Пластификаторы на основе сложных полиэфиров с концевыми блокирующими группами бензойной кислоты Российский патент 2018 года по МПК C08L101/02 C08K5/10 C08K5/103 C08J5/18 C09D5/00 C07C67/08 C07C69/78 

Область техники, к которой относится изобретение

[0001] Настоящее изобретение относится к новым пластификаторным смесям для применения в различных полимерных дисперсиях, в том числе, без ограничения, уплотняющих составах, герметиках, адгезивах и виниловых композициях. В частности, настоящее изобретение относится к пластификаторам на основе сложных полиэфиров, которые содержат чередующиеся структурные единицы гликолей и двухосновных кислот, и которые блокированы концевыми бензоатными и/или ацетатными сложными эфирами. Настоящее изобретение также относится к композициям, содержащим новые пластификаторные смеси.

Предпосылки создания изобретения

[0002] Полиэфирные пластификаторы, в большинстве случаев относятся к категории пластификаторов специального назначения и охватывают широкий спектр химических составов. Полимерные пластификаторы на основе сложных полиэфиров получают из многоатомных спиртов (диолов), этерифицированных двухосновными кислотами, обычно адипиновой кислотой, в присутствии одноосновных кислот или спиртов. Эти полимерные сложные полиэфиры содержат регулярно чередующиеся (повторяющиеся) структурные единицы двухосновных кислот и гликолей (или диолов), по сравнению с мономерными пластификаторами, которые не содержат повторяющихся структурных единиц.

[0003] Пластификаторы на основе сложных полиэфиров известны в этой области техники для использования в ряде применений, таких как адгезивы, уплотняющие составы, герметики и поливинилхлоридные (ПВХ) пластизоли. Как и другие пластификаторы, пластификаторы на основе сложных полиэфиров обеспечивают получение компаундированных полимерных композиций с улучшенными свойствами, такими как низкая летучесть, стойкость к экстракции, превосходная гибкость, износостойкость, стойкость к ультрафиолетовому излучению и теплостойкость, наряду с прочими, в зависимости от структуры и молекулярной массы конкретного используемого сложного полиэфира. Полимерные пластификаторы на основе сложных полиэфиров, в частности, обеспечивают низкую летучесть, стойкость к экстракции углеводородными жидкостями, а также, в зависимости от конкретного пластификатора, - стойкость к царапанию. В качестве одного примера, пластификаторы на основе сложных полиэфиров, применяемые для поливинилхлорида (ПВХ), обладают стойкостью к экстракции более высокой, чем стойкость к экстракции, достигаемая с большинством мономерных пластификаторов, и они также демонстрируют превосходное свойство отсутствия выпотевания в виниловых пластиках.

[0004] Пластификаторы на основе сложных полиэфиров могут быть использованы в смесях для улучшения эксплуатационных качеств общепринятых мономерных пластификаторов или в качестве замены для них. Они также могут, но не обязательно, быть смешаны с различными другими известными пластификаторами для улучшения или усиления свойств полимерных композиций, в том числе, но не ограничиваясь ими, для улучшения сольватационных характеристик, совместимости и технологичности при применении в пластизолях. Известные пластификаторы, пригодные для использования с пластификаторами на основе сложных полиэфиров, охватывают пластификаторы общего назначения, пластификаторы специального назначения и/или вторичные пластификаторы, к примерам которых относятся, без ограничения, фталатные сложные эфиры, дибензоатные сложные эфиры, фосфатные сложные эфиры, различные соединения адипатов, азелатов, олеатов, сукцинатов и себацинатов, терефталатные сложные эфиры, такие как диоктилтерефталат (DOTP), 1,2-циклогександикарбоксилатные сложные эфиры (такие как Hexamoll^® DINCH^®), эпоксидные пластификаторы, сложные эфиры жирных кислот, производные гликолей, сульфаниламиды, а также углеводороды и производные углеводородов, которые часто используются в качестве вторичных пластификаторов. Монобензоаты, такие как изононилбензоат, изодецилбензоат, 2-этилгексилбензоат, и 2,2,4-триметил-1,3-пентандиолдиизобутират, наряду с другими пластификаторами, также могут быть смешаны с пластификаторами на основе сложных полиэфиров.

[0005] Было обнаружено, что некоторые пластификаторы на основе сложных полиэфиров, в частности, олигомерные дибензоаты более низкой молекулярной массы, являются эффективной альтернативой для традиционных фталатных пластификаторов, используемых в адгезивах, уплотняющих составах и герметиках. Они также являются полезными заменителями по отдельности или в сочетании с другими пластификаторами при применении в пластизолях, в том числе, без ограничения, в ПВХ. Эти олигомерные дибензоаты содержат некоторые пластификаторы на основе сложных полиэфиров, блокированных на концах сложными эфирами бензойной кислоты.

[0006] В процессе получения олигомерные дибензоаты по настоящему изобретению могут иметь часть молекул, которые не полностью вступили в реакцию, т.е. не преобразовались в молекулы, имеющие два концевых блокирующих кислотных остатка бензойной кислоты. В результате образуются молекулы с более короткой цепью с концевой гидроксильной группой (-ОН), которые более растворимы в воде, чем молекулы, имеющие два концевых блокирующих сложных эфира бензойной кислоты. Эти композиции с концевой гидроксильной группой могут при некоторых условиях быть химически активными. В зависимости от применения, их использование может быть ограничено из-за несовместимости с полимером. Снижение концентрации молекул с концевыми гидроксильными группами улучшит совместимость за счет уменьшения процентного содержания молекул, экстрагируемых водой.

[0007] Добавлением уксусного ангидрида в процессе получения олигомерных дибензоатов по настоящему изобретению не вступившие в реакцию гидроксильные группы могут быть устранены или их количество может быть существенно сокращено. Любой избыток уксусного ангидрида удаляется в конце процесса. Использование уксусного ангидрида также может привести к образованию сложного полиэфира, содержащего разнородные бензоатную/ацетатную сложноэфирные концевые блокирующие группы. Было обнаружено, что этот сложный полиэфир, блокированный разнородными бензоатной/ацетатной концевыми группами, также является приемлемой альтернативой для более традиционных пластификаторов в некоторых применениях, часто с улучшенными результатами даже по сравнению с олигомерными пластификаторами на основе сложных полиэфиров по настоящему изобретению, не модифицированными уксусным ангидридом.

[0008] Основу олигомерных пластификаторов на основе сложных полиэфиров по настоящему изобретению предпочтительно составляют сложные полиэфиры пропиленгликольадипат и пропиленгликольсукпинат, блокированные на двух концах (заканчивающиеся на обоих концах) сложными эфирами бензойной кислоты, т.е. пропиленгликоль/адипат/бензоат и пропиленгликоль/сукцинат/бензоат. Концевые блокирующие бензоатные группы изменяют полярность сложных полиэфиров, что делает их очень универсальными пластификаторами для использования с большим количеством полимеров. Альтернативно к олигомерным пластификаторам на основе сложных полиэфиров по настоящему изобретению предпочтительно относятся пластификаторы, содержащие разнородные бензоатную/ацетатную концевые блокирующие группы.

[0009] Пластификаторы на основе сложных полиэфиров по настоящему изобретению могут также содержать другие гликоли (диолы) и двухосновные кислоты. Диолы (гликоли), используемые в соответствующих настоящему изобретению композициях, охватывают, без ограничения, 1,3-бутандиол, 1,4-бутандиол, 1,3-пропандиол и их смеси. К пригодным двухосновным кислотам относятся, без ограничения, азелаиновая, глутаровая, себациновая, фталевая и терефталевая кислоты. Полиэфиры, полученные из этих других диолов и двухосновных кислот, также охватываются объемом настоящего изобретения.

[0010] Применения соответствующих настоящему изобретению пластификаторов на основе сложных полиэфиров могут зависеть от молекулярной массы. Например, пропиленгликольадипат более высокой молекулярной массы, блокированный на концах сложными эфирами бензойной кислоты, хорошо работает в качестве замены фталатов, удовлетворяющих требованиям стандартов этой отрасли, при применении в полисульфидных или других герметиках и уплотняющих составах, а также при применении в виниловых композициях. Пропиленгликольсукцинат более низкой молекулярной массы, блокированный на концах сложными эфирами бензойной кислоты, также хорошо работает при применении в виниловых композициях. Известно, что ни один из этих олигомерных дибензоатов ранее в этих применениях не использовался. Неожиданно эти олигомерные дибензоаты функционируют так же или даже лучше, чем традиционные высокомолекулярные фталатные пластификаторы.

[0011] Кроме того, было обнаружено, что соответствующие настоящему изобретению сложные полиэфиры, содержащие разнородные бензоатную и ацетатную сложноэфирные концевые блокирующие группы, менее склонны к водной экстракции и химической активности в некоторых полезных применениях. Следствием этого в применениях с ПВХ, где предполагается разрушение под влиянием атмосферных воздействий будут лучшие эксплуатационные свойства, сохраняющиеся более продолжительный период времени. Благодаря затрудненной экстракции, они будут лучше работать в качестве пластификатора, поскольку будут продолжать пластифицировать полимер.

[0012] Соответствующие настоящему изобретению пластификаторы на основе сложных полиэфиров могут быть получены из природных источников, что делает их весьма желательными с экологической точки зрения.

[0013] Целью настоящего изобретения является создание новых пластификаторов, содержащих сложные полиэфиры, блокированные на концах двумя бензоатными сложными эфирами или разнородными бензоатным/ацетатным сложными эфирами, причем эти пластификаторы пригодны для разнообразных применений, в которых пластификаторы традиционно используются.

[0014] Еще одной целью настоящего изобретения является создание новых пластификаторов на основе сложных полиэфиров, которые могут быть использованы в качестве альтернативы традиционным фталатным или другим традиционным пластификаторам в адгезивах, уплотняющих составах, герметиках, пластизолях, виниловых композициях и других полимерных дисперсиях.

[0015] Еще одной целью настоящего изобретения является создание адгезива, уплотняющего состава, герметика, виниловых и других полимерных композиций, в которых используются новые пластификаторы на основе сложных полиэфиров по настоящему изобретению.

[0016] Еще одной целью настоящего изобретения является создание новых пластификаторов на основе сложных полиэфиров, которые могут быть смешаны с традиционными пластификаторами для улучшения свойств как пластификатора, так и полимерных композиций, в которых используются эти смеси.

[0017] Еще одной целью настоящего изобретения является создание новых пластификаторов на основе сложных полиэфиров, которые имеют сопоставимую или улучшенную совместимость, технологичность, стойкость к экстракции, твердость, прочность, сохранение поверхностной энергии, летучесть и характеристики выпотевания по сравнению с традиционными пластификаторами, используемыми в полимерных композициях.

[0018] Другие цели настоящего изобретения будут понятны для специалиста в этой области техники.

Сущность изобретения

[0019] Настоящее изобретение относится к применению олигомерных дибензоатных или олигомерных бензоатных/ацетатных полиэфиров в качестве пластификаторов в адгезивах, уплотняющих составах, герметиках и виниловых, наряду с прочими, полимерных композициях. Настоящее изобретение также относится к адгезивам, уплотняющим составам, герметикам, покрывным материалам и виниловым композициям, среди прочих, содержащим соответствующие настоящему изобретению олигомерные полиэфиры в качестве пластифицирующего компонента. Олигомерные пластификаторы на основе сложных полиэфиров по настоящему изобретению пригодны в качестве альтернативных пластификаторов самостоятельно или в смеси с другими пластификаторами для применений, в которых пластификаторы традиционно используются.

