JP2023510247A - コーティング組成物 - Google Patents
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Abstract
ポリウレタン-ポリシロキサンハイブリッドコーティング組成物(PUPSHCC)及びその使用、その調製のための方法、並びにコーティング組成物を組み込んだ基材が開示される。
Description
本発明は、一般に、ポリウレタン-ポリシロキサンハイブリッドコーティング組成物(PUPSHCC,polyurethane-polysiloxane hybrid coating compositions)、コーティング組成物を調製するための方法、及びコーティング組成物を組み込んだ航空機透明材などの、コーティングされた基材に関する。本発明は、特に、透明コーティング組成物、並びに耐浸食性、耐摩耗/引っかき性、静電気散逸能及び耐環境性能が向上したコーティングされた航空機透明材に関する。
現代の航空機に使用される透明材は、多くの場合、金、銀若しくは酸化インジウムスズ(ITO,indium tin oxide)又はカーボンナノチューブ(CNT,carbon nanotube)などの壊れやすい下層の金属又はセラミック又はポリマー導電性コーティングへの損傷を防止するために、外側表面に配置された保護コーティング又はフィルムが必要である。そのような表面保護コーティング及び下層の導電層は、多層静電気散逸(ESD,electrostatic dissipative)コーティング系を形成して、透明材に耐浸食性、耐摩耗/引っかき性、静電気散逸能及び耐環境性能をもたらす。有機ポリウレタンコーティング及びゾル-ゲル系ポリシロキサンコーティングは、その顕著な光透過及び高い光学的透明度の点で、これらの用途に使用されるそのような表面保護コーティングの2つの主なファミリーである。
ポリエステル系ポリウレタンコーティングは、優れた可撓性、靱性、引裂き、耐浸食性及び耐衝撃性を示すエラストマー挙動を有する一方、硬度が低いため、耐摩耗/引っかき性を欠く。他方、ゾル-ゲル系ポリシロキサンコーティングは、高い硬度、耐摩耗性及び耐引っかき性を示すガラス状挙動を有する一方、脆いため、耐浸食性及び耐衝撃性を欠く。そのような特性の差の結果、ポリウレタンコーティング及びポリシロキサンコーティングの用途は区別される。ポリウレタンコーティングは、高い耐浸食性が必須である軍事用キャノピー、パイロットウィンドシールド及びコックピットウィンドウなどの透明材のためのESDコーティング系の表面保護コーティングとして選択される。ポリシロキサンコーティングは、好ましくは、耐浸食性がそれほど要求されない客室ウィンドウ又はサイドウィンドウのための表面保護コーティングとして使用される。したがって、有機ポリウレタンコーティング又はゾル-ゲル系ポリシロキサンコーティングのいずれも、現代の航空機に使用される透明材用のESDコーティング系のユニバーサルな表面保護コーティングとして、完全に満足のいくものであるとは考えられない。これが、航空機透明材用の表面保護コーティングの現在の技術水準である。静電気散逸能及び耐環境性能に加えて良好な耐浸食性及び耐衝撃性、並びに良好な耐摩耗性及び耐引っかき性を合わせた有利な特性を有する透明コーティング組成物への必要性が存在することが容易に認識できる。
本発明は、(A)アルコキシシラン末端ポリエステルウレタンプレポリマーを含む組成物、及び(B)シラノール末端ポリシロキサンプレポリマーを含む組成物を含む、二成分硬化性コーティング組成物を提供する。一態様では、二成分硬化性コーティング組成物は、
(A)一般式(I)の末端基:
(A)一般式(I)の末端基:
(式中、
Yは、H;R1を表し、R1は、ヒドロカルビル、好ましくは、アルキル若しくはアリールを表し;又はYは、基:
Yは、H;R1を表し、R1は、ヒドロカルビル、好ましくは、アルキル若しくはアリールを表し;又はYは、基:
を表し、
Lは、ヒドロカルビレン基、好ましくは、アルキレン若しくはアリーレン基、好ましくはC1-C10ヒドロカルビレン基、好ましくは、メチレン、エチレン若しくはプロピレン、最も好ましくはプロピルを表し;
W1、W2、W3、W4、W5及びW6は、同じであっても異なっていてもよく、各々独立して、-OR2を表し、R2は、出現毎に、同じであっても異なっていてもよく、各R2は独立して、アルキル基から選択され、好ましくは、アルキル基は1~10個の炭素原子を有し、好ましくは、アルキル基は1~8個の炭素原子を有し、好ましくはメチル又はエチル、最も好ましくはメチルである)
を有するプレポリマー鎖を含むアルコキシシラン末端ポリエステルウレタンプレポリマーを含む組成物;
及び
(B)一般式(II)、(III)又は(IV)の化合物:
(式中、
X1、X2、X3、X4、X5及びX6は、各々、-OR3を表し;
R3は、出現毎に、同じであるか又は異なり、各々独立してアルキル基から選択され、好ましくは、アルキル基は1~10個の炭素原子、1~8個の炭素原子、1~6個の炭素原子を有し、最も好ましくは1~4個の炭素原子を有する;
mは、1~6、好ましくは、1~3の整数を表す)
から選択されるアルコキシシランのゾル-ゲル法によって得ることができるシラノール末端ポリシロキサンプレポリマーを含む組成物
を含む。
組成物は、好ましくは、溶媒;ウレタン形成触媒;帯電防止剤;UV吸収剤、光安定剤及び熱安定剤のうちの1又は2種以上から選択される安定剤;並びに流動又はレベリング剤及び界面活性剤のうちの1又は2種以上から選択される表面活性剤のうちの1又は2種以上から選択される1又は2種以上の添加剤をさらに含む。好ましくは、組成物は、少なくとも2種の溶媒、ウレタン形成触媒、帯電防止剤、UV吸収剤、光安定剤、熱安定剤及び界面活性剤を含む。
アルコキシシラン末端ポリエステルウレタンプレポリマー(A)は、(i)脂肪族ジイソシアネートをポリエステルジオールと反応させて、イソシアネート末端ポリエステルウレタンプレポリマーを形成するステップ;及び(ii)アミノ官能性アルコキシシランによりイソシアネート末端ポリエステルウレタンプレポリマーをシラン処理するステップを含む方法によって得ることができる。
シラノール末端ポリシロキサンプレポリマー(B)は、トリアルコキシシラン、アルキルオルトシリケート及びビス(トリアルキルオキシシリル)アルカンからなる群から選択されるアルコキシシラン、好ましくはアルキルオルトシリケートのゾル-ゲル法によって得ることができる。
本発明は、組成物(A)及び組成物(B)を混合又はコンパウンディングするステップを含む方法によって得ることができるポリウレタン-ポリシロキサンハイブリッドコーティング組成物(PUPSHCC)前駆体をさらに提供する。本発明によるポリウレタン-ポリシロキサンハイブリッドコーティング組成物(PUPSHCC)は、PUPSHCC前駆体を熱硬化するステップを含む方法によって得ることができる。
本発明のさらなる態様は、二成分硬化性コーティング組成物を調製するための方法であって、(1)本明細書に記載の通り、(i)脂肪族ジイソシアネートをポリエステルジオールと反応させて、イソシアネート末端ポリエステルウレタンプレポリマーを形成するステップ;及び(ii)アミノアルコキシシランによりイソシアネート末端ポリエステルウレタンプレポリマーをシラン処理するステップを含む方法によって、アルコキシシラン末端ポリエステルウレタンプレポリマー(A)を調製するステップ;並びに(2)本明細書に記載の通り、アルコール及び水を含む溶媒の存在下、少なくとも1種の酸によるアルコキシシランのゾル-ゲル法によって、シラノール末端ポリシロキサンプレポリマー(B)を調製するステップを含む、方法を提供する。
本発明は、航空機、特に、航空機透明材などの基材用のコーティングとしての、二成分硬化性コーティング組成物の使用をさらに提供する。本発明は、本発明のポリウレタン-ポリシロキサンハイブリッドポリマーコーティング組成物でコーティングされた基材をさらに提供する。
さらなる態様では、本発明のポリウレタン-ポリシロキサンハイブリッドポリマーコーティング組成物でコーティングされた基材は、本明細書に開示のポリウレタン-ポリシロキサンハイブリッドコーティング組成物前駆体を基材の表面に適用するステップ、及びコーティング組成物前駆体を熱硬化するステップを含む方法によって調製することができる。
本発明は、固有の変性ハイブリッド組成物を提供することによって、有機ポリウレタンコーティングの耐浸食及び耐衝撃性と、ゾル-ゲル系ポリシロキサンコーティングの耐摩耗性及び耐引っかき性とを利用する。本発明の組成物は、有利には、航空機透明材などの基材の外側表面上に単一のコーティングとして適用されて、静電気散逸能及び耐環境性能に加えて、所望の耐浸食性及び耐摩耗性を有する表面保護層を有する透明材を提供することができる。
本発明は、静電気散逸能及び耐環境性能に加えて、耐浸食性、耐衝撃性、並びに耐摩耗性及び耐引っかき性の有利な特性を有し、したがって、現代の航空機に使用されるものなどの透明材用の表面コーティング、特にESDコーティング系のユニバーサルな表面保護コーティングとして高度に適切なポリウレタン-ポリシロキサンハイブリッドコーティング組成物(PUPSHCC)を提供する。
別途示さない限り、本明細書全体を通して使用される「ヒドロカルビル」という用語は、炭化水素基から水素を除去することによって形成された一価基を指す。「ヒドロカルビル」という用語は、脂肪族、環式又は芳香族であってもよい飽和又は不飽和ヒドロカルビル基を含む。「ヒドロカルビル」という用語は、好ましくは、1~10個の炭素原子、特に1~8個の炭素原子、より詳細には1~6個の炭素原子、最も詳細には1~4個の炭素原子を含有し、直鎖状、分岐状、環式、飽和及び不飽和種であってもよい一価ヒドロカルビルラジカル、例えば、アルキル、アルケニル、環式アルキル若しくは環式アルケニル、アリール、アルカリール又はアラルキル基を指す。特に好ましいヒドロカルビル基は、メチル及びエチルである。
本明細書で使用される「ヒドロカルビレン」という用語は、別途示されない限り、炭化水素基から2個の水素を除去することによって形成された二価基を指す。「ヒドロカルビレン」という用語は、脂肪族、環式又は芳香族であってもよい飽和又は不飽和ヒドロカルビレン基を含む。「ヒドロカルビレン」という用語は、好ましくは、1~10個の炭素原子、特に1~8個の炭素原子、より詳細には1~6個の炭素原子、最も詳細には1~4個の炭素原子を含有し、直鎖状、分岐状、環式、飽和及び不飽和種であってもよい二価ヒドロカルビレンラジカル、好ましくは、アルキレン又はアリーレン基、例えば、アルキレン、アルケニレン、環式アルキレン若しくは環式アルケニレン、アリーレン、アルカリーレン又はアラルキレン基を指す。特に好ましいヒドロカルビル基は、メチレン、エチレン及びプロピレン、とりわけプロピレンである。
「ウレタングレードの溶媒」という用語は、0.05wt%以下の水を有する溶媒を指す。
本発明は、一般に、(A)アルコキシシラン末端ポリエステルウレタンプレポリマーを含む組成物、及び(B)アルコキシシランのゾル-ゲル法によって得ることができるシラノール末端ポリシロキサンプレポリマーを含む組成物を含む、二成分硬化性コーティング組成物を提供する。組成物(A)及び(B)は、コンパウンディングしてポリウレタン-ポリシロキサンハイブリッドコーティング組成物(PUPSHCC)前駆体を形成する場合、基材の表面に適用し、任意に触媒の存在下で硬化して、高い耐浸食性、高い耐摩耗性又は引っかき性及び耐衝撃性のうちの1又は2以上などの有利な特性を有するポリウレタン-ポリシロキサンハイブリッドコーティング組成物を形成できる。
一態様では、本発明は、
(A)一般式(I)の末端基:
(A)一般式(I)の末端基:
(式中、
Yは、H;R1を表し、R1は、ヒドロカルビルを表し(好ましくは、R1はアルキル若しくはアリールを表し);又は代替のYは、基:
Yは、H;R1を表し、R1は、ヒドロカルビルを表し(好ましくは、R1はアルキル若しくはアリールを表し);又は代替のYは、基:
を表し、
Lは、ヒドロカルビレン基を表し(好ましくは、Lは、アルキレン若しくはアリーレン基、好ましくは、C1-C10ヒドロカルビレン基、好ましくは、メチレン、エチレン若しくはプロピレン、最も好ましくはプロピレンを表し);
W1、W2、W3、W4、W5及びW6は、同じであっても異なっていてもよく、各々独立して、-OR2を表し、R2は、出現毎に、同じであっても異なっていてもよく、各R2は独立してアルキル基から選択され、好ましくは、前記アルキル基は1~10個の炭素原子を有し、好ましくは、アルキル基は1~8個の炭素原子を有し、好ましくはメチル又はエチル、最も好ましくはメチルである)
を有するプレポリマー鎖を含むアルコキシシラン末端ポリエステルウレタンプレポリマーを含む組成物;
及び
(B)一般式(II)、(III)又は(IV)の化合物:
(式中、
X1、X2、X3、X4、X5及びX6は、各々、-OR3を表し;
R3は、出現毎に、同じであるか又は異なり、各々独立してアルキル基から選択され(好ましくは、前記アルキル基は、1~10個の炭素原子、1~8個の炭素原子、1~6個の炭素原子を有し、最も好ましくは1~4個の炭素原子を有する);
mは、1~6、好ましくは、1~3の整数を表す)
から選択されるアルコキシシランのゾル-ゲル法によって得ることができるシラノール末端ポリシロキサンプレポリマーを含む組成物
を含む二成分硬化性コーティング組成物を提供する。
本発明の任意の態様又は実施形態では、好ましくは、R1は、出現毎に、同じであるか又は異なり、各々独立して、C1-C6アルキル、又はC1-C4アルキル基から選択される。好ましくは、R1は、出現毎に同じであり、各々、C1-C6アルキル又はC1-C4アルキル基、好ましくは、メチル又はエチル基を表す。
任意の態様又は実施形態では、基Yは、好ましくはHである。コーティング組成物に追加の有利な特性をもたらすために、組成物に様々な添加剤を添加してもよい。添加剤は、組成物(A)及び/又は(B)に、それらの調製のための方法の間、又はそれらの調製後のいずれに添加してもよい。好ましくは、組成物(A)及び(B)は、1又は2種以上の溶媒;ウレタン形成触媒;帯電防止剤;UV吸収剤、光安定剤及び熱安定剤のうちの1又は2種以上から選択される1又は2種以上の安定剤;並びに流動又はレベリング剤及び界面活性剤のうちの1又は2種以上から選択される表面活性剤のうちの1又は2種以上を含む。
本発明の任意の実施形態では、組成物(A)は、好ましくは、アルコキシシラン末端ポリエステルウレタンプレポリマー、少なくとも1種の溶媒、流動又はレベリング剤、少なくとも1種の安定剤、ウレタン形成触媒及び表面添加剤をさらに含む。好ましい実施形態では、溶媒、流動又はレベリング剤、安定剤、ウレタン形成触媒及び表面添加剤は、成分(A)のアルコキシシラン末端ポリエステルウレタンプレポリマーを調製する反応の間に添加される。
本発明の任意の実施形態では、組成物(B)は、一般式(II)、(III)又は(IV)の化合物、少なくとも1種の溶媒及び帯電防止添加剤から選択されるアルコキシシランのゾル-ゲル法によって得ることができるシラノール末端ポリシロキサンプレポリマーをさらに含む。好ましい実施形態では、溶媒は反応混合物中に存在し、帯電防止添加剤はゾル-ゲル法後に添加される。
好ましくは、本発明の任意の実施形態では、組成物(A)は、アルコキシシラン末端ポリエステルウレタンプレポリマー、少なくとも1種の溶媒、流動又はレベリング剤、少なくとも1種の安定剤、ウレタン形成触媒及び表面添加剤を含み、組成物(B)は、少なくとも1種の溶媒及び帯電防止添加剤をさらに含む。
様々な添加剤について、以下でより詳細に論じる。
溶媒
本発明の組成物は、好ましくは、組成物媒体及び担体として溶媒を含む。溶媒は、流動特性を改善し、基材の表面へのコーティングとしての組成物の適用を容易にするための媒体として作用する。ウレタングレードの溶媒が、好ましくは使用される。
本発明の組成物は、好ましくは、組成物媒体及び担体として溶媒を含む。溶媒は、流動特性を改善し、基材の表面へのコーティングとしての組成物の適用を容易にするための媒体として作用する。ウレタングレードの溶媒が、好ましくは使用される。
本発明の任意の態様又は実施形態では、二成分硬化性組成物は、好ましくは、少なくとも1種の溶媒を含み、より好ましくは、2又は3種以上の溶媒を含む。好ましくは、組成物(A)は、非プロトン性溶媒及びプロトン性溶媒を含む。特に適切な非プロトン性溶媒は、エチル3-エトキシプロピオネート(EEP,ethyl 3-ethoxypropionate)、n-ペンチルプロピオネート(nPP,n-pentyl propionate)、2-ブトキシエチルアセテート(BEA,2-butoxyethyl acetate)、ジ-イソブチルケトン(DIBK,di-isobutyl ketone)及びメチルイソブチルケトン(MIBK,methyl isobutyl ketone)又はその組合せからなる群から選択され得る。EEPは、特に好ましい非プロトン性溶媒である。好ましいプロトン性溶媒としては、ヒドロキシケトン、好ましくはβ-ヒドロキシケトン、より好ましくはジアセトンアルコール(DAA,diacetone alcohol)が挙げられる。溶媒は、アルコキシシラン末端ポリエステルウレタンプレポリマーの調製の間、反応溶媒として存在してもよく、及び/又はそれらの調製後に添加されてもよい。例えば、イソシアネート末端ポリエステルウレタンプレポリマーの調製の間、上記の非プロトン性溶媒は、プレポリマーを希釈するために使用され、プレポリマー媒体として役立つ。
好ましい実施形態では、組成物(A)は、アルコキシシラン末端ポリエステルウレタンプレポリマー、並びにエチル3-エトキシプロピオネート及びジアセトンアルコールの混合物を含む。
好ましくは、組成物(B)は、1又は2種以上のプロトン性溶媒、例えば、水又はアルコール、より好ましくは、水及びエタノールを含む。典型的には、溶媒は、シラノール末端ポリシロキサンプレポリマーを調製するためのゾル-ゲル法に存在する。
ジアセトンアルコール(DAA)などのプロトン性溶媒は、有機ポリウレタン部分及びゾル-ゲル系ポリシロキサン部分の両方の良溶媒である。DAAは、PUPSHCCのためのEEPとの共溶媒として有利に使用できる。DAAなどのプロトン性溶媒は、アミノ官能性アルコキシシランカップリング剤である3-アミノプロピルトリメトキシシラン(APTMS,3-aminopropyltrimethoxysilane)によるイソシアネート末端ポリエステルウレタンプレポリマーのシラン処理によってアルコキシシラン-末端ポリエステルウレタンプレポリマーを形成するための媒体として、イソシアネート末端ポリエステルウレタンプレポリマー混合物と混合される。
ウレタン形成触媒
ウレタン形成触媒は、好ましくは、イソシアネート末端ポリエステルウレタンプレポリマー[組成物(A)のアルコキシシラン末端ポリエステルウレタンプレポリマーへの前駆体]の調製、及びポリウレタン-ポリシロキサンハイブリッドコーティング組成物の熱硬化に使用される。
ウレタン形成触媒は、好ましくは、イソシアネート末端ポリエステルウレタンプレポリマー[組成物(A)のアルコキシシラン末端ポリエステルウレタンプレポリマーへの前駆体]の調製、及びポリウレタン-ポリシロキサンハイブリッドコーティング組成物の熱硬化に使用される。
ウレタン形成触媒は、ウレタン結合形成を促進する。本発明に適切な代表的な触媒としては、有機金属化合物で、Sigma-Aldrich社から入手可能なジブチルスズジラウレート及びジブチルスズジアセテート、並びにShepherd Chemical Company社から入手可能なビスマス及び亜鉛化合物が挙げられる。触媒は、典型的には、組成物中の固形分の総重量に対して、0.1ppm~100ppmの範囲、より典型的には、1~10ppmの範囲で使用される。
好ましくは、触媒は、ジブチルスズジラウレート(DBTDL,dibutyltin dilaurate)及びジブチルスズジアセテート(DBTDA,dibutyltin diacetate)からなる群から選択される。
一部の実施形態では、ウレタン形成触媒は、例えば、アルコキシシラン末端ポリエステルウレタンプレポリマーへのイソシアネート末端ポリエステルウレタンプレポリマー前駆体を調製するために使用される触媒として二成分硬化性組成物の組成物(A)中に存在する。イソシアネート末端ポリエステルウレタンプレポリマーの調製物中に存在する触媒は、アルコキシシラン末端ポリエステルウレタンプレポリマーに十分な量で持ち越されて、ポリウレタン-ポリシロキサンハイブリッドコーティング組成物の熱硬化を触媒し得る。一部の実施形態では、追加の触媒は、最終硬化ステップの前(例えば、以下に記載するコンパウンディングステップの間)に添加されて、硬化プロセスを促進し得る。
帯電防止剤
本発明のコーティング組成物は、航空機の保護コーティングとして利用される場合、航空機透明材の外側表面は、とりわけ高性能の現代の航空機において、典型的には、静電気帯電を受けやすいため、静電気散逸特性を備えることが望ましい。この帯電は、飛行の間の氷晶及び他の粒子との接触によって引き起こされ、その結果、摩擦電気又は摩擦作用を介して表面に電荷が移動する。この現象は、当産業において沈降帯電(precipitation charging)又はp-スタティック帯電(p-static charging)と呼ばれる。
本発明のコーティング組成物は、航空機の保護コーティングとして利用される場合、航空機透明材の外側表面は、とりわけ高性能の現代の航空機において、典型的には、静電気帯電を受けやすいため、静電気散逸特性を備えることが望ましい。この帯電は、飛行の間の氷晶及び他の粒子との接触によって引き起こされ、その結果、摩擦電気又は摩擦作用を介して表面に電荷が移動する。この現象は、当産業において沈降帯電(precipitation charging)又はp-スタティック帯電(p-static charging)と呼ばれる。
航空機透明材の非導電性(誘電性)外側表面のp-スタティック帯電は、航空機の性能、透明材の製品寿命及び乗務員の安全性に影響するいくつかの深刻な問題を生じ得る。飛行の間の放電の結果、絶縁破壊によるコーティング外層の損傷が生じ得、又は機器への電子妨害が生じ得る。そのような電荷の蓄積により、また、飛行及び地上乗務員への感電事故が起こり得る。
p-スタティック帯電によって引き起こされるこれらの問題を防止するために、航空機透明材の外層は、表面を横切って機体に、又は層の厚さを通して下層の接地導電層に電荷を流すことを可能にするのに十分導電性であるべきである。そのような用途では、帯電防止剤が、本発明の二成分硬化性組成物において使用される。
