(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0020】
特に、経時的な汚損放出コーティング性能に関して解決すべき課題が残っている。
【0021】
本発明者らは、再生可能な汚損放出コーティング面を有することが有益であろうと認識した。再生可能な表面の使用は、殺生物剤の必要性の有無にかかわらず、粘液/藻類および他の軟らかい汚損を物理的に除去することを意味する。したがって、汚損放出コーティング組成物が防汚コーティング組成物のそれのような再生可能な表面を提供できれば有用であろう。これは、殺生物剤の添加の有無にかかわらず達成することができる。殺生物剤は、例えば船体などの基材が低速または重度の汚損条件にさらされ得る場合に使用され得る。
【課題を解決するための手段】
【0022】
本発明の目的は、海洋生物、フジツボおよび藻類/粘液などの両動物が船体などの水中構造物の表面に付着するのを防ぐことができるコーティング組成物用の新たなバインダーを提供することである。本発明の着想は、特に基材上に再生可能な非付着性表面を提供するために、汚損放出型コーティングと自己研磨防汚コーティングとの利点を組み合わせることである。バインダーは、コーティングの防汚効果を潜在的に延長するための殺生物剤を伴っていても伴っていなくてもよい。
【0023】
したがって、本発明は、2つの技術の利点を組み合わせて、任意に殺生物剤を有する低表面張力の再生可能なコーティングを提供する。
【0024】
本発明は、ポリシロキサン単位をポリシロキサンではないより短いコモノマー分子と重合させることにより製造された共重合体を用いて、この目的を達成し、加水分解性エステル単位をその骨格中に含むポリマーを提供する。バインダーは、チオール基を含むモノマー単位と、そのチオール基が反応できるビニル基またはチオールを含むモノマー単位との共重合によって形成される。あるいは、バインダーは、アミン基を含むモノマー単位と、そのアミン基が反応できるビニル基を含むモノマー単位との共重合によって形成される。
【0025】
本発明者らは、驚くべきことに、本明細書で設計されたポリマーが海水中で加水分解して表面を更新し、必要に応じてコーティング内のすべての殺生物剤の浸出を可能にすることを発見した。また、本発明のバインダーは、低VOC、低表面エネルギーおよび低弾性率を有するコーティング組成物を提供する。
【0026】
したがって、一態様から見ると、本発明は、コーティング組成物、特に海洋コーティング組成物用バインダーであって、前記バインダーがポリシロキサン基、複数のエステル基、および複数のチオ基(例えば、式−(CS−CH
2)、例えば−(CH
2−S−CH
2))、アミノ基またはジスルフィド基S−Sを含むポリマーを含むバインダーを提供する。
【0027】
別の態様から見ると、本発明は、コーティング組成物用バインダーであって、前記バインダーが、その骨格中にポリシロキサン基、複数のエステル基、および複数のチオ基、アミノ基またはジスルフィド基を含むポリマーを含むバインダーを提供する。
特に、本発明は、コーティング組成物用バインダーであって、前記バインダーが、その骨格中に複数のポリジメチルシロキサン基、複数のエステル基、および複数のチオ基(例えば、式−(CS−CH
2)−、例えば−(CH
2−S−CH
2)−で表される) 、アミノ基(例えば、式CH
2−NRa−CH
2−で表される)またはS−S(ここで、Raは、HまたはC
1-6アルキル基である。)を含むポリマーを含むバインダーを提供する。
【0028】
特に、本発明は、コーティング組成物用バインダーであって、前記バインダーが、その骨格中に複数のポリジメチルシロキサン基、複数のエステル基、および複数のチオ基(例えば、式−(CH
2−NR
a−CH
2−)で表されるそれら)、アミノ基またはS−S基を含む反復単位を含むポリマーを含むコーティング組成物用バインダーを提供する。
【0029】
別の態様から見ると、本発明は、ビニル末端ポリシロキサンポリエステルモノマーとビスチオールモノマーまたはビスアミノモノマーとの反応生成物を含むコーティング組成物用バインダーを提供する。
【0030】
別の態様から見ると、本発明は、チオール末端ポリシロキサンモノマーとビニル末端ポリエステルモノマーとの反応生成物を含むコーティング組成物用バインダーを提供する。
【0031】
別の態様から見ると、本発明は、ビニル末端ポリシロキサンモノマーとチオール末端ポリエステルモノマーとの反応生成物を含むコーティング組成物用バインダーを提供する。
【0032】
別の態様から見ると、本発明は、ビニル末端ポリシロキサンポリエステルモノマーとチオール末端ポリエステルモノマーまたはアミノ末端ポリエステルモノマーとの反応生成物を含むコーティング組成物用バインダーを提供する。
【0033】
別の態様から見ると、本発明は、チオール末端ポリシロキサンモノマーとチオール末端ポリエステルモノマーとの反応生成物を含むコーティング組成物用バインダーを提供する。
【0034】
別の態様から見ると、本発明は、チオール末端ポリシロキサンポリエステルモノマーとチオール末端モノマーとの反応生成物を含むコーティング組成物用バインダーを提供する。
【0035】
別の態様から見ると、本発明は、チオール末端ポリシロキサンポリエステルモノマーとチオール末端ポリエステルモノマーとの反応生成物を含むコーティング組成物用バインダーを提供する。
【0036】
別の態様から見ると、本発明は、アミノ末端ポリシロキサンモノマーとビニル末端ポリエステルモノマーとの反応生成物を含むコーティング組成物用バインダーを提供する。
【0037】
上記モノマーのいずれにおいても、前記ポリエステルは、好ましくはジエステルである。
【0038】
特に好ましい実施形態では、ポリマーは、(メタ)アクリロキシアルキル末端ポリシロキサンモノマーと、チオール末端ポリエステルモノマーまたはビスアミノモノマーなどのビスチオールモノマーとの反応生成物である。
【0039】
特に好ましい実施形態では、ポリマーは、チオール官能化ポリシロキサンモノマーとビニル末端ポリエステルモノマーとの反応生成物である。
【0040】
特に好ましい実施形態では、ポリマーは、ビニル末端ポリシロキサンモノマーとチオール末端ポリエステルモノマーとの反応生成物である。
【0041】
特に好ましい実施形態では、ポリマーは、チオール官能化ポリシロキサンモノマーとチオール末端ポリエステルポリオールモノマーとの反応生成物である。
【0042】
別の態様から見ると、本発明は、一般式(A1)または(A2):
【0043】
【化1】
【0044】
【化2】
【0045】
(式中、各R
1は、同一または異なり、非置換または置換C
1-20アルキル基、C
2-20アルケニル基、C
3-20シクロアルキル基、C
6-20アリール基、C
7-20アリールアルキル基、またはポリオキシアルキレン鎖、特にメチル基を表し;
XおよびYは、同じであっても異なっていてもよく、−CR=CH
2−(CR”
2)x’−CR=CH
2、−(CR”
2)
x'−CR”
2−OCO−CR=CH
2、−CR”
2−OCO−CR=CH
2、−(CR”
2)
x'−SH、−(CR”
2)
x'−O−(CR”
2)
x'−SH、−(CR”
2)
x−[O−(CR”
2)
x']
f−OCO−CR=CH
2、−(CR”
2)
x'−(OR
8)
a−(OR
8)
b−OR
7−SH、−(CR”
2)
x'−(OR
8)
a−(OR
8)
b−OR
7−CR=CH
2、−CR”
2−Ar−CR”
2−SH、−(CR”
2)
x'C≡CH、−(CR”
2)
x'−O−(CR”
2)
x'−(CHOH)−(CR”
2)
x−OCO−CR=CH
2、または−(CR”
2)
x'−(OR
8)
a−(OR
8)
b−OR
7C≡CHを表し;
R”は、独立してC
1-6アルキル基またはH、特にHであり;
x’は、1から10、例えば1から5、特に2から5、特に3から5であり;
各Rは、独立してHまたはMeであり;
ここで、R
7およびR
8は、各々独立してC
2-6アルキレン基であり、a=0から50、b=0から50およびa+b=1から50であり;
fは、1から50であり;
Arは、C
6-12アリール基であり;そして
nは、1から500、より好ましくは10から300、特に15から100であり;
または、n’+mは、足して1から500、より好ましくは10から300、特に15から100である。)の少なくとも1つのポリシロキサンモノマーA’と;
式BI
HS−Q3−SH(BI)
(式中、Q3は、C2−20アルキル基、C3−20シクロアルキル基、フェニル基、ビフェニル基、テルフェニル基、C7−20アルキルアリール基、アルキル−ポリシロキサン−アルキル、C4−20アルキルシクロアルキル基またはポリエーテルであり;
ここで、前記C2−20アルキル基、C3−20シクロアルキル基、C7−20アルキルアリール基、またはC4−20アルキルシクロアルキル基は、1以上、例えば1から4のO、N、SまたはP、好ましくはOから選択されるヘテロ原子を任意に含み;
ただし、モノマーB’中のSH基は、モノマーA’を含むエステルのX基およびY基と反応して、基C−S−CH
2またはS−S基を形成する。)の少なくとも1つの第2モノマーB’;
または式(BII)または(BIII):
【0046】
【化3】
【0047】
(式中、Q1は、共有結合、C1−20アルキル基、C3−10シクロアルキル基、C3−10シクロアルケニル基、C6−10アリール基、C7−12アリールアルキル基、式R
7−(OR
8)
a−(OR
8)
b−OR
7のポリオキシアルキレン鎖、Ph−O−C
1-6アルキル−OPh−、ヘテロシクリル基またはC4−10アルキルシクロアルキル基を表し;
ここで、前記C1−20アルキル基、C3−10シクロアルキル基、またはC3−10シクロアルケニル基は、1以上、例えば1から4のO、N、SまたはP、好ましくはOから選択されるヘテロ原子を任意に含み;
Lは、1以上、例えば1から4のO、N、SまたはP、好ましくはOまたはNから選択されるヘテロ原子、または式:
−(OR
8)
a−(OR
8)
b−OR
7−
(ここで、R
7およびR
8は、各々独立してC
2-6アルキレン基であり、そしてa=0から50、b=0から50およびa+b=1から50である。)のポリオキシアルキレン鎖であり;
Rは、HまたはMeであり;
Q2は、共有結合、C1−20アルキル基、C3−10シクロアルキル基、C2−6アミノグリコール、C2−6チオグリコール、またはC6−10アリール基であり、ここで、前記C1−20アルキル基、C3−10シクロアルキル基、またはC3−10シクロアルケニル基は、1以上、例えば1から4のO、N、S、またはP、好ましくはOから選択されるヘテロ原子を任意に含み;
WおよびZは、各々−SH、−(CR”
2)
x'SH、CH
2=CR−、CH
2=CR−(CR”
2)
x'−、−C≡CH、−NHCH
2−CR=CH
2、NHCH
2−CR≡CH−NHRa、−NHRaであり、またはWおよびZは、=CH
2(したがって、W/Zが結合しているC原子との二重結合を形成する)であり;
Raは、HまたはC1−6アルキル基であり、ここで、前記アルキル基は、1以上、例えば1から4のO、N、SまたはP、好ましくはOから選択されるヘテロ原子を任意に含み;
R”は、独立してC
1-6アルキル基またはH、特にHであり;
x’は、1から10、例えば1から5、特に2から5、特に3から5であり;
ただし、モノマーB’ 中のW基およびZ基は、モノマーA’ 中のX基およびY基と反応して、C−S−CH
2基、アミノ基またはS−S基を形成する。)
の少なくとも1つの第2モノマーB’;
または式:
HRaN−Q5−NHRa(DI)
(式中、Q5は、C2−20アルキル基、C2−20アルケニル基、C3−20シクロアルキル基、フェニル基、ビフェニル基、テルフェニル基、Ph−O−Ph、C7−20アルキルアリール基、アルキル−ポリシロキサン−アルキル、C4−20アルキルシクロアルキル基、C3−10複素環基またはポリエーテル(例えば−(CH
2)
3O−(CH
2CH
2O)
r(CH(CH
3)CH
2O)
s(CH
2)
3−(ここで、r+sは1から100))であり、ここで、前記C2−20アルキル基、C3−20シクロアルキル基、C7−20アルキルアリール基、またはC4−20アルキルシクロアルキル基は、1以上、例えば1から4のO、N、SまたはP、好ましくはOから選択されるヘテロ原子を任意に含み;
Raは、HまたはC1−6アルキル基であり;
ただし、モノマーD’中のNRaH基は、モノマーA’を含むエステル中のX基およびY基と反応して、基C−NRa−CH
2−を形成する。)の少なくとも1つの第2モノマーD’との反応生成物を含む海洋コーティング組成物などのコーティング組成物用バインダーを提供する。
【0048】
別の態様から見ると、本発明は、
一般式(C1)から(C2):
【0049】
【化4】
【0050】
【化5】
【0051】
(式中、各R
1は、同一または異なり、非置換または置換C
1-20アルキル基、C
2-20アルケニル基、C
3-20シクロアルキル基、C
6-20アリール基、C
7-20アリールアルキル基、またはポリオキシアルキレン鎖を表し;
XおよびYは、同じであっても異なっていてもよく、−(CR”
2)
x'−NRaH、−(CR”
2)
x'−NH−(CR”
2)
x'−NRaH、−(CR”
2)
x'−O−(C1−6アルキル)
x'−NRaH、−(CR”
2)
x'−(O−C2−6アルキル)
x'−NRaH、−(CR”
2)
x'−O−(CR”
2)
x'−NRaH、または−CR”
2−Ar−CR”
2−NRaHを表し;
R”は、独立してC
1-6アルキル基またはH、特にHであり;
Raは、HまたはC
1-6アルキル基であり;
x’は、1から10、例えば1から5、特に2から5、特に3から5であり;そして
nは、1から500、より好ましくは10から300、特に15から100であり;
または、n’+mは、足して1から500、より好ましくは10から300、特に15から100である。)の少なくとも1つのポリシロキサンモノマーC’と;
式(BX)または(BXI)
【0052】
【化6】
【0053】
(式中、Q1は、共有結合、C1−20アルキル基、C3−10シクロアルキル基、C3−10シクロアルケニル基、C6−10アリール基、C7−12アリールアルキル基、式R
7−(OR
8)
a−(OR
8)
b−OR
7のポリオキシアルキレン鎖、−Ph−O−C
1-6アルキル−OPh−、ヘテロシクリル基またはC4−10アルキルシクロアルキル基を表し;
ここで、前記C1−20アルキル基、C3−10シクロアルキル基、またはC3−10シクロアルケニル基は、1以上、例えば1から4のO、N、SまたはP、好ましくはOから選択されるヘテロ原子を任意に含み;
Lは、C1−20アルキレン基、または式:
−(OR
8)
a−(OR
8)
b−OR
7−
(ここで、R
7およびR
8は、各々独立してC
2-6アルキレン基であり、そしてa=0から50、b=0から50およびa+b=1から50である。)
のポリオキシアルキレン鎖であり;
Rは、HまたはMeであり;
Q2は、共有結合、C1−20アルキル基、C3−10シクロアルキル基、C2−6アミノグリコール、C2−6チオグリコール、またはC6−10アリール基であり、ここで、前記C1−20アルキル基、C3−10シクロアルキル基、C3−10シクロアルケニル基は、O、N、S、またはP、好ましくはOから選択される1以上、例えば1から4のヘテロ原子を任意に含み;
WおよびZは、CH
2=CR−、CH
2=CR−CH
2−、−C≡CHであり、またはWおよびZは、=CH
2(したがって、W/Zが結合しているC原子と二重結合を形成する)であり;
ただし、モノマーB’ 中のW基およびZ基は、モノマーC’ 中のアミノX基およびY基と反応して、C−NRa−CH
2−基を形成する。)の少なくとも1つの第2モノマーB’との反応生成物を含むコーティング組成物用バインダーを提供する。
