KR20230119216A - 2성분 폴리우레탄 조성물, 이의 제조방법 및 이의 사용방법 - Google Patents

2성분 폴리우레탄 조성물, 이의 제조방법 및 이의 사용방법 Download PDF

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Abstract

본 개시내용은 (A) (i) 폴리올 화합물, 폴리아민 화합물 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 활성 수소 함유 화합물 및 적어도 하나의 이소시아네이트 화합물을 포함하는 반응 혼합물로부터 제조된, 적어도 하나의 이소시아네이트 말단화된 중간체 화합물, (ii) 적어도 하나의 이소시아네이트 화합물, 및 (iii) 임의로 적어도 하나의 액체 고무를 포함하는 예비중합체 성분; 및 (B) (i) 폴리올 화합물, 폴리아민 화합물 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 활성 수소 함유 화합물 및 적어도 하나의 이소시아네이트 화합물을 포함하는 반응 혼합물로부터 제조된, 적어도 하나의 폴리올 말단화된 중간체 화합물, (ii) 적어도 하나의 액체 고무, (iii) 적어도 하나의 촉매, (iv) 적어도 하나의 폴리올, (v) 임의로 적어도 하나의 아민 화합물, 및 (vi) 임의로 사슬 연장제를 포함하는 경화 성분을 포함하는, 2성분 폴리우레탄 조성물에 관한 것이다.

Description

2성분 폴리우레탄 조성물, 이의 제조방법 및 이의 사용방법
본원에 개시된 공정(들), 절차(들), 방법(들), 생성물(들), 결과(들), 및/또는 개념(들)(이하 "본 개시내용 또는 발명"이라 통칭함)은 일반적으로 2성분 폴리우레탄 조성물, 이의 제조방법, 및 이의 사용방법에 관한 것이다.
접착제는 상이한 형태, 크기 및 두께를 가진 매우 다양한 유사 및 이종 금속 및 비금속 재료, 복합재 및 성분을 결합하는 데 사용된다. 종래의 접합 기술(기계적 고정)을 능가하는 접착제 결합의 장점은 잘 인지되어 있다. 특히, 접착제는 보다 큰 설계 유연성을 제공하고, 훨씬 더 넓은 영역에 걸쳐 하중을 분산시키며, 응력 집중을 최소화하고, 결합된 접합부의 내피로성 및 내식성을 향상시킨다. 또한, 접착제는 전체 구조에 더 적은 중량을 제공하여, 상이한 재료를 접합시키면서 접착의 외관을 향상시킨다. 고성능 구조용 접착제는 항공우주, 자동차, 해양, 의학 및/또는 건설 분야에서 보편화되었다. 고급 구조용 접착제는 접합 방법으로서 뿐만 아니라 알루미늄 및 유리섬유 복합재로 만든 특정 유형의 섬유-금속 라미네이트인 Glare와 같은 복합 재료의 제조에도 적용되고 있다. 접합 성분은 열가소성 수지, 내열성 중합체, 시트 성형 화합물(sheet molding compound)(일반적으로 SMC라고 함), 유리 및/또는 금속일 수 있다.
전 세계적으로, 시트 성형 화합물(SMC)의 압축 성형은 전 세계적으로 중합체 복합 부품의 생산을 위해 (강화 열가소성 수지 주입 및 수동 레이－업 기술 다음으로）세 번째로 집중적으로 사용되는 기술이다. 자동차 및 트럭 산업은 SMC 기술의 원동력으로 남아 있지만 SMC는 농업, 철도 및 해양(내부 및 차체 부품, 선박 부품 등), 전기(저전압 및 고전압 에너지 시스템, 퓨즈 및 개폐 장치, 캐비닛 및 접속 상자, 배선 및 전자 회로의 캡슐화, 표면 저항이 감소된 전기 부품, 램프 하우징) 및 에너지(풍력 터빈 및 태양광 발전용 부품 등), 위생(싱크대 및 욕조, 변기, 배수구 커버 등), 가전제품(송풍기 하우징, 배수 팬, 난방, 환기 및 공조(HVAC) 시스템, 환기 트림, 포물면 거울, 수영장 패널 등), 건축 및 건설(식수 탱크, 패널, 문 등), 의료(수술 장비, 치과 치료 시스템, 항균 부품, 생물 의학 장비) 부문에 일반적으로 사용된다. 또한, 철강 자동차 차체 패널의 대안으로서 시트 성형 화합물 형태의 경질 섬유-강화 플라스틱 복합 재료의 사용이 중량 및 부식 민감성을 줄이기 위한 노력의 일환으로 증가하고 있다.
고품질 지수에 대한 요건과 함께 생산성 향상에 대한 강한 책무가 있는 자동차, 항공 및 조선 부문과 같은 현대 산업의 요구는 조립 라인에서 구조용 접착제의 사용을 계속 증가시키고 있다. 용접, 리벳 또는 나사와 같은 종래의 기계적 접합과 관련하여 구조용 접착제가 제공하는 이점은 상이한 열팽창 계수를 가진 별개의 재료를 결합하여 기계적으로 매우 저항성인 일체식 구조를 수득할 수 있는 가능성을 포함한다. 또한 기계적 고정에 의해 형성된 결합보다 중량 감소, 더 큰 강성 및 보다 양호한 표면 마감을 달성하는 것이 가능하다.
구조용 접착제를 사용한 부품의 결합은 종래의 시스템과 관련하여 상당한 혜택을 제공한다. 접착제는 전체 결합 면적에 작용하는 하중 및 응력을 집중시키는 대신 분산시켜 정적 및 동적 하중을 균일하게 분산시킬 뿐만 아니라 기계적으로 고정된 시스템과 관련된 생산 및 유지보수 비용을 절감한다. 산업적으로, 많은 경우 접착제 도포 방법은 조립 공정에서 더 높은 생산성을 제공한다. 효과적인 접착으로 인한 또 다른 중요한 이점은 결합된 부품 사이의 우수한 밀봉으로 접합을 통한 유체의 통과를 억제하고 추가적인 불투과화의 필요성을 없애는 것이다.
접착 접합 설계는 향후 적용의 특성을 고려하여 선택되어야 한다. 문헌(Silva et al., International Journal of Adhesion and Adhesives. 2007; 27:362-379)에는 상이한 온도에서 에폭시 및 비스말레이미드 접착제로 설계된 접합(복합재, 알루미늄 및 티타늄)을 평가하기 위한 연구가 개시되어 있다. 저자는 유한 요소(finite elements) 분석에 의해 접합에 따른 응력의 분포를 평가하였다.
문헌(Malucellia et al., International Journal of Adhesion and Adhesives. 2005; 25:87-91)에는 폴리옥시프로필렌, 폴리프로필렌 및 알루미늄의 기판 상에 일성분 폴리우레탄 접착제(베이스 폴리에스테르)로 결합된 접합부의 전단 강도가 개시되어 있다. 또한, 저자는 표면 처리 방법, 동역학 반응 및 접착제의 열적 변화를 조사하고 공기 습도 및 사용 온도의 매개변수를 변화시켜 처리 후 전단 강도의 증가 및 접착제 경화 반응의 속도를 결과로서 수득하였다.
액체 고무는 통상적으로 고무 산업 내에서 마모, 가공성 및 동적 특성과 같은 특성을 개선하는 데 사용된다.
중국 출원 제105111996호는 폴리설폰 유형 액체 고무, 가소제, 충전제, 점착부여제, 산화방지제, 가황제, 가소제, 착색제 및 충전제를 함유하는 2성분 가요성 컬러풀 폴리티오우레탄-폴리설폰 실란트에 관한 것이다.
일본 출원 제JP-A-4309588호는 블록 공중합체, 액체 중합체 및 이소시아네이트를 포함하는 접착제 조성물에 관한 것이다.
유럽 특허 제670,864호는 고체 고무 및 액체 고무를 포함하는 감압성 접착제 조성물에 관한 것이다.
따라서, 2K(2성분) 폴리우레탄 및 열경화성 폴리우레탄 산업에서는 접착성 및 기능성이 개선된 구조용 접착제에 대한 필요성이 존재한다.
따라서, 본 개시내용은 2K 폴리우레탄 접착제 제형과 블렌딩된 비반응성 액체 고무가 이례적으로 개선된 접착성 및 기능성을 제공함을 밝혀내었다.
본 개시내용의 이들 및 다른 목적들은 다음의 개시내용에 따라 명백해질 것이다.
