ПОДЛОЖКИ С НАНЕСЕННЫМИ ПОКРЫТИЯМИ ИЗ ПОЛИМОЧЕВИНЫ И КОМПОЗИЦИЯ
SUBSTRATES COATED WITH POLYUREA COATINGS AND COMPOSITION

Перекрестная ссылка на родственные заявки
Данная патентная заявка представляет собой частичное продолжение (cip) патентной заявки с регистрационным номером 11/211188, поданной 25 августа 2005 года, во всей своей полноте посредством ссылки включенной в настоящей документ.
Область техники
Настоящее изобретение относится к подложкам с нанесенными, по меньшей мере, частично покрытиями из полимочевины, где полимочевину получают из реакционной смеси, содержащей изоцианат и являющийся (мет)акрилированным амином продукт реакции между моноамином и поли(мет)акрилатом, где соотношение эквивалентов изоцианатных групп и эквивалентов аминовых групп является большим чем 1, и изоцианат и являющийся (мет)акрилированным амином продукт реакции могут быть нанесены на подложку при объемном соотношении концентраций компонентов смеси 1:1.
Уровень техники
Композиции покрытий, содержащие полимочевины, используются в широком ассортименте отраслей промышленности, таких как автомобильная, корабельная, авиационная, строительная, военная, развлекательное оборудование, в том числе спортивное оборудование, и тому подобное. В данных отраслях промышленности прилагались значительные усилия, направленные на разработку композиций покрытий, которые будут придавать желательные свойства подложке или изделию, на которые наносят покрытие. Например, покрытия используются для защиты от возникновения повреждения, обусловленного коррозией, истиранием, ударом, химическим воздействием, ультрафиолетовым излучением, пламенем и/или воздействием других факторов окружающей среды. В дополнение к любым из данных функциональных свойств покрытия также могут быть использованы и в декоративных целях.
В общем случае полимочевины получают в результате проведения реакции между аминами и изоцианатами. Использование аминов, таких как полиамины, в качестве сшивателей или «отвердителей» хорошо известно. Например, известно то, что амины сшиваются с изоцианатами с образованием соединений мочевины. Как известно, амины также вступают в реакцию и поэтому используются вместе с активированными ненасыщенными группами, эпоксигруппами, ароматическими активированными альдегидными группами, циклическими карбонатными группами и кислотными и ангидридными и сложноэфирными группами. Полиаминовые сшиватели, имеющие первичные аминогруппы, могут быть вполне реакционно-способными по отношению к некоторым из данных функциональностей в условиях комнатной или низкой температуры (то есть, меньшей чем 100°C). Данная высокая реакционная способность своим результатом может иметь чрезмерно короткую жизнеспособность или возникновение других трудностей при нанесении, таком как ударное распыление высокого давления. Однако определенные алифатические вторичные амины являются недостаточно реакционно-способными по отношению к данным различным функциональностям. Поэтому желательно получить аминовые отвердители, которые являются достаточно реакционно-способными, но которые обеспечивают получение надлежащей жизнеспособности. Кроме того, желательно получить такие аминовые отвердители, которые придают желательные характеристики конечной композиции.
Краткое изложение изобретения
Настоящее изобретение относится к металлической подложке с нанесенным, по меньшей мере, частично покрытием в виде композита с многослойным покрытием, включающего, по меньшей мере, один слой, выбираемый из слоя электроосажденного покрытия, слоя покрытия основы и слоя прозрачного покрытия; и при этом покрытие содержит полимочевину, полученную из реакционной смеси, содержащей изоцианат и являющийся (мет)акрилированным амином продукт реакции между моноамином и поли(мет)акрилатом, где соотношение эквивалентов изоцианатных групп и эквивалентов аминовых групп является большим чем 1, и изоцианат и являющийся (мет)акрилированным амином продукт реакции могут быть нанесены на подложку при объемном соотношении концентраций компонентов смеси 1:1.
Настоящее изобретение дополнительно относится к подложке с нанесенным, по меньшей мере, частично покрытием, содержащим полимочевину, полученную из реакционной смеси, содержащей изоцианат и являющийся (мет)акрилированным амином продукт реакции между моноамином и (мет)акрилатом, где соотношение эквивалентов изоцианатных групп и эквивалентов аминовых групп является большим чем 1,3:1, и изоцианат и являющийся (мет)акрилированным амином продукт реакции могут быть нанесены на подложку при объемном соотношении концентраций компонентов смеси 1:1.
Настоящее изобретение дополнительно относится к зданию, включающему строительный элемент с нанесенным, по меньшей мере, частично покрытием, содержащим полимочевину, полученную из реакционной смеси, содержащей изоцианат и являющийся (мет)акрилированным амином продукт реакции между моноамином и (мет)акрилатом, где соотношение эквивалентов изоцианатных групп и эквивалентов аминовых групп является большим чем 1, и изоцианат и являющийся (мет)акрилированным амином продукт реакции могут быть нанесены на строительный элемент при объемном соотношении концентраций компонентов смеси 1:1.
Подробное описание изобретения
Настоящее изобретение относится к металлической подложке с нанесенным, по меньшей мере, частично покрытием в виде композита с многослойным покрытием, включающего, по меньшей мере, один слой, выбираемый из слоя электроосажденного покрытия, слоя покрытия основы и слоя прозрачного покрытия; и при этом покрытие содержит полимочевину, полученную из реакционной смеси, содержащей изоцианат и являющийся (мет)акрилированным амином продукт реакции между моноамином и поли(мет)акрилатом, где соотношение эквивалентов изоцианатных групп и эквивалентов аминовых групп является большим чем 1, и изоцианат и являющийся (мет)акрилированным амином продукт реакции могут быть нанесены на подложку при объемном соотношении концентраций компонентов смеси 1:1. Продукт реакции в настоящем документе иногда называют «(мет)акрилированным продуктом реакции» или просто «(мет)акрилированным амином» или «продуктом реакции» или подобными терминами, и данный продукт реакции в настоящем документе может быть назван «отвердителем», поскольку он будет вступать в реакцию или отверждаться при взаимодействии с изоцианатом с образованием полимочевины.
В настоящем документе термин «изоцианат» включает неблокированные соединения, способные образовывать ковалентную связь с реакционно-способной группой, такой как гидроксильная или аминовая функциональная группа. Таким образом, изоцианат может быть назван «свободным изоцианатом», что специалисты в соответствующей области техники должны понимать. В альтернативных неограничивающих вариантах реализации изоцианат настоящего изобретения может быть монофункциональным, имея одну изоцианатную функциональную группу (NCO), или изоцианат, использующийся в настоящем изобретении, может быть полифункциональным, имея две и более изоцианатные функциональные группы (NCO).
2
20
Изоцианаты, подходящие для использования в настоящем изобретении, многочисленны и могут варьироваться в широких пределах. Такие изоцианаты могут включать те из них, которые известны на современном уровне техники. Неограничивающие примеры подходящих для использования изоцианатов могут включать мономерные и/или полимерные изоцианаты. Полиизоцианаты могут быть выбраны из мономеров, форполимеров, олигомеров или их смесей. В одном варианте реализации полиизоцианат может быть С-С линейным, разветвленным, циклическим, ароматическим или их смесями.
12
3
2
6
4
3
2
Изоцианаты, подходящие для использования в настоящем изобретении, могут включать нижеследующие, но не ограничиваются только этими: изофорондиизоцианат (ИФДИ), который представляет собой 3,3,5-триметил-5-изоцианатометилциклогексилизоцианат; гидрированные материалы, такие как циклогексилендиизоцианат, 4,4'-метилендициклогексилдиизоцианат (НМДИ); смешанные аралкилдиизоцианаты, такие как тетраметилксилилдиизоцианаты, OCN-C(CH)-CHC(CH)-NCO; полиметиленизоцианаты, такие как 1,4-тетраметилендиизоцианат, 1,5-пентаметилендиизоцианат, 1,6-гексаметилендиизоцианат (ГМДИ), 1,7-гептаметилендиизоцианат, 2,2,4- и 2,4,4-триметилгексаметилендиизоцианат, 1,10-декаметилендиизоцианат и 2-метил-1,5-пентаметилендиизоцианат; и их смеси.
Неограничивающие примеры ароматических изоцианатов, подходящих для использования в настоящем изобретении, могут включать нижеследующие соединения: фенилендиизоцианат, толуилендиизоцианат (ТДИ), ксилилендиизоцианат, 1,5-нафталиндиизоцианат, хлорфенилен-2,4-диизоцианат, битолуилендиизоцианат, дианизидиндиизоцианат, толидиндиизоцианат, алкилированные бензолдиизоцианаты, ароматические диизоцианаты, прерываемые метиленом, такие как метилендифенилдиизоцианат, 4,4'-изомер (МДИ), в том числе алкилированные аналоги, такие как 3,3'-диметил-4,4'-дифенилметандиизоцианат, полимерный метилендифенилдиизоцианат и их смеси.
В одном неограничивающем варианте реализации может быть использован полиизоцианатный мономер. Использование полиизоцианатного мономера (то есть, свободного мономера, оставшегося после получения форполимера) может уменьшить вязкость полимочевиновой композиции, тем самым улучшая ее текучесть, и может обеспечить достижение улучшенной адгезии полимочевинового покрытия к ранее нанесенному покрытию и/или к подложке без нанесенного покрытия. Например, покрытия, которые образуют часть композита с многослойным покрытием, в особенности наружный слой, который находится в непосредственном контакте с полимочевиной, описанной в настоящем документе, могут иметь функциональные группы (например, гидрокси-группы), которые являются реакционно-способными по отношению к изоцианату, что, тем самым, улучшает адгезию покрытия к полимочевине, нанесенной поверх данного покрытия. Более маловязкая полимочевиновая композиция также может оставаться в «текучем» состоянии в течение более продолжительного периода времени по сравнению с сопоставимой композицией, имеющей более высокую вязкость. В альтернативных вариантах реализации настоящего изобретения, по меньшей мере, один полиизоцианатный мономер составляет, по меньшей мере, 1 мас.% или, по меньшей мере, 2 мас.% или, по меньшей мере, 4 мас.% от изоцианатного компонента.
В одном дополнительном варианте реализации изобретения изоцианат может включать олигомерные полиизоцианаты, включающие нижеследующие, но не ограничивающиеся только этими: димеры, такие как уретдион 1,6-гексаметилендиизоцианата, тримеры, такие как биурет и изоцианурат 1,6-гександиизоцианата и изоцианурат изофорондиизоцианата, и полимерные олигомеры. Также могут быть использованы и модифицированные полиизоцианаты, включающие нижеследующие, но не ограничивающиеся только этими: карбодиимиды и уретдионы и их смеси. Подходящие для использования материалы включают нижеследующие, но не ограничиваются только этими: те из них, которые доступны под обозначением DESMODUR в компании Bayer Corporation из Питтсбурга, Пенсильвания и включают DESMODUR N 3200, DESMODUR N 3300, DESMODUR N 3400, DESMODUR XP 2410 и DESMODUR XP 2580.
