JP2000038394A - アルコキシシラン基を含む水分散性ポリイソシアネ―ト - Google Patents
アルコキシシラン基を含む水分散性ポリイソシアネ―トInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 水に分散可能なアルコキシシラン基を含む水
分散性ポリイソシアネートを提供する。 【解決手段】 化合物の重量を基にして0.2〜20重
量%のイソシアネート基含量(NCO,MW42として
計算)と0.2〜4.5重量%のアルコキシシラン基含
量(Si,MW28として計算)をもち、安定な水中分
散液を形成するために十分な化学的に組み込まれた親水
基を含む化合物であって、アルコキシシラン基が、 i)2.4の最小平均官能価をもち、少なくとも50重
量%のポリイソシアネート付加物を含むポリイソシアネ
ート成分と、 ii)第2級アミノ基とアルコキシシシラン基を含む化合
物の反応生成物として組み込まれている前記化合物。更
に、水性2成分塗料、接着剤及びシーラント組成物にお
けるイソシアネート反応性樹脂との混合物としての前記
化合物の使用。
分散性ポリイソシアネートを提供する。 【解決手段】 化合物の重量を基にして0.2〜20重
量%のイソシアネート基含量(NCO,MW42として
計算)と0.2〜4.5重量%のアルコキシシラン基含
量(Si,MW28として計算)をもち、安定な水中分
散液を形成するために十分な化学的に組み込まれた親水
基を含む化合物であって、アルコキシシラン基が、 i)2.4の最小平均官能価をもち、少なくとも50重
量%のポリイソシアネート付加物を含むポリイソシアネ
ート成分と、 ii)第2級アミノ基とアルコキシシシラン基を含む化合
物の反応生成物として組み込まれている前記化合物。更
に、水性2成分塗料、接着剤及びシーラント組成物にお
けるイソシアネート反応性樹脂との混合物としての前記
化合物の使用。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はイソシアネート基
と、第2級アミノ基を介して組み込まれたアルコキシシ
ラン基を含む水分散性化合物に関する。
と、第2級アミノ基を介して組み込まれたアルコキシシ
ラン基を含む水分散性化合物に関する。
【0002】
【従来の技術】水分散ポリイソシアネート成分と種々の
水分散性又は水溶性イソシアネート反応性樹脂(例えば
ポリヒドロキシ成分)を含む2成分水性組成物は公知で
あり、米国特許第5,075,370号、5,389,
718号、5,387,642号、5,372,875
号、5,336,711号、5,344,873号及び
5,459,197号に記載されている。このような水
性組成物は編織布、プラスチック、木材、グラスファイ
バー及び金属等の種々の支持体の接着剤、シーラント又
は塗料等の多様な商業用途に使用することができる。こ
れらの塗料は、耐薬品性、耐摩耗性、靭性、引張強さ、
弾性及び延性等の多くの望ましい性質をもつ。1成分完
全反応水性ポリウレタン分散液にアルコキシシラン基を
組み込むことは知られている。例えば米国特許第5,0
41,494号、5,354,808号及び5,55
4,686号参照。しかし、これらの特許では第1級ア
ミノ基をとアルコキシシラン基を含む化合物(例えばN
−(3−トリエトキシシリルプロピル)アミン)にアル
コキシシラン基を組み込んでいる。2成分水性組成物で
使用するポリイソシアネート成分を、第1級アミノ基と
アルコキシシラン基を含む化合物で修飾しようとする
と、得られる修飾ポリイソシアネートは水に分散できな
い。
水分散性又は水溶性イソシアネート反応性樹脂(例えば
ポリヒドロキシ成分)を含む2成分水性組成物は公知で
あり、米国特許第5,075,370号、5,389,
718号、5,387,642号、5,372,875
号、5,336,711号、5,344,873号及び
5,459,197号に記載されている。このような水
性組成物は編織布、プラスチック、木材、グラスファイ
バー及び金属等の種々の支持体の接着剤、シーラント又
は塗料等の多様な商業用途に使用することができる。こ
れらの塗料は、耐薬品性、耐摩耗性、靭性、引張強さ、
弾性及び延性等の多くの望ましい性質をもつ。1成分完
全反応水性ポリウレタン分散液にアルコキシシラン基を
組み込むことは知られている。例えば米国特許第5,0
41,494号、5,354,808号及び5,55
4,686号参照。しかし、これらの特許では第1級ア
ミノ基をとアルコキシシラン基を含む化合物(例えばN
−(3−トリエトキシシリルプロピル)アミン)にアル
コキシシラン基を組み込んでいる。2成分水性組成物で
使用するポリイソシアネート成分を、第1級アミノ基と
アルコキシシラン基を含む化合物で修飾しようとする
と、得られる修飾ポリイソシアネートは水に分散できな
い。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は水に分散可能なアルコキシシラン基を含む水分散性ポ
リイソシアネートを提供することである。この目的は、
本発明によると第2級アミノ基を介してアルコキシシラ
ン基を組み込むことにより達成することができる。同時
係属出願であるU.S.シリアルNo.08/992,
163号及び08/992,551号はアスパルテート
基等の第2級アミノ基を介して組み込まれたアルコキシ
シラン基を含むポリウレタン−尿素分散液の製造を開示
している。しかし、このポリウレタン分散液は本願で必
要なポリイソシアネート付加物とは異なり、モノマーポ
リイソシアネートから製造している。
は水に分散可能なアルコキシシラン基を含む水分散性ポ
リイソシアネートを提供することである。この目的は、
本発明によると第2級アミノ基を介してアルコキシシラ
ン基を組み込むことにより達成することができる。同時
係属出願であるU.S.シリアルNo.08/992,
163号及び08/992,551号はアスパルテート
基等の第2級アミノ基を介して組み込まれたアルコキシ
シラン基を含むポリウレタン−尿素分散液の製造を開示
している。しかし、このポリウレタン分散液は本願で必
要なポリイソシアネート付加物とは異なり、モノマーポ
リイソシアネートから製造している。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、化合物の重量
を基にして0.2〜20重量%のイソシアネート基含量
(NCO,MW42として計算)と0.2〜4.5重量
%のアルコキシシラン基含量(Si,MW28として計
算)をもち、安定な水中分散液を形成するために十分な
化学的に組み込まれた親水基を含む化合物であって、ア
ルコキシシラン基が、 i)2.4の最小平均官能価をもち、少なくとも50重
量%のポリイソシアネート付加物を含むポリイソシアネ
ート成分と、 ii)式I:
を基にして0.2〜20重量%のイソシアネート基含量
(NCO,MW42として計算)と0.2〜4.5重量
%のアルコキシシラン基含量(Si,MW28として計
算)をもち、安定な水中分散液を形成するために十分な
化学的に組み込まれた親水基を含む化合物であって、ア
ルコキシシラン基が、 i)2.4の最小平均官能価をもち、少なくとも50重
量%のポリイソシアネート付加物を含むポリイソシアネ
ート成分と、 ii)式I:
【化3】 (式中、Xは100℃未満でイソシアネート基に対して
不活性な同一又は異なる有機基を表し、但しこれらの基
の少なくとも1個はアルコキシ基であり、R1 は100
℃以下の温度でイソシアネート基に対して不活性な有機
基を表し、nは1〜8の整数である)に対応するアミノ
化合物の反応生成物として組み込まれている前記化合物
に関する。本発明は、水性2成分塗料、接着剤及びシー
ラント組成物におけるイソシアネート反応性樹脂との混
合物としての前記化合物の使用にも関する。
不活性な同一又は異なる有機基を表し、但しこれらの基
の少なくとも1個はアルコキシ基であり、R1 は100
℃以下の温度でイソシアネート基に対して不活性な有機
基を表し、nは1〜8の整数である)に対応するアミノ
化合物の反応生成物として組み込まれている前記化合物
に関する。本発明は、水性2成分塗料、接着剤及びシー
ラント組成物におけるイソシアネート反応性樹脂との混
合物としての前記化合物の使用にも関する。
【0005】
【発明の実施の形態】イソシアネート基とアルコキシシ
ラン基を含む化合物a)は、ポリイソシアネートと、ア
ミノ官能性シランと、親水基(例えば非イオン、アニオ
ン及び/又はカチオン基)を含む化合物の反応生成物を
主成分とする。シランは尿素基の形成により組み込ま
れ、親水基は好ましくはウレタン基の形成により組み込
