KR102386612B1 - 코팅 방법 - Google Patents

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Abstract

텍스타일 섬유를 처리하는 방법으로서,
a) 디알릴 아미드 양이온성 화합물 및 대응하는 반대 이온을 포함하는 폴리머 전구체를 제공하는 단계;
b) (i) 텍스타일 섬유를 폴리머 전구체로 코팅시키고 폴리머 전구체를 중합시켜 폴리머 코팅을 형성시키는 단계, 또는 (ii) 폴리머 전구체를 중합시키고 중합된 폴리머 전구체를 텍스타일 섬유와 접촉시켜 텍스타일 섬유상에 폴리머 코팅을 형성시키는 단계를 포함하는 방법이 제공된다. 본 발명의 폴리머 전구체로부터 형성된 폴리머 코팅을 포함하는 복합 구조물이 또한 제공된다.

Description

코팅 방법
본 발명은 중합체 전구체, 그로부터 형성된 중합체 및 그러한 중합체 전구체의 사용을 포함하는 기재를 코팅하거나 처리하는 방법에 관한 것이다.
공지된 접착제, 페인트, 잉크 및 코팅은 일반적으로는 상당한 양의 유기 용매를 함유한다. 그러한 유기 용매의 사용은 기재에 대한 공지된 코팅의 적용을 촉진시키고, 적용 후 건조 속도를 증가시키고, 고르며 규칙적인 코팅의 형성을 촉진시킨다. 첨가 후에, 유기 용매는 증발시켜 휘발성 유기 화합물(VOC)을 대기 중으로 방출시킨다. 그러한 방출은 인간의 건강에 유해하고, 호흡기 질환, 암(특히, 폐암), 간 질환, 피부 및 눈 자극, 두통, 메스꺼움 및 근력 저하와 관련되어 있다.
또한, VOC는 오존의 생성에 대한 주요 기여 인자이다. 상기 상세된 건강의 우려뿐만 아니라, 과도한 오존 수준으로부터 발생되는 다른 문제는 생태계에 대한 손상 및 식물 성장 및 곡물 수확의 지연을 포함할 수 있다.
일반적으로 사용되는 유기 용매는 가연성이며, 이들의 산업적 사용은 폭발 위험의 증가와 연관되어 있다.
그러한 환경적 및 건강상의 문제를 극복하기 위해서 페인트, 코팅 및 접착제에서 유기 용매의 사용을 감소시키기 위한 노력이 있었다. 그러나, 유기 용매의 감소 또는 제거는 공지된 코팅의 성능의 감소와 연관되었다.
접착제, 잉크 및 페인트와 같은 코팅에서 사용하기 위한 공지된 모노머는 일반적으로는 이들의 중합을 개시시키기 위해서 높은 온도, 압력 및/또는 중합 개시제 또는 촉매를 필요로 한다. 그러한 개시와 관련된 비용 및 안전성 영향이 있다. 또한, 공지된 모노머가 열 민감성 기재에 적용되는 경우에, 중합을 개시시키기 위해서 필요한 높은 온도는 기재의 일체성에 영향을 줄 것이다.
따라서, 본 발명의 목적은 폴리머 물질 또는 금속과의 텍스타일 섬유의 접착을 촉진시키고/거나 텍스타일 섬유 상에 염료를 고정시키기 위해서 텍스타일 섬유를 코팅 또는 처리하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 유기 용매의 필요성을 제거하는 코팅으로서 사용하기에 적합한 수용성 화합물을 제공하는 것을 추구하고 있다. 또한, 본 발명의 화합물은 놀랍게도 중합이 용이하여, 이들의 중합을 개시시키기 위한 조건으로 놀랍게도 온화한 조건을 필요로 한다.
본 발명의 첫 번째 양태에 따르면, 화학식(I)의 화합물이 제공된다:
Figure 112018087208930-pct00001
상기 식에서,
R17 내지 R19의 각각은 독립적으로 임의로 치환된 하이드로카르빌 기, 또는 수소; 일반적으로는 지방족 탄화수소 기(예, C1-6 알킬, 알케닐, 알키닐), 특히, 임의로 치환된 알킬 기, 전형적으로는 C1-6 알킬를 나타내고,
R20은 임의로 치환된 하이드로카르빌 기, 일반적으로는 C1-6 알킬 기, 예컨대, 메틸, 에틸 또는 프로필 기, 적합하게는 메틸 또는 에틸 기를 나타내고,
R1과 R2의 각각은 독립적으로 임의로 치환된 하이드로카르빌 기, 일반적으로는 C1-6 알킬, 전형적으로는 메틸, 에틸 또는 프로필 기, 적합하게는 메틸 기를 나타내고,
J는 1 내지 4(일반적으로는 1 또는 2)의 정수이고, 여기서,
J가 2이면, R17 내지 R19 중 하나는 부재하고,
J가 3이면, R17 내지 R19 중 둘이 부재하고,
J가 4이면, R17 내지 R19의 모두가 부재하고,
X-는 반대 이온이다.
본 발명의 두 번째 양태에 따르면, 화학식(II)의 화합물이 제공된다:
Figure 112018087208930-pct00002
상기 식에서,
R1, R2, R17, R18 및 X-는 본원에서 정의된 바와 같고;
Y는 1 내지 3, 일반적으로는 1의 정수이고;
Z는 1 내지 3, 일반적으로는 1의 정수이고;
여기서, y 및 z에 의해서 표시되는 정수의 조합은 4 또는 그 미만이어야 하고; y 및 z에 의해서 표시되는 정수의 조합은 3이면, R17과 R18 중의 하나는 부재하고; y 및 z에 의해서 표시되는 정수의 조합은 4이면, R17과 R18의 둘 모두가 부재한다.
화학식(I) 및 (II) 중의 어느 하나의 화합물이 폴리머 전구체로 일컬어질 수 있다.
반대-이온(X)는 일반적으로는 할라이드(특히, 클로라이드 또는 플루오라이드), 설페이트, 설포네이트(예컨대, 2-아크릴아미도-2-메틸프로판 설포네이트 (AMPS)), 설파메이트, 포스포네이트(특히, 비닐 포스포네이트), 락테이트, 아세테이트, 글리콜레이트, 시트레이트 및 이타코네이트로 이루어진 군으로부터 선택된 음이온이다. 전형적으로는, 반대-이온은 설페이트, 설포네이트, 설파메이트, 포스포네이트, 락테이트, 아세테이트, 글리콜레이트, 시트레이트 및 이타코네이트로 이루어진 군으로부터 선택된 음이온이다. 포스포네이트 기 및 염기성 질소 기 중 하나 이상을 포함하는 반대-이온이 특히 바람직하다.
일 구체예에 따르면, 반대-이온(X)은 화학식(I) 및 (II)의 화합물을 중합시키기 위해서 사용되는 조건 하에 중합 가능한 하나 이상의 기를 포함한다. 적합하게는 반대-이온은 하나 이상의 알케닐 기를 포함한다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 화학식(I) 및 (II) 중 어느 하나에 따른 폴리머 전구체 및 하나 이상의 반대-이온, 특히, 본원에서 기재된 반대-이온 중 하나 이상으로부터 형성되는 코폴리머가 제공된다.
본 발명의 추가의 양태에 따르면, 화학식(I) 및 (II) 중 어느 하나에 따른 하나 이상의 폴리머 전구체 및 수성 용매를 포함하는 조성물이 제공된다.
본 발명의 추가의 양태에 따르면, 화학식(I) 및 (II) 중 어느 하나에 따른 하나 이상의 폴리머 전구체 및 하나 이상의 수용성 개시제 화합물을 포함하는 수성 시스템이 제공된다.
일반적으로는 본 발명의 조성물 또는 시스템은 1 wt.% 이하의 휘발성 유기 화합물(VOC)을 포함하고, 여기서, VOC는 101.3 kPa의 표준 대기압에서 측정하는 경우에 250℃ 이하의 초기 비점을 갖는 유기 화합물로서 정의될 수 있다. 적합하게는 본 발명의 조성물 또는 시스템은 0.01 wt.% 미만의 VOC를 포함한다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 기재(일반적으로는 텍스타일 섬유(textile fibre))를 처리하는 방법으로서,
화학식(I) 및 (II) 중 어느 하나의 군을 포함하는 폴리머 전구체를 제공하는 단계;
텍스타일 섬유를 폴리머 전구체로 코팅시키고
폴리머 전구체를 중합시켜 폴리머 코팅을 형성시키는 단계를 포함하는 방법이 제공된다.