В соответствии с использованием в настоящем документе «изоцианатный форполимер» обозначает полиизоцианат, который предварительно вводят в реакцию с полиамином или другой группой, реакционно-способной по отношению к изоцианату, такой как полиол. Подходящие для использования полиизоцианаты включают те из них, которые описывались ранее. Подходящие для использования полиамины многочисленны и могут быть выбраны из широкого ассортимента, известного на современном уровне техники. Примеры подходящих для использования полиаминов включают нижеследующие, но не ограничиваются только этими: первичные и вторичные амины и их смеси, такие как любые из тех, которые были перечислены в настоящем документе. Также могут быть использованы и полимочевины с концевыми аминовыми группами. Могут быть использованы амины, содержащие третичную аминовую функциональность, при том условии, что амин дополнительно будет иметь, по меньшей мере, две первичные и/или вторичные аминогруппы. Подходящие для использования полиолы многочисленны и могут быть выбраны из широкого ассортимента, известного на современном уровне техники. Примеры подходящих для использования полиолов включают нижеследующие, но не ограничиваются только этими: полиэфирполиолы на основе простых эфиров, полиэфирполиолы на основе сложных эфиров, полимочевинополиолы (например, продукт реакции Михаэля между аминофункциональной полимочевиной и гидроксилфункциональным (мет)акрилатом), поликапролактонполиолы, поликарбонатполиолы, полиуретанполиолы, поливиниловые спирты, полученные по реакции полиприсоединения полимеры ненасыщенных мономеров, имеющих боковые гидроксильные группы, такие как те из них, которые включают гидроксифункциональные (мет)акрилаты, аллиловые спирты и их смеси.
В определенных вариантах реализации изоцианат включает изоцианатный форполимер, а в других вариантах реализации изоцианат включает изоцианатный форполимер и один или несколько дополнительных изоцианатов, таких как один или несколько полиизоцианатов, описанных ранее.
Как упоминалось ранее, полимочевину, использующуюся в настоящем изобретении, получают из реакционной смеси, содержащей изоцианат и являющийся (мет)акрилированным амином продукт реакции между моноамином и поли(мет)акрилатом. В соответствии с использованием в настоящем документе и в соответствии с пониманием специалиста в соответствующей области техники термин «(мет)акрилат» обозначает как акрилат, так и соответствующий (мет)акрилат. Поли(мет)акрилат может представлять собой любой подходящий для использования поли(мет)акрилат и их смеси. В определенных вариантах реализации поли(мет)акрилат включает ди(мет)акрилат, в определенных вариантах реализации поли(мет)акрилат включает три(мет)акрилат, а в определенных вариантах реализации поли(мет)акрилат включает тетра(мет)акрилат. Подходящие для использования ди(мет)акрилаты включают нижеследующие, но не ограничиваются только этими: этиленгликольди(мет)акрилат, 1,3-бутиленгликольди(мет)акрилат, 1,4-бутандиолди(мет)акрилат, 2,3-диметилпропан-1,3-ди(мет)акрилат, 1,6-гександиолди(мет)акрилат, пропиленгликольди(мет)акрилат, дипропиленгликольди(мет)акрилат, трипропиленгликольди(мет)акрилат, тетраэтиленгликольди(мет)акрилат, тетрапропиленгликольди(мет)акрилат, этоксилированный гександиолди(мет)акрилат, пропоксилированный гександиолди(мет)акрилат, неопентилгликольди(мет)акрилат, алкоксилированный неопентилгликольди(мет)акрилат, гексиленгликольди(мет)акрилат, диэтиленгликольди(мет)акрилат, полиэтиленгликольди(мет)акрилат, полибутадиенди(мет)акрилат, тиодиэтиленгликольди(мет)акрилат, триметиленгликольди(мет)акрилат, триэтиленгликольди(мет)акрилат, алкоксилированный гександиолди(мет)акрилат, алкоксилированный неопентилгликольди(мет)акрилат, пентандиолди(мет)акрилат, циклогександиметанолди(мет)акрилат, этоксилированный (бисфенол А)ди(мет)акрилат и их смеси. Неограничивающие примеры три- и более высокофункциональных (мет)акрилатов могут включать глицеринтри(мет)акрилат, триметилолпропантри(мет)акрилат, этоксилированный триметилолпропантри(мет)акрилат, пропоксилированный триметилолпропантри(мет)акрилат, дитриметилолпропантетра(мет)акрилат, пентаэритриттетра(мет)акрилат, этоксилированный пентаэритриттетра(мет)акрилат, пропоксилированный пентаэритриттетра(мет)акрилат и дипентаэритритпента(мет)акрилат. Другие подходящие для использования поли(мет)акрилатные олигомеры включают (мет)акрилат эпоксидированного соевого масла и уретанакрилаты полиизоцианатов и гидроксиалкил(мет)акрилаты. Также могут быть использованы и смеси поли(мет)акрилатных мономеров, в том числе смеси моно-, ди-, три- и/или тетра(мет)акрилата.
Другие подходящие для использования поли(мет)акрилаты включают уретан(мет)акрилаты, такие как те из них, которые получают в результате проведения реакции между гидроксилфункциональным (мет)акрилатом и полиизоцианатом или NCO-функциональным аддуктом полиизоцианата и полиола или полиамина. Подходящие для использования гидроксилфункциональные (мет)акрилаты включают 2-гидроксиэтил, 1-метил-2-гидроксиэтил, 2-гидроксипропил, 2-гидроксибутил, 4-гидроксибутил и тому подобное. Подходящие для использования полиизоцианаты включают нижеследующие, но не ограничиваются только этими: любые из мономерных или олигомерных изоцианатов или изоцианатных форполимеров, перечисленных в настоящем документе.
2
2
2
Подходящие для использования моноамины включают нижеследующие, но не ограничиваются только этими: те из них, которые описываются формулой R-NH, где R представляет собой углеводородный радикал, который может представлять собой прямоцепную или разветвленную алкильную группу, содержащую от 1 до 30 атомов углерода, арилалкильную группу, гидроксиалкильную группу или алкоксиалкильную группу, и включают нижеследующие, но не ограничиваются только этими: этиламин, изомерные пропиламины, бутиламины (например, бутиламин, изобутиламин, втор-бутиламин и трет-бутиламин), пентиламины, гексиламины, циклогексиламин, 2-этилгексиламин, октиламин, трет-октиламин, додециламин, октадециламин и 3-(циклогексиламин)пропиламин. Из настоящих продуктов реакции специально исключаются полиамины.
Соотношением эквивалентов амина и поли(мет)акрилата может являться любое подходящее для использования соотношение, обеспечивающее придание являющемуся (мет)акрилированным амином продукту реакции желательных свойств. В одном варианте реализации соотношение находится в диапазоне от 1:1 до 1,1:1. Для доведения степени превращения акрилатных групп до максимума может быть использован небольшой избыток амина. Может быть использован больший избыток моноамина; как считается, присутствие значительного количества моноамина в композиции конечного покрытия может увеличить время отверждения покрытия и уменьшить плотность сшивок для конечного продукта. Необходимо понимать то, что данные соотношения представляют собой всего лишь примеры, и что в соответствии с настоящим изобретением могут быть применены любые другие подходящие для использования соотношения.
Являющийся (мет)акрилированным амином продукт реакции, использующийся в соответствии с настоящим изобретением, может быть получен, например, по способу, описанному в примерах, или по любому другому подходящему для использования способу. В определенных вариантах реализации поли(мет)акрилат добавляют к амину в течение периода времени, обеспечивающего регулирование температуры реакции, поскольку реакция зачастую является экзотермической. Добавление может быть начато при комнатной температуре, или перед началом добавления амин может быть нагрет. В определенных вариантах реализации для регулирования тепловыделения желательным может оказаться охлаждение реакционной смеси во время добавления. По окончании добавления для завершения реакции реакционная смесь может быть нагрета. В других вариантах реализации амин может быть добавлен к поли(мет)акрилату. Это может оказаться желательным, если поли(мет)акрилат по своей природе будет олигомерным или полимерным или будет вязким по другой причине. В других еще вариантах реализации все реагенты могут быть объединены друг с другом в емкости реактора и нагреты до температуры реакции. В общем случае реакции проводят при температуре <100°C. Реакционная смесь может дополнительно включать добавки, такие как ингибиторы свободнорадикальной полимеризации, такие как гидрохинон, 4-метоксифенол, 2,6-ди-трет-бутил-п-крезол и фенотиазин, катализаторы, включающие нижеследующие, но не ограничивающиеся только этими: соединения олова (дилауринат дибутилолова, диацетат дибутилолова), соединения Zn, соединения Ti, третичные амины, и растворители, включающие нижеследующие, но не ограничивающиеся только этими: спирты. Реакции могут быть проведены в атмосфере азота или воздуха. Соотношение эквивалентов амин: акрилат может быть любым из тех, которые описывались ранее, или любым другим подходящим для использования соотношением. В определенных вариантах реализации продукт реакции по существу не имеет непрореагировавших первичных аминогрупп. Сведение к минимуму количества остаточного первичного амина в (мет)акрилированном амине замедляет скорость его реакции с изоцианатом; таким образом, соотношение между количествами амина и поли(мет)акрилата может варьироваться в зависимости от степени реакции, желательной для получающегося в результате (мет)акрилированного амина. В соответствии с этим, в определенных других вариантах реализации для изменения скорости отверждения в последующей полимочевиновой композиции может быть использован избыток амина по отношению к поли(мет)акрилату.
Являющийся (мет)акрилированным амином продукт реакции, использующийся в соответствии с настоящим изобретением, может представлять собой результат проведения реакции для любой комбинации моноаминов и поли(мет)акрилатов. Полимочевиновые композиции, использующиеся в настоящем изобретении, также могут содержать более чем один являющийся (мет)акрилированным амином продукт реакции, описанный в настоящем документе, или один или несколько других аминовых отвердителей в дополнение к являющемуся (мет)акрилированным амином продукту (продуктам) реакции. Например, аминовый компонент полимочевины, использующейся в соответствии с настоящим изобретением, может содержать один или несколько аминов, которые представляют собой продукт реакции между амином, (мет)акрилатом и диалкилмалеатом и/или диалкилфумаратом, таких как те из них, которые описываются в патентной заявке США, озаглавленной: «(Meth)Acrylate/Aspartate Amine Curatives and Coatings and Articles Comprising the Same», поданной на ту же самую дату, что и настоящая заявка, и посредством ссылки включенной в настоящий документ; один или несколько аминов, которые представляют собой продукт реакции между полиамином, поли(мет)акрилатом и моно(мет)акрилатом или моноамином, таких как те из них, которые описываются в патентной заявке США, озаглавленной: «Polyurea Coating Comprising an Amine/(Meth)Acrylate Oligomeric Reaction Product», поданной на ту же самую дату, что и настоящая заявка, и посредством ссылки включенной в настоящий документ; один или несколько аминов, которые представляют собой продукт реакции между полиамином и моно(мет)акрилатом, таких как те из них, которые описываются в патентной заявке США, озаглавленной: «Polyurea Coating Comprising a Polyamine/Mono(Meth)Acrylate Reaction Product», поданной на ту же самую дату, что и настоящая заявка, и посредством ссылки включенной в настоящий документ; и/или один или несколько аминов, которые представляют собой продукт реакции между триамином и диалкилмалеатом и/или диалкилфумаратом, таких как те из них, которые описываются в патентной заявке США, озаглавленной: «Triamine/Aspartate Curative and Coatings Comprising the Same», поданной на ту же самую дату, что и настоящая заявка, и посредством ссылки включенной в настоящий документ. В альтернативном варианте аминовый компонент полимочевины, использующейся в соответствии с настоящим изобретением, может дополнительно содержать продукт реакции между полиамином и соединением, включающим моноэпоксид, такой как этиленоксид, пропиленоксид, бутиленоксид или глицидиловый моноэпоксид (коммерчески доступный под наименованием CARDURA Е в компании Hexion Speciality Chemicals, Inc.). В особенности подходящим для использования является продукт реакции между изофорондиамином и CARDURA Е.
