JP6166466B2 - ビス(スルホニル)アルカノールを使用する硫黄含有ポリマー組成物のためのマイケル付加硬化化学反応 - Google Patents
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Description
定義
以下の説明の目的として、本開示で提供される実施形態は、特に反対のものを示すことがない限り、代替的なバリエーション及び一連の工程を推定することと理解される。さらに、実施例以外において、又は別段の指定がない限り、全ての数字の表現(例えば、本明細書及び特許請求の範囲で使用される成分量)は「約」との用語によりすべての例において修正されることとして理解される。したがって、反対のことが示されない限り、以下の明細書及び添付の特許請求の範囲に記載される数値パラメーターは、得られる所望特性に応じて変化する近似値である。少なくとも、及び特許請求の範囲の領域と同価の原則の用途を限定することを試みないために、それぞれの数値パラメーターは、報告される有効桁数の数字を踏まえて、そして通常のまるめる技術により、少なくとも解釈されるべきである。
-S(O)2-R10-CH(-OH)-R10-S(O)2-
(式中、R10は、C1〜3アルカンジイル及び置換C1〜3アルカンジイルから独立して選択され、置換基の1つ以上は−OHである)を有する基をいう。ある実施形態において、ビス(スルホニル)アルカノール基は構造−CH2−CH2−S(O)2−R10−CH(−OH)−R10−S(O)2−CH2−CH2−を有し、及びある実施形態において、構造−R9−S(O)2−R10−CH(−OH)−R10−S(O)2−R9−を有し、ここで、それぞれのR8は末端アルケニル基を含み、それぞれのR10はC1〜3アルカンジイル及び置換C1〜3アルカンジイルから独立して選択され、置換基の1つ以上は−OHであるを有する。
R(-SH)w (A)
R8-S(O)2-R10-CH(-OH)-R10-S(O)2-R8 (B)
(式中、Rは有機部分であり、wは少なくとも2の整数であり、それぞれのR8はチオール基と反応する末端基(例えば、アルキレン基、及びエポキシ基、又は求核置換に非常に適切な脱離基(例えば、−Cl、−Br、−I、−OSO2CH3(メシレート)、−OSO2−C6H4−CH3(トシレート)など)を有する飽和炭素を含む基)を含む)とを、適切な割合で反応させることにより、プレポリマーに組み入れることができる。ある実施形態において、式Bのビス(スルホニル)アルカノールは、式:
CH2=CH-S(O)2-R10-CH(-OH)-R10-S(O)2-CH=CH2
(式中、それぞれのR10は、C1〜3アルカンジイル、及び置換C1〜3アルカンジイルから独立して選択され、置換基の1つ以上は−OHである)を有するビス(ビニルスルホニル)アルカノールとすることができる。ある実施形態において、ビス(スルホニル)アルカノールは、1,3−ビス(ビニルスルホニル)−2−プロパノールとすることができる。代わりに、ビス(スルホニル)アルカノール基は、式Cのチオールキャップビス(スルホニル)アルカノールと、式Dの反応物を含む:
HS-R-S(O)2-R10-CH(-OH)-R10-S(O)2-R-SH (C)
R”-R-R” (D)
(式中、それぞれのRは二価部分であり、それぞれのR10は本明細書で定義され、それぞれのR”は、チオール基と反応する末端基(例えばアルケニル基、エポキシ基、又は求核置換として周知の脱離基(例えば、−Cl、−Br、−I、−OSO2CH3(メシレート)、−OSO2−C6H4−CH3(トシレート)など)を有する飽和炭素からなる基)を含む)。
-CH2-CH2-S(O)2-R15-CH(-OH)-R15-S(O)2-CH=CH2 (14a)
-CH2-CH2-S(O)2-CH2-CH(-OH)-CH2-S(O)2-CH=CH2 (14b)
(式中、それぞれのR15はC1〜3アルカンジイル及び置換C1〜3アルカンジイルから独立して選択され、置換基の1つ以上は−OHである)の構造を有する。
-Si(-R3)p(-OR3)3〜p
(式中、pは0、1、及び2から選択され、それぞれのR3はC1〜4アルキルから独立して選択される)を有する基をいう。ポリアルコキシリル基のある実施形態において、pは0、pは1、そしてある実施形態において、pは2である。ポリアルコキシリル基のある実施形態において、それぞれのR3はエチル及びメチルから独立して選択される。ポリアルコキシリル基のある実施形態において、それぞれのR3はエチル、そしてある実施形態において、それぞれのR3はメチルである。ポリアルコキシリル基のある実施形態において、基は、−Si(−OCH2CH3)3、−Si(−OCH3)3、−Si(−CH3)(−OCH3)2、−Si(−CH3)2(−OCH3)、−Si(−CH3)(−OCH2CH3)2、−Si(−CH3)2(−OCH2CH3)、−Si(−CH2CH3)(−OCH3)、及び−Si(−CH2CH3)2(−OCH3)から選択される。
本開示で提供される硫黄含有マイケル受容体付加物は、末端1−(エチレンスルホニル)−n−(ビニルスルホニル)アルカノール基を少なくとも2つ含む。本明細書で有用な硫黄含有ポリマーは、例えば、ポリチオエーテル、ポリスルフィド、及びそれらの組み合わせを含む。適切なポリチオエーテルの例は、米国特許第6,123,179号で開示される。適切なポリスルフィドの例は、米国特許第4,623,711号で開示される。ある実施形態において、硫黄含有マイケル受容体付加物は、二官能基であることが可能であり、そしてある実施形態において、2より大きい(例えば3、4,5、又は6)官能性を有することができる。硫黄含有付加物は、2.05〜6、2.1〜4、2.1〜3、2.2〜2.8の、そしてある実施形態において、2.4〜2.6の平均官能性により特徴づけられる異なる官能性を有する硫黄含有マイケル受容体付加物の混合物を含むことができる。硫黄含有付加物は、少なくとも2つの末端マイケル受容体基を有し、そしてある実施形態において、2つの末端1−(エチレンスルホニル)−n−(ビニルスルホニル)アルカノール基、3,4,5,又は6の末端1−(エチレンスルホニル)−n−(ビニルスルホニル)アルカノール基を有する。硫黄含有マイケル受容体付加物は、例えば2.05〜6、2.1〜4、2.1〜3、2.2〜2.8の、そしてある実施形態において、2.4〜2.6の平均1−(エチレンスルホニル)−n−(ビニルスルホニル)アルカノール官能性により特徴づけられる末端1−(エチレンスルホニル)−n−(ビニルスルホニル)アルカノール基の異なる数を有する、付加物の組み合わせを含むことができる。
