家用航空機、ならびに小型、中型、または大型商用旅客、貨物、および軍用航空機を含む飛行機などの航空機、自家用、商用、および軍用ヘリコプターを含むヘリコプター、ロケットおよび他の宇宙船を含む航空宇宙ビークルを挙げることができる。ビークルとしては、例えば、トレーラー、車、トラック、バス、バン、建設ビークル、ゴルフカート、オートバイ、自転車、列車、および鉄道車などの地上ビークルを挙げることができる。ビークルとしてはまた、例えば、船、ボート、およ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、(マクドネル・ダグラス/ボーイングおよびノースロップ製の)F/A−18ジェット、またはF/A−18EスーパーホーネットおよびF/A−18Fなどの関連する航空機において、(ボーイング商用飛行機製の)ボーイング787ドリームライナー、737、747、717ジェット旅客機、関連する航空機において、(NAVAIRおよびシコルスキー製の)V−22オスプレイ、VH−92、S−92、および関連する航空機において、(ガルフストリーム製の)G650、G600、G550、G500、G450、および関連する航空機において、(エアバス製の)A350、A320、A330、および関連する航空機において、使用され得る。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、または一般航空機、例えば、Canadair Regional Jet(CRJ)および関連する航空機などのボンバルディアおよび/またはボンバルディア・エアロスペースによって生産されるもの、F−22ラプター、F−35ライトニング、および関連する航空機などのロッキード・マーティンによって生産されるもの、B−2スピリットおよび関連する航空機などのノースロップ・グラマンによって生産されるもの、ピラタス・エアクラフトによって生産されるもの、エクリプス・アビエーション・コーポレーションによって生産されるもの、またはエクリプス・エアロスペース(ケストレル・エアクラフト)によって生産されるものなどに使用され得る。
本開示によって提供される組成物は、燃料タンク表面、ならびに航空宇宙溶媒、航空宇宙作動流体、および航空宇宙燃料に曝露されるか、または潜在的に曝露される他の表面などの車両の部品および表面を封止するために使用され得る。
本発明は、本開示によって提供される組成物で封止された部品と、本開示によって提供される組成物で封止された部品を含むアセンブリおよび装置とを含む。
本発明は、本開示によって提供される組成物で封止された表面などの部分を含むビークルを含む。例えば、本開示によって提供されるシーラントで封止された燃料タンクまたは燃料タンクの一部を含む航空機が、本発明の範囲内に含まれる。
組成物は、コーティングまたはシーラント、具体的には、例えば、1重量%〜90重量%の充填剤含有量、および/または1体積%〜80体積%の充填剤含有量などの高い充填剤含有量を有する噴霧可能なコーティングおよびシーラントとしてであり得る。コーティングおよびシーラントは、例えば、ビークルの表面、建築表面、消費材、電子製品、海洋装置、および工業装置を含む、任意の好適な表面に塗布され得る。
本開示によって提供される組成物およびかかる組成物の使用を記載する以下の実施例を参照することによって、本開示によって提供される実施形態をさらに例示する。本開示の範囲から逸脱することなく、材料および方法の両方に対する多くの変更が実施され得ることは、当業者には明らかであろう。
実施例1
チオール末端ポリチオエーテルの合成
チオール末端ポリチオエーテルを、米国特許第6,172,179号の実施例1に記載されている方法に従って合成した。
2Lのフラスコ中、524.8g(3.32モル)のジエチレングリコールジビニルエーテル(DEG−DVE)および706.7g(3.87モル)のジメルカプトジオキサオクタン(DMDO)を、19.7g(0.08モル)のトリアリルシアヌレート(TAC)と混合し、77℃に加熱した。加熱された反応混合物に、4.6g(0.024モル)のアゾビスニトリルフリーラジカル触媒(Vazo(登録商標)67、2,2’−アゾビス−2−メチルブチロニトリル)を添加した。反応は、2時間後に実質的に完了して、−68℃のTおよび65ポアズ(6.5Pa・秒)の粘度を有する1,250g(0.39モル、収率100%)の液体ポリチオエーテル樹脂を得た。樹脂は、水白透明であった。
実施例2
ヒドロキシル末端ポリチオエーテルプレポリマーの合成
ヒドロキシル末端ポリチオエーテルを、米国特許第9,518,197号の実施例2に記載されている方法に従って合成した。
1Lの4つ口丸底フラスコに、マントル、熱電対、温度制御器、窒素ライン、機械的攪拌器、および滴下漏斗を装着した。フラスコに、実施例1に従って調製されたチオール末端ポリチオエーテル(1)(652.30g)を充填した。フラスコを、窒素下で71℃に加熱し、300rpmで攪拌した。4−ヒドロキシブチルビニルエーテル(47.40g)およびVazo(登録商標)−67(1.19g)の混合物を、滴下漏斗を介して1時間でフラスコに添加した。反応混合物を、71℃で41時間維持した、その時点で、反応は完了した。その後、次いで、反応装置に真空ラインを装着し、生成物を94℃に加熱した。加熱を真空下で1.3時間継続した。真空処理後、淡黄色の粘性ポリチオエーテルポリオール(678.80g)が得られた。ポリチオエーテルポリオールは、水酸化カリウム中和法を使用して、31.8のヒドロキシル数、およびブルックフィールドCAP2000粘度計、スピンドル#6を使用して、25℃および300rpmで測定された、77ポアズ(7.7Pa・秒)の粘度を有していた。
実施例3
イソシアネート末端鎖延長ポリチオエーテルプレポリマー(3)の合成
1リットルの4つ口丸底フラスコに、マントル、熱電対、窒素ライン、および機械的攪拌器を装着した。フラスコに、実施例1に従って調製されたチオール末端ポリチオエーテル(1)(345.13g、0.1077モル)を充填した。次いで、フラスコに、2−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオール(BEPD、Perstorp and KH NeoChem Inc.)(14.0g、0.9875モル)を充填し、続いて、Desmodur(登録商標)W(CovestroのH12MDI)またはVestanat(登録商標)H12MDI(Evonik Industries)(152.41g、0.58モル)(チオールおよびヒドロキシル基に対して300モル%過剰のイソシアネート)を添加した。溶媒含有量(メチルアミルケトン)は、約18〜20%であった。反応器内容物を攪拌し、約60℃に加熱した。60℃で、三量体化触媒、メチルアミルケトン(0.08g)中のN,N’−ジメチルシクロヘキシルアミン(DMCHA、Evonik IndustriesのPolycat(登録商標)8、HuntsmanのJeffcat(登録商標)、またはMomentiveのNiax(登録商標)Catalyst C−8)の50%溶液を添加し、60分間混合した。バッチ温度を、約68〜74℃に維持した。1時間後、試料をバッチから採取し、イソシアネート含有量を間接滴定によって決定した。反応のこの段階で、ジイソシアネートの約20%〜25%は、三量体に変換されていた。次いで、バッチの温度を、85〜90℃に上昇させ、反応器内容物を、さらに150分間混合した。この時間の終わりにおいて、イソシアネート値は変化しないままであった。
次いで、バッチの温度を約74〜75℃に低下させ、メチルアミルケトン(0.03g)(Sigma Aldrich)中のジブチルスズジラウレートの50%溶液を添加した。反応の温度を75〜80℃に維持し、約100分間混合した。得られたH12MDI末端鎖延長ポリチオエーテルプレポリマーは、間接滴定を使用して測定された、5.0%のイソシアネート含有量/値、およびブルックフィールドCAP2000粘度計、スピンドル#6を使用して、25℃および300rpmで測定された、室温(23〜25℃)での約200cps(0.2Pa・秒)の粘度を有していた。
実施例4
イソシアネート末端鎖延長ポリチオエーテルプレポリマー(4)の合成
イソシアネート末端ポリチオエーテルプレポリマー(4)を、2−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオールの代わりに2,4−ジエチル−1,5−ペンタンジオール(KH NeoChem Inc.のPD−9)(Mw160)を使用し、N,N−ジメチルシクロヘキサンアミン触媒(DMCHA、Niax(登録商標)Catalyst C−8、Momentive Performance Materials,Inc.)を用いた反応時間が1時間であったことを除いて、実施例3に記載されているように調製した。
12MDI末端鎖延長ポリチオエーテルプレポリマーは、それぞれ、間接滴定に従って決定されたか、またはブルックフィールドCAP2000粘度計、スピンドル#6を使用して、25℃および300rpmで測定された、室温で4.94%のイソシアネート含有量/値および約250cpsの粘度を有していた。
実施例5
イソシアネート末端鎖延長ポリチオエーテルプレポリマー(5)の合成
工程A。ヒドロキシル末端ポリチオエーテル(5a)の調製。
ヒドロキシル末端ポリチオエーテルを、米国特許第9,518,197号の実施例2に記載されている方法に従って合成した。
1リットルの4つ口丸底フラスコに、マントル、熱電対、窒素入口、機械的攪拌器、および滴下漏斗を装着した。フラスコに、実施例1に従って調製されたチオール末端ポリチオエーテル(1)(652.30g)を充填した。フラスコを、約71℃に加熱した。4−ヒドロキシブチルビニルエーテル(47.40g)およびVazo(商標)67(1.19g)の混合物を、滴下漏斗を介して1時間にわたってフラスコに添加した。反応の温度を、71℃で41時間維持した、その時点で、反応は完了した。次いで、反応装置に真空ラインを装着し、反応器内容物を約94℃に加熱した。加熱を真空下で約80分間継続した。
真空処理後、淡黄色の粘性ポリチオエーテルポリオール(678.80g、0.40モル)が得られた。ポリチオエーテルポリオール(5a)は、水酸化カリウム中和法を使用して決定された、35.88のヒドロキシル数を有していた。
工程B。イソシアネート末端ポリチオエーテルプレポリマー(5)の調製。
ポリチオエーテルポリオール(5a)(382.0g)、およびDesmodur(登録商標)W(CovestroのH12MDI)またはVestanat(登録商標)H12MDI(Evonik Industres)(131.47g)を、1Lの4つ口丸底フラスコに充填した。溶媒含有量(メチルアミルケトン)は、約16.0%であった。フラスコには、加熱マントル、熱電対、温度制御器、正窒素圧力を提供するための入口、および機械的攪拌器が装備されていた。攪拌下で、反応器内容物を約60℃に加熱し、次いで、メチルアミルケトン(0.02g)中のジブチルスズジラウレートの50%溶液を添加し、内容物をさらに70分間混合した。
得られたH12MDI末端鎖延長ポリチオエーテルプレポリマー(5)は、8,500ダルトンの数平均分子量、間接滴定を使用して測定された、4.98%のイソシアネート含有量/値、ならびにブルックフィールドCAP2000粘度計、スピンドル#6を使用して、25℃および300rpmで測定された、室温(23〜25℃)での約250cps(0.25Pa・秒)の粘度を有していた。
実施例6
イソシアネート末端ポリチオエーテルプレポリマー(6)の合成
実施例5のポリチオエーテルポリオール(5a)(382.0g、0.22モル)、CAPA(商標)4101(5.20g、0.0052モル)(Perstorpの四官能性ポリカプロラクトンポリオール)、およびDesmodur(登録商標)W(Covestroのジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、H12MDI)、またはVestanat(登録商標)H12MDI(Evonik Industries)(135.69g、0.518モル)を、1Lの4つ口丸底フラスコに充填した。フラスコには、加熱マントル、熱電対、温度制御器、窒素正圧力を提供するための入口、および機械的攪拌器が装備されていた。溶媒含有量(メチルアミルケトン)は、混合物の総重量に基づいて、約16.0重量%であった。攪拌下で、反応器内容物を約60℃に加熱し、メチルアミルケトン(0.02g)中のジブチルスズジラウレートの50%溶液を添加し、内容物をさらに70分間混合した。
得られたH12MDI末端ポリチオエーテルプレポリマー(6)は、約8,500ダルトンの数平均分子量、間接滴定を使用して測定された、4.99%のイソシアネート含有量/値、ならびにブルックフィールドCAP2000粘度計、スピンドル#6を使用して、25℃および300rpmで測定された、室温(23〜25℃)での約250cps(0.25Pa・秒)の粘度を有していた。
実施例7
イソシアネート末端鎖延長ポリチオエーテルプレポリマー(7)の合成
1Lの4つ口丸底フラスコに、マントル、熱電対、窒素ライン、および機械的攪拌器を装着した。フラスコに、実施例1に従って調製されたチオール末端ポリチオエーテル(1)(345.13g、0.1077モル)を充填した。次いで、フラスコに、2,4−ジエチル−1,5−ペンタンジオール(KH NeoChem Inc.のPD−9)28.0g(0.175モル)、およびDesmodur(登録商標)W(CovestroのH12MDI)またはVestanat(登録商標)H12MDI(Evonik Industries)151.28g(0.58モル)を充填した。溶媒含有量(メチルアミルケトン)は、約18%〜20%であった。フラスコの内容物を攪拌し、約60℃に加熱した。60℃で、メチルアミルケトン(0.08g)中のN,N’−ジメチルシクロヘキシルアミン(HuntsmanのDMCHA)またはNiax(登録商標)Catalyst C−8(Momentive)の50%溶液を添加し、60分間混合した。バッチ温度を、約68〜74℃に維持した。1時間後、メチルアミルケトン(0.03g)中のジブチルスズジラウレートの50%溶液を添加し、内容物をさらに150分間混合した。バッチの温度を、約85〜90℃に維持した。
得られたH12MDI末端鎖延長ポリチオエーテルプレポリマー(7)は、約8,500ダルトンの数平均分子量、間接滴定を使用して測定された、3.21%のイソシアネート含有量/値、ならびにブルックフィールドCAP2000粘度計、スピンドル#6を使用して、25℃および300rpmで測定された、室温(23〜25℃)での約350cps(0.35Pa・秒)の粘度を有していた。
実施例8
噴霧可能なイソシアネート末端ポリチオエーテルプレポリマー構成成分
実施例3のイソシアネート末端鎖延長ポリチオエーテル(3)(100g)または実施例4のイソシアネート末端鎖延長ポリチオエーテル(4)を、充填剤(207g)、メチル−n−アミルケトン(6.0g)およびUV安定化パッケージ(4.0g)と混合した。組成物を、室温(23〜25℃)で混合し、窒素雰囲気下で保管した。