したがって、本発明の任意の態様又は実施形態では、二成分硬化性組成物は、帯電防止剤をさらに含んでもよく、好ましくは、帯電防止剤は、親水性又は疎水性帯電防止剤であり、より好ましくは、帯電防止剤は、(ビス)トリフルオロメタン-スルホンイミドの塩であり、特に、帯電防止剤は、リチウム(ビス)トリフルオロメタンスルホンイミド、トリ-n-ブチルメチルアンモニウムビス-(トリフルオロメタンスルホニル)-イミド又は(ビス)トリフルオロメタン-スルホンイミドの4級アルキルアンモニウム塩である。これらの帯電防止剤は、それぞれ、3M社からFluorad HQ 115、FC-4400又はFC-5000として入手可能である。帯電防止添加剤Fluorad HQ 115は、式Li+ -N(SO2CF3)2のリチウム及びフッ素化イミドの親水性イオン性固体塩である。帯電防止添加剤FC-4400は、式(n-C4H9)3(CH3)N+ -N(SO2CF3)2の4級アンモニウム及びフッ素化イミドの疎水性イオン性液体塩である。帯電防止添加剤FC-5000は、式R4N+ -N(SO2CF3)2の4級アンモニウム上に単一の1級アルコール基を有する4級アンモニウム及びフッ素化イミドの疎水性イオン性液体塩である。帯電防止添加剤は、典型的には、組成物中の固形分の総重量に対して、1~5重量パーセントの範囲、より典型的には、2~3重量パーセントの範囲で使用される。最も好ましくは、リチウム(ビス)トリフルオロメタンスルホンイミド(Fluorad HQ 115)が、帯電防止剤として使用される。
本発明の任意の態様又は実施形態による二成分硬化性組成物は、好ましくは、組成物中の固形分の総重量に対して、約1wt%~約5wt%、好ましくは、約2wt%~約3wt%の量の帯電防止剤を含む。
安定剤
現代の航空機に使用される透明材用のESDコーティング系の表面保護コーティングとして使用される場合、本発明の組成物における安定剤の使用により、得られるPUPSHCCの耐環境性能が大幅に向上し得る。したがって、本発明の任意の態様又は実施形態では、組成物は、UV吸収剤、光安定剤及び熱安定剤などの1又は2種以上の安定剤をさらに含んでもよい。これらの安定剤は、特に組み合わせて(すなわち、安定剤のパッケージとして)使用される場合、光及び風化(weathering)の悪影響に対して効果的な安定化をもたらす。
現代の航空機に使用される透明材用のESDコーティング系の表面保護コーティングとして使用される場合、本発明の組成物における安定剤の使用により、得られるPUPSHCCの耐環境性能が大幅に向上し得る。したがって、本発明の任意の態様又は実施形態では、組成物は、UV吸収剤、光安定剤及び熱安定剤などの1又は2種以上の安定剤をさらに含んでもよい。これらの安定剤は、特に組み合わせて(すなわち、安定剤のパッケージとして)使用される場合、光及び風化(weathering)の悪影響に対して効果的な安定化をもたらす。
好ましくは、本発明の組成物は、少なくとも1種のUV吸収剤を含む。適切なUV吸収剤は、好ましくは、ヒドロキシフェニル-トリアジン、ヒドロキシフェニル-ベンゾトリアゾール又はヒドロキシフェニル-ベンゾフェノンクラスのUV吸収剤から選択される。UV吸収剤は、ハイブリッドコーティング組成物に有害であり得るUV光を競合的に吸収する。
本発明に適切な代表的なUV吸収剤としては、BASF社から入手可能なヒドロキシフェニル-トリアジンクラスのTinuvin 400、Tinuvin 405、Tinuvin 460、Tinuvin 477及びTinuvin 479、並びにヒドロキシフェニル-ベンゾトリアゾールクラスのTinuvin 928、Tinuvin 1130、Tinuvin 328、Tinuvin 99-2及びTinuvin 384-2が挙げられる。本発明のための好ましいUV吸収剤は、Tinuvin 479であり、これは、UV-B及びUV-A範囲において極度に高い吸光係数を有利に有する。高い吸光係数により、UV吸収剤含有量の低い組成物の製剤化が可能になる。
したがって、本発明の任意の態様又は実施形態では、組成物は、好ましくは、
- 2-[4-[2-ヒドロキシ-3-トリデシルオキシプロピル]オキシ]-2-ヒドロキシフェニル]-4,6-ビス(2,4-ジメチルフェニル)-1,3,5-トリアジン及び2-[4-[2-ヒドロキシ-3-ジデシルオキシプロピル]オキシ]-2-ヒドロキシフェニル]-4,6-ビス(2,4-ジメチルフェニル)-1,3,5-トリアジンの混合物(Tinuvin 400);
- [2-ヒドロキシ-4-[3-(2-エチルヘキシル-1-オキシ)-2-ヒドロキシプロピルオキシ]フェニル]-4,6ビス(2,4-ジメチルフェニル)-1,3,5-トリアジン)(Tinuvin 405);
- 2,4-ビス(2-ヒドロキシ-4-ブトキシフェニル)-6-(2,4-ジブトキシフェニル)-1,3,5-トリアジン(Tinuvin 460);
- 18~20%2-メトキシ-1-プロピル-アセテートを含む2-ヒドロキシフェニル-s-トリアジン(Tinuvin 477);
- 6-メチルヘプチル2-[4-[4,6-ビス(4-フェニルフェニル)-1H-1,3,5-トリアジン-2-イリデン]-3-オキソシクロヘキサ-1,5-ジエン-1-イル]オキシプロパノエート(Tinuvin 479);
- 2-(2H-ベンゾトリアゾール-2-イル)-6-(1-メチル-1-フェニルエチル)-4-(1,1,3,3-テトラメチルブチル)フェノール(Tinuvin 928);
- a)50%b-[3-(2-H-ベンゾトリアゾール-2-イル)-4-ヒドロキシ-5-tert.ブチルフェニル]-プロピオン酸ポリ(エチレングリコール)300-エステル及びb)50%ビス{b-[3-(2-H-ベンゾトリアゾール-2-イル)-4-ヒドロキシ-5-tert.ブチルフェニル]-プロピオン酸}-ポリ(エチレングリコール)300-エステルの混合物(Tinuvin 1130);
- 2-(ベンゾトリアゾール-2-イル)-4,6-ビス(2-メチルブタン-2-イル)フェノール(Tinuvin 328);
- 95%ベンゼンプロパン酸,3-(2H-ベンゾトリアゾール-2-イル)-5-(1,1-ジメチルエチル)-4-ヒドロキシ-,C7-9-分岐状及び直鎖状アルキルエステル、並びに5%2-プロパノール,1-メトキシ-,2-アセテートの混合物(Tinuvin 99-2);並びに
- 95%ベンゼンプロパン酸,3-(2H-ベンゾトリアゾール-2-イル)-5-(1,1-ジメチルエチル)-4-ヒドロキシ-,C7-9-分岐状及び直鎖状アルキルエステル、並びに5%1-メトキシ-2-プロピルアセテートの混合物(Tinuvin 384-2)
から選択される少なくとも1種のUV吸収剤を含む。
- 2-[4-[2-ヒドロキシ-3-トリデシルオキシプロピル]オキシ]-2-ヒドロキシフェニル]-4,6-ビス(2,4-ジメチルフェニル)-1,3,5-トリアジン及び2-[4-[2-ヒドロキシ-3-ジデシルオキシプロピル]オキシ]-2-ヒドロキシフェニル]-4,6-ビス(2,4-ジメチルフェニル)-1,3,5-トリアジンの混合物(Tinuvin 400);
- [2-ヒドロキシ-4-[3-(2-エチルヘキシル-1-オキシ)-2-ヒドロキシプロピルオキシ]フェニル]-4,6ビス(2,4-ジメチルフェニル)-1,3,5-トリアジン)(Tinuvin 405);
- 2,4-ビス(2-ヒドロキシ-4-ブトキシフェニル)-6-(2,4-ジブトキシフェニル)-1,3,5-トリアジン(Tinuvin 460);
- 18~20%2-メトキシ-1-プロピル-アセテートを含む2-ヒドロキシフェニル-s-トリアジン(Tinuvin 477);
- 6-メチルヘプチル2-[4-[4,6-ビス(4-フェニルフェニル)-1H-1,3,5-トリアジン-2-イリデン]-3-オキソシクロヘキサ-1,5-ジエン-1-イル]オキシプロパノエート(Tinuvin 479);
- 2-(2H-ベンゾトリアゾール-2-イル)-6-(1-メチル-1-フェニルエチル)-4-(1,1,3,3-テトラメチルブチル)フェノール(Tinuvin 928);
- a)50%b-[3-(2-H-ベンゾトリアゾール-2-イル)-4-ヒドロキシ-5-tert.ブチルフェニル]-プロピオン酸ポリ(エチレングリコール)300-エステル及びb)50%ビス{b-[3-(2-H-ベンゾトリアゾール-2-イル)-4-ヒドロキシ-5-tert.ブチルフェニル]-プロピオン酸}-ポリ(エチレングリコール)300-エステルの混合物(Tinuvin 1130);
- 2-(ベンゾトリアゾール-2-イル)-4,6-ビス(2-メチルブタン-2-イル)フェノール(Tinuvin 328);
- 95%ベンゼンプロパン酸,3-(2H-ベンゾトリアゾール-2-イル)-5-(1,1-ジメチルエチル)-4-ヒドロキシ-,C7-9-分岐状及び直鎖状アルキルエステル、並びに5%2-プロパノール,1-メトキシ-,2-アセテートの混合物(Tinuvin 99-2);並びに
- 95%ベンゼンプロパン酸,3-(2H-ベンゾトリアゾール-2-イル)-5-(1,1-ジメチルエチル)-4-ヒドロキシ-,C7-9-分岐状及び直鎖状アルキルエステル、並びに5%1-メトキシ-2-プロピルアセテートの混合物(Tinuvin 384-2)
から選択される少なくとも1種のUV吸収剤を含む。
Tinuvin 479が、特に好ましいUV吸収剤である。
好ましくは、本発明の組成物は、少なくとも1種の光安定剤(光吸収剤)を含む。光安定剤は、好ましくは、ヒンダードアミン光安定剤(HALS,hindered amine light stabilizer)である。そのような安定剤は、遊離ラジカルを捕捉することが可能であり、自動酸化サイクルにおいてラジカルスカベンジャーとして作用し、ポリマー材料の光酸化劣化を阻害する。本発明に適切な代表的な光安定剤としては、BASF社から入手可能なTinuvin 123、Tinuvin 144、Tinuvin 152、Tinuvin 292又はTinuvin 5100が挙げられる。本発明に好ましい光安定剤は、Tinuvin 152をポリウレタン-ポリシロキサンネットワーク中に硬化させて、適合性及び移行抵抗(resistance to migration)を改善することを可能にする反応性1級ヒドロキシルを有するTinuvin 152である。
本発明の任意の態様又は実施形態では、本発明の組成物は、好ましくは、
- デカン二酸、ビス(2,2,6,6-テトラメチル-1-(オクチルオキシ)-4-ピペリジニル)エステル(Tinuvin 123);
- ビス(1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジニル)-[[3,5-ビス(1,1-ジメチルエチル)-4-ヒドロキシフェニル]メチル]ブチルマロネート(Tinuvin 144);
- 2,4-ビス[N-ブチル-N-(1-シクロヘキシルオキシ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-4-イル)アミノ]-6-(2-ヒドロキシエチルアミン)-1,3,5-トリアジン(Tinuvin 152);
- ビス(1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジニル)セバケート(75~85%)及びメチル1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジルセバケート(15~25%)の混合物(Tinuvin 292);並びに
- 液体非塩基性アミノエーテル(NOR,non-basic amino-ether)非相互作用ヒンダードアミン光安定剤(Tinuvin 5100)
からなる群から選択される光吸収剤を含む。
- デカン二酸、ビス(2,2,6,6-テトラメチル-1-(オクチルオキシ)-4-ピペリジニル)エステル(Tinuvin 123);
- ビス(1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジニル)-[[3,5-ビス(1,1-ジメチルエチル)-4-ヒドロキシフェニル]メチル]ブチルマロネート(Tinuvin 144);
- 2,4-ビス[N-ブチル-N-(1-シクロヘキシルオキシ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-4-イル)アミノ]-6-(2-ヒドロキシエチルアミン)-1,3,5-トリアジン(Tinuvin 152);
- ビス(1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジニル)セバケート(75~85%)及びメチル1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジルセバケート(15~25%)の混合物(Tinuvin 292);並びに
- 液体非塩基性アミノエーテル(NOR,non-basic amino-ether)非相互作用ヒンダードアミン光安定剤(Tinuvin 5100)
からなる群から選択される光吸収剤を含む。
特に、光吸収剤は、Tinuvin 123、Tinuvin 144、Tinuvin 152及びTinuvin 292;又はTinuvin 123、Tinuvin 152及びTinuvin 292からなる群から選択される。
本発明の任意の態様又は実施形態によると、本明細書に開示の組成物は、好ましくは、少なくとも1種の熱安定剤を含む。熱安定剤は、典型的には、組成物を熱酸化劣化に対して保護する立体障害フェノール系酸化防止剤である。本発明に適切な代表的な熱安定剤としては、BASF社から入手可能なIRGANOX 1010、IRGANOX 1076、IRGANOX 1135又はIRGANOX 245が挙げられる。低色、良好な適合性、高い抽出抵抗性及び低揮発性が、本組成物への適用のための熱安定剤の典型的な選択基準であり、IRGANOX 1010は好ましいものの1つである。
好ましい熱安定剤は、ペンタエリスリトールテトラキス(3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート)(IRGANOX 1010);オクタデシル3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート(IRGANOX 1076);ベンゼンプロパン酸,3,5-ビス(1,1-ジメチルエチル)-4-ヒドロキシ-,C7-9-分岐状アルキルエステル(IRGANOX 1135);及びトリエチレングリコールビス(3-tert-ブチル-4-ヒドロキシ-5-メチルフェニル)プロピオネート(IRGANOX 245)からなる群から選択され、より好ましくは、熱安定剤は、ペンタエリスリトールテトラキス(3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート)(IRGANOX 1010)である。
任意の態様又は実施形態では、本発明の組成物は、好ましくは、UV吸収剤、光吸収剤及び熱安定剤を含む安定剤の組合せ(すなわち、安定剤のパッケージ)を含み、好ましくは、組成物は、6-メチルヘプチル2-[4-[4,6-ビス(4-フェニルフェニル)-1H-1,3,5-トリアジン-2-イリデン]-3-オキソシクロヘキサ-1,5-ジエン-1-イル]オキシプロパノエート(Tinuvin 479)、2,4-ビス[N-ブチル-N-(1-シクロヘキシルオキシ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-4-イル)アミノ]-6-(2-ヒドロキシエチルアミン)-1,3,5-トリアジン(Tinuvin 152)及びペンタエリスリトールテトラキス(3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート)(IRGANOX 1010)の安定剤の組合せを含む。Tinuvin 479/Tinuvin 152/IRGANOX 1010の組合せの安定剤のパッケージは、光及び風化の悪影響に対して特に効果的な安定化をもたらす。Tinuvin 479/Tinuvin 152/IRGANOX 1010の組合せなどの安定剤のパッケージは、イソシアネート末端ポリエステルウレタンプレポリマー調製の間に添加できる。
本発明の任意の態様又は実施形態では、本発明の組成物は、好ましくは、二成分硬化性組成物中の固形分の総重量に対して、約0.5wt%~約4wt%、好ましくは、約1wt%~約3wt%の合計量の1又は2種以上の安定剤を含む。
表面活性剤
コーティングの湿潤又は延展作用を制御し、コーティング表面に満足のいく流動及びレベリング特性をもたらし、破れ及びクレーターなどのコーティングの欠点を排除し、並びに/又は表面滑りを増加させるために、表面活性剤又は界面活性剤は好ましく、本発明の組成物において用いられてもよい。表面活性剤は、流動若しくはレベリング剤及び/又は界面活性剤を含んでもよい。
コーティングの湿潤又は延展作用を制御し、コーティング表面に満足のいく流動及びレベリング特性をもたらし、破れ及びクレーターなどのコーティングの欠点を排除し、並びに/又は表面滑りを増加させるために、表面活性剤又は界面活性剤は好ましく、本発明の組成物において用いられてもよい。表面活性剤は、流動若しくはレベリング剤及び/又は界面活性剤を含んでもよい。
流動/レベリング剤
本発明の任意の態様又は実施形態によると、組成物は、流動又はレベリング剤である表面活性剤を含んでもよく、好ましくは、流動又はレベリング剤は、シリコーン系流動又はレベリング剤、特に変性シロキサンシリコーン系流動又はレベリング剤であり、より好ましくは、流動又はレベリング剤は、Momentive Performance Materials社から入手可能な
- ポリエチレングリコールモノ(3-(テトラメチル-1-(トリメチルシロキシ)ジシロキサニル)プロピル)エーテル(Silwet L-77);
- シロキサンポリアルキレンオキシドコポリマー及びオクタメチルシクロ-テトラシロキサンの混合物(Silwet L-7200);
- ポリアルキレンオキシド変性ポリジメチルシロキサンの有機シリコーン(Silwet L-7600);
- シロキサンポリアルキレンオキシドコポリマー及びオクタメチルシクロテトラシロキサンを含む有機シリコーン表面張力低下剤(Silwet L-7604);
- ポリアルキレンオキシド変性ポリジメチルシロキサンのポリエーテルシリコーン(Silwet L-7605);並びに
- ポリアルキレンオキシド変性ポリジメチルシロキサンを含む有機シリコーン表面張力低下剤(Silwet L-7657)
からなる群から選択される。Silwetシリコーン界面活性剤は、際立った湿潤、延展及びレベリング特性を有する変性トリシロキサンである。ポリエーテル基を有する非常に低分子量のトリシロキサンである強力なSilwet L-77が、本発明に好ましい。したがって、本発明の組成物は、最も好ましくは、流動又はレベリング剤として、ポリエチレングリコーモノ(3-(テトラメチル-1-(トリメチルシロキシ)ジシロキサニル)プロピル)エーテル(Silwet L-77)を含む。
本発明の任意の態様又は実施形態によると、組成物は、流動又はレベリング剤である表面活性剤を含んでもよく、好ましくは、流動又はレベリング剤は、シリコーン系流動又はレベリング剤、特に変性シロキサンシリコーン系流動又はレベリング剤であり、より好ましくは、流動又はレベリング剤は、Momentive Performance Materials社から入手可能な
- ポリエチレングリコールモノ(3-(テトラメチル-1-(トリメチルシロキシ)ジシロキサニル)プロピル)エーテル(Silwet L-77);
- シロキサンポリアルキレンオキシドコポリマー及びオクタメチルシクロ-テトラシロキサンの混合物(Silwet L-7200);
- ポリアルキレンオキシド変性ポリジメチルシロキサンの有機シリコーン(Silwet L-7600);
- シロキサンポリアルキレンオキシドコポリマー及びオクタメチルシクロテトラシロキサンを含む有機シリコーン表面張力低下剤(Silwet L-7604);
- ポリアルキレンオキシド変性ポリジメチルシロキサンのポリエーテルシリコーン(Silwet L-7605);並びに
- ポリアルキレンオキシド変性ポリジメチルシロキサンを含む有機シリコーン表面張力低下剤(Silwet L-7657)
からなる群から選択される。Silwetシリコーン界面活性剤は、際立った湿潤、延展及びレベリング特性を有する変性トリシロキサンである。ポリエーテル基を有する非常に低分子量のトリシロキサンである強力なSilwet L-77が、本発明に好ましい。したがって、本発明の組成物は、最も好ましくは、流動又はレベリング剤として、ポリエチレングリコーモノ(3-(テトラメチル-1-(トリメチルシロキシ)ジシロキサニル)プロピル)エーテル(Silwet L-77)を含む。
界面活性剤
本発明の任意の態様又は実施形態によると、組成物は、界面活性剤である表面活性剤を含んでもよい。本発明に適切な代表的な界面活性剤としては、表面滑りを増加させるための変性ポリジメチルシロキサンであるBYKシリコーン表面添加剤が挙げられる。より好ましくは、界面活性剤は、ポリエーテル変性ポリジメチルシロキサン又はポリエステル変性ポリジメチルシロキサンである。特に、界面活性剤としては、
- ポリエーテル変性ポリジメチルシロキサン:BYK-300、BYK-306、BYK-313及びBYK-378、
- ポリエステル変性ポリジメチルシロキサン:BYK-333及びBYK-370
からなる群から選択されるものが挙げられる。
本発明の任意の態様又は実施形態によると、組成物は、界面活性剤である表面活性剤を含んでもよい。本発明に適切な代表的な界面活性剤としては、表面滑りを増加させるための変性ポリジメチルシロキサンであるBYKシリコーン表面添加剤が挙げられる。より好ましくは、界面活性剤は、ポリエーテル変性ポリジメチルシロキサン又はポリエステル変性ポリジメチルシロキサンである。特に、界面活性剤としては、
- ポリエーテル変性ポリジメチルシロキサン:BYK-300、BYK-306、BYK-313及びBYK-378、
- ポリエステル変性ポリジメチルシロキサン:BYK-333及びBYK-370
からなる群から選択されるものが挙げられる。
ポリエステル変性ヒドロキシル官能性ポリジメチルシロキサンである反応性BYK-370が特に好ましい。BYK-370は、その1級OH基を介してポリウレタン-ポリシロキサンネットワークに架橋され得、恒久的に表面滑りを増加させ得る。
本発明の任意の態様又は実施形態では、本発明の組成物は、ポリエチレングリコールモノ(3-(テトラメチル-1-(トリメチルシロキシ)ジシロキサニル)プロピル)エーテル、Silwet L-77である流動又はレベリング剤、及びBYK-370である界面活性剤を含む。Silwet L-77とBYK-370との使用により、延展/流動/レベリング及び恒久的表面滑りの優れた組合せがもたらされる。
好ましくは、各表面活性剤は、二成分硬化性組成物中の固形分の総重量に対して、0.05wt%~1wt%の範囲、より好ましくは、0.1wt%~0.5wt%の範囲で使用される。
