JP2002241461A - 揺変性湿気硬化型ウレタン組成物 - Google Patents
揺変性湿気硬化型ウレタン組成物Info
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Abstract
性、硬化性、貯蔵安定性に優れ、垂直面等に塗布しても
スランプやタレが発生することがない揺変性湿気硬化型
ウレタン組成物を提供する。 【解決手段】 (A)ブチレンエーテル結合を有するポ
リオキシアルキレンポリオールを用いて得られ、且つ末
端にイソシアネート基を2個以上有するウレタンプレポ
リマー、(B)オキサゾリジン基含有ウレタン化合物、
(C)微粉末シリカ、好ましくはベット比表面積が20
m2/g以上のもの及び(D)炭酸カルシウム、好まし
くはベット比表面積が8m2/g以上のものを含有する
ことを特徴とする揺変性湿気硬化型ウレタン組成物。
Description
による発泡がなく、耐水性、硬化性、貯蔵安定性に優れ
た揺変性湿気硬化型ウレタン組成物及びそれを用いたコ
ーティング材、シーリング材、接着剤に関するものであ
る。
は、特開昭57−94056号公報が知られているが、
硬化時に水分とイソシアネート基が反応する際に発生す
る炭酸ガスのためにしばしば塗膜の膨れが発生する問題
がある。膨れの原因となる炭酸ガスの発生を抑えるため
にケチミン、エナミン等の湿気解離型の架橋剤が提案さ
れており、その中でも特開平6−293821号公報、
特開平7−33852号公報、特開平7−10949号
公報等で提案されるオキサゾリジン化合物を用いた組成
物は炭酸ガスの発生がなく比較的性能バランスのとれた
材料である。
881091号ではオキサゾリジンを含有する組成物中
に特定の表面処理剤で表面処理した無機充填剤を配合す
ることで沈降がない組成物が提案されている。しかしな
がら、表面処理した無機充填剤だけで垂直面等に塗布可
能な揺変性を付与しようとすると表面処理充填剤の含有
量が必然的に多くなり、充填剤の表面処理剤の影響で貯
蔵後のスランプ発生や粘度変化が大きく、時として塗膜
表面にその表面処理剤がブリードし、表面性不良や接着
性不良を起こすことがある等の問題がある。
時に炭酸ガスによる発泡がなく、耐水性、硬化性、貯蔵
安定性に優れ、垂直面等に塗布してもスランプやタレが
発生することがなく、コーティング材、シーリング材、
接着剤に有用である揺変性湿気硬化型ウレタン組成物を
提供することにある。
課題について鋭意研究の結果、(A)ブチレンエーテル
結合を有するポリオキシアルキレンポリオールを用いて
得られ、且つ末端にイソシアネート基を2個以上有する
ウレタンプレポリマー、特にポリイソシアネートとポリ
オキシアルキレンポリオールを反応させて得られる末端
にイソシアネート基を2個以上有し、且つポリオキシア
ルキレンポリオール中にブチレンエーテル結合を5重量
%以上含有するウレタンプレポリマー、(B)オキサゾ
リジン基含有ウレタン化合物、特に(b1)ポリイソシ
アネート又はポリイソシアネートとポリオキシアルキレ
ンポリオールを反応させて得られる末端にイソシアネー
ト基を2個以上含有するウレタンプレポリマーと(b
2)N−2−ヒドロキシアルキルオキサゾリジンとを反
応させて得られる末端に少なくとも一つ以上のオキサゾ
リジン基を有するオキサゾリジン基含有ウレタン化合
物、(C)微粉末シリカ、特にベット比表面積20m2
/g以上のもの、及び(D)炭酸カルシウム、特にベッ
ト比表面積8m2/g以上のものを含有することを特徴
とする揺変性湿気硬化型ウレタン組成物を提供する。
テル結合を有するウレタンプレポリマー(以下、BO成
分含有ウレタンプレポリマーという)(A)は、ブチレ
ンエーテル結合を有するポリオキシアルキレンポリオー
ルを用いて得られ、末端にイソシアネート基を2個以上
有するものであり、好ましくは該ポリオキシアルキレン
ポリオールとポリイソシアネート又は末端にイソシアネ
