Композиция покрытия, содержащая силиконовую смолу, и подложка с нанесенным покрытием
Изобретение относится к композиции для покрытий. Композиции содержат как алкоксифункциональный и/или силанолфункциональный силикон; так и эпоксифункциональный силикон и отвердитель, включающий аминосилан, описывающийся общей формулой BReSi(OR3)3-e. Изобретение позволяет получить эластичные, атмосферостойкие покрытия. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 3 табл.
Перекрестная ссылка на родственные заявки
Данная заявка представляет собой частичное продолжение патентной заявки Соединенных Штатов с регистрационным номером №10/943241, озаглавленной «Fast-Curing Modified Siloxane Compositions», которую подали 15 сентября 2004 года.
Область техники
Настоящее изобретение относится к композициям покрытий, которые содержат силиконы. Говоря более конкретно, настоящее изобретение относится к таким композициям покрытий, которые включают как (а) алкоксифункциональный и/или силанолфункциональный силикон; так и (b) эпоксифункциональный силикон.
Уровень техники
Использование силоксановых смол при получении защитных покрытий в определенных областях применения может придавать получающемуся в результате отвержденному покрытию свойства гибкости, ударопрочное и/или атмосферостойкости. В некоторых случаях для придания получающемуся в результате покрытию улучшенных свойств ударопрочности, гибкости, коррозионной стойкости и/или атмосферостойкости полисилоксановую смолу объединяли с эпоксидной смолой.
Силоксановые смолы иногда используют совместно с материалом смолы основы, например эпоксидной смолой, и подвергают реакции по механизму катализируемого кислотой или основанием гидролиза силоксановой смолы и реакции с аминосиланом с последующей конденсацией силанольных групп, получающихся в результате во время гидролиза и реакции между амином и эпоксидом. Данный механизм реакции может быть инициирован благодаря присутствию влаги, реализован в присутствии амина и доведен до завершения в результате выпаривания спирта, образовавшегося во время прохождения реакции гидролиза. Несмотря на пригодность таких эпоксиполисилоксановых композиций покрытий для получения защитных покрытий, придающих нижележащей подложке определенную степень твердости, гибкости, ударопрочности, атмосферостойкости и коррозионной и/или химической стойкости покрытия, потребность в получении покрытий, характеризующихся пониженным уровнем содержания летучих органических соединений (ЛОС), иногда делает необходимым использование в рецептуре таких покрытий смол, имеющих пониженные молекулярные массы.
Однако недостаток использования таких смол, имеющих пониженные молекулярные массы, заключается в достижении желательных вышеупомянутых свойств покрытия в результате увеличения плотности сшивания данных смол, что может в результате привести к получению покрытия, характеризующегося пониженной степенью гибкости. В определенных случаях для придания улучшенной гибкости в такие композиции включают органический материал, такой как акриловая смола и/или акрилатфункциональный ингредиент, такой как акрилатный олигомер. Такие материалы иногда также могут быть использованы для уменьшения времени высушивания или отверждения покрытия в широком диапазоне температур. Однако недостатками, обусловленными присутствием таких материалов, могут являться пониженные атмосферостойкость и/или стабильность.
Поэтому желательно получить композиции покрытий, содержащие силиконовые смолы, которые способны, по меньшей мере, в некоторых случаях, обеспечить получение определенной степени гибкости, твердости, ударопрочности, коррозионной стойкости и/или химической стойкости покрытия, которая была бы той же самой или лучшей в сопоставлении с тем, что имеет место у известных полисилоксановых композиций покрытий, которые включают акриловую смолу и/или акрилатфункциональные ингредиенты, при одновременном обеспечении получения таких свойств у композиций, которые, по меньшей мере, в некоторых случаях могут характеризоваться улучшенными атмосферостойкостью и/или стабильностью. Кроме того, желательным было бы получение таких композиций покрытий, которые, по меньшей мере, в некоторых случаях являлись бы «быстроотверждающимися».
Краткое изложение изобретения
В определенных аспектах настоящее изобретение относится к композициям покрытий, которые содержат: (а) алкоксифункциональный и/или силанолфункциональный силикон; (b) эпоксифункциональный силикон; и (с) отвердитель.
В других аспектах настоящее изобретение относится к композициям покрытий, которые содержат: (а) алкоксифункциональный и/или силанолфункциональный силикон; (b) эпоксифункциональный силикон; (с) гидроксифункциональный и/или эпоксифункциональный ингредиент, отличный от (а) и (b); и (d) отвердитель.
Настоящее изобретение, помимо прочего, также относится к подложкам, по меньшей мере, частично покрытым покрытием, осажденным из таких композиций, способам получения таких композиций и способам, по меньшей мере, частичного покрытия подложки покрытиями из таких композиций.
Подробное описание изобретения
Для целей следующего далее подробного описания необходимо понимать то, что изобретение может предполагать различные альтернативные вариации и последовательности стадий за исключением случаев однозначного указания обратного. Кроме того, в отличие от любых рабочих примеров или случаев указания другого все числа, выражающие, например, количества ингредиентов, использующиеся в описании и формуле изобретения, должны восприниматься как во всех случаях модифицированные термином «приблизительно». В соответствии с этим, если только не будет указано обратного, то численные параметры, приведенные в последующем описании изобретения и прилагаемой формуле изобретения, представляют собой приближенные величины, которые могут варьироваться в зависимости от желательных свойств, получаемых в настоящем изобретении. В самом крайнем случае и не в порядке попытки ограничения применения доктрины эквивалентов к объему формулы изобретения, каждый численный параметр должен восприниматься, по меньшей мере, в свете количества приведенных значащих численных разрядов и в соответствии с использованием обычных методик округления.
Несмотря на то что численные диапазоны и параметры, образующие широкий объем изобретения, представляют собой приближенные величины, численные величины, приведенные в конкретных примерах, представлены по возможности наиболее точно. Однако любой численной величине внутренне присущи определенные погрешности, необходимым образом возникающие в результате включения среднеквадратичного отклонения в соответствующие результаты их измерения при испытаниях.
Кроме того, необходимо понимать то, что любой численный диапазон, приведенный в настоящем документе, предполагает включение всех поддиапазонов, охватываемых им. Например, диапазон «от 1 до 10» предполагает включение всех поддиапазонов от (и с включением) приведенного минимального значения 1 до (и с включением) приведенного максимального значения 10, то есть поддиапазонов, имеющих минимальное значение, равное или большее 1, и максимальное значение, равное или меньшее 10.
В данной заявке использование единственного числа включает использование множественного числа, а использование множественного числа включает использование единственного числа, если только конкретно не будет указано другого. В дополнение к этому, в данной заявке использование «или» обозначает «и/или», если только конкретно не будет указано другого.
Как было указано, определенные варианты реализации настоящего изобретения относятся к композициям покрытий. В определенных вариантах реализации композиции покрытий настоящего изобретения реализуют в форме двухкомпонентной системы, где ингредиенты размещают в двух отдельных контейнерах и объединяют и перемешивают друг с другом перед использованием. Например, в определенных вариантах реализации композиции покрытий настоящего изобретения реализуют в форме двухкомпонентной системы, где первый компонент содержит (i) алкоксифункциональный и/или силанолфункциональный силикон и (ii) эпоксифункциональный силикон; а второй компонент содержит отвердитель. В других вариантах реализации композиции покрытий настоящего изобретения представлены в форме однокомпонентной системы, где все компоненты покрытия объединены в одном контейнере.
В определенных вариантах реализации композиции покрытий настоящего изобретения содержат модифицированную силоксановую композицию. В соответствии с использованием в настоящем документе термин «модифицированная силоксановая композиция» относится к включению в композицию силикона, который объединен с другими ингредиентами в виде смол, такими как акриловые смолы, сложные полиэфиры, простые полиэфиры и/или полиуретаны, до получения сополимера или взаимопроникающей полимерной сетки (ВПС), обладающих гибридными свойствами, скомбинированными из ударопрочности, гибкости, атмосферостойкости, коррозионной стойкости и/или химической стойкости, которые в противном случае отсутствовали бы у композиций, содержащих одну только силиконовую смолу. Такие свойства могут представлять собой результат селективного выбора ингредиентов, относительных количеств ингредиентов и/или способа, по которому выбранные ингредиенты объединяют друг с другом.
