Однокомпонентная грунтовка для стекла, включающая оксазолидин

Однокомпонентная грунтовка для стекла, включающая оксазолидин

Реферат

ЗАЯВЛЕНИЕ ОБ УСТАНОВЛЕНИИ ПРИОРИТЕТА

Настоящая заявка утверждает преимущество даты регистрации предварительной заявки № 60/913700 (зарегистрированной 24 апреля 2007 года), содержание которой включено в настоящий документ во всей полноте посредством ссылки.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к грунтовке, в частности к грунтовке для связывания одного или нескольких герметиков с непористой подложкой, например для приклеивания стеклянной панели к автомобилю.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОМУ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

В области техники, связанной с монтажом стекол, существует потребность в грунтовке, которую можно использовать в ряде условий. Одно из требуемых назначений грунтовки состоит в обработке стеклянной поверхности для обеспечения крепкого соединения стекла с герметиком (например, клеящим веществом). В одном случае применения клеящее вещество или другой герметик наносят через небольшой промежуток времени после нанесения грунтовки. В другом случае применения клеящее вещество или другой герметик наносят по истечении значительного промежутка времени. Для всех из этих случаев применения важным является то, что грунтовка сохраняет эффективность тогда, когда наносят клеящее вещество или герметик. Общепринято называть полезное время, в течение которого грунтовка сохраняет свою эффективность, ее временем схватывания. Оно, как правило, относится к промежутку времени между нанесением грунтовки и тем, когда клеящее вещество или другой герметик нельзя более наносить на грунтовку и наилучшим образом использовать для склеивания. А именно, если грунтовка отверждается слишком быстро и становится непластичной для того, чтобы с ней работать, то при практическом применении, включающем установку стекол в автомобиль, приспособлению для установки окон не достаточно времени для установки и подходящего расположения стекла в раме автотранспортного средства. Для целей монтажа стекол, о которых идет речь (в частности, для практических применений, связанных с производством автомобилей), как правило, наилучшее использование приклеивания подразумевает то, что характер разрушения клеящего вещества или другого герметика у грунтовки является преимущественно когезионным, а более конкретно, по существу, полностью когезионным.

Примерами из литературы, в которых рассмотрены применяемые в этой области грунтовочные материалы, являются опубликованные патентные заявки США №№ US20010041782A1, 20030100676A1, патенты США №№ 5010202, 4874805, 4396681, 4367313, 6875470, евразийский патент № 1217049A1, публикации патентных заявок Японии №№ JP2003-336008, JP2003-128988, JP2002-309182 и JP2002-309163, все из которых представлены в настоящей заявке в качестве ссылки. Можно применять двухкомпонентные грунтовки и известно, что многие из них проявляют как признаки короткого времени схватывания, так и признаки длительного времени схватывания. Однако, как правило, для двухкомпонентных грунтовок необходимы дополнительные стадии, связанные с рабочими операциями и обработкой.

В патенте США 6133398 описана однокомпонентная клеевая композиция, включающая в себя полиуретановый форполимер, в которой можно использовать соединение, содержащее, по меньшей мере, одну оксазолидиновую группировку.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В целом, настоящее изобретение направлено на получение однокомпонентной грунтовочной композиции с длительным временем схватывания, которая включает в себя основную грунтовочную композицию (предпочтительно диспергированную или растворенную в летучем растворителе), содержащую (а) изоцианатный функциональный форполимер («форполимер (а)»), который получают в результате взаимодействия алифатического полиизоцианата с полиолом и который частично прореагировал с аминогруппами вторичного аминосилана, где аминосилан содержит две или три метоксигруппы, связанные с атомом кремния, две или три этоксигруппы, связанные с атомом кремния, или их комбинацию, (b) изоцианатный функциональный форполимер («форполимер (b)») с содержанием изоцианатных групп примерно более 1%, который представляет собой продукт реакции ароматического полиизоцианата и полиола с M_n>300 (например, продукт взаимодействия ароматического диизоцианата с полиэфиротриолом), а также ингредиент, содержащий оксазолидиновое кольцо или его производное, или его аналог, где грунтовка обладает временем схватывания, составляющим, по меньшей мере, примерно 1 неделю, более предпочтительно, по меньшей мере, примерно 1 месяц, а еще желательнее, по меньшей мере, примерно 3 месяца или более.

