JP2000119367A - イソシアネ―ト基とアルコキシシラン基を含む湿分硬化性化合物 - Google Patents

イソシアネ―ト基とアルコキシシラン基を含む湿分硬化性化合物

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 共反応体を必要とせずに湿分硬化性ポリイソ
シアネートの硬化速度を増す。 【解決手段】 a)0.2〜30重量%の(シクロ)脂
肪族結合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、b)場合
により反復エチレンオキシド単位を含み、c)Siに結
合したアルコキシ基に対する(シクロ)脂肪族結合イソ
シアネート基の当量比が1.0:0.05〜1.0:
1.4である湿分硬化性化合物であって、前記百分率が
湿分硬化性化合物の重量に基づき、アルコキシシラン基
がポリイソシアネートと式I: 【化1】 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
ている前記湿分硬化性化合物。さらに、結合剤としてこ
れらの湿分硬化性化合物を含む塗料、接着剤又は封止組
成物。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は(シクロ)脂肪族結
合イソシアネート基と、アスパルテート(aspartate)基
を介して組み込まれたアルコキシシラン基とを含み、湿
分の存在下に硬化して塗膜、接着剤及びシーラントを形
成することが可能な湿分硬化性化合物に関する。
【0002】
【従来の技術】ポリイソシアネート樹脂はポリ尿素塗膜
を形成するために大気湿分の存在下に硬化可能であるこ
とが知られている。硬化メカニズム中にイソシアネート
基は湿分と反応してアミノ基を形成し、その後、アミノ
基は別のイソシアネート基と反応して尿素基を形成す
る。これらの湿分硬化性樹脂の欠点の1つは硬化メカニ
ズムが比較的遅いことである。米国特許第3,420,
800号及び3,567,692号にはアルドイミン又
はケトイミンを加えることにより湿分硬化性ポリイソシ
アネートの硬化速度を増加できることが示唆されてい
る。湿分がアルドイミン又はケトイミンと反応して対応
するアミンを形成する速度は湿分がイソシアネート基と
反応してアミンを形成する速度よりも速いと述べられて
いる。ポリイソシアネートの硬化を加速するためにアル
ドイミンやケトイミンを使用する欠点は、付加成分の調
製が必要であり、2成分を適正な割合でブレンドできる
ようにするには何らかの型の配量装置が必要であるとい
う点である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は共反応
体を必要とせずに湿分硬化性ポリイソシアネートの硬化
速度を増すことである。この目的は、アスパルテート基
を介して組み込まれたアルコキシシラン基を含むように
修飾した本発明のポリイソシアネートにより達成するこ
とができる。アルコキシシラン基は同様に湿分の存在下
で硬化性であるが、ポリイソシアネートよりも硬化速度
が遅いので、本発明により得られる迅速な硬化速度は予
想外である。しかし、イソシアネート基とアルコキシシ
ラン基が併存すると、より速い硬化速度が得られる。同
時係属米国出願第09/058,072号はイソシアネ
ート基とアルコキシシラン基を含む水分散性化合物を開
示している。水分散性化合物は2.4の最小平均官能価
をもつポリイソシアネート成分から製造され、イオン又
は非イオン親水基を使用して水分散性にしている。同時
係属米国出願第08/992,163号はアスパルテー
ト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−尿素分散系の製造を開示している。しか
し、得られるポリウレタン分散系は水に分散しているの
で、未反応イソシアネート基を含まない。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、 a)0.2〜30重量%の(シクロ)脂肪族結合イソシ
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(S
i,MW28として計算)をもち、 b)場合により反復エチレンオキシド単位を含み、 c)Siに結合したアルコキシ基に対する(シクロ)脂
肪族結合イソシアネート基の当量比が1.0:0.05
〜1.0:1.4である湿分硬化性化合物であって、前
記百分率が湿分硬化性化合物の重量に基づき、アルコキ
シシラン基がポリイソシアネートと式I:
【化2】 (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、Yは炭素原子
数1〜8の直鎖又は分枝鎖アルキレン基を表し、ZはC
OOR1 又は芳香族環を表し、R1 とR2 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 と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湿分硬化性化合物
に関する。本発明は、結合剤としてこれらの湿分硬化性
