Композиции покрытий, содержащие полимочевину и фосфорсодержащий полиол

Композиции покрытий, содержащие полимочевину и фосфорсодержащий полиол

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Перекрестная ссылка на родственные заявки

Настоящая заявка является частично продолжающейся заявкой (CIP) патентной заявки из №11/460,439, поданной 27 июля 2006, полностью включенной в описание ссылкой.

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к композиции покрытия, содержащей полимочевину или полимочевину и полиуретан.

Известный уровень техники

Композиции покрытий используются в различных отраслях промышленности. К ним могут относиться, но не ограничиваются ими, наземные транспортные средства, такие как автомобили, грузовики, спортивные транспортные средства, мотоциклы; водный транспорт, например, лодки, суда и подводные лодки; летательные аппараты, например, самолеты и вертолеты, промышленные средства, например коммерческое оборудование и сооружения, включая стены и крыши; строительство, например, строительными транспортными средствами и конструкциями, включая стены и крыши, военное снаряжение, такое как военные транспортные средства, например, танки и армейские вездеходы, и военное строительство, включая стены и крыши, например, склад боеприпасов и артиллерийское укрепление; и т.п. В этих отраслях промышленности покрытия служат для различных целей, таких как защита различных компонентов от повреждения за счет коррозии, трения, удара, химикатов, ультрафиолетового света, пламени и высокой температуры и других воздействий среды, также придающие свойства снижения баллистического воздействия и воздействия от взрыва компонентам, на которые они нанесены. Соответственно были затрачены значительные усилия для разработки композиций покрытия с улучшенными свойствами.

Краткое изложение существа изобретения

Целью настоящего изобретения является композиция покрытия, содержащая полимочевину, образованную в реакционной смеси, содержащей: (а) первый компонент, включающий изоцианат, причем указанный изоцианат содержит форполимер с изоцианатной функциональной группой, образованный в реакционной смеси, включающей изоцианат и материал, включающий фосфорсодержащий полиол; и (b) второй компонент, содержащий амин. Целью настоящего изобретение также является изделие с частично нанесенной такой композицией покрытия, а также способ нанесения такой композиции покрытия на изделие.

Целью настоящего изобретения также является композиция покрытия, содержащая: (а) полимочевину, образованную в реакционной смеси, содержащей: (i) первый компонент, содержащий изоцианат, причем указанный изоцианат содержит форполимер с изоцианатной функциональной группой, образованный в реакционной смеси, включающей изоцианат и материал, включающий фосфорсодержащий полиол; и (ii) второй компонент, содержащий амин; и (b) полиуретан. Целью настоящего изобретения также является изделие с частично нанесенной такой композицией покрытия, а также способ нанесения такой композиции покрытия на изделие.

Целью настоящего изобретения также является композиция покрытия, содержащая полимочевину, образованную в реакционной смеси, содержащей: (а) первый компонент, содержащий форполимер с изоцианатной функциональной группой и изоцианат, причем форполимер с изоцианатной функциональной группой по существу является смешиваемым с изоцианатом и в котором форполимер с изоцианатной функциональной группой образован в реакционной смеси, включающей изоцианат и материал, включающий фосфорсодержащий полиол; и (b) второй компонент, содержащий амин.

Детальное описание изобретения

В соответствии с использованием в описании, если явно не оговорено иное, все числа, например, те, которые выражают величины, интервалы, количества или проценты, могут быть прочитаны, как предваренные словом "около" даже если этот термин не фигурирует в явном виде. Любой числовой диапазон, указанный в описании, включает все поддиапазоны, содержавшиеся в нем. Множественное число охватывает единственное и наоборот."Включающий" и подобные термины являются открытыми; то есть они подразумевают, "включающий, но не ограничивающий". Например, хотя изобретение раскрыто в описании, включая формулу изобретения, с использованием терминов полимочевина, полиуретан, изоцианат, амин, полиол, политиол, форполимер, катализатор, и т.п., могут быть использованы смеси всех этих продуктов. Кроме того, в соответствии с использованием в описании, термин "полимер" относится к форполимерам, олигомерам и гомополимерам, и сополимерам; приставка "поли" обозначает два или более.

Настоящее изобретение относится к композиции покрытия, содержащей полимочевину, образованную в реакционной смеси, содержащей первый компонент, включающий изоцианат ("изоцианатный компонент"), и второй компонент, включающий амин ("аминный компонент"); и необязательно полиуретан.