본 발명의 추가의 양태에 따르면, 기재를 코팅하는 방법으로서,
화학식(I) 및 (II) 중 어느 하나의 군을 포함하는 폴리머 전구체를 제공하는 단계;
텍스타일 섬유를 폴리머 전구체로 코팅시키고 폴리머 전구체를 중합시켜 텍스타일 섬유 상에 폴리머 코팅을 형성시키는 단계; 또는
폴리머 전구체를 낮은 표면 에너지 기재와 함께 중합시켜 기재 상에 폴리머 코팅을 형성시키는 단계를 포함하는 방법이 제공된다.
본 발명의 추가의 양태에 따르면,
제1면 및 제2면을 갖되, 제1면과 제2면의 각각이 그 위에 형성된 폴리머 코팅을 갖도록 구성된 텍스타일 층;
텍스타일 층의 제1면 상의 폴리머 코팅에 접착된 제1폴리머 층; 및
텍스타일 층의 제2면 상의 폴리머 코팅에 접착된 제2폴리머 층을 포함하는 복합 구조물(composite structure)로서,
텍스타일 층의 제1면과 제2면 상의 폴리머 코팅이 화학식(I) 및 (II) 중 어느 하나의 군을 포함하는 폴리머 전구체를 중합시킴으로써 형성되는 복합 물품이 제공된다.
본원에서 개시되는 방법 중 어느 한 방법의 폴리머 전구체는 본원에서 개시되는 바와 같은 조성물의 형태로 있을 수 있다.
본 발명의 추가의 양태에 따르면, 텍스타일 섬유의 처리에 사용하기 위한, 특히, 폴리머 물질, 금속에의 텍스타일 섬유의 접착을 촉진하거나 그에 염료를 고정시키기 위한, 부분품들의 키트(a kit of parts)로서, 본원에서 기재된 화합물 또는 조성물 중 어느 하나 및 주사기, 스파튤라(spatula) 또는 분사 장치와 같은 적용 장치를 포함하는 부분품들의 키트가 제공된다. 부분품들의 키트는 일반적으로는 사용 설명서를 포함한다.
정의
주위 온도는 20 내지 26℃ 범위를 의미하며, 평균 온도는 23 내지 25℃, 일반적으로는 약 23℃이다.
제공된 모든 수치 값은 제공된 수치 값의 10% 미만과 10% 초과를 포함한다.
하이드로카르빌
본원에서 사용된 용어 "하이드로카르빌"은 배타적으로 수소와 탄소 원자로 이루어진 모이어티(moiety)들의 언급을 포함하며; 그러한 모이어티는 지방족 및/또는 방향족 모이어티를 포함할 수 있다. 모이어티는 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19 또는 20개의 탄소원자를 포함할 수 있다. 하이드로카르빌 기의 예는 C1-6 알킬(예, C1, C2, C3 또는 C4 알킬, 예를 들어, 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, n-부틸, sec-부틸 또는 tert-부틸); 아릴(예, 벤질)에 의해서 또는 사이클로알킬(예, 사이클로프로필메틸)에 의해서 치환된 C1-6 알킬; 사이클로알킬(예, 사이클로프로필, 사이클로부틸, 사이클로펜틸 또는 사이클로헥실); 알케닐(예, 2-부테닐); 알키닐(예, 2-부티닐); 및 아릴(예, 페닐, 벤질, 나프틸 또는 플루오레닐) 등을 포함한다. 하이드로카르빌은 포화되거나 불포화될 수 있으며, 알킬, 알케닐, 알키닐, 할로알킬, 카르보사이클릴, 예를 들어, 헤테로사이클릴, 아릴 및 헤테로아릴 기를 포함할 수 있다. 하이드로카르빌 기 또는 이의 일부는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있고, 치환되거나 비치환될 수 있다.
알킬
본원에서 사용된 용어 "알킬" 및 "C1-6 알킬"은 상호 교환적으로 사용될 수 있으며, 1, 2, 3, 4, 5 또는 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 또는 분지쇄 알킬 모이어티에 대한 언급을 포함한다. 이러한 용어는 메틸, 에틸, 프로필(n-프로필 또는 이소프로필), 부틸(n-부틸, iso-부틸, sec-부틸 또는 tert-부틸), 펜틸, 및 헥실 등과 같은 기에 대한 언급을 포함한다. 특히, 알킬은 1, 2, 3 또는 4개의 탄소 원자를 가질 수 있다. 할로알킬은, 하나 이상의 할라이드 원자로 치환된, 바람직하게는 1 내지 8개의 탄소 원자, 바람직하게는 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 알킬 라디칼, 예를 들어, CH2CH2Br, CF3 또는 CCl3에 관한 것이다. 용어 "작은 알킬 기"는 1 내지 6개의 탄소 원자, 전형적으로는 1 내지 4개의 탄소 원자의 탄소 골격을 갖는 알킬 기를 나타낸다.
알케닐
본원에서 사용된 용어 "알케닐" 및 "C2-6 알케닐"은 상호 교환적으로 사용될 수 있고, 2, 3, 4, 5 또는 6개의 탄소 원자를 가지며 또한, 적용 가능한 경우, E 또는 Z 입체화학의 적어도 하나의 이중결합을 갖는 직쇄 또는 분지쇄 알킬 모이어티에 대한 언급을 포함한다. 본 용어는 에테닐, 2-프로페닐, 1-부테닐, 2-부테닐, 3-부테닐, 1-펜테닐, 2-펜테닐, 3-펜테닐, 1-헥세닐, 2-헥세닐 및 3-헥세닐 등과 같은 기에 대한 언급을 포함한다.
알키닐
본원에서 사용된 용어 "알키닐" 및 "C2-6 알키닐"은 상호 교환적으로 사용될 수 있고, 2, 3, 4, 5 또는 6개의 탄소 원자를 가지며 또한 적어도 하나의 삼중결합을 갖는 직쇄 또는 분지쇄 알킬 모이어티에 대한 언급을 포함한다. 본 용어는 에티닐, 1-프로피닐, 2-프로피닐, 1-부티닐, 2-부티닐, 3-부티닐, 1-펜티닐, 2-펜티닐, 3-펜티닐, 1-헥시닐, 2-헥시닐 및 3-헥시닐 등과 같은 기에 대한 언급을 포함한다.
알콕시
본원에서 사용된 용어 "알콕시" 및 "C1-6 알콕시"는 상호 교환적으로 사용될 수 있고, -O-알킬에 대한 언급을 포함하며, 여기서, 알킬은 직쇄 또는 분지쇄이고 1, 2, 3, 4, 5 또는 6개의 탄소 원자를 포함한다. 구체예 중 한 부류에서, 알콕시는 1, 2, 3 또는 4개의 탄소 원자를 갖는다. 본 용어는 메톡시, 에톡시, 프로폭시, 이소프로폭시, 부톡시, tert-부톡시, 펜톡시, 및 헥속시 등과 같은 기에 대한 언급을 포함한다.
사이클로알킬
본원에서 사용된 용어 "사이클로알킬"은 3, 4, 5, 6, 7 또는 8개의 탄소 원자를 갖는 지환식 모이어티에 대한 언급을 포함하다. 기는 브릿징된(bridged) 또는 다환식 고리 시스템일 수 있다. 대개, 사이클로알킬 기는 모노사이클릭이다. 본 용어는 사이클로프로필, 사이클로부틸, 사이클로펜틸, 사이클로헥실, 노르보르닐, 및 바이사이클로[2.2.2]옥틸 등과 같은 기에 대한 언급을 포함한다.
아릴
본원에서 사용된 용어 "아릴"은 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15 또는 16개의 고리 탄소 원자를 포함하는 방향족 고리 시스템에 대한 언급을 포함한다. 아릴은 흔히 페닐이지만, 적어도 하나가 방향족인 둘 이상의 고리를 갖는 다환식 고리 시스템일 수 있다. 본 용어는 페닐, 나프틸, 플로오레닐, 아줄레닐, 인데닐, 및 안트릴 등과 같은 기에 대한 언급을 포함한다.
카르보사이클릴
본원에서 사용되는 용어 "카르보사이클릴"은 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15 또는 16개의 탄소 고리 원자를 갖는 포화된(예, 사이클로알킬) 또는 불포화된(예, 아릴) 고리 모이어티에 대한 언급을 포함한다. 특히, 카르보사이클릴은 포화되거나 불포화될 수 있는 3- 내지 10-원 고리 또는 고리 시스템, 특히, 5- 또는 6-원 고리를 포함한다. 카르보사이클릭 모이어티는, 예를 들어, 사이클로프로필, 사이클로부틸, 사이클로펜틸, 사이클로헥실, 노르보르닐, 바이사이클로[2.2.2]옥틸, 페닐, 벤질, 나프틸, 플로우레닐, 아줄레닐, 인데닐 및 안트릴 등으로부터 선택된다.
