АДДУКТНЫЕ КОМПОЗИЦИИ
ADDUCT COMPOSITIONS

Область техники, к которой относится изобретение
[001] В целом, настоящее описание относится к аддуктным композициям и более конкретно к аддуктным композициям, которые можно использовать в отверждаемой композиции.
Уровень техники
[002] Эпоксидные продукты могут быть образованы из эпоксидной смолы и отверждающего агента, который может обозначаться как отвердитель, вступающий в реакцию с эпоксидной смолой. Эти два компонента вступают в химическую реакцию или «отверждаются» для образования отвержденного эпоксидного продукта. При отверждении эпоксидной композиции, включая эпоксидную смолу и отвердитель, образуется сшитая сетка.
[003] Композиции и эпоксидные продукты, образованные из этих композиций, могут обладать различными свойствами. Эти свойства могут зависеть от выбора эпоксидной смолы, отвердителя, соотношения компонентов, условий реакции и/или добавок при их присутствии в композиции. Для областей применения с высокой механической нагрузкой выбор этих компонентов может способствовать достижению необходимого результата.
Сущность изобретения
[004] Варианты осуществления настоящего изобретения относятся к аддуктной композиции с концевыми аминными группами. Аддуктная композиция с концевыми аминными группами может включать аддукт с концевыми аминными группами, образованный из многофункционального эпоксида и простого полиэфирного амина, где многофункциональный эпоксид и простой полиэфирный амин соединены в молярном отношении, составляющем от 1,0:2,0 до 1,0:8,0 моль функциональных групп эпоксида к моль функциональных групп простого полиэфирного амина.
[005] Варианты осуществления настоящего изобретения относятся к аддуктной композиции с концевыми эпоксидными группами. Аддуктная композиция с концевыми эпоксидными группами может включать аддукт с концевыми эпоксидными группами, образованный из аддуктной композиции с концевыми аминными группами и многофункционального эпоксида, где аддуктная композиция с концевыми аминными группами и многофункциональный эпоксид соединены в молярном отношении, составляющем от 1,0:2,0 до 1,0:8,0 моль функциональных групп аддукта с концевыми аминными группами к моль функциональных групп многофункционального эпоксида.
[006] Варианты осуществления настоящего изобретения также относятся к отверждаемой композиции. Отверждаемая композиция может включать аддуктную композицию с концевыми эпоксидными группами и отверждающий агент, где аддуктная композиция с концевыми эпоксидными группами и отверждающий агент соединены в молярном отношении, составляющем от 0,85:1,0 до 1,0:0,85 моль функциональных групп аддукта с концевыми эпоксидными группами к моль функциональных групп отверждающего агента.
[007] Вышеизложенная сущность настоящего изобретения не предназначена для описания каждого раскрытого варианта осуществления или каждой реализации настоящего изобретения. В последующем описании приведены более конкретные иллюстративные примеры вариантов осуществления. В нескольких местах на всем протяжении настоящей заявки руководства представлены посредством списка примеров, которые можно использовать в различных комбинациях. В каждом случае приведенный список служит только в качестве представительной группы и его не следует толковать как исчерпывающий список.
Подробное описание
[008] Варианты осуществления настоящего изобретения относятся к аддуктной композиции с концевыми аминными группами. Аддуктную композицию с концевыми аминными группами можно использовать для образования аддуктной композиции с концевыми эпоксидными группами, как рассмотрено в настоящем документе. Аддуктную композицию с концевыми эпоксидными группами можно использовать в отверждаемых композициях, которые можно отверждать для образования продукта. Предпочтительно аддуктная композиция с концевыми эпоксидными группами имеет более низкую вязкость посредством уменьшения количества функциональных групп по сравнению с компонентами некоторых других композиций. Эта более низкая вязкость может способствовать обеспечению улучшенной пригодности по сравнению с другими композициями с более высокой вязкостью. В дополнение, продукты, образованные из отверждаемых композиций, как описано в настоящем документе, обладают необходимыми механическими свойствами. Например, продукт может сохранять гибкость и/или поглощать энергию и эластично и/или пластично деформироваться без образования трещин. Эти свойства могут быть эффективными для областей применения с высокой механической нагрузкой, например, для покрытий, используемых при интенсивном движении (например, в морской среде), таких как палубное покрытие на судах.
