Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к сложным полиэфирам, покрытиям, содержащим такие сложные полиэфиры, и подложкам, на которые наносят такие покрытия.
Уровень техники
Обычные сложные полиэфиры получают из различных комбинаций спиртов и кислот. Данные сложные полиэфиры использовали для получения покрытий, которые, в свою очередь, могут быть использованы для нанесения покрытий на металлические и неметаллические подложки. Зачастую желательно, чтобы данные покрытия из сложных полиэфиров обладали особенными декоративными и/или эксплуатационными свойствами. Например, желательной может оказаться демонстрация покрытием хороших химической стойкости, стойкости к царапанию и/или атмосферостойкости. В дополнение к этому, желательным также может оказаться получение покрытия, характеризующегося высоким уровнем содержания твердого вещества, которое содержит малое количество летучих органических соединений (ЛОС).
Сущность изобретения
В определенных вариантах осуществления настоящее изобретение относится к сложному полиэфиру, полученному из смеси реагентов, включающей: a) ароматическую монокислоту, где ароматическая монокислота составляет от 25 до 60% (масс.) при расчете на совокупную массу реагентов; b) поликислоту, где поликислота включает менее чем 90% (моль.) изофталевой кислоты; и c) полиол, содержащий, по меньшей мере, 3 гидроксильные группы. Смесь реагентов является существенно свободной от неароматической монокислоты, и сложный полиэфир характеризуется динамической вязкостью, большей чем 15000 сантипуазов при 40°С согласно измерению при использовании вискозиметра Physica MCR 301 rheometer с параллельной плитой в 25 мм и зазором в 0,1 мм в зависимости от увеличивающейся скорости сдвига (от 0,1 до 10 сек-1), и кислотным числом, меньшим чем 15 мг КОН/г.
В определенных вариантах осуществления настоящее изобретение относится к сложному полиэфиру, полученному из смеси реагентов, по существу состоящих из: a) ароматической монокислоты, где ароматическая монокислота составляет от 25 до 60% (масс.) при расчете на совокупную массу реагентов; b) поликислоты, где поликислота включает менее чем 90% (моль.) изофталевой кислоты; и c) полиола, содержащего, по меньшей мере, 3 гидроксильные группы. Смесь реагентов является существенно свободной от неароматической монокислоты, и сложный полиэфир характеризуется динамической вязкостью, большей чем 15000 сантипуазов при 40°С согласно измерению при использовании вискозиметра Physica MCR 301 rheometer с параллельной плитой в 25 мм и зазором в 0,1 мм в зависимости от увеличивающейся скорости сдвига (от 0,1 до 10 сек-1), и кислотным числом, меньшим чем 15 мг KОН/г.
В определенных вариантах осуществления настоящее изобретение относится к сложному полиэфиру, полученному из смеси реагентов, включающей: a) ароматическую монокислоту, где ароматическая монокислота составляет от 25 до 60% (масс.) при расчете на совокупную массу реагентов; b) алифатическую поликислоту; и c) полиол, содержащий, по меньшей мере, 3 гидроксильные группы. Смесь реагентов является существенно свободной от неароматической монокислоты, и сложный полиэфир характеризуется динамической вязкостью, большей чем 15000 сантипуазов при 40°С согласно измерению при использовании вискозиметра Physica MCR 301 rheometer с параллельной плитой в 25 мм и зазором в 0,1 мм в зависимости от увеличивающейся скорости сдвига (от 0,1 до 10 сек-1), и кислотным числом, меньшим чем 15 мг KОН/г.
В определенных вариантах осуществления настоящее изобретение относится к композиции покрытия, которая содержит сложный полиэфир и сшиватель. Сложный полиэфир получают из смеси реагентов, включающей: 1) ароматическую монокислоту, где ароматическая монокислота составляет от 25 до 60% (масс.) при расчете на совокупную массу реагентов; 2) поликислоту, где поликислота включает менее чем 90% (моль.) изофталевой кислоты; и 3) полиол, содержащий, по меньшей мере, 3 гидроксильные группы. Смесь реагентов является существенно свободной от неароматической монокислоты, и сложный полиэфир характеризуется динамической вязкостью, большей чем 15000 сантипуазов при 40°С согласно измерению при использовании вискозиметра Physica MCR 301 rheometer с параллельной плитой в 25 мм и зазором в 0,1 мм в зависимости от увеличивающейся скорости сдвига (от 0,1 до 10 сек-1), и кислотным числом, меньшим чем 15 мг KОН/г.
В определенных вариантах осуществления настоящее изобретение относится к композиции покрытия, которая содержит сложный полиэфир и сшиватель. Сложный полиэфир получают из смеси реагентов, включающей: 1) ароматическую монокислоту, где ароматическая монокислота составляет от 25 до 60% (масс.) при расчете на совокупную массу реагентов; 2) алифатическую поликислоту; и 3) полиол, содержащий, по меньшей мере, 3 гидроксильные группы. Смесь реагентов является существенно свободной от неароматической монокислоты, и сложный полиэфир характеризуется динамической вязкостью, большей чем 15000 сантипуазов при 40°С согласно измерению при использовании вискозиметра Physica MCR 301 rheometer с параллельной плитой в 25 мм и зазором в 0,1 мм в зависимости от увеличивающейся скорости сдвига (от 0,1 до 10 сек-1), и кислотным числом, меньшим чем 15 мг KОН/г.
В определенных вариантах осуществления на подложку, по меньшей мере частично, наносят покрытие из любой композиции из композиций покрытий, описанных выше.
Описание изобретения
Для целей следующего далее подробного описания изобретения необходимо понимать, что изобретение может допускать различные альтернативные вариации и последовательности стадий за исключением тех случаев, в которых однозначно указывается на обратное. Кроме того, в отличие от каких-либо рабочих примеров или случаев, в которых указывается на другое, все числа, выражающие, например, количества ингредиентов, использующихся в описании изобретения и формуле изобретения, должны пониматься как во всех случаях модифицированные термином «приблизительно». В соответствии с этим, если только не будет указано на обратное, численные параметры, представленные в следующем далее описании изобретения и прилагаемой формуле изобретения, представляют собой приближения, 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, по меньшей мере, восприниматься в свете количества приведенных значащих числовых разрядов и при применении обычных методик округления.
Несмотря на то, что численные диапазоны и параметры, представляющие широкий объем изобретения, являются приближениями, численные значения, приведенные в конкретных примерах, представлены по возможности наиболее точно. Однако, любое численное значение по самой своей природе включает определенные погрешности, необходимым образом возникающие в результате наличия стандартной вариации, обнаруживаемой при их измерениях в ходе соответствующих испытаний.
Также необходимо понимать, что любой численный диапазон, приведенный в настоящем документе, предполагает включение всех поддиапазонов, заключенных в его пределы. 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, с минимальным значением, равным или большим 1, и максимальным значением, равным или меньшим 10.
В данной заявке использование единственного числа включает использование множественного числа, а множественное число охватывает единственное число, если только конкретно не будет указано другого. В дополнение к этому, в данной заявке использование «или» обозначает «и/или», если только конкретно не будет утверждаться другого, даже несмотря на возможность недвусмысленного использования «и/или» в определенных случаях. Кроме того, в данной заявке использование терминов «один» или «некий» обозначает «по меньшей мере, один», если только конкретно не будет утверждаться другого. Например, «одна» ароматическая монокислота, «одна» поликислота, «один» полиол, «одна» алифатическая поликислота и тому подобное относятся к одному или нескольким представителям из любых данных позиций.
В соответствии с использованием в настоящем документе переходный термин «содержащий» (и другие сопоставимые термины, например, «вмещающий» и «включающий») является термином «открытого типа», т.е. «неисчерпывающим», и используется применительно к композициям, способам и их соответствующим компонентам (компоненту), которые являются существенными для изобретения, тем не менее, будучи открытыми для включения неуказанного материала. Термин «по существу состоящий из» относится к тем компонентам (компоненту), которые требуются для данного варианта осуществления, и допускает присутствие компонентов (компонента), которые не оказывают ощутимого воздействия на свойства или функциональные характеристики (характеристику) данного варианта осуществления. Термин «состоящий из» относится к композициям и способам, которые исключают любой другой компонент, не упомянутый в данном описании варианта осуществления.
В соответствии с указаниями настоящее изобретение относится к полимерным сложным полиэфирам, которые могут быть использованы для получения покрытий, включающих нижеследующее, но не ограничивающихся только этим: прозрачные покрытия и пигментированные покрытия, которые могут быть нанесены, по меньшей мере, на часть подложки. В соответствии с использованием в настоящем документе термин «полимер» относится к олигомерам и как гомополимерам, так и сополимерам. Термин «смола» используют взаимозаменяемым образом с термином «полимер».
