KR20110009251A - 폴리우레아 및 인-함유 폴리올을 포함하는 코팅 조성물 - Google Patents

폴리우레아 및 인-함유 폴리올을 포함하는 코팅 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은,
(a) 인-함유 폴리올을 포함하는 물질과 아이소시아네이트를 포함하는 반응 혼합물로부터 형성된 아이소시아네이트 작용성 예비중합체를 포함하는 아이소시아네이트를 포함하는 제 1 성분, 및
(b) 아민을 포함하는 제 2 성분
을 포함하는 반응 혼합물로부터 형성된 폴리우레아를 포함하는 코팅 조성물에 관한 것이다.

Description

폴리우레아 및 인-함유 폴리올을 포함하는 코팅 조성물{COATING COMPOSITIONS COMPRISING POLYUREA AND A PHOSPHORUS-CONTAINING POLYOL}
관련 출원의 상호 참조
본 출원은, 2006년 7월 27일자로 출원된 미국 특허 출원 제 11/460,439 호의 일부계속출원(CIP)이며, 이 특허 출원 내용 전체를 본원에 참고로 인용한다.
본 발명의 분야
본 발명은, 폴리우레아 또는 폴리우레아 및 폴리우레탄을 포함하는 코팅 조성물에 관한 것이다.
코팅 조성물은 각종 다양한 산업에 사용된다. 이러한 산업은 비제한적으로, 차량, 예컨대 자동차, 트럭, 스포츠 유틸리티 카, 오토바이; 선박, 예컨대 보트, 배, 잠수함; 항공기, 예컨대 비행기 및 헬리콥터; 공업 제품, 예컨대 상업적 장비, 및 벽 및 지붕을 포함하는 구조물; 건축용 제품, 예컨대 건축용 차량, 및 벽 및 지붕을 포함하는 구조물; 군용 제품, 예컨대 군용 차량, 예를 들면 탱크 및 험비(humvee), 및 벽 및 지붕을 포함하는 군용 구조물, 예를 들면 탄약 케이스 및 배터리 외장재 등을 포함할 수 있다. 이러한 산업에서, 코팅은 다양한 목적, 예를 들어 부식, 마모, 충격, 화학물질, 자외선 광, 화염, 열 및 다른 환경적 노출로 인한 손상에 대해 다양한 구성요소를 보호하는 것뿐만 아니라, 상부에 상기 코팅이 침착된 구성요소에 방탄 및 폭발 완화 특성을 부여하는 역할을 한다. 따라서, 개선된 특성을 갖는 코팅 조성물을 개발하기 위한 상당한 노력이 수행되고 있다.
본 발명은, (a) 인-함유 폴리올을 포함하는 물질과 아이소시아네이트를 포함하는 반응 혼합물로부터 형성된 아이소시아네이트 작용성 예비중합체를 포함하는 아이소시아네이트를 포함하는 제 1 성분, 및 (b) 아민을 포함하는 제 2 성분을 포함하는 반응 혼합물로부터 형성된 폴리우레아를 포함하는 코팅 조성물에 관한 것이다. 본 발명은 또한, 상기 코팅 조성물로 부분적으로 코팅된 제품뿐만 아니라, 상기 코팅 조성물을 제품의 상부에 적용하는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 또한, (a) (i) 인-함유 폴리올을 포함하는 물질과 아이소시아네이트를 포함하는 반응 혼합물로부터 형성된 아이소시아네이트 작용성 예비중합체를 포함하는 아이소시아네이트를 포함하는 제 1 성분, 및 (ii) 아민을 포함하는 제 2 성분을 포함하는 반응 혼합물로부터 형성된 폴리우레아, 및 (b) 폴리우레탄을 포함하는 코팅 조성물에 관한 것이다. 본 발명은 또한, 상기 코팅 조성물로 부분적으로 코팅된 제품뿐만 아니라, 상기 코팅 조성물을 제품의 상부에 적용하는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 또한, (a) 아이소시아네이트 작용성 예비중합체 및 아이소시아네이트를 포함하는 제 1 성분, 및 (b) 아민을 포함하는 제 2 성분을 포함하는 반응 혼합물로부터 형성된 폴리우레아를 포함하는 코팅 조성물에 관한 것이며, 이때 상기 아이소시아네이트 작용성 예비중합체는 상기 아이소시아네이트와 실질적으로 혼화성이고, 인-함유 폴리올을 포함하는 물질과 아이소시아네이트를 포함하는 반응 혼합물로부터 형성된다.
본원에서, 달리 명백히 명시되지 않는 한, 모든 숫자, 예컨대 수치, 범위 양 또는 %를 나타내는 숫자는, "약"이라는 용어가 명백히 제시되어 있지 않더라도 상기 용어가 앞에 있는 것처럼 읽혀질 수 있다. 본원에 인용된 임의의 수치 범위는 이에 함유된 모든 하위 범위를 포함하는 것으로 의도된다. 복수는 단수를 포함하며, 그 역도 성립한다. "포함하는" 및 이와 유사한 용어는 개방 종지형이며, 즉, "~을 포함하지만 이에 한정되지 않음"을 의미한다. 예를 들어, 특허청구범위를 비롯하여 본원에서 폴리우레아, 폴리우레탄, 아이소시아네이트, 아민, 폴리올, 폴리티올, 예비중합체, 촉매 등의 용어가 본 발명에 기술되었지만, 이들 모두의 혼합물도 사용될 수 있다. 또한, 본원에서 "중합체"라는 용어는, 예비중합체, 올리고머, 단독중합체 및 공중합체 모두를 지칭하는 것으로 의도된다. 접두어 "폴리"는 2 이상을 지칭한다.
본 발명은, 아이소시아네이트를 포함하는 제 1 성분("아이소시아네이트 성분") 및 아민을 포함하는 제 2 성분("아민 성분")을 포함하는 반응 혼합물로부터 형성된 폴리우레아; 및 임의적으로, 폴리우레탄을 포함하는 코팅 조성물에 관한 것이다.
상기 아이소시아네이트 성분은, 인-함유 폴리올을 포함하는 물질(예컨대, 난연재)과 아이소시아네이트를 포함하는 반응 혼합물로부터 형성된 아이소시아네이트 작용성 예비중합체를 포함한다. 특정 실시양태에서, 상기 아이소시아네이트 성분은 또한, 상기 아이소시아네이트 작용성 예비중합체를 형성하는 데 사용되지 않는 아이소시아네이트(비-예비중합체 아이소시아네이트 또는 추가적인 아이소시아네이트)를 포함한다. 상기 비-예비중합체 아이소시아네이트는, 상기 아이소시아네이트 작용성 예비중합체를 형성하는 데 사용되는 아이소시아네이트와 동일하거나 상이할 수 있음에 주목해야 한다. 또한, 특정 실시양태에서, 상기 아이소시아네이트 작용성 예비중합체는 상기 비-예비중합체 아이소시아네이트와 실질적으로 혼화성일 수 있음도 주목해야 한다. 본원에서 "실질적으로 혼화성"이란, 실질적으로 균질하거나 시간에 따라 실질적으로 균질하게 남아 있는, 다른 물질과의 블렌드를 형성하는 물질의 능력을 의미한다.
본원에서, 상기 아민 성분은 "경화제"로도 지칭될 수 있으며, 그 이유는, 상기 아민 성분이 상기 아이소시아네이트 성분과 반응하거나 경화되어 폴리우레아를 형성하기 때문이다. 특정 실시양태에서, 아민 기의 당량에 대한 아이소시아네이트 기의 당량의 비는 1보다 크며, 상기 아이소시아네이트 성분 및 상기 아민 성분은 1:1의 부피 혼합 비로 기재에 적용될 수 있다.
본원에서 "아이소시아네이트"라는 용어는, 반응성 기(예컨대, 하이드록실, 티올 또는 아민 작용기)와 함께 공유 결합을 형성할 수 있는 블록킹되지 않은 화합물을 포함한다. 따라서, 아이소시아네이트는 "자유(free) 아이소시아네이트"를 지칭할 수 있고, 이는 당업자가 이해할 수 있을 것이다. 특정 실시양태에서, 본 발명의 아이소시아네이트는 일작용성(하나의 아이소시아네이트 작용기(NCO) 함유)이거나, 또는 본 발명에 사용되는 아이소시아네이트는 다작용성(2개 이상의 아이소시아네이트 작용기(NCO) 함유)일 수 있다.
본 발명에 사용하기 적합한 아이소시아네이트는 많고, 매우 다양할 수 있다. 이러한 아이소시아네이트는 당해 분야에 공지된 것들을 포함할 수 있다. 적합한 아이소시아네이트의 비제한적인 예는 단량체성 및/또는 중합체성 아이소시아네이트를 포함할 수 있다. 상기 아이소시아네이트는 단량체, 예비중합체, 올리고머, 및 이들의 블렌드로부터 선택될 수 있다. 하나의 실시양태에서, 상기 아이소시아네이트는 선형, 분지형, 환형, 방향족 C2-C20, 또는 이들의 블렌드일 수 있다.
본 발명에 사용하기 적합한 아이소시아네이트는 비제한적으로, 아이소포론 다이아이소시아네이트(IPDI)(이는 3,3,5-트라이메틸-5-아이소시아네이토-메틸-사이클로헥실 아이소시아네이트임); 수소화된 물질, 예컨대 사이클로헥실렌 다이아이소시아네이트, 4,4'-메틸렌다이사이클로헥실 다이아이소시아네이트(H12MDI); 혼합된 아르알킬 다이아이소시아네이트, 예컨대 테트라메틸자일릴 다이아이소시아네이트, OCN-C(CH3)2-C6H4C(CH3)2-NCO; 폴리메틸렌 아이소시아네이트, 예컨대 1,4-테트라메틸렌 다이아이소시아네이트, 1,5-펜타메틸렌 다이아이소시아네이트, 1,6-헥사메틸렌 다이아이소시아네이트(HMDI), 1,7-헵타메틸렌 다이아이소시아네이트, 2,2,4- 및 2,4,4-트라이메틸헥사메틸렌 다이아이소시아네이트, 1,10-데카메틸렌 다이아이소시아네이트 및 2-메틸-1,5-펜타메틸렌 다이아이소시아네이트; 및 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.
본 발명에 사용하기 위한 방향족 아이소시아네이트의 비제한적인 예는 비제한적으로, 페닐렌 다이아이소시아네이트, 톨루엔 다이아이소시아네이트(TDI), 자일렌 다이아이소시아네이트, 1,5-나프탈렌 다이아이소시아네이트, 클로로페닐렌 2,4-다이아이소시아네이트, 바이톨루엔 다이아이소시아네이트, 다이아니시딘 다이아이소시아네이트, 톨리딘 다이아이소시아네이트, 알킬화된 벤젠 다이아이소시아네이트, 메틸렌-개재된 방향족 다이아이소시아네이트, 예를 들면 메틸렌다이페닐 다이아이소시아네이트, 알킬화된 유사체를 비롯한 4,4'-아이소머(MDI), 예컨대 3,3'-다이메틸-4,4'-다이페닐메탄 다이아이소시아네이트, 중합체성 메틸렌다이페닐 다이아이소시아네이트, 및 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.
특정 실시양태에서, 아이소시아네이트 단량체가 사용될 수 있다. 아이소시아네이트 단량체(즉, 예비중합체 제조로부터의 잔류물-비함유 단량체)의 사용은 폴리우레아 조성물의 점도를 감소시켜, 이에 따라 상기 조성물의 유동성을 개선시킬 수 있으며, 먼저 적용된 코팅 및/또는 코팅되지 않은 기판에 대한 폴리우레아 코팅의 개선된 접착성을 제공할 수 있다. 본 발명의 다른 실시양태에서, 1 중량% 이상, 2 중량% 이상, 또는 4 중량% 이상의 아이소시아네이트 성분은 하나 이상의 아이소시아네이트 단량체를 포함한다.
본 발명의 특정 실시양태에서, 상기 아이소시아네이트는 올리고머성 아이소시아네이트, 예를 들어 비제한적으로, 이량체(예컨대, 1,6-헥사메틸렌 다이아이소시아네이트의 우레트다이온), 삼량체(예컨대, 1,6-헥산다이아이소시아네이트의 아이소시아누레이트 및 바이우레트; 및 아이소포론 다이아이소시아네이트의 아이소시아누레이트; 알로포네이트) 및 중합체성 올리고머를 포함할 수 있다. 또한, 개질된 아이소시아네이트, 예를 들어 비제한적으로, 카보다이이미드, 우레톤-이민 및 이들의 혼합물도 사용될 수 있다. 적합한 물질은 비제한적으로, 미국 펜실베니아주 피츠버그 소재의 베이어 코포레이션(Bayer Corporation)으로부터의 데스모두르(DESMODUR)라는 명칭 하에 입수가능한 것들을 포함하며, 데스모두르 N 3200, 데스모두르 N 3300, 데스모두르 N 3400, 데스모두르 XP 2410, 및 데스모두르 XP 2580을 포함한다.
본원에서 "예비중합체"란, 폴리아민 또는 다른 아이소시아네이트 반응성 기(예컨대, 폴리올)와 미리 반응된 아이소시아네이트를 의미한다. 본원에서 "아이소시아네이트 작용성 예비중합체"란, 하나 이상의 아이소시아네이트 작용기(NCO)를 갖는 예비중합체를 의미한다. 본 발명의 특정 실시양태에서, 아이소시아네이트 작용성 예비중합체는, 인-함유 폴리올을 포함하는 물질과 미리 반응된 아이소시아네이트를 포함하며, 이때 하이드록실 기(OH)의 당량에 대한 아이소시아네이트 기(NCO)의 당량의 비는 1보다 크다. 적합한 아이소시아네이트는 본원에 전술된 것들을 포함한다. 당분야에 공지된 임의의 인-함유 폴리올이 본 발명에 사용될 수 있다. 적합한 인-함유 폴리올은 비제한적으로, 포스페이트 및 포스페이트 폴리올, 포스파이트 및 폴리포스파이트 폴리올, 포스포네이트, 폴리포스포네이트 폴리올, 또는 이들의 조합을 포함한다. 특정 실시양태에서, 상기 인-함유 폴리올은 엑솔리트(EXOLIT) OP 550 (LV)(클라리안트 코포레이션(Clariant Corporation)으로부터 입수가능), 레바가드(LEVAGARD) 4090N(란세스 코포레이션(Lanxess Corporation)으로부터 입수가능), 및 이들의 블렌드이다. 특정 실시양태에서, 상기 인-함유 폴리올은 2개 이상의 하이드록실 기를 포함할 수 있다.