12
14
[009] Как указано, варианты осуществления настоящего изобретения относятся к аддуктной композиции с концевыми аминными группами, включая аддукт с концевыми аминными группами, образованный из многофункционального эпоксида и простого полиэфирного амина. Примеры многофункционального эпоксида в качестве неограничивающих примеров включают монофункциональные алифатические глицидиловые простые эфиры, монофункциональные ароматические глицидиловые простые эфиры или их сочетание, наряду с другими. Многофункциональный эпоксид может быть выбран из группы, состоящей из простого алкил-C-C-глицидилового эфира, простого бутилглицидилового эфира, простого 2-этилгексил-глицидилового эфира, простого крезилглицидилового эфира или их сочетания.
[010] Эпоксидная эквивалентная масса (EEW) многофункционального эпоксида может составлять от 100 до 8000 граммов. Расчет EEW можно произвести как массу в граммах эпоксидной смолы, например, монофункционального эпоксида, содержащего один моль функциональных групп эпоксида. Все индивидуальные значения и поддиапазоны, в которые входят значения от 100 до 8000 граммов, включены в настоящий документ и описаны в настоящем документе; например, многофункциональный эпоксид может иметь эпоксидную эквивалентную массу от нижней границы, составляющей 100 граммов, 200 граммов или 500 граммов, до верхней границы, составляющей 8000 граммов, 7500 граммов или 7000 граммов.
[011] Простой полиэфирный амин может включать от 2 до 6 аминных функциональных групп, например функциональных групп простого полиэфирного амина. Например, простой полиэфирный амин может включать 2, 3, 4, 5 или 6 аминных функциональных групп. Примеры простого полиэфирного амина в качестве неограничивающих примеров включают первичные диамины, вторичные диамины, первичные триамины, вторичные триамины или их сочетание. Простой полиэфирный амин может быть выбран из группы, состоящей из первичных диаминов и/или триаминов с основной цепью полиэтиленгликоля или полипропиленгликоля; простых полиэфирных аминов, полученных в результате реакции оксида пропилена с инициатором триола, с последующим аминированием концевых гидроксильных групп, из числа других подходящих простых полиэфирных аминов. Примеры первичных или вторичных аминов в качестве неограничивающих примеров включают те, которые представлены в продаже под торговым наименованием JEFF АМИН T5000, JEFFAMINE T3000, JEFFAMINE D4000, JEFFAMINE D2000, JEFFAMINE SD2001, или их сочетание, доступное от Huntsman International LLC, простым полиэфирным амином может быть первичный триамин, например JEFFAMINE T5000 (первичный триамин), доступный от Huntsman Corp. (с аминной эквивалентной массой=952 граммов).
[012] Аминная эквивалентная масса (AEW) простого полиэфирного амина может составлять от 30 до 2000 граммов. Расчет AEW можно произвести как массу в граммах простого полиэфирного амина, содержащего один моль аминных функциональных групп. Все индивидуальные значения и поддиапазоны, в которые входят значения от 30 до 2000 граммов, включены в настоящий документ и описаны в настоящем документе; например, простой полиэфирный амин может иметь аминную эквивалентную массу от нижней границы, составляющей 30 граммов, 40 граммов или 50 граммов, до верхней границы, составляющей 2000 граммов, 1750 граммов или 1500 граммов.
[013] Как указано, аддуктная композиция с концевыми аминными группами включает аддукт с концевыми аминными группами, образованный из монофункционального эпоксида и простого полиэфирного амина. Аддуктом является соединение, образованное из комбинации двух или более отдельных соединений. Комбинацией может быть химическая реакция, такая как реакция присоединения. Аддукт с концевыми аминными группами может быть образован посредством соединения монофункционального эпоксида и простого полиэфирного амина в молярном отношении, составляющем от 1,0:2,0 до 1,0:8,0 моль функциональных групп эпоксида к моль функциональных групп простого полиэфирного амина. Все индивидуальные значения и поддиапазоны, в которые входят значения от 1,0:2,0 до 1,0:8,0, включены в настоящий документ и описаны в настоящем документе; например, монофункциональный эпоксид и простой полиэфирный амин можно соединять в молярном отношении, составляющем моль функциональных групп эпоксида к моль функциональных групп простого полиэфирного амина от верхней границы, составляющей 1,0:8,0, 1,0:7,8 или 1,0:7,5, до нижней границы, составляющей 1,0:2,0, 1,0:2,2 или 1,0:2,5.