본 개시내용의 한 가지 목적은 (A) (i) 폴리올 화합물, 폴리아민 화합물 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 활성 수소 함유 화합물 및 적어도 하나의 이소시아네이트 화합물을 포함하는 반응 혼합물로부터 제조된, 적어도 하나의 이소시아네이트 말단화된 중간체 화합물, (ii) 적어도 하나의 이소시아네이트 화합물, 및 (iii) 임의로 적어도 하나의 액체 고무를 포함하는 예비중합체 성분(prepolymer component); 및 (B) (i) 폴리올 화합물, 폴리아민 화합물 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 활성 수소 함유 화합물 및 적어도 하나의 이소시아네이트 화합물을 포함하는 반응 혼합물로부터 제조된, 적어도 하나의 폴리올 말단화된 중간체 화합물, (ii) 적어도 하나의 액체 고무, (iii) 적어도 하나의 촉매, (iv) 적어도 하나의 폴리올, (v) 임의로 적어도 하나의 아민 화합물, 및 (vi) 임의로 사슬 연장제(chain extender)를 포함하는 경화 성분(curative component)을 포함하는 개선된 접착성 및 기능성을 나타내는 2성분 폴리우레탄 조성물에 관한 것이다.
본 개시내용의 또 다른 목적은 (A) (i) 폴리올 화합물, 폴리아민 화합물 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 활성 수소 함유 화합물 및 적어도 하나의 이소시아네이트 화합물을 포함하는 반응 혼합물로부터 제조된, 적어도 하나의 이소시아네이트 말단화된 중간체 화합물, (ii) 적어도 하나의 이소시아네이트 화합물, 및 (iii) 임의로 적어도 하나의 액체 고무를 포함하는 예비중합체 성분; 및 (B) (i) 폴리올 화합물, 폴리아민 화합물 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 활성 수소 함유 화합물 및 적어도 하나의 이소시아네이트 화합물을 포함하는 반응 혼합물로부터 제조된, 적어도 하나의 폴리올 말단화된 중간체 화합물, (ii) 적어도 하나의 액체 고무, (iii) 적어도 하나의 촉매, (iv) 적어도 하나의 폴리올, (v) 임의로 적어도 하나의 아민 화합물, 및 (vi) 임의로 사슬 연장제를 포함하는 경화 성분을 포함하는 2성분 폴리우레탄 조성물에 관한 것이며; 여기서 폴리아민 화합물은 1급 아민-말단화된 폴리(옥시프로필렌), 1급 아민-말단화된 폴리(옥시에틸렌), 2급 아민-말단화된 폴리(옥시프로필렌), 2급 아민-말단화된 폴리(옥시에틸렌) 및 아미노 관능성 폴리실록산으로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.
본 개시내용의 또 다른 목적은 (A) (i) 폴리올 화합물, 폴리아민 화합물 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 활성 수소 함유 화합물 및 적어도 하나의 이소시아네이트 화합물을 포함하는 반응 혼합물로부터 제조된, 적어도 하나의 이소시아네이트 말단화된 중간체 화합물, (ii) 적어도 하나의 이소시아네이트 화합물, 및 (iii) 임의로 적어도 하나의 액체 고무를 포함하는 예비중합체 성분; 및 (B) (i) 폴리올 화합물, 폴리아민 화합물 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 활성 수소 함유 화합물 및 적어도 하나의 이소시아네이트 화합물을 포함하는 반응 혼합물로부터 제조된, 적어도 하나의 폴리올 말단화된 중간체 화합물, (ii) 적어도 하나의 액체 고무, (iii) 적어도 하나의 촉매, (iv) 적어도 하나의 폴리올, (v) 임의로 적어도 하나의 아민 화합물, 및 (vi) 임의로 사슬 연장제를 포함하는 경화 성분을 포함하는 2성분 폴리우레탄 조성물에 관한 것이며; 여기서 폴리올은 폴리에테르 폴리올, 폴리에스테르 폴리올, 폴리카보네이트 폴리올, 에틸렌 옥사이드 말단-캡핑된 폴리올, 폴리부타디엔 폴리올, 폴리아세탈 폴리올 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.
도 1은 실시예 1에 따라 제조된 조성물과 유리 섬유로 강화된 폴리아미드 복합 기재와의 접착 결합을 도시한다.
도 2는 실시예 2에 따라 제조된 조성물과 유리 섬유로 강화된 폴리아미드 복합 기재와의 접착 결합을 도시한다.
도 3a, 도 3b 및 도 3c는 실시예 3에 따라 제조된 조성물과 각각 (a) 상부에 알루미늄 (알루미늄 타입 EN AW 6063 T6) + 에폭시 프라이머, (b) 상부에 유리 + 프라이머, 및 (c) 상부에 에폭시 프라이머를 갖는 알루미늄(5005A (AlMgI) 주석 부동태화) 기재와의 접착 결합을 도시한다.
도 4a, 도 4b 및 도 4c는 실시예 4에 따라 제조된 조성물과 각각 (a) 알루미늄(5005A(AlMgI) 주석 부동태화) 및 에폭시 프라이머, (b) 알루미늄(알루미늄 타입 EN AW 6063 T6), 및 (c) 알루미늄(알루미늄 유형 EN AW 5754 H22) 기재와의 접착 결합을 도시한다.
도면은 도식적이며 축척에 맞게 작성되지 않음을 주지해야 한다. 이들 도면의 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면의 명확성 및 편의성을 위해 크기가 과장되거나 축소된 것으로 도시되었다.
본 개시내용의 예시적인 양태는 이제 도 1 내지 도 4c를 참조하여 기재된다.
본 개시내용의 적어도 하나의 양태를 상세히 설명하기에 앞서, 본 개시내용은 하기 설명에 제시되거나 도면에 예시된 구성요소 또는 단계 또는 방법론의 구성 및 배열의 세부사항에 대한 이의 적용에 제한되지 않음을 이해해야 한다. 본 개시내용은 다른 양태가 가능하거나 다양한 방식으로 실시 또는 수행될 수 있다. 또한, 본원에 사용된 어구 및 용어는 설명의 목적을 위한 것이며 이를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 함을 이해해야 한다.
본원에 달리 정의되지 않는 한, 본 개시내용과 관련하여 사용되는 기술 용어들은 본 발명의 통상의 숙련가들에 의해 일반적으로 이해되는 의미를 가져야 한다. 또한, 문맥에 의해 달리 요구되지 않는 한, 단수형은 복수형을 포함해야 하고 복수형은 단수형을 포함해야 한다.
본 명세서에 언급된 모든 특허, 공개된 특허 출원 및 비특허 공보는 본 개시내용이 속하는 당업계의 숙련가들의 기술 수준을 나타낸다. 본 출원의 임의의 부분에서 참조된 모든 특허, 공개된 특허 출원 및 비특허 공보는 각각의 개별 특허 또는 공개가 참고로 포함되도록 구체적이고 개별적으로 표시된 것과 동일한 정도로 전문이 본원에 참고로 명시적으로 포함된다.
본원에 개시된 모든 물품 및/또는 방법은 본 개시내용에 비추어 과도한 실험 없이 이루어지고 실행될 수 있다. 본 개시내용의 물품 및 방법은 바람직한 양태의 관점에서 기재되었지만, 본 개시내용의 개념, 취지 및 범위를 벗어나지 않으면서 물품 및/또는 방법에 및 본원에 기재된 방법(들)의 단계들 또는 단계들의 순서에서 변형이 적용될 수 있다는 것은 당업계의 통상의 숙련가들에게 명백할 것이다. 당업계의 숙련가들에게 명백한 이러한 모든 유사한 대체 및 변형은 본 개시내용의 취지, 범위 및 개념 내에 있는 것으로 간주된다.
본 개시내용에 따라 이용되는 바와 같이, 다음의 용어들은, 달리 나타내지 않는 한, 다음의 의미를 갖는 것으로 이해되어야 한다.
단어 "a" 또는 "an"의 사용은 용어 "포함하는(comprising)"과 함께 사용될 때 "하나"를 의미할 수 있지만, 이는 또한 "하나 이상", "적어도 하나" 및 "하나 또는 하나 이상"의 의미와도 일치한다. 용어 "또는"의 사용은 대안들이 상호 배타적인 경우에만 대안들을 지칭하기 위해 명백히 지시되지 않는 한, "및/또는"을 의미하기 위해 사용되지만, 본 개시내용은 대안들 및 "및/또는"만을 지칭하는 정의를 지지한다. 본 출원 전반에 걸쳐, 용어 "약"은 값이 정량화 장치, 값을 결정하기 위해 사용되는 방법(들), 또는 연구 대상체 사이에 존재하는 편차에 대한 고유한 오류 변동을 포함함을 나타내기 위해 사용된다.
본원에서 본 발명의 "하나의 양태" 또는 "하나의 측면" 또는 "하나의 버전" 또는 "하나의 목적" 또는 "다른 양태", 또는 "다른 측면" 또는 "다른 버전" 또는 "다른 목적"에 대한 언급은 문맥상 명백하게 달리 지시하지 않는 한, 이러한 양태, 측면, 버전 또는 목적 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
용어 "적어도 하나"는 1, 2, 3, 4, 5, 10, 15, 20, 30, 40, 50, 100 등을 포함하지만 이에 제한되지 않는 하나 이상의 임의의 수량을 지칭한다. 용어 "적어도 하나"는 이것이 붙여진 용어에 따라 최대 100 또는 1000 또는 그 이상까지 확장될 수 있다.
