JP2007169520A - ポリイソシアネート組成物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】脂肪族及び/または脂肪族のジイソシアネートから得られるポリイソシアネート組成物であって、イソシアヌレート化反応の前または後でビウレット化反応を行い、未反応のジイソシアネートを実質的に除去したビウレット構造とイソシアヌレート構造を有するポリイソシアネート組成物であって、ビウレット構造のモル(A)とイソシアヌレート構造のモル(B)が(A)/(B)=1/99〜60/40であることを特徴とするポリイソシアネート組成物。
【選択図】なし
Description
このように、イソシアヌレート構造を有するポリイソシアネートはきわめて優れた特性を有するものであるところから、一層幅広い産業上の用途に利用されていくことが望まれている。しかしながら、このイソシアヌレート構造を有するポリイソシアヌレートを塗料として使用するため有機溶剤で希釈する際、また、希釈後貯蔵する際、有機溶剤由来の水分等が原因になり、白濁、固化などの現象が起こることがあった。
オルト蟻酸エステルや単官能モノイソシアネートを添加して水分と優先的に反応させて耐水分安定性をあげる方法もあるが、水と反応した付加物がポリイソシアネート中に残り最終的な物性の低下をまねく。
Congr FATIPEC、Vol.24th、D PAGE.D.131−D.145、1998
すなわち、本発明は下記の通りである。
1)脂肪族及び/または脂環族のジイソシアネートから得られるポリイソシアネート組成物であって、イソシアヌレート化反応の前または後でビウレット化反応を行った後、未反応のジイソシアネートを実質的に除去した、ビウレット構造とイソシアヌレート構造を有するポリイソシアネート組成物であって、ビウレット結合のモル数(A)とイソシアヌレート結合のモル数(B)が(A)/(B)=1/99〜60/40であることを特徴とするポリイソシアネート組成物。
2)ジイソシアネートがヘキサメチレンジイソシアネートである1)記載のポリイソシアネート組成物。
3)1)または2)記載のポリイソシアネート組成物と多価アルコール化合物とからなる2液型ポリウレタン被覆組成物。
本発明に用いるジイソシアネートは、脂肪族及び/または脂環族である。特に耐候性などが要求される分野でなければ、一部芳香族ジイソシアネートを用いることもできる。
前記脂肪族ジイソシアネートとしては、炭素数4〜30のものが、脂環族ジイソシアネートとしては炭素数8〜30のものが好ましく、例えば、テトラメチレンジイソシアネート、ペンタメチ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、2,2,4−トリメチル−1,6−ジイソシアナトヘキサン、リジンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、1,3−ビス(イソシアナートメチル)−シクロヘキサン、4,4‘−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート等を挙げることができる。なかでも、耐候性、工業的入手の容易さから、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が好ましく、単独で使用しても、併用しても良い。
本発明のポリイソシアネート組成物はイソシアヌレート化反応の前または後にビウレット化反応を行った後、未反応のジイソシアネートを実質的に除去したビウレット構造とイソシアヌレート構造を有するポリイソシアネート組成物であって、ビウレット結合のモル数(A)とイソシアヌレート結合のモル数(B)が(A)/(B)=1/99〜60/40であることが好ましい。(A)/(B)=3/97〜50/50がさらに好ましい。最も好ましくは(A)/(B)=3/97〜30/70である。(A)/(B)=1/99〜60/40であると、優れた貯蔵安定性、特に水分に対する安定性の優れたポリイソシアネート組成物を得ることができるので好ましい。
本発明のポリイソシアネートとは1分子内にビウレット構造またはイソシアヌレート構造の一方のみを有するもの及び/または1分子内にビウレット構造とイソシアヌレート構造の両方を有するものを指す。
本発明のポリイソシアネート組成物を得るためには、イソシアヌレート化反応の前または後にビウレット化反応を行う。イソシアヌレート化反応の前にビウレット化反応を行うとは、上述のビウレット化反応を行った後、続けてイソシアヌレート化反応を行うことである。また、イソシアヌレート化反応の後にビウレット化反応を行うとは、上述のイソシアヌレート化反応を行った後に、続けてビウレット化反応を行うことである。
本発明の方法によりポリイソシアネート組成物を得ることによって、同一分子内にイソシアヌレート結合とビウレット結合を持つものが得られ、単独に反応させて得られたポリイソシアネート組成物を単純に混合するよりも、耐久性、耐候性が優れる。
ポリウレタン被覆用組成物として、当該分野で公知の溶剤、顔料、着色剤、分散剤、紫外線吸収剤、光安定剤、酸化防止剤などの添加剤を添加しても支障がない。
〔粘度測定法〕JIS K5600−2−3
〔イソシアネート含有量測定法〕 ASTM D2572