특정 실시양태에서, 상기 인-함유 폴리올은, 출발 인-함유 폴리올과 에폭시 작용성 화합물의 반응 생성물일 수 있다. 당업자는, 폴리올과 에폭시 작용성 화합물의 반응 생성물이 또한 폴리올일 수 있음을 인지할 것이다. 상기 출발 인-함유 폴리올은, 당분야에 공지된 인-함유 폴리올, 예컨대 전술된 단락에서 기술된 것들을 포함할 수 있다. 대다수 폴리올의 인 함량(즉, 무기물 함량)은, 상기 폴리올 또는 상기 폴리올을 포함하는 반응 생성물이, 본 발명의 "제 1 성분"에 유용한 유기 물질(예컨대, 비-예비중합체 아이소시아네이트)과 실질적으로 비혼화성이 되게 할 수 있음에 주목해야 한다. 본원에서 "실질적으로 비혼화성"이라는 용어는, 하나의 물질이 다른 물질과 블렌드를 형성할 수 있는 능력이 없음을 의미한다. 따라서, 상기 블렌드는 시간에 따라 실질적으로 비균질한 상태로 남을 것이다. 또다른 화합물(예컨대, 에폭시 작용성 화합물)을 사용하여 개질함으로써 상기 출발 인-함유 폴리올의 유기물 함량을 증가시키면, 상기 출발 인-함유 폴리올의 난연성을 유지하면서, 상기 출발 인-함유 폴리올과 유기 물질(예컨대, 비-예비중합체 아이소시아네이트)의 혼화성을 증가시킬 수 있다. 당분야에 공지된 임의의 에폭시 작용성 화합물을 본 발명에 이용할 수 있다. 적합한 에폭시 작용성 화합물은 비제한적으로, 에틸렌 옥사이드, 프로필렌 옥사이드, 1,2-에폭시부탄, 부틸 글리시딜 에터 및 카르두라(CARDURA) E-10P(레졸루션 퍼포먼스 프로덕츠 엘엘씨(Resolution Performance Products LLC)로부터 입수가능한 네오데칸산 글리시딜 에스터)를 포함한다. 특정 실시양태에서, 상기 인-함유 폴리올은 엑솔리트 OP 550 (LV)과 카르두라 E-10P의 반응 생성물을 포함한다.
특정 실시양태에서, 상기 인-함유 폴리올은, 인-함유 산과 에폭시 작용성 화합물의 반응 생성물일 수 있다. 당분야에 공지된 임의의 인-함유 산이 본 발명에 사용될 수 있다. 적합한 인-함유 산은 비제한적으로, 페닐 포스폰산, 메틸 포스폰산, 에틸 포스폰산, 프로필 인산, 부틸 인산 또는 이들의 조합을 포함한다. 특정 실시양태에서, 상기 인-함유 산은, 전술된 단락에 기술된 바와 같은 유기 물질과의 상용성 때문에, 유기 작용기, 예컨대 알킬, 아릴, 알킬아릴 기를 포함한다. 특정 실시양태에서, 상기 인-함유 산은 페닐 포스폰산을 포함하고, 상기 에폭시 작용성 화합물은 프로필렌 옥사이드를 포함한다. 특정 실시양태에서, 상기 인-함유 산은 페닐 포스폰산을 포함하고, 상기 에폭시는 카르두라 E-10P를 포함한다.
특정 실시양태에서, 상기 인-함유 폴리올은, 인-함유 산 및 에폭시 작용성 화합물의 반응 생성물일 수 있으며, 이때 이 반응은 출발 인-함유 폴리올의 존재 하에 수행된다. 특정 실시양태에서, 상기 인-함유 폴리올은 인-함유 산, 에폭시 작용성 화합물, 및 임의적으로, 출발 인-함유 폴리올의 반응 생성물일 수 있다. 예를 들어, 특정 실시양태에서, 상기 인-함유 산은 페닐 포스폰산을 포함하고, 상기 에폭시는 프로필렌 옥사이드를 포함하고, 상기 인-함유 폴리올은 엑솔리트 OP 550 (LV)을 포함한다. 다른 특정 실시양태에서, 상기 인-함유 산은 페닐 포스폰산을 포함하고, 상기 에폭시는 카르두라 E-10P을 포함하고, 상기 제 1 인-함유 폴리올은 엑솔리트 OP 550 (LV)을 포함한다.
개선된 난연성 및/또는 내열성을 나타낼 수 있는 폴리우레아 코팅 조성물은, 인-함유 아이소시아네이트 예비중합체를 포함할 수 있다. 본원에서 "난연성" 및 "내열성" 등의 용어는, 점화 없이 화염 또는 열에 저항할 수 있는 능력을 지칭한다. 본원에서 "개선된 난연성" 및 "개선된 내열성"이라는 용어는 각각, 난연재가 없는 코팅 조성물에 비해 난연재를 갖는 코팅 조성물에 의해 나타나는 임의의 정도의 개선된 난연성 또는 내열성을 의미한다.
상기 아이소시아네이트 작용성 예비중합체는 추가로, 추가의 폴리올 및/또는 폴리티올 및/또는 폴리아민을 포함할 수 있다. 적합한 폴리올은 많이 있으며, 폭넓게 다를 수 있다. 이러한 폴리올은 당분야에 공지된 것들을 포함할 수 있다. 적합한 폴리올의 비제한적인 예는 비제한적으로, 폴리에터 폴리올, 폴리에스터 폴리올, 폴리우레아 폴리올(예컨대, 아미노 작용성 폴리우레아와 하이드록실 작용성 (메트)아크릴레이트의 마이클(Michael) 반응 생성물), 폴리카프로락톤 폴리올, 폴리카보네이트 폴리올, 폴리우레탄 폴리올, 폴리 비닐 알코올, 펜던트 하이드록실 기를 갖는 불포화 단량체의 부가 중합체(예컨대, 하이드록시 작용성 (메트)아크릴레이트를 함유하는 것들), 알릴 알코올 및 이들의 혼합물을 포함한다. 이의 비제한적인 예는 비제한적으로, 1,2-부탄 다이올, 글라이콜(예컨대, 네오펜틸 글라이콜) 및 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 이의 추가의 예는, 시판되는 물질, 예컨대 인비스타 코포레이션(Invista Corporation)으로부터의 테라탄(TERATHANE) 650을 포함한다. 특정 실시양태에서는, 상기 아이소시아네이트 작용성 예비중합체가 추가의 폴리올을 포함하고, 하이드록실 기(OH)의 당량에 대한 아이소시아네이트 기(NCO)의 당량의 비가 1보다 크다.
"폴리티올"이란, 하나보다 많은 SH 기를 갖는 화합물, 예를 들어 다이티올 또는 더 고차 작용성 티올을 지칭한다. 적합한 폴리티올은 많이 있으며, 폭넓게 다를 수 있다. 이러한 폴리티올은 당분야에 공지된 것들을 포함할 수 있다. 적합한 폴리티올의 비제한적인 예는 비제한적으로, 트라이메틸올프로판 트라이머캅토아세테이트, 펜타에리트리톨 테트라머캅토아세테이트, 트라이메틸올프로판 트리스(β-티오프로피오네이트) 및 펜타에리트리톨 테트라키스 (β-티오프로피오네이트), 티오플라스트 G4 및 G44(아크조 노벨(Akzo Nobel)로부터 입수가능), 3,6-다이옥사-1,8-옥탄다이티올(시그마-알드리치(Sigma-Aldrich)로부터 입수가능) 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 특정 실시양태에서는, 상기 아이소시아네이트 작용성 예비중합체가 폴리티올을 포함하며, 티올 기(SH)의 당량에 대한 아이소시아네이트 기의 당량이 1보다 크다.
적합한 폴리아민은 많이 있으며, 폭넓게 다를 수 있다. 이러한 폴리아민은 당분야에 공지된 것들을 포함할 수 있다. 적합한 폴리아민의 비제한적인 예는 비제한적으로, 1급 및 2급 아민 및 이들의 혼합물, 예컨대 본원에 열거된 임의의 것들을 포함할 수 있다. 또한, 아민 말단화된 폴리우레아도 사용될 수 있다. 3급 아민 작용기를 포함하는 아민이 사용될 수 있지만, 단, 상기 아민은 추가로, 2개 이상의 1급 및/또는 2급 아미노 기를 포함한다. 특정 실시양태에서는, 상기 아이소시아네이트 작용성 예비중합체가 폴리아민을 포함하고, 아민 기(NH)의 당량에 대한 아이소시아네이트 기(NCO)의 당량의 비가 1보다 크다.
제시된 바와 같이, 본 발명의 조성물의 폴리우레아는, 아이소시아네이트 성분 및 아민 성분을 포함하는 반응 혼합물로부터 형성된다.
본 발명에 사용하기 적합한 아민은 많이 있으며, 폭넓게 다를 수 있다. 이러한 아민은 당분야에 공지된 것들, 예를 들어 1급 및 2급 아민 및 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 특정 실시양태에서, 상기 아민은 모노아민, 또는 2개 이상의 작용기를 갖는 폴리아민(예컨대, 이작용성, 삼작용성 또는 더 고차 작용성 아민) 및 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 추가의 실시양태에서, 상기 아민은 방향족 또는 지방족, 예를 들어 지환족 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 적합한 모노아민의 비제한적인 예는 지방족 폴리아민, 예컨대 비제한적으로, 에틸아민, 이성질체성 프로필아민, 부틸아민, 펜틸아민, 헥실아민, 사이클로헥실아민 및 벤질아민이다. 적합한 1급 아민은 비제한적으로, 에틸렌 다이아민, 1,2-다이아미노프로판, 1,4-다이아미노부탄, 1,3-다이아미노펜탄(인비스타(Invista)의 다이텍(DYTEK) EP), 1,6-다이아미노헥산, 2-메틸-1,5-펜탄 다이아민(인비스타의 다이텍 A), 2,5-다이아미노-2,5-다이메틸헥산, 2,2,4- 및/또는 2,4,4-트라이메틸-1,6-다이아미노-헥산, 1,11-다이아미노운데칸, 1,12-다이아미노도데칸, 1,3- 및/또는 1,4-사이클로헥산 다이아민, 1-아미노-3,3,5-트라이메틸-5-아미노메틸-사이클로헥산, 2,4- 및/또는 2,6-헥사하이드로톨루일렌 다이아민, 2,4'-다이아미노다이사이클로헥실 메탄, 4,4'-다이아미노다이사이클로헥실 메탄(에어 프로덕츠(Air Products)의 PACM-20) 및 3,3'-다이알킬-4,4'-다이아미노다이사이클로헥실 메탄(예컨대, 3,3'-다이메틸-4,4'-다이아미노다이사이클로헥실 메탄(바스프(BASF)의 다이메틸 다이사이칸(DIMETHYL DICYKAN) 또는 라로민(LAROMIN) C260; 에어 프로덕츠의 안카민(ANCAMINE) 2049) 및 3,3'-다이에틸-4,4'-다이아미노다이사이클로헥실 메탄), 2,4- 및/또는 2,6-다이아미노톨루엔, 3,5-다이에틸톨루엔-2,4-다이아민, 3,5-다이에틸톨루엔-2,6-다이아민, 3,5-다이메틸티오-2,4-톨루엔다이아민, 3,5-다이메틸티오-2,4-톨루엔다이아민, 2,4'- 및/또는 4,4'-다이아미노다이페닐 메탄, 다이프로필렌 트라이아민, 비스 헥사메틸렌 트라이아민, 및 이들의 조합을 포함할 수 있다. 또한, 폴리옥시알킬렌아민도 적합하다. 폴리옥시알킬렌아민은, 예를 들어 프로필렌 옥사이드, 에틸렌 옥사이드, 부틸렌 옥사이드 또는 이들의 혼합물로부터 유도되고 주쇄에 부착된 1급 또는 2급 아미노 기를 2개 이상 포함한다. 이러한 아민의 예는, 제파민(JEFFAMINE)이라는 명칭 하에 입수가능한 것들, 예를 들어 비제한적으로, D-230, D-400, D-2000, HK-511, ED-600, ED-900, ED-2003, T-403, T-3000, T-5000, SD-231, SD-401, SD-2001 및 ST-404(헌츠만 코포레이션(Huntsman Corporation))를 포함한다.
또한, 2급 지환족 다이아민이 본 발명에 사용될 수 있다. 적합한 지환족 다이아민은 비제한적으로, 제프링크(JEFFLINK) 754(헌츠만 코포레이션), 클리어링크(CLEARLINK) 1000(도르프-케탈 케미칼스, 엘엘씨(Dorf-Ketal Chemicals, LLC)), 및 아스파트산 에스터 작용성 아민, 예를 들어 데스모펜(DESMOPHEN)이라는 명칭 하에 입수가능한 것들, 예컨대 데스모펜 NH 1220, 데스모펜 NH 1420 및 데스모펜 NH 1520(베이어 머티리얼즈 사이언스 엘엘씨(Bayer Materials Science LLC.))를 포함한다. 본 발명에 사용될 수 있는 다른 적합한 2급 아민은, 1급 아민 작용기를 포함하는 물질(예컨대, 본원에 기술된 것들)과 아크릴오나이트릴의 반응 생성물을 포함한다. 예를 들어, 상기 2급 아민은 4,4'-다이아미노다이사이클로헥실메탄과 아크릴로나이트릴의 반응 생성물일 수 있다. 다르게는, 상기 2급 아민이 아이소포론 다이아민과 아크릴로나이트릴의 반응 생성물, 예컨대 폴리클리어(POLYCLEAR) 136(한센 그룹 엘엘씨(Hansen Group LLC)로부터 입수가능)일 수 있다.