Изоцианатный компонент включает форполимер с изоцианатными функциональными группами, образованный из реакционной смеси, включающей изоцианат и материал, такой как огнезащитный материал с фосфорсодержащим полиолом. В некоторых осуществлениях изоцианатный компонент также включает изоцианат (изоциацат не являющийся форполимером или дополнительный изоцианат), который не используется для формирования форполимера с изоцианатными функциональными группами. Следует отметить, что изоцианат, не являющийся форполимером, может быть тем же или отличающимся от изоцианата, используемого для формирования форполимера с изоцианатными функциональными группами. Также следует отметить, что в некоторых осуществлениях форполимеры с изоцианатными функциональными группами могут быть по существу совместимыми с изоцианатом, не являющимся форполимером. В соответствии с использованием в описании "по существу совместимый" означает способность материала образовывать смесь с другими материалами, которая является и останется по существу гомогенной в течение времени.

Аминный компонент может быть отнесен в описании к "отверждаемому ", потому что он будет реагировать или отверждаться изоцианатом для формирования полимочевины. В некоторых осуществлениях отношение эквивалентов изоцианатных групп к аминным группам составляет более 1 и изоцианатный компонент и аминный компонент могут быть нанесены на подложку с объемным отношением смешения 1:1.

В соответствии с использованием в описании термин "изоцианат" включает, несвязанные соединения, способные к формированию ковалентной связи с реакционоспособной группой, такой как гидроксильная, тиольная или аминная функциональная группа. Таким образом, изоцианат можно отнести к "свободному изоцианату", что понятно специалистам в данной области техники. В некоторых осуществлениях изоцианат настоящего изобретения может быть монофункциональным (содержащим одну изоцианатную функциональную группу (NCO)), или изоцианат, используемый в настоящем изобретении, может быть многофункциональным (содержащим две или более изоцианатных функциональных групп (NCOs)).

Существует много изоцианатов, подходящих для использования в настоящем изобретении, и они могут меняться в широких пределах. Такие изоцианаты могут включать изоцианаты известного уровня техники. Неограничивающие примеры подходящих изоцианатов могут включать мономерные и/или полимерные изоцианаты.

Изоцианаты могут быть выбраны из мономеров, форполимеров, олигомеров или их смесей. В осуществлении изоцианат может быть С₂-С₂₀ линейным, разветвленным, циклическим, ароматическим или их смесями.

Подходящие изоцианаты для использования в настоящем изобретении могут включать, но не ограничены изофорондиизоцианатом (IPDI), который является 3,3,5-триметил-5-изоцианатометилциклогексилизоцианатом; гидрированными материалами, такими как циклогексилендиизоцианат, 4,4'-метилендициклогексилдиизоцианат (H₁₂MDI); смешанные арилалкилдиизоцианаты, такие как тетраметилксилилдиизоцианаты, OCN-С(СН₃)₂-С₆Н₄С(СН₃)₂-NСО; полиметиленизоцианаты, такие как 1,4-тетраметилендиизоцианат, 1,5-пентаметилендиизоцианат, 1,6-гексаметилендиизоцианат (HMDI), 1,7-гептаметилендиизоцианат, 2,2,4- и 2,4,4-триметилгексаметилендиизоцианат, 1,10-декаметилендиизоцианат и 2-метил-1,5-пентаметилендиизоцианат; и их смеси.

Неограничивающие примеры ароматических изоцианатов для использования в настоящем изобретении могут включать, но не ограничены фенилендиизоцианатом, толуолдиизоцианатом (TDI), ксилолдиизоцианатом, 1,5-нафталиндиизоцианатом, хлорфенилен-2,4-диизоцианатом, битолулдиизоцианатом, дианизидиндиизоцианатом, толидиндиизоцианатом, алкилбензолдиизоцианатами, ароматическими диизоцианатами с метиленовым мостиком, такими как метилендифенилдиизоцианат, 4,4'-изомер (MDI), включая алкилированные аналоги, такие как 3,3'-диметил-4,4'-дифенилметандиизоцианат, полимерный метилендифенилдиизоцианат; и их смеси.

В некоторых осуществлениях может быть использован мономер изоцианата. Полагают, что использование мономера изоцианата (то есть свободный остаточный мономер от получения форполимера) может уменьшить вязкость композиции полимочевины, улучшая таким образом ее текучесть и обеспечить улучшенную адгезию полимочевинного покрытия к ранее нанесенному покрытию и/или к подложке без покрытия. В дополнительных осуществлениях настоящего изобретения, по меньшей мере, 1 мас.% или, по меньшей мере, 2 мас.% или, по меньшей мере, 4 мас.% изоцианатного компонента содержат, по меньшей мере, один мономер изоцианата.

