JP6765367B2 - 凍着低減ポリマー - Google Patents

Description

本開示内容は、物体、特に航空機又はその他ビークルの表面に付着する氷の能力を低減することにより、物体の表面上への氷の堆積の影響を軽減することのできるポリマー、同ポリマーの生産方法、及び表面のコーティングにおけるその使用に関する。

物体の表面上への日常的な氷の堆積は、よくある悩みであり、極めて多くの場合安全上の危険である。高速道路、道路、及び歩道上に形成される氷の層は、交通を困難にする。工業用、農業用、又はその他機械設備の内部又は上に蓄積する氷の塊は、そのような設備の動作を困難又は不可能にする。送電線、建造物、風力タービン、冷凍ユニット、空調及び標識の上の氷の重量は、しばしばこれら構造物を損なう。

航空機の翼及び構成要素上の氷の蓄積は、特に懸念される。翼によって生じる揚力及びそれによる航空機の離陸及び浮揚能力は、翼の形状によって決定される。翼の表面上に少量の氷が蓄積しただけで、抗力が有意に増大し、揚力が劇的に低減しうる。更に、航空機の操縦翼面に沿った氷の蓄積は、同表面の動きを妨げる。

航空機の翼及びその他表面上への氷の蓄積を制御するために使用される多岐にわたる技術が存在する。例えば、航空機は、翼の氷を融かす放射熱エネルギー又は化学スプレーにより、離陸の前に除氷される。このような除氷スプレーは、環境的に好ましい解決法ではない。除氷の必要性は、寒冷な環境を移動する航空機の乗客にとって周知である。

地上又は空中において航空機を除氷する別の方法は、翼の前縁に沿って柔軟な空気圧カバー（ブラダー）を提供し、この柔軟性カバーを拡張させる空気又は流体を供給して上に積もったすべての氷を剥がすことを含む。同様に、航空機エンジンからの抽気は、加熱された空気を翼の表面へと送ることによって、翼を加熱し氷を融かす。機械的エネルギーを翼に提供すること、例えば翼を振動させて蓄積した氷を割る電気作動式のサスペンションの使用により、又は電気毛布の使用により、翼から氷を除去することもできる。

前述の除氷方法は概ね有効であるが、空気、化学薬品、又は電力の継続的な供給を必要とする。言うまでもなく、まず凍着を低減すること、又は少なくとも表面上への氷の蓄積を低減することが好ましい。

既知の非付着性コーティングが、被コーティング表面の凍着を低減できると期待された。ポリテトラフルオロエチレン材料でコーティングされたアルミニウム表面が凍着の低減を示すことが分かった（アルミニウム１５７６ｋＰａ、テフロン２３８ｋＰａ）が、期待された程ではなかった。更に、凍結が繰り返されると、ポリテトラフルオロエチレン及び同様のコーティングが呈する好ましい特性が劣化し、その結果凍結防止能が殆ど又はまったくなくなることがある。

表面上に形成される氷の量及び／又は表面への凍着を低減するための空気、化学薬品又は電力の継続的な供給を排除又は少なくとも低減する、凍着性が低く及び／又は凍着が遅い耐久性の表面を提供する方法が必要とされている。

表面の凍着を低減できるか、又は表面上の氷の蓄積を低減できる、反応性シロキサンと、ポリイソシアネート及び／又はポリオール及び／又はポリアミン及び／又は反応性コーティングとの、少なくとも部分的に架橋した反応生成物であるポリマー、同ポリマーの生産方法、並びにビークル、特に航空機を同ポリマーでコーティングする方法が提供される。ポリマーは、物体の表面上に用いられると、氷を低減するポリマーコーティングを形成する。或いは、ポリマーを既存のコーティングの成分として使用して、コーティングに氷低減特性を付与してもよい。表面上にコーティングされると、ポリマーは氷とポリマーでコーティングされた表面との結合を破壊すると考えられる。更に、氷が形成された場合に、ポリマーは氷とポリマーコーティング表面との水素結合を破壊することにより、氷がポリマーコーティング表面へと付着する能力を低下させると考えられる。ポリマーコーティングが表面に付着してポリマーコーティング表面上への着氷を低減する能力により、ポリマーは、表面の凍着を低減するため、又は送電線、建造物、風力タービン、冷凍ユニット及び航空機若しくは他のビークルといった物体の表面上における氷の蓄積を低減するために、特に有用である。

第１の態様では：

［式中、
Ｒ^１からＲ^６は、独立して、Ｈ；ＮＲ^１１、Ｃ＝Ｏ、Ｃ＝Ｃ、Ｓ、ＣＯ_２、Ｏ及びＣＨ（ＮＣＯ）から選択される基で中断されていてもよい、置換されていてもよいＣ_１−１６アルキル；ＯＳｉＲ^１２ _３；（ＣＨ_２）_ｎＯＨ；（ＣＨ_２）_ｎＯ（ＣＨ_２）_ｎＯＨ；（ＣＨ_２）_ｎＮＲ^１１Ｒ^１２；（ＣＨ_２）_ｎＮＨ（ＣＨ_２）_ｎ ＮＲ^１１Ｒ^１２；（ＣＨ_２）_ｎＯ（ＣＨ_２）_ｎＮＲ^１１Ｒ^１２；（ＣＨ_２）_ｎＮＣＯ；エポキシ；置換されていてもよいＣ_１−１６アルキルアリール；置換されていてもよいアリール；置換されていてもよいポリアリール；置換されていてもよいＣ_３−６脂環式基；及び置換されていてもよいＣ_３−６ヘテロシクリルからなる群より選択され；
Ｒ^７及びＲ^８は、独立して、存在しないか、又はＮＲ^１１、Ｃ＝Ｏ、Ｃ＝Ｃ、Ｓ、ＣＯ_２、Ｏ及びＣＨ（ＮＣＯ）から選択される基で中断されていてもよい、置換されていてもよいＣ_１−１６アルキル；Ｏ；Ｓ；ＯＳｉ（Ｒ^１３）_２；（ＣＨ_２）_ｎ；（ＣＨ_２）_ｎＮＨ；（ＣＨ_２）_ｎＯ；置換されていてもよいＣ_１−１６アルキルアリール；置換されていてもよいアリール；置換されていてもよいポリアリール；置換されていてもよいＣ_３−６脂環式基；及び置換されていてもよいＣ_３−６ヘテロシクリルからなる群より選択され；
Ｒ^９及びＲ^１０は、独立して、Ｈ、ＯＨ、ＮＲ^１１Ｒ^１２、置換されていてもよいＣ_１−１６アルキル、ＮＣＯ、エポキシ及びＳｉ（Ｒ^１３）_３からなる群より選択され；
Ｒ^１１及びＲ^１２は、独立して、Ｈ及び置換されていてもよいＣ_１−１６アルキルからなる群より選択され；
Ｒ^１３は、置換されていてもよいＣ_１−１６アルキル、（ＣＨ_２）_ｎＯＨ及び（ＣＨ_２）_ｎＮＨ_２からなる群より選択され；
ｎは、１から１６であり；
ｘ及びｚは、独立して、１から１５００から選択され；且つ
ｙは、０から１５００である］と、
（ｉ）ポリイソシアネートと、ポリオール、ポリアミン及び反応性コーティングのうちの一若しくは複数；又は
（ｉｉ）ポリイソシアネート、ポリオール、ポリアミン又は反応性コーティングのうちのいずれか一つ、
との架橋反応生成物を含む氷低減ポリマーが提供され、但しここで：
（ａ）式（Ｉ）の化合物がポリイソシアネートと反応するとき、Ｒ^１からＲ^６、Ｒ^９及びＲ^１０のうちの少なくとも一つは少なくとも一つのＯＨ若しくはＮＨ_２又は両方を担持しなければならず；
（ｂ）式（Ｉ）の化合物がポリオール、ポリアミン又は反応性コーティングと反応するとき、Ｒ^１からＲ^６、Ｒ^９及びＲ^１０のうちの少なくとも一つは、少なくとも一つのＮＣＯを担持しなければならず；且つ
（ｃ）式（Ｉ）の化合物が反応性コーティングと反応するとき、Ｒ^１からＲ^６、Ｒ^９及びＲ^１０のうちの少なくとも一つは、コーティング中に存在するポリイソシアネートと反応するために少なくとも一つのＯＨ若しくはＮＨ_２又は両方を担持しなければならないか、又はＲ^１からＲ^６、Ｒ^９及びＲ^１０のうちの少なくとも一つは、コーティング中に存在するポリオール若しくはポリアミンと反応するために少なくとも一つのＮＣＯを担持しなければならない。

