Способ подавления льдообразования на подложке

Способ подавления льдообразования на подложке

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Перекрестная ссылка на родственные заявки

Данная заявка представляет собой частичное продолжение патентной заявки Соединенных Штатов с регистрационным номером 13/688,571, поданной 29 ноября 2012 года и озаглавленной «Способ подавления льдообразования на подложке», которая, в свою очередь, испрашивает приоритет по предварительной заявке США с регистрационным номером 61/566,077, поданной 2 декабря 2011 года, обе из которых во всей своей полноте посредством ссылки включаются в настоящий документ.

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к способам подавления льдообразования на подложках, в частности, подходящим для использования на деталях летательных аппаратов.

Уровень техники

Борьба с обледенением представляет собой значительную и практическую проблему для множества отраслей промышленности. Например, обледенение на летательных аппаратах вносит свой вклад в приблизительно 12% от общего количества несчастных случаев, которые происходили между 1990 и 2000 годами в соответствии с базой данных по несчастным случаям фонда АОРА Air Safety Foundation.

Обледенение наиболее вероятно происходит при наружной температуре в диапазоне от 0°C до -20°C. Обледенение может привести к образованию льда на аэродинамических профилях и других поверхностях конструкции летательного аппарата, включающих крылья, стабилизаторы, руль направления, элероны, воздухозаборники двигателя, воздушные винты, роторы, фюзеляж и тому подобное. Лед на поверхности летательного аппарата может искажать течение воздуха по крылу, быстро уменьшая подъемную силу крыла и значительно увеличивая сопротивление летательного аппарата. Как это продемонстрировали испытания в аэродинамической трубе и летные испытания, накопления инея, снега и льда (на передней кромке или верхней поверхности крыла), не более толстые и не более шероховатые, чем кусок крупнозернистой наждачной бумаги, могут уменьшать подъемную силу на 30 процентов и увеличивать сопротивление летательного аппарата на вплоть до 40 процентов. Более значительные наросты могут уменьшать подъемную силу еще больше и могут увеличивать сопротивление летательного аппарата на 80 и более процентов.

Распыление на летательном аппарате на земле жидкостей на гликолевой основе является дорогостоящим и вредным для окружающей среды. Например, очистка летательного аппарата Cessna 172 от льда или небольшого количества снега может потребовать 10-15 галлонов (37,85-56,78 литров) жидкости при общих затратах, доходящих вплоть до 160 долларов США; удаление небольшого инея в ясный день с реактивного самолета бизнес-класса среднего размера может стоить 300 долларов США, а удаление ледяного дождя при большом количестве мокрого снега с того же самого реактивного самолета среднего размера может стоить приблизительно 10000 долларов США.

Для льдоудаления с летательных аппаратов также использовали химические реагенты, такие как производные гликолевых простых эфиров, поскольку они эффективно уменьшают температуру замерзания. Однако недавно Канада наложила запрет на 2-метоксиэтанол в качестве противообледенительного химического реагента вследствие экологических проблем.

Антиобледенение и льдоудаление представляют собой два основных подхода при предотвращении обледенения летательного аппарата. Антиобледенение подключают до попадания при полете в условия обледенения, тогда как льдоудаление используют после образования льда. Для современных летательных аппаратов существует несколько типов систем льдоудаления и/или антиобледенения, которые в общем случае подразделяются на механические, химические и термические. Конкретные примеры включают пневматические противообледенители, множество наложенных электроимпульсных элементов, противообледенительные жидкости, отводимый отбираемый воздух или горячий воздух со ступеней турбины и электропроводящие резистивные нагревательные элементы. Энергопотребление для такого оборудования велико. Например, потребляемая мощность в ваттах, требуемая для антиобледенительной системы в типичном однодвигательном или легком двухдвигательном летательном аппарате с высокими летно-техническими характеристиками при использовании резистивных нагревателей, составляет приблизительно 21000 Ватт.

В настоящее время на все внешние поверхности летательного аппарата наносят полиуретановое покрытие вследствие его высоких эксплуатационных характеристик, таких как долговечность, стойкость к атмосферным воздействиям, стойкость к химическим воздействиям, стойкость к воздействиям низких температур, стойкость к воздействиям коррозионных сред и аэродинамическое сопротивление. Однако химическая структура полиуретана характеризуется высокой поверхностной энергией и сильной адгезией ко льду вследствие наличия водородной связи.

