KR102768954B1 - 코팅 조성물 - Google Patents

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Abstract

에폭사이드-작용성 부가물 (E2)과 아민-작용성 부가물 (A3) 및 이들 부가물을 포함하는 코팅 조성물이 개시된다. 에폭사이드-작용성 부가물 (E2)은 (a) 에폭시-함유 화합물 (E1) 및 (b) 사이클릭 고리를 포함하는 디아민 및/또는 사이클릭 고리를 포함하는 폴리아민 (A1)을 포함하는 반응 혼합물의 반응 생성물을 포함한다. 아민-작용성 부가물은 에폭시-작용성 부가물 (E2)과 모노아민, 디아민, 및/또는 폴리아민 (A2)을 포함하는 반응 혼합물의 반응 생성물을 포함하며, 상기 모노아민, 디아민, 및/또는 폴리아민 (A2)은 사이클릭 고리를 포함하는 디아민 및/또는 사이클릭 고리를 포함하는 폴리아민 (A1)과 상이하다. 본 발명은 또한 조성물의 제조 방법, 기재를 코팅하는 방법, 및 코팅된 기재에 관한 것이다.

Description

코팅 조성물
상호 참조
본 출원은 2019년 8월 23일자로 출원된 미국 가특허 출원 제62/890,675호에 대해 우선권을 주장하고, 이의 전문은 본원에 참조로 포함된다.
정부 계약
본 발명은 CCDC 지상 차량 시스템 센터에 의해 수여된 접착제 및 밀봉제의 통합, 단계 II FY17이라는 제목의 정부 계약 번호 201867-140932 하에 정부 지원으로 이루어졌다. 미국 정부는 본 발명에 특정 권리를 갖는다.
발명의 분야
본 발명은 조성물, 예를 들어 밀봉제, 접착제, 및 코팅 조성물, 및 밀봉제, 접착제 및 코팅에 관한 것이다.
밀봉제 및 접착제를 포함하는 코팅 조성물은 다양한 기재(substrate)를 처리하거나 2개 이상의 기재 물질을 함께 결합시키기 위해 광범위한 적용분야에서 사용된다.
(a) 에폭시-함유 화합물 (E1) 및 (b) 사이클릭 고리를 포함하는 디아민 및/또는 사이클릭 고리를 포함하는 폴리아민 (A1)을 포함하는 반응 혼합물의 제1 반응 생성물을 포함하는 에폭사이드-작용성 부가물 (E2)이 개시된다.
또한, 본 발명의 에폭시-작용성 부가물 (E2) 및 모노아민, 디아민, 및/또는 폴리아민 (A2)을 포함하는 반응 혼합물의 제2 반응 생성물을 포함하는 아민-작용성 부가물 (A3)이 개시되고, 상기 모노아민, 디아민, 및/또는 폴리아민 (A2)은 사이클릭 고리를 포함하는 디아민 및/또는 사이클릭 고리를 포함하는 폴리아민 (A1)과 상이하다.
또한, 에폭시-함유 화합물 (E1)을 포함하는 제1 성분; 및 상기 에폭시-함유 화합물 (E1)과 화학적으로 반응하는 제2 성분을 포함하는 코팅 조성물이 개시되고, 상기 제2 성분은 본 발명의 아민-작용성 부가물 (A3) 중 하나를 포함한다.
또한, 본 발명의 에폭사이드-작용성 부가물 (E2) 중 하나를 포함하는 제1 성분; 및 상기 에폭사이드-작용성 부가물 (E2)과 화학적으로 반응하는 제2 성분을 포함하는 코팅 조성물이 개시되고, 상기 제2 성분은 본 발명의 모노아민, 디아민, 및/또는 폴리아민 (A2) 및/또는 아민-작용성 부가물 (A3) 중 하나를 포함하며, 상기 모노아민, 디아민, 및/또는 폴리아민 (A2)은 사이클릭 고리를 포함하는 디아민 및/또는 사이클릭 고리를 포함하는 폴리아민 (A1)과 상이하다.
또한, 파단 시 적어도 2.5 mm의 중첩 전단 변위 및 적어도 30.0 MPa의 중첩 전단 강도를 갖는 접착제가 본원에 개시되고, 상기 중첩 전단 변위 및 중첩 전단 강도는 분당 1.3 mm의 견인 속도(pull rate)를 갖는 인장 모드에서 INSTRON 5567 기계에 의해 측정한 경우, 1.6 mm 두께의 2024-T3 알루미늄 기재를 사용한 ASTM D1002-10에 따라 측정된다.
또한, 표면을 포함하는 기재가 본원에 개시되고, 이의 적어도 일부분은 본원에 개시된 조성물 중 하나로 코팅되거나 이에 매립된다.
또한, 표면을 포함하는 부품이 본원에 개시되고, 이의 적어도 일부분은 본원에 개시된 조성물 중 하나로 코팅되거나 이에 매립된다.
또한, 본원에 개시된 임의의 조성물의 제1 성분 및 제2 성분을 혼합하는 단계; 및 상기 조성물을 제1 기재의 표면에 적용하는 단계를 포함하는, 기재의 표면 상에 코팅을 형성하는 방법이 본원에 개시되고, 상기 기재의 적어도 일부분은 적용 후 조성물로 코팅된다.
또한, 본 발명의 조성물을 압출하는 단계를 포함하는 물품을 형성하는 방법이 본원에 개시된다.
하기 상세한 설명의 목적상, 본 발명은 달리 명백히 명시되는 경우를 제외하고는, 다양한 대안적인 변형 및 단계 순서를 가정할 수 있음을 이해해야 한다. 더욱이, 임의의 작동 예, 또는 달리 지시된 경우 이외에는, 모든 수, 예컨대 값, 양, 백분율, 범위, 하위 범위 및 분수를 나타내는 수는, 용어가 명시적으로 나타나지 않더라도, 단어 "약"이 앞에 나오는 것처럼 읽을 수 있다. 따라서, 달리 지시되지 않는 한, 하기 명세서 및 첨부된 청구범위에 제시된 수치 파라미터는 본 발명에 의해 얻어질 원하는 성질에 따라 달라질 수 있는 근사치이다. 적어도, 등가물 원칙의 적용을 청구범위의 범위로 제한하려는 시도는 아니고, 각 수치 파라미터는 적어도, 보고된 유효 숫자의 수에 비추어 일반적인 반올림 기술을 적용하여 해석해야 한다. 폐쇄형 또는 개방형 수치 범위가 본원에 기술되는 경우, 수치 범위 내의 또는 이에 포함되는 모든 수, 값, 양, 백분율, 하위 범위 및 분수는 이들 수, 값, 양, 백분율, 하위 범위 및 분수가 전체적으로 명시적으로 작성되었던 것처럼 본 출원의 최초 개시에 구체적으로 포함되고 이에 속하는 것으로 간주되어야 한다.
본 발명의 넓은 범위를 서술하는 수치 범위 및 파라미터가 근사치임에도 불구하고, 구체적인 실시예에 서술된 수치 값은 가능한 정확하게 보고된다. 그러나, 임의의 수치 값은 본질적으로, 이들 각각의 시험 측정시 발견되는 표준 편차로부터 발생하는 특정 오차를 필연적으로 포함한다.
본원에 사용된 바와 같이, 달리 지시되지 않는 한, 복수 용어는 이의 단수형 상대를 포함할 수 있고, 달리 지시하지 않는 한, 그 반대 경우도 마찬가지이다. 예를 들어, 본원에서 단수형으로 에폭시 및 경화제가 언급되지만, 이들 성분의 조합(즉, 복수)이 사용될 수 있다.
또한, 본 출원에서, "또는"의 사용은, "및/또는"이 특정 경우에 명시적으로 사용될 수 있더라도, 달리 구체적으로 언급되지 않는 한, "및/또는"을 의미한다.
본원에 사용된 바와 같이, "포함하는(including)", "함유하는(containing)" 및 유사한 용어들은, 본 출원의 맥락에서 "포함하는(comprising)"과 동의어 인것으로 이해되고, 따라서 개방형이며, 추가의 미기재된 또는 미언급된 요소, 물질, 성분 또는 방법 단계의 존재를 배제하지 않는다. 본원에 사용된 바와 같이, "구성된"은 본 출원의 맥락에서 임의의 명시되지 않은 요소, 성분 또는 방법 단계의 존재를 배제하는 것으로 이해된다. 본원에 사용된 바와 같이, "본질적으로 구성된"은 본 출원의 맥락에서 명시된 요소, 물질, 성분 또는 방법 단계 및 기술되고 있는 것의 "기본 및 신규한 특성(들)에 실질적으로 영향을 미치지 않는 것들"을 포함하는 것으로 이해된다.
본원에 사용된 바와 같이, 용어 "상에(on)", "상에(onto)", "~상에 적용된(applied on)", "~상에 적용된(applied onto)", "~상에 형성된(formed on)", "~상에 증착된(deposited on)", "상에 증착된(deposited onto)"은 표면과 반드시 접촉할 필요는 없지만 이 위에 형성되거나, 중첩되거나, 증착되거나 제공된다는 것을 의미한다. 예를 들어, 기재 "상에 적용된" 코팅 조성물은 코팅 조성물과 기재 사이에 위치한 동일하거나 상이한 조성물의 하나 이상의 다른 개재 코팅 층의 존재를 배제하지 않는다.
본원에 사용된 바와 같이, "모노아민"은 1개의 아미노 작용기를 갖는 유기 화합물을 지칭한다.
본원에 사용된 바와 같이, "디아민"은 2개의 아미노 작용기를 갖는 유기 화합물을 지칭한다.
본원에 사용된 바와 같이, "폴리아민"은 2개 초과의 아미노 작용기를 갖는 유기 화합물을 지칭한다.
본원에 사용된 바와 같이, "아미노 작용기"는 수소 원자(들), 알킬기(들), 및/또는 아릴기(들)에 단일 결합에 의해 부착된 질소 원자를 포함하는 작용기를 지칭한다.
본원에 사용된 바와 같이, "에폭사이드 작용기"는 3원자 고리를 갖는 사이클릭 에테르를 포함하는 작용기를 지칭한다.
본원에 사용된 바와 같이, "아민 수소"는 아민- 또는 기타 질소-함유 작용기의 질소 원자에 직접 결합된 활성 수소의 수를 지칭한다. "활성 수소"는 아민- 또는 질소-함유 작용기가 적절한 친전자체와 친핵체로 반응할 때 치환될 수 있는 수소를 지칭하며, 예를 들어 제레위티노프 시험(Zerewitinoff test)에 의해 측정할 수 있다. 모든 촉진제 및 경화제 (예를 들어, 디시안디아미드 및 디아민 및/또는 폴리아민) 상의 활성 수소는 본 발명의 부가물 및 조성물의 아민 수소에 포함되었다.
본원에 사용된 바와 같이, 용어 "에폭사이드-작용성 부가물" 또는 "E2"는 에폭시-함유 화합물 (E1)의 잔기와 사이클릭 고리를 포함하는 디아민 및/또는 사이클릭 고리를 포함하는 폴리아민 (A1)을 포함하는 반응 생성물을 지칭하고, 상기 E1의 에폭사이드 작용성은 A1의 아민 수소 작용성에 비해 몰 과량이다.
본원에 사용된 바와 같이, 용어 "아민-작용성 부가물" 또는 "A3"은 에폭사이드-작용성 부가물 (E2)의 잔기와 모노아민, 디아민, 및/또는 폴리아민 (A2)을 포함하는 반응 생성물을 지칭하고, 상기 디아민 및/또는 폴리아민은 사이클릭 고리를 포함하는 디아민 및/또는 사이클릭 고리를 포함하는 폴리아민 (A1)과 상이하며, 상기 A2의 아민 수소 작용성은 E2의 에폭사이드 작용성에 비해 몰 과량이다.
본원에 사용된 바와 같이, "코팅 조성물"은 적어도 부분적으로 건조되거나 경화된 상태에서, 기재 표면의 적어도 일부분 상에 필름, 층 등을 생성할 수 있는 조성물, 예를 들어, 용액, 혼합물, 또는 분산액을 지칭한다.
본원에 사용된 바와 같이, "밀봉" 또는 "밀봉제" 또는 이의 조성물은 적어도 부분적으로 건조되거나 경화된 상태에서, 수분 및 온도와 같은 대기 조건 및 미립자 물질에 저항하고, 미립자, 물, 연료, 또는 기타 액체 및 가스와 같은 물질의 투과를 적어도 부분적으로 차단하는 능력을 갖는 코팅 조성물, 예를 들어, 용액, 혼합물, 또는 분산액을 지칭한다.
본원에 사용된 바와 같이, 용어 "구조용 접착제"는 분당 1.3 mm의 견인 속도를 갖는 인장 모드에서 INSTRON 5567 기계에 의해 측정한 경우, 1.6 mm 두께의 2024-T3 알루미늄 기재를 사용한 ASTM D1002-10에 따라 측정된, 적어도 20.0 MPa의 중첩 전단 강도 둘 다를 갖는 하중-지지 연결부를 생성하는 접착제를 의미한다.
본원에 정의된 바와 같이, "2K" 또는 "2-성분" 코팅 조성물은 반응성 성분의 적어도 일부분이 용이하게 반응하고, 혼합된 경우, 외부 에너지원으로부터의 활성화 없이, 예컨대, 주변 조건에서 적어도 부분적으로 경화되는 조성물을 지칭한다. 당업자는 코팅 조성물의 두 성분이 서로 개별적으로 저장되고 코팅 조성물의 적용 직전에 혼합된다는 것을 이해한다. 하기에 보다 상세히 기재된 바와 같이, 본원에 개시된 2K 코팅 조성물은 (1) 제1 성분 및 제2 성분의 적어도 일부분이 주변 조건에서 혼합될 때 화학적으로 반응하여 외부 에너지원으로부터의 활성화 없이 코팅 조성물을 적어도 부분적으로 경화시키고, 이어서 선택적으로 (2) 코팅 조성물에 외부 에너지원의 적용으로 코팅 조성물을 더 경화시키는 경화 공정, 예컨대 본원에 기재된 2-단계 경화 공정에 적용될 수 있다. 경화 반응 (즉, 에폭시 성분 및 경화제의 가교)을 촉진하기 위해 사용될 수 있는 외부 에너지원은 예를 들어, 방사선 (즉, 화학 방사선) 및/또는 예컨대, 오븐 및/또는 강제 열풍에서 베이킹에 의한 열을 포함한다.
본원에 추가로 정의된 바와 같이, 주변 조건은 일반적으로 실온 및 습도 조건 또는 코팅 조성물이 기재에 적용되는 영역에서 전형적으로 발견되는 온도 및 습도 조건, 예를 들어, 10℃ 내지 40℃ 및 5% 내지 80% 상대습도를 지칭한다.
본원에 사용된 바와 같이, "Mw"는 중량 평균 분자량, 예를 들어 Waters 410 시차 굴절계 (RI 검출기) 및 폴리스티렌 표준을 갖는 Waters 2695 분리 모듈을 사용하는 겔 투과 크로마토그래피에 의해 결정된 이론적 값을 지칭하며, 테트라하이드로푸란 (THF)은 1 ml min-1의 유량으로 용리액으로서 사용되었고, 2개의 PL Gel Mixed C 컬럼은 분리를 위해 사용되었다.
본원에 사용된 바와 같이, 용어 "촉진제"는 화학 반응의 속도를 증가시키거나 활성화 에너지를 감소시키는 물질을 의미한다. 촉진제는 그 자체 없이, 임의의 영구적인 화학적 변화를 받고 있거나, 또는 반응성일 수 있는, 즉, 화학 반응을 가능하게 하고, 반응물의 부분 내지 완전한 반응까지의 임의의 반응 수준을 포함하는 "촉매"일 수 있다.
본원에 사용된 바와 같이, 용어 "잠재성" 또는 "블로킹된" 또는 캡슐화된"은 경화제 또는 촉진제와 관련하여 사용될 때, 반응(즉, 가교) 전 외부 에너지원에 의해 활성화되거나 경우에 따라 촉매 효과를 갖는 분자 또는 화합물을 의미한다. 예를 들어, 촉진제는 실온에서 고체 형태일 수 있고, 가열되고 용융될 때까지 촉매 효과를 갖지 않거나, 잠재성 촉진제는 가역적 반응이 열의 적용에 의해 역전될 때까지 임의의 촉매 효과를 방지하는 제2 화합물과 가역적으로 반응될 수 있으며, 제2 화합물은 제거되어 반응을 촉매화하기 위해 촉진제를 유리시킨다.