まれる。アルコキシシラン基とアミノ基を含む利用可能
な化合物としては式I中、Xが100℃未満でイソシア
ネート基に対して不活性な同一又は異なる有機基を表
し、但しこれらの基の少なくとも1個はアルコキシ又は
アシルオキシ基、好ましくは炭素原子数1〜4のアルキ
ル又はアルコキシ基、より好ましくはアルコキシ基であ
り、R1 が100℃以下の温度でイソシアネート基に対
して不活性な有機基、好ましくは炭素原子数1〜12、
好ましくは1〜8のアルキル、シクロアルキルもしくは
芳香族環、又は式II: −(CH2)n −Si−(X)3 (II) に対応する基を表し、nが1〜8、好ましくは2〜4の
整数、より好ましくは3である化合物が挙げられる。X
がメトキシ、エトキシ又はプロポキシ基、より好ましく
はメトキシ又はエトキシ基、最も好ましくはメトキシ基
を表し、nが3である化合物が特に好ましい。
ラン基を含む化合物a)は、ポリイソシアネートと、ア
ミノ官能性シランと、親水基(例えば非イオン、アニオ
ン及び/又はカチオン基)を含む化合物の反応生成物を
主成分とする。シランは尿素基の形成により組み込ま
れ、親水基は好ましくはウレタン基の形成により組み込
まれる。アルコキシシラン基とアミノ基を含む利用可能
な化合物としては式I中、Xが100℃未満でイソシア
ネート基に対して不活性な同一又は異なる有機基を表
し、但しこれらの基の少なくとも1個はアルコキシ又は
アシルオキシ基、好ましくは炭素原子数1〜4のアルキ
ル又はアルコキシ基、より好ましくはアルコキシ基であ
り、R1 が100℃以下の温度でイソシアネート基に対
して不活性な有機基、好ましくは炭素原子数1〜12、
好ましくは1〜8のアルキル、シクロアルキルもしくは
芳香族環、又は式II: −(CH2)n −Si−(X)3 (II) に対応する基を表し、nが1〜8、好ましくは2〜4の
整数、より好ましくは3である化合物が挙げられる。X
がメトキシ、エトキシ又はプロポキシ基、より好ましく
はメトキシ又はエトキシ基、最も好ましくはメトキシ基
を表し、nが3である化合物が特に好ましい。
【0006】第2級アミノ基を含む式Iの利用可能なア
ミノアルキルアルコキシシランの例としては、N−フェ
ニルアミノプロピルトリメトキシシラン(OSI Sp
ecialties,Witco製品A−9669)、
ビス−(γ−トリメトキシシリルプロピル)アミン(O
SI Specialties,Witco製品A−1
170)、N−シクロヘキシルアミノプロピルトリエト
キシシラン、N−メチルアミノプロピルトリメトキシシ
ラン並びに対応するアルキルジエトキシ及びジメトキシ
シランが挙げられる。
ミノアルキルアルコキシシランの例としては、N−フェ
ニルアミノプロピルトリメトキシシラン(OSI Sp
ecialties,Witco製品A−9669)、
ビス−(γ−トリメトキシシリルプロピル)アミン(O
SI Specialties,Witco製品A−1
170)、N−シクロヘキシルアミノプロピルトリエト
キシシラン、N−メチルアミノプロピルトリメトキシシ
ラン並びに対応するアルキルジエトキシ及びジメトキシ
シランが挙げられる。
【0007】アルコキシシラン基を含む特殊な群の化合
物は、式III:
物は、式III:
【化4】 (式中、X及びnは上記と同義であり、ZはCOOR5
又は芳香族環、好ましくはCOOR5 を表し、R2 及び
R5 は同一又は異なり、100℃以下の温度でイソシア
ネート基に対して不活性な有機基、好ましくは炭素原子
数1〜9のアルキル基、より好ましくはメチル、エチル
又はブチル基を表し、R3 及びR4 は同一又は異なり、
水素又は100℃以下の温度でイソシアネート基に対し
て不活性な有機基、好ましくは水素を表す)に対応する
化合物等のアスパルテート基をも含む化合物である。
又は芳香族環、好ましくはCOOR5 を表し、R2 及び
R5 は同一又は異なり、100℃以下の温度でイソシア
ネート基に対して不活性な有機基、好ましくは炭素原子
数1〜9のアルキル基、より好ましくはメチル、エチル
又はブチル基を表し、R3 及びR4 は同一又は異なり、
水素又は100℃以下の温度でイソシアネート基に対し
て不活性な有機基、好ましくは水素を表す)に対応する
化合物等のアスパルテート基をも含む化合物である。
【0008】式IIIの化合物は式IV: H2 N−(CH2)n −Si−(X)3 (IV) に対応するアミノアルキルアルコキシシランを式V: Z−CR3 =CR4 −COOR2 (V) に対応するマレイン酸、フマル酸又は桂皮酸エステルと
反応させることにより製造される。利用可能な式IVの
アミノアルキルアルコキシシランの例としては、2−ア
ミノエチルジメチルメトキシシラン、6−アミノヘキシ
ルトリブトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキ
シシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3
−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、5−アミノ
ペンチルトリメトキシシラン、5−アミノペンチルトリ
エトキシシラン及び3−アミノプロピルトリイソプロポ
キシシランが挙げられる。3−アミノプロピルトリメト
キシシランと3−アミノプロピルトリエトキシシランが
特に好ましい。
反応させることにより製造される。利用可能な式IVの
アミノアルキルアルコキシシランの例としては、2−ア
ミノエチルジメチルメトキシシラン、6−アミノヘキシ
ルトリブトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキ
シシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3
−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、5−アミノ
ペンチルトリメトキシシラン、5−アミノペンチルトリ
エトキシシラン及び3−アミノプロピルトリイソプロポ
キシシランが挙げられる。3−アミノプロピルトリメト
キシシランと3−アミノプロピルトリエトキシシランが
特に好ましい。
【0009】ポリアスパルテートの製造に利用可能な場
合により置換基をもつマレイン酸、フマル酸又は桂皮酸
エステルの例としては、マレイン酸及びフマル酸のジメ
チル、ジエチル、ジブチル(例えばジ−n−ブチル)、
ジアミル、ジ−2−エチルヘキシルエステルとこれらの
及び/又は他のアルキル基の混合物を主成分とする混合
エステル;桂皮酸のメチル、エチル及びブチルエステ
ル;並びに2及び/又は3位をメチルで置換した対応す
るマレイン酸、フマル酸又は桂皮酸エステルが挙げられ
る。マレイン酸のジメチルエステルが好ましく、ジエチ
ル及びジブチルエステルが特に好ましい。第1級アミン
とマレイン酸、フマル酸又は桂皮酸エステルを反応さ
せ、式IIIのアスパルテートを形成することは公知で
あり、例えば参考資料として本明細書の一部とする米国
特許第5,364,955号に記載されている。アスパ
ルテートの製造は、例えば第1級アミノ基1個当たり少
なくとも1個、好ましくは1個のオレフィン二重結合が
存在するような割合で出発材料を使用して0〜100℃
の温度で実施することができる。過剰の出発材料は反応
後に留去できる。反応は溶剤の存在下でも不在下でも実
施できるが、溶剤の使用はあまり好ましくない。溶剤を
使用する場合には、利用可能な溶剤の1例はジオキサン
である。
合により置換基をもつマレイン酸、フマル酸又は桂皮酸
エステルの例としては、マレイン酸及びフマル酸のジメ
チル、ジエチル、ジブチル(例えばジ−n−ブチル)、
ジアミル、ジ−2−エチルヘキシルエステルとこれらの
及び/又は他のアルキル基の混合物を主成分とする混合
エステル;桂皮酸のメチル、エチル及びブチルエステ
ル;並びに2及び/又は3位をメチルで置換した対応す
るマレイン酸、フマル酸又は桂皮酸エステルが挙げられ
る。マレイン酸のジメチルエステルが好ましく、ジエチ
ル及びジブチルエステルが特に好ましい。第1級アミン
とマレイン酸、フマル酸又は桂皮酸エステルを反応さ
せ、式IIIのアスパルテートを形成することは公知で
あり、例えば参考資料として本明細書の一部とする米国
特許第5,364,955号に記載されている。アスパ
ルテートの製造は、例えば第1級アミノ基1個当たり少
なくとも1個、好ましくは1個のオレフィン二重結合が
存在するような割合で出発材料を使用して0〜100℃
の温度で実施することができる。過剰の出発材料は反応
後に留去できる。反応は溶剤の存在下でも不在下でも実
施できるが、溶剤の使用はあまり好ましくない。溶剤を
