JP2005139444A - 硬化性樹脂組成物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】イソシアネート化合物(A)と、芳香環に直接結合したアミノ基を有する芳香族アミンと環状ケトンとを反応させて得られる芳香族ケチミン(B)、好ましくはケチミン化率が95%以上で、実質的にアミンが残存しない芳香族ケチミン(B)とを含有する硬化性樹脂組成物。
【選択図】なし
Description
硬化剤の活性水素を化学的にブロッキングする技術として、アミンをケトンでブロッキングしたケチミンが知られている。一般的には、アルキレンジアミンと、メチルイソブチルケトン、メチルエチルケトンなどのケトンとから合成されたケチミンが知られている。ケチミンは水の非存在下では安定であるが、水の存在下では容易に加水分解して活性アミンとなる。そのため、ケチミンは空気中の水分で加水分解して活性アミンを生成し、硬化剤として作用する。
しかしながら、前述する従来公知の汎用ケチミンをイソシアネート化合物の潜在性硬化剤として用いた1液型混合物の場合、貯蔵時にゲル化が進行するなどして、充分な貯蔵安定性が得られないという問題があった。
例えば、(A)所定の一般式で表されるトリアルキルベンゼンジアミンのアミノ基の10〜70モル%が、(B)ケトンによりケチミン化されてなるケチミンを含有する硬化剤組成物が、特許文献1に提案されている。
また、所定の一般式で表されるトリアルキルベンゼンジアミンを、所定の一般式で表される脂肪族ケトンまたは脂肪族アルデヒドと、ケチミン化率が20〜80%となるように脱水縮合反応させて得た活性水素化合物(a)を主成分とする硬化剤と、有機ポリイソシアネートまたは有機ポリイソシアネートとポリオールとの反応により得られるポリイソシアネート成分(b)を主成分とする主剤、および有機酸または無機酸の少なくとも一種の硬化触媒(c)とからなる2液硬化型ポリウレタン樹脂組成物が、特許文献2に提案されている。
本発明の硬化性樹脂組成物は、イソシアネート化合物(A)と、芳香環に直接結合したアミノ基を有する芳香族アミンと環状ケトンとを反応させて得られるケチミン結合(C=N)を有する芳香族ケチミン(B)とを含有する硬化性樹脂組成物であり、さらに酸触媒(C)を含有していることが好ましい。
次に、本発明の硬化性樹脂組成物に用いるイソシアネート化合物(A)および芳香族ケチミン(B)について詳述する。
本発明の硬化性樹脂組成物に用いられる前記イソシアネート化合物(A)は、分子内にNCO基を2個以上有する化合物であれば特に限定されない。具体例としては、2,4−トリレンジイソシアネート(2,4−TDI)、2,6−トリレンジイソシアネート(2,6−TDI)、4,4′−ジフェニルメタンジイソシアネート(4,4′−MDI)、2,4′−ジフェニルメタンジイソシアネート(2,4′−MDI)、1,4−フェニレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート(XDI)、テトラメチルキシリレンジイソシアネート(TMXDI)、トリジンジイソシアネート(TODI)、1,5−ナフタレンジイソシアネート(NDI)等の芳香族ポリイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート(TMHDI)、リジンジイソシアネート、ノルボルナンジイソシアナートメチル(NBDI)等の脂肪族ポリイソシアネート、トランスシクロヘキサン−1,4−ジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、H6XDI(水添XDI)、H12MDI(水添MDI)、H6TDI(水添TDI)等の脂環式ポリイソシアネートなどのジイソシアネート化合物;ポリメチレンポリフェニレンポリイソシアネートなどのポリイソシアネート化合物;これらのイソシアネート化合物のカルボジイミド変性ポリイソシアネート;これらのイソシアネート化合物のイソシアヌレート変性ポリイソシアネート;これらのイソシアネート化合物と後述するポリオール化合物とを反応させて得られるウレタンプレポリマー;等が挙げられ、これらを1種単独で用いても2種以上を併用してもよい。