본원에 사용된 바와 같이, 용어 "경화제"는 조성물의 경화 (예를 들어, 중합체의 경화)를 가속화하기 위해 조성물에 첨가될 수 있는 임의의 반응성 물질을 의미한다. 경화제와 관련하여 사용되는 경우, 용어 "반응성"은 화학 반응이 가능한 것을 의미하고, 반응물의 부분 반응에서 완전 반응까지의 임의의 반응 수준을 포함한다.
본원에 사용된 바와 같이, "경화" 또는 "경화된" 또는 유사한 용어들은 본원에 기재된 조성물과 관련하여 사용된 바와 같이, 조성물을 형성하는 성분의 적어도 일부분이 가교결합되어 코팅, 필름, 층, 또는 결합을 형성하는 것을 의미한다. 추가로, 조성물의 경화는 상기 조성물을 조성물의 성분의 반응성 작용기의 반응을 초래하는 경화 조건 (예를 들어, 상승된 온도, 촉매 활성을 통한 낮은 활성화 에너지 등)에 적용하여 조성물의 성분의 가교결합 및 적어도 부분적으로 경화된 또는 겔화된 코팅의 형성을 야기하는 것을 지칭한다. 본원에 사용된 바와 같이, 코팅과 관련하여 용어 "적어도 부분적으로 경화된"은 조성물의 성분의 반응성 기의 적어도 일부분의 화학 반응이 발생하여 코팅, 필름, 층, 또는 결합을 형성하도록 조성물을 경화 조건에 적용함으로써 형성된 코팅을 지칭한다. 코팅 조성물은 분당 1.3 ㎜의 견인 속도를 갖는 인장 모드에서 INSTRON 5567 기계를 이용함에 의해 ASTM D1002-10에 따라 측정된 0.2 MPa 초과의 중첩 전단 강도를 가지는 경우에 "적어도 부분적으로 경화된" 것으로 간주될 것이다. 하기에 보다 상세히 논의되는 바와 같이, 코팅 조성물은 또한 실질적으로 완전한 경화가 달성되도록 2-단계 경화 공정을 적용할 수 있고, 상기 경화 조건에 대한 추가 노출은 예를 들어, 증가된 중첩 전단 강도와 같은 코팅 특성의 유의미한 추가 개선을 초래하지 않는다.
본원에 사용된 바와 같이, 달리 명시되지 않는 한, 용어 "실질적으로 없는"은 특정 물질이 혼합물 또는 조성물에 각각 의도적으로 첨가되고, 각각 혼합물 또는 조성물의 총 중량을 기준으로 5 중량% 미만의 미량으로 불순물로서 단지 존재하는 것을 의미한다. 본원에 사용된 바와 같이, 달리 명시되지 않는 한, 용어 "본질적으로 없는"은 특정 물질이 각각 혼합물 또는 조성물의 총 중량을 기준으로 2 중량% 미만의 양으로 단지 존재하는 것을 의미한다. 본원에 사용된 바와 같이, 달리 명시되지 않는 한, 용어 "완전히 없는"은 혼합물 또는 조성물이, 각각, 특정 물질을 포함하지 않는 것, 즉, 혼합물 또는 조성물이 0 중량%의 이러한 물질을 포함하는 것을 의미한다.
본원에 사용된 바와 같이, 용어 "유리전이온도" ("Tg")는 비정질 물질, 예컨대, 유리 또는 고분자량 중합체가 취성 유리질 상태에서 플라스틱 또는 고무 상태로 또는 플라스틱 또는 고무 상태에서 취성 유리질 상태로 변하는 온도를 지칭한다. 본원에 사용된 바와 같이 Tg 값은 예를 들어, 폭스 방정식(Fox Equation)에 의해 결정될 수 있다.
본 발명은 또한 (a) 에폭시-함유 화합물 (E1) 및 (b) 사이클릭 고리를 포함하는 디아민 및/또는 사이클릭 고리를 포함하는 폴리아민 (A1)을 포함하거나, 이로 본질적으로 구성되거나, 이로 구성된 반응 혼합물의 제1 반응 생성물을 포함하거나, 이로 본질적으로 구성되거나, 이로 구성된 에폭사이드-작용성 부가물 (E2)에 관한 것이다.
본 발명은 또한 에폭시-작용성 부가물 (E2) 및 아민 (A2)을 포함하거나, 이로 본질적으로 구성되거나, 이로 구성된 반응 혼합물의 제2 반응 생성물을 포함하거나, 이로 본질적으로 구성되거나, 이로 구성된 아민-작용성 부가물 (A3)에 관한 것이며, 상기 아민 (A2)은 사이클릭 고리를 포함하는 디아민 및/또는 사이클릭 고리를 포함하는 폴리아민 (A1)과 상이하다.
본 발명은 또한 에폭시-함유 화합물 (E1)을 포함하거나, 이로 본질적으로 구성되거나, 이로 구성된 제1 성분; 및 상기 에폭시-함유 화합물과 화학적으로 반응하는 제2 성분으로서, 상기 제2 성분은 아민-작용성 부가물 (A3)을 포함하거나, 이로 본질적으로 구성되거나, 이로 구성된 제2 성분;을 포함하거나, 이로 본질적으로 구성되거나, 이로 구성된 코팅 조성물에 관한 것이다.
본 발명은 또한 에폭사이드-작용성 부가물 (E2)을 포함하는 제1 성분; 및 상기 에폭사이드-작용성 부가물 (E2)과 화학적으로 반응하는 제2 성분으로서, 상기 제2 성분은 모노아민, 디아민, 또는 폴리아민 (A2)을 포함하며, 상기 디아민 및 폴리아민은 사이클릭 고리를 함유하는 디아민 및/또는 사이클릭 고리를 함유하는 폴리아민 (A1)과 상이한 것인 제2 성분;을 포함하거나, 이로 본질적으로 구성되거나, 이로 구성된 코팅 조성물에 관한 것이다.
본 발명은 또한 에폭사이드-작용성 부가물 (E2)을 포함하는 제1 성분; 및 상기 에폭사이드-작용성 부가물 (E2)과 화학적으로 반응하는 제2 성분으로서, 상기 제2 성분은 아민-작용성 부가물 (A3)을 포함하는 제2 성분;을 포함하거나, 이로 본질적으로 구성되거나, 이로 구성된 코팅 조성물에 관한 것이다.
상기 논의된 바와 같이, 조성물의 제1 성분은 에폭시-함유 화합물 (E1)을 포함할 수 있다. 사용될 수 있는 적합한 에폭시-함유 화합물은 모노에폭사이드, 폴리에폭사이드 또는 이들의 조합을 포함한다.
사용될 수 있는 적합한 모노에폭사이드는 글리시돌, 알코올 및 페놀의 모노글리시딜 에테르, 예컨대 페닐 글리시딜 에테르, n-부틸 글리시딜 에테르, 크레실 글리시딜 에테르, 이소프로필 글리시딜 에테르, 글리시딜 베르사세이트, 예를 들어, Shell Chemical Co.로부터 입수가능한 CARDURA E, 및 모노카르복실산의 글리시딜 에스테르, 예컨대 글리시딜 네오데카노에이트, 및 전술한 것 중 임의의 혼합물을 포함한다.
사용될 수 있는 유용한 에폭시-함유 화합물 (E1)은 (1 초과의 에폭시 작용성을 갖는) 폴리에폭사이드 , 에폭시 부가물, 또는 이들의 조합을 포함한다. 적합한 폴리에폭사이드는 비스페놀 A의 폴리글리시딜 에테르, 예컨대 Epon® 828 및 1001 에폭시 수지, 및 비스페놀 F 폴리에폭사이드, 예컨대 Epon® 862를 포함하며, 이는 Hexion Specialty Chemicals, Inc.로부터 상업적으로 입수가능하다. 다른 유용한 폴리에폭사이드는 다가 알코올의 폴리글리시딜 에테르, 폴리카복실산의 폴리글리시딜 에스테르, 올레핀계 불포화 지환족 화합물의 에폭시화로부터 유래된 폴리에폭사이드, 에폭시 분자 내에 옥시알킬렌기를 함유하는 폴리에폭사이드, 및 에폭시 노볼락 수지를 포함한다. 또 다른 비제한적인 에폭시 성분은 에폭시화 비스페놀 A 노볼락, 에폭시화 페놀성 노볼락, 에폭시화 크레실 노볼락, 이소소르비드 디글리시딜 에테르, 트리글리시딜 p-아미노페놀, 및 트리글리시딜 p-아미노페놀 비스말레이미드, 트리글리시딜 이소시아누레이트, 테트라글리시딜 4,4'-디아미노디페닐메탄, 및 테트라글리시딜 4,4'-디아미노디페닐설폰을 포함한다. 에폭시-함유 화합물은 또한 카르복실-말단 부타디엔-아크릴로니트릴 공중합체 개질된 에폭시-함유 화합물을 포함할 수 있다. 에폭시-함유 화합물은 또한 에폭시-함유 아크릴, 예컨대 글리시딜 메타크릴레이트를 포함할 수 있다.
에폭시-함유 화합물 (E1)은 에폭시-부가물을 포함할 수 있다. 조성물은 하나 이상의 에폭시-부가물을 포함할 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, 용어 "에폭시-부가물"은 에폭시의 잔기 및 에폭사이드 작용기를 포함하지 않는 적어도 하나의 다른 화합물을 포함하는 반응 생성물을 지칭한다. 예를 들어, 에폭시-부가물은 에폭시, 폴리올, 및 무수물을 포함하는 반응물의 반응 생성물을 포함할 수 있다. 에폭시-함유 화합물 (E1)과 관련하여 사용된 용어 "에폭시-부가물"은 후술하는 에폭사이드-작용성 부가물 (E2)과 상이하다.
에폭시-부가물을 형성하기 위해 사용되는 에폭시는 조성물에 포함될 수 있는 상기 열거된 임의의 에폭시-함유 화합물을 포함할 수 있다.
에폭시-부가물을 형성하기 위해 사용되는 폴리올은 디올, 트리올, 테트라올 및 고급 작용성 폴리올을 포함할 수 있다. 이러한 폴리올의 조합 또한 사용될 수 있다. 폴리올은 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 부틸렌 글리콜, 헥실렌 글리콜 등 뿐만 아니라 이들의 혼합물로부터 유래된 폴리에테르 사슬을 기반으로 할 수 있다. 폴리올은 또한 카프로락톤 (이하, 폴리카프로락톤계 폴리올로 지칭됨)의 개환 중합으로부터 유래된 폴리에스테르 사슬을 기반으로 할 수 있다. 적합한 폴리올은 또한 폴리에테르 폴리올, 폴리우레탄 폴리올, 폴리우레아 폴리올, 아크릴 폴리올, 폴리에스테르 폴리올, 폴리부타디엔 폴리올, 수소화된 폴리부타디엔 폴리올, 폴리카보네이트 폴리올, 폴리실록산 폴리올, 및 이들의 조합을 포함할 수 있다. 폴리올에 상응하는 폴리아민이 또한 사용될 수 있고, 이 경우에, 카르복실 에스테르 대신에 아미드가 무수물과 함께 형성될 것이다.
폴리올은 폴리카프로락톤계 폴리올을 포함할 수 있다. 폴리카프로락톤계 폴리올은 1차 하이드록실기로 말단화된 디올, 트리올 또는 테트라올을 포함할 수 있다. 상업적으로 입수가능한 폴리카프로락톤계 폴리올은 Perstorp Group으로부터 상표명 CapaTM 하에 판매되는 것들, 예컨대 Capa 2054, Capa 2077A, Capa 2085, Capa 2205, Capa 3031, Capa 3050, Capa 3091 및 Capa 4101을 포함한다.
폴리올은 폴리테트라하이드로푸란계 폴리올을 포함할 수 있다. 폴리테트라하이드로푸란계 폴리올은 1차 하이드록실기로 말단화된 디올, 트리올 또는 테트라올을 포함할 수 있다. 상업적으로 입수가능한 폴리테트라하이드로푸란계 폴리올은 상표명 Terathane®, 예컨대 Terathane® PTMEG 250 및 Terathane® PTMEG 650 하에 판매되는 것들을 포함하며, 이들은 Invista로부터 입수가능한 테트라메틸렌 에테르기를 반복함으로써 하이드록실기가 분리되는 선형 디올의 블렌드이다. 또한, Cognis Corporation으로부터 입수가능한 상표명 Pripol®, SolvermolTM 및 Empol® 하에 판매되는 이량체 디올을 기반으로 하는 폴리올, 또는 BioBased Technologies로부터 입수가능한 바이오 기반 폴리올, 예컨대 사작용성 폴리올 Agrol 4.0이 또한 사용될 수 있다.
에폭시-부가물을 형성하기 위해 사용될 수 있는 무수물은 당업계에 공지된 임의의 적합한 산 무수물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 무수물은 헥사하이드로프탈산 무수물 및 이의 유도체 (예를 들어, 메틸 헥사하이드로프탈산 무수물); 프탈산 무수물 및 이의 유도체 (예를 들어, 메틸 프탈산 무수물); 말레산 무수물; 석신산 무수물; 트리멜레트산 무수물; 피로멜레트산 이무수물 (PMDA); 3,3'4,4'-옥시디프탈산 이무수물 (ODPA); 3,3'4,4'-벤조페론 테트라카르복실산 이무수물 (BTDA); 및 4,4'-디프탈산 (헥사플루오로이소프로필리덴) 무수물 (6FDA)을 포함할 수 있다.
에폭시-부가물은 디올, 모노무수물, 및 디에폭시 화합물을 포함할 수 있고, 상기 에폭시-부가물에서 디올, 모노무수물, 및 디에폭시 화합물의 몰비는 0.5:0.8:1.0 내지 0.5:1.0:6.0으로 다양할 수 있다.
에폭시-부가물은 트리올, 모노무수물, 및 디에폭시 화합물을 포함할 수 있고, 상기 에폭시-부가물에서 트리올, 모노무수물, 및 디에폭시 화합물의 몰비는 0.5:0.8:1.0 내지 0.5:1.0:6.0으로 다양할 수 있다.
에폭시-부가물은 테트라올, 모노무수물, 및 디에폭시 화합물을 포함할 수 있고, 상기 에폭시-부가물에서 테트라올, 모노무수물, 및 디에폭시 화합물의 몰비는 0.5:0.8:1.0 내지 0.5:1.0:6.0으로 다양할 수 있다.
기타 적합한 에폭시-함유 화합물 (E1)은 에폭시-부가물, 예컨대, 미국 특허 제8,796,361호, 컬럼 3, 42행 내지 컬럼 4, 65행에 기재된 바와 같이, 에폭시-함유 화합물, 폴리올 및 무수물을 포함하는 반응물의 반응 생성물로서 형성된 에폭시 폴리에스테르를 포함하며, 상기 인용된 이의 부분은 본원에 참조로 포함된다.
대안적으로, 본원에 개시된 조성물의 제1 성분은 또한 에폭사이드-작용성 부가물 (E2)을 포함할 수 있다.
에폭사이드-작용성 부가물 (E2)을 형성하는데 유용한 에폭시-함유 화합물 (E1)은 상기 기재된 임의의 에폭시-함유 화합물을 포함한다. 에폭사이드-작용성 부가물 (E2)을 형성하는 데 유용한 사이클릭 고리를 포함하는 디아민 및/또는 폴리아민 (A1)은 하기에 기재된 임의의 것들을 포함한다.
사이클릭 고리를 포함하는 디아민 및/또는 폴리아민 (A1)은 적어도 2:1, 예컨대 적어도 3:1, 예컨대 적어도 4:1, 예컨대 적어도 5:1, 예컨대 적어도 6:1의 에폭시-함유 화합물 (E1)로부터의 에폭사이드 작용기에 대한 디아민 및/또는 폴리아민 (A1)으로부터의 아민-수소의 몰비를 제공하기에 충분한 양으로 에폭사이드-작용성 부가물 (E2)을 생성하는 반응 혼합물에 사용될 수 있으며, 12:1 이하, 예컨대 11:1 이하, 예컨대 10:1 이하, 예컨대 9:1 이하, 예컨대 8:1 이하의 디아민 및/또는 폴리아민 (A1)으로부터의 아민-수소에 대한 에폭시-함유 화합물 (E1)로부터의 에폭사이드 작용기의 몰비를 제공하기에 충분한 양으로 에폭사이드-작용성 부가물 (E2)에 존재할 수 있다. 사이클릭 고리를 포함하는 디아민 및/또는 폴리아민 (A1)은 2:1 내지 12:1, 예컨대 3:1 내지 11:1, 예컨대 4:1 내지 10:1, 예컨대 5:1 내지 9:1, 예컨대 6:1 내지 8:1의 디아민 및/또는 폴리아민 (A1)으로부터의 아민-수소에 대한 에폭시-함유 화합물 (E1)로부터의 에폭사이드 작용기의 몰비를 제공하기에 충분한 양으로 에폭사이드-작용성 부가물 (E2)을 생성하는 반응 혼합물에 사용될 수 있다.