[0020] Соответствующие настоящему изобретению пластификаторы на основе сложных полиэфиров имеют или две концевые блокирующие группы бензоатных сложных эфиров, или разнородные бензоатную/ацетатную сложноэфирные концевые блокирующие группы. Особо предпочтительный вариант осуществления представляет собой сложный полиэфир, содержащий регулярно чередующиеся структурные единицы гликоля (диола) и двухосновной кислоты, причем этот сложный полиэфир блокирован на обоих концах бензойной кислотой.

[0021] В другом варианте осуществления настоящего изобретения соответствующий настоящему изобретению пластификатор представляет собой сложный полиэфир, содержащий регулярно чередующиеся структурные единицы гликоля (диола) и двухосновной кислоты, причем этот сложный полиэфир блокирован на концах разнородными бензоатным и ацетатным сложными эфирами.

[0022] В конкретном варианте осуществления настоящее изобретение представляет собой пластификаторную композицию, содержащую сложный полиэфир пропиленгликоля (адипат или сукцинат), блокированный на обоих концах бензоатными сложными эфирами, который имеет небольшое количество или не имеет свободных гидроксильных групп.

[0023] В другом конкретном варианте осуществления настоящее изобретение представляет собой пластификаторную композицию, содержащую сложный полиэфир пропиленгликоля (адипат или сукцинат), содержащий разнородные бензоатную и ацетатную концевые блокирующие группы.

[0024] В еще одном варианте осуществления настоящее изобретение представляет собой адгезивную композицию, уплотняющую композицию, герметик, пластизольную композицию или виниловую композицию, содержащие соответствующие настоящему изобретению пластификаторные композиции на основе сложных полиэфиров, блокированных концевыми группами.

[0025] Настоящее изобретение также относится к способу получения соответствующих настоящему изобретению композиций на основе сложных полиэфиров, блокированных концевыми группами, в котором применяют ацетат цинка в качестве катализатора и измененные условия обработки, что является усовершенствованием по сравнению с известными способами получения сложного полиэфира.

[0026] Соответствующий настоящему изобретению способ получения соответствующих настоящему изобретению композиций на основе сложных полиэфиров, блокированных концевыми группами, включает добавление уксусного ангидрида in situ для сокращения количества или устранения нежелательных гидроксильных групп в процессе получения олигомерных дибензоатных сложных полиэфиров по настоящему изобретению.

[0027] В еще одном варианте осуществления настоящее изобретение относится к пластификаторным смесям, содержащим пластификаторы на основе сложных полиэфиров, соответствующие настоящему изобретению.

[0028] В другом варианте осуществления настоящее изобретение относится к пластификаторам на основе сложных полиэфиров, которые имеют сопоставимую или улучшенную совместимость, технологичность, стойкость к экстракции, предел прочности при растяжении, летучесть, выпотевание, поверхностную энергию и сохранение поверхностной энергии, наряду с другими свойствами, по сравнению с результатами, полученными с традиционными пластификаторами, используемыми в полимерных композициях.

Описание фигур

[0029] На Фиг. 1 показана вязкость при постоянном усилии сдвига для двух соответствующих настоящему изобретению пластификаторов на основе сложных полиэфиров по сравнению с фталатным контролем - составляющей В-полисульфидного герметика.

[0030] На Фиг. 2 показаны результаты определения твердости по Шору А с течением времени, полученные для полисульфидных герметиков, содержащих два соответствующих настоящему изобретению пластификатора на основе сложных полиэфиров по сравнению с фталатным контролем.

[0031] На Фиг. 3 показаны результаты определения через сутки предела прочности при растяжении (фунты на квадратный дюйм), 100% модуля (фунты на квадратный дюйм), а также результаты определения относительного удлинения (%), полученные для образцов полисульфидного герметика, содержащего фталатный контроль, смеси фталат/сложный полиэфир, и двух образцов дибензоатной трехкомпонентной смеси, каждый в комбинации с соответствующим изобретению сложным полиэфиром.

[0032] На Фиг. 4 показаны результаты определения через четыре недели предела прочности при растяжении (фунты на квадратный дюйм), 100% модуля (фунты на квадратный дюйм), а также результаты определения относительного удлинения (%), полученные для образцов полисульфидного герметика, содержащего фталатный контроль, смеси фталат/сложный полиэфир, и двух образцов дибензоатной трехкомпонентной смеси, каждый в комбинации с соответствующим изобретению сложным полиэфиром.

[0033] На Фиг. 5 показаны результаты определения жизнеспособности (время до достижения 250 Па⋅с при 100 с^-1) полисульфидного герметика для двух соответствующих настоящему изобретению пластификаторов на основе сложных полиэфиров и традиционного фталатного пластификатора в комбинации с различными компонентами составляющей A: INBP, дибензоатной двухкомпонентной смесью и дибензоатной трехкомпонентной смесью.

[0034] На Фиг. 6 показаны результаты определения усилия сдвига при соединении внахлестку, полученные для образцов полисульфидного герметика, содержащих изононилбензилфталат (ПЧВР)/контрольный триметил-1,3-пентадиолмоноизобутиратбензилфталат (ТВР) и INBP/соответствующий настоящему изобретению сложный полиэфир и для двух образцов дибензоатной трехкомпонентной смеси в комбинации с соответствующим настоящему изобретению пластификатором на основе сложных полиэфиров.

[0035] На Фиг. 7 показаны результаты визуальной оценки совместимости пластификатора с полимером при изгибе полимера в петлю для наполненного герметика для нижней части кузова, поливинилхлоридного (ПВХ) пластизоля, полученные в течение 4 недель, со сравнением фталатного контроля и соответствующего настоящему изобретению пластификатора на основе сложных полиэфиров.

[0036] На Фиг. 8 показаны результаты определения начального усилия сдвига, полученные для наполненного герметика для нижней части кузова, ПВХ пластизоля, со сравнением фталатного контроля и соответствующего настоящему изобретению пластификатора на основе сложных полиэфиров.

[0037] На Фиг. 9 показаны результаты определения через одни сутки усилия сдвига, полученные для наполненного герметика для нижней части кузова, ПВХ пластизоля, со сравнением фталатного контроля и соответствующего настоящему изобретению пластификатора на основе сложных полиэфиров.

[0038] На Фиг. 10 показаны результаты определения через трое суток усилия сдвига, полученные для наполненного герметика для нижней части кузова, ПВХ пластизоля, со сравнением фталатного контроля и соответствующего настоящему изобретению пластификатора на основе сложных полиэфиров.

[0039] На Фиг. 11 показаны результаты определения гелеобразования/сплавления, полученные для наполненного герметика для нижней части кузова, ПВХ пластизоля, со сравнением фталатного контроля и соответствующего настоящему изобретению пластификатора на основе сложных полиэфиров.

[0040] На Фиг. 12 показаны результаты определения начальной, через сутки и через трое суток вязкости по Брукфильду для ненаполненного ПВХ пластизоля, со сравнением традиционного фталатного пластификатора и соответствующего настоящему изобретению пластификатора на основе сложных полиэфиров.

[0041] На Фиг. 13 показаны результаты определения начального усилия сдвига, полученные для ненаполненного ПВХ пластизоля, со сравнением традиционного фталатного контроля и соответствующего настоящему изобретению пластификатора на основе сложных полиэфиров.

[0042] На Фиг. 14 показаны результаты определения через одни сутки усилия сдвига, полученные для ненаполненного ПВХ пластизоля, со сравнением традиционного фталатного контроля и соответствующего настоящему изобретению пластификатора на основе сложных полиэфиров.

[0043] На Фиг. 15 показаны результаты определения через трое суток усилия сдвига, полученные для ненаполненного ПВХ пластизоля, со сравнением традиционного фталатного контроля и соответствующего настоящему изобретению пластификатора на основе сложных полиэфиров.

[0044] На Фиг. 16 показаны кривые гелеобразования/сплавления для ненаполненного ПВХ пластизоля, со сравнением традиционного фталатного контроля и соответствующего настоящему изобретению пластификатора на основе сложных полиэфиров.

[0045] На Фиг. 17 показаны результаты испытания на скручивание для ненаполненного ПВХ пластизоля, со сравнением традиционного фталатного контроля и соответствующего настоящему изобретению пластификатора на основе сложных полиэфиров.

[0046] На Фиг. 18 показаны результаты визуальной оценки совместимости пластификатора с полимером при изгибе полимера в петлю для ненаполненного ПВХ пластизоля, со сравнением традиционного фталатного контроля и соответствующего настоящему изобретению пластификатора на основе сложных полиэфиров.

[0047] На Фиг. 19 показаны результаты определения начальной, через одни сутки, через трое суток и через семь суток вязкости для наполненного ПВХ пластизоля, со сравнением традиционного фталатного пластификатора и соответствующего настоящему изобретению пластификатора на основе сложных полиэфиров.

[0048] На Фиг. 20 показаны результаты определения начального усилия сдвига, полученные для наполненного ПВХ пластизоля, со сравнением традиционного фталатного контроля и соответствующего настоящему изобретению пластификатора на основе сложных полиэфиров.

[0049] На Фиг. 21 показаны результаты определения через одни сутки усилия сдвига, полученные для наполненного ПВХ пластизоля, со сравнением традиционного фталатного контроля и соответствующего настоящему изобретению пластификатора на основе сложных полиэфиров.

[0050] На Фиг. 22 показаны кривые гелеобразования/сплавления для наполненного ПВХ пластизоля, со сравнением традиционного фталатного контроля и соответствующего настоящему изобретению пластификатора на основе сложных полиэфиров.

[0051] На Фиг. 23 показаны результаты определения начальной вязкости, полученные для поливинилацетатного (PVAc) гомополимерного адгезива на водной основе, со сравнением соответствующего настоящему изобретению пластификатора на основе сложных полиэфиров и традиционной дибензоатной двухкомпонентной смеси при содержании пластификатора 0%, 5%, 10%, 15% и 20%.

[0052] На Фиг. 24 показаны результаты определения вязкости через одни сутки, полученные для PVAc гомополимерного адгезива на водной основе, со сравнением соответствующего настоящему изобретению пластификатора на основе сложных полиэфиров и традиционной дибензоатной двухкомпонентной смеси при содержании пластификатора 0%, 5%, 10%, 15% и 20%.

[0053] На Фиг. 25 показаны результаты определения вязкости через трое суток, полученные для PVAc гомополимерного адгезива на водной основе, со сравнением соответствующего настоящему изобретению пластификатора на основе сложных полиэфиров и традиционной дибензоатной двухкомпонентной смеси при содержании пластификатора 0%, 5%, 10%, 15% и 20%.

[0054] На Фиг. 26 показаны результаты определения вязкости через семь суток, полученные для PVAc гомополимерного адгезива на водной основе, со сравнением соответствующего настоящему изобретению пластификатора на основе сложных полиэфиров и традиционной дибензоатной двухкомпонентной смеси при содержании пластификатора 0%, 5%, 10%, 15% и 20%.