〔ガスクロマトグラフィー測定方法〕
使用機器 (株)島津製作所製 GC−8A
カラム 信和化工(株)製 Silicone OV−17
検出方法 FID
測定条件 インジェクション/デテクター温度 160℃
カラム温度 120℃一定
〔赤外線吸収スペクトラム測定方法〕
使用機器 日本分光(株)製 FT/IR−600
〔13C−NMR測定方法〕
使用機器 日本電子(株)製 JNM−LA400
冷却管、窒素導入管と温度計、滴下漏斗、攪拌機を備えた2Lの4ツ口フラスコに、ヘキサメチレンジイソシアネートを610部仕込み、窒素気流下、60℃に昇温した後、テトラメチルアンモニウムカプリエートの45.7%溶液0.4部を2時間かけて4回に分けて添加した。さらに60℃で1時間反応させた後、85%りん酸を0.9部加え90℃に昇温して1時間反応させた。ついで水0.48部を溶解させたトリメチルリン酸210部を加え、90℃で1時間、160℃で1時間反応させた。室温にまで冷却し、濾過を行い、流下式薄膜蒸留器で2回操作をして未反応のヘキサメチレンジイソシアネートを除去した。この流下式薄膜蒸留の条件は、1回目は0.5Torr/150℃、2回目0.1Torr/160℃で行い、ポリイソシアネート1を得た。
なお、粘度はJIS K5600−2−3、NCO%はASTM D2572に規定される方法で行った。残存ヘキサメチレンジイソシアネート量はガスクロマトグラフィー法でFID検出器を用いて行った。得られたポリイソシアネートの赤外線吸収スペクトラムを測定したところ、1770cm−1にビウレットの特性吸収、1690cm−1にイソシアヌレートの特性吸収が観察された。また、13C−NMRの測定から、ビウレット/イソシアヌレートモル比は11/89であった。
水0.6部を溶解させたトリメチルリン酸を使用した以外は実施例1と同様の操作を行い、ポリイソシアネート2を得た。
得られたポリイソシアネート2は、黄色、透明の液体であり、25℃での粘度が1800mPa.s、イソシアネート含量(以下、NCO%と略)21.2%、残存ヘキサメチレンジイソシアネートは0.2%であった。IR測定を実施したところ、1690cm−1にイソシアヌレート、1770cm−1にビウレットの吸収を確認した。また、13C−NMRの測定から、ビウレット/イソシアヌレートモル比は16/84であった。
水0.38部を溶解させたトリメチルリン酸を使用した以外は実施例1と同様の操作を行い、ポリイソシアネート3を得た。
得られたポリイソシアネート3は、黄色、透明の液体であり、25℃での粘度が1550mPa.s、イソシアネート含量(以下、NCO%と略)22.5%、残存ヘキサメチレンジイソシアネートは0.2%であった。IR測定を実施したところ、1690cm−1にイソシアヌレート、1770cm−1にビウレットの吸収を確認した。また、13C−NMRの測定から、ビウレット/イソシアヌレートモル比は8/92であった。
冷却管、窒素導入管と温度計、滴下漏斗、攪拌機を備えた2Lの4ツ口フラスコに、ヘキサメチレンジイソシアネートを610部仕込み、窒素気流下、60℃に昇温した後、テトラメチルアンモニウムカプリエートの45.7%溶液0.4部を2時間かけて4回に分けて添加した。さらに60℃で1時間反応させた後、85%りん酸を0.9部加え90℃に昇温して1時間反応させた。ついでtert−ブタノールを2.0部加え、180℃ に昇温した。180℃で2時間反応させた後、室温まで冷却し濾過を行い、流下式薄膜蒸留器で2回操作をして未反応のヘキサメチレンジイソシアネートを除去した。この流下式薄膜蒸留の条件は、1回目は0.5Torr/150℃、2回目0.1Torr/160℃で行い、ポリイソシアネート4を得た。
攪拌機、温度計、還流冷却管を取り付けた四つ口フラスコにヘキサメチレンジイソシアネートを1000部、キシレンを300部仕込み、60℃、攪拌下、触媒としてテトラメチルアンモニウム・カプリエート0.3部を4分割して30分ごとに加えた。
60℃で反応を続け、4時間後、反応液のNCO%滴定および屈折率測定により、ヘキサメチレンジイソシアネートの転化率が21%になった時点でリン酸0.2部を添加して反応を停止した。その後、さらに90℃で1時間加熱を続け、次いで、常温に冷却し、反応液の濾過を行なった後、薄膜蒸発器を用いて、1回目0.8Torr/160℃、2回目0.1Torr/160℃の条件下で、溶媒及び未反応のヘキサメチレンジイソシアネートを除去、回収しポリイソシアネート5を得た。
得られたポリイソシアネート5は、微黄色、透明の液体で、25℃における粘度は1300mPa.s、NCO%は23.5%、残存ヘキサメチレンジイソシアネートは0.2%であった。
実施例1で得たポリイソシアネート1を40部、水分を0.2部含む酢酸n−ブチル30部とキシレン30部の混合溶媒を混合させた。温度20℃、に保った部屋に放置し、目視により外観が白濁するまでの日数を観察した。結果を表1に示す。
表1で示した水を含む溶剤を使用した以外は、実施例4と同様にして目視による外観試験を実施した。結果を表1に示す。
ポリイソシアネート5を単独で使用し、表1で示した水を含む溶剤を使用した以外は、実施例4と同様に外観を観察した。結果を表1に示す。