예에서, 에폭시-작용성 부가물 (E2)은 사이클릭 고리를 포함하는 에폭시-캡핑된 폴리아민일 수 있다. 예를 들어, E2는 하기 구조 (구조 I)를 가질 수 있다:
에폭시-작용성 부가물 (E2)은 잠재성 촉진제와 같은 촉진제를 더 포함할 수 있다. 유용한 경화제 및/또는 촉진제는 하기에 기술된 임의의 것들을 포함한다. 상기 경화제 및/또는 촉진제는 에폭시-함유 성분 (E1)과 혼합될 수 있거나, 디아민 및/또는 폴리아민 (A1)과 혼합될 수 있다.
조성물의 에폭시-함유 화합물 (E1) 또는 에폭사이드-작용성 부가물 (E2)은 엘라스토머성 입자를 더 포함할 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, "엘라스토머성 입자"는 예를 들어 상기 기재된 바와 같이 계산된 -150℃ 초과 및 30℃ 미만의 적어도 하나의 유리 전이 온도 (Tg)를 갖는 하나 이상의 물질로 구성된 입자를 지칭한다. 엘라스토머성 입자는 에폭시-함유 화합물 (E1) 및/또는 에폭사이드-작용성 부가물 (E2)에서 에폭시로부터 상-분리될 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, 용어 "상-분리된"은 에폭시-함유 화합물 (E1) 및/또는 에폭사이드-작용성 부가물 (E2)의 매트릭스 내에 이산 도메인을 형성하는 것을 의미한다.
엘라스토머성 입자는 코어/쉘 구조를 가질 수 있다. 적합한 코어-쉘 엘라스토머성 입자는 아크릴 쉘 및 엘라스토머성 코어로 구성될 수 있다. 코어는 천연 또는 합성 고무, 폴리부타디엔, 스티렌-부타디엔, 폴리이소프렌, 클로로프렌, 아크릴로니트릴 부타디엔, 부틸 고무, 폴리실록산, 폴리설파이드, 에틸렌-비닐 아세테이트, 플루오로엘라스토머, 폴리올레핀, 수소화된 스트렌-부타디엔, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 예에서, 엘라스토머성 입자의 50 중량% 이하가 엘라스토머성 입자의 총 중량을 기준으로 폴리부타디엔 코어 및/또는 폴리실록산 코어를 포함한다.
상기 엘라스토머성 입자는 코팅 조성물로의 도입을 위해 선택적으로 에폭시 담체 수지에 포함될 수 있다. 20 nm 내지 400 nm 범위의 평균 입자 크기에서 적합한 미세하게 분산된 코어-쉘 엘라스토머성 입자는 엘라스토머성 분산액의 총 중량을 기준으로 1 중량% 내지 80 중량%, 예컨대 5 중량% 내지 50 중량%, 예컨대 15 중량% 내지 35 중량%의 코어-쉘 엘라스토머성 입자 범위의 농도로, 에폭시 수지, 예컨대, 방향족 에폭사이드, 페놀성 노볼락 에폭시 수지, 비스페놀 A 및/또는 비스페놀 F 디에폭사이드, 및/또는 지환족 에폭사이드를 포함하는 지방족 에폭사이드에 마스터-배치(master-batch) 될 수 있다. 적합한 에폭시 수지는 또한 에폭시 수지의 혼합물을 포함할 수 있다. 이용될 경우, 에폭시 담체 수지는 코팅 조성물에 존재하는 에폭시-함유 성분의 중량이 에폭시 담체 수지의 중량을 포함하도록 에폭시-함유 성분일 수 있다.
본 발명의 부가물 및/또는 코팅 조성물에 사용될 수 있는 폴리(부타디엔) 고무 입자를 사용하는 예시적인 비제한적인 상업용 코어-쉘 엘라스토머성 입자 생성물은 코어-쉘 폴리(부타디엔) 고무 분말 (Dow Chemical로부터의 PARALOIDTM EXL 2650A로 상업적으로 입수가능함), 각각 Kaneka Texas Corporation으로부터 입수가능한, 비스페놀 F 디글리시딜 에테르 (Kane Ace MX 136으로 상업적으로 입수가능함) 중 코어-쉘 폴리(부타디엔) 고무 분산액 (25 중량% 코어-쉘 고무), Epon® 828 (Kane Ace MX 153으로 상업적으로 입수가능함) 중 코어-쉘 폴리(부타디엔) 고무 분산액 (33 중량% 코어-쉘 고무), Epiclon® EXA-835LV (Kane Ace MX 139로 상업적으로 입수가능함) 중 코어-쉘 폴리(부타디엔) 고무 분산액 (33 중량% 코어-쉘 고무), 비스페놀 A 디글리시딜 에테르 (Kane Ace MX 257로 상업적으로 입수가능함) 중 코어-쉘 폴리(부타디엔) 고무 분산액 (37 중량% 코어-쉘 고무), 및 Epon® 863 (Kane Ace MX 267로 상업적으로 입수가능함) 중 코어-쉘 폴리(부타디엔) 고무 분산액 (37 중량% 코어-쉘 고무), 및 아크릴 고무 분산액을 포함한다.
상기 부가물 및/또는 코팅 조성물에 사용될 수 있는 스티렌-부타디엔 고무 입자를 사용하는 예시적인 비제한적인 상업용 코어-쉘 엘라스토머성 입자 생성물은 코어-쉘 스티렌-부타디엔 고무 분말 (Arkema로부터의 CLEARSTRENGTH® XT100으로 상업적으로 입수가능함), 코어-쉘 스티렌-부타디엔 고무 분말 (PARALOID™ EXL 2650J로 상업적으로 입수가능함), 비스페놀 A 디글리시딜 에테르 중 코어-쉘 스티렌-부타디엔 고무 분산액 (33 중량% 코어-쉘 고무) (Olin™으로부터의 Fortegra™ 352로 상업적으로 입수가능함), 각각 Kaneka Texas Corporation으로부터 입수가능한, 저점도 비스페놀 A 디글리시딜 에테르 중 코어-쉘 스티렌-부타디엔 고무 분산액 (33 중량% 고무) (Kane Ace MX 113으로 상업적으로 입수가능함), 비스페놀 A 디글리시딜 에테르 중 코어-쉘 스티렌-부타디엔 고무 분산액 (25 중량% 코어-쉘 고무) (Kane Ace MX 125로 상업적으로 입수가능함), 비스페놀 F 디글리시딜 에테르 중 코어-쉘 스티렌-부타디엔 고무 분산액 (25 중량% 코어-쉘 고무) (Kane Ace MX 135로 상업적으로 입수가능함), D.E.N.TM-438 페놀성 노볼락 에폭시 중 코어-쉘 스티렌-부타디엔 고무 분산액 (25 중량% 코어-쉘 고무) (Kane Ace MX 215로 상업적으로 입수가능함), Araldite® MY-721 다작용성 에폭시 중 코어-쉘 스티렌-부타디엔 고무 분산액 (25 중량% 코어-쉘 고무) (Kane Ace MX 416으로 상업적으로 입수가능함), MY-0510 다작용성 에폭시 중 코어-쉘 스티렌-부타디엔 고무 분산액 (25 중량% 코어-쉘 고무) (Kane Ace MX 451로 상업적으로 입수가능함), Synasia로부터의 Syna 에폭시 21 지환족 에폭시 중 코어-쉘 스티렌-부타디엔 고무 분산액 (25 중량% 코어-쉘 고무) (Kane Ace MX 551로 상업적으로 입수가능함), 및 폴리프로필렌 글리콜 (MW 400) 중 코어-쉘 스티렌-부타디엔 고무 분산액 (25 중량% 코어-쉘 고무) (Kane Ace MX 715로 상업적으로 입수가능함)을 포함한다.
상기 부가물 및/또는 코팅 조성물에 사용될 수 있는 폴리실록산 고무 입자를 이용하는 예시적인 비제한적인 상업용 코어-쉘 엘라스토머성 입자 생성물은 코어-쉘 폴리실록산 고무 분말 (Wacker로부터의 GENIOPERL® P52로 상업적으로 입수가능함), 비스페놀 A 디글리시딜 에테르 중 코어-쉘 폴리실록산 고무 분산액 (40 중량% 코어-쉘 고무) (Evonick으로부터의 ALBIDUR® EP2240A로 상업적으로 입수가능함), 각각 Kaneka Texas Corporation으로부터 입수가능한, jER™ 828 중 코어-쉘 폴리실록산 고무 분산액 (25 중량% 코어-쉘 고무) (Kane Ace MX 960으로 상업적으로 입수가능함), Epon® 863 중 코어-쉘 폴리실록산 고무 분산액 (25 중량% 코어-쉘 고무) (Kane Ace MX 965로 상업적으로 입수가능함)을 포함한다.
엘라스토머성 입자의 평균 입자 크기는 투과 전자 현미경 (TEM)에 의한 측정시, 적어도 20 nm, 예컨대 적어도 30 nm, 예컨대 적어도 40 nm, 예컨대 적어도 50 nm일 수 있고, 400 nm 이하, 예컨대 300 nm 이하, 예컨대 200 nm 이하, 예컨대 150 nm 이하일 수 있다. 엘라스토머성 입자의 평균 입자 크기는 TEM에 의한 측정시 20 nm 내지 400 nm, 예컨대 30 nm 내지 300 nm, 예컨대 40 nm 내지 200 nm, 예컨대 50 nm 내지 150 nm일 수 있다. TEM에 의한 적합한 입자 크기를 측정 방법은 입자가 팽창하지 않도록 선택된 용매에 엘라스토머성 입자를 현탁시킨 다음, 현탁액을 TEM 그리드 상에 드롭 캐스팅(drop casting)하여 주변 조건하에서 건조되도록 허용하는 단계를 포함한다. 예를 들어, Kaneka Texas Corporation으로부터의 코어-쉘 고무 엘라스토머성 입자를 함유하는 에폭시 수지는 드롭 캐스팅을 위해 부틸 아세테이트에 희석될 수 있다. 입자 크기 측정은 200 kV에서 작동하는 Tecnai T20 TEM을 사용하여 획득한 이미지로부터 얻을 수 있고, ImageJ 소프트웨어 또는 등가의 기기 및 소프트웨어를 사용하여 분석할 수 있다.
상기 조성물은 제1 성분의 에폭시-함유 화합물 (E1) 및/또는 에폭사이드-작용성 부가물 (E2)과 화학적으로 반응하는, 하기에 보다 상세히 기재된 경화제(A1) 또는 (A2)를 포함하는 제2 성분을 더 포함할 수 있다.
상기 제2 성분의 경화제는 사이클릭 고리를 포함하는 디아민 및/또는 사이클릭 고리 (A1)를 포함하는 폴리아민을 포함할 수 있고, 방향족 디아민 및 폴리아민의 오르토-, 메타-, 및 파라- 이성질체 또는 이들 이성질체의 임의의 혼합물을 포함한다. 사이클릭 고리를 포함하는 디아민 및/또는 사이클릭 고리를 포함하는 폴리아민 (A1)은 또한 비방향족 고리 구조, 예컨대 지방족 고리 또는 헤테로사이클릭 고리를 함유하는 아민을 포함한다. 디아민 및/또는 폴리아민 경화제는 제1 성분의 에폭시-함유 화합물과 반응하여 조성물의 제1 성분 및 제2 성분을 조합할 때 중합체성 매트릭스를 형성함으로써 조성물을 적어도 부분적으로 경화시키는 데 사용될 수 있다.
예에서, 디아민 및/또는 폴리아민은 사이클릭 고리를 함유할 수 있다. 사이클릭 고리는 분자간이거나 펜던트일 수 있다. 예를 들어, 디아민 및/또는 폴리아민은 방향족 고리 예컨대, 자일릴렌 디아민, 페닐렌 디아민, 메틸렌디아닐린, 디아미노톨루엔, 디아미노페놀, 디아미노 디페닐 설폰, 4,4'-옥시디아닐린, 디에틸 톨루엔 디아민, 메틸-비스(메틸티오)벤젠디아민 (Ethacure 300, 예를 들어, Albemarle으로부터 입수가능함), 아미노벤질아민, 5,5'-메틸렌디푸르푸릴아민, 5,5'-에틸리덴디푸르푸릴아민, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 디아민 및/또는 폴리아민은 또한 비-방향족 사이클릭 고리, 예컨대 이소포론 디아민, 4,4-디아미노디사이클로헥실메탄, 디아미노사이클로헥산, 비스(아미노메틸)노르보르난, 비스(아미노메틸)사이클로헥산, 피페라진, 아미노에틸피페라진, 비스(아미노프로필)피페라진, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
다른 예에서, 제2 성분은 전술한 디아민 및/또는 폴리아민 (A1)에 더하여 올리고머성 사이클릭 고리-함유 디아민 또는 폴리아민을 포함하는 경화제를 더 포함할 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, 용어 "올리고머"는 유한한 수의 반복 단위를 갖는 단량체의 분자 복합체를 지칭한다. 선택적으로, 아미노-작용성 올리고머는 방향족 고리를 포함할 수 있다. 예에서, 아민-작용성 올리고머는 자일릴렌 디아민 및 에피클로로히드린을 포함하는 반응 혼합물의 올리고머성 아민 반응 생성물을 포함할 수 있으며, 이는 Gaskamine 328 (Mitsubishi Gas)로 상업적으로 입수가능하다. 예에서, 아민-작용성 올리고머는 하기 구조 중 하나를 가질 수 있다:
상기 n은 적어도 1이고, 아민 상의 R 치환기의 존재는 분지형 구조 (각각 구조 II 및 III)의 가능성을 보여준다. 다른 예에서, 제2 성분의 경화제는 단일작용성 에폭사이드와 부분적으로 반응된 디아민을 함유하는 사이클릭 고리를 포함할 수 있다. 예에서, 제2 성분의 경화제는 하기 구조를 갖는 과량의 자일릴렌 디아민 및 글리시돌의 반응 생성물을 포함할 수 있다:
(구조 III).
선택적으로, 사이클릭 고리를 함유하는 디아민 또는 폴리아민에 더하여, 제2 성분은 모노아민, 디아민, 또는 폴리아민을 추가로 포함할 수 있다. 유용한 모노아민은 이에 제한되지는 않으나, 아닐린, 에탄올아민, N-메틸에탄올아민, 부틸아민, 벤질아민, 알릴아민, 에틸헥실아민, 폴리프로필렌 글리콜 모노아민, 예컨대, Huntsman으로부터 입수가능한 Jeffamine-M600 및 Jeffamine M-2005, 폴리에틸렌 글리콜 모노아민, 예컨대, Huntsman으로부터 입수가능한 Jeffamine M-1000 및 Jeffamine M-2070을 포함한다. 유용한 디아민은 이에 제한되지는 않으나, 에틸렌디아민, 테트라메틸렌디아민, 헥사메틸렌디아민, 2-메틸펜타메틸렌디아민 (Invista로부터 Dytek A로 입수가능함), 폴리에테르 디아민, 예컨대 Huntsman으로부터 입수가능한 Jeffamine D, ED, 또는 EDR 시리즈의 것들을 포함한다. 유용한 폴리아민은 이에 제한되지는 않으나, 디에틸렌트리아민, 트리에틸렌테트라민, 테트라에틸렌펜타민, 트리스(2-아미노에틸)아민, 트리스(3-아미노프로필)아민, 및 3작용성 폴리에테르 아민, 예컨대 Huntsman으로부터 입수가능한 Jeffamine T-403, Jeffamine T-3000, 및 Jeffamine T-5000을 포함한다.
선택적으로, 제2 성분의 경화제는 제2 성분에 존재하는 디아민 및/또는 폴리아민의 총 중량을 기준으로 사이클릭 고리를 포함하는 디아민 및/또는 사이클릭 고리를 포함하는 폴리아민을 적어도 20 중량%, 예컨대 적어도 30 중량%, 예컨대 적어도 40 중량%, 예컨대 적어도 50 중량%의 양으로 포함할 수 있으며, 제2 성분 중 디아민 및/또는 폴리아민의 총 중량을 기준으로 사이클릭 고리를 포함하는 디아민 및/또는 사이클릭 고리를 포함하는 폴리아민을 100 중량%, 예컨대 90 중량% 이하, 예컨대 80 중량% 이하, 예컨대 70 중량% 이하, 예컨대 60 중량% 이하의 양으로 포함할 수 있다. 상기 제2 성분의 경화제는 제2 성분 중 디아민 및/또는 폴리아민의 총 중량을 기준으로 사이클릭 고리를 포함하는 디아민 및/또는 사이클릭 고리를 포함하는 폴리아민을 20 중량% 내지 100 중량%, 예컨대 30 중량% 내지 90 중량%, 예컨대 40 중량% 내지 80 중량%, 예컨대 50 중량% 내지 70 중량%의 양으로 포함할 수 있다. 예에서, 사이클릭 고리는 벤젠을 포함할 수 있다. 예에서, 사이클릭 고리를 포함하는 디아민은 자일릴렌 디아민을 포함할 수 있다.