헤테로사이클릴
본원에서 사용된 용어 "헤테로사이클릴"은, 고리 원자 중 적어도 하나가 질소, 산소, 인, 규소 및 황으로부터 선택되는, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15 또는 16개의 고리 원자를 갖는 포화된(예, 헤테로사이클로알킬) 또는 불포화된(예, 헤테로아릴) 헤테로사이클릭 고리 모이어티에 대한 언급을 포함한다. 특히, 헤테로사이클릴은 포화되거나 불포화될 수 있는 3- 내지 10-원 고리 또는 고리 시스템, 더욱 바람직하게는 5- 또는 6- 또는 7-원 고리를 포함한다.
헤테로사이클릭 모이어티는, 예를들어, 옥시라닐, 아지리닐, 1,2-옥사티올라닐, 이미다졸릴, 티에닐, 푸릴, 테트라하이드로푸릴, 피라닐, 티오피라닐, 티안트레닐, 이소벤조푸라닐, 벤조푸라닐, 크로메닐, 2H-피롤릴, 피롤릴, 피롤리닐, 피롤리디닐, 이미다졸릴, 이미다졸리디닐, 벤즈이미다졸릴, 피라졸릴, 피라지닐, 피라졸리디닐, 티아졸릴, 이소티아졸릴, 디티아졸릴, 옥사졸릴, 이속사졸릴, 피리딜, 피라지닐, 피리미디닐, 피페리딜, 피페라지닐, 피리다지닐, 모르폴리닐, 티오모르폴리닐, 특히, 티오모르폴리노, 인돌리지닐, 이소인돌릴, 3H-인돌릴, 인돌릴, 벤즈이미다졸릴, 쿠마릴, 인다졸릴, 트리아졸릴, 테트라졸릴, 퓨라닐, 4H-퀴놀리지닐, 이소퀴놀릴, 퀴놀릴, 테트라하이드로퀴놀릴, 테트라하이드로이소퀴놀릴, 데카하이드로퀴놀릴, 옥타하이드로이소퀴놀릴, 벤조푸라닐, 디벤조푸라닐, 벤조티오페닐, 디벤조티오페닐, 프탈라지닐, 나프티리디닐, 퀴녹살릴, 퀴나졸리닐, 퀴나졸리닐, 시놀리닐, 프테리디닐, 카르바졸릴, β-카르볼리닐, 페난트리디닐, 아크리디닐, 피리미디닐, 페난트롤리닐, 푸라자닐, 페나지닐, 페노티아지닐, 페녹사지닐, 크로메닐, 이소크로마닐, 및 크로마닐 등으로부터 선택된다.
할로겐
본원에서 사용된 용어 "할로겐"은 F, Cl, Br 또는 I에 대한 언급을 포함한다. 특히, 할로겐은 F 또는 Cl일 수 있다.
치환된
모이어티에 대한 언급에서 본원에서 사용된 용어 "치환된"은 상기 모이어티에서의 하나 이상의, 특히, 5개까지의, 더욱 특히, 1, 2 또는 3개의 수소 원자가 상응하는 수의 요망되는 치환체에 의해서 서로 독립적으로 대체되는 것을 의미한다. 본원에서 사용된 용어 "임의로 치환된"은 치환되거나 비치환됨을 의미한다.
물론, 치환체는 이들이 화학적으로 가능한 위치에만 있다는 것이 이해될 것이며, 본 기술분야에서의 통상의 기술자는 특정의 치환이 가능한 지를 부적절한 노력 없이도 결정(실험적으로 또는 이론적으로)할 수 있다. 예를 들어, 수소가 유리된 아미노 또는 하이드록시 기는 불포화(예, 올레피닉) 결합으로 탄소 원자에 결합되면 불안정할 수 있다. 추가로, 물론, 본원에서 기재된 치환체는 그 자체가, 통상의 기술자에 의해서 인식되는 바와 같은 적절한 치환에 대한 상기 언급된 제한을 조건으로 하여, 어떠한 치환체에 의해서 치환될 수 있음이 이해될 것이다.
독립적으로
둘 이상의 모이어티가 원자 또는 기의 목록으로부터 "각각 독립적으로" 선택되는 것으로 기재되는 경우에, 이는 모이어티가 동일하거나 상이할 수 있음을 의미한다. 따라서, 각각의 모이어티의 정체는 하나 이상의 다른 모이어티의 정체와 독립적이다.
화학식(I)의 화합물
본 발명의 첫 번째 양태에 따르면, 화학식(I)의 화합물이 제공된다:
Figure 112018087208930-pct00003
상기 식에서,
R17 내지 R19의 각각은 독립적으로 임의로 치환된 하이드로카르빌 기, 또는 수소; 일반적으로는 지방족 탄화수소 기(예, C1-6 알킬, 알케닐, 알키닐), 특히, 임의로 치환된 알킬 기, 전형적으로는 C1-6 알킬를 나타내고,
R20은 임의로 치환된 하이드로카르빌 기, 일반적으로는 C1-6 알킬 기, 예컨대, 메틸, 에틸 또는 프로필 기, 적합하게는 메틸 또는 에틸 기를 나타내고,
R1과 R2의 각각은 독립적으로 임의로 치환된 하이드로카르빌 기, 일반적으로는 C1-6 알킬, 전형적으로는 메틸, 에틸 또는 프로필 기, 적합하게는 메틸 기를 나타내고,
X-는 반대 이온이고,
J는 1 내지 4(일반적으로는 1 또는 2)의 정수이고, 여기서,
J가 2이면, R17 내지 R19 중 하나는 부재하고,
J가 3이면, R17 내지 R19 중 둘이 부재하고,
J가 4이면, R17 내지 R19의 모두가 부재한다.
화학식(I) 및 (II)의 화합물은 일반적으로는 주위 온도 및 압력에서 수용성이다. 따라서, 화학식(I) 및 (II)의 화합물은 유기용매, 예컨대, VOC의 필요 없이 기재에 적용될 수 있다. 상기 언급된 바와 같이, 그러한 유기 용매는 인간의 건강 및 환경 둘 모두에 잠제적으로 유해하여, 접착제와 코팅에서의 이들의 존재를 감소 또는 제거하기 위한 협동 노력을 유도한다. 그러나, 현재까지, 그러한 유기 용매의 감소 또는 제거는 접착제 및 코팅의 성능에 부정적으로 영향을 주었다. 대조적으로, 본 발명의 화합물은 수용액 중에서 기재에 적용될 수 있다. 본 발명의 화합물이 물에 가용성임에 따라서, 적용되는 코팅은 고르고 규칙적이다. 따라서, 적용 후에, 휘발성 유기 화합물이 기재로부터 증발되지 않는다. 따라서, 본 발명의 화합물 및 방법은 VOC 용매-기반 조성물 및 시스템에 일반적으로 제공되는 종래 기술의 비-양이온성 폴리머 전구체에 비해서 환경적 이점과 관련되어 있다.
화학식(I) 및 (II)의 화합물은 일반적으로는 주위 온도 및 압력에서 40%w/w 이상, 전형적으로는 50%w/w 이상의 수용성을 지닌다.
화학식(I) 및 (II)의 화합물은 적합하게는 30%w/w 미만, 일반적으로는 5 내지 20%w/w의 화학식(I) 및 (II)의 화합물을 포함하는 조성물의 형태로 제공된다.
화학식(I) 및 (II)의 화합물은 여러가지 중합 가능한 기를 포함하는 폴리머 전구체를 구성한다. 놀랍게도, 디알릴 아미드 기로부터 떨어져 있는 질소 양이온 기를 포함하는 것은 질소 양이온을 포함하지 않는 등가(equivalent) 화합물에 비해서 훨씬 더 온화한 조건하에서 중합이 개시되게 한다. 본 발명의 폴리머 전구체의 브리징 기 내의 질소 양이온의 포함은 주위 온도 및 압력에서 비교적 높은 수용성을 갖는 모노머를 생성시킨다. 그래서, 이는 등가의 유기 개시제보다 더 낮은 온도에서 활성화될 수 있는 수용성 개시제 화합물의 사용을 가능하게 한다. 본 발명의 폴리머 전구체와 함께 가능한 것과 같은 수성 시스템에서, 중합 온도는 일반적으로는 130℃ 미만, 전형적으로는 110℃ 미만, 적합하게는 100℃ 이하, 더욱 적합하게는 약 70 내지 100℃이다. 본 발명의 폴리머 전구체의 중합 온도는 일반적으로는 50℃ 초과이다. 대조적으로, 등가의 유기 시스템에서의 중합 온도는 일반적으로는 135℃ 초과, 적합하게는 약 140 내지 170℃이다.
개시제 화합물은 일반적으로는 최대 30%w/w, 전형적으로는 최대 20%w/w의 수용성을 지닌다.
개시제 화합물은 일반적으로는 5%w/w 미만, 전형적으로는 3%w/w 미만, 적합하게는 1%w/w 미만으로 사용된다.