본원에서 사용되는 모든 백분율, 부, 부분 및 비율은 달리 명시되지 않는 한 전체 조성물의 중량을 기준으로 한다. 나열된 성분과 관련된 모든 중량은 활성 수준을 기준으로 하며 따라서 달리 명시되지 않는 한 상업적으로 이용 가능한 물질에 포함될 수 있는 용매 또는 부산물을 포함하지 않는다.
본 발명의 단수 특징 또는 제한에 대한 모든 언급은 상응하는 복수 특징 또는 제한을 포함하며, 달리 명시되거나 참조가 이루어진 문맥에 의해 명백히 반대되는 경우가 아닌 한 그 반대의 경우도 마찬가지이다.
본원에서 사용되는 수치 범위는 구체적으로 개시되든 그렇지 않든 그 범위 내에 포함된 모든 숫자 및 숫자의 하위세트를 포함하는 것으로 의도된다. 또한, 이러한 수치 범위는 그 범위의 임의의 숫자 또는 숫자의 하위세트에 대한 청구항에 대한 지지를 제공하는 것으로 해석되어야 한다.
본원에 사용되는 바와 같이, 단어 "포함하는(comprising)" (및 "포함한다(comprise)" 및 "포함한다(comprises)"와 같은 포함하는(comprising)의 임의의 형태), "갖는(having)"(및 "갖다(have)" 및 "갖다(has)"와 같은 갖는(having)의 임의의 형태), "포함하는(including)"(및 "포함한다(include)" 및 "포함한다(includes)"와 같은 포함하는(including)의 임의의 형태) 또는 "함유하는(containing)"(및 "함유한다(contains)" 및 "함유한다(contain)"와 같은 함유하는(containing)의 임의의 형태)은 포괄적이거나 개방적이며, 추가적인, 인용되지 않은 요소 또는 방법 단계를 배제하지 않는다. 본원에서 사용되는 용어 "또는 이들의 조합" 및 "및/또는 이들의 조합"은 용어 앞에 열거된 항목들의 모든 순열 및 조합을 지칭한다. 예를 들어, "A, B, C, 또는 이들의 조합"은 A, B, C, AB, AC, BC, 또는 ABC 중 적어도 하나를 포함하는 것으로 의도되며, 특정 문맥에서 순서가 중요한 경우, 또한 BA, CA, CB, CBA, BCA, ACB, BAC, 또는 CAB를 포함한다. 이러한 예에 이어서, 하나 이상의 항목 또는 용어의 반복을 포함하는 조합들, 예를 들어 BB, AAA, AAB, BBC, AAABCCCC, CBBAAA, CABABB 등이 명시적으로 포함된다. 숙련가는, 문맥에서 달리 명백하지 않는 한, 전형적으로 임의의 조합의 항목 또는 용어의 수에 제한이 없음을 이해할 것이다.
이하의 상세한 설명의 목적을 위해, 임의의 작동 실시예를 제외하고, 또는 달리 나타낸 경우, 예를 들어, 명세서 및 청구범위에 사용된 성분의 양을 표현하는 숫자는 모든 경우에 용어 "약"에 의해 수식되는 것으로 이해되어야 한다. 명세서 및 첨부된 청구범위에 제시된 수치 파라미터는 본 발명을 수행함에 있어서 수득되는 원하는 특성에 따라 변할 수 있는 근사치이다.
본원에서 사용되는 용어 "또는 이들의 조합", "및 이들의 조합", 및 "이들의 조합"은 용어 앞에 열거된 항목의 모든 순열 및 조합을 지칭한다.
용어 "약"은 명시된 값의 ±10% 값의 범위를 지칭한다. 예를 들어, "약 200"이라는 문구는 200의 ±10% 또는 180 내지 220을 포함한다.
용어 "중합" 또는 "중합시키는"은 단량체 화합물을 화학적으로 반응시켜 중합체 쇄를 형성하는 방법을 지칭한다. 중합체 쇄는 교호, 블럭, 또는 랜덤일 수 있다. 중합 방법의 유형은 매우 다양한 방법으로부터 선택될 수 있으며, 다음의 비제한적인 예를 포함한다: 다중 축합, 단계 성장 중합, 및 자유 라디칼 중합.
용어 "중합체"는 거대분자를 포함하는 임의의 큰 분자를 지칭한다. 용어 "중합체"는 공유 화학 결합에 의해 연결된 하나 이상의 유형의 단량체 잔기(반복 단위)를 포함하는 큰 분자를 지칭한다. 중합체의 비제한적인 예는 단독중합체, 및 비-단독중합체, 예를 들어 공중합체, 삼원공중합체, 사원공중합체 및 고급 유사체를 포함한다.
용어 "단량체"는 중합체를 형성하기 위해 동일하거나 상이한 종류의 하나 이상의 단량체에 중합 동안 화학적으로 결합하는 작은 분자를 지칭한다.
본원에서 사용되는 용어 "주위 온도"는 실내 및 실외 둘 다에서 직면하는 온도를 지칭하며, 이는 다양한 계절 동안 -20℃ 이하 내지 40℃ 이상까지 지속될 수 있다. 경화 속도는 낮은 온도에서 느려지고 높은 온도에서 가속화될 것이다. 온도에 대한 하한은 없지만, 통상적으로 본 발명의 조성물은 약 5℃ 미만의 온도에서 적용되지 않을 것이다. 직면하는 더 높은 온도는 여름에 40℃ 이상에 도달할 수 있으며, 지붕이나 아스팔트와 같은 흑색 표면의 표면 온도는 최대 65℃ 이상까지 올라갈 수 있다. 중요한 인자는 경화를 야기하기 위해 외부 열이 적용될 필요가 없다는 것이며, 따라서 본 발명이 크게 확장된 유용성을 가질 수 있게 한다.
본 발명의 용어 "액체 고무"는 주위 온도에서 쉽게 부을 수 있는 측면에서 "액체"가 되기에 적합한 분자량 및 가교 균형을 갖는 가황되지 않은 엘라스토머 네트워크를 포함한다. 액체 고무는 주위 온도보다 낮은 전이 온도를 가져야 한다. 액체 고무는 사슬의 말단에 반응성 그룹을 지닐 수 있지만, 이들 그룹은 본 발명의 예비중합체 부분 및 경화 부분과의 혼합물의 다른 성분과 반응성일 수 없으며, 따라서 액체 고무는 가소제로서 작용하고 최종 중합체 또는 가교결합된 생성물의 일부가 아니다. 본 발명의 실시에 유용한 액체 고무는 합성 액체 이소프렌 고무, 해중합 천연 고무, 카복실 말단화된 합성 액체 이소프렌 스티렌 고무, 하이드록실 말단화된 합성 액체 이소프렌 고무, 수소화 액체 이소프렌 고무, 액체 이소프렌-스티렌 공중합체, 및 액체 이소프렌-부타디엔 액체 부타디엔-스티렌 공중합체를 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 액체 고무는 전형적으로 25,000 내지 50,000의 분자량을 갖는다. 바람직하게는, 액체 고무는 50 내지 1,000Pas (500 내지 10,000포이즈) 사이의 38℃에서의 용융 점도에서 -50℃ 미만의 유리 전이 온도를 갖는다. 당업계에 공지된 다른 액체 고무가 본 발명의 교시의 범위 내에서 유용할 수 있음을 인지할 것이다.
본원 및 청구항에 사용된 용어 "지방족 및 지환족 디이소시아네이트"는 2개의 디이소시아네이트 반응성 말단 그룹을 갖는 직쇄 또는 고리화로 연결된 6 내지 100개의 탄소 원자를 지칭한다. 본 발명의 비제한적인 양태에서, 본 발명에서 사용하기 위한 지방족 및 지환족 디이소시아네이트는 TMXDI 및 화학식 R-(NCO)2의 화합물을 포함할 수 있으며, 여기서 R은 지방족 그룹 또는 지환족 그룹을 나타낸다.
본 발명에서 사용하기에 적합한 폴리올은 폴리에테르 폴리올, 폴리에스테르 폴리올, 폴리카프로락톤 폴리올, 폴리카보네이트 폴리올, 및 이들의 혼합물을 포함하지만 이에 제한되지 않는다.
