JP2024519049A - 重合性難燃剤 - Google Patents

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Abstract

本発明は、非ハロゲン系および非金属系の重合性難燃剤、これらの調製物、これらを含む組成物、およびこれらの使用に関する。これらの難燃剤は、他のエチレン性不飽和化合物と重合され、樹脂マトリックスに化学的に結合され、したがって最終製品からのそれらの移動を制限することができる。本発明の難燃剤はまた、従来のハロゲン系または金属系難燃剤よりも環境に優しい。【選択図】なし

Description

本発明は、非ハロゲン系および非金属系の重合性難燃剤、これらの調製物、これらを含む組成物、およびこれらの使用に関する。これらの難燃剤は、他のエチレン性不飽和化合物と重合され、樹脂マトリックスに化学的に結合され、したがって最終製品からのそれらの移動を制限することができる。本発明の難燃剤はまた、従来のハロゲン系または金属系難燃剤よりも環境に優しい。
電気および電子機器は日常生活の一部になってきており、多くの器具および電子機器が業務および個人的活動に使用されている。これらの機器は、より小さく、よりコンパクトで、より効率的になってきているが、より多くの熱および火災のリスクも発生する。このリスクは、コーティングおよび接着剤に難燃剤を組み込むことによって軽減することができる。難燃剤は、例えば、火炎の急速な消火を引き起こすことによって、または製品を火が付きにくいものにすることによって作用することができる。しかしながら、ほとんどの難燃剤は、環境および人間の生活に有害なハロゲンまたは金属に基づく。
また、ハロゲン系や金属系の難燃剤に代わるものとして、リン含有化合物も開発されている。例えば、米国特許第6,329,451号明細書は、表面被覆され安定化された赤リンを使用する難燃性プラスチック樹脂組成物を開示している。米国特許第6,822,025号明細書は、有機リン酸添加剤を含む難燃性樹脂組成物を開示している。米国特許第9,714,340号明細書は、有機リン酸添加剤を含む難燃性ポリフェニレンエーテル樹脂を開示している。
しかしながら、これらのリン含有難燃剤は、基本的には非反応性の添加剤であり、経時的に硬化生成物から移行および/または揮発し、難燃特性の低下を引き起こすおそれがある。したがって、少なくとも1つの(メタ)アクリレート基を含有するリン系難燃剤を提供することが望ましい。本発明の(メタ)アクリレート化難燃剤は、いずれかの相溶性の問題なしに、エチレン性不飽和化合物、例えば(メタ)アクリレートモノマーおよび/またはオリゴマーと好適に組み合わせることができ、UV、近UVおよび/または可視放射線などの放射線への曝露後に硬化ポリマーマトリックスに完全に一体化することができる。このような化合物は、難燃性を有し、抽出物の量が少ない放射線硬化性配合物の製造に特に有用である。さらに、これらの化合物の組み込みは、組成物の硬化や硬化生成物の最終的な特性を損なわない。
本発明の第1の目的は、重合性難燃剤であって、
-1つまたは2つの(メタ)アクリレート含有部分、
-2つ以上のリン原子を含む1つのリン含有部分、および
-場合により、1つ以上のウレタンまたはエステル結合
を含む、重合性難燃剤である。
本発明の別の目的は、少なくとも1種のリン含有化合物と、少なくとも1種の(メタ)アクリレート含有アルコールと、ジイソシアネート、ジイソシアネート誘導体、二酸、ジエステルおよび環状無水物から選択される少なくとも1種の化合物との反応生成物である重合性難燃剤を調整する方法である。特に、重合性難燃剤は、少なくとも1種のリン含有化合物と、少なくとも1種の(メタ)アクリレート含有アルコールと、少なくとも1種のジイソシアネートまたはジイソシアネート誘導体の反応生成物である。
本発明の別の目的は、
a)本発明による重合性難燃剤、または本発明の方法に従って調製された重合性難燃剤、
b)a)以外のエチレン性不飽和化合物
を含む、重合性組成物、である。
本発明の別の目的は、放射線硬化性組成物、特にUVまたはLED硬化性組成物における、本発明による重合性難燃剤または本発明の方法に従って調製された重合性難燃剤の使用である。
本発明の別の目的は、改善された難燃性および/または改善された耐熱性および/または低減された抽出物の量である硬化生成物を得るための、本発明による重合性難燃剤または本発明の方法に従って調製された重合性難燃剤の使用である。
本発明の別の目的は、特に基材は、セルロース材料、ウール、ファー、シルク、皮革、金属、天然および/または合成石材、セラミック、ガラス、レンガ、コンクリート、乾式壁、屋根板、アスファルト、ガラス繊維、鉱物ウール、熱可塑性材料、熱硬化性材料、ポリマー複合材料およびそれらの組み合わせである、本発明による重合性組成物が塗布された基材である。
難燃性グレードG0、G1、G2、G3、G4、およびG5を視覚的に評価し、各グレードG1からG5に対応するものを示す。 唯一のエチレン性不飽和化合物として重合性難燃剤PRO32403を用いて得られたフィルムが、良好な難燃性を有していたことを示す。 唯一のエチレン性不飽和化合物として重合性難燃剤PRO32351を用いて得られたフィルムが、良好な難燃性を有していたことを示す。 唯一のエチレン性不飽和化合物として重合性難燃剤PRO32362を用いて得られたフィルムが、良好な難燃性を有していたことを示す。
定義
本願において、「含む(comprise(s)a/an)」という用語は、「1つまたは複数を含む(comprise(s)one or more)」を意味する。
他に明記しない限り、化合物または組成物中の重量%は、それぞれ組成物の化合物の重量に基づいて表される。
本明細書で使用される場合、「難燃剤(flame retardant)」、「難燃剤(flame resistant)」、「耐熱剤(heat retardant)」および「耐熱性(heat resistant)」などの用語は、発火することなく火炎または熱に耐える能力を指す。
「アリール」という用語は、置換されていてもよい多価不飽和芳香族基を意味する。アリールは、単環(すなわちフェニル)または少なくとも1つの環が芳香族である2つ以上の環を含有し得る。アリールが2つ以上の環を含む場合、それらの環は、共有結合(例えば、ビフェニル)を介して縮合し、連結され得る。芳香族環は、1から2個のさらなる縮合環(すなわち、シクロアルキル、ヘテロシクロアルキルまたはヘテロアリール)を場合により含んでいてもよい。例としては、フェニル、ナフチル、ビフェニル、フェナントレニルおよびナフタセニルが挙げられる。
「アルキル」という用語は、式-C2n+1の一価の飽和脂環式炭化水素基を意味し、式中nは1から20である。アルキルは、直鎖または分岐鎖であり得る。C1-C12アルキルは、1から12個の炭素原子を有するアルキルを指す。アルキル基の例としては、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、tert-ブチル、ペンチル、ヘキシル、2-メチルブチル、2,2-ジメチルプロピル、n-ヘキシル、2-メチルペンチル、2,2-ジメチルブチル、n-ヘプチル、2-エチルヘキシルなどが挙げられる。
「ハロゲン」という用語は、Cl、Br、FおよびIから選択される原子を意味する。
「シクロアルキル」という用語は、環を含む一価の飽和脂環式炭化水素基を意味する。シクロアルキル基の例としては、シクロペンチル、シクロヘキシルおよびイソボルニルが挙げられる。
「ヘテロシクロアルキル」という用語は、O、NまたはSから選択されるヘテロ原子である少なくとも1つの環原子を有するシクロアルキルを意味する。
「アルコキシ」という用語は、式-O-アルキルの基を意味し、式中アルキルは上に定義される通りである。C1-C12アルコキシは、1から12個の炭素原子を有するアルコキシ基を指す。
「アリールオキシ」という用語は、式-O-アリールの基を意味し、式中アリールは上に定義される通りである。
「アルキルアリール」という用語は、アリール基によって置換されたアルキルを意味する。アルキルアリール基の例は、ベンジル(-CH-フェニル)である。
「アルキルアリールオキシ」という用語は、式-O-アルキルアリールの基を意味し、アルキルアリールは上に定義される通りである。
「ヘテロアリール」という用語は、O、NまたはSから選択されるヘテロ原子である少なくとも1つの環原子を有するアリールを意味する。
「リンカー」という用語は、複数価の基を意味する。リンカーは、化合物の少なくとも2つの部分、特に化合物の2から6つの部分を一緒に接続し得る。例えば、化合物の2つの部分を一緒に接続するリンカーは、二価のリンカーと呼ばれ、化合物の3つの部分を一緒に接続するリンカーは、三価のリンカーと呼ばれる...などである。「(a+1)価のリンカー」という用語は、a+1に等しい結合価を有するリンカー、すなわち化合物のa+1部分を一緒に接続するリンカーを意味する。
「炭化水素リンカー」という用語は、N、O、S、Siおよびそれらの混合物から選択される1つ以上のヘテロ原子によって場合により中断されていてもよい炭素骨格鎖を有するリンカーを意味する。炭化水素リンカーは、脂肪族、脂環式または芳香族であり得る。炭化水素リンカーは、飽和または不飽和であり得る。炭化水素リンカーは、場合により置換されていてもよい。
「脂肪族化合物」という用語または「脂肪族リンカー」という用語は、非芳香族である化合物、それぞれリンカーを意味する。これは、直鎖または分岐、飽和または不飽和、環状または非環式であってもよい。これは、例えばアルキル、ヒドロキシル、ハロゲン(Br、Cl、I)、カルボニル、アミン、カルボン酸、-C(=O)-OR’、-C(=O)-O-C(=O)-R’から選択される1つ以上の基で置換されていてもよく、各R’は独立してC1-C6アルキルである。それは、エーテル、エステル、アミド、ウレタン、尿素およびそれらの混合物から選択される1つまたは複数の結合を含み得る。
「脂環式化合物」または「脂環式リンカー」という用語は、非芳香族環を含む化合物、それぞれリンカーを意味する。非芳香族環は、環原子として炭素原子のみを有してもよく(すなわち、シクロヘキシル)、または環原子として炭素原子およびN、OおよびSから選択される1つ以上のヘテロ原子を含んでもよい(すなわち、ヘテロシクロアルキル)。それは、飽和または不飽和であり得る。これは、脂肪族化合物およびリンカーについて定義されるような1つまたはそれを超える基によって置換され得る。それは、脂肪族化合物およびリンカーについて定義されるような1つまたはそれを超える結合を含み得る。
「芳香族化合物」という用語または「芳香族リンカー」という用語は、芳香族環(すなわち、ヒュッケルの芳香族性規則を順守する環)を含む化合物、それぞれリンカーを意味する。芳香族環は、環原子として炭素原子のみを有してもよく(すなわち、フェニル)、または環原子として炭素原子およびN、OおよびSから選択される1つ以上のヘテロ原子を含んでもよい(すなわち、ヘテロアリール)。これは、脂肪族化合物およびリンカーについて定義されるような1つまたはそれを超える基によって置換され得る。それは、脂肪族化合物およびリンカーについて定義されるような1つまたはそれを超える結合を含み得る。芳香脂肪族化合物およびリンカー(すなわち、芳香族部分と脂肪族部分の両方を含む化合物およびリンカー)は、芳香族化合物およびリンカーに包含される。
「飽和」という用語は、いずれの二重または三重の炭素-炭素結合をも含まない化合物またはリンカーを意味する。
「不飽和」という用語は、二重または三重の炭素-炭素結合、特に二重の炭素-炭素結合を含む化合物またはリンカーを意味する。
「ポリオール」という用語は、少なくとも2つのヒドロキシル基を含む化合物を意味する。
「ポリエーテルポリオール」という用語または「ポリエーテルリンカー」という用語は、少なくとも2つのエーテル結合を含むポリオール、それぞれリンカーを意味する。
「ポリエステルポリオール」という用語または「ポリエステルリンカー」という用語は、少なくとも2つのエステル結合を含むポリオール、それぞれリンカーを意味する。
「ポリカーボネートポリオール」または「ポリカーボネートリンカー」という用語は、少なくとも2つの炭酸塩結合を含むポリオール、それぞれリンカーを意味する。
「ポリウレタンリンカー」という用語は、少なくとも2つのウレタン結合を含むリンカーを意味する。
「ポリオルガノシロキサンポリオール」または「ポリオルガノシロキサンリンカー」という用語は、少なくとも2つのオルガノシロキサン結合を含むポリオール、それぞれリンカーを意味する。オルガノシロキサンは、例えば、ジメチルシロキサン結合であってもよい。
「ポリカプロラクトンポリオール」という用語または「ポリカプロラクトンリンカー」という用語は、ε-カプロラクトンの開環重合から誘導される少なくとも2つの単位、特に少なくとも2つの-[(CH-C(=O)O]-単位を含むポリオール、それぞれリンカーを意味する。
「ポリブタジエンポリオール」という用語または「ポリブタジエンリンカー」という用語は、ブタジエンの重合から誘導される少なくとも2つの単位、特に-CH-CH=CH-CH-およびCH-CH(CH=CH)-から選択される少なくとも2つの単位を含むポリオール、それぞれリンカーを意味する。
「イソシアヌレートリンカー」という用語は、イソシアヌレート部分、特に式
[化5]
Figure 2024519049000001
の部分を含むリンカーを意味する。
「アルキレン」という用語は、式C2m+2(mは1から100であり得る)のアルカンから、リンカーの各結合点で1個の水素原子を除去することによって誘導されるリンカーを意味する。
「アルキレンオキシアルキレン」という用語は、1個の酸素原子によって中断されたアルキレンを意味する。適切なアルキレンオキシアルキレンの例は、エチレンオキシエチレン(-CH-CH-O-CH-CH-)、プロピレンオキシプロピレン(-CH-CH(CH)-O-CH-CH(CH)-または-CH(CH)-CH-O-CH(CH)-CH-)およびブチレンオキシブチレン(-CH-CH-CH-CH-O-CH-CH-CH-CH-)である。
「ポリ(アルキレンオキシアルキレン)」という用語は、2つ以上の酸素原子によって中断されたアルキレンを意味する。
「アルコキシル化化合物」または「アルコキシル化リンカー」という用語は、1つ以上のオキシアルキレン部分(-O-(CHR’’)a3-、式中、R’’はHまたはメチルであり、a3は1から10、好ましくは2から4である)、特にオキシエチレン(-O-CH-CH-)、オキシプロピレン(-O-CH-CH(CH)-または-O-CH(CH)-CH-)、オキシブチレン(-O-CH-CH-CH-CH-)およびそれらの組み合わせから選択される1つ以上のオキシアルキレン部分を含む化合物、それぞれリンカーを意味する。例えば、アルコキシル化化合物またはリンカーは、1から30個のオキシアルキレン部分を含有し得る。
「アリーレン」という用語は、リンカーの各結合点で1つの水素原子を除去することによってアレーンから誘導されるリンカーを意味する。
「アルキルアリーレン」という用語は、アルキレン部分およびアリーレン部分を含むリンカーを意味する。
「置換されていてもよい」という用語は、アルキル、シクロアルキル、アリール、ヘテロアリール、アルコキシ、アルキルアリール、ヒドロキシル、ハロゲン、ニトリル、アミン、アミド、カルボン酸、オキソ(=O)、-C(=O)-R’-C(=O)-OR’、-C(=O)NH-R’、-NH-C(=O)R’、-O-C(=O)-NH-R’、-NH-C(=O)-O-R’、-C(=O)-O-C(=O)-R’および-SO-NH-R’から選択される1つ以上の基によって置換されていてもよい化合物、基またはリンカーを意味し、各R’は、独立してアルキル、アリールおよびアルキルアリールから選択される置換されていてもよい基である。
本明細書で使用される場合、「化合物Xを実質的に含まない」組成物は、組成物の重量に基づいて、重量で、5%未満、2%未満、1%未満、0.5%未満、0.2%未満、0.1%未満、0.05%未満、0.02%未満、0.01%未満、またはさらに0%の化合物Xを含む組成物を意味する。
重合性難燃剤
(メタ)アクリレート含有部分
本発明の重合性難燃剤は、1つまたは2つの(メタ)アクリレート含有部分を含む。特に、本発明の重合性難燃剤は、同一であっても異なっていてもよい2つの(メタ)アクリレート含有部分を含む。各(メタ)アクリレート含有部分は、重合性難燃剤の一端に位置していてもよい。特に、重合性難燃剤は、2つの末端(メタ)アクリレート含有部分、すなわち、重合性難燃剤の両端に1つの(メタ)アクリレート含有部分を含んでもよい。
(メタ)アクリレート含有部分とは、下記の式に対応する(メタ)アクリレート基を少なくとも1つ含む部分を意味する、
Figure 2024519049000002
式中、RはHまたはメチルである。
各(メタ)アクリレート含有部分は、独立して、1から6個の(メタ)アクリレート基、特に1から3個の(メタ)アクリレート基、より詳細には1個の(メタ)アクリレート基を有し得る。
特に、重合性難燃剤の(メタ)アクリレート基のすべてが、1つまたは2つの(メタ)アクリレート含有部分に含まれる。したがって、リン含有部分は、いずれの(メタ)アクリレート基をも有さなくてもよい。
本発明の難燃剤の(メタ)アクリレート基の総数は、1から12、特に1から6、より詳細には1から4、さらにより詳細には1または2、より詳細には2であってもよい。
各(メタ)アクリレート含有部分は、独立して、式(Ia)
Figure 2024519049000003
式中
はHまたはメチルであり、
は、(a+1)価のリンカーであり、
aは1から6、特に1または2、より詳細には1である、
に対応する部分を含むことができる。
特に、各(メタ)アクリレート含有部分は、独立して、式(Ib)
Figure 2024519049000004
式中、R、Rおよびaは上に定義される通りである、
に対応する部分を含むことができる。
は、(a+1)価のリンカーである。特に、Rは、二価のリンカー(a=1)、三価のリンカー(a=2)、四価のリンカー(a=3)、五価のリンカー(a=4)、六価のリンカー(a=5)または七価のリンカー(a=6)であり得る。より詳細には、Rは、二価、三価または四価のリンカーであり得る。さらにより詳細には、Rは二価のリンカーであり得る。