好ましい実施形態では、組成物(A)は、少なくとも1種の流動又はレベリング剤(好ましくは、ポリエチレングリコールモノ(3-(テトラメチル-1-(トリメチルシロキシ)ジシロキサニル)プロピル)エーテル、Silwet L-77)を含む。流動又はレベリング剤は、イソシアネート末端ポリエステルウレタンプレポリマー前駆体をアルコキシシラン末端ポリエステルウレタンプレポリマーに調製するための反応混合物に添加してもよい。別の好ましい実施形態では、組成物(A)は、少なくとも1種の界面活性剤(好ましくは、BYK-370)をさらに含み、これは、シラン処理反応後にアルコキシシラン末端ポリエステルウレタンプレポリマーに添加されてもよい。
アルコキシシラン末端ポリエステルウレタンプレポリマー
好ましくは、組成物(A)中のアルコキシシラン末端ポリエステルウレタンプレポリマーは、
(i)脂肪族ジイソシアネートをポリエステルジオールと反応させて、イソシアネート末端ポリエステルウレタンプレポリマーを形成するステップ;及び
(ii)アミノ官能性アルコキシシランによるイソシアネート末端ポリエステルウレタンプレポリマーをシラン処理して、アルコキシシラン末端ポリエステルウレタンプレポリマーを形成するステップ
を含む方法によって得ることができる。
好ましくは、組成物(A)中のアルコキシシラン末端ポリエステルウレタンプレポリマーは、
(i)脂肪族ジイソシアネートをポリエステルジオールと反応させて、イソシアネート末端ポリエステルウレタンプレポリマーを形成するステップ;及び
(ii)アミノ官能性アルコキシシランによるイソシアネート末端ポリエステルウレタンプレポリマーをシラン処理して、アルコキシシラン末端ポリエステルウレタンプレポリマーを形成するステップ
を含む方法によって得ることができる。
ステップ(i)及び(ii)については、以下により詳細に記載する。
イソシアネート末端ポリエステルウレタンプレポリマー
ステップ(i)の脂肪族ジイソシアネートは、好ましくは、モノメリック脂肪族ジイソシアネート又はモノメリック脂環式ジイソシアネートである。特に適切な脂肪族ジイソシアネートとしては、ヘキサメチレンジイソシアネート、メチレンビス(4-シクロヘキシルイソシアネート)及びイソホロンジイソシアネートからなる群から選択されるものが挙げられる。とりわけ好ましい脂肪族ジイソシアネートは、Covestro社からDesmodur Wとして入手可能なメチレンビス(4-シクロヘキシルイソシアネート)である。
ステップ(i)の脂肪族ジイソシアネートは、好ましくは、モノメリック脂肪族ジイソシアネート又はモノメリック脂環式ジイソシアネートである。特に適切な脂肪族ジイソシアネートとしては、ヘキサメチレンジイソシアネート、メチレンビス(4-シクロヘキシルイソシアネート)及びイソホロンジイソシアネートからなる群から選択されるものが挙げられる。とりわけ好ましい脂肪族ジイソシアネートは、Covestro社からDesmodur Wとして入手可能なメチレンビス(4-シクロヘキシルイソシアネート)である。
ポリエステルジオールは、好ましくは、ポリカプロラクトン系ポリエステルジオール、好ましくは、末端が1級ヒドロキシル基であるカプロラクトンモノマー由来の直鎖状ポリエステルジオールであり、より好ましくは、ポリエステルジオールは、ジオール開始剤の存在下でのカプロラクトンモノマーの触媒開環重合によって得ることができる。好ましくは、ジオール開始剤は、アルキレンジオール又はジアルキレングリコール開始剤である。より詳細には、ジオール開始剤は、1,4-ブタンジオール(BDO,1,4-butanediol)、ジエチレングリコール(DEG,diethylene glycol)及びネオペンチルグリコール(NEO,neopentyl glycol)からなる群から選択され、最も好ましくは、ジエチレングリコールである。
好ましくは、ポリエステルジオールは、約300g/mol~約5000g/mol、好ましくは、約380g/mol~約4500g/mol、又は約600g/mol~約1000g/mol、又は特に約700g/mol~約900g/mol、とりわけ約800g/mol~約850g/molの分子量を有する。
適切なポリエステルジオールは、好ましくは、1,4-ブタンジオールの存在下でカプロラクトンの触媒開環重合によって得ることができるものであり、好ましくは約700g/mol~約900g/molの分子量を有する。本発明のイソシアネート末端ポリエステルウレタンプレポリマーの調製に適切な代表的なポリエステルジオールとしては、Perstorp Specialty Chemicals社から入手可能な400~4000の範囲の平均分子量(g/mol)を有するポリカプロラクトン系Capa 2043、Capa 2054、Capa 2085、Capa 2100、Capa 2125、Capa 2205、Capa 2304及びCapa 2402が挙げられる。本発明に好ましいポリエステルジオールは、Capa 2085である。好ましくは、ジイソシアネートのモル量は、ポリエステルジオールの過剰量である。より好ましくは、ステップ(i)のポリエステルジオール対脂肪族ジイソシアネートのモル比は、約1:1.1~約1:5、約1:1.1~約1:4、約1:1.1~約1:2、約1:1.3~約1:1.7、又は約1:1.6である。
典型的には、反応ステップ(i)において、脂肪族ジイソシアネートのイソシアネート官能基の約40~70パーセントが、ポリエステルジオールによってウレタン結合に変換され、未反応イソシアネート官能基がウレタンプレポリマー末端にある。
ウレタン形成触媒は、ステップ(i)のイソシアネート末端ポリエステルウレタンプレポリマーの調製に有利に使用され、後続のPUPSHCCの熱硬化に使用されてもよい。触媒は、ウレタン結合形成を促進する。本発明に適切な代表的な触媒としては、有機金属化合物であり、Sigma-Aldrich社から入手可能なジブチルスズジラウレート及びジブチルスズジアセテート、並びにShepherd Chemical Company社から入手可能なビスマス及び亜鉛化合物が挙げられる。好ましくは、触媒は、ジブチルスズジラウレート(DBTDL)又はジブチルスズジアセテート(DBTDA)である。
好ましい実施形態では、ステップ(i)は、ウレタン形成触媒(好ましくは、ジブチルスズジラウレート又はジブチルスズジアセテート)の存在下で実施される。触媒は、組成物中の固形分の総重量に対して、0.1~100ppm、より典型的には1~10ppmの範囲の量で使用されてもよい。
ウレタン形成触媒は、好ましくは、ステップ(i)のイソシアネート末端ポリエステルウレタンプレポリマー生成物、及びシラン処理ステップ(ii)後の組成物(A)のアルコキシシラン末端ポリエステルウレタンプレポリマー成分に持ち越される。有利には、得られた組成物(A)中に存在するウレタン形成触媒は、硬化前にさらなる触媒を添加する必要なしに、硬化ステップを促進して、最終ポリウレタン-ポリシロキサンハイブリッドコーティング組成物(PUPSHCC)を調製し得る。しかしながら、必要であれば、硬化ステップ前にさらなる量のウレタン形成触媒を添加してもよい。
上記の添加剤が、コーティング組成物のある特定の用途(航空機透明材用など)のための向上した特性をもたらすために本発明の組成物に用いられる場合、一部の添加剤は、ステップ(i)のイソシアネート末端ポリエステルウレタンプレポリマーを調製するための反応混合物に添加されてもよい。好ましくは、ステップ(i)の反応混合物は、好ましくは、上記の通りの1又は2種以上の安定剤、好ましくは、UV吸収剤、光安定剤及び熱安定剤、並びに上記の通りの流動/レベリング剤からなる群から選択される少なくとも1種の添加剤を含む。より好ましくは、ステップ(i)の反応混合物は、UV吸収剤、光安定剤、熱安定剤及び流動/レベリング剤を含む。
特に好ましい実施形態では、ステップ(i)の反応混合物は、以下の添加剤:Tinuvin 479/Tinuvin 152/IRGANOX 1010の組合せを含む安定剤パッケージ;及びポリエチレングリコールモノ(3-(テトラメチル-1-(トリメチルシロキシ)ジシロキサニル)プロピル)エーテル(Silwet L-77)である流動/レベリング剤、を含む。
ステップ(i)は、好ましくは、反応混合物を加熱することを含む。ステップ(i)の反応混合物は、好ましくは、約50℃~約120℃、又は約60℃~約100℃、又は約70℃~約90℃の温度に加熱される。好ましくは、ステップ(i)の反応時間は、約1~約4時間、又は好ましくは、約1~約3時間である。反応の間、反応混合物は、好ましくは、連続してかき混ぜられる。好ましくは、反応は、不活性雰囲気中、好ましくは、窒素下で実施される。
反応に続いて、反応混合物は、好ましくは、冷却される。得られたイソシアネート末端ポリエステルウレタンプレポリマー混合物は、担体溶媒で希釈されてもよく、ステップ(i)は、イソシアネート末端ポリエステルウレタンプレポリマーに非プロトン性溶媒を添加して、約20~約80wt%、好ましくは、約30~約70wt%、より好ましくは、約40~約60wt%(特に約50~約55wt%)の固形分含有量を有する均質混合物を形成することをさらに含んでもよい。非プロトン性溶媒は、反応混合物中で用いられたのと同じ溶媒であってもよく、好ましくは、エチル3-エトキシプロピオネート(EEP)、n-ペンチルプロピオネート(nPP)、2-ブトキシエチルアセテート(BEA)、ジ-イソブチルケトン(DIBK)及びメチルイソブチルケトン(MIBK)からなる群から選択され、より好ましくは、3-エトキシプロピオネート(EEP)である。
ステップ(i)からのイソシアネート末端ポリエステルウレタンプレポリマーを含む生成混合物は、有利には、アルコキシシラン末端ポリエステルウレタンプレポリマーの調製のために必要になるまで、密閉容器に保存してもよい。典型的には、ステップ(i)からの生成混合物は、最大約6ヶ月、又は最大約3ヶ月のポットライフを有し得る。
ステップ(i)のイソシアネート末端ポリエステルウレタンプレポリマーの調製の例示的な例では、脂肪族ジイソシアネート[メチレンビス(4-シクロヘキシルイソシアネート) - Desmodur Wなど]及びポリエステルジオール(Capa 2085など)は、連続してかき混ぜ、窒素ブランケッティングしながら、その温度で2時間維持して加熱することによって、ホットプレート、アジテーター、窒素導入口及び温度計を備えるステンレス鋼混合ポット中で82℃(180°F)にまで加熱してもよい。ポリエステルジオールCapa 2085に対するDesmodur Wの比は、典型的には、Desmodur Wのイソシアネート官能基の20~80パーセント、より典型的には40~70パーセントの範囲が、ポリエステルジオールによってウレタン結合に変換され、未反応イソシアネート官能基がウレタンプレポリマー末端にくるように選択される。ジブチルスズジラウレート(DBTDL)又はジブチルスズジアセテート(DBTDA)などのウレタン形成触媒は、Desmodur WとCapa 2085との反応を促進するために添加される。耐環境性能向上のために0.5~4重量パーセントの範囲のUV吸収剤、光安定剤及び熱安定剤を含む安定剤のパッケージ、並びに流動/レベリング制御及びコーティング表面の化粧の向上のために任意に表面活性剤又は界面活性剤もまた、イソシアネート末端ポリエステルウレタンプレポリマー調製の間に好都合に添加できる。得られたイソシアネート末端ポリエステルウレタンプレポリマーは、およそ50~60重量パーセントの固形分含有量を有する透明な均質混合物となるようにウレタングレードの非プロトン性溶媒であるエチル3-エトキシプロピオネート(EEP)で希釈できる。
アルコキシシラン末端ポリエステルウレタンプレポリマー
上記方法のステップ(ii)は、アミノ官能性アルコキシシランカップリング剤によりイソシアネート末端ポリエステルウレタンプレポリマーをシラン処理して、別途調整された成分(B)のポリシロキサンプレポリマーと架橋してPUPSHCCを形成し得るアルコキシシラン-末端ポリエステルウレタンプレポリマー成分(A)を形成することを含む。
上記方法のステップ(ii)は、アミノ官能性アルコキシシランカップリング剤によりイソシアネート末端ポリエステルウレタンプレポリマーをシラン処理して、別途調整された成分(B)のポリシロキサンプレポリマーと架橋してPUPSHCCを形成し得るアルコキシシラン-末端ポリエステルウレタンプレポリマー成分(A)を形成することを含む。
本発明の任意の実施形態では、ステップ(ii)のアミノ官能性アルコキシシランは、アミノアルキルトリアルコキシシラン、アミノアリールトリアルコキシシラン、アミノアルキル(アルキル)(ジアルコキシル)シラン、[ビス(トリアルコキシルシリル)-アルキル]アミン、N-(アミノアルキル)-アミノアルキルトリアルコキシシラン及びN-アルキルトリアルコキシシリル-N,N-ジアルキルアミンからなる群から選択され;好ましくは、アミノ官能性アルコキシシランはアミノアルキルトリアルコキシシランである。
より好ましくは、アミノ官能性アルコキシシランは、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エトキシシラン、4-アミノブチルトリメトキシシラン、4-アミノブチルトリエトキシ-シラン、アミノフェニルトリメトキシシラン、アミノフェニルトリエトキシシラン、3-アミノプロピル-メチルジエトキシシラン、3-アミノプロピルメチルジメトキシシラン、ビス(トリメトキシシリル-プロピル)アミン、ビス(トリエトキシシリルプロピル)アミン及びN-エチル-3-トリメトキシシリル-2-メチルプロパンアミンからなる群から選択される。
3-アミノプロピルトリメトキシシラン(APTMS)又は3-アミノプロピルトリエトキシシラン(APTES,3-aminopropyltriethoxysilane)(Gelest社又はSigma-Aldrich社から入手可能);とりわけ3-アミノプロピルトリメトキシシラン(APTMS)は、ステップ(ii)に特に好ましいアミノ官能性アルコキシシラン(akoxysilanes)である。
好ましい実施形態では、ステップ(ii)は、イソシアネート末端ポリエステルウレタンプレポリマーへのアミノ官能性アルコキシシランの付加を含む。シラン処理反応は、典型的には、アミノ官能性アルコキシシランのアミノ官能基とイソシアネート末端ポリエステルウレタンプレポリマーのイソシアネート末端との間の迅速な自発反応である。
好ましくは、ステップ(ii)は、好ましくは上記の通りの少なくとも1種の非プロトン性溶媒及びプロトン性溶媒の存在下で行われる。非プロトン性溶媒は、上記の通りのステップ(i)の反応混合物で用いられたのと同じ溶媒であってもよく、EEPが特に好ましい非プロトン性溶媒である。プロトン性溶媒は、ステップ(ii)の反応混合物に添加されてもよい。好ましいプロトン性溶媒としては、ヒドロキシケトン、好ましくはβ-ヒドロキシケトン、より好ましくはジアセトンアルコール(DAA)が挙げられる。ステップ(ii)は、最も好ましくは、非プロトン性溶媒及びプロトン性溶媒の組合せ、好ましくは、EEP及びDAAの組合せ中で実施される。
ステップ(ii)は、好ましくは、室温で行われる。反応は、好ましくは、不活性雰囲気中、好ましくは窒素下で実施される。
アミノ官能性アルコキシシランカップリング剤のアミノ官能基とイソシアネート末端ポリエステルウレタンプレポリマーのイソシアネート末端との間のシラン処理反応は、典型的には、発熱及びウレア結合形成を伴う迅速な自発反応である。シラン処理反応は、典型的には、1時間以内に完了し、典型的には、アルコキシシラン末端ポリエステルウレタンプレポリマーが、非プロトン性/プロトン性溶媒(例えば、EEP/DAA)中の透明な均質混合物として生じる。
上記の添加剤が、コーティング組成物のある特定の用途(航空機透明材用など)のための向上した特性をもたらすために本発明の組成物に用いられる場合、一部の添加剤は、ステップ(ii)のアルコキシシラン末端ポリエステルウレタンプレポリマーを調製するための反応混合物に添加されてもよい。好ましい実施形態では、好ましくは、界面活性剤、より好ましくは、BYKシリコーン表面添加剤(変性ポリジメチルシロキサン)、最も好ましくは、BYK-370である少なくとも1種の表面活性剤が、ステップ(ii)の反応生成物に添加される。
アルコキシシラン末端ポリエステルウレタンプレポリマーを含む組成物(A)は、典型的には、密閉容器中、室温で約8~約12時間のポットライフを有する。
シラノール末端ポリシロキサンプレポリマー(B)
本発明の任意の態様又は実施形態では、組成物(B)のシラノール末端ポリシロキサンプレポリマーは、式(II)、(III)又は(IV)のアルコキシシラン:
本発明の任意の態様又は実施形態では、組成物(B)のシラノール末端ポリシロキサンプレポリマーは、式(II)、(III)又は(IV)のアルコキシシラン:
(式中、
X1、X2、X3、X4、X5及びX6は、各々、-OR3を表し;
R3は、出現毎に、同じであるか又は異なり、各々独立して、アルキル基から選択され;
mは、1~6の整数を表す)
のゾル-ゲル法によって得ることができる。
好ましくは、R3は、1~10個の炭素原子を有するアルキル基であり、より好ましくは、R3は、1~8個の炭素原子、特に1~6個の炭素原子、最も好ましくは、1~4個の炭素原子を有するアルキル基である。
好ましい実施形態では、mは、1~3の整数を表す。
好ましくは、本発明の任意の実施形態では、各X1、X2、X3、X4、X5及びX6は、1~6個の炭素原子、より好ましくは1~4個の炭素原子を有するアルコキシ基、より好ましくはメトキシ又はエトキシを表す。
本発明のポリシロキサンプレポリマー形成に適切な代表的な好ましいアルコキシシランとしては、テトラエチルオルトシリケート、テトラメチルオルトシリケート、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、1,2-ビス(トリエトキシシリル)エタン及び1,2-ビス(トリメトキシシリル)エタンが挙げられる。
完全加水分解テトラエチルオルトシリケート及びテトラメチルオルトシリケートは、4つのシラノール官能基を生じる能力があり、これは、ネットワーク形成のためのそれら自体の、又はアルコキシシラン末端ポリエステルウレタンプレポリマーとの後続の縮合に関与し得る。完全加水分解メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリメトキシシラン及びエチルトリエトキシシランは、3つのシラノール官能基を生じる能力があり、これは、ネットワーク形成のためのそれら自体の、又はアルコキシシラン末端ポリエステルウレタンプレポリマーとの後続の縮合に関与し得る。完全加水分解1,2-ビス(トリエトキシシリル)エタン及び1,2-ビス(トリメトキシシリル)エタンは、6つのシラノール官能基を生じる能力があり、これは、ネットワーク形成のためのそれら自体の、又はアルコキシシラン末端ポリエステルウレタンプレポリマーとの後続の縮合に関与し得る。単一のアルコキシシラン又はアルコキシシランの組合せが、ポリシロキサンプレポリマー調製に使用できる。本発明の任意の実施形態では、アルコキシシランは、好ましくは、Gelest社又はSigma-Aldrich社から入手可能なテトラメチルオルトシリケート又はテトラエチルオルトシリケート、より好ましくは、テトラエチルオルトシリケートである。
ゾル-ゲル法は、好ましくは、酸性化水性有機溶媒混合物中で行われる。酸性化水性有機溶媒混合物中の水は、アルコキシシランを加水分解し、ポリシロキサンプレポリマーを形成する。酸性化水性有機溶媒混合物中の水の実際の量は、幅広く変動し得、経験的に容易に決定できる。
好ましい実施形態では、組成物(B)のシラノール末端ポリシロキサンプレポリマーは、アルコール及び水を含む溶媒の存在下、アルコキシシラン、好ましくは、アルキルトリオキシシラン、アルキルオルトシリケート又はビス(トリアルキルオキシシリル)アルカン、より好ましくは、アルキルオルトシリケート(特にTEOS)を、少なくとも1種の酸と反応させることを含む方法によって得ることができる。
本発明の組成物(B)のシラノール末端ポリシロキサンプレポリマーの形成のための酸性化水性有機溶媒混合物の溶媒構成成分は、アルコキシシラン、それらの加水分解物、形成されたポリシロキサンプレポリマー及び形成されたポリシロキサンプレポリマーとコンパウンディングされるアルコキシシラン末端ポリエステルウレタンプレポリマーと適合性である任意の溶媒又は溶媒の組合せであり得る。
本発明のポリシロキサンプレポリマー形成に適切な代表的な溶媒としては、アルコール(好ましくは、メタノール、エタノール、n-プロパノール、イソプロパノール、n-ブタノール);グリコールエーテル(好ましくは、エチレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールメチルエーテル);ジアセトンアルコール、ケトン(好ましくは、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジ-イソブチルケトン)、及びエステル(好ましくは、酢酸エチル、酢酸n-プロピル、酢酸n-ブチル、2-ブトキシエチルアセテート及びエチル3-エトキシプロピオネート)、並びにその組合せが挙げられる。水性有機溶媒混合物に特に好ましい溶媒は、アルコールであり、より好ましくは、アルコールは、C1-C6アルコール、特にC1-C3アルコールから選択され、より好ましくは、エタノールである。
有機酸若しくは無機酸、又はその組合せは、水性有機溶媒混合物を酸性化するため、及びシラノール末端ポリシロキサンプレポリマー形成のためのアルコキシシランの加水分解を促進する触媒として、使用される。本発明のシラノール末端ポリシロキサンプレポリマー形成に適切な代表的な有機又は無機酸としては、酢酸、ギ酸、リンゴ酸、コハク酸、マロン酸、塩酸、硝酸、硫酸、リン酸などが挙げられる。
好ましくは、酸は、カルボン酸及び/又は鉱酸を含み、好ましくは、酸は、カルボン酸及び鉱酸を含む。カルボン酸は、C2-C6アルキルカルボン酸、好ましくは、酢酸である。
好ましくは、鉱酸は、塩酸、硫酸、硝酸、臭化水素酸、フッ化水素酸及びリン酸からなる群から選択され、好ましくは、鉱酸は、塩酸である。
特に好ましい実施形態では、ポリシロキサンプレポリマーは、酢酸若しくは塩酸又はそれらの組合せの酸性化水性有機溶媒混合物中のアルコキシシラン、好ましくはテトラエチルオルトシリケート(TEOS,tetraethyl orthosilicate)のゾル-ゲル法によって、室温で好都合に調製され得る。
方法は、好ましくは、少なくとも1種の酸、水及びアルコールを含む混合物にアルコキシシランを添加することを含む。
好ましくは、反応混合物は、約15℃~約30℃、約18℃~約25℃、又は約20℃~約25℃の温度で、好ましくは、約8~約120時間、約12~約96時間、約20~約60時間、又は約30~約50時間維持される。反応混合物は、好ましくは、反応時間の間、連続して撹拌される。