実施例9
噴霧可能なシーラント
メチル−n−アミルケトン(20.0g、MAK)、アセトン(80.0g)、およびポリアミン硬化剤(13.27g、0.0477モル、Vestamine(登録商標)A−139、イソホロンジアミンイソブチラールジアミン)を実施例6の組成物に添加した。組成物を、室温(23〜25℃)で5分間混合した。誘導時間の後、混合物を、基材上に40ミル〜60ミル(1.02mm〜1.52mm)の厚さに噴霧し、室温(23〜25℃)で7日間硬化させた。
噴霧可能な組成物は、3液の組み合わせであり、塗布の前に、これらを組み合わせて混合した。部分Aには、ブロック化ポリアミン硬化剤、Vestamine(登録商標)A−139が含まれていた。部分Bには、表1に示される量で、イソシアネート末端鎖延長プレポリマー、充填剤、溶媒、およびUV安定剤パッケージが含まれていた。
Figure 2021530578
部分Cには溶媒が含まれていた。噴霧可能な組成物の内容物を表2に示す。
Figure 2021530578
試験試料を、コーティングの20〜30層などの複数の層を噴霧して、20ミル〜40ミルの厚さ(0.51mm〜1.02mm)のコーティング層を積み重ねることによって調製した。溶媒を、各層の塗布の間で、室温で蒸発させた。次いで、コーティングを20℃〜25℃で7日間硬化させた。
引張強度および伸びの測定を、ASTM法D412.4554に従って実施した。航空宇宙コーティングの場合、引張強度が少なくとも1,500psiであり、伸びが、例えば、75%超、100%超、または125%超であることが望ましい。
実施例10
引張強度および伸び%
試験試料を、実施例9に記載されている方法に従って調製した。各試料には、異なるイソシアネート末端鎖延長ポリチオエーテルプレポリマーが含まれていたが、それ以外では、試料は類似していた。
イソシアネート末端鎖延長ポリチオエーテルプレポリマーを表3に記載する。
Figure 2021530578
イソシアネート末端鎖延長ポリチオエーテルプレポリマーを合成するために使用される、チオール末端/ヒドロキシル末端プレポリマー、ジイソシアネートおよび短鎖ジオールを含む硬質セグメント構成成分、非線形ジオール、および架橋剤の重量%で表した量を、表3に示し、ここで、重量%は、反応物の総重量に基づく。プレポリマーA〜Bを、三量体触媒を使用してジイソシアネート三量体を形成した、二段階反応を使用して調製した。次いで、プレポリマーAおよびBの場合、反応触媒を使用してプレポリマーを合成し、プレポリマーCの場合、三量体化触媒を使用して高温(70℃〜80℃)でプレポリマーの合成の触媒作用をした。プレポリマーDおよびEは、ジイソシアネート三量体を含有しなかったが、四官能性ポリオール架橋剤(CAPA(登録商標)4101)を使用して、プレポリマーEを調製した。
NCO/(SH+OH)当量比は、反応前の組成物中の、イソシアネート基の当量数と、チオール基およびヒドロキシル基の当量数との比を表す。ヒドロキシル基は、短鎖ジオールおよび/またはヒドロキシル末端ポリチオエーテルによって提供され得る。
NCO(重量%)は、使用される場合、第2の工程で自由に反応するイソシアネート基の重量%を表す。
プレポリマーA〜Eを使用して調製された硬化コーティングの引張強度および伸び%を、表4および5に示す。充填コーティングは、組成物の総重量に基づいて、50重量%〜70重量%(充填)の充填剤含有量を有していた。引張強度が1,500psi超であり、伸び%が75%超、好ましくは100%超であることが望ましい。
Figure 2021530578

Figure 2021530578
実施例11
耐溶媒性
実施例9の硬化性組成物を、試験パネル上に、40ミル〜60ミル(1.02mm〜1.52mm)の総厚さまで噴霧コーティングした。コーティングの層は、約7分〜10分の間のフラッシュオフ時間で、約5ミル(0.127mm)の厚さで、基材上に噴霧する。コーティングを、室温(21℃〜25℃)、7日間で完全に硬化させた。
コーティングを完全に硬化させた後、試料を、様々な航空宇宙流体中に60℃で7日間浸漬した。コーティングの体積および質量を、航空宇宙流体に浸漬する前および後に測定した。結果を表6に提示する。
体積膨張および重量増加の測定を、空気中に浸漬する前に、かつ水に吊り下げたまま、2インチ×1インチの硬化試料を秤量することによって実施した。試料を、様々な航空宇宙流体中に140°F(60℃)で7日間入れ、空気中および水に吊り下げたままの両方で試験して、試料の重量増加および体積膨張を決定した。結果を表6に提供する。
JP−8は、灯油系軍用航空ジェット燃料である。
MIL−PRF−23699潤滑油ガスタービン潤滑剤
Skydrol(登録商標)は、リン酸エステル化学反応に基づいた耐火作動流体である。Skydrol(登録商標)流体としては、Eastman Chemical Companyから市販されているSkydrol(登録商標)500B−4、Skydrol(登録商標)LD−4、Skydrol(登録商標)5、およびSkydrol(登録商標)PE−5が挙げられる。
航空宇宙コーティングの場合、体積膨潤%および重量増加%の両方は、7.5%以下、および好ましくは5%未満であるべきである。
Figure 2021530578
実施例12
イソシアネート末端ポリウレタン/ポリエステルプレポリマーおよびイソシアネート末端ポリカーボネートプレポリマーを使用して調製された比較コーティングの特性
ポリウレタンセグメントおよび非線形短鎖ジオールを組み込むイソシアネート末端ポリウレタン/ポリエステルプレポリマーおよびイソシアネート末端ポリカーボネートプレポリマーを使用して調製されたポリウレアコーティングは、2016年12月20日に出願された米国特許出願第15/384,346号の実施例1、3、および5に従って調製され、これは、参照によりその全体が組み込まれる。
例えば、イソシアネート末端ポリウレタン/ポリエステルプレポリマーを、以下のように調製した。2,000の重量平均分子量を有するポリエステルジオール(405.08g、Priplast(登録商標)XL−101)を、予温されたケトルに充填した。メチルアミルケトンを添加し、50℃〜60℃(122°F〜140°F)の温度で混合した。ペンダントメチル基および/またはペンダントエチル基を有する非線形短鎖ジオール(4.26g、2,4−ジエチル−1,5−ペンタンジオール)、4の官能価を有するポリオール(5重量%、1,000の分子量を有するCAPA(商標)4101、Perstorp)、およびジイソシアネート(190.0g、H12MDI、Desmodur(登録商標)W)を、順次添加し、混合した。温度を50℃(122°F)に低下させ、追加のジイソシアネートを添加した。50℃の混合物に、ジブチルスズジラウレート触媒を添加し、温度を70℃で90分間〜120分間維持した。生成物のNCO値を、逆滴定によって、3.5%〜4.2%または6%〜7%であると決定した。揮発性有機物含有量(VOC)は、180g/L未満であった。
例えば、イソシアネート末端ポリカーボネートプレポリマーを、以下のように調製した。ポリカーボネートジオール(Desmophen(登録商標)C3200、235g、0.248当量)、四官能性ポリオール(13.39g、0.0535当量、CAPA(登録商標)4101)、非線形短鎖ジオール(2,4−ジエチル−1,5−ペンタンジオール、20.6g、0.2575当量)、およびH12MDI(174.52g、Desmodur(登録商標)W)を、丸底ケトルに充填した。攪拌下で、溶媒(15重量%)を添加し、混合物を60℃に加熱した。ジブチルスズジラウレート触媒を添加し、反応物を65℃〜70℃の温度で90分間〜120分間混合した。最終NCO含有量は、6%〜7%であった。
ポリウレアコーティングを調製するために、ポリウレタン/ポリエステルプレポリマーを、ブロック化感湿アミン(Vestamin(登録商標)A139、イソブチルアルデヒドおよびイソホロンジアミンに基づくアルジミン、Evonik Industries)と組み合わせた。硬化性組成物を、異なる厚さで基材の表面上に噴霧した。コーティングは、室温で5日〜7日以内に硬化した。硬化膜は、視覚的に透明であり、かつ可撓性であった。イソシアネートとアミンとの当量比は、典型的には、1〜0.8、または1〜0.6である。
これらのシーラントを使用して調製されたコーティングの体積膨張および重量増加を、実施例11に記載される方法に従って決定し、結果を表7に示す。充填コーティングは、65重量%の充填剤含有量を有していた。
Figure 2021530578
本開示によって提供されるイソシアネート末端鎖延長ポリチオエーテルプレポリマーを使用して調製されたポリウレアコーティングは、ポリウレタンセグメントおよび非線形短鎖ジオールを組み込む、イソシアネート末端ポリウレタン/ポリエステルプレポリマーおよびイソシアネート末端ポリカーボネートプレポリマーを使用して調製されたポリウレアコーティングと比較して、重量増加および体積膨張に反映されるように、有意に改善された耐溶媒性を示す。
本発明の態様
態様1.反応物の反応生成物を含むイソシアネート末端鎖延長ポリチオエーテルプレポリマーであって、反応物が、チオール末端ポリチオエーテル、ヒドロキシル末端ポリチオエーテル、またはこれらの組み合わせと、ジイソシアネートと、ジイソシアネート三量体と、非線形短鎖ジオールと、を含む、プレポリマー。
態様2.チオール末端ポリチオエーテル、ヒドロキシル末端ポリチオエーテル、またはチオール末端ポリチオエーテルおよびヒドロキシル末端ポリチオエーテルの両方が、式(2)の構造を有する部分を含み、
−S−R−[S−A−S−R−]−S− (2)
式中、
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、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、および−[(CHR−X−](CHR−から選択され、
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、独立して、水素およびメチルから選択され、
各Xは、独立して、O、S、S−S、およびNRから選択され、式中、Rは、水素およびメチルから選択され、
各Aは、独立して、式(3)のポリビニルエーテルから誘導された部分、および式(4)のポリアルケニル多官能化剤から誘導された部分であり、
CH=CH−O−(R−O)−CH=CH (3)
(−R20−CH=CH (4)
式中、
mは、0〜50の整数であり、
各Rは、独立して、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、および−[(CHR−X−](CHR−から選択され、式中、p、q、r、R、およびXは、Rについて定義された通りであり、
は、z価のポリアルケニル多官能化剤であるB(−R20−CH=CHのコアを表し、式中、
zは、3〜6の整数であり、
各R20は、独立して、C1〜10アルカンジイル、C1〜10ヘテロアルカンジイル、置換C1〜10アルカンジイル、および置換C1〜10ヘテロアルカンジイルから選択される、態様1に記載のプレポリマー。
態様3.各Aは、独立して、式(3a)の部分、および式(4a)の部分から選択され、
−(CH−O−(R−O)−(CH− (3a)
{−R20−(CH−}{−R20−(CH−S−[−R−S−A−S−]n1−R−S−}z−2 (4a)
式中、n1は、0〜60の整数である、態様1〜2のいずれか1つに記載のプレポリマー。
態様4.チオール末端ポリチオエーテルが、式(2a)のチオール末端ポリチオエーテルを含み、
HS−R−[S−A−S−R−]−SH (2a)
式中、
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、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、および−[(CHR−X−](CHR−から選択され、
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、独立して、水素およびメチルから選択され、
各Xは、独立して、O、S、S−S、およびNRから選択され、式中、Rは、水素およびメチルから選択され、
各Aは、独立して、式(3)のポリビニルエーテルから誘導された部分、または式(4)のポリアルケニル多官能化剤から誘導された部分であり、
CH=CH−O−(R−O)−CH=CH (3)
(−R20−CH=CH (4)
式中、
各Rは、独立して、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、および−[(CHR−X−](CHR−から選択され、式中、p、q、r、R、およびXは、Rについて定義された通りであり、
mは、0〜50の整数であり、
は、z価のポリアルケニル多官能化剤であるB(−R20−CH=CHのコアを表し、
zは、3〜6の整数であり、
各R20は、独立して、C1〜10アルカンジイル、C1〜10ヘテロアルカンジイル、置換C1〜10アルカンジイル、および置換C1〜10ヘテロアルカンジイルから選択される、態様1〜3のいずれか1つに記載のプレポリマー。
態様5.チオール末端ポリチオエーテルが、反応物の反応生成物を含み、反応物が、ジチオール、およびジビニルエーテル、ポリアルケニル多官能化剤、またはジビニルエーテルとポリアルケニル多官能化剤との組み合わせを含む、態様1〜4のいずれか1つに記載のプレポリマー。
態様6.ジチオールが、式(5)のジチオールを含み、
HS−R−SH (5)
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、および−[(CHR−X−](CHR−から選択され、式中、
各Rは、独立して、水素およびメチルから選択され、
各Xは、独立して、O、S、S−S、およびNRから選択され、式中、Rは、水素およびメチルから選択され、
pは、2〜6の整数であり、
qは、1〜5の整数であり、
rは、2〜10の整数である、態様5に記載のプレポリマー。
態様7.ジビニルエーテルが、式(3)のジビニルエーテルを含み、
CH=CH−O−(R−O−)CH=CH (3)
式中、
各Rは、独立して、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、および−[(CHR−X−](CHR−から選択され、式中、p、q、r、R、およびXは、上記に定義された通りであり、
mは、0〜50の整数である、態様5〜6のいずれか1つに記載のプレポリマー。
態様8.ポリアルケニル多官能化剤が、式(4)のポリアルケニル多官能化剤を含み、
B2(−R20−CH=CH (4)
式中、
は、z価の多官能化剤であるB(−R20−CH=CHのコアを含み、
zは、3〜6の整数であり、
各R20は、独立して、C1〜10アルカンジイル、C1〜10ヘテロアルカンジイル、置換C1〜10アルカンジイル、および置換C1〜10ヘテロアルカンジイルから選択される、態様5〜7のいずれか1つに記載のプレポリマー。
態様9.