化合物を含む塗料、接着剤又は封止組成物にも関する。
【0005】
【発明の実施の形態】本発明の化合物は(シクロ)脂肪
族結合イソシアネート基を含むポリイソシアネートと、
アルコキシシラン基及びアスパルテート基を含む化合物
と、場合によりエチレンオキシド単位とイソシアネート
反応性基、好ましくはヒドロキシ基を含む化合物の反応
生成物とを主成分とする。アルコキシシラン基は尿素基
の形態中に組み込まれ、親水基は一般にウレタン基の形
態中に組み込まれる。湿分硬化性化合物は、湿分硬化性
化合物の重量を基にして a)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
シラン基含量(Si,MW28として計算)と、 b)0.2〜30重量%、好ましくは0.5〜20重量
%、より好ましくは1.0〜15重量%の(シクロ)脂
肪族結合イソシアネート基含量(NCO,MW42とし
て計算)と、 c)場合により5〜35重量%、好ましくは5〜30重
量%、より好ましくは10〜25重量%のエチレンオキ
シド基含量(CH2 −CH2 −O,MW44として計
算)をもつ。
【0006】湿分硬化性化合物を製造するために使用可
能なアルコキシシラン基とアミノ基を含む化合物として
利用可能な例は、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、Yが炭素原子
数1〜8の直鎖又は分枝鎖アルキレン基、好ましくは炭
素原子数2〜4の直鎖基又は炭素原子数5〜6の分枝鎖
基、より好ましくは炭素原子数3の直鎖基を表し、Zが
COOR1 又は芳香族環、好ましくはCOOR1 を表
し、R1 とR2 が同一又は異なり、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 とR4 が同一又は
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化合
物である。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
はメトキシ基を表す化合物が特に好ましい。
【0007】式Iの化合物は式II: H2 N−Y−Si−(X)3 (II) に対応するアミノアルキルアルコキシシランを式II
I: Z−CR3 =CR4 −COOR2 (III) 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。
【0008】式II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、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、3
−アミノプロピルトリイソプロポキシシラン及び4−ア
ミノ−3,3−ジメチルブチルジメトキシメチルシラン
が挙げられる。4−アミノ−3,3−ジメチルブチルジ
メトキシメチルシランが好ましく、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。ポリアスパルテートの製造で使
用するの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、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エ
ステル及び/又はマレイン酸及びフマル酸の他のアルキ
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位及び/又
は3位をメチルにより置換した対応するマレイン酸、フ
マル酸及び桂皮酸エステルが挙げられる。マレイン酸の
ジメチル、ジエチル及びジブチルエステルが好ましく、
ジエチルエステルとジブチルエステルが特に好ましい。
【0009】第1級アミンとマレイン酸、フマル酸又は
桂皮酸エステルの反応により式I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個毎に少なくとも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してもよい。反応は溶剤の存在
下でも不在下でも実施できるが、溶剤の使用は好ましく
ない。溶剤を使用する場合に利用可能な溶剤の1例はジ
オキサンである。式Iの化合物は無色〜薄黄色である。
これらの化合物をポリイソシアネート成分と反応させる
と、それ以上精製せずに尿素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。尿素基とアルコキ
シシラン基を含む化合物を製造するために利用可能なポ
リイソシアネートはモノマージイソシアネート、ポリイ
ソシアネート付加物及びNCOプレポリマーから選択さ
れる。ポリイソシアネートは(シクロ)脂肪族結合イソ
シアネート基を含み、1.5〜6の平均官能価をもつ。
モノマージイソシアネートとポリイソシアネート付加物
は好ましくは1.8〜6、より好ましくは2〜6、最も
好ましくは2〜4の平均官能価をもつ。NCOプレポリ
マーは好ましくは1.5〜4.5、より好ましくは1.