Полимочевина, содержащая настоящий являющийся (мет)акрилированным амином продукт реакции и изоцианат, может дополнительно включать другие амины, такие как те, которые известны на современном уровне техники. Подходящие для использования первичные полиамины включают нижеследующие, но не ограничиваются только этими: этилендиамин, 1,2-диаминопропан, 1,4-диаминобутан, 1,3-диаминопентан (DYTEK ЕР, Invista), 1,6-диаминогексан, 2-метил-1,5-пентандиамин (DYTEK A, Invista), 2,5-диамино-2,5-диметилгексан, 2,2,4- и/или 2,4,4-триметил-1,6-диаминогексан, 1,11-диаминоундекан, 1,12-диаминододекан, 1,3- и/или 1,4-циклогександиамин, 1-амино-3,3,5-триметил-5-аминометилциклогексан, 2,4- и/или 2,6-гексагидротолуилендиамин, 2,4'-диаминодициклогексилметан, 4,4'-диаминодициклогексилметан (РАСМ-20, Air Products) и 3,3'-диалкил-4,4'-диаминодициклогексилметаны (такие как 3,3'-диметил-4,4'-диаминодициклогексилметан (DIMETHYL DICYKAN или LAROMIN C260, BASF; ANCAMINE 2049, Air Products) и 3,3'-диэтил-4,4'-диаминодициклогексилметан), 2,4-и/или 2,6-диаминотолуол и 2,4'- и/или 4,4'-диаминодифенилметан. Другие амины включают вторичные циклоалифатические диамины, такие как JEFFLINK 754 (Huntsman Corporation, Хьюстон, Техас) и CLEARLINK 1000 (Dorf-Ketal Chemicals, LLC), амины, содержащие функциональность сложного эфира аспарагиновой кислоты, такие как те, которые доступны под наименованием DESMOPHEN, такие как DESMOPHEN NH 1220, DESMOPHEN NH 1420 и DESMOPHEN NH 1520 (Bayer Corporation), другие материалы, содержащие функциональность сложного эфира аспарагиновой кислоты, такие как продукты реакции между триаминами, которые перед проведением реакции имеют, по меньшей мере, одну вторичную аминогруппу, и диалкилмалеатом и/или диалкилфумаратом, включающие нижеследующие, но не ограничивающиеся только этими: продукты реакции между диэтилентриамином, дипропилентриамином и бисгексаметилентриамином и диалкилмалеатом и/или диалкилфумаратом, описанные в настоящем документе; примеры таких материалов включают аддукт дипропилентриамина и диэтилмалеата, аддукт дипропилентриамина и дибутилмалеата, аддукт бисгексаметилентриамина и диэтилмалеата и аддукт бисгексаметилентриамина и дибутилмалеата. Подходящими для использования являются также и полиоксиалкиленамины. Полиоксиалкиленамины имеют две и более первичные или вторичные аминогруппы, присоединенные к основной цепи и полученные, например, из пропиленоксида, этиленоксида, бутиленоксида или их смеси. Примеры таких аминов включают те из них, которые доступны под обозначением JEFFAMINE, такие как нижеследующие, но не ограничивающиеся только этими: JEFFAMINE D-230, D-400, D-2000, НК-511, ED-600, ED-900, ED-2003, T-403, T-3000, Т-5000, SD-231, SD-401, SD-2001 и ST-404 (Huntsman Corporation). Такие амины имеют приблизительную молекулярную массу в диапазоне от 200 до 7500. В случае использования более чем одного являющегося (мет)акрилированным амином продукта реакции и/или изоцианата каждое соединение, выбираемое из полиамина, моно(мет)акрилата и/или изоцианата, может быть идентичным другим или отличным от них.
Другие подходящие для использования вторичные амины, которые могут быть включены в настоящую композицию, представляют собой продукты реакции между материалами, содержащими функциональность первичного амина, и акрилонитрилом. Подходящие для использования амины включают любой полиамин, перечисленный в настоящем документе и содержащий функциональность первичного амина. Одним примером такого материала является аддукт 4,4'-диаминодициклогексилметана и акрилонитрила. Примером коммерчески доступного материала является аддукт изофорондиамина и акрилонитрила, продаваемый под обозначением POLYCLEAR 136 (Hansen Group LLC).
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения полимочевина может дополнительно содержать:
a. диамин, обладающий структурой
где R3-R6 независимо представляют собой С1-С10 алкил;
b. диамин, обладающий структурой
где R7-R10 независимо представляют собой С1-С10 алкил;
c. продукт реакции между триамином и диэтилмалеатом и/или дибутилмалеатом;
d. продукт реакции между полиамином и моно(мет)акрилатом; и/или
е. продукт реакции между полиамином и моно- или полиэпоксидом.
В еще одном варианте осуществления изобретения полимочевина может быть получена из реакционной смеси, содержащей:
a) первый компонент, содержащий изоцианат; и
b) второй компонент, содержащий продукт реакции между моноамином и поли(мет)акрилатом, являющийся (мет)акрилированным амином, и, по меньшей мере, один дополнительный амин, выбранный из
i. продукта реакции между (мет)акрилатом, диалкилмалеатом и/или диалкилфумаратом и амином;
ii. продукта реакции между полиамином и соединением, имеющим эпоксигруппу;
iii. диамина, имеющего структуру
где R3-R6 независимо представляют собой С1-С10 алкил;
iv. продукта реакции между триамином и диэтилмалеатом и/или дибутилмалеатом;
v. диамина, имеющего структуру
где R7-R10 независимо представляют собой С1-С10 алкил;
vi. продукта реакции между полиамином и моно(мет)акрилатом;
vii. амин/(мет)акрилатного олигомерного продукта реакции между полиамином, поли(мет)акрилатом и моно(мет)акрилатом или моноамином; и/или
viii. продукта реакции между полиамином и моно- или полиэпоксидом.
В определенных вариантах реализации аминовый компонент полимочевины и/или сама полимочевина по существу не содержат функциональности первичного амина (непрореагировавших первичных аминогрупп). «По существу отсутствие функциональности первичного амина» и тому подобные термины обозначают то, что теоретически функциональность первичного амина отсутствует, но могут иметься некоторая функциональность первичного амина, присутствие которой является чисто случайным, то есть, обусловленным примесями в аминах, которые в остальных отношениях содержат функциональность вторичного амина, и/или следовая функциональность первичного амина, которая не вступила в реакцию.
В одном варианте реализации композиции покрытий, использующиеся в соответствии с настоящим изобретением, могут включать смесь полимочевины и полиуретана. Поэтому в соответствии с использованием в настоящем документе «полимочевина» включает как полимочевину, так и смеси полимочевины и полиуретана. Специалисты в соответствующей области техники должны понимать то, что в реакциях, соответствующих настоящему изобретению, полиуретан может быть получен в качестве побочного продукта. В альтернативных вариантах реализации полиуретан может быть получен «по месту», и/или он может быть добавлен в реакционную смесь; не ограничивающим примером является NCO-функциональный форполимер, полученный в результате проведения реакции между полиолом и полиизоцианатом, как это описывается в настоящем документе. Один неограничивающий пример полиуретана, полученного «по месту», может включать продукт реакции между полиизоцианатом и гидроксилфункциональным материалом. Неограничивающие примеры подходящих для использования полиизоцианатов могут включать те из них, которые описываются в настоящем документе. Неограничивающие примеры подходящего для использования гидроксилфункционального материала могут включать полиолы, такие как те из них, которые описываются в настоящем документе. Еще один пример полиуретана, полученного «по месту», может включать продукт реакции между гидроксилфункциональным форполимером и изоцианатфункциональным материалом. Подходящие для использования примеры данных реагентов могут включать те из них, которые описываются в настоящем документе.
Композиция полимочевинового покрытия, использующаяся в соответствии с настоящим изобретением, может быть составлена и нанесена при использовании различных методик, известных на современном уровне техники. В одном варианте реализации могут быть использованы обычные методики распыления. В данном варианте реализации изоцианат и амин могут быть объединены таким образом, чтобы соотношение эквивалентов изоцианатных групп и эквивалентов аминовых групп было бы большим чем 1, и изоцианат и амин могли бы быть нанесены на подложку при объемном соотношении концентраций компонентов смеси 1:1. При определении соотношения эквивалентов изоцианатных групп и эквивалентов реакционно-способных аминовых групп во внимание принимаются группы совокупного амина, то есть аминовые группы от являющегося (мет)акрилированным амином отвердителя, а также любого другого амина, использующегося в покрытии.
В одном варианте реализации при использовании двухкомпонентного смесительного устройства может быть получена распыляемая композиция покрытия. В данном варианте реализации изоцианат и амин добавляют в устройство для ударного смешения высокого давления. Изоцианат добавляют в «сторону А», а амин добавляют в «сторону В». Потоки сторон А и В ударяются друг о друга и непосредственно распыляются, по меньшей мере, на части подложки без нанесенного покрытия или с нанесенным покрытием. Изоцианат и амин вступают в реакцию с образованием композиции покрытия, которая отверждается при нанесении на подложку без нанесенного покрытия или с нанесенным покрытием. Перед нанесением сторона А и/или В также может быть нагрета до температуры 140°F (60,0°C). Нагревание может промотировать лучшее согласование вязкостей между двумя компонентами, но оно не является необходимым для проведения реакции отверждения.
Необходимо понимать то, что настоящие композиции являются двухкомпонентными или «2-компонентными» композициями, где изоцианатсодержащий компонент и аминсодержащий компонент хранят раздельно вплоть до момента, непосредственно предшествующего нанесению. Такие композиции будут восприниматься как отверждающиеся в комнатных условиях, хотя для ускорения конечного отверждения или улучшения свойств покрытия, таких как адгезия, могут быть использованы и нагретый воздух принудительной подачи или отверждение при нагревании. В одном варианте реализации при использовании двухкомпонентного смесительного устройства может быть получена распыляемая композиция покрытия. В данном варианте реализации изоцианат и амин добавляют в устройство для ударного смешения высокого давления. Изоцианат добавляют в «сторону А», а амин добавляют в «сторону В». Потоки сторон А и В ударяются друг о друга и непосредственно распыляются, по меньшей мере, на части подложки без нанесенного покрытия или с нанесенным покрытием. Изоцианат и амин вступают в реакцию с образованием композиции покрытия, которая отверждается при нанесении на подложку без нанесенного покрытия или с нанесенным покрытием. Перед нанесением сторона А и/или В также может быть нагрета до температуры 140°F (60,0°C). Нагревание может промотировать лучшее согласование вязкостей между двумя компонентами и, таким образом, лучшее перемешивание, но оно не является необходимым для проведения реакции отверждения.
