JP7314422B2 - バルク成形化合物からの成形された複合物の調製のための方法 - Google Patents

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Description

説明
本発明は、スチレン非含有バルク成形化合物(BMC)、このようなバルク成形された化合物を調製するための方法、及びそれらのバルク成形化合物(BMC)に基づく成形された複合物に関する。本発明にしたがうバルク成形化合物は、シアネートエステル及び強化繊維に基づく樹脂調合物、触媒並びにフィラーから製造される。
発明の背景
バルク成形化合物(BMC)材料は、一般に、不飽和のポリエステル樹脂及びビニルエステル樹脂に基づく。BMCは、圧縮成形を通して、並びに圧送成形又は射出成形において、複合の部品(成形された複合物)に製造される。
バルク成形化合物(BMC)材料に基づく複合の成形された複合物の利用分野としては、求められている電気製品及び電化製品、自動車、産業用及び他の輸送用途が挙げられる。金属構造部品は、強化有機ポリマー(成形された複合材料)によって置き換えられ続けている。強化有機ポリマーの提供の利点としては、高い剛性及び高い強度を有しながらより軽量であること、よりよい腐食耐性、並びにいくつかの場合においては、より優れた比強度が挙げられる。さらに、成形された複合材料は、金属製造プロセスと比較した費用削減及び迅速な製造時間、並びに金属で製造することが難しい複雑なジオメトリを有する部品を製造する能力を提供する。
バルク成形化合物のために一般的に使用されている不飽和のポリエステル及びビニルエステル樹脂系は、スチレンなどのビニル基を有するモノマーと調合される。このモノマーは、架橋反応に関与する。しかし、樹脂系自身及びモノマーの熱硬化性は、BMC、SMC(シート成形化合物)又はTMC(厚成形化合物)などの成形化合物の製造者に、並びに成形された部品の製造者(成形者)に、潜在的な障害を提示する。さらに、成形された部品は、未反応スチレン及び他の揮発性物質を、詳細には切断工程及び穴あけ工程などの製造後工程の間に放出するので、エンドユーザーを健康被害の危機に曝す。
US2012/008241739B2は、技術水準の材料をスチレン非含有材料と置き換える目的で、再生可能資源に基づく熱硬化性樹脂を含むシート成形化合物(SMC)、バルク成形化合物(BMC)又は厚成形化合物(TMC)を開示する。それらのスチレン非含有熱硬化性樹脂のガラス遷移温度は、66.7℃~130℃の間であった。しかし、多くの用途、及び特に高温での用途のために、多くの構造用及び非構造用の複合物について、130℃を超えるガラス遷移温度が、一般に最低であると考えられている。130℃より低いガラス遷移温度は、ポリマー性複合材料の適応性を制限する。
CN103467982Aは、シアネート樹脂原材料組成物及びシアネート樹脂及びシアネート樹脂金属複合材料並びにその調製方法を開示し、ここで、このシアネート樹脂原材料は、銅(II)アセチルアセトネート触媒及び液体促進剤としてのノニルフェノールの存在下で、シアネートモノマー材料、短ガラス繊維から成る。ノニルフェノールは、樹脂、ゴム及びプラスチックの製造において、広く使用されている。ノニルフェノールは非常に毒性が高いので、そして健康及び環境に対するノニルフェノールの影響ゆえに、シアネート樹脂を、このような環境問題のある促進剤を用いることなく調製するための方法を開発する必要がある。
異なる利用分野における高性能の複合材料の需要が高まる中、より高いガラス遷移温度Tg、より高い分解温度、改善された引火性、高いチャー生成率及びより高い剛性特性を有するバルク成形化合物を提供することが必要とされていた。
熟成後のBMC化合物の貯蔵寿命は、非常に重要な特性である。実際に、BMCは、この材料が消費者へと輸送されなければならず、そして消費者の手元で一定期間この材料を保存できなければないため、少なくとも2~3週間の貯蔵寿命を必要とし、その間、この材料の重要な特性は本質的に同等に保たれなければならない。
バルク成形化合物のための、樹脂保存安定性BMC調合物の問題を克服する1つの方法は、シアネートエステル、強化繊維及びフィラーと触媒(硬化剤)とが、混合を必要とする時点まで別個に保存される、二部樹脂系を提供することである。この方法は、成分が混合されて一緒になるまで反応性をなくすことが示されている。しかし、このアプローチは、しばしば、プロセスにおける所定の時点での樹脂対繊維、対フィラー及び対触媒の比の確実性、並びにプロセス自体の徹底に関する、困難をもたらす。このことはまた、圧縮成形によって最終部品を製造する多くの成形者は、異なる成分の混合物を調合しそして調製してBMC化合物を製造するための知識も能力も有さないので、彼らのためにも便利とは言い難い。
米国特許第2012/008241739号明細書 中国特許第103467982号明細書
所望の成形性質及び最終使用特性を維持しながら延長された貯蔵寿命を有する、シアネートエステルに基づくから成るバルク成形化合物のための、樹脂調合物を提供する必要がある。驚くべきことに、シアネートエステル樹脂に基づくバルク成形化合物(BMC)から調製される成形された複合物は、技術水準の材料に対してより高いガラス遷移温度(Tg)、より高い分解温度、改善された引火性、高いチャー生成率及びより高い剛性特性を提供するということが、見出され得る。本発明のスチレン非含有バルク成形化合物は、より毒性の低い、成形された複合物を提供する。さらに、本発明のバルク成形化合物は、素晴らしい保存性質、すなわち、貯蔵寿命、保存寿命又は貯蔵安定性を示す。
発明の詳細な説明
本発明は、高いガラス遷移温度Tg、高い分解温度、改善された引火性及びより高い剛性特性を示し、素晴らしい保存性質を示し、そして従来のスチレンベースの複合物よりも低い毒性を有する、スチレン非含有バルク成形化合物、及びこのバルク成形化合物に基づく成形された複合物を指向する。
BMC
本発明は、1以上のシアネートエステル、触媒、フィラー及び強化繊維を含むバルク成形化合物(BMC)を提供し、
前記シアネートエステルは、独立して、
(a)以下の式(I)の二官能性シアネートエステル化合物、及びそのオリゴマー、ポリマー又は混合物:
Figure 0007314422000001
(式中、
~Rは、独立して、水素、直鎖状C1-10アルキル、ハロゲン化直鎖状C1-10アルキル、分枝鎖状C4-10アルキル、ハロゲン化分枝鎖状C4-10アルキル、C3-8シクロアルキル、ハロゲン化C3-8シクロアルキル、C1-10アルコキシ、ハロゲン、フェニル及びフェノキシからなる群より選択され;
は、直接結合であるか、又は二価部分を示し、前記二価部分は、-O-、-S-、-S(=O)-、-S(=O)-、-CH-、-CH(CH)-、-C(CH-、-CH(CF)-、-C(CF-、-C(=O)-、-C(=CH)-、-C(=CCl)-、-Si(CH-、直鎖状C1-10アルカンジイル、分枝鎖状C4-10アルカンジイル、C3-8シクロアルカンジイル、1,2-フェニレン、1,3-フェニレン、1,4-フェニレン、-N(R13)-(ここで、R13は、水素、直鎖状C1-10アルキル、ハロゲン化直鎖状C1-10アルキル、分枝鎖状C4-10アルキル、ハロゲン化分枝鎖状C4-10アルキル、C3-8シクロアルキル、フェニル及びフェノキシからなる群より選択される。)、及び式:
Figure 0007314422000002
(式中、Xは独立して、水素及びハロゲンから選択される。)の部分からなる群より選択される。);及び/又は
(b)以下の式(II)の多官能性シアネートエステル、及びそのオリゴマー、ポリマー又は混合物:
Figure 0007314422000003
(式中、
nは、1~20の整数であり;及び
10及びR11は、同一であるか又は異なって、互いに独立して、水素、直鎖状C1-10アルキル、及び分枝鎖状C4-10アルキルからなる群より選択される。);及び
式(I)及び(II)のシアネートエステルの混合物、
の1つ以上から選択される。
本明細書中以下、表現「直鎖状C1-10アルキル」は、その結合点にかかわらず、非分枝鎖である1~10の炭素原子を有する全てのアルキル基を含む。C1-10アルキル基の例は、メチル、エチル、1-プロピル、2-プロピル(イソプロピル)、1-ブチル(n-ブチル)、2-ブチル(sec-ブチル)、1-ペンチル、2-ペンチル、3-ペンチル、1-ヘキシル、2-ヘキシル、3-ヘキシルなどである。特別に好ましい直鎖状C1-10アルキル基は、メチル、エチル、1-プロピル、2-プロピル(イソプロピル)及び1-ブチル(n-ブチル)である。同様に、表現「分枝鎖状C4-10アルキル」は、4~10の炭素原子を有しかつ少なくとも1つの分岐点を有する、全てのアルキル基を含む。分枝鎖状C4-10アルキル基の例は、2-メチル-1-プロピル(イソブチル)、2-メチル-2-プロピル(tert-ブチル)、3-メチル-1-ブチル(イソペンチル)、1,1-ジメチル-1-プロピル(tert-ペンチル)、2,2-ジメチル-1-プロピル(ネオペンチル)などである。特別に好ましい分枝鎖状C4-10アルキル基は、2-メチル-1-プロピル(イソブチル)及び2-メチル-2-プロピル(tert-ブチル)である。表現「C1-4アルキル」は、メチル、エチル、1-プロピル、2-プロピル(イソプロピル)、1-ブチル、2-ブチル(sec-ブチル)、2-メチルプロピル(イソブチル)、及び2-メチル-2-プロピル(tert-ブチル)を含み、他方で、表現「C1-4アルコキシ」及び「C1-4アルキルチオ」は、酸素原子又は二価硫黄原子を介して結合している上述のC1-4アルキル基を含む。特に好ましい「C1-4アルコキシ」及び「C1-4アルキルチオ」基は、メトキシ及びメチルチオである。表現「C3-8シクロアルキル」は、3~8の炭素原子を有する飽和炭素環式環を含み、詳細にはシクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘプチル及びシクロオクチルを含む。特別に好ましいC3-8シクロアルキルは、シクロペンチル、シクロヘキシル及びシクロヘプチルである。
表現「ハロゲン化C1-10アルキル」、「ハロゲン化分枝鎖状C4-10アルキル」及び「ハロゲン化C3-8シクロアルキル」は、フッ素、塩素、臭素及びヨウ素から選択される1以上のハロゲン原子を炭素鎖又は炭素環の任意の点において持つ、上述の基のいずれかを含む。2つ以上のハロゲン原子は、同一であっても異なっていてもよい。
表現「C1-10アルコキシ」は、エーテル結合における酸素原子を介して結合した、上述の直鎖状C1-10アルキル又は分枝鎖状C4-10アルキル基のいずれか、例えばメトキシ、エトキシ、1-プロポキシ、2-プロポキシ(イソプロポキシ)、1-ブトキシなどを含む。
上述のように、表現「ハロゲン」は、フッ素、塩素、臭素及びヨウ素を含む。