7〜3.5、最も好ましくは1.8〜3.2の平均官能
価をもつ。
【0010】利用可能なモノマージイソシアネートは
式: R(NCO)2 により表すことができ、式中、Rは約112〜1,00
0、好ましくは約140〜400の分子量をもつ有機ジ
イソシアネートから脂肪族及び/又は脂環式基に結合し
た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。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
炭化水素基又は炭素原子数7〜15の2価芳香−脂肪族
炭化水素基を表すものである。
【0011】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並びにその混合物が挙げ
られる。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等の3個以上のイソシアネート基
を含むポリイソシアネートも使用できる。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IPDI)、ビス−(4−
イソシアナトシクロヘキシル)メタン及び1−イソシア
ナト−1−メチル−4(3)−イソシアナトメチルシク
ロヘキサンが挙げられる。
【0012】本発明によると、ポリイソシアネート成分
はポリイソシアネート付加物の形態であることが好まし
い。利用可能なポリイソシアネート付加物はイソシアヌ
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を含むものである。ポリイソシ
アネート付加物は5〜30重量%のNCO含量をもつこ
とが好ましく、以下に挙げるものを含む。1)DE−P
S2,616,416、EP−OS3,765、EP−
OS10,589、EP−OS47,452、US−P
S4,288,586及びUS−PS4,324,87
9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1
5〜25重量%のNCO含量をもつ。 2)適切な触媒、例えばトリアルキルホスフィン触媒の
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
アネートと混合して使用可能なウレトジオンジイソシア
ネート。
【0013】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3,1
24,605号、3,358,010号、3,644,
490号、3,862,973号、3,906,126
号、3,903,127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1
8〜22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。 4)過剰量のポリイソシアネート、好ましくはジイソシ
アネートを低分子量グリコール及び400未満の分子量
をもつポリオール(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。ウレタン基を含むポ
リイソシアネートは12〜20重量%の最適NCO含量
と、2.5〜3の(平均)NCO官能価をもつ。 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。
【0014】6)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、5,208,334
号及び5,235,018号に記載されている方法に従
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〜
1:10、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−A19611849に記載されているような
特殊なフッ素含有触媒の存在下に製造可能なイミノオキ
サジアジンジオン基と場合によりイソシアヌレート基を
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1
5〜25重量%のNCO含量をもつ。 8)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
ているような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。 9)オキサジアジントリオン基を含み、ジイソシアネー
ト2モルと二酸化炭素1モルの反応生成物を含むポリイ
ソシアネート。
【0015】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、ウレトジオン基、ビウレット基、イミ
ノオキサジアジンジオン基及び/又はアロファネート基
を含むポリイソシアネートである。同様に本発明のポリ
イソシアネート成分として使用可能なNCOプレポリマ
ーは、上記モノマーポリイソシアネート又はポリイソシ
アネート付加物、好ましくはモノマージイソシアネート
と、少なくとも2個のイソシアネート反応性基、好まし
くは少なくとも2個のヒドロキシ基を含む有機化合物か
ら製造される。これらの有機化合物としては、500〜
約10,000、好ましくは800〜約8,000、よ