ポリマーは氷低減ポリマーであり、これは、ポリマーが、表面の凍着を低減すること又は表面上における氷の蓄積を低減することができることを意味し、表面への着氷を完全に防止することを必ずしも意味しない。

第２の態様では、上記に定義されたポリマー、溶媒、並びに増量剤、触媒及び／又は架橋剤といった任意選択的添加剤を含むポリマー製剤が提供される。

ポリマー又はポリマー製剤は、ポリマーコーティングの形態とすることができるか、又は代替的に、ポリマー又はポリマー製剤は、既存のコーティング中に取り込むことができる。

ポリマー及びポリマーコーティングは、架橋している。架橋は、氷低減ポリマーのコーティング層内部だけでなく、ポリマーと隣接する既存のコーティングとの間にも位置させることができる。

第３の態様では、上記に定義されたポリマーを生産する方法が提供され、この方法は、上記に定義された式（Ｉ）の化合物を、（ｉ）ポリイソシアネートと、ポリオール、ポリアミン又は反応性コーティングのうちの一又は複数、又は（ｉｉ）ポリイソシアネート、ポリオール、ポリアミン若しくは反応性コーティングと反応させることを含み、
但し以下を前提条件とする：
（ａ）式（Ｉ）の化合物がポリイソシアネートと反応するとき、Ｒ^１からＲ^６、Ｒ^９及びＲ^１０のうちの少なくとも一つは、少なくとも一つのＯＨ若しくはＮＨ_２又は両方を担持しなければならず；
（ｂ）式（Ｉ）の化合物がポリオール、ポリアミン又は反応性コーティングと反応するとき、Ｒ^１からＲ^６、Ｒ^９及びＲ^１０のうちの少なくとも一つは、少なくとも一つのＮＣＯを担持しなければならず；且つ
（ｃ）式（Ｉ）の化合物が反応性コーティングと反応するとき、Ｒ^１からＲ^６、Ｒ^９及びＲ^１０のうちの少なくとも一つは、反応性コーティング中に存在するポリイソシアネートと反応するために少なくとも一つのＯＨ若しくはＮＨ_２又は両方を担持しなければならないか、又はＲ^１からＲ^６、Ｒ^９及びＲ^１０のうちの少なくとも一つは、反応性コーティング中に存在するポリオール若しくはポリアミンと反応するために少なくとも一つのＮＣＯを担持しなければならない。

第４の態様では、少なくとも一部が上記に定義されるポリマー又はポリマー製剤でコーティングされる外表面を含む物体が提供される。

第５の態様では、物体の外表面の少なくとも一部に対して氷低減特性を付与する方法が提供され、この方法は、上記に定義されたポリマー又はポリマー製剤のコーティングを、表面上に適用することを含む。

第６の態様では、上記に定義されるポリマー又はポリマー製剤でコーティングされた表面を含む構成要素を備えた物体が提供される。

本開示内容は、氷が表面上に付着及び／又は形成される能力を低減する改善されたポリマーコーティングを提供する、上記に定義されたポリマー又はポリマー製剤に関する。ポリマーコーティングは、物体の表面に適用されるとき特に有効である。例えば、航空宇宙用のアルミニウム、鋼、若しくはチタニウムの合金を含む、コーティングされている若しくはコーティングされていない材料、又はガラス、セラミック、若しくは炭素繊維の強化を有する、コーティングされている若しくはコーティングされていない樹脂複合材は、航空機又は宇宙用ビークルの操縦翼面又は揚力面上における着氷を低減するために特に有用である。コーティングは、好ましいアルミニウム、チタニウム又は炭素複合材料、例えばガラス及びポリマー材料以外の多岐にわたる材料に使用されるときも、有効な氷低減剤を形成する。

使用時、ポリマー製剤は、表面、特に航空機に適用され、その機能性を様々な環境条件下、例えば民間又は軍用航空機が典型的に遭遇する環境条件下において保持することができる。ポリマー製剤を物体、例えば航空機の表面の少なくとも一部に適用する方法も、提供される。

ポリマーは、式（Ｉ）の化合物と、ポリイソシアネートと、ポリオール、ポリアミン及び反応性コーティングのうちの一又は複数との反応生成物とすることができる。この実施態様では、式（Ｉ）の化合物とポリイソシアネートとを溶媒と混合して、物体のコーティングされているか又はコーティングされていない表面に噴霧することができる。以下のスキーム１に示すように、ポリオール及び／又はポリアミンを任意選択的に加えることができる。
溶媒＋反応性ポリシロキサン＋ポリイソシアネート＋ポリオール／ポリアミン（任意）
反応性シロキサンはアミン及び／又はヒドロキシ官能性
スキーム１

或いは、式（Ｉ）の化合物とポリオール又はポリアミンとを溶媒と混合して、物体のコーティングされているか又はコーティングされていない表面に噴霧することができる。以下のスキーム２に示すように、次いでポリイソシアネートを加えることができる。
溶媒＋反応性ポリシロキサン＋ポリオール／ポリアミン＋ポリイソシアネート（任意）
反応性シロキサンはイソシアネート官能性である。
スキーム２

ポリマーは、Ｒ^１からＲ^６、Ｒ^９及びＲ^１０のうちの少なくとも一つが少なくとも一つのＯＨ若しくはＮＨ_２又は両方を担持することを前提条件として、式（Ｉ）の化合物とポリイソシアネートとの反応生成物でもよい。

或いは、ポリマーは、Ｒ^１からＲ^６、Ｒ^９及びＲ^１０のうちの少なくとも一つが少なくとも一つのＮＣＯを担持することを前提条件として、式（Ｉ）の化合物とポリオール、ポリアミン又はコーティングとの反応生成物でもよい。

式（Ｉ）の化合物は、Ｒ^１からＲ^６、Ｒ^９及びＲ^１０のうちの少なくとも一つが、反応性コーティング中に存在するポリイソシアネートと反応するために少なくとも一つのＯＨ若しくはＮＨ_２又は両方を担持すること、又はＲ^１からＲ^６、Ｒ^９及びＲ^１０のうちの少なくとも一つが、反応性コーティング中に存在するポリオール若しくはポリアミンと反応するために少なくとも一つのＮＣＯを担持することを前提条件として、反応性コーティングに加えてもよい。この実施態様では、以下のスキーム３に示すように、ポリイソシアネート及び／又はポリオール若しくはポリアミンも加えることができる。
反応性コーティング＋反応性ポリシロキサン＋ポリイソシアネート／ポリオール／ポリアミン（任意）
反応性コーティングは、既存の塗料製剤、例えばポリウレタン、ポリウレア又はエポキシコーティングとすることができる。
スキーム３

定義
アルキルは、直鎖状又は分枝状、飽和又は不飽和、置換又は無置換で、１から１６の炭素原子を含むことができる。

飽和アルキルの例には、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、ｓｅｃ−ブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、ペンチル、ネオペンチル、ヘキシルなどが含まれる。

不飽和アルキルの例には、ビニル、１−プロペニル、１−及び２−ブテニル、２−メチル−２−プロペニルなどのアルキレン、又はエチニル、１−プロピニル、１−及び２−ブチニル、２−メチル−２−プロピニル、２−ペンチニル、３−ペンチニル、４−ペンチニル、２−ヘキシニル、３−ヘキシニル、４−ヘキシニル、５−ヘキシニルなどのアルキニルが含まれる。

別途特に記載されない限り、用語「アルキル」は、二つの位置（即ち、二価）で付着するように一つ少ない水素原子を含むアルキル基を包含する。

アリールは、フェニル、ナフチル及びテトラヒドロナフチルから選択されるＣ_６、Ｃ_１０、Ｃ_１４アリールとすることができる。

アルキルアリールは、直鎖状又は分枝状、飽和又は不飽和、置換又は無置換とすることができ、例えばベンジルである。

ポリアリールは、少なくとも一つの炭素−炭素結合により結合した二つ以上のアリールであり、ビフェニル及びテリフェニルから選択することができる。ポリアリールは、直鎖状又は分枝状、飽和又は不飽和でありうる。

Ｃ_３−６ 脂環式基は、３から６の炭素原子を有する非芳香族環式基であり、例えば、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル及びシクロヘキシルといったＣ_３−６シクロアルキルを含む。シクロアルキル基は、シクロヘキシルのように飽和していても、又はシクロヘキセニルのように不飽和であってもよい。