В некоторых осуществлениях настоящего изобретения изоцианат может содержать олигомерный изоцианат, такой как, но не ограниченный димерами, такими как 1,6-гексаметилендиизоцианат уретдиона, тримерами, такими как биурет и 1,6-гександиизоцианат изоцианурата и изофорондиизоцианат изоцианурата, аллофонаты и полимерные олигомеры. Модифицированные изоцианаты также могут быть использованы, включая, но не ограничиваясь карбодиимидами и уретониминами и их смесями. Подходящие материалы включают, но не ограничены доступными материалами под обозначением DESMODUR от Bayer Corporation of Pittsburgh, PA и включают DESMODUR N 3200, DESMODUR N 3300, DESMODUR N 3400, DESMODUR XP 2410 и DESMODUR XP 2580.

В соответствии с использованием в описании "форполимер" означает изоцианат, который предварительно прореагировал с полиамином или веществом с другими реакционоспособными группами по отношению к изоцианату, таким как полиол. В соответствии с использованием в описании "форполимер с изоцианатными функциональными группами" означает форполимер, по меньшей мере, с одной изоцианатной функциональной группой (NCO). В некоторых осуществлениях настоящего изобретения форполимер с изоцианатными функциональными группами включает изоцианат, который предварительно прореагировал с материалом, включающим фосфорсодержащий полиол, причем отношение эквивалентов изоцианатных (NCOs) групп к эквивалентам гидроксильных групп (OHs) составляет более 1. Подходящие изоцианаты включают ранее раскрытые в описании. Любой фосфорсодержащий полиол известного уровня техники может быть использован в настоящем изобретении. Подходящий фосфорсодержащий полиол включает, но не ограничен полиолфосфатом и полиолполифосфатом, полиолфосфитом и полиолполифосфитом, полиолфосфонатом и полиолполифосфонатом или их комбинациями. В некоторых осуществлениях фосфорсодержащий полиол представляет собой EXOLIT ОР 550 (LV) (поставляемый Clariant Corporation), LEVAGARD 4090N (поставляемый Lanxess Corporation) и их смеси. В некоторых осуществлениях фосфорсодержащий полиол может содержать две или более гидроксильных групп.

В некоторых осуществлениях фосфорсодержащий полиол может быть продуктом реакции исходного фосфорсодержащего полиола с соединением с эпоксидной функциональной группой. Специалисту в данной области техники понятно, что продукт реакции полиола с соединением с эпоксидной функциональной группой также будет полиолом. Исходный фосфорсодержащий полиол может включать фосфорсодержащие полиолы известного уровня техники, такие, как описанные в предыдущем параграфе. Следует отметить, что присутствие фосфора (то есть неорганического компонента) во многих полиолах может сделать их или продукты реакции, их содержащие, по существу несовместимыми с органическими материалами, такими как изоцианаты, не являющиеся форполимером, полезные в "первом компоненте" в настоящем изобретении. В соответствии с использованием в описании, термин "по существу несовместимый" означает неспособность материала образовывать смесь с другими материалами. Соответственно смесь останется по существу гетерогенной в течение времени.

Увеличение содержания органического компонента в исходном фосфорсодержащем полиоле модификацией другим соединением, таким как соединение с эпоксидными функциональными группами, может улучшить совместимость исходного фосфорсодержащего полиола с органическими материалами, такими как изоцианат, не являющийся форполимером, сохраняя при этом огнезащитные свойства исходного фосфорсодержащего полиола. Любое соединение с эпоксидными функциональными группами известного уровня техники может быть использовано в настоящем изобретении. Подходящие соединения с эпоксидными функциональными группами включают, без ограничения, этиленоксид, пропиленоксид, 1,2-эпоксибутан, бутилглицидиловый эфир и CARDURA Е-10Р (глицидиловый эфир неодекановой кислоты, поставляемый Resolution Performance Products LLC). В некоторых осуществлениях фосфорсодержащий полиол включает продукт реакции EXOLIT ОР 550 (LV) и CARDURA E-10P.

В некоторых осуществлениях фосфорсодержащий полиол может быть продуктом реакции фосфорсодержащей кислоты и соединения с эпоксидными функциональными группами. Любая фосфорсодержащая кислота известного уровня техники может быть использована в настоящем изобретении. Подходящие фосфорсодержащие кислоты включают, без ограничения, фенилфосфоновую кислоту, метилфосфоновую кислоту, этилфосфоновую кислоту, пропилфосфоновую кислоту, бутилфосфоновую кислоту или их комбинации. В некоторых осуществлениях фосфорсодержащая кислота содержит органические функциональные группы, такие как алкильные, арильные, алкиларильные группы, для обеспечения совместимости с органическими материалами, как описано в предыдущем параграфе. В некоторых осуществлениях фосфорсодержащая кислота включает фенилфосфоновую кислоту и соединение с эпоксидными функциональными группами, содержащее пропиленоксид. В некоторых осуществлениях фосфорсодержащая кислота включает фенилфосфоновую кислоту и эпоксидное соединение включает CARDURA Е10-Р.