使用する場合には、利用可能な溶剤の1例はジオキサン
である。
【0010】アルコキシシラン基とアミノ基を含む化合
物は、イソシアネート基とアルコキシシラン基を含む化
合物の重量を基にして0.2〜4.5重量%、好ましく
は0.2〜4重量%、より好ましくは0.5〜3.5重
量%のアルコキシシラン基(Si,MW28として計
算)を組み込むために十分な量を反応させる。式III
の化合物は無色から薄黄色である。この化合物をポリイ
ソシアネート成分i)と反応させると、それ以上精製せ
ずにイソシアネート基とアルコキシシラン基を含む化合
物を形成することができる。本発明によると、アルコキ
シシラン基とアスパルテート基を含む化合物をポリイソ
シアネート成分と反応させることにより形成される特殊
な型の尿素基は、化合物を場合により触媒の存在下で高
温に加熱することにより公知方法でヒダントイン基に変
換することができる。従って、「尿素基」なる用語はヒ
ダントイン基等のN−CO−N基を含む他の化合物も含
む。
物は、イソシアネート基とアルコキシシラン基を含む化
合物の重量を基にして0.2〜4.5重量%、好ましく
は0.2〜4重量%、より好ましくは0.5〜3.5重
量%のアルコキシシラン基(Si,MW28として計
算)を組み込むために十分な量を反応させる。式III
の化合物は無色から薄黄色である。この化合物をポリイ
ソシアネート成分i)と反応させると、それ以上精製せ
ずにイソシアネート基とアルコキシシラン基を含む化合
物を形成することができる。本発明によると、アルコキ
シシラン基とアスパルテート基を含む化合物をポリイソ
シアネート成分と反応させることにより形成される特殊
な型の尿素基は、化合物を場合により触媒の存在下で高
温に加熱することにより公知方法でヒダントイン基に変
換することができる。従って、「尿素基」なる用語はヒ
ダントイン基等のN−CO−N基を含む他の化合物も含
む。
【0011】イソシアネート基とアルコキシシラン基を
含む化合物を製造するためのポリイソシアネート成分は
2.4、好ましくは2.6、より好ましくは2.8の最
小平均官能価と、より好ましくは5の最大平均官能価を
もつ。ポリイソシアネート成分は、ポリイソシアネート
成分の平均官能価がこれらの要件を満たすという条件
で、これらの要件を満足しない官能価をもつモノマージ
イソシアネート又はポリイソシアネート付加物を含んで
いてもよい。ポリイソシアネート成分はイソシアヌレー
ト基、ウレトジオン基、ビウレット基、ウレタン基、ア
ロファネート基、カルボジイミド基及び/又はオキサジ
アジントリオン基、好ましくはイソシアヌレート基、ウ
レトジオン基、ビウレット基及び/又はアロファネート
基を含むポリイソシアネート付加物を少なくとも50重
量%、好ましくは少なくとも70重量%、より好ましく
は少なくとも95重量%含有する。ポリイソシアネート
付加物に加え、ポリイソシアネート成分は場合によりモ
ノマーポリイソシアネート又は他のポリイソシアネート
付加物も含んでいてもよい。
含む化合物を製造するためのポリイソシアネート成分は
2.4、好ましくは2.6、より好ましくは2.8の最
小平均官能価と、より好ましくは5の最大平均官能価を
もつ。ポリイソシアネート成分は、ポリイソシアネート
成分の平均官能価がこれらの要件を満たすという条件
で、これらの要件を満足しない官能価をもつモノマージ
イソシアネート又はポリイソシアネート付加物を含んで
いてもよい。ポリイソシアネート成分はイソシアヌレー
ト基、ウレトジオン基、ビウレット基、ウレタン基、ア
ロファネート基、カルボジイミド基及び/又はオキサジ
アジントリオン基、好ましくはイソシアヌレート基、ウ
レトジオン基、ビウレット基及び/又はアロファネート
基を含むポリイソシアネート付加物を少なくとも50重
量%、好ましくは少なくとも70重量%、より好ましく
は少なくとも95重量%含有する。ポリイソシアネート
付加物に加え、ポリイソシアネート成分は場合によりモ
ノマーポリイソシアネート又は他のポリイソシアネート
付加物も含んでいてもよい。
【0012】利用可能なモノマージイソシアネートはポ
リイソシアネート成分中にモノマー形態で存在していて
もよいし、あるいはポリイソシアネート付加物を製造す
るために使用してもよく、式: R(NCO)2 (式中、Rは約112〜1,000、好ましくは約14
0〜400の分子量をもつ有機ジイソシアネートからイ
ソシアネート基を除去することにより得られる有機基を
表す)により表される。本発明の方法に好ましいジイソ
シアネートは、Rが炭素原子数4〜40、好ましくは4
〜18の2価脂肪族炭化水素基、炭素原子数5〜15の
2価脂環式炭化水素基、炭素原子数7〜15の2価芳香
脂肪族炭化水素基又は炭素原子数6〜15の2価芳香族
炭化水素基を表すものである。
リイソシアネート成分中にモノマー形態で存在していて
もよいし、あるいはポリイソシアネート付加物を製造す
るために使用してもよく、式: R(NCO)2 (式中、Rは約112〜1,000、好ましくは約14
0〜400の分子量をもつ有機ジイソシアネートからイ
ソシアネート基を除去することにより得られる有機基を
表す)により表される。本発明の方法に好ましいジイソ
シアネートは、Rが炭素原子数4〜40、好ましくは4
〜18の2価脂肪族炭化水素基、炭素原子数5〜15の
2価脂環式炭化水素基、炭素原子数7〜15の2価芳香
脂肪族炭化水素基又は炭素原子数6〜15の2価芳香族
炭化水素基を表すものである。
【0013】利用可能な有機ジイソシアネートの例とし
ては、1,4−テトラメチレンジイソシアネート、1,
6−ヘキサメチレンジイソシアネート、2,2,4−ト
リメチル−1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート、
1,12−ドデカメチレンジイソシアネート、シクロヘ
キサン−1,3−及び−1,4−ジイソシアネート、1
−イソシアナト−2−イソシアナトメチルシクロペンタ
ン、1−イソシアナト−3−イソシアナトメチル−3,
5,5−トリメチルシクロヘキサン(イソホロンジイソ
シアネート又はIPDI)、ビス−(4−イソシアナト
シクロヘキシル)メタン、2,4’−ジシクロヘキシル
メタンジイソシアネート、1,3−及び1,4−ビス
(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、ビス−(4−
イソシアナト−3−メチルシクロヘキシル)メタン、
α,α,α’,α’−テトラメチル−1,3−及び/又
は−1,4−キシリレンジイソシアネート、1−イソシ
アナト−1−メチル−4(3)−イソシアナトメチルシ
クロヘキサン、2,4−及び/又は2,6−ヘキサヒド
ロトルイレンジイソシアネート、1,3−及び/又は
1,4−フェニレンジイソシアネート、2,4−及び/
又は2,6−トルイレンジイソシアネート、2,4−及
び/又は4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネー
ト、1,5−ジイソシアナトナフタレン並びにその混合
物が挙げられる。
ては、1,4−テトラメチレンジイソシアネート、1,
6−ヘキサメチレンジイソシアネート、2,2,4−ト
リメチル−1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート、
1,12−ドデカメチレンジイソシアネート、シクロヘ
キサン−1,3−及び−1,4−ジイソシアネート、1
−イソシアナト−2−イソシアナトメチルシクロペンタ
ン、1−イソシアナト−3−イソシアナトメチル−3,
5,5−トリメチルシクロヘキサン(イソホロンジイソ
シアネート又はIPDI)、ビス−(4−イソシアナト
シクロヘキシル)メタン、2,4’−ジシクロヘキシル
メタンジイソシアネート、1,3−及び1,4−ビス
(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、ビス−(4−
イソシアナト−3−メチルシクロヘキシル)メタン、
α,α,α’,α’−テトラメチル−1,3−及び/又
は−1,4−キシリレンジイソシアネート、1−イソシ
アナト−1−メチル−4(3)−イソシアナトメチルシ
クロヘキサン、2,4−及び/又は2,6−ヘキサヒド
ロトルイレンジイソシアネート、1,3−及び/又は
1,4−フェニレンジイソシアネート、2,4−及び/
又は2,6−トルイレンジイソシアネート、2,4−及
び/又は4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネー
ト、1,5−ジイソシアナトナフタレン並びにその混合
物が挙げられる。
【0014】3個以上のイソシアネート基を含むモノマ