ート基を2個以上有するウレタンプレポリマーとを反応
せしめて得られるものである。かかるブチレンエーテル
結合を有するポリオキシアルキレンポリオールとして
は、ブチレンエーテル結合を5重量%以上含有するポリ
オキシアルキレンポリオールが好ましい。該ポリオキシ
アルキレンポリオールは、特にブチレンオキサイドを必
須成分とし、必要によりエチレングリコール、プロピレ
ングリコール、水、グリセリン、TMP、ペンタエリス
リトール、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド
等のアルキレンオキサイドの2種以上を公知の方法で付
加して得られるポリオールが好ましい。また、上記ポリ
オキシアルキレンポリオールは、好ましくは数平均分子
量500〜16000であり、ポリエーテルトリオール
を本発明の効果を損なわない限り併用できる。また、該
プレポリマー(A)に使用されるポリオキシアルキレンポ
リオールは好ましくはブチレンエーテル結合を5重量%
以上、より好ましくは5〜80重量%、最も好ましくは
10〜70重量%含有するものである。かかるブチレン
エーテル結合の含有量であれば、吸水性に優れ、且つ耐
水試験後の物性が満足できるものとなる。
のポリオキシアルキレンポリオールはブチレンエーテル
結合5〜80重量%、エチレンエーテル結合0〜10重
量%及びプロピレンエーテル結合10〜95重量%の範
囲からなるものが好ましい。
しては、2,4−トリレンジイソシアネート、2,6−
トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシ
アネート、一部をカルボジイミド化されたジフェニルメ
タンジイソシアネート、ポリメチレンポリフェニルポリ
イソシアネート、トリレンジイソシアネート、ナフタレ
ンジイソシアネート、フェニレンジイソシアネート、ヘ
キサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシア
ネート、キシリレンジイソシアネート、水添キシリレン
ジイソシアネート、水添ジフェニルメタンジイソシアネ
ート、シクロヘキサンジイソシアネート等の芳香族ジイ
ソシアネート、脂肪族ジイソシアネート、脂環族ジイソ
シアネート1種又は2種以上の混合物が挙げられる。
の構成成分であるポリオキシアルキレンポリオールは、
好ましくは数平均分子量500〜16000であり、ポ
リエーテルトリオールを本発明の効果を損なわない限り
併用できる。また、該プレポリマー(A)は、ポリオキシ
アルキレンポリオールとしてブチレンエーテル結合をを
5重量%以上、好ましくは5〜80重量%、より好まし
くは10〜70重量%含有するものである。かかるブチ
レンエーテル結合の含有量であれば、吸水性に優れ、且
つ耐水試験後の物性が満足できるものとなる。
オキシアルキレンポリオール成分がブチレンエーテル結
合5〜80重量%、エチレンエーテル結合0〜10重量
%及びプロピレンエーテル結合10〜95重量%の範囲
が好ましい。
の末端イソシアネート基数は、好ましくは2以上、より
好ましくは2〜3である。更にイソシアネートとポリオ
ールとのNCO/OH比は好ましくは1.4以上、更に
好ましくは1.4〜5.0である。残存NCO%は、好
ましくは1〜20重量%である。
物(B)は、ポリイソシアネート又はポリイソシアネー
トとポリオキシアルキレンポリオールを反応させて得ら
れる末端にイソシアネート基を2個以上含有するウレタ
ンプレポリマー(b1)とN−2−ヒドロキシアルキル
オキサゾリジン(b2)とを反応させて得られる末端に
少なくとも一つ以上のオキサゾリジン基を有するもので
ある。
アルキレンポリオールは、オキシエチレン鎖を有するこ
とが好ましい。但し、オキシエチレン鎖を有さないポリ
オールとオキシエチレン鎖を有するポリオールとを混合
したポリオールであっても(b1)成分として使用する
ことが出来る。また、好ましくはオキシアルキレン鎖中