[0055] На Фиг. 27 показаны кривые температуры стеклования (Tg), полученные для PVAc гомополимерного адгезива на водной основе, со сравнением соответствующего настоящему изобретению пластификатора на основе сложных полиэфиров и традиционной дибензоатной двухкомпонентной смеси при содержании пластификатора 0%, 5%, 10%, 15% и 20%.

[0056] На Фиг. 28 показаны результаты определения времени схватывания пленки, полученные для PVAc гомополимерного адгезива на водной основе, со сравнением соответствующего настоящему изобретению пластификатора на основе сложных полиэфиров и традиционной дибензоатной двухкомпонентной смеси при содержании пластификатора 0%, 5%, 10%, 15% и 20%.

[0057] На Фиг. 29 показаны результаты определения времени схватывания пленки по краям, полученные для PVAc гомополимерного адгезива на водной основе, со сравнением соответствующего настоящему изобретению пластификатора на основе сложных полиэфиров и традиционной дибензоатной двухкомпонентной смеси при содержании пластификатора 0%, 5%, 10%, 15% и 20%.

[0058] На Фиг. 30 показаны результаты определения начальной вязкости, полученные для этиленвинилацетатного (EVA) адгезива на водной основе, со сравнением соответствующего настоящему изобретению пластификатора на основе сложных полиэфиров и традиционной дибензоатной двухкомпонентной смеси при содержании пластификатора 0%, 5%, 10% и 15%.

[0059] На Фиг. 31 показаны результаты определения вязкости через одни сутки, полученные для EVA адгезива на водной основе, со сравнением соответствующего настоящему изобретению пластификатора на основе сложных полиэфиров и традиционной дибензоатной двухкомпонентной смеси при содержании пластификатора 0%, 5%, 10% и 15%.

[0060] На Фиг. 32 показаны результаты определения вязкости через трое суток, полученные для EVA адгезива на водной основе, со сравнением соответствующего настоящему изобретению пластификатора на основе сложных полиэфиров и традиционной дибензоатной двухкомпонентной смеси при содержании пластификатора 0%, 5%, 10% и 15%.

[0061] На Фиг. 33 показаны результаты определения вязкости через семь суток, полученные для EVA адгезива на водной основе, со сравнением соответствующего настоящему изобретению пластификатора на основе сложных полиэфиров и традиционной дибензоатной двухкомпонентной смеси при содержании пластификатора 0%, 5%, 10% и 15%.

[0062] На Фиг. 34 показана кривая температуры стеклования (Tg), полученная для EVA адгезива на водной основе, со сравнением соответствующего настоящему изобретению пластификатора на основе сложных полиэфиров и традиционной дибензоатной двухкомпонентной смеси при содержании пластификатора 0%, 5%, 10% и 15%.

[0063] На Фиг. 35 показаны результаты определения времени схватывания пленки, полученные для EVA адгезива на водной основе, со сравнением соответствующего настоящему изобретению пластификатора на основе сложных полиэфиров и традиционной дибензоатной двухкомпонентной смеси при содержании пластификатора 0%, 5%, 10% и 15%.

[0064] На Фиг. 36 показаны результаты определения времени схватывания пленки по краям, полученные для EVA адгезива на водной основе, со сравнением соответствующего настоящему изобретению пластификатора на основе сложных полиэфиров и традиционной дибензоатной двухкомпонентной смеси при содержании пластификатора 0%, 5%, 10% и 15%.

[0065] На Фиг. 37 показаны результаты определения времени до сплавления, полученные для ПВХ компаунда в расплавленном состоянии, со сравнением традиционных фталатных пластификаторов и трех соответствующих настоящему изобретению пластификаторов на основе сложных полиэфиров с содержанием 50 частей пластификатора на 100 частей смолы для всех.

[0066] На Фиг. 38 показаны результаты определения твердости по Шору А, полученные для ПВХ компаунда в расплавленном состоянии, со сравнением традиционных фталатных пластификаторов и трех соответствующих настоящему изобретению пластификаторов на основе сложных полиэфиров, с содержанием 50 частей пластификатора на 100 частей смолы для всех.

[0067] На Фиг. 39 показаны результаты определения потери летучих, полученные для ПВХ компаунда в расплавленном состоянии, со сравнением традиционных фталатных пластификаторов и трех соответствующих настоящему изобретению пластификаторов на основе сложных полиэфиров с содержанием 50 частей пластификатора на 100 частей смолы для всех.

[0068] На Фиг. 40 показаны результаты определения стойкости к экстракции, полученные для ПВХ компаунда в расплавленном состоянии, со сравнением традиционных фталатных пластификаторов и трех соответствующих настоящему изобретению пластификаторов на основе сложных полиэфиров с содержанием 50 частей пластификатора на 100 частей смолы для всех.

[0069] На Фиг. 41 показаны результаты определения блеска, полученные для двух виниловых этикетировочных пленок, содержащих 0, 25, 35 и 45 частей двух различных соответствующих настоящему изобретению пластификаторов на основе сложных полиэфиров на 100 частей смолы.

[0070] На Фиг. 42 показаны результаты определения поверхностной энергии в течение длительного промежутка времени (начальная, через сутки и через семь суток), полученные для виниловой этикетировочной пленки, содержащей соответствующий настоящему изобретению сложный полиэфир (Х-121), в количестве 0, 25, 35 и 45 частей на 100 частей смолы.

[0071] На Фиг. 43 показаны результаты определения поверхностной энергии в случае воздействия высокой влажности/температуры, полученные для виниловой этикетировочной пленки, содержащей соответствующий настоящему изобретению сложный полиэфир (Х-121), в количестве 0,25, 35 и 45 частей на 100 частей смолы.

[0072] На Фиг. 44 показаны результаты определения поверхностной энергии в течение длительного промежутка времени (начальная, через сутки и через семь суток), полученные для виниловой этикетировочной пленки, содержащей другой соответствующий настоящему изобретению пластификатор на основе сложных полиэфиров (Х-124) в количестве 0,25, 35 и 45 частей на 100 частей смолы.

[0073] На Фиг. 45 показаны результаты определения поверхностной энергии в случае воздействия высокой влажности/температуры, полученные для виниловой этикетировочной пленки, содержащей другой соответствующий настоящему изобретению пластификатор на основе сложных полиэфиров (Х-124) в количестве 0, 25, 35 и 45 частей на 100 частей смолы.

[0074] На Фиг. 46 показаны результаты определения через сутки удерживающий способности контактного клея (PSA), нанесенного на виниловую этикетировочную пленку, содержащую два соответствующих настоящему изобретению пластификатора на основе сложных полиэфиров (Х-121, Х-124) в количестве 25, 35 и 45 частей на 100 частей смолы.

[0075] На Фиг. 47 показаны результаты определения через сутки удерживающей способности PSA, нанесенного на виниловую этикетировочную пленку, содержащую два соответствующих настоящему изобретению пластификатора на основе сложных полиэфиров (Х-121, Х-124) в количестве 0, 25, 35 и 45 частей на 100 частей смолы.

Подробное описание изобретения

[0076] Настоящее изобретение относится к олигомерным дибензоатам, которые содержат регулярно чередующиеся структурные единицы диолов и двухосновных кислот, и которые на обоих концах блокированы бензоатными сложными эфирами или разнородными бензоатным и ацетатным сложными эфирами.

[0077] Настоящее изобретение относится, в частности, к блокированным на концах сложными эфирами бензойной кислоты сложным полиэфирам пропиленгликольадипату и пропиленгликольсукцинату, но не ограничивается таковыми. Эти новые олигомерные дибензоаты характеризуются наличием небольшого количества или отсутствием свободных гидроксильных групп, что может быть достигнуто путем добавления уксусного ангидрида в процессе производства. В то время как блокирование на концах и уменьшение количества свободных гидроксильных групп не являются уникальными процессами per se, блокирование сложных полиэфиров пропиленгликольадипата и/или пропиленгликольсукцината бензоатными сложными эфирами с образованием полезных пластификаторных смесей являлось до сих пор неизвестным.

[0078] Если уксусный ангидрид добавляют в процесс для удаления или уменьшения количества остаточных или свободных гидроксильных групп, могут быть получены сложные полиэфиры, содержащие разнородные бензоатную/ацетатную сложноэфирные блокирующие концевые группы. Эти сложные полиэфиры, блокированные разнородными бензоатной/ацетатной концевыми блокирующими группами, также являются полезными пластификаторными смесями и охватываются объемом настоящего изобретения. Эти сложные полиэфиры, блокированные на концах разнородными, также были ранее неизвестны в качестве пластификаторных смесей.

[0079] Характерная структура сложного полиэфирного пластификатора по настоящему изобретению на основе пропиленгликольадипата (блокированного на обоих концах бензойной кислотой) представлена ниже:

[0080] Характерная структура пластификатора на основе сложных полиэфиров по настоящему изобретению на основе пропиленгликольсукцината (блокированного на обоих концах бензойной кислотой) представлена ниже:

[0081] Несмотря на то, что изобретение описано в основном со ссылкой на сложные полиэфиры, содержащие пропиленгликоль и янтарную или адипиновую кислоту, другие диолы и двухосновные кислоты могут быть использованы для получения сложных полиэфиров, блокированных на концах бензоатными сложными эфирами или разнородными бензоатным и ацетатным сложными эфирами. Диолы, используемые в соответствующих настоящему изобретению композициях, охватывают, без ограничения, 1,3-бутандиол, 1,4-бутандиол, 1,3-пропандиол и их смеси. Пригодные двухосновные кислоты охватывают, без ограничения, азелаиновую, глутаровую, себациновую, фталевую и терефталевую кислоты. Сложные полиэфиры, полученные из этих других диолов и двухосновных кислот, также охватываются объемом настоящего изобретения. Сложные полиэфиры, полученные с некоторыми трехосновными кислотами, такими как тримеллитовый ангидрид, также охватываются объемом настоящего изобретения.

[0082] Количество молей гликоля (диола), двухосновной кислоты, бензойной кислоты и уксусного ангидрида, использованных при получении соответствующих настоящему изобретению сложных полиэфирных пластификаторов, может изменяться в зависимости от целевой молекулярной массы и от того, используется ли избыток любого компонента при получении соответствующей настоящему изобретению композиции. Соответствующие настоящему изобретению пластификаторы характеризуются среднечисловыми молекулярными массами (Mn) в диапазоне от приблизительно 1000 до примерно 2500, предпочтительно, в диапазоне от приблизительно 300 до приблизительно 1000. Средневесовые молекулярные массы (Mw) находятся в диапазоне от 500 до приблизительно 5000. Показатель полидисперсности или однородности соответствующих настоящему изобретению олигомерных композиций находится в диапазоне от приблизительно 1,5 до приблизительно 3, в зависимости от соотношения реагентов, механизма полимеризации и времени реакции.

[0083] Для целей настоящего изобретения термины "соответствующие настоящему изобретению пластификаторы на основе сложных полиэфиров" или "соответствующий настоящему изобретению олигомерный пластификатор" охватывают как олигомерные композиции на основе блокированных на концах дибензоатных сложных полиэфиров, так и олигомерные композиции на основе сложных полиэфиров, блокированных на концах разнородными бензоатом/ацетатом. Другие термины, такие как "олигомерные дибензоаты" и "олигомерные разнородные бензоатный/ацетатный сложные эфиры", также могут быть использованы для описания соответствующих настоящему изобретению композиций.

