KR20120120908A - Moisture curable antifouling coating compositions - Google Patents

Moisture curable antifouling coating compositions Download PDF

Info

Publication number
KR20120120908A
KR20120120908A KR1020120042567A KR20120042567A KR20120120908A KR 20120120908 A KR20120120908 A KR 20120120908A KR 1020120042567 A KR1020120042567 A KR 1020120042567A KR 20120042567 A KR20120042567 A KR 20120042567A KR 20120120908 A KR20120120908 A KR 20120120908A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
group
composition
silane
coating
polybutadiene
Prior art date
Application number
KR1020120042567A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
얀 황
제랄드 밴데잔데
홍유 첸
장, (에이디에이) 유
3세 존 로퍼
크리스토퍼 터커
Original Assignee
롬 앤드 하아스 컴패니
다우 글로벌 테크놀로지스 엘엘씨
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 롬 앤드 하아스 컴패니, 다우 글로벌 테크놀로지스 엘엘씨 filed Critical 롬 앤드 하아스 컴패니
Priority to KR1020120042567A priority Critical patent/KR20120120908A/en
Publication of KR20120120908A publication Critical patent/KR20120120908A/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05DPROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D5/00Processes for applying liquids or other fluent materials to surfaces to obtain special surface effects, finishes or structures
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D109/00Coating compositions based on homopolymers or copolymers of conjugated diene hydrocarbons
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D127/00Coating compositions based on homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D127/02Coating compositions based on homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Coating compositions based on derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C09D127/12Coating compositions based on homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Coating compositions based on derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment containing fluorine atoms
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D5/00Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
    • C09D5/16Antifouling paints; Underwater paints
    • C09D5/1681Antifouling coatings characterised by surface structure, e.g. for roughness effect giving superhydrophobic coatings or Lotus effect

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Paints Or Removers (AREA)

Abstract

PURPOSE: A water-curable anti-fouling coating composition is provided to be moderate to be used in anti-staining coating and to provide low surface energy and improved mechanical performance. CONSTITUTION: A water-curable anti-fouling coating composition comprises 50-95 weight% of at least one silane-terminated polybutadiene-based polymer or silane-terminated polyol-based polymer, and 5-50 weight% of at least one fluoro/fluoroalkoxy-functionalized silane. The composition can form a surface of which water contact angle is larger than 101°. A coating method of a substrate comprises: a step of preparing the composition; and a step of applying the composition to a substrate and initiating a curing of the composition by exposing the same under moisture.

Description

수분 경화성 항오손 코팅 조성물 {Moisture curable antifouling coating compositions}Moisture curable antifouling coating compositions

본 발명은, 개선된 기계적 강도 및 우수한 오염 방출 특성을 갖는 폴리부타디엔-규소 유기-무기 하이브리드 네트워크를 형성할 수 있는 수분 경화성 조성물에 관한 것이다. 이러한 코팅 조성물은 오염방지 코팅 분야에 적용이 용이하다. The present invention relates to a moisture curable composition capable of forming a polybutadiene-silicon organic-inorganic hybrid network having improved mechanical strength and good fouling release properties. Such coating compositions are easy to apply in the field of antifouling coatings.

생물오염(biofouling)은 물에 잠긴 해양 선박 표면의 세균, 조류(algae) 또는 따개비(barnacle)와 같이 살아 있는 유기체가 축적된 것이다. 오염 방출 코팅은 비점착성(non-stick), 오염 방출 코팅 표면을 이루기 위해 개발되어 왔다. 경질의 가교결합 실리카 네트워크를 형성할 수 있는 실리카겔계 무기 코팅은 소수성이 좋으며 향상된 기계적 강도를 갖는다. 낮은 습윤성 및 낮은 임계 표면장력은 개선된 오염방지 또는 오염 방출 특성, 예를 들어 감소된 파래 유주자의 정착(ulva zoospore settlement), 개선된 유주자 제거, 개선된 파래 바이오매스(biomass) 제거, 및 개선된 발라누스 암피트리테(Balanus amphitrite)의 어린 따개비 방출 능력을 갖는 코팅이 가능하게 한다. Biofouling is the accumulation of living organisms such as bacteria, algae or barnacles on the surface of a submerged marine vessel. Decontamination coatings have been developed to achieve non-stick, decontamination coating surfaces. Silica gel-based inorganic coatings capable of forming rigid crosslinked silica networks have good hydrophobicity and have improved mechanical strength. Low wettability and low critical surface tension may result in improved antifouling or fouling release properties such as reduced ulva zoospore settlement, improved drift removal, improved grad biomass removal, and improved Balanus amphitrite enables coating with the young barnacle release ability.

폴리디메틸실록산(polymethylsiloxane; PDMS)계 실리콘 고무 오염 방출 코팅이, 이들의 고유한 특성, 예를 들어, 낮은 표면 에너지, 낮은 탄성율(elastic modulus), 높은 열 산화 안정성(thermal oxidative stability), UV 내성 및 무독성으로 인해 오늘날 널리 사용된다. 그러나 PDMS는 너무 부드럽고, 코팅이 기계적으로 약하여 널리 적용되는데 한계가 있다. 실리콘 고무에 기반한 오염 방지 코팅은 실리콘 성분이 쉽게 떨어져 나가므로 자주 재적용해 주어야 하는데, 이는 매우 번거롭고, 비용 및 시간이 많이 든다. 우수한 오염 방출 능력 및 기계적 강도 모두를 보유하는 코팅이 대안으로서 바람직하다. Polydimethylsiloxane (PDMS) based silicone rubber fouling release coatings have their unique properties such as low surface energy, low elastic modulus, high thermal oxidative stability, UV resistance and It is widely used today because of its non-toxicity. However, PDMS is too soft and the coating is mechanically weak, which limits its widespread application. Anti-fouling coatings based on silicone rubber require frequent reapplication because the silicone component is easily released, which is very cumbersome, costly and time consuming. Coatings having both good fouling release capability and mechanical strength are preferred as an alternative.

오염 방출 코팅에 있어서 PDMS와 배합되는 폴리우레탄은 뚜렷한 기계적 강도, 탄성도, 내점착성(adhesion resistance) 및 내부식성(abrasion resistance)을 갖는다. 미국 특허 번호 6,313,335 B1은 오염 방출 코팅용 열경화성 PU-PDMS 분산물(dispersion)에 대해 설명한다. 제안된 코팅은 (A) 폴리올; (B) 폴리이소시아네이트; (C) 폴리이소시아네이트와 반응할 수 있는 관능기를 갖는 폴리오가노실록산을 포함하는 혼합물을 반응시켜 제조한다. 그 결과로 생긴 코팅 필름은 개선된 기계적 특성 및 오염 방출 특성을 나타낸다. 그러나, 폴리우레탄-PDMS 코팅은, 폴리올 및 하이드록시 또는 아미노 관능화된 폴리오가노실록산(polyorganosiloxane) 패키지와 또 다른 폴리이소시아네이트 패키지로 구성된 2 패키지형 열경화성 시스템이다. 이러한 2 패키지형 시스템 및 열-경화 공정은, 특히 열-처리하기 어려운 넓은 표면에 적용하기가 불편하다. PDMS 원료 물질은 상대적으로 비싸다. Polyurethanes blended with PDMS in foul release coatings have distinct mechanical strength, elasticity, adhesion resistance and abrasion resistance. US Pat. No. 6,313,335 B1 describes thermosetting PU-PDMS dispersions for fouling release coatings. The proposed coatings include (A) polyols; (B) polyisocyanate; (C) prepared by reacting a mixture comprising a polyorganosiloxane having functional groups capable of reacting with polyisocyanates. The resulting coating film exhibits improved mechanical and fouling release properties. However, polyurethane-PDMS coatings are two-package thermosetting systems consisting of polyols and hydroxy or amino functionalized polyorganosiloxane packages and another polyisocyanate package. Such two-package systems and heat-curing processes are inconvenient to apply to large surfaces that are particularly difficult to heat-treat. PDMS raw materials are relatively expensive.

그러므로, 원료 물질 비용을 줄이고 실제 적용이 용이하며, 바람직하게는 더 우수한 내구성을 갖고 수분 경화와 같이 쉬운 가교 결합 공정이 가능한, 신규 단일 패키지형 코팅 조성물이 요구된다. Therefore, there is a need for novel single packaged coating compositions that reduce raw material costs and are easy to apply in practice, and preferably have better durability and allow for easy crosslinking processes such as moisture curing.