본 발명에 사용될 수 있는 다른 아민은, 모노 또는 폴리에폭사이드를 갖는 1급 폴리아민의 부가물, 예컨대 아이소포론 다이아민과 카르두라(Cardura) E-10P과의 반응 생성물을 포함한다.
또한, 본 발명의 폴리우레아 조성물은, 하나 이상의 아민, 예를 들어 미국 특허 출원 제 11/611,979 호, 제 11/611,984 호, 제 11/611,988 호, 제 11/611,982 호 및 제 11/611,986 호에 기술된 것들을 포함할 수 있으며, 상기 특허들 전체를 본원에 참고로 인용한다.
특정 실시양태에서, 상기 아민 성분은 1급 아민과 2급 아민의 혼합물일 수 있으며, 이때 상기 1급 아민은 20 내지 80 중량% 또는 20 내지 50 중량%의 양으로 존재할 수 있고, 그 나머지가 2급 아민이다. 다른 실시양태에서, 상기 조성물에 존재하는 1급 아민은 200보다 큰 분자량을 가질 수 있고, 상기 조성물에 존재하는 2급 아민은, 190 이상의 분자량 또는 210 내지 230의 분자량을 갖는 다이아민을 포함할 수 있다.
특정 실시양태에서, 상기 조성물의 제 2 성분 및/또는 상기 조성물 자체는 실질적으로 1급 아민 작용기(미반응된 1급 아미노기)가 없다. "실질적으로 1급 아민 작용기(미반응된 1급 아미노기)가 없는" 및 이와 유사한 용어는, 이론상으로는 1급 아민 작용기가 없지만, 순전히 부수적으로 존재하는 일부 1차 아민 작용기(즉, 달리 2차 아민 작용기 및/또는 반응하지 않은 미량의 1차 아민 작용기인 아민 중의 불순물)가 존재할 수 있음을 의미한다.
다른 실시양태에서, 상기 아민 성분은, 20 내지 80 중량% 또는 50 내지 80 중량%의 양으로 존재할 수 있는 2급 아민을 하나 이상 포함할 수 있다.
또다른 실시양태에서, 상기 아민 성분은 지방족 아민을 포함할 수 있다. 지방족 아민의 존재가 개선된 내구성을 제공할 수 있는 것으로 믿어진다. 이러한 실시양태에서, 상기 아민은 전형적으로, 비교적 저점도, 예를 들어 25℃에서 약 100 mP·s 미만의 액체로서 제공된다.
특정 실시양태에서, 상기 코팅 조성물은, 본원에 기술된 아이소시아네이트 작용성 예비중합체 외에, 추가적인 내화염성 및/또는 내열성 물질, 예컨대 난연재를 포함할 수 있다. 상기 추가적인 난연재는 본 발명의 아이소시아네이트 및/또는 아민 성분에 첨가될 수 있다. 당분야에 공지된 임의의 난연재를 본 발명의 추가적인 난연재로서 사용할 수 있다.
특정 실시양태에서, 흑연을 포함하는 난연재를 본 발명의 코팅 조성물의 아이소시아네이트 및/또는 아민 성분에 첨가할 수 있다. 적합한 흑연은 당분야에 공지되어 있으며, 이는 천연 및 합성 흑연을 포함할 수 있다. 적합한 흑연의 비제한적인 예는 팽창성 흑연 및/또는 박리형(exfoliated) 흑연을 포함한다. 특정 실시양태에서, 고체 또는 분말 형태의 팽창성 흑연은 산, 예를 들어 비제한적으로, 유기 산(예컨대, 아세트산) 및 무기산(예컨대, H2SO4 및 HN03)으로 층간 삽입(intercalation)된다. 이러한 흑연의 비제한적인 예는, 나노 테크놀로지스 인코포레이티드(Nano Technologies, Incorporated)로부터 노르드-민(NORD-MIN) 및 나이아콜 인코포레이티드(Nyacol, Incorporated)로부터의 나이아그라프(NYAGRAPH), 예컨대 비제한적으로 나이아그라프 35, 251 및 351이라는 상표명 하에 시판되는 흑연을 포함한다. 특정 실시양태에서, 흑연이 상기 제 1 성분에 첨가되는 경우, 상기 흑연은 실질적으로 상기 아이소시아네이트 작용성 예비중합체 및 추가적인 아이소시아네이트와 실질적으로 혼화성일 수 있다.
다른 적합한 난연재는 비제한적으로, 미국 특허 제 6,015,510 호(칼럼 4, 31행 내지 칼럼 5, 41행) 및 제 5,998,503 호(칼럼 4, 31행 내지 칼럼 5, 41행)에 개시된 난연성 중합체, 할로겐화된 포스페이트 또는 무-할로겐 포스페이트, 분말 또는 발연 실리카, 층상 실리케이트, 알루미늄 하이드록사이드, 브롬화된 난연제, 트리스(2-클로로프로필)포스페이트, 트리스(2,3-다이브로모프로필)포스페이트, 트리스(1,3-다이클로로프로필)포스페이트, 다이암모늄 포스페이트, 다양한 할로겐화된 방향족 화합물, 안티몬 옥사이드, 알루미나 삼수화물, 폴리비닐 클로라이드 등 및 이들의 혼합물을 포함한다. 특정 실시양태에서, 상기 난연재는, 수프레스타(Supresta)로부터 입수가능한 상품명 파이롤(FYROL) PCF의 트리스(2-클로로프로필)포스페이트이다. 상기 난연재가 저점도 액체인 경우, 이는 또한, 상기 아이소시아네이트 및/또는 아민 성분의 점도를 감소시켜 분무성을 개선시킬 수 있다.
특정 실시양태에서, 상기 난연재는 하기 화학식 I의 포스핀산 염 하나 이상 및/또는 하기 화학식 II의 다이포스핀산 염 하나 및/또는 이들의 중합체를 포함할 수 있으며, 또한 상승적인 할로겐-함유 성분을 하나 이상 포함할 수 있다:
[화학식 I]
Figure pct00001
[화학식 II]
Figure pct00002
상기 식에서,
R1 및 R2는 동일하거나 상이하고, 선형 또는 분지형 C1-C6-알킬, 및/또는 아릴이고,
R3은 선형 또는 분지형 C1-C10-알킬렌, C6-C10-아릴렌, -알킬아릴렌 또는 -아릴알킬렌이고,
M은 Mg, Ca, Al, Sb, Sn, Ge, Ti, Zn, Fe, Zr, Ge, Bi, Sr, Mn, Li, Na, K이고/이거나 양성자화된 질소 염기이고,
m은 1 내지 4이고,
n은 1 내지 4이고,
x는 1 내지 4이다.
이러한 실시양태의 난연성 성분은 추가로, 미국 특허 출원 공개 제 2005/0004277 A1 호 및 제 2005/0004278 A1 호(각각의 단락 [0025] 내지 [0070])에 기술되어 있다.
특정 실시양태에서, 상기 추가적인 난연재는 임의적으로, 무기 옥사이드, 예컨대 비제한적으로, 아연 보레이트, 바륨 메타보레이트, 칼슘 보레이트 및/또는 멜라민 유도체, 예컨대 비제한적으로, 멜라민 시아누레이트, 멜라민 포스페이트, 폴리멜라민 포스페이트, 멜라민 파이로포스페이트, 폴리멜라민 파이로포스페이트, 멜라민 보레이트, 다른 멜라민 유도체 등 및 이들의 혼합물을 함유할 수있다.
본 발명의 코팅 조성물에 존재하는 상기 아이소시아네이트 작용성 예비 중합체 외에, 상기 추가적인 난연재의 양은 폭넓게 다를 수 있다. 특정 실시양태에서, 상기 추가적인 난연재 및 상기 아이소시아네이트 작용성 예비중합체는 상기 코팅 조성물의 총 중량을 기준으로 35 중량% 이하를 차지한다.
특정 실시양태에서, 본 발명에 따라 사용되는 코팅 조성물은 폴리우레아와 폴리우레탄의 블렌드를 포함할 수 있다. 본원에서 "폴리우레아"란, 폴리우레아 및 폴리우레아와 폴리우레탄의 블렌드를 모두 포함한다. 당업자는, 폴리우레탄이 본 발명에 따른 반응에서 부산물로서 형성될 수 있음을 이해할 것이다. 다른 실시양태에서, 상기 폴리우레탄은 동일 반응계에서 형성되고/되거나, 상기 반응 혼합물에 첨가될 수 있다. 이의 비제한적인 예는, 본원에 개시된 바와 같은 아이소시아네이트와 폴리올의 반응에 의해 형성된 아이소시아네이트 작용성 예비중합체이다. 동일 반응계에서 형성된 폴리우레탄의 비제한적인 예는 아이소시아네이트와 하이드록실 작용성 물질의 반응 생성물을 포함할 수 있다. 적합한 아이소시아네이트의 비제한적인 예는 본원에 기술된 것들을 포함한다. 적합한 하이드록실 작용성 물질의 비제한적인 예는 폴리올(예컨대, 본원에 기술된 바와 같은 것들)을 포함할 수 있다. 동일 반응계에서 형성된 폴리우레탄의 또다른 예는, 하이드록실 작용성 예비중합체와 아이소시아네이트 작용성 물질의 반응 생성물을 포함할 수 있다. 이러한 반응물들의 적합한 예는 본원에 기술된 것들을 포함할 수 있다. 본 발명의 코팅 조성물은 당분야에 공지된 다양한 기술을 사용하여 배합 및 적용될 수 있다.
본 발명의 폴리우레아 코팅 조성물은 임의적으로, 당분야의 표준 물질, 예컨대 비제한적으로, 충전제, 유리섬유, 안정화제, 증점제, 접착성 증진제, 촉매, 착색제, 산화방지제, UV 흡수제, 입체장애 아민 광 안정화제, 레올로지 개질제, 유동 첨가제, 대전방지제, 및 표면 코팅 분야에 널리 공지된 기타 성능 또는 특성 개질제, 및 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 다른 실시양태에서, 이러한 물질은 상기 아이소시아네이트, 상기 아민 또는 이 둘 모두와 조합될 수 있다. 추가의 실시양태에서, 이들 물질 중 하나 이상을, 아이소시아네이트와의 반응 전에 상기 아민에 가할 수 있다.
또다른 실시양태에서, 상기 조성물은 추가로, 충전제, 예컨대 비제한적으로 점토, 실리카 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 추가의 실시양태에서, 상기 충전제를 상기 아민에 가한다. 이러한 코팅 조성물은, 점토 또는 실리카가 없는 유사한 코팅 조성물에 비해, 금속 기재에 대한 더 우수한 접착력을 갖는 것으로 밝혀졌다(고정 장치를 사용하지 않고, ASTM D 1876의 시험 방법에 따라 측정시).
상기 점토는 몬모릴로나이트 점토를 비롯한 당분야에 공지된 임의의 다양한 점토, 예컨대 벤토나이트, 카올린 점토, 아타풀자이트 점토, 세피올라이트 점토 및 이들의 혼합물로부터 선택될 수 있다. 추가적으로, 상기 점토는 당분야에 공지된 바와 같이 표면처리될 수 있다. 임의의 적합한 표면 처리가 사용될 수 있다. 비제한적인 실시양태에서, 상기 점토는 하기 아민 중 하나 이상으로 처리될 수 있다:
Figure pct00003
상기 식에서,
R1 및 R4는 독립적으로, 선형, 분지형 또는 환형 C4-C24 알킬, 아릴, 알켄일, 아르알킬 또는 알크아릴이고,
R2, R3, R5 및 R7은 독립적으로, H; 또는 선형, 분지형 또는 환형 C1-C20 알킬, 아릴, 알켄일, 아르알킬 또는 알크아릴이고,
R6은 선형, 분지형 또는 환형 C1-C24 알킬렌, 아릴렌, 알켄일렌, 아르알킬렌 또는 알크아릴렌이다.
비제한적인 실시양태에서, 미국 특허 제 3,974,125 호에 기술된 바와 같은 표면 처리된 벤토나이트가 사용될 수 있다.
하나의 실시양태에서, 상기 점토는 0.5 중량% 이상, 1 중량% 이상, 또는 1.5 중량% 이상의 양으로 본 발명의 코팅 조성물에 존재할 수 있다. 다른 실시양태에서, 상기 점토는 6 중량% 이하, 5 중량% 이하, 또는 4 중량% 이하의 양으로 상기 조성물에 존재할 수 있다. 상기 코팅 조성물 중의 점토의 양은 상기 인용된 임의의 값 또는 상기 인용된 값들 사이의 임의의 범위일 수 있지만, 단, 상기 코팅 조성물의 접착성 및 적용 점도가 부정적인 영향을 받지 않아야 한다.
또다른 실시양태에서, 본 발명의 코팅 조성물은 실리카를 포함할 수 있다. 임의의 적합한 실리카를 사용할 수 있지만, 단, 적용 및 코팅 성능 특성이 부정적인 영향을 받지 않아야 한다. 상기 실리카는 표면-처리된/표면-개질된 실리카, 미처리된/비개질된 실리카 및 이들의 혼합물로부터 선택될 수 있다. 적합한 실리카의 비제한적인 예는 비제한적으로, 침강 실리카, 발연 실리카, 콜로이드성 실리카 및 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 다른 비제한적인 실시양태에서, 상기 실리카는, 상기 코팅 조성물의 0.5 중량% 이상, 1 중량% 이상 또는 1.5 중량% 이상을 구성하는 양으로 존재할 수 있다. 다른 실시양태에서, 상기 실리카는, 상기 코팅 조성물의 6 중량% 이하, 5 중량% 이하, 또는 4 중량% 이하를 차지하도록 존재할 수 있다. 상기 2성분 코팅 조성물 중의 실리카의 양은 상기 인용된 임의의 값 또는 상기 인용된 값들 사이의 임의의 범위일 수 있지만, 단, 상기 코팅 조성물의 접착성 및 적용 점도가 부정적인 영향을 받지 않아야 한다.