酸は、好ましくは、pHを約1.5~約5、好ましくは、約1.8~約4.5、より好ましくは、約2~約4の範囲に維持する量で存在する。酸は、好ましくは、酢酸及び塩酸の組合せを含む。
上記の添加剤が、コーティング組成物のある特定の用途(航空機透明材用など)のための向上した特性をもたらすために本発明の組成物に用いられる場合、一部の添加剤は、シラノール末端ポリシロキサンプレポリマーを調製するための反応混合物に添加されてもよい。好ましい実施形態では、少なくとも1種の帯電防止剤(好ましくは、帯電防止剤は親水性又は疎水性帯電防止剤であり、より好ましくは、帯電防止剤は、(ビス)トリフルオロメタン-スルホンイミドの塩であり、特に、帯電防止剤は、リチウム(ビス)トリフルオロメタンスルホンイミド、トリ-n-ブチルメチルアンモニウムビス-(トリフルオロメタンスルホニル)イミド、又は(ビス)トリフルオロメタンスルホンイミドの4級アルキルアンモニウム塩、最も好ましくは、リチウム(ビス)トリフルオロメタンスルホンイミドである)が、反応生成物に添加される。
上記の通り調製された組成物(B)は、室温で最大約1週間、密閉容器中に保存され得る。
ポリウレタン-ポリシロキサンハイブリッドコーティング組成物(PUPSHCC)
本発明によるPUPSHCCは、本明細書の任意の態様又は実施形態に記載の通りの二成分硬化性組成物の組成物(A)及び(B)を合わせ、組成物を硬化することによって調製される。二成分硬化性組成物は、合わせられた場合、熱硬化性である硬化性組成物(すなわち、ポリウレタン-ポリシロキサンハイブリッドコーティング組成物前駆体)を形成する。PUPSHCC前駆体は、基材に適用され、インサイチュで基材上で硬化されて、コーティングされた基材を形成し得る。硬化プロセスの結果、組成物(A)のアルコキシシラン末端ポリエステルウレタン成分と、組成物(B)のシラノール末端ポリシロキサンプレポリマー成分との架橋が生じる。
本発明によるPUPSHCCは、本明細書の任意の態様又は実施形態に記載の通りの二成分硬化性組成物の組成物(A)及び(B)を合わせ、組成物を硬化することによって調製される。二成分硬化性組成物は、合わせられた場合、熱硬化性である硬化性組成物(すなわち、ポリウレタン-ポリシロキサンハイブリッドコーティング組成物前駆体)を形成する。PUPSHCC前駆体は、基材に適用され、インサイチュで基材上で硬化されて、コーティングされた基材を形成し得る。硬化プロセスの結果、組成物(A)のアルコキシシラン末端ポリエステルウレタン成分と、組成物(B)のシラノール末端ポリシロキサンプレポリマー成分との架橋が生じる。
好ましい実施形態では、PUPSHCC前駆体は、本明細書に記載の態様及び実施形態の任意のものに記載の通りの二成分硬化性組成物の組成物(A)及び(B)を、任意にウレタン形成触媒とコンパウンディングすることによって調製される。コンパウンディングは、連続してかき混ぜること(例えば、ステンレス鋼ポット中で)によって実施され得る。コンパウンディングステップの間、混合物は、好ましくは、脱気されて、均質混合物が得られる。
任意に、ウレタン形成触媒は、コンパウンディングされる混合物に添加されてもよい。ウレタン形成触媒は、上記の通りのイソシアネート末端ポリエステルウレタンプレポリマーを調製するのに使用した触媒と同じであってもよい。好ましくは、触媒は、ジブチルスズジラウレート(DBTDL)及びジブチルスズジアセテート(DBTDA)からなる群から選択される。しかしながら、一部の場合、成分(A)は、イソシアネート末端ポリエステルウレタンプレポリマーの調製から十分なウレタン形成触媒を含み得、コンパウンディングされる混合物中への追加の触媒が必要ではないことがある。
好ましくは、ポリウレタン-ポリシロキサンハイブリッドコーティング組成物前駆体の基材への適用を促進するために、PUPSHCC前駆体は、約10wt%~約50wt、好ましくは、約20wt%~約40wt%、又は約30wt%の固形分含有量を有する。
PUPSHCCを形成するために、上記方法によって調製されたPUPSHCC前駆体は、任意に、PUPSHCC前駆体からの溶媒の少なくとも一部(好ましくは、少なくとも80wt%、少なくとも90wt%、少なくとも95wt%、又は少なくとも98wt%)の除去後、熱硬化される。溶媒は、十分な長さの時間の空気への曝露によって除去され得る。熱硬化前に、PUPSHCC前駆体は、好ましくは、タックフリー粘稠度に乾燥される。
好ましい実施形態では、熱硬化は、ポリウレタン-ポリシロキサンハイブリッドプレポリマーを、約50℃~約82℃、約60℃~約82℃、又は約70℃~約82℃の温度に加熱することを含む。
本発明は、本明細書の任意の態様又は実施形態に定義される通りの二成分硬化性コーティング組成物を調製するための方法であって、
(1)(i)脂肪族ジイソシアネートをポリエステルジオールと反応させて、イソシアネート末端ポリエステルウレタンプレポリマーを形成するステップ;及び(ii)アミノ-アルコキシシランによりイソシアネート末端ポリエステルウレタンプレポリマーをシラン処理するステップを含む方法によって、アルコキシシラン末端ポリエステルウレタンプレポリマーを含む組成物(A)を調製するステップ;
(2)アルコール及び水を含む溶媒の存在下、少なくとも1種の酸によるアルコキシシランのゾル-ゲル法によって、シラノール末端ポリシロキサンプレポリマーを含む組成物(B)を調製するステップ
を含む方法をさらに提供する。
(1)(i)脂肪族ジイソシアネートをポリエステルジオールと反応させて、イソシアネート末端ポリエステルウレタンプレポリマーを形成するステップ;及び(ii)アミノ-アルコキシシランによりイソシアネート末端ポリエステルウレタンプレポリマーをシラン処理するステップを含む方法によって、アルコキシシラン末端ポリエステルウレタンプレポリマーを含む組成物(A)を調製するステップ;
(2)アルコール及び水を含む溶媒の存在下、少なくとも1種の酸によるアルコキシシランのゾル-ゲル法によって、シラノール末端ポリシロキサンプレポリマーを含む組成物(B)を調製するステップ
を含む方法をさらに提供する。
任意の態様又は実施形態に定義される通りの二成分硬化性コーティング組成物の成分(A)及び(B)は、コンパウンディングされ、基材に適用され得、得られた混合物は、熱硬化されて、コーティングされた基材が提供され得る。
本発明は、基材用のコーティング剤としての本明細書に記載の通りの組成物(すなわち、二成分硬化性組成物、PUPSHCC及びPUPSHCC前駆体)の使用であって、好ましくは、基材が、航空機、宇宙航空機、海上船舶又は車両部品、好ましくは航空機部品、より好ましくは航空機透明材、最も好ましくは、航空機ウィンドウ及び航空機ウィンドスクリーンからなる群から選択される、使用にさらに関する。
コーティングされる表面へのPUPSHCC前駆体の適用に続いて、コーティングは、熱硬化に供されて(任意に溶媒の除去に続いて)、ポリシロキサンで架橋されたアルキルオキシシラン末端ポリエステルウレタンであるポリウレタン-ポリシロキサンハイブリッドコーティング組成物がもたらされる。
本発明は、ポリウレタン-ポリシロキサンハイブリッドポリマーコーティング剤でコーティングされた基材、好ましくは、航空機、宇宙航空機、海上船舶又は車両部品をさらに提供する。基材は、好ましくは、航空機部品、好ましくは航空機透明材、より好ましくは、航空機ウィンドウ又はウィンドスクリーン(ウィンドシールド)である。
本発明は、PUPSHCCコーティングされた基材を調製するための方法であって、本明細書の任意の実施形態に定義される通りのポリウレタン-ポリシロキサンハイブリッドコーティング組成物前駆体を、基材の表面に適用するステップ、ポリウレタン-ポリシロキサンハイブリッドコーティング組成物前駆体から溶媒の少なくとも一部、好ましくは、溶媒の少なくとも80wt%、少なくとも90wt%、少なくとも95wt%、又は少なくとも98wt%を、好ましくは空気乾燥によって、除去するステップ、及びコーティング組成物前駆体を熱硬化して、ポリウレタン-ポリシロキサンハイブリッドコーティング組成物でコーティングされた基材を提供するステップを含む、方法をさらに提供する。
PUPSHCC前駆体は、例えばオーブン中、約50℃~約82℃、約60℃~約82℃、又は約70℃~約82℃の温度に加熱することによって、インサイチュで、基材上で硬化されてもよい。
好ましい実施形態では、基材は、航空機透明材、好ましくは、航空機ウィンドウ又はウィンドシールドであり、基材の表面は、好ましくは、導電層は酸化インジウムスズ層である電気伝導層、及び任意に導電層上にシリコーンバインダー層を含み、その上にポリウレタン-ポリシロキサンハイブリッドコーティング組成物前駆体が適用される。
好ましい実施形態では、PUPSHCCコーティングされた基材の策定(formulation)は、
1)典型的にはウレタン形成触媒の存在下、好ましくは、流動/レベリング剤、UV吸収剤、光安定剤及び熱安定剤、並びに少なくとも1種の非プロトン性溶媒の存在下、脂肪族ジイソシアネート及びポリエステルジオールを反応させることによって、イソシアネート末端ポリエステルウレタンプレポリマーを含む組成物を調製するステップ;
2)アミノ官能性アルコキシシランカップリング剤によるシラン処理によって、イソシアネート末端ポリエステルウレタンプレポリマー組成物をアルコキシシラン末端ポリエステルウレタンプレポリマーに変換して、アルコキシシラン末端ポリエステルウレタンプレポリマーを含む組成物(A)を形成するステップ;
3)酸性化水性有機溶媒混合物中でのアルコキシシランのゾル-ゲル法によって、シラノール末端ポリシロキサンプレポリマーを含む組成物(B)を調製するステップ;
4)組成物(A)及び(B)をコンパウンディングして、PUPSHCC前駆体を形成するステップ;
5)基材(好ましくは、航空機透明材)をPUPSHCC前駆体でコーティングし、任意に、PUPSHCC前駆体から溶媒の少なくとも一部を除去するステップ;並びに
6)熱硬化するステップ
を含む。
1)典型的にはウレタン形成触媒の存在下、好ましくは、流動/レベリング剤、UV吸収剤、光安定剤及び熱安定剤、並びに少なくとも1種の非プロトン性溶媒の存在下、脂肪族ジイソシアネート及びポリエステルジオールを反応させることによって、イソシアネート末端ポリエステルウレタンプレポリマーを含む組成物を調製するステップ;
2)アミノ官能性アルコキシシランカップリング剤によるシラン処理によって、イソシアネート末端ポリエステルウレタンプレポリマー組成物をアルコキシシラン末端ポリエステルウレタンプレポリマーに変換して、アルコキシシラン末端ポリエステルウレタンプレポリマーを含む組成物(A)を形成するステップ;
3)酸性化水性有機溶媒混合物中でのアルコキシシランのゾル-ゲル法によって、シラノール末端ポリシロキサンプレポリマーを含む組成物(B)を調製するステップ;
4)組成物(A)及び(B)をコンパウンディングして、PUPSHCC前駆体を形成するステップ;
5)基材(好ましくは、航空機透明材)をPUPSHCC前駆体でコーティングし、任意に、PUPSHCC前駆体から溶媒の少なくとも一部を除去するステップ;並びに
6)熱硬化するステップ
を含む。
この方法では、アルコキシシラン-末端ポリエステルウレタンプレポリマーは、後続のコンパウンディング/流動コーティング/空気乾燥/熱硬化ステップにおいてシラノール末端ポリシロキサンプレポリマーと架橋される。航空機透明材の場合、表面は、典型的には、外側表面の電気伝導性酸化インジウムスズ(ITO)又はカーボンナノチューブ(CNT)層を含有する。PUPSHCC前駆体は、表面に適用されて、ITO又はCNT層上に湿性トップコートが形成される。後続の乾燥及び熱硬化ステップにより、湿性トップコートは、電気伝導性ITO又はCNT層上の耐久性のある表面保護コーティングに変換され、所望のESDコーティング系が、航空機透明材の外側表面に形成されて、耐浸食性、耐摩耗/引っかき性、静電気散逸能及び耐環境性能が向上した透明材が提供される。
上記の方法によって得ることができる基材、好ましくは航空機透明材、より好ましくは、航空機ウィンドウ又は航空機ウィンドシールドもまた、本発明によって提供される。
本発明は、導電性の促進のための帯電防止添加剤により変性され得るPUPSHCC、並びに耐環境性能向上ためのUV吸収剤、光安定剤及び熱安定剤を含む安定剤のパッケージ、並びにコーティングシステムにおける複雑さを増加させることなく、かつ現在の技術水準材料と比較していずれの性能特性を損なうこともなく、耐浸食性、耐摩耗/引っかき性、静電気散逸能及び耐環境性能が向上した透明材を提供するための、そのようなコーティング組成物の、現代の航空機に使用される透明材用のESDコーティング系のユニバーサルな表面保護コーティングとしての適用を記載する。
本発明のPUPSHCCから形成された表面保護コーティングは、比較有機ポリウレタンから優れた耐雨食性、及び比較ポリシロキサンから優れた耐摩耗性を受け継いだ。以下の例示的な実施例1~7に記載される通りの好ましい実施形態は、最適化PUPSHCCから形成された表面保護コーティングが、2~3の範囲のパーセントヘイズ増加ΔHz100のテーバー摩耗を有し、これは、比較ポリウレタンと同様の優れた耐雨食性を維持しながら、比較ポリシロキサンの典型的な結果よりも優れてさえいたことを示した。本発明のPUPSHCCから形成された表面保護コーティングはまた、必要な静電気散逸能を示した。したがって、そのような表面保護コーティングは、耐浸食性、耐摩耗/引っかき性、静電気散逸能及び耐環境性能が向上した透明材を提供するために現代の航空機に使用される透明材用ESDコーティング系の表面保護コーティングとして適切であると考えられる。
本発明の他の特徴及び利点は、好ましい実施形態の以下の記載から明らかになる。
[実施例]
(1)表面保護コーティングを評価するための基材
15インチ×32インチの寸法の航空機グレード(MIL-PRF-25690による)延伸アクリル樹脂シートを、酸化セリウム、洗浄水、水道水、DI水、ヘプタン及びIPAを順に用い、標準的な清浄手順で清浄した。実施例1~4及び6~7(すなわち、導電層としてITO)では、清浄アクリル樹脂シートを、まずポリウレタンプライマーでプライマー処理し、クリーンルームで2時間空気乾燥した。次いで、プライマー処理したアクリル樹脂シートを、導電性酸化インジウムスズ(ITO)層でフローコーティングし、1時間空気乾燥し、エアオーブン中、180°Fで1時間加熱した。次いで、ITOコーティングアクリル樹脂シートを基材として使用して、透明PUPSHCCを評価した。実施例5(導電層としてCNT)では、清浄アクリル樹脂シートを、まずカーボンナノチューブ(CNT)導電性コーティングでフローコーティングし、クリーンルームで1時間空気乾燥した。次いで、CNTコーティングアクリル樹脂シートをポリウレタン層でキャップし、1時間空気乾燥し、エアオーブン中、180°Fで1時間加熱した。次いで、ITO又はCNTコーティングアクリル樹脂シートを基材として使用して、透明PUPSHCCを評価した。
(1)表面保護コーティングを評価するための基材
15インチ×32インチの寸法の航空機グレード(MIL-PRF-25690による)延伸アクリル樹脂シートを、酸化セリウム、洗浄水、水道水、DI水、ヘプタン及びIPAを順に用い、標準的な清浄手順で清浄した。実施例1~4及び6~7(すなわち、導電層としてITO)では、清浄アクリル樹脂シートを、まずポリウレタンプライマーでプライマー処理し、クリーンルームで2時間空気乾燥した。次いで、プライマー処理したアクリル樹脂シートを、導電性酸化インジウムスズ(ITO)層でフローコーティングし、1時間空気乾燥し、エアオーブン中、180°Fで1時間加熱した。次いで、ITOコーティングアクリル樹脂シートを基材として使用して、透明PUPSHCCを評価した。実施例5(導電層としてCNT)では、清浄アクリル樹脂シートを、まずカーボンナノチューブ(CNT)導電性コーティングでフローコーティングし、クリーンルームで1時間空気乾燥した。次いで、CNTコーティングアクリル樹脂シートをポリウレタン層でキャップし、1時間空気乾燥し、エアオーブン中、180°Fで1時間加熱した。次いで、ITO又はCNTコーティングアクリル樹脂シートを基材として使用して、透明PUPSHCCを評価した。
(2)コンパウンディング及びPUPSHCCの適用
ゾル-ゲルポリシロキサンプレポリマーとアルコキシシラン末端ポリエステルウレタンプレポリマーとのコンパウンディングを、ステンレス鋼混合ポット中、連続してかき混ぜ、脱気しながら実施した。得られたPUPSHCC前駆体は、透明な均質コーティング混合物であり、これは、電気伝導性ITO又はCNT外側表面層を含有する航空機透明材の外側表面上に好都合にフローコーティングして、ITO又はCNT層上に湿性トップコートを形成することができる。後続の空気乾燥及び熱硬化ステップにより、湿性トップコートは、電気伝導性ITO又はCNT層上の耐久性のある透明表面保護コーティングに変換され、所望のESDコーティング系が、航空機透明材の外側表面に形成されて、耐浸食性、耐摩耗/引っかき性、静電気散逸能及び耐環境性能が向上した透明材が提供された。
ゾル-ゲルポリシロキサンプレポリマーとアルコキシシラン末端ポリエステルウレタンプレポリマーとのコンパウンディングを、ステンレス鋼混合ポット中、連続してかき混ぜ、脱気しながら実施した。得られたPUPSHCC前駆体は、透明な均質コーティング混合物であり、これは、電気伝導性ITO又はCNT外側表面層を含有する航空機透明材の外側表面上に好都合にフローコーティングして、ITO又はCNT層上に湿性トップコートを形成することができる。後続の空気乾燥及び熱硬化ステップにより、湿性トップコートは、電気伝導性ITO又はCNT層上の耐久性のある透明表面保護コーティングに変換され、所望のESDコーティング系が、航空機透明材の外側表面に形成されて、耐浸食性、耐摩耗/引っかき性、静電気散逸能及び耐環境性能が向上した透明材が提供された。
(3)技術水準系に対する性能の強調
表1は、本発明のPUPSHCCから形成された表面保護コーティングと、有機ポリウレタン及びゾル-ゲル系ポリシロキサンの比較技術水準系から形成された表面保護コーティングとについての、重要な性能である耐雨食性、耐摩耗/引っかき性及び静電気散逸能の典型結果(試験方法及び手順については測定及び性能試験のセクションを参照されたい)を強調する。
表1は、本発明のPUPSHCCから形成された表面保護コーティングと、有機ポリウレタン及びゾル-ゲル系ポリシロキサンの比較技術水準系から形成された表面保護コーティングとについての、重要な性能である耐雨食性、耐摩耗/引っかき性及び静電気散逸能の典型結果(試験方法及び手順については測定及び性能試験のセクションを参照されたい)を強調する。
重要な性能は、比較有機ポリウレタンから形成された表面保護コーティングが、優れた耐雨食性を有した一方、耐摩耗/引っかき性に劣ることを示した。他方、比較ポリシロキサンから形成された表面保護コーティングは、優れた耐摩耗/引っかき性を有した一方、試験サンプルに表面孔食を有し、耐雨食性が不合格であった。これらの従来技術の系のいずれも、現代の航空機に使用される透明材用のESDコーティング系の表面保護コーティングとして完全に満足のいくものであるとは考えられない。
本発明のPUPSHCCは、以下の実施例を参照することによって最良に理解され、例示され得る。
A)イソシアネート末端ポリエステルウレタンプレポリマーの調製
ホットプレート、アジテーター、窒素導入口及び温度計を備えたステンレス鋼混合ポットに、691.0gのポリエステルジオールCapa 2085、344.4gのメチレンビス(4-シクロヘキシルイソシアネート)Desmodur W、4.2gの流動/レベリング剤Silwet L-77、6.0gの酸化防止熱安定剤IRGANOX 1010、12.0gのUV吸収剤Tinuvin 479、6.0gの光安定剤Tinuvin 152及び0.4gの非プロトン性溶媒であるエチル3-エトキシプロピオネート(EEP)中で希釈した0.5%ジブチルスズジラウレート(DBTDL)を投入した。上記成分を180°Fに加熱し、連続してかき混ぜ、窒素ブランケッティングしながら、この温度で2時間維持した。得られたイソシアネート末端ポリエステルウレタンプレポリマーを室温に冷却した。次いで、950.0gの非プロトン性溶媒であるエチル3-エトキシプロピオネート(EEP)を、かき混ぜながら添加して、プレポリマーをおよそ53重量パーセントの固形分含有量を有する透明な均質混合物として希釈した。イソシアネート末端ポリエステルウレタンプレポリマー混合物は、最大3ヶ月のポットライフで密閉容器に保存できる。
ホットプレート、アジテーター、窒素導入口及び温度計を備えたステンレス鋼混合ポットに、691.0gのポリエステルジオールCapa 2085、344.4gのメチレンビス(4-シクロヘキシルイソシアネート)Desmodur W、4.2gの流動/レベリング剤Silwet L-77、6.0gの酸化防止熱安定剤IRGANOX 1010、12.0gのUV吸収剤Tinuvin 479、6.0gの光安定剤Tinuvin 152及び0.4gの非プロトン性溶媒であるエチル3-エトキシプロピオネート(EEP)中で希釈した0.5%ジブチルスズジラウレート(DBTDL)を投入した。上記成分を180°Fに加熱し、連続してかき混ぜ、窒素ブランケッティングしながら、この温度で2時間維持した。得られたイソシアネート末端ポリエステルウレタンプレポリマーを室温に冷却した。次いで、950.0gの非プロトン性溶媒であるエチル3-エトキシプロピオネート(EEP)を、かき混ぜながら添加して、プレポリマーをおよそ53重量パーセントの固形分含有量を有する透明な均質混合物として希釈した。イソシアネート末端ポリエステルウレタンプレポリマー混合物は、最大3ヶ月のポットライフで密閉容器に保存できる。
B)トリメトキシシラン末端ポリエステルウレタンプレポリマーの調製
ステップ(A)で調製されたイソシアネート末端ポリエステルウレタンプレポリマー混合物を、連続してかき混ぜ、窒素ブランケッティングしながら1000.0gのジアセトンアルコール(DAA)でさらに希釈した。150.0gのアミノ官能性アルコキシシランカップリング剤である3-アミノプロピルトリメトキシシラン(APTMS)を、10分間かけてウレタンプレポリマー混合物に添加して、イソシアネート末端ポリエステルウレタンプレポリマーをシラン処理した。APTMSのアミノ官能基とポリエステルウレタンプレポリマーのイソシアネート末端との間のシラン処理は、発熱及びウレア結合形成を伴う迅速な自発反応である。シラン処理反応は、1時間以内に完了し、EEP/DAA中のトリメトキシシラン末端ポリエステルウレタンプレポリマー混合物が生成された。次いで、6.0gの表面添加剤BYK-370を、かき混ぜながらプレポリマー混合物に添加した。トリメトキシシラン末端ポリエステルウレタンプレポリマーは、密閉容器中、室温で8~12時間のポットライフを有した。