【0054】
別の態様から見ると、本発明は、好ましくは殺生物剤の非存在下で、上記定義のバインダーと、充填剤、顔料、溶媒、添加剤、硬化剤および触媒の少なくとも一つとを含む汚損放出コーティング組成物を提供する。
【0055】
別の態様から見ると、本発明は、上記定義のバインダーと防汚剤とを含む汚損放出コーティング組成物を提供する。
【0056】
別の態様から見ると、本発明は、上記コーティング組成物で汚損を受ける物体の少なくとも一部をコーティングする工程、および好ましくは前記組成物を硬化させる工程を含む、物体を汚損から保護する方法を提供する。
【0057】
別の態様から見ると、本発明は、上記定義のコーティング組成物、好ましくは硬化組成物でコーティングされた物体を提供する。
【0058】
別の態様から見ると、本発明は、加水分解性エステル官能基が共重合体の骨格中に存在する−ABAB−共重合体を形成するように、ポリシロキサン単位A’と本明細書に定義の少なくとも1つの第2モノマーB’とを共重合する工程を含む、海洋コーティング組成物用バインダーの調製方法を提供する。
【0059】
別の態様から見ると、本発明は、汚損放出組成物または海洋防汚コーティング組成物で使用するための上記定義のバインダーの使用を提供する。
【0060】
[定義]
殺生物剤および防汚剤という用語は、本明細書では互換的に使用され、以下に定義される。(メタ)という用語は、メチル基の任意の存在を意味する。
【0061】
本発明のバインダーは、分子の骨格中に複数のエステル加水分解性基を含む。エステル加水分解性官能基は、海水中で加水分解を受ける基である。ポリマーは、好ましくは、ポリマーの骨格中に複数、例えば3個以上の加水分解性エステル基を含むべきである。他の加水分解性基も存在し得る。
【0062】
加水分解反応は、その速度が化合物/バインダーの化学構造/組成および周りの環境条件(塩分、pH、温度、含水量など)に大きく依存するものであることが理解されよう。加水分解性基は、0°Cから35°Cの温度かつ天然の海水を反映するpHおよび塩分で加水分解する基でなければならない。
【0063】
エステル「加水分解性基」は、前記表面が海水中を移動するときにコーティング面の研磨効果を引き起こす程度に十分な速度で加水分解反応を受ける、すなわち、0°Cから35°Cの温度範囲の海水中で、かつ天然の海水を反映したpHおよび塩分で加水分解を受ける基でなければならない。
【0064】
誤解を避けるため、エーテル、チオエーテル、アミド、アミンは、加水分解性とはみなされない。シロキサン基は、加水分解性とはみなされない。
【0065】
エステル加水分解性基は、ポリマーの骨格中に存在する必要がある。エステル加水分解性基は、骨格中で反復する。ポリマーの側鎖に加水分解性基が存在し得る一方で、加水分解性基はポリマーの骨格中に存在しなければならない。
【0066】
有効であるためには、エステル加水分解性基は、例えば分子の端部のみに位置するのではなく、ポリマー分子全体にわたって広がらなければならない。本発明の共重合体は、好ましくは、ポリシロキサンのブロックとポリエステルなどの別の材料の末端ブロックとが存在するブロック共重合体、すなわち、構造AAAABBBBBBAAAAのポリマーではない。むしろ、本発明の共重合体は、好ましくは、モノマーA’(またはC’)の少なくとも2つの反復単位およびモノマーB’(またはD’など)の少なくとも2つの反復単位を有する構造−[ABAB]−である。多くの反復単位が存在する可能性があり、式[ABAB]−は、任意の数のAB反復単位を含む共重合体を包含することを意図していることが理解されよう。以下に分子量を定義する。
【0067】
モノマーA’およびB’(またはA’およびD’またはC’およびB’など)が一緒に反応して、ポリマー反復単位AおよびB(またはADなど)を形成する。通常、形成するリンカー基は、(CH
2−S−CH
2)−などの式−(CS−CH
2)−のチオリンカーである。したがって、ポリマーの骨格中のチオ基は、チオエーテルの存在を意味する。リンカーはまた、アミノリンカー、例えば、C−NRa−CH
2−であり得る。式−(C−S−CH
2)は、最初のCを1つあるいは2つの水素または1つあるいは2つの炭素原子またはCとHとの混合物に結合できることを可能にする。例えば、1,4−ベンゼンジチオールを使用する場合、S原子は、ベンゼン環のCおよびビニル基からのCH
2に結合するであろう。−(C−S−CH
2)−のC原子は、−C=CH−S−CH
2−などの鎖内の隣のCに二重結合し得る。C−NRa−CH
2基により、最初のCは、1つあるいは2つの水素または1つあるいは2つの炭素原子またはCとHとの混合物に結合できる。
【0068】
2つのモノマーがチオール内で終端すると、ジスルフィドが形成される。このようなジスルフィドは、モノマーのランダム共重合体である可能性が高い。1つのモノマーがビスチオール官能性を含む場合、所望のモノマー反応を促進する反応条件/触媒を使用することにより、ジスルフィド形成が回避されること、例えばラジカル開始がチオール−エン反応を促進することが理解されよう。
【0069】
使用するモノマーの組合せにより、ポリマーの骨格中にエステル基を含むポリマーが形成されることが重要であろう。したがって、モノマーB’またはD’がエステル基を含まないと、モノマーA’またはC’はエステル基を含む必要があり、逆もまた同様である。このため、モノマーBIとDIはモノマーA’を含むエステルと反応する必要がある。当業者は、定義したリンカーを形成するために反応するであろうX基、Y基、W基およびZ基を特定することができる。
【0070】
本発明のいずれの実施形態においても、アルキル基またはアルキレン基は、好ましくは直鎖である。
【0071】
n’もmも、0から500、例えばn’+mは、足して1から500、より好ましくは10から300、特に15から100の値を有する。
【0072】
本明細書では、アリールアルキル基という用語は、結合がアルキル部分を介するベンジル型リンカー(CH
2−Ph)も結合がアリール基を介するメチルフェニル型基もカバーするために使用される。
【0073】
ビニル末端モノマー、アミン末端モノマーまたはチオール末端モノマーとは、モノマー上の末端基が、各々ビニル(CH=CH
2またはCR=CH
2)、アミノ−NRaHまたはチオール(SH)であることを意味する。すべてのモノマーが少なくとも2つの、このような基を含まなければならないことが理解されよう。好ましくは、ビニル末端モノマーは、メタクリロキシ基、特に(メタ)アクリロキシアルキル基で終端されている。
【0074】
本明細書では、ポリエステルという用語は、分子の骨格中に複数のエステル基を含むモノマー単位を指すために使用される。好ましいモノマー単位は、ポリエステルとしてのジエステルに基づいている。好ましくは、ポリエステルモノマーがジエステルモノマーである。2つのメタクリロキシ基を含むモノマーには2つのエステルが含まれる。
【発明を実施するための形態】
【0075】
本発明は、コーティング組成物、特に海洋コーティング組成物用新規バインダーに関する。新たなバインダーは、汚損放出コーティング組成物または防汚コーティング組成物に使用することができる。汚損放出組成物は、好ましくは防汚剤を含まず、理想的にはその組成物の架橋により、本発明のバインダーを含むコーティング組成物から形成される。防汚コーティング組成物という用語は、本発明のバインダーおよび少なくとも1つの海洋防汚剤を含む組成物を指す。バインダーにエステル加水分解性基が含まれているという事実により、バインダーはいずれのタイプのコーティングにも使用することができる。ゆっくりした加水分解により、コーティング面の再生も可能になる。この再生は、汚損放出コーティング組成物上の藻類/粘液形成の問題に有効に対処する。加水分解反応により、防汚コーティング内の防汚剤の制御された放出が可能になる。
【0076】
以下のコーティング組成物という用語を使用して、防汚コーティング組成物または汚損放出コーティング組成物のいずれかを指す。
【0077】
バインダーという用語は、本技術の用語である。バインダーは、コーティング組成物の実際のフィルム形成成分である。コーティング組成物は、以下に詳細に記載のように、バインダーならびに他の成分を含む。バインダーは接着性を付与し、コーティング組成物の成分を一緒に結合する。
【0078】
本発明のポリマーバインダーは、複数のモノマー、例えば少なくとも2つのモノマーから構成されている。第1の実施形態では、少なくとも1つのポリシロキサン単位A’(ポリシロキサンモノマーとみなされ得る)と、ポリシロキサン単位Aと反応してポリマー骨格中に複数のエステル加水分解性結合を有する共重合体を生成する少なくとも1つの他のモノマー単位(本明細書では第2のモノマーと呼ばれる)B’またはD’とがある。ポリマー骨格は、理想的には基−[CH
2−S−CH
2−]−ならびに複数の−COO−(または(OCO))基を含むものである。エステル官能基は、モノマーA’またはモノマーB’または両方に由来し得る。
【0079】
ポリマーは、付加重合によって形成され、タイプAAABBBBBBAAAのブロック共重合体ではないため、好ましくは、タイプ−ABABA−である。海水中で経時的に加水分解し、汚損放出コーティングの表面の再生を可能にし、本発明の防汚組成物中に存在する殺生物剤の更新および浸出を可能にするのは、エステル加水分解性結合である。
【0080】
骨格中には、加水分解性結合−O−CO−が含まれている。他の加水分解性結合も存在し得るが、好ましくは、存在する唯一の加水分解性リンカーがエステル基である。加水分解性結合は、重合前に重合単位の骨格内に存在するため重合中に共重合体の骨格の一部になり得る。モノマーA’またはB’は、モノマーの骨格内に少なくとも1つのエステル加水分解性基を含み、共重合によりポリマー骨格の一部になるであろう。
【0081】
ポリシロキサン単位は、存在する官能基に応じて、求核剤として作用するか、求電子剤として作用する可能性があることが理解されよう。ポリシロキサン単位を求核剤として使用することは簡単かもしれないが、本発明は、ポリシロキサン単位の末端に求電子基を配置し、第2のモノマーによるポリシロキサン単位への攻撃を可能にするように容易に適合できる。重合は、好ましくは付加重合であるが、当業者によく知られている他のタイプの重合も使用することができる。
【0082】
本発明の核心は、ポリシロキサンポリマーの骨格中に−O−CO−などの加水分解性結合を導入することによって、貴重な海洋バインダーを調製できることを認識していることである。本明細書では、これは、ポリマー中にジスルフィド結合またはチオール結合を伸ばすチオール末端基およびビニル末端基を持つように官能化したモノマーを用いて達成される。あるいは、モノマーは、ポリマー中にアミノ結合を伸ばすビニル末端基およびアミノ末端基を持つ。
【0083】
いずれの実施形態においても、好ましくは、モノマーA’またはB’の一方は、2つのエステル基を含む。
【0084】
本発明のバインダーを生成するために共重合されるポリシロキサン単位は、好ましくは一般式(A1):
【0086】
(式中、各R
1は、同一または異なり、非置換または置換C
1-20アルキル基、C
2-20アルケニル基、C
3-20シクロアルキル基、C
6-20アリール基、C
7-20アリールアルキル基、またはポリオキシアルキレン鎖を表し;
XおよびYは、同じであっても異なっていてもよく、−CR=CH
2、−(CR”
2)
x'−CR=CH
2、−(CR”
2)
x'−CR”
2−OCO−CR=CH
2、−CR”
2−OCO−CR=CH
2、−(CR”
2)
x'−SH、−(CR”
2)
x'−O−(CR”
2)
x'−SH、−(CR”
2)
x−[O−(CR”
2)
x']
f−OCO−CR=CH
2、−(CR”
2)
x'−(OR
8)
a−(OR
8)
b−OR
7−SH、−(CR”
2)
x'−(OR
8)
a−(OR
8)
b−OR
7−CR=CH
2、−CR”
2−Ar−CR”
2−SH、−(CR”
2)
x'C≡CH、−(CR”
2)
x'−O−(CR”
2)
x'−(CHOH)−(CR”
2)
x−OCO−CR=CH
2または−(CR”
2)
x'−(OR
8)
a−(OR
8)
b−OR
7C≡CHを表し;
R”は、独立してC
1-6アルキル基またはH、特にHであり;
x’は、1から10、例えば1から5、特に2から5、特に3から5であり;
各Rは、独立してHまたはMeであり;
ここで、R
7およびR
8は、各々独立してC
2-6アルキレン基であり、a=0から50、b=0から50およびa+b=1から50であり;
fは、1から50であり;
Arは、C6−12アリール基であり;そして
nは、1から500、より好ましくは10から300、特に15から100である。)で表される。
【0087】
好ましくは、R
1は、C1−6アルキル基、特にMeである。したがって、好ましくはポリジメチルシロキサン(PDMS)が使用される。
【0088】
一実施形態では、モノマーA’は、式A4
【0090】
(式中、置換基は、上記定義の通りであり、Q4は、(メタ)アクリレートであり、そしてa=0から50である。)で表される。
【0091】
モノマーA’では、好ましくは、XおよびYは、同じであっても異なっていてもよい。好ましくは、XおよびYは、−CR=CH
2、−(CH
2)
x'−CR=CH
2、−(CH
2)
x'−CH
2−OCO−CR=CH
2、−CH
2−OCO−CR=CH
2、−(CH
2)
x'−SH、−(CH
2)
x'−O−(CH
2)
x'−SH、−(CH
2)
x'−O−(CH
2)
x'−OCO−CR=CH
2、−(CH
2)
x'−(OR
8)
a−(OR
8)
b−OR
7−SH、−(CH
2)
x'−(OR
8)
a−(OR
8)
b−OR
7−CR=CH
2、−CH
2−Ar−CH
2−SH、−(CH
2)
x'−C≡CH、−(CH
2)
x'−O−(CH
2)
x'−(CHOH)−(CH
2)
x−OCO−CR=CH
2または−C≡CHである。
【0092】
より好ましくは、モノマーA’では、XおよびYは、−CH=CH
2、−(CH
2)
x'−CH=CH
2、−(CH
2)
x'−CH
2−OCO−CR=CH
2、−CH
2−OCO−CR=CH
2、−(CH
2)
x'−O−(CH
2)
x'−(CHOH)−(CH
2)
x−OCO−CR=CH
2または−(CH
2)
x'−SHを表す。
【0093】
特に好ましくは、モノマーA’では、XおよびYは、−CH=CH
2、−(CH
2)
x'−CH=CH
2、−(CH
2)
x'−CH
2−OCO−CH=CH
2、−CH
2−OCO、−CH=CH
2、−(CH
2)
x'−CH
2−OCO−CMe=CH
2、−CH
2−OCO−CMe=CH
2、−(CH
2)
x'−SHまたは−(CH
2)
3−O−(CH
2)−(CHOH)−(CH
2)−OCO−CR=CH
2を表す。
【0094】
特に好ましくは、モノマーA’では、XおよびYは、−CH=CH
2、−(CH
2)
x'−CH=CH
2、−(CH
2)
x'−CH
2−OCO−CH=CH
2、−CH
2−OCO−、CH=CH
2、−(CH
2)
x'−CH
2−OCO−CMe=CH
2、−CH
2−OCO−CMe=CH
2、−(CH
2)
x'−SHまたは−(CH
2)
3−O−(CH
2)−(CHOH)−(CH
2)−OCO−CR=CH
2(ここで、x’は、1から5である。)を表す。
【0095】
好ましくは、すべてのR
1基は、同じである。好ましくは、R
1は、C
1-20アルキル基、C
2-20アルケニル基、C
6-20アリール基、C
7-20アリールアルキル基である。好ましくは、R
1は、非置換である。好ましくは、R
1は、エチル基または特にメチル基などのC
1-6アルキル基である。したがって、 特に好ましくは、PDMSが使用される。しかし、少なくとも1つのR
