СОДЕРЖАЩИЙ КОНЦЕВЫЕ ЭПОКСИГРУППЫ СЛОЖНЫЙ ПОЛИЭФИР
EPOXY-TERMINATED POLYESTER

Содержащие концевые эпоксигруппы соединения применимы для различных целей. Например, содержащие концевые эпоксигруппы соединения могут вступать в химические реакции друг с другом или с одним или большим количеством сореагентов с образованием полимеров, которые обладают высокой молекулярной массой и/или являются сшитыми. Такие полимеры часто применимы для одной или большего количества самых различных целей, таких как, например, использование в качестве клеев.
В US 2008/0081883 описаны сложные полиэфиры полиолов, которые являются продуктами реакции 2,5-фурандикарбоновой кислоты и полиэпоксидов. Необходимо получить содержащие концевые эпоксигруппы соединения, которые легко вступают в реакцию с полиаминами, с образованием полезных клеящих композиций, таких как, например, клеи для ламинирования. Кроме того, необходимо получить содержащие концевые эпоксигруппы соединения, которые обладают необходимой низкой вязкостью в диапазоне температуры от примерно 25 до примерно 70°С.
КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Первым объектом настоящего изобретения является содержащий концевые эпоксигруппы сложный полиэфир, обладающий структурой
1
R - обозначает
G - обозначает
2
21
22
j равно от 0 до 5, -R- обозначает двухвалентную органическую группу, -R- обозначает двухвалентную алкильную группу и -R- обозначает двухвалентную алкильную группу.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
При использовании в настоящем изобретении приведенные ниже термины обладают указанными определениями, если из контекста явно не следует иное.
Содержащее концевые эпоксигруппы соединение означает соединение, которое содержит одну или большее количество структур I
Диэпоксид означает соединение, содержащее точно две группы, обладающие структурой I. Соединение, содержащее концевые глицидильные простые эфирные группы, означает соединение, которое содержит одну или большее количество структур II
Сложноэфирный мостик обладает структурой III
Сложный полиэфир означает соединение, которое содержит два или большее количество сложноэфирных мостиков. Полиол означает соединение, которое содержит одну или большее количество групп -ОН. Диол означает соединение, которое содержит точно две группы -ОН. Полиамин означает соединение, которое содержит две или большее количество аминогрупп; аминогруппы могут быть первичными или вторичными или может содержаться их комбинация. Диамин означает соединение, которое содержит точно две аминогруппы; диамин может содержать две первичные аминогруппы, две вторичные аминогруппы или одну первичную аминогруппу и одну вторичную аминогруппу. Дикарбоновая кислота означает соединение, содержащее точно две группы -СООН.
Алифатическая группа означает группу, которая содержит только атомы углерода и водорода и которая не содержит ароматических колец. Циклоалифатическая группа означает алифатическую группу, которая содержит одну или большее количество циклических структур. Алкильная группа означает алифатическую группу, которая не содержит двойных связей. Алкильные группы включают, например, одновалентные и двухвалентные алкильные группы, такие как, например, метиленовые группы, метальные группы, этиленовые группы, этильные группы и более крупные алкиленовые и алкильные группы. Циклоалкильная группа означает алкильную группу, которая содержит одну или большее количество циклических структур. Ароматическая группа означает любую группу, содержащую ароматическое кольцо.
Алифатический амин означает амин, в котором атом азота, содержащийся в каждой аминогруппе, связан с атомом углерода, который является частью алифатической группы. Ароматический амин означает амин, в котором атом азота, содержащийся в каждой аминогруппе, связан с атомом углерода, который является частью ароматического кольца.
Если в настоящем изобретении указано, что отношение составляет X:1 или более, это означает, что отношение составляет Y:1, где Y больше или равно X. Например, если указано, что отношение составляет 3:1 или более, то отношение может составлять 3:1 или 5:1, или 100:1, но не может составлять 2:1. Аналогичным образом, если в настоящем изобретении указано, что отношение составляет W:1 или менее, это означает, что отношение составляет Z:1, где Z меньше или равно W. Например, если указано, что отношение составляет 15:1 или менее, то отношение может составлять 15:1 или 10:1, или 0,1:1 но не может составлять 20:1.
Композиция, предлагаемая в настоящем изобретении, включает содержащий концевые эпоксигруппы сложный полиэфир, обладающий структурой IV
1
1
В структуре IV две группы -R могут быть одинаковыми или разными. Каждая группа R обладает структурой V
2
21
22
Группа -R- представляет собой двухвалентную органическую группу, содержащую менее 50 атомов углерода. Группа G - обладает структурой II, определенной выше в настоящем изобретении. Число j равно от 0 до 5. Группа -R- обозначает двухвалентную алкильную группу. Группа -R- обозначает двухвалентную алкильную группу.
В дополнение к одному или большему количеству соединений, обладающих структурой IV, композиция, предлагаемая в настоящем изобретении, также может включать одно или большее количество соединений, обладающих структурой IVA
1
где -В- обладает структурой
2
-В- обладает структурой
-Q- обладает структурой
21
22
j равно от 0 до 5 и n равно от 1 до 6. Группа -R- обозначает двухвалентную алкильную группу. Группа -R- обозначает двухвалентную алкильную группу.
2
Предпочтительно, если -R- обозначает группу, обладающую структурой VI
3
4
5
2
3
2
4
Значение р равно от 0 до 20. Предпочтительно, если р равно от 0 до 10; более предпочтительно от 0 до 5. Каждый -R-, каждый -R- и каждый -R- независимо друг от друга обозначает двухвалентную органическую группу. Если в отдельной группе -R- р равно 2 или более, то разные группы -R- могут быть одинаковыми или отличаться друг от друга. Если в отдельной группе -R- р равно 2 или более, то разные группы -R- могут быть одинаковыми или отличаться друг от друга.