ステップ(A)で調製されたイソシアネート末端ポリエステルウレタンプレポリマー混合物を、連続してかき混ぜ、窒素ブランケッティングしながら1000.0gのジアセトンアルコール(DAA)でさらに希釈した。150.0gのアミノ官能性アルコキシシランカップリング剤である3-アミノプロピルトリメトキシシラン(APTMS)を、10分間かけてウレタンプレポリマー混合物に添加して、イソシアネート末端ポリエステルウレタンプレポリマーをシラン処理した。APTMSのアミノ官能基とポリエステルウレタンプレポリマーのイソシアネート末端との間のシラン処理は、発熱及びウレア結合形成を伴う迅速な自発反応である。シラン処理反応は、1時間以内に完了し、EEP/DAA中のトリメトキシシラン末端ポリエステルウレタンプレポリマー混合物が生成された。次いで、6.0gの表面添加剤BYK-370を、かき混ぜながらプレポリマー混合物に添加した。トリメトキシシラン末端ポリエステルウレタンプレポリマーは、密閉容器中、室温で8~12時間のポットライフを有した。
C)ポリシロキサンプレポリマーの調製
蓋、撹拌プレート及び磁気撹拌棒を備えたプラスチック容器に、1021.0gのエタノール、112.0gのDI水、22.0gの酢酸及び2.0gの塩酸を投入した。上記成分を、酸性化水性アルコール混合物用に室温で5分間撹拌した。320.0gのテトラエチルオルトシリケート(TEOS)を、ゾル-ゲルポリシロキサンプレポリマー形成のために、連続して撹拌しながら10分間かけて酸性化水性アルコール混合物に添加した。ゾル-ゲル法を、穏やかに撹拌しながら、室温で2日間維持した。次いで、36.0gの親水性帯電防止添加剤Fluorad HQ 115を添加した。得られたポリシロキサンプレポリマーは、室温で最大1週間のポットライフで、密閉容器中に保存できる。
蓋、撹拌プレート及び磁気撹拌棒を備えたプラスチック容器に、1021.0gのエタノール、112.0gのDI水、22.0gの酢酸及び2.0gの塩酸を投入した。上記成分を、酸性化水性アルコール混合物用に室温で5分間撹拌した。320.0gのテトラエチルオルトシリケート(TEOS)を、ゾル-ゲルポリシロキサンプレポリマー形成のために、連続して撹拌しながら10分間かけて酸性化水性アルコール混合物に添加した。ゾル-ゲル法を、穏やかに撹拌しながら、室温で2日間維持した。次いで、36.0gの親水性帯電防止添加剤Fluorad HQ 115を添加した。得られたポリシロキサンプレポリマーは、室温で最大1週間のポットライフで、密閉容器中に保存できる。
D)PUPSHCCのコンパウンディング及びフローコーティング
クリーンルームにおいて、ステップ(B)で調製したトリメトキシシラン末端ポリエステルウレタンプレポリマー、ステップ(C)で調製したポリシロキサンプレポリマー、及び非プロトン性溶媒であるエチル3-エトキシプロピオネート(EEP)中で希釈した2.0gの0.5%ジブチルスズジラウレート(DBTDL)を、コンパウンディング用のアジテーター及び真空ラインを備えたステンレス鋼混合ポットに移した。コンパウンディングを、連続してかき混ぜ、脱気しながら、12分間実施した。得られたPUPSHCC前駆体は、およそ30重量パーセントの固形分含有量を有する透明な均質混合物であった。PUPSHCC前駆体は、1~2時間のポットライフを有した。
クリーンルームにおいて、ステップ(B)で調製したトリメトキシシラン末端ポリエステルウレタンプレポリマー、ステップ(C)で調製したポリシロキサンプレポリマー、及び非プロトン性溶媒であるエチル3-エトキシプロピオネート(EEP)中で希釈した2.0gの0.5%ジブチルスズジラウレート(DBTDL)を、コンパウンディング用のアジテーター及び真空ラインを備えたステンレス鋼混合ポットに移した。コンパウンディングを、連続してかき混ぜ、脱気しながら、12分間実施した。得られたPUPSHCC前駆体は、およそ30重量パーセントの固形分含有量を有する透明な均質混合物であった。PUPSHCC前駆体は、1~2時間のポットライフを有した。
次いで、PUPSHCC前駆体を、電気伝導性ITO外側表面層を有する15インチ×32インチの寸法の先に調製したアクリル樹脂シートにフローコーティングして、ITO層上に湿性トップコートを形成した。2時間の空気乾燥及び24時間の180°Fオーブン硬化ステップの後、湿性トップコートをコーティング厚およそ34μm、光透過率91.1%、パーセントヘイズ0.66、クロスハッチ接着100%及びパーセントへイズ増加ΔHz100=1.95のテーバー摩耗を有する電気伝導性ITO層上の透明導電性表面保護コーティングに変換した。
この実施例では、イソシアネート末端ポリエステルウレタンプレポリマー、トリメトキシシラン末端ポリエステルウレタンプレポリマー、ポリシロキサンプレポリマー、PUPSHCCのコンパウンディング及びフローコーティング手順を含むすべてのコーティング材料及び処理手順は、アクリル樹脂基材上のITO層上にシリコーンバインダーが存在したことを除いて、実施例1のコーティング材料及び処理手順と同じであった。電気伝導性ITO層上の得られた透明導電性表面保護コーティングは、コーティング厚およそ29μm、光透過率91.2%、パーセントヘイズ0.40、クロスハッチ接着100%及びパーセントヘイズ増加ΔHz100=2.63のテーバー摩耗を有した。
A)イソシアネート末端ポリエステルウレタンプレポリマーの調製
イソシアネート末端ポリエステルウレタンプレポリマーを、実施例1、ステップ(A)の通りに調製した。
イソシアネート末端ポリエステルウレタンプレポリマーを、実施例1、ステップ(A)の通りに調製した。
B)トリメトキシシラン末端ポリエステルウレタンプレポリマーの調製
ステップ(A)で調製されたイソシアネート末端ポリエステルウレタンプレポリマー混合物を、連続してかき混ぜ、窒素ブランケッティングしながら、1400.0gのジアセトンアルコール(DAA)でさらに希釈した。150.0gのアミノ官能性アルコキシシランカップリング剤である3-アミノプロピルトリメトキシシラン(APTMS)を、10分間かけてウレタンプレポリマー混合物に添加して、イソシアネート末端ポリエステルウレタンプレポリマーをシラン処理した。APTMSのアミノ官能基とポリエステルウレタンプレポリマーのイソシアネート末端との間のシラン処理は、発熱及びウレア結合形成を伴う迅速な自発反応である。シラン処理反応は、1時間以内に完了し、EEP/DAA中のトリメトキシシラン末端ポリエステルウレタンプレポリマー混合物が生成された。次いで、6.0gの表面添加剤BYK-370を、かき混ぜながらプレポリマー混合物に添加した。トリメトキシシラン末端ポリエステルウレタンプレポリマーは、密閉容器中、室温で8~12時間のポットライフを有した。
ステップ(A)で調製されたイソシアネート末端ポリエステルウレタンプレポリマー混合物を、連続してかき混ぜ、窒素ブランケッティングしながら、1400.0gのジアセトンアルコール(DAA)でさらに希釈した。150.0gのアミノ官能性アルコキシシランカップリング剤である3-アミノプロピルトリメトキシシラン(APTMS)を、10分間かけてウレタンプレポリマー混合物に添加して、イソシアネート末端ポリエステルウレタンプレポリマーをシラン処理した。APTMSのアミノ官能基とポリエステルウレタンプレポリマーのイソシアネート末端との間のシラン処理は、発熱及びウレア結合形成を伴う迅速な自発反応である。シラン処理反応は、1時間以内に完了し、EEP/DAA中のトリメトキシシラン末端ポリエステルウレタンプレポリマー混合物が生成された。次いで、6.0gの表面添加剤BYK-370を、かき混ぜながらプレポリマー混合物に添加した。トリメトキシシラン末端ポリエステルウレタンプレポリマーは、密閉容器中、室温で8~12時間のポットライフを有した。
C)ポリシロキサンプレポリマーの調製
蓋、撹拌プレート及び磁気撹拌棒を備えたプラスチック容器に、621.0gのエタノール、112.0gのDI水、22.0gの酢酸及び2.0gの塩酸を投入した。上記成分を、酸性化水性アルコール混合物用に室温で5分間撹拌した。320.0gのテトラエチルオルトシリケート(TEOS)を、ゾル-ゲルポリシロキサンプレポリマー形成のために、連続して撹拌しながら10分間かけて酸性化水性アルコール混合物に添加した。ゾル-ゲル法を、穏やかに撹拌しながら、室温で2日間維持した。次いで、36.0gの親水性帯電防止添加剤Fluorad HQ 115を添加した。得られたポリシロキサンプレポリマーは、室温で最大1週間のポットライフで、密閉容器に中に保存できる。
蓋、撹拌プレート及び磁気撹拌棒を備えたプラスチック容器に、621.0gのエタノール、112.0gのDI水、22.0gの酢酸及び2.0gの塩酸を投入した。上記成分を、酸性化水性アルコール混合物用に室温で5分間撹拌した。320.0gのテトラエチルオルトシリケート(TEOS)を、ゾル-ゲルポリシロキサンプレポリマー形成のために、連続して撹拌しながら10分間かけて酸性化水性アルコール混合物に添加した。ゾル-ゲル法を、穏やかに撹拌しながら、室温で2日間維持した。次いで、36.0gの親水性帯電防止添加剤Fluorad HQ 115を添加した。得られたポリシロキサンプレポリマーは、室温で最大1週間のポットライフで、密閉容器に中に保存できる。
D)PUPSHCCのコンパウンディング及びフローコーティング
クリーンルームにおいて、ステップ(B)で調製したトリメトキシシラン末端ポリエステルウレタンプレポリマー、ステップ(C)で調製したポリシロキサンプレポリマー、及び非プロトン性溶媒であるエチル3-エトキシプロピオネート(EEP)中で希釈した2.0gの0.5%ジブチルスズジラウレート(DBTDL)を、コンパウンディング用のアジテーター及び真空ラインを備えたステンレス鋼混合ポットに移した。コンパウンディングを、連続してかき混ぜ、脱気しながら、12分間実施した。得られたPUPSHCC前駆体は、およそ30重量パーセントの固形分含有量を有する透明な均質混合物であった。PUPSHCC前駆体は、1~2時間のポットライフを有した。
クリーンルームにおいて、ステップ(B)で調製したトリメトキシシラン末端ポリエステルウレタンプレポリマー、ステップ(C)で調製したポリシロキサンプレポリマー、及び非プロトン性溶媒であるエチル3-エトキシプロピオネート(EEP)中で希釈した2.0gの0.5%ジブチルスズジラウレート(DBTDL)を、コンパウンディング用のアジテーター及び真空ラインを備えたステンレス鋼混合ポットに移した。コンパウンディングを、連続してかき混ぜ、脱気しながら、12分間実施した。得られたPUPSHCC前駆体は、およそ30重量パーセントの固形分含有量を有する透明な均質混合物であった。PUPSHCC前駆体は、1~2時間のポットライフを有した。
次いで、PUPSHCC前駆体を、電気伝導性ITO外側表面層を有する15インチ×32インチの寸法の先に調製したアクリル樹脂シートにフローコーティングして、ITO層上に湿性トップコートを形成した。2時間の空気乾燥及び24時間の180°Fオーブン硬化ステップの後、湿性トップコートをコーティング厚およそ31μm、光透過率90.6%、パーセントヘイズ0.54、クロスハッチ接着100%及びパーセントへイズ増加ΔHz100=2.71のテーバー摩耗を有する電気伝導性ITO層上の透明導電性表面保護コーティングに変換した。
この実施例では、イソシアネート末端ポリエステルウレタンプレポリマー、トリメトキシシラン末端ポリエステルウレタンプレポリマー、ポリシロキサンプレポリマー、PUPSHCCのコンパウンディング及びフローコーティング手順を含むすべてのコーティング材料及び処理手順は、アクリル樹脂基材上のITO層上にシリコーンバインダーが存在したことを除いて、実施例3のコーティング材料及び処理手順と同じであった。電気伝導性ITO層上の得られた透明導電性表面保護コーティングは、コーティング厚およそ31μm、光透過率90.8%、パーセントヘイズ0.52、クロスハッチ接着100%及びパーセントヘイズ増加ΔHz100=2.66のテーバー摩耗を有した。
A)イソシアネート末端ポリエステルウレタンプレポリマーの調製
ホットプレート、アジテーター、窒素導入口及び温度計を備えたステンレス鋼混合ポットに、691.0gのポリエステルジオールCapa 2085、344.4gのメチレンビス(4-シクロヘキシルイソシアネート)Desmodur W、4.2gの流動/レベリング剤Silwet L-77、6.0gの酸化防止熱安定剤IRGANOX 1010、12.0gのUV吸収剤Tinuvin 479、6.0gの光安定剤Tinuvin 152及び非プロトン性溶媒であるエチル3-エトキシプロピオネート(EEP)中で希釈した0.4gの0.5%ジブチルスズジアセテート(DBTDA)を投入した。上記成分を180°Fに加熱し、連続してかき混ぜ、窒素ブランケッティングしながら、この温度で2時間維持した。得られたイソシアネート末端ポリエステルウレタンプレポリマーを室温に冷却した。次いで、950.0gの非プロトン性溶媒であるエチル3-エトキシプロピオネート(EEP)を、かき混ぜながら添加して、プレポリマーをおよそ53重量パーセントの固形分含有量を有する透明な均質混合物として希釈した。イソシアネート末端ポリエステルウレタンプレポリマー混合物は、最大3ヶ月のポットライフで密閉容器に保存できる。
ホットプレート、アジテーター、窒素導入口及び温度計を備えたステンレス鋼混合ポットに、691.0gのポリエステルジオールCapa 2085、344.4gのメチレンビス(4-シクロヘキシルイソシアネート)Desmodur W、4.2gの流動/レベリング剤Silwet L-77、6.0gの酸化防止熱安定剤IRGANOX 1010、12.0gのUV吸収剤Tinuvin 479、6.0gの光安定剤Tinuvin 152及び非プロトン性溶媒であるエチル3-エトキシプロピオネート(EEP)中で希釈した0.4gの0.5%ジブチルスズジアセテート(DBTDA)を投入した。上記成分を180°Fに加熱し、連続してかき混ぜ、窒素ブランケッティングしながら、この温度で2時間維持した。得られたイソシアネート末端ポリエステルウレタンプレポリマーを室温に冷却した。次いで、950.0gの非プロトン性溶媒であるエチル3-エトキシプロピオネート(EEP)を、かき混ぜながら添加して、プレポリマーをおよそ53重量パーセントの固形分含有量を有する透明な均質混合物として希釈した。イソシアネート末端ポリエステルウレタンプレポリマー混合物は、最大3ヶ月のポットライフで密閉容器に保存できる。
B)トリメトキシシラン末端ポリエステルウレタンプレポリマーの調製
ステップ(A)で調製されたイソシアネート末端ポリエステルウレタンプレポリマー混合物を、連続してかき混ぜ、窒素ブランケッティングしながら1400.0gのジアセトンアルコール(DAA)でさらに希釈した。150.0gのアミノ官能性アルコキシシランカップリング剤3-アミノプロピルトリメトキシシラン(APTMS)を、10分間かけてウレタンプレポリマー混合物に添加して、イソシアネート末端ポリエステルウレタンプレポリマーをシラン処理した。APTMSのアミノ官能基とポリエステルウレタンプレポリマーのイソシアネート末端との間のシラン処理は、発熱及びウレア結合形成を伴う迅速な自発反応である。シラン処理反応は、1時間以内に完了し、EEP/DAA中のトリメトキシシラン末端ポリエステルウレタンプレポリマー混合物が生成された。次いで、6.0gの表面添加剤BYK-370を、かき混ぜながらプレポリマー混合物に添加した。トリメトキシシラン末端ポリエステルウレタンプレポリマーは、密閉容器中、室温で8~12時間のポットライフを有した。
ステップ(A)で調製されたイソシアネート末端ポリエステルウレタンプレポリマー混合物を、連続してかき混ぜ、窒素ブランケッティングしながら1400.0gのジアセトンアルコール(DAA)でさらに希釈した。150.0gのアミノ官能性アルコキシシランカップリング剤3-アミノプロピルトリメトキシシラン(APTMS)を、10分間かけてウレタンプレポリマー混合物に添加して、イソシアネート末端ポリエステルウレタンプレポリマーをシラン処理した。APTMSのアミノ官能基とポリエステルウレタンプレポリマーのイソシアネート末端との間のシラン処理は、発熱及びウレア結合形成を伴う迅速な自発反応である。シラン処理反応は、1時間以内に完了し、EEP/DAA中のトリメトキシシラン末端ポリエステルウレタンプレポリマー混合物が生成された。次いで、6.0gの表面添加剤BYK-370を、かき混ぜながらプレポリマー混合物に添加した。トリメトキシシラン末端ポリエステルウレタンプレポリマーは、密閉容器中、室温で8~12時間のポットライフを有した。
C)ポリシロキサンプレポリマーの調製
蓋、撹拌プレート及び磁気撹拌棒を備えたプラスチック容器に、621.0gのエタノール、112.0gのDI水、22.0gの酢酸及び2.0gの塩酸を投入した。上記成分を、酸性化水性アルコール混合物用に室温で5分間撹拌した。320.0gのテトラエチルオルトシリケート(TEOS)を、ゾル-ゲルポリシロキサンプレポリマー形成のために、連続して撹拌しながら10分間かけて酸性化水性アルコール混合物に添加した。ゾル-ゲル法を、穏やかに撹拌しながら、室温で2日間維持した。次いで、36.0gの親水性帯電防止添加剤Fluorad HQ 115を添加した。得られたポリシロキサンプレポリマーは、室温で最大1週間のポットライフで、密閉容器に中に保存できる。
蓋、撹拌プレート及び磁気撹拌棒を備えたプラスチック容器に、621.0gのエタノール、112.0gのDI水、22.0gの酢酸及び2.0gの塩酸を投入した。上記成分を、酸性化水性アルコール混合物用に室温で5分間撹拌した。320.0gのテトラエチルオルトシリケート(TEOS)を、ゾル-ゲルポリシロキサンプレポリマー形成のために、連続して撹拌しながら10分間かけて酸性化水性アルコール混合物に添加した。ゾル-ゲル法を、穏やかに撹拌しながら、室温で2日間維持した。次いで、36.0gの親水性帯電防止添加剤Fluorad HQ 115を添加した。得られたポリシロキサンプレポリマーは、室温で最大1週間のポットライフで、密閉容器に中に保存できる。
D)PUPSHCCのコンパウンディング及びフローコーティング
クリーンルームにおいて、ステップ(B)で調製したトリメトキシシラン末端ポリエステルウレタンプレポリマー、ステップ(C)で調製したポリシロキサンプレポリマー、及び非プロトン性溶媒であるエチル3-エトキシプロピオネート(EEP)中で希釈した2.0gの0.5%ジブチルスズジアセテート(DBTDA)を、コンパウンディング用のアジテーター及び真空ラインを備えたステンレス鋼混合ポットに移した。コンパウンディングを、連続してかき混ぜ、脱気しながら、12分間実施した。得られたPUPSHCC前駆体は、およそ30重量パーセントの固形分含有量を有する透明な均質混合物であった。PUPSHCC前駆体は、1~2時間のポットライフを有した。
クリーンルームにおいて、ステップ(B)で調製したトリメトキシシラン末端ポリエステルウレタンプレポリマー、ステップ(C)で調製したポリシロキサンプレポリマー、及び非プロトン性溶媒であるエチル3-エトキシプロピオネート(EEP)中で希釈した2.0gの0.5%ジブチルスズジアセテート(DBTDA)を、コンパウンディング用のアジテーター及び真空ラインを備えたステンレス鋼混合ポットに移した。コンパウンディングを、連続してかき混ぜ、脱気しながら、12分間実施した。得られたPUPSHCC前駆体は、およそ30重量パーセントの固形分含有量を有する透明な均質混合物であった。PUPSHCC前駆体は、1~2時間のポットライフを有した。
次いで、PUPSHCC前駆体を、電気伝導性CNT外側表面層を有する15インチ×32インチの寸法の先に調製したアクリル樹脂シートにフローコーティングして、CNT層上に湿性トップコートを形成した。2時間の空気乾燥及び24時間の180°Fオーブン硬化ステップの後、湿性トップコートをコーティング厚およそ37μm、光透過率90.9%、パーセントヘイズ0.75、クロスハッチ接着100%及びパーセントへイズ増加ΔHz100=2.74のテーバー摩耗を有する電気伝導性CNT層上の透明導電表面保護コーティングに変換した。
(比較ポリウレタン組成物)
次いで、GKNコードSS7008の脂肪族ポリエステルウレタン組成物を、電気伝導性ITO外側表面層を有する15インチ×32インチの寸法の先に調製したアクリル樹脂シートにフローコーティングして、ITO層上に湿性トップコートを形成した。次いで、コーティングアクリル樹脂シートを、プロセスシートに従って空気乾燥し、オーブン硬化した。電気伝導性ITO層上の得られた透明表面保護コーティングは、コーティング厚74μm、光透過率90.7%、パーセントヘイズ0.65、クロスハッチ接着100%及びパーセントヘイズ増加ΔHz100=5.51のテーバー摩耗を有した。
次いで、GKNコードSS7008の脂肪族ポリエステルウレタン組成物を、電気伝導性ITO外側表面層を有する15インチ×32インチの寸法の先に調製したアクリル樹脂シートにフローコーティングして、ITO層上に湿性トップコートを形成した。次いで、コーティングアクリル樹脂シートを、プロセスシートに従って空気乾燥し、オーブン硬化した。電気伝導性ITO層上の得られた透明表面保護コーティングは、コーティング厚74μm、光透過率90.7%、パーセントヘイズ0.65、クロスハッチ接着100%及びパーセントヘイズ増加ΔHz100=5.51のテーバー摩耗を有した。
(比較ポリシロキサン組成物)
次いで、GKNコードSS6782のSDC Technologies社から得たポリシロキサン組成物を、電気伝導性ITO外側表面層を有する15インチ×32インチの寸法の先に調製したアクリル樹脂シートにフローコーティングして、ITO層上に湿性トップコートを形成した。次いで、コーティングアクリル樹脂シートを、プロセスシートに従って空気乾燥し、オーブン硬化した。電気伝導性ITO層上の得られた透明表面保護コーティングは、コーティング厚4.45μm、光透過率92.6%、パーセントヘイズ0.50、クロスハッチ接着100%及びパーセントヘイズ増加ΔHz100=3.07のテーバー摩耗を有した。
次いで、GKNコードSS6782のSDC Technologies社から得たポリシロキサン組成物を、電気伝導性ITO外側表面層を有する15インチ×32インチの寸法の先に調製したアクリル樹脂シートにフローコーティングして、ITO層上に湿性トップコートを形成した。次いで、コーティングアクリル樹脂シートを、プロセスシートに従って空気乾燥し、オーブン硬化した。電気伝導性ITO層上の得られた透明表面保護コーティングは、コーティング厚4.45μm、光透過率92.6%、パーセントヘイズ0.50、クロスハッチ接着100%及びパーセントヘイズ増加ΔHz100=3.07のテーバー摩耗を有した。