表現「直鎖状C1-10アルカンジイル」、「分枝鎖状C4-10アルカンジイル」及び「C3-8シクロアルカンジイル」は、同一又は異なっている炭素原子(単数又は複数)において2つの開いた原子価を有する、上記の「直鎖状C1-10アルキル」、「分枝鎖状C4-10アルキル」及び「C3-8シクロアルキル」の定義にしたがうそれぞれ3~8の炭素原子を有する非分枝鎖状C1-10アルカン鎖、分枝鎖状C4-10アルカン鎖及び飽和炭素環式環を含む。用語C10-アルカンジイルは、1~10の炭素原子を有する二価のアルキレン鎖をいい、用語分枝鎖状C-10アルカンジイルは、1~10の炭素原子を有する分枝鎖状の二価のアルキレン鎖をいう。直鎖状C1-10アルカンジイル基の例は、メタンジイル(メチレン)、1,1-エタンジイル(エチリデン)、1,2-エタンジイル(エチレン)、1,3-プロパンジイル、1,1-プロパンジイル(プロピリデン)、2,2-プロパンジイル(イソプロピリデン)、1,4-ブタンジイル、1,5-ペンタンジイル、1,6-ヘキサンジイルなどである。分枝鎖状C4-10アルカンジイル基の例は、2-メチル-1,1-プロパンジイル(イソ-ブチリデン)、2-メチル-1,3-プロパンジイル及び2,2-ジメチル-1,3-プロパンジイルである。C3-8シクロアルカンジイル基の例は、1,1-シクロプロパンジイル、1,2-シクロプロパンジイル、1,1-シクロブタンジイル、1,2-シクロブタンジイル、1,3-シクロブタンジイル、1,1-シクロペンタンジイル、1,2-シクロペンタンジイル、1,3-シクロペンタンジイル、1,1-シクロヘキサンジイル、1,2-シクロヘキサンジイル、1,3-シクロヘキサンジイル及び1,4-シクロヘキサンジイルである。異なる炭素原子において開いた原子価を有するシクロアルカンジイル基は、シス及びトランス異性体形態で生じ得る。
全ての熱硬化性材料の貯蔵寿命又は保存寿命は、貯蔵温度に依存する。本明細書中で使用される、貯蔵安定性若しくは貯蔵寿命、又は保存寿命という表現は、室温で保存された場合に、材料が、その成形特性を保持するであろう時間の長さをいう。
広範な種々のシアネートエステルは、当業者に公知であり、以下が挙げられるが、これらに限定されない:ノボラックシアネートエステル(Primaset(登録商標)PT樹脂、Lonzaより)、2,2-ビス(4-シアネートフェニル)プロパン(ビスフェノール-Aジシアネートとして公知であり、商標Primaset(登録商標)BADCy、AroCy(登録商標)B-10の下で入手可能である)、ビス(4-シアネート-3,5-ジメチルフェニルメタン(ビスフェノール-Fジシアネートとして公知であり、商標Primaset(登録商標)METHYLCy、AroCy(登録商標)M-10の下で入手可能である)、1,1’-ビス(4-シアネートフェニル)エタン(ビスフェノール-Eジシアネートとして公知であり、商標Primaset(登録商標)LeCy、AroCy(登録商標)L-10の下で入手可能である)、ビス(4-シアネートフェニル)チオエーテル(商標AroCy(登録商標)T-10の下で入手可能である)、3-ビス(4-シアネートフェニル-1-(1-メチルエチリデン))ベンゼン(ビスフェノール-Mジシアネートとして公知であり、商標Primaset(登録商標)LM-500、AroCy(登録商標)XU366、RTX366の下で入手可能である)、シアノ化フェノール-ジシクロペンタジエン付加物(商標Primaset(登録商標)DT-4000、AroCy(登録商標)XU-71787.02L、XU71787の下で入手可能である)、1,3-フェニレン-ジシアネート(レゾルシノールジシアネートとして公知であり、商標REX-370の下で入手可能である)、ナフタレン及びアントラキノンなどの縮合環シアネートモノマー、フルオロ脂肪族ジシアネート、Primaset(登録商標)ULL-950S、Primaset(登録商標)HTL-300及びそれらの混合物。
本発明にしたがって使用されるさらなるシアネートエステルは、以下である:
(a)2,2-ビス(4-シアネートフェニル)プロパン(ビスフェノール-Aジシアネートとして公知であり、商標Primaset(登録商標)BADCy、AroCy(登録商標)B-10の下で入手可能である)のヒドロキシル末端化ポリブタジエン(HTPB)(各末端にてヒドロキシル官能基で末端化されたブタジエンのオリゴマー)との反応生成物;
(b)架橋されたスチレン-ブタジエンゴムコポリマー及びスチレン-アクリロニトリルコポリマーの、シアノ化フェノール-ジシクロペンタジエン付加物(商標Primaset(登録商標)DT-4000、AroCy(登録商標)XU-71787.02L、XU71787の下で入手可能である)への組み込みによるゴム変性されたシアネートエステル;
(c)ビスフェノール-Aジシアネートのブタノンとの半重合反応によって得られるシアネートエステルプレポリマー。
好ましくは、二官能性シアネートエステルは、独立して、
以下の式Iの化合物、及びそのオリゴマー、ポリマー又は混合物:
Figure 0007314422000004
(式中、
~Rは、独立して、水素、直鎖状C1-10アルキル、ハロゲン化直鎖状C1-10アルキル、分枝鎖状C4-10アルキル、ハロゲン化分枝鎖状C4-10アルキル、C3-8シクロアルキル、ハロゲン化C3-8シクロアルキル、C1-10アルコキシ、ハロゲン、フェニル及びフェノキシからなる群より選択され;
は、直接結合であるか、又は二価部分を示し、前記二価部分は、-O-、-S-、-S(=O)-、-S(=O)-、-CH-、-CH(CH)-、-C(CH-、-CH(CF)-、-C(CF-、-C(=O)-、-C(=CH)-、-C(=CCl)-、-Si(CH-、直鎖状C1-10アルカンジイル、分枝鎖状C4-10アルカンジイル、C3-8シクロアルカンジイル、1,2-フェニレン、1,3-フェニレン、1,4-フェニレン、-N(R13)-(ここで、R13は、水素、直鎖状C1-10アルキル、ハロゲン化直鎖状C1-10アルキル、分枝鎖状C4-10アルキル、ハロゲン化分枝鎖状C4-10アルキル、C3-8シクロアルキル、フェニル及びフェノキシからなる群より選択される。)、及び式:
Figure 0007314422000005
(式中、Xは独立して、水素及びハロゲンから選択される。)の部分からなる群より選択される。)
である。
より好ましくは、R~Rは、独立して、水素及び直鎖状C1-10アルキルからなる群より選択され;及び
は、直接結合であるか、又は二価部分を示し、前記二価部分は、-S-、-CH-、-CH(CH)-、-C(CH-、-C(CF-、-C(=CCl)-、直鎖状C1-10アルカンジイル、C3-8シクロアルカンジイル、1,4-フェニレン、及び以下の式:
Figure 0007314422000006
(式中、Xは独立して、水素、フッ素、塩素及び臭素から選択される。)の部分からなる群より選択される;
及びそのオリゴマー、ポリマー又は混合物である。
なおより好ましくは、R1、、R及びRは独立して、直鎖状C1-10アルキルからなる群より選択され、R、R、R及びRは水素であり;及び
は、直接結合であるか、又は二価部分を示し、前記二価部分は、-S-、-CH-、-C(CH-、-C(CF-、-C(=CCl)-、直鎖状C1-10アルカンジイル、C3-8シクロアルカンジイル、1,4-フェニレン、及び以下の式:
Figure 0007314422000007
(式中、Xは独立して、水素並びにフッ素、塩素及び臭素から選択される。)の部分からなる群より選択される;
及びそのオリゴマー、ポリマー又は混合物である
なおより好ましくは、R1、2、及びRは、メチルであり、R、R、R及びRは、水素であり;及び
は、直接結合であるか、又は二価部分を示し、前記二価部分は、-S-、-CH-、-C(CH-、-C(CF-、-C(=CCl)-、及び以下の式:
Figure 0007314422000008
(式中、Xは水素である。)、
及びそのオリゴマー、ポリマー又は混合物である。
一実施形態において、式Iの二官能性シアネートエステルは、独立して、
i)R、R、R及びRは、メチルであり、R、R、R及びRは、水素であり、かつZは、-CH-(メチレン)であり;及びそのオリゴマー、ポリマー若しくは混合物であるか、又は
ii)R~Rは、水素であり、かつZは、-C(CH-(Primaset(登録商標)BADCy)であり;及びそのオリゴマー、ポリマー若しくは混合物であるか、又は
iii)R~Rは、水素であり、かつZは、-S-であり;及びそのオリゴマー、ポリマー若しくは混合物であるか、又は
iv)R~Rは、水素であり、かつZは、-C(CF-であり;及びそのオリゴマー、ポリマー若しくは混合物であるか、又は
v)R~Rは、水素であり、かつZは、-C(=CCl)-であり;及びそのオリゴマー、ポリマー若しくは混合物であるか、又は
vi)R~Rは、水素であり、かつZ
Figure 0007314422000009
(Primaset(登録商標)LM-500)からなる群より選択され;及びそのオリゴマー、ポリマー若しくは混合物であるか、又は
vii)R~Rは、水素であり、かつZは、
Figure 0007314422000010
(Primaset(登録商標)DT-4000)であり;及びそのオリゴマー、ポリマー若しくは混合物である、
並びにそれらのオリゴマー、ポリマー又は混合物からなる群より選択される。
別の実施形態において、式Iの二官能性シアネートエステルは、独立して、以下
i)R、R、R及びRは、メチルであり、R、R、R及びRは、水素であり、かつZは、メチレンであり;及びそのオリゴマー、ポリマー若しくは混合物であるか、又は
ii)R~Rは、水素であり、かつZは、-C(CH-(Primaset(登録商標)BADCy)であり;及びそのオリゴマー、ポリマー若しくは混合物であるか、又は
iii)R~Rは、水素であり、かつZは、-C(=CCl)-であり;及びそのオリゴマー、ポリマー又は混合物であるか、又は
iv)R~Rは、水素であり、かつZは、独立して、
Figure 0007314422000011
(Primaset(登録商標)LM-500)からなる群より選択され;及びそのオリゴマー、ポリマー若しくは混合物であるか、又は
v)R~Rは、水素であり、かつZは、
Figure 0007314422000012
(Primaset(登録商標)DT-4000)であり;及びそのオリゴマー、ポリマー若しくは混合物である、
及びそれらのオリゴマー、ポリマー又は混合物からなる群より選択される。
多官能性シアネートエステルは、独立して、式IIの化合物、及びそのオリゴマー、ポリマー又は混合物:
Figure 0007314422000013
(式中、
nは、1~20の整数であり;及び
10及びR11は、同一であるか又は異なっており、そして互いに独立して、水素、直鎖状C1-10アルキル、及び分枝鎖状C4-10アルキルからなる群より選択される。)、
である。
多官能性シアネートエステルは、異なるnの値を有する分子のオリゴマー混合物であってもよい。このようなオリゴマー混合物は、通常、nの平均値(整数ではない数であってもよい)によって特徴づけられる。好ましくは、nは、1~20の間、より好ましくは1~6の間、より好ましくは2~6の間の範囲である。
好ましくは、多官能性シアネートエステルは、独立して、式IIの化合物から選択され、式中、nは、1~10の整数であり、そしてR10及びR11は、同一であるか又は異なっており、そして互いに独立して、水素、直鎖状C1-4アルキル及び分枝鎖状C3-4アルキルからなる群より選択される。
より好ましくは、nは、1~6の整数でありそしてR10及びR11は、同一であるか又は異なっており、そして独立して、水素、メチル、エチル、プロピル及びブチルからなる群より選択される。
なおより好ましくは、nは、2~6の整数であり、そしてR10及びR11は、同一であるか又は異なっており、そして独立して、水素及びメチルからなる群より選択される。
最も好ましくは、nは、2~6の整数であり、そしてR10及びR11は、水素である。
一実施形態において、式IIの多官能性シアネートエステルは、独立して、以下、
i)R10及びR11は、水素であり、かつnは、2~3の整数である(式IIIの化合物)、又は
ii)R10及びR11は、水素であり、かつnは、3~4の整数である(式IVの化合物)、又は