は、脂肪族または芳香族炭化水素リンカー、ポリエーテルリンカー、ポリエステルリンカー、ポリカーボネートリンカー、ポリウレタンリンカー、ポリオルガノシロキサンリンカー、ポリカプロラクトンリンカー、ポリブタジエンリンカー、イソシアヌレートリンカー、およびそれらの組み合わせから選択される(a+1)価のリンカーであり得る。特に、Rは、脂肪族または芳香族炭化水素リンカー、ポリエーテルリンカー、ポリエステルリンカーおよびそれらの組み合わせから選択されてもよい。さらにより詳細には、Rは、アルキレン、アルコキシル化リンカーおよびポリエステルリンカーから選択されてもよい。
は、OH基を含まないポリオールPOHの残留物であり得る。適切なポリオールPOHの例は、エチレングリコール、1,2-または1,3-プロピレングリコール、1,2-、1,3-または1,4-ブチレングリコール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、1,8-オクタンジオール、1,9-ノナンジオール、1,10-デカンジオール、1,12-ドデカンジオール、2-メチル-1,3-プロパンジオール、2,2-ジエチル-1,3-プロパンジオール、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、3,3-ジメチル-1,5-ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、2,4-ジエチル-1,5-ペンタンジオール、シクロヘキサンジオール、シクロヘキサン-1,4-ジメタノール、ノルボルネンジメタノール、ノルボルナンジメタノール、トリシクロデカンジメタノール、トリシクロデカンジメタノール、ビスフェノールA、B、FまたはS、水添ビスフェノールA、B、FまたはS、トリメチロールメタン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ジ(トリメチロールプロパン)、トリエチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ジ(ペンタエリスリトール)、グリセロール、ジ、トリまたはテトラグリセロール、ポリグリセロール、ジ、トリまたはテトラエチレングリコール、ジ、トリまたはテトラプロピレングリコール、ジ、トリまたはテトラブチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、ポリ(エチレングリコール-コ-プロピレングリコール)、糖アルコール、ジアンヒドロヘキシトール(すなわち、イソソルビド、イソマンニド、イソイジド)、トリス(2-ヒドロキシエチル)イソシアヌレート、ポリブタジエンポリオール、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリオルガノシロキサンポリオール、ポリカーボネートポリオールならびにそのアルコキシル化(例えば、エトキシル化および/またはプロポキシル化)誘導体および上記ポリオールの1つで開始されるε-カプロラクトンの開環重合によって得られる誘導体を含む。
は、OH基を有さないポリエステルポリオールの残留物に対応する二価、三価、四価、五価、六価または七価のポリエステルリンカーであり得る。ポリエステルポリオールは、1つ以上のポリヒドロキシル官能性化合物(特に、2から4個のヒドロキシ基を含むポリヒドロキシル官能性化合物)を、1つ以上のポリカルボン酸官能性化合物またはその誘導体(特に、ジカルボン酸および環状無水物)と反応させることによって得られる。ポリヒドロキシル官能性化合物およびポリカルボン酸官能性化合物はそれぞれ、直鎖、分枝鎖、脂環式または芳香族構造を有することができ、個別にまたは混合物として使用することができる。適切なポリヒドロキシル官能性化合物の例は、上でポリオールPOHについて定義されたものと同じである。適切なポリカルボン酸の例としては、アジピン酸、コハク酸、シュウ酸、マロン酸、ピメリン酸、スベリン酸、セバシン酸、ドデカン二酸、エイコサン二酸、シクロヘキサンジカルボン酸、ヘキサヒドロフタル酸、イタコン酸、フマル酸、マレイン酸などが挙げられる。フタル酸およびテレフタル酸などの芳香族二酸も利用することができる。適切な無水物の例としては、無水コハク酸、ヘキサヒドロフタル酸無水物、無水マレイン酸、無水フマル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、無水フタル酸が挙げられる。ポリカルボン酸の誘導体は、加水分解またはエステル交換によってポリカルボン酸の中で変換することができる化合物である。適切な例としては、マロン酸ジメチル、マロン酸ジエチル、ジメチルアジパート、グルタル酸ジメチルおよびコハク酸ジメチルが挙げられる。
は、以下の式(II)、
Figure 2024519049000005
式中
、R’、R、R’、RおよびR’は、独立して、Hまたはメチルであり、
は、H、アルキルおよびアルコキシから選択され、特に、Rは、アルキルであり、
c、c’およびc’’は独立して0から2であり、ただし、c、c’およびc’’のうちの少なくとも2つは0ではなく、特に、c、c’およびc’’はすべて1であるか、またはcは0であり、c’およびc’’は1であり、
d、d’およびd’’は、独立して2から4、特に2であり、
e、e’およびe’’は、独立して、0から10、特に1から6である、に対応する三価のリンカーであってもよい。
は、以下の式(III)に対応する三価のリンカーであってもよい
Figure 2024519049000006
式中
11、R12、R13、R14、R15およびR16は、独立して、Hまたはメチル、特にHであり、
l、mおよびnは独立して1から6、特に2である。
は、以下の式(IV)
Figure 2024519049000007
式中
、R’、R、R’、R10、R’10、R11およびR’11は、独立して、Hまたはメチルであり、
f、f’、f’’およびf’’’は独立して0から2であり、ただし、f、f’、f’’およびf’’’のうちの少なくとも3つは0ではなく、特にf、f’、f’’およびf’’’はすべて1であり、
g、g’、g’’およびg’’’は、独立して2から4、特に2であり、
h、h’、h’’およびh’’’は、独立して、0から10、特に1から6である、に対応する四価のリンカーであってもよい。
は、以下の式(V)
Figure 2024519049000008
式中
12、R’12、R13、R’13、R14、R’14、R15およびR’15は、独立して、Hまたはメチルであり、
i、i’、i’’およびi’’’は、独立して2から4、特に2であり、
j、j’、j’’およびj’’’は、独立して、0から10、特に1から6である、に対応する四価のリンカーであってもよい。
は、以下の式(VI)
Figure 2024519049000009
式中
16、R’16、R17、R’17、R18、R’18、R19、R’19、R20、R’20、R21およびR’21は、独立して、Hまたはメチルであり、
k、k’、k’’、k’’’、k*およびk**は、独立して、2から4、特に2であり、
l、l’、l’’、l’’’、l*およびl**は、独立して、0から10、特に1から6である、に対応する六価のリンカーであってもよい。
は、式(VII)から(XI)、
-(CR22R’22-(VII)
-[(CR23R’23-O]-(CR23R’23-(VIII)
-[(CR24R’24-O]-(CR25R’25-[O-(CR26R’26p’q’-(IX)
-[(CR27R’27-C(=O)O]-(CR28R’28-*(X)
-[(CR29R’29-O-C(=O)-(CR30R’30-C(=O)-O]-(CR29R’29-(XI)
式中
22、R’22、R25、R’25、R29、R’29、R30およびR’30は、独立して、Hまたはアルキルであり、
23、R’23、R24、R’24、R26、R’26、R27、R’27、R28およびR’28は、独立して、Hまたはメチルであり、
mは2から20であり、
n、pおよびp’は独立して2から4であり、
oは、1から20であり、
qおよびq’は独立して0から20であり、ただし、qおよびq’の少なくとも一方は0ではない、
rは2から20であり、
sは3から12であり、
tは1から20であり、
uは2から8であり、
vは2から20であり、
wは2から30であり、
xは1から20であり、
記号*は(メタ)アクリレート基との結合点を示す、の1つから選択される二価のリンカーであってもよい。
特に、Rは、1,2-エタンジイル、1,2-または1,3-プロパンジイル、1,2-、1,3-または1,4-ブタンジイル、1,5-ペンタンジイル、1,6-ヘキサンジイル、1,8-オクタンジイル、1,9-ノナンジイル、1,10-デカンジイル、1,12-デカンジイル、2-メチル-1,3-プロパンジイル、2,2-ジエチル-1,3-プロパンジイル、3-メチル-1,5-ペンタンジイル、3,3-ジメチル-1,5-ペンタンジイル、2,2-ジメチル-1,3-プロパンジイル、2,4-ジエチル-1,5-ペンタンジイルなどのアルキレン;前述のアルキレンのアルコキシル化(特にエトキシル化および/またはプロポキシル化)誘導体;上記アルキレンのエステル化(特にε-カプロラクトンなどのラクトンの開環重合による)誘導体;ジ-、トリ-またはテトラエチレングリコール、ジ-、トリ-またはテトラプロピレングリコール、ジ-、トリ-またはテトラブチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリブチレングリコール、ポリ(エチレングリコール-コ-プロピレングリコール)などのOH基を有しないジ-、トリ-、テトラ-またはポリオキシアルキレンの残留物;およびOH基を含まないポリエステルポリオールの残留物から選択される二価のリンカーであり得る。
特に好ましい実施形態では、Rは、上に定義される式(VII)、(VIII)または(X)の1つから選択される二価のリンカーである。
リン含有部分
重合性難燃剤は、1つのリン含有部分を含む。特に、重合性難燃剤は、リン含有部分を1つのみ含む。
リン含有部分とは、リン原子を含む部分を意味する。
リン含有部分は、2個以上のリン原子を含む。特に、リン含有部分は2つ以上のリン含有単位を含み、各単位はリン原子を含む。リン含有単位は、同一であっても異なっていてもよい。
特に、重合性難燃剤のリン原子は、すべてリン含有部分に含まれている。
各リン含有単位は、独立して、ホスフェート部分、ホスホネート部分またはホスフィネート部分を含み得る。
ホスフェート部分とは、ホスフェート基を含む部分を意味する。ホスフェート基は、4個の酸素原子に結合したリン原子を含み、リン原子および酸素原子は、1個のP=O二重結合および3個のP-O単結合で互いに結合している。
ホスホネート部分とは、ホスホネート基を含む部分を意味する。ホスホネート基は、3個の酸素原子および1個の炭素原子に結合したリン原子を含み、リン原子、酸素原子および炭素原子は、1個のP=O二重結合、2個のP-O単結合および1個のP-C単結合で互いに結合している。
ホスフィネート部分とは、ホスフィネート基を含む部分を意味する。ホスフィネート基は、2個の酸素原子および2個の炭素原子に結合したリン原子を含み、リン原子、酸素原子および炭素原子は、1個のP=O二重結合、2個のP-O単結合および2個のP-C単結合で互いに結合している。
特に、各リン含有単位は、独立してホスフェート部分またはホスホネート部分を含み得る。より詳細には、各リン含有単位は、以下の式(XII)、
Figure 2024519049000010
式中、R31は、OH、アルキル、アルコキシ、アリール、アリールオキシ、アルキルアリールまたはアルキルアリールオキシ、好ましくはアルキルまたはアルコキシである、に対応するホスフェート部分またはホスホネート部分を独立して含み得る。
31がOH、アルコキシ、アリールオキシまたはアルキルアリールオキシである場合、式(XII)の部分はホスフェート部分である。R31がアルキル、アリールまたはアルキルアリールである場合、式(XII)の部分はホスホネート部分である。
特に、R31は、OH、C1-C12アルキル、C1-C12アルコキシ、置換されていてもよいフェニル、フェニルオキシ、ベンジルまたはベンジルオキシであり得る。より詳細には、R31は、C1-C4アルキルまたはC1-C4アルコキシであり得る。
リン含有部分のリン含有単位は、二価のリンカーによって互いに連結されていてもよい。前記二価のリンカーは、好ましくは少なくとも1個の炭素原子を含む。
特に、リン含有部分は、式(XIII)、
Figure 2024519049000011
式中
各R31は独立して、式(XII)について上で定義した通りであり、
各R32は独立して二価のリンカーであり、
yは、1から50、好ましくは1から10である、で表される部分を含んでもよい。
32は、置換されていてもよいアルキレン、置換されていてもよいアルキレンオキシアルキレン、置換されていてもよいポリ(アルキレンオキシアルキレン)、置換されていてもよいアリーレン、置換されていてもよいアルキルアリーレン、好ましくはアルキレン、アルキレンオキシアルキレンまたはポリ(アルキレンオキシアルキレン)から選択される二価のリンカーであり得る。
特に、R32は、1つ以上のフェニル基で置換されていてもよいC1-C10アルキレン、1つ以上のフェニル基で置換されていてもよいC4-C20アルキレンオキシアルキレン、1つ以上のフェニル基、フェニレン、ジフェニレンまたはC7-C20アルキルアリーレンで置換されていてもよいC6-C100ポリ(アルキレンオキシアルキレン)であってもよい。
より詳細には、R32は、式(XIV)から(XVIII)、
-(CR33R’33m’-(XVI)
-[(CR34R’34n’-O]o’-(CR34R’34n’-(XV)
-Ph-(XVI)
-(CR35R’35p’’-Ph-(CR36R’36q’’-(XVII)
-Ph-(CR37R’37r’’-Ph-(XVIII)
式中
各R33、R’33、R34およびR’34は、独立して、H、アルキルおよびフェニルから選択され、
各R35、R’35、R36、R’36、R37およびR’37は、Hおよびアルキルから独立して選択され、
Phは、置換されていてもよいフェニレンであり、
m’は1から10であり、
n’は2から4であり、
o’は1から50であり、
p’’およびq’’は独立して0から10であり、ただし、p’’およびq’’の少なくとも一方は0ではなく、
r’’は、0から10である、の1つから選択され得る。
さらにより詳細には、R32は、上で定義した式(XIV)または(XV)に対応する。
リン含有部分は、上で定義した式(XIII)の部分およびオキシアルキレン単位を含み得る。特に、リン含有部分は、以下の式(XIX)、
Figure 2024519049000012
式中
各R31は独立して、式(XII)について上で定義した通りであり、
各R32は独立して、式(XIII)について上で定義した通りであり、
各R33およびR’33は独立してアルキレン、好ましくはC2-C4アルキレンであり、
yは、式(XIII)について上で定義した通りであり、
zおよびz’は独立して0から20であり、ただし、zおよびz’の少なくとも一方は0ではなく、好ましくはzおよびz’は独立して1から20である、により表される部分を含み得る。
ウレタンおよびエステル結合
本発明の重合性難燃剤は、場合により、1つ以上のウレタン(-NH-C(=O)-O-または-O-C(=O)-NH-)またはエステル(-C(=O)-O-または-O-C(=O)-)結合を含んでもよい。
任意のエステル結合は、(メタ)アクリレート含有部分に含まれる(メタ)アクリレート基とは異なる。
ウレタンおよびエステル結合中の原子は、一部が(メタ)アクリル含有部分またはリン含有部分に含まれ、一部がリンカーに含まれていてもよい。
本発明の重合性難燃剤は、(メタ)アクリレート含有部分をリン含有部分に接続する少なくとも1つのリンカーLを含み得る。したがって、リンカーは、(メタ)アクリレート含有部分とリン含有部分との間に配置され得る。
本発明の重合性難燃剤は、2つのリンカーLを含むことができ、各リンカーLは、(メタ)アクリレート含有部分をリン含有部分の一端に接続する。
リンカーLは、以下の式(XX)または(XXI)、
Figure 2024519049000013
式中
は、脂肪族リンカー、脂環式リンカー、芳香族リンカーおよび芳香脂肪族リンカーから選択され、
は、脂肪族リンカー、脂環式リンカー、芳香族リンカーおよび芳香脂肪族リンカーから選択される、の1つに対応する結合またはリンカーであってもよい。
特に、リンカーLは式(XX)に対応し得る。
は、NCO基を含まない式OCN-L-NCOのジイソシアネートの残留物、またはその誘導体であり得る。特に、式OCN-L-NCOのジイソシアネートは、脂肪族ジイソシアネート、脂環式ジイソシアネート、芳香族ジイソシアネート、芳香脂肪族ジイソシアネートまたはそれらの誘導体から選択されてもよい。
ジイソシアネート誘導体は、ジイソシアネートをin situで生成することができる化合物、例えば、加熱などの特定の条件下でブロックされていなくてもよい(すなわち、遊離NCO基になる)ブロックされたNCO基を有するジイソシアネートであってもよい。ジイソシアネート誘導体は、オリゴマー化ジイソシアネート(すなわち、ダイマー、三量体、四量体、五量体、六量体またはそれ以上のオリゴマー)であっても、変性ジイソシアネート(すなわち、アロファネート、イソシアヌレート、ウレトジオン、ビウレットまたはイミノオキサジアジンジオン構造を有する)であってもよい。