(a)式(1)の構造を含む主鎖:
-R1-[-S-(CH2)2-O-[-R2-O-]m-(CH2)2-S-R1-]n- (1)
(式中、(i)それぞれのR1は、C2〜10n−アルカンジイル基、C3〜6分岐アルカンジイル基、C6〜8シクロアルカンジイル基、C6〜10アルカンシクロアルカンジイル基、複素環式基、−[(−CHR3−)p−X−]q−(CHR3−)r−基から独立して選択され、それぞれのR3は水素及びメチルから独立して選択され;(ii)それぞれのR2はC2〜10n−アルカンジイル基、C3〜6分岐アルカンジイル基、C6〜8シクロアルカンジイル基、C6〜14アルカンシクロアルカンジイル基、複素環式基、及び−[(−CH2−)p−X−]q−(CH2−)r−基から独立して選択され;(iii)それぞれのXは、O、S、及び−NR6−基から独立して選択され、ここでR6はH及びメチル基から選択され;(iv)mは0〜50の範囲であり;(v)nは1〜60の整数であり;(vi)pは2〜6の整数であり;(vii)qは1〜5の整数であり;及び(viii)rは2〜10の整数である)及び、
(b)少なくとも2つの末端マイケル受容体基。
-CH2-C(R13)2-S(O)2-CR13=CH2 (11)
(式中、それぞれのR13は水素及びC1〜3アルキルから独立して選択される)の構造を有する。式(11)のある実施形態において、それぞれのR13は水素である。ある実施形態において、マイケル受容体−末端ビス(スルホニル)アルカノール含有ポリチオエーテルは、例えば、チオール末端ビス(スルホニル)アルカノール含有ポリチオエーテルと、末端マイケル受容体基及びチオール基と反応する基(例えばジビニルスルホン)を有する化合物とを、アミン触媒の存在下で反応させることにより調製することができる。マイケル受容体/ポリチオエーテル化学反応及び化合物は、2012年6月21日に出願された米国特許出願第13/529,237で開示され、参照により組み込まれる。
-CH2-CH2-S(O)2-R15-CH(-OH)-R15-S(O)2-CH=CH2 (2a)
-CH2-CH2-S(O)2-CH2-CH(-OH)-CH2-S(O)2-CH=CH2 (2b)
(式中、それぞれのR15はC1〜3アルカンジイル、及び置換C1〜3アルカンジイル(ここで置換基の1つ以上は−OHである)から独立して選択される)の構造を有する。
R6-S-R1-[-S-(CH2)p-O-(R2-O)m-(CH2)2-S-R1-]n-S-R6 (3)
{R6-S-R1-[-S-(CH2)p-O-(R2-O)m-(CH2)2-S-R1-]n-S-V’-}zB (3a)
(式中、
それぞれのR1は、C2〜10アルカンジイル、C6〜8シクロアルカンジイル、C6〜10アルカンシクロアルカンジイル、C5〜8ヘテロシクロアルカンジイル、及び−[(−CHR3−)s−X−]q−(−CHR3−)r−から独立して選択され、
sは2〜6の整数であり、
qは1〜5の整数であり、
rは2〜10の整数であり、
それぞれのR3は水素及びメチルから独立して選択され、そして
それぞれのXは、−O−、−S−、及び−NR−から独立して選択され、Rは水素及びメチルから選択され、
それぞれのR2はC1〜10アルカンジイル、C6〜8シクロアルカンジイル、C6〜14アルカンシクロアルカンジイル、及び−[(−CHR3−)s−X−]q−(−CHR3−)r−から独立して選択され、s、q、r、R3、及びXは、R1において定義され、
mは0〜50の整数であり、
nは1〜60の整数であり、
pは2〜6の整数であり、
BはZ価ビニル末端多官能化剤B(−V)zの核を表し、
zは3〜6の整数であり、
それぞれのVはチオール基と反応する基を含む基であり、
それぞれの−V’−は、チオールと−Vとの反応に由来し、
それぞれのR6は独立して末端マイケル受容体基を含む部である)。
-CH2-CH2-S(O)2-R15-CH(-OH)-R15-S(O)2-CH=CH2 (2a)
-CH2-CH2-S(O)2-CH2-CH(-OH)-CH2-S(O)2-CH=CH2 (2b)
(式中、それぞれのR15は、C1〜3アルカンジイル、及び置換C1〜3アルカンジイルから独立して選択され、置換基の1つ以上は−OHである)。
(a)式(1)を含む主鎖:
-R1-[-S-(CH2)2-O-[-R2-O-]m-(CH2)2-S-R1]n- (1)
(式中:
(i)それぞれのR1は、C2〜10n−アルカンジイル基、C3〜6分岐アルカンジイル基、C6〜8シクロアルカンジイル基、C6〜10アルカンシクロアルカンジイル基、複素環式基、−[(−CHR3−)p−X−]q−(CHR3−)r−基(それぞれのR3は水素及びメチルから選択される)から独立して選択され;
(ii)それぞれのR2はC1〜10n−アルカンジイル基、C3〜6分岐アルカンジイル基、C6〜8シクロアルカンジイル基、C6〜14アルカンシクロアルカンジイル基、複素環式基、及び−[(−CH2−)p−X−]q−(CH2)r−基から独立して選択され;
(iii)それぞれのXはO、S、及び−NR6基−)から独立して選択され、R6はH及びメチル基から選択され;
(iv)mは0〜50の範囲であり;
(v)nは1〜60の範囲の整数であり;
(vi)pは2〜6の範囲の整数であり;
(vii)qは1〜5の範囲の整数であり;
(viii)rは2〜10の範囲の整数である)。
HS-R1-[-S-(CH2)p-O-(R2-O)m-(CH2)2-S-R1-]n-SH (4)