1基がポリオキシアルキレン鎖であることも可能である。分子は、ポリシロキサン骨格中に分布する複数のこれらの基を含む可能性が高い。このような鎖の存在は、分子の親水性を高める。適切なポリオキシアルキレン鎖は、式:
R
7−(OR
8)
a−(OR
8)
b−OR
9
(ここで、R
7およびR
8は、各々独立してC
2-6アルキレン基であり、R
9は、H、CH
3CO−、CH
3CH
2CO−、HCO−、またはC
1-6アルキル基であり、そしてa=0から50、b=0から50およびa+b=1から50である。)の1つであり得る。好ましくは、側鎖のすべての反応を避けるために、R
9は、Hでない。R
9は、好ましくは、CH
3CO−、CH
3CH
2CO−、HCO−、またはC
1-6アルキル基、特にCH
3CO−またはCH
3CH
2CO−である。
【0096】
したがって、適切な材料には、ポリオキシエチレン、ポリオキシプロピレン、およびポリ(オキシエチレン−コ−オキシプロピレン)から選択されるものが含まれる。
好ましいポリシロキサンモノマーは、ポリジメチルシロキサン(PDMS)に基づいている。
【0097】
末端基XおよびYは、好ましくは、同じである。
【0098】
好ましくは、すべてのR”基は、同じである。好ましくは、R”は、Hである。
【0099】
特に好ましくは、モノマーA’では、Xおよび/またはYは、−CH=CH
2、−(CH
2)
x'−CH=CH
2、−(CH
2)
x'−CH
2−OCO−CH=CH
2、−CH
2−、OCO−CH=CH
2、−(CH
2)
x'−CH
2−OCO−CMe=CH
2、−CH
2−OCO−CMe=CH
2、または−(CH
2)
x'−SHである。特に好ましくは、モノマーA’では、XおよびYは、(メタ)アクリロキシプロピルである。
【0100】
好ましい選択肢では、ポリシロキサンモノマーA’の数平均分子量(Mn)は、少なくとも700、例えば少なくとも1200、例えば少なくとも2000であり得る。40,000の上限、例えば20,000の上限、例えば17,000の上限、例えば最大で15,000の上限が適切である。
【0101】
理論的には、分岐ポリシロキサンモノマーが使用でき、したがって、上記式(A’)で特定されたXおよびYのみでなくそれ以上の末端基がある。分岐構造の使用により、第2のモノマーとの分岐共重合体の生成が可能になる。しかし、本質的に2つの反応性末端基を含む二官能性ポリシロキサンの使用は、このようなモノマーが本質的に直鎖のポリマーの生成を可能にするため好ましいと考えられている。本発明の任意のポリマーは、ポリシロキサン単位に由来する少なくとも2つの残基を含む。
【0102】
したがって、好ましいポリシロキサンモノマーA’は、式(A5):
【0104】
(式中、XおよびYは、同じであり、−CH=CH
2、−(CH
2)
x'−CH=CH
2、−(CH
2)
x'−CH
2−OCO−CH=CH
2、−CH
2−OCO−CH=CH
2、−(CH
2)
x'−CH
2−OCO−CMe=CH
2、−CH
2−OCO−CMe=CH
2、−(CH
2)
x'−O−(CH
2)
x'−(CHOH)−(CH
2)
x−OCO−CR=CH
2または−(CH
2)
x'−SHを表し;
x’は、1から10、特に2から5、例えば3から5であり;そして
nは、10から300、特に15から100である。)で表される。
【0105】
したがって、好ましいポリシロキサンモノマーA’は、式(A6):
【0107】
(式中、各R
1は、メチル基であり、
XおよびYは、同じであり、−CH=CH
2、−(CH
2)
3−O−(CH
2)−(CHOH)−(CH
2)−OCO−CR=CH
2、−(CH
2)
x'−CH=CH
2−(CH
2)
x'−CH
2−OCO−CH=CH
2、−CH
2−OCO−CH=CH
2、−(CH
2)
x'−CH
2−OCO−CMe=CH
2、−CH
2−OCO−CMe=CH
2または−(CH
2)
x'−SHを表し;
x’は、1から5であり;そして
nは、15から300である。)で表される。
【0108】
したがって、より好ましいポリシロキサンモノマーA’は、式(A7):
【0110】
(式中、各R
1はメチル基であり、
XおよびYは、同じであり、−CH=CH
2、−(CH
2)
x'−CH=CH
2、−(CH
2)
x'−CH
2−OCO−CH=CH
2、−CH
2−OCO−CH=CH
2、−(CH
2)
x'−CH
2−OCO−CMe=CH
2、−CH
2−OCO−CMe=CH
2、−(CH
2)
x'−SHであり;
x’は、1から5、特に2から5、例えば3からであり;そして
nは、15から100である。)で表される。
使用され得る可能性のあるシロキサンモノマーA’としては:
メタクリロキシプロピル末端PDMS;
(3−アクリルオキシ−2−ヒドロキシプロポキシプロピル)末端PDMS;
アクリルオキシ末端エチレンオキシド−ジメチルシロキサン−エチレンオキシド、(ABA型ブロック共重合体);
ビニル末端PDMSが挙げられる。
【0111】
本発明のバインダーを製造するために、ポリシロキサンモノマーA’は、理想的には少なくとも1つのさらなるモノマーB’またはD’と反応する。これが第2のモノマーである。2つのモノマー間の反応は、一般に、一方のモノマー上のチオールと他方のモノマー上のビニル基との反応、またはジスルフィド結合を形成する2つのチオールを介して起こる。第2の実施形態では、反応はアミンとビニル基とを介して起こる。
【0112】
したがって、第1の実施形態では、反応は、チオール−エン反応またはマイケル付加反応であり得る。当業者は、他のモノマーが重合反応においてチオール基と反応することができる反応性基を含む限り、いずれかのモノマー上にチオール基が存在できることを理解するであろう。
【0113】
形成されたポリマーがエステル基をその骨格中に含むことも不可欠である。これらは、モノマーB’、モノマーA’、またはその両方に由来し得る。
【0114】
ポリシロキサンモノマーA’との付加共重合反応では、多官能性の第2のモノマーを使用することが好ましい。このような付加重合反応では、2つの「モノマー」は、好ましくは、反応して、エステル加水分解性結合が存在する構造[−ABAB]を有する共重合体を生成する。したがって、本質的に、ポリシロキサンモノマーA’の末端基は、第2のモノマーB’の末端基と反応して、例えばエンまたはマイケル付加化学を介してリンク(通常はC−NRa−CH
2またはC−S−CH
2)を生成する。得られるポリマーは、海水中で加水分解し、したがって、本発明のバインダーが自己研磨するものであることを保証するエステル基を含む。
【0115】
モノマーB’
第2のモノマーB’は、好ましくは、バインダーポリマーの重量による大部分がポリシロキサン残基から形成されるようにポリシロキサン単位よりも分子量が小さい。したがって、好ましくは、第2のモノマーB’の数平均Mnは、2,000未満、例えば1,000未満、特に500未満、例えば400未満である。
【0116】
モノマーB’のMnは、好ましくは2,000未満、例えば1,000未満、特に500未満、例えば300未満である。
【0117】
理論的には、分岐モノマーB’を使用でき、したがって、上記式(B’)で特定されたWおよびZのみでなくそれ以上の末端基がある。分岐構造の使用により、第1のモノマーとの分岐共重合体の生成が可能になる。しかし、本質的に2つの反応性末端基を含む二官能性モノマーB’の使用は、このようなモノマーが本質的に直鎖のポリマーの生成を可能にするため好ましいと考えられている。
【0118】
好ましいモノマーB’−チオール
一実施形態では、ポリシロキサンモノマーA’は、適切なビニル末端基/SH基および必要なエステル結合を含む。このような実施形態では、好ましいモノマーB’は、式(BI):HS−Q3−SH (BI)
(式中、Q3は、C2−20アルキル基、C3−20シクロアルキル基、フェニル基、ビフェニル基、テルフェニル基、C7−20アルキルアリール基、アルキル−ポリシロキサン−アルキル、C4−20アルキルシクロアルキル基またはポリエーテルであり、ここで、前記C2−20アルキル基、C3−20シクロアルキル基、C7−20アルキルアリール基、またはC4−20アルキルシクロアルキル基は、1以上、例えば1から4のO、N、SまたはP、好ましくはOから選択されるヘテロ原子を任意に含み;
ただし、モノマーB’中のSH基は、モノマーA’を含むエステル中のX基およびY基と反応して、基C−S−CH
2またはS−S基を形成する。)のチオールである。
【0119】
このモノマーB’中のSH基は、好ましくは、モノマーA’ 中のビニルX基およびビニルY基と反応して基−C−S−CH
2を形成するように選択される。
【0120】
好ましくは、Q3は、C2−16アルキレン基、アルキル−ポリシロキサン−アルキル、フェニル基、トリル基、またはビフェニル基を表す。
【0121】
Q3がフェニル基を表す場合、−SH基は、理想的には環上の1,3または1,4に位置している。Q3基がトリル基である場合、SH基は、理想的にはアルキル側鎖ではなくフェニル環に結合する。
【0122】
Q3がアルキル−ポリシロキサン−アルキルを表す場合、前記アルキル基は、C1−6アルキル基であってもよい。ポリシロキサンは、理想的にはPDMSであり、nが1から100の場合、nの反復単位を有してもよい。
【0123】
好ましくは、式(BI)の化合物は、脂肪族である。好ましくは、Q3は、C2−12アルキレン基またはポリエーテルである。
【0124】
Q3がポリエーテルを表す場合、これには少なくとも2つのエーテル結合が含まれている必要がある。理想的には、これらのエーテル結合は、エチレングリコール単位に由来する。モノマーB’は、2から10の、このような単位を含んでもよい。SH基はポリエーテルのOに直接結合できないため、ポリエーテルのOとSHとの間に常にアルキル結合、典型的にはエチル結合またはメチル結合が存在することが理解されよう。
【0125】
モノマーB’が、800から10,000、例えば1,000から8,000の範囲のMnを有し得るようにポリエーテルを使用することも可能である。これは、PEG基を用いて達成することができる。
【0126】
したがって、Q3は、式−R
7−(OR
8)
a−(OR
8)
b−
(ここで、R
7およびR
8は、各々独立してC
2-6アルキレン基であり、そしてa=0から50、b=0から50およびa+b=1から50である。)のポリエーテルであり得る。
【0127】
したがって、好ましいモノマーB’は、HS−Q3−SH(BIV)
(式中、Q3は、C2−16アルキレン基、アルキル−ポリシロキサン−アルキル、またはポリエーテル基である。)である。
【0128】
モノマーBIおよびBIVとして適切なチオールは、1,2−エタンジチオール;1,3−プロパンジチオール;1,4−ブタンジチオール;1,6−ヘキサンジチオール;1,8−オクタンジチオール;1,9−ノナンジチオール;1,11−ウンデカンジチオール;1,16−ヘキサデカンジチオール;2,2’−(エチレンジオキシ)ジエタンチオール;テトラ(エチレングリコール)ジチオール;ヘキサ(エチレングリコール)ジチオール;トルエン−3,4−ジチオール;1,3−ベンゼンジチオール;1,4−ベンゼンジチオール;1,4−ベンゼンジメタンチオール;ビフェニル−4,4’−ジチオール
p−テルフェニル−4,4”−ジチオール;ポリ(エチレングリコール)ジチオール、例えば平均Mn1,000;ポリ(エチレングリコール)ジチオール、例えば平均Mn1,500;ポリ(エチレングリコール)ジチオール、例えば平均Mn3,400;ポリ(エチレングリコール)ジチオール、例えば平均Mn8,000である。
【0129】
したがって、これらのチオールモノマーB’は、ポリシロキサンおよびエステル結合が存在し、反応性ビニル基またはSH基を含むモノマーA’と組み合わされる。
【0130】
モノマーB’はまた、式(BII)または(BIII):
【0132】
(式中、Q1は、共有結合、C1−20アルキル基、C3−10シクロアルキル基、C3−10シクロアルケニル基、C6−10アリール基、C7−12アリールアルキル基、式R
7−(OR
8)
a−(OR
8)
b−OR
7のポリオキシアルキレン鎖、−Ph−O−C
1-6アルキル−OPh−、ヘテロシクリル基またはC4−10アルキルシクロアルキル基を表し、;
ここで、前記C1−20アルキル基、C3−10シクロアルキル基、またはC3−10シクロアルケニル基は、1以上、例えば1から4のO、N、SまたはP、好ましくはOから選択されるヘテロ原子を任意に含み;
Lは、1以上、例えば1から4のO、N、SまたはP、好ましくはOまたはNから選択されるヘテロ原子、または式:
−(OR
8)
a−(OR
8)
b−OR
7−
(ここで、R
7およびR
8は、各々独立してC
2-6アルキレン基であり、そしてa=0から50、b=0から50およびa+b=1から50である。)のポリオキシアルキレン鎖を任意に含むC1−20アルキレン基であり;
Rは、HまたはMeであり;
Q2は、共有結合、C1−20アルキル基、C3−10シクロアルキル基、C2−6アミノグリコール、C2−6チオグリコール、またはC6−10アリール基であり、ここで、前記C1−20アルキル基、C3−10シクロアルキル基、またはC3−10シクロアルケニル基は、1以上、例えば1から4のO、N、S、またはP、好ましくはOから選択されるヘテロ原子を任意に含む。)であり;
WおよびZは、−SH、−(CR”
2)
x'SH、CH
2=CR−、CH
2=CR−(CR”
2)
x'−、−C≡CH、−NHCH
2−CR=CH
2、NHCH
2−CR≡CH−NHRa、−NHRaであり、またはWおよびZは、=CH
2(したがって、二重結合を形成するW/Zが結合しているC原子)であり;WおよびZは、−SH、−(CR”
2)
x'SH、CH
2=CR−、CH
2=CR−(CR”
2)
x'−、−C≡CH、−NHCH
2−CR=CH
2、NHCH
2−CR≡CH−NHRa、−NHRaであり、またはWおよびZは、=CH
2(したがって、二重結合を形成するW/Zが結合しているC原子)であり;
Raは、HまたはC1−6アルキル基であり、ここで、前記アルキル基は、1以上、例えば1から4のO、N、SまたはP、好ましくはOから選択されるヘテロ原子を任意に含み;
R”は、独立してC
1-6アルキル基またはH、特にHであり;
x’は、1から10、例えば1から5、特に2から5、特に3から5であり;
ただし、モノマーB’中のW基およびZ基は、モノマーA’ 中のX基およびY基と反応して、基C−S−CH
2またはS−S基を形成する。)で表される。
【0133】
モノマーB’が式BIIで表される場合、好ましくは、それは、ビニル基またはアルキニル基内に終端する。このシナリオでは、ポリシロキサンは、必要なチオール基を含む。
Q1は、好ましくは、C1−20アルキル基、C3−10シクロアルキル基、C3−10シクロアルケニル基、C6−10アリール基、C7−12アリールアルキル基、またはC4−10アルキルシクロアルキル基である。
【0134】
より好ましくは、Q1は、C2−10アルキル基、C3−8シクロアルキル基、C3−8シクロアルケニル基、C6−10アリール基、C7−12アリールアルキル基、またはC4−10アルキルシクロアルキル基である。
【0135】
Q2は、好ましくは、共有結合、C1−20アルキル基、C3−10シクロアルキル基、C2−6アミノグリコール、C2−6チオグリコール、またはC6−10アリール基である。
【0136】
Q2は、より好ましくは、共有結合、C1−10アルキル基、C3−8シクロアルキル基、C2−6アミノグリコール、C2−6チオグリコール、またはC6−10アリール基である。
【0137】
Lは、好ましくは、C1−10アルキレン基、例えばC1−5アルキレン基または式:
−(OR
8)
aOR
7−
(ここで、R
7およびR
8は、各々独立してC
2-6アルキレン基であり、そしてa=0から50である。)のポリオキシアルキレン鎖である。
【0138】
WおよびZは、好ましくは、−SH、−CH
2−SH、CH