Данная грунтовочная композиция может также содержать одно соединение из числа (1) первого аддукта (i) алифатического изоцианата и (ii) меркаптосилана, аминосилана (например, вторичного аминосилана) или их обоих (в частности, например, силана с двумя или тремя метокси- и/или этоксигруппами, связанными с атомом кремния) или (2) усилителя адгезии, такого как тот, который включает второй аддукт (i) ароматического полиизоцианата и (ii) меркаптосилана, аминосилана (например, вторичного аминосилана) или их обоих (в частности, например, силана с двумя или тремя метокси- и/или этоксигруппами, связанными с атомом кремния), или их комбинацию. Например, для использования в усилителе адгезии возможный ароматический полиизоцианат содержит тиофосфатную, фосфатную, тиофосфановую группу или их любую комбинацию. Конкретно, он может представлять собой трис(изоцианатофенил)тиофосфат.

Данные композиции могут, кроме того, включать краситель или пигмент (например, углеродную сажу). Ингредиенты диспергированы и/или растворены в подходящем растворителе и, при желании, могут включать подходящий катализатор.

Ингредиент, содержащий оксазолидиновое кольцо или его производное, или его аналог, включает бисоксазолидин и содержится в количестве примерно от 2 до 8% мас. всей композиции. Например, он может включать карбаминовую кислоту, 1,6-гександиил бис-, бис(2-(2-(1-метилэтил)-3-оксазолидинил)этил) эфир и содержаться в итоговой композиции в количестве примерно от 4 до 6% мас. всей композиции.

Не исключено, что в данной композиции будут использовать второй аддукт в количестве, находящемся в диапазоне примерно от 0 до 20% мас. всей композиции, например примерно от 2 до 10% мас. всей композиции или, еще конкретнее, примерно от 4 до 6% мас. всей композиции. Данная композиция может, кроме того, содержать одно соединение из числа образующего (мет)акрилатную пленку вещества, присутствующего в количестве примерно менее 10% мас. всей композиции, наполнителя, стабилизатора, такого как диэтилмалонат, или кислоты, такой как фосфорная кислота, или их любую комбинацию.

В данном изобретении также рассмотрены способы применения композиций, описанных в данном документе, которые включают стадии нанесения грунтовочных композиций на первую подложку, ожидания, по меньшей мере, в течение 20 секунд, 1 минуты, 3 минут или более, нанесения клеящего вещества на грунтовочную композицию и приклеивания второй подложки к клеящему веществу. Например, один способ приклеивания стеклянной панели к конструкции автотранспортного средства может включать стадии (а) нанесения грунтовки согласно данному изобретению, по существу, по периметру одной стороны стеклянной панели, (b) наложения на грунтовочную композицию полоски клеящего вещества и (c) установки стеклянной панели посредством осуществления контакта клеящего вещества с конструкцией автотранспортного средства, задающей отверстие для установки стеклянной панели. Стадии (а) и (b) могут быть разделены промежутком времени более 20 секунд и менее 3 месяцев при комнатной температуре, промежутком времени более 1 дня при комнатной температуре или даже промежутком времени более 1 недели или даже 1 месяца при комнатной температуре. В данном изобретении также рассмотрены получающиеся в результате склеенные конструкции или другие конструкции, которые включают описанные в данном документе грунтовки.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В том виде, в котором их используют в данном документе, все весовые части определены относительно 100 вес.ч. описанной композиции, если не указано иначе (например, весовое соотношение). В случае получающейся в результате композиции это означает, что массы определены относительно 100 вес.ч. получающейся в результате итоговой композиции. Следует понимать, что можно применять большие или меньшие количества, описанные в данном документе. Как правило, взаимные доли описанных ингредиентов будут оставаться такими же. Таким образом, например, если идея изобретения предусматривает 30 вес.ч. компонента А и 10 вес.ч. компонента Б, то квалифицированный в данной области техники специалист учтет то, что подобная идея также включает в себя идею использования компонента А и компонента Б во взаимном соотношении 3:1.

В одном аспекте настоящее изобретение направлено на получение основной грунтовочной композиции, содержащей (а) изоцианатный функциональный форполимер («форполимер (а)»), который получают в результате взаимодействия алифатического полиизоцианата с полиолом и который, по меньшей мере, частично прореагировал с аминогруппами вторичного аминосилана, где аминосилан содержит две или три метоксигруппы, связанные с атомом кремния, две или три этоксигруппы, связанные с атомом кремния, или их комбинацию, (b) изоцианатный функциональный форполимер («форполимер (b)») с содержанием изоцианатных групп примерно более 1%, и (c), по меньшей мере, один растворитель для (а) и (b), а также ингредиент, содержащий оксазолидиновое кольцо или его производное, или его аналог.