В определенных вариантах осуществления сложный полиэфир получают из смеси реагентов, которая включает ароматическую монокислоту, поликислоту и полиол. В соответствии с использованием в настоящем документе термин «ароматический» относится к циклически сопряженному углеводороду, характеризующемуся стабильностью (вследствие делокализации), которая является значительно большей в сопоставлении с тем, что имеет место для гипотетической локализованной структуры, а термин «монокислота» относится к соединению, содержащему одну кислотную группу, и включает сложный эфир и ангидрид кислоты. Как таковой, термин «ароматическая монокислота» относится к соединению, которое включает циклически сопряженный углеводород, характеризующийся стабильностью, которая является значительно большей в сопоставлении с тем, что имеет место для гипотетической локализованной структуры, и которое также содержит одну кислотную группу, или сложному эфиру и ангидриду кислоты. Неограничивающие примеры ароматических монокислот, которые могут быть использованы для получения сложного полиэфира, включают бензойную кислоту, гидроксибензойные кислоты, такие как 4-гидроксибензойная кислота, салициловую кислоту, никотиновую кислоту, нафтойные кислоты, коричную кислоту, фенилпропановую кислоту и их смеси.
В определенных вариантах осуществления смесь реагентов, использующихся для получения сложного полиэфира, включает, по меньшей мере, 25% (масс.) ароматической монокислоты при расчете на совокупную массу реагентов. В некоторых из данных вариантов осуществления смесь реагентов включает от 25% (масс.) до 60% (масс.) ароматической монокислоты при расчете на совокупную массу реагентов. В других вариантах осуществления смесь реагентов включает от 30% (масс.) до 50% (масс.) ароматической монокислоты при расчете на совокупную массу реагентов.
В определенных вариантах осуществления смесь реагентов, использующихся для получения сложного полиэфира, может быть существенно свободной, может быть по существу свободной и может быть полностью свободной от неароматических монокислот. Термин «существенно свободный от неароматических монокислот» обозначает то, что смесь реагентов содержит менее чем 1000 частей при расчете на миллион частей (ч./млн.) неароматических монокислот, термин «по существу свободный от неароматических монокислот» обозначает то, что смесь реагентов содержит менее чем 100 ч./млн. неароматических монокислот, а термин «полностью свободный от неароматических монокислот» обозначает то, что смесь реагентов содержит менее чем 20 частей при расчете на миллиард частей (ч./млрд.) неароматических монокислот.
В соответствии с использованием в настоящем документе термин «неароматическая монокислота» относится к алифатическим монокислотам, в том числе к сложным эфирам и ангидридам данных кислот. В соответствии с использованием в настоящем документе термин «алифатический» относится к органическим соединению или радикалу, характеризующимся наличием прямоцепочечной или разветвленноцепочечной структуры или замкнутой циклической структуры, все из которых содержат насыщенные углеродные связи и необязательно одну или несколько сопряженных или несопряженных углерод-углеродных ненасыщенных связей, таких как углерод-углеродная двойная связь, но не включает циклически сопряженную структуру, характеризующуюся стабильностью, которая является значительно большей в сопоставлении со стабильностью гипотетической локализованной структуры. Таким образом, алифатическая монокислота не содержит ароматического фрагмента. Неограничивающие примеры неароматических монокислот включают циклоалифатические карбоновые кислоты, в том числе циклогексанкарбоновую кислоту, C1-С18 алифатические карбоновые кислоты, такие как уксусная, пропановая, бутановая, гексановая, гептановая, октановая, и их смеси.
Как это упоминалось выше, сложный полиэфир также может быть получен при использовании поликислоты. В соответствии с использованием в настоящем документе термин «поликислота» относится к соединению, содержащему две и более кислотные группы, и включает сложный эфир и ангидрид кислоты. Поликислоты, использующиеся для получения сложного полиэфира, могут включать нижеследующее, но не ограничиваются только этим: ароматические поликислоты, неароматические поликислоты (то есть, алифатические поликислоты, в том числе циклические алифатические поликислоты (также называемые алициклическими поликислотами), прямоцепочечные алифатические поликислоты и разветвленноцепочечные алифатические поликислоты) и их смеси.
Неограничивающие примеры ароматических поликислот, которые могут быть использованы для получения сложного полиэфира, включают терефталевую кислоту, изофталевую кислоту, ортофталевую кислоту, тримеллитовую кислоту и их смеси. В таких вариантах осуществления, в которых для получения сложного полиэфира используют ароматические поликислоты, поликислота включает менее чем 90% (моль.) изофталевой кислоты, в том числе ее сложного эфира и ангидрида, при расчете на совокупные поликислоты, использующиеся для получения сложного полиэфира. Например, в определенных вариантах осуществления поликислота включает от 0% (моль.) (то есть, от состояния, полностью свободного от изофталевой кислоты, ее сложного эфира и ангидрида) до 89% (моль.) изофталевой кислоты, в том числе ее сложного эфира и ангидрида, при расчете на совокупные поликислоты, использующиеся для получения сложного полиэфира. В определенных вариантах осуществления поликислота включает от 0% (моль.) до 85% (моль.) изофталевой кислоты, в том числе ее сложного эфира и ангидрида, таким образом, как от 0% до 60%, от 0% до 40% или от 0% до 20%, при расчете на совокупные поликислоты, использующиеся для получения сложного полиэфира. В определенных вариантах осуществления поликислота включает от 0% (моль.) до 10% (моль.) изофталевой кислоты, в том числе ее сложного эфира и ангидрида, при расчете на совокупные поликислоты, использующиеся для получения сложного полиэфира. В некоторых из данных вариантов осуществления, в которых для получения сложного полиэфира используют ароматические поликислоты, поликислота включает 0% (моль.) изофталевой кислоты, в том числе ее сложного эфира и ангидрида, (то есть, состояние, полностью свободное от изофталевой кислоты, в том числе ее сложного эфира и ангидрида) при расчете на совокупные поликислоты, использующиеся для получения сложного полиэфира.
В соответствии с указаниями в определенных вариантах осуществления поликислотой является неароматическая поликислота (то есть, алифатическая поликислота). Неограничивающие примеры неароматических, то есть, алифатических, поликислот включают янтарную кислоту, адипиновую кислоту, гексагидрофталевый ангидрид (ГГФА), циклогександикарбоновую кислоту (ЦГДК), гидрированные С36 димерные жирные кислоты, азелаиновую кислоту, себациновую кислоту, глутаровую кислоту, додекановую дикислоту, циклогександиоевую кислоту и их смеси.
В определенных вариантах осуществления поликислота содержит 10 и менее атомов углерода. Неограничивающие примеры поликислот, которые содержат 10 и менее атомов углерода, и которые могут быть использованы для получения настоящих сложных полиэфиров, включают любые соединения из вышеупомянутых поликислот, которые содержат 10 и менее атомов углерода, включая нижеследующее, но не ограничиваясь только этим: янтарная кислота, адипиновая кислота, гексагидрофталевый ангидрид (ГГФА), циклогександикарбоновая кислота (ЦГДК) и их смеси.
В определенных вариантах осуществления смесь реагентов, использующихся для получения сложного полиэфира, включает менее чем 40% (масс.) поликислот при расчете на совокупную массу реагентов. В других вариантах осуществления смесь реагентов, использующихся для получения сложного полиэфира, включает менее чем 30% (масс.) поликислот при расчете на совокупную массу реагентов. В некоторых их данных вариантов осуществления смесь реагентов, использующихся для получения сложного полиэфира, включает от 10% (масс.) до 30% (масс.) поликислот при расчете на совокупную массу реагентов.
Как это упоминалось выше, смесь реагентов, которые могут быть использованы для получения сложного полиэфира, также может включать полиол. В соответствии с использованием в настоящем документе термин «полиол» относится к спирту, содержащему две и более гидроксильные группы. В определенных вариантах осуществления полиол, использующийся для получения сложного полиэфира, содержит три и более гидроксильные группы. Неограничивающие примеры полиолов, содержащих три и более гидроксильные группы, которые могут быть использованы для получения сложного полиэфира, включают триметилолпропан, дитриметилолпропан, пентаэритрит, дипентаэритрит, триметилолэтан, триметилолбутан, глицерин, трис(2-гидроксиэтил)изоцианурат и их смеси.