Было бы желательно создать способ подавления льдообразования на подложке при использовании покрытия, которое может значительно уменьшить адгезию льда и удовлетворять требованиям к техническим характеристикам материала покрытий для летательного аппарата.

Сущность изобретения

Настоящее изобретение направлено на способ подавления льдообразования на подложке, включающий нанесение на подложку отверждаемой пленкообразующей композиции. Отверждаемая пленкообразующая композиция содержит:

(a) отвердитель, содержащий изоцианатные функциональные группы;

(b) пленкообразующий полимер, содержащий функциональные группы, реакционно-способные по отношению к изоцианатным группам (а);

(c) акриловый полимер, содержащий (i) боковые функциональные группы, реакционно-способные по отношению к изоцианатным группам (а), и (ii) полисилоксановые боковые цепи; и

(d) полисилоксан, отличный от пленкообразующего полимера (b) и акрилового полимера (c).

Подробное описание изобретения

За исключением рабочих примеров или случаев, в которых прямо указано иное, все числа, выражающие количества ингредиентов, условия проведения реакции и тому подобное, которые использованы в описании и формуле изобретения, следует понимать во всех случаях как модифицированные термином «приблизительно». В соответствии с этим, если только не будет указано обратное, численные параметры, представленные в следующем далее описании изобретения и прилагаемой формуле являются приблизительными и могут варьироваться в зависимости от желательных свойств, получаемых в настоящем изобретении. Наконец, не в порядке попытки ограничения применения доктрины эквивалентов к объему формулы изобретения, каждый численный параметр должен, по меньшей мере, восприниматься в свете количества приведенных значащих числовых разрядов и при применении обычных методик округления.

Несмотря на то, что численные диапазоны и параметры, представляющие широкий объем изобретения, являются приближениями, численные значения, приведенные в конкретных примерах, представлены по возможности наиболее точно. Однако любое численное значение по самой своей природе включает определенные погрешности, необходимым образом возникающие в результате наличия стандартного изменения, обнаруживаемого при их измерениях в ходе соответствующих испытаний.

Также необходимо понимать, что любой численный диапазон, приведенный в настоящем документе, предполагает включение всех поддиапазонов, заключенных в его пределах. Например, диапазон «от 1 до 10» предполагает включение всех поддиапазонов от (и с включением) приведенного минимального значения 1 до (и с включением) приведенного максимального значения 10, то есть, с минимальным значением, равным или большим 1, и максимальным значением, равным или меньшим 10.

В соответствии с использованием в данном описании изобретения и прилагаемой формуле изобретения слова «один», «некий» и «данный» включают множество соответствий, если только однозначно и недвусмысленно не будет наложено ограничение одним соответствием.

Различные варианты осуществления и примеры настоящего изобретения в соответствии с представлением в настоящем документе в каждом случае понимают как неограничивающие по отношению к объему изобретения.

В соответствии с использованием в следующих далее описании изобретения и формуле изобретения следующие далее термины имеют значения, указанные ниже:

Термин «отверждаемый» в соответствии с использованием, например, в связи с отверждаемой композицией обозначает, что указанная композиция является полимеризуемой или сшиваемой посредством функциональных групп, например, при использовании способов, которые включают нижеследующее, но не ограничиваются только этим: тепловое (в том числе отверждение при температуре окружающей среды) и/или каталитическое воздействие.

Термин «отверждать», «отвержденный» или подобные термины в соответствии с использованием в связи с отвержденной или отверждаемой композицией, например, «отвержденная композиция» из некоторого конкретного фрагмента описания изобретения, обозначает, что, по меньшей мере, часть полимеризуемых и/или сшиваемых компонентов, которые образуют отверждаемую композицию, является заполимеризованной и/или сшитой. В дополнение к этому, отверждение полимеризуемой композиции относится к воздействию на упомянутую композицию условий проведения отверждения, таких как нижеследующее, но не ограничивающихся только этим: тепловое отверждение, ведущее к прохождению реакции для реакционно-способных функциональных групп композиции и приводящее в результате к полимеризации и образованию полимеризата. В случае воздействия на полимеризуемую композицию условий проведения отверждения по завершении полимеризации и после прохождения реакции для большинства реакционно-способных концевых групп скорость реакции для оставшихся непрореагировавших реакционно-способных концевых групп будет поступательно становиться все более низкой. Полимеризуемая композиция может быть подвергнута воздействию условий проведения отверждения вплоть до ее, по меньшей мере, частичного отверждения. Термин «по меньшей мере, частично отвержденный» обозначает воздействие на полимеризуемую композицию условий проведения отверждения, где имеет место реакция, по меньшей мере, для части реакционно-способных групп композиции с образованием полимеризата. Полимеризуемая композиция также может быть подвергнута воздействию условий проведения отверждения таким образом, чтобы было достигнуто по существу полное отверждение, и дальнейшее отверждение в результате не приводит к какому-либо значительному дополнительному улучшению свойств полимера, таких как твердость.