[014] Монофункциональный эпоксид и простой полиэфирный амин, например, при образовании аддукта с концевыми аминными группами и/или аддуктной композиции с концевыми аминными группами можно нагревать до температуры от 35°C до 160°C. Все индивидуальные значения и поддиапазоны, в которые входят значения от 35°C до 160°C, включены в настоящий документ и описаны в настоящем документе; например, монофункциональный эпоксид и простой полиэфирный амин можно нагревать до температуры от нижней границы, составляющей 35°C, 45°C или 55°C, до верхней границы, составляющей 160°C, 150°C или 140°C.
[015] Аддуктная композиция с концевыми аминными группами может включать катализатор. Катализатор можно использовать для способствования реакции монофункционального эпоксида с простым полиэфирным амином. Примеры катализатора могут включать 1-метилимидазол, 2-этил-4-метилимидазол, 1-бензил-2метилимидазол, бензилдиметиламин, хлорид бензилтриэтил аммония или их сочетание, а также другие катализаторы. Катализатор можно использовать в аддуктной композиции с концевыми аминными группами от 0,1 процента по массе до 5 процентов по массе, исходя из общей массы монофункционального эпоксида и простого полиэфирного амина. Все индивидуальные значения и поддиапазоны, в которые входят значения от 0,1 процента по массе до 5 процентов по массе, включены в настоящий документ и описаны в настоящем документе; например, катализатор можно использовать в аддуктной композиции с концевыми аминными группами от нижней границы, составляющей от 0,1 процента по массе, 0,25 процентов по массе или 0,5 процентов по массе, до верхней границы, составляющей 5 процентов по массе, 4,5 процента по массе или 4,0 процента по массе, исходя из общей массы монофункционального эпоксида и простого полиэфирного амина.
[016] Варианты осуществления настоящего изобретения относятся к аддуктной композиции с концевыми эпоксидными группами. Аддуктная композиция с концевыми эпоксидными группами может включать аддукт с концевыми эпоксидными группами, образованный из композиции с концевыми аминными группами, рассмотренной в настоящем документе, и многофункционального эпоксида.
[017] Многофункциональный эпоксид может иметь множество эпоксидных функциональных групп, например, более чем одну эпоксидную функциональную группу на молекулу многофункционального эпоксида. Многофункциональный эпоксид может быть выбран из группы, состоящей из ароматической эпоксидной смолы, алициклической эпоксидной смолы, алифатической эпоксидной смолы или их сочетания.
[018] Примеры многофункционального эпоксида в качестве неограничивающих примеров включают те, которые представлены в продаже под торговым наименованием D.E.R.™ 330, D.E.R.™ 331, D.E.R.™ 332, D.E.R.™ 324, D.E.R.™ 352, D.E.R.™ 354, D.E.R.™ 383, D.E.R.™ 542, D.E.R.™ 560, D.E.N.™ 431, D.E.N.™ 438, D.E.R.™ 736, D.E.R.™ 732, или их сочетания. Эти многофункциональные эпоксиды доступны от The Dow Chemical Company.
[019] Примеры ароматических эпоксидных смол в качестве неограничивающих примеров включают диоксид дивиниларена, глицидилэфирные соединения полифенолов, такие как гидрохинон, резорцинол, бисфенол A, бисфенол F, 4,4'-дигидроксибифенил, фенолноволак, крезолноволак, трисфенол (трис-(4-гидроксифенил)метан), 1,1,2,2-тетра(4-гидроксифенил)этан, тетрабромобисфенол A, 2,2-бис(4-гидроксифенил)-1,1,1,3,3,3-гексафторпропан и 1,6-дигидроксинафталин.
[020] Примеры алициклических эпоксидных смол в качестве неограничивающих примеров включают простые полиглицидиловые эфиры полиолов с, по меньшей мере, одним алициклическим кольцом, или соединения, включая оксид циклогексена или оксид циклопентена, полученный посредством эпоксидирования соединений, включая циклогексеновое кольцо или циклопентеновое кольцо с окислителем. Некоторые конкретные примеры в качестве неограничивающих примеров включают гидрогенизированный диглицидиловый эфир бисфенола A; 3,4-эпоксициклогексилметил-3,4-эпоксициклогексил карбоксилат; 3,4-эпокси-1-метилциклогексил-3,4-эпокси-l-метилгексан карбоксилат; 6-метил-3,4-эпоксициклогексилметил-6-метил-3,4-эпоксициклогексан карбоксилат; 3,4-эпокси-3-метилциклогексилметил-3,4-эпокси-3-метилциклогексан карбоксилат; 3,4-эпокси-5-метилциклогексилметил-3,4-эпокси-5-метилциклогексан карбоксилат; бис(3,4-эпоксициклогексилметил)адипат; метилен-бис(3,4-эпоксициклогексан); 2,2-бис(3,4-эпоксициклогексил)пропан; дициклопентадиен диэпоксид; этилен-бис(3,4-эпоксициклогексан карбоксилат); диоктил эпоксигексагидрофталат; и ди-2-этилгексил эпоксигексагидрофталат, 4-эпоксициклогексилметил 3,4-эпоксициклогексанкарбоксилат, бис(3,4-эпоксициклогексилметил) адипат, 1,4-циклогександиметанол бис(3,4-эпоксициклогексанкарбоксилат), диоксид дициклопентадиена, 3,3'-(l-метилэтилиден)бис-7-оксабицикло[4.1.0]гептан.