어떠한 적합한 개시제 화합물이 사용될 수 있다. 일 구체예에 따르면, 개시제 화합물은
Figure 112018087208930-pct00004
로 이루어진 군으로부터 선택된다.
일 구체예에 따르면, 개시제 화합물은
Figure 112018087208930-pct00005
이다.
일 구체예에 따르면, 화학식(I) 또는 (II)의 R17 내지 R19 기 중 둘은 함께 사이클릭 기를 형성할 수 있다. R1, R2, 및/또는 R17 내지 R20 중 하나 이상은 작은 하이드로카르빌 기, 전형적으로는 작은 알킬 기 사이클로알킬 기, C1 내지 6 알콕시, 실릴, 할로겐, 옥소(즉, 하이드록실), 티오, 니트로(즉, 아미노), 트리플루오로메틸 및/또는 시아노; 전형적으로는 실릴, 옥소 및/또는 니트로로부터 선택된 기들 중 하나 이상으로 독립적으로 치환된 하이드로카르빌 기를 나타낼 수 있다. 하이드록실 기, -Si(OR13)3, -NR13 2, -OR13, -SR13, -C(O)R13, -C(O)OR13, -OC(O)R13, -NR13COR13, NR13CONR13 2, -NR13COR13, NR13, CO2R13, -S(O)R13, -S(O)2R13, -SONR13 2, NR13S(O)2R13, -CSR13, -N(R13)R13, -C(O)N(R13)R13, -SO2N(R13)R13, 및 R13의 기들이 특히 바람직하다.
각각의 R13 기는 수소, 하이드록실, 하이드로카르빌(예, C1-6 알킬, 알케닐, 알키닐, 또는 할로알킬), 카르보사이클릴 및 -(CH2)m-헤테로사이클릴로부터 독립적으로 선택될 수 있고, 각각의 R13은 하나 이상의 할로겐, 시아노, 아미노, 하이드록실, C1-6 알킬 또는 사이클로알킬 및 C1-6 알콕시로 임의로 및 독립적으로 치환될 수 있고;
M은 1 내지 6의 정수이다.
일 구체예에 따르면, R1, R2, 및/또는 R17 내지 R20 중 하나 이상은 작은 알킬 기, -Si(O-C1 내지 6 알킬)3 (일반적으로는 -Si(OCH3)3 또는 -Si(OC2H5)3), -COOH, NH2 및 OH로부터 선택된 기들 중 하나 이상으로 치환된 하이드로카르빌 기, 적합하게는 알킬 기를 나타낼 수 있다.
일 구체예에 따르면, R1, R2, 및/또는 R17 내지 R20 중 하나 이상은 치환된 하이드로카르빌 기, 특히 치환된 알킬 기를 나타낼 수 있다.
일 구체예에 따르면, R17 내지 R19 중 적어도 하나는 임의로 치환된 알킬 기, 일반적으로는 임의로 치환된 C1-6 알킬 기를 나타내며; 전형적으로는 R17 내지 R19 중 적어도 하나는 치환된 알킬 기를 나타낸다.
R17 내지 R19 하이드로카르빌 기에 대한 바람직한 치환체는, 메톡시, 에톡시 및 프로폭시 기와 같은 하나 이상의 알콕시 기로 치환된 실릴 기를 포함한, 아미노, 하이드록실, 실릴을 포함한다.
일반적으로는, R17 내지 R19 중 하나는 치환된 C1 내지 6 알킬 기, 또는 다음 기, Si(OCH3)3, Si(OC2H5)3), COOH, NH2 및 OH 중 하나로 치환된 C1 내지 6 알킬 기를 나타낸다.
대안적으로는, R17 내지 R19 중 적어도 하나는 임의로 치환된 장쇄 알킬 기 (예, C10 내지 C30)를 나타낼 수 있고; 일반적으로는 R17 내지 R19 중 하나는 C10 내지 C30 알킬 기, 일반적으로는 C15 내지 C25 알킬 기를 나타낸다.
R17 내지 R19 중 하나가 C10 내지 C30 알킬 기를 나타내는 경우에, 화학식(I) 또는 (II)의 화합물로 처리된 텍스타일은 우수한 관련 취급 특성, 예를 들어, 유연성 및 가요성을 갖는다.
일반적으로는, R17 내지 R19 중 적어도 하나는 수소 또는 메틸을 나타내고, 전형적으로는, R17 내지 R19 중 하나는 수소 또는 메틸, 더욱 전형적으로는 수소를 나타낸다.
적합하게는, J는 1 또는 2, 더욱 적합하게는 2의 정수를 나타낸다.
일반적으로, R1, R2 및 R20은 치환된 작은 알킬 기, 특히 C1-4 알킬 기, 전형적으로는 메틸 또는 에틸을 나타낸다. 전형적으로는 R1 및 R2는 메틸을 나타낸다. 적합하게는, R20은 메틸 또는 에틸이다.
전형적으로는, R17 내지 R19의 각각은 독립적으로 임의로 치환된 C1-6 알킬 기, 또는 수소를 나타내고; R20은 메틸 또는 에틸 기를 나타내고; J는 정수 1 또는 2를 나타내고, 만약 J가 2인 경우에는, R17 내지 R19 중 하나는 부재한다.
일 구체예에 따르면, 화학식(I)의 화합물은 하기 군으로부터 선택된 구조를 갖는다:
Figure 112018087208930-pct00006
Figure 112018087208930-pct00007
Figure 112018087208930-pct00008
Figure 112018087208930-pct00009
상기 식에서, R은 치환되거나 비치환된 알킬 기, 특히, 직쇄 알킬 기를 나타낸다.
화학식(II)의 화합물
본 발명의 두 번째 양태에 따르면, 화학식(II)의 화합물이 제공된다:
Figure 112018087208930-pct00010
상기 식에서,
R1, R2, R17, 및 R18은 본원에서 정의된 바와 같고;
Y는 1 내지 3, 일반적으로는 1의 정수이고;
Z는 1 내지 3, 일반적으로는 1의 정수이고;
여기서, y 및 z에 의해서 표시되는 정수의 조합은 4 또는 그 미만이어야 하고; y 및 z에 의해서 표시되는 정수의 조합이 3이면, R17과 R18 중의 하나는 부재하고; y 및 z에 의해서 표시되는 정수의 조합이 4이면, R17과 R18의 둘 모두가 부재하고;
X-는 반대 이온을 나타낸다.
일반적으로는, R17 및 R18 중 하나는 치환된 C1 내지 6 알킬 기, 또는 다음 기, Si(OCH3)3, Si(OC2H5)3), COOH, NH2 및 OH 중 하나로 치환된 C1 내지 6 알킬 기를 나타낸다.
대안적으로는, R17 및 R18 중 적어도 하나는 임의로 치환된 장쇄 알킬 기 (예, C10 내지 C30)를 나타낼 수 있고; 일반적으로는 R17 내지 R19 중 하나는 C10 내지 C30 알킬 기, 일반적으로는 C15 내지 C25 알킬 기를 나타낸다.
일 구체예에 따르면, R17 및 R18 중 적어도 하나는 장쇄 알킬 기(예, C10 내지 C30)을 나타낸다. 전형적으로는, Y는 1을 나타내고; Z는 1이고; R17 및 R18 중 하나는 임의로 치환된 C10 내지 C30 알킬 기를 나타내고, R17 및 R18 중 하나는 메틸, 에틸 또는 수소를 나타낸다.
화학식(I) 또는 (II)의 화합물은 일반적으로는 본원에 기재된 반대 이온의 존재를 통해서 안정화된다. 일반적으로는, 반대-이온의 전하는 화학식(I) 또는 (II)의 화합물의 전하를 균형되게 한다.
조성물
일 양태에서, 화학식(I) 또는 화학식(II)의 군을 포함하는 폴리머 전구체(양이온성 폴리머 전구체 및 하나 이상의 반대-이온을 포함함) 및 수성 용매를 포함하는 조성물이 제공된다.
일 구체예에 따르면, 화학식(I) 및 (II) 중 어느 하나의 화합물을 포함하는 염(양이온성 폴리머 전구체 및 하나 이상의 반대-이온을 포함함)이 제공된다. 반대-이온은 일반적으로는 할라이드, 특히, 클로라이드 또는 플루오라이드, 설페이트, 설포네이트 (예컨대 2-아크릴아미도-2-메틸프로판 설포네이트 (AMPS)), 설파메이트, 포스포네이트 (특히, 비닐 포스포네이트), 락테이트, 아세테이트, 글리콜레이트, 시트레이트 및 이타코네이트로 이루어진 군으로부터 선택되거나 그러한 군으로 이루어진 음이온이다. 전형적으로는, 반대-이온은 설페이트, 설포네이트, 설파메이트, 포스포네이트, 락테이트 및 아세테이트, 글리콜레이트, 시트레이트 및 이타코네이트로 이루어진 군으로부터 선택된 음이온이다.