В определенных вариантах осуществления смесь реагентов, которые могут быть использованы для получения сложного полиэфира, включает смесь полиолов, включающую первый полиол, содержащий три и более гидроксильные группы, и второй полиол, содержащий две гидроксильные группы. Неограничивающие примеры полиолов, содержащих три и более гидроксильные группы, которые могут быть использованы в такой полиольной смеси, включают любые варианты из вышеупомянутых неограничивающих примеров. Неограничивающие примеры полиолов, содержащих две гидроксильные группы, которые могут быть использованы в такой полиольной смеси, включают этиленгликоль, пропиленгликоль, неопентилгликоль, гидрированный бисфенол А, циклогександиол; пропандиолы, в том числе 1,2-пропандиол, 1,3-пропандиол, бутилэтилпропандиол, 2-метил-1,3-пропандиол и 2-этил-2-бутил-1,3-пропандиол; бутандиолы, в том числе 1,4-бутандиол, 1,3-бутандиол и 2-этил-1,4-бутандиол; пентандиолы, в том числе триметилпентандиол и 2-метилпентандиол; 2,2,4-триметил-1,3-пентандиол, циклогександиметанол; гександиолы, в том числе 1,6-гександиол; 2-этил-1,3-гександиол и их смеси.
В определенных вариантах осуществления полиол составляет, по меньшей мере, 25% (масс.) при расчете на совокупную массу реагентов. В некоторых из данных вариантов осуществления полиол составляет от 25% (масс.) до 60% (масс.) при расчете на совокупную массу реагентов. В определенных данных вариантах осуществления полиол составляет от 35% (масс.) до 60% (масс.) при расчете на совокупную массу реагентов.
Сложный полиэфир, полученный из смеси реагентов, описанных выше, может иметь среднемассовую молекулярную массу, меньшую, чем 3000 г/моль, такую как меньшая, чем 2500 г/моль или меньшая, чем 2000 г/моль, при этом среднемассовую молекулярную массу определяют при использовании гельпроникающей хроматографии, использующей полистирольный стандарт. В определенных вариантах осуществления сложный полиэфир, полученный из смеси реагентов, описанных выше, имеет молекулярную массу, меньшую, чем 1500 г/моль согласно определению при использовании гельпроникающей хроматографии, использующей полистирольный стандарт.
В дополнение к молекулярной массе сложный полиэфир может характеризоваться динамической вязкостью, большей чем 15000 сантипуазов при 40°С, такой как большая, чем 25000 сантипуазов при 40°С, такая как большая, чем 35000 сантипуазов при 40°С или большая, чем 45000 сантипуазов при 40°С. В соответствии с использованием в настоящем документе термин «динамическая вязкость» относится к тангенциальной силе при расчете на единицу площади, требуемой для перемещения одной горизонтальной плоскости по отношению к другой с единичной скоростью при сохранении их отделения друг от друга текучей средой на определенное расстояние. Динамическую вязкость также называют абсолютной вязкостью. Динамическую вязкость сложного полиэфира настоящего изобретения измеряют при использовании вискозиметра Physica MCR 301 rheometer с параллельной плитой в 25 мм и зазором в 0,1 мм в зависимости от увеличивающейся скорости сдвига (от 0,1 до 10 сек-1). Динамическую вязкость сложного полиэфира определяли в беспримесном состоянии при отсутствии какого-либо растворителя.
В определенных вариантах осуществления при проведении измерения при 110°С сложный полиэфир характеризуется динамической вязкостью, большей чем 6000 сантипуазов при 110°С, такой как большая, чем 7000 сантипуазов при 110°С, такая как большая, чем 9000 сантипуазов при 110°С или большая, чем 11000 сантипуазов при 110°С.
После измерения динамической вязкости также может быть определена и кинематическая вязкость сложного полиэфира. В соответствии с использованием в настоящем документе термин «кинематическая вязкость» относится к соотношению между динамической вязкостью и плотностью сложного полиэфира. Например, в определенных вариантах осуществления сложный полиэфир может характеризоваться кинематической вязкостью, большей чем 10000 сантистоксов при 40°С, такой как большая, чем 20000 сантистоксов при 40°С, такая как большая, чем 30000 сантистоксов при 40°С или большая, чем 40000 сантистоксов при 40°С. Плотность сложного полиэфира при 40°С измеряли при использовании американского стандартного пикнометра для определения массы при расчете на один галлон (3,785 л).
В определенных вариантах осуществления сложные полиэфиры настоящего изобретения имеют температуру стеклования (Tg), меньшую, чем 20°С, такую как меньшая, чем 10°С или меньшая, чем 0°С. В определенных вариантах осуществления температура стеклования сложного полиэфира является меньшей, чем - 5°С. В соответствии с использованием в настоящем документе термин «температура стеклования» относится к температуре, при которой аморфный материал изменяется при переходе от хрупкого стеклообразного состояния к пластическому состоянию согласно определению при использовании дифференциальной сканирующей калориметрии.
Кроме того, в определенных вариантах осуществления сложные полиэфиры настоящего изобретения характеризуются гидроксильным числом в диапазоне от 140 мг КОН/г до 340 мг КОН/г. В некоторых вариантах осуществления сложные полиэфиры характеризуются гидроксильным числом в диапазоне от 170 мг КОН/г до 340 мг КОН/г. В определенных вариантах осуществления сложные полиэфиры характеризуются гидроксильным числом в диапазоне от 190 мг КОН/г до 300 мг КОН/г.
Сложные полиэфиры настоящего изобретения могут характеризоваться кислотным числом, меньшим чем 15 мг KОН/г. В определенных вариантах осуществления сложные полиэфиры характеризуются кислотным числом, меньшим чем 10 мг KОН/г, таким как меньшее чем 7 мг KОН/г или меньшее чем 5 мг KОН/г. В определенных вариантах осуществления сложные полиэфиры характеризуются кислотным числом, меньшим чем 2 мг KОН/г.
Как это было установлено, сложные полиэфиры настоящего изобретения не образуют гель даже при проведении реакции до приближения к завершению (>98% реакции согласно определению в результате измерения кислотного числа реакционной смеси), что может иметь место в случае других сложных полиэфиров. Как таковые, сложные полиэфиры настоящего изобретения могут быть получены без использования специального оборудования или обременительных способов получения для предотвращения гелеобразования.
В определенных вариантах осуществления сложный полиэфир настоящего изобретения характеризуется полидисперсностью, меньшей чем 3,5, такой как меньшая чем 3,0 или меньшая чем 2,5. В некоторых вариантах осуществления полидисперсность сложного полиэфира является меньшей чем 2, такой как находящаяся в диапазоне от 1,8 до 2,0. В соответствии с использованием в настоящем документе термин «полидисперсность» относится к среднемассовой молекулярной массе полимера, поделенной на среднечисленную молекулярную массу полимера, при этом как среднемассовую, так и среднечисленную молекулярные массы оценивают при использовании гельпроникающей хроматографии и полистирольного стандарта. Полидисперсность отображает распределение отдельных молекулярных масс в полимерном образце.
В определенных вариантах осуществления сложный полиэфир настоящего изобретения характеризуется показателем преломления, большим, чем 1,4, таким как больший чем 1,45 или больший чем 1,48. В некоторых вариантах осуществления показатель преломления сложного полиэфира находится в диапазоне от 1,48 до 1,80, таком как от 1,48 до 1,60 или от 1,51 до 1,54. В соответствии с использованием в настоящем документе термин «показатель преломления» относится к изменению направления (то есть, кажущемуся изгибу) луча света, проходящего из одной среды в другую. Показатель преломления может быть измерен при использовании рефрактометра, такого как рефрактометр Bausch and Lomb Refractometer.
В определенных вариантах осуществления сложные полиэфиры настоящего изобретения получают из смеси реагентов, по существу состоящих из: a) ароматической монокислоты, где ароматическая монокислота составляет от 25% (масс.) до 60% (масс.) при расчете на совокупную массу реагентов; b) поликислоты, где поликислота включает менее чем 90% (моль.) изофталевой кислоты; и c) полиола, содержащего, по меньшей мере, 3 гидроксильные группы, где смесь реагентов является существенно свободной от неароматической монокислоты, и упомянутый сложный полиэфир характеризуется динамической вязкостью, большей чем 15000 сантипуазов при 40°С, и кислотным числом, меньшим чем 15 мг КОН/г.