2=CR−、CH
2=CR−CH
2−であり、またはWおよびZは、=CH
2である。WおよびZは、より好ましくは、−SH、−CH
2−SH、CH
2=CR−またはCH
2=CR−CH
2−である。WおよびZは、より好ましくは、CH
2=CR−またはCH
2=CR−CH
2−である。
【0139】
一実施形態では、Lは、N個のヘテロ原子をその骨格中に含む。したがって、Lは、−(CH
2)
x'−NH−(CH
2)
x'(式中、x’は、独立して1から5である。)である。一実施形態では、L基は、ポリオキシアルキレン鎖であり、そしてWおよびZは、−NHCH
2−CR=CH
2である。
【0140】
したがって、好ましいモノマーB’は、式BVまたはBVI
【0142】
(式中、Q1は、C2−10アルキル基、C3−8シクロアルキル基、C3−8シクロアルケニル基、C6−10アリール基、C7−12アリールアルキル基、またはC4−10アルキルシクロアルキル基であり;
Q2は、共有結合、C1−10アルキル基、C3−8シクロアルキル基、C2−6アミノグリコール、C2−6チオグリコール、またはC6−10アリール基であり;
Rは、MeまたはHであり;
Lは、好ましくは、C1−10アルキレン基、例えばC1−5アルキレン基または式:
−(OR
8)
aOR
7−
(ここで、R
7およびR
8は、各々独立してC
2-6アルキレン基であり、そしてa=0から50である。)のポリオキシアルキレン鎖であり;
WおよびZは、−SH、−CH
2−SH、CH
2=CR−、CH
2=CR−CH
2−であり、またはWおよびZは、=CH
2である。)で表される。
【0143】
したがって、好ましいモノマーB’は、式BIX
【0145】
(式中、Q1は、C2−10アルキル基、C3−8シクロアルキル基、C3−8シクロアルケニル基、C6−10アリール基、C7−12アリールアルキル基、またはC4−10アルキルシクロアルキル基であり;
Rは、MeまたはHであり;
Lは、好ましくは、C1−10アルキレン基、例えばC1−5アルキレン基または式:
−(OR
8)
aOR
7−
(ここで、R
7およびR
8は、各々独立してC
2-6アルキレン基であり、そしてa=0から50である。)のポリオキシアルキレン鎖であり;
WおよびZは、−SH、−CH
2−SH、CH
2=CR−、CH
2=CR−CH
2−であり、またはWおよびZは、=CH
2である。)で表される。
【0146】
モノマーA5からA7をBIVからBVIまたはBIXと組み合わせることが特に好ましい。例えば、適切なモノマー(BII)は、以下のスキーム:
【0148】
に示すように、環状無水物とビニルアルコールまたはプロパルギルアルコールとから合成することができる。
【0149】
これらの化合物では、R
10は、環を形成する基を表す。好ましくは、R
10は、C1−8アルキル基または、それが結合してC6−10芳香環または無水物環に縮合したC3−10環を形成する(したがって、二環系を生じる)炭素原子と一緒になったR
10である。R
10は、好ましくは、C1−4アルキル基または、それが結合して6員芳香環または5員脂肪族環から6員脂肪族環(例えば、C6アルケニル環)を形成する炭素原子と一緒になったR
10である。
【0150】
ビニルアルコール成分では、Rは、HまたはMeである。R
11は、C1−6アルキル基である。R
11は、直鎖または分岐C1−6アルキル基であってもよい。他の可能なビニルアルコールが以下に記載されている。
【0153】
(vは、好ましくは、1から10、例えば1から3である。)を含むエーテルも含む。
【0154】
これらのプロセスに適した反応物は:無水物:無水コハク酸、無水メチルコハク酸、無水グルタル酸、無水フタル酸、3,4,5,6−テトラヒドロフタル酸無水物、ホモフタル酸無水物、3,3−ジメチルグルタル酸無水物である。
【0155】
適切なビニルアルコールとしては、アリルアルコール、2−メチル−2−プロペン−1−オール;3−ブテン−2−オール、ジエチレングリコールモノアリルエーテルが挙げられる。
【0156】
当業者は、モノマーB’型モノマーを得るための他の経路を知っている。例えば、アミノ含有モノマーは、以下のスキーム:
【0158】
(式中、Q1、RおよびR11は上記定義の通りである。)によって製造することができる。
【0159】
アリルアミンまたはプロパルギルアミンは、酸化エチレン単位と予備反応させて、アルケン/アルキン官能性ポリエーテルを作成することもできる。
【0161】
第2の実施形態では、モノマーB’は、ジカルボン酸またはその誘導体:
【0163】
(式中、Q1は、C1−20アルキル基、C3−10シクロアルキル基、C3−10シクロアルケニル基、C6−10アリール基、C7−12アリールアルキル基またはC4−10アルキルシクロアルキル基など上記定義の通りである。)から形成され得る。当業者は、必要に応じて、この反応を助けるために、カルボン酸をその対応するエステルまたは酸ハロゲン化物に変換できることを理解するであろう。
【0166】
(ここで、R
13は、C2−20アルキル基、C2−20エーテル、またはポリエチレングリコール−アルキル基などのポリエーテルである。)に示すように、メルカプトアルコールと二酸またはその誘導体との反応からモノマーB’を調製することができる。
【0167】
R
13が、好ましくは、式−R7−(OR8)a−(OR8)b−
(ここで、R7およびR8は、各々独立してC2−6アルキレン基であり、そしてa=0から50、b=0から50およびa+b=1から50である。)で表されるポリエチレングリコールを表す場合、Q1は、上記定義の通りである。
【0168】
適切なジカルボン酸としては、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、セバシン酸、1,3−ビス(4−カルボキシフェノキシ)プロパン、ピメリン酸、ベンゼン−1,4−ジカルボン酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸、ポリ(エチレングリコール)ビス(カルボキシメチル)エーテル、平均Mn250、ポリ(エチレングリコール)ビス(カルボキシメチル)エーテル、平均Mn600が挙げられる。
【0169】
適切なメルカプトアルコールとしては、メルカプトアルコール、2−メルカプトエタノール、3−メルカプト−1−プロパノール、4−メルカプト−1−ブタノール、6−メルカプト−1−ヘキサノール、8−メルカプト−1−オクタノール、11−メルカプト−1−ウンデカノール、2−{2−[2−(2−メルカプトエトキシ)エトキシ]エトキシ}エタノールが挙げられる。
【0170】
特に好ましい実施形態では、ポリマーは、(メタ)アクリロキシアルキル末端ポリシロキサンモノマーとチオール末端ポリエステルモノマーなどのビスチオールモノマーとの反応生成物である。
【0171】
特に好ましい実施形態では、ポリマーは、チオール末端ポリシロキサンモノマーとビニル末端ポリエステルモノマーとの反応生成物である。
【0172】
特に好ましい実施形態では、ポリマーは、ビニル末端ポリシロキサンモノマーとチオール末端ポリエステルモノマーとの反応生成物である。
【0173】
一実施形態では、ポリマーは、チオール末端ポリシロキサンモノマーとチオール末端ポリエステルポリオールモノマーとの反応生成物である。
【0174】
アミンの態様
第2の態様では、本発明は、ポリマーがアミンモノマーと(メタ)アクリレート末端ポリシロキサンおよびアミンモノマーなどのビニルまたはアルキニル末端モノマーとの反応から得られるバインダーに関する。
【0175】
特に好ましい実施形態では、ポリマーは、(メタ)アクリロキシアルキル末端ポリシロキサンモノマーと、アミン末端ポリエステルモノマーなどのアミン末端モノマーとの反応生成物である。
【0176】
別の好ましい実施形態では、ポリマーは、アミン官能化ポリシロキサンモノマーとビニル末端ポリエステルモノマーとの反応生成物である。
【0177】
好ましい実施形態では、ポリマーは、(メタ)アクリロキシアルキル末端ポリシロキサンモノマーとアミン末端ポリシロキサンモノマーとの反応生成物である。
【0178】
ポリシロキサンモノマーが(メタ)アクリロキシアルキル末端ポリシロキサンモノマーである限り、このようなモノマーは、モノマーA’として上記詳細の通りである。特定の特に好ましい(メタ)アクリロキシアルキル末端ポリシロキサンモノマーを以下にさらに記載する。さらなる実施形態では、このようなモノマーは、アミン末端であり得る。これらは、本明細書ではモノマーC’と呼ばれる。
【0179】
別の態様から見ると、本発明は、一般式(C1)から(C2):
【0182】
(式中、各R
1は、同一または異なり、非置換または置換C
1-20アルキル基、C
2-20アルケニル基、C
3-20シクロアルキル基、C
6-20アリール基、C
7-20アリールアルキル基、またはポリオキシアルキレン鎖を表し;
XおよびYは、同じであっても異なっていてもよく、−(CR”
2)
x'−NRaH、−(CR”
2)
x'−NH−(CR”
2)−NRaH、−(CR”
2)
x' 、−O−(C1−6アルキル)
x'−NRaH、−(CR”
2)
x'−O−(CR”
2)
x'−NRaHまたは−CR”
2−Ar−CR”
2−NH
2であり、ここで、前記アルキル基はヘテロ原子によって分断され得る。)を表し;
R”は、独立してC
1-6アルキル基またはH、特にHであり;
Raは、HまたはC
1-6アルキル基であり;
x’は、1から10、例えば1から5、特に2から5、特に3から5であり;そして
nは、1から500、より好ましくは10から300、特に15から100であり;
またはn’+mは、足して1から500、より好ましくは10から300、特に15から100である。)の少なくとも1つのポリシロキサンモノマーC’の反応生成物を含む海洋コーティング組成物用バインダーを提供する。
【0183】
好ましいモノマーC’では、R
1はメチル基である。この態様では、またPDMSの使用が好ましい。好ましくは、XおよびYは、同じである。
【0184】
好ましいモノマーC’ では、XおよびYは、−(CH
2)
x'−NRaH、−(CH
2)x' −NH−(CH
2)−NRaH、−(CH
2)
x'−O−(CH
2)
x'−NRaH、−(CH
2)
x'−(O−C
1-6アルキル)
x'−NRaH、−CH
2−Ar−CH
2−NH
2を表す。より好ましくは、XおよびYは、−(CH
2)
x'−NRaHである。
【0185】
Raは、好ましくはHである。したがって、モノマーC’中の最も好ましいX基およびY基は、−(CH
2)
x'−NH
2、−(CH
2)
x'−NH−(CH
2)
x'−NH
2、−(CH
2)
x'−O−(CH
2)
x'−NH
2、−(CH
2)
x'−O−(CH
2CH(CH
3))x’−NH
2である。
【0186】
好ましいアミンモノマーC’としては、10から100の総鎖長を有するアルファ−アミノ、オメガ−アミノ(一次および二次)官能性シロキサンが挙げられる。
【0189】
(式中、XおよびYは、同じであり、−(CH
2)
x'−NRaH、−(CH
2)
x'−NH−(CH
2)−NRaH、−(CH
2)
x'−O−(CH
2)
x'−NRaH、−(CH
2)
x'−O−(C
2-6アルキル)
x'−NRaH、−CH
2−Ar−CH
2−NH
2を表し、特にXおよびYは、−(CH
2)
x'−NRaHであり、
x’は、1から10、例えば1から5、特に2から5、特に3から5であり;
Raは、HまたはC1−6アルキル基であり;そして
nは、1から500、より好ましくは10から300、特に15から100であり;またはn’+mは、足して1から500、より好ましくは10から300、特に15から100である。)である。
【0192】
(式中、X基およびY基は、同じであり、−(CH
2)
x'−NH
2、−(CH
2)
x'−NH−(CH
2)
x'−NH
2、−(CH
2)
x'−O−(CH
2)x'−NH
2、−(CH
2)
x'−O−(CH
2CH(CH
3))
x'−NH
2を表し;
x’は、1から5であり;そして
nは、1から500、より好ましくは10から300、特に15から100である。)である。
【0193】
好ましい実施形態では、第2のモノマーがアミンD’である場合、モノマーA’は、(メタ)アクリロキシアルキル基を含む。好ましいモノマーA’は、一般式(A8):
【0195】
(式中、各R
1は、同一または異なり、非置換または置換C
1-20アルキル基、C
2-20アルケニル基、C
3-20シクロアルキル基、C
6-20アリール基、C
7-20アリールアルキル基、またはポリオキシアルキレン鎖を表し;
XおよびYは、同じであっても異なっていてもよく、−(CH
2)
x'−CH
2−OCO−CR=CH
2、または−CH
2−OCO−CR=CH
2を表し;
x’は、1から10、例えば1から5、特に2から5、特に3から5であり;
各Rは、独立してHまたはMeであり;そして
nは、1から500、より好ましくは10から300、特に15から100である。)で表される。
【0198】
(式中、XおよびYは、同じであっても異なっていてもよく、−(CH
2)
x'−CH
2−OCO−CR=CH
2または−CH
2−OCO−CR=CH
2を表し;
x’は、1から10、例えば1から5、特に2から5、特に3から5であり;
各Rは、独立してHまたはMeであり;そして
nは、1から500、より好ましくは10から300、特に15から100である。)である。
【0199】
好ましいモノマーC’は、アミン末端PDMS、例えばTegomer(登録商標)A−Si2122、Tegomer(登録商標)A−Si2322である。
【0200】
ポリシロキサンモノマーA’が(メタ)アクリロキシアルキル基などでビニル終端されていると、アミン結合を形成するには、第2のモノマーは、アミン末端モノマーである必要がある。
【0201】
一実施形態では、モノマーは、式
HRaN−Q5−NHRa(D1)
(式中、Q5は、C2−20アルキル基、C2−20アルケニル基、C3−20シクロアルキル基、フェニル基、ビフェニル基、Ph−O−Ph、テルフェニル基、C7−20アルキルアリール基、アルキル−ポリシロキサン−アルキル、C4−20アルキルシクロアルキル基、ヘテロシクリル基またはポリエーテルであり、ここで、前記C2−20アルキル基、C3−20シクロアルキル基、C7−20アルキルアリール基、またはC4−20アルキルシクロアルキル基は、1以上、例えば1から4のO、N、SまたはP、好ましくはOから選択されるヘテロ原子を任意に含み;
Raは、HまたはC1−6アルキル基であり;
ただし、モノマーD’中のアミン基は、モノマーA’を含むエステル中のX基およびY基と反応する。)のモノマーD’である。あるいは、モノマーC’を使用する場合、好ましくは、式(BXX)または(BXI)
【0203】
(式中、Q1は、共有結合、C1−20アルキル基、C3−10シクロアルキル基、C3−10シクロアルケニル基、C6−10アリール基、C7−12アリールアルキル基、式R
7−(OR
8)
a−(OR
8)
b−OR
7のポリオキシアルキレン鎖、−Ph−O−C
1-6アルキル−OPh−、ヘテロシクリル基またはC4−10アルキルシクロアルキル基を表し;
ここで、前記C1−20アルキル基、C3−10シクロアルキル基、またはC3−10シクロアルケニル基は、1以上、例えば1から4のO、N、SまたはP、好ましくはOから選択されるヘテロ原子を任意に含み;
Lは、1以上、例えば1から4のO、N、SまたはP、好ましくはOまたはNから選択されるヘテロ原子、または式:−(OR
8)
a−(OR
8)
b−OR
7−
(ここで、R
7およびR
8は、各々独立してC
2-6アルキレン基であり、そしてa=0から50、b=0から50であり、a+b=1から50である。)のポリオキシアルキレン鎖を任意に含むC1−20アルキレン基であり;
Rは、HまたはMeであり;