各Rは、−(CH−O−(CH−O−(CH−であり、
各Rは、−(CH−であり、
mは、1〜4の整数であり、多官能化剤であるB(−R20−CH=CHが、トリアリルシアヌレートを含む、態様2に記載のプレポリマー。
態様10.ヒドロキシル末端ポリチオエーテルが、式(2b)ヒドロキシル末端ポリチオエーテルを含み、
HO−R10−S−R−[S−A−S−R−]−S−R10−OH (2b)
式中、
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、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、および−[(CHR−X−](CHR−から選択され、
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、独立して、水素およびメチルから選択され、
各Xは、独立して、O、S、S−S、およびNRから選択され、式中、Rは、水素およびメチルから選択され、
各Aは、独立して、式(3)のポリビニルエーテルから誘導された部分、または式(4)のポリアルケニル多官能化剤から誘導された部分であり、
CH=CH−O−(R−O)−CH=CH (3)
(−R20−CH=CH (4)
式中、
各Rは、独立して、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、および−[(CHR−X−](CHR−から選択され、式中、p、q、r、R、およびXは、Rについて定義された通りであり、
mは、0〜50の整数であり、
は、z価のポリアルケニル多官能化剤であるB(−R20−CH=CHのコアを表し、
zは、3〜6の整数であり、
各R20は、独立して、C1〜10アルカンジイル、C1〜10ヘテロアルカンジイル、置換C1〜10アルカンジイル、および置換C1〜10ヘテロアルカンジイルから選択され、
10は、ヒドロキシル基、およびチオール基と反応する基を含む化合物の反応から誘導された部分である、態様1〜9のいずれか1つに記載のプレポリマー。
態様11.各Aは、独立して、式(3a)の部分、および式(4a)の部分から選択され、
−(CH−O−(R−O)−(CH− (3a)
{−R20−(CH−}{−R20−(CH−S−[−R−S−A−S−]n1−R−S−R10−OH}z−2 (4a)
式中、n1は、0〜60の整数である、態様10に記載のプレポリマー。
態様12.ヒドロキシル基およびチオール基と反応する基を含む化合物が、式(6)の構造を有し、
60−R70−OH (6)
式中、
60は、アルケニル、エポキシ、イソシアネート、およびマイケル受容体基から選択され、
70は、C2〜20アルカンジイル、C2〜20ヘテロアルカンジイル、置換C2〜20アルカンジイル、および置換C2〜20ヘテロアルカンジイルから選択される、態様10〜11のいずれか1つに記載のプレポリマー。
態様13.各−R10−OHが、式(6a)の部分であり、
−R60a−R70−OH (6a)
式中、R60aは、−(CH−、−CH−C(OH)−、−O−C(O)−NH−、およびマイケル受容体の残基から選択される、態様10〜12のいずれか1つに記載のプレポリマー。
態様14.ヒドロキシル基およびチオール基と反応する基を有する化合物が、ヒドロキシル官能性ビニルエーテルを含む、態様10〜13のいずれか1つに記載のプレポリマー。
態様15.ヒドロキシル基およびチオール基と反応する基を有する化合物が、式(7)のヒドロキシル官能性ビニルエーテルを含み、
CH=CH−O−[C(R−OH (7)
式中、
tは、2〜10の整数であり、
各Rは、独立して、水素およびC1〜6アルキルから選択される、態様10〜14のいずれか1つに記載のプレポリマー。
態様16.各−R10−OHが、独立して、式(7a)の部分であり、
−(CH−O−[C(R−OH (7a)
式中、
tは、2〜10の整数であり、
各Rは、独立して、水素およびC1〜6アルキルから選択される、態様10〜15のいずれか1つに記載のプレポリマー。
態様17.ヒドロキシル末端ポリチオエーテルが、反応物の反応生成物を含み、反応物が、
(a)式(2a)のチオール末端ポリチオエーテルであって、
HS−R−[S−A−S−R−]−SH (2a)
式中、
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、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、および−[(CHR−X−](CHR−から選択され、
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、独立して、水素およびメチルから選択され、
各Xは、独立して、O、S、S−S、およびNRから選択され、式中、Rは、水素およびメチルから選択され、
各Aは、独立して、式(3)のポリビニルエーテルから誘導された部分、または式(4)のポリアルケニル多官能化剤から誘導された部分であり、
CH=CH−O−(R−O)−CH=CH (3)
(−R20−CH=CH (4)
式中、
各Rは、独立して、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、および−[(CHR−X−](CHR−から選択され、式中、p、q、r、R、およびXは、Rについて定義された通りであり、
mは、0〜50の整数であり、
は、z価のポリアルケニル多官能化剤であるB(−R20−CH=CHのコアを表し、
zは、3〜6の整数であり、
各R20は、独立して、C1〜10アルカンジイル、C1〜10ヘテロアルカンジイル、置換C1〜10アルカンジイル、および置換C1〜10ヘテロアルカンジイルから選択される、チオール末端ポリチオエーテルと、
(b)ヒドロキシル基、およびチオール基と反応する基を有する化合物と、を含む、態様1〜16のいずれか1つに記載のプレポリマー。
態様18.
各Rは、−(CH−O−(CH−O−(CH−であり、
各Rは、−(CH−であり、
mは、1〜4の整数であり、
多官能化剤であるB(−R20−CH=CHが、トリアリルシアヌレートを含み、
ヒドロキシル基、およびチオール基と反応する基を有する化合物が、ヒドロキシル−ブチルビニルエーテルを含む、態様17に記載のプレポリマー。
態様19.チオール末端ポリチオエーテルおよびヒドロキシル末端ポリチオエーテルが、ポリスチレン標準物を使用したゲル浸透クロマトグラフィーによって決定される場合、1,000ダルトン〜8,000ダルトンの範囲内の数平均分子量;ブルックフィールドCAP2000粘度計、スピンドル#6を使用して、25℃および300rpmで測定される場合、20ポアズ〜200ポアズ(2Pa・秒〜20Pa・秒)の範囲内の粘度;2.1〜2.8の範囲内の平均チオール官能価または平均ヒドロキシル官能価;ならびにヨウ素滴定によって決定される場合、水酸化カリウム中和によって決定される場合、またはブルックフィールドCAP2000粘度計、スピンドル#6を使用して、25℃および300rpmで決定される場合、20〜50の範囲内のメルカプタン数またはヒドロキシル数、それぞれを特徴とする、態様1〜18のいずれか1つに記載のプレポリマー。
態様20.ジイソシアネートが、式(8)の構造を有するジイソシアネートを含み、
O=C=N−R−N=C=O (8)
式中、Rは、C1〜10アルカン−ジイル、C5〜8シクロアルカンジイル、C6〜10アレーン−ジイル、C6〜18アルカンシクロアルカン−ジイル、C7〜18アルカンアレーン−ジイル、C1〜10ヘテロアルカン−ジイル、C5〜8ヘテロシクロアルカン−ジイル、C6〜10ヘテロアレーン−ジイル、C6〜18ヘテロアルカンシクロアルカン−ジイル、C7〜18ヘテロアルカンアレーン−ジイル、置換C1〜10アルカン−ジイル、置換C5〜8シクロアルカン−ジイル、置換C6〜10アレーン−ジイル、置換C6〜18アルカンシクロアルカン−ジイル、置換C7〜18アルカンアレーン−ジイル、置換C1〜10ヘテロアルカン−ジイル、置換C5〜8ヘテロシクロアルカンジイル、および置換C6〜10ヘテロアレーン−ジイルから選択される、態様1〜19のいずれか1つに記載のプレポリマー。
態様21.ジイソシアネートが、脂肪族ジイソシアネートを含む、態様1〜20のいずれか1つに記載のプレポリマー。
態様22.ジイソシアネートが、イソホロンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、トルエンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタン−4,4’−ジイソシアネート、または上記のうちのいずれかの組み合わせを含む、態様1〜21のいずれか1つに記載のプレポリマー
態様23.ジイソシアネートが、ジシクロヘキシルメタン−4,4’−ジイソシアネートを含む、態様1〜22のいずれか1つに記載のプレポリマー。
態様24.非線形短鎖ジオールが、分岐短鎖ジオール、環状ジオール、またはこれらの組み合わせを含む、態様1〜23のいずれか1つに記載のプレポリマー。
態様25.非線形短鎖ジオールが、分岐短鎖ジオールを含む、態様1〜24のいずれか1つに記載のプレポリマー。
態様26.分岐短鎖ジオールが、式(10)の分岐短鎖ジオールを含み、
HO−[C(R−]−OH (10)
式中、
sは、1〜10の整数であり、
各Rは、独立して、水素およびC1〜6アルキルから選択され、
少なくとも1つのRは、C1〜6アルキルである、態様25に記載のプレポリマー。
態様27.分岐短鎖ジオールが、2−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオール、2,4−ジエチル−1,5−ペンタンジオール、またはこれらの組み合わせを含む、態様25〜26のいずれか1つに記載のプレポリマー。
態様28.非線形短鎖ジオールが、環状ジオールを含む、態様1〜27のいずれか1つに記載のプレポリマー。
態様29.環状ジオールが、式(11)の環状ジオールを含み、
HO−R−OH (11)
式中、Rは、C5〜10シクロアルカンジイル、C6〜18アルカンシクロアルカンジイル、C5〜10ヘテロシクロアルカンジイル、C6〜18ヘテロアルカンシクロアルカンジイル、置換C5〜10シクロアルカンジイル、置換C6〜18アルカンシクロアルカンジイル、置換C5〜10ヘテロシクロアルカンジイル、および置換C6〜18ヘテロアルカンシクロアルカンジイルから選択される、態様28に記載のプレポリマー。
態様30.非線形短鎖ジオールが、ポリスチレン標準物を使用したゲル浸透クロマトグラフィーによって決定される場合、500ダルトン未満の数平均分子量を有する、態様1〜29のいずれか1つに記載のプレポリマー。
態様31.反応物が、線形短鎖ジオールをさらに含む、態様1〜30のいずれか1つに記載のプレポリマー。
態様32.線形短鎖ジオールが、式(12)の線形短鎖ジオールを含み、
HO−R−OH (12)
式中、Rは、C1〜10n−アルカンジイルおよびC1〜10n−ヘテロアルカンジイルから選択される、態様31に記載のプレポリマー。
態様33.反応物が、3〜6のヒドロキシル官能価を有するポリオール多官能化剤をさらに含む、態様1〜32のいずれか1つに記載のプレポリマー。
態様34.ポリオール多官能化剤が、式(14)のポリオール多官能化を含み、
{−R50−OH} (14)
式中、
zは、3〜6の整数であり、
各R50は、独立して、C1〜10アルカンジイル、C1〜10ヘテロアルカンジイル、置換C1〜10アルカンジイル、および置換C1〜10ヘテロアルカンジイルから選択され、
は、多官能化剤のコアである、態様33に記載のプレポリマー。
態様35.反応物が、3〜6のチオール官能価を有するポリチオール多官能化剤をさらに含む、態様1〜34のいずれか1つに記載のプレポリマー。
態様36.ポリチオール多官能化剤が、式(13)のポリチオール多官能化剤を含み、
{−R40−SH} (13)
式中、
zは、3〜6の整数であり、
各R40は、独立して、C1〜10アルカンジイル、C1〜10ヘテロアルカンジイル、置換C1〜10アルカンジイル、および置換C1〜10ヘテロアルカンジイルから選択され、
Bは、多官能化剤のコアである、態様35に記載のプレポリマー。
態様37.ジイソシアネート三量体が、ジイソシアネートの共反応生成物を含む、態様1〜36のいずれか1つに記載のプレポリマー。
態様38.ジイソシアネート三量体が、ジイソシアネートの共反応生成物を含み、ジイソシアネートが、式(8)の構造を有し、
O=C=N−R−N=C=O (8)
式中、Rは、C1〜10アルカン−ジイル、C5〜8シクロアルカン−ジイル、C6〜10アレーンジイル、C6〜18アルカンシクロアルカン−ジイル、C7〜18アルカンアレーン−ジイル、C1〜10ヘテロアルカン−ジイル、C5〜8ヘテロシクロアルカン−ジイル、C6〜10ヘテロアレーン−ジイル、C6〜18ヘテロアルカンシクロアルカン−ジイル、C7〜18ヘテロアルカンアレーン−ジイル、置換C1〜10アルカン−ジイル、置換C5〜8シクロアルカン−ジイル、置換C6〜10アレーン−ジイル、置換C6〜18アルカンシクロアルカン−ジイル、置換C7〜18アルカンアレーン−ジイル、置換C1〜10ヘテロアルカン−ジイル、置換C5〜8ヘテロシクロアルカン−ジイル、および置換C6〜10ヘテロアレーン−ジイルから選択される、態様1〜37のいずれか1つに記載のプレポリマー。
態様39.ジイソシアネート三量体が、式(9)の構造を有するジイソシアネート三量体を含み、
{−R−N=C=O} (9)
式中、
各Rは、独立して、C1〜10アルカンジイル、C5〜8シクロアルカンジイル、C6〜10アレーンジイル、C6〜18アルカンシクロアルカンジイル、C7〜18アルカンアレーンジイル、C1〜10ヘテロアルカンジイル、C5〜8ヘテロシクロアルカンジイル、C6〜10ヘテロアレーンジイル、C6〜18ヘテロアルカンシクロアルカンジイル、C7〜18ヘテロアルカンアレーンジイル、置換C1〜10アルカンジイル、置換C5〜8シクロアルカンジイル、置換C6〜10アレーンジイル、置換C6〜18アルカンシクロアルカンジイル、置換C7〜18アルカンアレーンジイル、置換C1〜10ヘテロアルカンジイル、置換C5〜8ヘテロシクロアルカンジイル、および置換C6〜10ヘテロアレーンジイルから選択され、