のオキシエチレン鎖の平均含有量が1〜30重量%のも
のである。オキシエチレン鎖の含有量が上記の範囲であ
ると硬化速度が高く、しかも硬化性、耐水性に優れてい
る。ただし、(A)成分、(B)成分のオキシエチレン
鎖量を計算して合計し、そのオキシエチレン鎖の含有量
が(A)成分と(B)成分の合計量に対して10重量%
未満であることが好ましい。この範囲であれば好ましい
耐水性となる。
くは数平均分子量が500〜8000のものである。分
子量が、500〜8000の場合、下地追従性、硬化速
度が満足される。また、ウレタンプレポリマー(b1)
の末端の平均NCO基数は2.0〜2.6が好ましい。
かかるNCO基数であれば、硬化性及び下地追従性によ
りよい結果となる。更にイソシアネートとポリオールと
のNCO/OH比は好ましくは1.6以上、更に好まし
くは1.8〜4.0である。残存NCO%は、好ましく
は1〜15重量%である。
2−ヒドロキシアルキルオキサゾリジン(b2)との反
応比は、NCO/0H=0.95〜3.0が好ましい。
NCO/0Hがかかる範囲であれば、未反応のN−2−
ヒドロキシアルキルオキサゾリジンが残存する傾向が低
く、貯蔵安定性に好結果を与え、しかも硬化速度の低下
や粘度の上昇を抑えることが容易である。
物(B)の合成に用いられるN−2−ヒドロキシアルキ
ルオキサゾリジン(b2)は、例えばホルムアルデヒ
ド、アセトアルデヒド、プロピルアルデヒド、ブチルア
ルデヒド、ベンズアルデヒド等のアルデヒド類と例えば
ジエタノールアミン、ジプロパノールアミン等のジヒド
ロキシアルキルアミン類との公知の縮合反応により得ら
れる化合物である。
(B)の末端オキサゾリジン基の数は好ましくは1〜3
である。この範囲であると、硬化後の伸張性が高くなり
好ましい。尚、オキサゾリジン基含有ウレタン化合物
(B)の末端にオキサゾリジン基は1個以上あれば、そ
の他の末端がイソシアネート基であってもよいことは言
うまでもない。
ゾリジン基含有ウレタン化合物(B)の割合は、プレポ
リマー(A)のNCO基とオキサゾリジン基含有ウレタ
ン化合物(B)が水で開環して発生する活性水素基との
比が、0.4〜4.0の範囲が好ましい。この範囲であ
れば、炭酸ガスの発生が低く塗膜に膨れを抑えることが
でき、貯蔵安定性に優れる。この様な点を考慮すると
(A)と(B)の混合比は重量比で60:1〜1:30
の範囲が好ましい。
しては、好ましくはベット比表面積20m2/g以上で
あり、更に好ましくはベット比表面積20〜450m2
/gで、一次粒子径3〜100nmのもので、例えば火
炎加水分解法、アーク法、プラズマ法、湿式法等の公知
の技術で製造することができるシリカである。かかる微
粉末シリカを例示すると、日本アエロジル製のアエロジ
ル90G(ベット比表面積約90m2/g、一次粒子径
約20nm)、アエロジル200(ベット比表面積約2
00m2/g、一次粒子径約12nm)、アエロジル3
00(ベット比表面積約300m2/g、一次粒子径約
7nm)等の親水性シリカが使用できるが、表面をジメ
チルジクロロシラン化合物、トリメチルシモノクロロシ
ラン化合物等で処理した疎水性シリカを用いることがよ
り好ましい。疎水性シリカの具体的なものとしては、例
えば日本アエロジル製のRY−202(ベット比表面積
約120m2/g、一次粒子径約12nm)、RY−2
00(ベット比表面積約120m2/g、一次粒子径約
12nm)、RY−50(ベット比表面積約40m2/
g、一次粒子径約40nm)等があげられ、疎水性シリ
カの方が親水性シリカに比べて貯蔵後の粘度変化が少な
く、好ましく用いることができる。微粉末シリカ(C)
の本発明組成物中の含有量は、0.5〜5重量%が好ま
しく、かかる重量割合であると揺変性付与の効果がより
高く、適当な粘度で作業性が良好である。
は、好ましくはベット比表面積m2/g以上であり、更
に好ましくはベット比表面積8〜40m2/gで、一次粒
子径0.05〜0.2ミクロンである炭酸カルシウムで