Q2は、共有結合、C1−20アルキル基、C3−10シクロアルキル基、C2−6アミノグリコール、C2−6チオグリコール、またはC6−10アリール基であって、ここで前記C1−20アルキル基、C3−10シクロアルキル基、C3−10シクロアルケニル基は、1以上、例えば1から4のO、N、S、またはP、好ましくはOから選択されるヘテロ原子を任意に含み;
WおよびZは、CH
2=CR−、CH
2=CR−CH
2−、−NHCH
2−CR=CH
2、−C≡CHであり、またはWおよびZは、=CH
2(したがって、W/Zが結合しているC原子と二重結合を形成する)であり;
Raは、HまたはC1−6アルキル基であり;
ただし、モノマーB’中のW基およびZ基は、モノマーC’中のアミノX基およびY基と反応してC−NRa−CH
2−基を形成する。)のモノマーD’と組み合わせる。
【0204】
あるいは、モノマーC’を使用する場合、好ましくは、式(BXXI)
【0206】
(式中、Q1は、C2−10アルキル基、C3−8シクロアルキル基、C3−8シクロアルケニル基、C6−10アリール基、C7−12アリールアルキル基、またはC4−10アルキルシクロアルキル基であり;
Lは、好ましくは、C1−10アルキレン基、例えばC1−5アルキレン基または式:
−(OR
8)
aOR
7−
(ここで、R
7およびR
8は、各々独立してC
2-4アルキレン基であり、a=0から50である。)のポリオキシアルキレン鎖であり;そして
Rは、HまたはMeであり;
WおよびZは、CH
2=CR−、CH
2=CR−CH
2−、−NHCH
2−CR=CH
2、−C≡CHであり、またはWおよびZは、=CH
2(したがって、W/Zが結合しているC原子と二重結合を形成する)であり;
ただし、モノマーB’中のW基およびZ基は、モノマーC’中のアミノX基およびY基と反応してC−NRa−CH
2−基を形成する。)のモノマーD’ と組み合わせる。
特に好ましくは、D’は、
HRaN−Q5−NHRa(DII)
(式中、Q5は、C2−10アルキル基、C
1-6アルキル−ポリシロキサン−C
1-6アルキルであり;
Raは、HまたはC1−6アルキル基であり、ポリシロキサン成分は、理想的にはPDMSであり、これは、理想的にはモノマーA8またはA9と反応する。)を表す。
可能なアミン試薬は:エチレンジアミン、1,3−ジアミノプロパン、ヘキサメチレンジアミン、m−キシリレンジアミン、2,2’−ビフェニルジアミン、4,4’−オキシジアニリン、N、N’−ジエチル−2−ブテン−1,4−ジアミン、1,2,4−チアジアゾール−3,5−ジアミン、ポリ(エチレングリコール)ジアミン、Mn2000;ポリ(エチレングリコール)ジアミン、Mn3000、ポリ(エチレングリコール)ジアミン、Mn6,000;ポリ(エチレングリコール)ジアミン、Mn10,000である。
【0207】
ビニル末端モノマーA’と組み合わせると、モノマーB’は、式(BVII)
【0209】
(式中、Q1は、C1−20アルキル基、C3−10シクロアルキル基、C3−10シクロアルケニル基、C6−10アリール基、C7−12アリールアルキル基、式R
7−(OR
8)
a−(OR
8)
b−OR
7のポリオキシアルキレン鎖、−Ph−O−C
1-6アルキル−OPh−、ヘテロシクリル基またはC4−10アルキルシクロアルキル基を表し;ここで、前記C1−20アルキル基、C3−10シクロアルキル基、またはC3−10シクロアルケニル基は、1以上、例えば1から4のO、N、SまたはP、好ましくはOから選択されるヘテロ原子を任意に含み;
Lは、C1−20アルキル基、式:
−(OR
8)
a−(OR
8)
b−OR
7−
(ここで、R
7およびR
8は、各々独立してC
2-6アルキレン基であり、a=0から50、b=0から50およびa+b=1から50であり;そして
Raは、HまたはC1−6アルキル基である。)のポリオキシアルキレン鎖である。)で表される。
【0210】
したがって、好ましいモノマーB’は、式BVIII
【0212】
(式中、Q1は、C2−10アルキル基、C3−8シクロアルキル基、C3−8シクロアルケニル基、C6−10アリール基、C7−12アリールアルキル基、またはC4−10アルキルシクロアルキル基であり;
Lは、好ましくは、C1−10アルキレン基、例えばC1−5アルキレン基、または式:
−(OR
8)
aOR
7−
(ここで、R
7およびR
8は、各々独立してC
2-4アルキレン基であり、a=0から50であり;そして
Raは、HまたはC1−6アルキル基である。)のポリオキシアルキレン鎖である。)で表される。
【0213】
式BVII/BVIIIの適切な試薬は、上記チオール反応物と同様に製造することができる。例えば、環状無水物(例えば上記のような)は、アミノアルコール:
【0216】
(ここで、R
10およびR
13は、上記定義の通りである。)と反応することができる。
【0217】
適切なアミノアルコールは、2−(メチルアミノ)エタノール、2−(エチルアミノ)エタノール、3−メチルアミノ−1−プロパノール、N−(2−ヒドロキシエチル)アニリン、2−ベンジルアミノエタノールである。
【0218】
適切な試薬としては、無水コハク酸、無水メチルコハク酸、無水グルタル酸、無水フタル酸、3,4,5,6−テトラヒドロフタル酸無水物、ホモフタル酸無水物、3,3−ジメチルグルタル酸無水物、コハク酸ジメチル、アジピン酸ジメチル、コハク酸ジメチル、テレフタル酸ジメチル、ジメチル・シクロヘキサン−1,4−ジカルボン酸塩が挙げられる。
【0219】
ポリエーテルの導入
好ましい実施形態では、モノマーは、それらの1つがポリエチレングリコールまたはポリプロピレングリコールのタイプの基などの分子の骨格中にポリエーテル基を導入するように設計される。PEG、PPGなどの組み込まれたポリ(オキシアルキレン)は、50から5,000、例えば50から2,000、より好ましくは1,000未満のMnを有し得る。好ましくは、1から100、より好ましくは1から50、特に2から30の反復単位を有するPEGが使用される。
【0220】
ポリエーテルの存在は、バインダーを用いて形成されたポリマーフィルムの吸水を調節するのに役立つであろう。そして、タンパク質吸着に対して不活性をもたらすPEGのハイドロゲル様特性を加えることができる。
【0221】
したがって、好ましい選択肢では、モノマーB’は、エチレングリコールまたはプロピレングリコール反復単位を含む。
【0222】
したがって、モノマーB’は、PEGまたはPPG分子の残基を含み得る。
【0223】
上記説明により、当業者は、特許請求の範囲の機能的定義の要件を満たす種々のバインダーを設計することができる。
【0224】
バインダー
すべての可能な選択肢をカバーする一般的な式を考案することは難しいことが理解されよう。
【0225】
本発明のバインダーは、好ましくは、2,000から100,000、例えば5,000から80,000、特に10,000から50,000の数平均分子量Mnを有する。
【0226】
本発明のバインダーは、非常に低いガラス転移温度、例えば0℃以下、好ましくは−50℃以下、特に−100℃以下を有する。
【0227】
エンドキャッピング
ポリマーは、FおよびGによって表される末端基を有してもよい。基FおよびGは、XおよびY(またはWおよびZ)について上記定義の通りであるか、または基FおよびGは、共重合体の重合後のエンドキャッピングまたは末端修飾により誘導することができる。エンドキャッピング/末端修飾とは、硬化性末端基または架橋剤と反応できる末端基を含むために共重合中に自然に形成される末端基の重合後官能化を意味する。架橋はまた、重合後のペンダント官能化または有機Bモノマー残基の官能化などにより、R
1側基の官能化を通じて促進され得る。FおよびGは同じであっても異なっていてもよく、典型的には、わずかに過剰なモノマーの1つが重合に使用されるのと同じである。好ましくは、FおよびGは、トリエトキシシラン基またはトリメトキシシラン基のようなトリアルコキシシラン基などのアルコキシ基である。
【0228】
理想的には、基FおよびGは架橋基であり、すなわち、それらは架橋剤の添加の有無にかかわらず硬化可能である。バインダーポリマーを架橋する選択肢については、以下で詳しく説明する。
【0229】
バインダーは、異なるポリシロキサンモノマーA’と第2および第3のモノマーB’とを含むことができることも理解されよう。したがって、ターポリマーなどを形成する可能性も、本発明の範囲内である。
【0230】
共重合体バインダーは、重合前にすべての出発物質を混合するか、反応中に単量体の1つを添加することにより得られる。当業者は、使用されるモノマーに応じて重合を実施する方法を知っていることが理解されよう。形成されるバインダーは、典型的には、標的ポリマーがジスルフィドでない限り、使用される単位の交互ABABABポリマーである。ポリシロキサン単位は、好ましくは、それ自体と重合すべきでなく、第2のモノマーは、好ましくは、それ自体と重合すべきでないことが理解されよう。
【0231】
標的ポリマーがジスルフィドである(したがって、両方のモノマーが末端SH基を持つ)場合、重合条件下でモノマーがそれら自体と反応する可能性がある。得られるポリマーは、モノマー単位のランダム共重合体である。
【0232】
ポリマーは、好ましくは、ブロック共重合体ではない。2つの第2のモノマーBaおよびBbがあると、パターンは、好ましくは、XがBaまたはBbからランダムに選択されるAXAXAXである。存在するBaおよびBbの量は、重合の化学量論に依存するであろう。
【0233】
重合条件は広く変えることができるが、典型的には、20℃から250℃、例えば40℃から22℃の温度が使用される。問題の重合が縮合重合である場合、縮合物(通常は水またはアルコール)が形成される。これは、好ましくは、重合が継続するにつれて蒸留によって除去される。これは、減圧下で達成できる。重合は、好ましくは、不活性雰囲気、例えば窒素雰囲気または特に窒素ストリッピング条件下で実施される。問題の重合が付加重合である場合、発熱反応の制御のため、または特に末端基の分子設計の制御のために、モノマーの1つの供給が好ましい。
【0234】
本発明のバインダーは、好ましくは、少なくとも5,000g/mol、好ましくは少なくとも10,000g/mol、より好ましくは少なくとも15,000g/mol、特に20,000g/molより大きい数平均分子量(Mn)を有する。特に好ましい実施形態では、10,000g/molを超える値が好ましい。数平均分子量は、好ましくは、100,000g/molまで、例えば80,000g/molまでである。
【0235】
ただし、Mnを大きくしすぎると粘度が高くなり、コーティング組成物を確実に塗布できるようにするためにより多くの溶媒が必要になるため、トレードオフがある。より多くの溶媒は、望ましくない揮発性有機含有量を増加させる。
【0236】
当然ながら、バインダーは全体として、異なるMnおよび/または異なる加水分解特性/速度、すなわち異なる加水分解基および加水分解基の含有量を有する2以上のバインダーの混合物から製造できることが理解されよう。バインダー成分の性質を変えることによって、加水分解の速度を変えることができる。
【0237】
好ましくは、バインダーは、コーティング組成物の少なくとも30重量%、例えば少なくとも40重量%、例えば少なくとも50重量%を形成する。バインダーは、コーティング組成物の80重量%以下、例えば70重量%以下、例えば60重量%以下まで形成することができる。
【0238】
架橋剤および硬化剤
本発明に関するいくつかの実施形態では、使用中のバインダーポリマーを架橋することが好ましい。本発明のバインダーポリマーは、バインダーポリマーを形成するために使用される基の性質またはエンドキャッピングのために、硬化性末端基を有し得る。好ましくは、ポリマーの末端基は、反応性基でエンドキャップされて、架橋反応を生じさせることができる。特に興味深いエンドキャッピング基は、トリアルコキシシランである。
【0239】
本発明のバインダーは、硬化剤の非存在下または存在下で架橋することができる。
【0240】
例えば、当該技術分野で周知の硬化剤の例としては、モノマーイソシアネート、ポリマーイソシアネートおよびイソシアネートプレポリマーが挙げられる。毒性が低いため、ポリイソシアネートがモノマーイソシアネートよりも好ましい。例えば、ポリイソシアネートは、ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、トルエンジイソシアネート(TDI)、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)およびイソホロンジイソシアネート(IPDI)の化学的性質に基づくことができる。例えば、これらは、Bayer Material Scienceによる商品名Desmodurの下およびVencorexによる商品名Tolonateの下で提供されている。ポリイソシアネートの例は、Desmodur N3400、Desmodur N3300、Desmodur N3600 Desmodur N75、Desmodur XP2580、Desmodur Z4470、Desmodur XP2565およびDesmodur VLであり、Bayer Material Scienceから提供されている。
【0241】
ポリイソシアネートは、異なるNCO−官能性で製造できる。NCO−官能性は、ポリイソシアネート分子またはイソシアネートプレポリマー分子あたりのNCO−基の量である。異なるNCO−官能性を有するポリイソシアネート硬化剤を使用できる。
【0242】
硬化剤は、好ましくは、ヒドロキシル基の量に対して0.8から1.5当量(当量)のNCO基、好ましくは0.9から1.4当量、より好ましくは0.95から1.3当量、さらにより好ましくは1から1.2当量の量で存在する。
【0243】
バインダーの末端基の官能性は、出発モノマーに依存するであろう。末端基は、広範囲の硬化反応に適した他の官能基に容易に修飾できる。他の硬化性末端基の例としては、エポキシ基が挙げられる。
【0244】
例えば、(メタ)アクリレート基などのエチレン性不飽和基は、バインダー中のチオール基をアクリル酸またはメタクリル酸などのエチレン性不飽和カルボン酸と反応させるか、わずかに過剰の(メタ)アクリレートモノマーを使用することによって導入できる。
【0245】
したがって、好ましくは、バインダーは、本質的に硬化性末端基を含むか、または硬化性末端基を含むように修飾されている。硬化性末端基を含むように修飾された化合物は、特に末端基修飾バインダー(または末端キャップ修飾バインダー)と称する場合がある。
【0246】
別の末端基修飾剤は、モノアルコキシシラン、ジアルコキシシランまたはトリアルコキシシランなどのアルコキシシランを含むものである。現在の市販の汚損放出コーティングは、一般に、エトキシシラン(メトキシシラン)化合物の加水分解を含む縮合硬化機構によって硬化する。これは、例えばイソシアネートベースの架橋と比較して、導入される極性エンティティの量を最小化する(これにより、汚損の種類との極性相互作用が増加する)ため、利点を有する。本発明のバインダーについて同様の縮合硬化機構を促進するために、末端官能基のエンドキャッピング反応を実施することができる。
【0247】
例えば、ビニルトリメトキシシランなどのアルコキシシランを使用して、末端SH基を変更することができる。
【0248】
したがって、さらなる実施形態では、バインダーは、基−SiR”
d(OR’)
3-d(ここで、d=0から2、R”およびR’は、独立してC
1-6アルキル基から選択される。)を含む化合物でエンドキャップされる。例は、トリメトキシシリル、トリエトキシシリル、メチルジエトキシシリル、メチルジメトキシシリル、ジメチルメトキシシリルおよびジメチルエトキシシリルである。化合物は全体として、このシロキシ基と、形成された共重合体バインダー上の末端基と反応することができるさらなる官能基を含む。エンドキャッピング単位は、理想的には400までのMnを有する低分子量化合物である。