3
2
2
2
2
Предпочтительно, если -R- выбран из группы, включающей одну или большее количество двухвалентных алифатических групп, одну или большее количество двухвалентных ароматических углеводородных групп или их комбинацию. Из числа алифатических групп предпочтительными являются алкильные группы; более предпочтительными являются линейные или разветвленные алкильные группы; более предпочтительными являются линейные алкильные группы. Из числа алифатических групп предпочтительными являются такие, которые содержат 1 или большее количество атомов углерода; более предпочтительными являются такие, которые содержат 2 или большее количество атомов углерода; более предпочтительными являются такие, которые содержат 3 или большее количество атомов углерода. Из числа алифатических групп предпочтительными являются такие, которые содержат 12 или меньшее количество атомов углерода; более предпочтительными являются такие, которые содержат 8 или меньшее количество атомов углерода; более предпочтительными являются такие, которые содержат 6 или меньшее количество атомов углерода. Из числа алифатических групп предпочтительной является группа -СНСНСНСН-. Из числа ароматических групп предпочтительными являются такие, которые обладают структурой
включая смеси изомеров; более предпочтительным является
5
3
5
3
5
3
Группы, которые являются подходящими и предпочтительными для использования в качестве -R-, являются такими же, как для использования в качестве -R-. Группа -R- может отличаться от всех групп -R- или -R- может быть такой же, как одна или все группы -R-.
4
Предпочтительно, если -R- обозначает алифатическую группу или обозначает алифатическую простую эфирную группу. Алифатическая простая эфирная группа обладает структурой VII
8
9
10
8
9
10
4
8
9
10
8
9
10
8
9
10
8
9
10
4
4
4
4
4
4
где -R- и -R- (если он содержится), и -R- обозначают алифатические группы и где r равно от 0 до 10. Группы -R- и -R- (если она содержится), и -R- могут быть одинаковыми или отличаться друг от друга. Если -R- обозначает алифатическую простую эфирную группу, то к -R-, -R- (если он содержится), -R- и r применимы следующие положения. Предпочтительно, если -R- и -R-(если он содержится), и -R- являются одинаковыми. Предпочтительно, если -R- и -R- (если он содержится), и -R- обозначают линейные или разветвленные алкильные группы. Предпочтительно, если -R- и -R- (если он содержится), и -R- все содержат 4 или меньшее количество атомов углерода; более предпочтительно 3 или меньшее количество атомов углерода; более предпочтительно точно 2 атома углерода. Предпочтительно, если r равно от 0 до 10; более предпочтительно от 0 до 5; более предпочтительно от 0 до 2; более предпочтительно равно нулю. Если -R- обозначает алифатическую группу, то предпочтительно, если -R- обозначает алкильную группу; более предпочтительно линейную алкильную группу. Если -R- обозначает алифатическую группу, то -R- содержит 1 или большее количество атомов углерода. Если -R- обозначает алифатическую то предпочтительно, если -R- содержит 6 или меньшее количество атомов углерода; более предпочтительно 4 или меньшее количество атомов углерода; более предпочтительно 3 или меньшее количество атомов углерода; более предпочтительно точно 2 атома углерода.
3
3
2
В некоторых вариантах осуществления (в настоящем изобретении называющихся вариантами осуществления "смешанного сложного полиэфира") р равно более 1 и некоторые группы -R- отличаются от других групп -R-. В некоторых вариантах осуществления смешанного сложного полиэфира -R- обладает структурой VIII
3
4
5
6
4
7
3
5
3
6
4
7
3
4
4
4
5
7
6
4
7
3
4
4
4
Группы -R- и -R-, и -R- являются такими, как определено выше в настоящем изобретении, и q равно 1 или более. Предпочтительно, если q равно от 0 до 9; более предпочтительно от 1 до 4. Подходящие и предпочтительные группы для -R- являются такими же, как для -R-. Подходящие и предпочтительные группы для -R- являются такими же, как для -R-. В некоторых вариантах осуществления смешанного сложного полиэфира (в настоящем изобретении называющихся вариантами осуществления "МР1") -R- является таким же, как -R-, -R- является таким же, как -R-, и -R- отличается от -R-. В некоторых вариантах осуществления МР1 все группы -R- являются одинаковыми; в других вариантах осуществления МР1 некоторые группы -R- отличаются от других групп -R-. В некоторых вариантах осуществления смешанного сложного полиэфира (в настоящем изобретении называющихся вариантами осуществления "МР2") -R- является таким же, как -R-, -R- является таким же, как -R-, и -R- отличается от -R-. В некоторых вариантах осуществления МР2 все группы -R- являются одинаковыми; в других вариантах осуществления МР2 некоторые группы -R- отличаются от других групп -R-. Предпочтительные варианты осуществления выбраны из числа следующих:
(a) варианты осуществления, в которых р=0;
3
4
5
3
(b) варианты осуществления, в которых р равно 1 или более и в которых все группы -R- являются одинаковыми, все группы -R- являются одинаковыми, и -R- является таким же, как -R-;
(c) варианты осуществления МР1; и
(d) варианты осуществления МР2.
Предпочтительно, если в структуре V j равно 1 или более. Предпочтительно, если в структуре V j равно 5 или менее; более предпочтительно 4 или менее; более предпочтительно 3 или менее; более предпочтительно 2 или менее. Наиболее предпочтительно, если в структуре V j равно 1.
21
В структуре V -R- обозначает двухвалентную алкильную группу.