본 발명에 의해 다루어진 문제는, 실온 하의 수분 조건에서 자가-가교결합되어 유기-무기 하이브리드 네트워크를 형성할 수 있고, 개선된 기계적 내구성 및 우수한 오염 방출 능력을 가지며, 단일 패키지형 해양 선박 도료로 적용하기에 적절한 신규의 오염 방출 조성물을 찾는 것이다. The problem addressed by the present invention is that it can self-crosslink under moisture conditions at room temperature to form an organic-inorganic hybrid network, have improved mechanical durability and excellent pollution release capability, and are applied as a single packaged marine marine paint It is to find a novel fouling release composition suitable for the following.

본 발명은, 조성물의 건조 중량 기준으로 50 내지 95 중량 퍼센트의 적어도 하나의 실란 종결 폴리부타디엔계 폴리머 또는 실란 종결 폴리올계 폴리머 및 5 내지 50 중량 퍼센트의 화학식 R1 nSi(OR2)4-n을 갖는, 적어도 하나의 플루오로/플루오로알콕시-관능화된 실란을 포함하는 단일 패키지형 수분 경화성 조성물을 목적으로 하는데, 여기에서 R1은 1-18개의 탄소 원자를 갖는, 플루오린화된 선형, 가지형 또는 사이클릭 및 모노- 또는 올리고-알킬 그룹이고, R2는 알킬그룹이며 (OR2)는 가수분해성 그룹이고, n은 1 내지 2인 정수이며; 여기에서 실란 종결 폴리부타디엔계 폴리머는, (a) 주 사슬 내 또는 폴리부타디엔계 폴리머 백본(backbone)의 두 말단 중 적어도 하나에 또는 폴리부타디엔계 폴리머의 측쇄에 존재하고, 하이드록실, 아미노, 이소시아네이트, 에폭시, 무수 말레산(maleic anhydride), 티올 및 아크릴 에스테르 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 가수분해되지 않는 유기성 X 그룹을 갖는 폴리부타디엔계 폴리머, 및 (b) 유기실란 (RO)nSi[(CH2)mY]4-n의 반응 산물이고, 여기에서 Y 그룹은 X 그룹과 반응할 수 있으며 하이드록실, 아미노, 이소시아네이트, 에폭시, 무수 말레산, 티올, 아크릴 에스테르 및 비닐 그룹으로부터 선택되며, 여기에서 R 그룹은 축합반응에 참가할 수 있는 가수분해 가능한 그룹이고, n은 1 내지 3인 정수이며, m은 0 내지 60인 정수이며; 여기에서, 수분 경화된 후, 조성물은 물 접촉 각이 101˚보다 큰 표면을 형성한다. The present invention relates to 50 to 95 weight percent of at least one silane terminated polybutadiene based polymer or silane terminated polyol based polymer and 5 to 50 weight percent of the formula R 1 n Si (OR 2 ) 4-n based on the dry weight of the composition. For a single packaged moisture curable composition comprising at least one fluoro / fluoroalkoxy-functionalized silane having R 1 , wherein R 1 has 1-18 carbon atoms, A branched or cyclic and mono- or oligo-alkyl group, R 2 is an alkyl group (OR 2 ) is a hydrolyzable group, n is an integer of 1 to 2; Wherein the silane terminated polybutadiene-based polymer is (a) present in the main chain or at least one of the two ends of the polybutadiene-based polymer backbone or in the side chain of the polybutadiene-based polymer, Polybutadiene-based polymers having at least one non-hydrolyzable organic X group selected from epoxy, maleic anhydride, thiol and acrylic ester groups, and (b) organosilanes (RO) n Si [(CH 2 ) m Y] 4-n , wherein the Y group is capable of reacting with the X group and is selected from hydroxyl, amino, isocyanate, epoxy, maleic anhydride, thiol, acrylic ester and vinyl group R group is a hydrolyzable group which can participate in condensation reaction, n is an integer of 1 to 3, m is an integer of 0 to 60; Here, after moisture curing, the composition forms a surface whose water contact angle is greater than 101 °.

본 발명은 실란 그룹을, 통상의 폴리오가노실록산 시스템과 다른 폴리부타디엔 시스템에 도입한 후, 가수 분해 및 공동-축합에 의해 Si-O-Si 결합을 생성하여, 해당 기술 분야에서 설명된 유기-유기 하이브리드 네트워크와는 다른, 유기-무기 하이브리드 네트워크를 형성함으로써 수분 경화성 조성물을 얻었다. 이러한 네트워크를 갖는 코팅 필름은 낮은 표면 에너지 및 우수한 기계적 특성을 보유한다. The present invention introduces a silane group into a polybutadiene system different from a conventional polyorganosiloxane system, and then generates Si-O-Si bonds by hydrolysis and co-condensation to produce the organic-organic compounds described in the art. A moisture curable composition was obtained by forming an organic-inorganic hybrid network different from the hybrid network. Coating films with such networks have low surface energy and good mechanical properties.

수분 경화성 조성물은 적어도 하나의 실란 종결 폴리부타디엔계 폴리머를 포함한다. 본 원에서 용어 "폴리부타디엔계 폴리머"는 폴리머 단위가 대부분 부타디엔인 수지를 의미한다. The moisture curable composition comprises at least one silane terminated polybutadiene-based polymer. As used herein, the term "polybutadiene-based polymer" means a resin in which the polymer unit is mostly butadiene.

실란-종결 폴리부타디엔계 폴리머는, 하나 이상의 관능기 X 그룹을 갖는 폴리부타디엔과 (RO)nSi[(CH2)mY]4-n의 화합물의 반응 산물일 수 있다; 여기에서 n은 1 내지 3인 정수이며, m은 0 내지 60인 정수이고, 여기에서 X는, 예를 들어, 하이드록실, 아미노, 이소시아네이트, 에폭시, 무수 말레산, 티올, 아크릴 에스테르 그룹 등과 같은 반응성 관능기이고; 여기에서 Y는 실란-종결 폴리머를 형성하기 위하여 X 그룹과 반응할 수 있는 반응성 관능기를 의미한다. 적절한 Y 그룹은, 예를 들어, 하이드록실, 아미노, 이소시아네이트, 에폭시, 무수 말레산, 티올, 아크릴 에스테르 및 비닐 그룹을 포함한다. 반응성 X 그룹은 폴리부타디엔 백본의 양 말단 또는 측쇄 또는 폴리부타디엔 폴리머의 주 사슬에 존재할 수 있다. The silane-terminated polybutadiene-based polymer may be a reaction product of a polybutadiene having at least one functional group X group and a compound of (RO) n Si [(CH 2 ) m Y] 4-n ; Where n is an integer from 1 to 3, m is an integer from 0 to 60, where X is, for example, reactive such as hydroxyl, amino, isocyanate, epoxy, maleic anhydride, thiol, acrylic ester group, or the like. Functional group; Y here means a reactive functional group capable of reacting with the X group to form a silane-terminated polymer. Suitable Y groups include, for example, hydroxyl, amino, isocyanate, epoxy, maleic anhydride, thiols, acrylic esters and vinyl groups. The reactive X group can be present at both ends of the polybutadiene backbone or at the main chain of the polybutadiene polymer.

하나의 구체예에서, X는 하이드록실 그룹(들)이고 Y는 이소시아네이트 그룹이다. 그러므로, 형성된 실란-종결 폴리부타디엔의 백본은 하나 이상의 우레탄 결합을 포함한다. In one embodiment, X is hydroxyl group (s) and Y is isocyanate group. Therefore, the backbone of the silane-terminated polybutadiene formed contains one or more urethane bonds.

또 다른 구체예에서, X는 이소시아네이트 그룹(들)이고 Y는 아미노 그룹이다. 그러므로, 형성된 실란-종결 폴리부타디엔의 백본은 하나 이상의 우레아 결합을 포함한다. In another embodiment, X is an isocyanate group (s) and Y is an amino group. Therefore, the backbone of the silane-terminated polybutadiene formed contains one or more urea bonds.

또 다른 구체예에서, X는 에폭시 그룹(들)이고 Y는 아미노 그룹이다. 그러므로, 형성된 실란-종결 폴리부타디엔의 백본은 하나 이상의 에폭시 결합을 포함한다. In another embodiment, X is an epoxy group (s) and Y is an amino group. Therefore, the backbone of the silane-terminated polybutadiene formed contains one or more epoxy bonds.

적절한 이소시아네이트가 관능화된 실란은, 예를 들어, 이소시아나토프로필 트리에톡시실란, 이소시아나토프로필 트리메톡시실란, 이소시아나토메틸 메틸디에톡시실란, 이소시아나토메틸 메틸디메톡시실란 및 이의 조합을 포함한다. Suitable isocyanate functionalized silanes are, for example, isocyanatopropyl triethoxysilane, isocyanatopropyl trimethoxysilane, isocyanatomethyl methyldiethoxysilane, isocyanatomethyl methyldimethoxysilane and its Combinations.