ーポリイソシアネート(例えば4−イソシアナトメチル
−1,8−オクタメチレンジイソシアネート)や、芳香
族ポリイソシアネート(例えば4,4’,4”−トリフ
ェニルメタントリイソシアネート)や、アニリン/ホル
ムアルデヒド縮合物をホスゲン化することにより得られ
るポリフェニルポリメチレンポリイソシアネートもポリ
イソシアネート成分中に存在していてもよいし、あるい
はポリイソシアネート付加物を製造するために使用して
もよい。好ましい有機ジイソシアネートとしては、1,
6−ヘキサメチレンジイソシアネート、1−イソシアナ
ト−3−イソシアナトメチル−3,5,5−トリメチル
シクロヘキサン(イソホロンジイソシアネート又はIP
DI)、ビス−(4−イソシアナトシクロヘキシル)メ
タン、1−イソシアナト−1−メチル−4(3)−イソ
シアナトメチルシクロヘキサン、2,4−及び/又は
2,6−トルイレンジイソシアネート、並びに2,4−
及び/又は4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネー
トが挙げられる。
ーポリイソシアネート(例えば4−イソシアナトメチル
−1,8−オクタメチレンジイソシアネート)や、芳香
族ポリイソシアネート(例えば4,4’,4”−トリフ
ェニルメタントリイソシアネート)や、アニリン/ホル
ムアルデヒド縮合物をホスゲン化することにより得られ
るポリフェニルポリメチレンポリイソシアネートもポリ
イソシアネート成分中に存在していてもよいし、あるい
はポリイソシアネート付加物を製造するために使用して
もよい。好ましい有機ジイソシアネートとしては、1,
6−ヘキサメチレンジイソシアネート、1−イソシアナ
ト−3−イソシアナトメチル−3,5,5−トリメチル
シクロヘキサン(イソホロンジイソシアネート又はIP
DI)、ビス−(4−イソシアナトシクロヘキシル)メ
タン、1−イソシアナト−1−メチル−4(3)−イソ
シアナトメチルシクロヘキサン、2,4−及び/又は
2,6−トルイレンジイソシアネート、並びに2,4−
及び/又は4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネー
トが挙げられる。
【0015】本発明によると、ポリイソシアネート成分
の少なくとも一部は2〜6の平均官能価と5〜30重量
%のNCO含量をもつポリイソシアネート付加物の形態
である。例を以下に挙げる。 1)DE−PS2,616,416、EP−OS3,7
65、EP−OS10,589、EP−OS47,45
2、US−PS4,288,586及びUS−PS4,
324,879の記載に従って製造可能なイソシアヌレ
ート基を含むポリイソシアネート。イソシアナト−イソ
シアヌレートは一般に3〜3.5の平均NCO官能価
と、5〜30重量%、好ましくは10〜25重量%、最
も好ましくは15〜25重量%のNCO含量をもつ。 2)例えばトリアルキルホスフィン触媒等の適当な触媒
の存在下にジイソシアネートのイソシアネート基の一部
をオリゴマー化することにより製造可能であり、他の脂
肪族及び/又は脂環式ポリイソシアネート、特に上記
(1)に記載したイソシアヌレート基を含むポリイソシ
アネートとの混合物として使用可能なウレトジオンジイ
ソシアネート。 3)水、第3級アルコール、第1級及び第2級モノアミ
ン並びに第1級及び/又は第2級ジアミン等の共反応体
を使用することにより、米国特許第3,124,605
号、3,358,010号、3,644,490号、
3,862,973号、3,906,126号、3,9
03,127号、4,051,165号、4.147,
714号又は4,220,749号に開示されている方
法に従って製造可能なビウレット基を含むポリイソシア
ネート。これらのポリイソシアネートは18〜22重量
%のNCO含量と3〜3.5の平均NCO官能価をもつ
ことが好ましい。
の少なくとも一部は2〜6の平均官能価と5〜30重量
%のNCO含量をもつポリイソシアネート付加物の形態
である。例を以下に挙げる。 1)DE−PS2,616,416、EP−OS3,7
65、EP−OS10,589、EP−OS47,45
2、US−PS4,288,586及びUS−PS4,
324,879の記載に従って製造可能なイソシアヌレ
ート基を含むポリイソシアネート。イソシアナト−イソ
シアヌレートは一般に3〜3.5の平均NCO官能価
と、5〜30重量%、好ましくは10〜25重量%、最
も好ましくは15〜25重量%のNCO含量をもつ。 2)例えばトリアルキルホスフィン触媒等の適当な触媒
の存在下にジイソシアネートのイソシアネート基の一部
をオリゴマー化することにより製造可能であり、他の脂
肪族及び/又は脂環式ポリイソシアネート、特に上記
(1)に記載したイソシアヌレート基を含むポリイソシ
アネートとの混合物として使用可能なウレトジオンジイ
ソシアネート。 3)水、第3級アルコール、第1級及び第2級モノアミ
ン並びに第1級及び/又は第2級ジアミン等の共反応体
を使用することにより、米国特許第3,124,605
号、3,358,010号、3,644,490号、
3,862,973号、3,906,126号、3,9
03,127号、4,051,165号、4.147,
714号又は4,220,749号に開示されている方
法に従って製造可能なビウレット基を含むポリイソシア
ネート。これらのポリイソシアネートは18〜22重量
%のNCO含量と3〜3.5の平均NCO官能価をもつ
ことが好ましい。
【0016】4)400未満の分子量をもつ低分子量グ
リコール及びポリオール(例えばトリメチロールプロパ
ン、グリセリン、1,2−ジヒドロキシプロパン及びそ
の混合物)と過剰量のポリイソシアネート、好ましくは
ジイソシアネートを反応させることにより、米国特許第
3,183,112号に開示されている方法に従って製
造可能なウレタン基を含むポリイソシアネート。 5)米国特許第3,769,318号、4,160,0
80号及び4,177,342号に開示されている方法
に従って製造可能なアロファネート基を含むポリイソシ
アネート。アロファネート基を含むポリイソシアネート
は12〜21重量%の最適NCO含量と、2〜4.5の
(平均)NCO官能価をもつ。 6)その開示内容を参考資料として本明細書の一部とす
る米国特許第5,124,427号、5,208,33
4号及び5,235,018号に記載の方法に従って製
造可能なイソシアヌレート基とアロファネート基を含む
ポリイソシアネート、好ましくは約10:1〜1:1
0、好ましくは約5:1〜1:7のモノイソシアヌレー
ト基対モノアロファネート基の比でこれらの基を含むポ
リイソシアネート。 7)DE−PS1,092,007、US−PS3,1
52,162並びにDE−OS2,504,400、
2,537,685及び2,552,350に記載され
ているように公知カルボジイミド化触媒の存在下にジ又
はポリイソシアネートをオリゴマー化することにより製
造可能なカルボジイミド基を含むポリイソシアネート。 8)ジイソシアネート2モルと二酸化炭素1モルの反応
生成物とオキサジアジントリオン基を含むポリイソシア
ネート。
リコール及びポリオール(例えばトリメチロールプロパ
ン、グリセリン、1,2−ジヒドロキシプロパン及びそ
の混合物)と過剰量のポリイソシアネート、好ましくは
ジイソシアネートを反応させることにより、米国特許第
3,183,112号に開示されている方法に従って製
造可能なウレタン基を含むポリイソシアネート。 5)米国特許第3,769,318号、4,160,0
80号及び4,177,342号に開示されている方法
に従って製造可能なアロファネート基を含むポリイソシ
アネート。アロファネート基を含むポリイソシアネート
は12〜21重量%の最適NCO含量と、2〜4.5の
(平均)NCO官能価をもつ。 6)その開示内容を参考資料として本明細書の一部とす
る米国特許第5,124,427号、5,208,33
4号及び5,235,018号に記載の方法に従って製
造可能なイソシアヌレート基とアロファネート基を含む
ポリイソシアネート、好ましくは約10:1〜1:1
0、好ましくは約5:1〜1:7のモノイソシアヌレー
ト基対モノアロファネート基の比でこれらの基を含むポ
リイソシアネート。 7)DE−PS1,092,007、US−PS3,1
52,162並びにDE−OS2,504,400、
2,537,685及び2,552,350に記載され
ているように公知カルボジイミド化触媒の存在下にジ又
はポリイソシアネートをオリゴマー化することにより製
造可能なカルボジイミド基を含むポリイソシアネート。 8)ジイソシアネート2モルと二酸化炭素1モルの反応
生成物とオキサジアジントリオン基を含むポリイソシア
ネート。