21
Предпочтительно, если -R- содержит 2 или большее количество атомов углерода; более предпочтительно 3 или большее количество атомов углерода.
21
21
21
Предпочтительно, если -R- содержит 6 или меньшее количество атомов углерода; более предпочтительно 5 или меньшее количество атомов углерода; более предпочтительно 4 или меньшее количество атомов углерода. Наиболее предпочтительно, если -R- содержит 3 атома углерода. В вариантах осуществления, в которых -R- содержит 3 атома углерода, предпочтительно,
21
если -R- выбран из числа структур XX, XXI и XXII:
или  или
21
21
В некоторых вариантах осуществления содержится смесь сложных полиэфиров, в которой один сложный полиэфир содержит -R-, обладающий одной из структур XX, XXI или XXII, и содержится другой сложный полиэфир, в котором -R- обладает другой из структур XX, XXI или XXII.
22
21
22
21
21
22
22
22
22
22
22
21
22
22
22
Если в структуре V j равно 1 или более, то подходящие и предпочтительные структуры для -R- являются такими же, как для -R-. Группа -R- может являться такой же, как -R-, или может отличаться от -R-. Если j равно 2 или более, то каждый -R- может быть таким же, как другие -R-, или некоторые группы -R- могут отличаться от других групп -R-. Предпочтительно, если каждый -R- содержит такое же количество атомов углерода, как другие -R-. Предпочтительно, если -R- содержит такое же количество атомов углерода, как каждая группа -R-. Предпочтительно, если каждый -R- содержит 3 атома углерода. Предпочтительно, если по меньшей мере один -R- обладает структурой XXI или XXII.
Предпочтительно, если содержащие концевые эпоксигруппы сложные полиэфиры, предлагаемые в настоящем изобретении обладают эпоксидной эквивалентной массой (ЭЭМ), равной 275 или более; более предпочтительно 350 или более; более предпочтительно 400 или более. Предпочтительно, если содержащие концевые эпоксигруппы сложные полиэфиры, предлагаемые в настоящем изобретении обладают эпоксидной эквивалентной массой (ЭЭМ), равной 3500 или менее; более предпочтительно 2500 или менее; более предпочтительно 2000 или менее. Предпочтительно, если среднечисловая молекулярная масса содержащего концевые эпоксигруппы сложного полиэфира, предлагаемого в настоящем изобретении, равна 500 или более; более предпочтительно 1000 или более. Предпочтительно, если среднечисловая молекулярная масса содержащего концевые эпоксигруппы сложного полиэфира, предлагаемого в настоящем изобретении, равна 8000 или менее, более предпочтительно 6000 или менее, и более предпочтительно 3500 или менее.
Полезно охарактеризовать содержание обладающих низкой молекулярной массой (<1000 Да) соединений в композиции, предлагаемой в настоящем изобретении. Содержание обладающих низкой молекулярной массой соединений определяют, как выраженное в массовых процентах количество соединений, обладающих молекулярной массой, меньшей или равной 1000 Да, в пересчете на полную массу композиции. Предпочтительно, если содержание обладающих низкой молекулярной массой соединений составляет 55% или менее; более предпочтительно 30% или менее; более предпочтительно 25% или менее.
Композицию, предлагаемую в настоящем изобретении, можно получить по любой методике. Предпочтительная методика включает реакцию по меньшей мере одного диэпоксида по меньшей мере с одной дикарбоновой кислотой. Диэпоксид обладает структурой IX.
G- является таким, как определено в структуре V. Q является таким, как определено в структуре IVA. Дикарбоновая кислота обладает структурой X.
2
Группа -R- является такой, как определено в структуре IV. В реакции используют количество соединения, обладающего структурой IX, достаточное для получения соединения, обладающего структурой IV.
Предпочтительные соединения, обладающие структурой X, обладают кислотным числом (которое определяют так, как описано ниже), равным 110 или более; более предпочтительно 120 или более; более предпочтительно 125 или более. Предпочтительные соединения, обладающие структурой X, обладают кислотным числом, равным 260 или менее; более предпочтительно 200 или менее; более предпочтительно 175 или менее. Предпочтительные соединения, обладающие структурой X, обладают молекулярной массой, равной 430 или более; более предпочтительно 560 или более; более предпочтительно 640 или более. Предпочтительные соединения, обладающие структурой X, обладают молекулярной массой, равной 1020 или менее; более предпочтительно 940 или менее; более предпочтительно 900 или менее. Подходящими также являются смеси подходящих соединений, обладающих структурой X.
Предпочтительно, если при реакции по меньшей мере одного диэпоксида по меньшей мере с одной дикарбоновой кислотой стехиометрическое отношение количества эпоксидных групп к количеству карбоксигрупп составляет 3,1:1 или более; более предпочтительно 2,9:1 или более; более предпочтительно 2,7:1 или более. Предпочтительно, если стехиометрическое отношение количества эпоксидных групп к количеству карбоксигрупп составляет 2:1 или менее; более предпочтительно 1,6:1 или менее; более предпочтительно 1,3:1 или менее.
Реакцию диэпоксида с дикарбоновой кислотой проводят необязательно в присутствии катализатора. Предпочтительными катализаторами являются триарильные соединения фосфора с добавлением растворимого катализатора на основе хрома, тетразамещенные фосфониевые соли, четвертичные аммониевые соли, карбонаты, гидроксиды и соли карбоновых кислот. Более предпочтительными являются тетразамещенные фосфониевые соли, карбонаты и соли карбоновых кислот.