또다른 실시양태에서, 본 발명의 코팅 조성물은, 기재에 대한 코팅 조성물의 접착성을 향상시킬 수 있는 접착성 증진제를 포함할 수 있다. 본 발명의 코팅 조성물을 제 1 코팅 위에 적용하는 경우, 상기 접착성 증진제는 상기 제 1 코팅 조성물에 존재하거나, 상기 제 2 코팅 조성물의 아이소시아네이트 및/또는 아민에 가해지거나, 상기 제 2 코팅의 적용 전에 상기 기재 또는 제 1 코팅에 별도의 층으로서 직접 적용될 수 있다. 상기 접착성 증진제가 별도의 층으로서 적용되는 경우, 이는 다양한 통상적인 기술, 예컨대 비제한적으로, 와이핑, 침지, 롤 코팅, 커튼 코팅, 분무 등을 사용하여 적용될 수 있다.
본 발명에 사용하기 적합한 접착성 증진제의 비제한적인 예는 아민-작용성 물질, 예컨대 1,3,4,6,7,8-헥사하이드로-2H-피리미도-(1,2-A)-피리미딘, 하이드록시에틸 피페라진, N-아미노에틸 피페리진, 다이메틸아민 에틸에터, 테트라메틸이미노프로필아민(예컨대, 에어 프로덕츠 앤드 케미칼스 인코포레이티드(Air Products and Chemicals, Inc.)로부터 폴리켓(POLYCAT) 15로 시판됨); 블록화된 아민, 예컨대 IPDI의 부가물; 및 다이메틸아민, 3급 아민, 예컨대 1,5-다이아자바이사이클로[4.3.0]노느-5-엔, 1,8-다이아자바이사이클로[5.4.0]운데크-7-엔, 1,4-다이아자바이사이클로[2.2.2]옥탄, 1,5,7-트라이아자바이사이클로[4.4.0]데크-5-엔, 및 7-메틸-1,5,7-트라이아자바이사이클로[4.4.0]데크-5-엔; 아미노 실란, 예컨대 γ-아미노프로필트라이에톡시실란(모멘티브 퍼포먼스 머티리얼즈 인코포레이티드(Momentive Performance Mateirals, Inc.)로부터 실퀘스트(Silquest) A1100으로 시판됨); 멜라민 또는 아미노 멜라민 수지(예컨대, 사이텍 인더스트리즈 인코포레이티드(Cytec Industries Inc.)로부터 입수가능한 사이멜(Cymel) 220 또는 사이멜 303); 금속 착체, 예를 들어 금속 킬레이트 착체, 예를 들면 알루미늄 킬레이트 착체(예컨대, 킹 인더스트리즈(King Industries)로부터 입수가능한 K-KAT 5218); 또는 주석-함유 조성물, 예컨대 제 1 주석 옥토에이트 및 유기주석 화합물, 예를 들면 다이부틸주석 다이라우레이트 및 다이부틸주석 다이아세테이트; 우레탄 아크릴레이트 조성물; 염, 예컨대 염소 포스페이트; 부타다이엔 수지, 예컨대 에폭시화되고 하이드록실 말단화된 폴리부타다이엔 수지(예컨대, 아토피나 케미칼스 인코포레이티드(Atofina Chemicals, Inc.)로부터 입수가능한 폴리(POLY) BD 605E); 폴리에스터 폴리올(예컨대, CAPA 3091; 솔베이 아메리카 인코포레이티드(Solvay America, Inc.)로부터 입수가능한 폴리에스터 트라이올); 및 우레탄 아크릴레이트 조성물, 예를 들어 방향족 우레탄 아크릴레이트 올리고머(예컨대, 사르토머 캄파니 인코포레이티드(Sartomer Company Inc.)로부터 입수가능한 CN999); 및 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 미국 특허 출원 제 11/591,312 호에 개시된 접착성 증진제를 본 발명에 사용할 수 있다.
임의의 메커니즘에 구속되고자 하지 않지만, 접착성을 증가시키는 하위 메커니즘은, 하나 이상의 현상, 예컨대 비제한적으로, 기재 또는 이전에 적용된 코팅 상의 반응성 기와 상기 코팅 조성물의 작용기 사이의 반응; 기재와의 반응; 또는 기재와의 결합, 예컨대 수소 결합의 촉매작용을 포함할 수 있는 것으로 생각된다.
하나의 실시양태에서, 상기 접착성 증진제는 멜라민, 우레탄 아크릴레이트, 금속 킬레이트 착체, 염, 주석-함유 화합물 및 다가 중합체로부터 선택되는 성분 하나 이상을 포함한다.
특정 실시양태에서, 상기 코팅은 추가로, 소량의 용매를 포함할 수 있고, 특정 실시양태에서, 상기 코팅은 실질적으로 용매가 없을 수 있다. "실질적으로 용매가 없는"이란, 상기 코팅이 소량, 예컨대 5%, 2%, 1% 이하의 용매를 함유할 수 있음을 의미한다.
또다른 실시양태에서, 본 발명의 코팅 조성물은 착색제를 포함할 수 있다. 본원에서 "착색제"라는 용어는, 조성물에 색상 및/또는 다른 불투명도 및/또는 다른 시각적 효과를 부여하는 임의의 물질을 의미한다. 상기 착색제는 임의의 적합한 형태, 예컨대 개별적인 입자, 분산액, 용액 및/또는 박편의 형태로 코팅에 첨가될 수 있다. 단일 착색제 또는 2종 이상의 착색제들의 혼합물이 본 발명의 코팅에 사용될 수 있다.
예시적인 착색제는 안료, 염료 및 틴트, 예를 들어 도료 산업에서 사용되고/되거나 건조 색상 제조 협회(Dry Color Manufacturer Association, DCMA)에서 목록화한 것뿐만 아니라 특수 효과 조성물을 포함한다. 상기 착색제는, 예를 들어 불용성이지만 사용 조건하에서 습윤성인 미분된 고체 분말을 포함할 수 있다. 상기 착색제는 유기물 또는 무기물일 수 있고, 응집성이거나 비-응집성일 수 있다. 상기 착색제는 분쇄 또는 단순 혼합에 의해 코팅에 혼입될 수 있다. 상기 착색제는 당업계의 숙련자들에게 이의 사용이 익숙한 분쇄 비히클(grind vehicle), 예를 들어 아크릴계 분쇄 비히클을 사용함으로써 코팅에 혼입될 수 있다.
안료 및/또는 안료 조성물의 예는 비제한적으로, 카바졸 다이옥사진 조질 안료, 아조, 모노아조, 디스아조, 나프톨 AS, 염 형태(레이크), 벤즈이미다졸론, 축합물, 금속 착체, 아이소인돌리논, 아이소인돌린과 다환형 프탈로시아닌, 퀸아크리돈, 페릴렌, 페리논, 다이케토피롤로 피롤, 티오인디고, 안트라퀴논, 인단트론, 안트라피리미딘, 플라반트론, 피란트론, 안탄트론, 다이옥사진, 트라이아릴카보늄, 퀴노프탈론 안료, 다이케토 피롤로 피롤 레드("DPPBO 레드"), 티타늄 다이옥사이드, 카본 블랙, 탄소 섬유, 흑연, 기타 전도성 안료 및/또는 충전제 및 이들의 혼합물을 포함한다. "안료" 및 "착색된 충전제"라는 용어는 상호교환적으로 사용될 수 있다.
염료의 예는 비제한적으로, 용매계 및/또는 수계 염료, 예를 들어 산 염료, 아조 염료, 염기성 염료, 직접 염료, 분산 염료, 반응성 염료, 용매 염료, 황 염료, 매염 염료, 예컨대 비스무트 바나데이트, 안트라퀴논, 페릴렌, 알루미늄, 퀸아크리돈, 티아졸, 티아진, 아조, 인디고이드, 나이트로, 나이트로소, 옥사진, 프탈로시아닌, 퀴놀린, 스틸벤 및 트라이페닐 메탄이다.
틴트의 예는 비제한적으로, 수계 또는 수-혼화성 담체에 분산된 안료, 예를 들어 데구사 인코포레이티드(Degussa Inc.)로부터 시판되는 아쿠아-켐(AQUA-CHEM) 896, 이스트만 케미칼 인코포레이티드(Eastman Chemical Inc.)의 애큐리트 디스퍼션 지부(Accurate Dispersions division)로부터 시판되는 카리스마 칼라런츠(CHARISMA COLORANTS) 및 맥시토너 인더스트리얼 칼라런츠(MAXITONER INDUSTRIAL COLORANTS)를 포함한다.
전술된 바와 같이, 상기 착색제는 비제한적으로, 나노입자 분산액을 비롯한 분산액의 형태일 수 있다. 상기 나노입자 분산액은, 목적하는 가시적 색상 및/또는 불투명도 및/또는 시각적 효과를 생성하는 하나 이상의 고도로 분산된 나노입자 착색제 및/또는 착색제 입자를 포함할 수 있다. 상기 나노입자 분산액은 착색제, 예를 들어 입경이 150 nm 미만, 예컨대 70 nm 미만 또는 30 nm 미만인 안료 또는 염료를 포함할 수 있다. 나노 입자들은 원료(stock) 유기 또는 무기 안료를 0.5 mm 미만의 입경을 갖는 분쇄 매체로 밀링함으로써 제조될 수 있다. 상기 나노입자 분산액 및 이의 제조 방법의 예는 미국 특허 제 6,875,800 B2호에서 확인되며, 이 특허를 본원에 참고로 인용한다. 상기 나노입자 분산액은, 결정화, 침전, 기상 축합, 및 화학적 마멸(즉, 부분적 용해)에 의해 제조될 수 있다. 코팅 내에서 나노입자의 재응집을 최소화하기 위해서, 수지-코팅된 나노입자의 분산액이 사용될 수 있다. 본원에서 "수지-코팅된 나노입자의 분산액"이란, 나노입자 및 상기 나노입자 상의 수지 코팅을 포함하는 개별적인 "복합 마이크로입자"가 분산되어 있는 연속상을 지칭한다. 수지 코팅된 나노입자의 분산액 및 이의 제조 방법의 예는, 2004년 6월 24일자로 출원된 미국 특허 출원 제 10/876,031 호, 2003년 6월 24일자로 출원된 미국 특허 가출원 제 60/482,167 호에서 확인되며, 상기 특허들을 본원에 참고로 인용한다.
본 발명의 조성물에 사용될 수 있는 특수 효과 조성물의 예는, 하나 이상의 외관상 효과, 예를 들어 반사, 진주광택, 금속성 광택, 인광, 형광, 광색성, 감광성, 열변색성, 입체변색성(goniochromism) 및/또는 색상 변화를 유발하는 안료 및/또는 조성물을 포함한다. 부가적인 특수 효과 조성물은 다른 감지가능한 특성, 예를 들어 반사성, 불투명성 또는 질감을 제공할 수 있다. 비제한적인 실시양태에서, 특수 효과 조성물은, 코팅을 상이한 각도에서 관찰하는 경우 코팅의 색상이 변하도록 색상 변화(color shift)를 유발할 수 있다. 이러한 색상 효과 조성물의 예는 미국 특허 제 6,894,086 호에서 확인되며, 이 특허를 본원에 참고로 인용한다. 부가적인 색상 효과 조성물은 투명한 코팅된 운모 및/또는 합성 운모, 코팅된 실리카, 코팅된 알루미나, 투명한 액정 안료, 액정 코팅, 및/또는 물질 표면과 공기 사이의 굴절률의 차이가 아니라 물질내의 굴절률의 차이로 인해 간섭이 유발되는 임의의 조성물을 포함할 수 있다.
특정 실시양태에서, 하나 이상의 광원에 노출되었을 때 가역적으로 색상이 변하는 감광성 조성물 및/또는 광변색성 조성물이 본 발명의 코팅에 사용될 수 있다. 상기 광변색성 및/또는 감광성 조성물은 특정 파장의 방사선에 노출됨으로써 활성화될 수 있다. 상기 조성물이 여기되면, 분자 구조가 변하고, 변화된 구조는 조성물의 원래 색상과는 다른 새로운 색상을 나타낸다. 방사선에 대한 노출이 제거되면, 광변색성 및/또는 감광성 조성물은 휴지 상태로 돌아갈 수 있으며, 여기서는 조성물의 원래의 색상이 돌아온다. 하나의 비제한적인 실시양태에서, 광변색성 및/또는 감광성 조성물은 비-여기 상태에서는 무색이고, 여기 상태에서는 색상을 나타낼 수 있다. 완전한 색상 변화는 밀리초 내지 수 분 이내, 예컨대 20초 내지 60초 내에 나타날 수 있다. 예시적인 광변색성 및/또는 감광성 조성물은 광변색성 염료를 포함한다.
하나의 실시양태에서, 상기 감광성 조성물 및/또는 광변색성 조성물은 중합체 및/또는 중합가능한 성분의 중합체성 물질과 관련되고/되거나, 예를 들어 공유 결합에 의해 적어도 부분적으로 결합될 수 있다. 감광성 조성물이 코팅 밖으로 이동하거나 기재 내로 결정화될 수 있는 몇몇 코팅과는 달리, 본 발명의 비제한적인 실시양태에 따른 중합체 및/또는 중합가능한 성분과 관련되고/되거나 적어도 부분적으로 결합될 수 있는 감광성 조성물 및/또는 광변색성 조성물은 최소한으로 코팅 밖으로 이동한다. 예시적인 광감성 조성물 및/또는 광변색성 조성물, 및 이들의 제조 방법은, 2004년 7월 16일자로 출원된 미국 특허 출원 제 10/892,919 호에서 확인되며, 상기 특허를 본원에 참고로 인용한다.