수분 경화성 조성물의 실란 종결 폴리부타디엔계 폴리머 함량은, 조성물의 건조 중량을 기준으로 50 내지 95 중량 퍼센트, 바람직하게는 80 내지 95 중량 퍼센트, 더 바람직하게는 80 내지 90 중량 퍼센트이다. The silane terminated polybutadiene-based polymer content of the moisture curable composition is 50 to 95 weight percent, preferably 80 to 95 weight percent, more preferably 80 to 90 weight percent, based on the dry weight of the composition.

수분 경화성 조성물은, 조성물의 건조 중량을 기준으로 5 내지 50 중량 퍼센트, 바람직하게는 5 내지 20 중량 퍼센트, 더 바람직하게는 10 내지 20 중량 퍼센트의 적어도 하나의 플루오로/플루오로알콕시-관능화된 실란을 포함한다. 플루오로알콕시-관능화된 실란은, 예를 들어, 화학식 R1 nSi(OR2)4-n을 가질 수 있는데, 여기에서, R1은 플루오린화된 선형, 가지형 또는 사이클릭 및 모노- 또는 1-18개의 탄소 원자를 갖는 올리고-알킬 그룹이고, R2는 알킬 그룹이며 (OR2)는 가수분해 그룹이다. 적절한 폴리실록산은, 예를 들어, 폴리디메틸실록산, 폴리디에틸실록산, 및 이의 조합을 포함한다. The moisture curable composition comprises 5 to 50 weight percent, preferably 5 to 20 weight percent, more preferably 10 to 20 weight percent of at least one fluoro / fluoroalkoxy-functionalized based on the dry weight of the composition Contains silanes. The fluoroalkoxy-functionalized silanes can have, for example, the formula R 1 n Si (OR 2 ) 4-n , wherein R 1 is fluorinated linear, branched or cyclic and mono- Or an oligo-alkyl group having 1-18 carbon atoms, R 2 is an alkyl group and (OR 2 ) is a hydrolytic group. Suitable polysiloxanes include, for example, polydimethylsiloxane, polydiethylsiloxane, and combinations thereof.

해당 기술 분야에서 본 발명의 플루오로/플루오로알콕시-관능화된 실란은 항오손 코팅 조성물의 성분으로 잘 알려져 있다. Fluoro / fluoroalkoxy-functionalized silanes of the present invention are well known in the art as components of antifouling coating compositions.

나아가 수분 경화성 조성물은, 앞서 언급한 플루오로알콕시-관능화된 실란 외에도, 적어도 하나의 알콕시실란 첨가제를 조성물의 건조 중량을 기준으로 50 중량 퍼센트까지, 바람직하게는 30 중량 퍼센트까지, 더 바람직하게는 10 중량 퍼센트까지 포함한다. 조성물에 도입된 알콕시실란은, 알콕시실란의 가수분해 그룹으로 인해 실온에서의 수분 경화 과정에서 기능할 수 있다. 본 원에서 사용된 알콕시실란은 하기 일반 식을 포함한다;The moisture curable composition furthermore comprises, in addition to the aforementioned fluoroalkoxy-functionalized silanes, at least one alkoxysilane additive up to 50 weight percent, preferably up to 30 weight percent, more preferably based on the dry weight of the composition. Up to 10 weight percent. The alkoxysilanes introduced into the composition can function in the course of moisture curing at room temperature due to the hydrolyzable groups of the alkoxysilanes. Alkoxysilanes used herein include the following general formula;

R1Si(OR2)4-m 또는 Si(OR2)4 R 1 Si (OR 2 ) 4-m or Si (OR 2 ) 4

여기에서, R1은 독립적으로 C1-C18 알킬 및/또는 C6-C20 아릴 사슬이고, R2는 C1-C3 알킬 사슬이며 (OR2)는, 예를 들어, 헥사데실트리메톡시실란, 옥틸트리에톡시실란, 프로필트리에톡시실란 또는 테트라에톡시실란(TEOS)과 같은 가수분해 그룹이다. Wherein R 1 is independently a C 1 -C 18 alkyl and / or C 6 -C 20 aryl chain, R 2 is a C 1 -C 3 alkyl chain and (OR 2 ) is, for example, hexadecyltri Hydrolyzable groups such as methoxysilane, octyltriethoxysilane, propyltriethoxysilane or tetraethoxysilane (TEOS).

바람직하게는, 실란 종결 폴리부타디엔계 폴리머는 500 내지 200,000, 더 바람직하게는 1,000 내지 50,000 범위의 수 평균 분자량을 갖는다. Preferably, the silane terminated polybutadiene-based polymer has a number average molecular weight in the range of 500 to 200,000, more preferably 1,000 to 50,000.

본 발명의 하나의 바람직한 구체예에서, 수분 경화성 조성물은, 조성물의 건조 중량을 기준으로 50 내지 95 중량 퍼센트의 적어도 하나의 실란 종결 폴리부타디엔계 폴리머 또는 실란 종결 폴리올계 폴리머 및, 5 내지 50 중량 퍼센트의 적어도 하나의 플루오로/플루오로알콕시-관능화된 실란을 포함한다. In one preferred embodiment of the invention, the moisture curable composition comprises 50 to 95 weight percent of at least one silane terminated polybutadiene polymer or silane terminated polyol based polymer and 5 to 50 weight percent based on the dry weight of the composition. At least one fluoro / fluoroalkoxy-functionalized silane of.

수분 경화성 조성물에서 성분들의 퍼센트 합은 100퍼센트이다. 코폴리머에서 특정 성분의 증가가 있는 경우, 기타 성분들의 퍼센트는 이들의 상한을 낮춤으로써 줄일 수 있다. The percentage sum of the components in the moisture curable composition is 100 percent. If there is an increase in certain components in the copolymer, the percentage of other components can be reduced by lowering their upper limit.

범위에 있어서 용어 "까지"는 0보다 크고, 범위의 한도를 포함하여 범위의 한도까지에 이르는 모든 양을 의미한다. The term "up to" in the range means all quantities greater than zero and up to and including the limit of the range.

본 발명의 수분 경화성 조성물에는 실질적으로 물이 존재하지 않는다. 본 원에서 "실질적으로 물이 존재하지 않음"은 조성물에 함유된 물이 그 조성물의 수분 경화 공정을 개시하기에 충분하지 않은 것을 말한다. The water curable composition of the present invention is substantially free of water. “Substantially free of water” herein refers to that the water contained in the composition is not sufficient to initiate the moisture curing process of the composition.

또한, 본 발명은 상기 수분 경화성 조성물을 포함하는 항오손 코팅 조성물을 제공한다. 상기 코팅 조성물은 소수성 오염 방출 표면을 형성하기 위하여 해당 기술 분야에서 통상적으로 사용되는 소수성 제제를 추가로 포함할 수 있다. 적절한 소수성 제제는, 예를 들어, 실록산, 실란, 실리콘, 폴리디메틸실록산(PDMS)과 같은 Si-계 소수성 제제; 플루오로실란, 플루오로알킬 실란, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리트리플루오로에틸렌, 폴리비닐플루오라이드, 또는 관능성 플루오로알킬 화합물과 같은 플루오로-계 소수성 제제; 및 반응성 왁스, 폴리에틸렌, 또는 폴리프로필렌과 같은 하이드로카본 소수성 제제를 포함한다. 발명자들은 적절히 농축된 형태의 기타 첨가제가 기계적 강도 또는 내구성과 같은 기타 특성을 실질적으로 희생시키지 않고 항오손 코팅 조성물에 결합될 수 있다고 믿는다. 적용 요건에 따라 코팅 조성물은 염색제, 색소, 항산화제, UV 안정제, 살생물제, 증점제(thickener) 또는 점도 향상제를 포함하는 첨가제를 일반적으로 사용되는 함량으로 추가로 포함할 수 있다. The present invention also provides an antifouling coating composition comprising the moisture curable composition. The coating composition may further comprise a hydrophobic agent commonly used in the art to form a hydrophobic fouling release surface. Suitable hydrophobic agents include, for example, Si-based hydrophobic agents such as siloxanes, silanes, silicones, polydimethylsiloxanes (PDMS); Fluoro-based hydrophobic agents such as fluorosilanes, fluoroalkyl silanes, polytetrafluoroethylene, polytrifluoroethylene, polyvinyl fluoride, or functional fluoroalkyl compounds; And hydrocarbon hydrophobic agents such as reactive waxes, polyethylenes, or polypropylenes. The inventors believe that other additives in suitably concentrated form can be incorporated into the antifouling coating composition without substantially sacrificing other properties such as mechanical strength or durability. Depending on the application requirements, the coating composition may further comprise additives, including dyes, pigments, antioxidants, UV stabilizers, biocides, thickeners or viscosity enhancers in the amounts generally used.