り好ましくは1800〜8,000の分子量をもつ高分
子量化合物と、場合により500未満の分子量をもつ低
分子量化合物が挙げられる。分子量は数平均分子量を
(Mn)であり、末端基分析(OH及び/又はNH価)
により決定される。ポリイソシアネートを低分子量化合
物のみと反応させることにより得られる生成物はウレタ
ン基を含むポリイソシアネート付加物であり、NCOプ
レポリマーとはみなされない。
【0016】高分子量化合物の例としてはポリエステル
ポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリヒドロキシ
ポリカーボネート、ポリヒドロキシポリアセタール、ポ
リヒドロキシポリアクリレート、ポリヒドロキシポリエ
ステルアミド及びポリヒドロキシポリチオエーテルが挙
げられる。ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリ
オール及びポリヒドロキシポリカーボネート、特にポリ
エーテルポリオールが好ましい。利用可能な高分子量ポ
リヒドロキシル化合物の例としては低分子量アルコール
及び多塩基カルボン酸(例えばアジピン酸、セバシン
酸、フタル酸、イソフタル酸、テトラヒドロフタル酸、
ヘキサヒドロフタル酸、マレイン酸、これらの酸の無水
物並びにこれらの酸及び/又は酸無水物の混合物)から
製造されるポリエステルポリオールが挙げられる。ヒド
ロキシル基をもつポリラクトン、特にポリ−ε−カプロ
ラクトンもプレポリマーの製造に利用できる。適切なス
ターター分子のアルコキシル化により公知方法で獲得で
きるポリエーテルポリオールもプレポリマーの製造に利
用できる。利用可能なスターター分子の例としては、ポ
リオール、水、少なくとも2個のN−H結合をもつ有機
ポリアミン及びその混合物が挙げられる。アルコキシル
化反応に利用可能なアルキレンオキシドはエチレンオキ
シド及び/又はプロピレンオキシドが好ましく、順次使
用してもよいし、混合して使用してもよい。
【0017】他の利用可能なポリオールとしては、ジオ
ールをホスゲン又はジアリールカーボネート(例えばジ
フェニルカーボネート)と反応させることにより製造可
能なヒドロキシル基をもつポリカーボネートが挙げられ
る。低分子量化合物と、高分子量ポリヒドロキシ化合物
を製造するための出発材料及び方法の詳細については、
参考資料として本明細書の一部とする米国特許第4,7
01,480号に開示されている。他の例としては、上
記ポリオールの末端ヒドロキシ基をアミノ基に変換する
ことにより製造可能な公知高分子量アミン官能性化合物
と、それぞれ、参考資料として本明細書の一部とする米
国特許第5,243,012号及び5,466,771
号に開示されている高分子量ポリアスパルテート及びポ
リアルドイミンが挙げられる。
【0018】これらのNCOプレポリマーは好ましくは
0.3〜35重量%、より好ましくは0.6〜25重量
%、最も好ましくは1.2〜20重量%のイソシアネー
ト含量をもつ。NCOプレポリマーはジイソシアネート
をポリオール成分と40〜120℃、好ましくは50〜
100℃の温度で1.3:1〜20:1、好ましくは
1.4:1〜10:1のNCO/OH当量比で反応させ
ることにより製造される。イソシアネートプレポリマー
の製造中にウレタン基を介する連鎖延長が所望される場
合には、1.3:1〜2:1のNCO/OH当量比を選
択する。連鎖延長が所望されない場合には、4:1〜2
0:1、好ましくは5:1〜10:1のNCO/OH当
量比に対応する過剰のジイソシアネートを使用すること
が好ましい。過剰のジイソシアネートは場合により反応
の完了時に薄層蒸留により除去してもよい。本発明によ
ると、NCOプレポリマーはウレタン基を含むプレポリ
マーに加えて未反応出発ポリイソシアネートを含むNC
Oセミプレポリマーでもよい。
【0019】本発明の湿分硬化性化合物に場合により添
加してもよいエチレンオキシド単位を含む化合物として
は、側基又は末端エチレンオキシド単位を含む化合物が
利用可能である。側基又は末端親水性エチレンオキシド
単位を組み込む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、3,920,5
98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
の親水性成分は上記特許に記載されているようにエチレ
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又はn−
ブタノール等の単官能性スターターをアルコキシル化す
ることにより製造することができる。
【0020】本発明の湿分硬化性化合物は、湿分硬化性
化合物が1.0:0.05〜1.0:1.4、好ましく
は1.0:0.05〜1.0:1.2、より好ましくは
1.0:0.1〜1.0:1.0の当量比でイソシアネ
ート基とSiに結合したアルコキシ基を含むような量で
ポリイソシアネート成分をアミノ官能性シランと反応さ
せることにより製造される。反復エチレンオキシド単位
を含む化合物は、上記量のエチレンオキシド単位を提供
するために十分な量でポリイソシアネートと反応させ
る。本発明の1態様では、湿分硬化性化合物は水に安定
に分散するに十分なエチレンオキシド単位を含まない。