適切なジイソシアナートの例は、2,4-および2,6-トルエンジイソシアネート(TDI)、イソホロンジイソシアネート(IPDI-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イソシアネートに対応)、テトラメチレンジイソシアネート、ペンタメチレンジイソシアネート(PDI)、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート(TMDI)、2,2’-、2,4’-および4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、2,2’-、2,4’-および4,4’-ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(H12MDI)、3,3’-ジメチル-4,4’-ビフェニルジイソシアネート、1,4-ベンゼンジイソシアネート、1,5-ナフタレンジイソシアネート(NDI)、1,3-および1,4-シクロヘキサンジイソシアネート、1-メチル-2,4-ジイソシアナトシクロヘキサン、1-メチル-2,6-ジイソシアナトシクロヘキサン、ドデカンジイソシアネート、m-テトラメチレンキシリレンジイソシアネート、4,6-キシリレンジイソシアネートおよび上述のジイソシアネートの誘導体(特に、そのダイマー、その三量体、およびアロファネート、イソシアヌレート、ウレトジオン、ビウレットまたはイミノオキサジアジンジオン構造を有する上述のジイソシアネートの修飾型)を含む。
一実施形態では、式OCN-L-NCOのジイソシアネートまたはその誘導体は、脂肪族ジイソシアネート、脂環式ジイソシアネートまたはその誘導体、特に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またはヘキサメチレンジイソシアネート三量体、より詳細には、イソホロンジイソシアネートであり得る。
は、COOR38基を有さない、式R38OOC-L-COOR38の二酸またはジエステルの残留物の残留物であり得、式中、R38はHまたはアルキルである。あるいは、Lは、-C(=O)-O-C(=O)-基と環を形成する環状無水物の部分に対応し得る。
特に、式R38OOC-L-COOR38の二酸またはジエステルは、脂肪族二酸またはジエステル、脂環式二酸またはジエステル、芳香族二酸またはジエステルおよび芳香脂肪族二酸またはジエステル、より詳細には、脂肪族二酸またはジエステル、さらにより詳細には、飽和または不飽和脂肪族二酸またはジエステルであってもよい。
飽和脂肪族二酸の例としては、マロン酸、コハク酸、2-メチルコハク酸、2,2-ジメチルコハク酸、グルタル酸、3,3-ジエチルグルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカン二酸が挙げられる。
不飽和脂肪族二酸の例としては、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸、グルタコン酸およびムコン酸が挙げられる。
飽和脂環式二酸の例は、シクロヘキサンジカルボン酸である。
芳香族二酸の例は、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレンジカルボン酸および2,5-フランジカルボン酸である。
ジエステルの適切な例は、上述の二酸のアルキルエステル、特に上述の二酸のメチルおよび/またはエチルエステル、より詳細にはマロン酸ジメチル、マロン酸ジエチル、アジピン酸ジメチル、グルタル酸ジメチル、コハク酸ジメチルである。
適切な環状無水物の例としては、無水コハク酸、無水マレイン酸、無水フマル酸、無水フタル酸、ヘキサヒドロフタル酸無水物およびテトラヒドロ無水フタル酸が挙げられる。
構造
本発明の重合性難燃剤は、式(XXII)から(XXV)、
Y-PHOS-ACR(XXII)
ACR-PHOS-ACR(XXIII)
Y-PHOS-L-ACR(XXIV)
ACR-L-PHOS-L-ACR(XXV)
式中
ACRは、上で定義した(メタ)アクリレート含有部分であり、
PHOSは、上で定義したリン含有部分であり、
Lは、上で定義したリンカーであり、
Yは末端基である、の構造の1つに対応し得る。
Yは、特に重合性難燃剤が1つの(メタ)アクリレート含有部分のみを有する場合、リン含有部分の一端に存在する末端基であってもよい。
Yは、H、アルキルおよびアリールから選択されてもよい。特に、YはHまたはアルキルである。
重合性難燃剤の好ましい構造は、式(XXIII)、(XXIV)または(XXV)によるものである。式(XXXIII)または(XXV)の構造が特に好ましい。式(XXV)の構造がより特に好ましい。
特に、本発明の重合性難燃剤は、式(XXVI)から(XXIX)、
Figure 2024519049000014
(XXVI)
Figure 2024519049000015
(XXVII)
Figure 2024519049000016
(XXVIII)
Figure 2024519049000017
(XXIX)
式中
、R31、R32、R33、R’33、L、Y、a、y、zおよびz’は上に定義される通りである、の構造の1つに対応するものであり得る。
重合性難燃剤の好ましい構造は、式(XXVIII)または(XXIX)によるものである。式(XXIX)の構造が特に好ましい。
特に、本発明の重合性難燃剤は、式(XXVIII)または(XXIX)の構造、より詳細には式(XXIX)の構造に相当し得、式中、
はHまたはメチルであり、
は、二価のリンカーであり、特に上に定義される式(VII)から(XI)の1つから選択され、
各R31は、独立して、OH、アルキル、アルコキシ、アリール、アリールオキシ、アルキルアリールまたはアルキルアリールオキシ、特にC1-C4アルキルまたはC1-C4アルコキシであり、
各R32は、独立して、アルキレン、アルキレンオキシアルキレン、ポリ(アルキレンオキシアルキレン)、アリーレンまたはアルキルアリーレンであり、特に上に定義される式(XIV)から(XVIII)の1つにより、
各R33およびR’33は独立してアルキレン、特にC2-C4アルキレンであり、
Lは、上で定義した式(XX)または(XXI)に対応するリンカーであり、特に、Lは式(XX)のリンカーであり、
Yは、Hまたはアルキルであり、
aは1から6で、特に1または2であり、
yは1から50、特に1から10であり、
zおよびz’は独立して0から20であり、ただし、zおよびz’の少なくとも一方は0ではなく、特に、zおよびz’は独立して1から20である。
本発明の重合性難燃剤は、後述する方法に従って調製することができる。
重合性難燃剤の調製方法
本発明の重合性難燃剤は、少なくとも1種のリン含有化合物と、少なくとも1種の(メタ)アクリレート含有化合物と、場合により少なくとも1種のOH反応性化合物との反応生成物であってもよい。
リン含有化合物は、リン含有アルコールであってもよい。特に、リン含有化合物は、1個のOH基を含有するリン含有モノアルコールであってもよく、2個のOH基を含有するリン含有ジオールであってもよい。リン含有化合物は、式(XXX)
Figure 2024519049000018
(XXX)
31、R32、R33、R’33、y、zおよびz’は上に定義される通りであり、
YおよびY’は、H、アルキルおよびアリールから独立して選択され、ただし、YおよびY’の少なくとも1つはHである、に対応し得る。
(メタ)アクリレート含有化合物は、(メタ)アクリル酸であってもよいし、(メタ)アクリレート含有アルコールであってもよい。(メタ)アクリレート含有化合物は、式(XXXI)または(XXXII)
Figure 2024519049000019
式中、R、Rおよびaは上に定義される通りである、に対応し得る。
OH反応性化合物は、ジイソシアネート、ジイソシアネート誘導体、二酸、ジエステルおよび環状無水物から選択されてもよい。OH反応性化合物は、式(XXXIII)に対応するジイソシアネートまたはその誘導体、式(XXXIV)に対応する二酸またはジエステル、および式(XXXV)、に対応する環状無水物から選択することができ、
OCN-L-NCO(XXXIII)
34OOC-L-COOR34(XXXIV)
Figure 2024519049000020
式中、LおよびLは上に定義される通りであり、
34およびR’34は、独立して、Hまたはアルキルである。
適切なジイソシアネート、ジイソシアネート誘導体、二酸、ジエステルおよび環状無水物の例は、上記の通りである。
第1の実施形態において、本発明の重合性難燃剤は、少なくとも1種のリン含有アルコールと(メタ)アクリル酸との反応生成物であってもよい。第1の実施形態のプロセスで得られる重合性化合物は、上で定義した式(XXII)、(XXIII)、(XXVI)または(XXVII)の構造に対応し得る。
第2の実施形態において、本発明の重合性難燃剤は、少なくとも1種のリン含有アルコールと、少なくとも1種の(メタ)アクリレート含有アルコールと、ジイソシアネート、ジイソシアネート誘導体、二酸、ジエステルおよび環状無水物から選択される少なくとも1種のOH反応性化合物との反応生成物であってもよい。第2の実施形態のプロセスで得られる重合性化合物は、上で定義した式(XXIV)、(XXV)、(XXVIII)または(XXIX)の構造に対応し得る。
第2の実施形態のプロセスは、異なる成分を1つまたは複数の工程で反応させることによって実施することができる。第1の代替形態では、プロセスは、少なくとも1つのOH反応性化合物、少なくとも1つのリン含有アルコールおよび少なくとも1つの(メタ)アクリレート含有アルコールをすべて一緒に混合および反応させることを含む。第2の代替形態では、プロセスは、以下の連続する工程を含む:少なくとも1つのOH反応性化合物を少なくとも1つのリン含有アルコールと反応させ、次いで、得られた生成物に少なくとも1つの(メタ)アクリレート含有アルコールを添加する。第3の代替形態では、プロセスは、以下の連続する工程を含む:少なくとも1つのOH反応性化合物を少なくとも1つの(メタ)アクリレート含有アルコールと反応させ、次いで、得られた生成物に少なくとも1つのリン含有アルコールを添加する。
モル比R/OHは、0.95以上1.05以下であってもよい。モル比R/OHは、OH反応性化合物のOH反応性基と、リン含有アルコールおよび(メタ)アクリレート含有アルコールのOH基とのモル比に相当する。
このプロセスは、触媒の存在下で行われ得る。触媒は、Sn、Ti、Zn、Zr、Ba、Bi、Co、Pb、Mnに基づく化合物、好ましくはSn、Bi、Zn、Ti、Zrに基づく化合物から選択されてもよい。
より詳細には、触媒は、以下から選択され得る、
-オクタン酸第一スズ、シュウ酸第一スズ、ステアリン酸第一スズ、ナフテン酸第一スズまたは塩化第一スズ二水和物などの無機スズ化合物;
-有機スズ化合物、例えばジブチルスズ(DBT)化合物、特にDBTビス-O-フェニルフェナート、DBTビス-(2,3-ジヒドロキシプロピルメルカプチド)、DBTビス-(2-ヒドロキシエチルメルカプチド)、DBTビス-(4-ヒドロキシフェニルメルカプチド)、ジオクチルスズビス-(2-ヒドロキシエチルメルカプチド)、ジオクチルスズビス-(4-ヒドロキシブチルメルカプチド)、DBTビス-(4-ヒドロキシフェニルアセテート)、DBTビス-[3-(4-ヒドロキシフェニル)プロピオナテル(propionatel)、DBT S,S-ジブチルチオカーボネート、DBTジアセテート、DBTジケタノエート、DBTジラウレート、DBTジラウリルメルカプチドまたはDBTマレナート;ジオクチルスズ(DOT)化合物、特にDOTビス-(4-ヒドロキシフェニルアセテート)、DOTビス-(3-ヒドロキシブチレート)、DOTジアセテート、DOTジ(エチルヘキサノエート)、DOTジチオグリコレート、DOTジラウレート、DOTジケタノエート、DOTジカルボキシレートまたはDOTスタンノキサン;ジメチルスズ(DMT)化合物、トリブチルスズ(TBT)化合物、トリメチルスズ(TMT)化合物、トリフェニルスズ(TPhT)化合物、テトラブチルスズ(TeBT)化合物、トリシクロヘキシルスズ(TCyHT)化合物、トリオクチルスズ(TOT)化合物、トリプロピルスズ(TPT)化合物、モノブチルスズ(MBT)化合物またはモノオクチルスズ(MOT)化合物;
-ビスマス化合物、例えば、ビスマスカルボキシレート、ネオデカン酸ビスマス、スズ酸ビスマスまたはステアリン酸ビスマス;
-酢酸亜鉛、アセチルアセト酸亜鉛、ネオデカン酸亜鉛、オクタン酸亜鉛またはシュウ酸亜鉛などの亜鉛化合物;
-チタン化合物、例えばチタンアセチルアセトン錯体、チタンエチルアセトアセトネート錯体、チタンテトラブタノレートまたはチタントリエタノール;
-ジルコニウム化合物、例えば、ジルコニウムエチルアセトアセトネート錯体またはオクタン酸ジルコニウム;
-触媒として適したいくつかの追加の有機金属化合物、例えば、オクタン酸カリウム、ネオデカン酸カリウム、アミン錯体、オレイン酸銅、ナフテン酸銅、オクタン酸セリウム、アセト酢酸鉄、スズ酸鉛、ステアリン酸鉛、窒化バリウム。
重合性組成物
本発明の重合性組成物は、成分a)と呼ばれる重合性難燃剤を含む。本発明の重合性組成物は、成分b)と呼ばれるa)以外のエチレン性不飽和化合物をさらに含む。
本発明の重合性組成物は、
-成分a)の10から95%、20から90%、30から85%、40から80%、50から75%または60から70%;
-成分b)の5から90%、10から80%、15から70%、20から60%、25から50%または30から40%;
%は、成分a)およびb)の総重量に基づく重量%である。
本発明の重合性組成物は、
-光開始剤、
-アミン相乗剤、
-成分a)以外の難燃剤、
-添加剤、
-溶媒
から選択される1つ以上の化合物をさらに含み得る。
エチレン性不飽和化合物
本発明の重合性組成物は、エチレン性不飽和化合物を含む。本発明の重合性組成物は、エチレン性不飽和化合物の混合物を含んでもよい。
本明細書で使用される場合、「エチレン性不飽和化合物」という用語は、重合性炭素-炭素二重結合を含む化合物を意味する。重合性炭素-炭素二重結合は、重合反応において他の炭素-炭素二重結合と反応し得る炭素-炭素二重結合である。重合性炭素-炭素二重結合は、一般に、アクリレート(シアノアクリレートを含む)、メタクリレート、アクリルアミド、メタクリルアミド、スチレン、マレエート、フマレート、イタコネート、アリル、プロペニル、ビニルおよびそれらの組み合わせから選択される基に含まれ、好ましくはアクリレート、メタクリレートおよびビニルから選択され、より好ましくはアクリレートおよびメタクリレートから選択される。フェニル環の炭素-炭素二重結合は、重合性炭素-炭素二重結合と見なされない。
一実施形態において、エチレン性不飽和化合物は、(メタ)アクリレート官能化モノマー、(メタ)アクリレート官能化オリゴマー、アミン変性アクリレートおよびこれらの混合物から選択されてもよい。特に、エチレン性不飽和化合物は、(メタ)アクリレート官能化モノマーを含む。
重合性組成物中のエチレン性不飽和化合物((メタ)アクリレート官能化モノマー、(メタ)アクリレート官能化オリゴマーおよびアミン変性アクリレートを含む)の総量は、組成物の重量に基づいて、1から99%、2から90%、5から80%、10から70%、15から60%、20から50%、25から45%または30から40%であり得る。特に、重合性組成物は、組成物の重量に基づいて50から99%、50から95%、50から90%、50から85%、50から80%または50から75%のエチレン性不飽和化合物を含み得る。あるいは、重合性組成物は、組成物の重量に基づいて、重量の1から50%、5から50%、10から50%、15から50%、20から50%、25から50%または30から50%のエチレン性不飽和化合物を含んでもよい。
本明細書で使用される場合、「(メタ)アクリレート官能化モノマー」という用語は、(メタ)アクリレート基、特にアクリレート基を含むモノマーを意味する。「(メタ)アクリレート官能化オリゴマー」という用語は、(メタ)アクリレート基、特にアクリレート基を含むオリゴマーを意味する。「(メタ)アクリレート基」という用語は、アクリレート基(-O-CO-CH=CH)およびメタクリレート基(-O-CO-C(CH)=CH)を包含する。
エチレン性不飽和化合物は、(メタ)アクリレート官能化モノマーを含み得る。エチレン性不飽和化合物は、(メタ)アクリレート官能化モノマーの混合物を含み得る。
(メタ)アクリレート官能化モノマーは、600g/mol未満、特に100から550g/mol、より詳細には200から500g/molの分子量を有し得る。
(メタ)アクリレート官能化モノマーは、1から6個の(メタ)アクリレート基、特に1から4個の(メタ)アクリレート基を有し得る。
(メタ)アクリレート官能化モノマーは、異なる官能性を有する(メタ)アクリレート官能化モノマーの混合物を含み得る。例えば、(メタ)アクリレート官能化モノマーは、1分子当たり単一のアクリレート基またはメタクリレート基を含有する(メタ)アクリレート官能化モノマー(本明細書では「モノ(メタ)アクリレート官能化化合物」と呼ばれる)と、1分子当たり2個以上、好ましくは2個または3個のアクリレート基および/またはメタクリレート基を含有する(メタ)アクリレート官能化モノマーとの混合物を含み得る。
(メタ)アクリレート官能化モノマーは、モノ(メタ)アクリレート官能化モノマーを含み得る。モノ(メタ)アクリレート官能化モノマーは、反応性希釈剤として有利に機能し、本発明の組成物の粘度を低下させることができる。
適切なモノ(メタ)アクリレート官能化モノマーの例としては、限定されないが、脂肪族アルコールのモノ-(メタ)アクリレートエステル(脂肪族アルコールは、直鎖、分岐または脂環式であってもよく、モノアルコール、ジアルコールまたはポリアルコールであってもよく、ただし、1つのヒドロキシル基のみが(メタ)アクリル酸でエステル化されている);芳香族アルコールのモノ-(メタ)アクリレートエステル(例えばフェノール、例えばアルキル化フェノール);アルキルアリールアルコールのモノ-(メタ)アクリレートエステル(ベンジルアルコールなど);ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、ポリエチレングリコールおよびポリプロピレングリコールなどのオリゴマーおよびポリマーグリコールのモノ(メタ)アクリレートエステル);グリコールおよびオリゴグリコールのモノアルキルエーテルのモノ-(メタ)アクリレートエステル;アルコキシル化(例えば、エトキシル化および/またはプロポキシル化)脂肪族アルコールのモノ-(メタ)アクリレートエステル(脂肪族アルコールは、直鎖、分岐または脂環式であってもよく、モノアルコール、ジアルコールまたはポリアルコールであってもよく、ただし、アルコキシル化脂肪族アルコールの1つのヒドロキシル基のみが(メタ)アクリル酸でエステル化されている);アルコキシル化(例えば、エトキシル化および/またはプロポキシル化)芳香族アルコールのモノ-(メタ)アクリレートエステル(アルコキシル化フェノールなど);カプロラクトンモノ(メタ)アクリレート;などが挙げられる。