Как было указано ранее, в определенных вариантах реализации композиции покрытий настоящего изобретения содержат алкоксифункциональный и/или силанолфункциональный силикон. Другими словами, композиции покрытий настоящего изобретения содержат алкоксифункциональный силикон, силанолфункциональный силикон или их смесь. В соответствии с использованием в настоящем документе термин «алкоксифункциональный и/или силанолфункциональный силикон» относится к силиконам, имеющим алкоксифункциональные группы -OR и/или гидроксифункциопальные группы -ОН, где R представляет собой алкильную группу или арильную группу. В соответствии с использованием в настоящем документе термин «силикон» относится к полисилоксановым полимерам, основой которых является структура, содержащая чередующиеся атомы кремния и кислорода. В определенных вариантах реализации алкоксифункциональный и/или силанолфункциональный силикон включает соединение, описывающееся общей формулой:
где каждый R1, который может быть идентичным другим или отличным от них, выбирают из группы, состоящей из гидроксигруппы, алкильной группы, содержащей вплоть до шести атомов углерода, арильной группы, содержащей вплоть до шести атомов углерода, и алкоксигруппы, содержащей вплоть до шести атомов углерода; каждый R2, который может быть идентичным другим или отличным от них, выбирают из группы, состоящей из водорода, алкильной группы, содержащей вплоть до шести атомов углерода, и арильной группы, содержащей вплоть до шести атомов углерода. В определенных вариантах реализации R1 и R2 включают группы, содержащие менее чем шесть атомов углерода, что облегчает быстрое прохождение гидролиза, где движущей силой данной реакции является летучесть продукта гидролиза, аналогичного спирту. В определенных вариантах реализации «n» выбирают таким образом, чтобы вышеупомянутый силикон имел бы среднемассовую молекулярную массу в диапазоне от 400 до 10000, таком как от 800 до 2500.
Алкоксифункциональные и/или силанолфункциональные силиконы, которые являются подходящими для использования в настоящем изобретении, коммерчески доступны и включают, например, (а) метоксифункциональные силиконы, такие как DC-3074 и DC-3037, коммерчески доступные в компании Dow Corning; и GE SR191, SY-550 и SY-231, коммерчески доступные в компании Wacker Silicones, расположенной в Эдриане, Мичиган; и (b) силанолфункциональные силиконы, такие как DC-840, Z6018, Q1-2530 и 6-2230 от компании Dow Corning.
В определенных вариантах реализации ранее описанный алкоксифункциональный и/или силанолфункциональный силикон в композициях покрытий настоящего изобретения присутствует в количестве в диапазоне от 5 до 80 массовых процентов, таком как от 10 до 30 массовых процентов или в некоторых случаях от 10 до 25 массовых процентов, при этом массовые проценты получают при расчете на совокупную массу композиции покрытия.
Как было указано ранее, композиции покрытий настоящего изобретения также содержат эпоксифункциональный силикон. В соответствии с использованием в настоящем документе термин «эпоксифункциональный силикон» относится к силиконам, имеющим эпоксифункциональные группы
В определенных вариантах реализации композиции покрытий настоящего изобретения содержат эпоксифункциональный силикон, имеющий несколько эпоксифункциональных групп, то есть две и более эпоксифункциональные группы. В определенных вариантах реализации настоящего изобретения композиция покрытия содержит эпоксифункциональный силикон, имеющий две эпоксифункциональные группы.
В определенных вариантах реализации композиции покрытий настоящего изобретения содержат эпоксифункциональный силикон, обладающий одной из следующих общих структур:
или 
где
где m представляет собой целое число, имеющее значение в диапазоне от 1 до 10000, таком как от 5 до 10000; n представляет собой целое число, имеющее значение в диапазоне от 1 до 100, таком как от 2 до 100; а каждый X, который может быть идентичным другим или отличным от них, представляет собой эпоксисодержащую группу, то есть фрагмент, имеющий эпоксифункциональную группу, такой как, например:
, 
, 
или
.
Конкретные примеры таких эпоксифункциональных силиконов, которые являются подходящими для использования в настоящем изобретении, включают те, которые обладают общей структурой:
и те, которые обладают общей структурой:
Эпоксифункциональные силиконы, относящиеся к типу, обсуждавшемуся в данном абзаце, коммерчески доступны. Примеры включают CoatOSil™ 2810, коммерчески доступный в компании GE Advanced Materials, Уилтон, Коннектикут; KF-101, KF-102, KF-105 и KF-1000, коммерчески доступные в компании Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.; и Silikoftal® ED и Silikoftal® EW, коммерчески доступные в компании Tego Chemie.
Эпоксифункциональные силиконы, подходящие для использования в настоящем изобретении, и способы их получения также описываются в патенте Соединенных Штатов №6713586 во фрагменте от колонки 3, строки 66 до колонки 6, строки 62, процитированная часть которого посредством ссылки включается в настоящий документ. В определенных вариантах реализации настоящего изобретения композиция покрытия содержит эпоксифункциональный силикон, описывающийся общей формулой:
где каждый R3, который может быть идентичным другим или отличным от них, представляет собой алкиленовую группу, содержащую от 1 до 18 атомов углерода при необязательном вкраплении кислорода (при том условии, что кислород не связан с Si-группой), или ариленовую группу; каждый R4, который может быть идентичным другим или отличным от них, представляет собой алкильную группу, арильную группу, винильную группу, гликоль, алкоксигруппу, содержащую от 1 до 8 атомов углерода, или эпоксигруппу (при том условии, что кислород не связан с Si-группой); а n является большим или равным 1. Эпоксифункциональные силиконы, относящиеся к типу, обсуждавшемуся в данном абзаце, коммерчески доступны и включают SILRES® HP-1000 и HP-1250, коммерчески доступные в компании Wacker Silicones.
В определенных вариантах реализации ранее описанный эпоксифункциональный силикон в композициях покрытий настоящего изобретения присутствует в количестве в диапазоне от 5 до 80 массовых процентов, таком как от 10 до 30 массовых процентов или в некоторых случаях от 5 до 20 массовых процентов, при этом массовые проценты получают при расчете на совокупную массу композиции покрытия. В определенных вариантах реализации массовое соотношение между алкоксифункциональным и/или силанолфункциональным силиконом и эпоксифункциональным силиконом составляет, по меньшей мере, 1:1, в некоторых случаях, по меньшей мере, 2:1, в других еще случаях находится в диапазоне от 2:1 до 3:1.
В дополнение к ранее описанным компонентам композиции покрытий настоящего изобретения также содержат отвердитель. Подходящие для использования отвердители включают, например, амины, аминосиланы, кетимины, альдимины и их смеси. В определенных вариантах реализации композиций покрытий настоящего изобретения отвердитель вступает в реакцию с эпоксифункциональными группами описанного ранее эпоксифункционального силикона. В определенных вариантах реализации отвердитель также может вступать в реакцию и с другими компонентами композиции покрытия, такими как некоторые из компонентов, подробно описываемых далее.
Аминовые отвердители, подходящие для использования в настоящем изобретении, включают полиамины, алифатические аминовые аддукты, полиамидоамины, циклоалифатические амины и полиамины и циклоалифатические аминовые аддукты и ароматические амины, описанные в публикации патентной заявки Соединенных Штатов 2006/0058451 во фрагменте [0051], процитированная часть которой посредством ссылки включается в настоящий документ.