【0017】好ましいポリイソシアネート付加物はイソ
シアヌレート基、ビウレット基、アロファネート基及び
/又はウレトジオン基を含むポリイソシアネートであ
る。イソシアネート基とアルコキシシラン基を含む化合
物を水性媒体に安定に分散させるために使用可能な親水
性化合物は、側鎖又は末端親水性エチレンオキシド単位
を含む化合物及び/又はイオン基又は潜在イオン基を含
む化合物である。イオン又は潜在イオン基はアニオン基
でもカチオン基でもよいが、アニオン基が好ましい。ア
ニオン基の例としてはカルボキシレートとスルホネート
基が挙げられ、カチオン基の例としてはアンモニウム基
とスルホニウム基が挙げられる。安定に分散される化合
物は、所期目的に分散液を使用するために十分な時間に
わたって沈殿、凝固又は分離せずに水中油エマルション
又は油中水エマルションとして水と混合状態に保たれる
化合物である。本発明によると、イソシアネート基とア
ルコキシシラン基を含む化合物はイソシアネート基とア
ルコキシシラン基を含む化合物の重量を基にして最低
2.5%の親水性エチレンオキシド単位と、イソシアネ
ート基とアルコキシシラン基を含む化合物100部当た
り最低5ミリ当量のイオン基を更に含む。
シアヌレート基、ビウレット基、アロファネート基及び
/又はウレトジオン基を含むポリイソシアネートであ
る。イソシアネート基とアルコキシシラン基を含む化合
物を水性媒体に安定に分散させるために使用可能な親水
性化合物は、側鎖又は末端親水性エチレンオキシド単位
を含む化合物及び/又はイオン基又は潜在イオン基を含
む化合物である。イオン又は潜在イオン基はアニオン基
でもカチオン基でもよいが、アニオン基が好ましい。ア
ニオン基の例としてはカルボキシレートとスルホネート
基が挙げられ、カチオン基の例としてはアンモニウム基
とスルホニウム基が挙げられる。安定に分散される化合
物は、所期目的に分散液を使用するために十分な時間に
わたって沈殿、凝固又は分離せずに水中油エマルション
又は油中水エマルションとして水と混合状態に保たれる
化合物である。本発明によると、イソシアネート基とア
ルコキシシラン基を含む化合物はイソシアネート基とア
ルコキシシラン基を含む化合物の重量を基にして最低
2.5%の親水性エチレンオキシド単位と、イソシアネ
ート基とアルコキシシラン基を含む化合物100部当た
り最低5ミリ当量のイオン基を更に含む。
【0018】親水性エチレンオキシド単位のみを使用し
て親水性にする場合には、一般にイソシアネート基とア
ルコキシシラン基を含む化合物の重量を基にして5〜3
5重量%、好ましくは10〜30重量%、より好ましく
は約12〜25重量%を加える。側鎖又は末端親水性エ
チレンオキシド単位を加えるために利用可能な化合物は
公知であり、(その開示内容を参考資料として本明細書
の一部とする)米国特許第3,905,929号、3,
920,598号及び4,190,566号に開示され
ている。好ましい親水性成分はエチレンオキシド単位を
含む末端親水鎖をもつモノヒドロキシポリエーテルであ
る。これらの親水性成分はエチレンオキシドと場合によ
り別のアルキレンオキシド(例えばプロピレンオキシ
ド)を使用してメタノールやn−ブタノール等の1官能
性スターターをアルコキシル化することにより上記特許
に記載されているように製造することができる。イオン
基のみを使用して親水性にする場合には、イソシアネー
ト基とアルコキシシラン基を含む化合物100g当たり
10〜200ミリ当量、好ましくは10〜100ミリ当
量、より好ましくは25〜50ミリ当量のイオン基含量
を提供するために十分な量を加える。
て親水性にする場合には、一般にイソシアネート基とア
ルコキシシラン基を含む化合物の重量を基にして5〜3
5重量%、好ましくは10〜30重量%、より好ましく
は約12〜25重量%を加える。側鎖又は末端親水性エ
チレンオキシド単位を加えるために利用可能な化合物は
公知であり、(その開示内容を参考資料として本明細書
の一部とする)米国特許第3,905,929号、3,
920,598号及び4,190,566号に開示され
ている。好ましい親水性成分はエチレンオキシド単位を
含む末端親水鎖をもつモノヒドロキシポリエーテルであ
る。これらの親水性成分はエチレンオキシドと場合によ
り別のアルキレンオキシド(例えばプロピレンオキシ
ド)を使用してメタノールやn−ブタノール等の1官能
性スターターをアルコキシル化することにより上記特許
に記載されているように製造することができる。イオン
基のみを使用して親水性にする場合には、イソシアネー
ト基とアルコキシシラン基を含む化合物100g当たり
10〜200ミリ当量、好ましくは10〜100ミリ当
量、より好ましくは25〜50ミリ当量のイオン基含量
を提供するために十分な量を加える。
【0019】イオン基は、イソシアネート基とアルコキ
シシラン基を含む化合物を形成する前、形成中又は形成
後に対応する潜在イオン基を中和することにより形成さ
れる。潜在イオン基をこれらの化合物に組み込む前に中
和する場合には、イオン基を直接組み込む。これらの化
合物の形成後に中和する場合には、潜在イオン基を組み
込む。カルボン酸基、スルホン酸基及び第4級窒素基を
組み込むために利用可能な化合物は、その開示内容を参
考資料として本明細書の一部とする米国特許第3,47
9,310号、4,108,814号及び4,303,
774号に記載されている。第3級スルホニウム基を組
み込むために利用可能な化合物は、同様に参考資料とし
て本明細書の一部とする米国特許第3,419,533
号に記載されている。NCOプレポリマーに組み込むの
に好ましいスルホネート基は米国特許第4,108,8
14号に開示されているジオールスルホン酸又はジオー
ルスルホネートである。潜在イオン基をイオン基に変換
するための中和剤は上記米国特許に記載されている。本
発明の範囲では、「中和剤」なる用語は潜在イオン基を
イオン基に変換するために有用な全種の物質を意味す
る。
シシラン基を含む化合物を形成する前、形成中又は形成
後に対応する潜在イオン基を中和することにより形成さ
れる。潜在イオン基をこれらの化合物に組み込む前に中
和する場合には、イオン基を直接組み込む。これらの化
合物の形成後に中和する場合には、潜在イオン基を組み
込む。カルボン酸基、スルホン酸基及び第4級窒素基を
組み込むために利用可能な化合物は、その開示内容を参
考資料として本明細書の一部とする米国特許第3,47
9,310号、4,108,814号及び4,303,
774号に記載されている。第3級スルホニウム基を組
み込むために利用可能な化合物は、同様に参考資料とし
て本明細書の一部とする米国特許第3,419,533
号に記載されている。NCOプレポリマーに組み込むの
に好ましいスルホネート基は米国特許第4,108,8
14号に開示されているジオールスルホン酸又はジオー
ルスルホネートである。潜在イオン基をイオン基に変換
するための中和剤は上記米国特許に記載されている。本
発明の範囲では、「中和剤」なる用語は潜在イオン基を
イオン基に変換するために有用な全種の物質を意味す
る。
【0020】本発明によるイソシアネート基とアルコキ
シシラン基を含む化合物は、得られる生成物が水に安定
に分散できるために十分な量の親水性化合物とポリイソ
シアネート成分を反応させ、得られる生成物が0.2〜
4.5重量%、好ましくは0.2〜4重量%、より好ま
しくは0.5〜3.5重量%のアルコキシシラン基(S
i,MW28として計算)を含むようにアルコキシシラ
ン基を含む化合物と残りのイソシアネート基2〜98当
量%を反応させることにより製造される。生成物はアル
コキシシラン基の0.2〜20重量%、好ましくは0.
2〜15重量%、より好ましくは0.5〜10重量%の
イソシアネート基含量(NCO,MW42として計算)
をもつ。前記百分率は生成物の重量に基づく。反応はイ
ソシアネート反応性化合物をポリイソシアネートに増量
しながら加えることにより実施することが好ましい。ア
ミノ官能性シランとイソシアネート反応性親水性化合物
は順次加えてもよいし、混合して加えてもよいが、まず
親水性化合物を加えた後、アミノ官能性シランを加える
と好ましい。
シシラン基を含む化合物は、得られる生成物が水に安定
に分散できるために十分な量の親水性化合物とポリイソ
シアネート成分を反応させ、得られる生成物が0.2〜
4.5重量%、好ましくは0.2〜4重量%、より好ま
しくは0.5〜3.5重量%のアルコキシシラン基(S
i,MW28として計算)を含むようにアルコキシシラ
ン基を含む化合物と残りのイソシアネート基2〜98当
量%を反応させることにより製造される。生成物はアル
コキシシラン基の0.2〜20重量%、好ましくは0.