以下の化合物は、本発明の重合性組成物での使用に適したモノ(メタ)アクリレート官能化モノマーの具体例である:メチル(メタ)アクリレート;エチル(メタ)アクリレート;n-プロピル(メタ)アクリレート;n-ブチル(メタ)アクリレート;イソブチル(メタ)アクリレート;n-ヘキシル(メタ)アクリレート;2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート;n-オクチル(メタ)アクリレート;イソオクチル(メタ)アクリレート;n-デシル(メタ)アクリレート;n-ドデシル(メタ)アクリレート;トリデシル(メタ)アクリレート;テトラデシル(メタ)アクリレート;ヘキサデシル(メタ)アクリレート;2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート;2-および3-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート;2-メトキシエチル(メタ)アクリレート;2-エトキシエチル(メタ)アクリレート;2-および3-エトキシプロピル(メタ)アクリレート;テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート;アルコキシル化テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート;2-(2-エトキシエトキシ)エチル(メタ)アクリレート;シクロヘキシル(メタ)アクリレート;グリシジル(メタ)アクリレート;イソデシル(メタ)アクリレート;ラウリル(メタ)アクリレート;2-フェノキシエチル(メタ)アクリレート;アルコキシル化フェノール(メタ)アクリレート;アルコキシル化ノニルフェノール(メタ)アクリレート;環状トリメチロールプロパンホルマール(メタ)アクリレート;イソボルニル(メタ)アクリレート;トリシクロデカンメタノール(メタ)アクリレート;tert-ブチルシクロヘキサノール(メタ)アクリレート;トリメチルシクロヘキサノール(メタ)アクリレート;エチレングリコールフェニルエーテル(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールモノメチルエーテル(メタ)アクリレート;ジエチレングリコールモノエチルエーテル(メタ)アクリレート;ジエチレングリコールモノブチルエーテル(メタ)アクリレート;トリエチレングリコールモノエチルエーテル(メタ)アクリレート;エトキシル化ラウリル(メタ)アクリレート;メトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート;ヒドロキシルエチル-ブチルウレタン(メタ)アクリレート;3-(2-ヒドロキシアルキル)オキサゾリジノン(メタ)アクリレート;およびそれらの組み合わせ。
本発明の重合性組成物に使用するのに適したモノ(メタ)アクリレート官能化モノマーの好ましい例には、テトラヒドロフルフリルアクリレート、ドデシルメタクリレート、2-(2-エトキシエトキシ)エチルアクリレート、エチレングリコールフェニルエーテルアクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、メトキシポリエチレングリコールモノアクリレート、ラウリルアクリレート、アルコキシル化フェノールアクリレート、およびそれらの組み合わせが含まれる。
(メタ)アクリレート官能化モノマーは、1分子当たり2個以上の(メタ)アクリレート基、例えば1分子当たり2、3、4、5または6個の(メタ)アクリレート基を含有する(メタ)アクリレート官能化モノマーを含み得る。
1分子当たり2つ以上の(メタ)アクリレート基を含有する適切な(メタ)アクリレート官能化モノマーの例としては、多価アルコールのアクリレートおよびメタクリレートエステル(1分子当たり2個以上、例えば2から6個のヒドロキシル基を含有する有機化合物)が挙げられる。好適な多価アルコールの具体例としては、C2-20アルキレングリコール(炭素鎖が分岐していてもよい、C2-10アルキレン基を有するグリコールが好ましい場合がある;例えば、エチレングリコール、トリメチレングリコール、1,2-プロピレングリコール、1,2-ブタンジオール、1,3-ブタンジオール、2,3-ブタンジオール、テトラメチレングリコール(1,4-ブタンジオール)、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、1,8-オクタンジオール、1,9-ノナンジオール、1,12-ドデカンジオール、シクロヘキサン-1,4-ジメタノール、ビスフェノールおよび水素化ビスフェノールならびにアルコキシル化(例えば、エトキシル化および/またはプロポキシル化)それらの誘導体)、ジエチレングリコール、グリセリン、アルコキシル化グリセリン、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、トリメチロールプロパン、アルコキシル化トリメチロールプロパン、ジトリメチロールプロパン、アルコキシル化ジトリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、アルコキシル化ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、アルコキシル化ジペンタエリスリトール、シクロヘキサンジオール、アルコキシル化シクロヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール、アルコキシル化シクロヘキサンジメタノール、ノルボルネンジメタノール、アルコキシル化ノルボルネンジメタノール、ノルボルナンジメタノール、アルコキシル化ノルボルナンジメタノール、芳香族環を含有するポリオール、シクロヘキサン-1、4-ジメタノールエチレンオキシド付加物、ビス-フェノールエチレンオキシド付加物、水素化ビスフェノールエチレンオキシド付加物、ビスフェノールプロピレンオキシド付加物、水素化ビスフェノールプロピレンオキシド付加物、シクロヘキサン-1,4-ジメタノールプロピレンオキシド付加物、糖アルコールおよびアルコキシル化糖アルコールが挙げられる。そのような多価アルコールは、それらが分子あたり少なくとも2つの(メタ)アクリレート官能基を含有する限り、完全にまたは部分的にエステル化されてもよい((メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸無水物、(メタ)アクリロイルクロリドなどにより)。
1分子当たり2つ以上の(メタ)アクリレート基を含有する例示的な(メタ)アクリレート官能化モノマーは、エトキシル化ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート;トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート;エチレングリコールジ(メタ)アクリレート;テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート;ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート;1,4-ブタンジオールジアクリレート;1,4-ブタンジオールジメタクリレート;ジエチレングリコールジアクリレート;ジエチレングリコールジメタクリレート、1,6-ヘキサンジオールジアクリレート;1,6-ヘキサンジオールジメタクリレート;ネオペンチルグリコールジアクリレート;ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート;ポリエチレングリコール(600)ジメタクリレート(600はポリエチレングリコール部分のおおよその数平均分子量を指す);ポリエチレングリコール(200)ジアクリレート;1,12ドデカンジオールジメタクリレート;テトラエチレングリコールジアクリレート;トリエチレングリコールジアクリレート、1,3-ブチレングリコールジメタクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、ポリブタジエンジアクリレート;メチルペンタンジオールジアクリレート;ポリエチレングリコール(400)ジアクリレート;エトキシル化ビスフェノールAジメタクリレート;エトキシル化ビスフェノールAジメタクリレート;エトキシル化ビスフェノールAジアクリレート;シクロヘキサンジメタノールジメタクリレート;シクロヘキサンジメタノールジアクリレート;エトキシル化10ビスフェノールAジメタクリレート(「エトキシル化」に続く数字は、1分子当たりのオキシアルキレン部分の平均数である);ジプロピレングリコールジアクリレート;エトキシル化ビスフェノールAジメタクリレート;エトキシル化ビスフェノールAジメタクリレート;エトキシル化ビスフェノールAジメタクリレート;アルコキシル化ヘキサンジオールジアクリレート;アルコキシル化シクロヘキサンジメタノールジアクリレート;ドデカンジアクリレート;エトキシル化ビスフェノールAジアクリレート;エトキシル化10ビスフェノールAジアクリレート;ポリエチレングリコール(400)ジメタクリレート;ポリプロピレングリコール(400)ジメタクリレート;金属ジアクリレート;変性金属ジアクリレート;金属ジメタクリレート;ポリエチレングリコール(1000)ジメタクリレート;メタクリレート化ポリブタジエン;プロポキシ化ネオペンチルグリコールジアクリレート;エトキシル化30ビスフェノールAジメタクリレート;エトキシル化30ビスフェノールAジアクリレート;アルコキシル化ネオペンチルグリコールジアクリレート;ポリエチレングリコールジメタクリレート;1,3-ブチレングリコールジアクリレート;エトキシル化ビスフェノールAジメタクリレート;ジプロピレングリコールジアクリレート;エトキシル化ビスフェノールAジアクリレート;ポリエチレングリコール(600)ジアクリレート;ポリエチレングリコール(1000)ジメタクリレート;トリシクロデカンジメタノールジアクリレート;プロポキシル化ネオペンチルグリコールジアクリレート、例えばプロポキシル化ネオペンチルグリコールジアクリレート;アルコキシル化脂肪族アルコールのジアクリレート;トリメチロールプロパントリメタクリレート;トリメチロールプロパントリアクリレート;トリス(2-ヒドロキシエチル)イソシアヌレートトリアクリレート;エトキシル化20トリメチロールプロパントリアクリレート;ペンタエリスリトールトリアクリレート;エトキシ化トリメチロールプロパントリアクリレート;プロポキシ化トリメチロールプロパントリアクリレート;エトキシル化トリメチロールプロパントリアクリレート;プロポキシ化トリメチロールプロパントリアクリレート;エトキシ化トリメチロールプロパントリアクリレート;アルコキシル化三官能性アクリレートエステル;三官能メタクリレートエステル;三官能アクリレートエステル;プロポキシ化グリセリルトリアクリレート;プロポキシ化5.5グリセリルトリアクリレート;エトキシ化15トリメチロールプロパントリアクリレート;三官能性リン酸エステル;三官能アクリル酸エステル;ペンタエリスリトールテトラアクリレート;ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート;エトキシル化ペンタエリスリトールテトラアクリレート;ペンタエリスリトールポリオキシエチレンテトラアクリレート;ジペンタエリスリトールペンタアクリレート;およびペンタアクリレートエステルを含み得る。
本発明の重合性組成物に使用するのに適した、分子あたり2つ以上の(メタ)アクリレート基を含有する(メタ)アクリレート官能化モノマーの好ましい例には、ポリ(エチレングリコール)ジ(メタ)アクリレート、エトキシル化ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ジ(トリメチロールプロパン)テトラアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、およびそれらの組み合わせが含まれる。ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートが特に好ましい。
重合性組成物中の(メタ)アクリレート官能化モノマーの総量は、組成物の重量に基づいて、重量で0から99.5%、1から99%、2から90%、5から80%、10から70%、15から60%、20から50%、25から45%または30から40%であり得る。特に、重合性組成物は、組成物の重量に基づいて、重量で50から99%、50から95%、50から90%、50から85%、50から80%または50から75%の(メタ)アクリレート官能化モノマーを含み得る。あるいは、重合性組成物は、組成物の重量に基づいて、重量で1から50%、5から50%、10から50%、15から50%、20から50%、25から50%または30から50%の(メタ)アクリレート官能化モノマーを含んでもよい。
エチレン性不飽和化合物は、(メタ)アクリレート官能化オリゴマーを含み得る。エチレン性不飽和化合物は、(メタ)アクリレート官能化オリゴマーの混合物を含み得る。
(メタ)アクリレート官能化オリゴマーは、他の属性の中でも、本発明の重合性組成物を使用して調製された硬化ポリマーの可撓性、強度および/または弾性率を高めるために選択され得る。
(メタ)アクリレート官能化オリゴマーは、1から18個の(メタ)アクリレート基、特に2から6個の(メタ)アクリレート基、より詳細には2、3、4、5または6個のアクリレート基を有し得る。
(メタ)アクリレート官能化オリゴマーは、600g/mol以上、特に800から15,000g/mol、より詳細には1,000から5,000g/molの数平均分子量を有し得る。
特に、(メタ)アクリレート官能化オリゴマーは、(メタ)アクリレート官能化ウレタンオリゴマー(「ウレタン(メタ)アクリレートオリゴマー」、「ポリウレタン(メタ)アクリレートオリゴマー」または「カルバメート(メタ)アクリレートオリゴマー」とも呼ばれることがある)、(メタ)アクリレート官能化エポキシオリゴマー(「エポキシ(メタ)アクリレートオリゴマー」と呼ばれることもある)、(メタ)アクリレート官能化ポリエーテルオリゴマー(「ポリエーテル(メタ)アクリレートオリゴマー」と呼ばれることもある)、(メタ)アクリレート官能化ポリジエンオリゴマー(「ポリジエン(メタ)アクリレートオリゴマー」と呼ばれることもある)、(メタ)アクリレート官能化ポリカーボネートオリゴマー(「ポリカーボネート(メタ)アクリレートオリゴマー」と呼ばれることもある)、(メタ)アクリレート官能化ポリエステルオリゴマー(「ポリエステル(メタ)アクリレートオリゴマー」と呼ばれることもある)、(メタ)アクリレート官能化アクリルオリゴマー(「アクリル(メタ)アクリレートオリゴマー」と呼ばれることもある)およびそれらの混合物からなる群から選択することができる。
好ましくは、(メタ)アクリレート官能化オリゴマーは、(メタ)アクリレート官能化ウレタンオリゴマー、より好ましくはアクリレート官能化ウレタンオリゴマーを含む。
有利には、(メタ)アクリレート官能化オリゴマーは、2つの(メタ)アクリレート基を有する(メタ)アクリレート官能化ウレタンオリゴマー、より好ましくは2つのアクリレート基を有するアクリレート官能化ウレタンオリゴマーを含む。
例示的なポリエステル(メタ)アクリレートオリゴマーには、アクリル酸もしくはメタクリル酸またはそれらの混合物もしくは合成等価物とヒドロキシル基末端ポリエステルポリオールとの反応生成物が含まれる。反応プロセスは、特にポリエステルポリオールが二官能性である場合、ポリエステルポリオールのヒドロキシル基のすべてまたは本質的にすべてが、(メタ)アクリル化されるように行われてもよい。ポリエステルポリオールは、ポリヒドロキシル官能性成分(特に、ジオール)およびポリカルボン酸官能性化合物(特に、ジカルボン酸および無水物)の重縮合反応によって製造することができる。ポリヒドロキシル官能性およびポリカルボン酸官能性成分はそれぞれ、直鎖、分枝鎖、脂環式または芳香族構造を有することができ、個別にまたは混合物として使用することができる。
適切なエポキシ(メタ)アクリレートオリゴマーの例としては、アクリル酸もしくはメタクリル酸またはそれらの混合物とエポキシ樹脂(ポリグリシジルエーテルまたはエステル)との反応生成物が挙げられる。エポキシ樹脂は、特に、ビスフェノールAジグリシジルエーテル、ビスフェノールFジグリシジルエーテル、ビスフェノールSジグリシジルエーテル、臭素化ビスフェノールAジグリシジルエーテル、臭素化ビスフェノールFジグリシジルエーテル、臭素化ビスフェノールSジグリシジルエーテル、エポキシノボラック樹脂、水素化ビスフェノールAジグリシジルエーテル、水素化ビスフェノールFジグリシジルエーテル、水素化ビスフェノールSジグリシジルエーテル、3,4-エポキシシクロヘキシルメチル-3’,4’-エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、2-(3,4-エポキシシクロヘキシル-5,5-スピロ-3,4-エポキシ)シクロヘキサン-1,4-ジオキサン、ビス(3,4-エポキシシクロヘキシルメチル)アジペート、ビニルシクロヘキセンオキシド、4-ビニルエポキシシクロヘキサン、ビス(3,4-エポキシ-6-メチルシクロヘキシルメチル)アジペート、3,4-エポキシ-6-メチルシクロヘキシル-3’,4’-エポキシ-6’-メチルシクロヘキサンカルボキシレート、メチレンビス(3,4-エポキシシクロヘキサン)、ジシクロペンタジエンジエポキシド、エチレングリコールのジ(3,4-エポキシシクロヘキシルメチル)エーテル、エチレンビス(3,4-エポキシシクロヘキサンカルボキシレート)、1,4-ブタンジオールジグリシジルエーテル、1,6-ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、グリセロールトリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、エチレングリコール、プロピレングリコール、およびグリセリンなどの脂肪族多価アルコールに1種以上のアルキレンオキシドを付加して得られたポリエーテルポリオールのポリグリシジルエーテル、脂肪族長鎖二塩基酸のジグリシジルエステル、脂肪族高級アルコールのモノグリシジルエーテル、フェノールのモノグリシジルエーテル、クレゾール、ブチルフェノール、これらの化合物にアルキレンオキシドを付加して得られたポリエーテルアルコール、高級脂肪酸のグリシジルエステル、エポキシ化大豆油、エポキシブチルステアリン酸、エポキシオクチルステアリン酸、エポキシ化亜麻仁油、エポキシ化ポリブタジエンなどから選択されることによる。