[0084] Термин "гибридный" означает соответствующий настоящему изобретению сложный полиэфир, содержащий как бензоатную, так и ацетатную концевые блокирующие группы.

[0085] Способы получения сложных полиэфиров в общем известны в этой области техники. В настоящем изобретении предложен усовершенствованный способ получения соответствующих настоящему изобретению олигомерных дибензоатов, т.е. такой способ, который является воспроизводимым и обеспечивает достижение желаемых свойств. В соответствующем настоящему изобретению способе также используется известная стадия добавления уксусного ангидрида для устранения или снижения концентрации остаточных гидроксильных групп в процессе получения соответствующих настоящему изобретению олигомерных дибензоатов, что может привести к образованию гибридных олигомерных композиций на основе сложных полиэфиров, блокированных на концах бензоатной/ацетатной концевыми группами. Соответствующий настоящему изобретению способ описан ниже применительно к сложному полиэфиру пропиленгликоля и адипиновой кислоты, блокированному бензойной кислотой, хотя этот способ может быть использован для получения других соответствующих настоящему изобретению пластификаторов на основе сложных полиэфиров с использованием диолов и двухосновных кислот, как раскрыто в настоящем описании.

[0086] В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения соответствующий настоящему изобретению способ предусматривает загрузку бензойной кислоты (538 г, 4,4 моль), адипиновой кислоты (1286 г, 8,8 моль), пропиленгликоля (1048 г, 13,8 моль) и ацетата цинка (3,65 г, 0,2% (мас.)/кислота) в качестве катализатора в 3-литровую кругло донную колбу, снабженную магнитной мешалкой, дистилляционной колонкой, заполненной шестидюймовой сеткой из нержавеющей стали, дистилляционной насадкой с приемной колбой емкостью 1 л и впускным отверстием для подачи азота (100 мл/мин). Реакционную смесь нагревают до температуры 180°С, и постепенно доводят температуру до 220°С со скоростью 10°С/ч. После выдерживания в течение как минимум двух часов при максимальной температуре, давление медленно снижают до 120 мм рт.ст. (15,99984⋅кПа) в течение приблизительно 1 ч, с последующим постепенным снижением со 120 мм рт. ст. (15,99984⋅кПа) до 7 мм рт.ст. (0,933324⋅кПа) со скоростью приблизительно 20 мм рт.ст. (2,66б64⋅кПа)/ч. Снижение давления занимает около 6 ч. Давление удерживают на уровне 7 мм рт.ст. (0,933324⋅кПа), пока степень кислотности не окажется меньше чем <0,3%, или в течение не менее 4 ч при указанном давлении. Продукт фильтруют при температуре 170-180°С через ватманскую фильтровальную бумагу на воронке Бюхнера. Затем продукту позволяют охладиться до температуры окружающей среды, и испытывают на цветность по шкале Гарднера, вязкость, кислотность и полидисперсность.

[0087] Как описано выше, в соответствующем настоящему изобретению способе в качестве катализатора используется Zn(OAc)₂ (ацетат цинка), что является усовершенствованием по сравнению с известными способами с использованием катализаторов на основе галогенов для получения сложных полиэфиров. Соответствующий настоящему изобретению способ вводит также раннее линейное изменение температуры реакционной смеси на начальной (этерификационной) стадии процесса для сведения до минимального уровня наличия в реакционной смеси свободной бензойной кислоты, имеющей склонность к затвердеванию в дистилляционной колонке и конденсаторе. Кроме того, снижение давления в ходе процесса начинается в момент, когда кислотное число составляет приблизительно 5, что также снижает вероятность закупорки колонки бензойной кислотой.

[0088] Как раскрыто в настоящем описании, фракция сложных полиэфиров, полученная в ходе описанного выше процесса, содержит остаточные гидроксильные группы, которые являются продуктами незавершенной реакции, образованными в процессе получения сложных полиэфиров, блокированных с двух концов бензойной кислотой, по настоящему изобретению. Эти нежелательные остаточные гидроксильные группы оказывают отрицательное влияние на совместимость на протяжении использования. Для облегчения превращения остаточных гидроксильных концевых групп в сложноэфирные концевые блокирующие группы и доведения реакции до завершения, может добавляться уксусный ангидрид для уменьшения процентного содержания или устранения нежелательных образовавшихся свободных гидроксильных групп. В результате модификации процесса получения введением уксусного ангидрида, образуются олигомерные сложные полиэфиры, блокированные на концах бензоатным и ацетатным сложными эфирами. Избыток уксусного ангидрида может быть легко удален в виде уксусной кислоты при контакте с водой.

[0089] Количества компонентов и их относительные соотношения могут регулироваться в соответствующем настоящему изобретению способе в зависимости от количества соответствующего настоящему изобретению требуемого материала, требуемых свойств или целевых Mn или Mw.

[0090] Источники компонентов, используемых для получения соответствующих настоящему изобретению пластификаторов, известны в этой области техники. Некоторые реагенты доступны из природных источников, чем обеспечивается большая доля природных веществ и более экологичный продукт.

[0091] Соответствующие настоящему изобретению композиции на основе блокированных на концах сложных полиэфиров могут быть использованы в качестве пластификатора в уплотняющих составах, герметиках, адгезивах, виниловых и других полимерных дисперсиях, где пластификаторы используются традиционно.

[0092] С соответствующими настоящему изобретению сложными полиэфирными пластификаторами могут использоваться разнообразные гомополимеры и сополимеры. В качестве примера для адгезивов, любой из известных полимеров, который может быть включен в состав адгезива, может быть использован в сочетании с новыми соответствующими настоящему изобретению пластификаторами на основе сложных полиэфиров для получения экологически безопасной и безвредной композиции с пониженным содержанием летучих органических соединений в соответствии с настоящим изобретением. Как ожидается, соответствующие настоящему изобретению сложные полиэфирные пластификаторы будут особенно полезны в разнообразных адгезивных полимерных композициях на водной основе и в неводных адгезивных полимерных композициях. Неограничивающие примеры таких полимеров охватывают, но не ограничиваются ими, гомополимеры и/или сополимеры: акрилы, поливинилацетат, этиленвинилацетат, полиакрилаты, метакрилаты, стиролакрилаты, полихлоропрены, полиуретаны, термопластичные полиуретаны, полисульфиды, амины, эпоксидные смолы, полиамиды и нитрилы. Другие пригодные для применения в адгезивах композиции на основе полимеров, для которых традиционно требуются пластификаторы, будут известны специалисту в этой области техники.

[0093] Соответствующие настоящему изобретению пластификаторы на основе сложных полиэфиров могут быть также использованы в уплотняющих составах и герметиках, например, в герметиках на основе полисульфидов. В примерах раскрыта характерная композиция полисульфидного изолирующего герметика (составляющая А и составляющая В).

[0094] Пластификаторы на основе сложных полиэфиров по настоящему изобретению могут в большинстве случаев использоваться с множеством других термопластичных, термореактивных или эластомерных полимеров. В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения соответствующие настоящему изобретению пластификаторы на основе сложных полиэфиров могут быть использованы для получения в соответствии с настоящим изобретением поливинилхлоридного или акрилового пластизоля пониженной вязкости.

[0095] В дополнение к материалам, указанным выше, другие подходящие полимерные материалы охватывают, без ограничения, гомополимеры и сополимеры винилацетата, винилиденхлорида, диэтилфумарата, диэтилмалеата, поливинилбутираля, полиуретаны, нитрат целлюлозы, а также различные полиакрилаты. Особенно подходящие акриловые полимерные композиции содержат различные полиалкилметакрилаты, такие как метилметакрилат, этилметакрилат, бутилметакрилат, циклогексилметакрилат или аллилметакрилат; различные ароматические метакрилаты, такие как, например, бензилметакрилат; или различные алкилакрилаты, такие как, например, метилакрилат, этилакрилат, бутилакрилат или 2-этилгексилакрилат; или различные акриловые кислоты, такие как метакриловая кислота, и стиролизованные акрилаты.

[0096] К другим полимерам, для которых соответствующие настоящему изобретению сложные полиэфиры могут быть пригодны в качестве пластификаторов, относятся эпоксидные смолы, смолы фенол-формальдегидных типов; меламины; простые полиэфиры с концевыми синильными группами и т.п. Другие полимеры будут понятны для специалиста в этой области техники.

[0097] Общее количество пластификатора, используемого в какой-либо конкретной полимерной дисперсии, колеблется в широких пределах в зависимости от конкретного полимера, характеристик полимера и других компонентов, процесса, применения или использования и требуемых результатов. Лишь в качестве примера, в адгезивах, в общем, содержание пластификатора колеблется по величине от приблизительно 1% (мас.) до приблизительно 50% (мас.), предпочтительно от приблизительно 5% (мас.) до приблизительно 20% (мас.), в расчете на массу влажного адгезива. Предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения для адгезива охватывают 10% (мас.) в гомополимере поливинилацетата (FVA) и 5% (мас.) в сополимере этилена и винилацетата (EVA). Другие количества пластификатора, используемые в адгезивах, приведены в примерах.

[0098] В уплотняющих составах и герметиках олигомерные дибензоатные пластификаторы по настоящему изобретению применимы в количествах, колеблющихся от приблизительно 5% (мас.) до приблизительно 40% (мас.), в пересчете на массу всей композиции. Применимые количества приведены в примерах.

[0099] В пластизолях в большинстве случаев пластификаторы используют в количествах от приблизительно 30 до приблизительно 110, желательно, от приблизительно 10 до приблизительно 100, и предпочтительно от приблизительно 20 до приблизительно 80 массовых частей на каждые 100 совокупных массовых частей одного или более термопластичного(-ых), термореактивного(-ых) или эластомерного(-ых) полимера(-ов), который(-е) образует(-ют) композицию, в том числе, без ограничения, любого(-ых) из полимеров, указанных выше. Неограничивающие пластизольные композиции приведены в примерах.

[0100] Олигомерные дибензоатные пластификаторы по настоящему изобретению применимы в виниловых композициях в количествах, колеблющихся от приблизительно 5% (мас.) до приблизительно 60% (мас.), в пересчете на массу всей композиции. Характерные виниловые композиции приведены в примерах.

[0101] Предполагается, что специалист в этой области техники будет в состоянии определить дополнительные приемлемые количества пластификаторов в зависимости от предполагаемого использования и требуемых эксплуатационных качеств в любом конкретном применении полимера.