В определенных вариантах осуществления сложный полиэфир настоящего изобретения растворяют или диспергируют в растворителе или смеси растворителей. Обычно растворители, которые могут быть использованы для растворения или диспергирования сложного полиэфира, включают нижеследующее, но не ограничиваются только этим: вода, органические соединения и их смеси. В определенных вариантах осуществления растворитель может быть существенно свободным, может быть по существу свободным и может быть полностью свободным от воды. Термин «существенно свободный от воды» обозначает то, что растворитель содержит менее чем 1000 частей при расчете на миллион частей (ч./млн.) воды, термин «по существу свободный от воды» обозначает то, что растворитель содержит менее чем 100 ч./млн. воды, а термин «полностью свободный от воды» обозначает то, что растворитель содержит менее чем 20 частей при расчете на миллиард частей (ч./млрд.) воды.
Неограничивающие примеры органических растворителей, которые могут быть использованы для растворения или диспергирования сложного полиэфира, включают гликоли, гликолевые неполные простые эфиры многоатомных спиртов, спирты и кетоны. Другие неограничивающие примеры органических растворителей включают ароматические углеводороды, такие как ксилол и толуол и те продукты, которые доступны в компании Exxon-Mobil Chemical Company под торговым наименованием Solvesso; ацетаты, в том числе ацетаты гликолевых простых эфиров, этилацетат, н-бутилацетат, н-гексилацетат и их смеси; уайт-спириты, лигроины и/или их смеси. Термин «ацетаты» включает ацетаты гликолевых простых эфиров.
В определенных вариантах осуществления количество растворителя, добавляемого для диспергирования или растворения сложного полиэфира, является таким, чтобы сложный полиэфир составлял бы от 30 до 95% (масс.) при расчете на твердое вещество смолы. В определенных вариантах осуществления количество растворителя, добавляемого для диспергирования или растворения разветвленного сложного полиэфира, является таким, чтобы сложный полиэфир составлял бы от 60 до 95% (масс.), таким образом, как 85% (масс.), при расчете на твердое вещество смолы. В результате могут быть получены сложные полиэфиры, характеризующиеся чрезвычайно малой величиной ЛОС.
Как это упоминалось выше, настоящее изобретение также относится к композициям покрытий, которые содержат любые соединения из описанных выше сложных полиэфиров и сшиватель. Сшиватель может быть выбран с точки зрения наличия реакционной способности по отношению к функциональным группе или группам на сложном полиэфире. Необходимо понимать то, что покрытия настоящего изобретения могут отверждаться в результате прохождения реакции между гидроксильными группами и/или другой функциональностью в сложном полиэфире и сшивателем.
Неограничивающие примеры сшивателей включают фенольные смолы, аминовые смолы, эпоксидные смолы, бета-гидрокси(алкил)амидные смолы, алкилированные карбаматные смолы, изоцианаты, поликислоты, ангидриды, металлоорганические кислотнофункциональные материалы, полиамины, полиамиды, аминопласты и их смеси.
Неограничивающие примеры изоцианатов включают многофункциональные изоцианаты. Примеры многофункциональных полиизоцианатов включают алифатические диизоцианаты, такие как гексаметилендиизоцианат и изофорондиизоцианат, и ароматические диизоцианаты, такие как толуолдиизоцианат и 4,4'-дифенилметандиизоцианат. Полиизоцианаты могут быть блокированными или неблокированными. Примеры других подходящих для использования полиизоцианатов включают изоциануратные тримеры, аллофанаты и уретдионы диизоцианатов и поликарбодиимиды, такие как те соединения, которые описываются в патенте США №8,389,113, посредством ссылки включенном в соответствующей части в настоящий документ. Подходящие для использования полиизоцианаты хорошо известны на современном уровне техники и широко доступны коммерчески. Примеры коммерчески доступных изоцианатов включают продукты Desmodur N 3300A, Desmodur Ζ 4470 ВА, Desmodur N 3900 и Desmodur N 3400, которые коммерчески доступны в компании Bayer Corporation.
Неограничивающие примеры аминопластов включают конденсаты аминов и/или амидов с альдегидом. Наиболее часто встречающиеся амины или амиды представляют собой меламин, мочевину или бензогуанамин. Например, подходящий для использования аминопласт представляет собой конденсат меламина с формальдегидом. Однако, могут быть использованы конденсаты и с другими аминами или амидами; например, альдегидные конденсаты гликолурила. Несмотря на то, что использующийся альдегид наиболее часто представляет собой формальдегид, могут быть использованы и другие альдегиды, такие как ацетальдегид, кротоновый альдегид и бензальдегид.
Аминопласт содержит метилольные группы, и, по меньшей мере, часть данных групп для модифицирования отверждаемости может быть подвергнута этерифицированию с образованием простого эфира при использовании спирта. Для данной цели может быть использован любой одноатомный спирт, в том числе метанол, этанол, бутанол и гексанол. Приемлемыми примерами являются подходящие для использования аминопластовые смолы, такие как продукты Cymel 202 или Cymel 303, исполняющие функцию отвердителей, которые доступны в компании Cytec Industries.
В определенных вариантах осуществления для получения покрытий при использовании описанных выше сложных полиэфиров и сшивателей сложные полиэфиры и сшиватели могут быть растворены или диспергированы в растворителе или смеси растворителей. В определенных вариантах осуществления растворитель может быть существенно свободным, может быть по существу свободным и может быть полностью свободным от воды. Термин «существенно свободный от воды» обозначает то, что растворитель содержит менее чем 1000 частей при расчете на миллион частей (ч./млн.) воды, термин «по существу свободный от воды» обозначает то, что растворитель содержит менее чем 100 ч./млн. воды, а термин «полностью свободный от воды» обозначает то, что растворитель содержит менее чем 20 частей при расчете на миллиард частей (ч./млрд.) воды.
Неограничивающие примеры растворителей, которые могут быть использованы для растворения или диспергирования сложных полиэфиров и сшивателей, включают любые варианты из описанных выше растворителей. Например, в определенных вариантах осуществления растворителем является органический растворитель, который может включать нижеследующее, но не ограничиваются только этим: гликоли, гликолевые неполные простые эфиры многоатомных спиртов, спирты и кетоны; ароматические углеводороды, такие как ксилол и толуол и те продукты, которые доступны в компании Exxon-Mobil Chemical Company под торговым наименованием Solvesso; ацетаты, в том числе ацетаты гликолевых простых эфиров, этилацетат, н-бутилацетат, н-гексилацетат и их смеси; уайт-спириты, лигроины и/или их смеси. Термин «ацетаты» включает ацетаты гликолевых простых эфиров.
В определенных вариантах осуществления покрытия настоящего изобретения могут содержать от 1 до 100% (масс.), таким образом, как от 5 до 80% (масс.) или от 10 до 60% (масс.), сложных полиэфиров, описанных в настоящем документе, при расчете на совокупную массу композиции покрытия.
В определенных вариантах осуществления покрытия настоящего изобретения содержат от 0 до 80% (масс.), таким образом, как от 5 до 60% (масс.) или от 8 до 40% (масс.), сшивателя или комбинации сшивателей при расчете на совокупную массу композиции покрытия.
Необходимо понимать то, что сложные полиэфиры настоящего изобретения (и сшиватели в случае использования таковых) могут формировать все количество или часть пленкообразующей смолы покрытия. В определенных вариантах осуществления в покрытии также используют одну или несколько дополнительных пленкообразующих смол. Например, композиции покрытий могут содержать любые композиции из широкого спектра термопластических и/или термореактивных композиций, известных на современном уровне техники.
Термореактивные или отверждаемые композиции покрытий обычно содержат пленкообразующие полимеры или смолы, содержащие функциональные группы, которые являются реакционно-способными по отношению либо к самим себе, либо к сшивающей добавке. Дополнительная пленкообразующая смола может быть выбрана, например, из акриловых полимеров, дополнительных полимерных сложных полиэфиров, которые являются идентичными или отличными в сопоставлении с теми соединениями, которые описывались выше, полимерных полиуретанов, полимерных полиамидов, полимерных простых полиэфиров, полимерных полисилоксанов, полимерных полиэпоксидов, эпоксидных смол, винильных смол, их сополимеров и их смесей. В общем случае данные полимеры могут быть любыми полимерами, относящимися к данным типам и полученными при использовании любого способа, известного для специалистов в соответствующей области техники. Функциональные группы на пленкообразующей смоле могут быть выбраны из любых представителей из широкого спектра реакционно-способных функциональных групп, в том числе, например, карбокислотных групп, аминовых групп, эпоксидных групп, гидроксильных групп, тиольных групп, карбаматных групп, амидных групп, мочевиновых групп, изоцианатных групп (в том числе блокированных изоцианатных групп), меркаптановых групп и их комбинаций. При получении настоящих композиций покрытий также могут быть использованы и надлежащие смеси пленкообразующих смол.