디아민 및/또는 폴리아민 (A1) 경화제는 적어도 0.5:1.0, 예컨대 적어도 0.75:1.0의 디아민 및/또는 폴리아민 경화제로부터의 아민-수소에 대한 에폭시-함유 화합물로부터의 에폭사이드 작용기의 몰비를 제공하기에 충분한 양으로 조성물에 존재할 수 있으며, 1.5:1.0 이하, 예컨대 1.25:1.0 이하의 디아민 및/또는 폴리아민 경화제로부터의 아민-수소에 대한 에폭시-함유 화합물로부터의 에폭사이드 작용기의 몰비를 제공하는 양으로 조성물에 존재할 수 있다. 디아민 및/또는 폴리아민 경화제는 0.5:1.0 내지 1.5:1.0, 예컨대 0.75:1.0 내지 1.25:1.0의 디아민 및/또는 폴리아민 경화제로부터의 아민-수소에 대한 에폭시-함유 화합물로부터의 에폭사이드 작용기의 몰비를 제공하기에 충분한 양으로 조성물에 존재할 수 있다.
대안적으로, 상기 조성물의 제2 성분은 아민-작용성 부가물 (A3)을 포함할 수 있다.
아민-작용성 부가물 (A3)을 합성하는 데 사용되는 모노아민, 디아민 또는 폴리아민 (A2)은 지방족 아민, 방향지방족 아민, 및/또는 지환족 아민을 포함할 수 있다. 유용한 모노아민은 이에 제한되지는 않으나, 아닐린, 에탄올아민, N-메틸에탄올아민, 부틸아민, 벤질아민, 알릴아민, 에틸헥실아민, 폴리프로필렌 글리콜 모노아민, 예컨대, Huntsman으로부터 입수가능한 Jeffamine-M600 및 Jeffamine M-2005, 폴리에틸렌 글리콜 모노아민, 예컨대, Huntsman으로부터 입수가능한 Jeffamine M-1000 및 Jeffamine M-2070을 포함한다. 유용한 디아민은 이에 제한되지는 않으나, 에틸렌디아민, 테트라메틸렌디아민, 헥사메틸렌디아민, 2-메틸펜타메틸렌디아민 (Invista로부터 Dytek A로 입수가능함), 이소포론 디아민, 4,4-디아미노디사이클로헥실메탄, 디아미노사이클로헥산, 비스(아미노메틸)노르보르난, 비스(아미노메틸)사이클로헥산, 피페라진, 아미노에틸피페라진, 폴리에테르 디아민, 예컨대 Huntsman으로부터 입수가능한 Jeffamine D, ED, 또는 EDR 시리즈의 것들을 포함한다. 유용한 폴리아민은 이에 제한되지는 않으나, 디에틸렌트리아민, 트리에틸렌테트라민, 테트라에틸렌펜타민, 트리스(2-아미노에틸)아민, 트리스(3-아미노프로필)아민, 및 3작용성 폴리에테르 아민, 예컨대 Huntsman으로부터 입수가능한 Jeffamine T-403, Jeffamine T-3000, 및 Jeffamine T-5000을 포함한다.
모노아민, 디아민 및/또는 폴리아민 (A2)은 적어도 1:2, 예컨대 적어도 1:3, 예컨대 적어도 1:4, 예컨대 적어도 1:5, 예컨대 적어도 1:6, 예컨대 적어도 1:7, 예컨대 적어도 1:8, 예컨대 적어도 1:9, 예컨대 적어도 1:10의 모노아민, 디아민, 및/또는 폴리아민 (A2)으로부터의 아민-수소의 몰비에 대한 에폭사이드-작용성 부가물 (E2)로부터의 에폭사이드 작용기를 제공하기에 충분한 양으로 아민-작용성 부가물 (A3)을 생성하는 반응 혼합물에 사용될 수 있다.
아민-작용성 부가물 (A3)은 촉진제를 더 포함할 수 있다. 유용한 촉진제는 하기에 기술된 임의의 것들을 포함한다. 상기 촉진제는 에폭사이드-작용성 부가물 (E2)과 혼합될 수 있거나, 모노아민, 디아민 및/또는 폴리아민 (A2)과 혼합될 수 있다.
상기 조성물의 제2 성분은 엘라스토머성 입자를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 사이클릭 고리를 포함하는 디아민 및/또는 사이클릭 고리를 포함하는 폴리아민 (A1) 및 아민-작용성 부가물 (A3)은 각각 엘라스토머성 입자를 더 포함할 수 있다. 유용한 엘라스토머성 입자는 코어-쉘 구조를 갖는 엘라스토머성 입자를 포함하는, 상기 기재된 것들을 포함한다. 예를 들어, 엘라스토머성 입자는 20 nm 내지 400 nm의 평균 입자 크기를 갖는 고체 입자, 예컨대 코어-쉘 엘라스토머성 입자로서 코팅 조성물의 제2 성분에 선택적으로 도입될 수 있다.
엘라스토머성 입자는, 조금이라도 존재한다면, 그리고 제1 성분 및/또는 제2 성분에 존재하는지의 여부에 상관없이, 조성물의 총 중량을 기준으로 적어도 1 중량%, 예컨대 적어도 3 중량%, 예컨대 적어도 5 중량%의 총량으로 조성물에 존재할 수 있으며, 조성물의 총 중량을 기준으로 50 중량% 이하, 예컨대 40 중량% 이하, 예컨대 25 중량% 이하의 총량으로 조성물에 존재할 수 있다. 엘라스토머성 입자는, 조금이라도 존재한다면, 그리고 제1 성분 및/또는 제2 성분에 존재하는지의 여부에 상관없이, 조성물의 총 중량을 기준으로 1 중량% 내지 50 중량%, 예컨대 3 중량% 내지 40 중량%, 예컨대 5 중량% 내지 25 중량%의 총량으로 조성물에 존재할 수 있다.
선택적으로, 상기 조성물의 제1 성분 및/또는 제2 성분은 촉진제를 더 포함할 수 있다. 마찬가지로, 에폭사이드-작용성 부가물 (E2) 또는 아민-작용성 부가물 (E3)을 형성하기 위해 사용되는 임의의 성분은 촉진제를 더 포함할 수 있다.
예에서, 촉진제는 구아니딘을 포함할 수 있거나, 또는 이로 본질적으로 구성될 수 있거나, 또는 이로 구성될 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, "구아니딘"은 구아니딘 및 이의 유도체를 지칭하는 것임이 이해될 것이다. 예를 들어, 사용될 수 있는 경화제는 구아니딘, 치환된 구아니딘, 치환된 유레아, 멜라민 수지, 구아나민 유도체, 및/또는 이들의 혼합물을 포함한다. 치환된 구아니딘의 예는 메틸구아니딘, 디메틸구아니딘, 트리메틸구아니딘, 테트라메틸구아니딘, 메틸이소바이구아니딘, 디메틸이소바이구아니딘, 테트라메틸이소바이구아니딘, 헥사메틸이소바이구아니딘, 헵타메틸이소바이구아니딘 및, 보다 특히, 시아노구아니딘 (디시안디아미드, 예를 들어, AlzChem으로부터 입수가능한 Dyhard®)이다. 언급될 수 있는 적합한 구아나민 유도체의 대표적인 것은 알킬화된 벤조구아나민 수지, 벤조구아나민 수지 또는 메톡시메틸에톡시메틸벤조구아나민이다.
예를 들어, 구아니딘은 하기 일반 구조를 갖는 화합물, 모이어티, 및/또는 잔기를 포함할 수 있다:
상기 각각의 R1, R2, R3, R4, 및 R5 (즉, 구조 (IV)의 치환기)는 수소, (사이클로)알킬, 아릴, 방향족, 유기금속, 중합체 구조를 포함하거나, 함께 사이클로알킬, 아릴, 또는 방향족 구조를 형성할 수 있고, 상기 R1, R2, R3, R4, 및 R5는 동일하거나 상이할 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, "(사이클로)알킬"은 알킬과 사이클로알킬 둘 다를 지칭한다. 임의의 R 기가 "함께 (사이클로)알킬, 아릴, 및/또는 방향족 기를 형성할 수 있는" 경우, 임의의 2개의 인접한 R 기가 연결되어 사이클릭 모이어티, 예컨대 하기 구조식 (V) 내지 (VIII)의 고리를 형성한다는 것을 의미한다.
구조 (IV)에 도시된 탄소 원자와 질소 원자 사이의 이중 결합이 구조 (IV)의 탄소 원자와 또 다른 질소 원자 사이에 위치할 수 있음을 인식할 것이다. 따라서, 구조 (IV)의 다양한 치환기는 구조 내에서 이중 결합이 위치하는 위치에 따라 상이한 질소 원자에 부착될 수 있다.
구아니딘은 사이클릭 구아니딘, 예컨대 구조 (IV)의 구아니딘을 포함할 수 있고, 상기 구조 (IV)의 2개 이상의 R 기는 함께 하나 이상의 고리를 형성한다. 환언하면, 사이클릭 구아니딘은 1개 이상의 고리(들)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 사이클릭 구아니딘은 하기 구조 (V) 및 (VI)에 도시된 바와 같은 모노사이클릭 구아니딘 (1개 고리)일 수 있거나, 사이클릭 구아니딘은 하기 구조 (VII) 및 (VIII)에 도시된 바와 같은 바이사이클릭 또는 폴리사이클릭 구아니딘 (2개 이상의 고리)일 수 있다.
구조 (V) 및/또는 (VI)의 각 치환기, R1 내지 R7은 수소, (사이클로)알킬, 아릴, 방향족, 유기금속, 중합체 구조를 포함할 수 있거나, 함께 사이클로알킬, 아릴, 또는 방향족 구조를 형성할 수 있고, 상기 R1 내지 R7은 동일하거나 상이할 수 있다. 유사하게, 구조 (VII) 및 (VIII)의 각 치환기, R1 내지 R9는 수소, 알킬, 아릴, 방향족, 유기금속, 중합체 구조일 수 있거나, 함께 사이클로알킬, 아릴, 또는 방향족 구조를 형성할 수 있고, 상기 R1 내지 R9는 동일하거나 상이할 수 있다. 더욱이, 구조 (V) 및/또는 (VI)의 일부 예에서, R1 내지 R7의 특정 조합은 동일한 고리 구조의 일부일 수 있다. 예를 들어, 구조 (V)의 R1 및 R7은 단일 고리 구조의 일부를 형성할 수 있다. 더욱이, 치환기가 사이클릭 구아니딘의 촉매 활성을 실질적으로 방해하지 않는 한, 치환기 (구조 (V) 및/또는 (VI)의 R1 내지 R7뿐만 아니라 구조 (VII) 및/또는 (VIII)의 R1 내지 R9)의 임의의 조합이 선택될 수 있음이 이해될 것이다.
사이클릭 구아니딘에서 각 고리는 5개 이상의 구성원으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 사이클릭 구아니딘은 5-원 고리, 6-원 고리, 및/또는 7-원 고리를 포함할 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, 용어 "구성원"은 고리 구조에 위치한 원자를 지칭한다. 따라서, 5-원 고리는 고리 구조에서 5개 원자를 가질 것이고 (구조 (V) 내지 (VIII)에서 "n" 및/또는 "m"=1), 6-원 고리는 고리 구조에서 6개 원자를 가질 것이고 (구조 (V) 내지 (VIII)에서 "n" 및/또는 "m"=2), 7-원 고리는 고리 구조에서 7개 원자를 가질 것이다 (구조 (V) 내지 (VIII)에서 "n" 및/또는 "m"=3). 사이클릭 구아니딘이 2개 이상의 고리로 구성되는 경우 (예를 들어, 구조 (VII) 및 (VIII)), 사이클릭 구아니딘의 각 고리의 구성원의 수는 동일하거나 상이할 수 있음을 인식할 것이다. 예를 들어, 하나의 고리는 5-원 고리일 수 있고, 나머지 고리는 6-원 고리일 수 있다. 사이클릭 구아니딘이 3개 이상의 고리로 구성되면, 이전 문장에서 언급된 조합 이외에, 사이클릭 구아니딘의 제1 고리의 구성원 수는 사이클릭 구아니딘의 임의의 다른 고리의 구성원 수와 상이할 수 있다.
또한, 구조 (V) 내지 (VIII)의 질소 원자가 이에 부착된 추가 원자를 더 가질 수 있음이 이해될 것이다. 더욱이, 사이클릭 구아니딘은 치환되거나 비치환될 수 있다. 예를 들어, 사이클릭 구아니딘과 함께 본원에 사용된 바와 같이, 용어 "치환된"은 구조 (V) 및/또는 (VI)의 R5, R6, 및/또는 R7 및/또는 구조 (VII) 및/또는 (VIII)의 R9가 수소가 아닌 사이클릭 구아니딘를 지칭한다. 사이클릭 구아니딘과 함께 본원에 사용된 바와 같이, 용어 "비치환된"은 구조 (V) 및/또는 (VI)의 R1 내지 R7 및/또는 구조 (VII) 및/또는 (VIII)의 R1 내지 R9가 수소인 사이클릭 구아니딘을 지칭한다.
사이클릭 구아니딘은 바이사이클릭 구아니딘을 포함할 수 있고, 바이사이클릭 구아니딘은 1,5,7-트리아자바이사이클로[4.4.0]데크-5-엔 ("TBD" 또는 "BCG") 또는 7-메틸-1,5,7-트리아자바이사이클로[4.4.0]데크-5-엔 (MTBD)을 포함할 수 있다.
다른 유용한 촉진제는 아미도아민 또는 폴리아미드 촉진제, 예를 들어, Air Products로부터 입수가능한 Ancamide® 제품들 중 하나, 아민, 아미노-함유 페놀, 디하이드라자이드, 이미다졸, 또는 디시안디아미드 부가물 및 착물, 예를 들어, Ajinomoto Fine Techno Company로부터 입수가능한 Ajicure® 제품들 중 하나, Alz Chem으로부터 입수가능한 3,4-디클로로페닐-N,N-디메틸우레아 (A.K.A. Diuron), 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
조성물의 제2 성분에 포함될 수 있는 유용한 촉진제는 2차 아민, 3차 아민, 사이클릭 3차 아민, 아미딘, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 사이클릭 3차 아민은 1,4-디아자바이사이클로[2.2.2]옥탄 ("DABCO"), 1,8-디아자바이사이클로[5.4.0]운데크-7-엔 ("DBU"), 1,5-디아자바이사이클로[4.3.0]논-5-엔 ("DBN"), 및 이들의 조합을 포함할 수 있다. 적합한 촉진제의 추가 예는 피리딘, 이미다졸, 디메틸아미노피리딘, 1-메틸이미다졸, N,N'-카르보닐디이미다졸, [2,2]바이피리딘, 2,4,6-트리스(디메틸아미노 메틸)페놀, 3,5-디메틸피라졸, 및 이들의 조합을 포함한다. 유용한 촉진제의 추가 예는 만니히(Mannich) 염기, 테트라알킬 암모늄 염, 금속 염, 및 강염기를 포함한다.
촉진제는, 조금이라도 존재한다면, 조성물의 총 중량을 기준으로 적어도 0.5 중량%, 예컨대 적어도 1 중량%의 양으로 조성물의 제2 성분에 존재할 수 있으며, 조성물의 총 중량을 기준으로 55 중량% 이하, 예컨대 20 중량% 이하의 양으로 존재할 수 있다. 촉진제는, 조금이라도 존재한다면, 조성물의 총 중량을 기준으로 0.5 중량% 내지 55 중량%, 예컨대 1 중량% 내지 20 중량%의 양으로 조성물의 제2 성분에 존재할 수 있다.
