Алифатические отверждаемые влагой смолы, композиции для покрытий и связанные с ними способы

Алифатические отверждаемые влагой смолы, композиции для покрытий и связанные с ними способы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

Данное изобретение относится к алифатическим, отверждаемым влагой смолам, содержащим полиизоцианат-функциональные материалы. Данное изобретение также относится к композициям для покрытий, которые содержат алифатические, отверждаемые влагой смолы, содержащие полиизоцианат-функциональные материалы. Данное изобретение также относится к способам, в которых применяют алифатические отверждаемые влагой смолы и композиции для покрытий, содержащие полиизоцианат-функциональные материалы.

Уровень техники

Композиции на основе изоцианатов находят применение в качестве компонентов в покрытиях, таких как, например, краски, грунтовки и т.п.Композиции для покрытий на основе изоцианатов могут включать, например, полиуретановые покрытия, полученные из смол, содержащих компоненты, такие как, например, диизоцианаты, полиизоцианаты и/или изоцианатные продукты реакции. Эти смолы могут отверждаться по различным механизмам, в результате чего образуются ковалентные связи между компонентами смол, тем самым давая поперечно-сшитую полимерную сетку.

Отверждаемые влагой (т.е. влагоотверждаемые) покрытия на основе смол с изоцианатными функциональными группами представляют собой один из типов технологии покрытий на основе изоцианатов. Отверждаемые влагой покрытия на основе изоцианатов обычно могут содержать, например, диизоцианаты, полиизоцианаты и/или продукты реакции с изоцианатами, содержащие свободные изоцианатные группы, которые могут взаимодействовать с атмосферной влагой с получением нерастворимых и относительно высокомолекулярных поперечно-сшитых полиуретановых сеток, которые могут формировать структурный компонент отверждаемых покрытий. В данном описании термин "полиуретан" означает полимерные или олигомерные материалы, содержащие уретановые группы, группы мочевины или же обе эти группы.

Способ отверждения может включать реакцию свободных изоцианатных групп с молекулами воды атмосферы с промежуточным образованием карбаминовой кислоты, которая разлагается на аминовые группы и диоксид углерода. Аминовые группы, образующиеся insitu в реакции изоцианат-вода, могут реагировать с дополнительными свободными изоцианатными группами с образованием мочевинных поперечных связей между компонентами смолы. Таким образом, смола может наноситься на субстрат, помещаться в условия окружающей среды и отверждаться с образованием полиуретанового покрытия на субстрате.

Сущность изобретения

Описанные здесь варианты относятся к отверждаемой влагой смоле с изоцианатными функциональными группами. Смола может содержать материал с функциональными алифатическими изоцианатными группами и материал с функциональными циклоалифатическими изоцианатными группами. Материал с функциональными алифатическими изоцианатными группами может содержать продукт реакции алифатического диизоцианата и гидрокси-функционального простого эфирного соединения. Материал с функциональными циклоалифатическими изоцианатными группами может содержать продукт реакции циклоалифатического диизоцианата и монофункционального спиртового соединения. Смола может применяться для составления композиции для покрытий, которая позволяет не иметь значительного натека (наплыва) при нанесении с толщиной влажной пленки, по меньшей мере, 6 мил. Композиция для покрытий также позволяет не иметь значительного пузырения при отверждении до толщины сухой пленки, по меньшей мере, 6 мил.

Другие описанные здесь варианты осуществления изобретения относятся к способу повышения устойчивости к образованию натеков и устойчивости к пузырению композиции для покрытий. Способ может включать получение композиции для покрытий, содержащей отверждаемую влагой смолу. Смола может содержать материал с функциональными алифатическими изоцианатными группами и материал с функциональными циклоалифатическими изоцианатными группами. Материал с функциональными алифатическими изоцианатными группами может содержать продукт реакции алифатического полиизоцианата и гидрокси-функционального простого эфирного соединения. Материал с функциональными циклоалифатическими изоцианатными группами может содержать продукт реакции циклоалифатического полиизоцианата и монофункционального спиртового соединения. Композиция для покрытий, содержащая смолу, позволяет не иметь значительного натека при нанесении с толщиной влажной пленки, по меньшей мере, 6 мил. Композиция для покрытий, содержащая смолу, также позволяет не иметь значительного пузырения при отверждении до толщины сухой пленки, по меньшей мере, 6 мил.