Термореактивные композиции покрытий обычно содержат сшивающую добавку, которая может быть выбрана из любых представителей из сшивателей, описанных выше или известных на современном уровне техники своим вступлением в реакцию с функциональностью, использующейся в покрытии. В определенных вариантах осуществления настоящие покрытия содержат термореактивные пленкообразующие полимер или смолу и сшивающую добавку для них, и сшиватель является либо идентичным, либо отличным в сопоставлении со сшивателем, который используют для сшивания сложных полиэфиров, описанных в настоящем документе. В определенных других вариантах осуществления используют термореактивные пленкообразующие полимер или смолу, содержащие функциональные группы, которые являются реакционно-способными по отношению к самим себе; таким образом, такие термореактивные покрытия являются самосшивающимися.
В определенных вариантах осуществления покрытия настоящего изобретения также содержат катализатор отверждения. Может быть применен любой катализатор отверждения, обычно использующийся для катализирования реакций сшивания между смолами на основе сложных полиэфиров и сшивателями, и каких-либо конкретных ограничений на катализатор не накладывают. Неограничивающие примеры такого катализатора отверждения включают фосфорную кислоту, алкиларилсульфоновую кислоту, додецилбензолсульфоновую кислоту, динонилнафталинсульфоновую кислоту и динонилнафталиндисульфоновую кислоту, комплексы металлоорганических соединений, включающие олово, цинк или висмут, или третичные аминовые основы. Термин «отверждение» относится к образованию связи между сложным полиэфиром и сшивателем, что в результате приводит к получению сшитого покрытия. Отверждение может протекать при воздействии внешнего стимула, включающего нижеследующее, но не ограничивающегося только этим: тепло, ультрафиолетовое облучение, воздействие влаги и воздействие атмосферного кислорода.
В определенных вариантах осуществления покрытия настоящего изобретения могут содержать от 0 до 7% (масс.), таким образом, как от 0,001 до 5% (масс.), катализатора отверждения при расчете на совокупную массу композиции покрытия.
Композиции покрытий настоящего изобретения также могут содержать и другие необязательные материалы, хорошо известные на современном уровне техники составления рецептур покрытий. Например, композиции покрытий настоящего изобретения также могут включать 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 к покрытию в любой подходящей для использования форме, такой как в случае дискретных частиц, дисперсий, растворов и/или хлопьев. В покрытиях настоящего изобретения могут быть использованы одно окрашивающее вещество или смесь двух и более окрашивающих веществ. С другой стороны, «наполнитель» необязательно придает композиции какие-либо окраску и/или непрозрачность и/или другой визуальный эффект.
Примеры окрашивающих веществ включают пигменты (органические или неорганические), красители и краски, такие как те материалы, 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 использования. Окрашивающее вещество может быть органическим или неорганическим и может быть агломерированным или неагломерированным. Окрашивающие вещества могут быть введены в покрытия при использовании связующего для помола, такого как акриловое связующее для помола, использование которого должно быть знакомо для специалистов в соответствующей области техники.
Примеры пигментов и/или композиций пигментов включают нижеследующее, но не ограничиваются только этим: карбазолдиоксазиновый неочищенный пигмент, азо-, моноазо-, диазо-пигменты, пигмент нафтол AS, пигменты солевого типа (краплаки), бензимидазолоновые, 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 взаимозаменяемым образом.
Примеры красителей включают нижеследующее, но не ограничиваются только этим: те материалы, которые содержат растворитель и/или имеют водную основу, такие как фталоцианиновые зеленый или синий, оксид железа, ванадат висмута, антрахинон, перилен и хинакридон.
Примеры красок включают нижеследующее, но не ограничиваются только этим: пигменты, диспергированные в носителях на водной основе или носителях, смешиваемых с водой, такие как продукт AQUA-CHEM 896, коммерчески доступный в компании Degussa, Inc., продукты CHARISMA COLORANTS и MAXITONER INDUSTRIAL COLORANTS, коммерчески доступные в подразделении Accurate Dispersions division компании Eastman Chemical, Inc..
Как это отмечалось выше, окрашивающее вещество может иметь форму дисперсии, включающую нижеследующее, но не ограничивающуюся только этим: дисперсия наночастиц. Дисперсии наночастиц могут включать один или несколько типов высокодиспергированных наночастиц окрашивающих веществ и/или частиц окрашивающих веществ, которые создают желательные видимую окраску и/или непрозрачность и/или визуальный эффект. Дисперсии наночастиц могут включать окрашивающие вещества, такие как пигменты или красители, имеющие размер частиц, меньший, чем 150 нм, такой как меньший, чем 70 нм или меньший, чем 30 нм. Наночастицы могут быть получены в результате перемалывания исходных органических или неорганических пигментов при помощи мелющих тел, имеющих размер частиц, меньший, чем 0,5 мм. Примеры дисперсий наночастиц и способов их получения приведены в патенте США №6,875,800 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 композиции и получающемся в результате покрытии иногда может быть использована дисперсия наночастиц с нанесенным покрытием из смолы. В соответствии с использованием в настоящем документе термин «дисперсия наночастиц с нанесенным покрытием из смолы» относится к непрерывной фазе, в которой диспергированы дискретные «композитные микрочастицы», которые включают наночастицу и покрытие из смолы на наночастице. Примеры дисперсий наночастиц с нанесенным покрытием из смолы и способов их получения описываются, например, в патенте Соединенных Штатов №7,605,194 во фрагменте от столбца 3, строки 56 до столбца 16, строки 25, при этом ее процитированная часть 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 придавать и другие воспринимаемые свойства, такие как непрозрачность или текстура. В одном неограничивающем варианте осуществления 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, приведены в патенте США №6,894,086, 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 возникает интерференция в результате разницы показателей преломления внутри материала, а не вследствие разницы показателей преломления между поверхностью материала и воздухом.
Другие неограничивающие примеры материалов, которые могут быть использованы совместно с композициями покрытий настоящего изобретения, включают пластификаторы, абразиво-стойкие частицы, коррозионно-стойкие частицы, противокоррозионные добавки, наполнители, включающие нижеследующее, но не ограничивающиеся только этим: слюды, тальк, глины и неорганические минералы, антиоксиданты, пространственно-затрудненные аминовые светостабилизаторы, поглотители и стабилизаторы УФ-излучения, поверхностно-активные вещества, регуляторы течения и поверхности, тиксотропные добавки, наполнители, органические совместные растворители, реакционно-способные разбавители, катализаторы, ингибиторы реакции и другие обычные вспомогательные вещества.
В определенных вариантах осуществления необязательные материалы, такие как окрашивающие вещества, могут составлять от 0% (масс.) до 80% (масс.), таким образом, как от 0,01% (масс.) до 60% (масс.), при расчете на совокупную массу композиции покрытия.
Покрытия настоящего изобретения могут быть нанесены на широкий спектр подложек, известных в лакокрасочной промышленности. Например, покрытия настоящего изобретения могут быть нанесены на автомобильные подложки, промышленные подложки, упаковочные подложки, деревянные пол и мебель, одежду, электронные устройства, в том числе корпуса и монтажные платы, стекло и прозрачные пленки для слайдов, спортивное оборудование, в том числе мячи для игры в гольф, и тому подобное. Данные подложки могут быть, например, металлическими или неметаллическими. Металлические подложки включают олово, сталь, белую жесть, сталь, пассивированную хромом, оцинкованную сталь, алюминий, алюминиевую фольгу. Неметаллические подложки включают полимер, пластик, сложный полиэфир, полиолефин, полиамид, целлюлозу, полистирол, полиакриловую смолу, поли(этиленнафталат), полипропилен, полиэтилен, найлон, полимер EVOH, полимолочную кислоту, другие «зеленые» полимерные подложки, поли(этилентерефталат) (ПЭТФ), поликарбонат, поликарбонат акрилобутадиенстирол (ПК/АБС), полиамид, древесину, шпон, древесный композит, древесно-стружечную плиту, древесно-волокнистую плиту средней плотности, цемент, камень, стекло, бумагу, картон, текстили, кожу, как синтетическую, так и натуральную, и тому подобное.