[021] Примеры алифатических эпоксидных смол в качестве неограничивающих примеров включают полиглицидиловые простые эфиры алифатических полиолов или их аддуктов оксида алкилена, полиглицидиловые сложные эфиры алифатических длинноцепочечных полиосновных кислот, гомополимеры, синтезированные посредством полимеризации виниловых мономеров глицидил-акрилата или глицидил-метакрилата, и сополимеры, синтезированные посредством полимеризации виниловых мономеров глицидил-акрилата или глицидил-метакрилата и других виниловых мономеров. Некоторые конкретные примеры в качестве неограничивающих примеров включают глицидиловые простые эфиры полиолов, такие как простой 1,4-бутандиол диглицидиловый эфир; простой 1,6-гександиол-диглицидиловый эфир; простой триглицидиловый эфир глицерина; простой триглицидиловый эфир триметилолпропана; тетраглицидиловый простой эфир сорбита; простой гексаглицидиловый эфир дипентаэритритола; простой диглицидиловый эфир полиэтиленгликоля; и простой диглицидиловый эфир полипропиленгликоля; простые полиглицидиловые эфиры простых полиэфирных полиолов, полученные посредством добавления одного типа, или двух или более типов оксида алкилена к алифатическим полиолам, таким как пропиленгликоль, триметилолпропан и глицерин; и сложные диглицидиловые эфиры алифатических длинноцепочечных двуосновных кислот.
[022] Эпоксидная эквивалентна масса многофункционального эпоксида может составлять от 50 до 4000 граммов. Все индивидуальные значения и поддиапазоны, в которые входят значения от 50 до 4000 граммов, включены в настоящий документ и описаны в настоящем документе; например, многофункциональный эпоксид может иметь эпоксидную эквивалентную массу от нижней границы, составляющей 50 граммов, 75 граммов или 100 граммов, до верхней границы, составляющей 4000 граммов, 3750 граммов или 3500 граммов.
[023] Как указано, аддуктная композиция с концевыми эпоксидными группами включает аддукт с концевыми эпоксидными группами, образованный аддуктной композиции с концевыми аминными группами, как рассмотрено в настоящем документе, и многофункционального эпоксида. Аддукт с концевыми эпоксидными группами может быть образован посредством соединения аддуктной композиции с концевыми аминными группами с многофункциональным эпоксидом в молярном отношении, составляющем от 1,0:2,0 до 1,0:8,0 моль функциональных групп аддукта с концевыми аминными группами к моль функциональных групп многофункционального эпоксида. Все индивидуальнее значения и поддиапазоны, в которые входят значения от 1,0:2,0 до 1,0:8,0, включены в настоящий документ и описаны в настоящем документе; например, аддуктную композицию с концевыми аминными группами и многофункциональный эпоксид можно соединять в молярном отношении, составляющем моль функциональных групп аддукта с концевыми аминными группами к моль функциональных групп многофункционального эпоксида от верхней границы, составляющей 1,0:8,0, 1,0:7,8 или 1,0:7,5, до нижней границы, составляющей 1,0:2,0,1,0:2,2 или 1,0:2,5.