Понятно, что данное изобретение не ограничено вариантами выполнения изобретения, описанными в разделе «Сущность изобретения». Изобретение охватывает модификации, которые включены в объем данного изобретения, определенный исключительно формулой изобретения.

Краткое описание рисунков

Лучшее понимание определенных характеристик описанных вариантов осуществления изобретения могут обеспечить прилагаемые рисунки, в которых:

На фигуре 1 представлена диаграмма, которая иллюстрирует градиентную схему, применяемую для измерения глубины слоя с толщиной наносимой композиции для покрытий;

На фигуре 2 представлен график, показывающий процент исходного блеска, сохранившегося после более 2000 часов нахождения в условиях ускоренного атмосферного воздействия, для трех (3) композиций для покрытий, полученных в соответствии с описанными здесь вариантами выполнения изобретения, и двух (2) коммерческих композиций для покрытий;

На фигуре 3 представлена гистограмма, показывающая процент исходного блеска, сохранившегося после более 2000 часов нахождения в условиях ускоренного атмосферного воздействия, для трех (3) композиций для покрытий, полученных в соответствии с описанными здесь вариантами выполнения изобретения, и двух (2) коммерческих композиций для покрытий;

На фигуре 4 представлена гистограмма, показывающая устойчивость к образованию натеков (оцениваемую как толщина влажной пленки без натеков) и устойчивость к пузырению (оцениваемую как толщина сухой пленки до пузырения) для трех (3) композиций для покрытий, полученных в соответствии с описанными здесь вариантами выполнения изобретения, и двух (2) коммерческих композиций для покрытий;

На фигуре 5 представлен график, показывающий процент исходного блеска, сохранившегося после более 2000 часов нахождения в условиях ускоренного атмосферного воздействия, для десяти (10) композиций для покрытий, полученных в соответствии с описанными здесь вариантами осуществления изобретения;

На фигуре 6 представлена гистограмма, показывающая процент исходного блеска, сохранившегося после более 2000 часов нахождения в условиях ускоренного атмосферного воздействия, для десяти (10) композиций для покрытий, полученных в соответствии с описанными здесь вариантами, и двух (2) коммерческих композиций для покрытий; и

На фигуре 7 представлена гистограмма, показывающая устойчивость к образованию натеков (оцениваемую как толщина влажной пленки без натеков) и устойчивость к пузырению (оцениваемую как толщина сухой пленки до пузырения) для десяти (10) композиций для покрытий, полученных в соответствии с описанными здесь вариантами выполнения изобретения, и двух (2) коммерческих композиций для покрытий.

Подробное описание

Следует понимать, что определенные описания раскрытых вариантов выполнения изобретения были упрощены для иллюстрации только тех элементов, характеристик и аспектов, которые способствуют ясному пониманию описанных вариантов, при одновременном исключении, в целях ясности, других элементов, характеристик и аспектов. Специалисты в данной области техники, ознакомившись с описанием раскрытых вариантов выполнения изобретения, поймут, что другие элементы и/или характеристики могут быть желательны в конкретном реализуемом варианте или области применения описанных вариантов. Однако, поскольку такие другие элементы и/или характеристики легко устанавливаются специалистами в данной области техники при ознакомлении с данным описанием раскрытых вариантов выполнения изобретения и не являются необходимыми для полного понимания представленных вариантов, описание таких элементов и/или характеристик здесь не представлено. В связи с этим, следует понимать, что изложенное здесь описание предлагает только примеры и является иллюстративным для представленных вариантов выполнения, не ограничивая объем данного изобретения, определяемый только формулой изобретения.

В данном описании, включая формулу изобретения, если не указано иначе, под всеми цифрами, выражающими количества или характеристики, подразумевается, что во всех случаях им предшествует термин "около". Следовательно, если не указано иначе, любые численные параметры, указанные в данном описании, могут варьироваться в зависимости от желаемых свойств, которые стремятся получить для композиций и способов в соответствии с данным изобретением. Наконец, не имея желания ограничить применение теории эквивалентов формулой изобретения, каждый численный параметр, описанный в соответствии с данным изобретением, должен рассматриваться, по меньшей мере, учитывая указанные значимые числа с применением обычных методов округления.