【0249】
使用される化合物の例としては、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、およびアリルトリメトキシシランが挙げられる。水分が存在すると、バインダーの末端に存在するシロキシ末端基が架橋し始める。場合によっては、末端基は、モノエトキシシラン(モノメトキシシラン)であってもよく、その場合、別の架橋剤(例えば、テトラエトキシシランなどのアルコキシシランまたはその縮合物(例えば、WACKER(登録商標)TES40WN))を使用してコーティングを硬化させてもよい。
【0250】
架橋剤は、好ましくは、コーティング組成物の乾燥重量で0%から10%を構成し、例えば、以下に示す一般式(2):R
d−Si−V
4-d(2)
(式中、各Rは、独立して、1から6の炭素原子の非置換または置換一価炭化水素基を表し、各Vは、独立して、加水分解性基を表し、dは、0から2、例えば0から1の整数を表す。)によって表される有機ケイ素化合物、その部分加水分解縮合物、またはこれら2つの混合物である。
【0251】
バインダーポリマーと硬化剤との混合は、コーティングを物体に塗布する少し前、例えばコーティングの1時間以内に実施することができ、またはバインダーは、硬化性の形状で提供できるが、早期硬化を防ぐために乾燥状態に保つことができる。いくつかの実施形態では、硬化剤/エンドキャッピング剤は、コーティングが物体に塗布される前の硬化を防ぐために、コーティング組成物の残りに別々に提供される。末端がモノエトキシシラン(モノメトキシシラン)の場合、モノエトキシシラン(モノメトキシシラン)架橋剤、例えばTES 40 WNは、バインダーと組み合わせて使用できる。したがって、本発明のコーティング組成物は、マルチパック(好ましくは2パック)配合物として提供され得る。
【0252】
したがって、別の態様から見ると、本発明は、(I)本明細書に記載のバインダーポリマーおよび(II)硬化を含むキットを提供する。好ましくは、塗布する少し前に成分を混合する指示が提供されるであろう。1つまたは他の成分に触媒を提供して、架橋プロセスを促進してもよい。
【0253】
コーティング組成物
本発明のコーティング組成物は、バインダーまたはバインダーの混合物を含む。組成物はまた、汚損放出組成物の他の従来の成分を含んでもよい。
【0254】
ポリシロキサンベースのバインダー系は、典型的には、コーティング組成物の乾燥重量で20%から90%、少なくとも乾燥重量で40%、特に乾燥重量で50%から90%を構成する。
【0255】
本発明のバインダーは、海水中で分解する。バインダーが受ける分解反応は、ポリマー骨格中で起こる加水分解反応である、すなわち、加水分解性結合がポリマー骨格中に存在することが理解されよう。
【0256】
バインダーに加えて、本発明のコーティング組成物は、添加油、触媒、殺生物剤、酵素およびコバインダーなどの他の成分を含んでもよい。他の従来の成分としては、溶媒、添加剤、顔料、充填剤が挙げられる。
【0257】
添加油
コーティング組成物は、例えば国際公開第2011/076856号公報に記載されている周知の親水性変性添加油を含み得る。組成物は、親水性変性ポリシロキサンオイル、すなわち、エステルシロキサンベースのバインダーマトリックスと共有結合を形成しない成分をさらに含んでもよい。親水性変性ポリシロキサンオイルは、同じ分子内に親水性基も親油性基も含まれているため、界面活性剤および乳化剤として広く使用されている。上記エステルシロキサン成分と対照的に、親水性変性ポリシロキサンオイルは、バインダー(またはバインダー成分)または架橋剤(存在する場合)と反応できる基を含まないように選択されるため、親水性変性ポリシロキサンオイルは、特にバインダー成分に関して非反応性であることを意図している。特に、親水性変性ポリシロキサンオイルには、エステルシランベースのバインダーシステムの成分との反応を回避するように、Si−OH基などのシリコン反応性基、Si−OR基(例えばアルコキシ、オキシム、アセトキシ)などの加水分解性基がない。
【0258】
非反応性の親水性変性ポリシロキサンオイルは、通常、極性であり得および/または水素結合できる非イオン性オリゴマー基またはポリマー基の添加によって修飾され、極性溶媒、特に水、または他の極性オリゴマー基またはポリマー基との相互作用を高める。これらの基の例としては、アミド(例えばポリ(ビニルピロリドン)、ポリ[N−(2−ヒドロキシプロピル)メタクリルアミド])、ポリ(N、N−ジメタクリルアミド)、酸(例えばポリ(アクリル酸)、アルコール(例えばポリ(グリセロール)、ポリHEMA、多糖類、ポリ(ビニルアルコール))、ケトン(ポリケトン)、アルデヒド(例えば(ポリ(アルデヒドグルロン酸塩)、アミン(例えばポリビニルアミン)、エステル(例えばポリカプロラクトン、ポリ酢酸ビニル))、エーテル(例えばポリ(エチレングリコール)、ポリ(プロピレングリコール)のようなポリオキシアルキレン)、イミド(例えば、ポリ(2−メチル−2−オキサゾリン))など、上記共重合体が挙げられる。
好ましくは、親水性は、ポリオキシアルキレン基で修飾することによって得られる。好ましい実施形態では、親水性変性ポリシロキサンオイル(存在する場合)は、100g/molから100,000g/molの範囲、例えば250から75,000g/molの範囲、特に500から50,000g/molの範囲の数平均分子量(Mn)を有する。
【0259】
1以上の親水性変性ポリシロキサンオイルは、コーティング組成物中に0.01%から30%、例えば乾燥重量で0.05%から10%の量で含まれる。特定の実施形態では、1以上の親水性変性ポリシロキサンオイルは、コーティング組成物の乾燥重量で0.05%から7%、例えば乾燥重量で0.1%から5%、特に乾燥重量で0.5%から3%を構成する。
【0260】
興味深い他の添加油は、国際公開第2008132196号公報に記載されている。適切な非反応性流体は、メチルフェニルシリコーン油などのシリコーン油、ポリジメチルシロキサン、国際公開第2008/132195号公報に開示されているカルボキシル官能性オルガノシロキサン、石油、ポリオレフィン油、多環芳香族油、ポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素樹脂またはフッ素化アルキルまたはアルコキシ含有ポリマー、またはラノリンおよびラノリン誘導体およびPCT出願PCT/欧州特許出願公開第2012/065920号明細書に開示の他のステロールおよび/またはステロール誘導体またはその組合せである。好ましい非反応性流体は、メチルフェニルシリコーン油である。また興味深いのは、国際公開第2014131695号公報に記載のフッ素化両親媒性ポリマー/オリゴマーである。未反応流体の割合は、コーティング組成物の固形物量に基づいて、好ましくは5重量%から25重量%、より好ましくは5重量%から10重量%である。
【0261】
殺生物剤/海洋防汚剤
一実施形態では、殺生物剤を本発明のバインダー中に使用することができる。適切な殺生物剤はよく知られており、国際公開第2013/000479号公報に見出すことができる。
【0262】
本文脈において、「殺生物剤」という用語は、化学的または生物学的手段によって有害な海洋生物を破壊、抑止、無害化、作用の防止、または防除効果を発揮することを目的とする活性物質を意味することを意図している。殺生物剤の実例は、ビス(ジメチルジチオカルバミン酸)亜鉛、エチレン−ビス(ジメチルジチオカルバミン酸)亜鉛、エチレン−ビス(ジメチルジチオカルバミン酸)マンガン、およびこれらの間の錯体などのメタロ−ジチオカルバミン酸;ビス(1−ヒドロキシ−2(1H)−ピリジン−チオネート0,S)−銅;アクリル酸銅;ビス(1−ヒドロキシ−2(1H)−ピリジンチオネート0,S)−亜鉛;フェニル(ビスピリジル)−二塩化ビスマス;酸化銅(I)、亜酸化銅、金属銅、銅ニッケル合金などの銅金属合金などの金属殺生物剤;チオシアン酸第一銅、塩基性炭酸銅、水酸化銅、メタホウ酸バリウム、硫化銅などの金属塩;3a、4,7,7a−テトラヒドロ−2−((トリクロロメチル)−チオ)−1H−イソインドール−1,3(2H)−ジオン、ピリジン−トリフェニルボラン、1−(2,4、6−トリクロロ−フェニル)−1H−ピロール−2,5−ジオン、2,3,5,6−テトラクロロ−4−(メチルスルホニル)−ピリジン、2−メチルチオ−4−tert−ブチルアミノ−6−シクロプロピルアミン−s−トリアジン、およびキノリン誘導体などの複素環窒素化合物;2−(4−チアゾリル)ベンズイミダゾール、4,5−ジクロロ−2−n−オクチル−4−イソチアゾリン−3−オン、4,5−ジクロロ−2−オクチル−3(2H)−イソチアゾリン(Sea−Nine<(登録商標)>−211N)、1,2−ベンゾイソチアゾリン−3−オン、および2−(チオシアナートメチルチオ)−ベンゾチアゾールなどの複素環硫黄化合物;N−(1,3−ビス(ヒドロキシメチル)−2,5−ジオキソ−4−イミダゾリジニル)−N、N’−ビス(ヒドロキシメチル)尿素、N−(3,4−ジクロロフェニル)−N、N−ジメチル尿素などの尿素誘導体、Ν、Ν−ジメチルクロロフェニル尿素;カルボン酸のアミドまたはイミド;2,4,6−トリクロロフェニルマレイミド、1.1−ジクロロ−N−((ジメチルアミノ)スルホニル)−1−フルオロ−N−(4−メチルフェニル)−メタンスルフェンアミド、2.2−ジブロモ−3−ニトリロプロピオンアミド、N−(フルオロジクロロメチルチオ)−フタルイミド、N、N−ジメチル−N’−フェニル−N’−(フルオロジクロロメチルチオ)−スルファミド、およびN−メチロールホルムアミドなどのスルホン酸およびスルフェン酸;2−((3−ヨード−2−プロピニル)オキシ)−エタノールフェニルカルバメートおよびN、N−ジデシル−N−メチル−ポリ(オキシエチル)アンモニウムプロピオネートなどのカルボン酸の塩またはエステル;デヒドロアビエチルアミンおよびココジメチルアミンなどのアミン;ジ(2−ヒドロキシ−エトキシ)メタン、5,5’−ジクロロ−2,2’−ジヒドロキシジフェニルメタン、メチレン−ビスチオシアネートなどの置換メタン;2,4,5,6−テトラクロロ−1,3−ベンゼンジカルボニトリル、1,1−ジクロロ−N−((ジメチルアミノ)−スルホニル)−1−フルオロ−N−フェニルメタンスルフェンアミド、および1−((ジヨードメチル)スルホニル)−4−メチルベンゼンなどの置換ベンゼン;塩化トリ−n−ブチルテトラデシルホスホニウムなどの四アルキル・ホスホニウム・ハロゲン化物;n−ドデシルグアニジン塩酸塩などのグアニジン誘導体、ビス−(ジメチルチオカルバモイル)−ジスルフィド、テトラメチルチウラムジスルフィド;フェニルカプサイシンなどのジスルフィド;メデトミジンなどのイミダゾール含有化合物;2−(p−クロロフェニル)−3−シアノ−4−ブロモ−5−トリフルオロメチルピロールおよびそれらの混合物から選択されるものである。現在、好ましくは、殺生物剤は錫を含まない。
【0263】
現在、好ましい殺生物剤は、2,4,5,6−テトラクロロイソフタロニトリル(クロロタロニル)、チオシアン酸銅(スルホシアン酸第一銅)、N−ジクロロ−フルオロメチルチオ−N’、N’−ジメチル−N−フェニルスルファミド(ジクロロフルアニド)、3−(3,4−ジクロロフェニル)−1,1−ジメチル尿素(ジウロン)、N2−tert−ブチル−N4−シクロプロピル−6−メチルチオ−1,3,5−トリアジン−2,4−ジアミン(シブトリン)、4−ブロモ−2−(4−クロロフェニル)−5−(トリフルオロメチル)−1H−ピロール−3−カルボニトリル、(2−(p−クロロフェニル)−3−シアノ−4−ブロモ−5−トリフルオロメチルピロール;トラロピリル)、シブトリン、(RS)−4−[1−(2,3−ジメチルフェニル)エチル]−3H−イミダゾール(メデトミジン)、4,5−ジクロロ−2−n−オクチル−4−イソチアゾリン−3−オン(DCOIT、Sea−Nine(登録商標)211N)、ジクロル−N−((ジメチルアミノ)スルホニル)フルオル−N−(p−トリル)メタンスルフェンアミド(トリルフルアニド)、2−(チオシアノメチルチオ)−1,3−ベンゾチアゾール((2−ベンゾチアゾリルチオ)メチルチオシアネート;TCMTB)、トリフェニルボランピリジン(TPBP);ビス(1−ヒドロキシ−2(1H)−ピリジンチオネート−0,S)−(T−4)亜鉛(亜鉛ピリジンチオン;亜鉛ピリチオン)、ビス(1−ヒドロキシ−2(1H)−ピリジンチオネート−0,S)−T−4)銅(銅ピリジンチオン;銅ピリチオン;銅オマジン)、亜鉛エチレン−1,2−ビス−ジチオカルバメート(亜鉛−エチレン−N−N’−ジチオカルバメート;ジネブ)、酸化銅(I)、金属銅、3−(3,4−ジクロロフェニル)−1,1−ジメチル尿素(ジウロン)およびジヨードメチル−p−トリルスルホン;フェニルカプサイシンからなる群から選択されるものである。好ましくは、少なくとも1つの殺生物剤が上記リストから選択される。
【0264】
特に好ましい実施形態では、殺生物剤は、好ましくは、粘液および藻類などの軟らかい汚損に対して有効な殺生物剤の中から選択される。このような殺生物剤の例は、N2−tert−ブチル−N4−シクロプロピル−6−メチルチオ−1,3,5−トリアジン−2,4−ジアミン(シブトリン)、4,5−ジクロロ−2−n−オクチル−4−イソチアゾリン−3−オン(DCOIT、Sea−Nine(登録商標)211N)、ビス(1−ヒドロキシ−2(1H)−ピリジンチオネート−0,S)−(T−4)亜鉛(亜鉛ピリジンチオン;亜鉛ピリチオン)、ビス(l−ヒドロキシ−2(1H)−ピリジンチオネート−0,S)−T−4)銅(銅ピリジンチオン;銅ピリチオン)および亜鉛エチレン−1,2−ビス−ジチオカルバメート(亜鉛−エチレン−N−N’−ジチオカルバメート);ジネブ)、ビス(1−ヒドロキシ−2(1H)−ピリジンチオネート−0,S)−T−4)銅(銅ピリジンチオン;銅ピリチオン;銅オマジン)である。硬い汚損の場合、酸化銅(I)、金属銅、チオシアン酸銅(スルホシアン酸第一銅)を使用できる。
【0265】
さらに特に好ましい実施形態では、殺生物剤は、有機殺生物剤、例えばピリチオン錯体、例えば亜鉛ピリチオン、または例えば銅ピリチオンである。有機殺生物剤は、完全に、または部分的に有機起源のものである。場合により、海洋防汚剤を不活性担体にカプセル化または吸着するか、放出を制御するために他の材料に結合してもよい。
【0266】
本発明の防汚組成物中の有機殺生物剤の総量は、0.1重量%から40重量%、例えば0.1重量%から20重量%、例えば0.5重量%から10重量%(コーティング組成物の乾燥重量)、例えば1重量%から8重量%の範囲であり得る。本発明の防汚組成物中の亜酸化銅、酸化銅(I)、金属銅などの無機殺生物剤の総量は、乾燥重量で0.5%から80%、例えば1%から70%の範囲であり得る。この成分の量は、最終用途および使用される海洋防汚剤に応じて変わるであろうことが理解されよう。
【0267】
触媒
硬化プロセスを支援するために、本発明のコーティング組成物は触媒を含んでもよい。国際公開第2014/131695号公報は、可能な触媒の広範なリストを提供する。使用できる触媒の例としては、遷移金属化合物、金属塩、および錫、鉄、鉛、バリウム、コバルト、亜鉛、アンチモン、カドミウム、マンガン、クロム、ニッケル、アルミニウム、ガリウム、ゲルマニウムおよびジルコニウムなどの種々の金属の有機金属錯体が挙げられる。塩は、好ましくは、長鎖カルボン酸の塩および/またはキレートまたは有機金属塩である。適切な触媒の例としては、例えば、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫ジオクトエート、ジブチル錫ジアセテート、ジブチル錫2−エチルヘキサノエート、ジブチル錫ジネオデカノエート、ジブチル錫ジメトキシド、ジブチル錫ジベンゾエート、ジブチル錫アセトアセトネート、ジブチル錫アセチルアセトネート、ジブチル錫アルキルアセトアセトネート、ジオクチル錫ジラウレート、ジブチル錫オクテート、ジオクチル錫ジアセテート、ジオクチル錫2−エチルヘキサノエート、ジオクチル錫ジネオデカノエート、ジオクチル錫ジメトキシド、ジオクチル錫ジベンゾエート、ジオクチル錫アセトアセトネート、ジオクチル錫アセチルアセトネート、ジオクチル錫アルキルアセトアセトネート、ジメチル錫ジブチレート、ジメチル錫ビスネオデカノエート、ジメチル錫ジデカノエート、ナフテン酸錫、酪酸錫、オレイン酸錫、カプリル酸錫、オクタン酸錫、ステアリン酸錫、オクタ錫オクトアート、ステアリン酸鉄、2−エチルヘキサン酸鉄、オクタン酸鉛、2−エチルオクタン酸鉛、2−エチルヘキサン酸コバルト、ナフテン酸コバルト、2−エチルヘキサン酸マンガン、2−エチルヘキサン酸亜鉛、ナフテン酸亜鉛、ステアリン酸亜鉛、金属トリフレート、酒石酸トリエチル錫、第一錫オクトアート、カルボメトキシフェニル錫トリスベレート、イソブチル錫トリセロエートが挙げられる。