iii)R10及びR11は、水素であり、かつnは、3~6の整数である(式Vの化合物)、又は
iv)R10は、水素及びR11は、メチルであり、かつnは、3~6の整数である(式VIの化合物)、
及びそのオリゴマー、ポリマー若しくは混合物から選択される。
別の実施形態において、多官能性シアネートエステルは、独立して、式IIIの化合物、式IVの化合物、式Vの化合物、及びそれらのオリゴマー、ポリマー又は混合物からなる群より選択される。
別の実施形態において、多官能性シアネートエステルは、独立して、式IIIの化合物、式IVの化合物及びそれらのオリゴマー、ポリマー又は混合物からなる群より選択される。
Figure 0007314422000014
一実施形態において、シアネートエステルは、約80℃の温度で液体又は蜂蜜様の粘性である化合物であってもよい。別の実施形態において、シアネートエステルは、30~60℃の間で0.4~6Pa*sの範囲内の粘性を有し得る。
本発明にしたがって使用されるシアネートエステルの量は、形成される成形された複合物に依存して変動し得る。バルク成形化合物中のシアネートエステル含量は、バルク成形化合物の総重量に基づいて20~45wt%、より好ましくは20~45wt%、なおより好ましくは20~35wt%である。
本発明のバルク成形化合物において使用されるシアネートエステルの室温における低い粘度は、種々の成分の組み込みを容易にすることができる。
本発明において使用されるシアネートエステルは、エポキシ樹脂、ビスマレイミド化合物、ベンゾキサジン化合物、不飽和のポリエステル化合物及びビニルエステル化合物を含む群から選択される、少なくとも1つの化合物と調合されてもよい。
シアネートエステルは、ビスフェノール-Aジグリシジルエーテル樹脂、ビスフェノール-Fジグリシジルエーテル樹脂、N,N,O-トリグリシジル-3-アミノフェノール、N,N,O-トリグリシジル-4-アミノフェノール、N,N,N’,N’-テトラグリシジル-4,4’-メチレンビスベンゼンアミン、4,4’,4″-メチリデントリスフェノールトリグリシジルエーテル樹脂、ナフタレンジオールジグリシジルエーテル、及びそれらの混合物からなる群より選択される、少なくとも1つの二官能性又は多官能性のエポキシ樹脂と調合されてもよい。
シアネートエステルは、例えば、WO2018/139368にて開示される2,2’-ビス(4-(4-マレイミドフェノキシ)-フェニル)プロパン、ビス(3-エチル-5-メチル-4-マレイミドフェニル)メタン及びそれらの混合物からなる群より選択される、少なくとも1つの当業者に公知であるビスマレイミド化合物と調合されてもよい。
シアネートエステルは、例えばビスフェノール-Aベンゾキサジン、ビスフェノール-Fベンゾキサジン、フェノールフタレイン(PhPTH)ベンゾキサジン、ジシクロペンタジエン(DCPD)ベンゾキサジン、チオジフェノールベンゾキサジン及びそれらの混合物からなる群より選択される、少なくとも1つの当業者に公知であるベンゾキサジン化合物と調合されてもよい。
シアネートエステルは、例えばイソフタル酸ポリエステル、アクリル系不飽和ポリエステル、メチルメタクリレート(MMA)系不飽和ポリエステル、ブチルメタクリレート(BMA)系不飽和ポリエステル、アクリロニトリル(AN)系不飽和ポリエステル及びそれらの混合物からなる群より選択される、少なくとも1つの当業者に公知である不飽和ポリエステル化合物と調合されてもよい。
シアネートエステルは、例えばメタクリレートビニルエステル、アクリレートビニルエステル、ビスフェノール-Aエポキシ系ビニルエステル、フェノールノボラック系ビニルエステル、テトラブロモビスフェノール-Aエポキシ系ビニルエステル及びそれらの混合物からなる群より選択される、少なくとも1つの当業者に公知であるビニルエステル化合物と調合されてもよい。
さらに、シアネートエステルは、熱可塑性プラスチック、有機低分子、ゴム、及び無機/有機金属ポリマーが挙げられるがこれらに限定されない、少なくとも1つの反応性調整剤と調合されてもよい。添加剤における反応基としては、ヒドロキシル基、アクリレート、メタクリレート、フェノール基、チオール基、エポキシ基、ビス-マレイミド基、ベンゾキサジン基、アミン、チオール、チオフェノール、及び亜リン酸基が挙げられるが、これらに限定されない。
本発明において使用される好適な触媒は、脂肪族モノ-、ジ-及びポリアミン、芳香族モノ-、ジ-及びポリアミン、炭素環式モノ-、ジ-及びポリアミン、複素環式モノ-、ジ-及びポリアミン、5員又は6員の窒素含有複素環式環を含む化合物、ヒドロキシアミン、ホスフィン、フェノール、及びそれらの混合物からなる群より選択される
CN103467982Aにおいて、液体促進剤としてのノニルフェノールの存在下での銅(II)アセチルアセトネートは、シアネートエステル樹脂の調製のために好適な触媒であることが、開示されている。ノニルフェノールの健康及び環境に対する影響に起因して、環境問題のある促進剤を使用することのないシアネート樹脂の調製のための方法を開発する必要がある。液体促進剤としてのフェノールの存在下で銅(II)アセチルアセトネートを触媒として使用することによって、銅(II)アセチルアセトネートは、シアネートエステルと混合しそして均一化することが困難になり、非常に反応性かつ非常に発熱性である反応混合物をもたらすことが、見出され得る。このような系は、優れた貯蔵安定性を示すバルク成形化合物の生成のために適さない。
好ましくは、触媒は、独立して、芳香族ジアミン硬化触媒、遷移金属塩触媒、及びそれらの混合物からなる群より選択される。
芳香族ジアミン硬化触媒は、式VIIa及びVIIbの芳香族ジアミンからなる群より選択される:
Figure 0007314422000015
(式中、
12、R13、R14、R17、R16、R18、R19、R21、R22及びR23は、独立して、水素、C1-4アルキル、C1-4アルコキシ、C1-4アルキルチオ及び塩素から選択され;
15、R16、R20及びR24は、独立して、水素及びC1-8アルキルから選択され;そして
は、直接結合であるか、又は二価部分を示し、前記二価部分は、-O-、-S-、-S(=O)-、-S(=O)-、-CH-、-CH(CH)-、-C(CH-、-CH(CF)-、-C(CF-、-C(=O)-、-C(=CH)-、-C(=CCl)-、-Si(CH-、直鎖状C1-10アルカンジイル、分枝鎖状C4-10アルカンジイル、C3-8シクロアルカンジイル、1,2-フェニレン、1,3-フェニレン、1,4-フェニレン、-N(R25)-(ここで、R25は、水素、直鎖状C1-10アルキル、ハロゲン化直鎖状C1-10アルキル、分枝鎖状C4-10アルキル、ハロゲン化分枝鎖状C4-10アルキル、C3-8シクロアルキル、フェニル及びフェノキシからなる群より選択される。)、
からなる群より選択される。
表現「C1-4アルキル」は、本明細書中で、メチル、エチル、1-プロピル、2-プロピル(イソプロピル)、1-ブチル、2-ブチル(sec-ブチル)、2-メチル-1-プロピル(イソブチル)及び2-メチル-2-プロピル(tert-ブチル)を含むことを意味し、他方で、表現「C1-8アルキル」は、直鎖状C1-10アルキル及び分枝鎖状C4-10アルキルについての上記の定義にしたがう5~8の炭素原子を有する、上述の及び全ての直鎖状及び分枝鎖状のアルキル基を含むことを意味する。
好ましくは、R12、R13、R14、R17、R16、R18、R19、R21、R22及びR23は、独立して、水素、C1-4アルキル、及びC1-4アルコキシから選択され;
15、R16、R20及びR24は、独立して、水素及びC1-4アルキルから選択され;及び
は、メチレン(-CH-)基である。
より好ましくは、芳香族ジアミン硬化触媒は、独立して、3,5-ジエチルトルエン-2,4-ジアミン、3,5-ジエチルトルエン-2,6-ジアミン、4,4’-メチレン-ビス(2,6-ジイソプロピルアニリン)、4,4’-メチレン-ビス(2-イソプロピル-6-メチルアニリン)、4,4’-メチレン-ビス(2,6-ジエチルアニリン)(M-DEA)、4,4’-メチレン-ビス(3-クロロ-2,6-ジエチルアニリン)(M-CDEA)、4,4’-メチレン-ビス(2-エチル-6-メチルアニリン)、4,4’-メチレン-ビス(N-sec-ブチルアニリン)、ジメチルチオトルエンジアミン(DMTDA)、及びそれらの混合物からなる群より選択される。
最も好ましくは、芳香族ジアミン硬化触媒は、独立して、4,4’-メチレン-ビス(2,6-ジエチルアニリン)(M-DEA)、4,4’-メチレン-ビス(3-クロロ-2,6-ジエチルアニリン)(M-CDEA)、及びそれらの混合物からなる群より選択される。
遷移金属塩触媒は、独立して、アルミニウム(III)アセチルアセトネート、マンガン(II)アセチルアセトネート、亜鉛(II)アセチルアセトネート、コバルト(II)アセチルアセトネート、コバルト(III)アセチルアセトネート、鉄(III)アセチルアセトネート、及びそれらの混合物からなる群より選択される。
より好ましくは、遷移金属塩触媒は、独立して、アルミニウム(III)アセチルアセトネート、マンガン(II)アセチルアセトネート、亜鉛(II)アセチルアセトネート、及びそれらの混合物からなる群より選択される。
最も好ましくは、遷移金属塩触媒は、アルミニウム(III)アセチルアセトネートである。
詳細な実施形態において、触媒は、独立して、4,4’-メチレン-ビス(2,6-ジエチルアニリン)(M-DEA)、4,4’-メチレン-ビス(3-クロロ-2,6-ジエチルアニリン)(M-CDEA)、アルミニウム(III)アセチルアセトネート、及びそれらの混合物からなる群より選択される。
本発明のバルク成形化合物において使用される際、上記の触媒は、「潜在型の」硬化触媒として作用することが、見出され得る。このことは、本発明のバルク成形化合物が、保存の間の硬化を妨げるための阻害剤を加える必要なく、少なくとも2週間の保存が可能であるという、利点をもたらす。
別の実施形態において、本発明のバルク成形化合物は、保存の間の硬化を妨げるための阻害剤を加える必要なく、少なくとも3週間の保存が可能である。
別の実施形態において、本発明のバルク成形化合物は、保存の間の硬化を妨げるための阻害剤を加える必要なく、少なくとも1か月の保存が可能である。
別の実施形態において、本発明のバルク成形化合物は、保存の間の硬化を妨げるための阻害剤を加える必要なく、少なくとも2か月の保存が可能である。
別の実施形態において、本発明のバルク成形化合物は、保存の間の硬化を妨げるための阻害剤を加える必要なく、少なくとも6か月の保存が可能である。
これらの触媒の使用は、抜きん出た貯蔵安定性を有するバルク成形化合物の製造のために好適な組成物を提供することを、可能にする。同時に、本発明のバルク成形化合物は、良好な型流動特性を維持し、そして、120℃より高い温度で迅速に硬化し得る。
一般に、本発明にしたがう成形複合物の硬化時間は、バルク成形化合物中に存在する触媒の量に依存する。したがって、硬化触媒の量は、種々の用途及び需要に適合するように変動し得る。代表的には、触媒の量は、バルク成形化合物の総量に基づいて、0.05~2.0wt%、より好ましくは0.1~1.5wt%、なおより好ましくは0.15~1.25wt%の範囲内である。
好適な強化繊維は、当該分野で公知であり、そして、炭素繊維、ガラス繊維(例えば、Eガラス繊維、Sガラス繊維)、アラミド繊維(KEVLAR(登録商標)を含む)、玄武岩繊維(ジオテキスタイル繊維)、天然繊維(例えば亜麻、麻、ジュート又はサイザル麻)、フリース及び織布(多層又は単層)などの材料から選択されてもよい。