В другом аспекте настоящее изобретение предоставляет улучшенную однокомпонентную грунтовочную композицию с длительным временем схватывания, которая включает основную грунтовочную композицию в сочетании с ингредиентом, содержащим оксазолидиновое кольцо или его производное, или его аналог, первый аддукт (i) алифатического изоцианата и (ii) меркаптосилана, аминосилана (например, вторичного аминосилана) или их обоих (в частности, например, силана с двумя или тремя метокси- и/или этоксигруппами, связанными с атомом кремния), и усилитель адгезии, содержащий второй аддукт (i) ароматического изоцианата и (ii) меркаптосилана, аминосилана (например, вторичного аминосилана) или их обоих (в частности, например, силана с двумя или тремя метокси- и/или этоксигруппами, связанными с атомом кремния). Желательно, чтобы данная композиция, кроме того, содержала краситель или пигмент (например, углеродную сажу) и растворитель. В одном подходе вышеуказанную композицию веществ используют для получения основной грунтовочной композиции, включающей, по меньшей мере, один изоцианатный форполимер, который содержит кремний (например, который, по меньшей мере, частично силилирован аминофункциональным силаном).

Ингредиент, содержащий оксазолидиновое кольцо или его производное, или его аналог, согласно настоящему изобретению может представлять собой любой подходящий ингредиент и желательно, чтобы он мог являться ингредиентом, который гидролизуется при воздействии влаги с образованием реакционноспособных гидроксил- и аминофункциональных групп для взаимодействия с присутствующими изоцианатами. В одном конкретном примере он включает бисоксазолидин. Однако возможно, что он включает изоксазолидин. Кроме того, можно использовать производные или аналоги оксазолидинов, такие как те, которые содержат оксазолидиноновую группу, оксазолидиндионовую группу или их комбинацию. В частном аспекте настоящего изобретения предпочтительный азол представляет собой соединение на основе бисоксазолидина с функциональностью, по меньшей мере, 2, а более предпочтительно с функциональностью 4. Желательно, чтобы ингредиент обладал температурой воспламенения, превышающей примерно 50°С, например, составляющей примерно 60 или даже 75°С или выше, и, кроме того, мог обладать NH/OH эквивалентной массой, равной примерно 80 или больше. Например, не исключено, что ингредиент представляет собой алифатический полиаминоспирт на основе уретанбисоксазолидина. Примерами соединения, содержащего оксазолидон, является карбаминовая кислота, 1,6-гександиил бис-, бис(2-(2-(1-метилэтил)-3-оксазолидинил)этил) эфир. Примеры коммерчески доступных ингредиентов, пригодных для данного изобретения, являются Incozol 4 или Incozol LV, предлагаемые фирмой Industrial Copolymers Ltd., или Hardener OZ, предлагаемый фирмой Bayer MaterialScience. Ингредиент, содержащий оксазолидиновое кольцо или его производное, или его аналог, как правило, содержится в количестве примерно от 1 до 10% мас. всей композиции, предпочтительно примерно от 2 до 8% мас. всей композиции, и более предпочтительно примерно от 4 до 6% мас. всей композиции. При желании, ингредиент, содержащий оксазолидиновое кольцо или его производное, или его аналог, предоставляют в виде обладающей покрытием или включенной в капсулу частицы или капли, например, согласно идее патента США № 6133398 (представленного в виде ссылки).

Изоцианатный функциональный форполимер (b) с содержанием изоцианатных групп примерно более 1%, как правило, представляет собой продукт реакции полиола с функциональностью, примерно превышающей 2, и молекулярной массой (M_n), превышающей примерно 300, и изоцианата, предпочтительно ароматического полиизоцианата. В одном конкретном аспекте предпочтительным изоцианатом является диизоцианат, такой как тот, который обладает функциональностью, по меньшей мере, 2 (например, трифункциональный) диизоцианат. Например, диизоцианат может представлять собой ароматический диизоцианат, такой как тот, который выбирают из числа TDI, MDI или их комбинации. Конкретный предпочтительный диизоцианат включает MDI или его форполимер, например, тот, который содержит приблизительно 97% 4,4'-дифенилметандиизоцианата и 3% 2,4'-дифенилметандиизоцианата. Коммерчески доступным примером одного такого изоцианата является Isonate ® M125 MDI, предлагаемый фирмой The Dow Chemical Company. Несмотря на то что можно выбирать другие полиолы, особенно предпочтительным полиолом является триол, и особенно тот, который имеет гидроксильное число, по меньшей мере, примерно 200. Примером одного подобного полиола является полиол, предлагаемый фирмой The Dow Chemical Company под названием VORANOL™ CP260.