[024] Для одного или нескольких вариантов осуществления, аддуктная композиция с концевыми эпоксидными группами может включать катализатор. Катализатор можно использовать для способствования реакции аддуктной композиции с концевыми аминными группами, как рассмотрено в настоящем документе, с многофункциональным эпоксидом. Примеры катализатора включают 1-метилимидазол, 2-этил-4-метилимидазол, 1-бензил-2метил имидазол, бензилдиметил амин, хлорид бензилтриэтил аммония и их сочетания, а также другие катализаторы. Катализатор можно использовать в аддуктной композиции с концевыми аминными группами в диапазоне, составляющем от 0,1 процента по массе до 5 процентов по массе, исходя из общей массы аддуктной композиции с концевыми аминными группами и многофункционального эпоксида. Все индивидуальные значения и поддиапазоны, в которые входят значения от 0,1 процента по массе до 5 процентов по массе, включены в настоящий документ и описаны в настоящем документе; например, катализатор можно использовать в аддуктной композиции с концевыми аминными группами в диапазоне от нижней границы, составляющей 0,1 процента по массе, 0,25 процентов по массе или 0,5 процента по массе, до верхней границы, составляющей 5 процента по массе, 4,5 процента по массе или 4,0 процента по массе, исходя из общей массы аддуктной композиции с концевыми аминными группами и многофункционального эпоксида.
-1
[025] Вязкость аддуктной композиции с концевыми эпоксидными группами может составлять при 25°C от 5000 сантипуаз до 50000 сантипуаз. Вязкость получают в результате измерения на вискозиметре с параллельными пластинами с использованием скорости сдвига 1 сек и диапазона температуры (при режиме 3°C/мин), составляющего от комнатной температуры до 80°C, в соответствии с ASTM D 4065-94. Все индивидуальные значения и поддиапазоны, в которые входят значения от 5000 до 50000 сантипуаз, включены в настоящий документ и описаны в настоящем документе; например, вязкость аддуктной композиции с концевыми эпоксидными группами может находиться при 25°C в диапазоне от нижней границы, составляющей 5000 сантипуаз, 7500 сантипуаз или 10000 сантипуаз, до верхней границы, составляющей 50000 сантипуаз, 45000 сантипуаз или 40000 сантипуаз. Например, вязкость аддуктной композиции с концевыми эпоксидными группами может находиться при 25°C в диапазоне от 5000 сантипуаз до 50000 сантипуаз, от 25000 сантипуаз до 50000 сантипуаз, от 10000 сантипуаз до 45000 сантипуаз и/или от 15000 сантипуаз до 40000 сантипуаз, наряду с другими.
[026] Варианты осуществления настоящего изобретения относятся к отверждаемым композициям. Отверждаемая композиция может включать аддуктную композицию с концевыми эпоксидными группами, как рассмотрено в настоящем документе, и отверждающий агент. Отверждающий агент может быть выбран из группы, состоящей из ангидрида, амина, фенольной смолы или их сочетания.
[027] Ангидрид является соединением с ангидридной группой, например, двумя ациловыми группами, связанными с одним и тем же атомом кислорода. Ангидрид может быть симметричным или смешанным. Симметричные ангидриды имеют идентичные ациловые группы. Смешанные ангидриды имеют разные ациловые группы. Ангидрид может быть выбран из группы, состоящей из гексагидрофталевого ангидрида, метилтетрагидрофталевого ангидрида, метилгексагидрофталевого ангидрида, метилнадик-ангидрида, метилбутенилтетрагидрофталевого ангидрида или их сочетания.
[028] Амины включают соединения, содержащие молекулу N-H, например первичные амины и вторичные амины. Амин может быть выбран из группы, состоящей из алифатических полиаминов, арилалифатических полиаминов, циклоалифатических полиаминов, ароматических полиаминов, гетероциклических полиаминов, полиалкокси-полиаминов, дициандиамида и его производных, аминоамидов, амидинов, кетиминов, этаноламинов или их сочетания.
[029] Примеры алифатических полиаминов в качестве неограничивающих примеров включают этилендиамин, диэтилентриамин, триэтилентетрамин, триметилгександиамин, гексаметилендиамин, N-(2-аминоэтил)-1,3-пропандиамин, N,N'-1,2-этандиилбис- 1,3-пропандиамин, дипропилентриамин или их сочетание.
[030] Примеры арилалифатических полиаминов в качестве неограничивающих примеров включают м-ксилилендиамин и п-ксилилендиамин. Примеры циклоалифатических полиаминов в качестве неограничивающих примеров включают 1,3-бисаминоциклобексан, изофорон диамин и 4,4'-метиленбисциклогексанамин. Примеры ароматических полиаминов в качестве неограничивающих примеров включают м-фенилендиамин, диаминодифенилметан и диаминодифенилсульфон. Примеры гетероциклических полиаминов в качестве неограничивающих примеров включают N-аминоэтилпиперазин, 3,9-бис(3-аминопропил)2,4,8,10-тетраоксаспиро(5,5)ундекан или их сочетание.