Как представляется, соотношение эквивалентов изоцианатных групп и аминовых групп может быть выбрано обеспечивающим регулирование скорости отверждения композиции покрытия настоящего изобретения. Как было установлено, преимущества по отверждению и адгезии могут появляться в результате нанесения покрытия при объемном соотношении 1:1, где соотношение эквивалентов изоцианатных групп и аминовых групп (также известное под наименованием индекса реакции) является большим чем один, таким как в диапазоне от 1,004 до 1,10:1 или от 1,01 до 1,10:1 или от 1,03 до 1,10:1 или от 1,05 до 1,08:1 или от 1,01 до 1,4 : 1 или от 1,01 до 1,5 или более чем 1,3 : 1. Например, хорошая адгезия может быть получена при использовании данных соотношений поверх прозрачных покрытий, которые после отверждения характеризуются низкой поверхностной функциональностью, таких как карбаматмеламиновые, гидроксилмеламиновые, 2-компонентные уретановые и силансодержащие прозрачные покрытия. Термин «объемное соотношение 1:1» обозначает то, что объемное соотношение варьируется на величину, доходящую вплоть до 20% для каждого компонента или вплоть до 10% или вплоть до 5%.
В одном неограничивающем варианте реализации может быть использовано коммерчески доступное смесительное устройство, коммерчески доступное под обозначением дозатора GUSMER VR-H-3000, оснащенного распылительным пистолетом GUSMER Model GX-7. В данном устройстве подаваемые под давлением потоки компонентов сторон А и В поступают из двух различных камер и соударяются или сталкиваются друг с другом с высокой скоростью, обеспечивая перемешивание двух компонентов и образование композиции покрытия, которая может быть нанесена на подложку без нанесенного покрытия или с нанесенным покрытием при использовании распыляющего пистолета. Перемешивающие усилия, воспринимаемые потоками компонентов, могут зависеть от объема каждого потока, поступающего в смесительную камеру в единицу времени, и от давления, при котором потоки компонентов поступают. Объемное соотношение 1:1 между изоцианатом и амином в единицу времени может выровнять данные усилия.
Еще одно подходящее для использования устройство для нанесения, известное в промышленности, включает аппликатор в виде «статической смесительной трубки». В данном устройстве каждый компонент, выбираемый из изоцианата и амина, хранят в отдельной камере. При приложении давления каждый из компонентов переходит в смесительную трубку при объемном соотношении 1:1. Перемешивание компонентов осуществляется в результате наличия внутри трубки извилистой или спиральной траектории. Выходной конец трубки может обладать разбрызгивающей способностью, подходящей для использования при распылительном нанесении реакционной смеси. В альтернативном варианте текучая реакционная смесь может быть нанесена на подложку в виде полоски. Аппликатор в виде статической смесительной трубки коммерчески доступен в компании Cammda Corporation.
Композиции полимочевиновых покрытий, использующиеся в соответствии с настоящим изобретением, могут быть нанесены на широкий ассортимент подложек. В соответствии с этим, настоящее изобретение дополнительно относится к подложке с нанесенным покрытием из любой композиции, описанной в настоящем документе. Неограничивающие примеры подходящих для использования подложек могут включать нижеследующие, но не ограничиваются только этими: металл, природный и/или синтетический камень, керамика, стекло, кирпич, цемент, бетон, шлакобетон, древесина и ее композиты и ламинаты; строительный картон, сухая штукатурка, гипсокартон, цементно-стружечная плита, пластик, бумага, ПВХ, пенополистирол, пластиковые композиты, акриловые композиты, пуленепробиваемые композиты, асфальт, стекловолокно, почва, гравий и тому подобное. «Металлическая подложка (подложки)» включает подложки, содержащие металл (металлы) и/или металлические сплавы, включающие нижеследующие, но не ограничиваются только этими: алюминий, любая форма стали, такая как холоднокатаная сталь, сталь, электролитически оцинкованная в расплаве, сталь горячего цинкования, титан и тому подобное. Пластики могут включать нижеследующие, но не ограничиваются только этими: ТПО, листовой ламинированный компаунд, уретановый термопласт, полипропилен, поликарбонат, полиэтилен, полиамиды (найлон). Подложками могут являться загрунтованные металл и/или пластик; то есть, на них наносят органический или неорганический слой. Кроме того, композиции покрытий настоящего изобретения могут быть нанесены на упомянутые подложки, обеспечивая придание одного или нескольких из широкого ассортимента свойств, таких как нижеследующие, но не ограничивающихся только этими: коррозионная стойкость, стойкость к истиранию, ударопрочность, огне- и/или термостойкость, химическая стойкость, стойкость к воздействию УФ-излучения, структурная целостность, ослабление баллистического удара, ослабление воздействия взрыва, звукопоглощение, декорирование и тому подобное. В неограничивающих примерах композиции покрытий настоящего изобретения могут быть нанесены, по меньшей мере, на часть строительного элемента или изделия промышленного производства, такого как нижеследующее, но не ограничивающегося только этим: транспортное средство. «Транспортное средство» включает нижеследующее, но не ограничивается только этим: гражданские, коммерческие и военные наземные, водные и воздушные транспортные средства, например, легковые автомобили, грузовые автомобили, суда, корабли, подводные лодки, самолеты, вертолеты, многоцелевые колесные автомобили повышенной проходимости и танки. Изделие промышленного производства может представлять собой строительную конструкцию. «Строительный элемент» и подобные термины включают нижеследующее, но не ограничиваются только этим: по меньшей мере, часть конструкции, включающей жилые, коммерческие и военные конструкции, например, кровли, полы, опорные балки, стены и тому подобное. В соответствии с использованием в настоящем документе термин «подложка» может относиться к поверхности, либо внешней, либо внутренней, по меньшей мере, на части изделия промышленного производства, на самом изделии промышленного производства, строительном элементе и тому подобном. В одном варианте реализации подложкой является кузов грузового автомобиля.
В одном варианте реализации композиция полимочевинового покрытия, использующаяся в настоящем изобретении, перед нанесением на подложку может быть нанесена на несущую пленку. Несущая пленка может быть выбрана из широкого ассортимента таких материалов, известных на современном уровне техники. Неограничивающие примеры подходящих для использования несущих пленок могут включать нижеследующие, но не ограничиваются только этими: термопластичные материалы, термоотверждающиеся материалы, металлические фольги, целлюлозная бумага, синтетические виды бумаги и их смеси. В соответствии с использованием в настоящем документе термин «термопластичный материал» относится к любому материалу, который способен размягчаться или плавиться при нагревании и затвердевать (отверждаться) снова при охлаждении. Неограничивающие примеры подходящих для использования термопластичных материалов могут включать полиолефины, полиуретаны, сложные полиэфиры, полиамиды, полимочевины, акриловые смолы и их смеси. В соответствии с использованием в настоящем документе термин «термоотверждающийся материал» относится к любому материалу, который необратимо приобретает жесткость после нагревания и/или отверждения. Неограничивающие примеры могут включать полимерные полиуретаны, сложные полимерные полиэфиры, полимерные полиамиды, полимерные полимочевины, полимерные поликарбонаты, акриловые полимеры, аминопласты, изоцианаты, эпоксиды, их сополимеры и их смеси.
Как упоминалось ранее, в определенных вариантах реализации композиции полимочевиновых покрытий, использующиеся в соответствии с настоящим изобретением, наносят в виде части композита с многослойным покрытием, включающего в дополнение к описанному ранее полимочевиновому слою, по меньшей мере, один слой, выбираемый из слоя электроосажденного покрытия, слоя покрытия основы и слоя прозрачного покрытия. В определенных вариантах реализации в дополнение к описанному ранее полимочевиновому слою используют, по меньшей мере, два слоя, выбираемых из слоя электроосажденного покрытия, слоя покрытия основы и слоя прозрачного покрытия, а в других еще вариантах реализации в дополнение к описанному ранее полимочевиновому слою используют все слои, выбираемые из слоя электроосажденного покрытия, слоя покрытия основы и слоя прозрачного покрытия. Слоем электроосажденного покрытия является тот из них, который осаждают из электроосаждаемой пленкообразующей композиции, обычно использующейся в широком ассортименте отраслей промышленности для целей декорирования и/или защиты. Слой покрытия основы может быть осажден из любой композиции пигментированного или непигментированного покрытия основы. Пигментированное покрытие основы обычно используют в сочетании с прозрачным покрытием. Слой прозрачного покрытия может быть осажден из любой композиции прозрачного покрытия. В одном варианте реализации прозрачное покрытие имеет силанфункциональные группы либо до, либо после сшивания и отверждения. В еще одном варианте реализации прозрачное покрытие после отверждения характеризуется низкой поверхностной функциональностью, так как в случае карбаматмеламиновых, гидроксилмеламиновых, 2-компонентных уретановых и силансодержащих прозрачных покрытий. В соответствии с настоящим изобретением в сочетании со слоями электроосажденного покрытия, покрытия основы и/или прозрачного покрытия и полимочевины, соответствующими настоящему изобретению, может быть использовано любое количество дополнительных слоев покрытий и/или обработок, таких как слои предварительной обработки перед слоем электроосажденного покрытия, слои грунтовки, дополнительные слои электроосажденного покрытия, покрытия основы и/или прозрачного покрытия и тому подобное.
В определенных вариантах реализации слой полимочевинового покрытия может быть использован при нанесении двойного покрытия, что в результате приводит к получению на подложке текстурированной поверхности. Первое покрытие наносят на подложку без нанесенного покрытия или с нанесенным покрытием для получения гладкого слоя, по существу не дающего отлипа. Для определения того, является ли слой по существу не дающим отлипа, используют «метод определения отсутствия отлипа». Метод определения отсутствия отлипа включает распыление композиции покрытия на нелипком слое пластика в виде одного покрытия до толщины в диапазоне от 10 до 15 милов (254-381 микрон). По завершении распыления оператор, используя неплотно прилегающую одноразовую полихлорвиниловую перчатку, такую как та из них, которая коммерчески доступна как AMBIDEX Disposable Vinyl Glove в компании Marigold Industrial, Норкросс, Джорджия, осторожно дотрагивается до поверхности покрытия. К покрытию можно прикасаться более чем один раз, используя кончик другого пальца. Когда кончик пальца в перчатке больше уже не будет прилипать к поверхности слоя, или его больше уже не нужно будет от нее отрывать, то тогда о слое говорят то, что он по существу не дает отлипа. Время, начиная от завершения распыления и вплоть до того, как покрытие по существу не будет давать отлипа, называют временем высыхания до исчезновения отлипа. В одном неограничивающем варианте реализации время высыхания до исчезновения отлипа и время отверждения можно регулировать в результате балансирования уровней содержания различных компонентов композиции, таком как при использовании соотношения между количествами первичного амина и вторичного амина.