일반적으로, 착색제는 목적하는 특성, 시각적 및/또는 색상 효과를 부여하기에 충분한 임의의 양으로 상기 코팅 조성물에 존재할 수 있다. 착색제는 조성물의 총 중량을 기준으로 본 발명의 조성물의 1 내지 65 중량%, 예컨대 3 내지 40 중량% 또는 5 내지 35 중량%를 구성할 수 있다.
다른 실시양태에서, 본 발명의 코팅 조성물은 기재에 적용될 경우 관련 기재의 색상과 맞는 색상을 갖는다. 명세서 및 특허청구범위에서, 색상 맞춤을 언급할 때의 "맞는(match)" 또는 이와 유사한 용어는, 본 발명의 코팅 조성물의 색상이, 목적하는 색상 또는 관련 기재의 색상에 실질적으로 대응함을 의미한다. 이는 육안으로 관찰되거나, 또는 분광 기기를 사용하여 확인될 수 있다.
본 발명의 코팅은, 각종 코팅층, 예컨대 전처리 층, 전기 코트, 프라이머, 베이스 코트 및 투명 코트를 갖는 기재를 포함하는 다층 코팅 복합체의 일부일 수 있다. 상기 베이스 코트 및 투명 코트 중 적어도 하나는 안료를 함유할 수 있고/있거나 투명 코트는 접착성 증진제를 함유할 수 있다. 임의의 메커니즘에 구속되고자 하지 않지만, 접착성 증진제를 투명 코트에 첨가하는 것은, 투명 코트와 이의 상부에 적용된 코팅 조성물 사이의 접착성을 개선시킬 수 있는 것으로 여겨진다. 이러한 실시양태에서, 본 발명의 코팅 조성물은 아이소시아네이트 및 아민과 착색제 첨가제의 반응 생성물일 수 있다. 착색제를 함유하는 본 발명의 코팅 조성물은 제품 또는 구조물의 적어도 일부에 적용될 수 있다. 코팅된 제품 또는 구조물의 색상은 관련 기재의 색상과 맞을 수 있다. "관련 기재"란, 제품 또는 구조물을 포함하지만 본 발명의 코팅 조성물로 코팅되지 않은 기재, 또는 제품 또는 구조물에 부착되거나 이에 연결되거나 또는 매우 근접하여 존재하지만 본 발명의 코팅 조성물로 코팅되지 않은 기재를 지칭한다.
따라서, 본 발명은 또한, 본원에 기술된 임의의 코팅 조성물을 기재의 적어도 일부에 적용하는 것을 포함하는 기재 코팅 방법에 관한 것이다. 하나의 실시양태에서, 통상적인 분무 기술이 사용될 수 있다. 이러한 실시양태에서, 상기 아이소시아네이트 및 아민은, 아민 기의 당량에 대한 아이소시아네이트 기의 당량의 비가 1보다 크도록 조합될 수 있으며, 상기 아이소시아네이트 및 아민은 1:1의 부피 혼합 비로 기재에 적용될 수 있고, 상기 반응 혼합물은 비코팅되거나 코팅된 기재에 적용되어, 비코팅된 기재 상의 제 1 코팅 또는 코팅된 기재 상의 후속 코팅을 형성할 수 있다. 반응성 아민 기의 당량에 대한 아이소시아네이트 기의 당량의 비를 결정하는 경우, 총 아민 기(즉, 임의의 아민 또는 코팅에 사용된 아민으로부터의 아민 기)가 고려된다.
본 발명의 조성물은 아이소시아네이트 성분 및 아민 성분이 적용 직전까지 개별적으로 유지되는, 2성분 또는 "2K" 조성물임을 이해할 것이다. 이러한 조성물은 주위 조건 하에서 경화되는 것으로 이해될 수 있지만, 최종 경화를 가속화시키거나 접착성과 같은 코팅 특성을 향상시키기 위해, 가열된 강제 공기 또는 열 경화가 적용될 수 있다. 하나의 실시양태에서, 분무가능한 코팅 조성물은 2성분 혼합 장치를 사용하여 제조될 수 있다. 이러한 실시양태에서, 아이소시아네이트 성분 및 아민 성분은 고압 충돌 혼합 장치에 첨가된다. 아이소시아네이트 성분은 "A측"으로 첨가되고 아민 성분은 "B측"으로 첨가된다. A측 및 B측 스트림은 서로 충돌하고, 즉시, 코팅되지 않은 기재 또는 코팅된 기재의 적어도 일부 상에 분무된다. 아이소시아네이트와 아민이 반응하여, 코팅되지 않은 기재 또는 코팅된 기재에 적용될 경우 경화되는 코팅 조성물을 생성한다. 또한, A측 및/또는 B측은 적용 전에 예를 들어 140℉의 온도로 가열될 수도 있다. 가열은, 두 성분 간의 더 양호한 점도 맞춤(match) 및 이에 따른 더 양호한 혼합을 촉진할 수도 있지만, 경화 반응이 일어나는 데 반드시 필요한 것은 아니다.
상기 아이소시아네이트와 아민의 부피 혼합 비는, 생성되는 아이소시아네이트 및 아민 반응 혼합물이 기재에 1:1의 부피 혼합 비로 적용될 수 있도록 하는 것일 수 있다. 본원에서 "1:1의 부피 혼합 비"란, 각각의 성분에 대해 부피 혼합 비가 20% 이하, 10% 이하 또는 5% 이하로 변함을 의미한다.
아민 기에 대한 아이소시아네이트 기의 당량 비를 선택하여, 본 발명의 코팅 조성물의 경화 속도를 제어할 수 있는 것으로 여겨진다. 아민 기에 대한 아이소시아네이트 기의 당량 비(반응 지수로서도 공지됨)가 1보다 큰 경우, 예컨대 1.5:1 내지 0.9:1 또는 1.3:1 내지 1.05:1인 경우, 경화 및 접착 이점이 발생하는 것으로 밝혀졌다.
비제한적인 실시양태에서, 구스머(GUSMER) 모델 GX-7 분무 건이 장착된 구스머 VR-H-3000 프로포셔너(proportioner)라는 명칭으로 시판되는 혼합 장치가 사용될 수 있다. 이 장치에서는, A측 및 B측 성분의 가압된 스트림을 2개의 별도 챔버로부터 전달하고, 이들을 고속으로 서로 충돌시켜 상기 2개의 성분을 혼합하고, 코팅 조성물을 형성하고, 이 코팅 조성물을 분무 건을 사용하여, 코팅되지 않은 기재 또는 코팅된 기재에 적용할 수 있다. 성분 스트림들이 받는 혼합력은, 성분 스트림들이 전달될 때의 압력 및 단위 시간당 혼합 챔버에 도입되는 각각의 스트림의 부피에 좌우될 수 있다. 단위 시간당 아이소시아네이트와 아민의 1:1 부피비는 이러한 혼합력을 평형으로 만들 수 있다.
산업상 공지된 다른 적합한 도포 장치는 "정적 혼합 관" 도포기를 포함한다. 이 장치에서는, 상기 아이소시아네이트 성분과 아민 성분이 각각 별도의 챔버에 저장된다. 압력이 적용됨에 따라, 각각의 성분은 1:1 부피비로 혼합 관으로 도입된다. 성분들의 혼합은 상기 튜브 내의 굴곡 또는 코르크 스크류 경로에 의해 수행된다. 상기 튜브의 배출구 말단은, 반응 혼합물의 분무 적용에 유용한 분무화(atomization) 능력을 가질 수 있다. 다르게는, 반응 혼합물 유체가 비드(bead)로서 기재에 도포될 수도 있다. 정적 혼합 관 도포기는 캄다 코포레이션(Cammda Corporation)으로부터 시판된다.
본 발명의 코팅 조성물은 매우 다양한 기재에 적용될 수 있다. 적합한 기재의 비제한적인 예는 비제한적으로, 금속, 천연 및/또는 합성 석재, 세라믹, 유리, 벽돌, 시멘트, 콘크리트, 콘크리트 블록(cinderblock), 목재, 및 이들의 복합체 및 적층체; 벽판, 건식 벽체, 시트록, 시멘트 보드, 플라스틱, 종이, PVC, 지붕재(예컨대, 지붕널, 지붕 복합체 및 적층체, 및 지붕 건식벽), 스티로폼, 플라스틱 복합체, 아크릴계 복합체, 방탄 복합체, 아스팔트, 유리섬유, 흙, 자갈 등을 포함할 수 있다. 금속은 비제한적으로, 알루미늄, 냉연 강, 전기 아연 도금 강, 용융 아연 도금 강, 티타늄 및 합금을 포함할 수 있지만, 이에 한정되지 않는다. 플라스틱은 비제한적으로, TPO, SMC, TPU, 폴리프로필렌, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌 및 폴리아마이드(나일론)를 포함할 수 있다. 기재는 프라이머 처리된(primed) 금속 및/또는 플라스틱일 수 있으며, 즉, 유기 또는 무기 층이 여기에 도포될 수 있다. 또한, 본 발명의 코팅 조성물은 상기 기재에 도포되어 하나 이상의 매우 다양한 특성, 예컨대 비제한적으로, 내부식성, 내마모성, 내충격손상성, 난연성 및/또는 내열성, 내화학성, UV 내광성, 구조적 보전성, 방탄성, 폭발 완화, 방음, 장식성 등을 부여할 수 있다. 본원에서 "방탄성"이란, 탄환 또는 다른 종류의 탄약의 효과를 감소 또는 완화시키는 것을 지칭한다. 본원에서 "폭발 완화"란, 폭발의 2차 효과를 감소 또는 완화시키는 것을 지칭한다. 비제한적인 예에서, 본 발명의 코팅 조성물은 건축 구조물 또는 제품, 예컨대 비제한적으로 차량의 적어도 일부에 적용될 수 있다. "차량"은 비제한적으로, 민간용, 상업용 및 군용 육상, 해상 및 공중 차량, 예를 들어, 자동차, 트럭, 보트, 배, 잠수함, 비행기, 헬리콥터, 험비(humvee) 및 탱크를 포함한다. 제품은 건축 구조물일 수 있다. "건축 구조물"은 비제한적으로, 주거용, 상업용 및 군용 구조물, 예를 들어 지붕, 바닥, 버팀목, 벽 등을 포함한다. "건축 구조물"은 또한, 채굴 관련 구조물, 예를 들어 개구부를 한정하는 구조물을 포함한다. 전형적인 채굴 구조물은 본관, 부관, 게이트 로드 입구, 제조 패널, 블리더, 및 지하 채굴과 관련된 기타 활동 작업 영역을 포함한다. 따라서, 본 발명의 조성물은 또한, 광산 지지체, 빔, 밀봉재, 차단벽(stopping), 립, 노출된 단층 등을 코팅하는 데 사용될 수 있으며, 또한 단독으로 또는 다른 층과 조합되어, 광산 구조물을 밀봉하고/하거나 강화하는데 사용될 수 있다. 본원에서 "기재"라는 용어는, 제품의 적어도 일부의 외측 또는 내측 표면 또는 그 제품 자체를 지칭할 수 있다. 하나의 실시양태에서, 상기 기재는 트럭 베드(bed)이다.
하나의 실시양태에서, 본 발명의 코팅 조성물은 캐리어 필름에 도포될 수 있다. 상기 캐리어 필름은 당분야에 공지된 매우 다양한 물질로부터 선택될 수 있다. 적합한 캐리어 필름의 비제한적인 예는 비제한적으로, 열가소성 물질, 열경화성 물질, 금속 호일, 셀룰로스 종이, 합성 종이 및 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 본원에서 "열가소성 물질"이라는 용어는, 가열시 연화 또는 융해되고 냉각시 다시 고화(경화)될 수 있는 임의의 물질을 지칭한다. 적합한 열가소성 물질의 비제한적인 예는 폴리올레핀, 폴리우레탄, 폴리에스터, 폴리아마이드, 폴리우레아, 아크릴 및 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 본원에서 "열경화성 물질"이라는 용어는, 가열되고/되거나 경화된 후 영구적으로 강성이 되는 임의의 물질을 지칭한다. 이의 비제한적인 예는 폴리우레탄 중합체, 폴리에스터 중합체, 폴리아마이드 중합체, 폴리우레아 중합체, 폴리카보네이트 중합체, 아크릴계 중합체, 수지, 및 이들의 공중합체 및 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 본원에서 "호일"이라는 용어는, 금속의 박형 가요성 시트를 지칭한다. 이의 비제한적인 예는 알루미늄, 철, 구리, 망간, 니켈, 및 이들의 조합 및 이들의 합금을 포함할 수 있다. 본원에서 "합성 종이"라는 용어는, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리스타이렌, 셀룰로스 에스터, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 폴리 1,4-사이클로헥산다이메틸렌 테레프탈렌이트, 폴리비닐 아세테이트, 폴리이미드, 폴리카보네이트, 및 이들의 조합 및 혼합물으로부터 제조되고 코팅되거나 비코팅될 수 있는 합성 무지 또는 칼렌더링된 시트를 지칭한다. 적합한 합성 종이의 비제한적인 예는, 미국 펜실베니아주 피츠버그 소재의 피피지 인더스트리즈 인코포레이티드(PPG Industries, Inc.)로부터 테슬린(TESLIN)이라는 상표명 하에 입수가능하다.
하나의 실시양태에서, 제 1 및 제 2 주 표면을 갖는 캐리어 필름이 기재로서 역할을 할 수 있고, 본 발명의 코팅 필름이 상기 필름의 상기 제 1 표면에 적용되어 코팅층을 형성할 수 있다.