Ｃ_３−６ヘテロシクリルは、飽和又は不飽和、置換又は無置換でよく、Ｏ、Ｎ及びＳから選択されるヘテロ原子を有する、飽和又は不飽和の３−６員環を含む。

「置換されていてもよい」という表現は、Ｃ_１−６アルキル、Ｃ_２−６アルケニル、Ｃ_２−６アルキニル、Ｃ_３−８シクロアルキル、ヒドロキシル、オキソ、Ｃ_１−６アルコキシ、アリールオキシ、Ｃ_１−６アルコキシアリール、ハロ、Ｃ_１−６アルキルハロ（例えばＣＦ_３及びＣＨＦ_２）、Ｃ_１−６アルコキシハロ（例えばＯＣＦ_３及びＯＣＨＦ_２）、カルボキシル、エステル、シアノ、ニトロ、アミノ、置換アミノ、二置換アミノ、アシル、ケトン、アミド、アミノアシル、置換アミド、二置換アミド、チオール、アルキルチオ、チオキソ、イソシアネート、スルフェート、スルホネート、スルフィニル、置換スルフィニル、スルホニル、置換スルホニル、スルホニルアミド、置換スルホンアミド、二置換スルホンアミド、アリール、Ｃ_１−６アルキル、ヘテロシクリル及びヘテロアリールからなる群より選択される、１、２、３、又は４以上の基、好ましくは１、２又は３、更に好ましくは１又は２の基で更に置換されていても、又はいなくてもよい基を指し、ここでアルキル、アルケニル、アルキニル、シクロアルキル、アリール及びヘテロシクリル並びにそれらを含む基の各々は、更に置換されていてもよい。一実施例では、任意選択的置換基は、Ｃ_１−６アルキル、ヒドロキシル、アミノ、置換アミノ、二置換アミノ、イソシアネート及びＣ_１−６アルコキシからなる群より選択される。

式（Ｉ）
式（Ｉ）の任意の反応性シロキサンは、ポリイソシアネート及び／又はポリオール、ポリアミン又はコーティングと反応できることを条件に使用される。反応性シロキサンの例には、アミノ官能性シロキサン、カルビノール官能性シロキサン、イソシアネート官能性シロキサン及びエポキシ官能性シロキサンが含まれる。

式（Ｉ）の化合物は、Ｒ^１からＲ^６、Ｒ^９及びＲ^１０のいずれか一つの末端基がＮＨ_２であるときにはアミノ官能性シロキサンであり、Ｒ^１からＲ^６、Ｒ^９及びＲ^１０のいずれか一つの末端基がＯＨであるときにはカルビノール官能性シロキサンであり、Ｒ^１からＲ^１０のうちの少なくとも一つが少なくとも一つのＮＣＯを担持するときにはイソシアネート官能性シロキサンであり、又はＲ^１からＲ^６、Ｒ^９及びＲ^１０のうちの少なくとも一つがエポキシを担持するときにはエポキシ官能性シロキサンである。整数ｘ、ｙ及びｚは、式（Ｉ）の分子量が２００から５０００００、５００から１０００００、又は５００から５００００の範囲に含まれるように選択される。

アミノ官能性シロキサンには、限定されないが、ＵＣＴ Ｓｉｌａｎｅｓから入手可能なもの、例えばＰＳ５１０、ＰＳ５１２及びＰＳ５１３、並びにＧｅｌｅｓｔから入手可能なもの、例えば、ＤＭＳ−Ａ１１、ＤＭＳ−Ａ１２、ＤＭＳ−Ａ１５、ＤＭＳ−Ａ２１、ＤＭＳ−Ａ３１、ＤＭＳ−Ａ３２、ＤＭＳ−Ａ３５といった一級アミノプロピル末端シロキサン、ＤＭＳ−Ａ２１１、２１４といった二級アミノ官能性（Ｎ−エチルアミノイソブチル末端ＰＤＭＳ）シロキサン、ＡＭＳ−１３２、ＡＭＳ−１５２、ＡＭＳ−１６２、ＡＭＳ−１６３、ＡＭＳ−１９１、ＡＭＳ−１２０３といったアミノプロピルメチルシロキサン−ジメチルシロキサンコポリマー、ＡＭＳ−２３３、ＡＭＳ−２２０２といったアミノエチルアミノプロピルメチルシロキサン−ジメチルシロキサンコポリマー、ＡＭＳ−２４２及びＡＴＭ−１１１２、ＡＴＭ−１３２２といったアミノエチルアミノイソブチルメチルシロキサン−ジメチルシロキサンコポリマーが含まれる。

カルビノー官能性シロキサンには、限定されないが、Ｇｅｌｅｓｔから入手可能なもの、例えばカルビノール（ヒドロキシル）末端ポリジメチルシロキサンＤＭＳ−Ｃ１５、ＤＭＳ−Ｃ１６、ＤＭＳ−Ｃ２１、ＤＭＳ−Ｃ２３、ＤＭＳ−Ｃ２５、ＤＢＬ−Ｃ３１、ＤＢＬ−Ｃ３２、ＤＭＳ−ＣＡ２１といった［ビス（ヒドロキシエチル）アミン］末端ポリジメチルシロキサン、及びＣＭＳ−２２１、ＣＭＳ−２２２、ＣＭＳ−８３２、ＣＭＳ−６２６といった（カルビノール官能性）メチルシロキサン−ジメチルシロキサンコポリマーが含まれる。

エポキシ官能性シロキサンには、限定されないが、Ｇｅｌｅｓｔから入手可能なもの、例えばＤＭＳ−Ｅシリーズ（０９−２１）を含むエポキシプロポキシプロピル末端ポリジメチルシロキサン、ＰＭＳ Ｅ−１１、ＰＭＳ Ｅ１５といったエポキシプロポキシプロピル末端ポリフェニルメチルシロキサン、ＭＣＴ−ＥＰ１３といったモノフェニル官能性トリス（エポキシ末端ポリジメチルシロキサン）、ＭＣＲ−Ｅ１１、ＭＣＲ−Ｅ２１といったモノ−（２，３−エポキシ）プロピルエーテル末端ポリジメチルシロキサン、及びＥＣＭＳ−１２７、２２７、３２７、９２４といった（エポキシシクロヘキシルエチレエチルシロキサン（ｅｐｏｘｙｃｙｃｌｏｈｅｘｙｌｅｔｈｙｌｅｅｔｈｙｌｓｉｌｏｘａｎｅ））−ジメチルシロキサン ドポリマー（ｄｏｐｏｌｙｍｅｒ）が含まれる。

アミノシロキサンの代表的な例には以下が含まれる：

［式中、
ｍは、１〜１５００であり；且つ
ｎは、１から１５００である］。

カルビノールシロキサンの代表的な例には以下が含まれる：

［式中、
ｍは、１〜１５００であり；且つ
ｎは、１〜１５００である］。

イソシアネートシロキサンの代表的な例には：

［式中、
ｎは、１〜１５００である］
の反応生成物が含まれる。

式（Ｉ）の化合物は、ポリマーの総重量に基づき１〜９９重量％、１０〜８０重量％又は２０〜６０重量％の量で存在することができる。

ポリイソシアネート
適切なポリイソシアネートには、架橋コーティングを形成するために典型的に使用される任意のイソシアネートが含まれる。ポリイソシアネートは、通常１００から２００℃で加熱することにより一又は複数のイソシアネート基が生成される化合物である、マスキングされたイソシアネートでありうる。マスキングされたイソシアネートには、Ｃｈｅｍｔｕｒａ Ｂａｘｅｎｄｏｎにより供給されるもの、及びＢａｙｅｒのＢａｙｈｙｄｕｒ（登録商標）シリーズが含まれる。マスキングされたイソシアネートの作製に使用されるブロッキング基には、ε−カプロラクトン、メチルエチルケトオキシム、３，５−ジメチルピラゾール及びマロン酸ジエチルが含まれる。ポリイソシアネートには、ジイソシアネート、トリイソシアネート及び更に官能性の高いイソシアネートが含まれうる。