2〜15重量%、より好ましくは0.5〜10重量%の
イソシアネート基含量(NCO,MW42として計算)
をもつ。前記百分率は生成物の重量に基づく。反応はイ
ソシアネート反応性化合物をポリイソシアネートに増量
しながら加えることにより実施することが好ましい。ア
ミノ官能性シランとイソシアネート反応性親水性化合物
は順次加えてもよいし、混合して加えてもよいが、まず
親水性化合物を加えた後、アミノ官能性シランを加える
と好ましい。
【0021】本発明の化合物は、親水基、アルコキシシ
ラン基及びイソシアネート基の量に関する上記指針を満
足するという条件で、種々の化合物を混合することによ
り製造することもできる。例えば、アルコキシシラン基
を含み且つイソシアネート基を含まない化合物及び/又
はイソシアネート基を含み且つアルコキシシラン基を含
まない化合物が本発明の化合物の一部として存在してい
てもよい。尿素基を形成するための反応は10〜100
℃、好ましくは20〜80℃、より好ましくは20〜5
0℃の温度で実施され、イソシアネート反応性親水性化
合物を組み込むための反応は20〜150℃、好ましく
は50〜120℃、より好ましくは60〜100℃の温
度で実施される。本発明の化合物は水中油又は油中水エ
マルションとして存在し得る水性2成分塗料、シーラン
ト又は接着剤組成物で使用するのに適している。本発明
の化合物はヒドロキシ又はアミノ基等のイソシアネート
反応性基を含み、少なくとも400、好ましくは400
〜100,000の数平均分子量(Mn,末端基分析に
より計算可能)をもつ化合物又は樹脂と併用する。これ
らのイソシアネート反応性樹脂は2成分ポリウレタン水
性技術から公知である。
ラン基及びイソシアネート基の量に関する上記指針を満
足するという条件で、種々の化合物を混合することによ
り製造することもできる。例えば、アルコキシシラン基
を含み且つイソシアネート基を含まない化合物及び/又
はイソシアネート基を含み且つアルコキシシラン基を含
まない化合物が本発明の化合物の一部として存在してい
てもよい。尿素基を形成するための反応は10〜100
℃、好ましくは20〜80℃、より好ましくは20〜5
0℃の温度で実施され、イソシアネート反応性親水性化
合物を組み込むための反応は20〜150℃、好ましく
は50〜120℃、より好ましくは60〜100℃の温
度で実施される。本発明の化合物は水中油又は油中水エ
マルションとして存在し得る水性2成分塗料、シーラン
ト又は接着剤組成物で使用するのに適している。本発明
の化合物はヒドロキシ又はアミノ基等のイソシアネート
反応性基を含み、少なくとも400、好ましくは400
〜100,000の数平均分子量(Mn,末端基分析に
より計算可能)をもつ化合物又は樹脂と併用する。これ
らのイソシアネート反応性樹脂は2成分ポリウレタン水
性技術から公知である。
【0022】このような樹脂の例としては、(参考資料
として本明細書の一部とする)米国特許第5,075,
370号に記載のポリアクリレート樹脂;(いずれも参
考資料として本明細書の一部とする)米国特許第5,3
89,718号及び5,387,642号に記載のウレ
タン基含有樹脂;(参考資料として本明細書の一部とす
る)米国特許第5,372,875号に記載のポリエス
テル、ポリラクトン、ポリカーボネート、ポリエーテ
ル、ポリチオエーテル、ポリアセタール、ポリエーテル
エステル、ポリエステルアミド及びポリアミド樹脂;
(参考資料として本明細書の一部とする)米国特許第
5,336,711号に記載のポリアクリレートグラフ
トポリエステル樹脂;(参考資料として本明細書の一部
とする)米国特許第5,344,873号に記載のスル
ホン酸基含有ポリエステル樹脂;並びに(参考資料とし
て本明細書の一部とする)米国特許第5,459,19
7号に記載のカチオン改質樹脂が挙げられる。
として本明細書の一部とする)米国特許第5,075,
370号に記載のポリアクリレート樹脂;(いずれも参
考資料として本明細書の一部とする)米国特許第5,3
89,718号及び5,387,642号に記載のウレ
タン基含有樹脂;(参考資料として本明細書の一部とす
る)米国特許第5,372,875号に記載のポリエス
テル、ポリラクトン、ポリカーボネート、ポリエーテ
ル、ポリチオエーテル、ポリアセタール、ポリエーテル
エステル、ポリエステルアミド及びポリアミド樹脂;
(参考資料として本明細書の一部とする)米国特許第
5,336,711号に記載のポリアクリレートグラフ
トポリエステル樹脂;(参考資料として本明細書の一部
とする)米国特許第5,344,873号に記載のスル
ホン酸基含有ポリエステル樹脂;並びに(参考資料とし
て本明細書の一部とする)米国特許第5,459,19
7号に記載のカチオン改質樹脂が挙げられる。
【0023】水性2成分組成物は、イソシアネート基と
アルコキシシラン基を含む化合物をイソシアネート反応
性化合物と単に混合することにより製造することができ
る。所望により、イソシアネート基とアルコキシシラン
基を含む化合物をイソシアネート反応性化合物と混合す
る前に水と混合してもよい。水の量は油中水エマルショ
ン又は水中油エマルションを形成するために十分な量で
あればよい。2成分を混合する前、混合中又は混合後に
更に水を加えると、最終固形分が得られる。場合によ
り、硬化反応を促進するために酸性又は塩基性触媒を本
発明の水性塗料組成物に加えてもよい。このような触媒
の例としては、例えばパラトルエンスルホン酸等の酸、
ジブチル錫ジラウレート等の金属塩、トリエチルアミン
又はトリエチレンジアミン等の第3級アミン、及びこれ
らの触媒の混合物が挙げられる。式IVにより表される
もの等の低分子量塩基性アミノアルキルトリアルコキシ
シランも本発明の化合物の硬化を促進する。
アルコキシシラン基を含む化合物をイソシアネート反応
性化合物と単に混合することにより製造することができ
る。所望により、イソシアネート基とアルコキシシラン
基を含む化合物をイソシアネート反応性化合物と混合す
る前に水と混合してもよい。水の量は油中水エマルショ
ン又は水中油エマルションを形成するために十分な量で
あればよい。2成分を混合する前、混合中又は混合後に
更に水を加えると、最終固形分が得られる。場合によ
り、硬化反応を促進するために酸性又は塩基性触媒を本
発明の水性塗料組成物に加えてもよい。このような触媒
の例としては、例えばパラトルエンスルホン酸等の酸、
ジブチル錫ジラウレート等の金属塩、トリエチルアミン
又はトリエチレンジアミン等の第3級アミン、及びこれ
らの触媒の混合物が挙げられる。式IVにより表される
もの等の低分子量塩基性アミノアルキルトリアルコキシ
シランも本発明の化合物の硬化を促進する。
【0024】2成分組成物は一般に2成分組成物の重量
を基にして20〜80重量%、より好ましくは30〜7
0重量%、最も好ましくは35〜50重量%の固形分を
もつ。更に均展剤、湿潤剤、流れ調節剤、皮張り防止
剤、消泡剤、充填剤(例えばシリカ、ケイ酸アルミニウ
ム及び高沸点ろう)、粘度調節剤、可塑剤、顔料、染
料、UV吸収剤並びに熱及び酸化分解安定剤等の公知添
加剤を組成物に加えてもよい。2成分組成物は木材、プ
ラスチック、革、紙、繊維、ガラス、セラミック、石
膏、組積造、金属及びコンクリート等の任意の所望支持
体に塗布することができる。組成物は吹付塗、引き塗、
流し塗、流延、浸漬被覆又はロール塗等の標準方法によ
り塗布することができる。塗料組成物は透明又は顔料入
りラッカーのいずれでもよい。2成分組成物は120〜
180℃、好ましくは130〜150℃の高温で約30
分間、又は周囲温度で硬化させることができる。
を基にして20〜80重量%、より好ましくは30〜7
0重量%、最も好ましくは35〜50重量%の固形分を
もつ。更に均展剤、湿潤剤、流れ調節剤、皮張り防止
剤、消泡剤、充填剤(例えばシリカ、ケイ酸アルミニウ
ム及び高沸点ろう)、粘度調節剤、可塑剤、顔料、染
料、UV吸収剤並びに熱及び酸化分解安定剤等の公知添
加剤を組成物に加えてもよい。2成分組成物は木材、プ
ラスチック、革、紙、繊維、ガラス、セラミック、石
膏、組積造、金属及びコンクリート等の任意の所望支持
体に塗布することができる。組成物は吹付塗、引き塗、
流し塗、流延、浸漬被覆又はロール塗等の標準方法によ
り塗布することができる。塗料組成物は透明又は顔料入
りラッカーのいずれでもよい。2成分組成物は120〜
180℃、好ましくは130〜150℃の高温で約30
分間、又は周囲温度で硬化させることができる。
【0025】以下、実施例により本発明を更に説明する
が、本発明はこれにより制限されるものではなく、以下
の実施例中、全ての部及び百分率は特に指定しない限
り、重量に基づく。実施例 ポリイソシアネート1 1,6−ヘキサメチレンジイソシアネートから製造さ
れ、イソシアネート含量21.6%、モノマージイソシ
アネート含量<0.2%及び20℃で3000mPa.
sの粘度をもつイソシアヌレート基含有ポリイソシアネ
ート(BayerCorporation製品Desm
odur N3300)。ポリエーテル1 メタノールのエトキシル化により製造され、分子量55
0をもつポリエチレンオキシドモノオール(Union
Carbide製品Carbowax 550)。ポリエーテル2 分子量625をもち、2−(2−ブトキシエトキシ)エ
タノールの順次プロポキシル化/エトキシル化(1/9
9比)により製造されるポリエチレンオキシドモノオー
ル。水性ポリオール1 樹脂固形分30%とOH価49.2mgKOH/g溶液
をもつ水分散性ポリエステルポリオール(Bayer
Corp.製品Desmophen XP−7093)
が、本発明はこれにより制限されるものではなく、以下
の実施例中、全ての部及び百分率は特に指定しない限
り、重量に基づく。実施例 ポリイソシアネート1 1,6−ヘキサメチレンジイソシアネートから製造さ
れ、イソシアネート含量21.6%、モノマージイソシ
アネート含量<0.2%及び20℃で3000mPa.