2以上の強化繊維の混合物もまた、適用され得る。
好ましくは、強化繊維は、ポリアクリロニトリル(PAN)ベースの炭素繊維などの炭素繊維、ガラス繊維、玄武岩繊維、アラミド繊維若しくは天然繊維、又はそれらの混合物である。
より好ましくは、強化繊維は、ガラス繊維若しくは炭素繊維、又はそれらの混合物である。
強化繊維は、予め形成された繊維であってもよい。強化繊維は、成形された複合物又は繊維補強部品の所望の構造の種々の異なった部分のいずれかの需要にしたがい、細切れであっても又は連続していてもよく、無作為であっても方向性があってもよく、織布であっても又は不織布であってもよく、ニットであっても又はニットでなくても又は編み上げられたものであってもよい。
強化繊維の予め形成された形態は、成形複合物(補強部品よも呼ぶ)の所望の形態の観点で選択されてもよく、この繊維は、シート、マット、ビーズ、ストランド、スレッド、バンド、ウェブ、ロービング及びロービングのバンド、バンドルなどの形態を有してもよい。
一実施形態において、本発明において使用される繊維の形態は、ストランドである。
別の実施形態において本発明において使用される繊維の形態は、チョップドストランドである。
別の実施形態において、本発明において使用される強化繊維は、独立して、チョップドストランドガラス繊維、チョップドストランド炭素繊維、及びそれらの混合物から選択される。
強化繊維の量は、所望の成形された複合物に依存して変動し得る。バルク成形化合物中の繊維含量は、バルク成形化合物の総重量に基づいて、10~70wt%、より好ましくは10~50wt%、なおより好ましくは12.5~35wt%である。
バルク成形組成物は、さらにフィラーを含む。当業者に公知である好適なフィラーは、例えば熱可塑性プラスチック及びエラストマーなどの有機、又はガラスミクロスフェア、グラファイト又はシリカなどの無機である。さらに、当業者に公知である好適なフィラーは、例えば、例えばCaCO、被覆CaCO、カオリン粘土、SiO、タルク、鋼玉石(α-Al3)、SiC、ガラスミクロスフェア、雲母、ケイ酸カルシウム(CaSi)、MgO、無水硫酸カルシウム(CaSOor無水物)、セラミックス中空ミクロスフェア、溶融ムライト(Al-SiO)、窒化ホウ素(BN)、バーミキュライト、珪灰石又は玄武岩などの、鉱物粉末である。上記のフィラーの混合物もまた、使用され得る。
一実施形態において、本発明において使用されるフィラーは、独立して、CaCO、被覆CaCO、カオリン粘土、SiO、タルク、グラファイト、鋼玉石(α-Al)、SiC、ガラスミクロスフェア、雲母、ケイ酸カルシウム(CaSi)、珪灰石、MgO、無水硫酸カルシウム(CaSOor無水物)、セラミックス中空ミクロスフェア、溶融ムライト(Al-SiO)、窒化ホウ素(BN)、バーミキュライト、玄武岩、及びそれらの混合物からなる群より選択される。
別の実施形態において、フィラーは、独立して、CaCO、被覆CaCO、カオリン粘土、SiO、珪灰石、タルク、及びそれらの混合物からなる群より選択される。
別の実施形態において、フィラーは、独立して、被覆CaCO3、タルク、及びそれらの混合物からなる群より選択される。
フィラーは、粒子、粉末、スフィア、チップ及び/又はストランドの形態であってもよく、ナノスケールからミリメートルの平均粒径を有してもよい。好ましくは、フィラーは、0.1~1000μmの平均粒径を有し、より好ましくは、フィラーは、0.5~500μmの平均粒径を有する。
フィラーは、疎水性、解砕及び分散を改善して、バルク成形化合物中のフィラー含有量をより高くするために、好適な表面コーティングで被覆されてもよい。
フィラーの量は、変動し得、そして好ましくは、バルク成形化合物の総重量に基づいて、5~60wt%、好ましくは15~50wt%、より好ましくは15~45wt%である。
シアネートエステル又は調合シアネートエステル、強化繊維、触媒及びフィラーの量は、バルク成形化合物において変動し得る。
一実施形態において、バルク成形化合物は、バルク成形化合物の総重量に基づいて、20~45wt%のシアネートエステル又は調合シアネートエステル、10~70wt%の繊維、例えばチョップドストランド強化繊維、0.1~2wt%の触媒及び1~60wt%フィラーを含む。
別の実施形態において、バルク成形化合物は、バルク成形化合物の総重量に基づいて、20~40wt%のシアネートエステル又は調合シアネートエステル、10~50wt%の繊維、例えばチョップドストランド強化繊維、0.15~1.5wt%の触媒及び5~50wt%フィラーを含む。
別の実施形態において、バルク成形化合物は、BMCの総重量に基づいて、20~35wt%のシアネートエステル又は調合シアネートエステル、12.5~35wt%のチョップドストランド強化繊維、0.15~1.0wt%の触媒及び12~45wt%フィラーを含む。
シアネートエステル又はシアネートエステル調合物、強化繊維、触媒及びフィラーは、バルク成形化合物及び成形複合物のための、非常に有益なバインダー系を形成する。
バルク成形化合物は、離型剤、収縮調整剤、顔料又は添加剤などの、さらなる成分を含んでもよい。
離型剤は、他の物質が表面へ結合することを妨げ、完成した成形された複合物が型から外れることを容易にするために使用される、化学薬剤である。離型剤には2つの基本的な種類があり、内側離型剤及び外側離型剤である。バルク成形化合物内に直接組み込まれる好適な内側離型剤の例は、例えばChemlease(登録商標)IC25及びTechnik Products Tech Lube 744である。さらなる内側離型は、例えば、ポリマー性化合物、脂肪酸及びグリセリンの混成物又は供給業者からの他の独自の混合物である。
外側離型剤は、バルク成形化合物に適用される。例えばChemlease(登録商標)R&B EZ、Chemlease(登録商標)2726W、Chemlease(登録商標)2752W、Chemtrend Zyvax(登録商標)Flex-Z(登録商標)3.0、Chemtrend Zyvax(登録商標)Flex-Z(登録商標)6.0などの広範な種々の外側離型剤が、当業者に公知であり、これらは、バルク成形化合物の表面上への噴霧によって適用される。型を準備するために、例えばChemlease(登録商標)MPP 712 EZなどのプライマが、表面に塗布されてもよい。さらなる外側離型剤は、低沸点改変ナフサ、C7-C9炭化水素、イソアルカン及び混合物並びにシロキサン及び/又はフルオロポリマーベースの半永久離型剤に基づき得る。
一実施形態において、バルク成形化合物は、バルク成形化合物の総量に基づいて、0.1~2wt%、好ましくは0.25~1.5wt%、より好ましくは0.5~1.2wt%の量で離型剤を含む。
広範な種々の収縮調整剤が、当業者に公知である。高温耐性が必要である場合、本発明において使用される好適な収縮調整剤は、熱可塑性材料、例えば低密度ポリエチレン(LDPE)及び高密度ポリエチレン(HDPE)並びにそれらの混合物から選択され得る
本発明において使用される収縮調整剤は、Coathylene HA 1682(LDPE)及びCoathylene HA 2455(LDPE)から選択される。
一実施形態において、バルク成形化合物は、バルク成形化合物の総重量に基づいて、0.5~4wt%、好ましくは1.0~3.5wt%、より好ましくは1.0~2.5wt%の収縮調整剤を含む。
本発明において使用され得る広範な種々の顔料が、当業者に公知であり、例えば、硫化亜鉛(ZnS)、カーボンブラック及びそれらの混合物などである。
一実施形態において、バルク成形化合物は、バルク成形化合物の総重量に基づいて、0.5~10wt%、好ましくは0.5~7.5wt%、より好ましくは0.5~3wt%の顔料を含む。
本発明において使用され得る広範な種々の添加剤が、当業者に公知であり、例えばグラフェンオキシド、多面体オリゴマーシルセスキオキサン(POSS)、三水和アルミナ(ATH)、ナノ複合体粘土、三酸化アンチモン、ホウ酸亜鉛及びそれらの混合物などである。
一実施形態において、本発明のバルク成形化合物は、1以上のシアネートエステル、触媒、フィラー及び強化繊維を含み、
上記1以上のシアネートエステルは、独立して、二官能性シアネート、エステル多官能性シアネートエステル、及びその混合物から選択され、
上記二官能性シアネートエステルは、以下式Iの二官能性シアネートエステル、及びそのオリゴマー、ポリマー又は混合物であり、
i)R、R、R及びRは、メチルであり、R、R、R及びRは、水素であり、かつZは、メチレンであり;及びそのオリゴマー、ポリマー若しくは混合物であるか、又は
ii)R~Rは、水素であり、かつZは、-C(CH-(Primaset(登録商標)BADCy)であり;及びそのオリゴマー、ポリマー若しくは混合物であるか、又は
iii)R~Rは、水素であり、かつZは、-S-であり;及びそのオリゴマー、ポリマー若しくは混合物であるか、又は
iv)R~Rは、水素であり、かつZは、-C(CF-であり;及びそのオリゴマー、ポリマー若しくは混合物であるか、又は
v)R~Rは、水素であり、かつZは、-C(=CCl)-でありお;及びそのオリゴマー、ポリマー若しくは混合物であるか、又は
vi)R~Rは、水素であり、かつZは、独立して、
Figure 0007314422000016
(Primaset(登録商標)LM-500)からなる群より選択され;及びそのオリゴマー、ポリマー若しくは混合物であるか、又は
vii)R~Rは、水素であり、かつZは、
Figure 0007314422000017
(Primaset(登録商標)DT-4000)であり;及びそのオリゴマー、ポリマー若しくは混合物である、
からなる群より選択され;
上記多官能性シアネートエステルは、独立して、式IIIの化合物、式IVの化合物、式Vの化合物、式VIの化合物及びそのオリゴマー、ポリマー又は混合物からなる群より選択され;
上記触媒は、独立して、芳香族ジアミン硬化触媒、遷移金属塩触媒、及びその混合物からなる群より選択され;
上記フィラーは、独立して、CaCO、被覆CaCO、カオリン粘土、SiO、タルク、及びその混合物からなる群より選択され;並びに
上記繊維は、独立して、ガラス繊維、炭素繊維、及びその混合物から選択される。
一実施形態において本発明のバルク成形化合物は、1以上のシアネートエステル、触媒、フィラー及び強化繊維を含み、
上記1以上のシアネートエステルは、独立して、二官能性シアネートエステル、多官能性シアネートエステル、及びその混合物から選択され、
上記二官能性シアネートエステルは、独立して、以下式Iの二官能性シアネートエステル、及びそのオリゴマー、ポリマー又は混合物であり、
i)R、R、R及びRは、メチルであり、R、R、R及びRは、水素であり、かつZは、メチレンであり;及びそのオリゴマー、ポリマー若しくは混合物であるか、又は
ii)R~Rは、水素であり、かつZは、-C(CH-(Primaset(登録商標)BADCy)であり;及びそのオリゴマー、ポリマー若しくは混合物であるか、又は
iii)R~Rは、水素であり、かつZは、-S-であり;及びそのオリゴマー、ポリマー若しくは混合物であるか、又は
iv)R~Rは、水素であり、かつZは、-C(CF-であり;及びそのオリゴマー、ポリマー若しくは混合物であるか、又は
v)R~Rは、水素であり、かつZは、-C(=CCl)-であり;及びそのオリゴマー、ポリマー若しくは混合物であるか、又は
vi)R~Rは、水素であり、かつZは、独立して、
Figure 0007314422000018