適切なポリエーテル(メタ)アクリレートオリゴマーとしては、限定されないが、アクリル酸もしくはメタクリル酸またはその合成等価物もしくは混合物と、ポリエーテルポリオール(例えば、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールまたはポリテトラメチレングリコール)であるポリエーテルオールとの縮合反応生成物が挙げられる。適切なポリエーテルオールは、エーテル結合および末端ヒドロキシル基を含有する直鎖状または分岐状物質であり得る。ポリエーテルオールは、テトラヒドロフランまたはアルキレンオキシド(例えば、エチレンオキシドおよび/またはプロピレンオキシド)などの環状エーテルと出発分子との開環重合によって調製することができる。適切な出発分子としては、水、ポリヒドロキシル官能性材料、ポリエステルポリオールおよびアミンが挙げられる。
本発明の重合性組成物に使用するのに適したポリウレタン(メタ)アクリレートオリゴマー(「ウレタン(メタ)アクリレートオリゴマー」と呼ばれることもある)には、脂肪族、脂環式および/または芳香族ポリエステルポリオールおよびポリエーテルポリオールならびに(メタ)アクリレート末端基でキャップされた脂肪族、脂環式および/または芳香族ポリエステルジイソシアネートおよびポリエーテルジイソシアネートに基づくウレタンが含まれる。適切なポリウレタン(メタ)アクリレートオリゴマーとしては、例えば、脂肪族ポリエステル系ウレタンジアクリレートオリゴマーおよびテトラアクリレートオリゴマー、脂肪族ポリエーテル系ウレタンジアクリレートオリゴマーおよびテトラアクリレートオリゴマー、ならびに脂肪族ポリエステル/ポリエーテル系ウレタンジアクリレートオリゴマーおよびテトラアクリレートオリゴマーが挙げられる。
ポリウレタン(メタ)アクリレートオリゴマーは、脂肪族、脂環式および/または芳香族ポリイソシアネート(例えば、ジイソシアネート、トリイソシアネート)をOH基末端ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリカプロラクトンポリオール、ポリオルガノシロキサンポリオール(例えば、ポリジメチルシロキサンポリオール)、またはポリジエンポリオール(例えば、ポリブタジエンポリオール)、またはそれらの組み合わせと反応させてイソシアネート官能化オリゴマーを形成し、次いでこれをヒドロキシエチルアクリレートまたはヒドロキシエチルメタクリレートなどのヒドロキシル官能化(メタ)アクリレートと反応させて末端(メタ)アクリレート基を提供することによって調製され得る。例えば、ポリウレタン(メタ)アクリレートオリゴマーは、1分子当たり2、3、4またはそれ以上の(メタ)アクリレート官能基を含有し得る。当技術分野で知られているように、ポリウレタン(メタ)アクリレートを調製するために、他の添加順序も実施され得る。例えば、ヒドロキシル官能化(メタ)アクリレートを最初にポリイソシアネートと反応させてイソシアネート官能化(メタ)アクリレートを得てもよく、次いで、これをOH基末端ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリカプロラクトンポリオール、ポリジメチルシロキサンポリオール、ポリブタジエンポリオール、またはそれらの組み合わせと反応させてもよい。さらに別の実施形態では、ポリイソシアネートを最初に前述のタイプのポリオールのいずれかを含むポリオールと反応させてイソシアネート官能化ポリオールを得て、その後これをヒドロキシル官能化(メタ)アクリレートと反応させてポリウレタン(メタ)アクリレートを得ることができる。あるいは、すべての成分を組み合わせて同時に反応させてもよい。適切なポリウレタン(メタ)アクリレートの例は、Arkemaから参照番号CN9001、CN9010、CN991、CN996、CN989で入手可能である。
適切なアクリル(メタ)アクリレートオリゴマーには、1つまたは(メタ)アクリレート基(オリゴマーの末端および/またはアクリル骨格にペンダントしていてもよい)で官能化されたオリゴマーアクリル骨格を有する物質として記載され得るオリゴマーが含まれる。アクリル骨格は、アクリル系モノマーの反復単位から構成されるホモポリマー、ランダム共重合体またはブロック共重合体であり得る。アクリル系モノマーは、C1-C6アルキル(メタ)アクリレートなどの任意のモノマー(メタ)アクリレート、ならびにヒドロキシル、カルボン酸および/またはエポキシ基を有する(メタ)アクリレートなどの官能化(メタ)アクリレートであってもよい。アクリル(メタ)アクリレートオリゴマーは、当技術分野で公知の任意の手順を使用して、例えばモノマーをオリゴマー化し、その少なくとも一部がヒドロキシル、カルボン酸および/またはエポキシ基(例えば、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸、グリシジル(メタ)アクリレート)で官能化されて官能化オリゴマー中間体を得、次いでこれを1つ以上の(メタ)アクリレート含有反応物と反応させて所望の(メタ)アクリレート官能基を導入することによって調製され得る。
適切なポリジエン(メタ)アクリレートオリゴマーには、1つまたは(メタ)アクリレート基(オリゴマーの末端にあってもよく、および/またはポリジエン骨格にペンダントしていてもよい)で官能化されたオリゴマーポリジエン骨格を有する物質として記載され得るオリゴマーが含まれる。ポリジエン骨格は、ジエンモノマーの反復単位から構成されるホモポリマー、ランダム共重合体またはブロック共重合体であり得る。ジエンモノマーは、1,3-ブタジエン、イソプレン、1,3-ペンタジエン、1,3-ヘキサジエン、2,3-ジメチル-1,3-ブタジエン、2-エチル-1,3-ブタジエン、2-メチル-1,3-ペンタジエン、3-メチル-1,3-ペンタジエン、4-メチル-1,3-ペンタジエン、2,4-ヘキサジエン、および混合物などの任意のモノマーコンジュゲートジエンであってもよい。ポリジエン(メタ)アクリレートオリゴマーは、当技術分野で公知の任意の手順を使用して、例えばヒドロキシル化および/またはエポキシ化ポリジエン樹脂を(メタ)アクリル酸と反応させることによって調製することができる。
重合性組成物中の(メタ)アクリレート官能化オリゴマーの総量は、組成物の重量に基づいて、重量で0から99.5%、1から99%、2から90%、5から80%、10から70%、15から60%、20から50%、25から45%または30から40%であり得る。特に、重合性組成物は、組成物の重量に基づいて、重量で50から99%、50から95%、50から90%、50から85%、50から80%または50から75%の(メタ)アクリレート官能化オリゴマーを含み得る。あるいは、重合性組成物は、組成物の重量に基づいて、重量で1から50%、5から50%、10から50%、15から50%、20から50%、25から50%または30から50%の(メタ)アクリレート官能化オリゴマーを含んでもよい。
エチレン性不飽和化合物は、アミン変性アクリレートを含み得る。エチレン性不飽和化合物は、アミン変性アクリレートの混合物を含み得る。
アクリレート官能化化合物とアミン含有化合物とを反応させる(アザ-マイケル付加)ことにより、アミン変性アクリレートが得られる。アミン変性アクリレートは、少なくとも1つの残りのアクリレート基(すなわち、アザ-マイケル付加中にアミン含有化合物と反応しなかったアクリレート基)および/または少なくとも1つの(メタ)アクリレート基(第一級アミンまたは第二級アミンに対して反応性でなくてもよい)を含む。
アクリレート官能化化合物は、上で定義したアクリレート官能化モノマーおよび/またはアクリレート官能化オリゴマーであってもよい。
アミン含有化合物は、第一級または第二級アミン基および場合により第三級アミン基を含む。アミン含有化合物は、2つ以上の第一級および/または第二級アミン基を含み得る。アミン含有化合物は、モノエタノールアミン(2-アミノエタノール)、2-エチルヘキシルアミン、オクチルアミン、シクロヘキシルアミン、sec-ブチルアミン、イソプロピルアミン、ジエチルアミン、ジエタノールアミン、ジプロピルアミン、ジブチルアミン、2-(メチルアミノ)エタノ-1,2-メトキシエチルアミン、ビス(2-ヒドロキシプロピル)アミン、ジイソプロピルアミン、ジペンチルアミン、ジヘキシルアミン、ビス(2-エチルヘキシル)アミン、1,2,3,4-テトラヒドロイソキノリン、N-ベンジルメチルアミン、モルホリン、ピペリジン、ジオクチルアミンおよびジ-ココアミン、ジメチルアミノプロピルアミン、ジメチルアミノプロピルアミノプロピルアミン、1,4-ビス(3-アミノプロピル)ピペラジン、1,3-ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、1,4-ビス(3-アミノプロピル)ピペラジン、アニリンおよび置換されていてもよいベンゾカイン(エチル-4-アミノベンゼネート)から選択され得る。
市販のアミン変性アクリレートの例としては、CN3705、CN3715、CN3755、CN381およびCN386が挙げられ、これらはすべてArkemaから入手可能である。ポリマー型またはマルチアミノ型も好適である。
重合性組成物は、重合性組成物の総重量に基づいて、重量で0%から25%、特に2.5%から20%、より詳細には5から15%のアミン変性アクリレートを含み得る。
光開始剤
本発明の重合性組成物は、光開始剤を含み得る。
光開始剤は、ラジカル光開始剤、特に、NorrishタイプI活性および/またはNorrishタイプII活性を有するラジカル光開始剤、より詳細には、NorrishタイプI活性を有するラジカル光開始剤であってもよい。
本発明の重合性組成物に使用するのに適した非限定的な種類のラジカル光開始剤としては、例えば、ベンゾイン、ベンゾインエーテル、アセトフェノン、α-ヒドロキシアセトフェノン、ベンジル、ベンジルケタール、アントラキノン、ホスフィンオキシド、アシルホスフィンオキシド、α-ヒドロキシケトン、フェニルグリオキシレート、α-アミノケトン、ベンゾフェノン、チオキサントン、キサントン、アクリジン誘導体、フェナゼン誘導体、キノキサリン誘導体、トリアジン化合物、ギ酸ベンゾイル、芳香族オキシム、メタロセン、アシルシリルまたはアシルゲルマニル化合物、カンファーキノン、これらのポリマー誘導体、およびこれらの混合物が挙げられる。
適切なラジカル光開始剤の例としては、2-メチルアントラキノン、2-エチルアントラキノン、2-クロロアントラキノン、2-ベンジルアントラキノン、2-t-ブチルアントラキノン、1,2-ベンゾ-9,10アントラキノン、ベンジル、ベンゾイン、ベンゾインエーテル、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、α-メチルベンゾイン、α-フェニルベンゾイン、ミヒラーのケトン、アセトフェノン、例えば2,2-ジアルコキシベンゾフェノンおよび1-ヒドロキシフェニルケトン、ベンゾフェノン、4,4’-ビス-(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、アセトフェノン、2,2-ジエチルオキシアセトフェノン、ジエチルオキシアセトフェノン、2-イソプロピルチオキサントン、チオキサントン、ジエチルチオキサントン、1,5-アセトナフチレン、ベンジルケトン、α-ヒドロキシケト、2,4,6-トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド、ベンジルジメチルケタール、2,2-ジメトキシ-1,2-ジフェニルエタノン、1-ヒドロキシシルクロヘキシルフェニルケトン、2-メチル-1-[4-(メチルチオ)フェニル]-2-モルホリノプロパノン-1,2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニル-プロパノン、オリゴマーα-ヒドロキシケトン、ベンゾイルホスフィンオキシド、フェニルビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)ホスフィンオキシド、エチル(2,4,6-トリメチルベンゾイル)フェニルホスフィン酸、アニソイン、アントラキノン、アントラキノン-2-スルホン酸、ナトリウム塩一水和物、(ベンゼン)トリカルボニルクロム、ベンジル、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンゾフェノン/1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、50/50ブレンド、3,3’,4,4’-ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、4-ベンゾイルビフェニル、2-ベンジル-2-(ジメチルアミノ)-4’-モルホリノブチロフェノン、4,4’-ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、4,4’-ビス(ジメチルアミノ)ベンゾフェノン、カンファーキノン、2-クロロチオキサンテン-9-オン、ジベンゾスベレノン、4,4’-ジヒドロキシベンゾフェノン、2,2-ジメトキシ-2-フェニルアセトフェノン、4-(ジメチルアミノ)ベンゾフェノン、4,4’-ジメチルベンジル、2,5-ジメチルベンゾフェノン、3,4-ジメチルベンゾフェノン、ジフェニル(2,4,6)-トリメチルベンゾイル)ホスフィンオキシド/2-ヒドロキシ-2-メチルプロピオフェノン、50/50ブレンド、4’-エトキシアセトフェノン、2,4,6-トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド、フェニルビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)ホスフィンオキシド、フェロセン、3’-ヒドロキシアセトフェノン、4’-ヒドロキシアセトフェノン、3-ヒドロキシベンゾフェノン、4-ヒドロキシベンゾフェノン、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2-ヒドロキシ-2-メチルプロピオフェノン、2-メチルベンゾフェノン、3-メチルベンゾフェノン、メチルベンゾイルホルメート、2-メチル-4’-(メチルチオ)-2-モルホリノプロピオフェノン、フェナントレンキノン、4’-フェノキシアセトフェノン、(クメン)シクロペンタジエニル鉄(ii)ヘキサフルオロホスフェート、9,10-ジエトキシおよび9,10-ジブトキシアントラセン、2-エチル-9,10-ジメトキシアントラセン、チオキサンテン-9-オンおよびそれらの組み合わせを含むがこれらに限定されない。
特に、光開始剤は、ベンゾフェノン(Speedcure(登録商標)BP、Speedcure(登録商標)7005、Speedcure(登録商標)7006など)、チオキサントン(Speedcure(登録商標)7010、Speedcure(登録商標)ITXなど)、α-ヒドロキシアセトフェノン、アシルホスフィンオキシド(Speedcure(登録商標)BPO、Speedcure(登録商標)TPO、Speedcure(登録商標)TPO-Lなど)であってもよい。好ましくは、光開始剤はSpeedcure(登録商標)BPOである。
重合性組成物中の光開始剤の量は、他の要因の中でも、選択される光開始剤、光重合されることが意図される重合性種の量および種類、使用される放射線源および放射線の条件に応じて、適切であり得るように変化し得る。しかしながら、典型的には、重合性組成物の光開始剤の量は、重合性組成物の重量に基づいて、重量で0から15%、0.05から10%、0.1から5%または0.5から5%の重量であり得る。
アミン相乗剤
本発明の重合性組成物は、アミン相乗剤を含んでもよい。重合性組成物は、アミン相乗剤の混合物を含み得る。
NorrishタイプII光開始剤と相乗的に作用するために、および/または酸素阻害を低減するために、アミン相乗剤を本発明の重合性組成物に導入することができる。アミン相乗剤は、典型的には第三級アミンである。NorrishタイプII光開始剤と組み合わせて使用される場合、第三級アミンは、光開始剤の励起された三重状態のための活性水素供与部位をもたらし、したがって、その後重合を開始することができる反応性アルキル-アミノラジカルを生成する。第三級アミンはまた、酸素とフリーラジカルとの反応によって形成された非反応性ペルオキシ種を反応性アルキル-アミノラジカルに変換することができ、したがって硬化に対する酸素の影響を低減する。
重合性組成物が上で定義したアミン変性アクリレートモノマーまたはオリゴマーを含む場合、アミン相乗剤を組成物に添加する必要がないこともある。
適切なアミン相乗剤の例としては、トリエタノールアミン、N-メチルジエタノールアミンなどの低分子量第三級アミン(すなわち、200g/mol未満の分子量を有する)が挙げられる。他の種類のアミン相乗剤は、アミノベンゾエート、重合性アミノベンゾエート、ポリマーアミノベンゾエートおよびそれらの混合物である。アミノベンゾエートの例としては、エチル4-(ジメチルアミノ)ベンゾエート(EDB)、ペンチル4-(ジメチルアミノ)ベンゾエート、2-エチルヘキシル4-(ジメチルアミノ)ベンゾエートおよび2-ブトキシエチル4-(ジメチルアミノ)ベンゾエート(BEDB)が挙げられる。
重合性組成物のアミン相乗剤の濃度は、使用される化合物の種類に応じて変化する。しかしながら、典型的には、重合性組成物は、重合性組成物の総重量に基づいて、重量で0%から25%、特に0.5%から20%、より詳細には1から15%のアミン相乗剤を含むように配合される。