[0102] Соответствующие настоящему изобретению пластификаторы на основе сложных полиэфиров могут использоваться отдельно или в качестве заменителя традиционных пластификаторов. Они также могут быть, но не обязательно, смешаны с различными другими пластификаторами общего назначения, специального назначения и/или вторичными пластификаторами для улучшения или усиления свойств полимерных композиций, в том числе, но не ограничиваясь ими, улучшения сольватационных характеристик, совместимости и технологичности пластизоля. Смешение может осуществляться с разнообразными известными пластификаторами, которые охватывают, но не ограничиваются ими, фталатные сложные эфиры, дибензоатные сложные эфиры, фосфатные сложные эфиры, различные соединения адипатов, азелатов, олеатов, сукцинатов и себацинатов, терефталатные сложные эфиры, такие как диоктилтерефталат (DOTP), 1,2-циклогександикарбоксилатные сложные эфиры, эпоксидные пластификаторы, сложные эфиры жирных кислот, производные гликолей, сульфаниламиды, а также углеводороды и производные углеводородов, которые часто используются в качестве вторичных пластификаторов. Монобензоаты, такие как изононилбензоат, изодецилбензоат, 2-этилгексилбензоат, 3-фенилпропилбензоат (3-РРВ) и 2,2,4-триметил-1,3-пентандиолдиизобутират, также могут быть смешаны с соответствующими настоящему изобретению сложными полиэфирными пластификаторами.

[0103] Как рассмотрено выше особенно предпочтительными применениями соответствующих настоящему изобретению сложных полиэфирных пластификаторов являются смеси совместимых мономерных пластификаторов в полисульфидных герметиках, PVAc и EVA адгезивах на водной основе, виниловых композициях, таких как наполненные и ненаполненные пластизоли и пленки, и автомобильных пластизолях. Другие полезные применения охватываются объемом настоящего изобретения, и включают без ограничения другие герметики, другие адгезивы на водной и неводной основе, упаковочные клеи, клеевые соединения, этикетки, ламинаты, конверты, пищевые упаковочные материалы, клей для древесины, строительные адгезивы, композиции для сборки транспортных средств, композиции для монтажа электронных изделий, контактные клеи (PSA), уплотняющие составы, виниловые напольные покрытия и компаундируемый в расплавленном состоянии винил, хотя этот перечень является далеко не исчерпывающим. Специалистам в этой области техники будут понятны другие области применения.

[0104] В зависимости от применения соответствующие настоящему изобретению сложные полиэфирные пластификаторы также могут быть объединены с или содержать различные количества известных добавок, таких как красители, поверхностно-активные вещества, загустители, биоциды, наполнители, поливиниловый спирт, пеногасители, увлажнители, антиоксиданты, термостабилизаторы, антипирены и т.п.

[0105] Настоящее изобретение далее описано в примерах, приведенных ниже. Несмотря на то, что изобретение описано применительно к пропиленгликольадипату и пропиленгликольсукцинату, блокированным на концах бензоатным сложным эфиром или бензоатным/ацетатным сложными эфирами, изобретение не ограничивается таковыми. Другие диолы, пригодные для настоящего изобретения, охватывают, без ограничения, 1,3-бутандиол, 1,4-бутандиол, 1,3-пропандиол и их смеси. Пригодные двухосновные кислоты охватывают, без ограничения, азелаиновую, фталевую, глутаровую, себациновую и терефталевую кислоты. Применимыми также могут быть тримеллитовый ангидрид, трехосновная кислота.

[0106] Примеры

[0107] К оцениваемым в примерах соответствующим настоящему изобретению пластификаторам на основе сложных полиэфиров относятся:

[0108] Х-121 - соответствующий настоящему изобретению пластификатор на основе сложных полиэфиров, содержащий пропиленгликольадипат с двумя бензоатными концевыми блокирующими группами.

[0109] Х-124 - соответствующий настоящему изобретению пластификатор на основе сложных полиэфиров, содержащий пропиленгликольадипат с двумя бензоатными концевыми блокирующими группами (более высокой молекулярной массы, по сравнению с Х-121).

[0110] Х-151 - соответствующий настоящему изобретению пластификатор на основе сложных полиэфиров, содержащий пропиленгликольсукцинат с двумя бензоатными концевыми блокирующими группами.

[0111] Х-131 - соответствующий настоящему изобретению пластификатор на основе сложных полиэфиров, содержащий пропиленгликольадипат, с разнородными бензоатной и ацетатной сложноэфирными концевыми блокирующими группами.

[0112] Традиционные пластификаторы, используемые для сравнения в примерах, охватывают:

[0113] Диизононилфталат (DINP)

[0114] Диоктилтерефталат (DOTP)

[0115] Изононилбензилфталат (INBP)

[0116] Триметил-1,3-пентадиолмоноизобутиратбензилфталат (бензил-3-изобутирилокси-1-изопропил-2,2-диметилпропилфталат или ТВР) - традиционный высокомолекулярный мономерный алкил (С12) бензил фталат, доступный в виде Santicizer^® 278 от компании Ferro Corporation.

[0117] K-FLEX^® 850S (KF850S или 850S) - двухкомпонентная смесь дибензоатов, диэтиленгликольдибензоата и дипропиленгликольдибензоата (DEGDB/DPGDB), доступная на рынке от компании Emerald Kalama Chemical.

[0118] K-FLEX^® 975P (KF975P или 975P) - трехкомпонентная смесь дибензоатов, содержащая 80% (мас.) в соотношении 4:1 DEGDB:DPGDB и 20% (мас.) 1,2-пропиленгликольдибензоата (PGDB), доступная на рынке от компании Emerald Kalama Chemical.

[0119] Пример 1: 2K полисульфидный герметизирующий ситаллоцемент/Оценка составляющей В

[0120] Рецептура герметика и методики, использованные в этом примере, приведены ниже:

Рецептура составляющей А

Рецептура составляющей В

[0121] Соответствующие настоящему изобретению олигомерные дибензоаты на основе пропиленгликольадипата различных молекулярных масс (Х-121 и Х-124), сравнивали с традиционным высокомолекулярным бензилфталатным (ТВР) пластификатором в герметике типа самоотверждающегося двухкомпонентного герметизирующего полисульфидного ситаллоцемента. Соответствующие настоящему изобретению пластификаторы были введены в составляющую В герметика, выполненную в виде катализатора, суспендированного в пластификаторе(-ах).

[0122] На Фиг. 1 показаны результаты определения вязкости (Па⋅с на 30 с) при постоянном усилии сдвига (до 100 с^-1), полученные для каждого пластификатора с использованием составляющей В. Результаты показывают, что соответствующие настоящему изобретению пропиленгликольадипат/бензоатные олигомеры имели немного большую вязкость, но, в целом, сравнение с традиционным бензилфталатом (ТВР) по вязкости было для них благоприятным.

[0123] Существует две причины, по которым вязкость является критическим параметром для составляющей В. Первая - заключается в сохранении суспензии катализатора при длительном хранении. Второе необходимое условие состоит в том, что чтобы вязкости составляющих А и В были близко подогнаны с тем, чтобы они могли легко смешиваться между собой.

[0124] Стабильность суспензии составляющей В определяли посредством центрифугирования контрольной составляющей В (содержащей ТВР в качестве пластификатора) и экспериментальной смеси Х-124 с составляющей В при 1000 об/мин в течение одного часа и определения степени любого разделения или осаждения твердых частиц. Ни контрольная, ни экспериментальная составляющая В не показала никаких признаков осаждения. Все они имели хорошую стабильность суспензии.

[0125] Результаты определения по Шору А, полученные в течение периода времени (0-72 ч) для полисульфидных герметиков, содержащих INBP (пластификатор составляющей А)/ТВР (пластификатор составляющей В) (в качестве характерного полисульфидного контроля), и пластификаторных смесей INBP/X-121 и INBP/X-124, показаны на Фиг. 2. Результаты для всех композиций сопоставимы и показывают, что обе соответствующие настоящему изобретению сложные полиэфирные пластификаторные смеси эффективны в полисульфидном герметизирующем составе. Результаты показывают, что Х-121 и Х-124 являются хорошими кандидатами для замены традиционного бензилфталата при применении полисульфидов.

[0126] На Фиг. 3 и 4 показаны результаты определения предела прочности при растяжении (фунты/дюйм²), модуля упругости (100%, фунты/дюйм²) и относительного удлинения (%) для образцов полисульфидных герметиков, содержащих контрольные смеси пластификаторов INBP/TBP, INBP/X-121, 975Р/Х-121 и 975Р/Х-124, через одни сутки и через четыре недели, соответственно. 975Р использовали в качестве альтернативы для фталатов в составляющей А. Результаты показывают, что с течением времени образец, содержащий соответствующий настоящему изобретению олигомерный дибензоат Х-121 в комбинации с INBP, демонстрировал характеристики, сопоставимые с характеристиками контрольной смеси INBP/TBP. Результаты также показали, что пластификаторы на основе сложных полиэфиров Х-121 и Х-124 по настоящему изобретению в сочетании с дибензоатным трехкомпонентным пластификатором также демонстрировали характеристики, сопоставимые с характеристиками контрольной смеси INBP/TBP. Эти результаты еще раз показывают, что Х-121 и Х-124 являются хорошими кандидатами для замены традиционного бензилфталата в пластификаторной смеси для полисульфидного герметика. Они также показывают, что дибензоатный трехкомпонентный пластификатор является очень хорошей альтернативой в качестве пластификаторной смеси для использования в составляющей А полисульфидного герметика.

[0127] Испытания на скручивание для определения совместимости были проведены при температуре 60°С и результаты (не показаны) были получены для контрольной смеси INBP/TBP и смеси INBP/X-124 в полисульфидном герметике. Результаты отображают то, что смесь INBP/X-124 с течением времени немного меньше совместима (оценка "0" в 1-е сутки, "1" на 2-е сутки и "2" на 3-й сутки), чем контрольная смесь INBP/TBP (постоянная оценка "0"). Результаты отображают хотя и не идеальную, но все же приемлемую совместимость.

[0128] Результаты визуальной оценки совместимости пластификатора с полимером при изгибе полимера в петлю (не показаны) для обоих образцов оценивали после 7 суток испытания. Оба образца через 7 суток имели оценку "0", что свидетельствует о совместимости сложной полиэфирной пластификаторной смеси в применениях полисульфидов.

[0129] Жизнеспособность - результаты определения (время до 250 Па⋅с) были получены для семи образцов герметиков, содержащих: пластификаторные смеси INBP/TBP (контроль), INBP/X-121, INBP/X-124, 850S/X-121, 850S/X-124, 975Р/Х-121 и 975Р/Х-124. Результаты показаны на Фиг. 5. Результаты отображают очень сходную жизнеспособность смесей Х-124 в сравнении с контрольной INBP/TBP. Результаты для смесей Х-121 отображают более короткую жизнеспособность, указывая, что этот пластификатор может быть использован в герметиках, нуждающихся в цикле ускоренного отверждения.

[0130] Усилие сдвига при соединении внахлестку и максимальное напряжение при сдвиге показывают прочность сцепления герметизирующего состава. Результаты определения усилия сдвига при соединении внахлестку (напряжение при разрушении, фунты/дюйм²) были получены для контрольной смеси INBP/TBP, смесей INBP/X-121, 975Р/Х-121 и 975Р/Х-124 на образцах алюминий с алюминием (Аl/Аl), стекло со стеклом (Gl/Gl) и алюминий со стеклом (Al/Gl). Результаты, показанные на Фиг. 6, отображают очень сходные характеристики между оценивавшимися образцами, причем соответствующие настоящему изобретению олигомерные бензоаты демонстрируют сравнимые или лучшие результаты по сравнению с контрольной смесью INВР/ТВР.