После этого на первый полимочевиновый слой может быть нанесен второй полимочевиновый слой в качестве текстурирующего слоя или «опудривающего покрытия». Слой второго покрытия может быть нанесен при увеличенном расстоянии между устройством для нанесения/перемешивания и подложкой с нанесенным покрытием в целях получения дискретных капель композиции покрытия перед ее вхождением в контакт с подложкой с нанесенным покрытием и, таким образом, формирования контролируемой неоднородности у поверхности второго слоя. По существу не дающий отлипа слой первого покрытия является, по меньшей мере, частично стойким ко второму слою; то есть, по меньшей мере, частично стойким к коалесценции капель композиции покрытия, распыляемой на нем в качестве второго слоя или опудривающего покрытия, так что капли будут склеиваться, но не коалесцировать с предшествующим слоем (слоями), обеспечивая создание текстуры поверхности. Слой последнего покрытия обычно демонстрирует наличие более значительной текстуры поверхности в сопоставлении с текстурой слоев первого или предшествующего покрытия. Общая толщина слоев покрытия может находиться в диапазоне от 20 до 1000 милов (508-25400 микронов) или от 40 до 150 милов (1016-3810 микронов) или от 60 до 100 милов (1524-2540 микронов) или от 500 до 750 милов (12700-19050 милов). В одном неограничивающем варианте реализации первый слой может составлять основную долю совокупной толщины, а опудривающее покрытие может составлять 15-50 милов (381-1270 микронов).
В различных вариантах реализации настоящего изобретения слой «первого» полимочевинового покрытия может включать один, два, три и более слоев; а слой «второго» полимочевинового покрытия может представлять собой один или несколько наносимых поверх последующих слоев. Например, могут быть нанесены четыре полимочевиновых слоя, при этом четвертый слой представляет собой опудривающее покрытие, и каждый слой имеет толщину в диапазоне от 15 до 25 милов (381-635 микронов). Необходимо понимать то, что данные слои покрытий являются относительно «толстыми». Слои полимочевиновых покрытий настоящего изобретения также могут быть нанесены и в виде намного более тонких слоев, таких как в диапазоне от 0,1 до менее чем 15 милов (от 2,54 до менее чем 381 микрон), таких как от 0,1 до 10, от 0,5 до 3 или от 1 до 2 милов (от 2,54 до 254, от 12,7 до 76,2 или от 25,4 до 50,8 микрона). Такие слои могут быть использованы индивидуально или в сочетании с другими слоями покрытий, либо описанными ранее, либо другим образом известными на современном уровне техники.
В альтернативных вариантах реализации слои полимочевиновых покрытий, нанесенные, по меньшей мере, на часть настоящих субстратов, могут содержать идентичные или различные композиции полимочевиновых покрытий. Например, первый слой может представлять собой полимочевиновую композицию, содержащую алифатические и/или ароматические аминовые компоненты и/или алифатический и/или ароматический полиизоцианат, а второй слой может содержать идентичную или отличную комбинацию алифатических и/или ароматических аминовых компонентов и/или алифатического и/или ароматического полиизоцианата. «Аминовый компонент» в данном контексте обозначает любой амин, использующийся в покрытиях, соответствующих настоящему изобретению. В одном дополнительном варианте реализации наружный слой покрытия может содержать композицию покрытия, которая обеспечивает достижение желательной долговечности. Желательная долговечность может зависеть от варианта использования композиции покрытия настоящего изобретения и/или подложки, на которую она может быть нанесена. В одном варианте реализации комбинация алифатического и/или ароматического амина и/или полиизоцианата может быть выбрана такой, чтобы композиция наружного слоя характеризовалась бы существенной долговечностью. Например, наружный слой покрытия может характеризоваться долговечностью в диапазоне от 1000 до 6000 кДж или от 800 до 4000 часов при проведении испытания с использованием везерометра (Atlas Material Testing Solutions) в соответствии с методом SAE J1960. В данном варианте реализации первый слой может представлять собой полимочевиновую композицию, содержащую полиизоцианат и амин, где, по меньшей мере, одно соединение, выбираемое из амина и/или полиизоцианата, может содержать ароматический фрагмент, а второй слой может представлять собой полимочевиновую композицию, содержащую преимущественно алифатический амин и алифатический полиизоцианат, содержащие незначительную ароматичность или вообще ее не содержащие.
Композиции полимочевиновых покрытий, использующиеся в настоящем изобретении, необязательно могут включать материалы, стандартные на современном уровне техники, такие как нижеследующие, но не ограничивающиеся только этими: наполнители, стекловолокно, стабилизаторы, загустители, наполнители, усилители адгезии, катализаторы, красители, антиоксиданты, УФ-поглотители, пространственно затрудненные аминовые светостабилизаторы, модификаторы реологии, добавки, повышающие текучесть, антистатики и другие модификаторы эксплуатационных характеристик или свойств, которые хорошо известны на современном уровне техники нанесения поверхностных покрытий, и их смеси. Например, настоящие покрытия могут дополнительно содержать огне- и/или термостойкий материал, такой как любые один или несколько тех, которые описываются в заявке США №11/591312, во всей своей полноте посредством ссылки включенной в настоящий документ. Наполнители могут включать глину и/или диоксид кремния, а усилители адгезии могут включать аминофункциональные материалы, аминосиланы и тому подобное; примеры наполнителей и усилителей адгезии дополнительно описываются в публикации США №2006/0046068, во всей своей полноте посредством ссылки включенной в настоящий документ. Данные добавки могут быть объединены с изоцианатом, являющимся (мет)акрилированным амином продуктом реакции, или с ними обоими. В определенных вариантах реализации полимочевиновое покрытие может дополнительно содержать небольшие количества растворителя, а в определенных вариантах реализации полимочевина может по существу не содержать растворителя. «По существу отсутствие растворителя» обозначает то, что полимочевина может содержать небольшое количество растворителя, такое как 5%, 2%, 1% и менее.
В соответствии с использованием в настоящем документе термин «окрашивающее вещество» обозначает любое вещество, которое придает композиции окраску и/или другую непрозрачность и/или другой визуальный эффект. Окрашивающее вещество может быть добавлено в покрытие в любой подходящей для использования форме, такой как в виде дискретных частиц, дисперсий, растворов и/или хлопьев. В покрытиях настоящего изобретения могут быть использованы одно окрашивающее вещество или смесь двух и более окрашивающих веществ.
Примеры окрашивающих веществ включают пигменты, красители и краски, такие как те, которые используются в лакокрасочной промышленности и/или перечисляются Ассоциацией производителей сухих красок (АПСК), а также композиции, создающие специальный эффект. Окрашивающее вещество может включать, например, тонкоизмельченный твердый порошок, который является нерастворимым, но смачиваемым в условиях применения. Окрашивающее вещество может быть органическим или неорганическим и может быть агломерированным или неагломерированным. Окрашивающие вещества могут быть введены в покрытия в результате размалывания или простого перемешивания. Окрашивающие вещества могут быть введены в покрытие в результате размалывания при использовании связующего для помола, такого как акриловое связующее для помола, использование которого должно быть знакомо специалистам в соответствующей области техники. Связующее для помола также может содержать и являющийся (мет)акрилированным амином отвердитель, описанный ранее, либо исключительно, либо в комбинации с любыми другими аминами и полиолами, описанными в настоящем документе.
Примеры пигментов и/или композиций пигментов включают нижеследующие, но не ограничиваются только этими: карбазолдиоксазиновый неочищенный пигмент, азо-, моноазо-, дисазо-пигменты, пигмент нафтол AS, пигменты солевого типа (краплаки), бензимидазолоновые, металлокомплексные, изоиндолиноновые, изоиндолиновые и полициклические фталоцианиновые, хинакридоновые, периленовые, периноновые, дикетопирролопирроловые, тиоиндиговые, антрахиноновые, индантроновые, антрапиримидиновые, флавантроновые, пирантроновые, антантроновые, диоксазиновые, триарилкарбониевые, хинофталоновые пигменты, дикетопирролопирроловый красный («DPPBO red»), диоксид титана, технический углерод, углеродное волокно, графит, другие проводящие пигменты и/или наполнители и их смеси. Термины «пигмент» и «окрашенный наполнитель» могут быть использованы взаимозаменяющим образом.
Примеры красителей включают нижеследующие, но не ограничиваются только этими: те из них, которые содержат растворитель, такие как фталоцианиновый зеленый или синий, оксид железа, ванадат висмута, антрахинон, перилен, алюминий и хинакридон.
Примеры красок включают нижеследующие, но не ограничиваются только этими: пигменты, диспергированные в носителях на водной основе или носителях, смешиваемых с водой, таких как AQUA-CHEM 896, коммерчески доступный в компании Degussa, Inc., CHARISMA COLORANTS и MAXITONER INDUSTRIAL COLORANTS, коммерчески доступные в подразделении Accurate Dispersions division компании Eastman Chemical, Inc.
Как упоминалось ранее, окрашивающее вещество может иметь форму дисперсии, включающей нижеследующее, но не ограничивающейся только этим: дисперсия наночастиц. Дисперсии наночастиц могут включать один или несколько типов высокодиспергированных наночастиц окрашивающих веществ и/или частиц окрашивающих веществ, которые создают желательные видимую окраску и/или непрозрачность и/или визуальный эффект. Дисперсии наночастиц могут включать окрашивающие вещества, такие как пигменты или красители, имеющие размер частиц, меньший чем 150 нм, такой как меньший чем 70 нм или меньший чем 30 нм. Наночастицы могут быть получены в результате размалывания исходных органических или неорганических пигментов при помощи мелющих тел, имеющих размер частиц, меньший чем 0,5 мм. Примеры дисперсий наночастиц и способов их получения охарактеризованы в патенте США №6875800 В2, который посредством ссылки включается в настоящий документ. Дисперсии наночастиц также могут быть получены и в результате кристаллизации, осаждения, газофазной конденсации и химического истирания (то есть, неполного растворения). Для сведения к минимуму повторного агломерирования наночастиц в покрытии может быть использована дисперсия наночастиц с нанесенным покрытием из смолы. В настоящем документе «дисперсия наночастиц с нанесенным покрытием из смолы» обозначает непрерывную фазу, в которой диспергированы дискретные «композитные микрочастицы», которые включают наночастицу и покрытие из смолы на наночастице. Примеры дисперсий наночастиц с нанесенным покрытием из смолы и способов их получения охарактеризованы в заявке США №10/876031, поданной 24 июня 2004 года, которая посредством ссылки включается в настоящий документ, и предварительной заявке США №60/482167, поданной 24 июня 2003 года, которая также посредством ссылки включается в настоящий документ.