충전제 물질 또는 1종 초과의 충전제 물질은 상기 기재된 조성물의 제1 성분 및/또는 제2 성분, 에폭사이드-작용성 부가물 (E2), 및/또는 아민-작용성 부가물 (A3)에 선택적으로 첨가될 수 있다. 개선된 기계적 특성을 제공하기 위해 도입될 수 있는 유용한 충전제는 유리섬유, 섬유상 이산화티타늄, 휘스커형 탄산칼슘(아라고나이트), 및 탄소 섬유(흑연 및 탄소 나노튜브 포함)와 같은 물질을 포함한다. 또한, 5 미크론 이상 및 50 미크론 이상까지 분쇄된 유리 섬유는 또한 추가의 인장 강도를 제공할 수 있다. 또한, 충전제 물질은 선택적으로 그래핀 및 그래핀성 탄소 입자 (예를 들어, XG Sciences로부터 상업적으로 입수가능한 xGnP 그래핀 나노판), 및/또는 예를 들어, 벌집형 결정 격자에 치밀하게 패킹된 sp2-결합된 탄소 원자의 1-원자-두께 평면 시트의 1개 이상의 층을 포함하는 구조를 갖는 탄소 입자일 수 있다. 적층된 층의 평균 개수는 100개 미만, 예를 들어, 50개 미만일 수 있다. 적층된 층의 평균 개수는 30개 이하, 예컨대, 20개 이하, 예컨대, 10개 이하, 예컨대, 5개 이하일 수 있다. 그래핀성 탄소 입자는 실질적으로 평평할 수 있고; 그러나, 평면 시트의 적어도 일부분이 실질적으로 만곡되거나, 말리거나, 주름지거나 또는 휘어질 수 있다. 입자는 전형적으로 회전타원형 또는 등축형 형태를 갖지 않는다. 적합한 그래핀성 탄소 입자는 미국 특허 공개 제2012/0129980호, 단락 [0059] 내지 [0065]에 기재되어 있고, 이 인용 부분은 참조로 본원에 포함된다. 기타 적합한 그래핀성 탄소 입자는 미국 특허 제9,562,175호, 6:6 내지 9:52에서 기재되어 있고, 이 인용 부분은 참조로 본원에 포함된다.
유기 및/또는 무기 충전제, 예컨대 실질적으로 구형인 것들은 상기 기재된 조성물의 제1 성분 및/또는 제2 성분, 에폭사이드-작용성 부가물 (E2), 및/또는 아민-작용성 부가물 (A3)에 선택적으로 첨가될 수 있다. 도입될 수 있는 유용한 유기 충전제는 셀룰로오스, 전분, 및 아크릴을 포함한다. 도입될 수 있는 유용한 무기 충전제는 보로실리케이트, 알루미노실리케이트, 칼슘 이노실리케이트 (규회석), 운모, 실리카 및 탄산칼슘을 포함한다. 유기 및 무기 충전제는 조성물이 고체이거나, 속이 비어 있거나, 층상일 수 있고, 예를 들어 TEM 또는 SEM에 의해 측정된 적어도 하나의 치수에서 크기가 10 nm 내지 1 mm 범위일 수 있다.
선택적으로, 추가의 충전제, 요변성제, 착색제, 색조 및/또는 기타 물질은 또한 상기 기재된 조성물의 제1 성분 및/또는 제2 성분, 에폭사이드-작용성 부가물 (E2), 및/또는 아민-작용성 부가물 (A3)에 첨가될 수 있다.
사용될 수 있는 유용한 요변성제는 미처리된 건식 실리카 및 처리된 건식 실리카, 피마자 왁스, 점토, 유기 점토 및 이들의 조합을 포함한다. 또한, 섬유, 예컨대 Aramid® 섬유 및 Kevlar® 섬유, 아크릴 섬유와 같은 합성 섬유, 및/또는 가공된 셀룰로오스 섬유도 사용될 수 있다.
유용한 착색제, 염료, 또는 색조는 적색 철 안료, 이산화티타늄, 탄산칼슘, 및 프탈로시아닌 블루 및 이들의 조합을 포함할 수 있다.
요변성제와 함께 사용될 수 있는 유용한 충전제는 무기 충전제, 예컨대 무기 점토 또는 실리카 및 이들의 조합을 포함할 수 있다.
사용될 수 있는 예시적인 기타 물질은 예를 들어, 산화칼슘 및 카본 블랙 및 이들의 조합을 포함한다.
상기 충전제는, 조금이라도 존재한다면, 조성물의 총 중량을 기준으로, 예컨대 15 중량% 이하, 예컨대 10 중량% 이하, 예컨대 5 중량% 이하로 조성물의 제1 성분 및/또는 제2 성분에 존재할 수 있다. 상기 충전제는 조성물의 총 중량을 기준으로 0 중량% 내지 25 중량%, 예컨대 0.1 중량% 내지 15 중량%, 예컨대 0.5 중량% 내지 10 중량%, 예컨대 1 중량% 내지 5 중량%의 양으로 조성물의 제1 성분 및/또는 제2 성분에 존재할 수 있다.
선택적으로, 상기 기재된 조성물 또는 부가물 (E2) 및 (A3)은 판상 충전제, 예컨대 활석, 엽랍석, 녹니석, 질석, 또는 이들의 조합이 실질적으로 없거나, 이들이 본질적으로 없거나, 이들이 완전히 없을 수 있다. 선택적으로, 상기 조성물은 판형 알루미나 입자, 구형 알루미나 입자, 및/또는 무정형 알루미나 입자를 포함하는, 알루미나 충전제가 실질적으로 없거나, 이들이 본질적으로 없거나, 이들이 완전히 없을 수 있다.
상기 기재된 조성물 또는 에폭사이드-작용성 부가물 (E2) 또는 아민-작용성 부가물 (A3)은 첨가제 또는 하나 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, 용어 "첨가제"는 에폭시-함유 화합물, 폴리아민 경화제, 엘라스토머성 입자, 제2 경화제 (존재하는 경우), 촉진제 (존재하는 경우), 및 본원에 기재된 충전제 (존재하는 경우) 이외에, 코팅 조성물에 포함된 재료 또는 성분을 지칭한다. 상기 첨가제의 예시적인 비제한적인 예는 유연화제, 예컨대 Huntsman Corporation으로부터의 Flexibilzer® DY 965, 반응성 액체 고무, 비반응성 액체 고무, 에폭시-아민 부가물 (예컨대 상기 기재된 것들이나, 존재하는 경우, 코팅 조성물에 존재하는 에폭시-함유 화합물과는 상이함), 에폭시-티올 부가물, 차단된 이소시아네이트, 캡핑된 이소시아네이트, 에폭시-우레탄, 에폭시-우레아, Hexion으로부터의 개질된 에폭시, Hexion으로부터의 HELOXY™ 개질제, 접착 촉진제, 녹 방지제, 용매, 실란 커플링제, 예컨대 Momentive로부터의 Silquest A-187, 난연제, 콜로이드성 실리카, 예컨대 Evonik으로부터의 NANOPOX® 분산액, 열가소성 수지, 아크릴 중합체 비드, 예컨대 AICA Kogyo Co로부터의 ZEFIAC® 비드, 사이클릭 카보네이트-작용성 분자, 또는 이들의 조합을 포함한다.
상기 첨가제는, 조금이라도 존재한다면, 조성물의 총 중량을 기준으로 적어도 1 중량%, 예컨대 적어도 2 중량%의 양으로 조성물에 존재할 수 있으며, 조성물의 총 중량을 기준으로 25 중량% 이하, 예컨대 10 중량% 이하의 양으로 조성물에 존재할 수 있다. 상기 첨가제는, 조금이라도 존재한다면, 조성물의 총 중량을 기준으로 1 중량% 내지 25 중량%, 예컨대 2 중량% 내지 10 중량%의 양으로 조성물에 존재할 수 있다.
본 발명은 또한 상기 기재된 제1 성분 중 하나 및 제2 성분 중 하나를 혼합하여 본원에 개시된 조성물 중 하나를 형성하는 단계, 및 기재 표면의 적어도 일부분에 조성물을 적용하는 단계를 포함하거나, 이로 본질적으로 구성되거나, 이로 구성된 기재를 처리하는 방법에 관한 것이다. 마찬가지로, 본 발명은 또한 상기 기재된 반응물 중 하나를 혼합하여 에폭시-함유 부가물 (E2) 또는 아민-함유 부가물 (A3)을 형성하는 단계를 포함하거나, 이로 본질적으로 구성되거나, 이로 구성된 기재를 처리하는 방법에 관한 것이다. 조성물은 임의의 수의 상이한 방식으로 기재의 표면에 적용될 수 있으며, 이의 비제한적인 예는 브러시, 롤러, 필름, 펠릿, 스프레이 건, 어플리케이터 건 및 인젝터를 포함한다. 선택적으로, 상기 조성물은 상기 조성물이 상기 제1 기재와 상기 제2 기재 사이에 위치하도록 상기 제2 기재의 표면의 적어도 일부분과 접촉될 수 있다. 선택적으로, 상기 조성물은 복합재 시트, 메쉬 등에, 그 위 또는 주위에 주입될 수 있다.
기재 표면에 적용한 후, 상기 조성물은 주변 또는 약간의 열적 조건에서 적어도 부분적으로 경화될 수 있다. 선택적으로, 상기 조성물은 2-단계 경화 공정에 의해 경화될 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, 용어 "2-단계 경화 공정"은 조성물을 주변 또는 약간의 열적 조건에서 경화시키는 제1 단계에 이어서, 조성물에 외부 에너지원을 적용하여 조성물의 성분을 더 반응시키고 조성물의 추가 경화를 달성할 수 있는 제2 단계를 포함하는 공정을 지칭한다. 예를 들어, 상기 코팅 조성물은 제1 단계 동안 실온 또는 약간의 열적 조건에서 경화되도록 할 수 있다. 다음으로, 상기 코팅 조성물은 상승된 온도에서, 예컨대, 적어도 50℃, 예컨대, 적어도 70℃, 예컨대, 적어도 80℃, 예컨대, 적어도 100℃의 온도에서, 그리고 일부 경우에 250℃ 이하, 예컨대 200℃ 이하, 예컨대, 180℃ 이하, 예컨대, 170℃ 이하, 예컨대, 165℃ 이하의 온도에서, 그리고 일부 경우에 50℃ 내지 200℃, 70℃ 내지 180℃, 80℃ 내지 170℃, 100℃ 내지 165℃의 온도에서, 그리고 기재(들) 상의 코팅 조성물을 적어도 부분적으로 경화시키기에 충분한 임의의 소정의 시간 기간 (예를 들어, 5분 내지 1시간) 동안 베이킹 및/또는 경화에 의해 제2 단계 동안 경화될 수 있다.
예를 들어, 부가물 또는 조성물은 결합되는 기재 물질 중 하나 또는 둘 모두의 표면에 적용되어 이들 사이에 접착 결합을 형성할 수 있고, 기재가 정렬될 수 있으며, 압력 및/또는 스페이서가 결합 두께를 제어하기 위해 가해질 수 있다.
상기 부가물 또는 조성물은 세정되거나 미세정된 (즉, 오일성 또는 오일화를 포함함) 기재 표면에 적용될 수 있다. 상기 부가물 또는 조성물은 본원에 기재된 바와 같이 기재 표면 상에 코팅, 층 또는 필름을 형성하도록 경화될 수 있다. 코팅, 층 또는 필름은, 예를 들어, 밀봉제 또는 접착제일 수 있다.
예를 들어, 본 발명은 기재 사이의 결합이 중첩 전단 강도 및 변위 모두와 관련된 특정 기계적 특성을 제공하는 매우 다양한 잠재적 적용을 위해 2개의 기재 사이에 결합을 형성하는 방법일 수 있다.
상기 언급된 바와 같이, 본 개시의 조성물은 기재 또는 기재 표면 상에 코팅, 밀봉, 또는 접착제를 형성할 수 있다. 상기 조성물은 비제한적인 예로서, 차량 본체, 자동차 프레임 또는 비행기의 구성요소, 차량 내에 또는 차량 상에 사용되는 부품, 방호구 어셈블리, 예컨대 탱크 상에 있는 것들에, 또는 보호복, 예컨대 방탄복, 개인용 갑옷, 갑옷 슈트 등에 포함되는 기재 표면에 적용될 수 있다. 본 발명의 조성물에 의해 형성된 코팅은 충분한 중첩 전단 강도 및 변위를 제공한다. 상기 조성물은 단독으로 또는 시스템의 부품으로서 적용될 수 있다. 조성물은 또한 탈산되고 전처리되며 전착성 코팅으로 코팅되고/되거나, 추가 층, 예컨대 프라이머, 베이스코트, 또는 탑코트로 코팅된 기재에 적용될 수 있다.
본 발명은 또한 표면의 적어도 일부분이 본 발명의 조성물 중 하나로 코팅되어 그 위에 코팅을 형성하는 표면을 갖는 기재에 관한 것이다. 본 발명은 또한 표면의 적어도 일부분이 본 발명의 조성물 중 하나로 코팅되어 그 위에 코팅을 형성하는 표면을 갖는 부품에 관한 것이다. 본 발명은 또한 각각 표면을 갖는 제1 및 제2 기재를 포함하는 물품에 관한 것으로, 상기 표면 중 하나의 적어도 일부분은 본 발명의 조성물 중 하나로 코팅되어 제1 기재와 제2 기재 사이에 그 위에 코팅을 형성한다. 본 발명은 또한 섬유 시트 또는 메쉬 내, 그 위, 및/또는 주위에 주입되는 본 발명의 조성물에 관한 것이다. 섬유 시트 또는 메쉬는 직조 또는 부직포일 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 조성물로 처리된 기재는 기재 표면의 적어도 일부분에 적용된 코팅 조성물에 의해 형성된 필름, 코팅 등을 가질 수 있다. 예에서, 코팅 조성물은 적어도 12.5 마이크로미터 (0.5 mil), 예컨대 적어도 25 마이크로미터 (1 mil), 예컨대 적어도 75 마이크로미터 (3 mil)의 건조 필름 두께를 가질 수 있으며, 일부 경우에는 1270 마이크로미터 (50 mil) 이하, 예컨대 635 마이크로미터 (25 mil) 이하, 예컨대 405 마이크로미터 (16 mil) 이하의 건조 필름 두께를 가질 수 있다. 예에서, 코팅 조성물은 12.5 마이크로미터 내지 1270 마이크로미터, 예컨대 25 마이크로미터 내지 635 마이크로미터, 예컨대 75 마이크로미터 내지 405 마이크로미터의 건조 필름 두께를 가질 수 있다.
본 발명은 또한 파단 시 적어도 2.5 mm, 예컨대 적어도 3.0 mm, 예컨대 적어도 3.1 mm의 중첩 전단 변위 및 적어도 30.0 MPa, 예컨대 적어도 32 MPa, 예컨대 적어도 35 MPa의 중첩 전단 강도를 갖는 접착제에 관한 것으로, 상기 중첩 전단 변위 및 중첩 전단 강도는 분당 1.3 mm의 견인 속도를 갖는 인장 모드에서 INSTRON 5567 기계에 의해 측정한 경우, 1.6 mm 두께의 2024-T3 알루미늄 기재를 사용한 ASTM D1002-10에 따라 측정된다.
본 발명의 조성물은, 적어도 부분적으로 경화된 상태에서, 파단 시 적어도 2.5 mm, 예컨대 적어도 3.0 mm, 예컨대 적어도 3.1 mm의 중첩 전단 변위 및 적어도 30 MPa, 예컨대 적어도 32 MPa, 예컨대 적어도 35 MPa의 중첩 전단 강도를 가질 수 있다는 것이 놀랍게도 밝혀졌으며, 상기 중첩 전단 변위 및 중첩 전단 강도 각각은 분당 1.3 mm의 견인 속도를 갖는 인장 모드에서 INSTRON 5567 기계에 의해 측정한 경우, 1.6 mm 두께의 2024-T3 알루미늄 기재를 사용한 ASTM D1002-10에 따라 측정된다.