폴리에테르 폴리올 및 이의 제조방법은 당업계의 숙련가들에게 공지되어 있다. 다양한 유형 및 분자량의 많은 폴리에테르 폴리올이 다양한 제조자들로부터 상업적으로 이용 가능하다. 폴리에테르 폴리올의 비제한적인 예는 폴리옥시알킬렌 폴리올, 및 폴리알콕실화 폴리올을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 폴리옥시알킬렌 폴리올은 공지된 방법에 따라 제조될 수 있다. 비제한적인 양태에서, 폴리옥시알킬렌 폴리올은 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 글리세롤 및 소르비톨과 같은 다가 개시제 또는 다가 개시제의 혼합물과 함께 산- 또는 염기-촉매된 첨가를 사용하여 알킬렌 옥사이드, 또는 알킬렌 옥사이드의 혼합물을 축합함으로써 제조될 수 있다. 알킬렌 옥사이드의 비제한적인 예는 에틸렌 옥사이드, 프로필렌 옥사이드, 부틸렌 옥사이드, 아밀렌 옥사이드, 스티렌 옥사이드과 같지만 이에 제한되지 않는 아르알킬렌 옥사이드, 에틸렌 옥사이드와 프로필렌 옥사이드의 혼합물을 포함할 수 있다. 추가의 비제한적인 양태에서, 폴리옥시알킬렌 폴리올은 랜덤 또는 단계적 옥시알킬화를 사용하여 알킬렌 옥사이드의 혼합물로 제조될 수 있다. 이러한 폴리옥시알킬렌 폴리올의 비제한적인 예는 폴리에틸렌 글리콜과 같지만 이에 제한되지 않는 폴리옥시에틸렌, 폴리프로필렌 글리콜과 같지만 이에 제한되지 않는 폴리옥시프로필렌을 포함한다.
당업계에서 통상적으로 사용되는 일반적인 용어 "폴리우레탄"(PU)은 폴리우레아, 폴리이소시아누레이트 및 실제로 적은 수 또는 제로의 우레탄 그룹 또는 결합을 함유할 수 있는 다른 중합체를 포함한다. 본원에 사용된 용어 "폴리우레탄"은 이소시아네이트 및 알코올의 반응 생성물이고, 따라서 상당한 양의 우레탄 결합, 즉 -NR-CO-O-를 함유하는 중합체를 지칭하기 위해 보다 문자 그대로 사용된다. 본 발명의 설명 및 청구범위에서, 용어 "폴리우레아"는 수분 또는 물의 존재하에서 이소시아네이트 서로간의 상호작용, 또는 중간 반응 생성물일 수 있는 아민과 이소시아네이트의 상호작용인 중합체를 지칭하기 위해 사용되어, 상당한 양의 우레아 결합, 즉, -NR'-CO-NR"-을 초래한다. 이러한 우레탄 또는 우레아 결합에서, R, R', 및 R"의 각각은 독립적으로 수소 원자, 알킬 또는 아릴 그룹을 나타낸다. 용어 "폴리우레아"는 우레아 그룹이 분지형 중합체를 형성하기 위해 추가의 이소시아네이트와 상호작용할 때 형성되는 뷰렛(biuret)을 포함한다.
용어 "중합체"는 중합체, 공중합체(예를 들어, 2개 이상의 상이한 단량체를 사용하여 수득된 중합체), 올리고머 및 이들의 조합 뿐만 아니라, 혼화성 조성물의 형태로 수득될 수 있는 중합체, 올리고머 또는 공중합체를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
용어 "예비중합체"는 중간 분자량을 갖는 상태를 형성하기 위해 반응한 단량체 또는 단량체의 시스템을 의미한다. 이 물질은 반응성 그룹으로 인해 추가로 중합되어 완전히 경화된 고분자량 상태를 형성할 수 있다. 이와 같이, 반응성 중합체와 미반응 단량체의 혼합물은 또한 "예비중합체"로 지칭될 수 있다. 전형적으로, 이러한 예비중합체는 비교적 낮은 분자량을 갖는 중합체이며, 이는 통상적으로 단량체와 필름 중합체 또는 수지의 질량 사이에 있다. 이와 같이, 당업계의 숙련가는 단량체가 상호작용하여 폴리우레아 우레아 우레탄을 형성할 것으로 예상할 수 있으며, 그 결과 중합체가 형성되면 단량체가 더 이상 존재하지 않게 된다. 그러나, 본원에 기재된 일부 조성물에서, 단량체 및 중합체 둘 다가 경화되기 전에 조성물 내에 존재할 수 있고, 경화 후에, 잔류 단량체가 경화된 중합체 내에 여전히 존재할 수 있다. 또한, 이소시아네이트-말단화된 예비중합체(바람직하게는 폴리에테르)는 사슬 연장으로서 아미노-말단화된 또는 하이드록실-말단화된 폴리올 및 폴리아민 또는 폴리올을 가질 수 있다.
용어 "폴리아민"은 1개 분자당 적어도 2개의 (1급 및/또는 2급) 관능성 아미노 그룹을 함유하는 화합물을 지칭하기 위해 사용된다.
용어 "폴리올"은 1개 분자당 적어도 2개의 하이드록실 관능 그룹을 함유하는 화합물을 지칭하기 위해 사용된다. 용어 "디올"은 1개 분자당 2개의 하이드록실 관능 그룹을 함유하는 화합물을 지칭하기 위해 사용된다. 용어 "트리올"은 1개 분자당 3개의 하이드록실 관능 그룹을 함유하는 화합물을 지칭하기 위해 사용된다.
본원에 사용된 용어 "이소시아네이트"는 하나 이상의 이소시아네이트(NCO) 그룹을 포함하는 임의의 화학적 화합물 또는 분자를 지칭함을 의미한다.
용어 "폴리이소시아네이트"는 1개 분자당 적어도 2개의 이소시아네이트(NCO) 관능 그룹을 함유하는 화합물을 지칭하기 위해 사용된다.
용어 "디이소시아네이트"는 1개 분자당 2개의 이소시아네이트 관능 그룹을 함유하는 화합물을 지칭하기 위해 사용된다.
본 개시내용은 (A) (i) 폴리올 화합물, 폴리아민 화합물 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 활성 수소 함유 화합물 및 적어도 하나의 이소시아네이트 화합물을 포함하는 반응 혼합물로부터 제조된, 적어도 하나의 이소시아네이트 말단화된 중간체 화합물, (ii) 적어도 하나의 이소시아네이트 화합물, 및 (iii) 임의로 적어도 하나의 액체 고무를 포함하는 예비중합체 성분; 및 (B) (i) 폴리올 화합물, 폴리아민 화합물 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 활성 수소 함유 화합물 및 적어도 하나의 이소시아네이트 화합물을 포함하는 반응 혼합물로부터 제조된, 적어도 하나의 폴리올 말단화된 중간체 화합물, (ii) 적어도 하나의 액체 고무, (iii) 적어도 하나의 촉매, (iv) 적어도 하나의 폴리올, (v) 임의로 적어도 하나의 아민 화합물, 및 (vi) 임의로 사슬 연장제를 포함하는 경화 성분을 포함하는 2성분 폴리우레탄 조성물에 관한 것이다.
하나의 비제한적인 양태에서, 경화 성분에 대한 예비중합체 성분의 비율은 약 0.1 내지 약 1이다.
하나 이상의 비제한적인 양태에 따라, 경화 성분에 대한 예비중합체 성분의 비율의 범위는 약 0.1 내지 약 0.20, 약 0.21 내지 약 0.30, 약 0.31 내지 약 0.40, 약 0.41 내지 약 0.50, 약 0.51 내지 약 0.60, 약 0.61 내지 약 0.70, 약 0.71 내지 약 0.80, 약 0.81 내지 약 0.90, 및 약 0.91 내지 약 1.0을 포함하지만 이에 제한되지 않는다.
본 개시내용의 하나 이상의 양태에 따라, 적어도 하나의 이소시아네이트 말단화된 중간체 화합물은 폴리올 화합물, 폴리아민 화합물 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 활성 수소 함유 화합물 및 적어도 하나의 이소시아네이트 화합물을 포함하는 반응 혼합물로부터 제조되고, 이때 상기 반응 혼합물은 2보다 큰 폴리올 화합물에 대한 이소시아네이트 화합물의 비율을 갖는다.
본 개시내용의 다른 양태에 따라, 적어도 하나의 폴리올 말단화된 중간체 화합물은 폴리올 화합물, 폴리아민 화합물 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 활성 수소 함유 화합물 및 적어도 하나의 이소시아네이트 화합물을 포함하는 반응 혼합물로부터 제조되고, 여기서 상기 반응 혼합물은 2 미만의 폴리올 화합물에 대한 이소시아네이트 화합물의 비율을 갖는다.
본 개시내용의 하나 이상의 양태에 따라, 적어도 하나의 이소시아네이트 말단화된 중간체 화합물은 폴리올 화합물, 폴리아민 화합물 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 활성 수소 함유 화합물 및 적어도 하나의 이소시아네이트 화합물을 포함하는 반응 혼합물로부터 제조되고, 여기서 이소시아네이트 말단화된 중간체 화합물은 예비중합체 성분의 약 10%w/w 내지 약 99.99%w/w의 양으로 존재한다.