Аминосилановые отвердители, подходящие для использования в настоящем изобретении, включают те, которые описываются общей формулой: Y-Si-(O-X)n, где n равен 2 или 3; каждый X, который может быть идентичным другим или отличным от них, представляет собой алкильную, гидроксиалкильную, алкоксиалкильную или гидроксиалкоксиалкильную группу, содержащую менее чем шесть атомов углерода; a Y представляет собой H(HNR)c, где «с» представляет собой целое число, имеющее значение в диапазоне от 1 до 6; и каждый R представляет собой дифункциональный органический радикал, независимо выбираемый из группы, состоящей из арильного, алкильного, диалкиларильного, алкоксиалкильного и циклоалкильного радикалов, где R может варьироваться в пределах каждой молекулы Y. Такие материалы дополнительно описываются в публикации патентной заявки Соединенных Штатов 2006/0058451 во фрагменте от [0052] до [0054], процитированная часть которой посредством ссылки включается в настоящий документ.
Кетиминовые и альдиминовые отвердители, подходящие для использования в настоящем изобретении, включают те, которые получают в результате проведения реакции между амином и либо кетоном, либо альдегидом соответственно, и включают те материалы, которые указываются в публикации патентной заявки Соединенных Штатов 2006/0058451 во фрагменте [0055], процитированная часть которой посредством ссылки включается в настоящий документ.
В определенных вариантах реализации композиций покрытий настоящего изобретения отвердитель включает аминосилан, описывающийся общей формулой: BReSi(OR3)3-e, где R представляет собой C1-18 углеводородный радикал; R3 представляет собой алкильный радикал, содержащий от 1 до 8 атомов углерода; е равен 0, 1 или 2; а В представляет собой радикал, описывающийся формулой -CR2 2-Y; где R2 представляет собой водород или алкильный радикал, содержащий от 1 до 4 атомов углерода, a Y представляет собой группу, содержащую атом азота. Действительно, как представляется, по меньшей мере, в некоторых случаях использование такого отвердителя в композициях покрытий настоящего изобретения в результате может привести к получению покрытий, характеризующихся дополнительно улучшенной гибкостью. Кроме того, как представляется, композиции покрытий настоящего изобретения, составленные при использовании такого отвердителя, по меньшей мере, в некоторых случаях могут представлять собой «быстроотверждающиеся» композиции, даже в отсутствие реагирующего с амином ингредиента, выбираемого из групп, состоящих из ацетоацетатфункциональных ингредиентов, акрилатфункциональных ингредиентов, которые описываются далее. В соответствии с использованием в настоящем документе термин «быстроотверждающаяся» композиция относится к композициям, которые могут образовывать высохшую «от пыли» пленку в течение всего лишь 1 часа, в некоторых случаях 45 минут, в некоторых случаях в течение всего лишь 10 минут или в других еще случаях в течение всего лишь 5 минут, при нанесении на подложку при 25°С и относительной влажности 70 процентов.
Примеры подходящих для использования радикалов Y в предшествующем абзаце представляют собой группы -NH2, -NHR4 и -NR4 2, где R4 представляет собой одновалентный органический радикал, необязательно содержащий атомы азота и/или кислорода, такой как одновалентный углеводородный радикал, необязательно содержащий атомы азота и/или кислорода и содержащий от 1 до 18 атомов углерода. Примеры подходящих для использования радикалов В в предшествующем абзаце представляют собой аминометил, метиламинометил, диметиламинометил, диэтиламинометил, дибутиламинометил, циклогексиламинометил, анилинометил, 3-диметиламинопропиламинометил, бис(3-диметиламинопропил)аминометил и группы, описывающиеся формулами -CH2NHCOR4, -CH2NHCO2R4 или -CH2NHCONHR4, где R4 представляет собой то, что было определено ранее.
Конкретные примеры аминосиланов, описывающихся общей формулой BReSi(OR3)3-e, которые являются подходящими для использования в настоящем изобретении, включают диэтиламинометилметилдиметоксисилан, дибутиламинометилтриэтоксисилан, дибутиламинометилтрибутоксисилан, циклогексиламинометилтриметоксисилан, циклогексиламинометилтриэтоксисилан, циклогексиламинометилметилдиэтоксисилан, анилинометилтриэтоксисилан, 3-диметиламинопропиламинометилтриметоксисилан и ацетиламинометилметилдиметоксисилан. Такие материалы описываются в патенте Соединенных Штатов №7126020 в колонке 2, в строках от 37 до 49 и во фрагменте от колонки 3, строки 62 до колонки 4, строки 52, процитированные части которого посредством ссылки включаются в настоящий документ. В дополнение к этому, такие материалы также коммерчески доступны в компании Wacker Silicones под торговым обозначением Geniosil®, таким как Geniosil® XL 924, XL 926 и XL 973.
Как необходимо понимать, тип отвердителя (отвердителей), выбираемый для включения в композиции покрытий настоящего изобретения, зачастую будет зависеть от конкретного типа области применения и типа других использующихся ингредиентов. Как также необходимо понимать, композиции покрытий настоящего изобретения могут быть получены при использовании комбинации из более чем одного типа отвердителя. В порядке примера и не в порядке ограничения может быть использован первичный и/или вторичный амин в сочетании с аминосиланом. В дополнение к этому, для флексибилизации комплекта отвердителей и/или также для уменьшения стоимости материалов исходного сырья для отверждающих материалов могут быть использованы аминофункциональные амины на основе простых полиэфиров. Вторичные амины могут быть использованы для присоединения к эпоксифункциональности и получения высокореакционно-способного полимера, например звездообразного полимера.
В определенных вариантах реализации отвердитель в композиции покрытия присутствует в количестве в диапазоне от 1 до 30 массовых процентов, таком как от 2 до 25 массовых процентов или в некоторых случаях от 5 до 18 массовых процентов, при этом массовые проценты получают при расчете на совокупную массу композиции покрытия. Необходимо понимать то, что в зависимости от конкретного желательного способа получения композиции и желательных свойств получающегося в результате отвержденного пленочного покрытия могут быть использованы один или несколько описанных ранее отвердителей, при этом совокупное количество использующегося такого отвердителя находится в пределах указанного ранее диапазона.
В дополнение к ранее описанным компонентам композиции покрытий настоящего изобретения могут содержать любого представителя из широкого ассортимента дополнительных необязательных компонентов. Например, в определенных вариантах реализации композиции покрытий настоящего изобретения содержат гидроксифункциональный и/или эпоксифункциональный ингредиент, отличный от ранее описанных силиконов. Однако в других вариантах реализации композиции покрытий настоящего изобретения по существу не содержат или в некоторых случаях совершенно не содержат такой компонент. В соответствии с использованием в настоящем документе при указании на то, что композиция покрытия настоящего изобретения «по существу не содержит» конкретный материал, в виду имеется то, что обсуждаемый материал в композиции присутствует, если присутствует вообще, в виде случайной примеси. Другими словами, материал не оказывает влияния на свойства композиции. Кроме того, при указании на то, что композиция покрытия настоящего изобретения «совершенно не содержит» конкретный материал, в виду имеется то, что обсуждаемый материал в композиции вообще не присутствует.
Примерами подходящих для использования гидроксифункциональных ингредиентов, отличных от ранее описанных силиконов, являются карбинолы, выбираемые из группы, включающей акриловые смолы, смолы сложных полиэфиров, фенольные смолы, фенольно-силановые смолы и их смеси. Такие смолы описываются в патенте Соединенных Штатов №6013752 во фрагменте от колонки 6, строки 57 до колонки 8, строки 19, процитированная часть которого посредством ссылки включается в настоящий документ.
Примеры подходящих для использования эпоксифункциональных ингредиентов, отличных от ранее описанных силиконов, включают те, которые выбирают из группы, включающей эпоксидные смолы, то есть смолы, которые имеют более чем одну 1,2-эпоксигруппу на одну молекулу, а также эпоксифункциональные акриловые смолы, эпоксифункциональные силаны и их комбинации.