Если используют триарильное соединение фосфора в комбинации с соединением хрома, то предпочтительными триарильными соединениями фосфора являются триарилфосфины. Предпочтительными триарилфосфинами являются трифенилфосфин, тритолилфосфин, триксилилфосфин и тринафтилфосфин. Если используют триарильное соединение фосфора в комбинации с соединением хрома, то предпочтительными соединениями хрома являются триацетат хрома и трихлорид хрома. Из числа тетрзамещенных фосфониевых солей предпочтительными являются алкилтрифенилфосфониевые соли, тетраарилфосфониевые соли, бензилтриалкилфосфониевые соли и тетраалкилфосфониевые соли; более предпочтительными являются алкилтрифенилфосфониевые соли и бензилтриалкилфосфониевые соли. Из числа алкилтрифенилфосфониевых солей предпочтительными являются комплекс этилтрифенилфосфонийацетат/уксусная кислота и этилтрифенилфосфониййодид; более предпочтительным является этилтрифенилфосфониййодид. Из числа тетраалкилфосфониевых солей предпочтительным является комплекс тетрабутилфосфонийацетат/уксусная кислота. Из числа бензилтриалкилфосфониевых солей предпочтительным является бензилтриметилфосфонийхлорид. Из числа тетраарилфосфониевых солей предпочтительным является тетрафенилфосфонийбромид.
Из числа четвертичных аммониевых солей предпочтительными являются бензилтриметиламмонийхлорид, тетраметиламмонийхлорид и дифенилдиметиламмонийхлорид. Из числа солей карбоновых кислот предпочтительными являются натриевые или калиевые соли монокарбоновых кислот; более предпочтительными являются ацетат натрия, ацетат калия, пропионат натрия, пропионат калия, бензоат натрия, бензоат калия, цитрат натрия, цитрат калия, лактат натрия, лактат калия, тартрат натрия, тартрат калия и тартрат натрия-калия. Из числа неорганических оснований предпочтительными являются карбонат натрия, карбонат калия, гидроксид натрия и гидроксид калия.
Катализаторами, предпочтительными для получения содержащих концевые эпоксигруппы сложных полиэфиров, являются этилтрифенилфосфониййодид, бензилтриметиламмонийхлорид, карбонат натрия и ацетат натрия.
Если для получения содержащих концевые карбоксигруппы сложных полиэфирных смол по реакции диола с дикарбоновой кислотой используют соединения олова или титанаты, то предпочтительно, если их содержание находится в диапазоне от 0,0001 до 0,05 мас. %.
2
Если группа -R- обладает структурой VI, где р равно 1 или более, то предпочтительно, если соединение, обладающее структурой X, получают с использованием одной или большего количества реакций одной или большего количества дикарбоновых кислот с одним или большим количеством диолов.
11
11
3
Предпочтительно, если соединение, соответствующее варианту осуществления (а), определенному выше в настоящем изобретении, получают по реакции диэпоксида с дикарбоновой кислотой, обладающей структурой НООС-R-COOH. Подходящие и предпочтительные группы -R- являются такими же, как подходящие и предпочтительные группы -R-.
12
12
3
13
13
13
Предпочтительно, если соединение, соответствующее варианту осуществления (b), определенному выше в настоящем изобретении, т.е. сложный полиэфир (в настоящем изобретении называющийся "PEb1"), получают по реакции диэпоксида с дикарбоновой кислотой. Предпочтительно, если PEb1 получают по реакции одной дикарбоновой кислоты ("DAb1") с одним диолом ("DOb1"). DAb1 обладает структурой HOOC-R-COOH. Подходящие и предпочтительные группы -R- являются такими же, как подходящие и предпочтительные группы -R-. DOb1 обладает структурой HOR-OH, где -R- обладает структурой VII. Подходящие и предпочтительные группы -R- являются такими же, как описанные для структуры VII. Используют количество DAb1, т.е. дикарбоновой кислоты, достаточное для того, чтобы при реакции с DOb1 получить сложный полиэфир.
13
13
3
14
14
3
15
15
Предпочтительно, если соединение, соответствующее варианту осуществления (с), определенному выше в настоящем изобретении, т.е. сложный полиэфир (в настоящем изобретении называющийся "PEc1"), получают по реакции диэпоксида с дикарбоновой кислотой. Предпочтительно, если PEc1 получают по реакции одной дикарбоновой кислоты ("DAc1") с промежуточным сложным полиэфиром ("РЕс2"). DAc1 обладает структурой HOOC-R-СООН. Подходящие и предпочтительные группы -R- являются такими же, как подходящие и предпочтительные группы -R-. Предпочтительно, если РЕс2 получают по реакции дикарбоновой кислоты ("DAc2") с одним или большим количеством диолов ("DOc1"). DAc2 обладает структурой HOOC-R-COOH. Подходящие и предпочтительные группы -R- являются такими же, как подходящие и предпочтительные группы -R-. Предпочтительно, если DAc2 отличается от DAc1. DOc1 обладает структурой HOR-OH, где -R- обладает структурой VII. Используют такие относительные количества DOc1 и DAc2, что образуется значительное количество продукта РЕс2, который содержит одну концевую группу -ОН и одну концевую группу -СООН.