В некоторых осуществлениях фосфорсодержащий полиол может быть продуктом реакции фосфорсодержащей кислоты и соединения с эпоксидными функциональными группами, причем реакцию проводят в присутствии исходного фосфорсодержащего полиола. В некоторых осуществлениях фосфорсодержащий полиол может быть продуктом реакции фосфорсодержащей кислоты и соединения с эпоксидными функциональными группами и необязательно исходного фосфорсодержащего полиола. Например, в некоторых осуществлениях фосфорсодержащая кислота включает фенилфофоновую кислоту, эпоксидное соединение включает пропиленоксид и фосфорсодержащий полиол включает EXOLIT ОР 550 (LV). В другом частном осуществлении фосфорсодержащая кислота включает фенилфосфоновую кислоту, эпоксидное соединение включает CARDURA Е-10Р и первый фосфорсодержащий полиол включает EXOLIT ОР 550 (LV).

Композиция покрытия на основе полимочевины, которая может проявлять улучшенную огнестойкость и/или теплостойкость, может включать фосфорсодержащий изоцианатный форполимер. В соответствии с использованием в описании термин "огнезащитный", "огнестойкий", "замедлитель высокой температуры" и "теплостойкий" и т.п., относится к способности выдерживать действие пламени или высокой температуры без воспламенения. В соответствии с использованием в описании термин "улучшенная огнестойкость", и "улучшенная теплостойкость" означает любую степень улучшения огнестойкости или теплостойкости, соответственно которую демонстрирует композиция покрытия с огнезащитным материалом по сравнению с композицией покрытия без огнезащитного материала.

Форполимер с изоцианатными функциональными группами может содержать дополнительный полиол и/или политиол, и/или полиамин. Подходящие полиолы являются многочисленными и могут варьироваться в широких пределах. Такие полиолы могут включать полиолы известного уровня техники. Неограничивающие примеры подходящих полиолов могут включать, но не ограничиваться простыми полиэфирами полиолов, сложными полиэфирами полиолов, полимочевинополиолами (например, продукт реакции Михаэля полимочевины с аминогруппами с (мет)акрилатом с гидроксильными функциональными группами, поликапролактонополиолами, поликарбонатополиолами, полиуретанополиолами, поливиниловыми спиртами, аддитивными полимерами ненасыщенных мономеров с гидроксильными группами в боковых цепях, например, (мет)акрилаты содержащие гидроксильные функциональные группы, аллиловые спирты и их смеси. Неограничивающие примеры могут включать, но не ограничиваться диолами, такими как с 1,2-бутандиол, гликоли, такие как неопентилгликоль и их смеси. Дополнительные примеры включают коммерчески доступные материалы, такие как TERATHANE 650 от Invista Corporation. В некоторых осуществлениях, в которых форполимер с изоцианатными функциональными группами содержит дополнительный полиол, отношение эквивалентов изоцианатных (NCOs) групп к эквивалентам гидроксильных групп (OHs) составляет более 1.

"Политиол" относится к соединению с более чем одной SH группой, например, дитиол или тиол с большим числом функциональных тиоловых групп. Подходящие политиолы являются многочисленными и могут варьироваться в широких пределах. Такие политиолы могут включать политиолы известного уровня техники. Неограничивающие примеры подходящих политиолов могут включать, но не ограничиваться триметилолпропантримеркаптоацетатом, пентаэритритолтетрамеркаптоацетатом, триметилолпропантрис(β-тиопропионатом) и пентаэритритолтетракис(β-тиопропионатом), тиопластом G4 и G44 (поставляемые Akzo Nobel), 3,6-диокса-1,8-октандитиол (поставляемый Sigma-Aldrich) или их смесями. В некоторых осуществлениях, в которых форполимер с изоцианатными функциональными группами включает политиол, отношение эквивалентов изоцианатных (NCOs) групп к эквивалентам тиольных групп (SHs) составляет более 1.