Термин «реакционно-способный» относится к функциональной группе, способной подвергаться химической реакции с самой собой и/или с другими функциональными группами, самопроизвольно или при подводе тепла или в присутствии катализатора или при использовании любого другого способа, известного для специалистов в соответствующей области техники.

Под термином «полимер» подразумевается полимер, включающий гомополимеры и сополимеры, и олигомеры. Под термином «композитный материал» подразумевается комбинация из двух и более различных материалов.

В способе настоящего изобретения льдообразование на подложке подавляют в результате нанесения на поверхность подложки отверждаемой пленкообразующей композиции. Подложки, подходящие для использования в способе настоящего изобретения, включают подложки из твердого металла, такие как подложки из черных металлов, алюминия, алюминиевых сплавов, меди и других металлов и сплавов. Подложки из черного металла, использованные в практике настоящего изобретения, могут включать железо, сталь и их сплавы. Неограничивающие примеры подходящих для использования стальных материалов включают холоднокатаную сталь, гальванизированную (оцинкованную) сталь, электрогальванизированную сталь, нержавеющую сталь, травленую сталь, железоцинковый сплав, такой как GALVANNEAL, и их комбинации. Также могут быть использованы и комбинации или композиты из черных и цветных металлов. В определенных вариантах осуществления настоящего изобретения подложка содержит композитный материал, такой как пластмасса или стекловолоконный композит. В одном конкретном варианте осуществления подложка представляет собой стекловолоконный и/или углеволоконный композит в форме ветролопасти. Способ также является подходящим для использования при подавлении льдообразования на подложках, использованных в турбинах и деталях летательного аппарата, таких как аэродинамические профили, крылья, стабилизаторы, рули направления, элероны, воздухозаборники двигателя, воздушные винты, роторы, фюзеляж и тому подобное.

Перед осаждением любых композиций покрытия на поверхности подложки обычной, хотя и необязательной практикой, является удаление инородного материала с поверхности в результате тщательной очистки и обезжиривания поверхности. Такая очистка обычно имеет место после формования из подложки (штампования, сваривания и тому подобного) профиля для конечного варианта использования. Поверхность подложки может быть очищена при использовании физических или химических способов, таких как механическая протирка поверхности или очистка/обезжиривание при использовании коммерчески доступных щелочных или кислотных очистителей, таких как метасиликат натрия и гидроксид натрия, которые хорошо известны для специалистов в соответствующей области техники. Одним неограничивающим примером очистителя является продукт CHEMKLEEN 163 - очиститель на щелочной основе, коммерчески доступный в компании PPG Industries, Inc.

По завершении стадии очистки подложку можно ополоснуть деионизированной водой, растворителем или водным раствором ополаскивателей в целях удаления какого-либо остатка. Подложка может быть высушена на воздухе, например, при использовании воздушного шабера, в результате отгона воды при кратковременном воздействии на подложку высокой температуры или в результате пропускания подложки между отжимными роликами.

Подложка может представлять собой оголенную очищенную поверхность; она может быть замасленной, подвергнутой предварительной обработке при использовании одной или нескольких композиций для предварительной обработки и/или подвергнутой предварительному нанесению лакокрасочного покрытия из одной или нескольких композиций покрытий, грунтовок, покрывных покрытий и тому подобного, нанесенных при использовании любого способа, включающего нижеследующее, но не ограничивающегося только этим: электроосаждение, распыление, нанесение покрытия в результате погружения, нанесение покрытия при использовании валика, нанесение покрытия путем полива и тому подобное.