Также, любой указанный здесь численный интервал включает все подинтервалы, включенные в него. Например, интервал "от 1 до 10" предназначен включить все подинтервалы между (и включая) указанным минимальным значением 1 и указанным максимальным значением 10, то есть, имеет минимальное значение равное или больше 1 и максимальное значение равное или меньше 10. Любое максимальное численное ограничение, указанное здесь, предназначено включать все более низкие численные ограничения, отнесенные сюда, и любое минимальное численное ограничение, указанное здесь, предназначено включать все более высокие численные ограничения, отнесенные сюда. Следовательно, авторы данного изобретения оставляют за собой право изменять данное описание, включая формулу изобретения, чтобы однозначно включить любой подинтервал, включенный в интервалы, однозначно раскрытые здесь. Целью указания всех таких интервалов, по определению, было однозначно включить любые подинтервалы, которые соответствуют требованию 35 U.S.C. §112, первый параграф, и 35 U.S.C. §132(a).

Грамматические артикли "один", "a", "an" и "the" в данном описании включают "по меньшей мере, один" или "один или более", если не указано иначе. Таким образом, артикли в данном описании относятся к одному или более одному (т.е., по меньшей мере, к одному) грамматическому объекту артикля. Например, "компонент" означает один или более компонентов и, таким образом, более одного компонента рассматриваются и могут применяться или использоваться.

Любой патент, публикация или другой раскрываемый материал, полностью или частично, указанный здесь в качестве ссылки, включен сюда полностью, но только до той степени, когда раскрываемый материал не противоречит существующим определениям, утверждениям или другим раскрываемым материалам, указанным в данном описании. В силу этого, когда требуется, представленное здесь описание отменяет любые противоречащие материалы, включенные сюда в качестве ссылки. Любой материал или его часть, которые включены сюда в качестве ссылки, но которые противоречат существующим определениям, утверждениям или другим раскрываемым материалам, включены сюда только в рамках того объема, в которых не возникает противоречий между этим включенным материалом и существующим описанием.

В данном описании термины "толщина пленки" и "глубина пленки" являются синонимами и относятся к глубине композиции для покрытий, наносимой на субстрат (обычно измеряемой в единицах или милах, т.е. одной тысячной дюйма). Толщина пленки может быть измерена как толщина влажной пленки ("ТВП"), т.е. глубина композиции для покрытий, нанесенной на субстрат до отверждения. Толщина пленки также может быть измерена как толщина сухой пленки ("ТСП"), т.е. глубина композиции для покрытий, нанесенной на субстрат после отверждения. ТВП нанесенной композиции для покрытий обычно измеряют сразу же после нанесения покрытия. ТСП нанесенной композиции для покрытий обычно измеряют после того, как композиция для покрытий высохнет до твердого состояния ("ТС").

В данном описании термин "алифатический" относится к органическим соединениям, характеризуемым замещенными или не замещенными прямыми, разветвленными и/или циклическими цепями из атомов углерода. Алифатические соединения не содержат ароматические кольца в качестве части молекулярной структуры соединений. В данном описании термин "циклоалифатический" относится к органическим соединениям, характеризуемым расположением атомов углерода в виде замкнутых кольцевых структур. Циклоалифатические соединения не содержат ароматические кольца в качестве части молекулярной структуры соединений. Следовательно, циклоалифатические соединения являются подвидом алифатических соединений. Соответственно, алифатическая композиция может содержать алифатическое соединение и/или циклоалифатическое соединение.

В данном описании термин "диизоцианат" относится к соединению, содержащему две изоцианатные группы. В данном описании термин "полиизоцианат" относится к соединению, содержащему две или более изоцианатных групп. Следовательно, диизоцианаты являются подвидом полиизоцианатов.

Композиции для покрытий, как таковые, например отверждаемые влагой защитные покрытия на основе изоцианатов, могут потребовать нескольких нанесений из-за ограничений по толщине пленки покрытия при нанесении на субстрат. Например, одним из ограничений толщины пленки наносимого покрытия может быть натек. Натеком называют склонность нанесенной жидкой композиции для покрытий набегать или растекаться по поверхности субстрата до отверждения композиции для покрытий. Например, жидкая композиция для покрытий может течь (т.е., натекать) под воздействием силы тяжести, если жидкую композицию наносят на вертикально расположенный или наклоненный субстрат.