【0268】
適切な触媒のさらなる例としては、2−エチルヘキサン酸ビスマス、オクタン酸ビスマスおよびネオデカン酸ビスマスなどの有機ビスマス化合物が挙げられる。適切な触媒のさらなる例としては、有機チタン化合物、有機ジルコニウム化合物および有機ハフニウム化合物、およびナフテン酸チタン、ナフテン酸ジルコニウム、チタン酸テトラブチル、テトラキス(2−エチルヘキシル)チタン酸、チタン酸トリエタノールアミン、テトラ(イソプロペニルオキシ)チタン酸、テトラブタン酸チタン、テトラプロパン酸チタン、テトライソプロパン酸チタン、ジルコン酸テトラブチル、テトラキス(2−エチルヘキシル)ジルコン酸、ジルコン酸トリエタノールアミン、テトラ(イソプロペニルオキシ)ジルコン酸、テトラブタン酸ジルコニウム、テトラプロパン酸ジルコニウム、テトライソプロパン酸ジルコニウムなどのチタン酸エステルおよびジルコン酸エステル、ならびにジイソプロピルビス(アセチルアセトニル)チタン酸塩、ジイソプロピルビス(エチルアセトアセトニル)チタン酸塩およびジイソプロポキシビス(エチルアセトアセテート)チタン酸塩などのキレート化チタン酸塩が挙げられる。
【0269】
好ましくは、触媒は、コーティング組成物の総重量に基づいて0.01重量%から5重量%、特に0.05重量%から4重量%の量で存在する。
【0270】
溶媒、顔料、充填剤、添加剤
コーティングは溶媒を含んでもよい。適切な溶媒としては、脂肪族炭化水素、脂環式炭化水素および芳香族炭化水素、アルコール、ケトン、エステル、および上記混合物が挙げられる。適切な溶媒の例は、揮発油、シクロヘキサン、トルエン、キシレン、ナフサ溶媒、メトキシプロピルアセテート、酢酸n‐ブチル、2−エトキシ酢酸エチルオクタメチルトリシロキサンなどのエステルおよび、それらの混合物である。溶媒は、存在する場合、通常コーティング組成物の総重量に基づいて5重量%から50重量%を構成する。固形分は、ASTM法D2697に従って決定することができる。
【0271】
本発明のコーティング組成物はまた、顔料を含んでもよい。顔料の例としては、黒色酸化鉄、赤色酸化鉄、黄色酸化鉄、二酸化チタン、酸化亜鉛、カーボンブラック、グラファイト、赤色モリブデン酸塩、黄色モリブデン酸塩、硫化亜鉛、酸化アンチモン、スルホケイ酸アルミニウムナトリウム、キナクリドン、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、インダントロンブルー、酸化アルミニウムコバルト、カルバゾールジオキサジン、酸化クロム、イソインドリンオレンジ、ビスアセトアセトトリジオール、ベンズイミダゾロン、キノフタロンイエロー、イソインドリンイエロー、テトラクロロイソインドリノン、キノフタロンイエロー、金属フレーク材料(例えばアルミニウムフレーク)またはその他亜鉛粉や亜鉛合金などのいわゆるバリア顔料または防錆顔料、またはその他グラファイト、二硫化モリブデン、二硫化タングステンまたは窒化ホウ素などのいわゆる潤滑剤顔料が挙げられる。好ましい顔料は、黒色酸化鉄、赤色酸化鉄、黄色酸化鉄、スルホケイ酸アルミニウムナトリウムおよび二酸化チタンである。
【0272】
顔料の割合は、コーティング組成物の総重量に基づいて、0重量%から25重量%の範囲、好ましくは0重量%から15重量%の範囲であり得る。
【0273】
本発明のコーティング組成物はまた、充填剤を含んでもよい。本発明によるコーティング組成物に使用できる充填剤の例は、酸化亜鉛、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、炭酸カルシウム、焼成シリカ、ベントナイト、およびその他粘土を含むシリカまたはケイ酸塩(例えばタルク、長石、およびカオリン)、および一般に縮合分岐ポリシロキサンである固体シリコーン樹脂である。ヒュームドシリカなどの一部の充填剤は、コーティング組成物にチキソトロピー効果を有し得る。充填剤の割合は、コーティング組成物の総重量に基づいて、0重量%から25重量%の範囲、好ましくは0重量%から10重量%の範囲、より好ましくは0重量%から5重量%の範囲であり得る。
【0274】
本発明によるコーティング組成物は、他の界面活性剤、湿潤剤、増粘剤、沈降防止剤、および染料から選択される1以上の成分を任意に含む。
【0275】
追加のバインダーを使用して、コーティングフィルムの自己研磨特性と機械的特性とを調整できる。本発明によるコーティング組成物において本発明のバインダーに加えて使用できるバインダーの例としては、他のポリシロキサンが挙げられる。
【0276】
コーティング組成物の塗布
本発明のコーティング組成物は、汚損を受けやすい任意の物体の表面の全体または一部に塗布することができる。表面は、恒久的または断続的に水面下にある場合がある(例えば潮の動き、種々の積荷作業、または膨張を通して)。物体の表面は、通常、船舶の船体、または石油プラットフォームやブイなどの固定された海洋の物体の表面である。コーティング組成物の塗布は、任意の便利な手段、例えば、コーティングを物体に塗装(例えばブラシやローラーを用いて)またはスプレーすることによって達成することができる。通常、コーティングを可能にするには、表面を海水から分離する必要がある。コーティングの塗布は、当技術分野で従来知られているように達成することができる。
【0277】
コーティング組成物は、はけ塗り、ローラ塗装、またはスプレー(エアレスおよびエアアシスト)などの通常の技術によって塗布できる。基材への適切な接着を達成するために、コーティング組成物を下塗りした基材に塗布することが好ましい。プライマーは、PDMSコーティングに適した任意の従来のプライマー/シーラーコーティングシステムであり得る。古びた防汚コーティング層または汚損放出層を含む基材上に本発明によるコーティング組成物を塗布することも可能である。本発明によるコーティング組成物が、このような古びた層に塗布される前に、この古い層は、汚損を除去するために高圧水洗浄により洗浄される。国際公開第99/33927号公報に開示されているプライマーは、古びたコーティング層と本発明によるコーティング組成物との間のタイコートとして使用することができる。
【0278】
場合により、プライマーは、国際公開第2010/018164号公報に開示されている接着促進剤を含んでもよい。
【0279】
場合により、プライマーは殺生物剤を含んでもよい。コーティングは、硬化した後、すぐに浸漬することができ、すぐに防汚または汚損放出保護を提供する。上記のように、本発明によるコーティング組成物は、非常に良好な防汚および汚損放出特性を有する。これにより、これらのコーティング組成物は、海洋用途向けの防汚または汚損放出コーティングとしての使用に非常に適したものになる。コーティングは、動的構造ならびに静的構造、例えば、船体、ブイ、掘削プラットフォーム、乾ドック装置、石油および/またはガス生産リグ、浮体式石油およびガス処理、貯蔵および荷降ろし容器、水産養殖装置、網およびケージ、エネルギー生成装置、例えば、洋上風車ならびに潮および波エネルギー装置、発電所用冷却水取水口と、水中に浸漬されるパイプと、水を貯蔵および輸送するために使用されるタンク、パイプおよび導管のために使用できる。コーティングは、例えば金属製、コンクリート製、木製、プラスチック製、繊維強化プラスチック製の、これらの構造のために使用される任意の基材に塗布できる。
【0280】
以下、本発明は、以下の非限定的な実施例を参照して定義される。
【0281】
ポリマーのモル質量分布の決定
ポリマーは、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)測定によって特徴付けられる。機器の詳細:
a.移動相としてのテトラヒドロフラン:
分子量分布(MWD)は、Polymer Laboratoriesからの2つのPLgel 5μm Mixed−Dカラム(300x7.5mm)および屈折率(RI)検出器を有するPolymer Laboratories PL−GPC 50機器を用いてテトラヒドロフランを溶離液として周囲温度および1mL/minの一定流量で連続して測定した。カラムは、Polymer Laboratoriesからのポリスチレン標準Easivials PS−Mを用いて較正した。データは、Polymer LabsからのCirrusソフトウェアを用いて処理した。
【0282】
b.移動相としてのトルエン:
分子量分布(MWD)は、Tosoh Bioscience GmbHからのMicro SDVカラム(1000/10000Å、長さ55cm、内径0.4cm)および屈折率(RI)検出器を有するEcoSEC機器を用いて、トルエンを溶離液として使用して35℃の温度で0.35mL/minの一定流量で測定した。カラムは、PSSからのポリスチレン標準(162g/molから2,520,000g/mol)を用いて較正した。
【0283】
サンプルは、5mgの乾燥ポリマーに対応するポリマー溶液量を5mLのテトラヒドロフランまたはトルエンに溶解することにより調製した。サンプルは、GPC測定のためのサンプリングの前に、室温で最低4時間維持した。
重量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)、およびMw/Mnに相当する分散度(D
M)が報告されている。
【0284】
化学薬品:
Evonikから入手可能なアルファ、オメガアミノシロキサン[Tegomer A−Si 2122(n=10)またはTegomer A−Si2322(n=30)]、ビス[3−(トリメトキシシリル)プロピル]アミン(Dynasylan(登録商標)1124)、アルファ、オメガヒドロキシアルキルシロキサン(Tegomer(登録商標)H−Si2515)。
【0285】
TCI Europe GmbHから入手可能な5−ヘキセン酸メチル、ノナンジオールジアクリレート、Sigma−Aldrichから入手可能なチタン(IV)−ブトキシド、ジブチル錫ジラウレート、1,8−ジアザ−7−ビシクロ[5.4.0]ウンデセン(DBU)、二塩化ジメチル錫、p−トルエンスルホン酸。
【0286】
ABCR Chemicalsから入手可能なメタクリロキシプロピル末端ポリジメチルシロキサンモノマー、ビニル末端ポリジメチルシロキサン、(3−メルカプトプロピル)トリメトキシシラン、アクリルオキシ末端エチレンオキシド−ジメチルシロキサン−エチレンオキシド。GP siliconesから入手可能な(メルカプトプロピル)メチル末端シロキサン。
【0287】
Sigma−Aldrichから入手可能な1,8−オクタンジチオール、無水コハク酸、アリルアルコール、ベンゾキノン、2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオニトリル)、トリエチルアミン、コハク酸、2−メルカプトエタノール、ジエチレングリコールモノアリルエーテル、ヘキサメチレンジアミン、コハク酸ジメチル、2−(メチルアミノ)エタノール、無水キシレン、二塩化無水メチレン、無水ジオキサン。
【0288】
[実施例]
実施例1a:チオール−エンマイケル付加反応:一般スキーム
【0290】
R”=HまたはCH
3
窒素ライン、攪拌装置および内部温度計を有するマルチネックフラスコで、メタクリロキシプロピル末端ポリジメチルシロキサン(DMS−R18、CAS No.58130−03−3、ABCR Chemicals)(100g、0.04モル当量)、1,8オクタンジチオール(14.58g、0.04モル当量)および1,8−ジアザ−7−ビシクロ[5.4.0]ウンデセン(DBU)(0.115g、0.1重量%)を無水キシレンに溶解した。
【0292】
混合物を窒素雰囲気下30℃で3時間撹拌した。キシレンとすべての揮発性物質を真空蒸留により除去した(3時間、80°C、<1mbar)。
GPCデータ:Mw9246g/mol、Mn4020g/mol、MWD2.3(トルエン、PS標準、35°C)
【0293】
実施例1b:
窒素ライン、攪拌装置および内部温度計を有するマルチネックフラスコで、メタクリロキシプロピル末端ポリジメチルシロキサン(DMS−R18、CAS No.58130−03−3、ABCR Chemicals)(150g、0.01182mol、ビニル)、1,6ヘキサンジチオール(2.49g、0.016mol)および1,8−ジアザ−7−ビシクロ[5.4.0]ウンデセン(DBU)(0.15g、0.1重量%)を混合した。反応混合物を真空(100mbar)下70℃で10時間撹拌した。
GPCデータ:Mw11264g/mol、Mn5587g/mol、MWD2.02(トルエン、PS標準、35°C)
【0295】
実施例2a
官能化ジエステルの合成:一般スキーム
【0297】
窒素ライン、攪拌装置および内部温度計を有するマルチネックフラスコで、無水コハク酸(50g、0.5mol)、アリルアルコール(87g、1.5mol)、ベンゾキノン(0.05g)およびチタン(IV)ブトキシド(0.1g)を無水キシレンに溶解した:
【0299】
混合物を、静かな窒素雰囲気ストリッピング条件下120℃で8時間撹拌した。キシレンと残留アルコールを真空蒸留により除去した(3時間、80°C、10mbar)。
【0302】
窒素ライン、攪拌装置および内部温度計を有するマルチネックフラスコで、a,w−(メルカプトプロピル)ジメチルシロキサン(100g、0.026mol−SH官能性)、ジアリルコハク酸塩(12.29、0.062mol)および2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオニトリル)(100mg)を無水キシレンに溶解した。混合物を窒素雰囲気下70℃で5時間撹拌した。キシレンと残留揮発性物質を真空蒸留により除去した(3時間、80°C、10mbar)
【0303】
実施例3aシロキサン−エン+チオール末端エステルの一般スキーム
【0305】
窒素ライン、攪拌装置および内部温度計を有するマルチネックフラスコで、コハク酸(100g、0.931mol)、2−メルカプトエタノール(77.27g、1mol)およびジメチル錫ジクロリド(0.05重量%)を無水キシレンに溶解した:
【0307】
混合物を窒素下120℃で5時間撹拌した。キシレンを120℃<50mbarの真空蒸留により除去した。
【0308】
実施例3b−ワンポット合成
窒素ライン、攪拌装置および内部温度計を有するマルチネックフラスコで、ビニル末端ポリジメチルシロキサン(DMS−V03、CAS.68083−19−2、ABCR Chemicals)(100g、0.0133mol)、ビス(2−メルカプトエチル)コハク酸塩(3.35g、0.0133mol)、(3−メルカプトプロピル)トリメトキシシラン(0.19g、0.001mol)および2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオニトリル)(100mg)を無水キシレンに溶解した。混合物を窒素雰囲気下70℃で3時間撹拌した。キシレンを真空蒸留により除去した(3時間、80°C、<1mbar)。
GPCデータ:Mw23565g/mol、Mn7601g/mol、MWD3.1(トルエン、PS標準、35°C)
【0310】
実施例3c.