В способе настоящего изобретения отверждаемую пленкообразующую композицию наносят на, по меньшей мере, одну поверхность подложки. Подложка может иметь одну непрерывную поверхность или две и более поверхности, такие как две противолежащие поверхности. Обычно поверхностью, на которую наносят покрытие, является любая поверхность, которая предположительно подвергается воздействию условий, благоприятствующих льдообразованию.

В определенных вариантах осуществления отверждаемая пленкообразующая композиция, нанесенная на подложку в способе настоящего изобретения, содержит:

(a) отвердитель, содержащий множество изоцианатных функциональных групп;

(b) пленкообразующий полимер, содержащий множество функциональных групп, реакционно-способных по отношению к изоцианатным группам (a);

(c) акриловый полимер, содержащий (i) боковые функциональные группы, реакционно-способные по отношению к изоцианатным группам (a), и (ii) полисилоксановые боковые цепи; и

(d) полисилоксан, отличный от пленкообразующего полимера (b) и акрилового полимера (c).

Отвердитель (a), использованный в отверждаемой пленкообразующей композиции, может быть выбран из одного или нескольких полиизоцианатов, таких как диизоцианаты и триизоцианаты, в том числе биуреты и изоцианураты. Диизоцианаты включают толуолдиизоцианат, 4,4'-метиленбис(циклогексилизоцианат), изофорондиизоцианат, изомерную смесь из 2,2,4- и 2,4,4-триметилгексаметилендиизоцианатов, 1,6-гексаметилендиизоцианат, тетраметилксилилендиизоцианат и/или 4,4'-дифенилметилендиизоцианат. Могут быть использованы биуреты любого подходящего для использования диизоцианата, в том числе 1,4-тетраметилендиизоцианата и 1,6-гексаметилендиизоцианата. Также могут быть использованы и биуреты циклоалифатических диизоцианатов, таких как изофорондиизоцианат и 4,4'-метиленбис(циклогексилизоцианат). Примерами подходящих для использования аралкилдиизоцианатов, из которых могут быть получены биуреты, являются мета-ксилилендиизоцианат и α,α,α',α'-тетраметил-мета-ксилилендиизоцианат.

В качестве отвердителя также могут быть использованы и трифункциональные изоцианаты, например, тримеры изофорондиизоцианата, триизоцианатононан, трифенилметантриизоцианат, 1,3,5-бензолтриизоцианат, 2,4,6-толуолтриизоцианат, аддукт триметилола и тетраметилксилолдиизоцианата, продаваемый под наименованием CYTHANE 3160 в компании CYTEC Industries, и продукт DESMODUR N 3300, который представляет собой изоцианурат гексаметилендиизоцианата, доступный в компании Bayer Corporation. Конкретно использованные полиизоцианаты представляют собой тримеры диизоцианатов, таких как гексаметилендиизоцианат и изофорондиизоцианат.

Полиизоцианатом также может являться один из тех материалов, которые были раскрыты выше, цепи которых удлинили при использовании одного или нескольких полиаминов и/или полиолов, используя подходящие для использования материалы и методики, известные для специалистов в соответствующей области техники своей способностью приводить к получению полиуретанового форполимера, содержащего изоцианатные функциональные группы. В особенности подходящие для использования полиизоцианаты описываются в публикации патентной заявки Соединенных Штатов номер 2013/0344253 A1, абзацы [0012]-[0033], посредством ссылки включенной в настоящий документ.

Отвердитель (a) в пленкообразующих композициях присутствует в количестве в диапазоне от 10 до 90 массовых процентов, таком, как от 40 до 65 массовых процентов, зачастую от 45 до 60 массовых процентов, при расчете на совокупную массу твердого вещества смолы в композиции.

Отверждаемая пленкообразующая композиция, использованная в способе настоящего изобретения, кроме того, содержит, по меньшей мере, один пленкообразующий полимер (b), содержащий множество функциональных групп, реакционно-способных по отношению к изоцианатным группам (a). Такими функциональными группами обычно являются гидроксильные и/или аминовые функциональные группы.

Пленкообразующий полимер может включать гидроксилфункциональный аддитивный полимер, полимерный сложный полиэфир, полимерный полиуретан и/или полимерный простой полиэфир. Зачастую используют акриловый полимер и/или полимерный сложный полиэфир, содержащие множество гидроксильных функциональных групп.