ある。例えば白石工業製の白艶化シリーズ、ホモカルシ
リーズ、ヴィスコライトシリーズ、EDSシリーズ等が
使用される。炭酸カルシウムの本発明組成物中の含有量
は、10〜40重量%の範囲が好ましく、かかる重量割
合であると揺変性付与の効果がより高く、適当な粘度で
作業性が良好である。炭酸カルシウム(D)は表面処理
されてもされていなくても良いが、できれば有機物等に
より表面処理されたもが好ましい。
(D)との組成物中の比率は、重量比で好ましくは
(C)/(D)=1/50〜1/5である。
る際に必要に応じて硬化触媒としての酸、溶剤、無機充
填剤、小量のプロセスオイル、可塑剤、その他の揺変
剤、体質顔料、耐侯性維持向上のための紫外線防止剤、
安定剤等各種添加剤などを含んでいてもよい。これら混
合物が均一に混合でき、且つ保存性が確保できるのに十
分なる混合、混練装置により製造する事ができる。
チル酸、燐酸塩または無水フタル酸等を使用することが
出来る。
ーペン、酢酸エチル等の通常のウレタン用溶剤が使用で
きる。
ー、ベントナイト等があげられる。このほか本発明の組
成物には石油系高沸点芳香族系留分,石油樹脂等を混合
しても良い。
ト、ジオクチルフタレート、ジウンデシルフタレート、
ジラウリルフタレート、ブチルベンジルフタレート、ジ
イソデシルフタレート、ジブチルアジペート、ジオクチ
ルアジペート、ジイソノニルアジペート、ジイソノニル
アジペート、ジオクチルアゼレート、ジオクチルセバケ
ート等のエステル系可塑剤やトリオクチルホスフェー
ト、トリフェニルホスフェート等の燐酸エステル系可塑
剤が挙げられる。
外線吸収剤等が挙げられる。無機充填剤としては、例え
ば炭酸カルシウム、酸化カルシウム、クレー、タルク、
酸化チタン、硫酸アルミニウム、カオリン、ゼオライ
ト、硅そう土、ガラスバルーン等の無機化合物の粉粒体
が挙げられる。その添加量は、組成物中に好ましくは1
〜20重量%である。
揺変性を必要とするコーテイング材、シーリング材、接
着剤に使用することができる。
防水材、壁面防水材、駐車場防水材、競技場の表面舗装
材等に利用できるものである。又、シーリング材とは、
コンクリート、サイジングボード、金属等土木用建築用
シーリング材に利用できるものである。更に、接着剤と
しては、プラスチック床材等建築物内装材の接着剤、屋
上防水シートの接着剤、タイル、シートの接着剤、;自
然石、セラミック、ゴム、木等の粒状物、繊維状物の接
着剤(バインダー)として利用できるものである。
に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるもの
ではない。以下において部および%は特に断りのない限
り、すべて重量基準であるものとする。
00のポリブチレンエーテルジオール700g(0.3
5モル)、数平均分子量3000のポリプロピレンエー
テルトリオール300g(0.1モル)に2,4−トリ
レンジイソシアネート191.4g(1.1モル)、す
なわちNCO/OHの当量比2.2にて窒素気流下で8
0℃にて20時間フラスコ中で撹拌しながら反応させN
CO%が4.25%のウレタンプレポリマー(A−1)
を得た。
タンプレポリマーの作成例1において数平均分子量20
00のポリブチレンエーテルジオール700g(0.3
5モル)の代わりにエチレンオキサイド含有量20%で
数平均分子量2000ポリエチレンプロピレンエーテル
ジオール700g(0.35モル)を用いたこと以外は
同様の方法で合成し、NCO%が4.23%のウレタン
プレポリマー(A−2)を得た。
平均分子量4800、オキシエチレン鎖の含有量15%
のポリエチレンプロピレンエーテルトリオール500g
(0.104モル)と数平均分子量2000のポリプロ
ピレンエーテルジオール500g(0.25モル)を混
合してオキシエチレン鎖の平均含有量7.5%、平均官
能基数2.29、数平均分子量2820のポリオールを
得た。さらにヘキサメチレンジイソシアネート143.