Подходящие полиамины являются многочисленными и могут варьироваться в широких пределах. Такие полиамины могут включать полиамины известного уровня техники. Неограничивающие примеры подходящих полиаминов могут включать, но не ограничиваться первичными и вторичными аминами и их смесями, например, любыми, перечисленными в описании. Также могут быть использованы полимочевины с концевой аминогруппой. Амины, содержащие функциональные третичные аминогруппы, могут быть использованы при условии, что амин дополнительно содержит, по меньшей мере, две первичных и/или вторичных аминогруппы. В некоторых осуществлениях, в которых форполимер с изоцианатными функциональными группами содержит полиамин, отношение эквивалентов изоцианатных (NCOs) групп к эквивалентам аминогрупп (NHs) составляет более 1.

Как отмечено выше, полимочевина настоящих композиций образована из реакционной смеси, включающей изоцианатный компонент и аминный компонент.

Амины, подходящие для использования в настоящем изобретении, являются многочисленными и могут варьироваться в широких пределах. Такие амины могут включать амины известного уровня техники, такие как первичные и вторичные амины и их смеси. В некоторых осуществлениях амин может включать моноамины или полиамины, по меньшей мере, с двумя функциональными группами, такие как ди-, три-или амины с большим числом функциональных групп и их смеси. В дальнейших осуществлениях амин может быть ароматическим или алифатическим, например, циклоалифатическим или их смесями. Неограничивающие примеры подходящих моноаминов могут включать, но не ограничиваться алифатическими полиаминами такими как этиламин, изомерными пропиламинами, бутиламинами, пентиламинами, гексиламинами, циклогексиламином и бензиламином. Подходящие первичные полиамины включают, но не ограничены, этилендиамином, 1,2-диаминопропаном, 1,4-диаминобутаном, 1,3-диаминопентаном (DYTEK ЕР, Invista), 1,6-диаминогексаном, 2-метил-1,5-пентандиамином (DYTEK A, Invista), 2,5-диамино-2,5-диметилгексаном, 2,2,4- и/или 2,4,4-триметил-1,6-диаминогексаном, 1,11-диаминоундеканом, 1,12-диаминододеканом, 1,3-и/или диамин 1,4-циклогександиамином, 1-амино-3,3,5-триметил-5-аминометилциклогексаном, 2,4-и/или 2,6-гексагидротолуилендиамином, 2,4'-диаминодициклогексилметаном, 4,4'-диаминодициклогексилметаном (РАСМ-20, Air Products) и 3,3'-диалкил-4,4'-диаминодициклогексилметаном (например, 3,3'-диметил-4,4'-диаминодициклогексилметан (DIMETHYL DICYKAN or LAROMIN C260, BASF; ANCAMHH 2049, Air Products) и 3,3'-диэтил-4,4'-диаминодициклогексилметан), 2,4-и/или 2,6-диаминотолуолом, 3,5-диэтилтолуол-2,4-диамином, 3,5-диэтилтолуол-2,6-диамином, 3,5-диметилтио-2,4-толуолдиамином, 3,5-диметилтио-2,4-толуолдиамином, 2,4'-и/или 4,4'-диаминодифенилметаном, дипропилентриамином, бисгексаметилентриамином или их комбинациями. Также являются подходящими полиоксиалкиленамины. Полиоксиалкиленамины содержат две или более первичных или вторичных аминогрупп, связанных с основной цепью, полученные, например, из пропиленоксида, этиленоксида, бутиленоксида или их смеси. Примеры таких аминов включают доступные под обозначением JEFFAMHH, например, без ограничения, JEFFAMHH D-230, D-400, D-2000, НК-511, ED-600, ED-900, ED-2003, Т-403, Т-3000, Т-5000, SD-231, SD-401, SD-2001 и ST-404 (Huntsman Corporation). Молекулярная масса таких аминов составляет около 200 -7500.

Также могут быть использованы в настоящем изобретении вторичные циклоалифатические диамины. Подходящие циклоалифатические диамины включают, без ограничения, JEFFLINK 754 (Huntsman Corporation), CLEARLINK 1000 (Dorf-Ketal Chemicals, LLC) и эфиры аспарагиновой кислоты с функциональными аминогруппами, такие как доступные под названием DESMOPHEN, например DESMOPHEN NH1220, DESMOPHEN NH 1420 и DESMOPHEN NH 1520 (Bayer Materials Science LLC). Другие подходящие вторичные амины, которые могут быть использованы в настоящем изобретении, включают продукты реакции материалов, содержащих первичные функциональные аминогруппы, таких как представленные в описании, с акрилонитрилом. Например, вторичный амин может быть продуктом реакции 4,4'-диаминодициклогексилметана и акрилонитрила. Альтернативно, вторичный амин может быть продуктом реакции изофорондиамина и акрилонитрила, такого как POLYCLEAR 136 (поставляемый Hansen Group LLC).