その他の難燃剤
本発明の重合性組成物は、成分a)以外の難燃剤を含んでもよい。重合性組成物は、成分a)以外の難燃剤の混合物を含んでもよい。
他の難燃剤は、芳香族アミンであってもよい。適切な芳香族アミンの例としては、メラミン、メラミン縮合物(すなわち、メラム(melam)、メレム(melem)またはメロン(melon))、メラミン誘導体(例えば、メラミンシアヌレート、メラミンボレート)、ならびにメラミンまたはメラミン縮合物とリン酸または縮合リン酸との反応生成物(例えば、リン酸ジメラミン、ピロリン酸ジメラミン、リン酸メラミン、ピロリン酸メラミン、ポリリン酸メラミン、ポリリン酸メラム、ポリリン酸メロンおよびポリリン酸メレム、ならびに混合ポリサルート)が挙げられる。
他の難燃剤は、式(NHr’3-r’POまたは(NHPOs’(式中、r’は1から3であり、s’は1から10,000である)のニトロ含有ホスフェートであってもよい。その例は、リン酸水素アンモニウム、リン酸二水素アンモニウムまたはポリリン酸アンモニウムである。
他の難燃剤は、金属または半金属化合物であってもよい。金属または半金属化合物は、M含有酸化物、M含有ハロゲン化物、M含有アルコキシド、M含有水酸化物、M含有硝酸塩、M含有硫酸塩、M含有硫化物、M含有カルボキシレート、M含有炭酸塩、M含有ボレート酸塩、M含有ホスフェート、M含有スズ酸塩およびそれらの組み合わせを含むことができ、Mは、Li、Na、K、Ce、Mg、Ca、Sr、Ba、Ti、Zr、V、Cr、Mo、W、Mn、Fe、Co、Ni、Pd、Cu、Zn、Cd、Hg、B、Al、Ga、In、Si、Ge、Sn、Pb、Sb、およびBi、特にSi、Mg、Zn、Alからなる群から選択される金属または半金属である。このような化合物の例としては、酸化アンチモン、オルトケイ酸およびその縮合物の塩およびエステル、シリカ、ケイ酸塩、ゼオライト、ガラス粉末、ガラスセラミック粉末、セラミック粉末、水酸化マグネシウム、ハイドロタルサイト、炭酸マグネシウム、炭酸マグネシウムカルシウム、水酸化アルミニウム、リン酸アルミニウム、ベーマイト、酸化亜鉛、スズ酸亜鉛、ヒドロキシスズ酸亜鉛、リン酸亜鉛、ホウ酸亜鉛、硫化亜鉛、酸化ビスマス、酸化モリブデン、ホウ酸亜鉛、メタホウ酸バリウム、ホウ酸カルシウムが挙げられる。
他の難燃剤は、ハロゲン化化合物から選択されてもよい。ハロゲン化化合物の例は、トリス(2-クロロプロピル)ホスフェート、トリス(2,3-ジブロモプロピル)ホスフェートおよびトリス(1,3-ジクロロプロピル)ホスフェートなどのハロゲン化ホスフェートである。ハロゲン化化合物の他の例は、ヘキサクロロエンドメチレンテトラヒドロフタル酸、テトラブロモフタル酸、テトラブロモフタル酸無水物およびジブロモネオペンチルグリコールなどの臭素または塩素含有酸成分または臭素または塩素含有アルコール成分である。ハロゲン化化合物の他の例は、臭素化ポリスチレン、ポリブロモベンジルアクリレート、テトラブロモビスフェノールAおよび誘導体、ポリ臭素化ジフェニルエーテル、エチレンビステトラブロモフタルイミド、臭素化エポキシオリゴマー、ポリ臭素化ジフェニルエタン、ヘキサブロモシクロドデカン、クロロパラフィンおよびドデカクロロペンタシクロオクタデカジエンなどの臭素または塩素含有芳香族および脂肪族化合物である。
他の難燃剤は、グラファイトであってもよい。適切なグラファイトは当技術分野で公知であり、天然および合成グラファイトを含むことができる。適切なグラファイトの非限定的な例は、膨張黒鉛および/または剥離黒鉛を含むことができる。特定の実施形態では、固体または粉末の形態の膨張黒鉛は、限定はしないが、有機酸(例えば酢酸)および無機酸(例えば、HSOおよびHNO)などの酸でインターカレートされる。
他の難燃剤は、ホスフィン酸塩またはジホスフィン酸塩および/またはこれらの重合体であってもよい。例としては、式(XXXVI)のホスフィン酸塩、および式(XXXVII)のジホスフィン酸塩が挙げられ、
Figure 2024519049000021
式中
35およびR’35は、アルキルおよびアリールから独立して選択され、
36は、R32について上で定義した二価のリンカーであり、
Mは、Mg、Ca、Al、Sb、Sn、Ge、Ti、Zn、Fe、Zr、Ce、Bi、Sr、Mn、Li、Na、Kおよび/またはプロトン化ニトロ塩基である、
s’’、t’’およびu’は独立して1から4である。
他の難燃剤は、ホスフェートエステルであってもよいし、オリゴマー状のホスフェートエステルであってもよい。ホスフェートエステルは式(XXXVIII)による場合があり、オリゴマーホスフェートエステルは式(XXXIX)による場合がある、
Figure 2024519049000022
式中
37、R’37およびR’’37は、アルキル、アリールおよびアルコキシアルキルから独立して選択され、
または、R37およびR’37は、それらが結合している酸素原子と共に、少なくとも5個の環原子を有する置換されていてもよい環を形成してもよく、
38およびR’38は、アルキル、アリールおよびアルコキシアルキルから独立して選択され、
またはv’が1である場合、R38およびR’38は、それらが結合している酸素原子と共に、少なくとも5個の環原子を有する置換されていてもよい環を形成してもよく、
39は、R32について上で定義した二価のリンカーであり、
v’は1から50である。
単量体リン酸エステルの例は、トリフェニルホスフェート、ナフチルジフェニルホスフェート、ジナフチルフェニルホスフェート、トリクレジルホスフェート、トリブトキシエチルホスフェートおよびジフェニル-2-エチルヘキシルホスフェートである。オリゴマーリン酸エステルの例は、レゾルシノールビス(ジフェニルホスフェート)、ビスフェノールAビス(ジフェニルホスフェート)、レゾルシノールビス(ビス(2,6-ジメチルフェニル)ホスフェート)、ヒドロキノンビス(ビス(2,6-ジメチルフェニル)ホスフェート)およびビフェノールビス(ビス(2,6-ジメチルフェニル)ホスフェート)である。
他の難燃剤は、ホスホネートであってもよいし、高分子ホスホネートであってもよい。
ホスフェートエステルは式(XXXX)による場合があり、オリゴマーリン酸エステルは式(XXXXI)による場合があり、
Figure 2024519049000023
式中
40およびR43は、アルキルおよびアリールから独立して選択され、
41およびR’41は、独立して、アルキル、アリールおよびアルコキシアルキルから選択され、
または、R41およびR’41は、それらが結合している酸素原子と共に、少なくとも5個の環原子を有する置換されていてもよい環を形成し得、
42およびR’42は、独立して、アルキル、アリールおよびアルコキシアルキルから選択され、
またはw’が1である場合、R42およびR’42は、それらが結合している酸素原子と共に、少なくとも5個の環原子を有する置換されていてもよい環を形成してもよい、
44は、R32について上で定義した二価のリンカーであり、
w’は1から50である。
そのようなホスホネートの例としては、ジメチルメチルホスホネート、ジエチルエチルホスホネートなどのモノマーホスホネート、ならびにエチレンビス(ジエトキシホスホネート)、エチレンビス(ジメトキシホスホネート)、メチレンビス(ジエトキシホスホネート)、メチレンビス(ジメトキシホスホネート)などのオリゴマーホスホネートが挙げられる。
他の難燃剤の量は、大きく変動し得る。特定の実施形態では、重合性組成物は、組成物の重量に基づいて最大35%(重量基準)を含む。
好ましい実施形態では、重合性組成物は、ハロゲン化難燃剤および/または金属もしくは半金属難燃剤を実質的に含まない。
添加剤
本発明の重合性組成物は、添加剤を含んでもよい。重合性組成物は、添加剤の混合物を含んでもよい。
特に、添加剤は、安定剤(抗酸化剤、光遮断剤/吸収剤、重合阻害剤)、発泡阻害剤、流動またはレベリング剤、着色剤、分散剤、スリップ添加剤、充填剤、連鎖移動剤、チキソトロピー剤、艶消し剤、耐衝撃性修飾剤、ワックス、それらの混合物、およびコーティング、シーラント、接着剤、成形、3D印刷またはインク技術で従来使用されている任意の他の添加剤から選択されてもよい。
重合性組成物は、安定剤を含み得る。
十分な貯蔵安定性および貯蔵寿命をもたらすために、本発明の重合性組成物に安定剤を導入してもよい。さらに、重合性組成物の調製中に安定剤を使用して、重合性組成物のエチレン性不飽和成分の加工中の望ましくない反応から保護することができる。安定剤は、化学線の非存在下で組成物に存在する化学重合性官能基の反応または硬化を遅らせるまたは防止する化合物または物質であり得る。しかしながら、化学線に曝露されたときに組成物が硬化可能なままである(すなわち、安定剤は、組成物の放射線硬化を妨げない)ように、安定剤の量および種類を選択することが有利であろう。安定剤は、特にフリーラジカル安定剤(すなわち、フリーラジカル反応を阻害することによって機能する安定剤)であってもよい。
(メタ)アクリレート官能化化合物に関連する当技術分野で公知の安定剤のいずれも本発明で利用することができる。キノンは、本発明の状況において使用することができる特に好ましい種類の安定剤を代表する。本明細書で使用される場合、「キノン」という用語は、キノンとヒドロキノンの両方、ならびにそのエーテル、例えばヒドロキノンのモノアルキル、モノアリール、モノアラルキルおよびビス(ヒドロキシアルキル)エーテルを含む。ヒドロキノンモノメチルエーテルは、利用することができる適切な安定剤の例である。当技術分野で公知の他の安定剤は、ヒドロキノン(HQ)、4-tert-ブチルカテコール(TBC)、3,5-ジ-tertioブチル-4-ヒドロキシトルエン(BHT)、フェノチアジン(PTZ)、ピロガロール、亜リン酸化合物、トリフェニルアンチモンおよびスズ(II)塩などがある。
重合性組成物の安定剤の濃度は、使用のために選択された特定の安定剤または安定剤の組み合わせ、ならびに所望の安定化の程度および安定剤の非存在下での分解に対する重合性組成物の成分の感受性に応じて変化する。しかしながら、典型的には、重合性組成物は、5から5000ppmの安定剤を含むように配合される。本発明の特定の実施形態によれば、重合性組成物を製造するために使用される方法の各段階での反応混合物は、少なくともいくつかの安定剤、例えば少なくとも10ppmの安定剤を含有する。
重合性組成物は着色剤を含み得る。着色剤は、染料、顔料およびそれらの混合物であり得る。本明細書で使用される「染料」という用語は、25℃で導入される媒体の中で10mg/L以上の溶解度を有する着色剤を意味する。「顔料」という用語は、DIN 55943では、関連する周囲条件下で塗布媒体に実質的に不溶性であり、したがって25℃で10mg/L未満の溶解度を有する着色剤として定義される。「C.I.」という用語は、Colour Indexの略語として使用される。
本発明の重合性組成物は、分散剤を含んでもよい。分散剤は、重合性組成物に顔料または充填剤などの不溶性材料を分散させるために使用され得る。
分散剤は、ポリマー分散剤、界面活性剤およびそれらの混合物であり得る。
溶媒
本発明の重合性組成物は、溶媒ベースであっても水ベースであってもよい。本明細書で使用される場合、「溶媒」という用語は、非反応性有機溶媒、すなわち本明細書に記載の重合性組成物を硬化させるために使用される化学線に曝露されたときに反応しない炭素および水素原子を含む溶媒を意味する。
本発明の重合性組成物は、無溶媒であるように配合されてもよい。例えば、本発明の重合性組成物は、重合性組成物の総重量に基づいて、溶媒をほとんどまたは全く含有しなくてもよく、例えば、10%未満または5%未満または1%未満またはさらには0%の溶媒を含有してもよい。
製剤
本発明の重合性組成物は、一成分系または一パート系として製剤化され得る。すなわち、重合性組成物は、直接硬化されてもよく、すなわち、硬化前に別の成分または第2の部分と組み合わされない。
第1の実施形態では、本発明の重合性組成物は、
a)本発明による重合性難燃剤、
b)エチレン性不飽和化合物、
c)場合により、光開始剤、
d)場合により添加剤、
e)場合により溶媒
を含み得る。
第1の実施形態の重合性組成物は、
a)0.5から25%、特に1から20%、より詳細には2から10%の重合性難燃剤;
b)40から99.5%、特に50から95%、より詳細には60から90%のエチレン性不飽和化合物;
c)0から10%、特に0.5から6%、より詳細には1から3%の光開始剤;
d)0から30%の添加剤;
e)0から30%の溶媒;
%は、組成物の重量に基づく重量%である、を含むまたは本質的にからなることができる。
好ましくは、本発明の重合性組成物は、成分a)からe)以外のいずれかの成分を含まない。したがって、成分a)、b)、c)、d)およびe)の総重量は、組成物の重量の100%を表し得る。
本発明の好ましい実施形態では、重合性組成物は25℃で液体である。本発明の様々な実施形態では、本明細書に記載の重合性組成物は、27スピンドル(スピンドル速度は、粘度に応じて、典型的には20から200rpmの間で変化する)を使用してブルックフィールド粘度計、モデルDV-IIを使用して25℃で測定して、1万mPa.s未満、または5,000mPa.s未満、または1,000mPa.s未満、または500mPa.s未満、または250mPa.s未満、またはさらに100mPa.s未満の粘度を有するように配合される。本発明の有利な実施形態では、重合性組成物の粘度は、25℃で10から1万mPa.s、または10から5,000mPa.s、または10から1,000mPa.s、または10から500mPa.s、または10から250mPa.s、または10から100mPa.sである。
本明細書に記載の重合性組成物は、フリーラジカル重合によって硬化に供される組成物であり得る。特定の実施形態では、重合性組成物は、光硬化(すなわち、光、特に可視光、近UV光またはUV光などの化学線への曝露によって硬化)されてもよい。
本発明の重合性組成物は、コーティング組成物、接着剤組成物、シーラント組成物、3D印刷組成物、複合材料組成物または成形組成物であり得る。
重合性組成物の最終用途には、インク、塗料、ラッカー、ワニス、接着剤、シーラント、付加製造樹脂(3D印刷樹脂など)、成形樹脂、複合材料、電子材料または包装材料が含まれるが、これらに限定されない。
本発明による重合性組成物は、以下に記載されるような硬化生成物または3D印刷物品を得るために使用され得る。
方法/使用
本発明による硬化生成物の調製方法は、本発明の重合性組成物を硬化させることを含む。特に、重合性組成物は、組成物を放射線に曝露することによって硬化させることができる。より詳細には、重合性組成物は、組成物をUV、近UVおよび/または可視放射線に曝露することによって硬化させることができる。
硬化は、重合性組成物にエネルギーを供給することによって、例えば重合性組成物を加熱することによって加速または促進され得る。したがって、硬化生成物は、硬化によって形成された重合性組成物の反応生成物と見なすことができる。重合性組成物は、化学線への曝露によって部分的に硬化されてもよく、部分的に硬化された物品を加熱することによってさらなる硬化が達成される。例えば、重合性組成物から形成された生成物は、40℃から120℃の温度で5分から12時間の間加熱され得る。
硬化の前に、重合性組成物を基材の少なくとも一部に塗布してもよい。組成物は、例えば噴霧、噴射、ナイフコーティング、ローラーコーティング、キャスティング、ドラムコーティング、浸漬など、およびそれらの組み合わせによって、任意の既知の従来の方法で塗布することができる。転送プロセスを使用する間接的なアプリケーションも使用することができる。
重合性組成物を塗布して硬化させる基材は、どの種類のものであってもよい。適切な基材を以下に詳述する。接着剤として使用される場合、重合性組成物は、2つの基材の間に配置され、次いで硬化され、それによって硬化組成物は、基材を互いに接着させて接着物品をもたらすことができる。本発明による重合性組成物は、バルク様式(例えば、重合性組成物を適切な型にキャストし、次いで硬化させることができる)で形成または硬化されてもよい。
本発明はさらに、基材の少なくとも一部に上述の重合性組成物を塗布することを含む、基材をコーティングする方法に関する。
本発明の重合性組成物は、多種多様な基材に適用することができる。適切な基材の非限定的な例には、セルロース材料(紙、厚紙、木材、わらなど、または竹、綿、亜麻、麻、ジュート、リヨセル、モーダル、レーヨン、ラフィア、ラミーもしくはサイザル麻などの植物繊維を含む材料)、ウール、ファー、シルク、皮革、金属、天然および/または合成石材、セラミック、ガラス、レンガ、コンクリート、乾式壁(石膏ボード、壁板、石板岩、セメントボードまたは石膏ボードとも呼ばれる)、屋根板、アスファルト、ガラス繊維、鉱物ウール、熱可塑性材料、熱硬化性材料、ポリマー複合材料およびそれらの組み合わせが含まれ得るが、これらに限定されない。金属は、アルミニウム、冷間圧延鋼、電気亜鉛めっき鋼、溶融亜鉛めっき鋼、チタンおよび合金を含むことができるが、これらに限定されない。熱可塑性材料は、加熱されると軟化または融合することができ、冷却されると再び固化(硬化)することができる任意の材料を指す。適切な熱可塑性材料の非限定的な例としては、ポリオレフィン、ポリウレタン、ポリエステル、ポリアミド、ポリ尿素、アクリル、およびそれらの混合物が挙げられ得る。熱硬化性材料は、加熱および/または硬化後に永久的に剛性になる任意の材料を指す。非限定的な例としては、ポリウレタンポリマー、ポリエステルポリマー、ポリアミドポリマー、ポリ尿素ポリマー、ポリカーボネートポリマー、アクリルポリマー、樹脂、それらの共重合体、およびそれらの混合物が挙げられ得る。基材の形状に制限はない。それは、シート、フィルム、不織または織繊維マットまたは三次元物体であり得る。
非限定的な例では、本発明のコーティング組成物は、建築構造体またはビヒクルなどの製造品の少なくとも一部に塗布することができる。「ビヒクル」には、民間、商業、および軍用の陸上、水上、および航空ビヒクル、例えば、自動車、トラック、ボート、船舶、潜水艦、飛行機、ヘリコプター、およびタンクが含まれるが、これらに限定されない。製造品は建築構造とすることができる。「建築構造」は、住宅、商業および軍事構造、例えば屋根、床、支持梁、壁などを含む構造の少なくとも一部を含むが、これらに限定されない。