다른 실시양태에서, 상기 캐리어 필름은, 0.5 μm 이상, 1 μm 이상, 2 μm 이상, 3 μm 이상 또는 5 μm 이상의 필름 두께를 가질 수 있다. 다른 실시양태에서, 상기 캐리어 필름은, 100 μm 이하, 90 μm 이하, 75 μm 이하, 50 μm 이하, 또는 40 μm 이하의 두께를 가질 수 있다. 상기 캐리어 필름은 다를 수 있고, 상기 인용된 임의의 두께 사이의 범위일 수 있지만, 단, 상기 캐리어 필름은 상기 코팅층을 적절히 지지할 수 있어야 하고, 목적하는 최종 용도 적용을 위해 충분히 가요성이어야 한다.
또다른 실시양태에서, 상기 캐리어 필름은 상기 필름의 제 2 표면 상에 중첩된(superimposed) 접착층을 포함할 수 있다. 당분야에 공지된 임의의 적합한 접착 조성물을 사용하여 접착층을 형성할 수 있다. 적합한 접착 조성물은, 선형, 분지형 또는 환형 C1-C5 알킬 (메트)아크릴레이트 단량체를 포함하는 단량체 조성물로부터 제조된 아크릴계 라텍스 중합체 하나 이상을 함유하는 조성물을 포함한다.
추가의 실시양태에서, 일시적 보호 커버가 상기 접착층 위쪽에 중첩될 수 있다. 임의의 적합한 물질이 상기 보호층으로서 사용될 수 있다. 적합한 물질은 비제한적으로, 종이 및 중합체성 물질을 포함한다. 이러한 실시양태에서, 상기 일시적 보호 커버는 제거될 수 있으며, 상기 캐리어 필름의 제 2 면이 목적하는 기재에 적용되거나 부착될 수 있다.
특정 실시양태에서, 본 발명의 코팅 조성물은 미처리(예컨대, 비코팅) 기재, 전처리 기재 및/또는 하나 이상의 다른 코팅을 갖는 코팅된 기재에 적용될 수 있다. 하나의 실시양태에서, 본 발명의 코팅 조성물은 다층 코팅 복합체에 적용될 수 있다. 기재에 적용되는 제 1 코팅은, 표면 코팅 기재 분야에 공지된 다양한 코팅 조성물로부터 선택될 수 있다. 이의 비제한적인 예는 비제한적으로, 전착성 필름-형성 조성물, 프라이머 조성물, 착색되거나 비착색된 모노코트 조성물, 착색되거나 비착색된 베이스 코트 조성물, 투명 탑코트 조성물, 산업용 코팅 조성물 등을 포함할 수 있다. 또다른 비제한적인 실시양태에서, 본 발명의 코팅 조성물은, 전처리된 기재 및 코팅층, 예컨대 비제한적으로, 전기코트, 프라이머, 베이스 코트, 투명 코트 및 이들의 조합을 포함하는 다층 코팅 복합체에 적용될 수 있다.
또다른 실시양태에서, 본 발명의 코팅 조성물은, 텍스쳐화된 표면을 생성하는 2-코트 제품으로 사용될 수 있다. 제 1 코트는, 비코팅되거나 코팅된 기재에 적용되어 평활성 및 실질적으로 무점착성 층을 생성한다. 층이 실질적으로 무점착성인지를 결정하는 데는 "무점착 방법"이 사용된다. 상기 무점착 방법은, 코팅 조성물을 하나의 코트로서, 비-접착성 플라스틱 시트에 10 내지 15 mil(254 내지 381 μm)의 두께로 분무하는 것을 포함한다. 분무가 완료되면, 헐겁게 낀 일회용 비닐 장갑, 예컨대 미국 조지아주 노크로스 소재의 매리골드 인더스트리얼(Marigold Industrial)에 의해 앰비덱스(AMBIDEX) 일회용 비닐 장갑으로서 시판되는 장갑을 사용하여, 상기 코팅의 표면을 부드럽게 만진다. 상이한 손가락 끝을 사용하여 상기 코팅을 1회보다 많이 만질 수 있다. 장갑 끝이 상기 층의 표면에 더 이상 달라붙지 않거나 이로부터 장갑 끝을 끌어당길 수 있을 때, 상기 층은 실질적으로 무점착성이라고 한다. 코팅이 실질적으로 무점착성이 될 때까지의, 분무의 시작부터 완료까지의 시간을 "무점착 시간"이라고 지칭한다. 하나의 비제한적인 실시양태에서, 무점착 시간 및 경화 시간은 다양한 조성 성분들의 수준, 예컨대 2급 아민에 대한 1급 아민의 비의 균형을 맞춤으로써 제어될 수 있다.
이어서, 제 2 코트가, 텍스처화된 층 또는 "더스트(dust) 코팅"으로서 제 1 코팅층에 적용될 수 있다. 제 2 코팅층은, 도포/혼합 장치와 코팅되는 기재 사이의 거리를 증가시켜 코팅 조성물의 개별적인 액적을 형성한 다음, 이를 코팅된 기재에 접촉시킴으로써 도포될 수 있으며, 이에 따라 제 2 층의 표면에 제어된 비균일성을 형성할 수 있다. 상기 코팅의 실질적으로 무점착성 제 1 층은, 액적들이 이전 층(들)에 부착하지만 이들에 유합(coalescence)되지는 않음으로써 표면 텍스처를 형성하도록, 적어도 부분적으로 제 2 층에 대해 저항성이며, 즉, 제 2 층 또는 더스트 코팅으로서 상부에 분무된 코팅 조성물의 액적들의 유합에 대해 저항성이다. 최종 코팅층은 전형적으로, 제 1 코팅층 또는 이전 코팅층에 비해 표면 텍스처를 더 나타낸다. 코팅층의 전체 두께는 20 내지 1000 mil, 또는 40 내지 150 mil, 또는 60 내지 100 mil(1524 내지 2540 μm), 또는 500 내지 750 mil의 범위일 수 있다. 비제한적 실시양태에서는, 제 1 층이 총 두께의 대부분일 수 있으며, 더스트 코팅은 15 내지 50 mil(381 내지 1270 μm)일 수 있다. 본 발명의 다양한 실시양태에서, "제 1" 코팅층은 1개, 2개, 3개 또는 그보다 많은 층을 포함할 수 있고, "제 2" 코팅층은 상기 제 1 코팅층 위에 적용된 하나 이상의 후속 층일 수 있다. 예를 들면, 4개의 폴리우레아 층이 적용될 수 있으며, 이때 제 4 층은 더스트 코팅이고, 각각의 층은 15 내지 25 mil(381 내지 635 μm)의 두께를 갖는다. 이들 코팅층은 상대적으로 "두껍다"는 것을 이해할 이다. 또한, 본 발명의 코팅 조성물은 0.1 내지 15 mil 미만, 예컨대 0.1 내지 10, 0.5 내지 3, 또는 1 내지 2 mil과 같은 훨씬 더 얇은 층으로서 적용될 수도 있다. 또한, 이들 범위 내의 임의의 종점이 조합될 수도 있다. 이러한 층은 단독으로 사용되거나, 또는 다른 코팅층, 예컨대 당해 분야에 공지되거나 본원에 기재된 것들 중 임의의 것과 조합되어 사용될 수 있다. 본 발명의 폴리우레아 층(들)은 충분한 두께(예를 들어, 10 내지 1000 mil, 예컨대 100 내지 200 mil, 또는 125 mil ± 10 mil)로 적용되는 경우 폭발완화 및/또는 방탄성를 제공할 수 있다.
다른 실시양태에서, 상기 코팅층은 동일하거나 상이한 폴리우레아/폴리우레탄 코팅 조성물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 1 층은, 지방족 및/또는 방향족 아민 성분 및/또는 지방족 및/또는 방향족 아이소시아네이트를 포함하는 폴리우레아 조성일 수 있고, 제 2 층은 지방족 및/또는 방향족 아민 성분 및/또는 지방족 및/또는 방향족 아이소시아네이트의 동일하거나 상이한 조합을 포함할 수 있다. 상기 문맥에서 "아민 성분"이란, 본 발명의 코팅에 사용되는 임의의 아민을 의미한다. 추가의 실시양태에서, 최외각 코팅층은, 목적하는 내구성을 제공하는 코팅 조성물을 포함할 수 있다. 목적하는 내구성은 본 발명의 코팅 조성물의 용도 및/또는 상기 코팅 조성물이 적용될 수 있는 기재에 좌우될 수 있다. 하나의 실시양태에서, 지방족 및/또는 방향족 아민 및/또는 아이소시아네이트의 조합은, 최외각 층의 조성이 실질적으로 내구성을 갖도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 최외각 코팅층은 내후성 시험기(아틀라스 머티리얼 테스팅 솔루션스(Atlas Material Testing Solutions))를 사용하여 SAE J1960 방법에 따라 시험할 경우 1000 kJ 내지 6000 kJ, 또는 800시간 내지 4000시간의 내구성을 가질 수 있다. 이 실시양태에서, 제 1 층은, 아이소시아네이트 및 아민을 포함하는 폴리우레아 조성물일 수 있으며(이때 하나 이상의 아민 및/또는 아이소시아네이트는 방향족 잔기를 포함할 수 있음), 제 2 층은, 지방족 아민 및 지방족 아이소시아네이트를 포함하는 폴리우레아 조성물일 수 있다.
본 발명의 특정 실시양태가 자세히 기술되었지만, 당업자는, 상세한 설명의 전체 교시에 비추어 상기 실시양태에 대한 다양한 변형 및 대안이 개발될 수 있음을 이해할 것이다. 따라서, 개시된 특정 방식은 단지 예시적일 뿐이며, 첨부된 특허청구범위 및 이의 임의의 및 모든 균등물의 전체 범위로 제시되는 본 발명의 범주를 한정하지 않는 것으로 의도된다.
[실시예]
실시예 A
하기 성분들로부터, 개질된 폴리포스페이트 다이올을 제조하였다.
Figure pct00004
상기 성분들을, 가열 맨틀, 환류 응축기, 오버헤드 교반기, 온도계 및 N2 주입구를 구비한 적합한 반응기에 충전하였다. 상기 반응기에 N2 블랑켓을 적용하고, 이 혼합물을 2시간에 걸쳐 10℃씩 올리면서 140℃로 가열하였다. 이 반응 혼합물을 이 온도에서 유지하고, 약 4시간 마다 에폭시 당량 측정을 위해 샘플을 취하였다. 13.25시간 후, 에폭시 당량은 무한대가 되는 것으로 결정되었고(적정 시 종말점 없음), 반응은 완결된 것으로 판단되었다. 생성 수지는 투명한 점성 유체였고, 88.4%의 측정된 고형분(110℃, 1시간), 가드너-홀트(Gardner-Holt) 등급으로 Z2- 점도, 2.7 mg KOH/g의 산 가, 82.2 mg KOH/g의 하이드록실 가, 1126의 Mw, 553의 Mn, 1866의 Mz, 및 폴리스타이렌 표준물에 대해 겔 투과 크로마토그래피로 측정시 620의 피크 분자량을 갖는 것으로 밝혀졌다.
실시예 B
하기 기술되는 바와 같은 성분들로부터, 인-함유 아이소시아네이트 작용성 예비중합체를 포함하는 혼화성 아이소시아네이트 성분을 제조하였다.
Figure pct00005
총 82 g의 데스모두르 XP2580을, 교반기, 온도 프로브, 응축기 및 질소 주입관을 구비하고 질소 기체로 블랑켓된 적합한 반응 용기에 넣었다. 이어서, 실시예 A로부터의 수지 총 88 g을 가하고, 주위 온도에서 15분 동안 혼합하였다. 이어서, 0.02 g의 다이부틸주석 다이라우레이트를 가하고, 이 혼합물을 천천히 50℃로 가열하고, 이어서 80℃로 가열하고, 최종적으로 100℃로 가열하였다. 이 시점에서, 아이소시아네이트 당량을 측정하였으며, 이는 656 g/당량으로 밝혀졌다. 이어서, 이 반응 혼합물을 80℃로 냉각시키고, 이어서 이 반응 혼합물에 77 g의 파이롤 PCF, 390 g의 데스모두르 XP2580 및 210 g의 데스모두르 XP2410을 가했다. 상기 반응기의 내용물을 냉각시키고, 쏟았다. 최종 물질은, 98%의 측정된 고형분, 266 g/당량의 아이소시아네이트 당량을 갖는 투명한 혼화성 수지였다.
실시예 C
하기 성분들로부터, 블렌딩된 폴리포스페이트 다이올/포스포네이트 다이올을 제조하였다.
Figure pct00006
충전물 1의 성분을, 가열 맨틀, 환류 응축기, 오버헤드 교반기, 온도계 및 N2 주입구를 구비한 적합한 반응기에 충전하였다. 상기 반응기에 N2 블랑켓을 적용하고, 이 혼합물을 1시간에 걸쳐 140℃로 가열하였다. 이어서, 이 반응 혼합물에 3시간에 걸쳐 충전물 2를 가했다. 2시간을 유지한 후, 상기 반응 혼합물의 산 가가 7.8 mg KOH/g에서 안정화된 것으로 밝혀졌다. 상기 반응기에 0.5시간에 걸쳐 충전물 3을 가하고, 이 반응 혼합물을 이 온도에서 추가로 2.3 시간 동안 유지하였으며, 이때 산이 검출되지 않았다. 추가로 5.1시간을 유지한 후, 상기 반응 혼합물에서 샘플을 취하였으며, 이는 9002 g/당량을 갖는 것으로 밝혀졌다. 추가로 11.5시간 동안 유지한 후, 에폭시 당량이 29005 g/당량이 된 것으로 밝혀졌다. 이 시점에서 상기 반응 혼합물을 쏟았다. 생성 수지는 투명한 점성 유체였으며, 93.1%의 측정된 고형분(110℃, 1시간), 가드너-홀트 등급으로 Z3+의 점도, 0.1 mg KOH/g의 산 가, 35687의 에폭시 당량, 90.3 mg KOH/g의 하이드록실 가, 1247의 Mw, 584의 Mn, 2231의 Mz, 폴리스타이렌 표준물에 대해 겔 투과 크로마토그래피로 측정 시 644의 피크 분자량을 갖는 것으로 밝혀졌다.