바람직한 하나의 구체예에서, 항오손 코팅 조성물에는, 예를 들어, 구리 산화물, 상표 SEANINE™ 211로 시판되는 5-디클로로-2-n-옥틸-4-이소티아졸린-3-온(DCOI)와 같은 살생물제 화합물, 또는 이의 조합이 실질적으로 존재하지 않는다. In one preferred embodiment, the antifouling coating composition comprises, for example, copper oxide, 5-dichloro-2-n-octyl-4-isothiazolin-3-one (DCOI) sold under the trademark SEANINE ™ 211. Substantially free of such biocide compounds, or combinations thereof.

또한 항오손 코팅 조성물은, 본 원에서 설명된 수분 경화성 조성물의, 실란 종결 폴리부타디엔계 폴리머 또는 실란 종결 폴리올계 폴리머 및 플루오로/플루오로알콕시-관능화된 실란 외에도, 예를 들어, 기타 폴리올, 에폭시, 또는 아크릴 폴리머와 같은 폴리머 바인더(binder)를 함유할 수 있다. The antifouling coating compositions also include, in addition to the silane terminated polybutadiene based polymers or silane terminated polyol based polymers and fluoro / fluoroalkoxy-functionalized silanes of the moisture curable compositions described herein, for example, other polyols, It may contain a polymer binder such as an epoxy or an acrylic polymer.

항오손 코팅 조성물은 코팅 분야에서 잘 알려진 기술로 제조할 수 있다. 적어도 하나의 색소는 IKA 믹서에 의해 고전단 조건하에서 분산시키거나, 또는 이와 달리 적어도 하나의 미리 분산된 색소를 사용할 수도 있다. Antifouling coating compositions can be prepared by techniques well known in the coating art. At least one pigment may be dispersed under high shear conditions by an IKA mixer, or alternatively at least one pre-dispersed pigment may be used.

항오손 코팅 조성물의 고체 함량은 약 50 내지 80 부피 퍼센트이다. 조성물의 점도는 Brookfield 점도계를 이용하여 측정시 0.05 내지 10 Pa.s(50 cps 내지 10,000 cps)일 수 있다; 서로 다른 적용 방법에 있어서의 적절한 점도는 매우 가변적이다. The solids content of the antifouling coating composition is about 50 to 80 volume percent. The viscosity of the composition can be 0.05-10 Pa.s (50 cps to 10,000 cps) as measured using a Brookfield viscometer; Appropriate viscosity in different application methods is very variable.

수분 경화성 조성물 및 그로부터 제조된 코팅 조성물은 정상 조건에서 안정하며 저장, 이송 및 적용을 위한 단일 패키지형 생성물의 형태로 존재할 수 있다. The moisture curable composition and the coating composition prepared therefrom are stable under normal conditions and may be in the form of a single packaged product for storage, transport and application.

수분 경화성 조성물 및 그로부터 제조된 코팅 조성물은 실온에서 수분에 의해 자체-경화될 수 있다(self-cured). 하나의 실시예에서, 하이드록실 종결 폴리부타디엔은 단독으로 실릴화(silylated)된 후, 가교결합된 코팅 시스템을 수득하기 위하여 플루오로/플루오로알콕시 실란 또는 실란 종결 PDMS와 혼합될 수 있다. 이론적으로, 플루오로/플루오로알콕시-관능화된 실란 또는 폴리실록산은 실란 그룹의 가수분해 및 공동-축합반응에 의해 폴리부타디엔과 공유적으로 결합되기 쉽다. 본 발명을 제한하기 위한 것은 아닌 가설에 있어서, 발명자들은 실란 종결 폴리부타디엔계 폴리머 및 플루오로/플루오로알콕시-관능화된 실란의 실란 그룹이 가수분해 및 공동-축합되기 때문에, 본 발명에서 Si-O-Si 결합이 생성되며 그로 인해 가교결합된 유기-무기 하이브리드 네트워크가 생성되는 것으로 믿고 있다. Si-O-Si 무기 결합은 하이브리드 네트워크를 강화시키며 향상된 기계적 성능을 제공한다. 또한, 발명자들은, 적절한 분자량을 갖는 폴리실록산 성분 또는 플루오로/플루오로알콕시 사슬이, 표면 에너지 원동력으로 인해 코팅 필름의 표면으로 이동될 거라 믿는다. 이러한 이동은 코팅필름 표면에 낮은 표면 에너지를 제공한다. 반면, 실란 종결 폴리부타디엔은 기질 또는 프라이머 코팅에 우수한 부착력을 제공하며 또한 뛰어난 기계적 특성을 부여한다. The moisture curable composition and the coating composition prepared therefrom can be self-cured by moisture at room temperature. In one embodiment, the hydroxyl terminated polybutadiene may be silylated alone and then mixed with fluoro / fluoroalkoxy silane or silane terminated PDMS to obtain a crosslinked coating system. In theory, fluoro / fluoroalkoxy-functionalized silanes or polysiloxanes are susceptible to covalent coupling with polybutadiene by hydrolysis and co-condensation of silane groups. In the hypothesis that is not intended to limit the present invention, the inventors have found that Si- It is believed that O-Si bonds are produced, resulting in crosslinked organic-inorganic hybrid networks. Si-O-Si inorganic bonds strengthen hybrid networks and provide improved mechanical performance. In addition, the inventors believe that polysiloxane components or fluoro / fluoroalkoxy chains with appropriate molecular weights will migrate to the surface of the coating film due to surface energy driving forces. This movement provides low surface energy to the coating film surface. Silane terminated polybutadiene, on the other hand, provides good adhesion to the substrate or primer coating and also imparts excellent mechanical properties.

항오손 코팅 조성물은, 예를 들어, 브러싱(brushing), 롤러 적용, 및, 예를 들어, 공기-분무 분사(air-atomized spray), 공기-보조 분사(air-assisted airless spray), 무공기 분사, 고부피 저압 분사(high volume low pressure spray), 및 공기-보조 무공기 분사와 같은 분사 방법과 같은 통상적인 적용 방법에 의해 적용될 수 있다. Antifouling coating compositions are, for example, brushing, roller application, and, for example, air-atomized spray, air-assisted airless spray, airless spray By conventional application methods such as, high volume low pressure spray, and injection methods such as air-assisted airless injection.

항오손 코팅 조성물은, 예를 들어, 금속, 플라스틱, 목재, 돌, 콘크리트, 프라이밍된 표면(primed surface), 미리 페인팅된 표면, 및 시멘트 기질과 같은 기질에 적용될 수 있다. 기질에 코팅된 코팅 조성물은 전형적으로 건조되었거나, 온도 -10℃ 내지 95℃에서 건조 상태로 존재할 수 있다. The antifouling coating composition can be applied to substrates such as, for example, metals, plastics, wood, stones, concrete, primed surfaces, prepainted surfaces, and cement substrates. The coating composition coated on the substrate is typically dried or may be in a dry state at a temperature of −10 ° C. to 95 ° C.

항오손 코팅 조성물의 오염 방출 특성을 나타내기 위하여 코팅 필름 표면의 표면 에너지가 측정되었다. 따개비와 같은 해양 선박 유기체의 코팅 표면에 대한 부착력은 일반적으로 코팅의 표면 에너지와 관련된다. 보통 해양 선박 미생물은 낮은 표면 에너지를 갖는 표면에 대해 낮은 부착력을 갖는다. 낮은 표면 에너지를 갖는 표면에서의 물방울은 매우 높은 정적 접촉각을 나타낼 것이다. 접촉각이 90˚보다 큰 경우, 표면은 소수성이다. 오염 방출 코팅 적용의 경우, 물의 정적 접촉각이 101˚보다 큰 것이 바람직하다. 플루오로/플루오로알콕시-관능화된 실란은 표면 에너지 원동력 때문에 자연 상태에서 우수한 소수성을 나타내며 코팅 표면에 존재하려는 경향이 우세하다. 이러한 유형의 표면에 잘 부착하는 물질은 거의 없으며, 이러한 유형의 표면에 침착된 물질은 거꾸로 제거하기가 매우 쉽다. The surface energy of the coating film surface was measured to show the fouling release characteristics of the antifouling coating composition. The adhesion to the surface of the coating of marine marine organisms, such as barnacles, is generally related to the surface energy of the coating. Usually marine marine microorganisms have low adhesion to surfaces with low surface energy. Water droplets on surfaces with low surface energy will show very high static contact angles. If the contact angle is greater than 90 °, the surface is hydrophobic. For contamination release coating applications, it is desirable for the static contact angle of water to be greater than 101 °. Fluoro / fluoroalkoxy-functionalized silanes show good hydrophobicity in their natural state due to surface energy driving forces and are predominant in their tendency to exist on the coating surface. Few materials adhere well to this type of surface, and materials deposited on this type of surface are very easy to remove upside down.