Первый аддукт обычно представляет собой продукт взаимодействия (i) алифатического изоцианата с (ii) меркаптосиланом, аминосиланом (например, вторичным аминосиланом) или ими обоими (в частности, например, силаном с двумя или тремя метокси- и/или этоксигруппами, связанными с атомом кремния). Конкретным предпочтительным диизоцианатом является алифатический изоцианат, и в особенности трифункциональный алифатический полиизоцианат, например, на основе гексаметилендиизоцианата (HDI) (пример которого представляет собой продукт, коммерчески доступный под торговым наименованием Desmodur® N100 от фирмы Bayer MaterialScience). Несмотря на то что можно выбирать другие меркаптосиланы, в особенности предпочтительным является меркаптопропилтриметоксисилан (например, такой как тот, который коммерчески доступен как Dynasilan™ MTMO от фирмы Degussa или как Silquest™ A-189 от фирмы General Electric). Желательно, чтобы молекулярная масса меркаптосилана не превышала примерно 2000, предпочтительно не превышала примерно 900, и более предпочтительно не превышала примерно 500 (например, составляла примерно 200 или даже примерно 80). Третий форполимер, при его наличии, как правило, присутствует в количестве, находящемся в диапазоне примерно от 0 до 20% мас. всей композиции, предпочтительно примерно от 1 до 10% мас. всей композиции, и более предпочтительно примерно от 2 до 4% мас. всей композиции.

Второй аддукт обычно выполняет функцию усилителя адгезии, который, как правило, представляет собой продукт взаимодействия органофункционального силана с изоцианатом. Более конкретно, как будет рассмотрено, в качестве усилителя адгезии используют усилитель адгезии, который содержит, по меньшей мере, один ароматический полиизоцианат, который, более конкретно, включает фосфор.

В одном варианте осуществления один компонент второго аддукта может включать аминосилан, а более конкретно вторичный аминосилан. Один предпочтительный силан содержит, по меньшей мере, две силильные группы с тремя метоксигруппами, связанными с каждым из атомов кремния, стерически затрудняющих вторичную аминогруппу, или любой их комбинации. Примером одного такого коммерчески доступного аминосилана является бис(триметоксисилилпропил)амин, такой как Silquest A-1170 от фирмы GE Advanced Materials-Silicones. Дополнительная информация о подходящих для использования в данном изобретении веществах, представляющих собой силаны, представлена во включенном в виде ссылки патенте США № 4374237. Другими примерами силанов являются без ограничения (индивидуально или в сочетании с бис(триметоксисилилпропил)амином) силаны с гидроксильными функциональными группами, меркаптильными функциональными группами или ими обеими, такие как 3-аминопропилтриметоксисилан, 3-аминопропилтриэтоксисилан, 3-аминопропилтрисметоксиэтоксиэтоксисилан, 3-аминопропилметилдиэтоксисилан, N-метил-3-аминопропилтриметоксисилан, N-бутил-3-аминопропилтриметоксисилан, 3-меркаптопропилтриметоксисилан, 3-меркаптопропилтриэтоксисилан, 3-меркаптопропилметилдиметоксисилан, (N-циклогексиламинометил)метилдиэтоксисилан, (N-циклогексиламинометил)триэтоксисилан, (N-фениламинометил)метилдиметоксисилан, (N-фениламинометил)триметоксисилан, N-этиламиноизобутилтриметоксисилан, 4-амино-3,3-диметилбутилтриметоксисилан или любая их комбинация.

Второй аддукт также содержит в качестве одного из своих компонентов ароматический изоцианат, и в частности, трифункциональный изоцианат. В особенно предпочтительном варианте осуществления он содержит, по меньшей мере, один изоцианат, содержащий фосфор. Пример одного такого изоцианата, представленного нижеследующей формулой 1, описан, в основном, в патенте США № 6974500, представленном в качестве ссылки:

Формула 1

Один возможный изоцианат представляет собой трис(пара-изоцианато)тиофосфан. Особенно предпочтительным изоцианатом является тиофосфат с изоцианатной группой, такой как раствор трис(пара-изоцианатофенил)тиофосфата в этилацетате, продаваемый под торговой маркой DESMODUR RFE и коммерчески доступный от фирмы Bayer Corporation, Pittsburgh, PA. Другие примеры возможных изоцианатов (которые можно использовать индивидуально или в сочетании с трис(пара-изоцианатофенил)тиофосфатом) включают трифункциональные изоцианаты, которые могут являться ароматическими или алифатическими (например, алифатический полиизоцианат на основе HDI и, по возможности, с содержанием изоцианатных групп примерно от 15 до 25 процентов). Примеры подходящих трифункциональных изоцианатов включают те, которые коммерчески доступны под марками Desmodur N 100, Desmodur N 3300 или Tolonate HDT.