실시예 D
하기 기술되는 성분들로부터, 인-함유 아이소시아네이트 작용성 예비중합체를 포함하는 혼화성 아이소시아네이트 성분을 제조하였다.
Figure pct00007
총 34 g의 아이소포론 다이아이소시아네이트를, 교반기, 온도 프로브, 응축기 및 질소 주입관을 구비하고 질소 기체로 블랑켓된 적합한 반응 용기에 넣었다. 이어서, 실시예 C로부터의 수지 총 92 g을 가하고, 주위 온도에서 15분 동안 혼합하였다. 이어서, 0.02 g의 다이부틸주석 다이라우레이트를 가하고, 이 혼합물을 천천히 50℃로 가열하고, 이어서 80℃로 가열하고, 최종적으로 100℃로 가열하였다. 이 시점에서, 아이소시아네이트 당량을 측정하였으며, 이는 797 g/당량으로 밝혀졌다. 이어서, 이 반응 혼합물을 80℃로 냉각시키고, 이어서 이 반응 혼합물에 61 g의 파이롤 PCF, 275 g의 데스모두르 XP2580 및 149 g의 데스모두르 XP2410을 가했다. 상기 반응기의 내용물을 냉각시키고, 쏟았다. 최종 물질은, 97%의 측정된 고형분, 267 g/당량의 아이소시아네이트 당량을 갖는 투명한 혼화성 수지였다.
실시예 E
하기 성분들로부터, 블렌딩된 폴리포스페이트 다이올/포스포네이트 다이올을 제조하였다.
Figure pct00008
충전물 1의 성분을, 가열 맨틀, 환류 응축기, 오버헤드 교반기, 온도계 및 N2 주입구를 구비한 적합한 반응기에 충전하였다. 상기 반응기에 N2 블랑켓을 적용하고, 이 혼합물을 1시간에 걸쳐 100℃로 가열하였다. 이어서, 이 반응 혼합물에 3.25시간에 걸쳐 충전물 2를 가했다. 2시간을 유지한 후, 상기 반응 혼합물의 산 가가 26.6 mg KOH/g에서 안정화된 것으로 밝혀졌다. 상기 반응기에 0.75시간에 걸쳐 충전물 3을 가하고, 이 반응 혼합물을 이 온도에서 추가로 2.1 시간 동안 유지하였다. 이 반응 혼합물에서 다시 샘플을 취하였으며, 이는 8.2의 산 가를 갖는 것으로 밝혀졌다. 충전물 4를 가하고, 추가로 1시간 동안 유지하였다. 이 시점에서, 산 가는 3.8 mg KOH/g 수지인 것으로 결정되었다. 이어서, 이 반응 혼합물을 60 mmHg의 진공에서 반응 온도로 1시간 동안 처리하여, 임의의 잔류 프로필렌 옥사이드를 제거하였다. 생성 수지는 투명한 점성 유체였고, 87.9%의 측정된 고형분(110℃, 1시간), 가드너-홀트 등급으로 V+의 점도, 4.3 mg KOH/g의 산 가, 100000 초과의 에폭시 당량, 242.7 mg KOH/g의 하이드록실 가, 532의 Mw, 305의 Mn, 808의 Mz, 폴리스타이렌 표준물에 대해 겔 투과 크로마토그래피로 측정 시 485의 피크 분자량을 갖는 것으로 밝혀졌다.
실시예 F
하기 기술되는 성분들로부터, 인-함유 아이소시아네이트 작용성 예비중합체를 포함하는 혼화성 아이소시아네이트 성분을 제조하였다.
Figure pct00009
총 141 g의 아이소포론 데스모두르 XP2580을, 교반기, 온도 프로브, 응축기 및 질소 주입관을 구비하고 질소 기체로 블랑켓된 적합한 반응 용기에 넣었다. 이어서, 실시예 E로부터의 수지 총 88 g을 가하고, 주위 온도에서 15분 동안 혼합하였다. 이어서, 0.03 g의 다이부틸주석 다이라우레이트를 가하고, 이 혼합물을 천천히 50℃로 가열하고, 이어서 80℃로 가열하고, 최종적으로 100℃로 가열하였다. 이 시점에서, 아이소시아네이트 당량을 측정하였으며, 이는 449 g/당량으로 밝혀졌다. 이어서, 이 반응 혼합물을 80℃로 냉각시키고, 이어서 이 반응 혼합물에 68 g의 파이롤 PCF, 274 g의 데스모두르 XP2580 및 148 g의 데스모두르 XP2410을 가했다. 상기 반응기의 내용물을 냉각시키고, 쏟았다. 최종 물질은, 99%의 측정된 고형분, 264 g/당량의 아이소시아네이트 당량을 갖는 투명한 혼화성 수지였다.
실시예 G
하기 성분들로부터, 포스포네이트 다이올을 제조하였다.
Figure pct00010
충전물 1의 성분을, 가열 맨틀, 환류 응축기, 오버헤드 교반기, 온도계 및 N2 주입구를 구비한 적합한 반응기에 충전하였다. 상기 반응기에 N2 블랑켓을 적용하고, 이 혼합물을 0.3시간에 걸쳐 50℃로 가열하였다. 이어서, 상기 반응기로부터 가열 맨틀을 제거하였다. 이 시점에서, 상기 반응 혼합물은 슬러리였다. 이어서, 이 반응 혼합물에 3.6시간에 걸쳐 충전물 2를 가했다. 발열이 관찰되었으며, 공급 동안, 상기 반응 혼합물의 온도는 41℃ 내지 58℃로 변했다. 약 1시간 동안 공급하자, 상기 반응 혼합물이 투명해지기 시작했다. 3.3시간을 유지한 후, 상기 반응 혼합물의 산 가는 43.1 mg KOH/g인 것으로 밝혀졌다. 이어서, 52 내지 63℃의 온도 범위에서 상기 반응기에 2.75시간에 걸쳐 충전물 3을 가하고, 이후 이 반응 혼합물을 52℃에서 1.1 시간 동안 유지하였다. 이 반응 혼합물에서 다시 샘플을 취하였으며, 이는 7.8 mg KOH/g의 산 가를 갖는 것으로 밝혀졌다. 이어서, 52℃의 온도에서 충전물 4를 가하고, 이어서 1시간 동안 유지하였다. 이 시점에서, 산 가는 5.1 mg KOH/g 수지인 것으로 결정되었다. 이어서, 이 반응 혼합물을 50 mmHg의 진공에서 반응 온도로 1시간 동안 처리하여, 부틸 아세테이트를 제거하였다. 60 mmHg에서 온도를 75℃로 올리고, 0.3시간 동안 유지하였으며, 이어서 85℃로 올리고, 1시간 동안 유지하였다. 생성 수지는 투명한 점성 유체였고, 77.2%의 측정된 고형분(110℃, 1시간), 가드너-홀트 등급으로 U-의 점도, 6.4 mg KOH/g의 산 가, 326.6 mg KOH/g의 하이드록실 가, 371의 Mw, 329의 Mn, 421의 Mz, 폴리스타이렌 표준물에 대해 겔 투과 크로마토그래피로 측정 시 272의 피크 분자량을 갖는 것으로 밝혀졌다.
실시예 H
하기 기술되는 바와 같은 성분들로부터, 인-함유 아이소시아네이트 작용성 예비중합체를 포함하는 혼화성 아이소시아네이트 성분을 제조하였다.
Figure pct00011
총 398 g의 데스모두르 XP2580을, 교반기, 온도 프로브, 응축기 및 질소 주입관을 구비하고 질소 기체로 블랑켓된 적합한 반응 용기에 넣었다. 이어서, 실시예 G로부터의 수지 총 108 g을 가하고, 이어서 주위 온도에서 15분 동안 혼합하였다. 이어서, 0.04 g의 다이부틸주석 다이라우레이트를 가하고, 이 혼합물을 천천히 50℃로 가열하고, 이어서 80℃로 가열하고, 최종적으로 100℃로 가열하였다. 이 시점에서, 아이소시아네이트 당량을 측정하였으며, 이는 413 g/당량으로 밝혀졌다. 이어서, 이 반응 혼합물을 80℃로 냉각시키고, 이어서 이 반응 혼합물에 121 g의 파이롤 PCF, 556 g의 두라네이트 TLA-100을 가했다. 상기 반응기의 내용물을 냉각시키고, 쏟았다. 최종 물질은, 98%의 측정된 고형분, 266 g/당량의 아이소시아네이트 당량을 갖는 투명한 혼화성 수지였다.
실시예 I
하기 성분들로부터 포스포네이트 다이올을 제조하였다.
Figure pct00012
충전물 1의 성분을, 가열 맨틀, 환류 응축기, 오버헤드 교반기, 온도계 및 N2 주입구를 구비한 적합한 반응기에 충전하였다. 상기 반응기에 N2 블랑켓을 적용하고, 이 혼합물을 0.7시간에 걸쳐 80℃로 가열하였다. 이 시점에서, 상기 반응 혼합물은 슬러리였다. 이어서, 이 반응 혼합물에 2시간에 걸쳐 충전물 2를 가했다. 1시간 동안 공급하자, 상기 반응 혼합물이 투명해졌다. 3시간을 유지한 후, 상기 반응 혼합물의 산 가는 7.6 mg KOH/g인 것으로 밝혀졌다. 이어서, 상기 반응기에 충전물 3을 가하고, 0.75시간 동안 유지하였다. 이어서, 이 반응 혼합물에서 다시 샘플을 취하였으며, 이는 4.7 mg KOH/g의 산 가를 갖는 것으로 밝혀졌다. 이어서, 이 반응 혼합물을 60 mmHg의 진공에서 80℃의 반응 온도로 1시간 동안 처리하여, 부틸 아세테이트를 제거하였다. 60 mmHg에서 온도를 75℃로 올리고, 1.75시간 동안 유지하고, 진공을 해제하고, 플라스크와 내용물을 칭량하였다. 60 mmHg로 진공을 다시 적용하고, 온도를 1시간 동안 90℃로 올렸다. 스트립은, 질량으로 보아 아직 완성되지 않은 것으로 결정되었다. 90℃에서 1시간 동안 진공을 다시 적용하였으며, 이 시점에서 스트립이 완성된 것으로 간주되었다. 생성 수지는 투명한 점성 유체였고, 90.1%의 측정된 고형분(110℃, 1시간), 가드너-홀트 등급으로 Z2-의 점도, 3.1 mg KOH/g의 산 가, 158.6 mg KOH/g의 하이드록실 가, 643의 Mw, 519의 Mn, 769의 Mz, 폴리스타이렌 표준물에 대해 겔 투과 크로마토그래피로 측정 시 668의 피크 분자량을 갖는 것으로 밝혀졌다.
실시예 J
하기 기술되는 성분들로부터, 인-함유 아이소시아네이트 작용성 예비중합체를 포함하는 혼화성 아이소시아네이트 성분을 제조하였다.
Figure pct00013
총 86 g의 아이소포론 다이아이소시아네이트를, 교반기, 온도 프로브, 응축기 및 질소 주입관을 구비하고 질소 기체로 블랑켓된 적합한 반응 용기에 넣었다. 이어서, 실시예 I로부터의 수지 총 130 g을 가하고, 주위 온도에서 15분 동안 혼합하였다. 이어서, 0.02 g의 다이부틸주석 다이라우레이트를 가하고, 이 혼합물을 천천히 50℃로 가열하고, 이어서 80℃로 가열하고, 최종적으로 100℃로 가열하였다. 이 시점에서, 아이소시아네이트 당량을 측정하였으며, 이는 540 g/당량으로 밝혀졌다. 이어서, 이 반응 혼합물을 80℃로 냉각시키고, 이어서 이 반응 혼합물에 124 g의 파이롤 PCF, 943 g의 데스모두르 XP2580을 가했다. 상기 반응기의 내용물을 냉각시키고, 쏟았다. 최종 물질은, 96%의 측정된 고형분, 265 g/당량의 아이소시아네이트 당량을 갖는 투명한 혼화성 수지였다.
실시예 K
하기 기술되는 바와 같은 성분들로부터, 아이소시아네이트 작용성 예비중합체를 포함하는 아이소시아네이트 성분을 제조하였다.
Figure pct00014
총 2264 g의 데스모두르 XP2580을, 교반기, 온도 프로브, 응축기 및 질소 주입관을 구비하고 질소 기체로 블랑켓된 적합한 반응 용기에 넣었다. 452 g의 엑솔리트 OP550 및 279 g의 레바가드 4090N을 가하고, 주위 온도에서 15분 동안 혼합하였다. 이어서, 0.3 g의 다이부틸주석 다이라우레이트를 가하고, 이 혼합물을 천천히 50℃로 가열하고, 이어서 80℃로 가열하고, 최종적으로 100℃로 가열하였다. 이 시점에서, 아이소시아네이트 당량을 측정하였으며, 이는 431 g/당량으로 밝혀졌다. 이어서, 이 반응 혼합물을 80℃로 냉각시키고, 이어서 이 반응 혼합물에 840 g의 파이롤 PCF, 2262 g의 데스모두르 XP2580 및 2262 g의 데스모두르 XP2410을 가했다. 상기 반응기의 내용물을 냉각시키고, 쏟았다. 최종 물질은, 96%의 측정된 고형분, 274 g/당량의 아이소시아네이트 당량을 가졌다.