본 발명의 코팅 조성물로부터 형성된 코팅 필름은, 형태학적인 면에 있어서, 강한 폴리부타디엔, Si-O-Si 가교결합된 네트워크의 바닥층, 및 낮은 표면 에너지를 갖는 플루오린이 풍부한 상부층(top layer)을 주로 구성하는 것으로 보이며, 이들 모두는 내구성이 있는 오염 방출 적용에 유리하다. The coating film formed from the coating composition of the present invention consists mainly of morphologically the strong layer of polybutadiene, the bottom layer of the Si-O-Si crosslinked network, and the fluorine rich top layer with low surface energy. All of which are advantageous for durable pollution release applications.

폴리부타디엔-Si 하이브리드 시스템의 이점에는 단일-패키지 형태의 생산, 저장 및 수송 가능성, 실온에서의 수분 경화성, 낮은 독성(자유 이소시아네이트 부재), 환경친화성, 우수한 필름 형성 능력, 향상된 기계적 성능, 및 우수한 오염 방출 특성이 포함된다. Advantages of polybutadiene-Si hybrid systems include the possibility of production, storage and transport of single-package forms, moisture curability at room temperature, low toxicity (without free isocyanate), environmental friendliness, good film forming ability, improved mechanical performance, and excellent Pollution release characteristics are included.

본 발명의 명세서에서, 각각의 바람직한 기술적 해결책 및 더 바람직한 기술적 해결책에 있어서의 기술적 특성은, 달리 지시되지 않는 한 새로운 기술적 해결책을 형성하기 위하여 서로 결합될 수 있다. 요컨대, 출원인은 이들 조합에 대한 설명을 생략한다. 그러나, 이들 기술적 특성들의 결합에 의해 얻어진 기술적 해결책은 실제로는 본 발명의 명세서에 분명하게 설명된 것으로 간주되어야 한다.
In the context of the present invention, the technical features in each of the preferred technical solutions and in the more preferred technical solutions can be combined with each other to form new technical solutions unless otherwise indicated. In short, Applicants omit the description of these combinations. However, the technical solution obtained by the combination of these technical characteristics should actually be regarded as clearly described in the specification of the present invention.

실시예Example

Ⅰ. 원료 물질Ⅰ. Raw material

항오손 코팅 물질에 사용된 물질 Materials used in antifouling coating materials 물질matter 기능function 화학적 본질Chemical nature 공급자producer LBH-2000
LBH-2000
PBPB 하이드록실 종결 폴리부타디엔Hydroxyl terminated polybutadiene Sartomer Company IncSartomer Company Inc
LBH-2000
LBH-2000
PBPB 하이드록실 종결 폴리부타디엔Hydroxyl terminated polybutadiene Sartomer Company IncSartomer Company Inc
DWD 2080DWD 2080 NOP 폴리올NOP polyol Gen 1 NOPGen 1 NOP Dow ChemicalDow Chemical IPTESIPTES 실란Silane 이소시아나토프로필 트리에톡시실란Isocyanatopropyl triethoxysilane TCITCI APTESAPTES 실란Silane 3-아미노프로필트리에톡시실란3-aminopropyltriethoxysilane AdrichAdrich DBTLDBTL 촉매
catalyst
디부틸틴 디라우레이트Dibutyltin dilaurate Sinopharm Chemical Reagent CompanySinopharm Chemical Reagent Company
p-톨루엔설폰산p-toluenesulfonic acid 촉매catalyst p-톨루엔설폰산p-toluenesulfonic acid Sinopharm Chemical Reagent CompanySinopharm Chemical Reagent Company HDIHDI 디-이소시아네이트Di-isocyanate 1,6-헥사메틸렌 디이소시아네이트
프로파놀
1,6-hexamethylene diisocyanate
Propanol
TCITCI
IPDIIPDI 디-이소시아네이트Di-isocyanate 이소포론 디이소시아네이트Isophorone diisocyanate TCITCI 부틸 아세테이트Butyl acetate 용매menstruum 부틸 아세테이트Butyl acetate EastmanEastman F-실란F-silane F-실란F-silane 트리데카플루오로옥틸트리에톡시실란 Tridecafluorooctyltriethoxysilane DegussaDegussa TEOS TEOS 실란Silane 테트라에톡시실란Tetraethoxysilane Sinopharm Chemical Reagent CompanySinopharm Chemical Reagent Company C8-TEOSC8-TEOS 실란Silane 옥틸트리에톡시실란Octyltriethoxysilane AdrichAdrich EtOHEtOH 용매menstruum 에탄올ethanol Sinopharm Chemical Reagent CompanySinopharm Chemical Reagent Company

Ⅱ. 테스트 과정Ⅱ. Testing process

의사-따개비 풀 오프 강도 테스트(Pseudo-barnacle pull off strength test)Pseudo-barnacle pull off strength test

본 테스트는 Elcometer™ 풀 오프 강도 테스터를 이용하여 참고 문헌(Kohl JG & Singer IL, Pull-off behavior of epoxy bonded to silicone duplex coatings, Progress in Organic Coatings, 1999, 36: 15-20)에서 설명된 과정을 변형하여 수행하였다.This test was performed using an Elcometer ™ pull-off strength tester, as described in Kohl JG & Singer IL, Pull-off behavior of epoxy bonded to silicone duplex coatings, Progress in Organic Coatings, 1999, 36: 15-20. It was performed by modifying.

10 밀리미터 직경의 알루미늄 스터드(stud)를 Elcometer™ 기기에 맞게 디자인했다. 코팅된 패널 표면에 스터드를 붙이기 위해 에폭시 부착제(Araldite™ 수지)를 사용하였다. 약 1시간 동안의 경화 후 남아있는 에폭시는 제거하였다. 이후 에폭시 수지를 굳히기 위해서 3일간 실온에 두었다. 그리고 나서 스터드가 코팅 표면에서 분리될 때까지 Elcometer™ 기기로 풀 오프하였다. 각 테스트에 대해, 적어도 3개의 레플리케이트 샘플을 이용하였으며 풀 오프 강도(MPa)에 대한 평균 수치를 기록하였다. 의사-따개비 풀 오프 강도가 0.5MPa 이하인 경우, 이는 코팅이 우수한 오염 방출 특성이 있다는 것을 의미한다.
A 10 mm diameter aluminum stud was designed for the Elcometer ™ instrument. Epoxy adhesive (Araldite ™ resin) was used to attach the studs to the coated panel surface. Epoxy remaining after curing for about 1 hour was removed. Then, it was left at room temperature for 3 days to harden the epoxy resin. The studs were then pulled off with an Elcometer ™ instrument until the studs detached from the coating surface. For each test, at least three replicate samples were used and the average value for pull off intensity (MPa) was recorded. If the pseudo-barnacle pull-off strength is 0.5 MPa or less, this means that the coating has good fouling release properties.

내충격성 테스트Impact resistance test

PB-Si 하이브리드 코팅의 기계적 강도를 평가하기 위하여 ASTM D 2794-93에 따라 내충격성 테스트를 수행하였다. 코팅을 강철 패널에 적용하고 실온에서 수분 경화하였다. 코팅을 완전히 경화한 후에, 코팅된 강철 패널을 0.5 인치 직경의 둥근 팁을 가진 2-lb 로드(load) 하에 두었다. 로드를 특정 높이로 들어올리고 나서 떨어뜨려 코팅 및 강철 패널에 충격을 가하였다. 들어 올려진 로드가 특정 값보다 높은 경우, 떨어지는 로드에 의해 형성된 충격에 의해 코팅이 손상되었다. 코팅의 내충격 능력을 평가하기 위하여 그 값을 기록하였다.
To evaluate the mechanical strength of PB-Si hybrid coatings, impact resistance tests were performed according to ASTM D 2794-93. The coating was applied to steel panels and moisture cured at room temperature. After the coating had fully cured, the coated steel panel was placed under a 2-lb load with a 0.5 inch diameter round tip. The rod was lifted to a certain height and then dropped to impact the coating and steel panels. If the raised rod was higher than a certain value, the coating was damaged by the impact formed by the falling rod. The value was recorded to assess the impact resistance of the coating.

실시예 1Example 1

실란 종결 폴리부타디엔의 제조: 10.5g의 α,ω-하이드록실 종결 폴리부타디엔 Krasol™ LBH-2000을, 기계적 교반기를 갖는 250mL의 둥근 바닥 플라스크에 도입하였다. 2.73g의 IPTES 및 5.67g의 부틸 아세테이트를 둥근 바닥 플라스크에 첨가하였다. 75℃에서 혼합물을 질소 보호 하에서 교반하였다. 0.1 중량 퍼센트의 촉매 DBTL을 첨가하였다. IR 분석에 의해 이소시아네이트 관능성 그룹이 완전히 사라진 것이 확인될 때까지 반응을 진행시켰다. 변형된 폴리부타디엔의 최종 샘플은 투명하였으며 실온에서 안정하였다. Preparation of Silane Terminated Polybutadiene: 10.5 g of α, ω-hydroxyl terminated polybutadiene Krasol ™ LBH-2000 was introduced into a 250 mL round bottom flask with a mechanical stirrer. 2.73 g of IPTES and 5.67 g of butyl acetate were added to the round bottom flask. At 75 ° C. the mixture was stirred under nitrogen protection. 0.1 weight percent catalyst DBTL was added. The reaction proceeded until IR analysis confirmed complete disappearance of the isocyanate functional groups. The final sample of modified polybutadiene was clear and stable at room temperature.