Как правило, второй аддукт получают смешением силана с изоцианатом, в частности, в количестве примерно 1 моль изоцианата с примерно от 1 до 3 молями силана (например, аминосилана, меркаптосилана или их комбинации), а более конкретно, примерно один моль изоцианата с примерно 2,3 молями силана (например, аминосилана, меркаптосилана или их комбинации).

Один частный подход к получению второго аддукта заключается в, по меньшей мере, частичном взаимодействии ароматического полиизоцианат с функциональностью, примерно превышающей 2, с силаном (например, аминосиланом (таким как вторичный аминофункциональный силан), меркаптосиланом или их комбинацией), где силан содержит некоторое число алкоксигрупп, связанных с атомом кремния (например, две или три метоксигруппы, связанные с атомом кремния, две или три этоксигруппы, связанные с атомом кремния, их комбинацию или им подобные).

Как правило, композиции согласно данному изобретению основаны на комбинации ингредиентов с основной грунтовкой, которая включает, по меньшей мере, первый форполимер (а), получаемый в результате взаимодействия, по меньшей мере, одного полиизоцианата, по меньшей мере, с одним полиолом, и в особенности того, который содержит свободный изоцианат. В более конкретном аспекте основная грунтовка содержит изоцианатный функциональный форполимер, который получают в результате взаимодействия алифатического полиизоцианата с полиолом. В одном весьма конкретном варианте осуществления основная грунтовка содержит изоцианатный функциональный форполимер, который получают в результате взаимодействия алифатического полиизоцианата с полиолом и который, по меньшей мере, частично прореагировал с аминогруппами силана, а в частности аминосилана (например, вторичного аминосилана), где аминосилан содержит некоторое количество алкоксигрупп, связанных с атомом кремния (например, две или три метоксигруппы, связанные с атомом кремния, две или три этоксигруппы, связанные с атомом кремния, их комбинацию или им подобные), а также второй форполимер (b), описанный в данном документе, и предпочтительно, по меньшей мере, один растворитель для двух форполимеров. Примеры коммерчески доступных грунтовок, которые можно использовать согласно идее настоящего изобретения, без ограничения охватывают Betaprime™ 5500.

Без намерения быть связанными теорией полагают, что композиции согласно данному изобретению обусловливают выгодное применение конкретной молекулярной структуры, в которой, по меньшей мере, часть молекулы содержит кремний (например, она силанирована), а часть молекулы содержит функциональность, такую как изоцианатная функциональная группа, которая способна связываться с основной грунтовкой, например, посредством образования молекулярной сетки между основной грунтовкой и комбинацией алифатического изоцианатного форполимера с ароматическим изоцианатным форполимером. Подобные форполимеры могут представлять собой часть основной грунтовочной композиции.

Изоцианаты, пригодные для данного изобретения, можно выбирать из числа диизоцианатов, триизоцианатов или их любой комбинации. Подходящие изоцианаты могут включать алифатический, циклоалифатический, аралифатический, гетероциклический, ароматический изоцианат или любую их комбинацию. Предпочтительные примеры могут включать изоцианат, выбираемый из числа гексаметилендиизоцианата (HDI), изофорондиизоцианата (IPDI), метилендифенил-4,4'-диизоцианата (MDI) или их любой комбинации, и более предпочтителен изоцианат, выбираемый из числа изофорондиизоцианата (IPDI), метилендифенил-4,4'-диизоцианата (MDI), толуолдиизоцианата (TDI) или их любой комбинации. Как отмечено, рассматривают также полимерные производные любого из описанных в данном документе изоцианатов.