ジイソシアネートには、限定されないが、１，５−ナフタレンジイソシアネート、４，４−ジフェニル−メタンジイソシアネート、テトラ−アルキル−ジフェニルメタンジイソシアネート、１，３−フェニレンジイソシアネート、１，４−フェニレンジイソシアネート、ブタン−１，４−ジイソシアネート、ヘキサメチレン １，６−ジイソシアネート、２，２，４−トリメチルヘキサメチレン １，６−ジイソシアネート、２，４，４−トリメチル−ヘキサメチレン １，６−ジイソシアネート、シクロヘキサン−１，４−ジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、ジシクロヘキシル−メタン−４，４’−ジイソシアネート、メチル−シクロヘキサンジイソシアネート、１，４−テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、１，３−トリメチレンジイソシアネート、メタキシレンジイソシアネート、デカメチレン １，１０−ジイソシアネート、シクロヘキシレン １，２−ジイソシアネート、シクロヘキシレン １，４−ジイソシアネート、１−メチルシクロヘキサン ２，４−ジイソシアネート、２，４−トルエンジイソシアネート、ヘキサメチレン−１，６−ジイソシアネート、ヘプタメチレン−１，７−ジイソシアネート、１，３−シクロペンテンジイソシアネート及び１，３−シクロヘキサンジイソシアネートが含まれる。

トリイソシアネートには、限定されないが、イソフォロンジイソシアネートの三量体、トリイソシアネートノナン、トリフェニルメタントリイソシアネート、１，３，５−ベンゼントリイソシアネート、２，４，６−トルエントリイソシアネート、リジントリイソシアネート、トリメチロールの付加物及び商品名Ｃｙｔｈａｎｅ（登録商標）３１６０の下にＣｙｔｅｃ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓにより販売されているテトラメチルキシレンジイソシアネート、並びにＢａｙｅｒから市販されているヘキサメチレンジイソシアネートのイソシアヌレートである、Ｄｅｓｍｏｄｕｒ（登録商標）Ｎ ３３００が含まれる。

更に官能性の高いポリイソシアネートには、限定されないが、ＢａｙｅｒによりＤｅｓｍｏｄｕｒ（登録商標）Ｎシリーズとして販売されているような、ヘキサメチルジイソシアネートをベースとする脂肪族ポリイソシアネート、ＢａｙｅｒによりＤｅｓｍｏｄｕｒ（登録商標）Ｚシリーズとして販売されているような、イソフォロンジイソシアネートをベースとする脂肪族ポリイソシアネート、ＢａｙｅｒによりＤｅｓｍｏｄｕｒ（登録商標）Ｌシリーズとして販売されているような、トルエンジイソシアネートをベースとする芳香族ポリイソシアネート、ＢａｙｅｒによりＤｅｓｍｏｄｕｒ（登録商標）ＶＬ及びＶＫシリーズとして販売されているような、メチレンジフェニルジイソシアネートをベースとする芳香族ポリイソシアネート、Ｄｅｓｍｏｄｕｒ（登録商標）ＢＬシリーズ及びＢａｓｏｎｅｔ（登録商標）イソシアネート架橋剤（Ｂａｙｅｒ）として販売されているような、ブロッキングされたポリイソシアネートが含まれる。

３以上のイソシアネート基を含むイソシアヌレート環、例えばＢａｙｅｒのＤｅｓｍｏｄｕｒ（登録商標）Ｎ−３３００及びＮ−３３９０といったヘキサメチレンジイソシアネートのイソシアヌレート環も使用することができる。

ポリイソシアネートを他のイソシアネートと組み合わせて使用してもよい。

一実施例では、ポリイソシアネートは、ＢａｙｅｒによりＤｅｓｍｏｄｕｒ（登録商標）シリーズとして販売されているリジントリイソシアネート又はポリイソシアネートのようなトリイソシアネートである。

ポリイソシアネートは、ポリマーの総重量に基づき０．１〜７０重量％、０．５〜５０重量％又は１又は３０重量％の量で存在することができる。

ポリオール又はポリアミン
適切なポリオール又はポリアミンには、架橋コーティングを形成するために典型的に使用されるものが含まれ、それらはポリエステルポリオール／ポリアミン、ポリエーテルポリオール／ポリアミン、ポリカーボネートポリオール／ポリアミン及びアクリルポリオール／ポリアミンなどである。ポリオール／ポリアミンの混合物は、ポリマーの製剤化に使用することができる。

使用できるポリオールには、Ｄｅｓｍｏｐｈｅｎ（登録商標）、Ｂａｙｃｏｌｌ（登録商標）（Ｂａｙｅｒ）などのポリエステルポリオール；Ｄｅｓｍｏｐｈｅｎｅ（登録商標）及びＡｃｃｌａｉｍ（登録商標）などのポリエーテルポリオール；Ｄｅｓｍｏｐｈｅｎ（登録商標）ＮＨなどのポリアスパラギン；ポリカーボネートポリオール、例えばＤｅｓｍｏｐｈｅｎ（登録商標）Ｃ、並びに複数のアームを含むポリ（カプロラクトン）のようなポリマー架橋剤、並びにＤｅｓｏｔｈａｎｅ（登録商標）ＨＳ Ｃｌｅａｒ Ｔｏｐｃｏａｔ ＣＡ ８０００／Ｂ９００Ａ（ＰＰＧ Ａｅｒｏｓｐａｃｅ）のポリオールベースの成分が含まれる。

適切なポリアミンには、限定されないが、少なくとも二つの官能基を有するポリアミン、例えばジ−、トリ−又はそれよりも高い官能性ポリアミン及びその混合物を含む、一級アミン及びその混合物が含まれる。ポリアミンは、芳香族又は脂肪族、例えば脂環式基であってよい。

適切な脂肪族ポリアミンの例には、限定されないが、エチレンジアミン、１，２−ジアミノプロパン、１，４−ジアミノブタン、１，３−ジアミノペンタン（Ｄｙｔｅｋ（登録商標）ＥＰ、Ｉｎｖｉｓｔａ）、１，６−ジアミノヘキサン、２−メチル−１，５−ペンタンジアミン（Ｄｙｔｅｋ（登録商標）Ａ、Ｉｎｖｉｓｔａ）、２，５−ジアミノ−２，５−ジメチルヘキサン、２，２，４−及び／又は２，４，４−トリメチル−１，６−ジアミノ−ヘキサン、１，１１−ジアミノウンデカン、１，１２−ジアミノドデカン、１，３−及び／又は１，４−シクロヘキサンジアミン、１−アミノトリメチル−δ−アミノメチル−シクロヘキサン、２，４−及び／又は２，６−ヘキサヒドロトルイレンジアミン、２，４’−ジアミノジシクロヘキシルメタン、４，４’−ジアミノジシクロヘキシルメタン（ＰＡＣＭ−２０、Ａｉｒ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ）及び３，３’−ジアルキル ４，４’−ジアミノジシクロヘキシルメタン、例えば３，３’−ジメチル−４，４’−ジアミノジシクロヘキシルメタン（Ｄｉｍｅｔｈｙｌ Ｄｉｃｙｋａｎ（登録商標）又はＬａｒｏｍｉｎ（登録商標）Ｃ２６０、ＢＡＳＦ；Ａｎｃａｍｉｎｅ（登録商標）２０４９、Ａｉｒ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ）及び３，３’−ジエチル−４，４’−ジアミノジシクロヘキシルメタン）、２，４−及び／又は２，６−ジアミノトルエン及び２，４’−及び／又は４，４’−ジアミノジフェニルメタン、又はこれらの混合物が含まれる。他の適切なアミンには、限定されないが、３−（シクロヘキシルアミン）プロピルアミン、３，３’−［１，４−ブタンジイルビス］−１−プロパンアミン及び脂肪族結合一級アミノ基を有するジアミノ官能性ポリエーテルアミンが含まれ、これらの例には、Ｈｕｎｔｓｍａｎ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能なＪｅｆｆａｍｉｎｅ（登録商標）Ｄ−２３０、Ｊｅｆｆａｍｉｎｅ（登録商標）Ｄ−４００、Ｊｅｆｆａｍｉｎｅ（登録商標）Ｄ−２０００、及びＪｅｆｆａｍｉｎｅ（登録商標）Ｄ−４０００が含まれる。

特定の実施例では、ポリアミンはトリアミンである。適切なトリアミンの例には、ジプロピレントリアミン、ビス（ヘキサメチレン）トリアミン及び脂肪族結合一級アミノ基を有するトリアミノ官能性ポリエーテルポリアミン（Ｈｕｎｔｓｍａｎ ＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎのＪｅｆｆａｍｉｎｅ（登録商標）Ｔ−４０３、Ｊｅｆｆａｍｉｎｅ（登録商標）Ｔ−３０００、Ｊｅｆｆａｍｉｎｅ（登録商標）Ｔ−５０００）が含まれる。