Подходящие для использования эпоксидные смолы, имеющие более чем одну 1,3-эпоксигруппу на один моль, включают, например, те, которые являются насыщенными или ненасыщенными, алифатическими, циклоалифатическими или гетероциклическими. В определенных вариантах реализации такие эпоксидные смолы являются жидкими, а не твердыми, характеризуются эпоксидной эквивалентной массой в диапазоне от 100 до 2000, такой как от 100 до 500, и демонстрируют реакционную способность два. Подходящие для использования такие полиэпоксиды описываются в патенте Соединенных Штатов №3183198 во фрагменте от колонки 3, строки 27 до колонки 4, строки 64, процитированная часть которого посредством ссылки включается в настоящий документ. В определенных вариантах реализации использующаяся эпоксидная смола также может содержать некоторое количество мономерных звеньев, имеющих только одну оксирановую группу. Подходящие для использования эпоксидные смолы коммерчески доступны и включают те, которые указываются в публикации патентной заявки Соединенных Штатов №2006/0058451 во фрагменте [0043], процитированная часть которой посредством ссылки включается в настоящий документ, и в патенте Соединенных Штатов №6639025 во фрагменте от колонки 3, строки 11 до колонки 4, строки 32, процитированная часть которого посредством ссылки включается в настоящий документ.
Подходящие для использования эпоксифункциональные акриловые смолы включают полимеры, характеризующиеся функциональностью глицидилового простого эфира, смолы, характеризующиеся функциональностью глицидилметакрилата (ГМА), и любые эпоксифункциональные материалы, например эпоксидированное соевое масло и тому подобное. Такие смолы коммерчески доступны и включают те, которые указываются в публикации патентной заявки Соединенных Штатов №2006/0058451 во фрагменте [0044], процитированная часть которой посредством ссылки включается в настоящий документ.
Подходящие для использования эпоксифункциональные силаны коммерчески доступны и включают те, которые указываются в публикации патентной заявки Соединенных Штатов №2006/0058451 во фрагменте [0045], процитированная часть которой посредством ссылки включается в настоящий документ.
В определенных вариантах реализации гидроксифункциональный и/или эпоксифункциональный ингредиент, отличный от ранее описанных силиконов, в композициях настоящего изобретения присутствует в количестве в диапазоне от 1 до 50 массовых процентов, таком как от 2 до 40 массовых процентов или в некоторых случаях от 5 до 35 массовых процентов, при расчете на совокупную массу композиции покрытия.
В определенных вариантах реализации композиции покрытий настоящего изобретения содержат от 0,65 до 1,35 эквивалента аминогрупп и до 1,0 эквивалента эпоксигрупп.
В дополнение к этому, определенные варианты реализации композиций покрытий настоящего изобретения содержат силан, в том числе, например, силаны, описывающиеся общей формулой:
где R16 и каждые R17 и R18 независимо выбирают из группы, состоящей из водорода и алкильной, арильной, циклоалкильной, алкокси-, арилокси-, гидроксиалкильной, алкоксиалкильной и гидроксиалкоксиалкильной групп, содержащих вплоть до шести атомов углерода, и где R19 выбирают из группы, состоящей из водорода и алкильной и арильной групп, содержащих вплоть до шести атомов углерода. В определенных вариантах реализации, по меньшей мере, одна из групп включает оксикомпоненты для полимеризации, а «n» находится в диапазоне от 1 до 5, и может иметь место средняя молекулярная масса в диапазоне от 150 до 600.
Силан является необязательным ингредиентом в композициях покрытий настоящего изобретения, и поэтому в определенных вариантах реализации композиции покрытий настоящего изобретения по существу не содержат или в некоторых случаях совершенно не содержат такой ингредиент.
Подходящие для использования силаны коммерчески доступны и включают фенил/метилметоксисилан, который доступен, например, в компании Dow Corning под обозначением продукта QP8-5314.
В определенных вариантах реализации силан, в случае его использования, в композициях покрытий настоящего изобретения присутствует в количестве, доходящем вплоть до 10 массовых процентов, таком как в диапазоне от 0,5 до 5 массовых процентов или в некоторых случаях от 0,85 до 2 массовых процентов, при этом массовые проценты получают при расчете на совокупную массу композиции покрытия.
В определенных вариантах реализации, в частности, в определенных случаях, в которых желательной является «быстроотверждающаяся» композиция, композиции покрытий настоящего изобретения также могут содержать реагирующий с амином ингредиент, выбираемый из групп, состоящих из ацетоацетатфункциональных ингредиентов, акрилатфункциональных ингредиентов и их смесей. Вследствие необязательности таких реагирующих с амином ингредиентов в композициях покрытий настоящего изобретения определенные варианты реализации композиций покрытий настоящего изобретения по существу не содержат или в некоторых случаях совершенно не содержат такой реагирующий с амином ингредиент.
В соответствии с использованием в настоящем документе термин «ацетоацетатфункциональный ингредиент» относится как к замещенным, так и к незамещенным ацетоацетатфункциональным ингредиентам и включает, например, те, которые выбирают из группы, включающей ацетоацетатфункциональные разбавители, ацетоацетатфункциональные олигомеры, ацетоацетатфункциональные полимеры и их смеси.
Подходящие для использования ацетоацетатфункциональные ингредиенты включают, например, те, которые описываются общей химической формулой R20[OCOCH2COCH2]aR21, где R20 может быть выбран из группы, включающей полимеры или разбавители на основе акриловой смолы, сложного полиэфира, простого полиэфира и уретановой смолы или любой гидроксифункциональный полимер, который способен стать функционализованным при помощи [OCOCH2COCH2], где «а» может находиться в диапазоне от 1 до 10, и где R21 может представлять собой водород или может представлять собой углеродсодержащую группу, содержащую вплоть до приблизительно 6 атомов углерода.
Подходящие для использования ацетоацетатфункциональные ингредиенты приводятся в публикации патентной заявки Соединенных Штатов №2006/0058451 во фрагменте от [0022] до [0028], процитированная часть которой посредством ссылки включается в настоящий документ.
В соответствии с использованием в настоящем документе термин «акрилатфункциональный ингредиент» относится как к замещенным, так и к незамещенным акрилатфункциональным ингредиентам. Подходящие для использования акрилатфункциональные ингредиенты включают те, которые выбирают из группы, включающей акрилатфункциональные разбавители, акрилатфункциональные олигомеры, акрилатфункциональные полимеры и их смеси, и включают, например, те, которые описываются общей химической формулой: R22[ОСОСНСН]bR23, где R22 может быть выбран из группы, включающей полимеры или разбавители на основе акриловой смолы, сложного полиэфира, простого полиэфира и уретановой смолы или любой гидроксифункциональный полимер, который способен стать функционализованным при помощи [ОСОСНСН], где «b» может находиться в диапазоне от 1 до 10, и где R23 может представлять собой водород или может представлять собой углеродсодержащую группу, содержащую вплоть до приблизительно 6 атомов углерода.
Подходящие для использования акрилатфункциональные ингредиенты приводятся в публикации патентной заявки Соединенных Штатов №2006/0058451 во фрагменте от [0034] до [0038], процитированная часть которой посредством ссылки включается в настоящий документ.
В определенных вариантах реализации вышеупомянутый реагирующий с амином ингредиент, в случае его использования, в композициях покрытий настоящего изобретения присутствует в количестве, доходящем вплоть до 40 массовых процентов, таком как в диапазоне от 5 до 30 массовых процентов или в некоторых случаях от 7 до 25 массовых процентов, при этом массовые проценты получают при расчете на совокупную массу композиции покрытия.
В определенных вариантах реализации композиции покрытий настоящего изобретения содержат эластомерную смолу, относящуюся к типу, описанному в патенте Соединенных Штатов №6639025 во фрагменте от колонки 7, строки 38 до колонки 8, строки 37, процитированная часть которого посредством ссылки включается в настоящий документ. В противоположность этому, в других вариантах реализации композиции покрытий настоящего изобретения по существу не содержат или в некоторых случаях совершенно не содержат такой эластомерной смолы.