16
16
3
17
17
3
18
18
Предпочтительно, если соединение, соответствующее варианту осуществления (d), определенному выше в настоящем изобретении, т.е. сложный полиэфир (в настоящем изобретении называющийся "PEd1"), получают по реакции диэпоксида с дикарбоновой кислотой. Предпочтительно, если PEd1 получают по реакции одной дикарбоновой кислоты ("DAd1") с промежуточным сложным полиэфиром ("PEd2"). DAd1 обладает структурой HOOC-R-COOH. Подходящие и предпочтительные группы -R- являются такими же, как подходящие и предпочтительные группы -R-. Предпочтительно, если PEd2 получают по реакции дикарбоновой кислоты ("DAd2") с одним или большим количеством диолов ("DOd1"). DAd2 обладает структурой HOOC-R-СООН. Подходящие и предпочтительные группы -R- являются такими же, как подходящие и предпочтительные группы -R-. Предпочтительно, если DAd2 отличается от DAd1. DOd1 обладает структурой HOR-ОН, где -R- обладает структурой VII. Используют такие относительные количества DOd1 и DAd2, что образуется значительное количество продукта PEd2, который содержит две концевые группы -ОН.
Предпочтительно, если реакции карбоксигрупп с гидроксигруппами проводят в присутствии одного или большего количества катализаторов. Предпочтительными катализаторами являются соединения олова и титанаты. Из числа соединений олова предпочтительными являются соединения дибутилолова, тетрабутилолова, тетрахлорид олова, соединения диоктилолова, монобутилолова и соединения олова(II); более предпочтительными являются гидроксибутилоксид олова, трис(2-этилгексаноат) монобутилолова и 2-этилгексаноат олова(II). Из числа титанатов предпочтительными являются тетраалкилтитанаты; более предпочтительными являются тетра(изопропил)титанат и тетра(н-бутил)титанат.
В случае, если в реакциях карбоксигрупп с гидроксигруппами присутствует катализатор, то предпочтительное количество составляет от 0,0001 до 0,05 мас. % в пересчете на сумму массы соединений, содержащих карбоксигруппы, и массы соединений, содержащих гидроксигруппы.
Композиции, предлагаемые в настоящем изобретении, можно использовать для самых различных целей. Предпочтительно, если композицию, предлагаемую в настоящем изобретении, используют в качестве ингредиента клеящей композиции, которую используют для приклеивания первой подложки ко второй подложке. Предпочтительно, если одну или большее количество композиций, предлагаемых в настоящем изобретении, смешивают с отверждающим соединением и необязательно с растворителем; смесь наносят на первую подложку и получают слой на первой подложке; растворитель (если он содержится) выпаривают или ему дают испариться; вторую подложку приводят в соприкосновение со слоем смеси; и смесь отверждают или ей дают затвердеть.
Отверждающие соединения представляют собой соединения, которые содержат две или большее количество групп, способных вступать в реакцию с эпоксигруппами. Предпочтительными отверждающими соединениями являются аминосоединения. Предпочтительными аминосоединениями являются фенилалкиламины, фенилалкиламиды и содержащие концевые аминогруппы амидные смолы. Содержащие концевые аминогруппы амидные смолы являются продуктами реакции дикарбоновых кислот с диаминами. Дикарбоновыми кислотами, предпочтительными для получения содержащих концевые аминогруппы амидных смол, являются димеры кислот, которые являются продуктами реакции двух молекул ненасыщенной жирной кислоты.
19
19
Ненасыщенные жирные кислоты обладают структурой R-СООН, где R- обозначает алифатическую группу, содержащую 8 или большее количество атомов углерода и одну или большее количество углерод-углеродных двойных связей. Предпочтительными диаминами являются этилендиамин, диэтилентриамин, триэтилентриамин, тетраэтиленпентамин, пиперазин, аминоэтилпиперазин, изофорондиамин, ксилилендиамин и их смеси.
Предпочтительными подложками являются полимерные пленки, металлизированные полимерные пленки, металлическая фольга, металлическая фольга на полимерной подложке, полимерные пленки с керамическим покрытием и их комбинации.
Ниже приведены примеры осуществления настоящего изобретения.
Использующиеся ниже аббревиатуры являются следующими:
КЧ = кислотное число, определяли по методике, соответствующей стандарту ASTM D3644-06 (American Society for testing and Materials, Conshohocken, PA, USA).
OHN = гидроксильное число, определяли по методике, соответствующей стандарту ASTM Е1899-08..
Аминное число = определяли по методике, соответствующей стандарту ASTM D2074-07 for Test Methods for Total, Primary, Secondary, and Tertiary Amine Values of Fatty Amines by Alternative Indicator Method.
Вязкость = вязкость, которую определяли с использованием вискозиметра RV DV-II+, снабженного термостатируемым адептером для исследования небольшого образца со шпинделем №27, температуру изменяли в диапазоне от 25 до 70°С с шагом в 5°С и до измерения вязкости при определенной температуре образцу в течение от 20 до 30 мин давали стабилизироваться. Вязкость указана в миллипаскалях в секунду (мПа⋅с), которые эквивалентны сантипуазам.
PO-DE1 = продукт реакции дипропиленоксида с эпихлоргидрином, содержащий смесь продуктов, включая следующий:
PO-DE2 = продукт реакции дипропиленоксида с эпихлоргидрином, содержащий смесь продуктов, включая следующий:
DER 736, выпускающийся фирмой Dow Chemcial, обладает следующими характеристиками: ЭЭМ равна 182,9, (анализ с помощью ЭКХ (эксклюзионная хроматография): Mn = 500, Mw = 600, Mz = 800, полидисперсность = 1,2, массовая доля соединений, обладающих массой ≤ 500 Да, равна 44,6%, массовая доля соединений, обладающих массой ≤ 1000 Да, равна 92,0%).
Fascat™ 9100 = гидроксибутилоксид олова, выпускающийся фирмой Arkema, Inc., технический.
Unidyme™ 22 = димеризованная жирная кислота, выпускающаяся фирмой Arizona Chemical, КЧ = 192,9.