は、ジイソシアネート三量体のコアである、態様1〜38のいずれか1つに記載のプレポリマー。
態様40.ジイソシアネート三量体が、式(9a)のジイソシアネート三量体を含み、
Figure 2021530578

式中、各Rは、独立して、C1〜10アルカン−ジイル、C5〜8シクロアルカンジイル、C6〜10アレーン−ジイル、C6〜18アルカンシクロアルカン−ジイル、C7〜18アルカンアレーン−ジイル、C1〜10ヘテロアルカン−ジイル、C5〜8ヘテロシクロアルカンジイル、C6〜10ヘテロアレーン−ジイル、C6〜18ヘテロアルカンシクロアルカン−ジイル、C7〜18ヘテロアルカンアレーン−ジイル、置換C1〜10アルカン−ジイル、置換C5〜8シクロアルカンジイル、置換C6〜10アレーン−ジイル、置換C6〜18アルカンシクロアルカン−ジイル、置換C7〜18アルカンアレーン−ジイル、置換C1〜10ヘテロアルカン−ジイル、置換C5〜8ヘテロシクロアルカンジイル、および置換C6〜10ヘテロアレーンジイルから選択される、態様1〜39のいずれか1つに記載のプレポリマー。
態様41.各Rが、ジ(4−イル−シクロヘキシル)メタンである、態様40に記載のプレポリマー。
態様42.各Rが、独立して、C13〜18アルカンシクロアルカン−ジイルから選択される、態様40〜41のいずれか1つに記載のプレポリマー。
態様43.ジイソシアネート三量体が、イソホロンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、トルエンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタン−4,4’−ジイソシアネート、または上記のうちのいずれかの組み合わせから選択されるジイソシアネートの三量体を含む、態様1〜42のいずれか1つに記載のプレポリマー。
態様44.ジイソシアネート三量体が、ジシクロヘキシルメタン−4,4’−ジイソシアネートの三量体を含む、態様1〜43のいずれか1つに記載のプレポリマー。
態様45.ジイソシアネートが、イソホロンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、トルエンジイソシアネート、4,4−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、または上記のうちのいずれかの組み合わせを含み、ジイソシアネート三量体が、イソホロンジイソシアネート三量体、ヘキサメチレンジイソシアネート三量体、ジフェニルメタンジイソシアネート三量体、トルエンジイソシアネート三量体、4,4−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート三量体、または上記のうちのいずれかの組み合わせを含む、態様1〜44のいずれか1つに記載のプレポリマー。
態様46.反応物が、ポリチオール多官能化剤、ポリヒドロキシル多官能化剤、線形短鎖ジオール、または上記のうちのいずれかの組み合わせをさらに含む、態様1〜45のいずれか1つに記載のプレポリマー。
態様47.ポリチオール多官能化剤が、式(13)のポリチオール多官能化剤を含み、
{−R40−SH} (13)
式中、
は、z価のポリチオール多官能化剤であるB{−R40−SH}のコアを表し、式中、
zは、3〜6の整数であり、
各R40は、独立して、C1〜10アルカンジイル、C1〜10ヘテロアルカンジイル、置換C1〜10アルカンジイル、および置換C1〜10ヘテロアルカンジイルから選択される、態様46に記載のプレポリマー。
態様48.ポリオール多官能化剤が、式(14)のポリオール多官能化剤を含み、
{−R50−OH} (14)
式中、
は、z価のポリオール多官能化剤であるB{−R50−OH}のコアを表し、式中、
zは、3〜6の整数であり、
各R50は、独立して、C1〜10アルカンジイル、C1〜10ヘテロアルカンジイル、置換C1〜10アルカンジイル、および置換C1〜10ヘテロアルカンジイルから選択される、態様46〜47のいずれか1つに記載のプレポリマー。
態様49.線形短鎖ジオールが、式(12)の線形短鎖ジオールを含み、
HO−R−OH (12)
式中、Rは、C1〜10n−アルカンジイルおよびC1〜10n−ヘテロアルカンジイルから選択される、態様46〜48のいずれか1つに記載のプレポリマー。
態様50.プレポリマーが、ポリスチレン標準物を使用したゲル浸透クロマトグラフィーによって決定される場合、2,000ダルトン〜24,000ダルトンの範囲内の数平均分子量を有する、態様1〜49のいずれか1つに記載のプレポリマー。
態様51.プレポリマーが、間接滴定によって決定される場合、2モル%〜8モル%の範囲内のイソシアネート含有量を有する、態様1〜50のいずれか1つに記載のプレポリマー。
態様52.プレポリマーが、間接滴定によって決定される場合、3%超のイソシアネート含有量を有する、態様1〜51のいずれか1つに記載のプレポリマー。
態様53.プレポリマーが、ブルックフィールドCAP2000粘度計、スピンドル#6を使用して、25℃および300rpmで測定される場合、100cps〜600cpsの範囲内の粘度を有する、態様1〜52のいずれか1つに記載のプレポリマー。
態様54.式(15)の部分を含むイソシアネート末端鎖延長ポリチオエーテルプレポリマーであって、
−[−E−C(O)−NH−D−NH−C(O)−]− (15)
式中、
nは、1〜60の整数であり、
各Eは、独立して、(i)、(ii)、および(iii)から選択され、
(i)は、非線形短鎖ジオールから誘導された部分であり、
(ii)は、チオール末端ポリチオエーテルから誘導された部分であり、
(iii)は、ヒドロキシル末端ポリチオエーテルから誘導された部分であり、
各Dは、独立して、ジイソシアネートから誘導された部分、およびジイソシアネート三量体から誘導された部分から選択され、
プレポリマーは、
Eが(i)から選択される式(15)の少なくとも1つの部分、およびEが(ii)から選択される式(15)の少なくとも1つの部分、または
Eが(i)から選択される式(15)の少なくとも1つの部分、およびEが(iii)から選択される式(15)の少なくとも1つの部分、を含む、プレポリマー。
態様55.E部分の2重量%超が、非線形短鎖ジオールから誘導される、態様54に記載のプレポリマー。
態様56.非線形短鎖ジオールが、式(10)の構造を有し、非線形短鎖ジオールから誘導された部分が、式(10a)の構造を有し、
HO−[C(R−]−OH (10)
−O−[C(R−]−O− (10a)
式中、
sは、1〜10の整数であり、
各Rは、独立して、水素およびC1〜6アルキルから選択され、
少なくとも1つのRは、C1〜6アルキルである、態様54〜55のいずれか1つに記載のプレポリマー。
態様57.チオール末端ポリチオエーテルが、式(2a)の構造を有し、チオール末端ポリチオエーテルから誘導された部分が、式(2)の構造を有し、
HS−R−[S−A−S−R−]−SH (2a)
−S−R−[S−A−S−R−]−S− (2)
式中、
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、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、および−[(CHR−X−](CHR−から選択され、
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、独立して、水素およびメチルから選択され、
各Xは、独立して、O、S、S−S、およびNRから選択され、式中、Rは、水素およびメチルから選択され、
各Aは、独立して、式(3)のポリビニルエーテルから誘導された部分、または式(4)のポリアルケニル多官能化剤から誘導された部分であり、
CH=CH−O−(R−O)−CH=CH (3)
(−R20−CH=CH (4)
式中、
mは、0〜50の整数であり、
各Rは、独立して、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、および−[(CHR−X−](CHR−から選択され、式中、p、q、r、R、およびXは、Rについて定義された通りであり、
は、z価のポリアルケニル多官能化剤であるB(−R20−CH=CHのコアを表し、式中、
zは、3〜6の整数であり、
各R20は、独立して、C1〜10アルカンジイル、C1〜10ヘテロアルカンジイル、置換C1〜10アルカンジイル、および置換C1〜10ヘテロアルカンジイルから選択され、
各Aは、独立して、ポリアルケニルから誘導される、態様54〜56のいずれか1つに記載のプレポリマー。
態様58.ポリアルケニルが、式(3)のジビニルエーテル、式(4)のポリアルケニル多官能化剤、またはこれらの組み合わせから選択され、
CH=CH−O−(R−O)−CH=CH (3)
B(−R70−CH=CH (4)
式中、
各Rは、独立して、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、および−[(CHR−X−](CHR−から選択され、式中、p、q、r、R、およびXは、Rについて定義された通りであり、
mは、0〜50の整数であり、
は、z価のポリアルケニル多官能化剤であるB(−R20−CH=CHのコアを表し、
zは、3〜6の整数であり、
各R20は、独立して、C1〜10アルカンジイル、C1〜10ヘテロアルカンジイル、置換C1〜10アルカンジイル、および置換C1〜10ヘテロアルカンジイルから選択される、態様57に記載のプレポリマー。
態様59.各Aは、独立して、式(3a)の部分、および式(4a)の部分から選択され、
−(CH−O−(R−O)−(CH− (3a)
{−R20−(CH−}{−R20−(CH−S−[−R−S−A−S−]n1−R−S}z−2 (4a)
式中、
各Rは、独立して、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、および−[(CHR−X−](CHR−から選択され、式中、p、q、r、R、およびXは、Rについて定義された通りであり、
mは、0〜50の整数であり、
各n1は、独立して、0〜60の整数から選択され、
B2は、z価のポリアルケニル多官能化剤であるB(−R20−CH=CHのコアを表し、
zは、3〜6の整数であり、
各R20は、独立して、C1〜10アルカンジイル、C1〜10ヘテロアルカンジイル、置換C1〜10アルカンジイル、および置換C1〜10ヘテロアルカンジイルから選択される、態様57〜58のいずれか1つに記載のプレポリマー。
態様60.ヒドロキシル末端ポリチオエーテルが、式(2b)の構造を有し、ヒドロキシル末端ポリチオエーテルから誘導された部分が、式(2c)の構造を有し、
OH−R10−S−R−[S−A−S−R−]−S−R10−OH (2b)
−O−R10−S−R−[S−A−S−R−]−S−R10−O− (2c)
式中、
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、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、および−[(CHR−X−](CHR−から選択され、
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、独立して、水素およびメチルから選択され、
各Xは、独立して、O、S、S−S、およびNRから選択され、式中、Rは、水素およびメチルから選択され、
各Aは、独立して、ポリビニルエーテルから誘導された部分、またはポリアルケニル多官能化剤から誘導された部分であり、
各R10は、独立して、ヒドロキシル基、およびチオール基と反応する基を含む化合物の反応から誘導された部分である、態様57〜59のいずれか1つに記載のプレポリマー。
態様61.ポリビニルエーテルが、式(3)のポリビニルエーテルを含み、ポリアルケニル多官能化剤が、式(4)のポリアルケニル多官能化剤を含み、
CH=CH−O−(R−O)−CH=CH (3)
(−R20−CH=CH (4)
式中、
各Rは、独立して、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、および−[(CHR−X−](CHR−から選択され、式中、p、q、r、R、およびXは、Rについて定義された通りであり、
mは、0〜50の整数であり、
は、z価のポリアルケニル多官能化剤であるB(−R20−CH=CHのコアを表し、式中、
zは、3〜6の整数であり、
各R70は、独立して、C1〜10アルカンジイル、C1〜10ヘテロアルカンジイル、置換C1〜10アルカンジイル、および置換C1〜10ヘテロアルカンジイルから選択される、態様60に記載のプレポリマー。
態様62.各Aは、独立して、式(3a)の部分、および式(4a)の部分から選択され、
−(CH−O−(R−O)−(CH− (3a)
{−R20−(CH−}{−R20−(CH−S−[−R−S−A−S−]n1−R−S−}z−2 (4a)
式中、
各Rは、独立して、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、および−[(CHR−X−](CHR−から選択され、式中、p、q、r、R、およびXは、Rについて定義された通りであり、
mは、0〜50の整数であり、
各n1は、独立して、0〜60の整数から選択され、
は、z価のポリアルケニル多官能化剤であるB(−R20−CH=CHのコアを表し、
zは、3〜6の整数であり、
各R20は、独立して、C1〜10アルカンジイル、C1〜10ヘテロアルカンジイル、置換C1〜10アルカンジイル、および置換C1〜10ヘテロアルカンジイルから選択される、態様60〜61のいずれか1つに記載のプレポリマー。
態様63.ヒドロキシル基およびチオール基と反応する基を含む化合物が、式(6)の構造を有する化合物を含み、
60−R70−OH (6)
式中、
60は、アルケニル、エポキシ、イソシアネート、およびマイケル受容体基から選択され、