なお、分子内にNCO基を1個のみ有するモノイソシアネート化合物も、ジイソシアネート化合物等と混合することにより用いることができる。
本発明の硬化性樹脂組成物に用いられる前記芳香族ケチミン(B)は、芳香環に直接結合したアミノ基を有する芳香族アミンと環状ケトンとを反応させて得られるケチミン結合(C=N)を有する化合物である。
このような芳香族ケチミン(B)を生成する芳香族アミンは、芳香環に直接結合したアミノ基を有する化合物であれば特に限定されず、下記一般式(1)で表される構造を有する化合物、すなわち、トリアルキルベンゼンジアミン誘導体であることが、室温で液状であり、作業性に優れる理由から好ましい。
前記一般式(1)で表される構造のトリアルキルベンゼンジアミン誘導体としては、具体的には、3,5−ジエチル−2,6−ジアミノトルエン、3,5−ジメチルチオ−2,6−ジアミノトルエン、1、3,5−トリメチル−2,4−ジアミノベンゼン、1−メチル−3,5−ジエチル−2,4−ジアミノベンゼン、1−メチル−3,5−ジエチル−2,6−ジアミノベンゼン等が好適例として例示されるが、特に3,5−ジエチル−2,6−ジアミノトルエン、3,5−ジメチル−2,6−ジアミノトルエンが好適である。
このような環状ケトンを芳香族ケチミン(B)の生成に用いると、脂肪族ケトンを用いる場合に比べ、後述する脱水縮合反応が容易に進行し、ケチミン化率95%以上の達成が容易であって、さらに、得られた芳香族ケチミン(B)の解離、すなわち、芳香族ケチミン(B)の加水分解による芳香族アミンの生成も容易に進行するので好ましい。
前記芳香族アミンと前記環状ケトンとの混合比は、該芳香族アミンのアミノ基に対して、該環状ケトンのカルボニル基が1.0〜2.0倍当量、特に1.05〜1.3倍当量であることが好ましい。前記芳香族アミンと前記環状ケトンとの混合比がこの範囲であれば、該芳香族ケチミン(B)にアミノ基が残存せず、また脱水縮合反応時間が短く、さらに該環状ケトンの未反応量も比較的少なく経済的に不利にならないので好ましい。なお、ケチミン化率、すなわち、アミノ基の残存量の確認法は後述した。
これは、1液型として用いる場合については、前記芳香族ケチミン(B)の環状ケトンに由来する環構造による立体障害効果および芳香環による安定化効果により、該芳香族ケチミン(B)のイミン部の塩基性が大幅に弱められ貯蔵安定性が良好となり、さらに、使用時には、該芳香族ケチミン(B)が空気中の水分と接触することによって容易に加水分解して活性な芳香族アミンを生成するためと考えられる。
チクソトロピー性付与剤としては、具体的には、ヒュームドシリカ(「アエロジル」:日本アエロジル(株)製)、活性化アマイドペースト(「ディスパロンシリーズ」;楠本化成(株)製)等が挙げられる。
酸化防止剤としては、例えば、ブチルヒドロキシトルエン(BHT)、ブチルヒドロキシアニソール(BHA)等が挙げられる。
帯電防止剤としては、例えば、第四級アンモニウム塩;ポリグリコール、エチレンオキサイド誘導体などの親水性化合物;等が挙げられる。
難燃剤としては、例えば、クロロアルキルホスフェート、ジメチル・メチルホスホネート、アンモニウムポリホスフェート、ネオペンチルブロマイドーポリエーテル、臭素化ポリエーテル等が挙げられる。
接着性付与剤としては、例えば、テルペン樹脂、フェノール樹脂、テルペン−フェノール樹脂、ロジン樹脂、キシレン樹脂等が挙げられる。
<イソシアネート化合物(A)の合成>
イソシアネート化合物(A)として、TMXDIウレタンプレポリマー(a1)およびIPDIウレタンプレポリマー(a2)をそれぞれ以下の方法により合成した。
3官能型ポリプロピレングリコール(PPG)(「エクセノール」5030、旭硝子社製、分子量5000)750gおよび2官能型ポリプロピレングリコール(PPG)(「エクセノール」3020、旭硝子社製、分子量3000)250gを混合させて得られるポリオール化合物と、テトラメチルキシリレンジイソシアネート(TMXDI、日本サイテックインダストリーズ社製)とを、NCO/OH=2.0となる当量比で混合し、スズ触媒の存在下、窒素気流中、80℃で8時間、撹拌しながら反応させることによりTMXDIウレタンプレポリマー(a1)を得た。得られたプレポリマー(a1)はイソシアネート基を2.1質量%含有していた。