3g(0.853モル)、すなわちNCO/OHの当量
比2.1にて窒素気流下で80℃にて48時間フラスコ
中で撹拌しながら反応させNCO%が3.29%、1分
子当たりの末端NCO基数2.29のウレタンプレポリ
マー(b1−1)を得た。
0.8gと2ーイソプロピル3(2ヒドロキシエチル)
1,3オキサゾリジン15.9g、すなわちNCO/O
Hの当量比1.1にて窒素気流下で60℃にて48時間
フラスコ中で撹拌しながら反応させ、ウレタンオキサゾ
リジンプレポリマー(OXZ−1)を得た。本組成物の
GPCを測定した結果、残存している2−イソプロピル
3(2ヒドロキシエチル)1,3オキサゾリジンの含有
率は1%以下であることを確認した。
作製例2)数平均分子量600、オキシエチレン鎖の含
有量30%のポリエチレンプロピレンエーテルトリオー
ル20g(0.033モル)と数平均分子量600のポ
リプロピレンエーテルジオール270g(0.45モ
ル)を混合してオキシエチレン鎖の平均含有量2.1
%、平均官能基数2.07、数平均分子量600のポリ
オールを得た。さらに2,4トリレンジイソシアネート
174g(1.0モル)、すなわちNCO/OHの当量
比2.0にて窒素気流下で60℃にて48時間フラスコ
中で撹拌しながら反応させNCO%が9.07%、1分
子当たりの末端NCO基数2.07のウレタンプレポリ
マー(b1−2)を得た。
7gと2−イソプロピル3(2ヒドロキシエチル)1,
3オキサゾリジン15.9g、すなわちNCO/OHの
当量比1.05にて窒素気流下で60℃にて48時間フ
ラスコ中で撹拌しながら反応させ、ウレタンオキサゾリ
ジンプレポリマー(OXZ−2)を得た。本組成物のG
PCを測定した結果、残存している2−イソプロピル3
(2ヒドロキシエチル)1,3オキサゾリジンの含有率
は1%以下であることを確認した。
タリーミキサー中に120℃で5時間減圧乾燥し、水分
を0・05%以下に調整した(D)成分を所定量、ジオ
クチルフタレート90部、サリチル酸0.1部、微粉末
にしたテレフタル酸5部、下表に示すフ゜レホ゜リマー成分及び11
0℃で2時間常圧で混合乾燥して水分を0・05%以下
に調整した(C)成分を所定量及びキシレン80部を加
え均一に混合した後、60トールの減圧下で脱泡して湿
気硬化型ウレタンコンパウンドを得た。
ガラス板(30*30cm)上に厚さ1.5mmの割合
で試料を流し、25℃×50%の条件下で放置し、指で
触り塗膜の動きが無くなるまでの時間を測定した。
ったスレート板(30×30cm)上に厚さ2mmの割
合で試料を流し、50℃×90%の条件下で硬化させた
後、塗膜表面のフクレ、ピンホールの有無を観察した。
フクレ、ピンホールの無いものは○、フクレ、ピンホー
ルが有るものは×とした。
試料をジフィミキサーを用いて回転速度1400rpm
/minで60秒間攪拌した後、BH型回転粘度計で粘
度を測定し、初期粘度(cps/25℃)とする。同一ロ
ットの試料を別途500CC容器に充填、密閉し、50
℃乾燥機中に7日間放置後、25℃雰囲気下で15時間
以上放置する。試料を取り出し、初期粘度の測定方法と
同一の手法で粘度を測定する。粘度変化率(%)は(貯
蔵後粘度)÷(貯蔵前粘度)×100で求める。
CC容器に充填、密閉し、50℃乾燥機中に7日間放置
後、25℃雰囲気下で15時間以上放置する。試料をジ
フィミキサーを用いて回転速度1400rpm/min
で60秒間攪拌した後、予め3mm厚の枠で囲ったスレ
ート板(15×15cm)に試料を流し込み、3mm厚
の塗膜を作製した後、直ちに垂直に立てかけ下端の枠を
取り外す。30分間放置し、試料のタレ長さ(mm)を
測定する。
い離型紙を貼ったガラス板(30×30cm)上に厚さ
1.5mmの割合で試料を流し、25℃×50%の条件
下で14日間放置し硬化させた後、引張試験機を用い引
張速度500mm/minの条件で常態の引張強度(k
g/cm2)、破断伸度(%)を測定した。