В определенных вариантах реализации композиции покрытий настоящего изобретения содержат кремнийсодержащий простой полиэфир, относящийся к типу, описанному в патенте Соединенных Штатов №5703178 во фрагменте от колонки 4, строки 64 до колонки 5, строки 43, процитированная часть которого посредством ссылки включается в настоящий документ. В противоположность этому, в других вариантах реализации композиции покрытий настоящего изобретения по существу не содержат или в некоторых случаях совершенно не содержат такого силиконсодержащего простого полиэфира.
В определенных вариантах реализации композиции покрытий настоящего изобретения содержат силиконовую жидкость, относящуюся к типу, описанному в патенте Соединенных Штатов №6169066 в колонке 3, в строках от 9 до 49, процитированная часть которого посредством ссылки включается в настоящий документ. В противоположность этому, в других вариантах реализации композиции покрытий настоящего изобретения по существу не содержат или в некоторых случаях совершенно не содержат такой силиконовой жидкости.
В определенных вариантах реализации композиции покрытий настоящего изобретения содержат органический галогенсодержащий ингредиент, относящийся к типу, описанному в патенте Соединенных Штатов №6013752 во фрагменте от колонки 9, строки 8 до колонки 10, строки 13, процитированная часть которого посредством ссылки включается в настоящий документ. В противоположность этому, в других вариантах реализации композиции покрытий настоящего изобретения по существу не содержат или в некоторых случаях совершенно не содержат такого органического галогенсодержащего ингредиента.
В определенных вариантах реализации композиции покрытий настоящего изобретения содержат катализатор, такой как металлоорганический катализатор. Подходящие для использования металлоорганические катализаторы могут быть пригодными в целях увеличения скорости отверждения композиции для получения защитного пленочного покрытия в широком диапазоне температур. В определенных областях применения, требующих отверждения композиции при температуре окружающей среды, металлоорганический катализатор также может оказаться подходящим для использования при придании увеличенных скоростей отверждения в таких условиях отверждения при температуре окружающей среды. Подходящие для использования катализаторы включают оловосодержащие катализаторы, описывающиеся общей формулой
где каждые R5 и R6 независимо выбирают из алкильной, арильной и алкоксигрупп, содержащих вплоть до одиннадцати атомов углерода, и где каждые R7 и R8 независимо выбирают из тех же самых групп, что и R5 и R6, или из группы, состоящей из неорганических атомов, таких как галогены, сера или кислород. Примеры катализаторов включают оловоорганические материалы, такие как дилауринат дибутилолова, диацетат дибутилолова, диацетилдиацетонат дибутилолова и органотитанаты.
Другие подходящие для использования металлоорганические катализаторы включают октаноат свинца, неодеканоат свинца, нитрат висмута, октаноат висмута, неодеканоат висмута, нафтенат висмута, версалат висмута, нафтенат марганца/пентандион, октаноат марганца, ацетилацетонат ванадия, ацетилацетонат цинка, неодеканоат олова, 2-этилгексаноат олова (II), неодеканоат лития, хлорид олова (IV), октаноат олова (II), нафтенат цинка, октаноат цинка, ацетилацетонат железа (III), ацетилацетонат цинка, октаноат кобальта, ацетилацетонат циркония, октаноат циркония, версалат циркония, ацетилацетонат алюминия, ацетат ртути (II), ацетат фенилртути (II), пропионат фенилртути (II), полиртутьорганические соединения и краунэфирные комплексы лантаноидных металлов. Многие из данных катализаторов коммерчески доступны. Коммерческие смеси катализаторов, подходящих для использования в изобретении, включают катализаторы Cocure, Cotin и Coscat (Caschem, Inc.); катализаторы Niax (Union Carbide); катализаторы Polycat (Abbott Laboratories); катализаторы Dabco (Air Products and Chemicals Inc.); катализаторы Thancat (Texaco Chemical Co.); Stanclere TL (AKZO Chemicals Inc.); K-Kat Catalysts (King Industries), катализаторы Curene (Anderson Development Co.); катализаторы Bulab 600 (Buckman Laboratories, Inc.); Optic Part 14x (PolyTech Development Corp.); катализаторы Metasol (Calgon Corporation); катализаторы CC-1 и СС-3 (Cardinal Carolina Corp.); катализаторы Conacure (Conap, Inc.); катализаторы Cata-check (Ferro Corp.); катализаторы KR (Kenrich Petrochemicals, Inc.); катализаторы BiCAT (Shepherd Chemical Co.); катализаторы Texacat, ZR, ZF, DD, DMDEE (Texaco Chemical Co.); катализаторы Thor 535 (Thor Chemicals, Inc.); катализаторы Toyocat (Tosoh USA, Inc.).
В определенных вариантах реализации катализатор в композиции покрытия присутствует в количестве, доходящем вплоть до 10 массовых процентов, таком как в диапазоне от 0,02 до 5 массовых процентов или в некоторых случаях от 0,08 до 2 массовых процентов, при этом массовые проценты получают при расчете на совокупную массу композиции покрытия. В противоположность этому, в других вариантах реализации композиции покрытий настоящего изобретения по существу не содержат или в некоторых случаях совершенно не содержат такой катализатор.
В определенных вариантах реализации композиции покрытий настоящего изобретения содержат акцептор влаги в целях, например, намеренного уменьшения присутствия избыточной воды, например, во время проведения стадий получения композиции покрытия в случае нежелательности присутствия избыточной воды. Подходящие для использования акцептирующие влагу ингредиенты включают соединения, такие как соединения кальция, такие как CaSO4-1/2H2O, и алкоксиды кальция-металла, такие как тетраизопропилтитанат, тетра-н-бутилтитанат-силан, QP-5314, винилсилан (А171), и органические алкоксисоединения, такие как триэтилортоформиат, метилортоформиат, диметоксипропан.
В определенных вариантах реализации акцептор влаги в композиции покрытия настоящего изобретения присутствует в количестве, доходящем вплоть до 10 массовых процентов, таком как в диапазоне от 0,25 до 5 массовых процентов или в некоторых случаях от 0,5 до 2 массовых процентов, при этом массовые проценты получают при расчете на совокупную массу композиции покрытия. В противоположность этому, в других вариантах реализации композиции покрытий настоящего изобретения по существу не содержат или в некоторых случаях совершенно не содержат такого акцептора влаги.
В дополнение к этому, другие ингредиенты, подходящие для использования при получении композиций покрытий данного изобретения, включают воду, растворители, пластификаторы, удешевители, наполнители, углеводородные модификаторы смол и различные типы добавок, таких как УФ-стабилизаторы, смачиватели пигментов, улучшители текучести и выравниватели, тиксотропы, пеногасители и тому подобное.
Источники воды в композициях покрытий настоящего изобретения могут быть обусловлены, например, прохождением реакции между ингредиентами, наличием атмосферной влажности и присутствием воды в одном или нескольких ингредиентах. Вода может быть добавлена во время получения композиции для ускорения отверждения в зависимости от конкретных условий отверждения, например, как в случае использования композиции в сухих окружающих средах, где отверждение протекает в условиях температуры окружающей среды.
В определенных вариантах реализации композиции покрытий настоящего изобретения содержат количество воды, достаточное для облегчения деблокирования любого отвердителя, присутствующего в форме кетимина или альдимина, в целях последующего сшивания и/или для гидролиза любой алкоксифункциональности в любом алкоксифункциональном силиконе, силанового ингредиента и/или отвердителя, представленного в виде аминосилана.
При желании могут быть добавлены органические растворители. Подходящие для использования растворители включают, например, сложные эфиры, простые эфиры, спирты, кетоны, гликоли и тому подобное. В определенных вариантах реализации композиции покрытий настоящего изобретения содержат вплоть до 25 массовых процентов органического растворителя при расчете на совокупную массу композиции покрытия.
В определенных вариантах реализации композиции покрытий настоящего изобретения содержат окрашивающее вещество. В соответствии с использованием в настоящем документе термин «окрашивающее вещество» относится к любому веществу, 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 композициях покрытий 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, тонко измельченный 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 композиции покрытий в результате использования связующего для помола, такого как акриловое связующее для помола, использование которого должно быть знакомо специалистам в соответствующей области техники.