測定及び性能試験
1)定型測定
電気伝導性ITO層上の表面保護コーティングのコーティング厚さは、QuintSonic Thickness Gaugeで測定した。光透過率及びパーセントヘイズは、ASTM D-1003に従って、Gardner haze-gardで測定した。クロスハッチ接着は、ASTM D-3359に従って測定した。
1)定型測定
電気伝導性ITO層上の表面保護コーティングのコーティング厚さは、QuintSonic Thickness Gaugeで測定した。光透過率及びパーセントヘイズは、ASTM D-1003に従って、Gardner haze-gardで測定した。クロスハッチ接着は、ASTM D-3359に従って測定した。
2)耐摩耗性としてのテーバー摩耗
コーティングアクリル樹脂の耐摩耗性は、CS-10F研摩輪及び500g/armを備えたテーバー摩耗試験機を使用し、およそ4インチ×4インチのコーティングアクリル樹脂のサンプルを研摩することによって、ASTM D-1044に従ってテーバー摩耗として試験した。摩耗パターンのパーセントヘイズ増加は、100サイクルにわたって測定し、ΔHz100、%として示した。
コーティングアクリル樹脂の耐摩耗性は、CS-10F研摩輪及び500g/armを備えたテーバー摩耗試験機を使用し、およそ4インチ×4インチのコーティングアクリル樹脂のサンプルを研摩することによって、ASTM D-1044に従ってテーバー摩耗として試験した。摩耗パターンのパーセントヘイズ増加は、100サイクルにわたって測定し、ΔHz100、%として示した。
3)静電気散逸能試験
コーティングアクリル樹脂の静電気散逸能試験は、ASTM D-257に記載の方法を使用して、75°F、20°F、-20°F及び-40°Fで実施した。寸法15インチ×32インチのコーティングアクリル樹脂シートを、まず、底部領域の表面1.0平方フィート(12インチ×12インチ)に銀電極を用いてペイントした。次いで、銀電極ペイントアクリル樹脂シートを、温度制御チャンバーに入れ、表面電極及びその下のITO導電層を電源に接続して、様々な温度における電流密度と印加電圧との関係を記録した。電流密度を、75°Fにおいて80μA/平方フィート、20°Fにおいて40μA/平方フィート、-20°Fにおいて20μA/平方フィート、及び-40°Fにおいて20μA/平方フィートに設定するための印加電圧を、本発明のPUPSHCCから形成された表面保護コーティングの誘電破壊なしに50V~3,000Vの範囲で測定した。そのような静電気散逸能を有する表面保護コーティングは、表面の電荷を表面保護コーティングの厚さを通して下層の接地ITO導電層に流すことを可能にするのに十分導電性であり、したがって、静電気散逸特性が必要である現代の航空機に使用される透明材用のESDコーティング系の表面保護コーティングとして満足に使用できる。
コーティングアクリル樹脂の静電気散逸能試験は、ASTM D-257に記載の方法を使用して、75°F、20°F、-20°F及び-40°Fで実施した。寸法15インチ×32インチのコーティングアクリル樹脂シートを、まず、底部領域の表面1.0平方フィート(12インチ×12インチ)に銀電極を用いてペイントした。次いで、銀電極ペイントアクリル樹脂シートを、温度制御チャンバーに入れ、表面電極及びその下のITO導電層を電源に接続して、様々な温度における電流密度と印加電圧との関係を記録した。電流密度を、75°Fにおいて80μA/平方フィート、20°Fにおいて40μA/平方フィート、-20°Fにおいて20μA/平方フィート、及び-40°Fにおいて20μA/平方フィートに設定するための印加電圧を、本発明のPUPSHCCから形成された表面保護コーティングの誘電破壊なしに50V~3,000Vの範囲で測定した。そのような静電気散逸能を有する表面保護コーティングは、表面の電荷を表面保護コーティングの厚さを通して下層の接地ITO導電層に流すことを可能にするのに十分導電性であり、したがって、静電気散逸特性が必要である現代の航空機に使用される透明材用のESDコーティング系の表面保護コーティングとして満足に使用できる。
4)雨食試験
コーティングアクリル樹脂の試験片を、耐雨食性について試験した。コーティングアクリル樹脂を、まず、1.00インチ×1.00インチ×0.25インチ寸法に切断し、次いで、上側端部を機械によりステップ処理し、灰色のエラストマー材料を充填し、厚さ3/32インチ×幅3/16インチの残りのサンプル表面をフラッシュして、試験機のホルダーに嵌めた。雨食試験パラメーターは、衝突角度30度、降雨量毎時1インチ及び毎時381及び480マイルの試験速度である。平均雨滴サイズは2.0mmである。試験片を、初期及び30分間の降雨への曝露後に、トップコートの剥離又は損傷について検査した。試験後、10%未満のコーティング損失、剥離又は損傷を合格とみなす。
コーティングアクリル樹脂の試験片を、耐雨食性について試験した。コーティングアクリル樹脂を、まず、1.00インチ×1.00インチ×0.25インチ寸法に切断し、次いで、上側端部を機械によりステップ処理し、灰色のエラストマー材料を充填し、厚さ3/32インチ×幅3/16インチの残りのサンプル表面をフラッシュして、試験機のホルダーに嵌めた。雨食試験パラメーターは、衝突角度30度、降雨量毎時1インチ及び毎時381及び480マイルの試験速度である。平均雨滴サイズは2.0mmである。試験片を、初期及び30分間の降雨への曝露後に、トップコートの剥離又は損傷について検査した。試験後、10%未満のコーティング損失、剥離又は損傷を合格とみなす。
5)加速QUV曝露
コーティングアクリル樹脂のサンプルを、最大5週間の加速QUV曝露により、光透過率、パーセントヘイズ、クロスハッチ接着及び全体的な外見について試験した。加速QUV装置は、UVB-313 EL蛍光ランプを用いて、50℃/7時間のUV曝露及び50℃/5時間の凝縮(UVオフ、高湿度)のサイクルで操作した。試験サンプルを、週に1回、QUV装置から取り出して、パーセント光透過、パーセントヘイズ、パーセント接着及び全体的な外見を確認した。パーセント光透過率及びパーセントヘイズは、ASTM D-1003に従って測定する。パーセント接着は、ASTM D-3359に従って測定する。PUPSHCCから形成した表面保護コーティングは、QUV曝露の間の光透過、パーセントヘイズ、パーセント接着及び全体的な外見の劣化を実質的に示さず、光及び風化の悪影響に対する優れた耐環境性能を示す。
コーティングアクリル樹脂のサンプルを、最大5週間の加速QUV曝露により、光透過率、パーセントヘイズ、クロスハッチ接着及び全体的な外見について試験した。加速QUV装置は、UVB-313 EL蛍光ランプを用いて、50℃/7時間のUV曝露及び50℃/5時間の凝縮(UVオフ、高湿度)のサイクルで操作した。試験サンプルを、週に1回、QUV装置から取り出して、パーセント光透過、パーセントヘイズ、パーセント接着及び全体的な外見を確認した。パーセント光透過率及びパーセントヘイズは、ASTM D-1003に従って測定する。パーセント接着は、ASTM D-3359に従って測定する。PUPSHCCから形成した表面保護コーティングは、QUV曝露の間の光透過、パーセントヘイズ、パーセント接着及び全体的な外見の劣化を実質的に示さず、光及び風化の悪影響に対する優れた耐環境性能を示す。
本発明のさらなる態様及び実施形態を、以下の番号付きの項目に示す。
1. (A)一般式(I)の末端基:
(式中、
Yは、H;R1を表し、R1は、ヒドロカルビル、好ましくは、アルキル若しくはアリールを表し;又はYは、基:
Yは、H;R1を表し、R1は、ヒドロカルビル、好ましくは、アルキル若しくはアリールを表し;又はYは、基:
を表し、Lは、ヒドロカルビレン基、好ましくは、アルキレン若しくはアリーレン基、好ましくは、C1-C10ヒドロカルビレン基、好ましくは、メチレン、エチレン若しくはプロピレン、最も好ましくは、プロピレンを表し;
W1、W2、W3、W4、W5及びW6は、同じであっても異なっていてもよく、各々独立して、-OR2を表し、R2は、出現毎に、同じであっても異なっていてもよく、各R2は独立してアルキル基から選択され、好ましくは、アルキル基は1~10個の炭素原子を有し、好ましくは、アルキル基は1~8個の炭素原子を有し、好ましくはメチル又はエチル、最も好ましくはメチルである)
を有するプレポリマー鎖を含むアルコキシシラン末端ポリエステルウレタンプレポリマーを含む組成物;
及び
(B)一般式(II)、(III)又は(IV)の化合物:
(式中、
X1、X2、X3、X4、X5及びX6は、各々、-OR3を表し;
R3は、出現毎に、同じであるか又は異なり、各々独立してアルキル基から選択され、好ましくは、アルキル基は、1~10個の炭素原子、1~8個の炭素原子、1~6個の炭素原子を有し、最も好ましくは1~4個の炭素原子を有する;
mは、1~6、好ましくは、1~3の整数を表す)
から選択されるアルコキシシランのゾル-ゲル法によって得ることができるシラノール末端ポリシロキサンプレポリマーを含む組成物
を含む、二成分硬化性コーティング組成物。
2. 組成物(A)及び/又は(B)が、溶媒;ウレタン形成触媒;帯電防止剤;UV吸収剤、光安定剤及び熱安定剤のうちの1又は2種以上から選択される安定剤;並びに流動又はレベリング剤及び界面活性剤のうちの1又は2種以上から選択される表面活性剤のうちの少なくとも1又は2種以上を含み、好ましくは、組成物(A)が、少なくとも1種の溶媒、流動又はレベリング剤、少なくとも1種の安定剤、ウレタン形成触媒及び表面添加剤を含み、組成物(B)が、少なくとも1種の溶媒及び帯電防止添加剤を含む、項目1による組成物。
3. R1が、出現毎に、同じであるか又は異なり、各々独立して、C1-C6アルキル又はC1-C4アルキル基から選択され、好ましくは、R1が、出現毎に同じであり、各々、C1-C6アルキル又はC1-C4アルキル基、好ましくは、メチル又はエチル基を表す、項目1又は2による組成物。
4. YがHである、項目1~3のいずれかによる組成物。
5. 少なくとも1種の溶媒を含み、好ましくは、2又は3種以上の溶媒を含み、好ましくは、溶媒が、非プロトン性溶媒及びプロトン性溶媒を含み、好ましくは、非プロトン性溶媒が、エチル3-エトキシプロピオネート(EEP)、n-ペンチルプロピオネート(nPP)、2-ブトキシエチルアセテート(BEA)、ジ-イソブチルケトン(DIBK)及びメチルイソブチルケトン(MIBK)若しくはその組合せからなる群から選択され、並びに/又はプロトン性溶媒が、ヒドロキシケトン、好ましくはβ-ヒドロキシケトン、より好ましくはジアセトンアルコール(DAA)であり;好ましくは、組成物(A)が、エチル3-エトキシプロピオネート及びジアセトンアルコール中のアルコキシシラン末端ポリエステルウレタンプレポリマー混合物を含む、項目1~4のいずれかによる組成物。
6. ウレタン形成触媒を含み、好ましくは、ウレタン形成触媒が、ジブチルスズジラウレート(DBTDL)及びジブチルスズジアセテート(DBTDA)からなる群から選択される、項目1~5のいずれかによる組成物。
7. ウレタン形成触媒を組成物中の固形分の総重量に対して、約0.1ppm~約100ppm、好ましくは、約1ppm~約10ppmの量含む、項目1~6のいずれかによる組成物。
8. 好ましくは、ヒドロキシフェニル-トリアジン、ヒドロキシフェニル-ベンゾトリアゾール又はヒドロキシフェニル-ベンゾフェノンUV吸収剤から選択されるUV吸収剤を含み、より好ましくは、UV吸収剤が、
- 2-[4-[2-ヒドロキシ-3-トリデシルオキシプロピル]オキシ]-2-ヒドロキシフェニル]-4,6-ビス(2,4-ジメチルフェニル)-1,3,5-トリアジン及び2-[4-[2-ヒドロキシ-3-ジデシルオキシプロピル]オキシ]-2-ヒドロキシフェニル]-4,6-ビス(2,4-ジメチルフェニル)-1,3,5-トリアジンの混合物(Tinuvin 400);
- [2-ヒドロキシ-4-[3-(2-エチルヘキシル-1-オキシ)-2-ヒドロキシプロピルオキシ]フェニル]-4,6ビス(2,4-ジメチルフェニル)-1,3,5-トリアジン)(Tinuvin 405);
- 2,4-ビス(2-ヒドロキシ-4-ブトキシフェニル)-6-(2,4-ジブトキシフェニル)-1,3,5-トリアジン(Tinuvin 460);
- 18~20%2-メトキシ-1-プロピル-アセテートを含む2-ヒドロキシフェニル-s-トリアジン(Tinuvin 477);
- 6-メチルヘプチル2-[4-[4,6-ビス(4-フェニルフェニル)-1H-1,3,5-トリアジン-2-イリデン]-3-オキソシクロヘキサ-1,5-ジエン-1-イル]オキシプロパノエート(Tinuvin 479);
- 2-(2H-ベンゾトリアゾール-2-イル)-6-(1-メチル-1-フェニルエチル)-4-(1,1,3,3-テトラメチルブチル)フェノール(Tinuvin 928);
- a)50%b-[3-(2-H-ベンゾトリアゾール-2-イル)-4-ヒドロキシ-5-tert.ブチルフェニル]-プロピオン酸ポリ(エチレングリコール)300-エステル及びb)50%ビス{b-[3-(2-H-ベンゾトリアゾール-2-イル)-4-ヒドロキシ-5-tert.ブチルフェニル]-プロピオン酸}-ポリ(エチレングリコール)300-エステルの混合物(Tinuvin 1130);
- 2-(ベンゾトリアゾール-2-イル)-4,6-ビス(2-メチルブタン-2-イル)フェノール(Tinuvin 328);
- 95%ベンゼンプロパン酸,3-(2H-ベンゾトリアゾール-2-イル)-5-(1,1-ジメチルエチル)-4-ヒドロキシ-,C7-9-分岐状及び直鎖状アルキルエステル、並びに5%2-プロパノール,1-メトキシ-,2-アセテートの混合物(Tinuvin 99-2);並びに
- 95%ベンゼンプロパン酸,3-(2H-ベンゾトリアゾール-2-イル)-5-(1,1-ジメチルエチル)-4-ヒドロキシ-,C7-9-分岐状及び直鎖状アルキルエステル、並びに5%1-メトキシ-2-プロピルアセテートの混合物(Tinuvin 384-2)
から選択される、項目1~7のいずれかによる組成物。
- 2-[4-[2-ヒドロキシ-3-トリデシルオキシプロピル]オキシ]-2-ヒドロキシフェニル]-4,6-ビス(2,4-ジメチルフェニル)-1,3,5-トリアジン及び2-[4-[2-ヒドロキシ-3-ジデシルオキシプロピル]オキシ]-2-ヒドロキシフェニル]-4,6-ビス(2,4-ジメチルフェニル)-1,3,5-トリアジンの混合物(Tinuvin 400);
- [2-ヒドロキシ-4-[3-(2-エチルヘキシル-1-オキシ)-2-ヒドロキシプロピルオキシ]フェニル]-4,6ビス(2,4-ジメチルフェニル)-1,3,5-トリアジン)(Tinuvin 405);
- 2,4-ビス(2-ヒドロキシ-4-ブトキシフェニル)-6-(2,4-ジブトキシフェニル)-1,3,5-トリアジン(Tinuvin 460);
- 18~20%2-メトキシ-1-プロピル-アセテートを含む2-ヒドロキシフェニル-s-トリアジン(Tinuvin 477);
- 6-メチルヘプチル2-[4-[4,6-ビス(4-フェニルフェニル)-1H-1,3,5-トリアジン-2-イリデン]-3-オキソシクロヘキサ-1,5-ジエン-1-イル]オキシプロパノエート(Tinuvin 479);
- 2-(2H-ベンゾトリアゾール-2-イル)-6-(1-メチル-1-フェニルエチル)-4-(1,1,3,3-テトラメチルブチル)フェノール(Tinuvin 928);
- a)50%b-[3-(2-H-ベンゾトリアゾール-2-イル)-4-ヒドロキシ-5-tert.ブチルフェニル]-プロピオン酸ポリ(エチレングリコール)300-エステル及びb)50%ビス{b-[3-(2-H-ベンゾトリアゾール-2-イル)-4-ヒドロキシ-5-tert.ブチルフェニル]-プロピオン酸}-ポリ(エチレングリコール)300-エステルの混合物(Tinuvin 1130);
- 2-(ベンゾトリアゾール-2-イル)-4,6-ビス(2-メチルブタン-2-イル)フェノール(Tinuvin 328);
- 95%ベンゼンプロパン酸,3-(2H-ベンゾトリアゾール-2-イル)-5-(1,1-ジメチルエチル)-4-ヒドロキシ-,C7-9-分岐状及び直鎖状アルキルエステル、並びに5%2-プロパノール,1-メトキシ-,2-アセテートの混合物(Tinuvin 99-2);並びに
- 95%ベンゼンプロパン酸,3-(2H-ベンゾトリアゾール-2-イル)-5-(1,1-ジメチルエチル)-4-ヒドロキシ-,C7-9-分岐状及び直鎖状アルキルエステル、並びに5%1-メトキシ-2-プロピルアセテートの混合物(Tinuvin 384-2)
から選択される、項目1~7のいずれかによる組成物。
9. 光吸収剤を含み、好ましくは、光吸収剤が、ヒンダードアミン光安定剤(HALS)であり、より好ましくは、
- デカン二酸、ビス(2,2,6,6-テトラメチル-1-(オクチルオキシ)-4-ピペリジニル)エステル(Tinuvin 123);
- ビス(1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジニル)-[[3,5-ビス(1,1-ジメチルエチル)-4-ヒドロキシフェニル]メチル]ブチルマロネート(Tinuvin 144);
- 2,4-ビス[N-ブチル-N-(1-シクロヘキシルオキシ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-4-イル)アミノ]-6-(2-ヒドロキシエチルアミン)-1,3,5-トリアジン(Tinuvin 152);
- ビス(1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジニル)セバケート(75~85%)及びメチル1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジルセバケート(15~25%)の混合物(Tinuvin 292);又は
- 液体非塩基性アミノエーテル(NOR)非相互作用ヒンダードアミン光安定剤(Tinuvin 5100)
から選択され;
好ましくは、光吸収剤が、2,4-ビス[N-ブチル-N-(1-シクロヘキシルオキシ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-4-イル)アミノ]-6-(2-ヒドロキシエチルアミン)-1,3,5-トリアジンである、項目1~8のいずれかによる組成物。
- デカン二酸、ビス(2,2,6,6-テトラメチル-1-(オクチルオキシ)-4-ピペリジニル)エステル(Tinuvin 123);
- ビス(1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジニル)-[[3,5-ビス(1,1-ジメチルエチル)-4-ヒドロキシフェニル]メチル]ブチルマロネート(Tinuvin 144);
- 2,4-ビス[N-ブチル-N-(1-シクロヘキシルオキシ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-4-イル)アミノ]-6-(2-ヒドロキシエチルアミン)-1,3,5-トリアジン(Tinuvin 152);
- ビス(1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジニル)セバケート(75~85%)及びメチル1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジルセバケート(15~25%)の混合物(Tinuvin 292);又は
- 液体非塩基性アミノエーテル(NOR)非相互作用ヒンダードアミン光安定剤(Tinuvin 5100)
から選択され;
好ましくは、光吸収剤が、2,4-ビス[N-ブチル-N-(1-シクロヘキシルオキシ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-4-イル)アミノ]-6-(2-ヒドロキシエチルアミン)-1,3,5-トリアジンである、項目1~8のいずれかによる組成物。
10. 熱安定剤を含み、好ましくは、熱安定剤が、立体障害フェノール酸化防止剤であり、好ましくは、ペンタエリスリトールテトラキス(3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート);オクタデシル3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート;ベンゼンプロパン酸,3,5-ビス(1,1-ジメチルエチル)-4-ヒドロキシ-,C7-9-分岐状アルキルエステル;及びトリエチレングリコールビス(3-tert-ブチル-4-ヒドロキシ-5-メチルフェニル)プロピオネートからなる群から選択され、より好ましくは、熱安定剤が、ペンタエリスリトールテトラキス(3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート)である、項目1~9のいずれかによる組成物。
11. 帯電防止剤を含み、好ましくは、帯電防止剤が、親水性又は疎水性帯電防止剤であり、より好ましくは、帯電防止剤が(ビス)トリフルオロメタン-スルホンイミドの塩であり、特に、帯電防止剤が、リチウム(ビス)トリフルオロメタンスルホンイミド、トリ-n-ブチルメチルアンモニウムビス-(トリフルオロメタンスルホニル)-イミド、又は(ビス)トリフルオロメタン-スルホンイミドの4級アルキルアンモニウム塩であり、特に好ましくは、リチウム(ビス)トリフルオロメタンスルホンイミドである、項目1~10のいずれかによる組成物。
12. 帯電防止添加剤が、組成物中の固形分の総重量に対して、1~5重量パーセントの範囲、好ましくは、2~3重量パーセントの範囲で存在する、項目1~11のいずれかによる組成物。
13. UV吸収剤、光吸収剤及び熱安定剤を含む安定剤の組合せを含み、好ましくは、組成物が、6-メチルヘプチル2-[4-[4,6-ビス(4-フェニルフェニル)-1H-1,3,5-トリアジン-2-イリデン]-3-オキソシクロヘキサ-1,5-ジエン-1-イル]オキシプロパノエート(Tinuvin 479)、2,4-ビス[N-ブチル-N-(1-シクロヘキシルオキシ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-4-イル)アミノ]-6-(2-ヒドロキシエチルアミン)-1,3,5-トリアジン(Tinuvin 152)及びペンタエリスリトールテトラキス(3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート)(IRGANOX 1010)の安定剤の組合せを含む、項目1~12のいずれかによる組成物。
14. 二成分硬化性組成物中の固形分の総重量に対して、約0.5wt%~約4wt%、好ましくは、約1wt%~約3wt%の合計量の1又は2種以上の安定剤を含む、項目1~13のいずれかによる組成物。