て作製したダンベル3号型試験片を60℃で30日間浸
漬した後取り出し直ちに重量を測定し、浸漬前と比べて
の重量変化率(%)を測定する。更に25℃×50%の
条件下で4時間放置後に常態引張物性試験法に準じて引
張強度(kg/cm2)、破断伸度(%)を測定した。
理炭酸カルシウム(ヘ゛ット比表面積15.5〜19m2/
g) RY−200:日本アエロジル製、疎水化処理微粉末シ
リカ(ヘ゛ット比表面積80〜120m2/g)
スランプを発生した。比較例2の(D)成分をふくまな
い組成物もスランプを発生した。比較例3のブチレンエ
ーテル結合を含まない組成物は耐水後の重量変化率が大
きく、物性の低下も大きい結果となった。
硬化時に炭酸ガスによる発泡がなく、耐水性、硬化性、
貯蔵安定性に優れ、垂直面等に塗布してもスランプやタ
レが発生することがない優れた揺変性を有するものであ
る。
Claims (8)
- 【請求項1】 (A)ブチレンエーテル結合を有するポ
リオキシアルキレンポリオールを用いて得られ、且つ末
端にイソシアネート基を2個以上有するウレタンプレポ
リマー、(B)オキサゾリジン基含有ウレタン化合物、
(C)微粉末シリカ及び(D)炭酸カルシウムを含有す
ることを特徴とする揺変性湿気硬化型ウレタン組成物。 - 【請求項2】 ポリオキシアルキレンポリオールがブチ
レンエーテル結合を5重量%以上含有する請求項1記載
の揺変性湿気硬化型ウレタン組成物。 - 【請求項3】 ポリオキシアルキレンポリオールがブチ
レンエーテル結合を5〜80重量%以上含有する請求項
1又は2記載の揺変性湿気硬化型ウレタン組成物。 - 【請求項4】 オキサゾリジン基含有ウレタン化合物が
(b1)ポリイソシアネート又はポリイソシアネートと
ポリオキシアルキレンポリオールを反応させて得られる
末端にイソシアネート基を2個以上含有するウレタンプ
レポリマーと(b2)N−2−ヒドロキシアルキルオキ
サゾリジンとを反応させて得られる末端に少なくとも一
つ以上のオキサゾリジン基を有する請求項1〜3のいず
れかに記載の揺変性湿気硬化型ウレタン組成物。 - 【請求項5】 ウレタンプレポリマー(A)のポリオキ
シアルキレンポリオールがブチレンエーテル結合5〜8
0重量%、エチレンエーテル結合0〜10重量%及びプ
ロピレンエーテル結合10〜95重量%である請求項1
〜4のいずれかに記載の揺変性湿気硬化型ウレタン組成
物。 - 【請求項6】(C)微粉末シリカのベット比表面積が2
0m2/g以上であり、含有量が0.5〜5重量%であ
ることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の揺
変性湿気硬化性ウレタン組成物。 - 【請求項7】(D)炭酸カルシウムのベット比表面積が
8m2/g以上であり、含有量が10〜40重量%であ
ることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の揺
変性湿気硬化性ウレタン組成物。 - 【請求項8】 微粉末シリカ(C)が、シラン化合物で
表面を疎水処理された微粉末シリカであることを特徴と
する請求項1〜7のいずれかに記載の揺変性湿気硬化型
ウレタン組成物。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001043283A JP3637565B2 (ja) | 2001-02-20 | 2001-02-20 | 揺変性湿気硬化型ウレタン組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001043283A JP3637565B2 (ja) | 2001-02-20 | 2001-02-20 | 揺変性湿気硬化型ウレタン組成物 |
Publications (2)
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