Покрытия настоящего изобретения могут быть нанесены при использовании любого способа, стандартного для современного уровня техники, такого как электростатическая окраска, напыление, электростатическое напыление, окунание, нанесение валиком, нанесение кистью и тому подобное. Покрытия настоящего изобретения могут быть нанесены до получения толщины сухой пленки в диапазоне от 0,05 мила до 20 милов (от 1,3 мкм до 508,0 мкм), такого как от 0,5 мила до 5 милов (от 12,7 мкм до 127,0 мкм) или от 0,8 мила до 3 милов (от 20,3 мкм до 76,2 мкм).
Сложные полиэфиры, описанные выше, могут быть использованы в широком спектре типов покрытий. Например, сложные полиэфиры могут быть использованы совместно с однокомпонентными (1К) или многокомпонентными композициями, такими как двухкомпонентные (2К) и более. В соответствии с использованием в настоящем документе композиция покрытия 1К относится к композиции, где все компоненты покрытия выдерживаются в одном и том же контейнере после изготовления, во время хранения и так далее. В покрытии 1К реакционно-способные компоненты не вступают легко в реакцию в условиях окружающей среды или легкого нагревания, а вместо этого вступают в реакцию только при активировании от внешнего источника энергии. В соответствии с использованием в настоящем документе «условия окружающей среды» относятся к условиям комнатной температуры и влажности или условиям по температуре и влажности, которые обычно встречаются на территории, на которой композицию покрытия наносят на подложку, в то время как «условия легкого нагревания» представляют температуры, которые слегка превышают температуру окружающей среды, но в общем случае являются меньшими, чем температура отверждения для композиции покрытия. Покрытие 1К может быть нанесено на подложку и отверждено при использовании любого обычного способа, такого как в результате нагревания, продувания воздуха и тому подобного. В противоположность этому, многокомпонентная композиция, такая как композиция 2К, относится к покрытию, у которого различные компоненты выдерживаются раздельно вплоть до момента, непосредственно предшествующего нанесению. В многокомпонентной композиции реакционно-способные компоненты легко вступают в реакцию и отверждаются без активирования от внешнего источника энергии.
Композиции покрытий настоящего изобретения могут быть использованы в качестве прозрачного покрытия или пигментированного покрытия. Прозрачное покрытие относится к покрытию, которое является по существу светопропускающим. Поэтому прозрачное покрытие может иметь определенную степень окраски при том условии, что она не делает прозрачное покрытие непрозрачным или не оказывает в какой-либо значительной степени другого воздействия на возможность видеть подстилающую подложку. В противоположность этому, пигментированное покрытие будет придавать подложке, на которую его наносят, определенный тип окраски и/или другого визуального эффекта.
Композиции покрытий настоящего изобретения также могут быть использованы индивидуально или в комбинации в качестве грунтовок, покрытий основы и/или покровных покрытий. Термин «композиция покрытия грунтовки» относится к композициям покрытий, из которых на подложку может быть осаждено подстилающее покрытие в целях получения поверхности для нанесения системы защитного или декоративного покрытия. На такие композиции зачастую наносят покровное покрытие при использовании системы защитного и декоративного покрытия, такой как однослойное покровное покрытие или комбинация из композиции пигментированного покрытия основы и композиции прозрачного покрытия.
Следующие далее примеры представлены для демонстрации общих принципов изобретения. Изобретение не должно рассматриваться как ограниченное конкретными представленными примерами. Все части и процентные уровни содержания в примерах являются массовыми, если только не будет указано другого.
ПРИМЕР 1
Получение и оценка сложного полиэфира
Сложный полиэфир, соответствующий настоящему изобретению, получали в результате добавления 3543,8 грамма триметилолпропана, 1559,3 грамма янтарной кислоты, 2897,3 грамма бензойной кислоты и 8,0 грамма трифенилфосфита в подходящую для использования реакционную емкость, снабженную перемешивающим устройством, температурным датчиком, перегонной установкой для извлечения гликоля (насадочной колонной с безнасадочной колонной сверху и дефлегматором перегонной колонны, присоединенным к конденсатору с водяным охлаждением) и барботером азота. Содержимое реактора постепенно нагревали до 215°С при непрерывном удалении водного дистиллята, начиная при приблизительно 150°С. Температуру реакционной смеси выдерживали при 215°С вплоть до сбора приблизительно 862,4 грамма воды и достижения кислотного числа реакционной смеси 1,5 мг КОН/г. Содержимое реактора перед выливанием охлаждали до 100°С. Конечный раствор смолы характеризовался измеренным процентным уровнем содержания твердого вещества (110°С/1 час), составляющим приблизительно 98,1%, кислотным числом 1,42 мг КОН/г и гидроксильным числом 227,2 мг КОН/г. Температура стеклования (Tg) сложного полиэфира составляла - 14°С согласно определению при использовании дифференциальной сканирующей калориметрии (TAI Discovery DSC). Использовали гельпроникающую хроматографию совместно с тетрагидрофурановым растворителем и полистирольными стандартами и в результате определили среднемассовую молекулярную массу составляющей 1006 г/моль. Полидисперсность сложного полиэфира составляла 1,9. Измерения показателя преломления проводили при использовании рефрактометра Bausch % Lomb Model 33-46-10 Refractometer в соответствии с документом ASTM D1218-87. Показатель преломления сложного полиэфира составлял 1,5282. Динамическую вязкость сложного полиэфира измеряли при 40°С и 110°С при использовании вискозиметра Physica MCR 301 rheometer с параллельной плитой в 25 мм и зазором в 0,1 мм в зависимости от увеличивающейся скорости сдвига (от 0,1 до 10 сек-1). Результаты по вязкости продемонстрированы в таблице 1.
Исходя из продемонстрированных выше данных среднюю динамическую вязкость сложного полиэфира при 40°С определили составляющей 65433,3 сантипупаза, а среднюю динамическую вязкость сложного полиэфира при 110°С определили составляющей 13933,3 сантипуаза.
Плотность сложного полиэфира при 40°С составляла 1,183 г/мл согласно использованию американского стандартного пикнометра для определения массы при расчете на один галлон (3,785 л), поставляемого от компании Gardco. Исходя из плотности и средней динамической вязкости сложного полиэфира кинематическую вязкость сложного полиэфира при 40°С определили составляющей 55311,3 сантистокса.
ПРИМЕР 2
Получение сложного полиэфира
Сложный полиэфир, соответствующий настоящему изобретению, получали в результате добавления в атмосфере азота 1550,5 грамма триметилолпропана, 682,5 грамма янтарной кислоты, 1267,8 грамма бензойной кислоты, 164,8 грамма продукта Solvesso 100 (лигроинового (нефтяного) растворителя, коммерчески доступного в компании Exxon-Mobil), 1,75 грамма оксида дибутилолова и 3,5 грамма трифенилфосфита в подходящую для использования реакционную емкость, снабженную перемешивающим устройством, температурным датчиком и ловушкой Дина-Старка с конденсатором. Содержимое реактора постепенно нагревали до 230°С при непрерывном удалении водного дистиллята, начиная при приблизительно 150°С. Температуру реакционной смеси выдерживали при 230°С вплоть до сбора приблизительно 402 грамма воды и достижения кислотного числа реакционной смеси 1,3 мг КОН/г. Содержимое реактора охлаждали до 120°С перед разбавлением до 85%-ного теоретического уровня содержания твердого вещества при использовании 109,8 грамма продукта Solvesso 100 (лигроинового (нефтяного) растворителя, коммерчески доступного в компании Exxon-Mobil) и 274,7 грамма н-бутилацетата. Конечный раствор смолы характеризовался измеренным процентным уровнем содержания твердого вещества (110°С/1 час), составляющим приблизительно 84,5%, вязкостью по Гарднеру-Хольдту Z1-Z2, кислотным числом 0,6 мг КОН/г и гидроксильным числом 190,2 мг КОН/г. Использовали гельпроникающую хроматографию совместно с тетрагидрофурановым растворителем и полистирольными стандартами и в результате определили среднемассовую молекулярную массу составляющей 1000 г/моль.