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, конденсационные, 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 и их смеси. Термины «пигмент» и «окрашенный наполнитель» могут быть использованы взаимозаменяющим образом.
Примеры красителей включают нижеследующие, но не ограничиваются только этими: те, которые содержат растворитель и/или имеют водную основу, 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 нанометров, такой как меньший чем 70 нанометров или меньший чем 30 нанометров. Наночастицы могут быть получены в результате размалывания исходных органических или неорганических пигментов при помощи мелющих тел, имеющих размер частиц, меньший чем 0,5 миллиметра. Примеры дисперсий наночастиц и способов их получения охарактеризованы в патенте Соединенных Штатов №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 соответствии с использованием в настоящем документе «дисперсия наночастиц с нанесенным покрытием из смолы» обозначает непрерывную фазу, в которой диспергированы дискретные «композитные микрочастицы», которые включают наночастицы и покрытие из смолы на наночастицах. Примеры дисперсий наночастиц с нанесенным покрытием из смолы и способов их получения охарактеризованы в публикации патентной заявки Соединенных Штатов 2005-0287348 А1, поданной 24 июня 2004 года, предварительной заявке Соединенных Штатов №60/482167, поданной 24 июня 2003 года, и патентной заявке Соединенных Штатов с регистрационным номером 11/337062, поданной 20 января 2006 года, которая также посредством ссылки включается в настоящий документ.
Примеры композиций, создающих специальный эффект, которые могут быть использованы в композициях 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 непрозрачность или текстура. В определенных вариантах 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 Соединенных Штатов №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 общем случае окрашивающее вещество может присутствовать в любом количестве, достаточном для придания желательного визуального и/или цветового эффекта. Окрашивающее вещество может составлять, например, от 1 до 65 массовых процентов от настоящих композиций, например от 3 до 40 массовых процентов или от 5 до 35 массовых процентов, при этом массовый процент получают при расчете на совокупную массу композиций.
В определенных вариантах реализации композиции настоящего изобретения содержат частицы тонкодисперсного наполнителя. Примерами наполнителей, обеспечивающих получение высокой теплостойкости, являются бариты (сульфат бария), слюда, железная слюдка, чешуйки алюминия, чешуйки стекла, чешуйки нержавеющей стали и тому подобное. Определенные варианты реализации композиций покрытий настоящего изобретения включают вплоть до 10 массовых процентов наполнителя при расчете на совокупную массу композиции.
В определенных вариантах реализации композиции покрытий настоящего изобретения по существу не содержат или в некоторых случаях совершенно не содержат какой-либо акриловой смолы.
Как было указано ранее, композиции покрытий настоящего изобретения в некоторых вариантах реализации поставляют в виде двухкомпонентной или двухупаковочной системы, например во влагонепроницаемых контейнерах. В сущности говоря, часть «А» или первые упаковка или компонент включают алкоксифункциональный и/или силанолфункциональный силикон и эпоксифункциональный силикон; а часть «В» или вторые упаковка или компонент включают отвердитель.
В определенных вариантах реализации при объединении двух компонентов или упаковок в присутствии воды любой отвердитель, представленный в форме кетимина или альдимина, будет деблокирован с обнажением аминовой функциональности. Алкоксифункциональный и/или силанолфункциональный силикон, любой силан и любой отвердитель в форме аминосилана, имеющие алкоксигруппы, претерпевают гидролиз в присутствии воды и поликонденсацию сами с собой и друг с другом.
В той степени, в которой продукт поликонденсации будет содержать аминовую функциональность, он, а также любой свободный аминосилан могут присоединяться к эпоксифункциональному ингредиенту (ингредиентам) в композиции покрытия.
Объединенные ингредиенты, использующиеся для получения композиций покрытий данного изобретения, зачастую предлагаются во влагонепроницаемом контейнере для подавления или предотвращения нежелательного испарения и/или гидролиза и конденсации образующих смесь химических ингредиентов, что, таким образом, увеличивает срок годности смеси при хранении. Подходящими для использования являются герметизированные металлические банки.
Композиции данного изобретения могут быть нанесены на поверхность желательной подложки для защиты ее от влияния атмосферных условий, удара и воздействия коррозии и/или химических реагентов. Иллюстративные подложки, которые могут быть подвергнуты обработке при использовании композиций данного изобретения, включают древесину, пластмассу, бетон, стекловидные поверхности и металлические поверхности. Композиции данного изобретения являются подходящими для использования, например, в качестве покровного покрытия, либо размещенного непосредственно на самой поверхности подложки, либо размещенного на предшествующем или другом нижележащем покрытии, например на материале неорганической или органической грунтовки, размещенном на поверхности подложки для достижения желательной цели.
Композиции данного изобретения могут быть нанесены на подвергаемую обработке поверхность при использовании обычных методик нанесения покрытий, таких как, например, нанесение покрытия погружением, нанесение покрытия прямым валиком, нанесение покрытия реверсивным валиком, нанесение покрытия поливом, нанесение покрытия распылением, нанесение покрытия кистью и их комбинации, и иногда их наносят в виде пленок, имеющих толщину, находящуюся в диапазоне от 50 до 250 микрометров или в некоторых вариантах реализации доходящую вплоть до 1,2 миллиметра. При необходимости на защищаемую поверхность может быть нанесено несколько слоев. В случае использования на древесной подложке, например в мебельной промышленности, желательную степень защиты нижележащей поверхности иногда обеспечивает толщина сухой пленки в диапазоне от 75 до 125 микрометров.
Композиции покрытий данного изобретения могут быть составлены обеспечивающими получение желательных времен высушивания и отверждения в широком диапазоне температурных условий, например в условиях повышенной температуры, таких как в случае воздействия на нанесенную композицию условий горячего высушивания, и в условиях температуры окружающей среды, таких как в случае воздействия на нанесенную композицию температурных условий, которые могут и будут варьироваться в зависимости от температуры окружающей среды (например, которые могут варьироваться в диапазоне от 5 до 50°С).
Как необходимо понимать, в определенных вариантах реализации композиции покрытий настоящего изобретения могут быть реализованы в форме комплекта. Такие комплекты могут включать: (а) первый контейнер, содержащий: (i) алкоксифункциональный и/или силанолфункциональный силикон; (ii) эпоксифункциональный силикон; и (iii) гидроксифункциональный и/или эпоксифункциональный ингредиент, отличный от (i) и (ii); и (b) второй контейнер, содержащий отвердитель.
В дополнение к этому, как также необходимо понимать из вышеизложенного описания изобретения, композиции покрытий настоящего изобретения могут быть получены в результате объединения: (а) алкоксифункционального и/или силанолфункционального силикона; (b) эпоксифункционального силикона; (с) отвердителя, а также, помимо прочего, одного или нескольких ранее описанных необязательных компонентов.
Изобретение иллюстрируют следующие далее примеры, которые не должны рассматриваться в качестве ограничения изобретения своими подробностями. Все части и процентные содержания в примерах, а также по всему объему описания изобретения являются массовыми, если только не будет указано другого.
Пример 1
Композицию покрытия получали при использовании компонентов и количеств, указанных в таблице 1. Часть А получали в результате объединения компонентов от 1 до 8 в банке объемом в одну кварту (0,946 дм3). После этого банку, содержащую смесь, размещали в смесителе Hockmeyer, снабженном лопастью Cowles. Диспергировали пигмент до степени перетира по Хегману 6 и активировали тиксотроп в результате диспергирования смеси при высокой скорости в течение 30 минут. В течение данного периода времени температуру увеличивали от 23°С до приблизительно 75°С. После этого перед добавлением компонентов от 9 до 16 температуру уменьшали до 55°С. Затем объединенную смесь перемешивали до достижения гомогенности. В данный момент в перемешиваемую смесь в течение 15 минут высыпали компонент 17. После добавления компонента 17 перемешивание продолжали в течение еще 10 минут для обеспечения гомогенности. Часть А характеризовались вязкостью по Брукфильду 6000 сП при 25°С и расчетной эпоксидной эквивалентной массой 1318,99 грамма на один эквивалент.