70は、C2〜20アルカンジイル、C2〜20ヘテロアルカンジイル、置換C2〜20アルカンジイル、および置換C2〜20ヘテロアルカンジイルから選択される、態様60〜62のいずれか1つに記載のプレポリマー。
態様64.−R10−OHが、式(6a)の構造を有し、
−R60a−R70−OH (6a)
式中、
60aは、−(CH−、−CH−C(OH)−、−O−C(O)−NH−、およびマイケル受容体の残基から選択され、
70は、C2〜20アルカンジイル、C2〜20ヘテロアルカンジイル、置換C2〜20アルカンジイル、および置換C2〜20ヘテロアルカンジイルから選択される、態様60〜63のいずれか1つに記載のプレポリマー。
態様65.ヒドロキシル基およびチオール基と反応する基を含む化合物が、式(7)のヒドロキシル官能性ビニルエーテルを含み、
CH=CH−O−[C(R−OH (7)
式中、
tは、2〜10の整数であり、
各Rは、独立して、水素およびC1〜6アルキルから選択される、態様60〜64のいずれか1つに記載のプレポリマー。
態様66.各−R10−OHが、独立して、式(7a)の構造を有し、
−(CH−O−[C(R−OH (7a)
式中、
tは、2〜10の整数であり、
各Rは、独立して、水素およびC1〜6アルキルから選択される、態様60〜65のいずれか1つに記載のプレポリマー。
態様67.ジイソシアネートが、式(8)の構造を有し、ジイソシアネートから誘導された部分が、式(8a)の構造を有し、
O=C=N−R−N=C=O (8)
−R− (8a)
式中、
各Rは、C1〜10アルカンジイル、C5〜8シクロアルカンジイル、C6〜10アレーンジイル、C6〜18アルカンシクロアルカンジイル、C7〜18アルカンアレーンジイル、C1〜10ヘテロアルカンジイル、C5〜8ヘテロシクロアルカンジイル、C6〜10ヘテロアレーンジイル、C6〜18ヘテロアルカンシクロアルカンジイル、C7〜18ヘテロアルカンアレーンジイル、置換C1〜10アルカンジイル、置換C5〜8シクロアルカンジイル、置換C6〜10アレーンジイル、置換C6〜18アルカンシクロアルカンジイル、置換C7〜18アルカンアレーンジイル、置換C1〜10ヘテロアルカンジイル、置換C5〜8ヘテロシクロアルカンジイル、および置換C6〜10ヘテロアレーンジイルから選択される、態様54〜66のいずれか1つに記載のプレポリマー。
態様68.ジイソシアネート三量体が、式(9)のジイソシアネート三量体を含み、ジイソシアネート三量体から誘導された部分が、式(9a)の部分を含み、
{−R−N=C=O} (9)
{−R−NH−C(O)−}{−R−R41} (9a)
式中、
41は、式(17)の部分および式(18)の部分から選択され、
−N=C=O (17)
−NH−C(O)−[−E−C(O)−NH−D−NH−C(O)−]n1−E−C(O)−NH−D−N=C=O (18)
各n1は、独立して、0〜20の整数から選択され、
は、三価のジイソシアネート三量体であるB{−R−N=C=O}のコアを表し、式中、
各Rは、独立して、C1〜10アルカンジイル、C5〜8シクロアルカンジイル、C6〜10アレーンジイル、C6〜18アルカンシクロアルカンジイル、C7〜18アルカンアレーンジイル、C1〜10ヘテロアルカンジイル、C5〜8ヘテロシクロアルカンジイル、C6〜10ヘテロアレーンジイル、C6〜18ヘテロアルカンシクロアルカンジイル、C7〜18ヘテロアルカンアレーンジイル、置換C1〜10アルカンジイル、置換C5〜8シクロアルカンジイル、置換C6〜10アレーンジイル、置換C6〜18アルカンシクロアルカンジイル、置換C7〜18アルカンアレーンジイル、置換C1〜10ヘテロアルカンジイル、置換C5〜8ヘテロシクロアルカンジイル、および置換C6〜10ヘテロアレーンジイルから選択され得、
各EおよびDは、式(15)について定義された通りである、態様54〜67のいずれか1つに記載のプレポリマー。
態様69.ジイソシアネート三量体が、式(16b)のジイソシアネート三量体を含み、
Figure 2021530578

式中、
各Rは、独立して、C1〜10アルカンジイル、C5〜8シクロアルカンジイル、C6〜10アレーンジイル、C6〜18アルカンシクロアルカンジイル、C7〜18アルカンアレーンジイル、C1〜10ヘテロアルカンジイル、C5〜8ヘテロシクロアルカンジイル、C6〜10ヘテロアレーンジイル、C6〜18ヘテロアルカンシクロアルカンジイル、C7〜18ヘテロアルカンアレーンジイル、置換C1〜10アルカンジイル、置換C5〜8シクロアルカンジイル、置換C6〜10アレーンジイル、置換C6〜18アルカンシクロアルカンジイル、置換C7〜18アルカンアレーンジイル、置換C1〜10ヘテロアルカンジイル、置換C5〜8ヘテロシクロアルカンジイル、および置換C6〜10ヘテロアレーンジイルから選択される、態様54〜68のいずれか1つに記載のプレポリマー。
態様70.ジイソシアネート三量体から誘導された部分が、式(16c)の部分を含み、
Figure 2021530578

式中、
各Rは、独立して、C1〜10アルカンジイル、C5〜8シクロアルカンジイル、C6〜10アレーンジイル、C6〜18アルカンシクロアルカンジイル、C7〜18アルカンアレーンジイル、C1〜10ヘテロアルカンジイル、C5〜8ヘテロシクロアルカンジイル、C6〜10ヘテロアレーンジイル、C6〜18ヘテロアルカンシクロアルカンジイル、C7〜18ヘテロアルカンアレーンジイル、置換C1〜10アルカンジイル、置換C5〜8シクロアルカンジイル、置換C6〜10アレーンジイル、置換C6〜18アルカンシクロアルカンジイル、置換C7〜18アルカンアレーンジイル、置換C1〜10ヘテロアルカンジイル、置換C5〜8ヘテロシクロアルカンジイル、および置換C6〜10ヘテロアレーンジイルから選択され、
30は、式(17)の部分および式(18)の部分から選択され、
−N=C=O (17)
−NH−C(O)−[−E−C(O)−NH−D−NH−C(O)−]n1−E−C(O)−NH−D−N=C=O (18)
式中、E、D、およびn1は、式(1)について定義された通りである、態様54〜69のいずれか1つに記載のプレポリマー。
態様71.各Eが、独立して、ポリオール多官能化剤から誘導された部分(iv)からさらに選択される、態様54〜70のいずれか1つに記載のプレポリマー。
態様72.ポリオール多官能化剤が、式(24)のポリオール多官能化剤を含み、ポリオール多官能化剤から誘導された部分が、式(14a)の構造を有し、
{−R50−OH} (14)
{−R50−O−}{−R50−O−[−C(O)−NH−D−NH−C(O)−E−]n1−C(O)−NH−D−N=C=O}z−2 (14a)
式中、
各n1は、独立して、0〜60の整数から選択され、
は、z価のポリオール多官能化剤であるB{−R50−OH}のコアを表し、
zは、3〜6の整数であり、
各R50は、独立して、C1〜10アルカンジイル、C1〜10ヘテロアルカンジイル、置換C1〜10アルカンジイル、および置換C1〜10ヘテロアルカンジイルから選択され、
EおよびDは、式(15)について定義された通りである、態様71に記載のプレポリマー。
態様73.各Eが、独立して、ポリチオール多官能化剤から誘導された部分(v)からさらに選択される、態様54〜72のいずれか1つに記載のプレポリマー。
態様74.ポリチオール多官能化剤が、式(9)のポリチオール多官能化剤を含み、ポリチオール多官能化剤から誘導された部分が、式(9a)の構造を有し、
{−R40−SH} (9)
{−R40−S−}{−R40−S−[−C(O)−NH−D−NH−C(O)−E−]n1−C(O)−NH−D−N=C=O}z−2 (9a)
式中、
各n1は、独立して、0〜60の整数から選択され、
は、z価のポリチオール多官能化剤であるB{−R40−SH}のコアを表し、
zは、3〜6の整数であり、
各R40は、独立して、C1〜10アルカンジイル、C1〜10ヘテロアルカンジイル、置換C1〜10アルカンジイル、および置換C1〜10ヘテロアルカンジイルから選択され、
EおよびDは、式(15)について定義された通りである、態様73に記載のプレポリマー。
態様75.各Eが、独立して、線形短鎖ジオールから誘導された部分(vi)からさらに選択される、態様54〜74のいずれか1つに記載のプレポリマー。
態様76.線形短鎖ジオールが、式(12)の線形短鎖ジオールを含み、線形短鎖ジオールから誘導された部分が、式(12a)の構造を有し、
HO−R−OH (12)
−O−R−O− (12a)
式中、Rは、C1〜10n−アルカンジイルおよびC1〜10n−ヘテロアルカンジイルから選択される、態様75に記載のプレポリマー。
態様77.式(19)の構造を有するプレポリマーを含むイソシアネート末端鎖延長ポリチオエーテルプレポリマーであって、
O=C=N−D−NH−C(O)−[−E−C(O)−NH−D−NH−C(O)−]−E−C(O)−NH−D−N=C=O (19)
式中、
nは、1〜60の整数であり、
各Eは、独立して、(i)、(ii)、および(iii)から選択され、
(i)は、非線形短鎖ジオールから誘導された部分であり、
(ii)は、チオール末端ポリチオエーテルから誘導された部分であり、
(iii)は、ヒドロキシル末端ポリチオエーテルから誘導された部分であり、
各Dは、独立して、ジイソシアネートから誘導された部分、およびジイソシアネート三量体から誘導された部分から選択され、
プレポリマーは、
少なくとも1つのEは、(i)から選択され、かつ少なくとも1つのEは、(ii)から選択されるか、または
少なくとも1つのEは、(i)から選択され、かつ少なくとも1つのEは、(iii)から選択される、プレポリマー。
態様78.非線形短鎖ジオールが、式(10)の構造を有し、非線形短鎖ジオールから誘導された部分が、式(10a)の構造を有し、
HO−[C(R−]−OH (10)
−O−[C(R−]−O− (10a)
式中、
sは、1〜10の整数であり、
各Rは、独立して、水素およびC1〜6アルキルから選択され、
少なくとも1つのRは、C1〜6アルキルである、態様77に記載のプレポリマー。
態様79.チオール末端ポリチオエーテルが、式(2a)の構造を有し、チオール末端ポリチオエーテルから誘導された部分が、式(2)の構造を有し、
HS−R−[S−A−S−R−]−SH (2a)
−S−R−[S−A−S−R−]−S− (2)
式中、
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、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、および−[(CHR−X−](CHR−から選択され、
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、独立して、水素およびメチルから選択され、
各Xは、独立して、O、S、S−S、およびNRから選択され、式中、Rは、水素およびメチルから選択され、
各Aは、独立して、式(3)のポリビニルエーテルから誘導された部分、または式(4)のポリアルケニル多官能化剤から誘導された部分であり、
CH=CH−O−(R−O)−CH=CH (3)
(−R20−CH=CH (4)
式中、
各Rは、独立して、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、および−[(CHR−X−](CHR−から選択され、式中、p、q、r、R、およびXは、Rについて定義された通りであり、
mは、0〜50の整数であり、
は、z価のポリアルケニル多官能化剤であるB(−R20−CH=CHのコアを表し、
zは、3〜6の整数であり、
各R20は、独立して、C1〜10アルカンジイル、C1〜10ヘテロアルカンジイル、置換C1〜10アルカンジイル、および置換C1〜10ヘテロアルカンジイルから選択される、態様77〜78のいずれか1つに記載のプレポリマー。
態様80.ヒドロキシル末端ポリチオエーテルが、式(2b)の構造を有し、ヒドロキシル末端ポリチオエーテルから誘導された部分が、式(2c)の構造を有し、
HO−R10−S−R−[S−A−S−R−]−S−R10−OH (2b)
−O−R10−S−R−[S−A−S−R−]−S−R10−O− (2c)
式中、
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、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、および−[(CHR−X−](CHR−から選択され、
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、独立して、水素およびメチルから選択され、
各Xは、独立して、O、S、S−S、およびNRから選択され、式中、Rは、水素およびメチルから選択され、
各Aは、独立して、式(3)のポリビニルエーテルから誘導された部分、または式(4)のポリアルケニル多官能化剤から誘導された部分であり、
CH=CH−O−(R−O)−CH=CH (3)
(−R20−CH=CH (4)
式中、
各Rは、独立して、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、および−[(CHR−X−](CHR−から選択され、式中、p、q、r、R、およびXは、Rについて定義された通りであり、
mは、0〜50の整数であり、
は、z価のポリアルケニル多官能化剤であるB(−R20−CH=CHのコアを表し、式中、
zは、3〜6の整数であり、
各R20は、独立して、C1〜10アルカンジイル、C1〜10ヘテロアルカンジイル、置換C1〜10アルカンジイル、および置換C1〜10ヘテロアルカンジイルから選択され、
10は、ヒドロキシル基、およびチオール基と反応する基を含む化合物の反応から誘導された部分である、態様77〜79のいずれか1つに記載のプレポリマー。
態様81.ジイソシアネートが、式(8)の構造を有し、ジイソシアネートから誘導された部分が、式(8a)の構造を有し、
O=C=N−R−N=C=O (8)
−R− (8a)