安定に分散できない化合物とは、沈殿、凝固又は分離せ
ずに水中油又は油中水エマルションとして水と混合状態
に維持されない化合物である。反応はポリイソシアネー
トにイソシアネート反応性化合物を漸次加えることによ
り実施することが好ましい。シランアスパルテートと、
場合によりエチレンオキシド基を含む化合物を順次又は
混合物として加えることができる。エチレンオキシド単
位を含む化合物を使用する場合には、まずこのような化
合物を添加してからシランアスパルテートを添加するこ
とが好ましい。
【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標を満足
するものであれば、別種の化合物と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
ない化合物を本発明の化合物の一部として加えてもよ
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20〜50℃の
温度で実施され、エチレンオキシド単位を含む化合物と
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
発明によると、化合物を高温で場合により触媒の存在下
に加熱することにより、アルコキシシラン基とアスパル
テート基を含むアミノ官能性化合物とポリイソシアネー
ト成分の反応により形成される特殊な型の尿素基を公知
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ものとする。ヒダントイ
ン基の形成はモノアルコールも形成し、連鎖反応なしに
イソシアネート基と反応するので、本発明では好ましく
ない。このため、ヒダントイン基の形成を避けるように
低温で尿素基を形成することが好ましい。しかし、ヒダ
ントイン基は保存中に周囲条件下で形成されることもあ
るので、本発明の生成物はその製造直後に使用すること
が好ましい。
【0022】本発明の化合物は、大気湿分の存在下に硬
化可能な1成分塗料、接着剤又は封止組成物で使用する
のに適している。これらの組成物は二重硬化メカニズム
即ち、 1)イソシアネート基と湿分の反応、 2)アルコキシシラン基の加水分解によりSi−OH基
を形成した後、Si−OH又はSi−ORと反応してシ
ロキサン基(Si−O−Si)を形成する「シラン重縮
合」、及び 3)恐らくイソシアネート基とSi−OH基の反応によ
り硬化する。適切な酸性又は塩基性触媒を使用して硬化
反応を促進することができる。その例としては、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。例えば式IIにより表されるもののような低分子量
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。
【0023】1成分組成物は一般に個々の用途に依存し
て無溶媒でもよいし、1成分組成物の重量の70%ま
で、好ましくは60%までの有機溶剤を加えてもよい。
利用可能な有機溶剤としては、ポリウレタン化学で公知
のものが挙げられる。組成物は更に均展剤、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ロウ)、粘度調節
剤、可塑剤、顔料、染料、紫外線吸収剤並びに熱及び酸
化分解安定剤等の公知添加剤を加えてもよい。1成分組
成物は木材、プラスチック、革、紙、布、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、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
ラッカーでも顔料入りラッカーでもよい。1成分組成物
は周囲温度でも高温でも硬化できる。湿分硬化性樹脂は
周囲温度で硬化することが好ましい。
【0024】以下、実施例により本発明を更に説明する
が、以下の実施例は本発明を制限するものではなく、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。
【0025】
【実施例】ポリイソシアネート樹脂1(比較) 1,6−ヘキサメチレンジイソシアネートから製造さ
れ、21.6%のイソシアネート含量と、<0.2%の
モノマージイソシアネート含量と、20℃で3000m
Pa.sの粘度をもつイソシアヌレート基を含むポリイ
ソシアネート(Bayer Corporationか
らDesmodur N3300として市販)。
【0026】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、550の分
子量をもつポリエチレンオキシドモノオール(Unio
n CarbideからCarbowax 550とし
て市販)。シランアスパルテート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 撹拌機、熱電対、窒素入口及び添加漏斗と冷却器を取り
付けた5リットル容フラスコに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時間かけて滴下した。添加中、反応器の温度を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閉し
た。1週間後に不飽和値は0.6となり、反応が〜99