[0131] В целом результаты, приведенные выше, показывают, что соответствующие настоящему изобретению олигомерные дибензоатные пластификаторы продемонстрировали очень хорошие характеристики в применениях полисульфидов и представляют собой жизнеспособную альтернативу традиционным фталатным пластификаторам.

[0132] Пример 2 - сложный полиэфир пропиленгликоля и янтарной кислоты с двумя бензоатными концевыми блокирующими группами, примененный в пластизоле.

[0133] Дополнительная методика, использованная для оценивания пластизоля:

[0134] Вязкость и реология: Низкое сдвигающее усилие - вискозиметр Brookfield RVT при 20 об/мин со считыванием через 10 оборотов. ASTM D1823. Высокое сдвигающее усилие - был использован ротационный реометр ТА AR2000ex. Параллельные пластины устанавливались с соответствующим зазором. Сдвигающее усилие до 1000 с^-1.

[0135] Гелеобразование/сплавление: ТА AR2000ex в колебательном режиме. Параллельные пластины устанавливались с соответствующим зазором. Испытания начинали при температуре 40°С с последующим нагреванием со скоростью 5°С/мин до температуры 220°С.

[0136] Совместимость пластификатора с полимером: испытание на скручивание и визуальная оценка совместимости пластификатора с полимером при изгибе полимера в петлю, как описано выше в Таблице 1.

[0137] Эффективность - твердость по Шору А - ASTM D2240; предел прочности при растяжении - ASTM D638, головка тип IV, скорость вытягивания 50,8 см/мин.

[0138] Сырье для оценивания пластизолей:

[0139] Geon™ 121-А - ПВХ гомополимер, доступный от компании PolyOne Corporation.

[0140] KRONOS TiO₂ - диоксид титана, доступный от компании Kronos, Inc.

[0141] Mark^® 1221 - Ca/Zn стабилизатор, доступный от компании Galata Chemicals.

[0142] Medusa Carb 18 - наполнитель, карбонат кальция, доступный от компании Medusa Corporation.

[0143] Х-151 Результаты - ТВР сравнивали с пропиленгликольным олигомерным дибензоатом на основе янтарной кислоты (Х-151) в стандартной наполненной герметизирующей пластизольной композиции для нижней части кузовов (UB) автомобилей, рецептура которой представлена ниже в Таблице 2:

[0144] Визуальную оценку совместимости пластификатора с ПВХ полимером при изгибе полимера в петлю проводили для контрольного ТВР и образцов Х-151 со считыванием результатов через 4 ч, 1 сутки, 1 неделю, 2 недели и 4 недели, как показано на Фиг. 7. Пластизоль ТВР имел оценку "0" во всех временных точках, что свидетельствует о превосходной совместимости. Пластизоль Х-151 имел оценку "0" через четыре часа и 1 сутки. Оценка "1" была зарегистрирована через 1 неделю, 2 недели и 4 недели, что отображает хорошую совместимость с полимером. Результаты показывают, что Х-151 является жизнеспособным альтернативным пластификатором для этого применения.

[0145] Результаты определения начального усилия сдвига (зазор 400) показаны на Фиг.8 для обоих образцов (ТВР и Х-151) пластизоля. Образец пластификатора Х-151 имел более высокую начальную вязкость. Результаты определения усилия сдвига через одни сутки и трое суток, которые показаны на Фиг. 9 и 10, отображают хорошую вязкость и стабильные реологические свойства образца Х-151 с течением времени, по сравнению с традиционным промышленным фталатом.

[0146] Данные по гелеобразованию/сплавлению смеси компонентов показывают относительные сольватационные характеристики пластификаторов. Для пластизолей ТВР и Х-151 были получены кривые гелеобразования/сплавления смеси компонентов. Результаты, представленные на Фиг. 11, показывают, что соответствующий настоящему изобретению олигомерный дибензоат имеет очень хорошие сольватационные характеристики по сравнению с удовлетворяющим требованиям стандартов этой отрасли фталатом, ТВР.

[0147] Х-151 также оценивали в ненаполненном ПВХ пластизоле (100 частей пластификатора на 100 частей смолы), рецептура которого приведена ниже в Таблице 3.

[0148] Пластизоль был подвергнут испытанию на визуальное оценивание совместимости пластификатора с полимером при изгибе полимера в петлю со считыванием результатов через 4 ч, 1 сутки и 1 неделю. Х-151 имел оценку "0" через 4 ч и 1 сутки. Через 1 неделю оценка повысилась до "1". Данные (не показаны) отображают хорошую совместимость с ПВХ полимером.

[0149] Было проведено испытание на скручивание со считыванием результатов через 1 сутки, 2 суток и 3 суток (данные не показаны). Х-151 имел оценку "0" через 1 сутки, которая повысилась до приблизительно "2" через 2 и 3 суток. Не являясь идеальными, характеристики отображают приемлемую совместимость с ПВХ полимером.

[0150] Пример 3 - сложный полиэфир пропиленгликоля с адипиновой кислотой с двумя бензоатными концевыми блокирующими группами, примененный в пластизоле - начальный отбор.

[0151] Соответствующий настоящему изобретению пластификатор на основе адипата, (Х-121) сравнивали с высокомолекулярным, мономерным бензилфталатным пластификатором ТВР в стандартном ненаполненном пластизоле, рецептура которого показана выше в Таблице 3.

[0152] Оба пластификатора были использованы в количестве 100 частей пластификатора на 100 частей смолы.

[0153] Использовались те же самые методики, что и в приведенном выше Примере 2.

[0154] На Фиг. 12 показаны полученные для двух пластизолей уровни вязкости (мПа⋅с) (начальный, через сутки и через трое суток), которые отображают то, что соответствующий настоящему изобретению пластификатор (Х-121) в сочетании с виниловым материалом неожиданно находился в состоянии со стабильно более низкой вязкостью, чем фталатный сложный эфир.

[0155] Результаты определения усилия сдвига начального, через сутки и через трое суток, полученные для образцов ненаполненного пластизоля, показаны на Фиг. 13-15, соответственно, и отображают очень хорошие стабильные реологические характеристики соответствующего настоящему изобретению олигомерного дибензоата на основе адипата (Х-121).

[0156] Неожиданно, несмотря на более высокую молекулярную массу олигомерной молекулы, кривая гелеобразования/сплавления, сравнивающая два пластизоля (показана на Фиг. 16), отображает очень похожие результаты для пластизолей с соответствующим настоящему изобретению пластификатором (Х-121) и для пластизолей с традиционным бензилфталатным (ТВР) пластификатором, что неожиданно.

[0157] Испытание на скручивание для определения совместимости, представленное на Фиг. 17, отображает более высокую оценку образца пластизоля, содержащего соответствующий настоящему изобретению пластификатор Х-121, в то время как визуальная оценка совместимости пластификатора с полимером при изгибе полимера в петлю, представленная на Фиг. 18, отображает практически идентичные результаты для соответствующего настоящему изобретению пластификатора. На основании этих результатов соответствующий настоящему изобретению олигомерный дибензоат Х-121 сочли совместимым с ПВХ пластизолем.

[0158] Соответствующий настоящему изобретению пластификатор (Х-121) сравнивали с тем же самым фталатным пластификатором, ТВР, удовлетворяющим требованиям стандартов этой отрасли, в стандартной наполненной ПВХ пластизольной композиции, показанной в представленной выше Таблице 2. Оба пластификатора были использованы в количестве 100 частей пластификатора на 100 частей смолы.

[0159] На Фиг. 19 показаны полученные для двух пластизолей уровни вязкости (мПа⋅с) (начальный, через сутки, через трое суток и через семь суток). Неожиданно было установлено, что Х-121, несмотря на то, что он является высокоактивным сольватообразователем, в сочетании с виниловым материалом находится в состоянии со стабильно более низкой вязкостью, чем фталатный сложный эфир.

[0160] На Фиг.20 и 21 показаны скорости сдвига исходные и через сутки, полученные для образцов наполненных пластизолей. Результаты демонстрируют хорошие реологические характеристики олигомерного дибензоата на основе адипата Х-121.

[0161] Кривая гелеобразования/сплавления (Фиг. 22) отображает аналогичные характеристики гелеобразования/сплавления соответствующего настоящему изобретению пластификатора (Х-121) в сравнении с более высокомолекулярным фталатным сложным эфиром.

[0162] Согласно данным испытания на скручивание для определения совместимости (не показаны), соответствующий настоящему изобретению пластификатор Х-121 в наполненной пластизольной композиции получил оценку "1", по сравнению с фталатным сложным эфиром, который получил оценку "0". Оба пластификатора в наполненной композиции, согласно данным визуальной оценки совместимости пластификатора с полимером при изгибе полимера в петлю, получили оценку "0".

[0163] В целом приведенные выше результаты, полученные для соответствующего настоящему изобретению олигомерного дибензоатного пластификатора на основе адипата (Х-121), отображают хорошую совместимость и сопоставимые реологические характеристики в сравнении с контрольным фталатным пластификатором (ТВР), при улушенных сольватационных и вязкостных характеристиках. Результаты показывают, что соответствующие настоящему изобретению пластификаторы являются очень хорошими заменителями более высокомолекулярных традиционных фталатных пластификаторов.

[0164] В отношении оценивания полисульфидного герметизирующего состава (Пример 1), соответствующие настоящему изобретению олигомерные дибензоатные пластификаторы обеспечивают хорошую совместимость с полисульфидным полимером, усиленную за счет полярности концевых блокирующих групп бензойной кислоты.

[0165] Пример 4 - пластификаторы с разнородными бензоатной/ацетатной сложноэфирными концевыми блокирующими группами, в пластизоле.

[0166] Методика:

[0167] Испытание на вымачивание:

[0168] Экстракция в воде:

[0169] Для каждого образца вырезали три круга (2×2'' (5,08 см ×5,08 см)), помеченные надрезами, которые служили указателями. Образцы взвешивали. Каждый образец на семь суток погружали в 100 мл воды в отдельных сосудах с широким горлом при температуре 70°С, убедившись в том, что образцы не всплывают. Образцы просушивали с помощью салфеток Kimwipe и взвешивали. Образцы на четыре часа помещали в сушильный шкаф при температуре 70°С до полного высыхания, с последующим повторным взвешиванием после охлаждения.

[0170] Испытание тепло/влажность:

[0171] Образцы взвешивали. Образцы подвешивали на бумажных серьгах над 50 мл воды в закрытом сосуде с широким горлом (32 унции (0,946 л)). Сосуд с широким горлом на семь суток помещали в сушильный шкаф при температуре 70°С. Каждый образец протирали салфетками Kimwipe и взвешивали на аналитических весах. Образцы на четыре часа помещали в сушильный шкаф при температуре 70°С до полного высыхания, с последующим повторным взвешиванием после охлаждения.