式中、Rは、C1〜10アルカン−ジイル、C5〜8シクロアルカンジイル、C6〜10アレーン−ジイル、C6〜18アルカンシクロアルカン−ジイル、C7〜18アルカンアレーン−ジイル、C1〜10ヘテロアルカン−ジイル、C5〜8ヘテロシクロアルカンジイル、C6〜10ヘテロアレーン−ジイル、C6〜18ヘテロアルカンシクロアルカン−ジイル、C7〜18ヘテロアルカンアレーン−ジイル、置換C1〜10アルカン−ジイル、置換C5〜8シクロアルカンジイル、置換C6〜10アレーン−ジイル、置換C6〜18アルカンシクロアルカン−ジイル、置換C7〜18アルカンアレーン−ジイル、置換C1〜10ヘテロアルカン−ジイル、置換C5〜8ヘテロシクロアルカンジイル、および置換C6〜10ヘテロアレーンジイルから選択される、態様77〜80のいずれか1つに記載のプレポリマー。
態様82.ジイソシアネート三量体が、式(9)の構造を有し、ジイソシアネート三量体から誘導された部分が、式(9a)の構造を有し、
{−R−N=C=O} (9)
{−R−NH−C(O)−}{−R−R41} (9a)
式中、
41は、式(17)の部分および式(18)の部分から選択され、
−N=C=O (17)
−NH−C(O)−[−E−C(O)−NH−D−NH−C(O)−]n1−E−C(O)−NH−D−N=C=O (18)
各n1は、独立して、0〜20の整数から選択され、
は、三価のジイソシアネート三量体であるB{−R−N=C=O}のコアを表し、式中、
各Rは、独立して、C1〜10アルカンジイル、C5〜8シクロアルカンジイル、C6〜10アレーンジイル、C6〜18アルカンシクロアルカンジイル、C7〜18アルカンアレーンジイル、C1〜10ヘテロアルカンジイル、C5〜8ヘテロシクロアルカンジイル、C6〜10ヘテロアレーンジイル、C6〜18ヘテロアルカンシクロアルカンジイル、C7〜18ヘテロアルカンアレーンジイル、置換C1〜10アルカンジイル、置換C5〜8シクロアルカンジイル、置換C6〜10アレーンジイル、置換C6〜18アルカンシクロアルカンジイル、置換C7〜18アルカンアレーンジイル、置換C1〜10ヘテロアルカンジイル、置換C5〜8ヘテロシクロアルカンジイル、および置換C6〜10ヘテロアレーンジイルから選択され、
各EおよびDは、式(15)について定義された通りである、態様77〜81のいずれか1つに記載のプレポリマー。
態様83.各Eが、独立して、ポリオール多官能化剤から誘導された部分(iv)からさらに選択される、態様77〜82のいずれか1つに記載のプレポリマー。
態様84.ポリオール多官能化剤が、式(14)の構造を有し、ポリオール多官能化剤から誘導された部分が、式(14a)の構造を有し、
{−R50−OH} (14)
{−R50−O−}{−R50−O−[−C(O)−NH−D−NH−C(O)−E−]n1−C(O)−NH−D−N=C=O}z−2 (14a)
式中、
各n1は、独立して、0〜60の整数から選択され、
は、z価のポリオール多官能化剤であるB{−R50−OH}のコアを表し、式中、
zは、3〜6の整数であり、
各R50は、独立して、C1〜10アルカンジイル、C1〜10ヘテロアルカンジイル、置換C1〜10アルカンジイル、および置換C1〜10ヘテロアルカンジイルから選択され、
EおよびDは、式(15)について定義された通りである、態様83に記載のプレポリマー。
態様85.各Eが、独立して、ポリチオール多官能化剤から誘導された部分(v)からさらに選択される、態様77〜84のいずれか1つに記載のプレポリマー。
態様86.ポリチオール多官能化剤が、式(9)の構造を有し、ポリチオール多官能化剤から誘導された部分が、式(9a)の構造を有し、
{−R40−SH} (9)
{−R40−S−}{−R40−S−[−C(O)−NH−D−NH−C(O)−E−]n1−C(O)−NH−D−N=C=O}z−2 (9a)
式中、
各n1は、独立して、0〜60の整数から選択され、
は、z価のポリチオール多官能化剤であるB{−R40−SH}のコアを表し、式中、
zは、3〜6の整数であり、
各R40は、独立して、C1〜10アルカンジイル、C1〜10ヘテロアルカンジイル、置換C1〜10アルカンジイル、および置換C1〜10ヘテロアルカンジイルから選択され、
EおよびDは、式(15)について定義された通りである、態様85に記載のプレポリマー。
態様87.各Eが、独立して、線形短鎖ジオールから誘導された部分(vi)からさらに選択される、態様77〜86のいずれか1つに記載のプレポリマー。
態様88.線形短鎖ジオールが、式(12)の構造を有し、線形短鎖ジオールから誘導された部分が、式(12a)の構造を有し、
HO−R−OH (12)
−O−R−O− (12a)
式中、Rは、C1〜10n−アルカンジイルおよびC1〜10n−ヘテロアルカンジイルから選択される、態様87に記載のプレポリマー。
態様89.イソシアネート末端鎖延長ポリチオエーテルプレポリマーが、100cps〜600cpsの範囲内の粘度を有し、粘度が、ブルックフィールドCAP2000粘度計、スピンドル#6を使用して、25℃および300rpmで測定される、態様1〜89のいずれか1つに記載のプレポリマー。
態様90.イソシアネート末端鎖延長ポリチオエーテルプレポリマーの作製方法であって、
(a)
ポリチオエーテルであって、チオール末端ポリチオエーテル、ヒドロキシル末端ポリチオエーテル、またはこれらの組み合わせを含む、ポリチオエーテルと、
ジイソシアネートと、
非線形短鎖ジオールと、
ジイソシアネート三量体化触媒と、を組み合わせて、第1の混合物を提供することと、
(b)第1の混合物を反応させて、第2の混合物を提供することであって、第2の混合物が、ジイソシアネート三量体、ポリチオエーテル、ジイソシアネート、および非線形短鎖ジオールを含む、第2の混合物を提供することと、
(c)架橋触媒を第2の混合物に添加することと、
(d)第2の混合物を反応させて、イソシアネート末端鎖延長ポリチオエーテルプレポリマーを提供することと、を含む、方法。
態様91.チオール末端ポリチオエーテルが、態様2〜9および19のいずれか1つに記載のチオール末端ポリチオエーテルを含み、ヒドロキシル末端ポリチオエーテルが、態様10〜18および19のいずれか1つに記載のヒドロキシル末端ポリチオエーテルを含み、ジイソシアネートが、態様20〜23および45のいずれか1つに記載のジイソシアネートを含み、非線形短鎖ジオールが、態様24〜30のいずれか1つに記載の非線形短鎖ジオールを含み、ジイソシアネート三量体が、態様37〜45のいずれか1つに記載のジイソシアネート三量体を含む、態様90に記載の方法。
態様92.(a)組み合わせることが、線形短鎖ジオール、ポリチオール多官能化剤、ポリオール多官能化剤、または上記のうちのいずれかの組み合わせを組み合わせることをさらに含む、態様90〜91のいずれか1つに記載の方法。
態様93.線形短鎖ジオールが、態様31、32、および49のいずれか1つに記載の線形短鎖ジオールを含み、ポリチオール多官能化剤が、態様35、36、および47のいずれか1つに記載のポリチオール多官能化剤を含み、ポリオール多官能化剤が、態様33、34、および48のいずれか1つに記載のポリオール多官能化剤を含む、態様92に記載の方法。
態様94.ジイソシアネート三量体化触媒が、第三級アミン触媒を含む、態様90〜93のいずれか1つに記載の方法。
態様95.ジイソシアネート三量体化触媒が、N,N’−ジメチルシクロヘキシルアミンを含む、態様90〜94のいずれか1つに記載の方法。
態様96.架橋触媒が、有機スズ触媒を含む、態様90〜95のいずれか1つに記載の方法。
態様97.第2の混合物が、2%〜8%の範囲内のイソシアネート含有量を特徴とし、ここで、イソシアネート含有量が、間接滴定によって決定される、態様90〜96のいずれか1つに記載の方法。
態様98.第2の混合物が、反応する前に、4:1〜9:1の範囲内のジイソシアネートとジイソシアネート三量体とのモル比を含む、態様90〜91のいずれか1つに記載の方法。
態様99.態様90〜98のいずれか1つに記載の方法によって調製された、イソシアネート末端鎖延長ポリチオエーテルプレポリマー。
態様100.態様1〜89または99のいずれか1つに記載のイソシアネート末端鎖延長ポリチオエーテルプレポリマーを含む組成物。
態様101.組成物が、10重量%〜90重量%のイソシアネート末端鎖延長ポリチオエーテルプレポリマーを含み、ここで、重量%が、組成物の総重量に基づく、態様100に記載の組成物。
態様102.充填剤をさらに含む、態様100〜101のいずれか1つに記載の組成物。
態様103.充填剤が、有機充填剤、無機充填剤、導電性充填剤、低密度充填剤、または上記のうちのいずれかの組み合わせを含む、態様102に記載の組成物。
態様104.組成物が、0.1重量%〜80重量%の充填剤を含み、ここで、重量%が、組成物の総重量に基づく、態様102〜103のいずれか1つに記載の組成物。
態様105.組成物が、0.1体積%〜80体積%の充填剤を含み、ここで、体積%が、組成物の総体積に基づく、態様102〜104のいずれか1つに記載の組成物。
態様106.イソシアネート末端鎖延長ポリチオエーテルと反応する硬化剤をさらに含む、態様100〜105のいずれか1つに記載の組成物。
態様107.硬化剤が、ポリアミン、ブロック化ポリアミン、ポリオール、ブロック化ポリオール、または上記のうちのいずれかの組み合わせを含む、態様106に記載の組成物。
態様108.組成物が、1重量%〜15重量%の硬化剤を含み、ここで、重量%が、組成物の総重量に基づく、態様106〜107のいずれか1つに記載の組成物。
態様109.溶媒をさらに含む、態様100〜108のいずれか1つに記載の組成物。
態様110.組成物が、15重量%〜40重量%の溶媒を含み、ここで、重量%が、組成物の総重量に基づく、態様109に記載の組成物。
態様111.組成物が、イソシアネート基とアミン基との反応の触媒作用をする、またはイソシアネート基とヒドロキシル基との反応の触媒作用をする触媒をさらに含む、態様100〜110のいずれか1つに記載の組成物。
態様112.組成物が、噴霧可能な組成物として配合される、態様100〜111のいずれか1つに記載の組成物。
態様113.組成物が、10重量%〜40重量%のイソシアネート末端鎖延長ポリチオエーテルプレポリマー、1重量%〜70重量%の充填剤、15重量%〜40重量%の溶媒、および1重量%〜6重量%の硬化剤を含み、ここで、重量%が、組成物の総重量に基づく、態様100〜112のいずれか1つに記載の組成物。
態様114.態様100〜113のいずれか1つに記載の組成物から調製された硬化組成物。
態様115.態様114に記載の硬化組成物を含む部品。
態様116.部品が、航空宇宙ビークルの一部を含む、態様115に記載の部品。
態様117.態様114〜116のいずれか1つに記載の硬化組成物を含むビークル。
態様118.態様100〜113のいずれか1つに記載の組成物を表面に塗布することと、塗布された組成物を硬化させて、表面コーティングを提供することと、を含む、表面をコーティングする方法。
態様119.表面をコーティングすることが、表面を封止することを含む、態様118に記載の方法。
態様120.塗布することが、噴霧することを含む、態様118〜119のいずれか1つに記載の方法。
態様121.硬化させることが、塗布された組成物を、20℃〜25℃の範囲内の温度で硬化させることを含む、態様118〜120のいずれか1つに記載の方法。
態様122.表面が、ビークルの表面を含む、態様118〜122のいずれか1つに記載の方法。
態様123.態様118〜123のいずれか1つに記載の方法を使用して調製された硬化組成物。
態様124.態様123に記載の硬化組成物を含む部品。
態様125.部品が、航空宇宙ビークルの一部を含む、態様124に記載の部品。
態様126.態様123に記載の硬化組成物を含むビークル。
態様127.第1の部分であって、態様1〜89または99のいずれか1つに記載のイソシアネート末端鎖延長ポリチオエーテルプレポリマーを含む、第1の部分と、第2の部分であって、イソシアネート末端鎖延長ポリチオエーテルプレポリマーと反応する硬化剤を含む、第2の部分と、を含む、コーティング系。
態様128.第1の部分が、充填剤および溶媒をさらに含む、態様127に記載のコーティング系。
態様129.第1の部分が、10重量%〜40重量%のイソシアネート末端鎖延長ポリチオエーテル、1重量%〜70重量%の充填剤、および1重量%〜15重量%の溶媒を含み、ここで、重量%が、第1の部分の総重量に基づく、態様127〜128のいずれか1つに記載のコーティング系。
態様130.第1の部分および第2の部分が組み合わされる、態様127〜129のいずれか1つに記載のコーティング系。
態様131.系が、第3の部分を含み、第3の部分が、溶媒を含む、態様127〜130のいずれか1つに記載のコーティング系。
態様132.表面をコーティングする方法であって、態様127〜131のいずれか1つに記載のコーティング系の第1の部分と、態様127〜131のいずれか1つに記載のコーティング系の第2の部分と、を組み合わせて、コーティング組成物を提供することと、コーティング組成物を表面に塗布することと、塗布されたコーティング組成物を硬化させて、コーティングされた表面を提供することと、を含む、方法。
態様133.塗布することが、噴霧することを含む、態様132に記載の方法。
態様134.硬化させることが、塗布された組成物を、20℃〜25℃の範囲内の温度で硬化させることを含む、態様132〜133のいずれか1つに記載の方法。
態様135.表面が、ビークルの表面を含む、態様132〜134のいずれか1つに記載の方法。
態様136.態様132〜135のいずれか1つに記載の方法を使用して調製された硬化組成物。
態様137.態様136に記載の硬化組成物を含む部品。
態様138.部品が、ビークルの一部を含む、態様137に記載の部品。
態様139.態様136に記載の硬化組成物を含むビークル。
最後に、本明細書に開示される実施形態を実施する代替の方法が存在することに留意されたい。したがって、本実施形態は、例示的であり、限定的ではないとみなされるべきである。さらに、特許請求の範囲は、本明細書に与えられる詳細に限定されるべきではなく、これら全範囲およびその等価物に権利がある。

Claims (29)

  1. 反応物の反応生成物を含む、イソシアネート末端鎖延長ポリチオエーテルプレポリマーであって、前記反応物が、