ПРИМЕР 3
Получение сложного полиэфира
Сложный полиэфир, соответствующий настоящему изобретению, получали в результате добавления 808,5 грамма триметилолпропана, 440,3 грамма адипиновой кислоты, 551,3 грамма бензойной кислоты, 0,9 грамма оксида дибутиолова и 1,8 грамма трифенилфосфита в подходящую для использования реакционную емкость, снабженную перемешивающим устройством, температурным датчиком, перегонной установкой для извлечения гликоля (насадочной колонной с безнасадочной колонной сверху и дефлегматором перегонной колонны, присоединенным к конденсатору с водяным охлаждением) и барботером азота. Содержимое реактора постепенно нагревали до 215°С при непрерывном удалении водного дистиллята, начиная при приблизительно 165°С. Температуру реакционной смеси выдерживали при 215°С вплоть до сбора приблизительно 172 граммов воды и достижения кислотного числа реакционной смеси 2,0 мг КОН/г образца. Содержимое реактора охлаждали до 122°С перед разбавлением до 85%-ного теоретического уровня содержания твердого вещества при использовании 199,4 грамма продукта Solvesso 100 (лигроинового (нефтяного) растворителя, коммерчески доступного в компании Exxon-Mobil) и 85,5 грамма н-бутилацетата. Конечный раствор смолы характеризовался измеренным процентным уровнем содержания твердого вещества (110°С/1 час), составляющим приблизительно 82,84%, вязкостью по Гарднеру-Хольдту X-, кислотным числом 1,60 мг КОН/г и гидроксильным числом 222,0 мг КОН/г. Использовали гельпроникающую хроматографию совместно с тетрагидрофурановым растворителем и полистирольными стандартами и в результате определили среднемассовую молекулярную массу составляющей 1225 г/моль.
ПРИМЕР 4
Получение желтого пигментированного однослойного покрытия 2К
Желтое пигментированное однослойное покрытие, соответствующее настоящему изобретению, получали из следующей далее смеси ингредиентов, перечисленных в таблице 2.
В контейнер надлежащего размера добавляли сложный полиэфир из примера 1 совместно с н-бутилацетатом, этил-3-этоксипропионатом, продуктами Eastman С-11 Ketone, Solvesso 100 Fluid, Mapico 1050A, Tiona 595 и Disperbyk-110. При воздействии большого усилия сдвига диспергировали пигменты Mapico 1050А и Tiona 595 вплоть до получения размера частиц, меньшего, чем 10 мкм согласно определению при использовании «прибора для определения степени перетира» по Хегману в соответствии с документом ASTM D1210. К концентрату размолотого пигмента добавляли остальные растворители (метилацетат и продукт Oxsol 100) и все другие ингредиенты за исключением изоцианатного сшивателя (Desmodur N 3300А) и проводили перемешивание в условиях воздействия малого сдвига вплоть до достижения хорошего включения ингредиентов и получения гомогенной смеси согласно наблюдениям. После этого к пигментированной части покрытия добавляли изоцианатный сшиватель (Desmodur N 3300А). Перемешанное покрытие в условиях температуры и влажности окружающей среды наносили при использовании распылительного пистолета, соответствующего требованиям компании Graco AirPro, поверх полиуретановой грунтовки 2К, содержащей растворитель, на подложке из холоднокатаной стали, подвергнутой обработке фосфатом железа (с прополаскиванием деионизированной водой), а после этого отверждали в результате горячего высушивания в печи при 180°F (82,2°С) в течение 30 минут. Получающуюся в результате комбинацию грунтовки и покровного покрытия подвергали испытаниям в отношении различных физических и эксплуатационных свойств. Физические и эксплуатационные свойства отвержденного покрытия продемонстрированы ниже в таблице 3.
Как это продемонстрировано выше в таблице 3, отвержденные покрытия продемонстрировали высокое значение блеска, большое количество нелетучего вещества, очень малое количество летучих органических соединений (ЛОС) и твердость пленки в диапазоне от хорошей до превосходной. Отвержденные покрытия также продемонстрировали превосходные химическую стойкость, атмосферостойкость и адгезию к грунтовке, а также сильную стойкость к растрескиванию вследствие ударного воздействия при одновременном наличии хорошей гибкости.
ПРИМЕР 5
Получение прозрачного покрытия 2К Прозрачное покрытие 2К, соответствующее настоящему изобретению, получали из следующей далее смеси ингредиентов, перечисленных в таблице 4.
В контейнер надлежащего размера добавляли сложный полиэфир из примера 1 совместно со всеми ингредиентами за исключением изоцианатного сшивателя (Desmodur N 3300А) и проводили перемешивание в условиях воздействия малого сдвига вплоть до достижения хорошего включения ингредиентов и получения гомогенной смеси согласно наблюдениям. После этого добавляли изоцианатный сшиватель (Desmodur Ν 3300А). Перемешанное покрытие в условиях температуры и влажности окружающей среды наносили при использовании распылительного пистолета, соответствующего требованиям компании Graco AirPro, поверх неотвержденного полиуретанового покрытия основы 2К, содержащего растворитель, на подложке из холоднокатаной стали, подвергнутой обработке фосфатом железа (с прополаскиванием деионизированной водой), Bondrite В-100, а после этого отверждали в результате горячего высушивания в печи при 180°F (82,2°С) в течение 30 минут. Перемешанное покрытие также наносили при использовании планки для нанесения мазков (в соответствии с документом ASTM С 4147) на подвергнутую предварительному горячему высушиванию пленку из полимера ПВФ Tediar, поставляемую от компании DuPont, для последующего проведения испытания на растяжение. Защитное прозрачное покрытие и систему прозрачное покрытие/пигментированное полиуретановое покрытие основы 2К подвергали испытаниям в отношении различных характеристик внешнего вида, которые продемонстрированы ниже в таблице 5.
Как это проиллюстрировано в продемонстрированных выше результатах испытаний, отвержденные покрытия содержали большое количество нелетучего вещества и очень малое количество летучих органических соединений (ЛОС). Покрытия также обнаруживали исключительные характеристики блеска и внешнего вида.
ПРИМЕР 6
Получение грунтовки 2К
Грунтовку, соответствующую настоящему изобретению, получали из следующей далее смеси ингредиентов, перечисленных в таблице 6.
В контейнер надлежащего размера добавляли сложный полиэфир из примера 1 совместно со всеми ингредиентами за исключением метилацетата, дилаурината дибутилолова (катализатора) и изоцианатного сшивателя (Desmodur Ν 3300А). При воздействии большого усилия сдвига диспергировали пигменты вплоть до получения размера частиц, меньшего, чем 10 мкм согласно определению при использовании «прибора для определения степени перетира» по Хегману в соответствии с документом ASTM D1210. К данному концентрату размолотого пигмента добавляли метилацетат и дилауринат дибутилолова (катализатор) и проводили перемешивание в условиях воздействия малого сдвига вплоть до достижения хорошего включения ингредиентов и получения гомогенной смеси согласно наблюдениям. После этого к пигментированной части покрытия добавляли изоцианатный сшиватель (Desmodur N 3300А). Перемешанное покрытие в условиях температуры и влажности окружающей среды наносили при использовании распылительного пистолета, соответствующего требованиям компании Graco AirPro, поверх подложки из холоднокатаной стали, подвергнутой обработке фосфатом железа (с прополаскиванием деионизированной водой), Bondrite В-1000 и отверждали в результате горячего высушивания в печи при 180°F (82,2°С) в течение 30 минут. Получающееся в результате грунтовочное покрытие подвергали испытаниям в отношении различных физических и эксплуатационных свойств, которые продемонстрированы ниже в таблице 7.
Как это проиллюстрировано в продемонстрированных выше результатах испытаний, отвержденные покрытия содержали большое количество нелетучего вещества и очень малое количество летучих органических соединений (ЛОС). Покрытия также обнаруживали хорошие коррозионную стойкость и гибкость.
ПРИМЕР 7
Получение аминопластового прозрачного покрытия 1К
Прозрачное покрытие 1К, соответствующее настоящему изобретению, получали из следующей далее смеси ингредиентов, перечисленных в таблице 8.
В контейнер надлежащего размера добавляли сложный полиэфир из примера 3 совместно со всеми ингредиентами и проводили перемешивание в условиях воздействия малого сдвига вплоть до достижения хорошего включения всех ингредиентов и получения гомогенной смеси согласно наблюдениям. Перемешанное покрытие в условиях температуры и влажности окружающей среды наносили при использовании обычного распылительного пистолета Binks Model 62 поверх подложки из стали с предварительно отвержденным гальванопокрытием и отверждали в результате горячего высушивания в печи при 285°F (140,6°С) в течение 30 минут. Получающиеся в результате покрытия подвергали испытаниям в отношении различных физических и эксплуатационных свойств, которые продемонстрированы ниже в таблице 9.
Как это проиллюстрировано в продемонстрированных выше результатах испытаний, отвержденное покрытие содержало большое количество нелетучего вещества при одновременной демонстрации превосходной атмосферостойкости и хороших кислотостойкости, твердости, стойкости к царапанию и стойкости к сколам.