{HS-R1-[-S-(CH2)p-O-(R2-O)m-(CH2)2-S-R1-]n-S-V’-}zB (4a)
(式中、
それぞれのR1は、C2〜10アルカンジイル、C6〜8シクロアルカンジイル、C6〜14アルカンシクロアルカンジイル、C5〜8ヘテロシクロアルカンジイル、及び−[(−CHR3−)s−X−]q−(−CHR3−)r−から独立して選択され、
sは2〜6の整数であり、
qは1〜5の整数であり、
rは2〜10の整数であり、
それぞれのR3は水素及びメチルから独立して選択され、
それぞれのXは−O−、−S−、及び−NR−から独立して選択され、Rは水素及びメチルから選択され、
それぞれのR2はC1〜10アルカンジイル、C6〜8シクロアルカンジイル、C6〜14アルカンシクロアルカンジイル、及び−[(−CHR3−)s−X−]q−(−CHR3−)r−から独立して選択され、s、q、r、R3、及びXは、R1において定義され、
mは0〜50の整数であり、
nは1〜60の整数であり、
pは2〜6の整数であり、
BはZ価ビニル末端多官能化剤B(−V)zの核を表し、
zは3〜6の整数であり、
それぞれVはチオール基と反応する末端基を含む基であり、
それぞれの−V’−は、チオールと−Vとの反応に由来する)。
-A-CH2-CH2-S(O)2-R15-CH(-OH)-R15-S(O)2-CH2-CH2-A-
を有するポリチオエーテルを含み、
構造中、
それぞれのR15は、C1〜3アルカンジイル、及び置換C1〜3アルカンジイルから独立して選択され、ここで置換基の1つ以上は−OHであり、
それぞれのAは構造:
-S-R1-[-S-(CH2)p-O-(R2-O)m-(CH2)2-S-R1-]n-S-
を独立して有する部分であり、
構造中、
それぞれのR1は、C2〜10アルカンジイル、C6〜8シクロアルカンジイル、C6〜10アルカンシクロアルカンジイル、C5〜8ヘテロシクロアルカンジイル、又は−[(−CHR3−)s−X−]q−(−CHR3−)r−を独立して含み、
sは2〜6の整数であり、
qは1〜5の整数であり、
rは2〜10の整数であり、
それぞれのR3は水素又はメチルを独立して含み、
それぞれのXは−O−、−S−、又は−NR5−を独立して含み、R5は水素又はメチルを含み、
それぞれのR2はC1〜10アルカンジイル、C6〜8シクロアルカンジイル、C6〜14アルカンシクロアルカンジイル、又は−[(−CHR3−)s−X−]q−(−CHR3−)r−を独立して含み、s、q、r、R3、及びXは、R1において定義され、
mは0〜50の整数であり、
nは1〜60の整数であり、
pは2〜6の整数である。
HS-R1-SH (5)
(式中、
R1は、C2〜6アルカンジイル、C6〜8シクロアルカンジイル、C6〜10アルカンシクロアルカンジイル、C5〜8ヘテロシクロアルカンジイル、及び−[−(CHR3)s−X−]q−(CHR3)r−から選択され、
それぞれのR3は水素及びメチルから独立して選択され、
それぞれのXは−O−、−S−、及び−NR−から独立して選択され、Rは水素及びメチルから選択され、
sは2〜6の整数であり、
qは1〜5の整数であり、及び
rは2〜10の整数である)。
CH2=CH-O-(-R2-O-)m-CH=CH2 (6)
(式中、それぞれの式(6)のR2は、C2〜6n−アルカンジイル基、C3〜6分岐アルカンジイル基、C6〜8シクロアルカンジイル基、C6〜10アルカンシクロアルカンジイル基、及び−[(−CH2−)p−O−]q−(−CH2−)r−から選択され、pは2〜6の範囲の整数であり、qは1〜5の整数であり、rは2〜10の範囲の整数である)。式(6)のジビニルエーテルのある実施形態において、R2はC2〜6n−アルカンジイル基、C3〜6分岐アルカンジイル基、C6〜8シクロアルカンジイル基、C6〜10アルカンシクロアルカンジイル基、そしてある実施形態において、−[(−CH2−)p−O−]q−(−CH2−)r−である。
B(-A-SH)z (7)
(式中、(i)Aは、例えば、式(1)の構造を含み;(ii)Bは、多官能性剤のz価残留物を示し;そして(iii)zは2.0を超える平均値を有し、そしてある実施形態において、2〜3の間の値、2〜4の間の値、3〜6の間の値、そしてある実施形態において、3〜6の整数である)。
(a)式(5)のジチオール:
HS-R1-SH (5)
(式中、
R1は、C2〜6アルカンジイル、C6〜8シクロアルカンジイル、C6〜10アルカンシクロアルカンジイル、C5〜8ヘテロシクロアルカンジイル、及び−[−(CHR3)s−X−]q−(CHR3)r−から選択され、
それぞれのR3は水素及びメチルから独立して選択され、
それぞれのXは−O−、−S−、−NH−、及び−NR−から独立して選択され、Rは水素及びメチルから選択され、
sは2〜6の整数であり、
qは1〜5の整数であり、
rは2〜10の整数である)と、
(b)式(6)のジビニルエーテル:
CH2=CH-O-[-R2-O-]m-CH=CH2 (6)
(式中、
それぞれのR2は、C1〜10アルカンジイル、C6〜8シクロアルカンジイル、C6〜14アルカンシクロアルカンジイル、及び−[(−CHR3)s−X−]q−(−CHR3−)r−から独立して選択され、s、q、r、R3、及びXは上記において定義され、
mは0〜50の整数であり、
nは1〜60の整数であり、
pは2〜6の整数である)。
そしてある実施形態において、反応物質は、(c)例えば多官能性化合物B(−V)zのような多官能性化合物を含み、B、−V及びzは本明細書内において定義される。
マイケル受容体化学反応は、硬化性組成物を提供するために、硫黄含有ポリマー及び硫黄含有マイケル受容体付加物と共に様々な方法において利用できる。例えば、本開示で提供される硬化性組成物は、(a)硫黄含有ポリマー及びマイケル受容体硬化剤;(b)硫黄含有マイケル受容体付加物及びマイケル受容体基と反応する末端基を少なくとも2つ含む硬化剤;又は(c)硫黄含有ポリマー及び単量体マイケル受容体と硫黄含有マイケル受容体付加物との組み合わせを含む硬化剤を含むことができる。