sの粘度をもつイソシアヌレート基含有ポリイソシアネ
ート(BayerCorporation製品Desm
odur N3300)。ポリエーテル1 メタノールのエトキシル化により製造され、分子量55
0をもつポリエチレンオキシドモノオール(Union
Carbide製品Carbowax 550)。ポリエーテル2 分子量625をもち、2−(2−ブトキシエトキシ)エ
タノールの順次プロポキシル化/エトキシル化(1/9
9比)により製造されるポリエチレンオキシドモノオー
ル。水性ポリオール1 樹脂固形分30%とOH価49.2mgKOH/g溶液
をもつ水分散性ポリエステルポリオール(Bayer
Corp.製品Desmophen XP−7093)
【0026】実施例1 N−(3−トリメトキシシリル
プロピル)アスパラギン酸ジエチルエステルの製造 5リットル容フラスコに撹拌機、熱電対、窒素入口及び
コンデンサー付き添加漏斗を取り付け、3−アミノプロ
ピルトリメトキシシラン1438部(8.27当量)を
加えた。マレイン酸ジエチル1423.2部(8.27
当量)を2時間にわたって滴下した。添加中、反応器の
温度は25℃に維持した。反応器を更に5時間25℃に
維持し、生成物をガラス容器にあけ、窒素ブランケット
下に密封した。1週間後に不飽和価は0.6であり、反
応が〜99%完了したことを示した。生成物であるN−
(3−トリメトキシシリルプロピル)アスパラギン酸ジ
エチルエステルは25℃で11mPa.sの粘度であっ
た。
プロピル)アスパラギン酸ジエチルエステルの製造 5リットル容フラスコに撹拌機、熱電対、窒素入口及び
コンデンサー付き添加漏斗を取り付け、3−アミノプロ
ピルトリメトキシシラン1438部(8.27当量)を
加えた。マレイン酸ジエチル1423.2部(8.27
当量)を2時間にわたって滴下した。添加中、反応器の
温度は25℃に維持した。反応器を更に5時間25℃に
維持し、生成物をガラス容器にあけ、窒素ブランケット
下に密封した。1週間後に不飽和価は0.6であり、反
応が〜99%完了したことを示した。生成物であるN−
(3−トリメトキシシリルプロピル)アスパラギン酸ジ
エチルエステルは25℃で11mPa.sの粘度であっ
た。
【0027】実施例2 水分散性樹脂1の製造 5リットル容三頚丸底フラスコに撹拌機、窒素入口、熱
電対及びコンデンサー付き添加漏斗を取り付け、周囲温
度で195部(1当量)のポリイソシアネート1を加え
た。発熱により反応器の温度が70℃まで上昇したの
で、N−(3−トリメトキシシリルプロピル)アスパラ
ギン酸ジエチルエステル183.3部(0.5当量)を
添加漏斗で加えて発熱を抑制した。冷却後、60℃まで
加熱した55部(0.1当量)のポリエーテル1をでき
るだけ迅速に反応フラスコに加えた。温和な発熱により
温度は60℃まで上昇した。反応を60℃で4時間維持
すると、イソシアネート含量は4.55%(理論NCO
3.86%)であり、25℃の粘度は18,300mP
a.sであった。この生成物20部に水10部を加え、
ライトニング(lightning) ミキサーで高速撹拌した。安
定な分散液が得られた。
電対及びコンデンサー付き添加漏斗を取り付け、周囲温
度で195部(1当量)のポリイソシアネート1を加え
た。発熱により反応器の温度が70℃まで上昇したの
で、N−(3−トリメトキシシリルプロピル)アスパラ
ギン酸ジエチルエステル183.3部(0.5当量)を
添加漏斗で加えて発熱を抑制した。冷却後、60℃まで
加熱した55部(0.1当量)のポリエーテル1をでき
るだけ迅速に反応フラスコに加えた。温和な発熱により
温度は60℃まで上昇した。反応を60℃で4時間維持
すると、イソシアネート含量は4.55%(理論NCO
3.86%)であり、25℃の粘度は18,300mP
a.sであった。この生成物20部に水10部を加え、
ライトニング(lightning) ミキサーで高速撹拌した。安
定な分散液が得られた。
【0028】実施例3 水分散性樹脂2の製造 5リットル容三頚丸底フラスコに撹拌機、窒素入口、熱
電対及びコンデンサー付き添加漏斗を取り付け、周囲温
度で195部(1当量)のポリイソシアネート1を加え
た。反応フラスコを60℃まで加熱した。60℃まで加
熱した35部(0.055当量)のポリエーテル2を2
0分間にわたって添加漏斗で反応フラスコに加え、ウレ
タン形成の発熱を抑制した。反応物を40℃まで冷却
し、ビス−(3−トリメトキシシリルプロピル)アミン
17.2部(0.05当量)を添加漏斗で加えて発熱を
抑制した。反応物を更に3時間加熱した後、室温まで冷
却した。得られた生成物はNCO含量15.6%(理論
NCO15.7%)、25℃の粘度3800mPa.s
であった。この生成物20部に水10部を加え、ライト
ニングミキサーで高速撹拌した。安定な分散液が得られ
た。
電対及びコンデンサー付き添加漏斗を取り付け、周囲温
度で195部(1当量)のポリイソシアネート1を加え
た。反応フラスコを60℃まで加熱した。60℃まで加
熱した35部(0.055当量)のポリエーテル2を2
0分間にわたって添加漏斗で反応フラスコに加え、ウレ
タン形成の発熱を抑制した。反応物を40℃まで冷却
し、ビス−(3−トリメトキシシリルプロピル)アミン
17.2部(0.05当量)を添加漏斗で加えて発熱を
抑制した。反応物を更に3時間加熱した後、室温まで冷
却した。得られた生成物はNCO含量15.6%(理論
NCO15.7%)、25℃の粘度3800mPa.s
であった。この生成物20部に水10部を加え、ライト
ニングミキサーで高速撹拌した。安定な分散液が得られ
た。
【0029】実施例4 水分散性樹脂3の製造 ビス−(3−トリメトキシシリルプロピル)アミンの代
わりにN−フェニル−N−(3−トリエトキシシリルプ
ロピル)アミン0.5当量を使用した以外は実施例3を
繰り返した。得られた生成物はNCO含量15.2%
(理論NCO15.2%)、25℃の粘度4000mP
a.sであった。この生成物20部に水10部を加え、
ライトニングミキサーで高速撹拌した。安定な分散液が
得られた。
わりにN−フェニル−N−(3−トリエトキシシリルプ
ロピル)アミン0.5当量を使用した以外は実施例3を
繰り返した。得られた生成物はNCO含量15.2%
(理論NCO15.2%)、25℃の粘度4000mP
a.sであった。この生成物20部に水10部を加え、
ライトニングミキサーで高速撹拌した。安定な分散液が
得られた。
【0030】実施例5(比較例) 水分散性樹脂4の製
造 ビス−(3−トリメトキシシリルプロピル)アミンの代
わりにN−(3−トリエトキシシリルプロピル)アミン
0.5当量を使用した以外は実施例3を繰り返した。得
られた生成物は固体であり、NCO含量15.0%(理
論NCO14.8%)、25℃の粘度4000mPa.
sであった。この生成物20部に水10部を加え、ライ
トニングミキサーで高速撹拌した。樹脂は分散できなか
った。以上の実施例から明らかなように、水に安定に分
散可能な改質ポリイソシアネートを得るためには、アル
コキシシシラン基と第2級アミノ基を含む化合物を使用
することが必要である。
造 ビス−(3−トリメトキシシリルプロピル)アミンの代
わりにN−(3−トリエトキシシリルプロピル)アミン
0.5当量を使用した以外は実施例3を繰り返した。得
られた生成物は固体であり、NCO含量15.0%(理
論NCO14.8%)、25℃の粘度4000mPa.