(Primaset(登録商標)LM-500)からなる群より選択され;及びそのオリゴマー、ポリマー若しくは混合物であるか、又は
vii)R~Rは、水素であり、かつZは、
Figure 0007314422000019
(Primaset(登録商標)DT-4000)であり;及びそのオリゴマー、ポリマー若しくは混合物、
からなる群より選択され;
上記多官能性シアネートエステルは、独立して、式IIIの化合物、式IVの化合物、式Vの化合物、式VIの化合物及びそのオリゴマー、ポリマー又は混合物からなる群より選択され;
上記触媒は、独立して、芳香族ジアミン硬化触媒、遷移金属塩触媒、及びその混合物からなる群より選択され;
上記フィラーは、独立して、CaCO、被覆CaCO、カオリン粘土、SiO、タルク、及びその混合物からなる群より選択され;
上記繊維は、独立して、ガラス繊維、炭素繊維、及びその混合物から選択され;並びに
バルク成形化合物は、バルク成形化合物の総重量に基づいて、20~45wt%のシアネートエステル、0.1~2wt%の触媒、1~60wt%のフィラー及び10~70wt%の繊維を含む。
一実施形態において、本発明のバルク成形化合物は、1以上のシアネートエステル、触媒、フィラー及び強化繊維を含み、
上記1以上のシアネートエステルは、独立して、二官能性シアネートエステル、多官能性シアネートエステル、及びその混合物から選択され、
上記二官能性シアネートエステルは、独立して、以下式Iの二官能性シアネートエステル、及びそのオリゴマー、ポリマー又は混合物、
i)R、R、R及びRは、メチルであり、R、R、R及びRは、水素であり、かつZは、メチレンであり;及びそのオリゴマー、ポリマー若しくは混合物であるか、又は
ii)R~Rは、水素であり、かつZは、-C(CH-(Primaset(登録商標)BADCy)であり;及びそのオリゴマー、ポリマー若しくは混合物であるか、又は
iii)R~Rは、水素であり、かつZは、-C(=CCl)であり;及びそのオリゴマー、ポリマー若しくは混合物であるか、又は
iv)R~Rは、水素であり、かつZは、独立して、
Figure 0007314422000020
(Primaset(登録商標)LM-500)からなる群より選択され;及びそのオリゴマー、ポリマー若しくは混合物であるか、又は
v)R~Rは、水素であり、かつZは、
Figure 0007314422000021
(Primaset(登録商標)DT-4000)であり;及びそのオリゴマー、ポリマー若しくは混合物、
からなる群より選択され;
上記多官能性シアネートエステル独立して、式IIIの化合物、式IVの化合物、式Vの化合物及びそのオリゴマー、ポリマー又は混合物からなる群より選択され;
上記触媒は、独立して、4,4’-メチレン-ビス(2,6-ジエチルアニリン)(M-DEA)、4,4’-メチレン-ビス(3-クロロ-2,6-ジエチルアニリン)(M-CDEA)アルミニウム(III)アセチルアセトネート、及びその混合物からなる群より選択され;
上記フィラーは、独立して、CaCO、被覆CaCO、タルク、及びその混合物からなる群より選択され;そして
上記繊維は、独立して、チョップドストランドガラス繊維及びチョップドストランド炭素繊維;及びその混合物から選択される。
一実施形態において、本発明のバルク成形化合物は、シアネートエステル、触媒、フィラー及び強化繊維を含み、
上記1以上のシアネートエステルは、独立して、二官能性シアネート、エステル多官能性シアネートエステル、及びその混合物から選択され、
上記二官能性シアネートエステルは、以下式Iの二官能性シアネートエステル、及びそのオリゴマー、ポリマー又は混合物、
i)R、R、R及びRは、メチルであり、R、R、R及びRは、水素であり、かつZは、メチレンであい;及びそのオリゴマー、ポリマー若しくは混合物であるか、又は
ii)R~Rは、水素であり、かつZは、-C(CH-(Primaset(登録商標)BADCy)であり;及びそのオリゴマー、ポリマー若しくは混合物であるか、又は
iii)R~Rは、水素であり、かつZは、-C(=CCl)-であり;及びそれらのオリゴマー、ポリマー若しくは混合物であるか、又は
iv)R~Rは、水素であり、かつZは、独立して、
Figure 0007314422000022
(Primaset(登録商標)LM-500)からなる群より選択され;及びそのオリゴマー、ポリマー若しくは混合物であるか、又は
v)R~Rは、水素であり、かつZは、
Figure 0007314422000023
(Primaset(登録商標)DT-4000)であり;及びそのオリゴマー、ポリマー若しくは混合物、
からなる群より選択され;
上記多官能性シアネートエステルは、独立して、式IIIの化合物、式IVの化合物、式Vの化合物及びそのオリゴマー、ポリマー又は混合物からなる群より選択され;
上記触媒は、独立して、4,4’-メチレン-ビス(2,6-ジエチルアニリン)(M-DEA)、4,4’-メチレン-ビス(3-クロロ-2,6-ジエチルアニリン)(M-CDEA)アルミニウム(III)アセチルアセトネート、及びその混合物からなる群より選択され;
上記フィラーは、独立して、CaCO、被覆CaCO、タルク、及びその混合物からなる群より選択され;
上記繊維は、独立して、チョップドストランドガラス繊維及びチョップドストランド炭素繊維;及びその混合物から選択され;並びに
バルク成形化合物は、バルク成形化合物の総重量に基づいて、20~45wt%のシアネートエステル、0.1~2wt%の触媒、1~60wt%のフィラー及び10~70wt%の繊維を含む。
一実施形態において本発明のバルク成形化合物は、シアネートエステル、触媒、フィラー及び強化繊維を含み、
上記1以上のシアネートエステルは、独立して、二官能性シアネートエステル多官能性シアネートエステル、及びその混合物から選択され、
上記二官能性シアネートエステルは、以下式Iの二官能性シアネートエステル、及びそのオリゴマー、ポリマー又は混合物、
i)R、R、R及びRは、メチルであり、R、R、R及びRは、水素であり、かつZは、メチレンであり;及びそのオリゴマー、ポリマー若しくは混合物であるか、又は
ii)R~Rは、水素であり、かつZは、-C(CH-(Primaset(登録商標)BADCy)であり;及びそのオリゴマー、ポリマー若しくは混合物であるか、又は
iii)R~Rは、水素であり、かつZは、-C(=CCl)-であり;及びそのオリゴマー、ポリマー若しくは混合物であるか、又は
iv)R~Rは、水素であり、かつZは、独立して、
Figure 0007314422000024
(Primaset(登録商標)LM-500)からなる群より選択され;及びそのオリゴマー、ポリマー若しくは混合物であるか、又は
v)R~Rは、水素であり、かつZは、
Figure 0007314422000025
(Primaset(登録商標)DT-4000)であり;及びそのオリゴマー、ポリマー若しくは混合物、
からなる群より選択され;
上記多官能性シアネートエステル独立して、式IIIの化合物、式IVの化合物、式Vの化合物及びそのオリゴマー、ポリマー又は混合物からなる群より選択され;
上記触媒は、独立して、4,4’-メチレン-ビス(2,6-ジエチルアニリン)(M-DEA)、4,4’-メチレン-ビス(3-クロロ-2,6-ジエチルアニリン)(M-CDEA)アルミニウム(III)アセチルアセトネート、及びその混合物からなる群より選択され;
上記フィラーは、独立して、CaCO、被膜CaCO、タルク、及びその混合物からなる群より選択され;並びに
上記繊維は、チョップドストランドガラス繊維である。
一実施形態において本発明のバルク成形化合物は、シアネートエステル、触媒、フィラー及び強化繊維を含み、
上記1以上のシアネートエステルは、独立して、二官能性シアネートエステル多官能性シアネートエステル、及びその混合物から選択され、
上記二官能性シアネートエステルは、以下式Iの二官能性シアネートエステル、及びそのオリゴマー、ポリマー又は混合物、
i)R、R、R及びRは、メチルであり、R、R、R及びRは、水素であり、かつZは、メチレンであり;及びそのオリゴマー、ポリマー若しくは混合物であるか、又は
ii)R~Rは、水素であり、かつZは、-C(CH-(Primaset(登録商標)BADCy)であり;及びそのオリゴマー、ポリマー若しくは混合物であるか、又は
iii)R~Rは、水素であり、かつZは、-C(=CCl)-であり;及びそれらのオリゴマー、ポリマー若しくは混合物であるか、又は
iv)R~Rは、水素であり、かつZは、独立して、
Figure 0007314422000026
(Primaset(登録商標)LM-500)からなる群より選択され;及びそのオリゴマー、ポリマー若しくは混合物であるか、又は
v)R~Rは、水素であり、かつZは、
Figure 0007314422000027
(Primaset(登録商標)DT-4000)であり;及びそのオリゴマー、ポリマー若しくは混合物である、
からなる群より選択され;
上記多官能性シアネートエステル独立して、式IIIの化合物、式IVの化合物、式Vの化合物及びそのオリゴマー、ポリマー又は混合物からなる群より選択され;
上記触媒は、独立して、4,4’-メチレン-ビス(2,6-ジエチルアニリン)(M-DEA)、4,4’-メチレン-ビス(3-クロロ-2,6-ジエチルアニリン)(M-CDEA)アルミニウム(III)アセチルアセトネート、及びその混合物からなる群より選択され;
上記フィラーは、独立して、CaCO、被覆CaCO、タルク、及びその混合物からなる群より選択され;
上記繊維は、チョップドストランドガラス繊維であり;並びに
バルク成形化合物は、バルク成形化合物の総重量に基づいて、20~45wt%のシアネートエステル、0.1~2wt%の触媒、1~60wt%フィラー及び10~70wt%の繊維を含む。
一実施形態において本発明のバルク成形化合物は、1以上のシアネートエステル、触媒、フィラー及び強化繊維を含み、
上記1以上のシアネートエステルは、独立して、式IIIの化合物、式IVの化合物及びそのオリゴマー、ポリマー又は混合物からなる群より選択され;
上記触媒は、独立して、4,4’-メチレン-ビス(2,6-ジエチルアニリン)(M-DEA)、4,4’-メチレン-ビス(3-クロロ-2,6-ジエチルアニリン)(M-CDEA)アルミニウム(III)アセチルアセトネート、及びその混合物からなる群より選択され;
上記フィラーは、独立して、CaCO、被膜CaCO、タルク、及びその混合物からなる群より選択され;並びに
上記繊維は、チョップドストランドガラス繊維である。
一実施形態において、本発明のバルク成形化合物は、1以上のシアネートエステル、触媒、フィラー及び強化繊維を含み、
上記1以上のシアネートエステルは、独立して、式IIIの化合物、式IVの化合物及びそのオリゴマー、ポリマー又は混合物からなる群より選択され;
上記触媒は、独立して、4,4’-メチレン-ビス(2,6-ジエチルアニリン)(M-DEA)、4,4’-メチレン-ビス(3-クロロ-2,6-ジエチルアニリン)(M-CDEA)アルミニウム(III)アセチルアセトネート、及びその混合物からなる群より選択され;
上記フィラーは、独立して、CaCO、被膜CaCO、タルク、及びその混合物からなる群より選択され;
上記繊維は、チョップドストランドガラス繊維であり;並びに
上記バルク成形化合物は、保存の間の硬化を妨げるための阻害剤を加える必要なく、少なくとも3週間の保存が可能である。
一実施形態において、本発明のバルク成形化合物は、1以上のシアネートエステル、触媒、フィラー及び強化繊維を含み、