Cardolite™ NC-541LV = отверждающий реагент - фенилалкиламин, выпускающийся фирмой Cardolite Corporation.; аминное число равно 340, эквивалентная масса активного водорода равна 125.
Polypox™ HO15 = отверждающий реагент - основание Манниха, выпускающийся фирмой The Dow Chemical Company; аминное число равно 375; эквивалентная масса активного водорода равна 75.
Polypox™ Р370 = полиаминоимидазолин - отвердитель для эпоксидных смол, выпускающийся фирмой The Dow Chemical Company; аминное число равно 485; эквивалентная масса активного водорода равна 95.
Epikure™ 3140 = отверждающий реагент - полиамид, продукт реакции димеризованной жирной кислоты и полиаминов, выпускающийся фирмой Momentive; аминное число равно 375; эквивалентная масса активного водорода равна 95.
Соех РР (75SLP) = Exxon Mobil Bicor SLP, ориентированный полипропилен, нетермосвариваемый, толщина 19 мкм (0,75 мил).
Соех РР (70SPW) = Exxon Mobil Bicor SPW, соэкструдированный полипропилен, толщина 18 мкм (0,70 мил).
PET = DuPont, сложный полиэфир, поли(этиленгликоль - терефталат), толщина 23 мкм (92 калибра), толстая сложная полиэфирная пленка.
РЕ (GF-19) = Berry Plastics Corp., пленка из полиэтилена низкой плотности повышенной скользкости, толщина 25,4 мкм (1,0 мил).
Нейлон = Honeywell Capran Emblem 1500, двухосно ориентированная пленка из нейлона 6, толщина 15 мкм.
PET-Met = FILMTech Inc., металлизированная сложная полиэфирная пленка, толщина 25,4 мкм.
OPP-Met = пленки АЕТ, металлизированная ориентированная полипропиленовая пленка, пленка МТ, термосвариваемая, толщина 18 мкм.
2
Фольга с подложкой = сложная полиэфирная (PET) пленка толщиной 12 мкм (48 калибра), ламинированная с Al фольгой толщиной 0,00035 мил, с добавлением Adcote 550/вспомогательный реагент F при плотности, равной 3,26 г/м (2,00 фунт/стопа).
PET (92LBT) = DuPont, сложный полиэфир, поли(этиленгликоль - терефталат), толщина 23 мкм (92 калибра).
Mn = среднечисловая молекулярная масса.
Mw = среднемассовая молекулярная масса.
ЭЭМ = эпоксидная эквивалентная масса, которая означает массу в пересчете на 1 моль эпоксигрупп.
Эквивалентная масса активного водорода = масса в пересчете на 1 моль активных атомов водорода; активный водород означает атом водорода, присоединенный к атому азота аминогруппы.
Пример 1: Получение сложного полиэфира
В сосуд при температуре окружающей среды (25-30°С) помещали компоненты 1-4. Смолу при перемешивании в атмосфере азота нагревали до 100°С. Смолу нагревали до 225°С и выдерживали при 225°С, после того, как испарялось примерно 50% (от теоретического) воды, определяли КЧ и вязкость во время проведения операции. Выдерживали при 225°С до обеспечения КЧ, примерно равного < 80. Смолу охлаждали до температуры, равной < 125°С. Добавляли компонент 5; выдерживали при 125-135°С в течение 0,50 ч. Температуру повышали до 225°С и выдерживали при 225°С. Определяли КЧ и вязкость; выдерживали при 225°С до обеспечения КЧ, примерно равного < 200. Смолу охлаждали примерно до 150°С; фильтровали и упаковывали.
Конечная смола обладала следующими характеристиками: кислотное число (КЧ) = 199, Mn = 650, Mw = 1250, Mz = 2050, массовая доля соединений, обладающих молекулярной массой ≤ 500 Да, равна 22,3%, массовая доля соединений, обладающих молекулярной массой ≤ 1000 Да, равна 49,5%, вязкость при 24,5°С равна 515,000 мПа⋅с.
Пример 2: Получение сложного полиэфира
В сосуд при температуре окружающей среды (25-30°С) помещали компоненты 1-3. Смолу при перемешивании в атмосфере азота нагревали до 100°С. Смолу нагревали до 225°С и выдерживали при 225°С, после того, как испарялось примерно 50% (от теоретического) воды, определяли КЧ и вязкость во время проведения операции. Выдерживали при 225°С до обеспечения КЧ, примерно равного < 75. Смолу охлаждали до температуры, равной < 125°С. Добавляли компонент 4; выдерживали при 125-135°С в течение 0,50 ч. Температуру повышали до 225°С и выдерживали при 225°С; при необходимости создавали вакуум при давлении, равном давлении, равном 400 мм, чтобы уменьшить КЧ до конечного целевого значения. Определяли КЧ и вязкость; выдерживали при 225°С до обеспечения КЧ, примерно равного < 155. Смолу охлаждали примерно до 150°С; фильтровали и упаковывали.
Конечная смола обладала следующими характеристиками: кислотное число (КЧ) = 149,73, Mn = 950, Mw = 1750, Mz = 2550, массовая доля соединений, обладающих молекулярной массой ≤ 500 Да, равна 10,6%, массовая доля соединений, обладающих молекулярной массой ≤ 1000 Да, равна 32,1%, вязкость при 25°С равна 29500 мПа⋅с.