15. 流動又はレベリング剤を含み、好ましくは、流動又はレベリング剤が、シリコーン系流動又はレベリング剤、特に、変性シロキサンシリコーン系流動又はレベリング剤であり、より好ましくは、流動又はレベリング剤が、ポリエチレングリコールモノ(3-(テトラメチル-1-(トリメチルシロキシ)ジシロキサニル)プロピル)エーテル(Silwet L-77);シロキサンポリアルキレンオキシドコポリマー及びオクタメチルシクロテトラシロキサンの混合物(Silwet L-7200);ポリアルキレンオキシド変性ポリジメチルシロキサンの有機シリコーン(Silwet L-7600);シロキサンポリアルキレンオキシドコポリマー及びオクタメチルシクロテトラシロキサンを含む有機シリコーン表面張力低下剤(Silwet L-7604);ポリアルキレンオキシド変性ポリジメチルシロキサンのポリエーテルシリコーン(Silwet L-7605);並びにポリアルキレンオキシド変性ポリジメチルシロキサンを含む有機シリコーン表面張力低下剤(Silwet L-7657)からなる群から選択され;好ましくは、流動又はレベリング剤が、ポリエチレングリコールモノ(3-(テトラメチル-1-(トリメチルシロキシ)ジシロキサニル)プロピル)エーテルである、項目1~14のいずれかによる組成物。
16. 界面活性剤を含み、好ましくは、界面活性剤が、シリコーン系表面添加剤であり、好ましくは、界面活性剤が、ポリエーテル変性ポリメチルシロキサン(特に、BYK-300、BYK-306、BYK-313及びBYK-378);又はポリエステル変性ポリジメチルシロキサン(特に、BYK-333及びBYK-370)である、項目1~15のいずれかによる組成物。
17. ポリエチレングリコールモノ(3-(テトラメチル-1-(トリメチルシロキシ)ジシロキサニル)プロピル)エーテル(Silwet L-77)である流動又はレベリング剤、及びポリエステル変性ヒドロキシル官能性ポリジメチルシロキサン(BYK-370)である界面活性剤を含む、項目1~16のいずれかによる組成物。
18. 流動若しくはレベリング剤又は表面活性剤のうちの1又は2種以上を含み、各流動若しくはレベリング剤又は表面活性剤が、二成分組成物中の固形分の総重量に対して、約0.05wt%~約1wt%、好ましくは、約0.1wt%~約0.5wt%の量で存在する、項目1~17のいずれかによる組成物。
19. 組成物(A)中のアルコキシシラン末端ポリエステルウレタンプレポリマーが、
(i)脂肪族ジイソシアネートをポリエステルジオールと反応させて、イソシアネート末端ポリエステルウレタンプレポリマーを形成するステップ;及び
(ii)アミノ官能性アルコキシシランによるイソシアネート末端ポリエステルウレタンプレポリマーをシラン処理して、アルコキシシラン末端ポリエステルウレタンプレポリマーを形成するステップ
を含む方法によって得ることができる、項目1~18のいずれかによる組成物。
(i)脂肪族ジイソシアネートをポリエステルジオールと反応させて、イソシアネート末端ポリエステルウレタンプレポリマーを形成するステップ;及び
(ii)アミノ官能性アルコキシシランによるイソシアネート末端ポリエステルウレタンプレポリマーをシラン処理して、アルコキシシラン末端ポリエステルウレタンプレポリマーを形成するステップ
を含む方法によって得ることができる、項目1~18のいずれかによる組成物。
20. ステップ(i)の脂肪族ジイソシアネートは、モノメリック脂肪族ジイソシアネート又はモノメリック脂環式ジイソシアネートであり、好ましくは、ヘキサメチレンジイソシアネート、メチレンビス(4-シクロヘキシルイソシアネート)及びイソホロンジイソシアネートから選択され、より好ましくはメチレンビス(4-シクロヘキシルイソシアネート)である、項目19による組成物。
21. ポリエステルジオールが、ポリカプロラクトン系ポリエステルジオール、好ましくは、末端が1級ヒドロキシル基であるカプロラクトンモノマー由来の直鎖状ポリエステルジオールであり、より好ましくは、ポリエステルジオールが、ジオール開始剤の存在下でのカプロラクトンモノマーの触媒開環重合により得ることができ、好ましくは、ジオール開始剤が、アルキレンジオール又はジアルキレングリコール開始剤であり、最も好ましくは、ジオール開始剤が、1,4-ブタンジオール(BDO)、ジエチレングリコール(DEG)及びネオペンチルグリコール(NEO)からなる群から選択され、特にジエチレングリコールである、項目19又は項目20による組成物。
22. ポリエステルジオールが、約300g/mol~約5000g/mol、好ましくは、約380g/mol~約4500g/mol、若しくは約600g/mol~約1000g/mol、又は特に約700g/mol~約900g/mol、とりわけ約800g/mol~約850g/molの分子量を有する、項目19~21のいずれかによる組成物。
23. ポリエステルジオールが、1,4-ブタンジオール開始剤の存在下でカプロラクトンの触媒開環重合によって得ることができ、好ましくは、約700g/mol~約900g/molの分子量を有する、項目18~22のいずれかによる組成物。
24. ステップ(i)のポリエステルジオール対脂肪族ジイソシアネートのモル比が、約1:1.1~約1:5、約1:1.1~約1:4、約1:1.1~約1:2、約1:1.3~約1:1.7、又は約1:1.6である、項目19~23のいずれかによる組成物。
25. ステップ(i)が、ウレタン形成触媒の存在下で実施され、好ましくは、触媒が、ジブチルスズジラウレート(DBTDL)及びジブチルスズジアセテート(DBTDA)からなる群から選択される、項目19~24のいずれかによる組成物。
26. ステップ(i)の反応混合物が、好ましくは、項目8~10のいずれかに定義される通りの1又は2種以上の安定剤、好ましくは、UV吸収剤、光安定剤及び熱安定剤、並びに項目15に定義される通りの流動/レベリング剤からなる群から選択される少なくとも1種の添加剤をさらに含む、項目19~25のいずれかによる組成物。
27. ステップ(i)が、約50℃~約120℃、又は約60℃~約100℃、又は約70℃~約90℃の温度で実施される、項目19~26のいずれかによる組成物。
28. ステップ(i)の反応時間が、約1~約4時間、又は好ましくは、約1~約3時間である、項目19~27のいずれかによる組成物。
29. ステップ(i)が、非プロトン性溶媒をイソシアネート末端ポリエステルウレタンプレポリマーに添加して、約20~約80wt%、好ましくは、約30~約70wt%、より好ましくは、約40~約60wt%の固形分含有量を有する均質混合物を形成することをさらに含む、項目19~28のいずれかによる組成物。
30. 非プロトン性溶媒が、エチル3-エトキシプロピオネート(EEP)、n-ペンチルプロピオネート(nPP)、2-ブトキシエチルアセテート(BEA)、ジ-イソブチルケトン(DIBK)及びメチルイソブチルケトン(MIBK)からなる群から選択され、より好ましくは、3-エトキシプロピオネート(EEP)である、項目29による組成物。
31. ステップ(ii)のアミノ官能性アルコキシシランが、アミノアルキルトリアルコキシシラン、アミノアリールトリアルコキシシラン、アミノアルキル(アルキル)(ジアルコキシ)シラン、[ビス(トリアルコキシシリル)-アルキル]アミン、N-(アミノアルキル)-アミノアルキルトリアルコキシシラン及びN-アルキルトリアルコキシシリル-N,N-ジアルキルアミンからなる群から選択され、好ましくは前記アミノ官能性アルコキシシランが、アミノアルキルトリアルコキシシランであり、好ましくは前記アミノ官能性アルコキシシランが、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エトキシシラン、4-アミノブチルトリメトキシシラン、4-アミノブチルトリエトキシ-シラン、アミノフェニルトリメトキシシラン、アミノフェニルトリエトキシシラン、3-アミノプロピル-メチルジエトキシシラン、3-アミノプロピルメチルジメトキシシラン、ビス(トリメトキシシリル-プロピル)アミン、ビス(トリエトキシシリルプロピル)アミン、N-エチル-3-トリメトキシシリル-2-メチルプロパンアミン;より好ましくは、3-アミノプロピルトリメトキシシラン(APTMS)及び3-アミノプロピルトリエトキシシラン(APTES)からなる群から選択され;最も好ましくは、3-アミノプロピルトリメトキシシラン(APTMS)である、項目19~30のいずれかによる組成物。
32. ステップ(ii)が、アミノ官能性アルコキシシランをイソシアネート末端ポリエステルウレタンプレポリマーに付加することを含む、項目19~31のいずれかによる組成物。
33. ステップ(ii)が、好ましくは項目30に定義される通りの少なくとも1種の非プロトン性溶媒の存在下、及び任意にさらに、イソシアネート末端ポリエステルウレタンプレポリマー及びアミノ官能性アルコキシシランが可溶であるプロトン性溶媒の存在下で行われる、項目19~32のいずれかによる組成物。
34. プロトン性溶媒が、ヒドロキシケトン、より好ましくはβ-ヒドロキシケトン、特にジアセトンアルコール(DAA)である、項目33による組成物。
35. ステップ(i)及び/又はステップ(ii)、並びに好ましくはその両方が、不活性雰囲気中、好ましくは窒素下で行われる、項目19~34のいずれかによる組成物。
36. ステップ(ii)が、少なくとも1種の界面活性剤をアルコキシシラン末端ポリエステルウレタンプレポリマーに添加することをさらに含み、好ましくは界面活性剤が、項目16に定義される通りである、項目19~35のいずれかによる組成物。
37. シラノール末端ポリシロキサンプレポリマー(B)が、アルキルトリオキシシラン、アルキルオルトシリケート又はビス(トリアルキルオキシシリル)アルカン、好ましくはアルキルオルトシリケートのゾル-ゲル法によって得ることができ、好ましくは、シラノール末端ポリシロキサンプレポリマー(B)が、テトラエチルオルトシリケート、テトラメチルオルトシリケート、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、1,2-ビス(トリエトキシシリル)エタン及び1,2-ビス(トリメトキシシリル)エタンからなる群からから選択されるアルコキシシラン、より好ましくはテトラエチルオルトシリケートのゾル-ゲル法によって得ることができる、項目1~36のいずれかによる組成物。
38. 組成物(B)中のシラノール末端ポリシロキサンプレポリマーが、アルコール及び水を含む溶媒の存在下、アルコキシシラン、好ましくは、アルキルトリオキシシラン、アルキルオルトシリケート又はビス(トリアルキルオキシシリル)アルカン、より好ましくはアルキルオルトシリケートを、少なくとも1種の酸と反応させることを含む方法によって得ることができる、項目1~37のいずれかによる組成物。
39. 方法が、少なくとも1種の酸、水及びアルコールを含む混合物にアルコキシシランを添加することを含む、項目38による組成物。
40. ステップ(a)の反応混合物が、約15℃~約30℃、約18℃~約25℃、又は約20℃~約25℃の温度で、好ましくは、約8~約120時間、約12~約96時間、約20~約60時間、又は約30~約50時間維持される、項目38又は項目39による組成物。
41. 酸がカルボン酸及び/又は鉱酸を含み、好ましくは、酸がカルボン酸及び鉱酸を含む、項目38~40のいずれかによる組成物。
42. カルボン酸がC2-C6アルキルカルボン酸、好ましくは酢酸である、項目41に記載の組成物。
43. 鉱酸が、塩酸、硫酸、硝酸、臭化水素酸、フッ化水素酸及びリン酸からなる群から選択され、好ましくは鉱酸が塩酸である、項目41又は項目42による組成物。
44. 酸が、好ましくはpHを約1.5~約5、好ましくは約1.8~約4.5、より好ましくは約2~約4の範囲に維持する量で存在する、項目38~43のいずれかによる組成物。
45. 酸が酢酸及び塩酸を含む、項目38~44のいずれかによる組成物。
46. アルコールが、C1-C6アルコール、好ましくはC1-C3アルコールから選択され、より好ましくはエタノールである、項目38~45のいずれかによる組成物。
47. 帯電防止剤をシラノール末端ポリシロキサンプレポリマーに添加することをさらに含み、好ましくは、帯電防止剤が、項目11又は12のいずれかに定義される通りである、項目37~46のいずれかによる組成物。
48. ステップ(ii)のアミノ官能性アルコキシシラン対組成物(B)のアルコキシシランのモル比が約1:4~約4:1、好ましくは約1:3~約3:1、より好ましくは約1:2~約1:3である、項目19~47のいずれかによる組成物。
49. 好ましくは触媒の存在下で、熱硬化性であり、より好ましくは、触媒が、ジブチルスズジラウレート(DBTDL)及びジブチルスズジアセテート(DBTDA)からなる群から選択される、項目1~48のいずれかによる組成物。
50. 項目1~49のいずれかに定義される通りの二成分硬化性組成物の組成物(A)及び組成物(B)を、任意にウレタン形成触媒とコンパウンディングすることを含む方法によって得ることができるポリウレタン-ポリシロキサンハイブリッドコーティング組成物(PUPSHCC)前駆体。
51. コンパウンディングが、好ましくは脱気しながら、かき混ぜることによって、組成物(A)及び(B)、並びに任意にウレタン形成触媒を合わせて、均質混合物を得ることを含む、項目50によるポリウレタン-ポリシロキサンハイブリッドコーティング組成物前駆体。
52. コンパウンディングが、ジブチルスズジラウレート(DBTDL)及びジブチルスズジアセテート(DBTDA)からなる群から選択される触媒の存在下で実施される、項目51によるポリウレタン-ポリシロキサンハイブリッドコーティング組成物前駆体。
53. 約10wt%~約50wt、好ましくは、約20wt%~約40wt%、又は約30wt%の固形分含有量を有する、項目50~52のいずれかによるポリウレタン-ポリシロキサンハイブリッドコーティング組成物前駆体。
54. 項目50~53のいずれかのポリウレタン-ポリシロキサンハイブリッドコーティング組成物前駆体から、溶媒の少なくとも一部、好ましくは、少なくとも溶媒の80wt%、少なくとも90wt%、少なくとも95wt%、又は98wt%を、好ましくは空気乾燥によって、除去すること、及びPUPSHCC前駆体を熱硬化に供することを含む方法によって得ることができる、ポリウレタン-ポリシロキサンハイブリッドコーティング組成物。
55. 熱硬化が、ポリウレタン-ポリシロキサンハイブリッドコーティング組成物前駆体を、約50℃~約82℃、約60℃~約82℃、又は約70℃~約82℃の温度に加熱することを含む、項目54によるポリウレタン-ポリシロキサンハイブリッドコーティング組成物。
56. 項目1~49に定義される通りの二成分硬化性コーティング組成物を調製するための方法であって、
(1)項目20~36のいずれかによる、(i)脂肪族ジイソシアネートをポリエステルジオールと反応させて、イソシアネート末端ポリエステルウレタンプレポリマーを形成するステップ;及び(ii)アミノ-アルコキシシランによりイソシアネート末端ポリエステルウレタンプレポリマーをシラン処理するステップを含む方法によって、アルコキシシラン末端ポリエステルウレタンプレポリマーを含む組成物(A)を調製するステップ;並びに
(2)項目37~48のいずれかによる、アルコール及び水を含む溶媒の存在下、少なくとも1種の酸によるアルコキシシランのゾル-ゲル法によって、シラノール末端ポリシロキサンプレポリマー(B)を調製するステップ
を含む、方法。
(1)項目20~36のいずれかによる、(i)脂肪族ジイソシアネートをポリエステルジオールと反応させて、イソシアネート末端ポリエステルウレタンプレポリマーを形成するステップ;及び(ii)アミノ-アルコキシシランによりイソシアネート末端ポリエステルウレタンプレポリマーをシラン処理するステップを含む方法によって、アルコキシシラン末端ポリエステルウレタンプレポリマーを含む組成物(A)を調製するステップ;並びに
(2)項目37~48のいずれかによる、アルコール及び水を含む溶媒の存在下、少なくとも1種の酸によるアルコキシシランのゾル-ゲル法によって、シラノール末端ポリシロキサンプレポリマー(B)を調製するステップ
を含む、方法。
57. 基材用のコーティングとしての項目1~55のいずれかによる組成物の使用であって、好ましくは、基材が、航空機、宇宙航空機、海上船舶及び車両部品、好ましくは航空機部品、より好ましくは航空機透明材、最も好ましくは航空機ウィンドウ及び航空機ウィンドスクリーンからなる群から選択される、使用。
58. コーティングが、熱硬化に供されて、ポリシロキサンで架橋されたアルキルオキシシラン末端ポリエステルウレタンであるポリウレタン-ポリシロキサンハイブリッドコーティング組成物がもたらされる、項目57による使用。
59. 項目54又は項目55のポリウレタン-ポリシロキサンハイブリッドポリマーコーティング組成物を含む、基材、好ましくは、航空機、宇宙航空機、海上船舶又は車両部品。
60. 航空機部品、好ましくは航空機透明材、より好ましくは航空機ウィンドウ又はウィンドスクリーンである、項目59による基材。
61. 項目59又は項目60による基材を調製するための方法であって、項目50~53のいずれかに定義される通りのポリウレタン-ポリシロキサンハイブリッドコーティング組成物前駆体を、基材の表面に適用するステップ、ポリウレタン-ポリシロキサンハイブリッドコーティング組成物前駆体から溶媒の少なくとも一部、好ましくは、溶媒の少なくとも80wt%、少なくとも90wt%、少なくとも95wt%、又は少なくとも98wt%を、好ましくは空気乾燥によって、除去するステップ、及びコーティング組成物前駆体を熱硬化して、ポリウレタン-ポリシロキサンハイブリッドコーティング組成物でコーティングされた基材を提供するステップを含む、方法。
62. 基材が、航空機透明材、好ましくは航空機ウィンドウ又はウィンドシールドであり、基材の表面が、好ましくは、酸化インジウムスズ層又はカーボンナノチューブ層である電気伝導層、及び任意に導電層上にシリコーンバインダー層を含み、その上にポリウレタン-ポリシロキサンハイブリッドコーティング組成物前駆体が適用される、項目61による方法。
63. 熱硬化が、約50℃~約82℃、約60℃~約82℃、又は約70℃~約82℃の温度に加熱することを含む、項目61又は項目62のいずれかによる方法。
64. 基材が、好ましくは、航空機透明材、より好ましくは、航空機ウィンドウ又は航空機ウィンドシールドである項目61~63のいずれかによる方法によって得ることができる基材。
本発明を、前述の特定の実施形態により特定の詳細と共に説明してきたが、この詳細の主要な目的は例示である。以下の特許請求の範囲に記載される通りの本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、多くの変更及び修正が、当業者によってなされ得る。
Claims (35)
- (A)一般式(I)の末端基:
(式中、
Yは、H;R1を表し、R1は、ヒドロカルビル、好ましくは、アルキル若しくはアリールを表し;又はYは、基:
を表し、
Lは、ヒドロカルビレン基、好ましくは、アルキレン若しくはアリーレン基、好ましくは、C1-C10ヒドロカルビレン基、好ましくは、メチレン、エチレン若しくはプロピレン、最も好ましくは、プロピレンを表し;
W1、W2、W3、W4、W5及びW6は、同じであっても異なっていてもよく、各々独立して、-OR2を表し、R2は、出現毎に、同じであっても異なっていてもよく、各R2は、独立してアルキル基から選択され、好ましくは、前記アルキル基は1~10個の炭素原子を有し、好ましくは、前記アルキル基は1~8個の炭素原子を有し、好ましくはメチル又はエチル、最も好ましくはメチルである)
を有するプレポリマー鎖を含むアルコキシシラン末端ポリエステルウレタンプレポリマーを含む組成物;
及び
(B)一般式(II)、(III)又は(IV)の化合物:
(式中、
X1、X2、X3、X4、X5及びX6は、各々、-OR3を表し;
R3は、出現毎に、同じであるか又は異なり、各々独立してアルキル基から選択され、好ましくは、前記アルキル基は、1~10個の炭素原子、1~8個の炭素原子、1~6個の炭素原子を有し、最も好ましくは1~4個の炭素原子を有する;
mは、1~6、好ましくは、1~3の整数を表す)
から選択されるアルコキシシランのゾル-ゲル法によって得ることができるシラノール末端ポリシロキサンプレポリマーを含む組成物、
を含む二成分硬化性コーティング組成物。 - 組成物(A)及び/又は(B)が、溶媒;ウレタン形成触媒;帯電防止剤;UV吸収剤、光安定剤及び熱安定剤のうちの1又は2種以上から選択される安定剤;並びに流動又はレベリング剤及び界面活性剤のうちの1又は2種以上から選択される表面活性剤のうちの少なくとも1又は2種以上を含み、好ましくは、組成物(A)が、少なくとも1種の溶媒、流動又はレベリング剤、少なくとも1種の安定剤、ウレタン形成触媒及び表面添加剤を含み、組成物(B)が、少なくとも1種の溶媒及び帯電防止添加剤を含む、請求項1に記載の組成物。
- R1が、出現毎に、同じであるか又は異なり、各々独立して、C1-C6アルキル又はC1-C4アルキル基から選択され、好ましくは、R1が、出現毎に同じであり、各々、C1-C6アルキル又はC1-C4アルキル基、好ましくはメチル又はエチル基を表す、請求項1又は2に記載の組成物。
- YがHである、請求項1~3のいずれかに記載の組成物。
- 少なくとも1種の溶媒を含み、好ましくは、2又は3種以上の溶媒を含み、好ましくは、前記溶媒が、非プロトン性溶媒及びプロトン性溶媒を含み、好ましくは、前記非プロトン性溶媒が、エチル3-エトキシプロピオネート(EEP)、n-ペンチルプロピオネート(nPP)、2-ブトキシエチルアセテート(BEA)、ジ-イソブチルケトン(DIBK)及びメチルイソブチルケトン(MIBK)若しくはその組合せからなる群から選択され、並びに/又は前記プロトン性溶媒が、ヒドロキシケトン、好ましくはβ-ヒドロキシケトン、より好ましくはジアセトンアルコール(DAA)であり;好ましくは、組成物(A)が、エチル3-エトキシプロピオネート及びジアセトンアルコール中のアルコキシシラン末端ポリエステルウレタンプレポリマー混合物を含む、請求項1~4のいずれかに記載の組成物。
- ウレタン形成触媒を含み、好ましくは、前記ウレタン形成触媒が、ジブチルスズジラウレート(DBTDL)及びジブチルスズジアセテート(DBTDA)からなる群から選択され、並びに/又は前記ウレタン形成触媒が、組成物中の固形分の総重量に対して、約0.1ppm~約100ppm、好ましくは、約1ppm~約10ppmの量で存在する、請求項1~5のいずれかに記載の組成物。
- UV吸収剤、光吸収剤及び熱安定剤を含み、好ましくは、
- 前記UV吸収剤が、