일반적으로는, 염은 화학식(I)의 화합물을 포함한다.
반대-이온은
Figure 112018087208930-pct00011
AMPS,
Figure 112018087208930-pct00012
설페이트,
Figure 112018087208930-pct00013
설파메이트,
Figure 112018087208930-pct00014
비닐 포스포네이트,
Figure 112018087208930-pct00015
락테이트,
Figure 112018087208930-pct00016
아세테이트,
하라이드, 특히, 클로라이드; 글리콜레이트; 시트레이트; 또는 이타코네이트로 이루어진 군의 구조를 가질 수 있다.
일 구체예에 따르면, 반대-이온은 중합 가능한 기를 포함하고 있고, 반대 이온은 화학식(I) 또는 (II)의 폴리머 전구체를 중합시키기 위해서 사용되는 조건하에서 중합될 수 있다. 일반적으로는, 반대-이온은 적어도 하나의 알케닐 기를 포함한다.
일 구체예에 따르면, 반대-이온은 염기성 질소 기를 포함한다.
적합하게는, 반대-이온은 포스포네이트 기를 포함한다.
전형적으로는, 화학식(I) 및 (II)에서 특정되는 질소 양이온은 화학식(I) 및 (II)의 화합물에 포함되는 유일한 양이온이고, 화학식(I) 또는 (II)의 화합물은 +1의 관련 전하를 갖는다. 일반적으로는, 반대-이온은 -1의 관련 전하를 갖는다.
화학식(I) 또는 (II)의 화합물과 반대-이온은 일반적으로는 전하 균형된 조성물을 제공하기에 적절한 등몰량으로 조성물에 존재한다.
일 구체예에 따르면, 염은 화학식(I) 또는 화학식(II)에 따른 한 종류의 화합물을 포함한다.
일반적으로는, 염은 한 종류의 반대-이온을 포함한다.
폴리머는 가교되거나 직쇄일 수 있다.
일반적으로는, 조성물은 유기 용매보다는 물 용매를 포함한다. 전형적으로는 조성물 내의 유기 용매의 양은 0.1 wt% 미만이고, 적합하게는, 조성물은 어떠한 유기 용매를 함유하지 않는다.
본 발명의 조성물은 안료, 충전제, 및/또는 익스텐더(extender)를 포함할 수 있다. 전형적인 안료는 이산화티탄, 산화아연, 징크 옐로우(zinc yellow), 카본 블랙, (carbon black), 프탈로시아닌 그린(phthalocyanine green), 프탈로시아닌 블루(phthalocyanine blue), 울트라마린 블루(ultramarine blue) 및 버밀리언(vermilion)을 포함한다. 그러나, 본 기술분야의 통상의 기술자는 다른 적합한 안료를 잘 알 것이다.
충전제 및 익스텐더의 예는 규사(quartz sand), 탈크(talc), 중정석(barite), 카올린 클레이(kaolin clay) 및 석회석(limestone)을 포함한다.
본 발명의 조성물은 또한 첨가제, 예컨대, 건조제, 가소제, 살진균제, 살생물제, 살충제, 유량 조절제(flow control agent), 소포제, 유화제, UV 안정화제, 스키밍 방지제(anti-skimming agent), 접착 촉진제, 부식 억제제 및 텍스쳐라이저(texturizer)를 포함할 수 있다.
일반적으로는, 폴리머 전구체의 중합은 열적으로 개시된다. 그러나, 다양한 유형의 개시, 예를 들어, 화학적 개시, UV 개시, 마이크로파 유도 중합 및 전기 유도 중합이 본 기술분야에서의 통상의 기술자에게는 공지되어 있다.
본 발명의 추가의 양태에 따르면, 화학식(I) 및 (II) 중 어느 하나에 따른 하나 이상의 폴리머 전구체 및 하나 이상의 수용성 개시제 화합물을 포함하는 수성 시스템이 제공된다.
본 기술분야에서의 통상의 기술자는 적합한 수용성 개시제 화합물을 알 것이다. 그러한 수용성 개시제의 예는
Figure 112018087208930-pct00017
를 포함한다.
일반적으로는, 수성 시스템은 1 내지 30%w/w (전형적으로는 5 내지 20%w/w)의 화학식(I) 및 (II) 중의 어느 하나에 따른 하나 이상의 폴리머 전구체 및 2%w/w 미만 (일반적으로는 1%w/w 미만)의 하나 이상의 수용성 개시제 화합물을 포함한다.
방법
본 발명의 일 양태에 따르면, 텍스타일 섬유를 처리하는 방법으로서,
화학식(I) 및 (II) 중의 어느 하나의 군을 포함하는 폴리머 전구체를 제공하는 단계;
(i) 텍스타일 섬유를 폴리머 전구체로 코팅시키고 폴리머 전구체를 중합시켜 폴리머 코팅을 형성시키는 단계, 또는 (ii) 폴리머 전구체를 중합시키고 중합된 폴리머 전구체를 텍스타일 섬유와 접촉시켜 텍스타일 섬유 상에 폴리머 코팅을 형성시키는 단계를 포함하는 방법이 제공된다.
그러한 방법은 일반적으로는 폴리머 전구체를 텍스타일 섬유에 적용하고; 텍스타일 섬유 상에 폴리머 코팅을 형성시키기 위해서 폴리머 전구체를 중합시킴을 포함한다.
대안적으로는, 폴리머 전구체는 텍스타일 섬유와 접촉되기 전에 중합될 수 있다. 이어서, 중합된 폴리머 전구체가 텍스타일 섬유와 접촉될 수 있다.
본 발명의 폴리머 전구체는 기재, 특히, 폴리머 표면 또는 금속과 같은 저에너지 기재에의 중합체 섬유의 개선된 접착을 촉진한다. 대안적으로, 또는 추가적으로, 본 발명의 폴리머 전구체는 섬유 상으로의 염료의 개선된 접착이 가능하도록 텍스타일 섬유를 처리할 수 있다.
일반적으로는, 화학식(I) 및 (II) 중의 어느 하나의 폴리머 전구체가 본원에 기재된 반대-이온 중 하나 이상의 존재하에 중합된다.
일반적으로는, 폴리머 전구체는 수성 용매 중에서 기재에 적용되고(중합 전 또는 후에), 여기서, 적합하게는, 사용되는 유일한 용매가 물이고; 전형적으로는, 방법은 수성 용매의 존재하에 또는 용매 없이 전체적으로 수행된다.
처리된 텍스타일 섬유는 일반적으로는 개선된 표면 촉감뿐만 아니라 개선된 접착 특성을 갖는다.
일반적으로는, 5 내지 10g의 폴리머 전구체가 텍스타일의 각각의 m2 면적에 첨가된다(중합 전 또는 후에).
텍스타일 섬유는 합성 섬유일 수 있다. 본 발명에 따라서 처리될 수 있는 합성 텍스타일 섬유의 예는 아라미드, 나일론 및 폴리에스테르이다. 따라서, 처리된 텍스타일 섬유는 아라미드, 나일론 또는 폴리에스테르 섬유를 포함할 수 있다. 텍스타일 섬유는 전적으로 아미리드 섬유로 이루어지거나, 아라미드 섬유와 적어도 하나의 다른 종류의 섬유의 혼합물을 포함할 수 있다. 아라미드 섬유는 메타-아라미드 섬유 및/또는 파라-아라미드 섬유일 수 있다. 적합한 아라미드 섬유의 예는 Kevlar (RTM), Kermel (RTM) 및 Twaron (RTM)이다. 또 다른 종류 또는 종류들의 섬유와의 아라미드 섬유의 혼합물의 예는, 방염(flame retardant (FR)) 비스코스 섬유일 수 있는, 비스코스 섬유와의 아라미드 섬유의 다양한 혼합물을 포함한다. 50% 아라미드/ 50% FR 비스코스 혼합물 또는 파라-아라미드, 레이온 및 폴리벤즈이미다졸 섬유의 혼합물과 같은 배합물이 사용될 수 있다. 천연 섬유의 처리가 또한 본 발명의 범위에 있다.
방법은 텍스타일 섬유를 염색하기 위해서 사용될 수 있고, 텍스타일 섬유를 적어도 하나의 염료와 접촉시키는 추가의 단계를 포함할 수 있고, 여기서, 폴리머 코팅은 텍스타일 섬유에의 염료의 접착을 촉진하는 역할을 한다. 아라미드 텍스타일 섬유가 이러한 방식으로 염색될 수 있다는 것이 매우 유리하다.