Пример 3: Получение сложного полиэфира
В сосуд при температуре окружающей среды (25-30°С) помещали компоненты 1-4. Смолу при перемешивании в атмосфере азота нагревали до 100°С. Смолу нагревали до 225°С и выдерживали при 225°С, после того, как испарялось примерно 50% (от теоретического) воды, определяли КЧ и вязкость во время проведения операции. Выдерживали при 225°С до обеспечения КЧ, примерно равного < 75. Смолу охлаждали до температуры, равной < 125°С. Добавляли компонент 5; выдерживали при 125-135°С в течение 0,50 ч. Температуру повышали до 225°С и выдерживали при 225°С; при необходимости создавали вакуум при давлении, равном 436 мм, чтобы уменьшить КЧ до конечного целевого значения. Определяли КЧ и вязкость; выдерживали при 225°С до обеспечения КЧ, примерно равного < 155. Смолу охлаждали примерно до 150°С; фильтровали и упаковывали.
Конечная смола обладала следующими характеристиками: кислотное число (КЧ) = 157, Mn = 750, Mw = 1500, Mz = 2350, массовая доля соединений, обладающих молекулярной массой ≤ 500 Да, равна 18,1%, массовая доля соединений, обладающих молекулярной массой ≤ 1000 Да, равна 41,3%, вязкость при 25°С равна 22,175 мПа⋅с.
Пример 4: Получение сложного полиэфира
В сосуд при температуре окружающей среды (25-30°С) помещали компоненты 1-4. Смолу при перемешивании в атмосфере азота нагревали до 100°С. Смолу нагревали до 225°С и выдерживали при 225°С, после того, как испарялось примерно 50% (от теоретического) воды, определяли КЧ и вязкость во время проведения операции. Выдерживали при 225°С до обеспечения КЧ, примерно равного < 80. Смолу охлаждали до температуры, равной < 125°С. Добавляли компонент 5; выдерживали при 125-135°С в течение 0,50 ч. Температуру повышали до 225°С и выдерживали при 225°С. Определяли КЧ и вязкость; выдерживали при 225°С до обеспечения КЧ, примерно равного < 165. Смолу охлаждали примерно до 150°С; фильтровали и упаковывали.
Конечная смола обладала следующими характеристиками: кислотное число (КЧ) = 169, Mn = 950, Mw = 2000, Mz = 3250, массовая доля соединений, обладающих молекулярной массой ≤ 500 Да, равна 12,5%, массовая доля соединений, обладающих молекулярной массой ≤ 1000 Да, равна 31,0%, вязкость при 25°С равна 221,750 мПа⋅с.
Пример 5: Получение сложного полиэфира
В сосуд при температуре окружающей среды (25-30°С) помещали компоненты 1-3. Смолу при перемешивании в атмосфере азота нагревали до 100°С. Смолу нагревали до 225°С и выдерживали при 225°С, после того, как испарялось примерно 50% (от теоретического) воды, определяли КЧ и вязкость во время проведения операции. Выдерживали при 225°С до обеспечения КЧ, примерно равного < 75. Смолу охлаждали до температуры, равной < 125°С. Добавляли компонент 4; выдерживали при 125-135°С в течение 0,50 ч. Температуру повышали до 225°С и выдерживали при 225°С; при необходимости создавали вакуум при давлении, равном 394 мм, чтобы уменьшить КЧ до конечного целевого значения. Определяли КЧ и вязкость; выдерживали при 225°С до обеспечения КЧ, примерно равного < 135. Смолу охлаждали примерно до 150°С; фильтровали и упаковывали.
Конечная смола обладала следующими характеристиками: кислотное число (КЧ) = 158, Mn = 1150, Mw = 2350, Mz = 3750, массовая доля соединений, обладающих молекулярной массой ≤ 500 Да, равна 8,5%, массовая доля соединений, обладающих молекулярной массой ≤ 1000 Да, равна 23,6%, вязкость при 25°С равна 175,000 мПа⋅с.
Пример 6: Получение сложного полиэфира
В сосуд при температуре окружающей среды (25-30°С) помещали компоненты 1-4. Смолу при перемешивании в атмосфере азота нагревали до 100°С. Смолу нагревали до 225°С и выдерживали при 225°С, после того, как испарялось примерно 50% (от теоретического) воды, определяли КЧ и вязкость во время проведения операции. Выдерживали при 225°С до обеспечения КЧ, примерно равного < 80. Смолу охлаждали до температуры, равной < 125°С. Добавляли компонент 5; выдерживали при 125-135°С в течение 0,50 ч. Температуру повышали до 225°С и выдерживали при 225°С; при необходимости создавали вакуум при давлении, равном 327 мм, чтобы уменьшить КЧ до конечного целевого значения. Определяли КЧ и вязкость; выдерживали при 225°С до обеспечения КЧ, примерно равного < 105. Смолу охлаждали примерно до 150°С; фильтровали и упаковывали.
Конечная смола обладала следующими характеристиками: кислотное число (КЧ) = 98, Mn = 1200, Mw = 2450, Mz = 3900, массовая доля соединений, обладающих молекулярной массой ≤ 500 Да, равна 7,6%, массовая доля соединений, обладающих молекулярной массой ≤ 1000 Да, равна 22,2%, вязкость при 25°С равна 271,500 мПа⋅с.
Пример 7: Получение сложного полиэфира
В сосуд при температуре окружающей среды (25-30°С) помещали компоненты 1-4. Смолу при перемешивании в атмосфере азота нагревали до 100°С. Смолу нагревали до 225°С и выдерживали при 225°С, после того, как испарялось примерно 50% (от теоретического) воды, определяли КЧ и вязкость во время проведения операции. Выдерживали при 225°С до обеспечения КЧ, примерно равного < 80. Смолу охлаждали до температуры, равной < 125°С. Добавляли компонент 5; выдерживали при 125-135°С в течение 0,50 ч. Температуру повышали до 225°С и выдерживали при 225°С; при необходимости создавали вакуум при давлении, равном 435 мм, чтобы уменьшить КЧ до конечного целевого значения. Определяли КЧ и вязкость; выдерживали при 225°С до обеспечения КЧ, примерно равного < 160. Смолу охлаждали примерно до 150°С; фильтровали и упаковывали.