上記1以上のシアネートエステルは、独立して、式IIIの化合物、式IVの化合物及びそのオリゴマー、ポリマー又は混合物からなる群より選択され;
上記触媒は、アルミニウム(III)アセチルアセトネートであり;
上記フィラーは、独立して、CaCO、被覆CaCO、タルク、及びその混合物からなる群より選択され;
上記繊維は、チョップドストランドガラス繊維であり;並びに
上記バルク成形化合物は、保存の間の硬化を妨げるための阻害剤を加える必要なく、少なくとも6か月の保存が可能である。
一実施形態において、本発明のバルク成形化合物は、1以上のシアネートエステル、触媒、フィラー及び強化繊維を含み、
上記1以上のシアネートエステルは、独立して、式IIIの化合物、式IVの化合物及びそのオリゴマー、ポリマー又は混合物からなる群より選択され;
上記触媒は、独立して、4,4’-メチレン-ビス(2,6-ジエチルアニリン)(M-DEA)、4,4’-メチレン-ビス(3-クロロ-2,6-ジエチルアニリン)(M-CDEA)アルミニウム(III)アセチルアセトネート、及びその混合物からなる群より選択され;
上記フィラーは、独立して、からなる群より選択されCaCO、被覆CaCO、タルク、及びその混合物からなる群より選択され;
上記繊維は、チョップドストランドガラス繊維であり;並びに
上記バルク成形化合物は、バルク成形化合物の総重量に基づいて、20~45wt%のシアネートエステル、0.1~2wt%の触媒、1~60wt%のフィラー及び10~70wt%の繊維を含む。
一実施形態において本発明のバルク成形化合物は、1以上のシアネートエステル、触媒、フィラー及び強化繊維を含み、
上記1以上のシアネートエステルは、独立して、式IIIの化合物、式IVの化合物及びそのオリゴマー、ポリマー又は混合物からなる群より選択され;
上記触媒は、独立して、4,4’-メチレン-ビス(2,6-ジエチルアニリン)(M-DEA)、4,4’-メチレン-ビス(3-クロロ-2,6-ジエチルアニリン)(M-CDEA)アルミニウム(III)アセチルアセトネート、及びその混合物からなる群より選択され;
上記フィラーは、独立して、CaCO、被覆CaCO、タルク、及びその混合物からなる群より選択され;
上記繊維は、チョップドストランドガラス繊維であり;
ここで、バルク成形化合物は、バルク成形化合物の総重量に基づいて、20~45wt%のシアネートエステル、0.1~2wt%の触媒、1~60wt%のフィラー及び10~70wt%の繊維を含み;並びに
上記バルク成形化合物は、保存の間の硬化を妨げるための阻害剤を加える必要なく、少なくとも3週間の保存が可能である。
一実施形態において本発明のバルク成形化合物は、1以上のシアネートエステル、触媒、フィラー及び強化繊維を含み、
上記1以上のシアネートエステルは、独立して、式IIIの化合物、式IVの化合物及びそのオリゴマー、ポリマー又は混合物からなる群より選択され;
上記触媒は、アルミニウム(III)アセチルアセトネートであり;
上記フィラーは、独立して、CaCO、被覆CaCO、タルク、及びその混合物からなる群より選択され;
上記繊維は、チョップドストランドガラス繊維であり;
ここで、バルク成形化合物は、バルク成形化合物の総重量に基づいて、20~45wt%のシアネートエステル、0.1~2wt%の触媒、1~60wt%のフィラー及び10~70wt%の繊維を含み;並びに
上記バルク成形化合物は、保存の間の硬化を妨げるための阻害剤を加える必要なく、少なくとも6か月の保存が可能である。
一実施形態において本発明のバルク成形化合物は、1以上のシアネートエステル、触媒、フィラー及び強化繊維を含み、
上記シアネートエステルは、独立して、以下式Iの二官能性シアネートエステル、及びそのオリゴマー、ポリマー又は混合物であり、
i)R、R、R及びRは、メチルであり、R、R、R及びRは、水素であり、かつZは、メチレンであり;及びそのオリゴマー、ポリマー若しくは混合物であるか、又は
ii)R~Rは、水素であり、かつZは、-C(CH-(Primaset(登録商標)BADCy)であり;及びそのオリゴマー、ポリマー若しくは混合物であるか、又は
iii)R~Rは、水素であり、かつZは、-C(=CCl)-であり;及びそのオリゴマー、ポリマー若しくは混合物であるか、又は
iv)R~Rは、水素であり、かつZは、独立して、
Figure 0007314422000028
(Primaset(登録商標)LM-500)からなる群より選択され;及びそのオリゴマー、ポリマー若しくは混合物であるか、又は
v)R~Rは、水素であり、かつZは、
Figure 0007314422000029
(Primaset(登録商標)DT-4000)であり;及びそのオリゴマー、ポリマー若しくは混合物である、
からなる群より選択され;
上記触媒は、独立して、4,4’-メチレン-ビス(2,6-ジエチルアニリン)(M-DEA)、4,4’-メチレン-ビス(3-クロロ-2,6-ジエチルアニリン)(M-CDEA)アルミニウム(III)アセチルアセトネート、及びその混合物からなる群より選択され;
上記フィラーは、独立して、CaCO、被覆CaCO、タルク、及びその混合物からなる群より選択され;並びに
上記繊維は、チョップドストランドガラス繊維、チョップドストランド炭素繊維、及びその混合物である。
一実施形態において本発明のバルク成形化合物は、1以上のシアネートエステル、触媒、フィラー及び強化繊維を含み、
ここで、上記シアネートエステルは、以下式Iの二官能性シアネートエステル、及びそのオリゴマー、ポリマー又は混合物であり、
i)R、R、R及びRは、メチルであり、R、R、R及びRは、水素であり、かつZは、メチレンであり;及びそのオリゴマー、ポリマー若しくは混合物であるか、又は
ii)R~Rは、水素であり、かつZは、-C(CH-(Primaset(登録商標)BADCy)であり;及びそのオリゴマー、ポリマー若しくは混合物であるか、又は
iii)R~Rは、水素であり、かつZは、-C(=CCl)-であり;及びそのオリゴマー、ポリマー若しくは混合物であるか、又は
iv)R~Rは、水素であり、かつZは、独立して、
Figure 0007314422000030
(Primaset(登録商標)LM-500)からなる群より選択され;及びそのオリゴマー、ポリマー若しくは混合物であるか、又は
v)R~Rは、水素であり、かつZは、
Figure 0007314422000031
(Primaset(登録商標)DT-4000)であり;及びそのオリゴマー、ポリマー若しくは混合物である、
からなる群より選択され;
上記触媒は、独立して、4,4’-メチレン-ビス(2,6-ジエチルアニリン)(M-DEA)、4,4’-メチレン-ビス(3-クロロ-2,6-ジエチルアニリン)(M-CDEA)アルミニウム(III)アセチルアセトネート、及びその混合物からなる群より選択され;
上記フィラーは、独立して、CaCO、被覆CaCO、タルク、及びその混合物からなる群より選択され;
上記繊維は、チョップドストランドガラス繊維、チョップドストランド炭素繊維、及びその混合物であり;並びに
上記バルク成形化合物は、バルク成形化合物の総重量に基づいて、20~45wt%のシアネートエステル、0.1~2wt%の触媒、1~60wt%のフィラー及び10~70wt%の繊維を含む。
一実施形態において本発明のバルク成形化合物は、独立して、二官能性シアネートエステル、多官能性シアネートエステル、及びそれらの混合物から選択される1以上のシアネートエステルを含み、
上記二官能性シアネートエステルは、以下式Iの二官能性シアネートエステル、及びそのオリゴマー、ポリマー又は混合物であり、
i)R、R、R及びRは、メチルであり、R、R、R及びRは、水素であり、かつZは、メチレンであり;及びそのオリゴマー、ポリマー若しくは混合物であるか、又は
ii)R~Rは、水素であり、かつZは、-C(CH-(Primaset(登録商標)BADCy)であり;及びそのオリゴマー、ポリマー若しくは混合物であるか、又は
iii)R~Rは、水素であり、かつZは、-C(=CCl)-であり;及びそのオリゴマー、ポリマー若しくは混合物であるか、又は
iv)R~Rは、水素であり、かつZは、Zは、独立して、
Figure 0007314422000032
(Primaset(登録商標)LM-500)からなる群より選択され;及びそのオリゴマー、ポリマー若しくは混合物であるか、又は
v)R~Rは、水素であり、かつZは、
Figure 0007314422000033
(Primaset(登録商標)DT-4000)であり;及びそのオリゴマー、ポリマー若しくは混合物である、
からなる群より選択され;
上記多官能性シアネートエステルは、独立して、式IIIの化合物、式IVの化合物、式Vの化合物及びそのオリゴマー、ポリマー又は混合物からなる群より選択され;
上記触媒は、独立して、4,4’-メチレン-ビス(2,6-ジエチルアニリン)(M-DEA)、4,4’-メチレン-ビス(3-クロロ-2,6-ジエチルアニリン)(M-CDEA)及びアルミニウム(III)アセチルアセトネート及びその混合物からなる群より選択され;
上記フィラーは、独立して、CaCO、被覆CaCO、タルク及びその混合物からなる群より選択され、並びに
上記繊維は、チョップドストランド炭素繊維である。
一実施形態において、本発明のバルク成形化合物は、独立して、二官能性シアネートエステル、多官能性シアネートエステル、及びその混合物から選択される1以上のシアネートエステルを含み、
上記二官能性シアネートエステルは、以下式Iの二官能性シアネートエステル、及びそのオリゴマー、ポリマー又は混合物であり、
i)R、R、R及びRは、メチルであり、R、R、R及びRは、水素であり、かつZは、メチレンであり;及びそのオリゴマー、ポリマー若しくは混合物であるか、又は
ii)R~Rは、水素であり、かつZは、-C(CH-(Primaset(登録商標)BADCy)であり;及びそのオリゴマー、ポリマー若しくは混合物であるか、又は
iii)R~Rは、水素であり、かつZは、-C(=CCl)-であり;及びそのオリゴマー、ポリマー若しくは混合物であるか、又は
iv)R~Rは、水素であり、かつZは、
Figure 0007314422000034
(Primaset(登録商標)LM-500)であり;及びそのオリゴマー、ポリマー若しくは混合物であるか、又は
v)R~Rは、水素であり、かつZは、
Figure 0007314422000035
(Primaset(登録商標)DT-4000)であり;及びそのオリゴマー、ポリマー若しくは混合物である、
からなる群より選択され;
上記多官能性シアネートエステルは、独立して、式IIIの化合物、式IVの化合物、式Vの化合物及びそのオリゴマー、ポリマー又は混合物からなる群より選択され;
上記触媒は、独立して、4,4’-メチレン-ビス(2,6-ジエチルアニリン)(M-DEA)、4,4’-メチレン-ビス(3-クロロ-2,6-ジエチルアニリン)(M-CDEA)及びアルミニウム(III)アセチルアセトネート及びその混合物からなる群より選択され;
上記フィラーは、独立して、CaCO、被覆CaCO、タルク及びその混合物からなる群より選択され;
上記繊維は、チョップドストランド炭素繊維であり、並びに
上記バルク成形化合物は、バルク成形化合物の総重量に基づいて、20~45wt%のシアネートエステル、0.1~2wt%の触媒、1~60wt%のフィラー及び10~70wt%の繊維を含む。
BMCの調製
本発明はまた、上述のバルク成形化合物の調製のための方法をも提供する。
本発明にしたがうバルク成形化合物の調製のための方法は、以下:
(i)上記シアネートエステルを、上記触媒と混合して、第1混合物を提供すること;及び