[031] Примеры полиалкокси-полиаминов в качестве неограничивающих примеров включают 4,7-диоксадекан-1,10-диамин; 1-пропанамин; (2,1-этандиилокси)-бис-(диаминопропилированный диэтиленгликоль) (ANCAMINE 1922A); поли(окси(метил-l,2-этандиил)), альфа-(2-аминометилэтил)омега-(2-аминометилэтокси) (JEFFAMINE D-230, D-400); триэтиленгликольдиамин; и олигомеры (JEFFAMINE XTJ-504, JEFFAMINE XTJ-512); поли(окси(метил-l,2-этандиил)), альфа,альфа'-(оксиди-2,l-этандиил)бис(омега-(аминометилэтокси)) (JEFFAMINE XTJ-511); бис(3-аминопропил)политетрагидрофуран 350; бис(3-аминопропил)политетрагидрофуран 750; поли(окси(метил-1,2-этандиил)); простой эфир α-гидро-м-(2-аминометилэтокси) с 2-этил-2-(гидроксиметил)-1,3-пропандиолом (JEFFAMINE T-403); диаминопропил дипропиленгликоль или их сочетание.
[032] Примеры производных диациндиамида в качестве неограничивающих примеров включают гуаназол, фенил-гуаназол, цианомочевины или их сочетание.
[033] Примеры аминоамидов в качестве неограничивающих примеров включают амиды, образованные посредством реакции вышеуказанных алифатических полиаминов с стехиометрическим дефектом ангидридов и карбоновой кислоты, как описано в патенте США 4269742.
[034] Примеры амидинов в качестве неограничивающих примеров включают карбоксамидины, сульфинамидины, фосфинамидины или их сочетание.
2
3
2
3
2
[035] Примеры кетиминов включают соединения со структурой (R)C=NR, где каждый из R является алкильной группой, и R является алкильной группой или водородом или их сочетанием.
[036] Примеры этаноламинов в качестве неограничивающих примеров включают моноэтамоламин, диэтаноламин, триэтаноламин или их сочетание.
[037] Примеры фенольных смол в качестве неограничивающих примеров включают бисфенолы, новолаки и резоли, которые можно получать из фенола и/или производного фенола, или их сочетания.
[038] Варианты осуществления настоящего изобретения относятся к возможности соединения аддуктной композиции с концевыми эпоксидными группами, как рассмотрено в настоящем документе, и отверждающего агента в молярном отношении, составляющем от 0,85:1,0 до 1,0:0,85 моль функциональных групп аддукта с концевыми эпоксидными группами к моль функциональных групп отверждающего агента. Функциональные группы отверждающего агента включают функциональные группы отверждающего агента, которые способны раскрывать эпоксидное кольцо, такие как аминные функциональные группы, ангидридные функциональные группы и гидроксильные функциональные группы. Все индивидуальные значения и поддиапазоны, в которые входят значения от 0,85:1,0 до 1,0:0,85, включены в настоящий документ и описаны в настоящем документе; например, аддуктную композицию с концевыми эпоксидными группами и отверждающий агент можно соединять в молярном отношении, составляющем моль функциональных групп аддукта с концевыми эпоксидными группами к моль концевыми эпоксидными группами отверждающего агента от верхней границы, составляющей 0,85:1,0, 0,87:1,0 или 0,90:1,0, до нижней границы, составляющей 1,0:0,85, 1,0:0,87 или 1,0:0,90.
[039] Для одного или нескольких вариантов осуществления отверждаемая композиция может включать катализатор. Катализатор можно использовать для способствования реакции аддуктной композиции с концевыми эпоксидными группами с отверждающим агентом. Примеры катализатора включают 1-метилимидазол, 2-этил-4-метилимидазол, l-бензил-2метилимидазол, бензилдиметиламин, хлорид бензилтриэтил аммония или их сочетание, а также другие катализаторы. Катализатор можно использовать в отверждаемой композиции в диапазоне, составляющем от 0,1 процента по массе до 5 процентов по массе, исходя из общей массы аддуктной композиции с концевыми эпоксидными группами и отверждающего агента. Все индивидуальные значения и поддиапазоны, в которые входят значения от 0,1 процента по массе до 5 процентов по массе, включены в настоящий документ и описаны в настоящем документе; например, катализатор можно использовать в аддуктной композиции с концевыми аминными группами от нижней границы, составляющей 0,1 процента по массе, 0,25 процентов по массе или 0,5 процентов по массе, до верхней границы, составляющей 5 процентов по массе, 4,5 процента по массе или 4,0 процента по массе, исходя из общей массы аддуктной композиции с концевыми эпоксидными группами и отверждающего агента.