Подходящие для использования аддитивные полимеры включают сополимеры одного или нескольких этиленненасыщенных мономеров, таких как алкиловые сложные эфиры акриловой кислоты или метакриловой кислоты, необязательно совместно с одним или несколькими другими полимеризуемыми этиленненасыщенными мономерами. Подходящие для использования алкиловые сложные эфиры акриловой кислоты или метакриловой кислоты включают алифатические алкиловые сложные эфиры, содержащие от 1 до 30, а предпочтительно от 4 до 18, атомов углерода в алкильной группе. Неограничивающие примеры включают метилметакрилат, этилметакрилат, бутилметакрилат, этилакрилат, бутилакрилат и 2-этилгексилакрилат. Подходящие для использования другие сополимеризуемые этиленненасыщенные мономеры включают винилароматические соединения, такие как стирол и винилтолуол; нитрилы, такие как акрилонитрил и метакрилонитрил; винил- и винилиденгалогениды, такие как винилхлорид и винилиденфторид, и виниловые сложные эфиры, такие как винилацетат.

Акриловый сополимер может содержать гидроксильные функциональные группы, которые зачастую вводят в полимер в результате включения одного или нескольких гидроксилфункциональных мономеров в реагенты, использованные для получения сополимера. Подходящие для использования гидроксифункциональные мономеры включают гидроксиалкилакрилаты и метакрилаты, обычно содержащие от 2 до 4 атомов углерода в гидроксиалкильной группе, такие как гидроксиэтилакрилат, гидроксипропилакрилат, 4-гидроксибутилакрилат, гидроксифункциональные аддукты капролактона и гидроксиалкилакрилатов и соответствующих метакрилатов, а также описанные ниже мономеры, содержащие функциональные группы сложного бета-гидроксиэфира.

Мономеры, содержащие функциональные группы сложного бета-гидроксиэфира, могут быть получены из этиленненасыщенных эпоксифункциональных мономеров и карбоновых кислот, содержащих от приблизительно 13 до приблизительно 20 атомов углерода, или из этиленненасыщенных кислотнофункциональных мономеров и эпоксисоединений, содержащих, по меньшей мере, 5 атомов углерода, которые не являются полимеризуемыми с этиленненасыщенным кислотнофункциональным мономером.

Подходящие для использования этиленненасыщенные эпоксифункциональные мономеры, использованные для получения мономеров, содержащих функциональные группы сложного бета-гидроксиэфира, включают нижеследующее, но не ограничиваются только этим: глицидилакрилат, глицидилметакрилат, аллилглицидиловьш простой эфир, металлилглицидиловый простой эфир, характеризующиеся (молярным) соотношением компонентов 1:1 аддукты этиленненасыщенных моноизоцианатов с гидроксифункциональными моноэпоксидами, такими как глицидол, и глицидиловые сложные эфиры полимеризуемых поликарбоновых кислот, таких как малеиновая кислота. Предпочтительными являются глицидилакрилат и глицидилметакрилат. Примеры карбоновых кислот включают нижеследующее, но не ограничиваются только этим: насыщенные монокарбоновые кислоты, такие как изостеариновая кислота, и ароматические ненасыщенные карбоновые кислоты.

Подходящие для использования этиленненасыщенные кислотнофункциональные мономеры, использованные для получения мономеров, содержащих функциональные группы сложного бета-гидроксиэфира, включают монокарбоновые кислоты, такие как акриловая кислота, метакриловая кислота, кротоновая кислота; дикарбоновые кислоты, такие как итаконовая кислота, малеиновая кислота и фумаровая кислота; и сложные моноэфиры дикарбоновых кислот, такие как монобутилмалеинат и монобутилитаконат. Этиленненасыщенный кислотнофункциональный мономер и эпоксисоединение обычно вводят в реакцию при эквивалентном соотношении 1:1. Эпоксисоединение не содержит этиленовой ненасыщенности, которая принимала бы участие в инициируемой свободными радикалами полимеризации совместно с ненасыщенным кислотнофункциональным мономером. Подходящие для использования эпоксисоединения включают 1,2-пентеноксид, стиролоксид и глицидиловые сложные эфиры или простые эфиры, предпочтительно содержащие от 8 до 30 атомов углерода, такие как бутилглицидиловый простой эфир, октилглицидиловый простой эфир, фенилглицидиловый простой эфир и пара-(третичный бутил)фенилглицидиловый простой эфир. Предпочтительные глицидиловые сложные эфиры включают соединения, обладающие структурой:

,

где R представляет собой углеводородный радикал, содержащий от приблизительно 4 до приблизительно 26 атомов углерода. Предпочтительно R представляет собой разветвленную углеводородную группу, содержащую от приблизительно 8 до приблизительно 10 атомов углерода, такую, как в случае неопентаноата, неогептаноата или неодеканоата. Подходящие для использования глицидиловые сложные эфиры карбоновых кислот включают продукты VERSATIC ACID 911 и CARDURA E, каждый из которых является коммерчески доступным в компании Shell Chemical Co..

В определенных вариантах осуществления настоящего изобретения полимер, использованный в отверждаемой пленкообразующей композиции, включает фторированный полимер. Неограничивающие примеры подходящих для использования фторполимеров включают чередующиеся сополимеры фторэтилена-алкилвинилового простого эфира (такие как материалы, описанные в патенте США №4,345,057), доступные в компании Asahi Glass Company под наименованием LUMIFLON; фторалифатические полимерные сложные эфиры, коммерчески доступные в компании 3M из Сент-Пола, Миннесота под наименованием FLUORAD; и перфторированные гидроксилфункциональные (мет)акрилатные смолы.

В отверждаемой пленкообразующей композиции может быть использован полимерный сложный полиэфир. Такие полимеры могут быть получены известным образом в результате конденсирования многоатомных спиртов и поликарбоновых кислот. Подходящие для использования многоатомные спирты включают нижеследующее, но не ограничиваются только этим: этиленгликоль, пропиленгликоль, бутиленгликоль, 1,6-гексиленгликоль, неопентилгликоль, диэтиленгликоль, глицерин, триметилолпропан и пентаэрйтрит. Подходящие для использования поликарбоновые кислоты включают нижеследующее, но не ограничиваются только этим: янтарная кислота, адипиновая кислота, азелаиновая кислота, себациновая кислота, малеиновая кислота, фумаровая кислота, фталевая кислота, тетрагидрофталевая кислота, гексагидрофталевая кислота и тримеллитовая кислота. Помимо вышеупомянутых поликарбоновых кислот могут быть использованы функциональные эквиваленты кислот, такие как ангидриды, если они существуют, или низшие алкиловые сложные эфиры кислот, такие как метиловые сложные эфиры. Также подходящими для использования являются сложные полиэфиры, произведенные из циклических сложных эфиров, таких как капролактон.

В отверждаемой пленкообразующей композиции также могут быть использованы и полиуретаны. В число полиуретанов, которые могут быть использованы, входят полимерные полиолы, которые в общем случае получают в результате проведения реакции между полиэфирполиолами на основе сложных эфиров или акриловыми полиолами, такими как вышеупомянутые материалы, и полиизоцианатом таким образом, чтобы соотношение эквивалентов OH/NCO было бы большим, чем 1:1, для того чтобы в продукте присутствовали свободные гидроксильные группы. Органическим полиизоцианатом, который используют для получения полиуретанполиола, могут быть алифатический или ароматический полиизоцианат или смесь из двух их представителей. Предпочтительными являются диизоцианаты, хотя вместо диизоцианатов или в комбинации с ними могут быть использованы и высшие полиизоцианаты. Примерами подходящих для использования ароматических диизоцианатов являются 4,4'-дифенилметандиизоцианат и толуолдиизоцианат. Примерами подходящих для использования алифатических диизоцианатов являются прямоцепочечные алифатические диизоцианаты, такие как 1,6-гексаметилендиизоцианат. Также могут быть использованы и циклоалифатические диизоцианаты. Примеры включают изофорондиизоцианат и 4,4'-метиленбис(циклогексилизоцианат). Примерами подходящих для использования высших полиизоцианатов являются 1,2,4-бензолтриизоцианат и полиметиленполифенилизоцианат. Что касается сложных полиэфиров, то полиуретаны могут быть получены при наличии непрореагировавших карбоксильных групп, что после нейтрализации основаниями, такими как амины, делает возможным диспергирование в водной среде.