В общем, чем больше ТВП наносимой жидкой композиции для покрытий, тем больше тенденция нанесенной композиции для покрытий натекать до отверждения. См. стандарт ASTM D 4400 - Standard Test Method for Sag Resistance of Paints Using a Mulitnotch Applicator, включенный сюда в качестве ссылки, в котором находится описание способа оценки устойчивости к натекам. Появление натека на нанесенной жидкой композиции для покрытий может отрицательно повлиять на различные свойства, такие как, например, однородность толщины и блеск отвержденного покрытия. Это также может оказать отрицательное действие на итоговую глубину пленки нанесенного покрытия.

Другим ограничением толщины пленки наносимого покрытия, особенно отверждаемых влагой покрытий на основе изоцианатов, может быть пузырение. Пузырением называется склонность наносимой отверждаемой влагой композиции для покрытий образовывать пузырьки или кратеры. Отверждаемые влагой покрытия на основе изоцианатов могут образовывать пузырьки в результате того, что под частью по меньшей мере частично отвержденной пленки покрытия захватывается газообразный диоксид углерода. Диоксид углерода обычно образуется как продукт реакции изоцианата с водой, которая происходит, когда изоцианатные группы реагируют с водой с образованием аминовых групп, которые, в свою очередь, реагируют с избытком изоцианатных групп с образованием мочевинных групп. Отверждаемый влагой покрытия на основе изоцианатов могут удерживать газ от покидания нанесенной пленки покрытия, тем самым образуя карманы с захваченным газом, которые проявляются в виде вздутий или пузырьков на пленке. Давление захваченного газа также может превышать прочность частично отвержденной пленки, тогда газ прорывается через поверхность нанесенной пленки, образуя пустоты или кратеры на поверхности нанесенного покрытия.

В общем, чем больше толщина наносимого жидкого покрытия, тем больше тенденция наносимого покрытия пузыриться во время отверждения. См. стандарт ASTM D 714 - Standard Test Method for Evaluating Degree of Blistering of Paints, включенный сюда в качестве ссылки, в котором находится описание способа оценки устойчивости к пузырению. Появление пузырьков в нанесенной композиции для покрытий может отрицательно повлиять на различные свойства покрытия, такие как, например, однородность толщины, блеск и атмосферостойкость отвержденного покрытия. Это также может оказать отрицательное действие на итоговую глубину пленки нанесенного покрытия.

В результате, отверждаемые влагой покрытия на основе изоцианатов ранее были ограничены наносимой ТВП около 4-6 мил, и отвержденной ТСП около 3-4 мил. Когда существующие отверждаемые влагой покрытия на основе изоцианатов наносили с ТВП больше 4-6 мил, могли возникнуть значительные натеки на нанесенном покрытии, особенно если покрытие наносили на расположенный вертикально или наклоненный субстрат.Когда известные отверждаемые влагой покрытия на основе изоцианатов наносили и отверждали с ТСП более 3-4 мил, в отвержденном покрытии происходило значительное пузырение.

Описанные здесь варианты осуществления изобретения относятся к разработанной смоле на основе изоцианатов, которая обладает улучшенными пленкообразующими и покрывающими свойствами по сравнению со смолами на основе изоцианатов известного уровня техники. Разработанная смола представляет собой материал с функциональными алифатическими изоцианатными группами. Разработанная смола может применяться для получения отверждаемых влагой композиций для покрытий, которые могут наноситься на субстраты с ТВП, превышающей 6 мил без значительного натека. Описанные изобретенные смолы могут применяться для получения отверждаемых влагой композиций для покрытий, которые могут быть нанесены на субстраты и отверждены до ТСП, превышающей 6 мил, без значительного пузырения.

В данном описании фраза "без значительного натека" относится к свойству нанесенного жидкого покрытия, которое заключается в том, что покрытие не образует видимого натека при проведении оценки в соответствии со стандартом ASTM D 4400. В данном описании фраза "без значительного пузырения" относится к свойству нанесенного и отвержденного жидкого покрытия, которое заключается в том, что при отверждении влагой в отвержденной пленке не наблюдается пузырение, как показано на Фигуре 1 и описано ниже.