    チオール末端ポリチオエーテル、ヒドロキシル末端ポリチオエーテル、またはこれらの組み合わせと、
    ジイソシアネートと、
    ジイソシアネート三量体と、
    非線形短鎖ジオールと、を含む、イソシアネート末端鎖延長ポリチオエーテルプレポリマー。
  2. 前記チオール末端ポリチオエーテル、前記ヒドロキシル末端ポリチオエーテル、または前記チオール末端ポリチオエーテルおよび前記ヒドロキシル末端ポリチオエーテルの両方が、式(2)の構造を有する部分を含み、
    −S−R−[S−A−S−R−]−S− (2)
    式中、
    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、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、および−[(CHR−X−](CHR−から選択され、
    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、独立して、水素およびメチルから選択され、
    各Xは、独立して、O、S、S−S、およびNRから選択され、式中、Rは、水素およびメチルから選択され、
    各Aは、独立して、式(3)のポリビニルエーテルから誘導された部分、および式(4)のポリアルケニル多官能化剤から誘導された部分であり、
    CH=CH−O−(R−O)−CH=CH (3)
    (−R20−CH=CH (4)
    式中、
    mは、0〜50の整数であり、
    各Rは、独立して、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、および−[(CHR−X−](CHR−から選択され、式中、p、q、r、R、およびXは、Rについて定義された通りであり、
    は、z価のポリアルケニル多官能化剤であるB(−R20−CH=CHのコアを表し、式中、
    zは、3〜6の整数であり、
    各R20は、独立して、C1〜10アルカンジイル、C1〜10ヘテロアルカンジイル、置換C1〜10アルカンジイル、および置換C1〜10ヘテロアルカンジイルから選択される、請求項1に記載のプレポリマー。
  3. 各Aは、独立して、式(3a)の部分、および式(4a)の部分から選択され、
    −(CH−O−(R−O)−(CH− (3a)
    {−R20−(CH−}{−R20−(CH−S−[−R−S−A−S−]n1−R−S−}z−2 (4a)
    式中、n1は、0〜60の整数である、請求項2に記載のプレポリマー。
  4. 前記チオール末端ポリチオエーテルが、式(2a)のチオール末端ポリチオエーテルを含み、
    HS−R−[S−A−S−R−]−SH (2a)
    式中、
    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、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、および−[(CHR−X−](CHR−から選択され、
    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、独立して、水素およびメチルから選択され、
    各Xは、独立して、O、S、S−S、およびNRから選択され、式中、Rは、水素およびメチルから選択され、
    各Aは、独立して、式(3)のポリビニルエーテルから誘導された部分、または式(4)のポリアルケニル多官能化剤から誘導された部分であり、
    CH=CH−O−(R−O)−CH=CH (3)
    (−R20−CH=CH (4)
    式中、
    各Rは、独立して、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、および−[(CHR−X−](CHR−から選択され、式中、p、q、r、R、およびXは、Rについて定義された通りであり、
    mは、0〜50の整数であり、
    は、z価のポリアルケニル多官能化剤であるB(−R20−CH=CHのコアを表し、
    zは、3〜6の整数であり、
    各R20は、独立して、C1〜10アルカンジイル、C1〜10ヘテロアルカンジイル、置換C1〜10アルカンジイル、および置換C1〜10ヘテロアルカンジイルから選択される、請求項1に記載のプレポリマー。
  5. 前記ヒドロキシル末端ポリチオエーテルが、式(2b)のヒドロキシル末端ポリチオエーテルを含み、
    HO−R10−S−R−[S−A−S−R−]−S−R10−OH (2b)
    式中、
    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、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、および−[(CHR−X−](CHR−から選択され、
    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、独立して、水素およびメチルから選択され、
    各Xは、独立して、O、S、S−S、およびNRから選択され、式中、Rは、水素およびメチルから選択され、
    各Aは、独立して、式(3)のポリビニルエーテルから誘導された部分、または式(4)のポリアルケニル多官能化剤から誘導された部分であり、
    CH=CH−O−(R−O)−CH=CH (3)
    (−R20−CH=CH (4)
    式中、
    各Rは、独立して、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、および−[(CHR−X−](CHR−から選択され、式中、p、q、r、R、およびXは、Rについて定義された通りであり、
    mは、0〜50の整数であり、
    は、z価のポリアルケニル多官能化剤であるB(−R20−CH=CHのコアを表し、
    zは、3〜6の整数であり、
    各R20は、独立して、C1〜10アルカンジイル、C1〜10ヘテロアルカンジイル、置換C1〜10アルカンジイル、および置換C1〜10ヘテロアルカンジイルから選択され、
    10は、ヒドロキシル基、およびチオール基と反応する基を含む化合物の反応から誘導された部分である、請求項1に記載のプレポリマー。
  6. 各Aは、独立して、式(3a)の部分、および式(4a)の部分から選択され、
    −(CH−O−(R−O)−(CH− (3a)
    {−R20−(CH−}{−R20−(CH−S−[−R−S−A−S−]n1−R−S−R10−OH}z−2 (4a)
    式中、n1は、0〜60の整数である、請求項5に記載のプレポリマー。
  7. 前記ジイソシアネートが、式(8)の構造を有するジイソシアネートを含み、
    O=C=N−R−N=C=O (8)
    式中、Rは、C1〜10アルカン−ジイル、C5〜8シクロアルカンジイル、C6〜10アレーン−ジイル、C6〜18アルカンシクロアルカン−ジイル、C7〜18アルカンアレーン−ジイル、C1〜10ヘテロアルカン−ジイル、C5〜8ヘテロシクロアルカン−ジイル、C6〜10ヘテロアレーン−ジイル、C6〜18ヘテロアルカンシクロアルカン−ジイル、C7〜18ヘテロアルカンアレーン−ジイル、置換C1〜10アルカン−ジイル、置換C5〜8シクロアルカン−ジイル、置換C6〜10アレーン−ジイル、置換C6〜18アルカンシクロアルカン−ジイル、置換C7〜18アルカンアレーン−ジイル、置換C1〜10ヘテロアルカン−ジイル、置換C5〜8ヘテロシクロアルカンジイル、および置換C6〜10ヘテロアレーン−ジイルから選択される、請求項1に記載のプレポリマー。
  8. 前記非線形短鎖ジオールが、
    分岐短鎖ジオール、
    環状ジオール、または
    これらの組み合わせを含む、請求項1に記載のプレポリマー。
  9. 前記分岐短鎖ジオールが、式(10)の分岐短鎖ジオールを含み、
    HO−[C(R−]−OH (10)
    式中、
    sは、1〜10の整数であり、
    各Rは、独立して、水素およびC1〜6アルキルから選択され、
    少なくとも1つのRは、C1〜6アルキルである、請求項8に記載のプレポリマー。
  10. 前記ジイソシアネート三量体が、式(9)の構造を有するジイソシアネート三量体を含み、
    {−R−N=C=O} (9)
    式中、
    各Rは、独立して、C1〜10アルカンジイル、C5〜8シクロアルカンジイル、C6〜10アレーンジイル、C6〜18アルカンシクロアルカンジイル、C7〜18アルカンアレーンジイル、C1〜10ヘテロアルカンジイル、C5〜8ヘテロシクロアルカンジイル、C6〜10ヘテロアレーンジイル、C6〜18ヘテロアルカンシクロアルカンジイル、C7〜18ヘテロアルカンアレーンジイル、置換C1〜10アルカンジイル、置換C5〜8シクロアルカンジイル、置換C6〜10アレーンジイル、置換C6〜18アルカンシクロアルカンジイル、置換C7〜18アルカンアレーンジイル、置換C1〜10ヘテロアルカンジイル、置換C5〜8ヘテロシクロアルカンジイル、および置換C6〜10ヘテロアレーンジイルから選択され、
    は、前記ジイソシアネート三量体のコアである、請求項1に記載のプレポリマー。
  11. 式(15)の部分を含むイソシアネート末端鎖延長ポリチオエーテルプレポリマーであって、
    −[−E−C(O)−NH−D−NH−C(O)−]− (15)
    式中、
    nは、1〜60の整数であり、
    各Eは、独立して、(i)、(ii)、および(iii)から選択され、
    (i)は、非線形短鎖ジオールから誘導された部分であり、
    (ii)は、チオール末端ポリチオエーテルから誘導された部分であり、
    (iii)は、ヒドロキシル末端ポリチオエーテルから誘導された部分であり、
    各Dは、独立して、ジイソシアネートから誘導された部分、およびジイソシアネート三量体から誘導された部分から選択され、
    前記プレポリマーが、
    Eが(i)から選択される式(15)の少なくとも1つの部分、およびEが(ii)から選択される式(15)の少なくとも1つの部分、または
    Eが(i)から選択される式(15)の少なくとも1つの部分、およびEが(iii)から選択される式(15)の少なくとも1つの部分、を含む、イソシアネート末端鎖延長ポリチオエーテルプレポリマー。
  12. 前記非線形短鎖ジオールが、式(10)の構造を有し、前記非線形短鎖ジオールから誘導された前記部分が、式(10a)の構造を有し、
    HO−[C(R−]−OH (10)
    −O−[C(R−]−O− (10a)
    式中、
    sは、1〜10の整数であり、
    各Rは、独立して、水素およびC1〜6アルキルから選択され、
    少なくとも1つのRは、C1〜6アルキルである、請求項11に記載のプレポリマー。
  13. 前記チオール末端ポリチオエーテルが、式(2a)の構造を有し、前記チオール末端ポリチオエーテルから誘導された前記部分が、式(2)の構造を有し、
    HS−R−[S−A−S−R−]−SH (2a)
    −S−R−[S−A−S−R−]−S− (2)
    式中、
    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、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、および−[(CHR−X−](CHR−から選択され、
    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、独立して、水素およびメチルから選択され、
    各Xは、独立して、O、S、S−S、およびNRから選択され、式中、Rは、水素およびメチルから選択され、
    各Aは、独立して、式(3)のポリビニルエーテルから誘導された部分、または式(4)のポリアルケニル多官能化剤から誘導された部分であり、
    CH=CH−O−(R−O)−CH=CH (3)
    (−R20−CH=CH (4)
    式中、
    mは、0〜50の整数であり、
    各Rは、独立して、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、および−[(CHR−X−](CHR−から選択され、式中、p、q、r、R、およびXは、Rについて定義された通りであり、
    は、z価のポリアルケニル多官能化剤であるB(−R20−CH=CHのコアを表し、式中、
    zは、3〜6の整数であり、
    各R20は、独立して、C1〜10アルカンジイル、C1〜10ヘテロアルカンジイル、置換C1〜10アルカンジイル、および置換C1〜10ヘテロアルカンジイルから選択される、請求項11に記載のプレポリマー。
  14. 各Aは、独立して、式(3a)の部分、および式(4a)の部分から選択され、
    −(CH−O−(R−O)−(CH− (3a)
    {−R20−(CH−}{−R20−(CH−S−[−R−S−A−S−]n1−R−S}z−2 (4a)
    式中、
    各Rは、独立して、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、および−[(CHR−X−](CHR−から選択され、式中、p、q、r、R、およびXは、Rについて定義された通りであり、
    mは、0〜50の整数であり、
    各n1は、独立して、0〜60の整数から選択され、
    は、z価のポリアルケニル多官能化剤であるB(−R20−CH=CHのコアを表し、
    zは、3〜6の整数であり、
    各R20は、独立して、C1〜10アルカンジイル、C1〜10ヘテロアルカンジイル、置換C1〜10アルカンジイル、および置換C1〜10ヘテロアルカンジイルから選択される、請求項13に記載のプレポリマー。
  15. 前記ヒドロキシル末端ポリチオエーテルが、式(2b)の構造を有し、前記ヒドロキシル末端ポリチオエーテルから誘導された前記部分が、式(2c)の構造を有し、
    HO−R10−S−R−[S−A−S−R−]−S−R10−OH (2b)