Примерами полиэфирполиолов на основе простых эфиров являются полиалкиленэфирполиолы на основе простых эфиров, которые включают соединения, которые описываются следующей далее структурной формулой:

(i)

или (ii)

,

где заместитель R₁ представляет собой атом водорода или низший алкил, содержащий от 1 до 5 атомов углерода, в том числе смешанные заместители, а n обычно находится в диапазоне от 2 до 6, и m находится в диапазоне от 8 до 100 и более. Включаются поли(окситетраметилен)гликоли, поли(окситетраэтилен)гликоли, поли(окси-1,2-пропилен)гликоли и поли(окси-1,2-бутилен)гликоли.

Также подходящими для использования являются полиэфирполиолы на основе простых эфиров, полученные в результате оксиалкилирования различных полиолов, например, диолов, таких как этиленгликоль, 1,6-гександиол, бисфенол A и тому подобное, или других высших полиолов, таких как триметилолпропан, пентаэритрит и тому подобное. Полиолы, характеризующиеся высшей функциональностью, которые могут быть использованы как показано, могут быть получены, например, в результате оксиалкилирования соединений, таких как сахароза или сорбит. Один широко используемый способ оксиалкилирования представляет собой реакцию между полиолом и алкиленоксидом, например, пропилен- или этиленоксидом, в присутствии кислотного или основного катализатора. Конкретные простые полиэфиры включают материалы, которые продаются под наименованиями TERATHANE и TERACOL, доступные в компании Е.I. Du Pont de Nemours and Company, Inc., и POLYMEG, в компании Q O Chemicals, Inc., являющейся дочерним предприятием для компании Great Lakes Chemical Corp..

Также пригодными являются подходящие для использования аминофункциональные пленкообразующие полимерные полиоксипропиленамины, коммерчески доступные под торговой маркой JEFF AMINE®; аминофункциональные акриловые полимеры и полимерные сложные полиэфиры, полученные как известно из уровня техники.

Пленкообразующий полимер (b) в пленкообразующих композициях присутствует в количестве в диапазоне от 10 до 90 массовых процентов, таком, как от 35 до 60 массовых процентов, зачастую от 40 до 50 массовых процентов, при расчете на совокупную массу твердого вещества смолы в композиции.

В определенных вариантах осуществления настоящего изобретения отвердитель (а), содержащий изоцианатные функциональные группы, используют в относительном избытке по отношению к пленкообразующему полимеру в отверждаемой пленкообразующей композиции. Например, соотношение эквивалентов между изоцианатными группами в отвердителе и функциональными группами в пленкообразующем полимере может находиться в диапазоне от 1,1 до 2,0:1, зачастую от 1,1 до 1,7:1 или от 1,5 до 1,7:1.

В конкретных вариантах осуществления настоящего изобретения в качестве отвердителя (а) и пленкообразующего полимера (b) в способе настоящего изобретения используют многокомпонентную композицию смолы DESOTHANE СА 8905HP или DESOTHANE HS СА 8925/I1050, где оба продукта являются доступными в компании PPG Aerospace.

Отверждаемая пленкообразующая композиция, использованная в способе настоящего изобретения, кроме того, содержит (с) акриловый полимер, содержащий (i) боковые функциональные группы, реакционно-способные по отношению к изоцианатным группам (а), и (ii) полисилоксановые боковые цепи. Такие полимеры, известные под наименованием силиконмодифицированных акриловых полимеров, обычно содержат множество полисилоксановых боковых цепей вдоль основной цепи полимера, а также множество боковых и/или концевых функциональных групп, реакционно-способных по отношению к изоцианатным группам (а). Одна представительная гидроксифункциональная структура (I) продемонстрирована ниже:

где n выбирают таким образом, чтобы среднемассовая молекулярная масса каждой боковой цепи находилась бы в диапазоне от 1000 до 30000.

Гидроксифункциональные акриловые полимеры демонстрируют гидроксильные числа в диапазоне от 5 до 100, зачастую от 10 до 80, а более часто от 20 до 60, мг КОН/г. Среднемассовая молекулярная масса акрилового полимера (с) находится в диапазоне от 3000 до 100000, зачастую 4000~80000, а более часто 5000~60000. Подходящие для использования акриловые полимеры (с) раскрываются в патенте US 7,122,599, во фрагменте столбец 2, строка 35 - столбец 7, строка 40, посредством ссылки включенном в настоящий документ. Один в особенности подходящий для использования акриловый полимер представляет собой продукт BYK-SILCLEAN 3700, доступный в компании BYK-Chemie.