Примеры композиций, создающих специальный эффект, которые могут быть использованы в полимочевиновом покрытии настоящего изобретения, включают пигменты и/или композиции, которые создают один или несколько зрительных эффектов, таких как отражение, перламутровый эффект, металлический блеск, фосфоресценция, флуоресценция, фотохромизм, фоточувствительность, термохромизм, гониохромизм и/или изменение окраски. Дополнительные композиции, создающие специальный эффект, могут формировать и другие воспринимаемые свойства, такие как отражающая способность, непрозрачность или текстура. В одном неограничивающем варианте реализации композиции, создающие специальный эффект, могут создавать цветовой сдвиг, такой что окраска покрытия будет изменяться при рассматривании покрытия под различными углами. Примеры композиций, создающих цветовой эффект, охарактеризованы в патенте США №6894086, посредством ссылки включенном в настоящий документ. Дополнительные композиции, создающие цветовой эффект, могут включать прозрачную слюду с нанесенным покрытием и/или синтетическую слюду, диоксид кремния с нанесенным покрытием, оксид алюминия с нанесенным покрытием, прозрачный жидкокристаллический пигмент, жидкокристаллическое покрытие и/или любую композицию, где интерференция возникает в результате разницы показателей преломления внутри материала, а не вследствие разницы показателей преломления между поверхностью материала и воздухом.
В определенных неограничивающих вариантах реализации в покрытии настоящего изобретения могут быть использованы фоточувствительная композиция и/или фотохромная композиция, которые обратимо изменяют свою окраску при воздействии одного или нескольких источников света. Фотохромная и/или фоточувствительная композиции могут быть активированы в результате воздействия излучения со специфической длиной волны. Когда композиция становится возбужденной, молекулярная структура изменяется, и измененная структура демонстрирует новую окраску, которая отличается от первоначальной окраски композиции. При устранении воздействия излучения фотохромная и/или фоточувствительная композиция может вернуться в состояние покоя, в котором первоначальная окраска композиции восстановится. В одном неограничивающем варианте реализации фотохромная и/или фоточувствительная композиция в невозбужденном состоянии может быть бесцветной и демонстрирует окраску в возбужденном состоянии. Полное изменение окраски может происходить в течение промежутка времени продолжительностью от миллисекунд до нескольких минут, такой как от 20 секунд до 60 секунд. Примеры фотохромных и/или фоточувствительных композиций включают фотохромные красители.
В одном неограничивающем варианте реализации фоточувствительная композиция и/или фотохромная композиция может ассоциироваться и/или, по меньшей мере, частично связываться, так как в результате ковалентного связывания, с полимером и/или полимерными материалами полимеризуемого компонента. В противоположность некоторым покрытиям, в которых фоточувствительная композиция может мигрировать из покрытия и кристаллизоваться в подложке, фоточувствительная композиция и/или фотохромная композиция, ассоциированные и/или, по меньшей мере, частично связанные с полимером и/или полимеризуемым компонентом в соответствии с одним не ограничивающим вариантом реализации настоящего изобретения, характеризуются минимальной степенью миграции из покрытия. Примеры фоточувствительных композиций и/или фотохромных композиций и способов их получения охарактеризованы в заявке США с регистрационным номером 10/892919, поданной 16 июля 2004 года и посредством ссылки включенной в настоящий документ.
В общем случае окрашивающее вещество в композиции покрытия может присутствовать в любом количестве, достаточном для придания желательного свойства, визуального и/или цветового эффекта. Краситель может составлять от 0,1 до 65 мас.% от настоящих композиций, так как от 3 до 40 мас.% или от 5 до 35 мас.%, при этом мас.% получают при расчете на совокупную массу композиций. В определенных вариантах реализации мас.% пигмента может находиться в диапазоне от 0,1 до 1,0 массового процента.
В еще одном варианте реализации подложки с нанесенным покрытием настоящего изобретения демонстрируют окраску, которая согласуется с окраской ассоциированной подложки. В соответствии с использованием в настоящем документе термин «согласуется» и тому подобные термины при отнесении к согласованию окраски обозначают то, что окраска композиции покрытия подложки настоящего изобретения по существу соответствует желательной окраске или окраске ассоциированной подложки. Например, если подложка для композиции полимочевинового покрытия будет представлять собой часть транспортного средства, такую как кузов грузового автомобиля, то тогда окраска покрытия по существу будет согласовываться с окраской ассоциированного кузова транспортного средства. Это можно наблюдать визуально или можно подтвердить при использовании спектроскопического оборудования. В соответствии с настоящим изобретением изделие промышленного производства или строительный элемент с нанесенным покрытием могут включать композит с многослойным покрытием, включающий подвергнутую обработке или не подвергнутую обработке подложку с одним или несколькими различными слоями покрытий, такими как электроосажденное покрытие, грунтовка, покрытие основы и/или прозрачное покрытие. По меньшей мере, одно покрытие, выбираемое из покрытия основы и прозрачного покрытия, может содержать пигмент, и/или прозрачное покрытие может содержать усилитель адгезии. Как представляется, добавление усилителя адгезии к прозрачному покрытию или на его поверхность может улучшить адгезию между прозрачным покрытием и композицией полимочевинового покрытия, нанесенной поверх, хотя изобретатели и не желают быть связанными каким-либо механизмом. В данном варианте реализации использующаяся композиция полимочевинового покрытия может представлять собой продукт реакции между изоцианатом и являющимся (мет)акрилированным амином продуктом реакции совместно с пигментной добавкой. Композиция полимочевинового покрытия, описанная в настоящем документе и содержащая пигмент, может быть нанесена, по меньшей мере, на часть изделия, строительного элемента или другой подложки. Окраска изделия, строительного элемента или подложки с нанесенным покрытием может согласовываться с окраской ассоциированной подложки. «Ассоциированная подложка» может обозначать подложку, которая включает изделие или конструкцию, но не имеет нанесенного покрытия в виде композиции покрытия настоящего изобретения, или подложку, которая скрепляется, соединяется или находится в близком соседстве с изделием или конструкцией, но которая не имеет нанесенного покрытия в виде полимочевинового покрытия, описанного в настоящем документе.
В соответствии с этим определенные варианты реализации относятся к зданию, включающему строительный элемент с нанесенным, по меньшей мере, частично покрытием, содержащим полимочевину, полученную из реакционной смеси, содержащей изоцианат и являющийся (мет)акрилированным амином продукт реакции между моноамином и поли(мет)акрилатом, где соотношение эквивалентов изоцианатных групп и эквивалентов аминовых групп является большим чем 1, и изоцианат и являющийся (мет)акрилированным амином продукт реакции могут быть нанесены на строительный элемент при объемном соотношении концентраций компонентов смеси 1:1. Являющийся (мет)акрилированным амином продукт реакции и полимочевина могут представлять собой то, что было описано ранее. Строительные элементы могут представлять собой любые из тех, которые описывались в настоящем документе, и могут быть получены из любых подложки или подложек, подходящих для использования в строительных элементах, таких как любые из подложек, перечисленных в настоящем документе. Полимочевина может быть нанесена на строительный элемент, который представляет собой обнаженную (например, не подвергнутую обработке и/или не имеющую нанесенного покрытия) подложку, подложку, подвергнутую предварительной обработке, и/или подложку, имеющую, по меньшей мере, один другой слой покрытия. Такие слои могут включать герметики, грунтовки, пигментированные и непигментированные покрытия основы, покровные покрытия и/или слои промышленных покрытий. При нанесении с достаточной толщиной (например, в диапазоне от 10 до 1000 милов (254-25400 микронов)) настоящий полимочевиновый слой (слои) может обеспечить ослабление воздействия взрыва. «Ослабление воздействия взрыва» обозначает, например, защиту в случае взрыва или разрыва в непосредственной близости. Данная защита может включать, например, защиту конструкции или части конструкции, такой как строительная конструкция, транспортное средство, самолет, корабль/судно, контейнер для морских перевозок и тому подобное, от обвала и/или разрушения, защиту от разлетающихся осколков и обломков, создаваемых ударной волной, и тому подобного.
Определенные варианты реализации настоящего изобретения относятся к подложке с нанесенным, по меньшей мере, частично покрытием, содержащим полимочевину, полученную из реакционной смеси, содержащей изоцианат и являющийся (мет)акрилированным амином продукт реакции между моноамином и поли(мет)акрилатом, где соотношение эквивалентов изоцианатных групп и эквивалентов аминовых групп является большим чем 1,3:1, и изоцианат и являющийся (мет)акрилированным амином продукт реакции могут быть нанесены на подложку при объемном соотношении концентраций компонентов смеси 1:1. Являющийся (мет)акрилированным амином продукт реакции и полимочевина могут представлять собой то, что было описано ранее. Подложка может представлять собой любую из подложек, описанных ранее, и может представлять собой обнаженную (например, не подвергнутую обработке и/или не имеющую нанесенного покрытия) подложку, подложку, подвергнутую предварительной обработке, и/или подложку, имеющую, по меньшей мере, один другой слой покрытия. Такие слои могут включать герметики, грунтовки, пигментированные и непигментированные покрытия основы, покровные покрытия и/или слои промышленных покрытий. При нанесении с достаточной толщиной (например, в диапазоне от 10 до 1000 милов (254-25400 микронов), такой как от 100 до 200 милов (2540-5080 микронов) или 125 милов +/- 10 милов (3175 микронов +/- 254 микронов)) настоящий полимочевиновый слой (слои) может обеспечить ослабление воздействия взрыва. «Ослабление воздействия взрыва» обозначает, например, защиту в случае взрыва или разрыва в непосредственной близости. Данная защита может включать, например, защиту конструкции или части конструкции, такой как строительная конструкция, транспортное средство, самолет, корабль/судно, контейнер для морских перевозок и тому подобное, от обвала и/или разрушения, защиту от разлетающихся осколков и обломков, создаваемых ударной волной, и тому подобного.
В соответствии с использованием в настоящем документе, если только однозначно не будет указано другого, все числа, такие как те из них, которые выражают значения, диапазоны, количества или процентные содержания, могут восприниматься, как если бы им предшествовало слово «приблизительно» даже и в случае отсутствия однозначного приведения данного термина. Любой численный диапазон, приведенный в настоящем документе, предполагает включение всех поддиапазонов, попадающих в его пределы. Множественное число включает единственное число и наоборот. Например, несмотря на описание в настоящем документе изобретения, в том числе формулы изобретения, в связи с «полимочевиной», «изоцианатом», «моноамином», «поли(мет)акрилатом», «являющимся (мет)акрилирированным амином продуктом реакции» и тому подобным могут быть использованы и смеси таких компонентов. Кроме того, в соответствии с использованием в настоящем документе термин «полимер» предполагает отнесение к форполимерам, олигомерам и как гомополимерам, так и сополимерам; приставка «поли» обозначает два и более.
ПРИМЕРЫ
w
n
Следующие примеры предполагают иллюстрирование изобретения и никоим образом не должны восприниматься в качестве ограничения изобретения. Как должны понимать специалисты в соответствующей области техники, ММ обозначает среднюю молекулярную массу, M обозначает среднемассовую молекулярную массу, а M обозначает среднечисленную молекулярную массу.