Отверждаемые влагой композиции для покрытий, составленные с применением описанной разработанной смолы, могут обладать большей атмосферостойкостью по сравнению с композициями для покрытий, составленными с применением известных смол на основе изоцианатов. Улучшение атмосферостойкости можно оценить согласно стандартам ASTM D 4587 - Standard Practice for Fluorescent UV-Condensation Exposures of Paint and Related Coatings и/или ASTM D 1014 - Standard Practice for Conducting Exterior Exposure Tests of Paints and Coatings on Metal Substrates, каждый из которых включен сюда в качестве ссылки.

Описанная разработанная смола может содержать комбинацию материала с функциональными алифатическими изоцианатными группами и материала с функциональными циклоалифатическими изоцианатными группами. Материал с функциональными алифатическими изоцианатными группами может содержать продукт реакции алифатического диизоцианата и гидрокси-функционального простого эфирного соединения. Материал с функциональными циклоалифатическими изоцианатными группами может содержать продукт реакции циклоалифатического диизоцианата и монофункционального спиртового соединения. Материал с функциональными алифатическими изоцианатными группами и материал с функциональными циклоалифатическими изоцианатными группами каждый может содержать, по меньшей мере, одну функциональную группу, выбранную из группы, включающей изоцианурат, иминооксадиазин, уретдион, аллофанат, биурет и комбинации любых из них. Материалы с функциональными алифатическими и циклоалифатическими изоцианатными группами могут быть получены из и/или содержать полиизоцианаты с изоцианатной функциональностью более 2.

Изоцианураты могут быть получены циклической тримеризацией полиизоцианатов. Тримеризация может быть проведена, например, путем вступления в реакцию трех (3) эквивалентов полиизоцианата с получением 1 эквивалента изоциануратного кольца. Три (3) эквивалента полиизоцианата могут содержать три (3) эквивалента одного и того же полиизоцианатного соединения или различные смеси двух (2) или трех (3) различных полиизоцианатных соединений. Соединения, такие как, например, фосфины, основания Манниха, и третичные амины, такие как, например, 1,4-диазабицикло[2.2.2]октан, диалкилпиперазины и т.п., могут применяться в качестве катализаторов тримеризации. Иминооксадиазины могут быть получены путем асимметрической циклической тримеризации полиизоцианатов. Уретдионы могут быть получены путем димеризации полиизоцианата. Аллофанаты могут быть получены по реакции полиизоцианата с уретаном. Биуреты могут быть получены добавлением небольшого количества воды к двум эквивалентам полиизоцианата и реагированием при незначительно повышенной температуре в присутствии биуретового катализатора. Биуреты также могут быть получены по реакции полиизоцианата с мочевиной.

Полиизоцианаты, которые могут применяться для получения изоциануратов, иминооксадиазинов, биуретов, уретдионов и аллофанатов, и которые могут применяться в получении материалов с функциональными алифатическими и циклоалифатическими изоцианатными группами для применения в описанной разработанной смоле, могут включать алифатические и циклоалифатические диизоцианаты, такие как, например, этилендиизоцианат; 1,4-тетраметилендиизоцианат; 1,6-гексаметилендиизоцианат ("ГДИ"); 2,2,4-триметил-1,6-гексаметилендиизоцианат; 1,12-додекаметилендиизоцианат; 1-изоцианато-3-изоцианатометил-3,5,5-триметилциклогексан (изофорондиизоцианат или "ИФДИ"); бис-(4-изоцианатоциклогексил)метан ("H12MDI"); бис-(4-изоцианато-3-метил-циклогексил)метан, и любые их комбинации. Дополнительные полиизоцианаты (включая различные диизоцианаты), которые также могут применяться в производстве материалов с функциональными алифатическими и циклоалифатическими изоцианатными группами, могут включать полиизоцианаты, описанные в патентах США №№4,810,820; 5,208,334; 5,124,427; 5,235,018; 5,444,146; и 7,038,003, каждый из которых включен сюда в качестве ссылки. Комбинации любых из указанных выше и раскрытых в ссылках полиизоцианатов могут применяться для получения материалов с функциональными алифатическими и циклоалифатическими изоцианатными группами для применения в описанной разработанной смоле.