[0172] Способ получения соответствующих настоящему изобретению пластификаторных композиций на основе сложных полиэфиров, блокированных на концах, для уменьшения содержания свободных или не вступивших в реакцию остаточных гидроксильных групп был модифицирован добавлением уксусного ангидрида в процессе получения. Полученный соответствующий настоящему изобретению гибридный (содержащий концевые блокирующие бензоатную/ацетатную группы) пластификатор имеет уменьшенное содержание гидроксильных групп и менее склонен к водной экстракции и химической активности в полезных применениях. Оценивание посредством сравнения соответствующих настоящему изобретению олигомерных дибензоатных пластификаторов на основе адипата, полученных без использования уксусного ангидрида в процессе получения (Х-121), с соответствующим настоящему изобретению олигомерным пластификатором на основе сложных полиэфиров, блокированных на концах разнородными бензоатной/ацетатной концевыми группами, полученным с использованием уксусного ангидрида в процессе получения (Х-131), проводили, используя рецептуру базового ПВХ пластизоля, приведенную ниже в Таблице 4.

[0173] Пластизоль получали путем смешивания указанных выше компонентов в смесителе модели Hobart (скорость 1) в течение 10 мин; далее смесь дегазировали путем перемешивания в течение дополнительных 10 мин. Для пластизолей, содержащих соответствующие настоящему изобретению олигомерные дибензоатные пластификаторы, полученные с использованием (Х-131) и без использования (Х-121) уксусного ангидрида, в процессе получения были получены и сопоставлены физические данные. Результаты приведены в Таблицах, представленных ниже. Данные были получены для ряда образцов и усреднены, как представлено ниже в Таблицах 5-7.

[0174] Результаты, представленные выше, показывают, что соответствующие настоящему изобретению олигомерные пластификаторы на основе сложных полиэфиров, полученные добавлением уксусного ангидрида в процессе получения, обладают большей устойчивостью к экстракции водой и приемлемой совместимостью. Следствием этого в применениях ПВХ, где предполагается разрушение под влиянием атмосферных воздействий будут лучшие эксплуатационные свойства, сохраняющиеся более продолжительный период времени. Кроме того, поскольку пластификатор не будет легко экстрагироваться, он будет лучше работать как пластификатор (продолжая пластифицировать полимер).

[0175] Пример 5 - оценивание адгезива на основе PVAc на водной основе

[0176] Методика:

[0177] Вязкость - как описано выше в Примере 2.

[0178] Температура стеклования: Метод определения температуры стеклования (дифференциальная сканирующая калориметрия): На стекло наносили (влажные) пленки толщиной 10 мил (254 мкм), и оставляли сохнуть в течение ночи. Через 24 ч пленки снимали с пластинок, и приблизительно 10 мг помещали в закрытый алюминиевый лоток для дифференциальной сканирующей калориметрии. Температуру приводили в равновесие при -75°С с последующим линейным повышением со скоростью 5°С/мин до 65°С. По стеклованию образца определяли Tg.

[0179] Время схватывания пленки: Определение времени схватывания пленки осуществляли с использованием двух полос небеленой 50 фунтовой крафт-бумаги (масса 1 м² 81,45 г) размером 1''×14'' (2,54 см ×35,56 см) (верхняя полоса) и 1,5''×14'' (3,81 см ×35,56 см) (нижняя полоса). Небольшое количество адгезива наносили на нижнюю полосу, с помощью витого проволочного стержня №20 адгезив распределяли на нижнюю полосу, одновременно, с помощью витого проволочного стержня №16 (прикрепленного резиновой полоской к витому проволочному стержню №20), прижимая вниз верхнюю полосу. Сразу же после этого включали хронометр, и полоски начинали разъединять до момента необходимости приложения значительного усилия для отрывания полосок; был заметен разрыв волокон. Время в этот момент регистрировали как время схватывания пленки. Выполняли как минимум три повтора. Оценивание осуществляли слепым методом.

[0180] Время схватывания пленки по краям: Кусок небеленой 50 фунтовой крафт-бумаги (масса 1 м² 81,45 г) размером 1,5''×14'' (3,81 см ×35,56 см) помещали на стеклянную поверхность, сверху к нему крепили кусок крафт-бумаги размером 1''×14'' (2,54 см ×35,56 см), отогнутый таким образом, что нижняя часть остается открытой. Верхний кусок зажимали между двумя витыми проволочными стержнями №0 и №14 с витым проволочным стержнем №0 наверху. На верхнюю часть нижней полосы наносили небольшое количество адгезива, который с помощью витого проволочного стержня №20 распределяли по всей полосе. Включали хронометр, и через заданный промежуток времени (с интервалом в 5 с) верхнюю полосу с помощью стержня №0 прижимали к нижней полосе. Затем полосы расслаивали, оценивая адгезию и разрыв волокон. Этот процесс повторяли до тех пор, пока конкретный промежуток времени не был подтвержден (с повтором) как окончательный промежуток времени, который приводил к значительному разрыву волокон/склеиванию. Оценивание осуществляли слепым методом.

[0181] Соответствующий настоящему изобретению сложный полиэфир на основе адипата, блокированного на концах сложными эфирами бензойной кислоты (Х-121), оценивали в двух адгезивах на водной основе и сравнивали с обычной двухкомпонентной смесью дибензоатов (диэтиленгликольдибензоат/лропиленгликольдибензоат) (K-FLEX^® 850S или KF850S, удовлетворяющей требованиям стандартов этой отрасли для применения в адгезивах). Адгезивом на водной основе, использовавшимся для этого оценивания, был поливинилацетатный гомополимер (PVAc) (РАСЕ^® 383 от компании Fuller). Х-121 и KF850S сравнивали при содержании в PVA в количестве 5% (мас.), 10% (мас.), 15% (мас.) и 20% (мас.) (во влажном состоянии).

[0182] На Фиг. 23 представлены результаты определения начальной вязкости (мПа⋅с), полученные для PVAc образцов с Х-121 и с KF850S. Результаты отображают сравнимую вязкость, с более низкой вязкостью у образцов PVAc с Х-121 при содержании 15% (мас.) и 20% (мас.). Даже в этом случае вязкость для Х-121 все еще остается хорошей. Полученные результаты свидетельствуют о том, что Х-121 является менее эффективным; тем не менее, эти результаты могут быть использованы как руководство при составлении рецептуры, поскольку для получения вязкости по технологическому процессу будет необходимо меньшее количество воды. Таким образом, адгезив с Х-121 может иметь более высокое содержание твердых веществ при сопоставимом уровне вязкости/эксплуатационных качеств.

[0183] Для обоих образцов PVAc были получены результаты измерения вязкости (мПа⋅с) (Фиг. 24, 25 и 26, соответственно). Результаты показали, что соответствующий настоящему изобретению пластификатор Х-121 имеет сравнимую стабильность вязкости с течением времени по сравнению с обычной двухкомпонентной дибензоатной смесью (KF850S), используемой в адгезивах.

[0184] Температуры стеклования (Tg), полученные для образцов PVAc, представлены на Фиг. 27. Температура стеклования представляет собой температуру, при которой механические свойства пластмассы (адгезива) радикально изменяются. Как таковая она определяет диапазон температур, воздействию которых может подвергаться адгезив. Результаты отображают аналогичную Tg при уровнях содержания пластификатора до 5% (мас.). При более высоких уровнях содержания пластификатора результаты сопоставимы, но с явно выраженным преимуществом для пластификатора, представляющего собой смесь дибензоатов, при низких температурах и при более высоких уровнях содержания пластификатора. Даже в этом случае образец Х-121 продолжает эффективно снижать Tg, что делает его весьма полезным в адгезивах.

[0185] Время схватывания пленки и время схватывания пленки по краям, определенное для образцов PVAc, представлено на Фиг. 28 и 29, соответственно. Время схватывания пленки оказывается сопоставимым при оценивавшихся уровнях содержания. Время схватывания пленки по краям в случае Х-121 были ниже, чем в случае двухкомпонентной дибензоатной смеси. Эти свойства имеют большое значение как руководство при составлении рецептуры для подбора свойств, получаемых с каждым пластификатором для конкретного применения.

[0186] Пример 6 - Оценивание адгезива на водной основе на EVA

[0187] Пластификаторы (Х-121 и KF850S) из Примера 5 оценивали и сравнивали в адгезиве с сополимером этилена и винилацетата (EVA) (Elvace^® 735 от компании Fuller) при содержании 5% (мас.), 10% (мас.) и 15% (мас.) (во влажном состоянии).

[0188] На Фиг. 30 представлены результаты определения начальной вязкости (мПа⋅с), полученные для образцов Х-121 и KF850S. Результаты отображают более низкую вязкость для пластификатора Х-121 при повышении содержания пластификатора до 10% (мас.) и 15% (мас.).

[0189] Для обоих образцов были получены результаты измерения однодневной, трехдневной и семидневной вязкости (мПа-с) (Фиг.31, 32 и 33, соответственно). Результаты показывают, что соответствующий настоящему изобретению пластификатор Х-121 имеет сравнимую или более высокую стабильность вязкости с течением времени по сравнению с упомянутой обычной двухкомпонентной дибензоатной смесью.

[0190] Температуры стеклования (Tg), полученные для образцов, представлены на Фиг. 34. Результаты отображают незначительное преимущество обычного дибензоата в отношении снижения Tg при низких температурах, но результаты остаются по-прежнему сопоставимыми.

[0191] Время схватывания пленки и время схватывания пленки по краям (с), определенное для образцов, представлено на Фиг. 35 и 36, соответственно. Для обоих образцов были получены сопоставимые результаты.

[0192] Пример 7 - Оценивание компаундирования в расплавленном состоянии

[0193] Методика:

[0194] Экстракция: ASTM D1239. Экстрагенты - арахисовое масло (24 ч воздействие при комнатной температуре); 1% раствор мыла IVORY (24 ч при температуре 50°С, и высушивание в течение 4 ч при температуре 50°С); гептан при комнатной температуре (24 ч, высушивание в течение 4 ч при температуре 50°С).

[0195] Твердость по Шору А: как описано выше в Таблице 1.

[0196] Время до сплавления смеси компонентов: Количество времени до момента, когда композиция превращается в прозрачную, гомогенизированную массу.

[0197] Потери летучих: ASTM 1203-10 или другое стандартное испытание, известное специалистам в этой области техники.

[0198] Оценивание качества сырья для Примера 7 и 8:

[0199] AC^® 629 A - оксидированный гомополимер полиэтилена низкой плотности, доступный от компании Honeywell Additives.

[0200] Atomite - мелкозернистый порошок карбоната кальция, доступный от различных поставщиков.

[0201] Formolon^® 622 R - среда для низкомолекулярного гомополимера ПВХ, доступная от компании Formosa Plastics.

[0202] Therm-Chek^® SP 175 - жидкий барий-цинковый стабилизатор, доступный от компании Ferro Corporation.

[0203] Оценивание компаундирования в расплавленном состоянии проводили с использованием расплавленного компаунда, базовый состав которого представлен в приведенной ниже Таблице 8.

[0204] Оценивали следующие пластификаторы: DINP, DOTP, Х-121, Х-124 и Х-131. Все пластификаторы были использованы в количестве 50 частей на 100 частей смолы.

[0205] Результаты определения времени до сплавления (минуты) (гомогенизация смеси компонентов в мельнице), полученные для образцов, отображены на Фиг. 37. Все соответствующие настоящему изобретению сложные полиэфирные пластификаторы имели лучшее (более короткое) время сплавления по сравнению с традиционными фталатными пластификаторами, DINP и DOTP, что является преимуществом по сравнению с характерными полимерными пластификаторами, которые сплавляются медленнее.