実施例2で得たポリイソシアネート2を使用した以外は、実施例4と同様にして目視による外観試験を実施した。結果を表2に示す。
表2で示した水を含む溶剤を使用した以外は、実施例7と同様にして目視による外観試験を実施した。結果を表2に示す。
製造例3で得たポリイソシアネート3を使用した以外は、実施例4と同様にして目視による外観試験を実施した。結果を表3に示す。
表3で示した水を含む溶剤を使用した以外は、実施例10と同様にして目視による外観試験を実施した。結果を表3に示す。
実施例4で得たポリイソシアネート4を40部、水分を0.2部含む酢酸n−ブチル30部とキシレン30部の混合溶媒を混合させた。温度20℃、に保った部屋に放置し、目視により外観が白濁するまでの日数を観察した。結果を表4に示す。
表4で示した水を含む溶剤を使用した以外は、実施例14と同様にして目視による外観試験を実施した。結果を表1に示す。
実施例5で外観試験を実施した後のポリイソシアネート溶液を50部、ポリオールとしてアクリルポリオールであるアクリディックA−801(OH価50mgKOH/g、固形分50%、大日本インキ化学工業(株)製、商品名)を110部配合した。配合液を、厚さ50μmになるようにアプリケーターで塗装し、120℃、30分焼き付けた。外観を目視により観察し、クリアな塗膜であることを確認した。
比較例2で外観試験を実施した後のポリイソシアネート溶液を50部、ポリオールとしてアクリルポリオールであるアクリディックA−801(酸価50mgKOH/g、固形分50%、大日本インキ化学工業(株)製、商品名)を110部配合した。配合液を、厚さ50μmになるようにアプリケーターで塗装し、120℃、30分焼き付けた。外観を目視により観察し、濁りのある塗膜であることを確認した。
ポリイソシアネート1を40部、紫外線吸収剤としてチヌビン292を0.1部混合し、ポリオールとしてアクリルポリオールであるアクリディックA−801(OH価50mgKOH/g、固形分50%、大日本インキ化学工業(株)製、商品名)を251部配合した。配合液を、厚さ50μmになるようにアプリケーターで塗装し、120℃、30分焼き付けた後に、サンシャインウエザーメーターで耐候性試験を実施した。結果を表5に示す。ただし、光沢保持率は(耐候性試験後の塗膜の光沢)/(初期の塗膜の光沢)×100とする。配合液を、厚さ50μmになるようにアプリケーターで塗装し、120℃、30分焼き付けた。
ポリイソシアネート6:ヘキサメチレンジイソシアネート6700部とリン酸トリメチル1000部及びエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート2300部とを含む混合液を、還流冷却器をつけた反応器に入れ窒素雰囲気下良くかき混ぜながら水50部を加え160℃まで20分かけて昇温し、さらに160℃60分間常圧で反応させた。反応後液中にはなんらポリ尿素などの沈殿をみとめられず、この反応液を0.2Torr/180℃の条件で薄膜蒸発器で未反応のヘキサメチレンジイソシアネート及びリン酸トリメチル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテートを回収し、ポリイソシアネート1190部を得た。
得られたポリイソシアネートの赤外線吸収スペクトラムを測定したところ、1770cm−1にビウレットの特性吸収が観察された。
ポリイソシアネート7:攪拌機、温度計、還流冷却管を取り付けた四つ口フラスコにヘキサメチレンジイソシアネートを1000部、キシレンを300部仕込み、60℃、攪拌下、触媒としてテトラメチルアンモニウム・カプリエート0.3部を4分割して30分ごとに加えた。
得られたポリイソシアネートは、微黄色、透明の液体で、収量は210部、25℃における粘度は1300mPa.s、NCO%は23.5%、残存ヘキサメチレンジイソシアネートは0.2%であった。
ポリイソシアネート6を4部、ポリイソシアネート7を36部、紫外線吸収剤としてチヌビン292を0.1部混合し、ポリオールとしてアクリディックA−801(酸価50mgKOH/g、固形分50%、大日本インキ化学工業(株)製、商品名)を使用して表5に示した重量部で配合した。配合液を、厚さ50μmになるようにアプリケーターで塗装し、120℃、30分焼き付けた後に、サンシャインウエザーメーターで耐候性試験を実施した。結果を表5に示す。
Claims (3)
- 脂肪族及び/または脂環族のジイソシアネートから得られるポリイソシアネート組成物であって、イソシアヌレート化反応の前または後でビウレット化反応を行った後、未反応のジイソシアネートを実質的に除去した、同一分子内にビウレット構造とイソシアヌレート構造を有するポリイソシアネート組成物であって、ビウレット結合のモル数(A)とイソシアヌレート結合のモル数(B)が(A)/(B)=1/99〜60/40であることを特徴とするポリイソシアネート組成物。
- ジイソシアネートがヘキサメチレンジイソシアネートである請求項1記載のポリイソシアネート組成物。
- 請求項1または請求項2記載のポリイソシアネート組成物と多価アルコール化合物類とからなる2液型ポリウレタン被覆組成物。
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