ある実施形態において、本開示で提供される組成物は、硫黄含有ポリマー及びマイケル受容体硬化剤を含む。硫黄含有ポリマーは、ポリチオエーテル、又はマイケル受容体硬化剤と反応する末端基を有するポリチオエーテルの組合せ;ポリスルフィド、又はマイケル受容体硬化剤と反応する末端基を有するポリスルフィドの組合せ;又はそれらのいかなる組合せであってもよい。ある実施形態において、硫黄含有ポリマーは、チオール末端である。そのような実施形態において、マイケル受容体硬化剤は、おそらく多官能性であり、硫黄含有ポリマーの末端基と反応するマイケル受容体基を有するであろう。
ある実施形態において、組成物は、本開示で提供される硫黄含有マイケル受容体付加物及び硫黄含有ポリマー硬化剤を含む。
ある実施形態において、組成物は、マイケル受容体と反応する末端基を有する硫黄含有ポリマー、及び硫黄含有マイケル受容体付加物を含む。ある実施形態において、組成物は、マイケル受容体と反応する末端基を有する硫黄含有ポリマー、多官能性マイケル受容体、及び硫黄含有マイケル受容体付加物を含む。
を有する。
(構造中、それぞれのR11及びそれぞれのR12はメチル、エチル、プロピル、及びイソプロピル基から独立して選択され、そしてそれぞれのR13は水素及び塩素から独立して選択される)を有するポリアミンを含む。適切なアミン含有硬化剤の例は、Lonza Ltd.(バーゼル、スイス)から入手可能な次の化合物を含む:Lonzacure(登録商標)M−DIPA、Lonzacure(登録商標)M−DMA、Lonzacure(登録商標)M−MEA、Lonzacure(登録商標)M−DEA、Lonzacure(登録商標)M−MPA、Lonzacure(登録商標)M−CDEAが挙げられる。
(構造中、R20、R21、R22及びR23は、C1〜3アルキル、CH3−S−及びハロゲン(例えば限定されないが、塩素又は臭素)から独立して選択される)。ある実施形態において、直前の構造により表されるポリアミンは、R23がメチルであり、R20及びR21はそれぞれのエチルであり、そしてR22は水素であるジエチルトルエンジアミン(DETDA)であってもよく、ある実施形態において、ポリアミンは、4,4’−メチレンジアニリンである。
ある実施形態において、本開示により提供される組成物は、エポキシ硬化剤を含む。したがって、マイケル受容体硬化剤、硫黄含有ポリマー硬化剤、及び/又は硫黄含有マイケル受容体付加物硬化剤に加え、組成物は、1つ以上のポリエポキシ硬化剤を含むことができる。適切なエポキシの例は、例えば、ポリエポキシド樹脂(例えばヒダントインジエポキシド)、ビスフェノール−Aのジグリシジルエーテル、ビスフェノール−Fのジグリシジルエーテル、Novolac(登録商標)型エポキサイド(例えばDEN(商標)438、ダウから入手可能)、特定のエポキシ化不飽和樹脂、及びそれらのあらゆる組合せが挙げられる。ポリエポキシドは、反応性エポキシ基を2つ以上有する化合物をいう。
ある実施形態において、本開示により提供される組成物は、イソシアネート硬化剤を含む。したがって、マイケル受容体硬化剤、硫黄含有ポリマー硬化剤、及び/又は硫黄含有マイケル受容体付加物硬化剤に加えて、組成物は、チオール基と反応するが、例えばビニルスルホン及びビス(ビニルスルホニル)アルカノール基のようなマイケル受容体基とは反応しない1つ以上のポリイソシアネート硬化剤を含むことができる。適切なイソシアネート硬化剤の例は、トルエンジイソシアネート及びそれらのあらゆる組合せが挙げられる。イソシアネート硬化剤は、商業化可能であり、例えば、商標Baydur(商標)(Bayer MaterialScience)、Desmodur(商標)(Bayer MaterialScience)、Solubond(商標)(DSM)、ECCO(ECCO)、Vestanat(商標)(Evonik)、Irodur(商標)(Huntsman)、Rhodocoat(登録商標)(Perstorp)、及びVanchem(商標)(V.T.Vanderbilt)の製造物を含む。ある実施形態において、イソシアネート硬化剤は、イソシアネート官能性ポリマーを含む。好適なイソシアネート官能性ポリマーの例は、米国特許出願公開広報第2012/0238708号において、開示されるイソシアネート官能性ポリホーマルポリマーである。一般的に、硬化剤として使用される場合、イソシアネート官能性ポリマーは、約2,000ダルトン未満、約1,500ダルトン未満、約1,000ダルトン未満の分子量、そしてある実施形態において、約500ダルトン未満の分子量を有する。
本開示により提供される硫黄含有マイケル受容体付加物は、特定の用途及び硬化化学反応に使用するために修正することもできる。例えばスプレー封止用途は、加熱のない急速な硬化を必要とする。エポキシ硬化剤を用いたアミン系は、そのような用途に非常に適する。したがって、硫黄含有マイケル受容体付加物は、例えば末端マイケル受容体基をヒドロキシル基又はアミン基を用いて、修正する又はキャップすることにより、他の硬化化学反応に適合させることが可能である。
R9-R6’-S-R1-[-S-(CH2)p-O-(R2-O)m-(CH2)2-S-R1-]n-S-R6’-R9 (8)
{R9-R6’-S-R1-[-S-(CH2)p-O-(R2-O)m-(CH2)2-S-R1-]n-S-V’-}zB (8a)
(式中、
それぞれのR1は、C2〜10アルカンジイル、C6〜8シクロアルカンジイル、C6〜10アルカンシクロアルカンジイル、C5〜8ヘテロシクロアルカンジイル、及び−[(−CHR3−)s−X−]q−(−CHR3−)r−から独立して選択され、
sは2〜6の整数であり、
qは1〜5の整数であり、
rは2〜10の整数であり、
それぞれのR3は水素及びメチルから独立して選択され、
それぞれのXは−O−、−S−、及び−NR−から独立して選択され、Rは水素及びメチルから選択され、