3官能型PPG(「エクセノール」5030、旭硝子社製、分子量5000)750gおよび2官能型PPG(「エクセノール」3020、旭硝子社製、分子量3000)250gを混合させて得られるポリオール化合物と、イソホロンジイソシアネート(IPDI、デグサジャパン社製)とを、NCO/OH=2.0となる当量比で混合し、スズ触媒の存在下、窒素気流中、80℃で8時間、撹拌しながら反応させることによりIPDIウレタンプレポリマー(a2)を得た。得られたプレポリマー(a2)はイソシアネート基を2.1質量%含有していた。
芳香族ケチミン(B)として、前記の式(3)〜(7)で表される芳香族ケチミン(b1)〜(b7)をそれぞれ以下の方法により合成した。また、脂肪族ケチミン(b8)を以下の方法により合成した。
3,5−ジエチル−2,6−ジアミノトルエン(「エピキュア」W、ジャパンエポキシレジン社製)178gと、該ジアミンのアミノ基の1.1倍当量に相当するシクロヘキサノン216gとを、トルエン300g中で混合し、温度150℃で加熱還流し、脱離してくる水を共沸により除去しながら10時間反応させた。反応終了後(理論量の水生成を確認後)、トルエンおよび過剰のシクロヘキサノンを減圧留去し、目的の芳香族ケチミン(b1)を得た。生成した水が理論量の36gであったことから、反応率は100%であると判断した。
3,5−ジエチル−2,6−ジアミノトルエン(「エピキュア」W、ジャパンエポキシレジン社製)178gと、該ジアミンのアミノ基の1.1倍当量に相当するメチルシクロヘキサノン246gとを、トルエン300g中で混合し、温度150℃で加熱還流し、脱離してくる水を共沸により除去しながら40時間反応させた。反応終了後(理論量の水生成を確認後)、トルエンおよび過剰のメチルシクロヘキサノンを減圧留去し、目的の芳香族ケチミン(b2)を得た。生成した水が理論量の36gであったことから、反応率は100%であると判断した。
3,5−ジメチルチオ−2,6−ジアミノトルエン(「エタキュア」300、アルベマール社製)214gと、該ジアミンのアミノ基の1.1倍当量に相当するシクロヘキサノン216gとを、トルエン300g中で混合し、温度150℃で加熱還流し、脱離してくる水を共沸により除去しながら15時間反応させた。反応終了後(理論量の水生成を確認後)、トルエンおよび過剰のシクロヘキサノンを減圧留去し、目的の芳香族ケチミン(b3)を得た。生成した水が理論量の36gであったことから、反応率は100%であると判断した。
3,5−ジエチル−2,6−ジアミノトルエン(「エピキュア」W、ジャパンエポキシレジン社製)178gと、該ジアミンのアミノ基の1.1倍当量に相当するシクロペンタノン185gとを、トルエン300g中で混合し、温度150℃で加熱還流し、脱離して
くる水を共沸により除去しながら、10時間反応させた。反応終了後(理論量の水の生成確認後)、トルエンおよび過剰のシクロペンタノンを減圧留去し、目的の芳香族ケチミン(b4)を得た。生成した水が理論量の36gであったことから、ケチミン化率は100%であると判断した。
3,5−ジエチルチオ−2,6−ジアミノトルエン(「エタキュア」300、ジャパンエポキシレジン社製)214gと、該ジアミンのアミノ基の1.1倍当量に相当するシクロペンタノン185gとを、トルエン300g中で混合し、温度150℃で加熱還流し、脱離してくる水を共沸により除去しながら、15時間反応させた。反応終了後(理論量の水の生成確認後)、トルエンおよび過剰のシクロペンタノンを減圧留去し、目的のケチミン(b5)を得た。生成した水が理論量の36gであったことから、ケチミン化率は100%であると判断した。
3,5−ジエチル−2,6−ジアミノトルエン(「エピキュア」W、ジャパンエポキシレジン社製)178gと、該ジアミンのアミノ基の0.7倍当量に相当するシクロヘキサノン138gとを、トルエン300g中で混合し、温度150℃で加熱還流し、脱離してくる水を共沸により除去しながら、生成する水が全アミン当量換算の70%に相当する25.2gに達したところで、トルエンを留去し、ケチミン化率70%の芳香族ケチミン(b6)を得た。