다른 양태에서, 이소시아네이트 말단화된 중간체 화합물의 다른 가능한 범위는 예비중합체 성분의 약 10%w/w 내지 약 15%w/w, 약 16%w/w 내지 약 20%w/w, 약 21%w/w 내지 약 25%w/w, 약 26%w/w 내지 약 30%w/w, 약 31%w/w 내지 약 35%w/w, 약 36%w/w 내지 약 40%w/w, 약 41%w/w 내지 약 45%w/w, 약 46%w/w 내지 약 50%w/w, 약 51%w/w 내지 약 55%w/w, 약 56%w/w 내지 약 60%w/w, 약 61%w/w 내지 약 65%w/w, 약 66%w/w 내지 약 70%w/w, 약 71%w/w 내지 약 75%w/w, 약 76%w/w 내지 약 80%w/w, 약 81%w/w 내지 약 85%w/w, 약 86%w/w 내지 약 90%w/w, 약 91%w/w 내지 약 95%w/w, 및 약 96%w/w 내지 약 99.99%w/w를 포함하지만 이에 제한되지 않는다.
본 개시내용의 다른 양태에 따라, 적어도 하나의 폴리올 말단화된 중간체 화합물은 폴리올 화합물, 폴리아민 화합물 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 활성 수소 함유 화합물 및 적어도 하나의 이소시아네이트 화합물을 포함하는 반응 혼합물로부터 제조되고, 여기서 폴리올 말단화된 중간체 화합물은 경화 성분의 약 5%w/w 내지 약 50%w/w의 양으로 존재한다.
다른 양태에서, 폴리올 말단화된 중간체 화합물의 다른 가능한 범위는 경화 성분의 약 5%w/w 내지 약 9%w/w, 약 10%w/w 내지 약 15%w/w, 약 16%w/w 내지 약 20%w/w, 약 21%w/w 내지 약 25%w/w, 약 26%w/w 내지 약 30%w/w, 약 31%w/w 내지 약 35%w/w, 약 36%w/w 내지 약 40%w/w, 약 41%w/w 내지 약 45%w/w, 약 46%w/w 내지 약 50%w/w를 포함하지만 이에 제한되지 않는다.
하나의 비제한적인 양태에서, 폴리올 화합물은 디올, 트리올, 테트롤, 펜톨 및 헥솔로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.
다른 비제한적인 양태에서, 폴리올은 폴리에테르 폴리올, 폴리에스테르 폴리올, 폴리카보네이트 폴리올, 에틸렌 옥사이드 말단-캡핑된 폴리올, 폴리부타디엔 폴리올, 폴리아세탈 폴리올, 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.
하나의 비제한적인 양태에서, 폴리올 화합물은 경화 성분의 약 5%w/w 내지 약 80%w/w의 양으로 존재한다.
다른 양태에서, 폴리올 화합물의 다른 가능한 범위는 경화 성분의 약 5%w/w 내지 약 9%w/w, 약 10%w/w 내지 약 15%w/w, 약 16%w/w 내지 약 20%w/w, 약 21%w/w 내지 약 25%w/w, 약 26%w/w 내지 약 30%w/w, 약 31%w/w 내지 약 35%w/w, 약 36%w/w 내지 약 40%w/w, 약 41%w/w 내지 약 45%w/w, 약 46%w/w 내지 약 50%w/w, 약 51%w/w 내지 약 55%w/w, 약 56%w/w 내지 약 60%w/w, 약 61%w/w 내지 약 65%w/w, 약 66%w/w 내지 약 70%w/w, 약 71%w/w 내지 약 75%w/w, 및 약 76%w/w 내지 약 80%w/w를 포함하지만 이에 제한되지 않는다.
하나 이상의 비제한적인 양태에서, 폴리아민 화합물은 1급 아민-말단화된 폴리(옥시프로필렌), 1급 아민-말단화된 폴리(옥시에틸렌), 2급 아민-말단화된 폴리(옥시프로필렌), 2급 아민-말단화된 폴리(옥시에틸렌) 및 아미노 관능성 폴리실록산으로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.
다른 비제한적인 양태에서, 아민 화합물은 탄소수 약 2 내지 약 30의 지방족, 지환족 및 방향족 화합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.
다른 양태에서, 탄소 원자(들)의 다른 가능한 범위는 약 2 내지 약 5, 약 6 내지 약 10, 약 11 내지 약 15, 약 16 내지 약 20, 약 21 내지 약 25, 약 26 내지 약 30을 포함하지만 이에 제한되지 않는다.
하나 이상의 비제한적인 양태에서, 아민 화합물은 에틸렌디아민, 1,2-프로필렌디아민, 1,3-프로필렌디아민, 1,2-부틸렌디아민, 1,3-부틸렌디아민, 1,4-부틸렌디아민, 2,3-부틸렌디아민, 1,2-사이클로헥산디아민, 1,3-사이클로헥산디아민, 1,4-사이클로헥산디아민, 하이드라진, 펜타메틸렌디아민, 헥사메틸렌디아민, 헵타메틸렌디아민, 옥타메틸렌디아민, 노나메틸렌디아민, 데카메틸렌디아민, 운데카메틸렌디아민, 도데카메틸렌디아민, 피페라진, N-(2-아미노에틸)피페라진, p-페닐렌디아민, 4,4-메틸렌디아닐린, N,N' 디메틸헥사메틸렌디아민 및 N,N'-디부틸헥사메틸렌디아민으로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.
아민 화합물의 비제한적인 예는 지방족 1급 아민, 예를 들어 디에틸렌트리아민, 에틸렌디아민, 테트라메틸렌디아민, 펜타메틸렌디아민, 헥사메틸렌디아민, 지방족 2급 아민, 예를 들어 N,N'-디벤질에틸렌디아민, N,N-비스[3-(메틸아미노)프로필]메틸아민, 트리스[2-(메틸아미노)에틸]아민, N,N'-디-3급-부틸에틸렌디아민, N,N',N"-트리헥실디에틸렌트리아민, N,N'-디메틸-1,8-옥탄디아민, 방향족 아민, 예를 들어 톨루엔 디아민(특히 디에틸톨루엔디아민, 디메틸톨루엔디아민, 디메틸티오톨루엔디아민 및 2,3-디아미노톨루엔), 아닐린 유도체[(특히 4,4'-메틸렌비스(N-2급-부틸아닐린)], 나프탈렌 디아민(특히 1,8-나프탈렌 디아민), 벤젠 디아민(특히 디에틸메틸벤젠디아민, N-벤질에틸렌디아민 및 N1,N4-디(펜탄-2-일)벤젠-1,4-디아민), 지환족 2급 및 1급 방향족 아민 간의 혼합물, 예를 들어 4-(2-아미노에틸)아닐린, 지환족 디아민 및 기타 입체 장애 디아민, 예를 들어 1,8-디아미노-p-멘탄, 1,3-사이클로헥산디메탄아민, 4,4'-메틸렌비스(사이클로헥실아민), 4,4'-메틸렌비스(2-메틸사이클로헥실아민), 이소프렌 디아민, 비사이클로[2.2.1]헵탄비스(메틸아민), N-페닐에틸렌디아민, 아미노사이클로헥산올 및 유도체, 피페라진 및 유도체, 예를 들어 1-[2-(2-하이드록시에톡시)에틸]피페라진, 1-(2-아미노에틸)피페라진, 2-(3-메톡시페닐)피페라진 및 1-(3-아미노프로필)피페라진을 포함하지만 이에 제한되지 않는다.
비제한적인 양태 중 하나에 따라, 이소시아네이트 화합물은 화학식 R(NCO)n을 갖고, 여기서, n은 2, 3, 및 4이고, R은 탄소수 6 내지 20의 지방족 잔기이다.
다른 양태에서, 탄소 원자수의 다른 가능한 범위는 약 6 내지 약 10, 약 11 내지 약 15, 및 약 16 내지 약 20을 포함하지만 이에 제한되지 않는다.
이소시아네이트는 방향족 이소시아네이트 및 지방족 이소시아네이트로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.
하나 이상의 비제한적인 양태에서, 방향족 이소시아네이트는 디페닐메탄 디이소시아네이트; 폴리메틸렌 디페닐 디이소시아네이트; 4,4-메틸렌 디페닐 이소시아네이트(MDI); p- 및 m-페닐렌 디이소시아네이트; 2,4- 및 2,6-톨루엔 디이소시아네이트(TDI); 듀렌-1,4-디이소시아네이트; 이소포론 디이소시아네이트; 이소프로필렌-비스-(p-페닐 이소시아네이트); 설폰-비스(p-페닐 이소시아네이트); 1,5-나프탈렌디이소시아네이트; 쿠멘-2,4-디이소시아네이트; 4-메톡시-1,3-페닐렌디이소시아네이트; 4-클로로-1,3-페닐렌디이소시아네이트; 4-브로모-1,3-페닐렌디이소시아네이트; 4-에톡시-1,3-페닐렌디이소시아네이트; 2,4'-디이소시아네이토디페닐에테르; 4,4'-디페닐디이소시아네이트; 4,6-디메틸-1,3-페닐렌디이소시아네이트; 1,10-안트라센디이소시아네이트; 4,4'-디이소시아네이토디벤질; 3,3-디메틸-4,4'-디이소시아네이토디페닐메탄; 2,6-디메틸-4,4'-디이소시아네이토디페닐; 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.