PB-Si 겔 하이브리드 코팅의 합성: 유리병에서 5g의 실란 관능화된 폴리부타디엔 용액(70% 고체)을 0.35g의 트리데카플루오로옥틸트리에톡시실란과 곧은 자석 교반 막대로 혼합하였다. 0.2 중량 퍼센트의 p-톨루엔설폰산을, 실란 그룹의 가수분해 및 축합 반응을 위한 촉매로 그 용액에 첨가하였으며, 용액을 20분간 세게 교반하였다. 상기 제제를 알루미늄 패널(H.J. Unkel LTD. Company)에 블레이드 코터(blade coater)를 이용하여 코팅하였다. 300㎛의 두께를 갖는 습식 코팅을 깨끗한 알루미늄 패널(H.J. Unkel LTD. Company)에 적용하였다. 코팅된 패널을 실온에서 접촉각 측정 및 의사-따개비 풀 오프 강도 테스트 전 적어도 2일간 건조시켰다. 접촉각은 OCA 20 접촉각 기기(DataPhysics Company)를 이용하여 측정하였다. 우수한 오염 방출 특성을 갖는 코팅 표면은 101˚를 초과하는 정적 접촉각을 나타내었다. Synthesis of PB-Si Gel Hybrid Coatings: In a glass jar, 5 g of silane functionalized polybutadiene solution (70% solids) was mixed with 0.35 g of tridecafluorooctyltriethoxysilane with a straight magnetic stir bar. 0.2 weight percent of p-toluenesulfonic acid was added to the solution as a catalyst for the hydrolysis and condensation reaction of the silane groups and the solution was stirred vigorously for 20 minutes. The formulation was coated on an aluminum panel (H. J. Unkel LTD. Company) using a blade coater. A wet coating with a thickness of 300 μm was applied to a clean aluminum panel (H. J. Unkel LTD. Company). The coated panels were dried for at least 2 days prior to contact angle measurements and pseudo-barnacle pull off strength tests at room temperature. Contact angles were measured using an OCA 20 contact angle instrument (DataPhysics Company). Coating surfaces with good fouling release properties exhibited static contact angles in excess of 101 °.

의사-따개비 풀 오프 테스트는 코팅이, 0.2 내지 0.5MPa의 의사-따개비 풀 오프 강도를 갖는, 매우 우수한 오염 방출 능력을 갖는다는 것을 보여주었다. Pseudo-barnacle pull off tests have shown that the coating has a very good fouling release capability, with a pseudo-barnacle pull off strength of 0.2 to 0.5 MPa.

수분 경화성 솔-겔(sol-gel)계 코팅 제제를 표 1에 나열하였다. 모든 제제에서, IPTES를 관능화된 실란으로 사용하여 PB/폴리올을 종결시켰다. The moisture curable sol-gel based coating formulations are listed in Table 1. In all formulations, PTES / polyol was terminated using IPTES as functionalized silane.

수분 경화성 PB/폴리올-Si 코팅 조성물Moisture Curable PB / Polyol-Si Coating Composition 코팅 샘플Coating samples PB/폴리올PB / Polyol 실릴화된
PB/폴리올
(고체 중량%)
Silylated
PB / Polyol
(Solid weight%)
F-실란
(고체 중량%)
F-silane
(Solid weight%)
TEOS
(고체 중량%)
TEOS
(Solid weight%)
접촉각
(˚)
Contact angle
(˚)
의사-따개비 풀 오프
강도 (MPa)
Doctor-Barnacle Pull Off
Strength (MPa)
1One LBH-2000LBH-2000 9595 55 00 105105 0.50.5 22 LBH-2000LBH-2000 9090 10 10 00 110110 0.20.2 33 LBH-2000LBH-2000 8080 10 10 10 10 109109 0.30.3 44 LBH-2000LBH-2000 7070 1010 2020 108108 0.40.4 55 LBH-2000LBH-2000 8080 2020 00 120120 0.2-0.30.2-0.3 66 LBH-2000LBH-2000 5050 5050 00 122122 0.2-0.30.2-0.3 77 LBH-3000LBH-3000 9090 10 10 00 112112 0.20.2 a 비교 샘플 1 a comparison sample 1 LBH-2000
LBH-2000
100100 00 00 8585 >3 > 3
b 비교 샘플 2 b comparison sample 2 참고문헌(Ying Tang et al., Biofouling, 2005, 21:59-71)에 따른 솔-겔 코팅 References (Ying Tang et sol-gel coating according to al ., Biofouling , 2005, 21 : 59-71). 106106 0.60.6 c 비교 샘플 3 c comparison sample 3 트리데카플루오로옥틸트리에톡시실란에 의해 변형된
솔-겔 코팅
Modified by tridecafluorooctyltriethoxysilane
Sol-gel coating
118118 0.40.4
d 비교 샘플 4 d comparison sample 4 미국 특허번호 6,313,335 B1에 설명된 2 패키지형 PU-PDMS 코팅2 packaged PU-PDMS coating as described in US Pat. No. 6,313,335 B1 107107 0.20.2

a 비교 샘플 1은, 실시예1에 설명된 방법에 의해 제조된 실릴화된 순수 PB 코팅이다. a Comparative Sample 1 is a silylated pure PB coating prepared by the method described in Example 1.

b 비교 샘플 2는 문헌(Ying Tang et al., Biofouling, 2005, 21, 59-71)에 따른 솔-겔 기반 오염 방출 코팅이다. 2.76g의 C8-TEOS, 2.08g의 TEOS 및 5mL EtOH을 혼합하고 1.6ml의 0.1N HCL을 첨가하여 실온에서 2시간 동안 교반하였다. 코팅은 실시예 1에서 설명한 것과 같이 제조하였다. 솔-겔 코팅은 저조한 오염 방출 능력을 보여주었다. b Comparative Sample 2 is a sol-gel based fouling release coating according to Ying Tang et al., Biofouling , 2005, 21, 59-71. 2.76 g C8-TEOS, 2.08 g TEOS and 5 mL EtOH were mixed and 1.6 ml 0.1N HCL was added and stirred at room temperature for 2 hours. The coating was prepared as described in Example 1. Sol-gel coatings showed poor fouling capacity.

c 비교 샘플 3은 더 낮은 표면 에너지를 제공하기 위하여 트리데카플루오로옥틸트리에톡시실란에 의해 추가 변형된 솔-겔 코팅이다. 0.2g의 트리데카플루오로옥틸트리에톡시실란, 2.08g의 TEOS 및 5mL의 EtOH를 혼합하고 1.6mL의 0.1N HCL을 첨가하여 실온에서 2시간 동안 교반하였다. 코팅은 실시예 1에서 설명된 바와 같이 제조하였다. c Comparative Sample 3 is a sol-gel coating further modified with tridecafluorooctyltriethoxysilane to provide lower surface energy. 0.2 g of tridecafluorooctyltriethoxysilane, 2.08 g of TEOS and 5 mL of EtOH were mixed and 1.6 mL of 0.1N HCL was added and stirred at room temperature for 2 hours. The coating was prepared as described in Example 1.

d 비교 샘플 4는, 하기 공정으로 된 미국 특허번호 6,313,335 B1에 따라 제조된 2-패키지형 PU-PDMS 코팅이다: 170g/mol의 등가 중량(equivalent weight) 및 기능성 3을 갖는 1.7g의 천연 종자 오일, PDMS, 용매, 및 촉매를 계량하여 자석 교반 막대가 있는 1 온스의 유리병에 첨가하였다. 용액을 실온에서 10분간 혼합하고 나서 HDI 트리머(trimer)를 혼합물에 첨가하였다. 혼합물을 20분간 교반하고 나서 상기 실시예 1에서 설명된 바와 같이 알루미늄 패널에 코팅하였다.
d Comparative Sample 4 is a two-packaged PU-PDMS coating made according to US Pat. No. 6,313,335 B1 with the following process: 1.7 g of natural seed oil having an equivalent weight of 170 g / mol and functionality 3. , PDMS, solvent, and catalyst were weighed and added to a 1 ounce glass jar with magnetic stir bar. The solution was mixed at room temperature for 10 minutes and then HDI trimer was added to the mixture. The mixture was stirred for 20 minutes and then coated on an aluminum panel as described in Example 1 above.