염료는 산 염료 또는 염기성 염료일 수 있다. 산 및 염기성 염료에 대한 접착은 폴리머 전구체 내의 하나 이상의 적합한 작용기의 제공에 의해서 유리하게 향상될 수 있다. 예를 들어, 아민 모이어티가 산 염료와 결부되어 유리하게 사용될 수 있으며, 카르보닐 치환체가 염기성 염료와 결부되어 유리하게 사용될 수 있다. 어떠한 하나의 특정 이론 또는 예상으로 한정하고자 하는 것은 아니지만, 이들 작용기의 존재는 결합 또는 또 다른 상호작용이 작용기와 염료 사이에서 발생하게 하는 것으로 여겨진다. 다른 유형의 염료의 사용이 본 발명의 범위 내에 있다. 더욱이, 본 발명은 작용기와 염료 사이의 결합 또는 상호작용으로 제한되지 않는다. 예를 들어, 염료는 다른 메커니즘, 예컨대, 코팅의 폴리머 구조내로의 확산을 통해서 텍스타일 섬유 상에 유지될 수 있다. 다르게는, 적어도 하나의 물질, 예컨대, 안료가 바인더에 합유되고, 폴리머 코팅이 텍스타일 섬유에의 바인더 및/또는 물질의 접착을 촉진하는 작용을 한다. 본 기술분야에서는 공지된 바인더 및 유용한 물질이 사용될 수 있다. 예를 들어, 카본 블랙이 안료로서 사용될 수 있다. 하나 이상의 염료를 함유하는 바인더를 사용하는 것이 가능하다.
텍스타일 섬유는 플레인(plain), 무착색 텍스타일 섬유일 수 있다. 대안적으로 그리고 유리하게는, 폴리머 코팅 아래의 텍스타일 섬유는 하나 이상의 사전-착색, 광 흡수 물질에 의해서 사전-착색될 수 있다. 그러한 사전-착색 광 흡수 물질은 폴리머 코팅으로 코팅되기 전에 텍스타일 섬유 상에 존재하고, 그에 따라서, 폴리머 코팅 밑에 위치된다는 것이 이해될 것이다. 사전-착색된 텍스타일 섬유를 사용하는 이점은 그것이, 염료 및 안료와 같은 착색 물질이 폴리머 코팅 상에 접착되는, 어떠한 후속 단계의 복잡성 및 비용을 감소시킨다는 것이다. 본 발명의 폴리머 코팅은 사전-착색된 텍스타일 섬유뿐만 아니라 플레인 비착색 텍스타일 섬유에 잘 접착될 수 있다.
텍스타일 섬유의 처리는 텍스타일 섬유를 폴리머 물질에 결합시키기 위한 것일 수 있으며, 텍스타일 섬유를 폴리머 물질과 접촉시키는 추가의 단계를 포함하고 있고, 여기서, 폴리머 코팅은 텍스타일 섬유에의 폴리머 물질의 접착을 촉진시키는 작용을 한다. 비록, 텍스타일 섬유가 이러한 방식으로 일정한 범위의 폴리머 물질에 접착될 수 있지만, 낮은 표면 에너지 폴리머 물질에의 접착이 달성될 수 있다는 것이 특히 유리하다. 바람직한 구체예에서, 폴리머 물질은 엘라스토머(elastomer)이다. 의심의 여지를 없애기 위해서, 용어 "엘라스토머"는 천연 및 합성 고무에 대한 언급을 포함한다. 텍스타일 섬유는, 통상으로 접착되기에 어려운 다양한 엘라스토머, 예컨대, 실리콘 고무, 플루오로-실리콘 고무, 플루오로카본 고무 또는 에틸렌 프로필렌 고무(EPDM)에 접착될 수 있다.
또한, 기재를 코팅하는 방법으로서,
화학식(I) 및 (II) 중의 어느 하나의 군을 포함하는 폴리머 전구체를 제공하는 단계;
폴리머 전구체를 기재에 적용하고, 기재 상에 폴리머 코팅을 생성시키기 위해서 폴리머 전구체를 중합시키거나;
폴리머 전구체를 중합시키고, 중합된 폴리머 전구체를 기재와 접촉시켜 기재상에 폴리머 코팅을 형성시킴을 포함하는 방법이 제공된다.
일반적으로는, 기재는 저에너지 기재, 예컨대, 폴리머 기재, 특히, 고무 기재, 엘라스토머 기재 또는 금속 기재이다. 기재는 적합하게는 42 mJ/m2 또는 그 미만의 표면 에너지를 갖는다.
전형적으로는, 텍스타일 섬유는 상승된 온도 및/또는 압력의 존건하에 폴리머 물질과 접촉된다.
상기 언급된 바와 같이, 화학식(I) 또는 화학식(II)의 폴리머 전구체의 중합은 일반적으로는 브릿징 부분 상에 질소 양이온을 포함하지 않는 등가의 전구체보다 덜 엄격한 개시 조건을 필요로 한다. 따라서, 폴리머 전구체의 중합이 열적으로 개시되는 경우에, 놀랍게도 낮은 온도가 요구된다. 일 구체예에 따르면, 중합은 주위 온도에서 개시될 수 있다.
또한, 제1면 및 제2면을 갖되, 제1면과 제2면의 각각이 그 위에 형성된 폴리머 코팅을 갖도록 구성된 텍스타일 층;
텍스타일 층의 제1면 상의 폴리머 코팅에 접착된 제1폴리머 층; 및
텍스타일 층의 제2면 상의 폴리머 코팅에 접착된 제2폴리머 층을 포함하는 복합 물품으로서,
텍스타일 층의 제1면과 제2면 상의 폴리머 코팅이 화학식(I) 및 (II) 중 어느 하나의 군을 포함하는 폴리머 전구체를 중합시킴으로써 형성되는 복합 물품이 제공된다.
이러한 방식으로, 폴리머 물질에 결합된 텍스타일을 갖는 복합 구조체가 형성될 수 있다. 폴리머 물질은, 일반적으로는, 실리콘 함유 고무를 포함한 고무이다. 텍스타일 섬유는 폴리머 물질로부터 형성된 호스 또는 벨트에 접착될 수 있다. 강화 고무 압력 호스가 생산될 수 있다. 다른 적용은 타이어, 컨베이어 벨트 및 에어 쿠션의 제조를 포함한다.
일 구체예에 따르면, 복합 구조물은 스포츠 볼, 예컨대, 테니스 볼일 수 있다. 대안적으로는, 복합 구조물은 방호복(protective clothing)의 형태로 존재할 수 있다.
구체적인 조성물
일 구체예에 따르면, 텍스타일 섬유를 처리하는 방법으로서,
i. 화학식(I)의 군을 포함하는 폴리머 전구체와 AMPS 또는 비닐 포스포네이트의 반대-이온을 제공하는 단계;
ii. (i) 텍스타일 섬유를 폴리머 전구체로 코팅시키고 폴리머 전구체를 중합시켜 폴리머 코팅을 형성시키는 단계, 또는 (ii) 폴리머 전구체를 중합시키고 중합된 폴리머 전구체를 텍스타일 섬유와 접촉시켜 텍스타일 섬유 상에 폴리머 코팅을 형성시키는 단계를 포함하는 방법이 제공된다.
일반적으로는, 방법은
i) 폴리머 전구체를 텍스타일 섬유에 적용하는 단계; 및
ii) 텍스타일 섬유 상에 폴리머 코팅을 생성시키기 위해서 폴리머 전구체를 중합시키는 단계를 포함한다.
적합하게는, 화학식(I)의 화합물에서, J는 2를 나타내고, R20은 메틸을 나타내며, R17 내지 R19 중의 하나는 부재하고, R17 내지 R19 중의 하나는 수소이고, R17 내지 R19 중의 하나는 임의로 치환된 R1-6 알킬 기를 나타낸다. 일반적으로는, R17 내지 R19 중의 하나는 비치환된 R1-6 알킬 기, 전형적으로는 비치환된 R3-6 알킬 기를 나타낸다. 대안적으로, R17 내지 R19 중의 하나는 치환된 R1-6 알킬 기, 전형적으로는 알콕시 실릴 기로 치환된 R1-6 알킬 기를 나타낸다. 적합하게는, R17 내지 R19 중의 하나는 치환된 R2-4 알킬 기, 전형적으로는 에톡시 실릴 기에 의해서 치환된 R2-4 알킬 기를 나타낸다.
일 구체예에 따르면, 염기성 질소 기를 포함하는 반대-이온이 사용된다. 그러한 반대-이온은 텍스타일 섬유에의 산 염료의 접착을 촉진시키는데 특히 효과적이다.
일 구체예에 따르면, 반대 이온은 포스포네이트 기를 포함한다. 그러한 반대-이온은 금속성 표면 상의 텍스타일의 특히 우수한 접착을 가능하게 한다.