本発明の重合性難燃剤は、放射線硬化性組成物、特にUVまたはLED硬化性組成物に特に有用である。
本発明の重合性難燃剤は、コーティング組成物、接着剤組成物、シーラント組成物、3D印刷組成物、複合材料組成物または成形組成物から選択される重合性組成物に使用することができる。
特に、発泡性塗料およびラッカー、木材、織物および他のセルロース含有製品に塗布されるコーティング、電子用途のための接着剤または繊維強化複合材に使用することができる。
本発明の重合性難燃剤は、難燃性および/または耐熱性および/または抽出物の量が低減された硬化生成物を得るために使用されてもよい。
特に、硬化生成物は、インク、塗料、ラッカー、ワニス、接着剤、シーラント、3D印刷品、成形品、複合材料、電子材料または包装材料から選択され得る。
難燃性および/または耐熱性の向上は、難燃剤材料を含まない硬化生成物と比較して、難燃性および/または耐熱性がどの程度向上しているかを評価したものを意味する。難燃性は、本明細書に記載の試験方法を使用して決定することができる。
抽出物の量の減少は、従来の難燃剤(すなわち、非重合性リン系難燃剤)を用いて得られた硬化生成物と比較して評価することができる。抽出物は、硬化生成物から移動する任意の成分であってもよい。特に、抽出物は、難燃剤またはその残留物であってもよい。
条項
本発明は、以下の条項で定義される通りであってもよい。
条項1.重合性難燃剤であって、
-1つまたは2つの(メタ)アクリレート含有部分、
-2つ以上のリン原子を含む1つのリン含有部分、および
-場合により、1つ以上のウレタンまたはエステル結合
を含む、重合性難燃剤。
条項2.各(メタ)アクリレート含有部分が、独立して、1から6個の(メタ)アクリレート基、特に1から3個の(メタ)アクリレート基、より詳細には1個の(メタ)アクリレート基を有する、条項1に記載の重合性難燃剤。
条項3.各(メタ)アクリレート含有部分は、独立して、式(Ia)
Figure 2024519049000024
式中
はHまたはメチルであり、
は、(a+1)価のリンカーであり、
aは1から6、特に1または2、より詳細には1である、
に対応する部分を含む、
条項1または2に記載の重合性難燃剤。
条項4.各(メタ)アクリレート含有部分は、独立して、式(Ib)
Figure 2024519049000025
式中、R、R、およびaは条項3に定義される通りである、
に対応する部分を含む、
条項1から3のいずれか1項に記載の重合性難燃剤。
条項5.Rが、脂肪族または芳香族炭化水素リンカー、ポリエーテルリンカー、ポリエステルリンカー、ポリカーボネートリンカー、ポリウレタンリンカー、ポリオルガノシロキサンリンカー、ポリカプロラクトンリンカー、ポリブタジエンリンカー、イソシアヌレートリンカー、およびこれらの組み合わせから選択される(a+1)価のリンカーであり、特に、Rは、脂肪族または芳香族炭化水素リンカー、ポリエーテルリンカー、ポリエステルリンカーおよびそれらの組み合わせから選択され、より詳細には、Rは、アルキレン、アルコキシル化リンカーおよびポリエステルリンカーから選択される、条項3または4に記載の重合性難燃剤。
条項6.Rが、式(II)または(III)に対応する三価のリンカー、式(IV)または(V)に対応する四価のリンカー、および式(VI)に対応する六価のリンカーから選択され、
Figure 2024519049000026
式中
、R’、R、R’、RおよびR’は、独立して、Hまたはメチルであり、
は、H、アルキルおよびアルコキシから選択され、特に、Rは、アルキルであり、
c、c’およびc’’は独立して0から2であり、ただし、c、c’およびc’’のうちの少なくとも2つは0ではなく、特に、c、c’およびc’’はすべて1であるか、またはcは0であり、c’およびc’’は1であり、
d、d’およびd’’は、独立して2から4、特に2であり、
e、e’およびe’’は、独立して、0から10、特に1から6である、
Figure 2024519049000027
式中
11、R12、R13、R14、R15およびR16は、独立して、Hまたはメチル、特にHであり、
l、mおよびnは独立して1から6、特に2である、
Figure 2024519049000028
式中
、R’、R、R’、R10、R’10、R11およびR’11は、独立して、Hまたはメチルであり、
f、f’、f’’およびf’’’は独立して0から2であり、ただし、f、f’、f’’およびf’’’のうちの少なくとも3つは0ではなく、特にf、f’、f’’およびf’’’はすべて1であり、
g、g’、g’’およびg’’’は、独立して2から4、特に2であり、
h、h’、h’’およびh’’’は、独立して、0から10、特に1から6である、
Figure 2024519049000029
式中
12、R’12、R13、R’13、R14、R’14、R15およびR’15は、独立して、Hまたはメチルであり、
i、i’、i’’およびi’’’は、独立して2から4、特に2であり、
j、j’、j’’およびj’’’は、独立して、0から10、特に1から6である、
Figure 2024519049000030
式中
16、R’16、R17、R’17、R18、R’18、R19、R’19、R20、R’20、R21およびR’21は、独立して、Hまたはメチルであり、
k、k’、k’’、k’’’、k*およびk**は、独立して、2から4、特に2であり、
l、l’、l’’、l’’’、l*およびl**は、独立して、0から10、特に1から6である、条項3から5のいずれか1項に記載の重合性光開始剤。
条項7.Rは、式(VII)から(XI)、
-(CR22R’22-(VII)
-[(CR23R’23-O]-(CR23R’23-(VIII)
-[(CR24R’24-O]-(CR25R’25-[O-(CR26R’26p’q’-(IX)
-[(CR27R’27-C(=O)O]-(CR28R’28-*(X)
-[(CR29R’29-O-C(=O)-(CR30R’30-C(=O)-O]-(CR29R’29-(XI)
式中
22、R’22、R25、R’25、R29、R’29、R30およびR’30は、独立して、Hまたはアルキルであり、
23、R’23、R24、R’24、R26、R’26、R27、R’27、R28およびR’28は、独立して、Hまたはメチルであり、
mは2から20であり、
n、pおよびp’は独立して2から4であり、
oは、1から20であり、
qおよびq’は独立して0から20であり、ただし、qおよびq’の少なくとも一方は0ではない、
rは2から20であり、
sは3から12であり、
tは1から20であり、
uは2から8であり、
vは2から20であり、
wは2から30であり、
xは1から20であり、
記号*は(メタ)アクリレート基との結合点を示す、の1つから選択される二価のリンカーであり、
特に、Rは、1,2-エタンジイル、1,2-または1,3-プロパンジイル、1,2-、1,3-または1,4-ブタンジイル、1,5-ペンタンジイル、1,6-ヘキサンジイル、1,8-オクタンジイル、1,9-ノナンジイル、1,10-デカンジイル、1,12-デカンジイル、2-メチル-1,3-プロパンジイル、2,2-ジエチル-1,3-プロパンジイル、3-メチル-1,5-ペンタンジイル、3,3-ジメチル-1,5-ペンタンジイル、2,2-ジメチル-1,3-プロパンジイル、2,4-ジエチル-1,5-ペンタンジイルなどのアルキレン;前述のアルキレンのアルコキシル化誘導体;前述のアルキレンのエステル化誘導体;ジ-、トリ-またはテトラエチレングリコール、ジ-、トリ-またはテトラプロピレングリコール、ジ-、トリ-またはテトラブチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリブチレングリコール、ポリ(エチレングリコール-コ-プロピレングリコール)などのOH基を有しないジ-、トリ-、テトラ-またはポリオキシアルキレンの残留物;およびOH基を含まないポリエステルポリオールの残留物から選択される二価のリンカーである、条項3から5のいずれか1項に記載の重合性光開始剤。
条項8.リン含有部分が、2つ以上のリン含有単位を含み、各単位はリン原子を含み、特に、各リン含有単位は独立して、ホスフェート部分、ホスホネート部分またはホスフィネート部分を含み、より詳細には、各リン含有単位は、以下の式(XII)、
Figure 2024519049000031
式中、R31は、OH、アルキル、アルコキシ、アリール、アリールオキシ、アルキルアリールまたはアルキルアリールオキシ、特にC1-C4アルキルまたはC1-C4アルコキシである、に対応するホスフェート部分またはホスホネート部分を独立して含む、条項1から7のいずれか1項に記載の重合性難燃剤。
条項9.リン含有部分が、式(XIII)または(XIX)で表される部分を含み、
Figure 2024519049000032
式中
各R31は、独立して、OH、アルキル、アルコキシ、アリール、アリールオキシ、アルキルアリールまたはアルキルアリールオキシ、特にC1-C4アルキルまたはC1-C4アルコキシであり、
各R32は、独立して、1つ以上のフェニル基で置換されていてもよいアルキレン、1つ以上のフェニル基で置換されていてもよいアルキレンオキシアルキレン、1つ以上のフェニル基で置換されていてもよいポリ(アルキレンオキシアルキレン)、アリーレンまたはアルキルアリーレン、特にアルキレン、アルキレンオキシアルキレンまたはポリ(アルキレンオキシアルキレン)であり、
各R33およびR’33は独立してアルキレン、特にC2-C4アルキレンであり、
yは1から50、特に1から10であり、
zおよびz’は独立して0から20であり、ただし、zおよびz’の少なくとも一方は0ではなく、特に、zおよびz’は独立して1から20である、条項1から8のいずれか1項に記載の重合性難燃剤。
条項10.R32は、式(XIV)から(XVIII)、
-(CR33R’33m’-(XVI)
-[(CR34R’34n’-O]o’-(CR34R’34n’-(XV)
-Ph-(XVI)
-(CR35R’35p’’-Ph-(CR36R’36q’’-(XVII)
-Ph-(CR37R’37r’’-Ph-(XVIII)
式中
各R33、R’33、R34およびR’34は、独立して、H、アルキルおよびフェニルから選択され、
各R35、R’35、R36、R’36、R37およびR’37は、Hおよびアルキルから独立して選択され、
Phは、置換されていてもよいフェニレンであり、
m’は1から10であり、
n’は2から4であり、
o’は1から50であり、
p’’およびq’’は独立して0から10であり、ただし、p’’およびq’’の少なくとも一方は0ではなく、
r’’は、0から10である、の1つから選択される、条項8または9に記載の重合性難燃剤。
条項11.(メタ)アクリレート含有部分とリン含有部分とを接続する少なくとも1つのリンカーLを含み、特に、2つのリンカーLを含み、各リンカーLは、(メタ)アクリレート含有部分をリン含有部分の一端に接続する、条項1から10のいずれか1項に記載の重合性難燃剤。
条項12.リンカーLは、以下の式(XX)または(XXI)、
Figure 2024519049000033
の1つに対応する結合またはリンカーであり、
式中
は、脂肪族リンカー、脂環式リンカー、芳香族リンカーおよび芳香脂肪族リンカーから選択され、
は、脂肪族リンカー、脂環式リンカー、芳香族リンカーおよび芳香脂肪族リンカーから選択され、
特に、リンカーLは式(XX)に対応する、
条項11に記載の重合性難燃剤。
条項13.リンカーLが、NCO基を有さない式OCN-L-NCOのジイソシアネートまたはその誘導体の残留物であり;特に、式OCN-L-NCOのジイソシアナートは、脂肪族ジイソシアナート、脂環式ジイソシアナート、芳香族ジイソシアナートおよび芳香脂肪族ジイソシアナートまたはその誘導体であり;より詳細には、式OCN-L-NCOのジイソシアネートは、2,4-および2,6-トルエンジイソシアネート(TDI)、イソホロンジイソシアネート(IPDI-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イソシアネートに対応)、テトラメチレンジイソシアネート、ペンタメチレンジイソシアネート(PDI)、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート(TMDI)、2,2’-、2,4’-および4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、2,2’-、2,4’-および4,4’-ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(H12MDI)、3,3’-ジメチル-4,4’-ビフェニルジイソシアネート、1,4-ベンゼンジイソシアネート、1,5-ナフタレンジイソシアネート(NDI)、1,3-および1,4-シクロヘキサンジイソシアネート、1-メチル-2,4-ジイソシアナトシクロヘキサン、1-メチル-2,6-ジイソシアナトシクロヘキサン、ドデカンジイソシアネート、m-テトラメチレンキシリレンジイソシアネート、4,6-キシリレンジイソシアネートおよびそれらの誘導体である、条項12に記載の重合性難燃剤。
項目14.リンカーLが、COOR38基を有さない、式R38OOC-L-COOR38の二酸またはジエステルの残留物であり、式中R38はHまたはアルキルであり、あるいは、リンカーLは、-C(=O)-O-C(=O)-基と環を形成する環状無水物の部分に対応し;特に、式R38OOC-L-COOR38の二酸またはジエステルは、脂肪族二酸またはジエステル、脂環式二酸またはジエステル、芳香族二酸またはジエステル、芳香脂肪族二酸またはジエステル、および、脂肪族二酸またはジエステルであり;より詳細には式R38OOC-L-COOR38の二酸またはジエステルは、脂肪族二酸またはジエステルであり、さらにより詳細には、飽和または不飽和の脂肪族二酸またはジエステルである、条項12に記載の重合性難燃剤。
条項15.式(XXII)から(XXV)の構造の1つ、
Y-PHOS-ACR(XXII)
ACR-PHOS-ACR(XXIII)
Y-PHOS-L-ACR(XXIV)
ACR-L-PHOS-L-ACR(XXV)
式中
ACRは、条項2から7のいずれか1つに定義される(メタ)アクリレート含有部分であり、
PHOSは、条項8から10のいずれか1項に定義されるリン含有部分であり、
Lは、条項11から14のいずれか1つに定義されるリンカーであり、
Yは末端基である
に対応する、条項1から14のいずれか1項に記載の重合性難燃剤。
条項16.YがH、アルキルおよびアリールから選択され、特にYがHまたはアルキルである、条項15に記載の重合性難燃剤。
条項17.式(XXVI)から(XXVII)の構造
Figure 2024519049000034
(XXIV)
Figure 2024519049000035
(XXV)
Figure 2024519049000036
(XXVI)
Figure 2024519049000037
(XXVII)
式中
およびaは、条項3に定義される通りであり、
は、条項3から7のいずれか1項に定義される通りであり、
31、R33、R’33、y、zおよびz’は、条項9に定義される通りであり、
32は、条項9または10に定義される通りであり、
Lは、条項11から14のいずれか1項に定義される通りであり、
Yは、条項15または16に定義される通りである
の1つに対応する、条項1から16のいずれか1項に記載の重合性難燃剤。
条項18.重合性難燃剤が、少なくとも1つのリン含有化合物、少なくとも1つの(メタ)アクリレート含有化合物および場合により、少なくとも1つのOH反応性化合物の反応生成物である、条項1から17のいずれか1項に定義される重合性難燃剤の調製方法。
条項19.リン含有化合物が式(XXX)に対応し、(メタ)アクリレート含有化合物が式(XXXI)または(XXXII)に対応し、OH反応性化合物が、式(XXXIII)に対応するジイソシアネートまたはその誘導体、式(XXXIV)に対応する二酸またはジエステル、および式(XXXV)に対応する環状無水物から選択され、
Figure 2024519049000038
OCN-L-NCO(XXXIII)
34OOC-L-COOR34(XXXIV)
Figure 2024519049000039
式中
およびaは、条項3に定義される通りであり、
は、条項3から7のいずれか1項に定義される通りであり、
31、R33、R’33、y、zおよびz’は、条項9に定義される通りであり、
32は、条項9または10に定義される通りであり、
は、条項12または13に定義される通りであり、
は、条項12または14に定義される通りであり、
34およびR’34は、独立して、Hまたはアルキルであり、
YおよびY’は、H、アルキルおよびアリールから独立して選択され、ただし、YおよびY’の少なくとも1つはHである、条項18に記載の方法。
条項20.重合性難燃剤が、少なくとも1つのリン含有アルコール、少なくとも1つの(メタ)アクリレート含有アルコール、ならびにジイソシアネート、ジイソシアネート誘導体、二酸、ジエステルおよび環状無水物から選択される少なくとも1つのOH反応性化合物の反応生成物であり、特に、重合性難燃剤が、以下の、少なくとも1つのOH反応性化合物を少なくとも1つの(メタ)アクリレート含有アルコールと反応させ、次いで、得られた生成物に少なくとも1つのリン含有アルコールを添加する連続工程を含む方法で得られる、条項18または19に記載の方法。
条項21.a)条項1から17のいずれか1項に記載の重合性難燃剤、または条項18から20のいずれか1項に記載の方法に従って調製された重合性難燃剤、
b)a)以外のエチレン性不飽和化合物
を含む、重合性組成物。
条項22.エチレン性不飽和化合物が、(メタ)アクリレート官能化モノマー、(メタ)アクリレート官能化オリゴマー、アミン変性アクリレートおよびそれらの混合物から選択され、特に、エチレン性不飽和化合物は、(メタ)アクリレート官能化モノマーを含む、条項21に記載の重合性組成物。
条項23.重合性組成物が、
-成分a)の10から95%、20から90%、30から85%、40から80%、50から75%、または60から70%、