それぞれのR2はC1〜10アルカンジイル、C6〜8シクロアルカンジイル、C6〜14アルカンシクロアルカンジイル、及び−[(−CHR3−)s−X−]q−(−CHR3−)r−から独立して選択され、s、q、r、R3、及びXは、R1において定義され、
mは0〜50の整数であり、
nは1〜60の整数であり、
pは2〜6の整数であり、
BはZ価ビニル末端多官能化剤B(−V)zの核を表し、
zは3〜6の整数であり、
それぞれのVはチオール基と反応する基を含む基であり、
それぞれの−V’−は、−Vとチオールとの反応に由来し、
それぞれの−R6’−は、末端マイケル受容体基及びチオール基と反応する基を有する化合物に由来する基であり、
それぞれのR9−は末端ヒドロキシル基を有する部分である)。
R9-R6’-S-R1-[-S-(CH2)p-O-(R2-O)m-(CH2)2-S-R1-]n-S-R6’-R9 (8)
{R9-R6’-S-R1-[-S-(CH2)p-O-(R2-O)m-(CH2)2-S-R1-]n-S-V’-}zB (8a)
(式中、
それぞれのR1は、C2〜10アルカンジイル、C6〜8シクロアルカンジイル、C6〜10アルカンシクロアルカンジイル、C5〜8ヘテロシクロアルカンジイル、及び−[(−CHR3−)s−X−]q−(−CHR3−)r−から独立して選択され、
sは2〜6の整数、
qは1〜5の整数、
rは2〜10の整数であり、
それぞれのR3は水素及びメチルから独立して選択され、
それぞれのXは−O−、−S−、及び−NR−から独立して選択され、Rは水素及びメチルから選択され、
それぞれのR2はC1〜10アルカンジイル、C6〜8シクロアルカンジイル、C6〜14アルカンシクロアルカンジイル、及び−[(−CHR3−)s−X−]q−(−CHR3−)r−から独立して選択され、s、q、r、R3、及びXは、R1において定義され、
mは0〜50の整数であり、
nは1〜60の整数であり、
pは2〜6の整数であり、
BはZ価ビニル末端多官能化剤B(−V)zの核を表し、
zは3〜6の整数、
それぞれのVはチオール基と反応する基を含む基であり、
それぞれの−V’は、−Vとチオールとの反応に由来し、
それぞれの−R6’−は、末端マイケル受容体基及びチオール基と反応する基を有する化合物に由来する基であり、
それぞれのR9−は末端アミン基を有する部分である)。
本開示で提供される組成物は、1つ以上の触媒を含むことができる。活性アルケニル基のようなマイケル受容体とチオール基との間の反応において用いられる適切な触媒は塩基触媒(例えばアミン)が挙げられる。適切なアミン触媒の例は、例えば、トリエチレンジアミン(1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン、DABCO)、ジメチルシクロヘキシルアミン(DMCHA)、ジメチルエタノールアミン(DMEA)、ビス−(2−ジメチルアミノエチル)エーテル、N−エチルモルホリン、トリエチルアミン、1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデセン−7(DBU)、ペンタメチルジエチレントリアミン(PMDETA)、ベンジルジメチルアミン(BDMA)、N,N,N’−トリメチル−N’−ヒドロキシエチル−ビス(アミノエチル)エーテル、及びN’−(3−(ジメチルアミノ)プロピル)−N、N−ジメチル−1,3−プロパンジアミンが挙げられる。
本開示で提供される組成物を、例えばシーリング材、コーティング剤、カプセルの材料及びポッティング組成物に、用いることができる。シーリング材は、操作上の条件(例えば湿度及び温度)に抵抗する能力、及び材料(例えば水、燃料、ならびに他の液体及びガス)の伝送を少なくとも部分的に阻止する能力を有するフィルムを製造可能な組成物を含む。被覆組成物は、例えば基材の特性(例えば、外観、接着力、湿潤性、耐食性、耐摩耗性、耐燃料油性及び/又は耐摩耗性など)などを改良するために、基材表面に適用される被覆材を含む。ポッティング組成物は、耐衝撃性及び耐振性を提供するため、ならびに湿度及び腐食剤を除外するために、電子部品に有用な材料を含む。ある実施形態において、本開示により提供されるシーリング材組成物は、例えば、航空宇宙のシーリング材として、及び燃料タンクのためのライニング材料として有用である。
チオール末端ポリチオエーテルポリマーの合成
50ガロン反応器において、128 lbのジエチレングリコールジビニルエーテル(DEG−DVE)及び173 lbのジメルカプトジオキサオクタン(DMDO)を、6 lbのトリアリールシアヌール酸塩(TAC)と混合し、77℃まで加熱した。加熱した反応混合物に、アゾビスニトリルフリーラジカル触媒(Vazo(商標)67,2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)、DuPont)を0.2 lb加えた。1,522のメルカプタン当量を有する液体チオール末端樹脂を許容できるため、反応は、実質的に24時間後の完成まで進行した。
ビス(スルホニル)アルカノール末端ポリチオエーテルポリマーの合成
2リットルのフラスコにおいて、319.6gの例1のポリマー、51.2gの1,3−ビス(ビニルスルホニル)−2−プロパノール、420gのアセトン、63gのトルエン、及び1.28gのトリエチルアミンを加えた。混合物を16時間室温において撹拌し、そして溶媒を真空下で除去した。製造物は、ビス(スルホニル)アルカノール末端ポリチオエーテルポリマーであった。
シーリング材組成物
29.4gの例2のポリマー、22.8gの例1のポリマー、及び26.1gの炭酸カルシウムを100gのプラスチック容器に入れた。内容物を、2,300回転数/分において60秒間の高速混合機で混合した。混合材料の一部は、4日間室温においた後、160°Fで1日において、硬化させた。硬化シーリング材の硬度は、52Shore Aであった。
以下に本願発明を記す。
[発明1]
末端1−(エチレンスルホニル)−n−(ビニルスルホニル)アルカノール基を少なくとも2つ含む、硫黄含有マイケル受容体付加物。
[発明2]