Предпочтительно, чтобы используемые полиизоцианаты обладали средней изоцианатной функциональностью, составляющей, по меньшей мере, примерно 2,0, и эквивалентной массой, равной, по меньшей мере, около 80. Желательно, чтобы изоцианатная функциональность полиизоцианата составляла, по меньшей мере, примерно 2,0, более предпочтительно, по меньшей мере, примерно 2,2, и наиболее предпочтительно, по меньшей мере, примерно 2,4, и предпочтительно, чтобы она не превышала примерно 4,0, более предпочтительно не превышала примерно 3,5, и наиболее предпочтительно не превышала примерно 3,0. Можно также использовать полиизоцианаты с более высокой функциональностью, однако это может вызывать избыточное сшивание и приводить к образованию клеящего вещества, которое является слишком вязким, чтобы с ним работать и легко наносить, и может являться причиной того, что отвержденная грунтовка становится слишком хрупкой. Предпочтительно, чтобы эквивалентная масса полиизоцианата составляла, по меньшей мере, примерно 100, более предпочтительно, по меньшей мере, примерно 110, и наиболее предпочтительно, по меньшей мере, примерно 120, и желательно, чтобы она не превышала примерно 300, более предпочтительно не превышала примерно 250, а наиболее предпочтительно не превышала примерно 200.

Примеры соединений, способных взаимодействовать с изоцианатными группами, могут представлять собой органическое соединение, по меньшей мере, с двумя группами, способными к взаимодействию с изоцианатными группами, например соединение, содержащее группу, включающую активный атом водорода, или иминофункциональное соединение. Применительно к целям данного изобретения под группой, содержащей «активный атом водорода», имеют в виду группу, содержащую атом водорода, которая из-за своего положения в молекуле проявляет значительную активность согласно тесту Церевитноффа (Zerewitnoff), описанного Волером (Wohler)в публикации The Journal of the American Chemical Society, Vol. 49, p. 3181 (1927). Примерами таких групп, содержащих активный атом водорода, являются -СООН, -ОН, -NH₂, -NH-, -CONH₂, -SH и -CONH-. Предпочтительными соединениями, содержащими активный атом водорода, являются полиолы, полиамины, полимеркаптаны и поликислоты.

Подходящие полиолы могут включать, например, простые полиэфирполиолы, сложные полиэфирполиолы, полиалкиленкарбонатполиолы, гидроксилсодержащие простые политиоэфиры, полимерные полиолы и их смеси. Простые полиэфирполиолы могут представлять собой, например, один или несколько диолов, триолов или тетролов на основе полиоксиэтиленового, полиоксипропиленового, полиоксибутиленового и/или политетраметиленового простого эфира. Как правило, простые полиэфирполиолы получают полимеризацией алкиленоксидов в присутствии содержащего активный атом водорода соединения-инициатора. Однако наиболее предпочтительными являются алкиленоксидные полиолы с концевыми реакционноспособными группами.

Предпочтительно, чтобы соединение, способное к взаимодействию с изоцианатными группами, обладало функциональностью, равной, по меньшей мере, примерно 1,5, более предпочтительно, по меньшей мере, примерно 1,8, и наиболее предпочтительно, по меньшей мере, примерно 2,0, и желательно, чтобы она не превышала примерно 4,0, более предпочтительно примерно 3,5, и наиболее предпочтительно примерно 3,0. Предпочтительно, чтобы эквивалентная масса соединения, способного к взаимодействию с изоцианатными группами, составляла, по меньшей мере, примерно 200, более предпочтительно, по меньшей мере, примерно 500, и наиболее предпочтительно, по меньшей мере, примерно 1000, и желательно, чтобы она не превышала примерно 5000, более предпочтительно, примерно 3000, и наиболее предпочтительно, примерно 2500. В одном частном примере используют полиольное соединение, способное к взаимодействию с изоцианатными группами, которое обладает эквивалентной массой примерно от 100 до 1500, и более предпочтительно примерно от 300 до 1000.