실시예 1 내지 8
하기와 같은 방식으로, 아이소시아네이트 작용성 "A측" 성분(실시예 B, D, F, H, J 및 K의 인-함유 다이올을 포함하는 예비중합체를 포함하는 물질)과, 인을 함유하지 않는 아민 작용성 "B측" 성분(피피지 인더스트리즈 인코포레이티드로부터 입수가능한 BDL-1724S)을 배합함으로써, 본 발명의 폴리우레아 코팅 조성물을 제조하였다. 상기 A측 성분 및 상기 B측 성분을 별도의 통에 충전하고, 분무 전에, 오븐에서 140℉로 1 내지 3시간 동안 가열하였다. 플라스-팩 인더스트리즈 인코포레이티드(Plas-Pak Industries, Inc.)로부터 입수가능한 정적 혼합 관 도포 장치 내에서 상기 A측 성분들 각각을 상기 B측 성분들 각각에 대해 1:1의 부피 비로 혼합함으로써, 폴리우레아 코팅 조성물을 제조하였다. 이 코팅 조성물을, 칼슘 실리케이트 섬유로 강화되고 오토클레이브로 처리되고 천연 섬유를 함유하는 건축용 시트의 6 인치×18 인치 패널[미국 펜실베니아주 인디아놀라 소재의 테일러드 인더스트리즈(Taylored Industries)로부터 터널 보드(Tunnel Board) Z라는 상품을 구입가능함]에 70 내지 90 mil의 필름 두께로 분무함으로써 적용하였다. 장갑을 낀 손으로 상기 패널을 주기적으로 만지고 장갑이 더이상 코팅에 달라붙지 않는 때를 무점성인 것으로 판단함으로써, 이 코팅에 대한 무점성 시간을 결정하였다. 모든 경우, 상기 코팅은 무점성이 2분 미만이었다. 아민에 대한 아이소시아네이트의 당량 비는 1.0 내지 1.1 범위 이내였다. 또한, 2개의 비교 실시예(실시예 7 및 8)를 상기 기술된 방식에 적용하였다. 이들 비교 실시예에서, 아이소시아네이트 "A측" 성분은 CAT-128(피피지 인더스트리즈 인코포레이티드로부터 입수가능)이었으며, 이는 인-함유 다이올을 함유하지 않는다. 실시예 8에서, "B측" 성분은 또한, BDL-1724과 파이롤 PCF의 95:5 블렌드였다.
상기 기술된 바와 같이 제조된 폴리우레아 코팅으로 ASTM E 162-02에 따라 난연성을 시험하였다. 이 시험 방법에서, 시험할 코팅된 기재를 복사열 공급원 근처에 두며, 이때 기재의 상부는 상기 복사열 공급원으로부터 30°의 각도로 1과 3/4 인치만큼 떨어져 있다. 상기 코팅을 점화시키기 위해, 상기 코팅된 기재의 상부에 파일롯 화염을 접촉시켰다. 상기 코팅된 기재로부터 떨어지는 화염의 거리를 시간에 따라 모니터링하였다. 또한, 연소되는 코팅 위쪽의 배기통(exhaust stack)의 온도를 모니터링하였다. 화염 확산 인자(Fs) 및 열 발생 인자(Q)로부터 "화염 확산 지수(flame spread index)"(Is)를 계산하였다. 대부분의 실시예에서(모두는 아님), 상기 시험을 2회 또는 3회 수행하였다. 하기 표 1은 이 시험의 결과를 나타낸다.
[표 1]
Figure pct00015
실시예 1 내지 5는, 인-함유 다이올을 포함하는 아이소시아네이트 작용성 예비중합체를 포함하는 아이소시아네이트 성분을 포함하는 폴리우레아 코팅 조성물이, 인-함유 다이올로 제조되지 않은 아이소시아네이트 성분을 포함하는 코팅 조성물(실시예 6 및 7)에 비해, 탁월한 난연성을 가짐을 예시한다. 실시예 7은 또한, 예비중합체의 아이소시아네이트 성분 중에 인-함유 다이올을 갖지 않는 비-반응성 인-함유 난연재가, 아이소시아네이트 성분 중에 인-함유 난연재 및 인-함유 다이올을 모두 갖는 조성물과 같은 정도의 난연성을 나타내지 못함을 보여준다.

Claims (37)

  1. (a) 아이소시아네이트를 포함하는 제 1 성분으로서, 상기 아이소시아네이트가, 인-함유 폴리올을 포함하는 물질과 아이소시아네이트를 포함하는 반응 혼합물로부터 형성된 아이소시아네이트 작용성 예비중합체를 포함하는, 제 1 성분, 및
    (b) 아민을 포함하는 제 2 성분
    을 포함하는 반응 혼합물로부터 형성된 폴리우레아를 포함하는 코팅 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 물질이 난연재인, 코팅 조성물.
  3. 제 1 항에 있어서,
    아민 기의 당량에 대한 아이소시아네이트 기의 당량의 비가 1보다 크고, 상기 아이소시아네이트 및 상기 아민을 1:1의 부피 혼합 비로 기재에 적용할 수 있는, 코팅 조성물.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 인-함유 폴리올이 폴리포스페이트 다이올, 포스파이트 다이올 및/또는 이들의 블렌드를 포함하는, 코팅 조성물.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 성분이 추가로 비-예비중합체 아이소시아네이트를 포함하는, 코팅 조성물.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 반응 혼합물이 추가로, 폴리올, 폴리티올 및/또는 폴리아민 중 하나 이상을 포함하는, 코팅 조성물.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 폴리올이 부탄다이올, 폴리테트라메틸렌 에터 글리콜 또는 이들의 혼합물을 포함하는, 코팅 조성물.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 성분, 상기 제 2 성분 또는 이 둘 모두에 첨가된 난연재를 추가로 포함하는, 코팅 조성물.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 난연재가, 할로겐화된 포스페이트, 무-할로겐 포스페이트, 트리스(2-클로로프로필) 포스페이트, 트리스(2,3-다이브로모프로필) 포스페이트, 트리스(1,3-다이클로로프로필) 포스페이트, 다이암모늄 포스페이트, 분말 또는 발연(fumed) 실리카, 층상 실리케이트, 알루미늄 하이드록사이드, 브롬화된 난연제, 할로겐화된 방향족 화합물, 안티몬 옥사이드, 알루미나 삼수화물, 금속 보레이트, 아연 보레이트, 바륨 메타보레이트 오수화물, 포스페이트 에스터, 폴리비닐 클로라이드, 멜라민 시아누레이트, 멜라민 포스페이트, 폴리멜라민 포스페이트, 멜라민 파이로포스페이트, 폴리멜라민 파이로포스페이트, 멜라민 보레이트, 다른 멜라민 유도체 및 이들의 조합을 포함하는, 코팅 조성물.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 난연재가 흑연을 포함하는, 코팅 조성물.
  11. 제 1 항에 있어서,
    하이드록실 기의 당량에 대한 아이소시아네이트 기의 당량의 비가 1보다 큰, 코팅 조성물.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 인-함유 폴리올이, 출발 인-함유 폴리올과 에폭시 작용성 화합물의 반응 생성물인, 코팅 조성물.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 에폭시 작용성 화합물이, 에틸렌 옥사이드, 프로필렌 옥사이드, 1,2-에폭시부탄, 부틸 글리시딜 에터, 네오데칸산 글리시딜 에스터 또는 이들의 조합을 포함하는, 코팅 조성물.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 인-함유 폴리올이, 인-함유 산, 에폭시 작용성 화합물, 및 임의적으로, 출발 인-함유 폴리올의 반응 생성물인, 코팅 조성물.
  15. (a) (i) 아이소시아네이트를 포함하는 제 1 성분으로서, 상기 아이소시아네이트가, 인-함유 폴리올을 포함하는 물질과 아이소시아네이트를 포함하는 반응 혼합물로부터 형성된 아이소시아네이트 작용성 예비중합체를 포함하는, 제 1 성분, 및
    (ii) 아민을 포함하는 제 2 성분
    을 포함하는 반응 혼합물로부터 형성된 폴리우레아, 및
    (b) 폴리우레탄
    을 포함하는 코팅 조성물.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 물질이 난연재인, 코팅 조성물.
  17. 제 15 항에 있어서,
    아민 기의 당량에 대한 아이소이아네이트 기의 당량의 비가 1보다 크고, 상기 아이소시아네이트 및 상기 아민을 1:1의 부피 혼합 비로 기재에 적용할 수 있는, 코팅 조성물.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 폴리우레탄이 동일 반응계에서 형성되는, 코팅 조성물.
  19. 제 15 항에 있어서,
    상기 폴리우레탄이 상기 제 1 성분, 상기 제 2 성분 또는 이 둘 모두에 첨가된, 코팅 조성물.
  20. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 1 성분, 상기 제 2 성분 또는 이 둘 모두에 첨가된 난연재를 추가로 포함하는, 코팅 조성물.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 난연재가 흑연을 포함하는, 코팅 조성물.
  22. 제 15 항에 있어서,
    상기 인-함유 폴리올이, 출발 인-함유 폴리올과 에폭시 작용성 화합물의 반응 생성물인, 코팅 조성물.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 에폭시 작용성 화합물이 에틸렌 옥사이드, 프로필렌 옥사이드, 1,2-에폭시부탄, 부틸 글리시딜 에터, 네오데칸산 글리시딜 에스터, 또는 이들의 혼합물을 포함하는, 코팅 조성물.
  24. 제 15 항에 있어서,
    상기 인-함유 폴리올이, 인-함유 산, 에폭시 작용성 화합물, 및 임의적으로, 출발 인-함유 폴리올의 반응 생성물인, 코팅 조성물.
  25. 기재,
    상기 기재의 적어도 일부 위에 적용되는 제 1 조성물로부터 침착된 제 1 층, 및
    상기 제 1 층의 적어도 일부 위에 적용되는 제 2 조성물로부터 침착된 제 2 층
    을 포함하는 코팅된 물품으로서,
    상기 제 1 조성물 및 상기 제 2 조성물 중 적어도 하나가 제 1 항에 따른 코팅 조성물을 포함하는, 코팅된 물품.
  26. 기재,
    상기 기재의 적어도 일부 위에 적용되는 제 1 조성물로부터 침착된 제 1 층, 및
    상기 제 1 층의 적어도 일부 위에 적용되는 제 2 조성물로부터 침착된 제 2 층
    을 포함하는 코팅된 물품으로서,
    상기 제 1 조성물 및 상기 제 2 조성물 중 적어도 하나가 제 15 항에 따른 코팅 조성물을 포함하는, 코팅된 물품.
  27. 기재, 및
    상기 기재의 적어도 일부 상에 침착되는, 제 1 항에 따른 코팅 조성물로 형성된 코팅층
    을 포함하는 코팅된 물품.
  28. 기재, 및
    상기 기재의 적어도 일부 상에 침착되는, 제 15 항에 따른 코팅 조성물로 형성된 코팅층
    을 포함하는 코팅된 물품.
  29. 제 27 항에 있어서,
    제 2 층 형성을 위해 상기 코팅층 위에 적용된 제 1 항에 따른 코팅 조성물을 포함하는 제 2 층을 추가로 포함하되, 상기 제 2 층이 상기 코팅층의 표면 텍스쳐보다 큰 표면 텍스쳐를 갖는, 코팅된 물품.
  30. 제 28 항에 있어서,
    제 2 층 형성을 위해 상기 코팅층 위에 적용된 제 15 항에 따른 코팅 조성물을 포함하는 제 2 층을 추가로 포함하되, 상기 제 2 층이 상기 코팅층의 표면 텍스쳐보다 큰 표면 텍스쳐를 갖는, 코팅된 물품.
  31. 기재를 제공하는 단계; 및
    제 1 조성물로부터 침착되는 제 1 층을 적용하고, 상기 제 1 층의 적어도 일부 위에 제 2 조성물로부터 침착되는 제 2 층을 적용하는 단계
    를 포함하되, 상기 제 1 조성물 및 상기 제 2 조성물 중 적어도 하나가 제 1 항에 따른 코팅 조성물을 포함하는, 코팅된 물품을 형성하는 방법.
  32. 기재를 제공하는 단계; 및
    제 1 조성물로부터 침착되는 제 1 층을 적용하고, 상기 제 1 층의 적어도 일부 위에 제 2 조성물로부터 침착되는 제 2 층을 적용하는 단계
    를 포함하되, 상기 제 1 조성물 및 상기 제 2 조성물 중 적어도 하나가 제 15 항에 따른 코팅 조성물을 포함하는, 코팅된 물품을 형성하는 방법.
  33. (a) 아이소시아네이트 작용성 예비중합체 및 비-예비중합체 아이소시아네이트를 포함하는 제 1 성분으로서, 상기 아이소시아네이트 작용성 예비중합체가 상기 비-예비중합체 아이소시아네이트와 실질적으로 혼화성이고, 인-함유 폴리올을 포함하는 물질과 아이소시아네이트를 포함하는 반응 혼합물로부터 형성되는, 제 1 성분, 및
    (b) 아민을 포함하는 제 2 성분
    을 포함하는 반응 혼합물로부터 형성된 폴리우레아를 포함하는 코팅 조성물.
  34. 제 33 항에 있어서,
    상기 제 1 성분, 상기 제 2 성분 또는 이 둘 모두에 첨가된 난연재를 추가로 포함하는, 코팅 조성물.
  35. 제 33 항에 있어서,
    상기 인-함유 폴리올이, 출발 인-함유 폴리올과 에폭시 작용성 화합물의 반응 생성물인, 코팅 조성물.
  36. 제 35 항에 있어서,
    상기 에폭시 작용성 화합물이 에틸렌 옥사이드, 프로필렌 옥사이드, 1,2-에폭시부탄, 부틸 글리시딜 에터, 네오데칸산 글리시딜 에스터 또는 이들의 조합을 포함하는, 코팅 조성물.
  37. 제 33 항에 있어서,
    상기 인-함유 폴리올이, 인-함유 산, 에폭시 작용성 화합물, 및 임의적으로, 출발 인-함유 폴리올의 반응 생성물인, 코팅 조성물.
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