他の実施例では、アミンは、テトラアミン又は他の更に官能性の高いアミンである。

ポリオール／ポリアミンの分子量は、４６〜１００００、４６〜１０００又は４６〜１００の範囲内とすることができる。

ポリオール／ポリアミンは、ポリマーの総重量に基づき０〜９９重量％、０〜５０重量％又は５〜３０重量％の量で存在することができる。

反応性コーティング
反応性コーティングは、ポリイソシアネート及び／又はポリオール若しくはポリアミンを含む任意のコーティングとすることができる。例には、ポリウレタン、ポリウレア、ポリシリコーン、ポリエステル又はポリイソシアネート及び／又はポリオール若しくはポリアミンを含むエポキシコーティングが含まれる。ポリオール含有コーティングには、ヒドロキシルポリエステルを含有するコーティングも含まれる。特定の例には、ポリオールを含むポリウレタンコーティング、例えばＰＰＧ Ａｅｒｏｓｐａｃｅから入手可能なＤｅｓｏｔｈａｎｅ（登録商標）ＨＳ Ｃｌｅａｒ Ｔｏｐｃｏａｔ ＣＡ ８０００／Ｂ９００Ａ又はＡｋｚｏＮｏｂｅｌ Ａｅｒｏｓｐａｃｅ Ｃｏａｔｉｎｇｓから入手可能なＥｃｌｉｐｓｅ（登録商標）ＥＣＬ−Ｇ−２又はＥｃｌｉｐｓｅ（登録商標）ＥＣＬ−Ｇ−７又はＡｅｒｏｄｕｒ ３００２ Ｃｌｅａｒコーティングが含まれる。

表面
ポリマーコーティングが適用される表面は、物体の未コーティング表面でも、既存のコーティングを有する物体でもよい。既存のコーティングは、下塗り剤、化成皮膜、トップコートなどから選択されるコーティングの一又は複数の層でよい。ポリマーコーティングは、トップコートを塗布された物体に適用することができる。或いは、ポリマーは、トップコートに混合されて、下塗り剤、化成皮膜又はその他のコーティングを有する物体に適用されてもよい。この場合、ポリマーはトップコートの一部を形成する。好ましくは、既存のコーティング又はトップコートは、ポリウレタン、ポリウレア、ポリシリコーン、ポリエステル又はエポキシコーティングである。

溶媒
ポリマー製剤に使用される溶媒は、単一の溶媒でも、二つ以上の溶媒の組み合わせでもよい。好ましくは、溶媒は有機溶媒である。適切な有機溶媒又は溶媒の組み合わせには、限定されないが：
（ａ）エステルベースの溶媒、例えばアルキルプロピオネート、アルコキシプロピオネート、アルキルアルコキシプロピオネート、アルキルアセテート、アルキルアルコキシアセテート、エチルアセテート、プロピルアセテート、イソプロピルアセテート、ブチルアセテート、イソブチルアセテート、三級ブチルアセテート及びグリコールエーテルアセテート；
（ｂ）アルキルケトンのようなケトン、例えば、メチルエチルケトン、メチルプロピルケトン、メチルアミルケトン、メチルイソアミルケトン及びメチルイソブチルケトン、アセトン、ペンタノン、ブタノン及び２−ヘプタノン；
（ｃ）芳香族、例えばトルエン及びキシレン；
（ｄ）グリコールジエーテル、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコールポリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール及びポリプロピレングリコールのジエーテルといったグリコールのジ−Ｃｉ−ｓアルキルエーテルであって、限定しないが、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル又はジエチレングリコールのメチルブチルエーテル、例えばＤｏｗにより商標名Ｄｏｗｎａｎｏｌ Ｅ−シリーズ及びＰ−シリーズのグリコールエーテルの下に市販されているものを含むグリコールジエーテル；及びテトラヒドロフランのような環状エーテルといったエーテル；並びに
（ｅ）ハロゲン系溶媒、例えばジクロロメタン及びテトラクロロエチレン；
が含まれる。

ハロゲン系溶媒の毒性及び環境への悪影響を考慮すると、環境、健康及び安全規制の制約内で使用されるべきである。好ましい溶媒は、エステルベースの溶媒、例えばプロピオン酸アルキル、アルコキシプロピオネート、アルキルアルコキシプロピオネート、アルキルアセテート、アルキルアルコキシアセテート、エチルアセテート、プロピルアセテート、イソプロピルアセテート、ブチルアセテート、イソブチルアセテート、三級ブチルアセテート及びグリコールエーテルアセテート；アルキルケトンのようなケトン溶媒、例えばメチルエチルケトン、メチルプロピルケトン、メチルアミルケトン、メチルイソアミルケトン、メチルイソブチルケトン、アセトン、ペンタノン、ブタノン及び２−ヘプタノンである。

添加剤
ポリマー製剤は、硬化剤、架橋剤、触媒、フィラー、顔料又は他の着色剤、強化剤、チキソトロープ剤、促進剤、界面活性剤、可塑剤、増量剤、安定剤、腐食抑制剤、ヒンダードアミン光安定剤、紫外線吸収剤及び抗酸化剤といったコーティングの特定の用途にいくらか依存する、様々な任意選択的添加剤を更に含むことができる。好ましい添加剤には、増量剤、触媒及び架橋剤が含まれる。

一実施例では、ポリマーは、式（Ｉ）の化合物と、（ｉ）反応性コーティング及び任意選択的にポリイソシアネート及び／又はポリオール若しくはポリアミン、（ｉｉ）ポリイソシアネート及び任意選択的にポリオール若しくはポリアミン、或いは（ｉｉｉ）ポリオール若しくはポリアミン及び任意選択的にポリイソシアネートとの反応生成物を含むか、又はそのような反応生成物からなる。ポリマー製剤は、溶媒、任意選択的増量剤、任意選択的触媒又は任意選択的架橋剤と一緒に、ポリマーを含むか、又はそれらからなる。

増量剤の例には、２，４−ペンタンジオン及びアルキルアセトアセテートといったポットライフエクステンダーが含まれる。

触媒の例には、ジブチル錫ジラウレート（ＤＢＴＤ）、第１錫オクトアート、炭酸鉛、オクタン酸鉛、第２鉄アセチルアセトネート、及びアルカリ金属塩のような金属触媒が含まれる。

架橋剤の例には、既存のコーティングと反応することのできる、ヒドロキシル、イソシアネート又はアミンといった官能性を有する星形又は多アームポリマーのような多官能性ポリマーが含まれる。

添加材は、ポリマーの総重量に基づき０〜１０重量％の量で存在することができる。

ポリマー
例示的ポリマーには、以下の組み合わせの反応生成物であるものが含まれる：
（ａ）アミノシロキサン、ポリイソシアネート、及び任意選択的に触媒、ポリオール又はポリアミン；
（ｂ）カルビノールシロキサン、ポリイソシアネート、及び任意選択的に触媒、ポリオール又はポリアミン；
（ｃ）イソシアネートシロキサン、ポリオール若しくはポリアミン、又はポリオール若しくはポリアミンを含有するコーティング；並びに
（ｄ）アミノシロキサン又はカルビノールシロキサン、及びポリイソシアネートを含有する反応性コーティング。

ポリマー製剤
ポリマー製剤は、式（Ｉ）の化合物を、ポリイソシアネート及び／又はポリオール、ポリアミン又は反応性コーティングと反応させる前に、ケトンのような有機溶媒、例えば２−ヘプタノン（ＭＡＫ）に溶解することにより作製することができる。ポリイソシアネート及び／又はポリオール若しくはポリアミンを、式（Ｉ）の化合物と反応させる前に、ケトン、エーテル若しくはエステルベースの有機溶媒に溶解してもよい。ポリマー製剤は、典型的には、表面に適用する前に１５〜１２０分間混合される。

ポリマー製剤は、任意選択的に、上記の添加剤、特に増量剤、触媒及び／又は架橋剤を含むことができる。式（Ｉ）の化合物、ポリイソシアネート及び／又はポリオール、ポリアミン、又は反応性コーティング間の反応のために、ジブチル錫ジラウレートのような触媒が必要となることがある。