-成分b)の5から90%、10から80%、15から70%、20から60%、25から50%、または30から40%、
%は、成分a)およびb)の総重量に基づく重量%である、
を含む、条項21または22に記載の重合性組成物。
条項24.重合性組成物は、光開始剤、アミン相乗剤、成分a)以外の難燃剤、添加剤、溶媒から選択される1つ以上の化合物をさらに含む、条項21から23のいずれか1項に記載の重合性組成物。
条項25.重合性組成物が、コーティング組成物、接着剤組成物、シーラント組成物、3D印刷組成物、複合材料組成物、または成形組成物である、条項21から24のいずれか1項に記載の重合性組成物。
条項26.条項21から25のいずれか1項に記載の重合性組成物を、特に重合性組成物をUV、近UVおよび/または可視放射線などの放射線に曝露することによって硬化させることを含む、硬化生成物の調製方法。
条項27.放射線硬化性組成物、特にUVまたはLED硬化性組成物における、条項1から17のいずれか1項に記載の重合性難燃剤または条項18から20のいずれか1項に記載の方法に従って調製された重合性難燃剤の使用。
条項28.改善された難燃性および/または改善された耐熱性および/または低減された抽出物の量である硬化生成物を得るための、条項1から17のいずれか1項に記載の重合性難燃剤または条項18から20のいずれか1項に記載の方法に従って調製された重合性難燃剤の使用。
条項29.特に基材は、セルロース材料、ウール、ファー、シルク、皮革、金属、天然および/または合成石材、セラミック、ガラス、レンガ、コンクリート、乾式壁、屋根板、アスファルト、ガラス繊維、鉱物ウール、熱可塑性材料、熱硬化性材料、ポリマー複合材料およびそれらの組み合わせである、条項21から25のいずれか1項に記載の重合性組成物が塗布された基材。
本明細書では、明確かつ簡潔な明細書を書くことを可能にする方法で実施形態を説明してきたが、本発明から逸脱することなく実施形態を様々に組み合わせる、または分離することができることを意図しており、理解されるであろう。例えば、本明細書に記載のすべての好ましい特徴は、本明細書に記載の本発明のすべての態様に適用可能であることが理解されよう。
本発明は、特定の実施形態を参照して本明細書に例示および説明されているが、本発明は示された詳細に限定されることを意図するものではない。むしろ、特許請求の範囲の均等物の範囲(scopeおよびrange)の中で、本発明から逸脱することなく、様々な修正を細かく行うことができる。
材料
以下の材料を実施例で使用した:
Figure 2024519049000040
実施例1:重合性難燃剤PRO 32351の調製
33.3部のIPDIを200rpmで撹拌しながら反応容器に添加し、乾いた空気で保護した。17.3部のHEAを反応容器に徐々に添加して、室温で開始してIPDIと反応させ、次いで60℃まで発熱させ、60℃で30分間維持した。49.4部のExolit(登録商標)OP 550を60℃で反応容器に徐々に添加し、80℃まで発熱させ、80℃で1時間維持した。NCO含有量が0.1%未満になるまで、1時間毎にNCO含有量を確認するためにアリコートを採取した。次いで、反応容器を60℃まで冷却し、樹脂を反応容器から貯蔵容器に移した。
実施例2:重合性難燃剤PRO 32403の調製
37部のHMDIを200rpmで撹拌しながら反応容器に添加し、乾いた空気で保護した。16.4部のHEAを反応容器に徐々に添加して、室温で開始してHMDIと反応させ、次いで60℃まで発熱させ、60℃で30分間維持した。46.6部のExolit(登録商標)OP 550を60℃で反応容器に徐々に添加し、80℃まで発熱させ、80℃で1時間維持した。NCO含有量が0.1%未満になるまで、1時間毎にNCO含有量を確認するためにアリコートを採取した。次いで、反応容器を60℃まで冷却し、樹脂を反応容器から貯蔵容器に移した。
実施例3:重合性難燃剤PRO 32362の調製
52.7部のHT100を200rpmで撹拌しながら反応容器に添加し、乾いた空気で保護した。23.3部のHEAを反応容器に徐々に添加して、室温で開始してHT100と反応させ、次いで60℃まで発熱させ、60℃で30分間維持した。24部のExolit(登録商標)OP 550を60℃で反応容器に徐々に添加し、80℃まで発熱させ、80℃で1時間維持した。NCO含有量が0.1%未満になるまで、1時間毎にNCO含有量を確認するためにアリコートを採取した。次いで、反応容器を60℃まで冷却し、樹脂を反応容器から貯蔵容器に移した。
実施例4:重合性難燃剤PRO 21500の調製
41.8部のTDIを200rpmで撹拌しながら反応容器に添加し、乾いた空気で保護した。27.9部のHEAを反応容器に徐々に添加し、室温で開始してTDIと反応させ、次いで70℃まで発熱させ、70℃で6時間維持した。149.9部のExolit(登録商標)OP 560を反応容器に70℃で徐々に添加し、90℃まで発熱させ、90℃で2時間維持した。NCO含有量が0.1%未満になるまで、1時間毎にNCO含有量を確認するためにアリコートを採取した。次いで、反応容器を60℃まで冷却し、樹脂を反応容器から貯蔵容器に移した。
実施例5:重合性難燃剤PRO 21501の調製
27.0部のTDIを200rpmで撹拌しながら反応容器に添加し、乾いた空気で保護した。53.3部のSR495Bを反応容器に徐々に添加し、室温で開始してTDIと反応させ、次いで60℃まで発熱させ、60℃で4時間維持した。88.6部のExolit(登録商標)OP 560を反応容器に60℃で徐々に添加し、1100℃まで発熱させ、110℃で4時間維持した。NCO含有量が0.1%未満になるまで、1時間毎にNCO含有量を確認するためにアリコートを採取した。次いで、反応容器を60℃まで冷却し、樹脂を反応容器から貯蔵容器に移した。
実施例6:重合性難燃剤PRO 21502の調製
MAAを57.2部、TPPteを2部、EMHQを1部、BHTを2部、TEMPOLを0.025部、およびExolit(登録商標)OP 560を41.6部、200rpmで撹拌しながら反応容器に加え、乾いた空気で保護した。反応容器を90℃にし、90℃で6時間維持した。その後、反応容器を110℃で23時間加熱した。有機相を水60g(撹拌時間5分、デカント時間1時間)で3回洗浄した。有機相を合わせ、溶媒を減圧下で(80℃、80mBarで4時間)で蒸留によって除去した。
得られた生成物は、以下の特徴を有していた。
様相:透明
25℃での粘度:36.5Pa.s
酸価:199.3mgKOH/g
実施例7:難燃性試験および結果
以下の成分を混合することによって重合性組成物を得た(量は重量部である)。
Figure 2024519049000041
以下の方法で硬化フィルムを得た。
Figure 2024519049000042
硬化したファイルの難燃剤の特性を以下の試験方法で評価した。
Figure 2024519049000043
難燃性グレードG0、G1、G2、G3、G4およびG5を視覚的に評価した。各グレードG1からG5に対応する写真を図1に示す。
硬化フィルムの難燃性の結果を以下の表に示す。
Figure 2024519049000044
図2に示すように、唯一のエチレン性不飽和化合物として重合性難燃剤PRO 32403(図2a))PRO 32351(図2b))またはPRO32362(図2c))を用いて得られたフィルムは、良好な難燃性を有していた。それらは容易に発火せず、炎垂れがなく、少量の白煙しか生じなかった。唯一のエチレン性不飽和化合物として従来のアクリレート(CN991またはDPHA)を使用して得られたフィルムは、はるかに容易に発火し、多くの黒煙を生成する。CN991またはDPHAに基づく組成物に30%から70%(重量基準)の重合性難燃剤を導入することにより、得られるフィルムの難燃性が改善される。PRO32351は、PRO32403およびPRO32362よりも良好に機能する。他のエチレン性不飽和化合物としてDPHAを用いると、最も良好な組み合わせが得られる。

Claims (22)

  1. 重合性難燃剤であって、
    -1つまたは2つの(メタ)アクリレート含有部分、
    -2つ以上のリン原子を含む1つのリン含有部分、および
    -場合により、1つ以上のウレタンまたはエステル結合
    を含む、重合性難燃剤。
  2. 2つの(メタ)アクリレート含有部分、特に2つの末端(メタ)アクリレート含有部分を含む、請求項1に記載の重合性難燃剤。
  3. 各(メタ)アクリレート含有部分が、独立して、1から6個の(メタ)アクリレート基、特に1から3個の(メタ)アクリレート基、より詳細には1個の(メタ)アクリレート基を有する、請求項1または2に記載の重合性難燃剤。
  4. 各(メタ)アクリレート含有部分は、独立して、式(Ia)
    Figure 2024519049000045
    式中
    はHまたはメチルであり、
    は、(a+1)価のリンカーであり、
    aは1から6、特に1または2、より詳細には1である、
    に対応する部分を含む、
    請求項1から3のいずれか1項に記載の重合性難燃剤。
  5. が、脂肪族または芳香族炭化水素リンカー、ポリエーテルリンカー、ポリエステルリンカー、ポリカーボネートリンカー、ポリウレタンリンカー、ポリオルガノシロキサンリンカー、ポリカプロラクトンリンカー、ポリブタジエンリンカー、イソシアヌレートリンカー、およびこれらの組み合わせから選択される(a+1)価のリンカーであり、特に、Rは、脂肪族または芳香族炭化水素リンカー、ポリエーテルリンカー、ポリエステルリンカーおよびそれらの組み合わせから選択され、より詳細には、Rは、アルキレン、アルコキシル化リンカーおよびポリエステルリンカーから選択される、請求項4に記載の重合性難燃剤。
  6. リン含有部分が、2つ以上のリン含有単位を含み、各単位はリン原子を含み、特に、各リン含有単位は独立して、ホスフェート部分、ホスホネート部分またはホスフィネート部分を含み、より詳細には、各リン含有単位は、以下の式(XII)、
    Figure 2024519049000046
    式中、R31は、OH、アルキル、アルコキシ、アリール、アリールオキシ、アルキルアリールまたはアルキルアリールオキシ、特にC1-C4アルキルまたはC1-C4アルコキシである、
    に対応するホスフェート部分またはホスホネート部分を独立して含む、請求項1から5のいずれか1項に記載の重合性難燃剤。
  7. リン含有部分のリン含有単位が、二価のリンカー、好ましくは少なくとも1つの炭素原子を含む二価のリンカーによって互いに連結されている、請求項6に記載の重合性難燃剤。
  8. リン含有部分が、式(XIII)または(XIX)で表される部分を含み、
    Figure 2024519049000047
    式中
    各R31は、独立して、OH、アルキル、アルコキシ、アリール、アリールオキシ、アルキルアリールまたはアルキルアリールオキシ、特にC1-C4アルキルまたはC1-C4アルコキシであり、
    各R32は、独立して、1つ以上のフェニル基で置換されていてもよいアルキレン、1つ以上のフェニル基で置換されていてもよいアルキレンオキシアルキレン、1つ以上のフェニル基で置換されていてもよいポリ(アルキレンオキシアルキレン)、アリーレンまたはアルキルアリーレン、特にアルキレン、アルキレンオキシアルキレンまたはポリ(アルキレンオキシアルキレン)であり、
    各R33およびR’33は独立してアルキレン、特にC2-C4アルキレンであり、
    yは1から50、特に1から10であり、
    zおよびz’は独立して0から20であり、ただし、zおよびz’の少なくとも一方は0ではなく、特に、zおよびz’は独立して1から20である、請求項1から7のいずれか1項に記載の重合性難燃剤。
  9. (メタ)アクリレート含有部分とリン含有部分とを接続する少なくとも1つのリンカーLを含み、特に、2つのリンカーLを含み、各リンカーLは、(メタ)アクリレート含有部分をリン含有部分の一端に接続する、請求項1から8のいずれか1項に記載の重合性難燃剤。
  10. リンカーLは、以下の式(XX)または(XXI)、
    Figure 2024519049000048
    の1つに対応する結合またはリンカーであり、
    式中
    は、脂肪族リンカー、脂環式リンカー、芳香族リンカーおよび芳香脂肪族リンカーから選択され、
    は、脂肪族リンカー、脂環式リンカー、芳香族リンカーおよび芳香脂肪族リンカーから選択され、
    特に、リンカーLは式(XX)に対応する、
    請求項9に記載の重合性難燃剤。
  11. 式(XXII)から(XXV)の構造の1つ、
    Y-PHOS-ACR(XXII)
    ACR-PHOS-ACR(XXIII)
    Y-PHOS-L-ACR(XXIV)
    ACR-L-PHOS-L-ACR(XXV)
    式中
    ACRは、請求項3から5のいずれか1項に定義される(メタ)アクリレート含有部分であり、
    PHOSは、請求項6から8のいずれか1項に定義されるリン含有部分であり、
    Lは、請求項9または10に定義されるリンカーであり、
    Yは末端基であり、特にYはH、アルキルおよびアリールから選択され、より詳細にはYはHまたはアルキルである
    に対応する、請求項1から10のいずれか1項に記載の重合性難燃剤。
  12. 式(XXVI)から(XXVII)の構造
    Figure 2024519049000049
    (XXIV)
    Figure 2024519049000050
    (XXV)
    Figure 2024519049000051
    (XXVI)
    Figure 2024519049000052
    (XXVII)
    式中
    およびaは、請求項4に定義される通りであり、
    は、請求項4または5に定義される通りであり、
    31、R32、R33、R’33、y、zおよびz’は、請求項8に定義される通りであり、
    Lは、請求項9または10に定義される通りであり、
    Yは、請求項11に定義される通りである
    の1つに対応する、請求項1から11のいずれか1項に記載の重合性難燃剤。
  13. 重合性難燃剤が、少なくとも1つのリン含有化合物、少なくとも1つの(メタ)アクリレート含有化合物および場合により、少なくとも1つのOH反応性化合物の反応生成物である、請求項1から12のいずれか1項に定義される重合性難燃剤の調製方法。
  14. リン含有化合物が式(XXX)に対応し、(メタ)アクリレート含有化合物が式(XXXI)または(XXXII)に対応し、OH反応性化合物が、式(XXXIII)に対応するジイソシアネートまたはその誘導体、式(XXXIV)に対応する二酸またはジエステル、および式(XXXV)に対応する環状無水物から選択され、
    Figure 2024519049000053
    OCN-L-NCO(XXXIII)
    34OOC-L-COOR34(XXXIV)
    Figure 2024519049000054
    式中
    およびaは、請求項4に定義される通りであり、
    は、請求項4または5に定義される通りであり、
    31、R32、R33、R’33、y、zおよびz’は、請求項8に定義される通りであり、
    は、請求項10に定義される通りであり、
    は、請求項10に定義される通りであり、
    34およびR’34は、独立して、Hまたはアルキルであり、
    YおよびY’は、H、アルキルおよびアリールから独立して選択され、ただし、YおよびY’の少なくとも1つはHである、請求項13に記載の方法。
  15. a)請求項1から12のいずれか1項に記載の重合性難燃剤、または請求項13もしくは14に記載の方法に従って調製された重合性難燃剤、
    b)a)以外のエチレン性不飽和化合物
    を含む、重合性組成物。
  16. エチレン性不飽和化合物が、(メタ)アクリレート官能化モノマー、(メタ)アクリレート官能化オリゴマー、アミン変性アクリレートおよびそれらの混合物から選択され、特に、エチレン性不飽和化合物は、(メタ)アクリレート官能化モノマーを含む、請求項15に記載の重合性組成物。
  17. 重合性組成物が、
    -成分a)の10から95%、20から90%、30から85%、40から80%、50から75%、または60から70%、
    -成分b)の5から90%、10から80%、15から70%、20から60%、25から50%、または30から40%、
    %は、成分a)およびb)の総重量に基づく重量%である、
    を含む、請求項15または16に記載の重合性組成物。
  18. 重合性組成物が、コーティング組成物、接着剤組成物、シーラント組成物、3D印刷組成物、複合材料組成物、または成形組成物である、請求項15から17のいずれか1項に記載の重合性組成物。
  19. 請求項15から17のいずれか1項に記載の重合性組成物を、特に重合性組成物をUV、近UVおよび/または可視放射線などの放射線に曝露することによって硬化させることを含む、硬化生成物の調製方法。
  20. 放射線硬化性組成物、特にUVまたはLED硬化性組成物における、請求項1から12のいずれか1項に記載の重合性難燃剤または請求項13もしくは14に記載の方法に従って調製された重合性難燃剤の使用。
  21. 改善された難燃性および/または改善された耐熱性および/または低減された抽出物の量である硬化生成物を得るための、請求項1から12のいずれか1項に記載の重合性難燃剤または請求項13もしくは14に記載の方法に従って調製された重合性難燃剤の使用。
  22. 特に基材は、セルロース材料、ウール、ファー、シルク、皮革、金属、天然および/または合成石材、セラミック、ガラス、レンガ、コンクリート、乾式壁、屋根板、アスファルト、ガラス繊維、鉱物ウール、熱可塑性材料、熱硬化性材料、ポリマー複合材料およびそれらの組み合わせである、請求項15から18のいずれか1項に記載の重合性組成物が塗布された基材。
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