[040] Отверждаемая композиция может включать добавку. Примеры добавок в качестве неограничивающих примеров включают нереактивные и реактивные разбавители; волокна; наполнители; агрегаты; пигменты; восстановители вязкости; красящие вещества; красители; тиксотропные агенты; фотоинициаторы; скрытые фотоинициаторы; ингибиторы; модификаторы вязкости; ускорители; поверхностно-активные вещества; промоторы адгезии; агенты регулирования текучести; стабилизаторы; поглотители ионов; УФ-стабилизаторы; замедлители горения; добавки, повышающие ударную прочность (например, ангидридные отвердители); средства для смачивания; смазки для форм; связующие вещества; агенты, повышающие липкость или их сочетание. Для различных областей применения можно использовать различное количество добавки.
[041] Отверждаемые композиции, как описано в настоящем документе, можно отверждать для образования продукта. Например, отверждаемые композиции можно отверждать для образования эластомера, а также других продуктов. Продукт может быть пригоден во многих областях применения, таких как водоотталкивающие эластичные покрытия, наряду с другими.
[042] Для одного или нескольких вариантов осуществления отверждаемую композицию можно отверждать при температуре отверждения от 0°C до 250°C. Все индивидуальные значения и поддиапазоны, в которые входят значения от 0°C до 250°C, включены в настоящий документ и описаны в настоящем документе; например, отверждаемую композицию можно отверждать при температуре отверждения от нижней границы, составляющей 0°C, 5°C или 10°C, до верхней границы, составляющей 250°C, 225°C или 200°C.
[043] Для одного или нескольких вариантов осуществления отверждаемую композицию можно отверждать для получения продукта за период времени, составляющий от 0,25 часов до 48 часов. Все индивидуальные значения и поддиапазоны, в которые входят значения от 0,25 часов до 48 часов, включены в настоящий документ и описаны в настоящем документе; например, отверждаемую композицию можно отверждать для получения продукта за период времени от нижней границы, составляющей 0,25 часов, 0,5 часов или 1,0 часов, до верхней границы, составляющей 48 часов, 36 часов или 24 часов.
[044] Отверждаемую композицию можно отверждать в ступенчатом процессе, в котором температура отверждения изменяется в течение процесса отверждения. Например, отверждаемую композицию можно отверждать с использованием температуры отверждения, составляющей 100°C для первого промежутка времени, с последующей температурой отверждения, составляющей 150°C для второго промежутка времени, а затем температуры отверждения, составляющей 200°C для третьего промежутка времени.
[045] Как указано, продукт можно использовать в различных областях применения. Для некоторых применений может быть необходимым, чтобы сопротивление растяжению продукта находилось в диапазоне от 3 мПа до 5 мПа. Для некоторых применений может быть необходимым, чтобы относительное удлинение продукта находилось в диапазоне от 150 процентов до 350 процентов. Использование ASTM D-1708 при способе анализа растяжения.
[046] Для одного или нескольких вариантов осуществления продукт может иметь микрофазно-разделенную морфологию. Например, значение молекулярной массы аддуктной композиции с концевыми эпоксидными группами может быть, например, достаточно низким для образования гомогенной смеси с отверждающим агентом перед отверждением, но индуцировать фазовое разделение по мере отверждения отверждаемой композиции. Присутствие двух или более температур стеклования для продукта может указывать на микрофазно-разделенную морфологию. Микрофазно-разделенная морфология может способствовать обеспечению механических свойств (например, прочности и/или гибкости) продукта, которые необходимы для некоторых областей применения. Для некоторых областей применения может требоваться в достаточной мере высокая температура стеклования для соответствия высокотемпературным применениям. Например, температура стеклования продукта (например, самая высокая температура стеклования из различных температур стеклования) может находиться в диапазоне, составляющем от 20°C до 170°C. Все индивидуальные значения и поддиапазоны, в которые входят значения от 20°C до 170°C, включены в настоящий документ и описаны в настоящем документе; например, продукт может иметь температуру стеклования в диапазоне от нижней границы, составляющей 20°C, 21°C или 23°C, до верхней границы, составляющей 170°C, 165°C или 160°C. Температуру стеклования можно измерять согласно стандартному методу проведения испытаний ASTM E1269 для определения конкретной теплоемкости и стандартному методу проведения испытаний ASTM E1356-08 для установления температур стеклования посредством дифференциальной сканирующей калориметрии.