의사-따개비 풀 오프 강도 테스트에서 나타난 바와 같이 비교 샘플 1은 낮은 물 접촉각 및 저조한 오염 방출 능력을 갖는다. 비교 샘플 2는 우수한 물 접촉각을 나타냈음에도, 의사-따개비 풀 오프 강도는 PB-Si-F 하이브리드 코팅보다 높다. 트리데카플루오로옥틸트리에톡시실란에 의한 추가 변형은 솔-겔 코팅을 더욱 소수성으로 만들 수 있으며, 비교 샘플 3에 나타난 바와 같이 수용가능한 수준의 의사-따개비 풀 오프 강도를 갖도록 할 수 있다. 순수 무기 Si-O-Si로부터 만들어진 코팅 필름은, 특히 코팅이 습식 필름에서 300㎛의 두께인 경우, 매우 불안정하고 쉽게 갈라진다는 것을 관찰하였다. 그러나 PB계 하이브리드 코팅은 탄력이 있고, 표 2에 나타난 바와 같이 훨씬 더 우수한 내충격성을 나타낸다. 단일-패키지형 코팅 조성물 샘플 1-7은 2-패키지형 PU-PDMS 코팅(비교 샘플 4)만큼 우수한 기계적 특성 및 오염 방출 능력을 갖는다.
As shown in the pseudo-barnacle pull off strength test, Comparative Sample 1 has a low water contact angle and poor pollution release capability. Although Comparative Sample 2 showed a good water contact angle, the pseudo-barnacle pull off strength is higher than that of the PB-Si-F hybrid coating. Further modification with tridecafluorooctyltriethoxysilane can make the sol-gel coating more hydrophobic and have an acceptable level of pseudo-barnacle pull off strength as shown in Comparative Sample 3. Coating films made from pure inorganic Si-O-Si have been observed to be very unstable and easily cracking, especially when the coating is 300 μm thick in wet films. However, PB-based hybrid coatings are elastic and exhibit much better impact resistance as shown in Table 2. Single-packaged coating compositions Samples 1-7 have mechanical properties and fouling release capability as good as two-packaged PU-PDMS coatings (comparative sample 4).

코팅의 내충격성 결과Impact resistance results of coating 코팅 샘플Coating samples 내충격성 (cm)Impact resistance (cm) 22 5050 77 5050 비교 샘플 2Comparative Sample 2 <10<10 비교 샘플 3Comparative Sample 3 <10<10 비교 샘플 4Comparative Sample 4 2525

실시예 2Example 2

실란 종결 폴리부타디엔계 폴리우레탄 폴리머의 제조. Preparation of Silane Terminated Polybutadiene-based Polyurethane Polymer.

폴리부타디엔계 폴리머의 분자량을 증가시키기 위하여, 하이드록실 종결 폴리부타디엔 및 NCO/OH=2의 몰비를 갖는 과량의 디이소시아네이트간 반응을 수행하였다. 이소시아네이트 종결 폴리우레탄 프리폴리머(prepolymer)를, 아미노 관능화된 실란과 반응시켜 실란 종결 폴리부타디엔계 폴리머를 얻기 위하여 디자인하였다. In order to increase the molecular weight of the polybutadiene-based polymer, an excess of diisocyanate reaction with hydroxyl terminated polybutadiene and a molar ratio of NCO / OH = 2 was performed. Isocyanate terminated polyurethane prepolymers were designed to react with amino functionalized silanes to obtain silane terminated polybutadiene-based polymers.

10.5g의 α,ω-하이드록실 종결 폴리부타디엔 Krasol™ LBH-2000을 기계적 교반기가 장착된 250mL의 둥근 바닥 플라스크에 도입하였다. 1.68g의 1,6-헥사메틸렌 디이소시아네이트 및 5.20g의 부틸 아세테이트를 둥근 목 플라스크에 도입하고 0.1 중량 퍼센트의 DBTL을 첨가하였다. 그 혼합물을 질소 보호 하에서 1시간 동안 75℃에서 교반하였다. 2.26g의 APTES를 공기에 노출시키지 않으면서 조심스럽게 플라스크에 첨가했다. IR 분석에 의해 이소시아네이트 관능성 그룹이 완전히 사라진 것이 확인될 때까지 반응을 진행시켰다. 최종 샘플은 투명하였고 실온에서 안정하였다. 10.5 g of α, ω-hydroxyl terminated polybutadiene Krasol ™ LBH-2000 was introduced into a 250 mL round bottom flask equipped with a mechanical stirrer. 1.68 g of 1,6-hexamethylene diisocyanate and 5.20 g of butyl acetate were introduced into a round neck flask and 0.1 weight percent DBTL was added. The mixture was stirred at 75 ° C. for 1 hour under nitrogen protection. 2.26 g of APTES was carefully added to the flask without exposure to air. The reaction proceeded until IR analysis confirmed complete disappearance of the isocyanate functional groups. The final sample was clear and stable at room temperature.

하이브리드 코팅의 합성: 5g의 실란 종결 폴리부타디엔 폴리우레탄 용액 (70% 고체)을 유리병에서 0.35g의 트리데카플루오로옥틸트리에톡시실란과 곧은 자석 교반 막대로 혼합하였다. 0.2 중량 퍼센트의 p-톨루엔설폰산을, 실란 그룹의 가수분해 및 축합 반응을 위한 촉매로 그 용액에 첨가하였으며, 용액을 20분간 세게 교반하였다. 코팅은 실시예 1에서와 같이 제조하였다. 코팅 표면은 113˚의 정적 접촉각을 나타냈으며 의사-따개비 풀 오프 강도는 0.2MPa이었다. Synthesis of Hybrid Coating: 5 g of silane terminated polybutadiene polyurethane solution (70% solids) was mixed with 0.35 g of tridecafluorooctyltriethoxysilane in a glass jar with a straight magnetic stir bar. 0.2 weight percent of p-toluenesulfonic acid was added to the solution as a catalyst for the hydrolysis and condensation reaction of the silane groups and the solution was stirred vigorously for 20 minutes. The coating was prepared as in Example 1. The coating surface exhibited a static contact angle of 113 ° and a pseudo-barnacle pull off strength of 0.2 MPa.

수분 경화성 솔-겔계 코팅 제제를 표 3에 나열하였다. 모든 제제에서, HDI를 디이소시아네이트(NCO/OH의 최초 몰비=2)로 이용하였고 프리폴리머를 종결하기 위하여 APTES를 관능화된 실란으로 사용하였다.
The moisture curable sol-gel based coating formulations are listed in Table 3. In all formulations, HDI was used as the diisocyanate (initial molar ratio of NCO / OH = 2) and APTES was used as the functionalized silane to terminate the prepolymer.

수분 경화성 PB/폴리올-Si 코팅 조성물Moisture Curable PB / Polyol-Si Coating Composition 코팅 샘플Coating samples PB/폴리올PB / Polyol 실릴화된 PB/폴리올
(고체 중량%)
Silylated PB / polyols
(Solid weight%)
F-실란
(고체 중량%)
F-silane
(Solid weight%)
접촉각
(˚)
Contact angle
(˚)
의사-따개비 풀오프 강도 (MPa)Pseudo-barnacle pull-off strength (MPa)
88 LBH-2000LBH-2000 9090 1010 113113 0.20.2 99 LBH-3000LBH-3000 9090 1010 115115 0.20.2

실시예 3Example 3

NOP 및 디이소시아네이트의 몰 비가 NCO/OH=0.5인 것을 제외하고는 실시예 2와 동일하게 수행하였다. 실릴화 공정은 이소시아나토프로필 트리에톡시실란과 하이드록실 종결 PB 프리폴리머를 반응하여 수행하였다. 코팅은 실시예 2에서와 같이 제조하였다. The same procedure as in Example 2 was carried out except that the molar ratio of NOP and diisocyanate was NCO / OH = 0.5. The silylation process was carried out by reacting isocyanatopropyl triethoxysilane with hydroxyl terminated PB prepolymer. The coating was prepared as in Example 2.

수분 경화성 솔-겔계 코팅에 대한 제제는 표 4에 나열하였다. 모든 제제에서, HDI를 디이소시아네이트(NCO/OH의 최초 몰비=0.5)로 이용하였으며 프리폴리머를 종결하기 위하여 관능화된 실란으로 IPTES를 사용하였다.
Formulations for moisture curable sol-gel based coatings are listed in Table 4. In all formulations, HDI was used as diisocyanate (initial molar ratio of NCO / OH = 0.5) and IPTES was used as the functionalized silane to terminate the prepolymer.