Типичные количества акрилового полимера (с) в отверждаемой пленкообразующей композиции находятся в диапазоне от 1 до 40 массовых процентов, таком, как от 2 до 30 массовых процентов, зачастую от 3 до 20 массовых процентов, при расчете на совокупную массу твердого вещества смолы в отверждаемой пленкообразующей композиции.

Отверждаемая пленкообразующая композиция, использованная в способе настоящего изобретения, кроме того, содержит (d) полисилоксан. Полисилоксан отличается от пленкообразующего полимера (b) и акрилового полимера (c) и имеет среднемассовые молекулярные массы в диапазоне от 200 до 100000, таком, как от 500 до 100000, зачастую от 1000 до 75000, а более часто от 2000 до 50000. Подходящие для использования полисилоксаны включают полимерные полисилоксаны, такие как полидиметилсилоксан (ПДМС). Либо полисилоксан является нефункционализованным; то есть, он не является реакционно-способным по отношению к функциональным группам на других компонентах в отверждаемой пленкообразующей композиции, либо полисилоксан содержит, по меньшей мере, одну функциональную группу, которая является реакционно-способной по отношению к функциональным группам на, по меньшей мере, одном другом компоненте в отверждаемой пленкообразующей композиции. Например, полисилоксан может содержать, по меньшей мере, одну гидроксильную и/или аминовую функциональную группу, таким образом, как в случае полимера ПДМС, содержащего, по меньшей мере, две аминовые функциональные группы, что делает возможным введение его в реакцию с отвердителем, содержащим изоцианатные функциональные группы. Примеры коммерчески доступных полисилоксанов включают продукт WACKER FLUID NH 130D от компании WACKER Chemie AG; продукт Shin-Etsu KF-6003, доступный в компании Shin-Etsu; продукты MCR-C18, MCR-C62 и DMS-S31, доступные в компании GELEST, Inc.; и продукт DC 200-1000, доступный в компании Dow Corning. Полисилоксан (d) в отверждаемой пленкообразующей композиции присутствует в количестве, достаточном для подавления льдообразования на подложке при воздействии условий, благоприятствующих льдообразованию; типичные количества полисилоксана в отверждаемой пленкообразующей композиции находятся в диапазоне от 1 до 40 массовых процентов, таком, как от 2 до 30 массовых процентов, зачастую от 3 до 20 массовых процентов, при расчете на совокупную массу твердого вещества смолы в отверждаемой пленкообразующей композиции.

Заслуживает упоминания, что присутствие акрилового полимера (c) в отверждаемой пленкообразующей композиции улучшает совместимость между полисилоксаном (d) и другими компонентами в отверждаемой пленкообразующей композиции. В случае отсутствия акрилового полимера (c) в отверждаемой пленкообразующей композиции получающееся в результате покрытие будет подвержено образованию поверхностных дефектов, таких как «рыбьи глаза» и кратеры, и будет выглядеть маслянистым.

Пленкообразующие композиции настоящего изобретения могут, кроме того, содержать наполнитель. Примеры наполнителей, которые могут присутствовать, включают тонко измельченные минералы, такие как сульфат бария, диоксид кремния, в том числе пирогенный диоксид кремния и коллоидный диоксид кремния, оксид алюминия, коллоидный оксид алюминия, диоксид титана, диоксид циркония, коллоидный диоксид циркония, глина, слюда, доломит, тальк, карбонат магния, карбонат кальция, сульфат кальция, силикат кальция и/или метасиликат кальция. Полагают, что наполнители в комбинации со смолами в композиции позволяют достичь подходящие для использования реологические свойства, такие как высокая вязкость при низком сдвиге. Комбинация из наполнителей и смол в композиции покрытия также делает возможными заполнение и/или перекрывание поверхностных дефектов на подложке, что делает поверхность подложки более гладкой в сопоставлении с тем, что было бы при использовании других композиций покрытий. Способность первого слоя покрытия сглаживать поверхностные дефекты на подложке существенно уменьшает или даже исключает потребность в подготовке поверхности подложки, такой как пескоструйная обработка или кузовная шпатлевка, которые могут оказаться времязатратными, трудоемкими и дорогостоящими