少なくとも2つの末端1−(エチレンスルホニル)−n−(ビニルスルホニル)アルカノール基のそれぞれが、1−(エチレンスルホニル)−3−(ビニルスルホニル)プロパン−2−オール基である、発明1に記載の付加物。
[発明3]
前記付加物が、式(3)のポリチオエーテルマイケル受容体、式(3a)のポリチオエーテルマイケル受容体付加物、及びそれらの組み合わせから選択される、発明1に記載の付加物:
R 6 -S-R 1 -[-S-(CH 2 ) p -O-(R 2 -O) m -(CH 2 ) 2 -S-R 1 -] n -S-R 6 (3)
{R 6 -S-R 1 -[-S-(CH 2 ) p -O-(R 2 -O) m -(CH 2 ) 2 -S-R 1 -] n -S-V’-} z B (3a)
(式中、
それぞれのR 1 は、C 2〜10 アルカンジイル、C 6〜8 シクロアルカンジイル、C 6〜10 アルカンシクロアルカンジイル、C 5〜8 ヘテロシクロアルカンジイル、及び−[(−CHR 3 −) s −X−] q −(−CHR 3 −) r −から独立して選択され、
sは2〜6の整数であり、
qは1〜5の整数であり、
rは2〜10の整数であり、
それぞれのR 3 は水素及びメチルから独立して選択され、
それぞれのXは−O−、−S−、及び−NR−から独立して選択され、Rは水素及びメチルから選択され、
それぞれのR 2 はC 1〜10 アルカンジイル、C 6〜8 シクロアルカンジイル、C 6〜14 アルカンシクロアルカンジイル、及び−[(−CHR 3 −) s −X−] q −(−CHR 3 −) r −から独立して選択され、s、q、r、R 3 、及びXは、R 1 において定義され、
mは0〜50の整数であり、
nは1〜60の整数であり、
pは2〜6の整数であり、
BはZ価ビニル末端多官能化剤B(−V) z の核を表し、
zは3〜6の整数であり、
それぞれのVはチオール基に反応する基を含む基であり、
それぞれの−V’−は、−Vとチオールとの反応に由来し、
それぞれのR 6 は独立して末端1−(エチレンスルホニル)−n−(ビニルスルホニル)アルカノール基を含む部分である)。
[発明4]
それぞれのR 6 が式(2)の構造を有する、発明3に記載の付加物:
-CH 2 -CH 2 -S(O) 2 -R 15 -CH(-OH)-R 15 -S(O) 2 -CH=CH 2 (2)
(式中、それぞれのR 15 は、C 1〜3 アルカンジイル、及び置換C 1〜3 アルカンジイルから独立して選択され、置換基の1つ以上は−OHである)。
[発明5]
前記付加物が、
(a)硫黄含有ポリマー;及び、
(b)末端ビス(スルホニル)アルカノール基、及び硫黄含有ポリマーの末端基と反応する基を有する化合物
を含む反応物質の反応生成物を含む、発明1に記載の付加物。
[発明6]
硫黄含有ポリマーが、式(4)のチオール末端ポリチオエーテルポリマー、式(4a)のチオール末端ポリチオエーテルポリマー、及びそれらの組み合わせから選択されるチオール末端ポリチオエーテルを含む発明5に記載の付加物:
HS-R 1 -[-S-(CH 2 ) p -O-(R 2 -O) m -(CH 2 ) 2 -S-R 1 -] n -SH (4)
{HS-R 1 -[-S-(CH 2 ) p -O-(R 2 -O) m -(CH 2 ) 2 -S-R 1 -] n -S-V’-} z B (4a)
(式中、
それぞれのR 1 は、C 2〜10 アルカンジイル、C 6〜8 シクロアルカンジイル、C 6〜14 アルカンシクロアルカンジイル、C 5〜8 ヘテロシクロアルカンジイル、及び−[(−CHR 3 −) s −X−] q −(−CHR 3 −) r −から独立して選択され、
sは2〜6の整数であり、
qは1〜5の整数であり、
rは2〜10の整数であり、
それぞれのR 3 は水素及びメチルから独立して選択され、
それぞれのXは−O−、−S−、及び−NR−から独立して選択され、Rは水素及びメチルから選択され、
それぞれのR 2 はC 1〜10 アルカンジイル、C 6〜8 シクロアルカンジイル、C 6〜14 アルカンシクロアルカンジイル、及び−[(−CHR 3 −) s −X−] q −(−CHR 3 −) r −から独立して選択され、s、q、r、R 3 、及びXは、R 1 において定義され、
mは0〜50の整数であり、
nは1〜60の整数であり、
pは2〜6の整数であり、
BはZ価ビニル末端多官能化剤B(−V) z の核を表し、
zは3〜6の整数であり、
それぞれの−Vはチオール基に反応する末端基を含む基であり、
それぞれの−V’−は、−Vとチオールとの反応に由来する)。
[発明7]
末端ビス(スルホニル)アルカノール基、及び、硫黄含有ポリマーの末端基に反応する基を有する化合物が、1,3−ビス(ビニルスルホニル)−2−プロパノールを含む、発明5に記載の付加物。
[発明8]
(a)マイケル受容体基と反応する末端基を少なくとも2つ含む硫黄含有ポリマー、及び
(b)ビス(ビニルスルホニル)アルカノール
を含む組成物。
[発明9]
ビス(ビニルスルホニル)アルカノールが、1,3−ビス(ビニルスルホニル)−2−プロパノールである、発明8に記載の組成物。
[発明10]
ポリエポキシを含む、発明8に記載の組成物。
[発明11]
マイケル受容体基と反応する末端基を少なくとも2つ含むポリスルフィドポリマーを含む、発明8に記載の組成物。
[発明12]
(a)発明1に記載の硫黄含有マイケル受容体付加物、及び
(b)マイケル受容体基と反応する末端基を少なくとも2つ含む硬化剤
を含む組成物。
[発明13]
硬化剤が、マイケル受容体基に反応する末端基を少なくとも2つ含む硫黄含有ポリマー、単量体チオール、ポリチオール、ポリアミン、ブロックアミン、及びそれらのあらゆる組み合わせから選択される、発明12に記載の組成物。
[発明14]
硬化剤が、マイケル受容体基に反応する末端基を少なくとも2つ含む硫黄含有ポリマーを含む、発明12に記載の組成物。
[発明15]
硫黄含有ポリマーがポリチオエーテルを含む、発明14に記載の組成物。
[発明16]