窒素ライン、攪拌装置および内部温度計を備えたマルチネックフラスコで、50mLの無水キシレンをフラスコに加えた。キシレンの温度を窒素雰囲気下75℃に維持した。滴下漏斗で、α、ω−ビニル末端ポリジメチルシロキサン(CAS.68083−19−2、ABCR Chemicals)(100g、0.04mol)、1,6ヘキサンジチオール(6g、0.04mol)、ビニルトリメトキシシラン(1.48g、0.01mol)を混合した。別の滴下漏斗で、2,2−アゾジ(2−メチルブチロニトリル)(AMBN)(500mg)を無水キシレン10mLに溶解する。反応混合物と開始剤溶液をキシレン溶液に75℃で2時間滴下した。混合物を窒素雰囲気下75℃でさらに3時間撹拌した。その後、キシレンを真空蒸留により除去した(3時間、80°C、<1mbar)。
GPCデータ:Mw29056g/mol、Mn8726g/mol、MWD3.33(トルエン、PS標準、35°C)
【0312】
実施例3d:
窒素ライン、攪拌装置および内部温度計を備えたマルチネックフラスコで、50mLの無水キシレンをフラスコに加えた。キシレンの温度を窒素雰囲気下75℃に維持した。滴下漏斗で、α、ω−ビニル末端ポリジメチルシロキサン(CAS.68083−19−2、ABCR Chemicals)(65g、0.026mol)、a,w−(メルカプトプロピル)ジメチルシロキサン(GP silicones 100g、0.026mol、−SH官能性)、ビニルトリメトキシシラン(1.92g、0.013mol)を混合した。別の滴下漏斗で、2,2−アゾジ(2−メチルブチロニトリル)(AMBN)(500mg)を無水キシレン10mLに溶解する。反応混合物と開始剤溶液をキシレン溶液に75℃で2時間滴下した。混合物を窒素雰囲気下75℃でさらに3時間撹拌した。その後、キシレンを真空蒸留により除去した(3時間、80°C、<1mbar)。
GPCデータ:Mw36,029g/mol、Mn10,722g/mol、MWD3.36(トルエン、PS標準、35°C)
【0316】
実施例4a
窒素ライン、攪拌装置および内部温度計を有するマルチネックフラスコで、アクリルオキシ末端エチレンオキシド−ジメチルシロキサン−エチレンオキシド(ABAブロック共重合体)(DBE−U22、CAS.117440−21−9、ABCR Chemicals)(100g、0.058mol)、ビス(2−メルカプトエチル)コハク酸塩(14.01g、0.0.058mol)、(3−メルカプトプロピル)トリメトキシシラン(1.12g、0.006mol)および1,8−ジアザ−7−ビシクロ[5.4.0]ウンデセン(DBU)(0.126g、0.1重量%)を無水キシレンに溶解した。混合物を窒素雰囲気下40℃で3時間撹拌した。キシレンを真空蒸留により除去した(3時間、80°C、<1mbar)。
GPCデータ:Mw20987g/mol、Mn7442g/mol、MWD2.82(トルエン、PS標準、35°C)
【0317】
実施例4b:
窒素ライン、攪拌装置および内部温度計を備えたマルチネックフラスコで、50mLの無水キシレンをフラスコに加えた。キシレンの温度を窒素雰囲気下75℃に維持した。滴下漏斗で、アクリルオキシ末端エチレンオキシド−ジメチルシロキサン−エチレンオキシド(ABAブロック共重合体)(DBE−U22、CAS.117440−21−9、ABCR Chemicals)(100g、0.058mol)、1,6ヘキサンジチオール(8.72g、0.058mol)、ビニルトリメトキシシラン(4.29g、0.029mol)を混合した。別の滴下漏斗で、2,2−アゾジ(2−メチルブチロニトリル)(AMBN)(500mg)を無水キシレン10mLに溶解する。反応混合物と開始剤溶液をキシレン溶液に75℃で2時間滴下した。混合物を窒素雰囲気下75℃でさらに3時間撹拌した。
【0319】
GPCデータ:Mw40,524g/mol、Mn6,484g/mol、MWD6.25(THF、PS標準、35°C)
【0320】
実施例5aシロキサン−チオール+アリル末端ジエステルの一般スキーム
【0322】
窒素ライン、攪拌装置および内部温度計を有するマルチネックフラスコで、無水コハク酸(50g、0.5mol)、ジエチレングリコールモノアリルエーテル(146.18g、1mol)およびチタン(IV)ブトキシド(0.1g)を無水キシレンに溶解した:
【0324】
混合物を窒素雰囲気下120℃で4時間撹拌した。キシレンとすべての揮発性物質を真空蒸留により除去した(3時間、80°C、40mbar)。
【0327】
窒素ライン、攪拌装置および内部温度計を有するマルチネックフラスコで、a,w−(メルカプトプロピル)ジメチルシロキサン共重合体(GP silicones、100g、0.026mol−SH官能性)、ビス(2−(アリルオキシ)エチル)コハク酸塩(10.03g、0.036mol)、(3−メルカプトプロピル)トリメトキシシラン(1.87g、0.01mol)および2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオニトリル)(100mg)を無水キシレンに溶解した。混合物を窒素雰囲気下70℃で5時間撹拌した。下流のキシレンと揮発性物質を真空蒸留により除去した(3時間、80°C、1mbar)。
GPCデータ:Mw23853g/mol、Mn8085g/mol、MWD2.95(トルエン、PS標準、35°C)
【0328】
実施例6:シロキサン−チオール+(メタ)アクリル末端エステルの一般スキーム
【0330】
窒素ライン、攪拌装置および内部温度計を有するマルチネックフラスコで、a,w−(メルカプトプロピル)ジメチルシロキサンポリマー(GP silicones 100g、0.026mol−SH官能性)、ノナンジオールジアクリレート(CAS−Nr.:107481−28−7、TCI chemicals、9.66g、0.036mol)、(3−メルカプトプロピル)トリメトキシシラン(1.87、0.01mol)および1,8−ジアザ−7−ビシクロ[5.4.0]ウンデセン(DBU)(0.109g、0.1重量%)を無水キシレンに溶解した。混合物を窒素雰囲気下30℃で5時間撹拌した。キシレンと他の揮発性物質を真空蒸留により除去した(2時間、80℃、70mbar)。
GPCデータ:Mw22643g/mol、Mn7522g/mol、MWD3.01(トルエン、PS標準、35°C)
【0331】
実施例7
(メタ)アクリレートおよびアミン官能性モノマー−マイケル付加反応−一般スキーム
【0333】
窒素ライン、攪拌装置および内部温度計を有するマルチネックフラスコで、メタクリロキシプロピル末端ポリジメチルシロキサン(DMS−R18、CAS No.58130−03−3、ABCR Chemicals)(150g、0.0118mol、ビニル)、ヘキサメチレンジアミン(1.37g、0.0118mol)および1,8−ジアザ−7−ビシクロ[5.4.0]ウンデセン(DBU)(0.15g、0.1重量%)を混合した。混合物を100mbarの真空下70℃で12時間撹拌した。
GPCデータ:Mw11449g/mol、Mn5030g/mol、MWD2.28(トルエン、PS標準、35°C)
【0337】
窒素ライン、攪拌装置および内部温度計を有するマルチネックフラスコで、Tegomer(登録商標)A−Si2322(100g、0.038mol)、ジアリルコハク酸塩(7.53g、0.038mol)、および1,8−ジアザ−7−ビシクロ[5.4.0]ウンデセン(DBU)(270mg、0.25重量%)を、無水キシレンに溶解した。混合物を窒素雰囲気下30℃で3時間撹拌した。キシレンを真空蒸留により除去した(3時間、80°C、<1mbar)。
GPCデータ:Mw7449g/mol、Mn3513g/mol、MWD2.12(トルエン、PS標準、35°C)
【0338】
実施例9PDMS−アクリレート+アミン末端エステルの一般スキーム
【0340】
窒素ライン、攪拌装置および内部温度計を有するマルチネックフラスコで、コハク酸ジメチル(50g、0.34mol)、2−(メチルアミノ)エタノール(10.94g、1.02mol)およびp−トルエンスルホン酸(0.1g)をキシレンに溶解した。混合物を窒素ストリッピング雰囲気下120℃で4時間撹拌して、反応水を除去した。キシレンと他の揮発性物質(過剰のアルコール)を真空蒸留により除去した(4時間、90°C、<1mbar)。
GPCデータ:Mw5449g/mol、Mn2162g/mol、MWD2.52(トルエン、PS標準、35°C)
【0341】
実施例9b−一般スキーム−ワンポット合成
【0343】
窒素ライン、攪拌装置および内部温度計を有するマルチネックフラスコで、メタクリロキシプロピル末端ポリジメチルシロキサン(DMS−R18、CAS No.58130−03−3、ABCR Chemicals)(100g、0.022mol)、ビス(2−(メチルアミノ)エチル)コハク酸塩(5.16g、0.022mol)、ビス[3−(トリメトキシシリル)プロピル]アミン(Dynasylan(登録商標)1124)(1.72g、5mmol)および1,8−ジアザ−7−ビシクロ[5.4.0]ウンデセン(DBU)(0.270g、0.25重量%)を無水キシレンに溶解した。混合物を窒素雰囲気下30℃で3時間撹拌した。キシレンとすべての他の揮発性物質を真空蒸留により除去した(4時間、40°C、<1mbar)。
GPCデータ:Mw13954g/mol、Mn4828g/mol、MWD2.89(トルエン、PS標準、35°C)
【0344】
実施例10:PDMS−アクリレート+PDMS−アミン
【0346】
窒素ライン、攪拌装置および内部温度計を有するマルチネックフラスコで、メタクリロキシプロピル末端ポリジメチルシロキサン(DMS−R18、CAS No.58130−03−3、ABCR Chemicals)(100g、0.022mol)、Tegomer(登録商標)A−Si2322(57.7g、0.022mol)、ビス[3−(トリメトキシシリル)プロピル]アミン(Dynasylan(登録商標)1124)(1.97、0.006mol)および1,8−ジアザ−7−ビシクロ[5.4.0]ウンデセン(DBU)(0.394g、0.25重量%)を無水キシレンに溶解した。混合物を窒素雰囲気下30℃で3時間撹拌した。キシレンと揮発性物質を真空蒸留により除去した(4時間、40°C、<0.1mbar)。
GPCデータ:Mw12567g/mol、Mn4175g/mol、MWD3.01(トルエン、PS標準、35°C)
【0347】
実施例11:フィルム形成実験:PDMSベースの樹脂(実施例3c)を0.5重量%TIB Kat 318を用いて室温で硬化させた。フィルムアプリケーター(Simex GmbH)を用いてガラススライド上にニート樹脂を塗布した。湿潤フィルムの厚さは300μmであった。フィルムは24時間で形成された。