본 발명의 조성물에 의해 코팅된 기재는 제한되지 않는다. 본 발명에 유용한 적합한 기재는 이에 제한되지는 않으나, 물질, 예컨대 금속 또는 금속 합금, 세라믹 물질, 예컨대 탄화붕소 또는 탄화규소, 중합체성 물질, 예컨대 충전 및 비충전된 열가소성 물질 또는 열경화성 물질을 포함하는 경화 플라스틱, 직조 또는 부직 섬유 시트 또는 메쉬, 또는 복합 재료를 포함한다. 본 발명에 유용한 다른 적합한 기재는 이에 제한되지는 않으나, 유리 또는 천연 물질, 예컨대 목재를 포함한다. 예를 들어, 적합한 기재는 강성 금속 기재, 예컨대 철 금속, 알루미늄, 알루미늄 합금, 마그네슘 티타늄, 구리, 및 기타 금속 및 합금 기재를 포함한다. 본 발명의 실시에 사용되는 철 금속 기재는 철, 강철 및 이들의 합금을 포함할 수 있다. 유용한 강철 재료의 비제한적인 예는 냉간 압연 강철, 아연 도금 (아연 코팅된) 강철, 전기아연도금 강철, 스테인레스 강철, 산세 처리된(pickled) 강철, 아연-철 합금, 예컨대 GALVANNEAL, 및 이들의 조합을 포함한다. 철 및 비-철 금속의 조합 또는 복합재가 또한 사용될 수 있다. 1XXX, 2XXX, 3XXX, 4XXX, 5XXX, 6XXX, 7XXX, 또는 8XXX 시리즈의 알루미늄 합금 뿐만 아니라 A356, 1XX.X, 2XX.X, 3XX.X, 4XX.X, 5XX.X, 6XX.X, 7XX.X, 또는 8XX.X 시리즈의 클래드 알루미늄 합금 및 캐스트 알루미늄 합금도 기재로서 사용될 수 있다. AZ31B, AZ91C, AM60B, 또는 EV31A 시리즈의 마그네슘 합금도 기재로서 사용될 수 있다. 본 발명에 사용된 기재는 또한 H 등급 변형을 포함하는 1-36 등급의 티타늄 및/또는 티타늄 합금을 포함할 수 있다. 다른 적합한 비-철 금속은 구리 및 마그네슘 뿐만 아니라 이들 재료의 합금을 포함한다. 본 발명에 사용하기에 적합한 금속 기재는 차량 본체 (예를 들어, 제한 없이, 문, 본체 패널, 트렁크 데크 뚜껑, 지붕 패널, 후드, 지붕 및/또는 스트링거(stringer), 리벳, 랜딩 기어 구성요소, 및/또는 항공기에 사용되는 스킨), 차량 프레임, 차량 부품, 모터사이클, 휠 및 산업 구조물 및 구성요소의 조립에 사용되는 것들을 포함한다. 본원에 사용된 바와 같이, "차량" 또는 이의 변형은 이에 제한되지는 않으나, 민간인, 상업용 및 군용 항공기, 및/또는 육상 차량, 예컨대 자동차, 모터사이클, 및/또는 트럭을 포함한다. 금속 기재는 또한, 예를 들어, 금속 시트 또는 제작된 부품의 형태일 수 있다. 또한, 기재는 인산아연 전처리 용액을 포함하는 전처리 용액, 예컨대 미국 특허 제 4,793,867호 및 제5,588,989호에 기재된 것들, 또는 지르코늄 함유 전처리 용액, 예컨대 미국 특허 제7,749,368호 및 제8,673,091호에 기재된 것들로 전처리될 수 있는 것으로 이해될 것이다. 기재는 복합 재료, 예컨대 플라스틱 또는 유리섬유 복합재를 포함할 수 있다. 기재는 유리섬유 및/또는 탄소 섬유 복합재일 수 있다. 본 발명의 조성물은 자동차, 경차 및 대형 상용 차량, 해양, 또는 항공우주를 포함한 다양한 산업 또는 운송 적용분야에 사용하기에 특히 적합하다.
본원에 개시된 2K 조성물은 놀랍게도 임의의 적합한 첨가제 제조 기술, 예컨대, 압출, 분사(jetting) 및 결합제 분사에 사용될 수 있다.
본 개시는 3차원 인쇄를 사용하여, 구조적 물품, 예컨대, 비제한적인 예로서, 소음 감쇠 패드의 제조에 관한 것이다. 3차원 물품은 본 발명의 조성물을 기재 상에 증착시키고, 이후 하부의 증착된 부분 또는 층 위에 및/또는 미리 증착된 부분 또는 층에 인접하게 조성물의 추가의 부분 또는 층을 증착시킴에 의해 물품의 연속적인 부분 또는 층을 형성함으로써 생성될 수 있다. 층은 인쇄된 물품을 제작하기 위하여 미리 증착된 층에 인접하게 연속적으로 증착될 수 있다. 조성물의 제1 성분 및 제2 성분은 혼합된 다음 증착될 수 있거나, 조성물의 제1 성분 및 제2 성분은 별도로 증착될 수 있다. 제1 성분 및 제2 성분은 개별적으로 증착되는 경우, 동시에, 순차적으로, 또는 동시에 및 순차적으로 증착될 수 있다.
"물품의 부분"은 물품의 서브유닛, 예컨대, 물품의 층을 의미한다. 층은 연속적인 수평의 평행한 평면 상에 있을 수 있다. 부분은 증착된 물질의 평행 평면 또는 물질의 이산적인 점적으로서 또는 연속적인 스트림으로서 생성된 증착된 물질의 비드일 수 있다. 제1 성분 및 제2 성분은 각각 순수할 수 있거나, 또한 용매 (유기 및/또는 물) 및/또는 하기 기재된 바와 같은 기타 첨가제를 포함할 수 있다. 본 개시에 의해 제공된 제1 성분 및 제2 성분은 용매가 실질적으로 없을 수 있다. 실질적으로 없다는 것은 제1 성분 및 제2 성분이, 경우에 따라서, 5 wt% 미만, 4 wt% 미만, 2 wt% 미만, 또는 1 wt% 미만의 용매를 포함하는 것을 의미하며, 상기 wt%는 제1 성분 또는 제2 성분의 총 중량을 기준으로 한다. 유사하게, 본 개시에 의해 제공된 조성물은 용매가 실질적으로 없을 수 있고, 예컨대, 5 wt% 미만, 4 wt% 미만, 2 wt% 미만, 또는 1 wt% 미만의 용매를 가질 수 있으며, 상기 wt%는 조성물의 총 중량을 기준으로 한다.
제1 성분 및 제2 성분은 함께 혼합될 수 있고, 후속적으로 물품의 일부를 형성하도록 반응하는 성분의 혼합물로서 증착될 수 있다. 예를 들어, 두 성분이 함께 혼합되어 성분의 혼합물로서 증착될 수 있는데, 이는 혼합기, 예컨대 정적 혼합기 및/또는 동적 혼합기로 성분의 적어도 2종의 개별 스트림의 전달에 의해 반응하여 열경화성 수지를 형성하여 단일 스트림을 생성한 다음 증착된다. 성분은 반응 혼합물을 포함하는 조성물이 증착될 때까지 적어도 부분적으로 반응할 수 있다. 증착된 반응 혼합물은 증착 후 적어도 부분적으로 반응할 수 있고, 또한 물품의 사전 증착된 부분 및/또는 후속적으로 증착된 부분, 예컨대, 물품의 하부층 또는 상부층과 반응할 수 있다.
2종 이상의 성분은 임의의 적합한 장비를 사용하여 증착될 수 있다. 적합한 증착 장비의 선택은 증착 용적, 조성물의 점도 및 제작 중인 부품의 복잡성을 비롯한 많은 인자에 따라 달라진다. 2종 이상의 성분 각각은 독립적인 펌프에 도입되고, 혼합기에 주입되어 2종의 성분을 배합하고 혼합할 수 있다. 노즐은 혼합기에 결합될 수 있고, 혼합된 조성물은 압력 하에서 밀려나갈 수 있거나 노즐을 통해 압출될 수 있다.
펌프는 예를 들어, 양변위 펌프(positive displacement pump), 시린지 펌프, 피스톤 펌프 또는 프로그레시브 캐비티 펌프(progressive cavity pump)일 수 있다. 2종의 성분을 전달하는 2개의 펌프가 병렬로 배치될 수 있거나 직렬로 배치될 수 있다. 적합한 펌프는 노즐 오리피스를 통해 액체 또는 점성 액체를 밀어낼 수 있다. 이 과정은 압출이라고 지칭될 수도 있다. 성분은 직렬의 2개의 펌프를 사용하여 혼합기에 도입될 수 있다.
예를 들어, 제1 성분 및 제2 성분은 제1 성분 및 제2 성분이 인라인 혼합되는, 프로그레시브 캐비티 2-성분 도징 시스템(progressive cavity two-component dosing system), 예컨대, ViscoTec eco-DUO 450 정밀 도징 시스템에 부착된 일회용 노즐을 통해서 물질을 분배함으로써 증착될 수 있다. 2-성분 도징 시스템은 예를 들어, 일회용 정적 혼합기 분배기에 또는 동적 혼합기에 별도로 반응물을 주입하는 2개의 프로그레시브 캐비티 펌프를 포함할 수 있다. 기타 적합한 펌프는 양변위 펌프, 시린지 펌프, 피스톤 펌프 및 프로그레시브 캐비티 펌프를 포함한다. 분배 시, 제1 성분 및 제2 성분의 물질은 압출물을 형성하며, 이는 표면 상에 증착되어 베이스 상에 물질의 초기 층과 연속적인 층들을 제공할 수 있다. 증착 시스템은 베이스에 직교하여 위치될 수 있을 뿐만 아니라, 압출물 및 증착 시스템이 베이스에 평행한 압출물과 둔각을 형성하도록 압출물을 형성하기 위해 임의의 적합한 각도로 설정될 수 있다. 압출물은 예를 들어, 정적 혼합기에서 또는 동적 혼합기에서 혼합된, 배합된 성분, 즉, 조성물을 지칭한다. 압출물은 노즐을 통해 통과 시 성형될 수 있다.
베이스, 증착 시스템, 또는 베이스와 증착 시스템 둘 다는 3차원 물품을 제작하도록 이동될 수 있다. 모션은 미리 결정된 방식으로 이루어질 수 있으며, 이는 임의의 적합한 CAD/CAM 방법 및 장치, 예컨대, 로봇 공학 및/또는 컴퓨터화 머신 툴 인터페이스를 사용하여 달성될 수 있다.
압출물은 연속적으로 또는 간헐적으로 분배되어 초기 층 및 연속적인 층들을 형성할 수 있다. 간헐적 증착의 경우, 도징 시스템은 펌프, 예컨대, 프로그레시브 캐비티 펌프를 차단하고, 반응성 물질의 유동을 정지시키는 릴레이 스위치로 인터페이스될 수 있다. 임의의 적합한 스위치, 예컨대, 임의의 적합한 CAD/CAM 방법에 의해 편리하게 제어될 수 있는 전기기계식 스위치가 사용될 수 있다.
증착 시스템은 인라인 정적 및/또는 동적 혼합기뿐만 아니라 적어도 2종의 성분을 유지하고, 물질을 정적 및/또는 동적 혼합기에 공급하기 위한 별도의 가압화된 펌핑 구획을 포함할 수 있다. 혼합기, 예컨대, 능동 혼합기는 원추형 노즐 내에 고전단 블레이드를 갖는 가변 속도 중앙 임펠러를 포함할 수 있다. 예를 들어, 0.2 ㎜ 내지 50 ㎜, 0.5 ㎜ 내지 40 ㎜, 1 ㎜ 내지 30 ㎜, 또는 5 ㎜ 내지 20 ㎜의 출구 오리피스 치수를 갖는 원추형 노즐의 범위가 사용될 수 있다.
예를 들어, 출구 오리피스 치수가 0.6 mm 내지 2.5 mm이고, 길이가 30 mm 내지 150 mm인 정적 및/또는 동적 혼합 노즐의 범위가 사용될 수 있다. 예를 들어, 출구 오리피스 직경은 0.2 ㎜ 내지 4.0 ㎜, 0.4 ㎜ 내지 3.0 ㎜, 0.6 ㎜ 내지 2.5 ㎜, 0.8 ㎜ 내지 2 ㎜, 또는 1.0 ㎜ 내지 1.6 ㎜일 수 있다. 정적 혼합기 및/또는 동적 혼합기는, 예를 들어, 10 ㎜ 내지 200 ㎜, 20 ㎜ 내지 175 ㎜, 30 ㎜ 내지 150 ㎜, 또는 50 ㎜ 내지 100 ㎜의 길이를 가질 수 있다. 혼합 노즐은 정적 및/또는 동적 혼합 구역 및 정적 및/또는 동적 혼합 구역에 결합된 분배 구역을 포함할 수 있다. 정적 및/또는 동적 혼합 구역은 제1 성분 및 제2 성분을 배합하고 혼합하도록 구성될 수 있다. 분배 구역은 예를 들어, 상기 오리피스 직경 중 임의의 것을 갖는 직선 튜브일 수 있다. 분배 구역의 길이는 성분이 물품 상에 증착되기 전에 반응하기 시작하여 점도를 증가시키는 영역을 제공하도록 구성될 수 있다. 분배 구역의 길이는 예를 들어, 증착 속도, 제1 성분 및 제2 성분의 반응 속도, 및 소정의 점도를 기준으로 선택될 수 있다.
제1 성분 및 제2 성분은 정적 및/또는 동적 혼합 노즐에서 체류 시간, 예를 들어, 0.25초 내지 5초, 0.3초 내지 4초, 0.5초 내지 3초, 또는 1초 내지 3초를 가질 수 있다. 경화 화학적 성질 및 경화 속도를 기준으로 다른 체류 시간을 적절하게 사용할 수 있다.
일반적으로, 적절한 체류 시간은 조성물의 겔화 시간보다 짧다. 적합한 겔화 시간은 10분 미만, 8분 미만, 6분 미만, 5분 미만, 4분 미만, 3분 미만, 2분 미만 또는 1분 미만일 수 있다. 조성물의 겔화 시간은 예를 들어, 0.5분 내지 10분, 1분 내지 7분, 2분 내지 6분, 또는 3분 내지 5분일 수 있다.
본 개시에 의해 제공되는 조성물은 예를 들어, 0.1 mL/분 내지 20,000 mL/분, 예컨대 1 mL/분 내지 12,000 mL/분, 5 mL/분 내지 8,000 mL/분, 또는 10 mL/분 내지 6,000 mL/분의 체적 유량을 가질 수 있다. 상기 체적 유량은 예를 들어, 조성물의 점도, 압출 압력, 노즐 직경, 및 제1 성분 및 제2 성분의 반응 속도에 따라 달라질 수 있다.
조성물은 예를 들어, 1 mm/초 내지 400 mm/초, 예컨대 5 mm/초 내지 300 mm/초, 10 mm/초 내지 200 mm/초, 또는 15 mm/초 내지 150 mm/초의 인쇄 속도로 사용될 수 있다. 인쇄 속도는 예를 들어, 조성물의 점도, 압출 압력, 노즐 직경, 및 성분의 반응 속도에 따라 달라질 수 있다. 인쇄 속도는 조성물을 압출하도록 사용되는 노즐이 조성물이 증착되고 있는 표면에 대하여 이동되는 속도를 지칭한다.
조성물은 예를 들어 5분 미만, 4분 미만, 3분 미만, 2분 미만, 1분 미만, 45초 미만, 30초 미만, 15초 미만 또는 5초 미만의 겔화 시간을 가질 수 있다. 조성물은 예를 들어 0.1초 내지 5분, 0.2초 내지 3분, 0.5초 내지 2분, 1초 내지 1분, 또는 2초 내지 40초의 겔화 시간을 가질 수 있다. 겔화 시간은 조성물이 더 이상 수동으로 교반할 수 없을 때 혼합 후의 시간으로서 간주된다.
정적 및/또는 동적 혼합 노즐은 예를 들어, 제1 성분과 제2 성분 사이의 반응 속도 및/또는 제1 성분과 제2 성분의 점도를 제어하기 위해 가열되거나 냉각될 수 있다. 증착 노즐의 오리피스는 임의의 적합한 형상 및 치수를 가질 수 있다. 시스템은 다중 증착 노즐을 포함할 수 있다. 노즐은 고정된 오리피스 치수 및 형상을 갖거나, 노즐 오리피스를 제어가능하게 조정할 수 있다. 혼합기 및/또는 노즐은 제1 성분 및 제2 성분의 반응에 의해 생성된 발열을 제어하기 위해 냉각될 수 있다.
본 개시에 의해 제공되는 방법은 제작된 부품 상에 조성물을 인쇄하는 단계를 포함한다. 본 개시에 의해 제공되는 방법은 부품을 직접 인쇄하는 단계를 포함한다.
본 개시에 의해 제공된 방법을 사용하여 부품이 제작될 수 있다. 전체 부품은 본원에 개시된 조성물의 하나로부터 형성될 수 있고, 부품 중 하나 이상의 부분은 본원에 개시된 조성물 중 하나로부터 형성될 수 있고, 부품 중 하나 이상의 상이한 부분은 본원에 개시된 조성물을 사용하여 형성될 수 있고/있거나, 부품 중 하나 또는 표면은 본 개시에 의해 제공되는 조성물로부터 형성될 수 있다. 또한, 부품의 내부 영역은 본 개시에 의해 제공되는 조성물로부터 형성될 수 있다.
본 발명의 특정 양상이 상세히 기재되었지만, 이들 상세에 대한 다양한 변형 및 대안이 본 개시의 전체적인 교시를 감안하여 개발될 수 있음이 당업자에 의해 인식될 것이다. 따라서, 개시된 특정 배열은 단지 예시적일 뿐 첨부된 청구범위 및 양상의 전체 범위 및 이의 모든 등가물이 부여되는 본 발명의 범위에 관하여 제한되지 않는 것을 의미한다.