Конечная смола обладала следующими характеристиками: кислотное число (КЧ) = 153, Mn = 650, Mw = 1550, Mz = 2650, массовая доля соединений, обладающих молекулярной массой ≤ 500 Да, равна 19,2%, массовая доля соединений, обладающих молекулярной массой ≤ 1000 Да, равна 42,8%, вязкость при 25°С равна 173,750 мПа⋅с.
Примеры 8-26: Получение содержащих концевые эпоксигруппы сложных полиэфирных смол
Методики получения в примерах 8-26 являлись аналогичными. В реактор помещали диэпоксид, одну или большее количество дикарбоновых кислот и катализатор. Медленно нагревали до 135-140°С. Выдерживали при 135-140°С в течение примерно 0,50 ч и затем нагревали до 150-155°С и выдерживали при 150-155°С в течение примерно 1,5-2 ч и затем определяли КЧ и вязкость. Выдерживали при 150-155°С и определяли КЧ и вязкость; выдерживали до обеспечения КЧ, равного < 1,0. Смолу извлекали из реактора и упаковывали.
(а) Вязкость при 60°С
(а) Вязкость при 65°С
Пример 27: Получение отверждающего реагента - амина
В реактор помещали компоненты 1 и 2, медленно нагревали до 200°С. Выдерживали при 200°С в течение 2 ч; определяли количество испарившейся воды, конечную смолу извлекали из реактора и упаковывали.
Конечная смола обладала следующими характеристиками: аминное число равно 217,15, вязкость при 25°С равна 51100 мПа⋅с.
Пример 28: Получение отверждающего реагента - амина
В реактор помещали компоненты 1 и 2, медленно нагревали до 50°С, выдерживали при 50°С в течение 4 ч. Смолу извлекали из реактора и упаковывали.
Конечная смола обладала следующими характеристиками: аминное число равно 185,58, вязкость при 25°С равна 10488 мПа⋅с.
Пример 29: Получение отверждающего реагента - амина
В реактор помещали компоненты 1 и 2, медленно нагревали до 50°С, выдерживали при 50°С в течение 4 ч. Смолу извлекали из реактора и упаковывали.
Конечная смола обладала следующими характеристиками: аминное число равно 377,45, вязкость при 25°С равна 4825 мПа⋅с.
Пример 30: Получение отверждающего реагента - амина
В реактор помещали компоненты 1 и 2, медленно нагревали до 200°С. Выдерживали при 200°С в течение 2 ч; определяли количество испарившейся воды, конечную смолу извлекали из реактора и упаковывали.
Конечная смола обладала следующими характеристиками: аминное число равно 238,9, вязкость при 25°С равна 49000 мПа⋅с.
Пример 31: Получение отверждающего реагента - амина
В реактор помещали компоненты 1 и 2, медленно нагревали до 200°С. Выдерживали при 200°С в течение 2 ч; определяли количество испарившейся воды, конечную смолу извлекали из реактора и упаковывали.
Конечная смола обладала следующими характеристиками: аминное число = 169,64, вязкость при 25°С равна 54625 мПа⋅с.
Адгезионные характеристики сложных полиэфиров полиолов и полиолов исследовали с использованием смол на основе аминов с применением серии ламинированных структур. Эти двухкомпонентные клеящие системы изучены с использованием методики ручного полива с применением растворителя и ламинатора.
Для описания результатов исследований использованы следующие аббревиатуры: "РК" = разрыв клеевого слоя; "РЗП" = разрыв пленки; "РСТП" = растяжение пленки; ОСП: отслаивание пленки; "АП": адгезионный перенос; "ВТР" = вторичный; "СЗМ" = связь типа застежки-молнии; "ЧПМ" = частичный перенос металла. Прочность адгезионного связывания определяли с использованием полоски ламината шириной 15 мм с помощью прибора Thwing-Albert Tensile Tester (Model QC-3A), снабженном датчиком напряжения в 50 Н, при скорости, равной 10,0 см/мин.
2
Исследования в примерах 32-61 проводили следующим образом: содержащий концевые эпоксигруппы сложный полиэфир смешивали с отверждающим реагентом при отношениях смешивания, приведенных ниже, в этилацетате при концентрации, равной 50 мас. %. На первую подложку наносили покрытие из раствора и получали покрытие, обладающее плотностью в сухом состоянии, равной 1,6276 г/м (1,0 фунт/стопа). Вторую подложку наслаивали на высушенное покрытие и полученный ламинат отверждали при комнатной температуре (примерно при 25°С). Исследовали зависимость прочности связывания от времени отверждения и результаты приведены ниже. "Отношение смешивания" означает отношение массы эпоксидной смолы к массе отверждающего реагента, выраженное, как 100:Х. В столбце под заголовком "структура ламината" сначала указана первая подложка, затем вторая подложка.
В качестве примера в приведенной ниже в таблице композиция примера №32 представляла собой смесь эпоксидной смолы, полученной в примере 8, с отверждающим реагентом POLYPOX Н015 при отношении количества эпоксидной смолы к количеству отверждающего реагента, составляющем 100:13,8. Прочность связывания с подложками СоехРР (75SLP)/CoexPP (70SPW) для образца шириной 15 мм через 7 дней равнялась 3,19 Н и режимом разрушения являлся разрыв пленки.