使用
ポリマー製剤は、多種多様な表面、特にアルミニウム、ステンレス鋼若しくはチタニウムといった金属表面上に、又は炭素、ガラス繊維、若しくはプラスチックなどの樹脂マトリックスのような複合材料表面に対して、連続コーティングとして適用されてもよい。ポリマー製剤は、コーティング表面に、すなわち表面の基材から独立して適用することもできる。

ポリマー製剤は、物体の表面に対し、複数の方法で適用することができる。例えば、ポリマー製剤は、ポリマー製剤を噴霧することにより表面に適用することができる。一つの成分が噴霧される場合、溶媒中のポリマーの製剤がコーティング対象表面に噴霧される。触媒が必要である場合、ポリマー製剤及び溶媒は、使用前に触媒と混合される。結果として得られる製剤は、有限のポットライフを有し、触媒が混合された後すぐに、又は混合物のポットライフ中に、噴霧されなければならないだろう。

二つ以上の成分系の場合、式（Ｉ）の化合物が溶媒に溶解され、ポリイソシアネート及び任意選択的にポリオール若しくはポリアミンである第２の成分が別の溶媒に溶解される。或いは、第２の成分の代わりに反応性コーティングが使用される。二つの混合物は、共通のスプレーノズル内で組み合わせられ、乾燥表面上に噴霧する間に混合されて、物体の表面上にポリマーコーティングを形成する。

ポリマーを十分に架橋させることができ、溶媒がエバポレートした後には、ポリマーの膜が残る。

別法では、式（Ｉ）の化合物を、ポリイソシアネート及び任意選択的にポリオール、ポリアミン若しくは反応性コーティングの溶液と、スプレーガンの混合ノズルにおいて混合し、表面上に射出するか、又はポット内で混合し、スプレーガンに移し、混合物のポットライフに到達する前に表面上に射出する。この方法により、架橋ポリマーが得られ、これは数分内に硬化し始めて次いで架橋膜を形成する。

ブラシ、ローラー、浸し塗り、液滴衝突、スクリーン印刷などの印刷、又は事前包装エアロゾルによるものといった従来技術に周知の方法など、他の適用方法も使用することができる。製剤は、まず製剤を上記のように第１逃げ面上に堆積させることにより、アップリケとして適用することができる。乾燥すると、ポリマーコーティングは、第１逃げ面から除去し、コーティングを次の面に付着させるアップリケ法に使用することができる。

一成分の噴霧において、ポリマーは、十分に架橋することができて、溶媒がエバポレートした後直ぐに、取扱い又は運搬可能である。第２の方法は、マスキング、テーピング及びコーティングの追加層の適用を含みうる。温風又は赤外線ランプといった熱源の使用は、溶媒除去及び架橋反応を早めるであろう。二成分系では、二つの部分が混合されて表面上に噴霧されるとほぼすぐに、ポリマーは架橋を開始して形成される。この場合も、温風又は赤外線ランプの使用により溶媒除去及び架橋が早まって、膜の形態のポリマーコーティングが残る。

コーティングは、透明なコーティング膜の形態でよく、塗装表面を含む多種多様な表面上に適用することができる。透明膜のコーティングの重要な利点は、コーティングを有色素（着色）トップコートの上に、例えばベースコート（当技術分野において知られるクリアコートコーティング）の形成において用いることを可能にするために十分な透過性を提供することである。或いは、ポリマーコーティングは、コロイドミルにおいて、反応成分のうちの一又は複数と適切な顔料との混合物により着色してもよい。クリアコーティング又は有色素コーティングは、次いで塗料として使用されうる。

ポリマー製剤は、約１℃から約４５℃の間のいずれかで適用することができる。典型的には、ポリマー製剤は、約１５℃から３５℃の周囲温度で適用される。ポリマー製剤を適用して、所望の厚みに達する単一層又は複数層を形成することができる。

ポリマー製剤は、多種多様な対象表面、特にアルミニウム、ステンレス鋼若しくはチタニウムといった金属表面上に、又は炭素若しくはガラス繊維、プラスチックなどの樹脂マトリックスのような複合材料表面に対して、連続コーティングとして適用されてもよい。ポリマーは、塗装表面に、すなわち物体に使用される基材から独立して適用することもできる。ポリマーコーティングは、表面上における着氷量及び／又は物体の表面、例えば、航空機の揚力面、安定化面、及び操縦翼面の凍着を低減するため使用することができる。この場合、航空機の全表面がポリマーでコーティングされても、揚力面、安定化面、及び／又は操縦翼面だけがコーティングされても、他の選択表面がコーティングされてもよい。航空機の翼又は他の揚力面上にわずかでも氷が蓄積すると、揚力面の空力性能が劇的に変化しうるため、着氷の低減は極めて重要である。同様に、航空機の操縦翼面は、このような操縦翼面の動きをブロックして働きを損なう氷の蓄積がない状態に維持されなければならない。加えて、着氷の低減により、航空機の全体重量が減少し、それにより性能及び燃費が向上する。同様の利点が、他の物体、例えばミサイル、船舶、自動車及び風力タービンの外表面の少なくとも一部のコーティングにより提供される。

ポリマーの有用性は金属表面に限定されない。ポリマーは、炭素複合材、及び場合によっては木材又はアスファルトといった多種多様な表面のいずれかのコーティングとして用途を見出しており、これらの多くは航空機に関連しない用途、例えば風力タービン、空調機、冷蔵ユニット、建造物、標識及び送電線である。

特性
ポリマーが表面上での氷低減コーティングとして使用されるとき、コーティング表面は、凍着試験において＜５Ｎの最低平均付着力、最大４Ｈの鉛筆硬度、及び最大８３の６０度ガラス値を示すことができる。

ここで、以下の非限定的実施例を参照して本発明について説明する。

実施例では以下の略表記を使用する：
アミノシロキサン：ＰＳ５１０、ＰＳ５１２、ＰＳ５１３、及びＤＭＳ−Ａ１２

ｎは５〜１５００である。
カルビノールシロキサン：ＤＭＳ−Ｃ１６、１５、２１、２２及び２３

ｍは、１〜１０であり、ｎは５〜１５００である。
イソシアネート官能性シロキサン：

溶媒中にポリイソシアネートを含有するＰＰＧ Ａｅｒｏｓｐａｃｅ社のＤｅｓｏｔｈａｎｅ（登録商標）ＨＳ ＣＡ ８０００Ｂ Ａｃｔｉｖａｔｏｒ
ＤＥＳＭＯＤＵＲ Ｎ３３９０：ＮＣＯ含有量が１９．６％である、Ｂａｙｅｒ社から入手可能なｎ−ブチルアセテート中ＨＤＩトリマー
Ｎ７５：ＮＣＯ含有量が１６．５％である、Ｂａｙｅｒ社から入手可能なｎ−ブチルアセテート中脂環式ポリイソシアネート（ＨＤＩビウレット）
ポリオール、ポリカプロロカトン（ｐｏｌｙｃａｐｒｏｌｏｃａｔｏｎｅ）架橋剤（４アーム）溶媒及びスチレン系アシリック（ａｃｙｌｉｃ）ポリマーを含有する、ＰＰＧ Ａｅｒｏｓｐａｃｅ社のＤｅｓｏｔｈａｎｅ（登録商標）ＨＳ ＣＡ ８０００／Ｂ９００Ａベース

ポリマー製剤の詳細は、以下の表１に列挙される通りであり、以下に準拠する
１．１：１のモル比（反応性シロキサン基：イソシアネート／ポリオール基）がすべての製剤に使用される。
２．反応は、反応性シロキサンとイソシアネートの間に起こる（イソシアネート官能性シロキサンとポリオールの間に起こる実施例１７及び１８を除く）。
３．実施例１３〜１６は、反応性シロキサン、ポリオール及びイソシアネートを含有するハイブリッドポリウレア−ウレタンシロキサンコーティングである。
４．すべての製剤を、事前に下塗り剤及び既存の透明コーティング（Ｄｅｓｏｔｈａｎｅ（登録商標）ＨＳ Ｃｌｅａｒ Ｔｏｐｃｏａｔ ＣＡ ８０００／Ｂ９００Ａ）でコーティングされたアルミニウム（Ａｌｃｌａｄ ２０２４−Ｔ３）パネル上に、スプレーガンを介して適用し、次いで周囲条件において１２〜２４時間硬化させた。

反応性シロキサンを、ケトン、エーテル又はエステルといった有機溶媒中において混合する。次いでイソシアネート成分を製剤（及び必要に応じて任意の触媒、ポリオール、若しくはポリアミン）に付加し、溶液を２０〜１２０分間混合した後、スプレー又はブラシにより表面上にコーティングする。