양상
하기에서, 본 발명의 일부 비제한적인 양상이 요약된다:
양상 1. (a) 에폭시-함유 화합물 (E1) 및 (b) 사이클릭 고리를 포함하는 디아민 및/또는 사이클릭 고리를 포함하는 폴리아민 (A1)을 포함하는 반응 혼합물의 제1 반응 생성물을 포함하는 에폭사이드-작용성 부가물 (E2).
양상 2. 양상 1에 있어서, 상기 디아민 및/또는 폴리아민 (A1)은 사이클릭 고리와 적어도 하나의 아미노 작용기 사이에 위치하는 적어도 하나의 탄소를 갖는, 에폭사이드-작용성 부가물.
양상 3. 양상 1 또는 양상 2에 있어서, 상기 에폭시-함유 화합물 (E1)은 비스페놀 A, 비스페놀 F, 노볼락 수지, 또는 이들의 조합을 포함하는, 에폭사이드-작용성 부가물.
양상 4. 양상 1 내지 3 중 어느 한 양상에 있어서, 상기 디아민 및/또는 폴리아민 (A1)은 자일릴렌 디아민, 페닐렌 디아민, 디아미노톨루엔, 디아미노페놀, 디아미노디페닐 메탄, 비스(아미노메틸)사이클로헥산, 또는 이들의 조합을 포함하는, 에폭사이드-작용성 부가물.
양상 5. 양상 1 내지 4 중 어느 한 양상에 있어서, 상기 사이클릭 고리를 포함하는 디아민 및/또는 사이클릭 고리를 포함하는 폴리아민 (A1)으로부터의 아민 수소에 대한 에폭시-함유 화합물 (E1)로부터의 에폭사이드 작용기의 몰비는 2:1 내지 12:1인, 에폭사이드-작용성 부가물.
양상 6. 양상 1 내지 5 중 어느 한 양상에 있어서, 상기 제1 반응 생성물은 사이클릭 고리를 포함하는 에폭시-캡핑된 폴리아민을 포함하는, 에폭사이드-작용성 부가물.
양상 7. 양상 1 내지 6 중 어느 한 양상에 있어서, 상기 에폭시-함유 화합물 (E1)을 포함하는 조성물에 분산된 엘라스토머성 입자를 더 포함하는, 에폭사이드-작용성 부가물.
양상 8. 양상 7에 있어서, 상기 엘라스토머성 입자는 코어-쉘 구조를 포함하는, 에폭사이드-작용성 부가물.
양상 9. 양상 1 내지 8 중 어느 한 양상의 에폭시-작용성 부가물 (E2) 및 모노아민, 디아민, 및/또는 폴리아민 (A2)을 포함하는 반응 혼합물의 제2 반응 생성물을 포함하는 아민-작용성 부가물 (A3)로서, 상기 모노아민, 디아민, 및/또는 폴리아민 (A2)은 사이클릭 고리를 포함하는 디아민 및/또는 사이클릭 고리를 포함하는 폴리아민 (A1)과 상이한 것인, 아민-작용성 부가물 (A3).
양상 10. 양상 9에 있어서, 상기 모노아민, 디아민, 및/또는 폴리아민 (A2)은 지방족 아민, 폴리에테르 아민, 방향지방족 아민, 및/또는 지환족 아민을 포함하는, 아민-작용성 부가물.
양상 11. 양상 9 또는 양상 10에 있어서, 상기 부가물은 에틸렌디아민, 비스(3-아미노프로필)디에틸렌 글리콜 에테르, 비스(아미노에틸)에틸렌 글리콜, 또는 이들의 조합을 포함하는 폴리아민 (A2)을 포함하는, 아민-작용성 부가물.
양상 12. 양상 9 내지 11 중 어느 한 양상에 있어서, 상기 모노아민, 디아민, 또는 폴리아민 (A2)은 적어도 1:2의 모노아민, 디아민, 또는 폴리아민 (A2)으로부터의 아민-수소에 대한 에폭사이드-작용성 부가물 (E2)로부터의 에폭사이드 작용기의 몰비를 제공하기에 충분한 양으로 존재하는, 아민-작용성 부가물.
양상 13. 양상 9 내지 12 중 어느 한 양상에 있어서, 상기 에폭시-작용성 부가물 (E2)을 포함하는 조성물에 분산된 엘라스토머성 입자를 더 포함하는, 아민-작용성 부가물.
양상 14. 양상 13에 있어서, 상기 엘라스토머성 입자는 코어-쉘 구조를 포함하는, 아민-작용성 부가물.
양상 15. 코팅 조성물로서,
에폭시-함유 화합물 (E1)을 포함하는 제1 성분; 및
상기 에폭시-함유 화합물 (E1)과 화학적으로 반응하는 제2 성분으로서, 상기 제2 성분은 양상 9 내지 14 중 어느 한 양상의 아민-작용성 부가물 (A3)을 포함하는 제2 성분;
을 포함하는 코팅 조성물.
양상 16. 코팅 조성물로서,
양상 1 내지 8 중 어느 한 양상의 에폭사이드-작용성 부가물 (E2)을 포함하는 제1 성분; 및
상기 에폭사이드-작용성 부가물 (E2)과 화학적으로 반응하는 제2 성분으로서, 상기 제2 성분은 모노아민, 디아민, 및/또는 폴리아민 (A2) 및/또는 양상 9 내지 14 중 어느 한 양상의 아민-작용성 부가물 (A3)을 포함하며, 상기 디아민 및/또는 폴리아민 (A2)은 사이클릭 고리를 포함하는 디아민 및/또는 사이클릭 고리를 포함하는 폴리아민 (A1)과 상이한 것인 제2 성분;
을 포함하는 코팅 조성물.
양상 17. 양상 15에 있어서, 상기 에폭시-함유 화합물 (E1)은 비스페놀 A, 비스페놀 F, 노볼락 수지, 또는 이들의 조합을 포함하는, 코팅 조성물.
양상 18. 양상 15 또는 양상 16에 있어서, 상기 아민-작용성 부가물 (A3)은 0.5:1.0 내지 1.5:1.0의 에폭사이드-함유 화합물 (E1)로부터의 에폭사이드 작용기에 대한 아민-작용성 부가물로부터의 아민-수소의 비를 제공하기에 충분한 양으로 코팅 조성물에 존재하는, 코팅 조성물.
양상 19. 양상 16에 있어서, 상기 모노아민, 디아민, 및/또는 폴리아민 (A2)은 0.5:1.0 내지 1.5:1.0의 에폭사이드-작용성 부가물 (E2)로부터의 에폭사이드 작용기에 대한 모노아민, 디아민, 및/또는 폴리아민 (A2)으로부터의 아민-수소의 비를 제공하기에 충분한 양으로 조성물에 존재하는, 코팅 조성물.
양상 20. 양상 15 내지 19 중 어느 한 양상에 있어서, 엘라스토머성 입자를 더 포함하는, 코팅 조성물.
양상 21. 양상 20에 있어서, 상기 엘라스토머성 입자는 코어-쉘 구조를 포함하는, 코팅 조성물.
양상 22. 양상 20 또는 양상 21에 있어서, 상기 엘라스토머성 입자는 제1 성분에 존재하고, 에폭시-함유 화합물 (E1) 또는 에폭시-작용성 부가물 (E2)로부터 상-분리되는, 코팅 조성물.
양상 23. 양상 20 내지 22 중 어느 한 양상에 있어서, 상기 엘라스토머성 입자는 코팅 조성물의 총 중량을 기준으로 5 중량% 내지 45 중량%의 양으로 코팅 조성물에 존재하는, 코팅 조성물.
양상 24. 양상 15 내지 23 중 어느 한 양상에 있어서, 촉진제를 더 포함하는, 코팅 조성물.
양상 25. 양상 24에 있어서, 상기 촉진제는 구아니딘 및/또는 트리스(아미노메틸)페놀을 포함하는, 코팅 조성물.
양상 26. 양상 24 또는 양상 25에 있어서, 상기 촉진제는 코팅 조성물의 총 중량을 기준으로 12 중량% 이하의 양으로 코팅 조성물에 존재하는, 코팅 조성물.
양상 27. 양상 15 내지 26 중 어느 한 양상에 있어서, 조성물의 총 중량을 기준으로 25 중량% 이하의 양으로 충전제를 더 포함하는, 코팅 조성물.
양상 28. 양상 15 내지 27 중 어느 한 양상에 있어서, 조성물의 총 중량을 기준으로 10 중량% 이하의 양으로 충전제를 더 포함하는, 코팅 조성물.
양상 29. 양상 15 내지 28 중 어느 한 양상에 있어서, 코팅 조성물의 총 중량을 기준으로 25 중량% 이하의 양으로 첨가제를 더 포함하는, 코팅 조성물.
양상 30. 양상 15 내지 29 중 어느 한 양상에 있어서, 상기 코팅 조성물은 판상 충전제가 실질적으로 없는, 코팅 조성물.
양상 31. 양상 15 내지 30 중 어느 한 양상에 있어서, 상기 코팅 조성물은 접착제 조성물 또는 밀봉제 조성물을 포함하는, 코팅 조성물.
양상 32. 양상 15 내지 31 중 어느 한 양상의 조성물로 적어도 일부분이 코팅되거나 매립된 표면을 포함하는 기재.
양상 33. 양상 32에 있어서, 상기 기재는 섬유 재료, 시트, 또는 메쉬를 포함하는, 기재.
양상 34. 양상 33에 있어서, 상기 섬유 재료, 시트, 또는 메쉬는 직조 섬유 재료, 시트, 또는 메쉬를 포함하는, 기재.
양상 35. 양상 33에 있어서, 상기 섬유 재료, 시트, 또는 메쉬는 부직 섬유 재료, 시트, 또는 메쉬를 포함하는, 기재.
양상 36. 양상 32 내지 35 중 어느 한 양상에 있어서, 상기 섬유 재료, 시트, 또는 메쉬는 탄소 섬유, 유리 섬유, 및/또는 나일론을 포함하는, 기재.
양상 37. 양상 32 내지 36 중 어느 한 양상에 있어서, 제2 기재와 제3 기재 사이에 위치하는, 기재.
양상 38. 양상 32 내지 37 중 어느 한 양상의 기재를 포함하는 보호복.
양상 39. 양상 15 내지 31 중 어느 한 양상의 조성물로 적어도 부분적으로 코팅된 부품.
양상 40. 물품으로서,
제1 기재;
제2 기재; 및
상기 제1 기재와 상기 제2 기재 사이에 위치하는 양상 15 내지 31 중 어느 한 양상의 조성물;
을 포함하는 물품.
양상 41. 양상 40에 있어서, 상기 기재 중 하나는 세라믹을 포함하고, 다른 기재는 알루미늄 또는 복합재를 포함하는, 물품.
양상 42. 양상 40 또는 양상 41에 있어서, 상기 조성물은, 적어도 부분적으로 경화된 상태에서, 파단 시 적어도 2.5 mm의 중첩 전단 변위 및 적어도 30.0 MPa의 중첩 전단 강도를 갖는 물품으로서, 상기 중첩 전단 변위 및 중첩 전단 강도는분당 1.3 mm의 견인 속도를 갖는 인장 모드에서 INSTRON 5567 기계에 의해 측정한 경우, 1.6 mm 두께의 2024-T3 알루미늄 기재를 사용한 ASTM D1002-10에 따라 측정된 것인, 물품.
양상 43. 기재의 표면 상에 코팅을 형성하는 방법으로서, 양상 15 내지 31 중 어느 한 양상의 제1 성분 및 제2 성분을 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계; 및 기재 표면의 적어도 일부분에 혼합물을 적용하는 단계를 포함하는, 방법.
양상 44. 양상 43에 있어서, 혼합물이 기재와 제2 기재 사이에 위치하도록 제2 기재의 표면을 혼합물에 접촉시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
양상 45. 양상 43 또는 44에 있어서, 조성물을 적어도 50℃의 온도에 노출시켜 조성물을 적어도 부분적으로 경화시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
양상 46. 양상 45에 있어서, 조성물을 적어도 120℃의 온도에 노출시키는 것을 포함하는 제2 경화 단계를 더 포함하는, 방법.
양상 47. 양상 15 내지 31 중 어느 한 양상의 조성물을 압출하는 단계를 포함하는 물품 형성 방법.
양상 48. 양상 47에 있어서, 상기 압출은 3차원 인쇄를 포함하는 것인, 방법.
양상 49. 양상 47 또는 양상 48에 있어서, 압출 전에, 제1 성분 및 제2 성분을 혼합하는 단계를 더 포함하는, 방법.
양상 50. 양상 47 내지 49 중 어느 한 양상에 있어서, 상기 압출은 연속적인 층을 적용하여 물품을 제작하는 단계를 포함하는, 방법.
양상 51. 양상 47 내지 50 중 어느 한 양상의 방법에 의해 형성된 물품.
양상 52. 기재 및/또는 양상 43 내지 46 중 어느 한 양상에 기재된 바와 같은 기재를 처리하기 위한 방법에 의해 코팅된 것인 기재의 표면을 코팅하기 위한 양상 15 내지 30 중 어느 한 양상에 따른 코팅 조성물의 용도.
양상 53. 물품 및/또는 양상 47 내지 50 중 어느 한 양상에 기재된 바와 같은 방법에 의해 형성된 것인 물품을 형성하기 위한 양상 15 내지 30 중 어느 한 양상에 따른 코팅 조성물의 용도.
본 발명은 하기 실시예로 예시되며, 그러나 이는 본 발명을 이의 세부사항으로 제한하는 것으로서 간주되지 않는다. 달리 명시되지 않는 한, 하기 실시예 및 명세서 전반에 걸쳐 모든 부(parts) 및 백분율은 중량 기준이다.
실시예
실시예 1
탈이온수 18.2 L, 플루오로규산 180.5 g (23% 용액), 플루오로지르콘산 80 g (45% 용액), 중플루오르화칼륨 11.61 g, 및 켐필(Chemfil) 완충액 31.6 g (PPG Industries, Inc.로부터 상업적으로 입수가능함)이 첨가된 깨끗한 5-갤런 플라스틱 버킷에서 탈산 조성물 (DEOX-1)을 제조하였다.
중첩 전단 시험편은 ASTM D1002-10에 따라 하기 조성물 I 내지 XXI를 사용하여 제조하였다. 사용된 기재는 25.4 mm×101.6 mm×1.6 mm 크기로 측정된 2024-T3 알루미늄 합금 패널이었다. 패널을 아세톤으로 세척하고 DEOX-1로 처리하였다. 전체 25.4 mm 너비 및 한쪽 단부로부터 ≥12.7 mm를 포함하여 패널의 한쪽 단부에 조성물을 적용하였다. 이후, 제2 전처리된 알루미늄 패널을 단부-대-단부 방식(end-to-end fashion)으로 조성물 층 위에 배치하여 25.4 mm×12.7 mm의 접합 면적을 생성하였다. 랩 조인트는 금속 클립으로 고정하고, 과량 조성물을 세정하여 45° 필릿(fillet)을 남겼다. 베이킹된 랩 조인트 시험편은 (ASTM D1002-10에 따라) 각 그립에서 25.4 mm의 알루미늄 기재를 사용하고, 분당 1.3 mm의 견인 속도로 인장 모드에서 INSTRON 5567 기계를 사용하여 시험하였다. 경화된 랩 조인트 시험편은 (ASTM D1002-10에 따라) 각 그립에서 25.4 mm의 알루미늄 기재를 사용하고, 분당 1.3 mm의 견인 속도로 인장 모드에서 INSTRON 모델 5567을 사용하여 시험하였다.
표 1의 조성물 I은 m-자일릴렌디아민을 비스페놀 F 에폭시에 6:1의 사이클릭 고리를 함유하는 디아민 또는 폴리아민으로부터의 아민-수소에 대한 에폭시-함유 화합물로부터의 에폭사이드 작용기의 몰비 (E:AH)로 첨가함으로써 제조하였다. 상기 m-자일릴렌디아민을 70℃에서 에폭시 수지에 적가하여, 에폭사이드 당 209.6 g의 이론상 에폭시 등가 중량을 갖는 반응 생성물을 생성하였다.
이후, 표 1에 형성된 에폭시-작용성 반응 생성물 (조성물 I, E2)을 70℃에서 상기 표 2에 열거된 성분 (A2)에 다양한 아민-수소에 대한 에폭사이드 비율로 적가하여, 상기 표 2에 열거된 이론상 아민-수소 등가 중량을 갖는 아민 작용성 부가물 (A3)을 생성하였다.