%完了したことを示した。生成物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
粘度は25℃で11mPa.sであった。
【0027】シランアスパルテート基を含むポリイソシ
アネート樹脂2 撹拌機、窒素入口、加熱器及び温度調節器を取り付けた
2リットル容フラスコに514部(1.46当量)のポ
リイソシアネート1と酢酸n−ブチル200部を周囲温
度で加えた。285部(1.46当量)のシランアスパ
ルテート1を30分間できるだけ迅速に滴下し、反応温
度を30℃未満に維持した。IRスペクトロスコピーに
より測定した場合にイソシアネート基が保持されなくな
るまで反応を30℃に4時間維持した。冷却後、得られ
た生成物の粘度は25℃で1250mPa.sであっ
た。エチレンオキシド基を含むポリイソシアネート3(比
較) 撹拌機、窒素入口、加熱器及び温度調節器を取り付けた
500ml容フラスコに、60℃で溶融させておいた8
2.5部(0.15当量)のポリエーテル1を加えた。
次に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、NCO含量が1
2.65%(理論NCO12.88%)になるまでこの
温度に16.5時間維持した。得られた生成物の粘度は
25℃で2644mPa.sであった。
【0028】シランアスパルテート基とエチレンオキシ
ド基を含むポリイソシアネート4 撹拌機、窒素入口、加熱器及び温度調節器を取り付けた
500ml容フラスコに、60℃で溶融させておいた8
2.5部(0.15当量)のポリエーテル1を加えた。
次に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、NCO含量が1
2.65%(理論NCO12.88%)になるまでこの
温度に13時間維持した。反応混合物を35℃まで冷却
した。31.1部(0.85当量)のシランアスパルテ
ート1を加えると、反応混合物は43℃まで発熱した。
反応混合物を60℃まで加熱し、この温度に2時間維持
した。得られた生成物はNCO含量10.18%(理論
NCO10.41%)であり、粘度は25℃で4532
mPa.sであった。
【0029】シランアスパルテート基とエチレンオキシ
ド基を含むポリイソシアネート5 撹拌機、窒素入口、加熱器及び温度調節器を取り付けた
500ml容フラスコに、60℃で溶融させておいた8
2.5部(0.15当量)のポリエーテル1を加えた。
次に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、NCO含量が1
2.63%(理論NCO12.88%)になるまでこの
温度に12.5時間維持した。反応混合物を35℃まで
冷却した。100.6部(0.275当量)のシランア
スパルテート1を加えると、反応混合物は43℃まで発
熱した。反応混合物を60℃まで加熱し、この温度に2
時間維持した。得られた生成物はNCO含量5.97%
(理論NCO6.38%)であり、粘度は25℃で1
3,500mPa.sであった。ポリイソシアネート樹脂1及び2からの塗膜の作成 ポリイソシアネート樹脂1及び/又は2を下表に示す触
媒及び溶剤と混合することにより塗料組成物を調製し
た。固形分80%の組成物を3ミル引落しバーでガラス
プレートに塗布した。Pacific Scienti
fic Instruction Manuals D
G−9600及びDG−9300に記載されているよう
にGardner Dry Time Meterで乾
燥時間を測定した。組成と乾燥時間を表1に示す。
【0030】
【表1】
【0031】ポリイソシアネート樹脂3、4及び5から
の塗膜の作成 ポリイソシアネート樹脂3、4及び5各20gをトリエ
チレンジアミン触媒(Dabco 33LV,Air
Products)0.02g、ジブチル錫アセトアセ
トネート触媒0.02g及び酢酸n−ブチル溶剤5gと
混合した。得られた組成物を3ミル引落しバーでガラス
プレートに塗布した。PacificScientif
ic Instruction Manuals DG
−9600及びDG−9300に記載されているように
Gardner Dry Time Meterで乾燥
時間を測定した。組成と乾燥時間を表2に示す。
【0032】
【表2】
【0033】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。
───────────────────────────────────────────────────── 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) C09D 175/04 C09D 175/04 C09J 175/04 C09J 175/04 C09K 3/10 C09K 3/10 D (72)発明者 マイロン・ダブリユー.・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 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 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 (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】a)0.2〜30重量%の(シクロ)脂肪