凍着試験法
凍着を、１００Ｎのロードセルを装着したＩｎｓｔｒｏｎ Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｔｅｓｔｉｎｇ Ｍａｃｈｉｎｅ（モデル５５６５）を用いて測定した。試験は、−２０℃に維持され、インストロン内部に配置された環境的チャンバー内において、０．５ｍｍ／分の速度で実施された。ポリマーコーティングをアルミニウム試料に適用し、水（超純粋Ｍｉｌｌｉ−Ｑ、比抵抗値１８．２ＭΩ．ｃｍ＠２５℃；≦５ｐｐｂ）を充填した円筒カラムを−２０℃でコーティング表面上に凍結させた。振り子式アタッチメントをインストロン及び氷柱に装着し、引張力を印加して、コーティングされた試料から氷柱を取り除いた。氷を分離させるために必要な引張力を記録し、応力を算出した。破壊のモード（凝集又は接着）も記録した。

表面エネルギー試験方法
表面エネルギーの計算は、「ＦＩＲＳＴ ＴＥＮ ＡＮＧＳＴＲＯＭＳ」半自動ビデオ内蔵式接触角度アナライザーを用いて完了された接触角度測定に基づいていた。ジヨードメタン（ＣＨ_２Ｉ_２）及び水（Ｈ_２Ｏ）を、ヤング−デュプレの関係式及びフォークス方程式により分散及び表面エネルギーに対する極性の寄与を計算するための参照溶媒として用いた。

光沢試験方法
光沢を、２０及び６０°においてＢｙｋ−Ｇａｒｄｎｅｒ社のマイクロ−ＴＲＩグロスメーターで測定した。

鉛筆硬度試験方法
鉛筆硬度を、ＡＳＴＭ Ｄ３３６３に従って測定した。

尿素及びウレタン架橋化学に基づく架橋ポリシロキサンが、現行の航空機のポリウレタントップコートと適合性であり、薄い最終最上層として単独で又は現行のトップコートの成分として凍着低減コーティングを提供するために使用できることが判明した。このようなコーティング表面上において極めて低い凍着が見られ（表２の引張力及び引張応力）、これは一般に使用されている航空宇宙トップコート（Ｄｅｓｏｔｈａｎｅ（登録商標）ＨＳ）と比較して有意な低減を示すものである。二つの市販のＮｕＳｉｌポリシロキサンエラストマーコーティング、及び米国特許第６７９７７９５号の実施例１及び米国特許第７９１０６８３号の実施例３に開示された二つのコーティング製剤を分析したところ、それらはすべて、１９ｋＰａを上回る凍着引張値を有する。また、表３は、米国特許第６７９７７９５号及び同第６８０９１６９号のような従来技術を上回る以下の利点、即ち先行技術によるコーティング（米国特許第６７９７７９５号及び同６８０９１６９号）と比較して、（ｉ）最大４Ｈ（表２）という鉛筆硬度の値により実証される、改善及び証明された架橋構造；（ｉｉ）最大８３という６０度光沢度の値（表３）；（ｉｉｉ）航空機用の既存のポリウレタントップコートに対する向上した適合性（コーティング製剤は、既存のポリウレタントップコートの成分として使用することができる）；及び（ｉｖ）硬度の向上により実証される耐薬品性を含む耐久性（本発明のコーティングは、溶媒（ＭＥＫ）に再溶解しない）を示す。

表３に示すように、極めて低い到着値を達成するために、超疎水性のコーティング（１５０°を上回る水接触角度及び＜１０°のロールオフ角度）は不要である。表３に示すように、本発明のコーティングは極めて低い極性の表面エネルギーを有し、これは低い到着を部分的に説明すると思われる。しかしながら、ＮｕＳｉｌポリシロキサンエラストマーコーティングも低い極性の表面エネルギーを有し、したがって凍着を決定するであろう更なる形態学的、化学的、又は物理的相互作用が存在している。

本発明のポリマーコーティングは、以下の利点を示す：
（ｉ）先行技術による凍着に関する値を下回る、凍着の低減（＜１９ｋＰａの引張応力、又は＜５Ｎの引張力）；
（ｉｉ）ポリウレタンベースの航空宇宙コーティング（例えばＤｅｓｏｔｈａｎｅ）の現行従来技術による硬度の値と同様で、市販のシロキサンコーティング（例えばＮｕＳｉｌ）より高い、最大４Ｈの鉛筆硬度の値；
（ｉｉｉ）市販のシロキサンコーティング材（例えばＮｕＳｉｌ社製）より高い光沢を示す、最大８３の６０度のグロス値；
（ｉｖ）航空機に使用される既存のポリウレタントップコートに対する適合性の向上（コーティング製剤は既存のポリウレタントップコートの成分として使用することができる）；
（ｖ）米国特許第６７９７７９５号のような既存の技術とは対照的に、耐薬品性を含む耐久性。

本発明の特許請求の範囲及び明細書において、明示又は暗示により別途断らない限り、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」という単語又はその文法的変形例（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ又はｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇなど）は、包括を意図し、即ち記述された特徴の存在を特定するだけでなく、様々な変形例における更なる特徴の存在若しくは付加を排除しない。

当業者であれば、多数の修正例が、本発明の精神及び範囲を逸脱せずに想起可能であることが分かるであろう。

Claims (22)

1. １９ｋＰａ未満の凍着引張応力を有する氷低減ポリマーであって、
   以下のシロキサン：
   

   

   ［式中、
   Ｒ^１からＲ^６は、独立して、Ｈ；ＮＲ^１１、Ｃ＝Ｏ、Ｃ＝Ｃ、Ｓ、ＣＯ_２、Ｏ及びＣＨ（ＮＣＯ）から選択される基で中断されていてもよい、置換されていてもよいＣ_１−１６アルキル；ＯＳｉＲ^１２ _３；（ＣＨ_２）_ｎＯＨ；（ＣＨ_２）_ｎＯ（ＣＨ_２）_ｎＯＨ；（ＣＨ_２）_ｎＮＲ^１１Ｒ^１２；（ＣＨ_２）_ｎＮＨ（ＣＨ_２）_ｎＮＲ^１１Ｒ^１２；（ＣＨ_２）_ｎＯ（ＣＨ_２）_ｎＮＲ^１１Ｒ^１２；（ＣＨ_２）_ｎＮＣＯ；エポキシ；置換されていてもよいＣ_１−１６アルキルアリール；置換されていてもよいアリール；置換されていてもよいポリアリール；置換されていてもよいＣ_３−６脂環式基；及び置換されていてもよいＣ_３−６ヘテロシクリルからなる群より選択され；
   Ｒ^７及びＲ^８は、独立して存在しないか、又は独立して、ＮＲ^１１、Ｃ＝Ｏ、Ｃ＝Ｃ、Ｓ、ＣＯ_２、Ｏ及びＣＨ（ＮＣＯ）から選択される基で中断されていてもよい、置換されていてもよいＣ_１−１６アルキル；Ｏ；Ｓ；ＯＳｉ（Ｒ^１３）_２；（ＣＨ_２）_ｎ；（ＣＨ_２）_ｎＮＨ；（ＣＨ_２）_ｎＯ；置換されていてもよいＣ_１−１６アルキルアリール；置換されていてもよいアリール；置換されていてもよいポリアリール；置換されていてもよいＣ_３−６脂環式基；及び置換されていてもよいＣ_３−６ヘテロシクリルからなる群より選択され；
   Ｒ^９及びＲ^１０は、独立して、Ｈ、ＯＨ、ＮＲ^１１Ｒ^１２、置換されていてもよいＣ_１−１６アルキル、ＮＣＯ、エポキシ及びＳｉ（Ｒ^１３）_３からなる群より選択され；
   Ｒ^１１及びＲ^１２は、独立して、Ｈ及び置換されていてもよいＣ_１−１６アルキルからなる群より選択され；
   Ｒ^１３は、置換されていてもよいＣ_１−１６アルキル、（ＣＨ_２）_ｎＯＨ及び（ＣＨ_２）_ｎＮＨ_２からなる群より選択され；
   ｎは、１から１６であり；
   ｘ及びｚは、独立して、１から１５００から選択され；且つ
   ｙは、０から１５００であり、
   Ｒ^１からＲ^６、Ｒ^９及びＲ^１０のうちの少なくとも一つがＮＨ_２基を担持するとき、式（Ｉ）のシロキサンは２５００から２７０００ダルトンの分子量を有し、Ｒ^１からＲ^６、Ｒ^９及びＲ^１０のうちの少なくとも一つがＯＨ基を担持するとき、式（Ｉ）のシロキサンは５０００から１００００ダルトンの分子量を有する］と、
   （ｉ）ポリイソシアネートと、ポリオール、ポリアミン及び反応性コーティングのうちの一若しくは複数；又は
   （ｉｉ）ポリイソシアネート、ポリオール、ポリアミン又は反応性コーティングのうちのいずれか一つ
   との架橋反応生成物を含み、但し：
   （ａ）式（Ｉ）の化合物がポリイソシアネートと反応するとき、Ｒ^１からＲ^６、Ｒ^９及びＲ^１０のうちの少なくとも一つは、少なくとも一つのＯＨ若しくはＮＨ_２又は両方を担持しなければならず；
   （ｂ）式（Ｉ）の化合物がポリオール、ポリアミン又は反応性コーティングと反応するとき、Ｒ^１からＲ^６、Ｒ^９及びＲ^１０のうちの少なくとも一つは、少なくとも一つのＮＣＯを担持しなければならず；
   （ｃ）式（Ｉ）の化合物が反応性コーティングと反応するとき、Ｒ^１からＲ^６、Ｒ^９及びＲ^１０のうちの少なくとも一つは、コーティング中に存在するポリイソシアネートと反応するために少なくとも一つのＯＨ若しくはＮＨ_２又は両方を担持しなければならないか、又はＲ^１からＲ^６、Ｒ^９及びＲ^１０のうちの少なくとも一つは、コーティング中に存在するポリオール若しくはポリアミンと反応するために少なくとも一つのＮＣＯを担持しなければならず、且つ
   （ｄ）存在するとき、ポリオール／ポリアミンの量は、ポリマーの総重量に基づき５から３０重量％の範囲内である、
   ポリマー。
2. 式（Ｉ）の化合物が：
   