부분품들의 키트
본 발명의 추가의 양태에 따르면, 텍스타일 섬유의 처리에 사용하기 위한, 특히, 폴리머 물질, 금속에의 텍스타일 섬유의 접착을 촉진하거나 그에 염료를 고정시키기 위한, 부분품들의 키트(a kit of parts)로서, 본원에 기재된 화합물 또는 조성물 중 어느 하나 및 주사기, 스파튤라(spatula) 또는 분사 장치와 같은 적용 장치를 포함하는 부분품들의 키트가 제공된다. 부분품들의 키트는 일반적으로는 사용 설명서를 포함한다.
일반적으로는 키트는 사용에 대한, 예를 들어, 적용의 본질 및 중합을 개시시키는데 요구되는 반응 조건에 대한 설명서를 포함한다.
본 명세서의 상세한 설명 및 청구범위 전체에 걸쳐서, 단수의 기재는, 문맥에서 달리 요구되지 않는 한, 복수를 포함한다. 특히, 단수의 기재가 사용되는 경우에, 명세서는, 문맥에서 달리 요구되지 않는 한, 단수뿐만 아니라 복수를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
특정의 양태와 관련하여 기재된 특징, 정수, 특성, 화합물, 화학적 모이어티 또는 기, 및 본 발명의 구체예 또는 실시예는, 그것들이 본원에 기재된 어떠한 다른 양태, 구체예 또는 실시예와 상용 가능하지 않는 것이 아닌 한, 그러한 본원에 기재된 어떠한 다른 양태, 구체예 또는 실시예에 적용될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
본원의 명세서의 상세한 설명 및 청구범위 전체에 걸쳐서, 단어 "포함한다" 및 "함유한다" 및 그러한 단어의 변형, 예를 들어 "포함하는" 및 "함유하는"은 "포함하지만 이로 한정되는 것은 아닌"을 의미하고, 다른 모이어티, 첨가제, 성분, 정수 또는 단계를 배제하고자 하는 것이 아니다. 본원에서 언급된 모든 문헌은 참고로 포함된다.
본 발명은 이제 단지 예를 들어 기재될 것이다.
실시예 1: 니트릴 부타디엔 고무(NBR)에의 파라-아라미드의 수성 A5B.HCl 촉진된 접착
A5B.HCl의 10% 수용액을 A5B 모노머(10g)를 1M HCl(32ml, 1.1 eq) 및 물(58ml)의 혼합물에 용해시킴으로써 제조하였다.
Figure 112018087208930-pct00018
이러한 용액에 열 개시제 Vazo 56 (0.7g)를 첨가하고 완전히 용해될 때까지 교반시켰다.
파라-아라미드(Twaron ®)를 상기 용액에 침지시키고 주위 온도에서 10분 동안 건조시켰다.
코팅된 텍스타일을 165℃의 경화 오븐에 10분 동안 넣었다.
니트릴 부타디엔 고무를 경화된 텍스타일 상에 올려놓고 165℃의 고온 프레스에 10분 동안 넣었다.
이어서, 조립된 샘플을 주위 온도로 냉각시키고, Instron 3343 Tensiometer 상에서 표준 방법 ASTM D1876-08에 따라서 박리 저항(T-박리 시험)에 대해서 시험하였다.
샘플의 박리 저항은 1540 N/m으로 측정되었다.
실시예 2: 니트릴 부타디엔 고무(NBR)에의 파라-아리미드의 용매-기반 A5B 촉진된 접착
비교 목적을 위해서, 등가의 용매-기반 A5B 시스템을 사용함을 제외하고는, 실시예 1에 기재된 시험을 반복하였다.
따라서, A5B의 10% MEK(메틸 에틸 케톤) 용액을 A5B(10g)를 MEK(90ml)에 용해시킴으로써 제조하였다.
이러한 용액에, 열 개시제 디큐밀 퍼옥사이드(0.7g)를 첨가하고 완전히 용해될 때까지 교반시켰다.
용액을 파라-아라미드(Twaron ®)에 적용하고, 실시예 1에 기재된 바와 동일한 방식으로 니트릴 부타디엔 고무에 결합시켰다.
샘플의 박리 저항은 1510 N/m으로 측정되었다.
실시예 3: 에틸렌 프로필렌 디엔 모노머(EPDM) 고무에의 폴리에스테르의 수성 양이온성 A5S.HCl 촉진된 접착
A5S.HCl의 10% 수용액을 A5S 모노머(10g)를 1M HCl(22ml, 1.1 eq)과 물(68ml)의 혼합물에 용해시킴으로써 제조하였다.
Figure 112018087208930-pct00019
이러한 용액에, 열 개시제 Vazo 56(0.7g)를 첨가하고 완전히 용해될 때까지 교반시켰다.
폴리에스테르 직물을 상기 용액에 침지시키고, 주위 온도에서 10분 동안 건조시켰다.
코팅된 텍스타일을 165℃의 경화 오븐에 10분 동안 넣었다.
EPDM 고무를 경화된 텍스타일상에 올려놓고 165℃의 고온 프레스에 10분 동안 넣었다.
이어서, 조립된 샘플을 주위 온도로 냉각시키고, Instron 3343 Tensiometer 상에서 표준 방법 ASTM D1876-08에 따라서 박리 저항(T-박리 시험)에 대해서 시험하였다.
샘플의 박리 저항은 3180 N/m으로 측정되었다.
실시예 4: 에틸렌 프로필렌 디엔 모노머(EPDM) 고무에의 폴리에스테르의 용매-기반 비-양이온성 A5S 촉진된 접착
비교 목적을 위해서, 등가의 용매-기반 비-양이온성 시스템 A5S 시스템을 사용함을 제외하고는, 실시예 3에 기재된 시험을 반복하였다.
따라서, 비-양이온성 A5S의 10% MEK(메틸 에틸 케톤) 용액을 비-양이온성 A5S(10g)를 MEK(90ml)에 용해시킴으로써 제조하였다.
Figure 112018087208930-pct00020
비-양이온성 A5S
이러한 용액에, 열 개시제 디큐밀 퍼옥사이드(0.7g)를 첨가하고 완전히 용해될 때까지 교반시켰다.
용액을 폴리에스테르 직물에 적용하고, 실시예 3에 기재된 바와 동일한 방식으로 EPDM 고무에 결합시켰다.
샘플의 박리 저항은 4640 N/m으로 측정되었다.
실시예 3 및 4의 비교는 등가의 비-양이온성 화합물을 포함하는 용매-기반 조성물에 비해서 화학식(I) 또는 (II)의 양이온성 화합물을 포함하는 본 발명의 수계 조성물의 개선된 접착을 입증하고 있다.
실시예 5: 수성 양이온 A5S.HCl의 중합
A5S.HCl의 50% 수용액을 A5S 모노머(10g)를 37% HCl(2.2g, 1.1 eq)과 물(7.8g)의 혼합물에 용해시킴으로써 제조하였다.
Figure 112018087208930-pct00021
이러한 용액에, Trade Mark Vazo 56 ®하에 판매되는 열 개시제 1,1'-아조비스(사이클로헥산카르보니트릴)(0.7g)을 첨가하고, 완전히 용해될 때까지 교반시켰다.
용액을 분당 5℃의 적절한 속도로 가온하고 중합에 대해서 모니터링하였다.
중합을 3분의 기간에 걸쳐서 64℃ 내지 73℃에서 관찰하였다.
비교 목적을 위해서, 등가의 용매-기반 비-양이온성 A5S 시스템으로 실험을 반복하였다(이하 실시예 6 참조).
실시예 6: 용매-기반 비-양이온성 A5S의 중합
비-양이온성 A5S의 50% 용액을 A5S 모노머(10g)를 톨루엔(10ml)에 용해시킴으로써 제조하였다.
Figure 112018087208930-pct00022
비-양이온성 A5S
이러한 용액에, Trade Mark Vazo 56 ®하에 판매되는 열 개시제 1,1'-아조비스(사이클로헥산카르보니트릴)(0.7g)을 첨가하고, 완전히 용해될 때까지 교반시켰다.
용액을 분당 5℃의 적절한 속도로 가온하고 중합에 대해서 모니터링하였다.
중합을 15분의 기간에 걸쳐서 87℃ 내지 119℃에서 관찰하였다.
따라서, 용매-기반 (비-양이온성) A5S의 중합은 등가의 수성(양이온성) A5S보다 더 긴 시간에 걸쳐서 더 높은 온도를 필요로 했다.
실시예 5 및 6은 유형 I의 폴리머 전구체(브릿징 질소 상에 존재하는 양이온 전하를 가짐)가 등가의 비-양이온성 화합물보다 훨씬 더 온화한 중합 조건을 필요로 함을 입증하고 있다.