Другие амины, которые могут быть использованы в настоящем изобретении, включают аддукты первичных полиаминов с моно или полиэпоксидными соединениями, такими как продукт реакции изофорондиамина с Cardura Е-10Р.

Настоящие композиции полимочевины также могут содержать, один или более аминов, таких как описанные в US №11/611979, 11/611984, 11/611988, 11/611982, 11/611986, которые все полностью включены в описание ссылкой.

В некоторых осуществлениях аминный компонент может быть смесью первичных и вторичных аминов, причем первичный амин может присутствовать в количестве 20-80 мас.% или 20-50 мас.%, остальное вторичный амин. В других осуществлениях молекулярная масса первичных аминов, присутствующих в композиции, может быть более 200, и содержащиеся вторичные амины могут включать диамин с молекулярной массой, по меньшей мере, 190 или 210-230.

В некоторых осуществлениях второй компонент композиции и/или сама композиция по существу не содержит первичных функциональных аминогрупп (непрореагировавшие функциональные первичные аминогруппы). "По существу не содержит первичных аминогрупп" и подобные термины означают, что теоретически отсутствуют первичные функциональные аминогруппы, но возможно присутствие некоторого количества первичных функциональных аминогрупп, которые являются просто примесью, т.е., примеси в аминах, которые являются вторичными аминами и/или следы первичных функциональных аминогрупп, которые не прореагировали.

В другом осуществлении аминный компонент может содержать, по меньшей мере, один вторичный амин, который может присутствовать в количестве 20-80 мас.% или 50-80 мас.%

В другом осуществлении аминный компонент может содержать алифатический амин. Полагают, что присутствие алифатического амина может обеспечить повышенную долговечность. В этом осуществлении амин обычно поставляется в виде жидкости с относительно низкой вязкостью, например, менее около 100 мПа·с при 25°С.

В некоторых осуществлениях композиция покрытия может дополнительно содержать огне- и/или теплостойкий материал, такой как огнезащитный материал, в дополнение к форполимеру с изоцианатными функциональными группами, описанному ранее. Дополнительный огнезащитный материал может быть добавлен к изоцианатному и/или аминному компоненту настоящего изобретения. Любой огнезащитный материал известного уровня техники может быть использован в качестве дополнительного огнезащитного материала в настоящем изобретении.

В некоторых осуществлениях огнезащитный материал, содержащий графит, может быть добавлен к изоцианатному и/или аминному компоненту композиций покрытия настоящего изобретения. Подходящие графиты известного уровня техники могут включать природные и синтетические графиты. Неограничивающие примеры подходящих графитов могут включать расширяемый графит и/или вспученный графит. В некоторых осуществлениях в расширяемый графит в форме твердого вещества или порошка интеркалируют кислоту, например, но без ограничения, органическую кислоту (например, уксусную кислоту) и неорганическую кислоту (например, H₂SO₄ и НNO₃). Неограничивающие примеры таких графитов включают коммерчески доступные графиты под торговой маркой NORD-MIN, поставляемые Nano Technologies, Incorporated и NYAGRAPH, включая без ограничения NYAGRAPH 35, 251 и 351, поставляемые Nyacol, Incorporated. В некоторых осуществлениях, если графит добавлен к первому компоненту, графит может быть по существу совместимым с форполимерами с изоцианатными функциональными группами и дополнительным изоцианатом.

Другие подходящие огнезащитные материалы включают без ограничения огнезащитные полимеры, раскрытые в US 6015510 (колонка 4, линия 31 до колонки 5, линия 41) и 5998503 (колонка 4, линия 31 до колонки 5, линия 41), галогенированные фосфаты или фосфаты без галогена, порошковый или пирогенный диоксид кремния, слоистые силикаты, гидроксид алюминия, бромированные антипирены, трис(2-хлорпропил)фосфат, трис(2,3-дибромпропил)фосфат, трис(1,3-дихлорпропил)фосфат, диаммоний фосфат, различные галогенированные ароматические соединения, оксид сурьмы, тригидрат оксида алюминия, поливинилхлорид и т.п. и их смеси. В некоторых осуществлениях огнезащитным материалом является трис(2-хлорпропил)фосфат, который поставляется Supresta под обозначением FYROL PCF. Когда огнезащитным материалом является жидкость с низкой вязкостью, она также может уменьшить вязкость изоцианатного и/или аминного компонента, увеличивая способность к распылению.