Пример А
Амин/акрилатный отвердитель получали из следующих ингредиентов:
Ингредиент
Масса в г
Загрузка 1
2-этилгексиламин
387,8
Загрузка 2
Триметилолпропантриакрилат
294,0
2
2
w
n
-1
3
Загрузку 1 добавляли в подходящий для использования реактор, снабженный подвесной мешалкой, термопарой, холодильником и впускным отверстием для N. Загрузку размещали в атмосфере N. Начиная с температуры 24°C, в течение периода времени продолжительностью в 45 минут в реактор добавляли загрузку 2. Во время добавления наблюдали слабое тепловыделение. По завершении загрузки температура реакционной смеси составляла 35°C. Содержимое реактора нагревали до 60°C при помощи внешнего источника тепла и выдерживали при данной температуре в течение 2 часов. Рассмотрение инфракрасного спектра на данный момент времени выявило расходование акрилата (отсутствие пиков с максимумами в областях 1621, 1635 см). Как было установлено, получающийся в результате материал характеризовался измеримым уровнем содержания твердого вещества (110°C, 1 час) 89,5 процента, вязкостью C-D в шкале Гарднера-Холта, плотностью 7,93 фунт/галлон (0,950 кг/дм), уровнем содержания совокупного амина 4,098 мэкв/г и значением M 928 и значением M 692 согласно определению по методу гельпроникающей хроматографии по отношению к полистирольному стандарту.
Пример В
Амин/эпоксидный аддукт получали из следующих ингредиентов:
Ингредиент
Масса в г
Загрузка 1
Изофорондиамин
2044,8
Загрузка 2
CARDURA E10P<sup>1</sup>
6000,0
<sup>1</sup> Глицидиловый простой эфир неодекановой кислоты, доступный в компании Hexion Specialty Chemicals, Inc.
2
2
w
n
Загрузку 1 добавляли в подходящий для использования реактор, снабженный подвесной мешалкой, термопарой, холодильником и впускным отверстием для N. Загрузку размещали в атмосфере N и к реактору подводили тепло. Начиная с температуры 62°C, в течение периода времени продолжительностью в 6,9 часа в реактор добавляли загрузку 2 в диапазоне температур от 62 до 92°C. Во время данной подачи для регулирования температуры реакции колбонагреватель поднимали или опускали и по мере надобности для реактора использовали охлаждение (водяной баней или воздушным потоком). По завершении добавления температура реакционной смеси составляла 77°C. Реакционную смесь в течение 8,6 часа выдерживали при 80°С, после этого в течение 1,6 часа при 85°C. Как было установлено на данный момент времени, эпоксидная эквивалентная масса была равна 55556, и реакцию считали завершенной. Как было установлено, получающийся в результате материал характеризовался измеримым уровнем содержания твердого вещества (110°C, 1 час) 98,7 процента, вязкостью Z10 в шкале Гарднера-Холта, уровнем содержания совокупного амина 2,969 мэкв/г, уровнем содержания остаточного первичного амина 0,170 мэкв/г, уровнем содержания вторичного амина 2,504 мэкв/г, уровнем содержания третичного амина 0,295 мэкв/г, гидроксильным числом 160,1 и значением M 657 и значением M 562 согласно определению по методу гельпроникающей хроматографии по отношению к полистирольному стандарту.
Пример С
Аминовый отвердитель, модифицированный аспарагинатом и имеющий вторичную неаспарагинатную аминогруппу, получали из следующих ингредиентов:
Ингредиент
Масса в г
Загрузка 1
Бисгексаметилентриамин
172,5
Загрузка 2
Диэтилмалеат
264,1
2
2
w
n
-1
3
Загрузку 1 добавляли в подходящую для использования колбу, снабженную подвесной мешалкой, термопарой, холодильником и впускным отверстием для N. Загрузку размещали в атмосфере N. Начиная с температуры 60°C, в течение периода времени продолжительностью в 4,5 часа в колбу добавляли загрузку 2. Во время добавления наблюдали небольшое тепловыделение. Во время добавления данной загрузки наблюдали максимальную температуру 67°C. По завершении загрузки температура реакционной смеси составляла 61°C. Реакционную смесь нагревали до температуры 70°C при помощи внешнего источника тепла и выдерживали при данной температуре в течение 2,75 часа. Рассмотрение инфракрасного спектра реакционной смеси выявило расходование диэтилмалеата (исчезновение пика с максимумом в области 1646 см). Как было установлено, получающийся в результате материал характеризовался измеримым уровнем содержания твердого вещества (110°C, 1 час) 98,3 процента, вязкостью F+ в шкале Гарднера-Холта, плотностью 8,55 фунт/галлон (1,025 кг/дм), уровнем содержания совокупного амина 5,17 мэкв/г, уровнем содержания остаточного первичного амина 0,077 мэкв/г, уровнем содержания вторичного амина 5,032 мэкв/г, уровнем содержания третичного амина 0,066 мэкв/г и значением M 547 и значением M 445 согласно определению по методу гельпроникающей хроматографии по отношению к полистирольному стандарту.
Пример D
Акрилат/аспарагинатный аминовый отвердитель получали из следующих ингредиентов:
Ингредиент
Масса в г
Загрузка 1
Изофорондиамин
170,4
2,6-ди-трет-бутил-п-крезол
0,2
Загрузка 2
Диэтилмалеат
168,8
Загрузка 3
2,6-ди-трет-бутил-п-крезол
3,5
Загрузка 4
Бутилакрилат
125,4
2
2
w
n
-1
-1
3
Загрузку 1 добавляли в подходящую для использования колбу, снабженную подвесной мешалкой, термопарой, холодильником и впускным отверстием для N. Загрузку размещали в атмосфере N. Начиная с температуры 21°C, в течение периода времени продолжительностью в 45 минут в колбу добавляли загрузку 2. Во время добавления наблюдали тепловыделение. По завершении загрузки температура реакционной смеси составляла 45°C. Реакционную смесь нагревали до температуры 50°C при помощи внешнего источника тепла и выдерживали при данной температуре в течение 3,25 часа. Рассмотрение инфракрасного спектра реакционной смеси выявило расходование дибутилмалеата (исчезновение пика с максимумом в области 1646 см). В реактор добавляли загрузку 3, после этого в течение 45 минут к реакционной смеси добавляли загрузку 4; по завершении загрузки 4 температура реакционной смеси составляла 50°C. Реакционную смесь в течение 2,9 часа выдерживали при данной температуре. Рассмотрение инфракрасного спектра реакционной смеси выявило присутствие непрореагировавшего акрилата (пики с максимумами в областях 1621, 1635 см). Температуру реакционной смеси увеличивали до 70°C и выдерживали в течение 4 часов. Рассмотрение инфракрасного спектра реакционной смеси выявило расходование акрилата. Как было установлено, получающийся в результате материал характеризовался измеримым уровнем содержания твердого вещества (110°С, 1 час) 92,0 процента, вязкостью С в шкале Гарднера-Холта, плотностью 8,41 фунт/галлон (1,008 кг/дм), уровнем содержания совокупного амина 4,165 мэкв/г, уровнем содержания остаточного первичного амина 0,026 мэкв/г, уровнем содержания вторичного амина 4,139 мэкв/г, уровнем содержания третичного амина 0,000 мэкв/г и значением M 489 и значением M 415 согласно определению по методу гельпроникающей хроматографии по отношению к полистирольному стандарту.
Пример Е
Акрилат/аспарагинатный аминовый отвердитель получали из следующих ингредиентов:
Ингредиент
Масса в г
Загрузка 1
Изофорондиамин
2982,0
2,6-ди-трет-бутил-п-крезол
3,5
Загрузка 2
Дибутилмалеат
1995,0
Загрузка 3
2,6-ди-трет-бутил-п-крезол
3,5
Загрузка 4
Бутилакрилат
3270,4
2
2
w
n
-1
-1
3
Загрузку 1 добавляли в подходящую для использования колбу, снабженную подвесной мешалкой, термопарой, холодильником и впускным отверстием для N. Загрузку размещали в атмосфере N. Начиная с температуры 21°C, в течение периода времени продолжительностью в 5,75 часа в колбу добавляли загрузку 2. Во время добавления наблюдали слабое тепловыделение. Во время добавления данной загрузки наблюдали максимальную температуру 35°C. По завершении загрузки температура реакционной смеси составляла 33°C. Реакционную смесь нагревали до температуры 35-37°C при помощи внешнего источника тепла и выдерживали при данной температуре в течение 3 часов. Рассмотрение инфракрасного спектра реакционной смеси выявило расходование дибутилмалеата (исчезновение пика с максимумом в области 1646 см). В реактор добавляли загрузку 3 и реакционную смесь нагревали до 43°C. В течение 3,6 часа к реакционной смеси добавляли загрузку 4, наблюдали слабое тепловыделение. Диапазон температур реакционной смеси в ходе загрузки 4 находился в пределах от 43 до 50°C; по завершении загрузки 4 температура составляла 45°C. После этого температуру реакционной смеси увеличивали до 50°C и выдерживали в течение 3 часов. Рассмотрение инфракрасного спектра реакционной смеси выявило присутствие непрореагировавшего акрилата (пики с максимумами в областях 1621, 1635 см). Температуру реакционной смеси увеличивали до 70°C и выдерживали в течение 10,9 часа. Рассмотрение инфракрасного спектра реакционной смеси выявило невозможность установления присутствия пиков, приписываемых акрилату, на фоне шума базовой линии; на данный момент времени реакция считалась завершенной. Как было установлено, получающийся в результате материал характеризовался измеримым уровнем содержания твердого вещества (110°C, 1 час) 98,9 процента, вязкостью D в шкале Гарднера-Холта, плотностью 8,17 фунт/галлон (0,979 кг/дм), уровнем содержания совокупного амина 4,21 мэкв/г, уровнем содержания остаточного первичного амина 0,230 мэкв/г, уровнем содержания вторичного амина 3,985 мэкв/г, уровнем содержания третичного амина 0,000 мэкв/г и значением M 450 и значением M 406 согласно определению по методу гельпроникающей хроматографии по отношению к полистирольному стандарту.
Пример F
Бифункциональный уретанакрилат получали из следующих ингредиентов:
Ингредиент
Масса в г
Загрузка 1
DESMODUR W<sup>2</sup>
419,2
Дилауринат дибутилолова
0,41
2,6-ди-трет-бутил-п-крезол
2,11
Загрузка 2
Гидроксипропилакрилат
416,0
Загрузка 3
Гидроксипропилакрилат
43,2
<sup>2</sup> Метиленбис(4-циклогексилизоцианат), доступный в компании Bayer Corporation.
w
n
Загрузку 1 добавляли в подходящий для использования реактор, снабженный подвесной мешалкой, термопарой, холодильником и впускным отверстием для воздуха. Загрузку размещали в атмосфере воздуха. Начиная с температуры 59°C, в течение периода времени продолжительностью в 1,8 часа в диапазоне температур от 59 до 62°C в реактор добавляли загрузку 2. Реакционную смесь в течение приблизительно 2,8 часа выдерживали при данной температуре. Инфракрасный спектр реакционной смеси выявил присутствие изоцианата. В течение последующих 9,8 часа к реакционной смеси пятью порциями добавляли загрузку 3, и температура постепенно увеличивалась до 87°C; в течение данного периода времени к реакционной смеси также дополнительно добавляли еще и 0,2 г дилаурината дибутилолова. Реакционную смесь выдерживали при 87°C в течение еще 4,6 часа. На данный момент времени инфракрасный спектр реакционной смеси выявил расходование изоцианата. Как было установлено, материал характеризовался значением M 674 и значением M 581 согласно определению по методу гельпроникающей хроматографии по отношению к полистирольному стандарту.