В то время, как выше для целей иллюстрирования были описаны конкретные варианты осуществления данного изобретения, для специалистов в соответствующей области техники должно быть очевидным то, что без отклонения от изобретения, определенного в прилагаемой формуле изобретения, могут быть сделаны многочисленные вариации деталей настоящего изобретения.
Настоящее изобретение относится к сложным полиэфирам и изготовленным из них покрытиям. Описан сложный полиэфир, полученный из смеси реагентов, включающей: a) ароматическую монокислоту, где ароматическая монокислота составляет от 25 до 60 мас.% при расчете на совокупную массу реагентов; b) поликислоту, где поликислота включает менее чем 90 мол.% изофталевой кислоты; и c) полиол, содержащий по меньшей мере 3 гидроксильные группы, при этом смесь реагентов содержит менее 1000 частей при расчете на миллион частей (ч./млн.) неароматической монокислоты, и упомянутый сложный полиэфир характеризуется динамической вязкостью, большей чем 15000 сантипуазов при 40°С согласно измерению при использовании вискозиметра Physica MCR 301 rheometer с параллельной плитой в 25 мм и зазором в 0,1 мм в зависимости от увеличивающейся скорости сдвига (от 0,1 до 10 сек-1), и кислотным числом, меньшим чем 15 мг KОН/г. Также описана композиция покрытия, содержащая: a) сложный полиэфир, полученный из смеси реагентов, включающей: 1) ароматическую монокислоту, где ароматическая монокислота составляет от 25 до 60 мас.% при расчете на совокупную массу реагентов; 2) поликислоту, где поликислота включает менее чем 90 мол.% изофталевой кислоты; и 3) полиол, содержащий по меньшей мере 3 гидроксильные группы, где смесь реагентов содержит менее 1000 ч./млн. неароматической монокислоты, и упомянутый сложный полиэфир характеризуется динамической вязкостью, большей чем 15000 сантипуазов при 40°С согласно измерению при использовании вискозиметра Physica MCR 301 rheometer с параллельной плитой в 25 мм и зазором в 0,1 мм в зависимости от увеличивающейся скорости сдвига (от 0,1 до 10 сек-1), и кислотным числом, меньшим чем 15 мг КОН/г; и b) сшиватель. Описана подложка, по меньшей мере, на часть поверхности которой нанесено покрытие из указанной выше композиции. Технический результат – получение покрытий, характеризующихся хорошей химической стойкостью, стойкостью к царапанию и/ил атмосферостойкостью, а также высоким уровнем содержания твердого вещества и малым количеством летучих органических соединений. 5 н. и 14 з.п. ф-лы, 9 табл., 7 пр.
1. Сложный полиэфир, полученный из смеси реагентов, включающей:
a) ароматическую монокислоту, где ароматическая монокислота составляет от 25 до 60 масс.% при расчете на совокупную массу реагентов;
b) поликислоту, где поликислота включает менее чем 90 мол.% изофталевой кислоты; и
c) полиол, содержащий, по меньшей мере, 3 гидроксильные группы,
при этом смесь реагентов содержит менее 1000 частей при расчете на миллион частей (ч./млн.) неароматической монокислоты, и упомянутый сложный полиэфир характеризуется динамической вязкостью, большей чем 15000 сантипуазов при 40°С согласно измерению при использовании вискозиметра Physica MCR 301 rheometer с параллельной плитой в 25 мм и зазором в 0,1 мм в зависимости от увеличивающейся скорости сдвига (от 0,1 до 10 сек-1), и кислотным числом, меньшим чем 15 мг KОН/г.
2. Сложный полиэфир по п. 1, где полиол составляет от 25 до 60 мас.% при расчете на совокупную массу реагентов.
3. Сложный полиэфир по п. 1, где ароматическая монокислота включает бензойную кислоту, салициловую кислоту, 4-гидроксилбензойную кислоту или их смеси.
4. Сложный полиэфир по п. 1, где поликислота включает янтарную кислоту, адипиновую кислоту, гексагидрофталевый ангидрид (ГГФА), циклогександикарбоновую кислоту (ЦГДК) или их смеси.
5. Сложный полиэфир по п. 1, где полиол включает триметилолпропан, глицерин, пентаэритрит или их смеси.
6. Сложный полиэфир по п. 1, где поликислота составляет от 10 до 30 мас.% при расчете на совокупную массу реагентов.
7. Сложный полиэфир по п. 1, где смесь реагентов дополнительно включает второй полиол, содержащий 2 гидроксильные группы.
8. Сложный полиэфир по п. 1, где смесь реагентов содержит менее 20 частей при расчете на миллиард частей (ч./млрд.) неароматической монокислоты.
9. Сложный полиэфир по п. 1, где сложный полиэфир характеризуется гидроксильным числом в диапазоне от 140 до 340 мг KОН/г.
10. Сложный полиэфир по п. 1, где сложный полиэфир имеет среднемассовую молекулярную массу, меньшую или равную 2500 г/моль.
11. Сложный полиэфир по п. 1, где сложный полиэфир имеет температуру стеклования, меньшую чем 0°С.
12. Сложный полиэфир по п. 1, где поликислота содержит 10 или менее атомов углерода.
13. Сложный полиэфир, полученный из смеси реагентов, включающей:
a) ароматическую монокислоту, где ароматическая монокислота составляет от 25 до 60 мас.% при расчете на совокупную массу реагентов;
b) алифатическую поликислоту; и
c) полиол, содержащий, по меньшей мере, 3 гидроксильные группы,
где смесь реагентов содержит менее 1000 ч./млн. неароматической монокислоты, и упомянутый сложный полиэфир характеризуется динамической вязкостью, большей, чем 15000 сантипуазов при 40°С согласно измерению при использовании вискозиметра Physica MCR 301 rheometer с параллельной плитой в 25 мм и зазором в 0,1 мм в зависимости от увеличивающейся скорости сдвига (от 0,1 до 10 сек-1), и кислотным числом, меньшим чем 15 мг KОН/г.
14. Композиция покрытия, содержащая:
a) сложный полиэфир, полученный из смеси реагентов, включающей:
1) ароматическую монокислоту, где ароматическая монокислота составляет от 25 до 60 мас.% при расчете на совокупную массу реагентов;
2) поликислоту, где поликислота включает менее чем 90 мол.% изофталевой кислоты; и
3) полиол, содержащий по меньшей мере 3 гидроксильные группы,
где смесь реагентов содержит менее 1000 ч./млн. неароматической монокислоты, и упомянутый сложный полиэфир характеризуется динамической вязкостью, большей, чем 15000 сантипуазов при 40°С согласно измерению при использовании вискозиметра Physica MCR 301 rheometer с параллельной плитой в 25 мм и зазором в 0,1 мм в зависимости от увеличивающейся скорости сдвига (от 0,1 до 10 сек-1), и кислотным числом, меньшим, чем 15 мг KОН/г; и
b) сшиватель.
15. Композиция покрытия по п. 14, где смесь реагентов содержит менее 20 ч./млрд. неароматической монокислоты.
16. Композиция покрытия по п. 14, содержащая растворитель, в котором содержание воды составляет менее 1000 ч./млн.
17. Композиция покрытия по п. 14, содержащая растворитель, в котором содержание воды составляет менее 20 ч./млрд.
18. Подложка, по меньшей мере, на часть поверхности которой нанесено покрытие из композиции по п. 14.
19. Композиция покрытия, содержащая:
a) сложный полиэфир, полученный из смеси реагентов, включающей:
1) ароматическую монокислоту, где ароматическая монокислота составляет от 25 до 60 мас.% при расчете на совокупную массу реагентов;
2) алифатическую поликислоту; и
3) полиол, содержащий по меньшей мере 3 гидроксильные группы,
где смесь реагентов содержит менее 1000 ч./млн. неароматической монокислоты, и упомянутый сложный полиэфир характеризуется динамической вязкостью, большей, чем 15000 сантипуазов при 40°С согласно измерению при использовании вискозиметра Physica MCR 301 rheometer с параллельной плитой в 25 мм и зазором в 0,1 мм в зависимости от увеличивающейся скорости сдвига (от 0,1 до 10 сек-1), и кислотным числом, меньшим чем 15 мг KОН/г; и
b) сшиватель.
| Многоступенчатая активно-реактивная турбина | 1924 |
|
SU2013A1 |
| US 3883454 A, 13.05.1975 | |||
| US 5468802 A, 21.11.1995 | |||
| КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПОКРЫТИЙ | 2002 |
|
RU2283853C2 |