В некоторых осуществлениях огнезащитный материал может содержать, по меньшей мере, одну соль фосфиновой кислоты формулы (I), и/или одну соль дифосфиновой кислоты формулы (II), и/или их полимеры,

где R¹ и R² одинаковые или различны и являются линейным или разветвленным C₁-С₆-алкилом, и/или арилом; R³ является линейным или разветвленным C₁-С₁₀-алкиленом, С₆-С₁₀-ариленом, -алкилариленом или -арилалкиленом; М является Mg, Са, Al, Sb, Sn, Ge, Ti, Zn, Fe, Zr, Ce, Bi, Sr, Mn, Li, Na, К и/или протонированным азотистым основанием; м равно 1-4; n равно 1-4; x равно 1-4, и также может включать, по меньшей мере, один синергетический галогенсодержащий компонент. Компонент антипирена настоящего осуществления далее описан в US 2005/0004277A1 и 2005/0004278А1, в параграфах [0025]-[0070] в обоих заявках.

В некоторых осуществлениях дополнительный огнезащитный материал необязательно может содержать минеральные оксиды, такие как, но не ограниченные боратом цинка, метаборатом бария, боратом кальция и/или производными меламина такими как, но не ограниченными циануратом меламина, фосфатами меламина, фосфатами полимеламина, пирофосфатами меламина, пирофосфатами полимеламина, боратом меламина, другими производными меламина и т.п. и их смесями.

Количество дополнительного огнезащитного материала в дополнение к форполимеру с изоцианатными функциональными группами, присутствующими в композиции покрытия настоящего изобретения, может изменяться в широких пределах. В некоторых осуществлениях дополнительный огнезащитный материал и форполимер с изоцианатными функциональными группами составляет до 35 мас.% по отношению к общей массе реагентов в композиции покрытия.

В некоторых осуществлениях композиции покрытия, используемые в соответствии с настоящим изобретением, могут включать смесь полимочевины и полиуретана. В соответствии с использованием в описании "полимочевина" включает и полимочевину и смеси полимочевины и полиуретана. Специалистам в данной области техники понятно, что полиуретан может образовываться в качестве побочного продукта в реакциях настоящего изобретения. В дополнительных осуществлениях полиуретан может образовываться in situ и/или он может быть добавлен к реакционной смеси; не ограничивающим примером является форполимер с изоцианатными функциональными группами, образующийся по реакции полиола и изоцианата, как раскрыто в описании. Неограничивающий пример полиуретана, образующегося in situ, может включать продукт реакции изоцианата и материала с гидроксильными функциональными группами. Неограничивающие примеры подходящих изоцианатов могут включать изоцианаты, описанные в изобретении. Неограничивающие примеры подходящего материала с гидроксильными функциональными группами могут включать полиолы, такие как описанные в изобретении. Другой пример полиуретана, образующегося in situ, может включать продукт реакции форполимера с гидроксильными функциональными группами и материала с изоцианатными функциональными группами. Подходящие примеры этих реагентов могут включать описанные в изобретении. Композиция покрытия настоящего изобретения может быть составлена и применена с использованием различных способов известного уровня техники.

Композиции покрытия на основе полимочевины настоящего изобретения могут необязательно включать стандартные материалы известного уровня техники такие как, но не ограниченные наполнителями, стекловолокном, стабилизаторами, загустителями, активаторами адгезии, катализаторами, красителями, антиоксидантами, поглотителями УФ-лучей, светостабилизаторами из стерически затрудненных аминов, модификаторами реологии, добавками, улучшающими текучесть, добавками, снижающими статические заряды, и другими модификаторами свойств и характеристик, известными в поверхностных покрытиях и их смесями. В дополнительных осуществлениях такие материалы могут быть объединены с изоцианатом, амином или с обоими. В дополнительном осуществлении, по меньшей мере, один из этих материалов добавлен к амину до реакции с изоцианатом.

В другом осуществлении композиция дополнительно содержит наполнитель, такой как, но не ограниченный глиной, диоксидом кремния или их смесями. В дополнительном осуществлении наполнитель добавляют к амину. Было установлено, что у такой композиции покрытия лучше адгезия к металлической подложке, чем у подобной композиции покрытия без глины или диоксида кремния (определено в соответствии с ASTMD 1876, без использования зажимного приспособления).