ПРИМЕРЫ
12
14
[047] В примерах использовали различные термины и обозначения для материалов, включая, например, следующие: простой полиэфирный амин (JEFFAMINE T-5000, доступный от Huntsman International LLC), монофункциональный эпоксид (HELОКСИ Modifier 8™, алкил C-C-глицидиловый простой эфир, доступный от Sigma-Aldrich), многофункциональный эпоксид (D.E.R.™ 383, диглицидиловый эфир бисфенола A, доступный от The Dow Chemical Company), отверждающий агент (моноэтаноламин, доступный от Sigma Aldrich).
[048] Пример 1 - аддуктная композиция с концевыми аминными группами
[049] Пример 1, аддуктную композицию с концевыми аминными группами получали следующим образом. JEFFAMINE T-5000 (162 граммов, 0,170 моль) и HELОКСИ Modifier 8™ (27 граммов, 0,096 моль) добавляли в контейнер с четырьмя горлышками. Содержимое контейнера нагревали и поддерживали при температуре 120°C при одновременном перемешивании в течение 5 часов для получения примера 1. Для установления образования примера 1 использовали спектрометрию протонов и ЯМР-спектроскопию. Пример 1 охлаждали до приблизительно 72°C.
[050] Пример 2 – аддуктная композиция с концевыми эпоксидными группами
[051] Пример 2, аддуктную композицию с концевыми эпоксидными группами получали следующим образом. D.E.R.™ 383 (79 граммов) добавляли капельно в течение 30 минут при одновременном перемешивании в контейнер с примером 1, в соответствии с получением, указанным выше. Содержимое контейнера нагревали и поддерживали при температуре 120°C, под азотом при одновременном перемешивании в течение 4 часов для получения примера 2. Титриметрический анализ эпоксидной эквивалентной молекулярной массы использовали для установления образования примера 2. Пример 2 имел вязкость, составляющую 16400 сантипуаз, при 25°C. Вязкость тестировали с использованием установочного приспособления параллельных пластин при 25°C на приборах термоанализа вискозиметра ARES. Пластину с 40 мм сверху и 50 мм снизу устанавливали на вискозиметре для тестирования образцов. Пропуск устанавливали на 1,000 мм, и все образцы тестировали при скорости сдвига 10 1/с с использованием максимального крутящего момента, 200 г-см преобразователя.
[052] Пример 3 - отверждаемая композиция
[053] Пример 3, отверждаемую композицию получали следующим образом. Пример 2 (25 граммов), моноэтаноламин (1,04 граммов) и DMP 30 (0,78 граммов) добавляли в контейнер для получения примера 3.
[054] Пример 4 - продукт
[055] Пример 4, продукт, образованный посредством отверждения примера 3, получали следующим образом. Содержимое контейнера, включая пример 3, смешивали в течение 30 секунд при скорости 800 оборотов в минуту, а затем в течение 1 минуты при 2350 оборотах в минуту. Содержимое контейнера заливали в форму с 6,5"×6,5"×0,05" квадратными разделительными промежутками, расположенными между двумя алюминиевыми листами Duofoil, укрепленными внешними стальными пластинами. Заполненную форму помещали в печь (50°C) на 16 часов для получения примера 4.
[056] Свойства примера 4 определяли с помощью ASTM D1708, ASTM E1229, ASTM D2240 и дифференциальной сканирующей калориметрии. При дифференциальной сканирующей калориметрии использовали устройство DCS Q2000 и диапазон температур 10°C/мин от - 90°C до 200°C. Отчет о свойствах представлен в таблице 1.
Таблица 1
Прочность при растяжении (мПа)
Удлинение (в процентах)
Твердость по Шору А
Первая температура стеклования(°C)
Вторая температура стеклования (°C)
Пример 4
3,8
290
48
-47
91
[057] Согласно данным в таблице 1, в примере 4 сопротивление растяжению составляет 550 фунтов на квадратный дюйм и относительное удлинение составляет 290 процентов, что указывает на то, что пример 4 обладает свойствами, необходимыми для некоторых областей применения. В дополнение, определение двух температур стеклования указывает на то, что пример 4 обладает микрофазно-разделенной морфологией.