Часть В получали в результате объединения компонентов от 18 до 22 в банке объемом в одну кварту (0,946 дм3). Смесь перемешивали металлическим шпателем до достижения гомогенности, на что требовалось менее чем 5 минут. Часть В характеризовалась расчетной аминовой эквивалентной массой 167,4 грамма на один эквивалент и вязкостью по Брукфильду, меньшей чем 10 сП, при 25°С.
| Таблица 1 | |||
| Часть | Компонент | Описание | Количество (граммы) |
| Часть А | 1 | Adeka EP-4080E1 | 198,63 |
| 2 | Rhodafac RE-6102 | 6,55 | |
| 3 | Byk-P1053 | 7,88 | |
| 4 | Foamtrol 1104 | 3,45 | |
| 5 | TR-605 | 345,49 | |
| 6 | Minex 76 | 238,80 | |
| 7 | Arcosolv PTB7 | 1,99 | |
| 8 | Disparlon 67008 | 11,07 | |
| 9 | CoatOSil 28109 | 25,95 | |
| 10 | Tinuvin 29210 | 15,18 | |
| 11 | DC-5711 | 2,72 | |
| 12 | Byk-36112 | 3,98 | |
| 13 | Бутилацетат13 | 115,1 | |
| 14 | Ektapro EЕР14 | 60,33 | |
| 15 | DC-307415 | 178,44 | |
| 16 | Byk-50116 | 2,87 | |
| 17 | Syloid 22117 | 86,38 | |
| Часть В | 18 | Silquest A-263918 | 115,09 |
| 19 | KBE-90319 | 117,62 | |
| 20 | KBM-90320 | 223,59 | |
| 21 | U-220H21 | 33,20 | |
| 22 | Aromatic 10022 | 293,19 | |
| 1 Циклоалифатическая эпоксидная смола, коммерчески доступная в компании Asahi Denka. | |||
| 2 Поверхностно-активное вещество, коммерчески доступное в компании Rhodia. | |||
| 3 Смачиватель пигмента, коммерчески доступный в компании Byk Chemie. | |||
| 4 Пеногаситель, коммерчески доступный в компании Ultra Additives. | |||
| 5 Диоксид титана, коммерчески доступный в компании Huntsman. | |||
| 6 Нефелиновый сиенит, коммерчески доступный в компании Unimin Specialty Minerals. | |||
| 7 Растворитель п-третичный бутиловый эфир, коммерчески доступный в компании Lyondell. | |||
| 8 Тиксотроп, коммерчески доступный в компании King Industries. | |||
| 9 Эпоксифункциональная силиконовая смола, коммерчески доступная в компании Momentive Performance Chemicals. | |||
| 10 Аминовый светостабилизатор, коммерчески доступный в компании Ciba. | |||
| 11 Улучшитесь текучести, коммерчески доступный в компании Dow Corning. | |||
| 12 Выравниватель, коммерчески доступный в компании Byk Chemie. | |||
| 13 Растворитель, коммерчески доступный в компании Eastman. | |||
| 14 Этоксиэтилпропионат, коммерчески доступный в компании Eastman. | |||
| 15 Метоксифункциональная силиконовая смола, коммерчески доступная в компании Dow Corning. | |||
| 16 Пеногаситель, коммерчески доступный в компании Byk Chemie. | |||
| 17 Матирующий пигмент на основе диоксида кремния, коммерчески доступный в компании Grace. | |||
| 18 Аминонеогексилметилдиэтоксисилан, коммерчески доступный в компании Momentive Performance Chemicals. | |||
| 19 Аминопропилтриэтоксисилан, коммерчески доступный в компании Shin-Etsu. | |||
| 20 Аминопропилтриметоксисилан, коммерчески доступный в компании Shin-Etsu. | |||
| 21 Диацетилацетонат дибутилолова, коммерчески доступный в компании Kaneka America. | |||
| 22 Растворитель, коммерчески доступный в компании Chevron. |
Пример 2
Композицию покрытия получали при использовании компонентов и количеств, указанных в таблице 2. Часть А получали в результате объединения компонентов от 1 до 8 в банке объемом в одну кварту (0,946 дм3). После этого банку, содержащую смесь, размещали в смесителе Hockmeyer, снабженном лопастью Cowles. Диспергировали пигмент до степени перетира по Хегману 6 и активировали тиксотроп в результате диспергирования смеси при высокой скорости в течение 30 минут. В течение данного периода времени температуру увеличивали от 23°С до приблизительно 77°С. После этого перед добавлением компонентов от 9 до 16 температуру уменьшали до 55°С. Затем объединенную смесь перемешивали до достижения гомогенности. В данный момент в перемешиваемую смесь в течение 15 минут высыпали компонент 17. После добавления компонента 17 перемешивание продолжали в течение еще 10 минут для обеспечения гомогенности. Часть А характеризовались вязкостью по Брукфильду 6500 сП при 25°С и расчетной эпоксидной эквивалентной массой 1218,25 грамма на один эквивалент.
Часть В получали в результате объединения компонентов от 18 до 22 в банке объемом в одну кварту (0,946 дм3). Смесь перемешивали металлическим шпателем до достижения гомогенности, на что требовалось менее чем 5 минут. Часть В характеризовалась расчетной аминовой эквивалентной массой 119,0 грамма на один эквивалент и вязкостью по Брукфильду, меньшей чем 10 сП, при 25°С.
| Таблица 2 | |||
| Часть | Компонент | Описание | Количество (граммы) |
| Часть А | 1 | Adeka EP-4080E1 | 179,38 |
| 2 | Rhodafac RE-6102 | 5,92 | |
| 3 | Byk-P1053 | 7,11 | |
| 4 | Foamtrol 1104 | 3,15 | |
| 5 | TR-605 | 312,04 | |
| 6 | Minex 76 | 215,7 | |
| 7 | Arcosolv PTB7 | 1,80 | |
| 8 | Disparlon 67008 | 10,0 | |
| 9 | Photometer 689123 | 112,79 | |
| 10 | Tinuvin 29210 | 13,71 | |
| 11 | DC-5711 | 2,46 | |
| 12 | Byk-36112 | 3,60 | |
| 13 | Бутилацетат13 | 104,01 | |
| 14 | Ektapro EEP14 | 54,48 | |
| 15 | DC-3074l5 | 161,16 | |
| 16 | Byk-50116 | 2,60 | |
| 17 | Syloid 22117 | 78,01 | |
| Часть В | 18 | KBE-90319 | 747,28 |
| 19 | U-220H21 | 56,23 | |
| 23 Уретанакрилатный олигомер, коммерчески доступный в компании Cognis. |
Пример 3
200,0 грамма (0,1516 эквивалента) части А из примера 1 объединяли с 29,66 грамма (0,1771 эквивалента) части В из примера 1. Смесь распыляли на панелях для испытаний при использовании пневматического мелкокапельного распылительного пистолета Devilbiss. Для удлинения при испытании на эластичность по методу изгиба вокруг конического стержня использовали стальные панели, подвергнутые пескоструйной обработке (4"×7"×1/16" (10,2 см×17,8 см×0,159 см)), при наличии профиля в 2 мила (5,08 мкм). Для ускоренных испытаний на атмосферостойкость QUV-B использовали алюминиевые панели (3"×6" (7,62 см×15,2 см)). Для испытания на атмосферостойкость Florida и циклического испытания на воздействие факторов окружающей среды QUV-В/замораживание/влажность по Cleveland использовали цементноволокнистые композитные панели Hardiplank (4"×6" (10,2 см×15,2 см)). На всех панелях для испытаний толщина сухой пленки находилась в диапазоне от 0,004 до 0,005 дюйма (от 0,0102 до 0,0127 см).
Пример 4
200,0 грамма (0,1641 эквивалента) части А из примера 2 объединяли с 30,86 грамма (0,1843 эквивалента) части В из примера 1. Смесь наносили при использовании тех же самых распылительного оборудования и панелей для испытаний, что и описанные в примере 3. На всех панелях для испытаний толщина сухой пленки находилась в диапазоне от 0,004 до 0,005 дюйма (от 0,0102 до 0,0127 см).