Глина может быть выбрана из любого набора глин известного уровня техники, включая монтмориллонитовые глины, такие как бентонит, каолин, аттапульгит, сепиолит и их смеси. Дополнительно поверхность глины может быть обработана способом известного уровня техники. Может быть использована любая подходящая обработка поверхности. В не ограничивающем осуществлении глину обрабатывают одним или большим числом следующих аминов:

R¹-NR²R³

R¹-N⁺R²R³R⁷

R⁴-C(O)-NR⁵-R⁶-N R² R³

R⁴-C(O)-NR⁵-R⁶-N⁺ R² R³ R⁷

где R¹ и R⁴ независимо являются C₄-C₂₄, линейным, разветвленным или циклическим алкилом, арилом, алкенилом, аралкилом или алкарилом, R², R³, R⁵ и R⁷ независимо являются Н или C₁-C₂₀ линейным, разветвленным или циклическим, алкилом, арилом, алкенилом, аралкилом или алкарилом, и R⁶ является C₁-C₂₄ линейным, разветвленным или циклическим алкиленом, ариленом, алкениленом, аралкиленом или алкариленом.

В неограничивающем осуществлении может быть использован бентонит с обработанной поверхностью, как описано в US 3974125.

В одном осуществлении глина может присутствовать в композиции покрытия настоящего изобретения в количестве, по меньшей мере, 0,5 мас.% или, по меньшей мере, 1 мас.% или, по меньшей мере, 1,5 мас.% В других осуществлениях глина может присутствовать в количестве до 6 мас.%, или до 5 мас.%, или до 4 мас.% композиции. Количество глины в композиции покрытия может быть любой величиной или диапазоном между любыми величинами, указанными выше, с условием, что адгезионные свойства и рабочая вязкость композиции покрытия не ухудшены.

В другом осуществлении композиция покрытия настоящего изобретения может включать диоксид кремния. Любой подходящий диоксид кремния может быть использован при условии, что укрывистость и кроющая способность покрытия не ухудшаются. Диоксид кремния может быть выбран из поверностно-обработанного/поверхностно-модифицированного диоксида кремния, необработанного/немодифицированного диоксида кремния и их смесей. Неограничивающие примеры подходящего диоксида кремния могут включать, но не ограничены осажденным, пирогенным, коллоидным диоксидом кремния и их смесями. В дополнительных неограничивающих осуществлениях диоксид кремния может присутствовать в таком количестве, которое составляет, по меньшей мере, 0,5 мас.% или, по меньшей мере, 1 мас.% или, по меньшей мере, 1,5 мас.% композиции покрытия. В других осуществлениях диоксид кремния может присутствовать в таком количестве, что он составляет до 6 мас.%, или до 5 мас.%, или до 4 мас.% композиции. Количество диоксида кремния в композиции покрытия с двумя компонентами может быть любой величиной или диапазоном между любыми величинами, указанными выше, при условии, что адгезионные свойства и рабочая вязкость композиции покрытия не ухудшены.

В другом осуществлении композиция покрытия настоящего изобретения может включать активатор адгезии, который может увеличить адгезию композиции покрытия к подложке. Когда композицию покрытия настоящего изобретения наносят на грунтовку, активатор адгезии может присутствовать в композиции грунтовки или он может быть добавлен к изоцианату и/или амину второй композиции покрытия, или он может быть нанесен как отдельный слой непосредственно на подложку или грунтовку до нанесения на него второго покрытия. При нанесении в качестве отдельного слоя активатор адгезии может быть нанесен с использованием многих обычных способов таких как, но не ограниченных протиранием, погружением, валиком, покрытием наливом, распылением или подобным.

Неограничивающие примеры подходящих активаторов адгезии для использования в настоящем изобретении могут включать материалы с функциональными аминогруппами, такие как 1,3,4,6,7,8-гексагидро-2Н-пиримидо-(1,2-А)-пиримидин, гидроксиэтилпиперазин, N-аминоэтилпиперазин, этиловый эфир диметиламина, тетраметилиминопропоиламин (коммерчески поставляемый Air Products and Chemicals, Inc под названием POLYCAT 15), защищенные амины, такие как аддукт IPDI и диметиламина, третичные амины, такие как 1,5-диазабицикло[4.3.0]нон-5-ен, 1,8-диазабицикло[5.4.0]ундец-7-ен, 1,4-диазабицикло[2.2.2]октан, 1,5,7-триазабицикло [4.4.0]дец-5-ен и 7-метил-1,5,7-триазабицикло[4.4.0]дец-5-ен, аминосиланы, такие как γ-аминопропилтриэтоксисилан (коммерчески поставляемый Momentive Performance Mateirals, Inc. под названием Silquest A1100), меламин или аминомеламиновая смола (например, Cymel 220 или Cymel 303, поставляемые Cytec Industries Inc), комплексы металлов, включая хелатные комплексы металлов, такие как хелатный комплекс алюминия (например, К-КАТ 5218 поставляемый King Industries) или оловосодержащие композиции, такие как октоат олова(II) и оловоорганические композиции, такие как дил