(ii)上記第1混合物を、上記フィラー及び上記繊維と混合して、バルク成形化合物を提供すること;
を含む
一実施形態において、混合工程(ii)は、100℃、すなわち、シアネートエステルが重合を開始する温度より低い温度、好ましくは90℃未満の温度、及びなおより好ましくは60℃未満の温度で、実施される。別の実施形態において、混合工程(ii)は、25~70℃の温度、好ましくは25~60℃の温度;より好ましくは35~55℃の温度、なおより好ましくは35~55℃の温度、特に、40℃の温度~50℃の温度で、実施される。
一実施形態において、工程(i)にしたがう第1混合物を提供することは、離型剤、収縮調整剤、顔料及び添加剤から選択されるさらなる成分と一緒に、上記シアネートエステルを上記触媒と混合することを、さらに含む。
この混合は、任意の公知の型のミキサーによって、例えば、撹拌機又は混錬機によって実施されてもよく、好ましくは、混錬機は、Z-アーム型混錬機及びシグマ型ブレード(単数又は複数)を備えた混錬機から選択される混錬機である。
一実施形態において、本発明において使用されるバルク成形化合物は、撹拌機を用いてその成分を混合することによって、調製されてもよい。
別の実施形態において、本発明において使用されるバルク成形化合物は、混錬機、好ましくはZ-アーム混錬機を用いてその成分を混合することによって、調製されてもよい。
一実施形態において、第1混合物のフィラー及び繊維との混合工程ii)は、強化繊維が第1混合物(すなわち樹脂系)を十分にしみこませるまで行われる。
一実施形態において、工程ii)における混合時間は、8分間~1時間、より好ましくは10~30分間である。
バルク成形化合物は、バルク成形成分の混合と成形との間、少なくとも6か月間、約-18℃~約30℃の温度で保存され得る。
バルク成形化合物は、室温にて、好ましくは少なくとも5x10及び1x10Pa*sの粘度を有し、より好ましくは、バルク成形化合物は、1x10Pa*sを超える粘度を有する生地のような固体形態を有する。
成形された複合物の調製
本発明は、成形された複合物の調製のための方法をさらに提供し、この方法は、以下:
(a)本発明のバルク成形化合物を提供すること;
(b)上記バルク成形化合物を予熱すること;
(c)上記バルク成形化合物を型に移すこと;
(d)上記バルク成形化合物を硬化させて、成形複合物を得ること;及び
(e)任意選択的に、上記成形複合物を加熱すること;
の工程を含む。
一実施形態において、成形された複合物を調製するための方法は、以下:
(a1)上記シアネートエステルを上記触媒と混合することによって、第1混合物を提供すること;
(a2)上記第1混合物を上記フィラー及び上記繊維と混合して、バルク成形化合物を提供すること;
(b)上記バルク成形化合物を予熱すること;
(c)上記バルク成形化合物を型に移すこと;
(d)上記バルク成形化合物を硬化させて、成形複合物を得ること;及び
(e)任意選択的に、上記成形複合物を事後硬化させること;
の工程を含む。
実際の成形の前にバルク成形化合物に適用される上記予熱工程(b)は、バルク成形化合物のハンドリングを改善するためになされる。
予熱工程(b)は、好ましくは、室温より高く、しかしシアネートエステル重合を開始する温度より低い温度で、好ましくは、約20℃~100℃、より好ましくは約20℃~90℃、そしてなおより好ましくは約20℃~85℃の温度で行われる。
予熱工程(b)は、好ましくは、10分間~1時間、より好ましくは15~45分間行われる。
本明細書中で記載される成形された複合物の調製のための方法は、圧縮成形プロセス、又は射出成形プロセスであってもよい。
好ましくは、硬化工程(d)は、120~220℃、より好ましくは150~200℃の温度で、より好ましくは、180℃~200℃の温度で行われる。
硬化工程(d)は、1分間~1時間、好ましくは5~30分間、より好ましくは5~20分間行われてもよい。
一実施形態において、硬化工程(d)は、50kg/cm以上、より好ましくは75kg/cm以上の圧力で行われる。好ましくは、硬化工程(d)は、50~200kg/cm、より好ましくは75~150kg/cmの圧力で行われる。
成形された複合物は、所望の形状及びサイズの部品の形態で硬化される。
成形された複合部品が型から出された後、さらなる加熱工程(e)が実施されてもよく、これは、「独立型硬化後処理(free-standing post-curing treatment)」とも呼ばれる。独立型とは、このさらなる硬化が、部品が型から取り出された後で、別個に、例えばオーブン(又は任意の他の高温環境)においてなされることを意味する。このさらなる加熱工程(e)は、型の中で短時間のみ硬化される必要がある部品が、次いで、型が新たな部品を製造することができるように取り出される(離型される)ことを、可能にする。工程(e)において、いくつかの部品が、一緒に加熱(「事後硬化」)されてもよい。これは、オーブンにおいてなされてもよく、又は高温環境において、すなわち、「使用時に」なされてもよい。
一実施形態において、事後硬化工程(e)は、100~300℃、より好ましくは180~280℃、なおより好ましくは240~260℃の温度で行われる。好ましくは、独立型事後硬化処理の時間は、30分間~16時間、より好ましくは30~3時間、なおより好ましくは30分間~2時間である。
圧縮成形プロセスは、成形プレスなどの当業者に公知である任意の成形機器においてなされてもよい。型は、バルク成形化合物を圧縮し、展開し、そして最終的に硬化させるために、閉じられる。
射出成形プロセスにおいて、バルク成形化合物は、射出成形機の供給部内に機械的に詰められる。射出成形機のスクリューが、バルク成形化合物を予熱した筒内に押し出し、そして、筒内部で自らの軸を方向転換させるように、これを前方へと移動させる。バルク成形化合物の粘度は、筒を加熱することによって、並びに激しい混合及び筒内で起こる可塑化による剪断発熱によって、低下する。バルク成形化合物BMCは、所望の硬化温度に予熱された、閉じた型の腔内に射出される。型は、上述と同様のパラメータにより、バルク成形化合物を圧縮し、展開し、そして最終的に硬化させるために、閉じられる。
本発明の方法によって得られた成形された複合部品は、高温耐性を示し、型から取り出した後に、好ましくは130℃より高い、より好ましくは130~160℃である、そして好ましくは180℃より高い、より好ましくは220~380℃であるガラス遷移温度Tg(DMTAを介したTanデルタ測定によって決定される)を与える。
本発明の方法によって得ることができる成形された複合部品は、可視の用途で使用されても又は不可視の用途で使用されてもよく、これらとしては、例えば保護カバー、ドアパネル及び床パネル、ドア、スティフナ、スポイラー、ディフューザー、箱などの繊維補強パネル、リブを有する成形された部品などの複雑なジオメトリ、パイプ、円筒及びタンクなど(詳細には燃料タンク、オイルライザー及びガスライザー、排出パイプなど)の回転対称部品を有する部品、並びに塊状又は中空の外形、例えばスティフナ、ばね板、キャリアなど、並びにコア構造を有するか又は有さないサンドイッチ構造の部品、例えばブレード、ウィングなど、又は高性能複合材料の製造のための炭素繊維補強プラスチック型が挙げられるが、これらに限定されない。
本発明はまた、成形された複合物を製造するための、本発明にしたがうバルク成形化合物の使用を、提供する。
本発明は、以下の非限定の実施例によって、さらに実証される。別段に特定しない限り、全ての百分率は、重量%(wt%)である。
Figure 0007314422000036
Figure 0007314422000037
実施例1及び2についてのBMCのための実験手順
シアネートエステル(90~100℃の温度まで加温して液状化しその後室温まで冷ましたもの)を、室温にて容器内に入れ、そして撹拌機(AM 20-D型)を用いて完全に均一になるまで内側離型剤(Chemlease(登録商標)IC25)と混合した。実施例2aにおいては、硫化亜鉛顔料を、SACHTOLITH(登録商標)HD-Sの形態でさらに加えた。この混合物に、固体形態の触媒を加え、完全に均一になるまで混合した。次いで、この混合物に、収縮調整剤及びフィラーを加え、そして、バルク成形化合物Kneader Z-Armミキサーを用いて、10~15分間にわたり、完全に均一になるまで混合した。この混合物の粘稠性は、油っぽく、かつ粘性であった。
この油っぽく粘性な混合物に、ガラス繊維の形態の補強材料を加え、そして15~20分間にわたってバルク成形化合物混錬機内で、強化繊維が十分に含侵するまで混合して、BMCを提供し、これをプラスチックPE袋に移した。BMCの粘稠性は、生地様の固体形態又は模型用粘土の様であった。BMC中の成分、並びにそのwt%(混合物の総重量に基づく%)及びグラムでの量を、表1(wt%)及び表2(g)に示す。
実施例3、4、5、6、7、8、9、10、11及び12についてのBMCのための実験手順
シアネートエステル(90~100℃の温度まで加温して液状化しその後室温まで冷ましたもの)を、室温(実施例3、4、5)又は70~75℃(実施例6、7、8、9及び10)にて容器内に入れ、そして触媒を固体形態でRT(実施例3、4、5)又は45~50℃(実施例6、7、8、9及び10)にて加え、撹拌機(AM 20-D型)を用いて完全に均一になるまで混合した。
次いで、この混合物にフィラーを加え、そして、バルク成形化合物Kneader Z-Armミキサーを用いて、10~15分間にわたり、完全に均一になるまで混合した。この混合物の粘稠性は、油っぽく、かつ粘性であった。
この油っぽく粘性な混合物に、ガラス繊維の形態の補強材料を加え、そして15~20分間にわたってBMC Kneader内で、強化繊維が十分に含侵するまで混合して、BMCを提供し、これをプラスチックPE袋に移した。BMCの粘稠性は、生地様の固体形態又は模型用粘土の様であった。BMC中の成分、並びにそのwt%(混合物の総重量に基づく%)及びグラム(g)での量を、表1(wt%)及び表2(g)に示す。
表1a及び1b:実施例1~12についての、BMC中の成分及びその量(混合物の総重量に基づくwt%)
Figure 0007314422000038
Figure 0007314422000039
表2a及び2b:実施例1~12についての、BMC中の成分及びその量(g)
Figure 0007314422000040
Figure 0007314422000041
実施例1、2及び3についての、成形された複合部品の製造のための実験手順
BMCを、80℃まで予熱し、そして型に移して、成形された複合部品を製造した。水圧を用いて、部品を製造した。BMCを、クロム化鋼プレートを上部にそして標準鋼プレートを底部に用いて成形した。部品の成形前に、型を洗浄し、表面を外側離型剤Chemlease 2726Wでこすり、これを上部表面及び底部表面に対して3回適用した。最終的な成形された複合部品を得るための、硬化工程についてのパラメータ―を、表3に示す。
実施例4、5、6、7、8、9、10、11及び12についての、成形された複合部品の製造のための実験手順
BMCを、80℃まで予熱し、そして型に移して、成形された複合部品を製造した。水圧を用いて、部品を製造した。BMCを、標準鋼プレートを上部及び底部に用いて成形した。部品の成形前に、型を洗浄し、表面をプライマChemleaseMPP 712 EZで拭き取り、そしてその後液体外側離型剤Chemlease R&B EZを噴霧によって上部表面及び底部表面上に10分間間隔で3回適用することによって、表面を整えた。次いで、各成形サイクル後に、Chemlease R&B EZを、1回のみ噴霧することによって、再度適用した。最終的な成形された複合部品を得るための、硬化工程についてのパラメータ―を、表3に示す。