   

   ［式中、
   ｍは、１〜１５００であり；且つ
   ｎは、１〜１５００である］；又は
   

   

   ［式中、
   ｍは、１〜１５００であり；且つ
   ｎは、１〜１５００である］；又は
   

   

   ［式中、ｎは、１〜１５００である］
   の反応生成物
   から選択される、請求項１に記載のポリマー。
3. 式（Ｉ）の化合物が、ポリマーの総重量に基づき１〜９９重量％の量で存在する、請求項１に記載のポリマー。
4. ポリイソシアネートが、ジイソシアネート、トリイソシアネート又は更に官能性の高いイソシアネートである、請求項１に記載のポリマー。
5. トリイソシアネートがリジントリイソシアネートである、請求項４に記載のポリマー。
6. ポリイソシアネートが、ポリマーの総重量に基づき０．１〜７０重量％の量で存在する、請求項１に記載のポリマー。
7. ポリオール又はポリアミンが、ポリエステルポリオール／ポリアミン、ポリエーテルポリオール／ポリアミン、ポリカーボネートポリオール／ポリアミン、アクリルポリオール／ポリアミン又はこれらの組み合わせから選択される、請求項１に記載のポリマー。
8. ポリオール又はポリアミンの分子量が４６〜１００００ダルトンの範囲である、請求項１に記載のポリマー。
9. ポリオール又はポリアミンが、ポリマーの総重量に基づき０〜９９重量％の量で存在する、請求項１に記載のポリマー。
10. 反応性コーティングが、ポリウレタン、ポリウレア、ポリシリコーン、ポリエステル又はエポキシのコーティングから選択され、これらの各々がポリイソシアネート及び／又はポリオール若しくはポリアミンを含む、請求項１に記載のポリマー。
11. 請求項１に記載のポリマー、溶媒、及び任意選択的添加剤を含むポリマー製剤。
12. 溶媒が、（ａ）エステルベースの溶媒；（ｂ）ケトン；（ｃ）芳香族；（ｄ）エーテル；（ｅ）ハロゲン系溶媒又はこれらの組み合わせから選択される、請求項１１に記載のポリマー製剤。
13. 溶媒がケトンである、請求項１２に記載のポリマー製剤。
14. ケトンが、メチルエチルケトン、メチルプロピルケトン、メチルアミルケトン、メチルイソアミルケトン、メチルイソブチルケトン、アセトン、ペンタノン、ブタノン、２−ヘプタノン、又はこれらの組み合わせからなる群より選択される、請求項１３に記載のポリマー製剤。
15. エステルベースの溶媒が、プロピオン酸アルキル、アルコキシプロピオネート、アルキルアルコキシプロピオネート、アルキルアセテート、アルキルアルコキシアセテート、エチルアセテート、プロピルアセテート、イソプロピルアセテート、ブチルアセテート、イソブチルアセテート、三級ブチルアセテート及びグリコールエーテルアセテートから選択される；又はケトン溶媒が、メチルエチルケトン、メチルプロピルケトン、メチルアミルケトン、メチルイソアミルケトン、メチルイソブチルケトン、アセトン、ペンタノン、ブタノン及び２−ヘプタノンから選択される、請求項１２に記載のポリマー製剤。
16. 任意選択的添加剤が、硬化剤、架橋剤、触媒、フィラー、顔料又はその他着色剤、強化剤、チキソトロープ剤、促進剤、界面活性剤、可塑剤、増量剤、安定剤、腐食抑制剤、ヒンダードアミン光安定剤、紫外線吸収剤、抗酸化剤又はこれらの組み合わせから選択される、請求項１１に記載のポリマー製剤。
17. 請求項１に記載のポリマー又は請求項１１に記載のポリマー製剤を含むコーティング。
18. 請求項１に記載のポリマーを生産する方法であって、式（Ｉ）の化合物を、（ｉ）ポリイソシアネート、及びポリオール、ポリアミン若しくは反応性コーティングのうちの一又は複数、又は（ｉｉ）ポリイソシアネート、ポリオール、ポリアミン若しくは反応性コーティングと反応させることを含み、
    Ｒ^１からＲ^６、Ｒ^９及びＲ^１０のうちの少なくとも一つがＮＨ_２基を担持するとき、式（Ｉ）のシロキサンは２５００から２７０００ダルトンの分子量を有し、Ｒ^１からＲ^６、Ｒ^９及びＲ^１０のうちの少なくとも一つがＯＨ基を担持するとき、式（Ｉ）のシロキサンは５０００から１００００ダルトンの分子量を有しており、
    但し：
    （ａ）式（Ｉ）の化合物がポリイソシアネートと反応するとき、Ｒ^１からＲ^６、Ｒ^９及びＲ^１０のうちの少なくとも一つは、少なくとも一つのＯＨ若しくはＮＨ_２又は両方を担持しなければならないこと；
    （ｂ）式（Ｉ）の化合物がポリオール、ポリアミン又は反応性コーティングと反応するとき、Ｒ^１からＲ^６、Ｒ^９及びＲ^１０のうちの少なくとも一つは、少なくとも一つのＮＣＯを担持しなければならないこと；及び
    （ｃ）式（Ｉ）の化合物が反応性コーティングと反応するとき、Ｒ^１からＲ^６、Ｒ^９及びＲ^１０のうちの少なくとも一つは、反応性コーティング中に存在するポリイソシアネートと反応するために少なくとも一つのＯＨ若しくはＮＨ_２又は両方を担持しなければならないか、又はＲ^１からＲ^６、Ｒ^９及びＲ^１０のうちの少なくとも一つは、反応性コーティング中に存在するポリオール若しくはポリアミンと反応するために少なくとも一つのＮＣＯを担持しなければならないこと
    を前提条件とする、方法。
19. 少なくとも一部が請求項１に記載のポリマー又は請求項１１に記載のポリマー製剤でコーティングされた外表面を含む物体。
20. ポリマーでコーティングされた外表面が、本明細書に記載の凍着試験方法を受けるとき、＜１９ｋＰａの平均接着応力を有する、請求項１９に記載の物体。
21. 物体の外表面の少なくとも一部に対して氷低減特性を付与する方法であって、請求項１に記載のポリマー又は請求項１１に記載のポリマー製剤のコーティングを表面に適用することを含む方法。
22. 請求項１に記載のポリマー又は請求項１１に記載のプレポリマー製剤でコーティングされた表面を有する構成要素を含む物体。