이후, 조성물 II-X (A3)를 표 3의 2-성분 접착제 제형에 사용하였다. DAC SpeedMixer®를 사용하여 에폭시-작용성 수지를 사전 혼합한 다음, 2 중량%의 아민-작용성 성분, 촉진제, 및 10 mil 스페이서 비드를 첨가하고, DAC SpeedMixer®를 사용하여 2350 RPM에서 2분 동안 혼합하였다. 중첩 전단 시험편은 상기 조성물 XI 내지 XXI를 사용하여 즉시 제조하였다. 70℃에서 1시간 경화 또는 주변 조건 하에서 7일 경화 후의 중첩 전단 강도 및 변위는 표 3에 제시되어 있다. 중첩 전단 결과는 에폭시-함유 성분 (E1) 및 아민 작용성 부가물 (A3)을 포함하는 조성물에서 개선된 강도 및 변위를 나타낸다.
실시예 2
조성물 XXII 및 XXIII는 표 4에 나타낸 성분들의 혼합물로부터 제조하였다. 조성물은 70℃에서 에폭시에 아민 측을 적가하면서 6:1 및 8:1의 E:AH 몰비로 제조하였다.
이후, 조성물 XXII 및 XXIII를 표 5의 2-성분 접착제 제형에 사용하였다. 조성물 XXIV 내지 XXV의 경우, 에폭시-작용성 수지를 SpeedMixer®를 사용하여 사전 혼합한 다음, 아민-작용성 성분, 촉진제 및 2 중량%의 4.1 mil 스페이서 비드를 첨가하고 SpeedMixer®를 사용하여 2350 RPM에서 2분 동안 혼합하였다. 조성물 XXIV 및 XXV에서 Dyhard 100SF를 에폭시 성분과 블렌딩하기 전에 먼저 액체 디아민에 용해하였다. 중첩 전단 시험편은 실시예 1에 기재된 바와 같이 조성물 XXIV 내지 XXV를 사용하여 즉시 제조하였다. 랩 조인트는 실시예 1에 기재된 바와 같이 중첩 전단 강도 및 변위에 대해 시험하였다. 70℃에서 1시간 경화 또는 주변 조건 하에서 7일 경화 후의 중첩 전단 강도 및 변위는 표 5에 제시되어 있다.
결과는 에폭시 성분 (E1)을 m-자일릴렌디아민 (A1)과 반응시켜 E2를 생성하고, 지방족 Ancamine 1922A (A2)로 경화를 완료함으로써 탁월한 중첩 전단 강도 및 변위를 제공함을 나타낸다.
실시예 3
조성물 XXVI의 합성: 질소 주입구 및 첨가 깔때기가 장착된 둥근 바닥 플라스크에 Epon 863 (120.9 g, 2.86 당량)을 첨가하고 질소로 블랭킷화(blanket)하였다. 첨가 깔때기를 통해, m-자일릴렌디아민 (MXDA, 4.1 g, 0.48 당량)을 30분에 걸쳐 적가하여 반응 혼합물을 대략 80℃로 발열시켰다. 생성된 혼합물을 70℃에서 대략 8시간 동안 유지하였으며, 이때 TLC는 MXDA의 완전한 소모를 나타내었다. 별도의 플라스크에서, Jeffamine EDR-148 (133.0 g, 14.4 당량)을 질소로 블랭킷화하고, MXDA-Epon 863 반응 생성물을 Jeffamine EDR-148에 천천히 분산시켜 반응 혼합물을 대략 125℃로 발열시켰다. 생성된 혼합물을 72시간 동안 냉각시킨 다음, 대략 8시간 동안 70℃로 가열하였고, 이때 TLC는 MXDA-Epon 863 반응 생성물의 완전한 소모를 나타내었다. 반응 생성물을 적절한 저장 용기에 부었다.
조성물 XXVII의 합성: 질소 주입구 및 첨가 깔때기가 장착된 둥근 바닥 플라스크에 Jeffamine EDR-148 (53.4 g, 1.44 당량)을 첨가하였다. 첨가 깔때기를 통해, Epon 863 (46.8 g, 0.28 당량)을 1시간에 걸쳐 적가하였다. 생성된 혼합물을 대략 총 8시간 동안 70℃에서 유지하였으며, 이때 TLC는 Epon 863의 소모를 나타내었다. 반응 생성물을 적절한 저장 용기에 부었다.
이어서, 조성물 XXVI 및 XXVII를 표 7의 2-성분 접착제 제형에 사용하였다. 조성물 XXVIII 내지 XXIX의 경우, 에폭시-작용성 수지 및 충전제를 SpeedMixer®를 사용하여 사전 혼합한 다음, 아민-작용성 성분, 촉진제 및 2 중량%의 10 mil 스페이서 비드를 첨가하고 SpeedMixer®를 사용하여 2350 RPM에서 2분 동안 혼합하였다. 중첩 전단 시험편은 실시예 1에 기재된 바와 같이 즉시 제조하였다. 랩 조인트는 실시예 1에 기재된 바와 같이 중첩 전단 강도 및 변위에 대해 시험하였다. 70℃에서 1시간 경화 후의 중첩 전단 강도 및 변위는 표 7에 제시되어 있다.
결과는 에폭시 성분 (E1)을 m-자일릴렌디아민 (A1)과 반응시켜 E2를 생성하고, 지방족 Ancamine 1922A (A2)로 경화를 완료함으로써 사이클릭 함유 아민 A1 없이 제조된 샘플에 비해 개선된 중첩 전단 강도 및 변위를 제공함을 나타낸다.
실시예 4
랩 조인트 시험편 (상기 기재된 바와 같이 ASTM D1002-10에 따라 제조됨)은 Loctite EA 9309, Loctite EA 9320, 또는 Loctite EA 9395 (각각 헨켈로부터 상업적으로 입수가능함), DP460NS (3M으로부터 상업적으로 입수가능함)를 사용하고, 동일한 조건 하에서 조성물 II (상기 기재된 바와 같이 제조됨)로 제조하였다. 접착층(bondline) 두께를 유지하기 위해, 4.1 mil 유리 비드를 조성물의 총 중량을 기준으로 2 중량%로 각 조성물에 첨가하였다. 랩 조인트 시험편은 70℃에서 60분 동안 베이킹하였다. 시험은 ASTM D1002-10에 따라 수행되었다.
결과는 상업용 접착제 조성물과 비교하여 에폭시-작용성 부가물 E2 및 아민 경화제 A2를 기준으로 조성물의 중첩 전단 강도 및 변위의 탁월한 조합을 나타낸다.
본원에 기술되고 예시된 광범위한 본 발명의 개념을 벗어나지 않으면서 상기 개시에 비추어 여러 변경 및 변형이 가능하는 것이 당업자에 의해 인식될 것이다. 따라서, 전술한 개시는 단지 본 출원의 다양한 예시적인 측면의 예시일 뿐이며, 본 출원 및 첨부된 청구범위의 사상 및 범위 내에 속하는 여러 변경 및 변형이 당업자에 의해 용이하게 이루어질 수 있음이 이해되어야 한다.

Claims (33)

  1. (a) 에폭시-함유 화합물 (E1) 및 (b) 사이클릭 고리를 포함하는 디아민 및/또는 사이클릭 고리를 포함하는 폴리아민 (A1)
    을 포함하는 반응 혼합물의 제1 반응 생성물을 포함하는 에폭사이드-작용성 부가물 (E2)로서,
    상기 사이클릭 고리를 포함하는 디아민 및/또는 사이클릭 고리를 포함하는 폴리아민 (A1)은 4:1 내지 11:1의 디아민 및/또는 폴리아민으로부터의 아민-수소에 대한 에폭시-함유 화합물로부터의 에폭사이드기의 몰비를 제공하기에 충분한 양으로 존재하는, 에폭사이드-작용성 부가물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 디아민 및/또는 폴리아민 (A1)은 사이클릭 고리와 적어도 하나의 아미노 작용기 사이에 위치하는 적어도 하나의 탄소를 갖는, 에폭사이드-작용성 부가물.
  3. 삭제
  4. 제1항의 에폭시-작용성 부가물 (E2) 및 모노아민, 디아민, 및/또는 폴리아민 (A2)을 포함하는 반응 혼합물의 제2 반응 생성물을 포함하는 아민-작용성 부가물 (A3)로서, 상기 모노아민, 디아민, 및/또는 폴리아민 (A2)은 상기 사이클릭 고리를 포함하는 디아민 및/또는 사이클릭 고리를 포함하는 폴리아민 (A1)과 상이한, 아민-작용성 부가물 (A3).
  5. 제4항에 있어서, 모노아민, 디아민, 또는 폴리아민 (A2)으로부터의 아민-수소에 대한 상기 에폭사이드-작용성 부가물 (E2)로부터의 에폭사이드 작용기의 비가 적어도 1:2인, 아민-작용성 부가물.
  6. 에폭시-함유 화합물 (E1)을 포함하는 제1 성분; 및
    상기 에폭시-함유 화합물 (E1)과 화학적으로 반응하는 제2 성분으로서, 제4항의 아민-작용성 부가물 (A3)을 포함하는, 제2 성분;
    을 포함하는, 코팅 조성물.
  7. 에폭사이드-작용성 부가물 (E2)을 포함하는 제1 성분으로서, 상기 에폭사이드-작용성 부가물은 (a) 에폭시-함유 화합물 (E1) 및 (b) 사이클릭 고리를 포함하는 디아민 및/또는 사이클릭 고리를 포함하는 폴리아민 (A1)을 포함하는 반응 혼합물의 제1 반응 생성물을 포함하고, 상기 사이클릭 고리를 포함하는 디아민 및/또는 사이클릭 고리를 포함하는 폴리아민 (A1)은 4:1 내지 11:1의 디아민 및/또는 폴리아민으로부터의 아민-수소에 대한 에폭시-함유 화합물로부터의 에폭사이드기의 몰비를 제공하기에 충분한 양으로 존재하는, 제1 성분; 및
    상기 에폭사이드-작용성 부가물 (E2)과 화학적으로 반응하는 제2 성분으로서, 상기 제2 성분은 모노아민, 디아민, 및/또는 폴리아민 (A2) 및/또는 제4항의 아민-작용성 부가물 (A3)을 포함하며, 상기 모노아민, 디아민, 및/또는 폴리아민 (A2)은 상기 사이클릭 고리를 포함하는 디아민 및/또는 사이클릭 고리를 포함하는 폴리아민 (A1)과 상이한, 제2 성분;
    을 포함하는, 코팅 조성물.
  8. 제6항에 있어서, 상기 아민-작용성 부가물 (A3)이 0.5:1.0 내지 1.5:1.0의 아민-작용성 부가물 (A3)로부터의 아민-수소에 대한 에폭시-함유 화합물 (E1)로부터의 에폭사이드 작용기의 몰비를 제공하기에 충분한 양으로 조성물에 존재하는, 코팅 조성물.
  9. 제7항에 있어서, 상기 모노아민, 디아민, 및/또는 폴리아민 (A2)이 0.5:1.0 내지 1.5:1.0의 상기 모노아민, 디아민, 및/또는 폴리아민 (A2)으로부터의 아민-수소에 대한 에폭사이드-작용성 부가물 (E2)로부터의 에폭사이드 작용기의 몰비를 제공하기에 충분한 양으로 조성물에 존재하는, 코팅 조성물.
  10. 제1항에 있어서, 엘라스토머성 입자를 더 포함하는, 에폭사이드-작용성 부가물.
  11. 제6항에 있어서, 촉진제, 첨가제, 및/또는 충전제를 더 포함하는, 코팅 조성물.
  12. 제11항에 있어서, 상기 촉진제는 트리스-(디메틸아미노메틸)페놀 및/또는 구아니딘을 포함하는, 코팅 조성물.
  13. 제6항에 있어서, 접착제 조성물 또는 밀봉제 조성물을 포함하는, 코팅 조성물.
  14. 제6항 내지 제13항 중 어느 한 항의 코팅 조성물로 적어도 일부분이 코팅되거나 매립된 표면을 포함하는, 기재.
  15. 제14항에 있어서, 섬유 재료, 시트, 또는 메쉬를 포함하는, 기재.
  16. 제14항에 있어서, 제2 기재와 제3 기재 사이에 위치하는, 기재.
  17. 제14항의 기재를 포함하는, 보호복.
  18. 제6항 내지 제13항 중 어느 한 항의 조성물로 적어도 일부분이 코팅된, 부품.
  19. 제1 기재;
    제2 기재; 및
    상기 제1 기재와 상기 제2 기재 사이에 위치하는 제6항 내지 제13항 중 어느 한 항의 코팅 조성물;
    을 포함하는, 물품.
  20. 제19항에 있어서, 상기 기재 중 하나는 세라믹을 포함하고, 다른 기재는 알루미늄 또는 복합재를 포함하는, 물품.
  21. 제14항에 있어서, 상기 코팅 조성물이 적어도 부분적으로 경화된 상태에서, 파단 시 적어도 2.5 mm의 중첩 전단 변위 및 적어도 30.0 MPa의 중첩 전단 강도를 갖고, 상기 중첩 전단 변위 및 중첩 전단 강도는 분당 1.3 mm의 견인 속도를 갖는 인장 모드에서 INSTRON 5567 기계에 의해 측정한 경우, 1.6 mm 두께의 2024-T3 알루미늄 기재를 사용한 ASTM D1002-10에 따라 측정되는, 기재.
  22. 제6항 내지 제13항 중 어느 한 항의 코팅 조성물을 포함하는 접착제로서, 파단 시 적어도 2.5 mm의 중첩 전단 변위 및 적어도 30.0 MPa의 중첩 전단 강도를 갖고, 상기 중첩 전단 변위 및 중첩 전단 강도는 분당 1.3 mm의 견인 속도를 갖는 인장 모드에서 INSTRON 5567 기계에 의해 측정한 경우, 1.6 mm 두께의 2024-T3 알루미늄 기재를 사용한 ASTM D1002-10에 따라 측정되는, 접착제.
  23. 기재의 표면 상에 코팅을 형성하는 방법으로서, 제6항 내지 제13항 중 어느 한 항의 제1 성분 및 제2 성분을 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계; 및 상기 기재 표면의 적어도 일부분에 혼합물을 적용하는 단계를 포함하는, 방법.
  24. 제23항에 있어서, 상기 조성물을 적어도 50℃의 온도에 노출시켜 조성물을 적어도 부분적으로 경화시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
  25. 제24항에 있어서, 상기 조성물을 적어도 120℃의 온도에 노출시키는 단계를 포함하는 제2 경화 단계를 더 포함하는, 방법.
  26. 제6항 내지 제13항 중 어느 한 항의 코팅 조성물을 압출하는 단계를 포함하는, 물품 형성 방법.
  27. 제26항에 있어서, 상기 압출하는 단계는 3차원 인쇄를 포함하는, 방법.
  28. 제26항의 방법에 의해 형성된 물품.
  29. 제4항에 있어서, 엘라스토머성 입자를 더 포함하는, 아민-작용성 부가물.
  30. 제6항에 있어서, 엘라스토머성 입자를 더 포함하는, 코팅 조성물.
  31. 제17항에 있어서, 상기 코팅 조성물이 적어도 부분적으로 경화된 상태에서, 파단 시 적어도 2.5 mm의 중첩 전단 변위 및 적어도 30.0 MPa의 중첩 전단 강도를 갖고, 상기 중첩 전단 변위 및 중첩 전단 강도는 분당 1.3 mm의 견인 속도를 갖는 인장 모드에서 INSTRON 5567 기계에 의해 측정한 경우, 1.6 mm 두께의 2024-T3 알루미늄 기재를 사용한 ASTM D1002-10에 따라 측정되는, 보호복.
  32. 제18항에 있어서, 상기 코팅 조성물이 적어도 부분적으로 경화된 상태에서, 파단 시 적어도 2.5 mm의 중첩 전단 변위 및 적어도 30.0 MPa의 중첩 전단 강도를 갖고, 상기 중첩 전단 변위 및 중첩 전단 강도는 분당 1.3 mm의 견인 속도를 갖는 인장 모드에서 INSTRON 5567 기계에 의해 측정한 경우, 1.6 mm 두께의 2024-T3 알루미늄 기재를 사용한 ASTM D1002-10에 따라 측정되는, 부품.
  33. 제19항에 있어서, 상기 코팅 조성물이 적어도 부분적으로 경화된 상태에서, 파단 시 적어도 2.5 mm의 중첩 전단 변위 및 적어도 30.0 MPa의 중첩 전단 강도를 갖고, 상기 중첩 전단 변위 및 중첩 전단 강도는 분당 1.3 mm의 견인 속도를 갖는 인장 모드에서 INSTRON 5567 기계에 의해 측정한 경우, 1.6 mm 두께의 2024-T3 알루미늄 기재를 사용한 ASTM D1002-10에 따라 측정되는, 물품.
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