    族結合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、 b)場合により反復エチレンオキシド単位を含み、 c)Siに結合したアルコキシ基に対する(シクロ)脂
    肪族結合イソシアネート基の当量比が1.0:0.05
    〜1.0:1.4である湿分硬化性化合物であって、前
    記百分率が湿分硬化性化合物の重量に基づき、アルコキ
    シシラン基がポリイソシアネートと式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個はアルコキシであり、Yは炭素原子数
    1〜8の直鎖又は分枝鎖アルキレン基を表し、ZはCO
    OR1 又は芳香族環を表し、R1 とR2 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 と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湿分硬化性化合物。
  2. 【請求項2】 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、Yが炭素原子数2〜
    4の直鎖基又は炭素原子数5〜6の分枝鎖基を表し、Z
    がCOOR1 を表し、R1 とR2 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 とR4 が水素
    を表す請求項1に記載の湿分硬化性化合物。
  3. 【請求項3】 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、Yが炭素原子数2〜4の直鎖基又
    は炭素原子数5〜6の分枝鎖基を表し、ZがCOOR1
    を表し、R1 とR2 が同一又は異なり、メチル、エチル
    又はブチルを表し、R3 とR4 が水素を表す請求項1に
    記載の湿分硬化性化合物。
  4. 【請求項4】 アルコキシシラン基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
    ジオン基を含むポリイソシアネート付加物とアミノ化合
    物の反応生成物として組み込まれている請求項1に記載
    の湿分硬化性化合物。
  5. 【請求項5】 アルコキシシラン基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
    ジオン基を含むポリイソシアネート付加物とアミノ化合
    物の反応生成物として組み込まれている請求項2に記載
    の湿分硬化性化合物。
  6. 【請求項6】 アルコキシシラン基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
    ジオン基を含むポリイソシアネート付加物とアミノ化合
    物の反応生成物として組み込まれている請求項3に記載
    の湿分硬化性化合物。
  7. 【請求項7】 アルコキシシラン基がNCOプレポリマ
    ーとアミノ化合物の反応生成物として組み込まれている
    請求項1に記載の湿分硬化性化合物。
  8. 【請求項8】 アルコキシシラン基がNCOプレポリマ
    ーとアミノ化合物の反応生成物として組み込まれている
    請求項2に記載の湿分硬化性化合物。
  9. 【請求項9】 アルコキシシラン基がNCOプレポリマ
    ーとアミノ化合物の反応生成物として組み込まれている
    請求項3に記載の湿分硬化性化合物。
  10. 【請求項10】 前記湿分硬化性化合物が水に安定に分
    散することができない請求項1に記載の湿分硬化性化合
    物。
  11. 【請求項11】 前記湿分硬化性化合物が水に安定に分
    散することができない請求項2に記載の湿分硬化性化合
    物。
  12. 【請求項12】 前記湿分硬化性化合物が水に安定に分
    散することができない請求項3に記載の湿分硬化性化合
    物。
  13. 【請求項13】 前記湿分硬化性化合物が水に安定に分
    散することができない請求項4に記載の湿分硬化性化合
    物。
  14. 【請求項14】 前記湿分硬化性化合物が水に安定に分
    散することができない請求項5に記載の湿分硬化性化合
    物。
  15. 【請求項15】 前記湿分硬化性化合物が水に安定に分
    散することができない請求項6に記載の湿分硬化性化合
    物。
  16. 【請求項16】 前記湿分硬化性化合物が水に安定に分
    散することができない請求項7に記載の湿分硬化性化合
    物。
  17. 【請求項17】 前記湿分硬化性化合物が水に安定に分
    散することができない請求項8に記載の湿分硬化性化合
    物。
  18. 【請求項18】 前記湿分硬化性化合物が水に安定に分
    散することができない請求項9に記載の湿分硬化性化合
    物。
  19. 【請求項19】 結合剤が請求項1に記載の湿分硬化性
    化合物を含む1成分塗料、接着剤又はシーラント組成
    物。
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