ポリチオエーテルが、式(4)のチオール末端ポリチオエーテルポリマー、式(4a)のチオール末端ポリチオエーテルポリマー、及びそれらの組み合わせから選択されるチオール末端ポリチオエーテルを含む、発明15に記載の組成物:
HS-R 1 -[-S-(CH 2 ) P -O-(R 2 -O) m -(CH 2 ) 2 -S-R 1 -] n -SH (4)
{HS-R 1 -[-S-(CH 2 ) P -O-(R 2 -O) m -(CH 2 ) 2 -S-R 1 -] n -S-V’-} z B (4a)
(式中、
それぞれのR 1 は、C 2〜10 アルカンジイル、C 6〜8 シクロアルカンジイル、C 6〜14 アルカンシクロアルカンジイル、C 5〜8 ヘテロシクロアルカンジイル、及び−[(−CHR 3 −) s −X−] q −(CHR 3 −) r −から独立して選択され、
sは2〜6の整数であり、
qは1〜5の整数であり、
rは2〜10の整数であり、
それぞれのR 3 は水素及びメチルから独立して選択され、
それぞれのXは−O−、−S−、及び−NR−から独立して選択され、Rは水素及びメチルから選択され、
それぞれのR 2 はC 1〜10 アルカンジイル、C 6〜8 シクロアルカンジイル、C 6〜14 アルカンシクロアルカンジイル、及び−[(−CHR 3 −) s −X−] q −(−CHR 3 −) r −から独立して選択され、s、q、r、R 3 、及びXは、R 1 において定義され、
mは0〜50の整数であり、
nは1〜60の整数であり、
pは2〜6の整数であり、
BはZ価ビニル末端多官能化剤B(−V) z の核を表し、
zは3〜6の整数であり、
それぞれのVはチオール基に反応する末端基を含む基であり、
それぞれの−V’−は、−Vとチオールとの反応に由来する)。
[発明17]
硫黄含有ポリマーがポリスルフィドポリマーを含む、発明14に記載の組成物。
[発明18]
ポリエポキシを含む、発明12に記載の組成物。
[発明19]
ポリスルフィドマイケル受容体付加物を含む、発明12に記載の組成物。
[発明20]
(a)発明1に記載の硫黄含有マイケル受容体付加物;
(b)マイケル受容体基に反応する末端基を少なくとも2つ含む硫黄含有ポリマー;及び、
(c)マイケル受容体基を少なくとも2つ有する単量体化合物
を含む組成物。
[発明21]
(a)発明1に記載の硫黄含有マイケル受容体付加物;及び、
(b)ヒドロキシル基及びマイケル受容体基に反応する基を有する化合物
を含む反応物の反応生成物を含む、ヒドロキシル末端硫黄含有マイケル受容体付加物。
[発明22]
(a)発明21に記載のヒドロキシル末端硫黄含有付加物;及び、
(b)ポリイソシアネート硬化剤
を含む組成物。
[発明23]
(a)発明1に記載の硫黄含有マイケル受容体付加物;及び、
(b)アミン基及びマイケル受容体基に反応する基を有する化合物
を含む反応物の反応生成物を含む、アミン末端硫黄含有付加物。
[発明24]
(a)発明23に記載のアミン末端硫黄含有マイケル受容体付加物;及び、
(b)ポリイソシアネート塩硬化剤
を含む組成物。
Claims (24)
- 末端1−(エチレンスルホニル)−n−(ビニルスルホニル)アルカノール基を少なくとも2つ含む硫黄含有ポリマーを含む、硫黄含有マイケル受容体付加物であって、
前記硫黄含有ポリマーがポリチオエーテル、ポリスルフィド、又はそれらの組み合わせを含む、
前記付加物。 - 少なくとも2つの末端1−(エチレンスルホニル)−n−(ビニルスルホニル)アルカノール基のそれぞれが、1−(エチレンスルホニル)−3−(ビニルスルホニル)プロパン−2−オール基である、請求項1に記載の付加物。
- 式(3)のポリチオエーテルマイケル受容体、式(3a)のポリチオエーテルマイケル受容体付加物、又はそれらの組み合わせを含む、硫黄含有マイケル受容体付加物:
R6-S-R1-[-S-(CH2)p-O-(R2-O)m-(CH2)2-S-R1-]n-S-R6 (3)
{R6-S-R1-[-S-(CH2)p-O-(R2-O)m-(CH2)2-S-R1-]n-S-V’-}zB (3a)
(式中、
それぞれのR1は、C2〜10アルカンジイル、C6〜8シクロアルカンジイル、C6〜10アルカンシクロアルカンジイル、C5〜8ヘテロシクロアルカンジイル、及び−[(−CHR3−)s−X−]q−(−CHR3−)r−から独立して選択され、
sは2〜6の整数であり、
qは1〜5の整数であり、
rは2〜10の整数であり、
それぞれのR3は水素及びメチルから独立して選択され、
それぞれのXは−O−、−S−、及び−NR−から独立して選択され、Rは水素及びメチルから選択され、
それぞれのR2はC1〜10アルカンジイル、C6〜8シクロアルカンジイル、C6〜14アルカンシクロアルカンジイル、及び−[(−CHR3−)s−X−]q−(−CHR3−)r−から独立して選択され、s、q、r、R3、及びXは、R1において定義され、
mは0〜50の整数であり、
nは1〜60の整数であり、
pは2〜6の整数であり、
BはZ価ビニル末端多官能化剤B(−V)zの核を表し、
zは3〜6の整数であり、
それぞれのVはチオール基に反応する基を含む基であり、
それぞれの−V’−は、−Vとチオールとの反応に由来し、
それぞれのR6は独立して末端1−(エチレンスルホニル)−n−(ビニルスルホニル)アルカノール基を含む部分である)。 - それぞれのR6が式(2)の構造を有する、請求項3に記載の付加物:
-CH2-CH2-S(O)2-R15-CH(-OH)-R15-S(O)2-CH=CH2 (2)
(式中、それぞれのR15は、C1〜3アルカンジイル、及び置換C1〜3アルカンジイルから独立して選択され、置換基の1つ以上は−OHである)。 - (a)硫黄含有ポリマー;及び、
(b)末端ビス(スルホニル)アルカノール基、及び硫黄含有ポリマーの末端基と反応する基を有する化合物
を含む反応物質の反応生成物を含む、硫黄含有マイケル受容体付加物。 - 硫黄含有ポリマーが、式(4)のチオール末端ポリチオエーテルポリマー、式(4a)のチオール末端ポリチオエーテルポリマー、又はそれらの組み合わせ含む請求項5に記載の付加物:
HS-R1-[-S-(CH2)p-O-(R2-O)m-(CH2)2-S-R1-]n-SH (4)
{HS-R1-[-S-(CH2)p-O-(R2-O)m-(CH2)2-S-R1-]n-S-V’-}zB (4a)
(式中、
それぞれのR1は、C2〜10アルカンジイル、C6〜8シクロアルカンジイル、C6〜14アルカンシクロアルカンジイル、C5〜8ヘテロシクロアルカンジイル、及び−[(−CHR3−)s−X−]q−(−CHR3−)r−から独立して選択され、
sは2〜6の整数であり、
qは1〜5の整数であり、
rは2〜10の整数であり、
それぞれのR3は水素及びメチルから独立して選択され、
それぞれのXは−O−、−S−、及び−NR−から独立して選択され、Rは水素及びメチルから選択され、
それぞれのR2はC1〜10アルカンジイル、C6〜8シクロアルカンジイル、C6〜14アルカンシクロアルカンジイル、及び−[(−CHR3−)s−X−]q−(−CHR3−)r−から独立して選択され、s、q、r、R3、及びXは、R1において定義され、
mは0〜50の整数であり、
nは1〜60の整数であり、
pは2〜6の整数であり、
BはZ価ビニル末端多官能化剤B(−V)zの核を表し、
zは3〜6の整数であり、
それぞれの−Vはチオール基に反応する末端基を含む基であり、
それぞれの−V’−は、−Vとチオールとの反応に由来する)。 - 末端ビス(スルホニル)アルカノール基、及び、硫黄含有ポリマーの末端基に反応する基を有する化合物が、1,3−ビス(ビニルスルホニル)−2−プロパノールを含む、請求項5に記載の付加物。
- (a)マイケル受容体基と反応する末端基を少なくとも2つ含む硫黄含有ポリマーであって、ポリチオエーテル又はポリスルフィドを含む、硫黄含有ポリマー、及び
(b)ビス(ビニルスルホニル)アルカノール
を含む組成物。 - ビス(ビニルスルホニル)アルカノールが、1,3−ビス(ビニルスルホニル)−2−プロパノールである、請求項8に記載の組成物。
- (a)マイケル受容体基と反応する末端基を少なくとも2つ含む硫黄含有ポリマー、
(b)ビス(ビニルスルホニル)アルカノール、及び
(c)ポリエポキシ
を含む、組成物。 - (a)マイケル受容体基と反応する末端基を少なくとも2つ含む硫黄含有ポリマー、
(b)ビス(ビニルスルホニル)アルカノール、及び
(c)マイケル受容体基と反応する末端基を少なくとも2つ含むポリスルフィドポリマー
を含む、組成物。 - (a)請求項1に記載の硫黄含有マイケル受容体付加物、及び
(b)マイケル受容体基と反応する末端基を少なくとも2つ含む硬化剤
を含む組成物。 - 硬化剤が、マイケル受容体基に反応する末端基を少なくとも2つ含む硫黄含有ポリマー、単量体チオール、ポリチオール、ポリアミン、ブロックアミン、及びそれらのあらゆる組み合わせから選択される、請求項12に記載の組成物。
- 硬化剤が、マイケル受容体基に反応する末端基を少なくとも2つ含む硫黄含有ポリマーを含む、請求項12に記載の組成物。
- 硫黄含有ポリマーがポリチオエーテルを含む、請求項14に記載の組成物。
- ポリチオエーテルが、式(4)のチオール末端ポリチオエーテルポリマー、式(4a)のチオール末端ポリチオエーテルポリマー、又はそれらの組み合わせを含む、請求項15に記載の組成物:
HS-R1-[-S-(CH2)P-O-(R2-O)m-(CH2)2-S-R1-]n-SH (4)
{HS-R1-[-S-(CH2)P-O-(R2-O)m-(CH2)2-S-R1-]n-S-V’-}zB (4a)
(式中、
それぞれのR1は、C2〜10アルカンジイル、C6〜8シクロアルカンジイル、C6〜14アルカンシクロアルカンジイル、C5〜8ヘテロシクロアルカンジイル、及び−[(−CHR3−)s−X−]q−(CHR3−)r−から独立して選択され、
sは2〜6の整数であり、
qは1〜5の整数であり、
rは2〜10の整数であり、
それぞれのR3は水素及びメチルから独立して選択され、
それぞれのXは−O−、−S−、及び−NR−から独立して選択され、Rは水素及びメチルから選択され、
それぞれのR2はC1〜10アルカンジイル、C6〜8シクロアルカンジイル、C6〜14アルカンシクロアルカンジイル、及び−[(−CHR3−)s−X−]q−(−CHR3−)r−から独立して選択され、s、q、r、R3、及びXは、R1において定義され、
mは0〜50の整数であり、
nは1〜60の整数であり、
pは2〜6の整数であり、
BはZ価ビニル末端多官能化剤B(−V)zの核を表し、
zは3〜6の整数であり、
それぞれのVはチオール基に反応する末端基を含む基であり、
それぞれの−V’−は、−Vとチオールとの反応に由来する)。 - 硫黄含有ポリマーがポリスルフィドポリマーを含む、請求項14に記載の組成物。
- ポリエポキシを含む、請求項12に記載の組成物。
- 硫黄含有マイケル受容体付加物がポリスルフィドマイケル受容体付加物を含む、請求項12に記載の組成物。
- (a)請求項1に記載の硫黄含有マイケル受容体付加物;
(b)マイケル受容体基に反応する末端基を少なくとも2つ含む硫黄含有ポリマー;及び、
(c)マイケル受容体基を少なくとも2つ有する単量体化合物
を含む組成物。 - (a)請求項1に記載の硫黄含有マイケル受容体付加物;及び、
(b)ヒドロキシル基及びマイケル受容体基に反応する基を有する化合物
を含む反応物の反応生成物を含む、ヒドロキシル末端硫黄含有マイケル受容体付加物。 - (a)請求項21に記載のヒドロキシル末端硫黄含有付加物;及び、
(b)ポリイソシアネート硬化剤
を含む組成物。 - (a)請求項1に記載の硫黄含有マイケル受容体付加物;及び、
(b)アミン基及びマイケル受容体基に反応する基を有する化合物
を含む反応物の反応生成物を含む、アミン末端硫黄含有付加物。 - (a)請求項23に記載のアミン末端硫黄含有マイケル受容体付加物;及び、
(b)ポリイソシアネート塩硬化剤
を含む組成物。
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