Пример 5
200,0 грамма (0,1641 эквивалента) части А из примера 2 объединяли с 22,46 грамма (0,1887 эквивалента) части В из примера 2. Смесь наносили при использовании тех же самых распылительного оборудования и панелей для испытаний, что и описанные в примере 3. На всех панелях для испытаний толщина сухой пленки находилась в диапазоне от 0,004 до 0,005 дюйма (от 0,0102 до 0,0127 см).
Результаты представлены в таблице 3.
| Таблица 3 | |||
| Испытание | Пример 3 | Пример 4 | Пример 5 |
| Высыхание до исчезновения отлипа, 6 милов (15,2 мкм) влажной пленки, часы (ASTM D1640) | |||
| От 0,5 до 1,0 | От 0,5 до 1,0 | От 2,0 до 3,0 | |
| Полное высыхание, 6 милов (15,2 мкм) влажной пленки, часы (ASTM D1640) | |||
| От 5,0 до 6,0 | От 5,0 до 6,0 | От 6,0 до 7,0 | |
| Удлинение при испытании на эластичность по методу изгиба вокруг конического стержня (ASTM D-522), по истечении 3 дней при 25°С и 11 дней при 60°С | |||
| 4,5% | 4,5% | 0% | |
| Ускоренное испытание на атмосферостойкость QUV-B (ASTM G53), 60°-ный блеск - первоначально - по истечении 4400 часов |
|||
| 6,0 | 8,0 | 8,0 | |
| 4,5 | 5,0 | 5,0 | |
| Испытание на атмосферостойкость Florida, 60°-ный блеск - первоначально - по истечении 6 недель |
|||
| 3,6 | 7,5 | - | |
| 3,5 | 6,4 | ||
| Циклическое испытание на воздействие факторов окружающей среды (1 цикл = 7 дней QUV-B, 2 дня при 0°С, 5 дней влажности по Cleveland), после 8 циклов | Отсутствие пузырения, растрескивания или потери адгезии | Отсутствие пузырения, растрескивания или потери адгезии | - |
Данные по времени высушивания, удлинению при испытании на эластичность по методу изгиба вокруг конического стержня и атмосферостойкости свидетельствуют о том, что композиции настоящего изобретения (пример 3) могут характеризоваться теми же самыми временами быстрого отверждения и гибкостью при сопоставимой или лучшей атмосферостойкости, что и композиции предшествующего уровня техники из примера 4, основой которых являются эпоксидная смола, алкокси- или силанолфункциональная силоксановая смола и акрилатный олигомер.
Данные по удлинению при испытании на эластичность по методу изгиба вокруг конического стержня из примера 3 и примера 4 значительно превышают данные по удлинению при испытании на эластичность по методу изгиба вокруг конического стержня из примера 5. Это свидетельствует о получении улучшенной гибкости в сопоставлении с предшествующим уровнем техники при использовании предпочтительных аминосилановых отвердителей настоящего изобретения.
Необходимо понимать, что данное изобретение конкретными описанными вариантами реализации не ограничивается, а предполагает включение модификаций, которые соответствуют сущности и объему изобретения, определенным в прилагаемой формуле изобретения.
1. Композиция покрытия, содержащая:
(a) алкоксифункциональный и/или силанолфункциональный силикон;
(b) эпоксифункциональный силикон; и
(c) отвердитель, включающий аминосилан, описывающийся общей формулой:
BReSi(OR3)3-e, где
(1) В представляет собой радикал, описывающийся формулой -CR2 2-Y; где
(i) R2 представляет собой водород или алкильный радикал, содержащий от 1 до 4 атомов углерода, а
(ii) Y представляет собой группу, содержащую атом азота;
(2) R3 представляет собой алкильный радикал, содержащий от 1 до 8 атомов углерода; и
(3) е равен 1.
2. Композиция покрытия по п.1, в которой алкоксифункциональный и/или силанолфункциональный силикон включает соединение, описывающееся общей формулой:
где
(a) каждый R1, который может быть идентичным другим или отличным от них, выбирают из группы, состоящей из гидроксигруппы, алкильной группы, содержащей вплоть до шести атомов углерода, арильной группы, содержащей вплоть до шести атомов углерода, и алкоксигруппы, содержащей вплоть до шести атомов углерода;
(b) каждый R2, который может быть идентичным другим или отличным от них, выбирают из группы, состоящей из водорода, алкильной группы, содержащей вплоть до шести атомов углерода, и арильной группы, содержащей вплоть до шести атомов углерода; и
(c) n выбирают таким образом, чтобы силикон имел бы среднемассовую молекулярную массу в диапазоне от 400 до 10000; и
(d) при необходимости гидроксифункциональный и/или эпоксифункциональный ингредиент, отличный от (а) и (b).
3. Композиция покрытия по п.1, в которой эпоксифункциональный силикон имеет две и более эпоксифункциональные группы, предпочтительно две эпоксифункциональные группы.
4. Композиция покрытия по п.1, в которой эпоксифункциональный силикон обладает одной из следующих общих структур, описывающихся формулами:
или 
где
где m представляет собой целое число, имеющее значение в диапазоне от 1 до 10000;
n представляет собой целое число, имеющее значение в диапазоне от 1 до 100;
а каждый X, который может быть идентичным другим или отличным от них, представляет собой эпоксисодержащую группу, которая предпочтительно обладает одной из следующих структур:
, 
или
.
5. Композиция покрытия по п.1, в которой эпоксифункциональный силикон описывается общей формулой:
где
(a) каждый R3, который может быть идентичным другим или отличным от них, представляет собой алкиленовую группу, содержащую от 1 до 18 атомов углерода, или ариленовую группу;
(b) каждый R4, который может быть идентичным другим или отличным от них, представляет собой алкильную группу, арильную группу, винильную группу, гликоль, алкоксигруппу, содержащую от 1 до 8 атомов углерода, или эпоксигруппу; а
(c) n является большим или равным 1.
6. Композиция покрытия по п.1, в которой (а) и (b) в композиции присутствуют при массовом соотношении, равном, по меньшей мере, 1:1.
7. Композиция покрытия по п.1, в которой отвердитель включает циклогексиламинометил-метилдиэтоксисилан.
8. Композиция покрытия по п.1, которая дополнительно содержит:
(d) гидроксифункциональный и/или эпоксифункциональный ингредиент, отличный от (а) и (b).
9. Композиция покрытия по п.8, в которой эпоксифункциональный ингредиент включает эпоксидную смолу, имеющую более чем одну 1,2-эпоксигруппу на один моль.
10. Композиция покрытия по п.9, которая содержит следующие компоненты в мас.%:
компонент (а) от 5 до 80;
компонент (b) от 5 до 80;
компонент (с) от 1 до 30; и компонент (d) от 1 до 50.
11. Композиция покрытия по п.9, которая дополнительно содержит:
(e) силан;
(f) реагирующий с амином ингредиент, выбираемый из группы, состоящей из ацетоацетатфункционального ингредиента, акрилатфункционального ингредиента и их смеси;
(g) эластомерную смолу;
(h) кремнийсодержащий простой полиэфир;
(i) силиконовую жидкость; и/или
(j) органический галогенсодержащий ингредиент.
12. Композиция покрытия по п.1, которая дополнительно содержит металлоорганический катализатор.
13. Композиция покрытия по п.1, которая имеет форму двухкомпонентной композиции покрытия, содержащая:
(1) первый компонент, содержащий компоненты (а) и (b); и
(2) второй компонент, содержащий компонент (с).
14. Композиция покрытия по п.13, в которой первый компонент дополнительно содержит гидроксифункциональный и/или эпоксифункциональный ингредиент, отличный от компонентов (а) и (b).
15. Подложка, по меньшей мере, частично покрытая покрытием, осажденным из композиции покрытия, заявленной по п.1.