본 발명의 범위 및 사상을 벗어나지 않는 본 발명의 다양한 변형 및 변화가 본 기술분야에서의 통상의 기술자에게는 자명할 것이다. 비록, 본 발명이 특정의 바람직한 구체예와 결부되어 기재되었지만, 청구된 발명은 그러한 특정의 구체예로 과도하게 제한되지 않아야 한다. 사실, 관련 분야에서의 통상의 기술자에게는 자명한 본 발명을 수행하는 기재된 방식의 다양한 변형은 하기 청구범위의 범위 내에 있는 것으로 의도된다.

Claims (18)

  1. 텍스타일 섬유를 처리하는 방법으로서,
    a) 하기 화학식(I)의 군을 포함하는 폴리머 전구체를 제공하는 단계;
    b) (i) 텍스타일 섬유를 폴리머 전구체로 코팅시키고 폴리머 전구체를 중합시켜 폴리머 코팅을 형성시키는 단계, 또는 (ii) 폴리머 전구체를 중합시키고 중합된 폴리머 전구체를 텍스타일 섬유와 접촉시켜 텍스타일 섬유 상에 폴리머 코팅을 형성시키는 단계를 포함하는, 텍스타일 섬유를 처리하는 방법:
    Figure 112021058136774-pct00023

    상기 식에서,
    R17 내지 R19의 각각은 독립적으로 임의로 치환된 하이드로카르빌 기, 또는 수소를 나타내고,
    R20은 임의로 치환된 하이드로카르빌 기를 나타내고,
    R1과 R2의 각각은 독립적으로 임의로 치환된 하이드로카르빌 기를 나타내고,
    X-는 반대 이온이고,
    J는 1 내지 4의 정수이고, 여기서,
    J가 2이면, R17 내지 R19 중 하나는 부재하고,
    J가 3이면, R17 내지 R19 중 둘이 부재하고,
    J가 4이면, R17 내지 R19의 모두가 부재한다.
  2. 청구항 1에 있어서,
    R17 내지 R19의 각각이 독립적으로 임의로 치환된 C1-6 알킬 기, 또는 수소를 나타내고;
    R20이 메틸 또는 에틸 기를 나타내고;
    J가 정수 1 또는 2를 나타내며, 여기서, J가 2이면, R17 내지 R19 중의 하나는 부재하는, 텍스타일 섬유를 처리하는 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    R17 내지 R19 중의 적어도 하나가 Si(OCH3)3, Si(OC2H5)3), COOH, NH2 또는 OH로 부터 선택된 치환기로 치환된 C1 내지 6 알킬 기를 나타내는, 텍스타일 섬유를 처리하는 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    반대-이온 X-가 할라이드, 설페이트, 설포네이트, 설파메이트, 포스포네이트, 락테이트, 아세테이트, 글리콜레이트, 시트레이트 및 이타코네이트로 이루어진 군으로부터 선택되는, 텍스타일 섬유를 처리하는 방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    반대-이온 X-가 클로라이드, 설페이트, 2-아크릴아미도-2-메틸프로판 설포네이트(AMPS), 설파메이트, 비닐 포스포네이트, 락테이트, 아세테이트, 글리콜레이트, 시트레이트 및 이타코네이트로 이루어진 군으로부터 선택되는, 텍스타일 섬유를 처리하는 방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    반대-이온 X-이 염기성 질소 기 및 포스포네이트 기 중 하나 이상을 포함하는, 텍스타일 섬유를 처리하는 방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    반대-이온 X-이 폴리머 전구체를 중합시키기 위해서 사용되는 조건하에 중합 가능한 기를 포함하는, 텍스타일 섬유를 처리하는 방법.
  8. 청구항 1에 있어서,
    텍스타일 섬유가 합성 섬유인, 텍스타일 섬유를 처리하는 방법.
  9. 기재(substrate)를 코팅하는 방법으로서,
    하기 화학식(I)의 군을 포함하는 폴리머 전구체를 제공하는 단계;
    폴리머 전구체를 기재에 적용하고 기재 상에 폴리머 코팅을 생성시키기 위해서 폴리머 전구체를 중합시키는 단계; 또는
    폴리머 전구체를 중합시키고, 중합된 폴리머 전구체를 기재와 접촉시켜 기재 상에 폴리머 코팅을 형성시키는 단계를 포함하는, 기재를 코팅하는 방법:
    화학식(I)
    Figure 112021133733535-pct00033

    상기 식에서,
    R17 내지 R19의 각각은 독립적으로 임의로 치환된 하이드로카르빌 기, 또는 수소를 나타내고,
    R20은 임의로 치환된 하이드로카르빌 기를 나타내고,
    R1과 R2의 각각은 독립적으로 임의로 치환된 하이드로카르빌 기를 나타내고,
    X-는 반대 이온이고,
    J는 1 내지 4의 정수이고, 여기서,
    J가 2이면, R17 내지 R19 중 하나는 부재하고,
    J가 3이면, R17 내지 R19 중 둘이 부재하고,
    J가 4이면, R17 내지 R19의 모두가 부재한다.
  10. 청구항 9에 있어서,
    기재가 42 mJ/m2 또는 그 미만의 표면 에너지를 갖는, 기재를 코팅하는 방법.
  11. 하기 화학식(I)에 따른 하나 이상의 폴리머 전구체 및 하나 이상의 수용성 개시제 화합물을 포함하는 수성 시스템(aqueous system):
    화학식(I)
    Figure 112021133733535-pct00034

    상기 식에서,
    R17 내지 R19의 각각은 독립적으로 임의로 치환된 하이드로카르빌 기, 또는 수소를 나타내고,
    R20은 임의로 치환된 하이드로카르빌 기를 나타내고,
    R1과 R2의 각각은 독립적으로 임의로 치환된 하이드로카르빌 기를 나타내고,
    X-는 반대 이온이고,
    J는 1 내지 4의 정수이고, 여기서,
    J가 2이면, R17 내지 R19 중 하나는 부재하고,
    J가 3이면, R17 내지 R19 중 둘이 부재하고,
    J가 4이면, R17 내지 R19의 모두가 부재한다.
  12. 제1면 및 제2면을 갖되, 제1면과 제2면의 각각이 그 위에 형성된 폴리머 코팅을 갖도록 구성된 텍스타일 층;
    텍스타일 층의 제1면 상의 폴리머 코팅에 접착된 제1폴리머 층; 및
    텍스타일 층의 제2면 상의 폴리머 코팅에 접착된 제2폴리머 층을 포함하는 복합 구조물(composite structure)으로서,
    텍스타일 층의 제1면과 제2면 상의 폴리머 코팅이 화학식(I)의 군을 포함하는 폴리머 전구체를 중합시킴으로써 형성되는 복합 구조물:
    화학식(I)
    Figure 112021133733535-pct00035

    상기 식에서,
    R17 내지 R19의 각각은 독립적으로 임의로 치환된 하이드로카르빌 기, 또는 수소를 나타내고,
    R20은 임의로 치환된 하이드로카르빌 기를 나타내고,
    R1과 R2의 각각은 독립적으로 임의로 치환된 하이드로카르빌 기를 나타내고,
    X-는 반대 이온이고,
    J는 1 내지 4의 정수이고, 여기서,
    J가 2이면, R17 내지 R19 중 하나는 부재하고,
    J가 3이면, R17 내지 R19 중 둘이 부재하고,
    J가 4이면, R17 내지 R19의 모두가 부재한다.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 복합 구조물은 타이어, 호스, 벨트, 에어 쿠션(air cushion), 방호복(protective clothing) 또는 스포츠 볼인, 복합 구조물.
  14. 하기 화학식(I)의 군을 포함하는 폴리머 전구체 및 수성 용매를 포함하는 조성물:
    화학식(I)
    Figure 112021133733535-pct00036

    상기 식에서,
    R17 내지 R19의 각각은 독립적으로 임의로 치환된 하이드로카르빌 기, 또는 수소를 나타내고,
    R20은 임의로 치환된 하이드로카르빌 기를 나타내고,
    R1과 R2의 각각은 독립적으로 임의로 치환된 하이드로카르빌 기를 나타내고,
    X-는 반대 이온이고,
    J는 1 내지 4의 정수이고, 여기서,
    J가 2이면, R17 내지 R19 중 하나는 부재하고,
    J가 3이면, R17 내지 R19 중 둘이 부재하고,
    J가 4이면, R17 내지 R19의 모두가 부재한다.
  15. 청구항 14에 있어서,
    반대-이온 X-이 할라이드, 설페이트, 설포네이트, 설파메이트, 포스포네이트, 락테이트, 아세테이트, 글리콜레이트, 시트레이트 및 이타코네이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 조성물.
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