[0206] Результаты определения твердости по Шору А, полученные первоначально и через 10 секунд для каждого образца, приведены на Фиг. 38. Результаты отображают более высокие показатели твердости по Шору А для компаундов, содержащих соответствующие настоящему изобретению пластификаторы, по сравнению с фталатными образцами.

[0207] Результаты определения потери летучих (%), полученные для каждого образца через 1 сутки, 3 суток, 7 суток, 14 суток и 28 суток, приведены на Фиг. 39. Результаты показывают, что все три соответствующих настоящему изобретению пластификатора имеют одинаковые свойства, но все три имели большие потери (пластификатора), по сравнению с традиционными фталатами, вероятно, из-за некоторых низкомолекулярных фракций, присущих полимерным пластификаторам. В целом, вследствие высокой молекулярному массы соответствующих настоящему изобретению сложных полиэфирных пластификаторов, ожидается, что летучесть в долгосрочной перспективе будет низкой, после того как низкомолекулярные фракции улетучатся.

[0208] Как показано на Фиг. 40 соответствующие настоящему изобретению пластификаторы продемонстрировали отличную устойчивость к экстракции в гептане, мыльной водой и арахисовом масле, по сравнению с двумя фталатами.

[0209] Пример 8 - Оценивание этикетировочной виниловой пленки

[0210] Методика:

[0211] Поверхностная энергия (ASTM D2578) - при проведении этого испытания определяли длительное сохранение поверхностной энергии виниловой пленки в течение длительного промежутка, измерявшейся на начальном этапе, через одни сутки и семь суток, при температуре 23°С и при 50% относительной влажности (RH). Это испытание имитирует процесс старения. Оценивание при высокой влажности/температуре также проводили путем подвешивания пленки в бутылке над водой при температуре 60°С в течение ночи, с последующим определением поверхностной энергии. Эти испытания являются индикаторами старения, совместимости и стойкости к водной экстракции, а также пригодности виниловой пленки для печатания.

[0212] Блеск: ASTM 2243.

[0213] Испытание PSA (контактный клей) на выпотевание пластификатора - Образец PSA был приготовлен из 30% смолы AQUATAC™ 6085 (доступной от компании Arizona Chemical) и 70% полимера EPS^® 2113 (доступного от компании Engineered Polymer Solutions). Полосы были изготовлены из пленки ПВХ, рецептура которой представлена в Таблице 9, с использованием пластификаторов Х-121 и Х-124 в количестве 0, 25, 35 и 45 частей пластификатора на 100 частей смолы. Выпотевание пластификатора определяли по потере удерживающей способности адгезива при увеличении количества пластификатора в виниловой пленке. Величину удерживающей способности (ширина образца 1'' (2,54 см), масса 1 кг) измеряли через 1 сутки старения (при комнатной температуре (RT), в сухом состоянии) и через 7 суток ускоренного старения (в печи при температуре 60°С).

[0214] Виниловую этикетировочную пленку получили, используя рецептуру, представленную в приведенной ниже Таблице 9.

[0215] Получение пленки: Указанную композицию получали смешиванием указанных компонентов в кухонном миксере модели Hobart в течение 10 мин при скорости "1". Настройки мельницы: 320°F (160°С), 8 мин с 3 повторными проходами. Выходной зазор =0,20 мм (~8 мил). Настройки пресса: Пластины нагревали при температуре 400°F (204,4°С) в течение 30 мин. Приблизительно 4 грамма образца помещали между двумя кусками майларовой пленки толщиной 1 мил (25,4 мкм), и майларовую пленку/образец/майларовую пленку помещали между нагретыми пластинами. Цикл прессования: Три минуты при 2000 фунтов (907,185 кг), снятие давления на 10 с. Двадцать секунд при 2000 фунтов, снятие давления на 10 с. Переход на высокое давление (40 тонн) на двадцать секунд, снятие давления на 10 секунд, повтор. Две минуты при давлении 40 тонн. Охлаждение при давлении 40 тонн до температуры 180°F (82,22°С) (вода + воздух до 350°F (176,66°С), а затем просто водяное охлаждение). Немедленное удаление прессованного винилового материала из пластин, и освобождение от майларовой пленки.

[0216] Виниловая пленка, содержащая два соответствующих настоящему изобретению олигомерных дибензоата (Х-121 и Х-124), была получена, как описано выше в Таблице 9. Были получены результаты определения блеска при содержании 0, 25, 35 и 45 частей пластификатора на сто частей смолы, которые представлены на Фиг. 41. Результаты показывают приемлемое сплавление и совместимость с виниловой пленкой.

[0217] Результаты определения поверхностной энергии в течение длительного промежутка времени (23°С/50% относительная влажность) для образцов пленки с Х-121 показаны на Фиг. 42, и результаты ускоренного тестирования (60°С/высокая влажность), первоначальные и через 1 сутки, представлены на Фиг. 43. Результаты определения поверхностной энергии в течение длительного промежутка времени (23°С/50% относительная влажность) для образцов с Х-124 показаны на Фиг. 44, и результаты ускоренного тестирования (60°С/высокая влажность), первоначальные и через 1 сутки, представлены на Фиг. 45. Результаты определения поверхностной энергии в течение длительного промежутка времени для двух соответствующих настоящему изобретению олигомерных дибензоатов демонстрируют преимущество этих пластификаторов по сравнению с известными пластификаторами, используемыми в этом применении. Результаты показывают неожиданное сохранение поверхностной энергии в течение длительного промежутка времени, демонстрируя применимость соответствующих настоящему изобретению пластификаторов в пригодной для печати виниловой пленке, даже в условиях высокой температуры и высокой влажности.

[0218] Результаты определения выпотевания пластификатора (через 1 сутки, 23°C/RH), полученные для обоих образцов Х-121 и Х-124 с использованием простого PSA, приведены на Фиг. 46. Как было отмечено выше, выпотевание пластификатора определяется изменением удерживающей способности адгезива при увеличении концентрации пластификатора. Никаких признаков выпотевания не было отмечено при выдержке в течение 24 ч при комнатной температуре.

[0219] Результаты определения выпотевания пластификатора (через 7 суток, 60°С), полученные для обоих образцов Х-121 и Х-124, приведены на Фиг. 47. У образцов Х-124 наблюдалась меньшая степень выпотевания по сравнению с образцами Х-121, но приемлемыми были результаты для обоих образцов.

[0220] Несмотря на то, что, в соответствии с патентным законодательством, описаны наилучший способ и предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения, объем настоящего изобретения ограничен не этим описанием, а объемом прилагаемой формулы изобретения.

Изобретение относится к пластификатору на основе сложных эфиров, способу получения его и применению его для получения полимерных композиций, таких как адгезивы герметики пластизоли, уплотняющие составы, виниловые и другие полимерные композиции. Пластификатор содержит низкомолекулярные олигомерные дибензоаты, полученные путем блокирования концов пластификатора на основе сложного полиэфира, содержащего чередующиеся структурные единицы гликолей или диолов и двухосновных кислот, бензойной кислотой. Раскрыты также способы получения олигомерных дибензоатов, включающие стадии снижения количества или удаления остаточных гидроксильных групп и улучшающие эксплуатационные качества пластификатора путем добавления уксусного ангидрида. Особо полезными являются сложные полиэфиры пропиленгликольадипат и пропиленгликольсукцинат с концевыми блокирующими группами бензойной кислоты, а также сложные полиэфиры, которые блокированы разнородными бензоатной/ацетатной концевыми группами, и получены в процессе с уксусным ангидридом. Рассмотрены также уплотняющие составы, адгезивы, герметики и виниловые композиции, содержащие олигомерные блокированные на концах сложные полиэфиры по настоящему изобретению.4 н. и 3 з.п. ф-лы, 47 ил., 9 табл, 8 пр.

1. Пластификатор на основе сложных полиэфиров, содержащий следующие чередующиеся структурные единицы:

a) гликоль или диол; и

b) двухосновная кислота,

причем сложный полиэфир блокирован на концах или сложными эфирами бензойной кислоты, или ацетатными сложными эфирами, или и теми, и другими, и характеризуется Mw по меньшей мере от приблизительно 500 до приблизительно 5000, причем гликоль представляет собой пропиленгликоль, диол выбран из группы, состоящей из 1,3-бутандиола, 1,4-бутандиола, 1,3-пропандиола и их смесей, а двухосновная кислота выбрана из группы, состоящей из адипиновой кислоты, янтарной кислоты, азелаиновой кислоты, глутаровой кислоты или себациновой кислоты.

2. Пластификатор на основе сложных полиэфиров по п. 1, содержащий: пропиленгликольсукцинат, блокированный на концах сложными эфирами

бензойной кислоты;

пропиленгликольадипат, блокированный на концах сложными эфирами бензойной кислоты;

пропиленгликольсукцинат, блокированный на концах гибридными сложными эфирами бензойной кислоты и ацетатными сложными эфирами, или

пропиленгликольадипат, блокированный на концах гибридными сложными эфирами бензойной кислоты и ацетатными сложными эфирами.

3. Способ получения олигомерного дибензоатного пластификатора, включающий стадии:

a) загрузки гликоля или диола, двухосновной кислоты, бензойной кислоты и катализатора ZnOAc в реакционную емкость с перемешиванием;

b) нагревания смеси до температуры 180°С и повышения ее до максимальной температуры 220°С;

c) выдерживания смеси при упомянутой максимальной температуре в течение как минимум двух часов;

d) снижения давления до 120 мм рт.ст. (15,99984⋅кПа) в течение приблизительно 1 ч, когда кислотное число композиции составляет 5, и продолжения снижения давления до 7 мм рт.ст. (0,933324⋅кПа) с течением времени; и

е) фильтрования продукта,

причем гликоль представляет собой пропиленгликоль,

диол выбран из группы, состоящей из 1,3-бутандиола, 1,4-бутандиола, 1,3-пропандиола и их смесей, и

двухосновная кислота выбрана из группы, состоящей из адипиновой кислоты, янтарной кислоты, азелаиновой кислоты, глутаровой кислоты или себациновой кислоты.

4. Способ по п. 3, дополнительно содержащий стадии: добавления уксусного ангидрида в реакционную смесь; и

удаления избытка уксусного ангидрида путем контакта с водой, когда реакция завершена.

5. Применение пластификатора на основе сложных полиэфиров по п. 1 или 2 для получения полимерной композиции, причем эта полимерная композиция представляет собой герметик, в частности полисульфидный герметик, адгезив на водной или неводной основе, в частности строительный адгезив, поливинилхлоридный пластизоль, в частности автомобильный пластизоль, этикетировочную виниловую пленку, упаковочный клей, композицию для клеевого соединения, клей для древесины, композицию для сборки транспортных средств, композицию для сборки электронного изделия, контактный клей, уплотняющий состав или компаундируемый в расплавленном состоянии виниловый материал.

6. Виниловая пленка, содержащая пластификатор по п. 1 или 2, характеризующаяся поверхностной энергией, которая в течение длительного промежутка времени составляет больше чем приблизительно 34 дин/см (34⋅10^-3 Н/м).

7. Виниловая пленка по п. 6, отличающаяся тем, что поверхностная энергия в течение длительного промежутка времени остается неизменной в условиях высокой температуры и влажности.