sであった。この生成物20部に水10部を加え、ライ
トニングミキサーで高速撹拌した。樹脂は分散できなか
った。以上の実施例から明らかなように、水に安定に分
散可能な改質ポリイソシアネートを得るためには、アル
コキシシシラン基と第2級アミノ基を含む化合物を使用
することが必要である。
【0031】実施例6 塗料の製造 水分散性樹脂1を高速混合機で等量の水に分散した後、
水性ポリオール1及び触媒(DuPontからTyzo
r131として市販されている有標チタン酸キレート)
0.5部と混合した。得られた混合物を使用して膜を作
成し、乾燥膜厚1〜1.5ミルを提供するために十分な
湿潤膜厚で冷間圧延鋼に引き伸ばし、室温又は下表に示
すような高温で硬化させた。各種成分の量と得られた塗
料の性質も下表に示す。
水性ポリオール1及び触媒(DuPontからTyzo
r131として市販されている有標チタン酸キレート)
0.5部と混合した。得られた混合物を使用して膜を作
成し、乾燥膜厚1〜1.5ミルを提供するために十分な
湿潤膜厚で冷間圧延鋼に引き伸ばし、室温又は下表に示
すような高温で硬化させた。各種成分の量と得られた塗
料の性質も下表に示す。
【0032】
【表1】
【0033】Pacific Scientific Instructionマニュア
ルDG−9600及びDG−9300に記載されている
ように Gardner Dry Time 測定器により乾燥時間を測定
した。布をメチルエチルケトンで湿した後、各パネルを
100回まで擦ることによりMEK二重摩擦を測定し
た。塗料を塗ったパネルの1往復摩擦を1回の二重摩擦
とする。100未満の値は塗膜が破壊されるより以前の
二重摩擦数である。ASTM D−3363により鉛筆
硬度を測定した。硬度は最軟質から最硬質の順に6B〜
1B、HB、F、1H〜8Hである。
ルDG−9600及びDG−9300に記載されている
ように Gardner Dry Time 測定器により乾燥時間を測定
した。布をメチルエチルケトンで湿した後、各パネルを
100回まで擦ることによりMEK二重摩擦を測定し
た。塗料を塗ったパネルの1往復摩擦を1回の二重摩擦
とする。100未満の値は塗膜が破壊されるより以前の
二重摩擦数である。ASTM D−3363により鉛筆
硬度を測定した。硬度は最軟質から最硬質の順に6B〜
1B、HB、F、1H〜8Hである。
【0034】以上、例示の目的で本発明を詳細に説明し
たが、以上の説明は単に例示の目的に過ぎず、発明の精
神及び範囲内で種々の変形が当業者により可能であり、
本発明は請求の範囲によってのみ制限されると理解され
たい。
たが、以上の説明は単に例示の目的に過ぎず、発明の精
神及び範囲内で種々の変形が当業者により可能であり、
本発明は請求の範囲によってのみ制限されると理解され
たい。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) // C08G 77/26 C08G 77/26 C09D 175/04 C09D 175/04 C09J 175/04 C09J 175/04 C09K 3/10 C09K 3/10 D G (72)発明者 リチヤード・アール.・ローズラー アメリカ合衆国ペンシルヴアニア州15090 ウエツクスフオード、ヒルクレスト・サ ークル 863 (72)発明者 マイロン・シヤフアー アメリカ合衆国ウエストヴアージニア州 26047 ニユー・カムバーランド、ボツク ス 494、アール.デイー. ナンバー1 (72)発明者 ポーリ・シー.・ユ アメリカ合衆国ペンシルヴアニア州15127 インゴマー、ピー・オー・ボツクス 697 (72)発明者 ルツツ・シユマールステイーク ドイツ連邦共和国デー50676ケルン、シユ ヌールガツセ 45
Claims (16)
- 【請求項1】 化合物の重量を基にして0.2〜20重
量%のイソシアネート基含量(NCO,MW42として
計算)と0.2〜4.5重量%のアルコキシシラン基含
量(Si,MW28として計算)をもち、安定な水中分
散液を形成するために十分な化学的に組み込まれた親水
基を含む化合物であって、アルコキシシラン基が、 i)2.4の最小平均官能価をもち、少なくとも50重
量%のポリイソシアネート付加物を含むポリイソシアネ
ート成分と、 ii)式I: 【化1】 (式中、 Xは100℃未満でイソシアネート基に対して不活性な
同一又は異なる有機基を表し、但しこれらの基の少なく
とも1個はアルコキシ基であり、 R1 は100℃以下の温度でイソシアネート基に対して
不活性な有機基を表し、 nは1〜8の整数である)に対応するアミノ化合物の反
応生成物として組み込まれている前記化合物。 - 【請求項2】 前記アミノ化合物が式III: 【化2】 (式中、ZはCOOR5 又は芳香族環を表し、R2 及び
R5 は同一又は異なり、100℃以下の温度でイソシア
ネート基に対して不活性な有機基を表し、R3 及びR4
は同一又は異なり、水素又は100℃以下の温度でイソ
シアネート基に対して不活性な有機基を表す)に対応す
る請求項1に記載の化合物。 - 【請求項3】Xが炭素原子数1〜4の同一又は異なるア
ルキル又はアルコキシ基を表し、ZがCOOR5 を表
し、R2 及びR5 が同一又は異なり、炭素原子数1〜9
のアルキル基を表し、R3 及びR4 が水素を表し、nが
2〜4の整数である請求項2に記載の化合物。 - 【請求項4】Xが炭素原子数1〜4の同一又は異なるア
ルコキシ基を表し、ZがCOOR5 を表し、R2 及びR
5 が同一又は異なり、メチル、エチル又はブチルを表
し、R3 及びR4 が水素を表し、nが3である請求項2
に記載の化合物。 - 【請求項5】 ポリイソシアネート成分が少なくとも
2.8の最小平均官能価をもち、少なくとも70重量%
のポリイソシアネート付加物を含む請求項1に記載の化
合物。 - 【請求項6】 ポリイソシアネート成分が少なくとも
2.8の最小平均官能価をもち、少なくとも70重量%
のポリイソシアネート付加物を含む請求項2に記載の化
合物。 - 【請求項7】 ポリイソシアネート成分が少なくとも
2.8の最小平均官能価をもち、少なくとも70重量%
のポリイソシアネート付加物を含む請求項3に記載の化
合物。 - 【請求項8】 ポリイソシアネート成分が少なくとも
2.8の最小平均官能価をもち、少なくとも70重量%
のポリイソシアネート付加物を含む請求項4に記載の化
合物。 - 【請求項9】 前記ポリイソシアネート付加物がイソシ
アヌレート基、ビウレット基、アロファネート基及び/
又はウレトジオン基を含む請求項5に記載の化合物。 - 【請求項10】 前記ポリイソシアネート付加物がイソ
シアヌレート基、ビウレット基、アロファネート基及び
/又はウレトジオン基を含む請求項6に記載の化合物。 - 【請求項11】 前記ポリイソシアネート付加物がイソ
シアヌレート基、ビウレット基、アロファネート基及び
/又はウレトジオン基を含む請求項7に記載の化合物。 - 【請求項12】 前記ポリイソシアネート付加物がイソ
シアヌレート基、ビウレット基、アロファネート基及び
/又はウレトジオン基を含む請求項8に記載の化合物。 - 【請求項13】 化合物の重量を基にして0.5〜20
重量%のイソシアネート基含量(NCO,MW42とし
て計算)と0.5〜4.5重量%のアルコキシシラン基
含量(Si,MW28として計算)をもち、前記ポリイ
ソシアネート付加物が1,6−ヘキサメチレンジイソシ
アネートから製造される請求項9に記載の化合物。 - 【請求項14】 化合物の重量を基にして0.5〜20
重量%のイソシアネート基含量(NCO,MW42とし
て計算)と0.5〜4.5重量%のアルコキシシラン基
含量(Si,MW28として計算)をもち、前記ポリイ
ソシアネート付加物が1,6−ヘキサメチレンジイソシ
アネートから製造される請求項10に記載の化合物。 - 【請求項15】 化合物の重量を基にして0.5〜20
重量%のイソシアネート基含量(NCO,MW42とし
て計算)と0.5〜4.5重量%のアルコキシシラン基
含量(Si,MW28として計算)をもち、前記ポリイ
ソシアネート付加物が1,6−ヘキサメチレンジイソシ
アネートから製造される請求項11に記載の化合物。 - 【請求項16】 化合物の重量を基にして0.5〜20
重量%のイソシアネート基含量(NCO,MW42とし
て計算)と0.5〜4.5重量%のアルコキシシラン基
含量(Si,MW28として計算)をもち、前記ポリイ
ソシアネート付加物が1,6−ヘキサメチレンジイソシ
アネートから製造される請求項12に記載の化合物。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US09/058,072 US6057415A (en) | 1998-04-09 | 1998-04-09 | Water dispersible polyisocyanates containing alkoxysilane groups |
US09/058072 | 1998-04-09 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000038394A true JP2000038394A (ja) | 2000-02-08 |
Family
ID=22014491
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11100181A Pending JP2000038394A (ja) | 1998-04-09 | 1999-04-07 | アルコキシシラン基を含む水分散性ポリイソシアネ―ト |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6057415A (ja) |
EP (1) | EP0949284A1 (ja) |
JP (1) | JP2000038394A (ja) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000169790A (ja) * | 1998-12-04 | 2000-06-20 | Bayer Ag | アルコキシシランを含有する被覆組成物 |
JP2005179677A (ja) * | 2003-12-19 | 2005-07-07 | Bayer Material Science Llc | 二成分シリル化ポリウレタン接着剤、シーラントおよび塗料組成物 |
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