다른 비제한적인 양태에서, 지방족 이소시아네이트는 이소포론 디이소시아네이트(IPDI); 디사이클로헥실메탄-4,4'-디이소시아네이트; HDI 삼량체, HDI 뷰렛, HDI 우레티돈, HDI 알로파네이트를 포함한 헥사메틸렌-1,6-디이소시아네이트(HDI); 트리메틸 헥사메틸렌 디이소시아네이트(TMDI); 펜타메틸렌디이소시아네이트(PDI); 사이클로헥실렌 디이소시아네이트, 메틸헥실렌 디이소시아네이트; 수소화 TDI; 수소화 MDI 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.
비제한적인 양태들 중 하나에 따라, 예비중합체 성분 중의 이소시아네이트 화합물은 예비중합체 성분의 약 0.01%w/w 내지 약 90%w/w의 양으로 존재한다.
다른 양태에서, 이소시아네이트 화합물의 다른 가능한 범위는 예비중합체 성분의 약 0.01%w/w 내지 약 5%w/w, 약 6%w/w 내지 약 10%w/w, 약 11%w/w 내지 약 15%w/w, 약 16%w/w 내지 약 20%w/w, 약 21%w/w 내지 약 25%w/w, 약 26%w/w 내지 약 30%w/w, 약 31%w/w 내지 약 35%w/w, 약 36%w/w 내지 약 40%w/w, 약 41%w/w 내지 약 45%w/w, 약 46%w/w 내지 약 50%w/w, 약 51%w/w 내지 약 55%w/w, 약 56%w/w 내지 약 60%w/w, 약 61%w/w 내지 약 65%w/w, 약 66%w/w 내지 약 70%w/w, 약 71%w/w 내지 약 75%w/w, 약 76%w/w 내지 약 80%w/w, 약 81%w/w 내지 약 85%w/w, 및 약 86%w/w 내지 약 90%w/w를 포함하지만 이에 제한되지 않는다.
다른 비제한적인 양태에서, 액체 고무는 이소프렌, 부타디엔, 스티렌, 에틸렌, 비닐 아세테이트, 아크릴로니트릴, 실리콘 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 단량체 잔기를 갖는 수소화 또는 비-수소화 (공)중합체이다.
액체 고무는 수소화 또는 비수소화 형태의 네오프렌 고무, 이소프렌 고무, 스티렌 부타디엔 고무, 에틸렌 비닐 아세테이트 고무, 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌, 부틸 고무, 에틸렌 프로필렌 디엔 단량체(EPDM), 니트릴 고무 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있다.
비제한적인 양태들 중 하나에 따라, 액체 고무는 예비중합체 성분의 약 0%w/w 내지 약 20%w/w의 양으로 존재한다.
다른 양태에서, 액체 고무의 다른 가능한 범위는 예비중합체 성분의 약 0%w/w 내지 약 5%w/w, 약 6%w/w 내지 약 10%w/w, 약 11%w/w 내지 약 15%w/w, 약 16%w/w 내지 약 20%w/w를 포함하지만 이에 제한되지 않는다.
다른 비제한적인 양태에서, 액체 고무는 경화 성분의 약 5%w/w 내지 약 20%w/w의 양으로 존재한다.
액체 고무는 바람직하게는 2개의 GPC Ultrastyragel 컬럼, 103 및 104Å(5㎛ 혼합, 300mm×19mm, 워터스 밀리포어 코포레이션(Waters Millipore Corporation) (미국 메사추세츠주 밀포드)) 및 이동상으로서의 THF를 구비한 Hewlett-Packard 1050 시리즈 HPLC 시스템에서 측정된, 약 2,000 내지 약 60,000달톤의 분자량을 갖는다.
다른 양태에서, 액체 고무의 분자량의 다른 가능한 범위는 약 2,000 내지 약 9,999, 약 10,000 내지 약 19,999, 약 20,000 내지 약 29,999, 약 30,000 내지 약 39,999, 약 40,000 내지 약 49,999, 약 50,000 내지 약 60,000달톤을 포함하지만 이에 제한되지 않는다.
하나 이상의 비제한적인 양태에서, 촉매는 3급 아민 촉매, 주석 촉매, 유기수은 촉매, 유기아연 촉매, 유기비스무트 촉매 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.
촉매는 경화 성분의 약 0.01%w/w 내지 약 5 %w/w의 양으로 존재한다.
다른 양태에서, 촉매의 다른 가능한 범위는 경화 성분의 약 0.01%w/w 내지 약 1%w/w, 약 1.01%w/w 내지 약 2%w/w, 약 2.01%w/w 내지 약 3%w/w, 약 3.01%w/w 내지 약 4%w/w, 약 4.01%w/w 내지 약 5%w/w를 포함하지만 이에 제한되지 않는다.
하나의 비제한적인 양태에서, 아민 화합물은 경화 성분의 약 0%w/w 내지 약 5%w/w의 양이다.
다른 양태에서, 아민 화합물의 다른 가능한 범위는 경화 성분의 약 0%w/w 내지 약 1%w/w, 약 1%w/w 내지 약 2%w/w, 약 2%w/w 내지 약 3%w/w, 약 3%w/w 내지 약 4%w/w, 및 약 4%w/w 내지 약 5%w/w를 포함하지만 이에 제한되지 않는다.
다른 비제한적인 양태에서, 사슬 연장제는 2개의 GPC Ultrastyragel 컬럼, 103 및 104Å(5㎛ 혼합, 300mm×19mm, 워터스 밀리포어 코포레이션(미국 메사추세츠주 밀포드)) 및 이동상으로서의 THF를 구비한 Hewlett-Packard 1050 시리즈 HPLC 시스템에서 측정된, 200달톤 미만의 수 평균 분자량을 갖는 C1-10 알킬 디올이다.
사슬 연장제는 바람직하게는 메틸-프로판디올(MPD), 1,4-부탄디올(BDO), 1,6-헥산디올(HDO) 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.
사슬 연장제는 경화 성분의 약 0%w/w 내지 약 10%w/w의 양으로 존재한다.
다른 양태에서, 사슬 연장제의 다른 가능한 범위는 경화 성분의 약 0%w/w 내지 약 1%w/w, 약 1%w/w 내지 약 2%w/w, 약 2%w/w 내지 약 3%w/w, 약 3%w/w 내지 약 4%w/w, 약 4%w/w 내지 약 5%w/w, 약 6%w/w 내지 약 7%w/w, 약 7%w/w 내지 약 8%w/w, 약 8%w/w 내지 약 9%w/w, 및 약 9%w/w 내지 약 10%w/w를 포함하지만 이에 제한되지 않는다.
비제한적인 양태들 중 하나에 따라, 2성분 폴리우레탄 조성물은 충전제, 산화방지제, 자외선 억제제, 가소제, 증점제, 상용화제, 분산제, 레올로지 개질제 및 분자체로 이루어진 그룹으로부터 선택된 첨가제를 추가로 포함한다.
비제한적인 양태들 중 하나에 따라, 충전제의 예는 일반적으로 분쇄된 운모, 활석, 카올린 점토, 유기 점토, 탄산칼슘, 아황산칼슘, 콜로이드성 실리카, 발연 실리카, 규회석, 발로티니, 중공 유리 미소구체, 유리, 탄소 및 흑연 섬유, 금속 산화물(예를 들어 아연, 티타늄, 지르코늄 등), 분쇄된 석영, 금속 규산염, 금속 분말(예를 들어, 납, 알루미늄, 청동 등)을 포함하지만 이에 제한되지 않는 전형적으로 분말 형태의 광물(즉, 무기물)을 포함하며, 이는 또한 예비중합체 성분의 점도를 조절하는 역할을 한다.
존재하는 충전제의 양은 일반적으로 예비중합체 성분이 접착제 미터-혼합 기계와 같은 처리 장비를 통해 용이하게 펌핑될 수 있도록 하는 점도를 생성하도록 선택된다. 충전제의 가능한 범위는 예비중합체 화합물 또는 경화성 화합물 100중량부당 약 10 내지 약 15중량부, 약 16 내지 약 20중량부, 약 21 내지 약 25중량부, 약 26 내지 약 30중량부, 약 31 내지 약 35중량부, 약 36 내지 약 40중량부, 약 41 내지 약 45중량부, 약 46 내지 약 50중량부를 포함하지만 이에 제한되지 않는다.