В различных вариантах осуществления изобретения материалы с функциональными изоцианатными группами, содержащие аддукт полиизоцианата и гидрокси-функционального соединения, могут применяться в описанных разработанных смолах. Материалы с функциональными изоцианатными группами могут быть получены, например, по реакции алифатического или циклоалифатического полиизоцианата с гидрокси-функциональным соединением, таким как, например, монофункциональный спирт ("моноспирт" или "моноол"), полифункциональный спирт ("полиол"), смесь моноолов, смесь полиолов или смесь моноолов и полиолов. Полиизоцианат может реагировать с гидрокси-функциональным соединением с получением полиизоцианат-гидроксильного смешанного аддукта, содержащего уретановые группы и/или аллофанатные группы, например. В некоторых вариантах осуществления изобретения полиизоцианаты могут реагировать с гидрокси-функциональными соединениями при молярном отношении OH:NCO от 1:1,5 до 1:20. В других вариантах осуществления изобретения полиизоцианаты могут реагировать с гидрокси-функциональными соединениями при молярном отношении OH:NCO от 1:2 до 1:15, или от 1:5 до 1:15.

Полиизоцианаты, которые могут применяться для получения материалов с функциональными алифатическими и циклоалифатическими изоцианатными группами, могут включать, например, алифатические и циклоалифатические диизоцианаты, описанные выше. Полиизоцианаты, которые могут применяться для получения материалов с функциональными изоцианатными группами, также могут включать, например, соединения, полученные из диизоцианатов, описанных выше, и содержать, по меньшей мере, одну функциональную группу, выбранную из группы, включающей изоцианурат, иминооксадиазин, уретдион, аллофанат, биурет и комбинации любых из них.

Гидрокси-функциональные соединения, которые могут применяться для получения материал с функциональными алифатическими и циклоалифатическими изоцианатными группами, могут включать, например, низкомолекулярные одноатомные или многоатомные алифатические спирты (которые могут необязательно содержать простые эфирные группы), одноатомные или многоатомные циклоалифатические спирты (которые могут необязательно содержать простые эфирные группы), простые политиоэфиры, полиацетали, поликарбонаты, сложные полиэфиры, простые полиэфиры и комбинации любых из них. Гидрокси-функциональные соединения, которые могут применяться для получения материал с функциональными алифатическими и циклоалифатическими изоцианатными группами также могут включать, например, гидроксил-содержащие соединения, описанные в патентах США №№4,810,820; 5,208,334; 5,124,427; 5,235,018; 5,444,146; и 7,038,003, каждый из которых включен сюда в качестве ссылки.

В различных вариантах осуществления изобретения гидрокси-функциональные полимерные и/или олигомерные простые полиэфиры могут применяться для получения материала с функциональными алифатическими изоцианатными группами, содержащего описанную разработанную смолу. В данном описании термин "простой полиэфир" относится к полимерным и олигомерным соединениям, содержащим простые эфирные группы. Простые полиэфиры, которые могут применяться для получения материалов с функциональными алифатическими изоцианатными группами, могут включать простые полиэфиры, содержащие от одной до четырех свободных гидроксильных групп. Простые полиэфиры могут быть получены, например, олигомеризацией или полимеризацией эпоксидов. Такие эпоксиды могут включать, например, этиленоксид, пропиленоксид, бутиленоксид, тетрагидрофуран, оксид стирола или эпихлоргидрин. Каждый эпоксид может реагировать отдельно (например, в присутствии трифторида бора), в виде смеси с исходным компонентом, содержащим реакционноспособные атомы водорода, или путем последовательного добавления эпоксида к исходному компоненту, содержащему реакционноспособные атомы водорода. Исходные компоненты, которые могут применяться для получения простых полиэфиров, включают, например, воду, спирты и фенолы. Подходящие исходные соединения могут включать, например, этиленгликоль; (1,3)- и (1,2)-пропиленгликоль; и триметилолпропан.