Изоцианат и соединение, способное к взаимодействию с изоцианатными группами, могут реагировать в присутствии подходящего катализатора. Катализаторы, которые используют согласно данному изобретению, могут включать, например, комплекс металла, такого как соединение двухвалентного или четырехвалентного олова. Примерами являются содержащая двухвалентное олово соль карбоновой кислоты (например, октоат олова, олеат олова, ацетат олова и лаурат олова), оксид триалкилолова, дикарбоксилат диалкилолова (например, дилаурат дибутилолова, диацетат дибутилолова, диацетат диэтилолова и диацетат дигексилолова), дигалогенид диалкилолова или оксид диалкилолова, такой как оксид ди-2-этилгексилолова или диоксид диоктилолова, третичный амин или меркаптид олова. Также можно использовать другие катализаторы. Например, катализаторы, представляющие собой третичные амины, включают триалкиламины (например, триметиламин, триэтиламин), гетероциклические амины, такие как N-алкилморфолины (например, N-метилморфолин, N-этилморфолин, диметилдиаминодиэтиловый эфир и т.д.), 1,4-диметилпиперазин, триэтилендиамин и т.д. В качестве катализаторов можно также использовать алифатические полиамины, такие как N,N,N',N'-тетраметил-1,3-бутандиамин. Одним особенно предпочтительным катализатором является соединение дибутилолова, и более конкретно, он представляет собой дилаурат дибутилолова. Однако в одном частном варианте осуществления применяемый катализатор представляет собой один или несколько катализаторов, выбираемых из числа солей металлов, таких как карбоксилаты олова, кремнийорганические титанаты, алкилтитанаты, карбоксилаты висмута, или простого эфира, такого как диморфолиндиэтиловый эфир (DMDEE) или алкилзамещенные диморфолиндиэтиловые эфиры. Среди предпочтительных катализаторов находятся диморфолиндиэтиловый эфир и ди(2-(3,5-диметилморфолин)этиловый эфир. На практике подобные катализаторы (индивидуально или в комбинации) предпочтительно используют в количестве примерно до 1% мас. всей композиции, более конкретно примерно менее 0,8% мас. всей композиции (например, примерно от 0,1 до 0,8% и предпочтительно примерно от 0,3 до 0,5%). В одном аспекте данного изобретения применяемый катализатор не содержит висмута.

Изоцианат и соединение, способное взаимодействовать с изоцианатом, также могут реагировать в присутствии подходящего силана (например, аминосилана) для введения кремния в основную грунтовку.

Получающиеся в результате композиции согласно данному изобретению могут включать один или несколько компонентов, таких как растворитель, стабилизатор, пленкообразователь, краситель или пигмент (например, углеродную сажу, например, Raven 420), наполнитель, вещество, защищающее от воздействия ультрафиолетового облучения, или их любую комбинацию.

Компонент, представляющий собой растворитель грунтовочной композиции, является летучим и предпочтительно, чтобы он представлял собой растворитель, который растворяет полимер при температуре в диапазоне примерно от -10°С до 100°С, более предпочтительно примерно от 0°С до 40°С. Предпочтительно, чтобы растворитель не содержал воды для предотвращения преждевременного взаимодействия изоцианатных групп с водой. Примеры подобных растворителей включают ксилол, этилбензол, толуол, этилацетат, пропилацетат, бутилацетат, бутанол, пропанол, изопропанол, этанол, ацетон, метилэтилкетон, бутоксил, 2-бутоксиэтанол, 3-метоксибутилацетат, NMP, н-гептан, керосин или их любую комбинацию и предпочтительно представляют собой бутоксил, метилэтилкетон, этилацетат или их смесь. Растворитель будет содержать баланс любой из получающейся в результате или промежуточной композиций, и предпочтительно, чтобы его использовали в количестве, по меньшей мере, примерно 40%, более предпочтительно, по меньшей мере, примерно 50%, а наиболее предпочтительно, по меньшей мере, примерно 60%, и желательно, не превышающем примерно 90%, более предпочтительно не превышающем примерно 85%, а наиболее предпочтительно не превышающем примерно 80% мас. всей грунтовочной композиции.

В одном варианте осуществления, кроме того, рассматривают возможное использование полимера, образующего (мет)акриловую пленку. Подходящие пленкообразующие полимеры включают полиакрилатные полимеры, эпоксидные смолы, представляющие собой сложные полиэфиры полимеры (полимеры карбоновой кислоты и гликоля), представляющие собой сложные полиэфиры сополимеры, поливинилхлоридные полимеры, хлорированные каучуки, этиленвинилацетатные сополимеры, полиакрилатные сополимеры или их любую комбинацию. Предпочтительно, чтобы пленкообразующий полимер растворялся в том или ином растворителе, используемом в данной композиции. В одном предпочтительном варианте осуществления желательно, чтобы пленкообразующий полимер обладал молекулярной массой, превышающей примерно 3000, а более предпочтительно превышающей примерно 5000. Желательно, чтобы пленкообразующий полимер обладал молекулярной массой примерно менее 50000, а более предпочтительно примерно менее 30000. Один конкретный пленкообразующий полимер представляет собой поли(мет)акрилатный полимер. Примером одного особенно предпочтительного пленкообразующего полимера является акриловый сополимер с гидроксилэквивалентной массой примерно 2000, коммерчески доступный как Paraloid™ B48N от фирмы Rohm and Haas Company в виде раствора. Пленкообразующий полимер может находиться в любом подходящем количестве. Например, он может присутствовать в количестве примерно 0,1 вес.ч., примерно 1 вес.ч. или даже примерно 5 вес.ч. или более от массы грунтовочной композиции. В случае использования пленкообразующего полимера предпочтительно, чтобы его концентрация составляла примерно менее 10 частей от массы всей композиции, а более предпочтительно менее 5 частей от массы всей композиции, а еще предпочтительнее менее 2 частей (например, примерно до 0,5 вес.ч.) от массы всей композиции.