- 2-[4-[2-ヒドロキシ-3-トリデシルオキシプロピル]オキシ]-2-ヒドロキシフェニル]-4,6-ビス(2,4-ジメチルフェニル)-1,3,5-トリアジン及び2-[4-[2-ヒドロキシ-3-ジデシルオキシプロピル]オキシ]-2-ヒドロキシフェニル]-4,6-ビス(2,4-ジメチルフェニル)-1,3,5-トリアジンの混合物(Tinuvin 400);
- [2-ヒドロキシ-4-[3-(2-エチルヘキシル-1-オキシ)-2-ヒドロキシプロピルオキシ]フェニル]-4,6ビス(2,4-ジメチルフェニル)-1,3,5-トリアジン)(Tinuvin 405);
- 2,4-ビス(2-ヒドロキシ-4-ブトキシフェニル)-6-(2,4-ジブトキシフェニル)-1,3,5-トリアジン(Tinuvin 460);
- 18~20%2-メトキシ-1-プロピル-アセテートを含む2-ヒドロキシフェニル-s-トリアジン(Tinuvin 477);
- 6-メチルヘプチル2-[4-[4,6-ビス(4-フェニルフェニル)-1H-1,3,5-トリアジン-2-イリデン]-3-オキソシクロヘキサ-1,5-ジエン-1-イル]オキシプロパノエート(Tinuvin 479);
- 2-(2H-ベンゾトリアゾール-2-イル)-6-(1-メチル-1-フェニルエチル)-4-(1,1,3,3-テトラメチルブチル)フェノール(Tinuvin 928);
- a)50%b-[3-(2-H-ベンゾトリアゾール-2-イル)-4-ヒドロキシ-5-tert.ブチルフェニル]-プロピオン酸ポリ(エチレングリコール)300-エステル及びb)50%ビス{b-[3-(2-H-ベンゾトリアゾール-2-イル)-4-ヒドロキシ-5-tert.ブチルフェニル]-プロピオン酸}-ポリ(エチレングリコール)300-エステル)の混合物(Tinuvin 1130);
- 2-(ベンゾトリアゾール-2-イル)-4,6-ビス(2-メチルブタン-2-イル)フェノール(Tinuvin 328);
- 95%ベンゼンプロパン酸,3-(2H-ベンゾトリアゾール-2-イル)-5-(1,1-ジメチルエチル)-4-ヒドロキシ-,C7-9-分岐状及び直鎖状アルキルエステル、並びに5%2-プロパノール,1-メトキシ-,2-アセテートの混合物(Tinuvin 99-2);並びに
- 95%ベンゼンプロパン酸,3-(2H-ベンゾトリアゾール-2-イル)-5-(1,1-ジメチルエチル)-4-ヒドロキシ-、C7-9-分岐状及び直鎖状アルキルエステル、並びに5%1-メトキシ-2-プロピルアセテートの混合物(Tinuvin 384-2)
からなる群から選択され、並びに/又は
- 前記光吸収剤が、ヒンダードアミン光安定剤(HALS)であり、より好ましくは、
- デカン二酸、ビス(2,2,6,6-テトラメチル-1-(オクチルオキシ)-4-ピペリジニル)エステル(Tinuvin 123);
- ビス(1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジニル)-[[3,5-ビス(1,1-ジメチルエチル)-4-ヒドロキシフェニル]メチル]ブチルマロネート(Tinuvin 144);
- 2,4-ビス[N-ブチル-N-(1-シクロヘキシルオキシ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-4-イル)アミノ]-6-(2-ヒドロキシエチルアミン)-1,3,5-トリアジン(Tinuvin 152);
- ビス(1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジニル)セバケート(75~85%)及びメチル1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジルセバケート(15~25%)の混合物(Tinuvin 292);並びに
- 液状非塩基性アミノエーテル(NOR)非相互作用ヒンダードアミン光安定剤(Tinuvin 5100)
から選択され;並びに/又は
- 前記熱安定剤が、立体障害型フェノール系酸化防止剤であり、好ましくは、ペンタエリスリトールテトラキス(3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート);オクタデシル3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート;ベンゼンプロパン酸,3,5-ビス(1,1-ジメチルエチル)-4-ヒドロキシ-,C7-9-分岐状アルキルエステル;及びトリエチレングリコールビス(3-tert-ブチル-4-ヒドロキシ-5-メチルフェニル)プロピオネートからなる群から選択され、より好ましくは、前記熱安定剤が、ペンタエリスリトールテトラキス(3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート)である、請求項1~6のいずれかに記載の組成物。 - UV吸収剤、光吸収剤及び熱安定剤を含む安定剤の組合せを含み、好ましくは、
- 組成物が、6-メチルヘプチル2-[4-[4,6-ビス(4-フェニルフェニル)-1H-1,3,5-トリアジン-2-イリデン]-3-オキソシクロヘキサ-1,5-ジエン-1-イル]オキシプロパノエート(Tinuvin 479)、2,4-ビス[N-ブチル-N-(1-シクロヘキシルオキシ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-4-イル)アミノ]-6-(2-ヒドロキシエチルアミン)-1,3,5-トリアジン(Tinuvin 152)及びペンタエリスリトールテトラキス(3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート)(IRGANOX 1010)の安定剤の組合せを含み、並びに/又は
- 安定剤の合計量が、二成分硬化性組成物中の固形分の総重量に対して、約0.5wt%~約4wt%、好ましくは、約1wt%~約3wt%である、請求項1~7のいずれかに記載の組成物。 - 帯電防止剤を含み、好ましくは、
- 前記帯電防止剤が、親水性又は疎水性帯電防止剤であり、より好ましくは、前記帯電防止剤が(ビス)トリフルオロメタン-スルホンイミドの塩であり、特に、前記帯電防止剤が、リチウム(ビス)トリフルオロメタンスルホンイミド、トリ-n-ブチルメチルアンモニウムビス-(トリフルオロメタンスルホニル)イミド、若しくは(ビス)トリフルオロメタン-スルホンイミドの4級アルキルアンモニウム塩であり、特に好ましくは、リチウム(ビス)トリフルオロメタンスルホンイミドであり、並びに/又は
- 前記帯電防止添加剤が、組成物中の固形分の総重量に対して、1~5重量パーセントの範囲、好ましくは、2~3重量パーセントの範囲で存在する、請求項1~8のいずれかに記載の組成物。 - 流動若しくはレベリング剤及び/又は界面活性剤を含み、好ましくは、
- 前記流動又はレベリング剤が、シリコーン系流動又はレベリング剤、特に、変性シロキサンシリコーン系流動又はレベリング剤であり、より好ましくは、前記流動又はレベリング剤が、ポリエチレングリコールモノ(3-(テトラメチル-1-(トリメチルシロキシ)ジシロキサニル)プロピル)エーテル(Silwet L-77);シロキサンポリアルキレンオキシドコポリマー及びオクタメチルシクロテトラシロキサンの混合物(Silwet L-7200);ポリアルキレンオキシド変性ポリジメチルシロキサンの有機シリコーン(Silwet L-7600);シロキサンポリアルキレンオキシドコポリマー及びオクタメチルシクロテトラシロキサンを含む有機シリコーン表面張力低下剤(Silwet L-7604);ポリアルキレンオキシド変性ポリジメチルシロキサンのポリエーテルシリコーン(Silwet L-7605);並びにポリアルキレンオキシド変性ポリジメチルシロキサンを含む有機シリコーン表面張力低下剤(Silwet L-7657)からなる群から選択され;好ましくは、前記流動又はレベリング剤が、ポリエチレングリコールモノ(3-(テトラメチル-1-(トリメチルシロキシ)ジシロキサニル)プロピル)エーテルであり、並びに/又は
- 前記界面活性剤が、シリコーン系表面添加剤であり、好ましくは、前記界面活性剤が、ポリエーテル変性ポリメチルシロキサン(特に、BYK-300、BYK-306、BYK-313及びBYK-378);若しくはポリエステル変性ポリジメチルシロキサン(特に、BYK-333及びBYK-370)であり、並びに/又は
- 前記流動又はレベリング剤が、ポリエチレングリコールモノ(3-(テトラメチル-1-(トリメチルシロキシ)ジシロキサニル)プロピル)エーテル(Silwet L-77)であり、前記界面活性剤が、ポリエステル変性ヒドロキシル官能性ポリジメチルシロキサン(BYK-370)である、請求項1~9のいずれかに記載の組成物。 - 組成物(A)中のアルコキシシラン末端ポリエステルウレタンプレポリマーが、
(i)脂肪族ジイソシアネートをポリエステルジオールと反応させて、イソシアネート末端ポリエステルウレタンプレポリマーを形成するステップ;及び
(ii)アミノ官能性アルコキシシランにより前記イソシアネート末端ポリエステルウレタンプレポリマーをシラン処理して、アルコキシシラン末端ポリエステルウレタンプレポリマーを形成するステップ
を含む方法によって得ることができる、請求項1~10のいずれかに記載の組成物。 - ステップ(i)の脂肪族ジイソシアネートが、モノメリック脂肪族ジイソシアネート又はモノメリック脂環式ジイソシアネートであり、好ましくは、ヘキサメチレンジイソシアネート、メチレンビス(4-シクロヘキシルイソシアネート)及びイソホロンジイソシアネートから選択され、より好ましくは、メチレンビス(4-シクロヘキシルイソシアネート)である、請求項11に記載の組成物。
- ポリエステルジオールが、ポリカプロラクトン系ポリエステルジオール、好ましくは、末端が1級ヒドロキシル基であるカプロラクトンモノマー由来の直鎖状ポリエステルジオールであり、より好ましくは、前記ポリエステルジオールが、ジオール開始剤の存在下でのカプロラクトンモノマーの触媒開環重合により得ることができ、好ましくは、前記ジオール開始剤が、アルキレンジオール又はジアルキレングリコール開始剤であり、最も好ましくは、前記ジオール開始剤が、1,4-ブタンジオール(BDO)、ジエチレングリコール(DEG)及びネオペンチルグリコール(NEO)からなる群から選択され、特にジエチレングリコールであり、前記ポリエステルジオールが、好ましくは、約300g/mol~約5000g/mol、好ましくは約380g/mol~約4500g/mol、又は約600g/mol~約1000g/mol、又は特に約700g/mol~約900g/mol、とりわけ約800g/mol~約850g/molの分子量を有する、請求項11又は12に記載の組成物。
- ステップ(i)のポリエステルジオール対脂肪族ジイソシアネートのモル比が、約1:1.1~約1:5、約1:1.1~約1:4、約1:1.1~約1:2、約1:1.3~約1:1.7、又は約1:1.6である、請求項11~13のいずれかに記載の組成物。
- ステップ(i)が、ウレタン形成触媒の存在下で実施され、好ましくは前記触媒が、ジブチルスズジラウレート(DBTDL)及びジブチルスズジアセテート(DBTDA)からなる群から選択され、並びに/又はステップ(i)の反応混合物が、好ましくは請求項7若しくは8に定義される通りの1若しくは2種以上の安定剤、好ましくはUV吸収剤、光安定剤及び熱安定剤、並びに、好ましくは請求項10に定義される通りの、流動/レベリング剤からなる群から選択される少なくとも1種の添加剤をさらに含む、請求項11~14のいずれかに記載の組成物。
- ステップ(i)が、約50℃~約120℃、又は約60℃~約100℃、若しくは約70℃~約90℃の温度で実施され、並びに/又はステップ(i)の反応時間が、約1~約4時間、若しくは好ましくは約1~約3時間である、請求項11~15のいずれかに記載の組成物。
- ステップ(i)が、非プロトン性溶媒をイソシアネート末端ポリエステルウレタンプレポリマーに添加して、約20~約80wt%、好ましくは、約30~約70wt%、より好ましくは、約40~約60wt%の固形分含有量を有する均質混合物を形成することをさらに含み;好ましくは、前記非プロトン性溶媒が、エチル3-エトキシプロピオネート(EEP)、n-ペンチルプロピオネート(nPP)、2-ブトキシエチルアセテート(BEA)、ジ-イソブチルケトン(DIBK)及びメチルイソブチルケトン(MIBK)からなる群から選択され、より好ましくは、3-エトキシプロピオネート(EEP)である、請求項11~16のいずれかに記載の組成物。
- ステップ(ii)のアミノ官能性アルコキシシランが、アミノアルキルトリアルコキシシラン、アミノアリールトリアルコキシシラン、アミノアルキル(アルキル)(ジアルコキシ)シラン、[ビス(トリアルコキシシリル)-アルキル]アミン、N-(アミノアルキル)-アミノアルキルトリアルコキシシラン及びN-アルキルトリアルコキシシリル-N,N-ジアルキルアミンからなる群から選択され、好ましくは前記アミノ官能性アルコキシシランが、アミノアルキルトリアルコキシシランであり、好ましくは前記アミノ官能性アルコキシシランが、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エトキシシラン、4-アミノブチルトリメトキシシラン、4-アミノブチルトリエトキシ-シラン、アミノフェニルトリメトキシシラン、アミノフェニルトリエトキシシラン、3-アミノプロピル-メチルジエトキシシラン、3-アミノプロピルメチルジメトキシシラン、ビス(トリメトキシシリル-プロピル)アミン、ビス(トリエトキシシリルプロピル)アミン、N-エチル-3-トリメトキシシリル-2-メチルプロパンアミン;より好ましくは3-アミノプロピルトリメトキシシラン(APTMS)及び3-アミノプロピルトリエトキシシラン(APTES)からなる群から選択され;最も好ましくは3-アミノプロピルトリメトキシシラン(APTMS)である、請求項11~17のいずれかに記載の組成物。
- ステップ(ii)が、アミノ官能性アルコキシシランをイソシアネート末端ポリエステルウレタンプレポリマーに付加することを含み;並びに/又はステップ(ii)が、好ましくは請求項17に定義される通りの少なくとも1種の非プロトン性溶媒の存在下、並びに任意にさらに、イソシアネート末端ポリエステルウレタンプレポリマー及びアミノ官能性アルコキシシランが可溶であるプロトン性溶媒の存在下で行われ、好ましくは前記プロトン性溶媒がヒドロキシケトン、より好ましくはβ-ヒドロキシケトン、特にジアセトンアルコール(DAA)である、請求項11~18のいずれかによる組成物。
- ステップ(ii)が、少なくとも1種の界面活性剤をアルコキシシラン末端ポリエステルウレタンプレポリマーに添加することをさらに含み、好ましくは前記界面活性剤が請求項10に定義される通りである、請求項11~19のいずれかに記載の組成物。
- シラノール末端ポリシロキサンプレポリマー(B)が、アルキルトリオキシシラン、アルキルオルトシリケート又はビス(トリアルキルオキシシリル)アルカン、好ましくはアルキルオルトシリケートのゾル-ゲル法によって得ることができ、好ましくは、前記シラノール末端ポリシロキサンプレポリマー(B)が、テトラエチルオルトシリケート、テトラメチルオルトシリケート、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、1,2-ビス(トリエトキシシリル)エタン及び1,2-ビス(トリメトキシシリル)エタンからなる群からから選択されるアルコキシシラン、より好ましくはテトラエチルオルトシリケートのゾル-ゲル法によって得ることができ、好ましくは、組成物(B)の前記シラノール末端ポリシロキサンプレポリマーが、アルコール及び水を含む溶媒の存在下、アルコキシシラン、好ましくは、アルキルトリオキシシラン、アルキルオルトシリケート又はビス(トリアルキルオキシシリル)アルカン、より好ましくはアルキルオルトシリケートを、少なくとも1種の酸と反応させることを含む方法によって得ることができる、請求項1~20のいずれかに記載の組成物。
- 方法が、少なくとも1種の酸、水及びアルコールを含む混合物にアルコキシシランを添加することを含み、好ましくはステップ(a)の反応混合物が、約15℃~約30℃、約18℃~約25℃、又は約20℃~約25℃の温度で、好ましくは約8~約120時間、約12~約96時間、約20~約60時間、又は約30~約50時間維持される、請求項21に記載の組成物。
- 酸がカルボン酸及び/又は鉱酸を含み、好ましくは前記酸がカルボン酸及び鉱酸を含み、好ましくは前記カルボン酸がC2-C6アルキルカルボン酸、好ましくは酢酸であり、並びに/又は前記鉱酸が、塩酸、硫酸、硝酸、臭化水素酸、フッ化水素酸及びリン酸からなる群から選択され、好ましくは前記鉱酸が塩酸である、請求項21又は22に記載の組成物。
- 酸が、好ましくはpHを約1.5~約5、好ましくは約1.8~約4.5、より好ましくは約2~約4の範囲に維持する量で存在し、好ましくは前記酸が酢酸及び塩酸を含む、請求項21~23のいずれかに記載の組成物。
- 帯電防止剤をシラノール末端ポリシロキサンプレポリマーに添加することをさらに含み、好ましくは、前記帯電防止剤が、請求項9に定義される通りである、請求項21~24のいずれかに記載の組成物。
- ステップ(ii)のアミノ官能性アルコキシシラン対組成物(B)のアルコキシシランのモル比が約1:4~約4:1、好ましくは約1:3~約3:1、より好ましくは約1:2~約1:3である、請求項11~25のいずれかに記載の組成物。
- 好ましくは触媒の存在下で、熱硬化性であり、より好ましくは、前記触媒が、ジブチルスズジラウレート(DBTDL)及びジブチルスズジアセテート(DBTDA)からなる群から選択される、請求項1~26のいずれかに記載の組成物。
- 請求項1~27のいずれかに記載の二成分硬化性組成物の組成物(A)及び組成物(B)を、任意にウレタン形成触媒とコンパウンディングすることを含む方法によって得ることができるポリウレタン-ポリシロキサンハイブリッドコーティング組成物(PUPSHCC)前駆体であって、好ましくは、前記コンパウンディングが、好ましくは脱気しながら、かき混ぜることによって、前記組成物(A)及び(B)並びに任意にウレタン形成触媒を合わせて、均質混合物を得ることを含み、より好ましくは、前記触媒が、ジブチルスズジラウレート(DBTDL)及びジブチルスズジアセテート(DBTDA)からなる群から選択される、前記ポリウレタン-ポリシロキサンハイブリッドコーティング組成物(PUPSHCC)前駆体。
- 約10wt%~約50wt、好ましくは、約20wt%~約40wt%、又は約30wt%の固形分含有量を有する、請求項28に記載のポリウレタン-ポリシロキサンハイブリッドコーティング組成物前駆体。
- 請求項28又は29に記載のポリウレタン-ポリシロキサンハイブリッドコーティング組成物前駆体から、溶媒の少なくとも一部、好ましくは、少なくとも前記溶媒の80wt%、少なくとも90wt%、少なくとも95wt%、又は98wt%を、好ましくは空気乾燥によって、除去すること、及びPUPSHCC前駆体を熱硬化に供することを含む方法によって得ることができるポリウレタン-ポリシロキサンハイブリッドコーティング組成物であって、好ましくは、前記熱硬化が、ポリウレタン-ポリシロキサンハイブリッドコーティング組成物前駆体を、約50℃~約82℃、約60℃~約82℃、又は約70℃~約82℃に加熱することを含む、前記ポリウレタン-ポリシロキサンハイブリッドコーティング組成物。
- 請求項1~27のいずれかに記載の二成分硬化性コーティング組成物を調製するための方法であって、
(1)請求項12~20のいずれかに定義される通りの方法に従って、(i)脂肪族ジイソシアネートをポリエステルジオールと反応させて、イソシアネート末端ポリエステルウレタンプレポリマーを形成するステップ;及び(ii)アミノ-アルコキシシランによりイソシアネート末端ポリエステルウレタンプレポリマーをシラン処理するステップを含む方法によって、アルコキシシラン末端ポリエステルウレタンプレポリマーを含む組成物(A)を調製するステップ;並びに
(2)請求項21~26のいずれかに定義される通りの方法に従って、アルコール及び水を含む溶媒の存在下、少なくとも1種の酸によるアルコキシシランのゾル-ゲル法によって、シラノール末端ポリシロキサンプレポリマー(B)を調製するステップ
を含む、前記方法。 - 基材用のコーティングとしての請求項1~30のいずれかに従って定義される通りの組成物の使用であって、好ましくは、前記基材が、航空機、宇宙航空機、海上船舶及び車両部品、好ましくは航空機部品、より好ましくは航空機透明材、最も好ましくは航空機ウィンドウ及び航空機ウィンドスクリーンからなる群から選択され、好ましくは、前記コーティングが、熱硬化に供されて、ポリシロキサンで架橋されたアルキルオキシシラン末端ポリエステルウレタンであるポリウレタン-ポリシロキサンハイブリッドコーティング組成物がもたらされる、前記使用。
- 請求項30に記載のポリウレタン-ポリシロキサンハイブリッドポリマーコーティング組成物を含む、基材であって、好ましくは、航空機、宇宙航空機、海上船舶又は車両部品であって、好ましくは、航空機部品、特に航空機透明材、より詳細には航空機ウィンドウ又はウィンドスクリーンである、前記基材。
- 請求項33に記載の基材を調製するための方法であって、請求項28又は29に記載のポリウレタン-ポリシロキサンハイブリッドコーティング組成物前駆体を、基材の表面に適用するステップ、溶媒の少なくとも一部、好ましくは、前記溶媒の少なくとも80wt%、少なくとも90wt%、少なくとも95wt%又は少なくとも98wt%を、前記ポリウレタン-ポリシロキサンハイブリッドコーティング組成物前駆体から、好ましくは空気乾燥によって、除去するステップ、並びに、好ましくは、約50℃~約82℃、約60℃~約82℃、又は約70℃~約82℃の温度に加熱することによって、前記コーティング組成物前駆体を熱硬化して、ポリウレタン-ポリシロキサンハイブリッドコーティング組成物でコーティングされた基材を提供するステップを含み、より好ましくは、前記基材が、航空機透明材、好ましくは航空機ウィンドウ又はウィンドシールドであり、前記基材の表面が、好ましくは、酸化インジウムスズ(ITO)層又はカーボンナノチューブ(CNT)層である電気伝導層、及び任意に前記導電層上にシリコンバインダー層を含み、その上に前記ポリウレタン-ポリシロキサンハイブリッドコーティング組成物前駆体が適用される、前記方法。
- 基材が、好ましくは航空機透明材、より好ましくは航空機ウィンドウ又は航空機ウィンドシールドである、請求項34に記載の方法によって得ることができる基材。
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