다른 비제한적인 양태에서, 조성물은 접착제, 코팅, 프라이머, 페인트, 및 바니시에 유용하다.
본 개시내용에 따른 2성분 폴리우레탄 조성물 및 이의 용도는 아래에 제시된 실시예에 따라 제조되어 사용될 수 있다. 이들 실시예는 본 개시내용의 예시의 목적으로 본원에 제시되며, 예를 들어, 조성물의 제조 및 이의 용도를 제한하는 것으로 의도되지 않는다.
실시예
실시예 1: 2성분 폴리우레탄 조성물
예비중합체 부분 및 경화 성분은 표 1에 나타낸 구성분으로부터 제조하였다.
예비중합체 성분은 이소시아네이트(683g)를 실온에서 혼합 용기에 도입하고 1시간 동안 75 내지 85℃로 가열하여 제조하였다. 활석 충전제(124g)를 혼합물에 첨가하여 80℃에서 5분 동안 혼합한 다음 유기-점토(61g) 및 소수성 발연 실리카(27g)를 첨가하여 80℃에서 15분 동안 혼합하였다. 혼합물을 65℃로 냉각시키고, 분자체(105g)를 65℃에서 30분 동안 혼합하였다.
경화 성분은 폴리올(1)(464g), 폴리올(2)(234g), 첨가제(8.1g) 및 가소제(113g)를 혼합 용기에 도입하고 진공하에 1시간 동안 88 내지 93℃로 가열하여 제조하였다. 충전제(1)(53g) 및 충전제(2)(81g)을 첨가하고 15분 동안 혼합하였다. 85℃로 냉각한 후, 분자체(10.2g)의 양의 절반을 첨가하고 15분 동안 진공하에 분산시켰다. 생성된 혼합물을 65℃로 냉각시키고, 아민(22.1g)을 첨가하여 15분 동안 혼합한 다음 분자체(10.2g), 촉매(2.3g) 및 안료(2.1g)의 제2 절반을 30분 동안 첨가하여 진공하에 혼합하였다. 혼합 성능은 가소제를 분산시키기에 충분하였음을 주지해야 한다.
실시예 2: 2성분 폴리우레탄 조성물
예비중합체 성분은 실시예 1의 예비중합체 부분 (A)에 기재된 방법에 따라 표 1에 나타낸 구성분으로부터 제조하였다. 경화 성분은 표 2에 나타낸 구성분으로부터 제조하였다.
실시예 3: 2성분 폴리우레탄 조성물
Figure pct00003
예비중합체 성분은 표 3에 나타낸 구성분으로부터 제조하였다.
예비중합체 성분은 폴리올(720g)을 실온에서 혼합 용기에 도입하고 1시간 동안 75 내지 85℃로 가열하여 제조하였다. 이소시아네이트의 제1 부분(712.8g)을 첨가하고, 75℃에서 30분 동안 혼합하였다. 활석 충전제(144g)를 혼합물에 첨가하고, 80℃에서 5분 동안 혼합한 다음 유기-점토(38.4g)를 첨가하고, 80℃에서 15분 동안 혼합하였다. 혼합물을 65℃로 냉각시키고, 분자체(237.6g)를 65℃에서 30분 동안 혼합하였다. 이소시아네이트의 잔여 부분(547.2g)을 혼합물에 첨가하고, 65℃에서 30분 동안 혼합하였다.
경화 성분은 표 4에 나타낸 구성분으로부터 제조하였다.
경화 성분은 폴리올(1)(864.0g), 폴리올(2)(312.0g), 폴리올(3)(127.2g), 폴리올(4)(325.20g), 가소제(261.60g), 충전제(1)(21.60g) 및 충전제(2)(36g)을 혼합 용기에 도입하고, 진공하에 1시간 동안 88 내지 93℃로 가열하여 제조하였다. 동일한 온도에서, 충전제(3)(235.20g)을 첨가하고, 진공하에 1시간 동안 혼합하였다. 80℃로 냉각시킨 후, 분자체의 3분의 1(40.8g)을 혼합 용기에 충전하고 진공하에 30분 동안 혼합하였다. 첨가제(1)(60.48g)을 첨가하고, 40분 동안 진공하에 혼합하였다. 분자체의 제2 3분의 1(40.8g)을 충전하고, 30분 동안 진공하에 혼합하였다. 70℃로 냉각시킨 후, 아민(52.80g)을 충전하고, 15분 동안 진공하에 혼합하였다. 분자체의 마지막 3분의 1 부분(40.8g)을 충전하고, 30분 동안 진공하에 혼합하였다. 혼합물을 60℃로 냉각시킨 다음 착색 안료(13.85g), 첨가제(2)(48.00g), 촉매(1)(0.31g), 촉매(2)(2.16g), 촉매(3)(3.12g) 및 촉매(4)(0.17g)를 첨가한 다음 30분 동안 진공하에 최종 혼합하였다. 혼합 성능은 원하는 결과를 수득하기 가소제를 적절하게 분산시키기에 충분하였음을 주지해야 한다.
실시예 4: 2성분 폴리우레탄 조성물
예비중합체 성분은 실시예 3의 표 3에 나타낸 구성분으로부터 제조하였다.
경화 성분은 폴리올(1)(864.0g), 폴리올(2)(432.0g), 폴리올(3)(192.0g), 가소제(288.0g), 충전제(1)(36.0g) 및 충전제(2)(34.08g)를 혼합 용기에 도입하고, 진공하에 1시간 동안 88 내지 93℃로 가열하여 표 5에 따라 제조하였다. 동일한 온도에서, 충전제(3)(240.17g)을 첨가하고, 진공하에 1시간 동안 혼합하였다. 80℃로 냉각시킨 후, 분자체의 3분의 1(43.2g)을 혼합 용기에 충전하고 진공하에 30분 동안 혼합하였다. 첨가제(1)(59.28g)을 첨가하고, 40분 동안 진공하에 혼합하였다. 분자체의 제2 3분의 1(43.2g)을 충전하고, 30분 동안 진공하에 혼합하였다. 70℃로 냉각시킨 후, 아민(52.80g)을 충전하고, 15분 동안 진공하에 혼합하였다. 분자체의 마지막 3분의 1 부분(43.2g)을 충전하고, 30분 동안 진공하에 혼합하였다. 혼합물을 60℃로 냉각시킨 다음 착색 안료(14.4g), 첨가제(2)(48.00g), 촉매(1)(0.31g), 촉매(2)(2.16g), 촉매(3)(3.12g) 및 촉매(4)(0.17g)를 첨가한 다음 30분 동안 진공하에 최종 혼합하였다. 혼합 성능은 원하는 결과를 수득하기 위해 가소제를 적절하게 분산시키기에 충분하였음을 주지해야 한다.
Figure pct00005
본 발명은 특정한 바람직한 양태를 참조하여 상세히 기재되었지만, 본 개시내용이 이러한 정확한 양태에 제한되지 않음을 인지해야 한다. 오히려, 본 개시내용의 관점에서, 많은 수정 및 변형이 본 발명의 범위 및 취지를 벗어나지 않으면서 당업계의 숙련가들에게 제시될 것이다.

Claims (30)

  1. (A) 예비중합체 성분으로서,
    (i) 폴리올 화합물, 폴리아민 화합물 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 활성 수소 함유 화합물 및 적어도 하나의 이소시아네이트 화합물을 포함하는 반응 혼합물로부터 제조된, 적어도 하나의 이소시아네이트 말단화된 중간체 화합물,
    (ii) 적어도 하나의 이소시아네이트 화합물, 및
    (iii) 임의로 적어도 하나의 액체 고무
    를 포함하는 예비중합체 성분; 및
    (B) 경화 성분으로서,
    (i) 폴리올 화합물, 폴리아민 화합물 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 활성 수소 함유 화합물 및 적어도 하나의 이소시아네이트 화합물을 포함하는 반응 혼합물로부터 제조된, 적어도 하나의 폴리올 말단화된 중간체 화합물,
    (ii) 적어도 하나의 액체 고무,
    (iii) 적어도 하나의 촉매,
    (iv) 적어도 하나의 폴리올,
    (v) 임의로 적어도 하나의 아민 화합물, 및
    (vi) 임의로 사슬 연장제
    를 포함하는 경화 성분
    을 포함하는, 2성분 폴리우레탄 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 경화 성분에 대한 예비중합체 성분의 비율이 약 0.1 내지 약 1인, 2성분 폴리우레탄 조성물.
  3. 제1항에 있어서, (A)(i)에서 상기 반응 혼합물이 4 초과의 폴리올 화합물에 대한 이소시아네이트 화합물의 비율을 갖는, 2성분 폴리우레탄 조성물.