수분 경화성 PB/폴리올-Si 코팅 조성물Moisture Curable PB / Polyol-Si Coating Composition 코팅 샘플Coating samples PB/폴리올PB / Polyol 실릴화된 PB/폴리올
(고체 중량%)
Silylated PB / polyols
(Solid weight%)
F-실란
(고체 중량%)
F-silane
(Solid weight%)
접촉각
(˚)
Contact angle
(˚)
의사-따개비 풀 오프 강도 (MPa)Pseudo-barnacle Pull-off Strength (MPa)
1010 LBH-2000LBH-2000 9090 1010 114114 0.30.3 1111 LBH-3000LBH-3000 9090 1010 115115 0.30.3

Claims (10)

조성물의 건조 중량 기준으로 50 내지 95 중량 퍼센트의 적어도 하나의 실란 종결 폴리부타디엔계 폴리머 및 5 내지 50 중량 퍼센트의 화학식 R1 nSi(OR2)4-n을 갖는 적어도 하나의 플루오로/플루오로알콕시-관능화된 실란을 포함하는 단일 패키지형 수분 경화성 조성물로서,
상기에서 R1은 1-18개의 탄소 원자를 갖는, 플루오린화된 선형, 가지형 또는 사이클릭 및 모노- 또는 올리고-알킬 그룹이고, R2는 알킬그룹이며, (OR2)는 가수분해성 그룹이고, n은 1 내지 2인 정수이며;
실란 종결 폴리부타디엔계 폴리머는 (a) 주 사슬 내 또는 폴리부타디엔계 폴리머 백본(backbone)의 두 말단 중 적어도 하나 또는 폴리부타디엔계 폴리머의 측쇄상에 하이드록실, 아미노, 이소시아네이트, 에폭시, 무수 말레산(maleic anhydride), 티올 및 아크릴 에스테르 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 비가수분해성 유기 X 그룹을 갖는 폴리부타디엔계 폴리머, 및 (b) 유기실란 (RO)nSi[(CH2)mY]4-n의 반응 산물이고, 여기에서 Y 그룹은 X 그룹과 반응할 수 있고 하이드록실, 아미노, 이소시아네이트, 에폭시, 무수 말레산, 티올, 아크릴 에스테르 및 비닐 그룹으로부터 선택되며, R 그룹은 축합 반응에 참여할 수 있는 가수분해 가능한 그룹이고, n은 1 내지 3인 정수이며, m은 0 내지 60인 정수이며;
수분 경화된 후, 물 접촉각이 101˚보다 큰 표면을 형성하는 조성물.
At least one fluoro / fluoro having from 50 to 95 weight percent of at least one silane terminated polybutadiene based polymer and from 5 to 50 weight percent of the formula R 1 n Si (OR 2 ) 4-n based on the dry weight of the composition A single packaged moisture curable composition comprising an alkoxy-functionalized silane,
Wherein R 1 is a fluorinated linear, branched or cyclic and mono- or oligo-alkyl group having 1-18 carbon atoms, R 2 is an alkyl group and (OR 2 ) is a hydrolyzable group , n is an integer of 1 to 2;
Silane-terminated polybutadiene-based polymers may comprise (a) hydroxyl, amino, isocyanate, epoxy, maleic anhydride (a) in the main chain or at least one of the two ends of the polybutadiene-based polymer backbone or on the side chain of the polybutadiene-based polymer ( maleic anhydride), a polybutadiene-based polymer having at least one non-hydrolyzable organic X group selected from thiol and acrylic ester groups, and (b) organosilanes (RO) n Si [(CH 2 ) m Y] 4-n Wherein the Y group can react with the X group and is selected from hydroxyl, amino, isocyanate, epoxy, maleic anhydride, thiol, acrylic ester and vinyl groups, and the R group can participate in the condensation reaction A hydrolyzable group, n is an integer from 1 to 3, m is an integer from 0 to 60;
After moisture curing, the composition forms a surface with a water contact angle greater than 101 °.
제1항에 있어서, 폴리부타디엔이 1,3-부타디엔의 1,2 중합 또는 1,4 중합 또는 이의 조합의 산물인 조성물. The composition of claim 1 wherein the polybutadiene is the product of 1,2 polymerization or 1,4 polymerization of 1,3-butadiene or combinations thereof. 제1항에 있어서, X 그룹이 하이드록실 그룹이고 Y 그룹이 이소시아네이트 그룹이거나, 또는 X 그룹이 이소시아네이트 그룹이고 Y 그룹이 아미노그룹이거나, 또는 X 그룹이 에폭시 그룹이고 Y 그룹이 아미노 그룹인 조성물. The composition of claim 1 wherein the X group is a hydroxyl group and the Y group is an isocyanate group, or the X group is an isocyanate group and the Y group is an amino group, or the X group is an epoxy group and the Y group is an amino group. 제1항에 있어서, 플루오로/플루오로알콕시-관능화된 실란이 화학식 R1 nSi(OR2)4-n을 갖고, 여기에서 R1은 1-18개의 탄소 원자를 갖는, 플루오린화된 선형, 가지형 또는 사이클릭 및 모노- 또는 올리고-알킬 그룹이고, R2는 알킬 그룹이며, (OR2)는 가수분해성 그룹인 조성물. The fluorinated compound of claim 1, wherein the fluoro / fluoroalkoxy-functionalized silane has the formula R 1 n Si (OR 2 ) 4-n , wherein R 1 has 1-18 carbon atoms A linear, branched or cyclic and mono- or oligo-alkyl group, R 2 is an alkyl group and (OR 2 ) is a hydrolyzable group. 제1항에 있어서, 실란 종결 폴리부타디엔계 폴리머의 양이 50 내지 90 중량퍼센트인 조성물. The composition of claim 1 wherein the amount of silane terminated polybutadiene-based polymer is from 50 to 90 weight percent. 제1항에 있어서, 플루오로/플루오로알콕시-관능화된 실란의 양이 10 내지 50 중량퍼센트인 조성물. The composition of claim 1 wherein the amount of fluoro / fluoroalkoxy-functionalized silane is 10-50 weight percent. 제1항에 있어서, 실란 종결 폴리부타디엔계 폴리머가 500 내지 200,000 범위의 수 평균 분자량(number average molecular weight)을 갖는 조성물. The composition of claim 1 wherein the silane terminated polybutadiene-based polymer has a number average molecular weight in the range of 500 to 200,000. 제1항의 수분 경화성 조성물을 포함하는 코팅 조성물. A coating composition comprising the moisture curable composition of claim 1. (a) 제1항의 조성물을 제공하는 단계; 및
(b) 상기 조성물을 기재에 적용하고 수분에 노출시켜 조성물의 경화를 개시하는 단계를 포함하는 기재의 코팅 방법.
(a) providing a composition of claim 1; And
(b) applying the composition to the substrate and exposing to moisture to initiate curing of the composition.
제1항의 수분 경화성 조성물로부터 유래한 코팅 필름.


A coating film derived from the moisture curable composition of claim 1.


KR1020120042567A 2011-04-25 2012-04-24 Moisture curable antifouling coating compositions KR20120120908A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120042567A KR20120120908A (en) 2011-04-25 2012-04-24 Moisture curable antifouling coating compositions

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201110115983.X 2011-04-25
KR1020120042567A KR20120120908A (en) 2011-04-25 2012-04-24 Moisture curable antifouling coating compositions

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20120120908A true KR20120120908A (en) 2012-11-02

Family

ID=47507495

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120042567A KR20120120908A (en) 2011-04-25 2012-04-24 Moisture curable antifouling coating compositions

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20120120908A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20120269976A1 (en) Moisture curable antifouling coating compositions
US10947409B2 (en) Fouling release coatings
KR20140027214A (en) Moisture curable compositions and low surface energy coating compositions made therefrom
CN101735616B (en) Method for producing room temperature curable organopolysiloxane composition and substrate coated by the composition obtained by the method
US9701867B2 (en) Polyurea coatings containing silane
KR102245872B1 (en) Antifouling coating composition, antifouling coating film, laminated antifouling coating film, base material with antifouling coating film, and manufacturing method thereof, and antifouling method
KR20120120910A (en) Two-component moisture curable coating compositions
RU2261261C2 (en) Composition for anti-overgrowing coating comprising fluorinated resin
KR102230998B1 (en) Substrates coated with a multilayer coating system, and a method for controlling aquatic bioadhesion on artificial objects using such a multilayer coating system
KR20220134540A (en) Organic binder-based hydrophobic coating composition
JP2023503512A (en) Deposit release coating
EP3820947A1 (en) Tie-coat composition
KR20120120908A (en) Moisture curable antifouling coating compositions
US11028287B2 (en) Moisture-curable omniphobic coatings
JP2022151835A (en) Coating material
JP2023127811A (en) Coating material
JP2023127810A (en) Coating material
KR20200137401A (en) Coat composition for antifouling

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application