3,5−ジエチル−2,6−ジアミノトルエン(「エピキュア」W、ジャパンエポキシレジン社製)178gと、該ジアミンのアミノ基の1.1倍当量に相当するメチルイソブチルケトン220gとを、トルエン300g中で混合し、パラトルエンスルホン酸0.2g存在下、温度150℃で加熱還流し、脱離してくる水を共沸により除去しながら3日間反応させた。反応終了後(理論量の水生成を確認後)、トルエンおよび過剰のメチルイソブチルケトンを減圧留去し、目的の芳香族ケチミン(b7)を得た。生成した水が理論量の36gであったことから、反応率は100%であると判断した。
1,3−ビスアミノメチルシクロヘキサン[1,3−BAC、三菱化学社製、下記式(9)]142gと、該ジアミンのアミノ基の1.2倍当量に相当するメチルイソプロピルケトン(MIPK)206gとを、トルエン100g中で混合し、温度150℃で加熱還流し、脱離してくる水を共沸により除去しながら15時間反応させた。反応終了後(理論量の水生成を確認後)、トルエンおよび過剰のシクロヘキサノンを減圧留去し、目的の脂肪族ケチミン(b8)を得た。生成した水が理論量の36gであったことから、反応率は100%であると判断した。
イソシアネート化合物(A)であるTMXDIウレタンプレポリマー(a1)またはIPDIウレタンプレポリマー(a2)100質量部に対して、表1に示す組成比(質量部)で、芳香族ケチミン(B)である芳香族ケチミン(b1)〜(b7)、脂肪族ケチミン(b8)、酸触媒(C)である酸性リン酸エステル(c1)、ブロック酸性リン酸エステル(c2)、および可塑剤を配合し、各組成物を製造した。得られた各組成物について、以下に示す方法で貯蔵安定性、タックフリータイムの評価を行った。その結果を表1に示す。
酸性リン酸エステル(c1):ビス(2−エチルヘキシル)ホスフェート(LB−58、城北化学社製)
ブロック酸性リン酸エステル(c2):ビス(2−エチルヘキシル)ホスフェート(LB−58、城北化学社製)100gにヘキサメチルジシラザン(HMDS)30gを滴下し、室温で30分、60℃で1時間加熱撹拌しながら反応させ、アンモニアおよび過剰のHMDSを減圧除去して得た。
可塑剤:フタル酸ジイソノニル(DINP、新日本理化社製)
<貯蔵安定性試験(70℃1日増粘率)>
得られた各組成物の調製直後(初期)、および、70℃で1日間養生後の粘度を測定し、その増粘率を調べた。増粘率が2倍以下であれば促進安定性が良好となることから貯蔵安定性に優れると評価した。
得られた各組成物を20℃60%RHの条件で硬化させ、JIS A5758(建築用シーリング材)に準拠して、タックフリータイム(時間)を測定した。タックフリータイムが24時間以下であれば、可使時間が適度に長く、硬化性に優れると評価した。
Claims (8)
- イソシアネート化合物(A)と、芳香環に直接結合したアミノ基を有する芳香族アミンと環状ケトンとを反応させて得られる芳香族ケチミン(B)とを含有する硬化性樹脂組成物。
- 前記イソシアネート化合物(A)が、分子内の全てのイソシアネート基が脂肪族または脂環族の第二級炭素または第三級炭素に結合したジイソシアネート化合物と、ポリオール化合物とを反応させて得られるウレタンプレポリマーである請求項1に記載の硬化性樹脂組成物。
- 前記芳香族アミンと反応させる環状ケトンが、カルボニル基の炭素が環の一員であるケトンである請求項1または2に記載の硬化性樹脂組成物。
- 前記芳香族アミンと反応させる環状ケトンが、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノンまたはシクロペンタノンである請求項1〜3のいずれかに記載の硬化性樹脂組成物。
- 前記芳香族アミンのケチミン化率が95%以上である請求項1〜5のいずれかに記載の硬化性樹脂組成物。
- さらに、酸触媒(C)を含有する請求項1〜6のいずれかに記載の硬化性樹脂組成物。
- 前記酸触媒(C)が、酸性リン酸エステルまたはブロック酸性リン酸エステルである請求項1〜7のいずれかに記載の硬化性樹脂組成物。
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