  4. 제1항에 있어서, (B)(i)에서, 상기 반응 혼합물이 2 미만의 폴리올 화합물에 대한 이소시아네이트 화합물의 비율을 갖는, 2성분 폴리우레탄 조성물.
  5. 제1항에 있어서, (A)(i)에서 상기 이소시아네이트 말단화된 중간체 화합물이 상기 예비중합체 성분의 약 10%w/w 내지 약 99.99%w/w의 양으로 존재하는, 2성분 폴리우레탄 조성물.
  6. 제1항에 있어서, (B)(i)에서, 상기 폴리올 말단화된 중간체 화합물이 상기 경화 성분의 약 5%w/w 내지 약 50%w/w의 양으로 존재하는, 2성분 폴리우레탄 조성물.
  7. 제1항에 있어서, 상기 폴리올 화합물이 디올, 트리올, 테트롤, 펜톨 및 헥솔로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 2성분 폴리우레탄 조성물.
  8. 제7항에 있어서, 상기 폴리올이 폴리에테르 폴리올, 폴리에스테르 폴리올, 폴리카보네이트 폴리올, 에틸렌 옥사이드 말단-캡핑된 폴리올, 폴리부타디엔 폴리올, 폴리아세탈 폴리올 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 2성분 폴리우레탄 조성물.
  9. 제1항에 있어서, 상기 폴리올 화합물이 상기 경화 성분의 약 5%w/w 내지 약 80%w/w의 양으로 존재하는, 2성분 폴리우레탄 조성물.
  10. 제1항에 있어서, 상기 폴리아민 화합물이 1급 아민-말단화된 폴리(옥시프로필렌), 1급 아민-말단화된 폴리(옥시에틸렌), 2급 아민-말단화된 폴리(옥시프로필렌), 2급 아민-말단화된 폴리(옥시에틸렌) 및 아미노 관능성 폴리실록산으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 2성분 폴리우레탄 조성물.
  11. 제1항에 있어서, 상기 아민 화합물이 탄소수 약 2 내지 약 30의 지방족, 지환족 및 방향족 화합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 2성분 폴리우레탄 조성물.
  12. 제11항에 있어서, 상기 아민 화합물이 에틸렌디아민, 1,2-프로필렌디아민, 1,3-프로필렌디아민, 1,2-부틸렌디아민, 1,3-부틸렌디아민, 1,4-부틸렌디아민, 2,3-부틸렌디아민, 1,2-사이클로헥산디아민, 1,3-사이클로헥산디아민, 1,4-사이클로헥산디아민, 하이드라진, 펜타메틸렌디아민, 헥사메틸렌디아민, 헵타메틸렌디아민, 옥타메틸렌디아민, 노나메틸렌디아민, 데카메틸렌디아민, 운데카메틸렌디아민, 도데카메틸렌디아민, 피페라진, N-(2-아미노에틸)피페라진, p-페닐렌디아민, 4,4-메틸렌디아닐린, N,N'-디메틸헥사메틸렌디아민 및 N,N'-디부틸헥사메틸렌디아민으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 2성분 폴리우레탄 조성물.
  13. 제1항에 있어서, 상기 이소시아네이트 화합물이 화학식 R(NCO)n을 갖고, 여기서, n은 2, 3, 및 4이고, R은 탄소수 6 내지 20의 지방족 잔기인, 2성분 폴리우레탄 조성물.
  14. 제13항에 있어서, 상기 이소시아네이트가 방향족 이소시아네이트 및 지방족 이소시아네이트로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 2성분 폴리우레탄 조성물.
  15. 제14항에 있어서, 상기 방향족 이소시아네이트가 디페닐메탄 디이소시아네이트; 폴리메틸렌 디페닐 디이소시아네이트; 4,4-메틸렌 디페닐 이소시아네이트(MDI); p- 및 m-페닐렌 디이소시아네이트; 2,4- 및 2,6-톨루엔 디이소시아네이트(TDI); 듀렌-1,4-디이소시아네이트; 이소포론 디이소시아네이트; 이소프로필렌-비스-(p-페닐 이소시아네이트); 설폰-비스(p-페닐 이소시아네이트); 1,5-나프탈렌디이소시아네이트; 쿠멘-2,4-디이소시아네이트; 4-메톡시-1,3-페닐렌디이소시아네이트; 4-클로로-1,3-페닐렌디이소시아네이트; 4-브로모-1,3-페닐렌디이소시아네이트; 4-에톡시-1,3-페닐렌디이소시아네이트; 2,4'-디이소시아네이토디페닐에테르; 4,4'-디페닐디이소시아네이트; 4,6-디메틸-1,3-페닐렌디이소시아네이트; 1,10-안트라센디이소시아네이트; 4,4'-디이소시아네이토디벤질; 3,3-디메틸-4,4'-디이소시아네이토디페닐메탄; 2,6-디메틸-4,4'-디이소시아네이토디페닐; 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 2성분 폴리우레탄 조성물.
  16. 제14항에 있어서, 상기 지방족 이소시아네이트가 이소포론 디이소시아네이트(IPDI); 디사이클로헥실메탄-4,4'-디이소시아네이트; HDI 삼량체, HDI 뷰렛, HDI 우레티돈, HDI 알로파네이트를 포함한 헥사메틸렌-1,6-디이소시아네이트(HDI); 트리메틸 헥사메틸렌 디이소시아네이트(TMDI); 펜타메틸렌디이소시아네이트(PDI); 사이클로헥실렌 디이소시아네이트, 메틸헥실렌 디이소시아네이트; 수소화 TDI; 수소화 MDI 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 2성분 폴리우레탄 조성물.
  17. 제1항에 있어서, (A)(ii)에서, 상기 이소시아네이트 화합물이 상기 예비중합체 성분의 약 0.01%w/w 내지 약 90%w/w의 양으로 존재하는, 2성분 폴리우레탄 조성물.
  18. 제1항에 있어서, 상기 액체 고무가 이소프렌, 부타디엔, 스티렌, 에틸렌, 비닐 아세테이트, 아크릴로니트릴, 실리콘 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 단량체 잔기를 갖는 수소화 또는 비수소화 (공)중합체인, 2성분 폴리우레탄 조성물.
  19. 제18항에 있어서, 상기 액체 고무가 수소화 또는 비수소화 네오프렌 고무, 이소프렌 고무, 스티렌 부타디엔 고무, 에틸렌 비닐 아세테이트 고무, 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌, 부틸 고무, 에틸렌 프로필렌 디엔 단량체(EPDM), 니트릴 고무 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 2성분 폴리우레탄 조성물.
  20. 제1항에 있어서, (A)(iii)에서, 상기 액체 고무가 상기 예비중합체 성분의 약 0%w/w 내지 약 20%w/w의 양으로 존재하는, 2성분 폴리우레탄 조성물.
  21. 제1항에 있어서, (B)(ii)에서, 상기 액체 고무가 경화 성분의 약 5%w/w 내지 약 20%w/w의 양으로 존재하는, 2성분 폴리우레탄 조성물.
  22. 제18항에 있어서, 상기 액체 고무가 약 2,000 내지 약 60,000달톤의 분자량을 갖는, 2성분 폴리우레탄 조성물.
  23. 제1항에 있어서, 상기 촉매가 3급 아민 촉매, 주석 촉매, 유기수은 촉매, 유기아연 촉매, 유기비스무트 촉매 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 2성분 폴리우레탄 조성물.
  24. 제23항에 있어서, 상기 촉매가 상기 경화 성분의 약 0.01%w/w 내지 약 5%w/w의 양으로 존재하는, 2성분 폴리우레탄 조성물.
  25. 제1항에 있어서, 상기 아민 화합물이 상기 경화 성분의 약 0%w/w 내지 약 5%w/w의 양으로 존재하는, 2성분 폴리우레탄 조성물.
  26. 제1항에 있어서, 상기 사슬 연장제가 C1-10 알킬 디올인, 2성분 폴리우레탄 조성물.
  27. 제1항에 있어서, 상기 사슬 연장제가 메틸-프로판디올(MPD), 1,4-부탄디올(BDO), 1,6-헥산디올(HDO) 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 2성분 폴리우레탄 조성물.
  28. 제1항에 있어서, 상기 사슬 연장제가 상기 경화 성분의 약 0%w/w 내지 약 10%w/w의 양으로 존재하는, 2성분 폴리우레탄 조성물.
  29. 제1항에 있어서, 충전제, 산화방지제, 자외선 억제제, 가소제, 증점제, 상용화제, 분산제, 레올로지 개질제 및 분자체로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 첨가제를 추가로 포함하는, 2성분 폴리우레탄 조성물.
  30. 제1항에 있어서, 접착제, 코팅, 프라이머, 페인트, 및 바니시에 유용한, 2성분 폴리우레탄 조성물.
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