В различных вариантах осуществления изобретения описанная разработанная смола содержит материал с функциональными алифатическими изоцианатными группами, содержащий продукт реакции диизоцианата и гидрокси-функционального простого полиэфира. Гидрокси-функциональные простые полиэфиры, которые могут применяться при получении материалов с функциональными алифатическими изоцианатными группами, могут включать, например, гидрокси-функциональные алкиленовые простые эфиры многоатомных спиртов, такие как, например, гидрокси-функциональный поли(тетра-метиленгликоль), поли(пропилен оксид), поли(этилен оксид) и сополимер этилена с пропиленоксидом. Полиэфирные многоатомные спирты, которые могут применяться для получения материалов с функциональными алифатическими изоцианатными группами, также могут включать, например, аддукты этиленоксидов и/или пропиленоксидов с многоатомными спиртами, такие как, например, аддукты этиленоксидов и/или пропиленоксидов с этиленгликолем или бутиленгликолем. В некоторых вариантах осуществления изобретения поликапролактон, который может действовать как гидрокси-функциональный простой полиэфир, может применяться в получении материала с функциональными алифатическими изоцианатными группами, содержащего описанную разработанную смолу.

В различных вариантах осуществления изобретения гидрокси-функциональные соединения, которые могут применяться для получения материалов с функциональными циклоалифатическими изоцианатными группами, могут включать, например, один или более монофункциональных спиртов, таких как, например, метанол, этанол, н-пропанол, изопропанол, изомеры бутанола, изомеры пентанола, изомеры гексанола, изомеры гептанола, изомеры октанола, изомеры нонанола, изомеры деканола, 2-этилгексанол, триметилгексанол, циклогексанол, жирные спирты, содержащие от 11 до 20 атомов углерода, виниловый спирт, аллиловый спирт и любые их комбинации. В некоторых вариантах осуществления изобретения монофункциональные спирты, которые могут применяться для получения материалов с функциональными циклоалифатическими изоцианатными группами, могут включать линейные, разветвленные или циклические спирты, содержащие от 6 до 9 атомов углерода. В некоторых вариантах осуществления изобретения монофункциональные спирты могут содержать простые эфирные группы.

Разработанная смола может быть получена, например, комбинированием материала с функциональными алифатическими изоцианатными группами и материала с функциональными циклоалифатическими изоцианатными группами в таком массовом отношении, чтобы получить композицию для покрытий, которая не имеет значительных натеков при нанесении с толщиной влажной пленки, по меньшей мере, 6 мил. Разработанная смола также может быть получена, например, комбинированием материала с функциональными алифатическими изоцианатными группами и материала с функциональными циклоалифатическими изоцианатными группами в таком массовом отношении, которое позволяет получить композицию для покрытий, которая не показывает значительного пузырения при отверждении до толщины сухой пленки, по меньшей мере, 6 мил. Разработанная смола также может быть получена, например, комбинированием материала с функциональными алифатическими изоцианатными группами и материала с функциональными циклоалифатическими изоцианатными группами в таком массовом отношении, которое позволяет получить композицию для покрытий, которая обладает лучшей атмосферостойкостью, чем известные отверждаемые влагой композиции для покрытий на основе изоцианатов.

Разработанная смола также может быть получена, например, комбинированием материала с функциональными алифатическими изоцианатными группами и материала с функциональными циклоалифатическими изоцианатными группами в таком массовом отношении, которое позволяет получить композицию для покрытий, которая не демонстрирует значительного натека при нанесении с ТВП 6 мил, 7 мил, 8 мил, 9 мил, 10 мил, 11 мил, 12 мил, или более. Разработанная смола также может быть получена, например, комбинированием материала с функциональными алифатическими изоцианатными группами и материала с функциональными циклоалифатическими изоцианатными группами в таком массовом отношении, которое позволяет получить композицию для покрытий, которая не демонстрирует значительного пузырения при отверждении до ТСП 6 мил, 7 мил, 8 мил, 9 мил, 10 мил, 11 мил, 12 мил, или более. Разработанная смола может быть получена, например, комбинированием материалов с функциональными изоцианатными группами в таком массовом отношении, которое позволяет получить композицию для покрытий, обладающую любым сочетанием описанных выше свойств.

В некоторых вариантах осуществления изобретения материал с функциональными алифатическими изоцианатными группами может содержать материал с функциональными алифатическими изоцианатными группами на основе ГДИ. Материал с функциональными алифатическими изоцианатными группами на основе ГДИ может содержать, например, по меньшей мере, одну аллофанатную группу. Материал с функциональными алифатическими изоцианатными группами на основе ГДИ может содержать, например, продукт реакции гидрокси-функционального простого эфирного соединения и ГДИ. Простое эфирное соединение может содержать, например, гидрокси-функциональный простой полиэфир. Гидрокси-функциональный простой полиэфир может содержать, например, простой полиэфирполиол, такой как описан в патенте США №7,038,003, включенный сюда в качестве ссылки.