Пример G
Амин/акрилатный отвердитель получали из следующих ингредиентов:
Ингредиент
Масса в г
Загрузка 1
Бифункциональный уретанакрилат/акрилат из примера F
261,8
2,6-ди-трет-бутил-п-крезол
0,73
Загрузка 2
Циклогексиламин
108,0
Загрузка 3
Циклогексиламин
7,5
Загрузка 4
Акрилат/аспарагинатный аминовый отвердитель из примера Е
372,0
-1
3
w
n
Загрузку 1 добавляли в подходящий для использования реактор, снабженный подвесной мешалкой, термопарой, холодильником и впускным отверстием для воздуха. Загрузку размещали в атмосфере воздуха и нагревали. Начиная с температуры 55°C, в течение периода времени продолжительностью в 2,5 часа в реактор добавляли загрузку 2. По завершении загрузки температура реакционной смеси составляла 50°С. Содержимое реактора нагревали до 60°C и выдерживали при данной температуре в течение 7,1 часа. Рассмотрение инфракрасного спектра на данный момент времени выявило присутствие акрилата (пики с максимумами в областях 1621, 1635 см). В течение последующих 10,8 часа температуру увеличивали до 89°C и к реакционной смеси добавляли загрузку 3. Рассмотрение инфракрасного спектра по истечении данного промежутка времени выявило расходование акрилата. При температуре 80°C к реакционной смеси добавляли загрузку 4. Как было установлено, получающийся в результате материал характеризовался измеримым уровнем содержания твердого вещества (110°C, 1 час) 98,5 процента, вязкостью Z5 в шкале Гарднера-Холта, плотностью 8,48 фунт/галлон (1,016 кг/дм), уровнем содержания совокупного амина 3,199 мэкв/г, уровнем содержания первичного амина 0,027, уровнем содержания вторичного амина 3,172, уровнем содержания третичного амина 0,000, значением M 815 и значением M 499 согласно определению по методу гельпроникающей хроматографии по отношению к полистирольному стандарту.
Пример Н
Амин/акрилатный отвердитель получали из следующих ингредиентов:
Ингредиент
Масса в г
Загрузка 1
Бутиламин
109,5
Загрузка 2
Триметилолпропантриакрилат
147,0
2
2
w
n
-1
3
Загрузку 1 добавляли в подходящий для использования реактор, снабженный подвесной мешалкой, термопарой, холодильником и впускным отверстием для N. Загрузку размещали в атмосфере N. Начиная с температуры 21°C, в течение периода времени продолжительностью в 55 минут в реактор добавляли загрузку 2. Во время добавления наблюдали слабое тепловыделение. По завершении загрузки температура реакционной смеси составляла 30°C. Содержимое реактора нагревали до 30-31°C при помощи внешнего источника тепла и выдерживали при данной температуре в течение 2,25 часа. Рассмотрение инфракрасного спектра на данный момент времени выявило расходование акрилата (отсутствие пиков с максимумами в областях 1621, 1635 см). Как было установлено, получающийся в результате материал характеризовался измеримым уровнем содержания твердого вещества (110°C, 1 час) 93,4 процента, вязкостью C-D в шкале Гарднера-Холта, плотностью 8,181 фунт/галлон (0,980 кг/дм) и значением M 437 и значением M 430 согласно определению по методу гельпроникающей хроматографии по отношению к полистирольному стандарту.
Пример 1
Изоцианатфункциональную рецептуру стороны «А» получали из следующих ингредиентов:
Ингредиенты
% (мас.)
TERATHANE 650 <sup>3</sup>
21,0
1,2-бутандиол
1,2
Неопентилгликоль
1,2
Изофорондиизоцианат
27,1
DESMODUR N 3400 <sup>4</sup>
49,4
<sup>3</sup> Политетраметиленэфиргликоль на основе простого эфира, доступный в компании Invista.
<sup>4</sup> Алифатическая полиизоцианатная смола на основе гексаметилендиизоцианата, доступная в компании Bayer Corporation.
В подходящий для использования реактор в атмосфере азота загружали Terathane 650, неопентилгликоль, 1,2-бутандиол и каталитическое количество дилаурината дибутилолова (0,013% (мас.) при расчете на массу трех гликолей). В течение 105 минут в диапазоне температур 36-37°C в реактор добавляли изофорондиизоцианат. В течение периода времени продолжительностью в 50 минут температуру смеси увеличивали до 52°C. В течение периода времени продолжительностью в 60 минут температура увеличивалась до максимального значения 125°C. Как было установлено, по истечении еще 60 минут эквивалентная масса получающегося в результате форполимера соответствовала пределам, задаваемым техническими условиями. Получающийся в результате форполимер охлаждали до 71°C и выливали в 87,9% реагента Desmodur N3400 и перемешивали в течение 30 минут. Оставшийся реагент DESMODUR N3400 добавляли для доведения эквивалентной массы конечного изоцианата до 264,9.
Примеры 2-3
Пигментные помолы получали в соответствии с рецептурами из таблицы 1.
Таблица 1
Ингредиент
Пример 2 (массовые части)
Пример 3 (массовые части)
JEFFAMINE Т3000 <sup>5</sup>
25,0
22,0
Амин/аспарагинат из примера С
28,0
39,0
VULCAN XC72 <sup>6</sup>
1,2
1,2
BYK 9077 <sup>7</sup>
0,6
BENTONE 34 <sup>8</sup>
3,0
3,5
<sup>5</sup> Полиоксиалкилентриамин, имеющий ММ, равную приблизительно 3000, и доступный в компании Huntsman Corporation.
<sup>6</sup> Пигмент на основе технического углерода, доступный в компании Cabot Corporation.
<sup>7</sup> Диспергатор, доступный в компании Byk-Chemie GmbH.
<sup>8</sup> Реологическая добавка на основе органоглины, доступная в компании Elementis Specialities, Inc.
В каждом примере ингредиенты объединяли и загружали в устройство Premier Mill НМ 1.5 VSD Series SuperMill (SPX Corporation) при 85-процентной загрузке мелющих тел Mill Mates Plus TZP с размером 1,0 мм (Zircoa, Inc.) и размалывали при скорости вращения мельницы 2400 об/мин. О завершении размалывания судили по достижению размера частиц 7,5 по Хегману, определяя степень дисперсности при помощи гриндометра.
Примеры 4-5
Были получены исходные смеси в соответствии с рецептурами из таблицы 2.
Таблица 2
Ингредиент
Пример 4
Пример 5
Пигментный помол из примера 2
1329,2
Пигментный помол из примера 3
3087,4
N-(3-триэтоксисилилпропил)-4,5-дигидроимидазол
0,58
1,20
N-(н-бутил)-3-аминопропилтриметоксисилан
0,65
1,32
Дилауринат дибутилолова
11,5
23,5
TINUVIN 328 <sup>9</sup>
0,58
1,2
TINUVIN 292 <sup>10</sup>
11,5
23,5
<sup>9</sup> УФ-поглотитель, доступный в компании Ciba Speciality Chemicals Corporation.
<sup>10</sup> Пространственно затрудненный аминовый светостабилизатор, доступный в компании Ciba Speciality Chemicals Corporation.
Примеры 6-8
Следующие рецептуры стороны «В» были получены в соответствии с рецептурами из таблицы 3.
Таблица 3
Ингредиент
Пример 6 (3528-22-6)
Пример 7 (3528-22-9)
Пример 8 (3528-19-9)
Исходная смесь из примера 4
220,8
220,8
Исходная смесь из примера 5
253,7
JEFFAMINE Т3000
3,8
10,6
JEFFLINK754 <sup>11</sup>
45,8
27,7
Амин/аспарагинат из примера С
13,1
7,5
Амин/акрилатный отвердитель из примера А
93,8
50,6
57,0
Аддукт амин/эпоксид из примера В
90,8
Акрилат/аспарагинатный аминовый отвердитель из примера D
26,6
<sup>11</sup> Алифатический вторичный амин, доступный в компании Huntsman Corporation.
Рецептуры стороны В из вышеприведенной таблицы 2 и рецептуру стороны А из примера 1 загружали в отдельные канистры и перед распылением в течение 1-3 часов нагревали в печи до 140°F (60,0°C). Композиции полимочевиновых покрытий получали в устройстве аппликатора в виде статической смесительной трубки, доступном в компании Cammda Corporation, в результате перемешивания компонентов стороны А с каждым из компонентов стороны В при объемном соотношении 1:1. Композиции покрытий наносили на панели из холоднокатаной стали с нанесенными покрытиями в виде электроосажденной грунтовки и эпоксикислотного прозрачного покрытия (NDCT 5002A, доступность в компании PPG Industries, Inc.). Времена высыхания до исчезновения отлипа для покрытий определяли, проводя периодические соприкосновения с панелью рукой в перчатке, как это описывалось ранее, и вынося суждение об отсутствии отлипа тогда, когда перчатка больше уже не прилипала к покрытиям.
Значения твердости определяли в результате загрузки ненагретых компонентов сторон А и В в двухцилиндровый шприц, снабженный статической смесительной трубкой и ручным дозатором Model 415-00 II-00 на 50 мл при 1:1 (Cammda Corporation) и нагнетания компонентов при соотношении 1:1 в форму для получения «шайбы» с диаметром, равным приблизительно 5 см, и толщиной, равной приблизительно 100 милам (2540 микронам). Твердость шайбы из полимочевинового покрытия при комнатной температуре измеряли по истечении 1 суток после нанесения в шкале по Шору D при помощи прибора Model 212 Pencil Style Digital Durometer (Pacific Transducer Corp.). После этого шайбы на 1 сутки размещали в печи при 140°F (60,0°С) и измеряли твердость по Шору D для покрытия при нахождении шайбы в печи во избежание охлаждения. Шайбы извлекали из печи в среду при комнатной температуре и по истечении 1 суток еще раз измеряли твердость при комнатной температуре.
Соотношение эквивалентов изоцианата и амина рассчитали равным 1,034 для полимочевиновой рецептуры, содержащей компонент стороны В из примера 6, и 1,296 для полимочевиновой рецептуры, содержащей компонент стороны В из примера 7. Соотношение эквивалентов изоцианата и амина и гидроксила составляло 1,077 для полимочевиновой рецептуры, содержащей компонент стороны В из примера 8.
Следующие свойства полимочевиновых покрытий определили такими, как продемонстрированные в таблице 4.
Таблица 4
Пример 6
Пример 7
Пример 8
Время высыхания до исчезновения отлипа (сек)
22
61
47
Твердость (по Шору D) по истечении 1 суток после отверждения, при комнатной температуре
56
52
50
Твердость (по Шору D) по истечении 1 суток при 140°F (60,0°С)
23
28
22
Твердость (по Шору D) по истечении 1 суток при комнатной температуре после пребывания при 140°F (60,0°С)
50
51
44
*В примере 8 измерения проводили по истечении 2 суток после отверждения.