В композициях согласно данному изобретению можно вводить наполнители, обычно используемые для полимеров и полиуретановых грунтовок. Подходящие наполнители можно выбирать из числа диоксида титана, карбоната кальция, диоксида кремния с обработанной поверхностью, слюды, коллоидального диоксида кремния, талька или их любой комбинации. В случае использования наполнителя его концентрация, как правило, составляет примерно менее 40% мас. всей композиции, а более конкретно составляет примерно от 5 до 20% мас. всей композиции, например примерно от 7 до 15% мас. всей композиции.

Можно также использовать другие компоненты, такие как (без ограничения) катализатор, инициатор, отверждающий реагент, светостабилизатор, придающая огнеупорные свойства добавка, пластификатор, тиксотроп или их любая комбинация. Примеры добавок без ограничения представлены в патенте США № 6133398 (представлен в качестве ссылки).

Одна в особенности предпочтительная композиция включает основную грунтовочную композицию, а также ингредиент, содержащий оксазолидиновое кольцо или его производное, или его аналог, а, кроме того, может специально содержать стабилизатор (например, диэтилмалонат), кислоту (например, фосфорную кислоту) или оба эти соединения.

Далее в качестве примера описаны концентрации компонентов грунтовочной композиции согласно данному изобретению. Например, основная грунтовка может находиться в количестве примерно от 20 до 90 вес.%, и более предпочтительно примерно от 30 до 60 вес.% (например, примерно от 40 до 45 вес.%). Первый аддукт, при его наличии, содержится в количестве примерно до 20 вес.%, а более предпочтительно примерно до 10 вес.% (например, примерно от 2 до 4 вес.%). Второй аддукт, при его наличии, содержится в количестве примерно до 20 вес.%, и более предпочтительно примерно от 2 до 10 вес.% (например, примерно от 4 до 6 вес.%). Изоцианатный функциональный форполимер с содержанием изоцианатных групп примерно более 1%, при его наличии, содержится в количестве примерно до 50 вес.%, а более предпочтительно примерно от 5 до 30 вес.% (например, примерно от 15 до 20 вес.%). Одна конкретная композиция также может включать катализатор (например, DMDEE) в количестве примерно до 0,8 вес.%, более предпочтительно примерно от 0,1 до 0,5 вес.%, и более предпочтительно примерно от 0,13 до 0,3 вес.%. В случае практического применения, при котором используют пигмент или краситель (например, углеродную сажу), его можно использовать в количестве примерно до 40 вес.%, более предпочтительно примерно от 5 до 20 вес.%, и более предпочтительно примерно от 7 до 15 вес.%. Данная композиция также может содержать примерно от 0,1 до 0,5 вес.% диэтилмалоната (например, примерно 0,25%) и примерно от 0,01 до 0,05 вес.% фосфорной кислоты (например, примерно 0,03 вес.%).

Квалифицированному в данной области техники специалисту известно, как получить компоненты, описанные в данном изобретении. См., в общем, патент США № 6133398 (представлен в качестве ссылки). Как правило, композиции и их компоненты, соответствующие реакционному продукту, можно получить любым подходящим способом, таким как полимеризация в массе и полимеризация в растворе. Стадии реакции, а также желательно стадию или стадии смешения всех компонентов с одним или несколькими ингредиентами, описанными в данном изобретении, осуществляют в условиях отсутствия влаги, предпочтительно в инертной атмосфере, такой как атмосфера азота, для предотвращения сшивания изоцианатных групп под воздействием атмосферной влаги.

Грунтовочные композиции согласно данному изобретению можно использовать в любом из ряда практических применений. Один частный подход заключается в нанесении с помощью раскрытых в данной области техники способов грунтовочной композиции (например, в виде однокомпонентной композиции) на подложку для применения при монтаже ветровых стекол, задних фонарей, боковых окон, люков, конструкционных окон