В различных вариантах осуществления изобретения гидрокси-функциональный простой полиэфир может иметь среднечисловую молекулярную массу (M_n) от 300 до 20000 г/моль. В некоторых вариантах осуществления изобретения гидрокси-функциональный простой полиэфир может иметь среднечисловую молекулярную массу (M_n) от 1000 до 12000 г/моль и в других вариантах - от 1000 до 4000 г/моль.

Кроме того, гидрокси-функциональные простые полиэфиры могут содержать менее или ровно 0,02 миллиэквивалента ненасыщенных концевых групп на грамм многоатомного спирта (мэкв/г), в некоторых вариантах менее или ровно 0,015 мэкв/г, и в других вариантах менее или ровно 0,01 мэкв/г (что определяется в соответствии с ASTM D 2849-69, включенным сюда в качестве ссылки). Далее, гидрокси-функциональные простые полиэфиры могут иметь относительно узкое распределение молекулярной массы (например, полидисперсность (M_w/M_n) от 1,0 до 1,5) и ОН-функциональность ≥1,9. В некоторых вариантах выполнения изобретения гидрокси-функциональные простые полиэфиры могут иметь ОН-функциональность менее 6, или менее 4, например.

Гидрокси-функциональные простые полиэфиры, которые могут применяться в описанных разработанных смолах, могут быть получены алкоксилированием подходящих исходных молекул, например, используя катализаторы на основе двойного цианида металла (ДЦМ катализ), которые описаны, например, в патенте США №5,158,922 и опубликованной европейской заявке №А 0654302, каждый из которых включен сюда в качестве ссылки.

В различных вариантах осуществления изобретения материал с функциональными алифатическими изоцианатными группами на основе ГДИ может быть получен по реакции ГДИ с простым полиэфиром с применением ДЦМ катализа. В некоторых вариантах выполнения изобретения материал с функциональными алифатическими изоцианатными группами на основе ГДИ содержит продукт реакции ГДИ и полипропиленгликоля, характеризующийся тем, что продукт реакции содержат аллофанатные группы.

Материал с функциональными алифатическими изоцианатными группами на основе ГДИ может иметь среднюю изоцианатную функциональность, по меньшей мере, 4, температуру стеклования менее -40°C и/или %NCO менее 10%. Материал с функциональными алифатическими изоцианатными группами на основе ГДИ может практически не содержать ГДИ-изоциануратный тример.

Материал с функциональными алифатическими изоцианатными группами на основе ГДИ, содержащий продукт реакции гидрокси-функционального соединения и ГДИ, и содержащий, по меньшей мере, одну аллофанатную группу, может быть получен способами, описанными, например, в патенте США №7,038,003.

В некоторых вариантах осуществления изобретения материал с функциональными циклоалифатическими изоцианатными группами может содержать материал с функциональными циклоалифатическими изоцианатными группами на основе ИФДИ. Материал с функциональными циклоалифатическими изоцианатными группами на основе ИФДИ может содержать, например, по меньшей мере, одну аллофанатную группу, по меньшей мере, одну изоциануратную триммерную группу. Материал с функциональными циклоалифатическими изоцианатными группами на основе ИФДИ может содержать, например, продукт реакции монофункционального спирта и ИФДИ. Монофункциональный спирт может содержать моноспирт, описанный в патентах США №№5,124,427; 5,235,018; 5,208,334; и 5,444,146, включенные сюда в качестве ссылок.

В различных вариантах осуществления изобретения материал с функциональными циклоалифатическими изоцианатными группами на основе ИФДИ может быть получен по реакции ИФДИ с моноспиртом с получением полиизоцианатной смеси с содержанием NCO от 10% до 47 мас.%, вязкостью менее 10000 мПа.с, и содержащей изоциануратные и аллофанатные группы в молярном отношении моноизоциануратов к моноаллофанатам от 10:1 до 1:5. В некоторых вариантах осуществления изобретения материал с функциональными циклоалифатическими изоцианатными группами на основе ИФ