    −O−R10−S−R−[S−A−S−R−]−S−R10−O− (2c)
    式中、
    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、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、および−[(CHR−X−](CHR−から選択され、
    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、独立して、水素およびメチルから選択され、
    各Xは、独立して、O、S、S−S、およびNRから選択され、式中、Rは、水素およびメチルから選択され、
    各Aは、独立して、ポリビニルエーテルから誘導された部分、または別のポリアルケニル多官能化剤から誘導された部分であり、
    各R10は、独立して、ヒドロキシル基、およびチオール基と反応する基を含む化合物の前記反応から誘導された部分である、請求項13に記載のプレポリマー。
  16. 各Aは、独立して、式(3a)の部分、および式(4a)の部分から選択され、
    −(CH−O−(R−O)−(CH− (3a)
    {−R20−(CH−}{−R20−(CH−S−[−R−S−A−S−]n1−R−S−}z−2 (4a)
    式中、
    各Rは、独立して、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、および−[(CHR−X−](CHR−から選択され、式中、p、q、r、R、およびXは、Rについて定義された通りであり、
    mは、0〜50の整数であり、
    各n1は、独立して、0〜60の整数から選択され、
    は、z価のポリアルケニル多官能化剤であるB(−R20−CH=CHのコアを表し、
    zは、3〜6の整数であり、
    各R20は、独立して、C1〜10アルカンジイル、C1〜10ヘテロアルカンジイル、置換C1〜10アルカンジイル、および置換C1〜10ヘテロアルカンジイルから選択される、請求項15に記載の鎖延長ポリチオエーテルプレポリマー。
  17. 前記ジイソシアネートが、式(8)の構造を有し、前記ジイソシアネートから誘導された前記部分が、式(8a)の構造を有し、
    O=C=N−R−N=C=O (8)
    −R− (8a)
    式中、
    各Rは、C1〜10アルカンジイル、C5〜8シクロアルカンジイル、C6〜10アレーンジイル、C6〜18アルカンシクロアルカンジイル、C7〜18アルカンアレーンジイル、C1〜10ヘテロアルカンジイル、C5〜8ヘテロシクロアルカンジイル、C6〜10ヘテロアレーンジイル、C6〜18ヘテロアルカンシクロアルカンジイル、C7〜18ヘテロアルカンアレーンジイル、置換C1〜10アルカンジイル、置換C5〜8シクロアルカンジイル、置換C6〜10アレーンジイル、置換C6〜18アルカンシクロアルカンジイル、置換C7〜18アルカンアレーンジイル、置換C1〜10ヘテロアルカンジイル、置換C5〜8ヘテロシクロアルカンジイル、および置換C6〜10ヘテロアレーンジイルから選択される、請求項11に記載のプレポリマー。
  18. 前記ジイソシアネート三量体が、式(9)のジイソシアネート三量体を含み、前記ジイソシアネート三量体から誘導された前記部分が、式(9a)の部分を含み、
    {−R−N=C=O} (9)
    {−R−NH−C(O)−}{−R−R41} (9a)
    式中、
    41は、式(17)の部分および式(18)の部分から選択され、
    −N=C=O (17)
    −NH−C(O)−[−E−C(O)−NH−D−NH−C(O)−]n1−E−C(O)−NH−D−N=C=O (18)
    各n1は、独立して、0〜20の整数から選択され、
    は、三価のジイソシアネート三量体であるB{−R−N=C=O}のコアを表し、式中、
    各Rは、独立して、C1〜10アルカンジイル、C5〜8シクロアルカンジイル、C6〜10アレーンジイル、C6〜18アルカンシクロアルカンジイル、C7〜18アルカンアレーンジイル、C1〜10ヘテロアルカンジイル、C5〜8ヘテロシクロアルカンジイル、C6〜10ヘテロアレーンジイル、C6〜18ヘテロアルカンシクロアルカンジイル、C7〜18ヘテロアルカンアレーンジイル、置換C1〜10アルカンジイル、置換C5〜8シクロアルカンジイル、置換C6〜10アレーンジイル、置換C6〜18アルカンシクロアルカンジイル、置換C7〜18アルカンアレーンジイル、置換C1〜10ヘテロアルカンジイル、置換C5〜8ヘテロシクロアルカンジイル、および置換C6〜10ヘテロアレーンジイルから選択され得、
    各EおよびDは、式(15)について定義された通りである、請求項11に記載のプレポリマー。
  19. 式(19)の構造を有するプレポリマーを含むイソシアネート末端鎖延長ポリチオエーテルプレポリマーであって、
    O=C=N−D−NH−C(O)−[−E−C(O)−NH−D−NH−C(O)−]−E−C(O)−NH−D−N=C=O (19)
    式中、
    nは、1〜60の整数であり、
    各Eは、独立して、(i)、(ii)、および(iii)から選択され、
    (i)は、非線形短鎖ジオールから誘導された部分であり、
    (ii)は、チオール末端ポリチオエーテルから誘導された部分であり、
    (iii)は、ヒドロキシル末端ポリチオエーテルから誘導された部分であり、
    各Dは、独立して、ジイソシアネートから誘導された部分、およびジイソシアネート三量体から誘導された部分から選択され、
    前記プレポリマーが、
    少なくとも1つのEは、(i)から選択され、かつ少なくとも1つのEは、(ii)から選択されるか、または
    少なくとも1つのEは、(i)から選択され、かつ少なくとも1つのEは、(iii)から選択される、イソシアネート末端鎖延長ポリチオエーテルプレポリマー。
  20. 前記非線形短鎖ジオールが、式(10)の構造を有し、前記非線形短鎖ジオールから誘導された前記部分が、式(10a)の構造を有し、
    HO−[C(R−]−OH (10)
    −O−[C(R−]−O− (10a)
    式中、
    sは、1〜10の整数であり、
    各Rは、独立して、水素およびC1〜6アルキルから選択され、
    少なくとも1つのRは、C1〜6アルキルである、請求項19に記載のプレポリマー。
  21. 前記チオール末端ポリチオエーテルが、式(2a)の構造を有し、前記チオール末端ポリチオエーテルから誘導された前記部分が、式(2)の構造を有し、
    HS−R−[S−A−S−R−]−SH (2a)
    −S−R−[S−A−S−R−]−S− (2)
    式中、
    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、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、および−[(CHR−X−](CHR−から選択され、
    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、独立して、水素およびメチルから選択され、
    各Xは、独立して、O、S、S−S、およびNRから選択され、式中、Rは、水素およびメチルから選択され、
    各Aは、独立して、式(3)のポリビニルエーテルから誘導された部分、または式(4)のポリアルケニル多官能化剤から誘導された部分であり、
    CH=CH−O−(R−O)−CH=CH (3)
    (−R20−CH=CH (4)
    式中、
    各Rは、独立して、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、および−[(CHR−X−](CHR−から選択され、式中、p、q、r、R、およびXは、Rについて定義された通りであり、
    mは、0〜50の整数であり、
    は、z価のポリアルケニル多官能化剤であるB(−R20−CH=CHのコアを表し、
    zは、3〜6の整数であり、
    各R20は、独立して、C1〜10アルカンジイル、C1〜10ヘテロアルカンジイル、置換C1〜10アルカンジイル、および置換C1〜10ヘテロアルカンジイルから選択される、請求項19に記載のプレポリマー。
  22. 前記ヒドロキシル末端ポリチオエーテルが、式(2b)の構造を有し、前記ヒドロキシル末端ポリチオエーテルから誘導された前記部分が、式(2c)の構造を有し、
    HO−R10−S−R−[S−A−S−R−]−S−R10−OH (2b)
    −O−R10−S−R−[S−A−S−R−]−S−R10−O− (2c)
    式中、
    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、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、および−[(CHR−X−](CHR−から選択され、
    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、独立して、水素およびメチルから選択され、
    各Xは、独立して、O、S、S−S、およびNRから選択され、式中、Rは、水素およびメチルから選択され、
    各Aは、独立して、式(3)のポリビニルエーテルから誘導された部分、または式(4)のポリアルケニル多官能化剤から誘導された部分であり、
    CH=CH−O−(R−O)−CH=CH (3)
    (−R20−CH=CH (4)
    式中、
    各Rは、独立して、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、および−[(CHR−X−](CHR−から選択され、式中、p、q、r、R、およびXは、Rについて定義された通りであり、
    mは、0〜50の整数であり、
    は、z価のポリアルケニル多官能化剤であるB(−R20−CH=CHのコアを表し、式中、
    zは、3〜6の整数であり、
    各R20は、独立して、C1〜10アルカンジイル、C1〜10ヘテロアルカンジイル、置換C1〜10アルカンジイル、および置換C1〜10ヘテロアルカンジイルから選択され、
    10は、ヒドロキシル基、およびチオール基と反応する基を含む化合物の前記反応から誘導された部分である、請求項19に記載のプレポリマー。
  23. 前記ジイソシアネートが、式(8)の構造を有し、前記ジイソシアネートから誘導された前記部分が、式(8a)の構造を有し、
    O=C=N−R−N=C=O (8)
    −R− (8a)
    式中、Rは、C1〜10アルカン−ジイル、C5〜8シクロアルカンジイル、C6〜10アレーン−ジイル、C6〜18アルカンシクロアルカン−ジイル、C7〜18アルカンアレーン−ジイル、C1〜10ヘテロアルカン−ジイル、C5〜8ヘテロシクロアルカンジイル、C6〜10ヘテロアレーン−ジイル、C6〜18ヘテロアルカンシクロアルカン−ジイル、C7〜18ヘテロアルカンアレーン−ジイル、置換C1〜10アルカン−ジイル、置換C5〜8シクロアルカンジイル、置換C6〜10アレーン−ジイル、置換C6〜18アルカンシクロアルカン−ジイル、置換C7〜18アルカンアレーン−ジイル、置換C1〜10ヘテロアルカン−ジイル、置換C5〜8ヘテロシクロアルカンジイル、および置換C6〜10ヘテロアレーンジイルから選択される、請求項19に記載のプレポリマー。
  24. 前記ジイソシアネート三量体が、式(9)の構造を有し、前記ジイソシアネート三量体から誘導された前記部分が、式(9a)の構造を有し、
    {−R−N=C=O} (9)
    {−R−NH−C(O)−}{−R−R41} (9a)
    式中、
    41は、式(17)の部分および式(18)の部分から選択され、
    −N=C=O (17)
    −NH−C(O)−[−E−C(O)−NH−D−NH−C(O)−]n1−E−C(O)−NH−D−N=C=O (18)
    各n1は、独立して、0〜20の整数から選択され、
    は、三価のジイソシアネート三量体であるB{−R−N=C=O}のコアを表し、式中、
    各Rは、独立して、C1〜10アルカンジイル、C5〜8シクロアルカンジイル、C6〜10アレーンジイル、C6〜18アルカンシクロアルカンジイル、C7〜18アルカンアレーンジイル、C1〜10ヘテロアルカンジイル、C5〜8ヘテロシクロアルカンジイル、C6〜10ヘテロアレーンジイル、C6〜18ヘテロアルカンシクロアルカンジイル、C7〜18ヘテロアルカンアレーンジイル、置換C1〜10アルカンジイル、置換C5〜8シクロアルカンジイル、置換C6〜10アレーンジイル、置換C6〜18アルカンシクロアルカンジイル、置換C7〜18アルカンアレーンジイル、置換C1〜10ヘテロアルカンジイル、置換C5〜8ヘテロシクロアルカンジイル、および置換C6〜10ヘテロアレーンジイルから選択され、
    各EおよびDは、式(15)について定義された通りである、請求項19に記載のプレポリマー。
  25. 請求項1に記載のイソシアネート末端鎖延長ポリチオエーテルプレポリマーを含む組成物。
  26. 請求項25に記載の組成物から調製された硬化組成物。
  27. 請求項26に記載の硬化組成物を含むビークル。
  28. 表面をコーティングする方法であって、
    請求項25に記載の組成物を、表面に塗布することと、
    前記塗布された組成物を硬化させて、表面コーティングを提供することと、を含む、方法。
  29. コーティング系であって、
    第1の部分であって、請求項1に記載のイソシアネート末端鎖延長ポリチオエーテルプレポリマーを含む、第1の部分と、
    第2の部分であって、前記イソシアネート末端鎖延長ポリチオエーテルプレポリマーと反応する硬化剤を含む、第2の部分と、を含む、コーティング系。

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