Figure 0007314422000042
実施例1~12についての事後硬化処理のための実験手順
成形された複合部品が型から出された後、独立型事後硬化処理を、オーブン内で、240℃~260℃の間の温度で、高温耐性を達成するために施した。
成形された複合物由来のサンプルを、切って標本にし、分析した。結果を表4に示す。
撓み機械特性を、国際標準化機構ISO 179(曲げ強度及び曲げ率)にしたがって測定する。Tanデルタによりガラス遷移温度Tで表される温度耐性を、DMTA(動機械的熱分析)によって測定した。分解温度を、TGA(熱重量分析)によって測定した。ピーク発熱率(PHRR)、全発熱(THR)及びチャー生成率(%で示される)の引火特性を、FAAマイクロカロリメータにより、ASTM D 7309-07にしたがって測定した。
ガラス遷移温度は、ポリマー性材料の物理特性が、不定形剛性、ガラス様状態又は結晶状態から可撓性ゴム様状態に変わる温度である。ガラス遷移温度Tは、動機械的熱分析(DMTA)によって測定され、Tanデルタピークとして示される。
熱分解又は熱崩壊温度Tは、温度重量分析(TGA)によって測定される。ポリマーの熱崩壊は、過熱の結果としてのポリマーの劣化である。TGAにより、ポリマーサンプルがCO、水蒸気及びCOの生成に起因して劣化する温度Tを測定する。
Figure 0007314422000043
触媒としてDETDAを用いた比較実施例
375gのシアネートエステルIV(式IVの化合物)(90~100℃の温度まで加温して液状化しその後室温まで冷ましたもの)を、室温にて容器に入れ、そして触媒(6.0gのDETDA)を固体形態でRTにて加え、そして撹拌機(AM 20-D型)を用いて完全に均一になるまで混合した。
次いで、この混合物に、900.0gのフィラーCaCOを、Omyacarb(登録商標)2-AVの形態で添加し、そして10~15分間にわたってBMC Keader Z-Armミキサーを用いて、完全に均一になるまで混合した。混合物の粘稠性は、油っぽくかつ粘性であった。
次いで、225.0gの補強ガラス繊維979を、混合物に加え、そして15~20分間にわたってBMC Keaderにおいて繊維が十分に含侵するまで混合してBMCを提供し、これを、プラスチックPE袋の中に移した。BMCの粘稠性は、生地様の固体形態又は模型用粘土の様であった。
DETDAを触媒として用いてこの手順によって得られたバルク成形化合物は、1~2日間の貯蔵安定性を有した。最終的な部品を、バルク成形化合物の製造の1~2日後に、圧縮成形によって加工することができたが、室温で3日間にわたる保存の後には製造できなかった。したがって、保存条件の間に固くなりそして部分的に重合するので、バルク成形化合物を、圧縮成形によってさらに加工することはできなかった。
銅(II)アセチルアセトネートを用い、液体促進剤を用いるか又は用いない、比較実施例
触媒としてのアルミニウム(II)アセチルアセトネート及び銅(II)アセチルアセトネートの、式IIの多官能性シアネートエステルとの混和性及び反応性を、評価した。さらに、液体促進剤(共触媒)としてのフェノールを、粉末化触媒と共に混合物に加え、混和性及び反応性を評価した。液体促進剤の役割は、触媒をシアネートエステル中に可溶化することである。ノニルフェノールは、健康及び環境に有害であることが公知であるので、代替の液体促進剤を使用している。ノニルフェノールは、フェノールによって置き換え可能であるので、比較実験を、液体促進剤としてフェノールを用いて実施した。
異なる触媒系を比較するため、樹脂系のゲル化時間を、参考として用いた。ゲル化時間は、温度によって影響される。温度が高くなると、ゲル化時間は短縮される。
ゲル化時間は、混合された樹脂系がゲルになるか又は加工可能若しくは取り扱い可能であるともはやみなされないほどに粘度が高くなるまでにかかる時間である。ゲル化時間を、GELNORM(登録商標)Geltimer GT-S(Gel Instrumente AG、Oberuzwil、Switzerland)をDIN 16945にしたがって用いて測定した。
液体促進剤不使用のAl(acac)及びCu(acac)の比較実施例
シアネートエステルIII及びIVを、90~100℃の温度まで加温することによって液状化した。次いで、この2種のシアネートエステルを、磁気撹拌機(撹拌ブロックヒーターDrybath型)を用いて80℃で10~15分間にわたり、完全に均一になるまで混合することによって、シアネートエステルIII及びIV(重量%で1:1)の混合物を調製した。
触媒を、シアネートエステル混合物に、50℃にて固体形態で直接加え、そして磁気撹拌機(撹拌ブロックヒーターDrybath型)を用いて、3~5分間、完全に均一になるまで混合した。反応性を、80℃及び100℃でのゲル化時間(GELNORM(登録商標)Geltimer GT-S)を用いて測定した。結果を、下の表5に示す。
Figure 0007314422000044
液体促進剤を用いたAl(acac)及びCu(acac)の比較実施例
シアネートエステルIII及びIVを、90~100℃の温度まで加温することによって液状化した。次いで、この2種のシアネートエステルを、磁気撹拌機(撹拌ブロックヒーターDrybath型)を用いて80℃で10~15分間にわたり、完全に均一になるまで混合することによって、シアネートエステルIII及びIV(重量%で1:1)の混合物を調製した。
フェノールを、50℃で液状化し、次いで、触媒をこれと3~5分間にわたり50℃で混合した。次いで、この触媒-フェノールを、シアネートエステル混合物に50℃にて加え、そして3~5分間、磁気撹拌機(撹拌ブロックヒーターDrybath型)を用いて完全に均一になるまで混合した。反応性を、80℃及び100℃でのゲル化時間(GELNORM(登録商標)GeltimerGT-S)によって測定した。2つの異なる比率のフェノールを、検討しそして試験した。この結果を、下の表6に示す。
Figure 0007314422000045
銅(II)アセチルアセトネート触媒を、シアネートエステルと混合して均一にし、そして混成の混合物を形成することは、困難であった。さらにこれは、反応容器の底へ沈降することにより、シアネートエステルから分離した。アルミニウム(III)アセチルアセトネート触媒は、シアネートエステル中に残っていた。
液体促進剤としてのフェノールの存在下でも、銅(II)アセチルアセトネートは、アルミニウム(III)アセチルアセトネート触媒と比較して、シアネートエステルと混合しそして均一となることがなお困難なままであった、さらに、本発明者らは、硬化したシアネートエステルは、銅(II)アセチルアセトネートの使用により、強い暗青色を発色させるが、アルミニウム(III)アセチルアセトネートを触媒として用いると、硬化したシアネートエステルの色は、硬化前の開始材料と同様のままであったことを観察した。
触媒としての銅(II)アセチルアセトネートの存在下でのシアネートエステルの反応性(ゲル化時間として測定した)は、液体促進剤の存在下であってもなくても、アルミニウム(III)アセチルアセトネートの触媒としての使用と比較して、3倍以上速いことが、予期せず見出された。

Claims (13)

  1. 1以上のシアネートエステル、触媒、フィラー及び強化繊維を含むバルク成形化合物であって、
    前記1以上のシアネートエステルは、独立して、
    (b)以下の式III及び式IVの多官能性シアネートエステル、及びそのオリゴマー、ポリマー又は混合物:
    Figure 0007314422000046

    からなる群から選択され;並びに
    前記触媒は、独立して、4,4’メチレン-ビス(2,6-ジエチルアニリン)(M-DEA)、4,4’-メチレン-ビス(3-クロロ-2,6-ジエチルアニリン)(M-CDEA)、アルミニウム(III)アセチルアセトネート、及びそれらの混合物からなる群より選択される、
    バルク成形化合物。
  2. 前記強化繊維が、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維天然繊維、フリース、織布、及びそれらの混合物から選択される、請求項に記載のバルク成形化合物。
  3. 前記天然繊維が玄武岩繊維である、請求項2に記載のバルク成形化合物。
  4. 前記強化繊維が、チョップドストランドガラス繊維、チョップドストランド炭素繊維、及びそれらの混合物から選択される、請求項1~のいずれか1項に記載のバルク成形化合物。
  5. 前記フィラーが、独立して、CaCO被覆CaCO、カオリン粘土、SiO、タルク、グラファイト、鋼玉石(α-Al)、SiC、ガラスミクロスフェア、雲母、ケイ酸カルシウム(CaSi)、珪灰石、MgO、無水硫酸カルシウム(CaSO又は無水物)、セラミックス中空ミクロスフェア、溶融ムライト(Al-SiO)、窒化ホウ素(BN)、バーミキュライト、玄武岩、及びそれらの混合物からなる群より選択される、請求項1~のいずれか1項に記載のバルク成形化合物。
  6. 以下の工程:
    (i)請求項に記載のシアネートエステルを、請求項に記載の触媒と混合して、第1混合物を提供すること、及び
    (ii)前記第1混合物を、請求項1~のいずれか1項に記載の強化繊維及びフィラーと混合すること
    を含む、請求項1~のいずれか1項に記載のバルク成形化合物を調製する方法。
  7. 工程()が、離型剤、収縮調整剤、顔料及び添加剤から選択されるさらなる成分と一緒に、前記シアネートエステルを前記触媒と混合することをさらに含み;及び/又は
    混合工程(ii)が、100℃未満の温度で行われる、請求項に記載の方法。
  8. 以下の工程:
    (i)請求項1~のいずれか1項に記載のバルク成形化合物を提供すること;
    (ii)前記バルク成形化合物を予熱すること;
    (iii)前記バルク成形化合物を型に移すこと;
    (iv)前記バルク成形化合物を硬化させて、成形複合物を得ること;及び
    (v)任意選択的に、前記成形複合物を加熱すること
    を含む、成形複合物を調製する方法。
  9. 工程()が、(i1)前記シアネートエステルを前記触媒と混合することによって第1混合物を提供すること;及び(i2)前記第1混合物を前記フィラー及び前記強化繊維と混合してバルク成形化合物を提供することを含み;及び/又は
    工程(ii)が室温より高いがシアネートエステルが重合し始める温度よりは低い温度でなされ;及び/又は
    工程(iv)が、120~220℃の温度でなされ;及び/又は
    工程(iv)が、50kg/cm以上の圧力でなされ;及び/又は
    工程()が、100~300℃の温度でなされる、請求項に記載の方法。
  10. 成形複合物を調製する方法が、圧縮成形プロセス又は射出成形プロセスである、請求項又はに記載の方法。
  11. 請求項1~5のいずれか1項に記載のバルク成形化合物を硬化させてなる、成形複合物。
  12. DMTAを介したTanデルタ測定によって測定される、130℃を超えるガラス遷移温度Tgを有する、請求項11に記載の成形複合物。
  13. 成形複合物を製造するための、請求項1~のいずれか1項に記載のバルク成形化合物の使用。
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