JP2009155409A - Blocked polyisocyanate composition - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、低温硬化性と水存在下の貯蔵安定性に優れたブロックポリイソシアネート組成物、及びそれを用いた水性塗料組成物に関する。 The present invention relates to a block polyisocyanate composition excellent in low-temperature curability and storage stability in the presence of water, and an aqueous coating composition using the same.
近年、地球環境、安全、衛生などの観点から水系塗料が注目されている。中でも、自動車塗料や建築塗料に関しては、種々の水系塗料が提案されている。水系塗料のうち、イソシアネート基により架橋されるウレタン系塗料は、得られる塗膜が非常に優れた耐磨耗性、耐薬品性及び耐汚染性を有しているという特徴を有している。
このようなウレタン系塗料では、ライン用塗料など一液性が必要とされる場合、通常、ポリイソシアネートの遊離イソシアネート基を熱解離ブロック剤で封鎖したブロックイソシアネートが使用される。このブロックイソシアネートは、常温ではポリオールと反応しないが、加熱することによりブロック剤が解離し、活性なイソシアネート基が再生されてポリオールと架橋反応する。ブロック剤としては、メチルエチルケトオキシム、カプロラクタム、アルコール、フェノール系のものが使用される。しかしこれらブロックイソシアネートにおいては、一般的に140℃以上の高い焼付け温度を必要とするため、非常に大きなエネルギーコストを必要とする。また、耐熱性の低いプラスチックへの加工には、高温焼付けが必要なブロックイソシアネートは使用することができないという制限があった。
In recent years, water-based paints have attracted attention from the viewpoints of the global environment, safety, and hygiene. Among these, various water-based paints have been proposed for automobile paints and architectural paints. Among water-based paints, urethane-based paints that are cross-linked by isocyanate groups have a feature that the obtained coating film has very excellent wear resistance, chemical resistance, and stain resistance.
In such a urethane-based paint, when a one-component property such as a line paint is required, a blocked isocyanate obtained by blocking a free isocyanate group of a polyisocyanate with a thermal dissociation blocking agent is usually used. Although this blocked isocyanate does not react with the polyol at room temperature, the blocking agent is dissociated by heating, and the active isocyanate group is regenerated to cause a crosslinking reaction with the polyol. As the blocking agent, those based on methyl ethyl ketoxime, caprolactam, alcohol and phenol are used. However, since these blocked isocyanates generally require a high baking temperature of 140 ° C. or higher, a very large energy cost is required. Moreover, there has been a limitation that a blocked isocyanate that requires high-temperature baking cannot be used for processing into a plastic having low heat resistance.
そのような欠点を克服するため、比較的低温で架橋塗膜を形成するブロックイソシアネートとして、ピラゾール系ブロックイソシアネートが提案されている。(特許文献1、2)
しかし、ピラゾール系ブロックイソシアネートにおいても120℃程度の焼付け温度が必要であり、更なる低温硬化が望まれていた。
さらに、低い温度で架橋塗膜を形成するブロックイソシアネートとして、活性メチレン系ブロックイソシアネートが提案されている。(特許文献3〜6)
In order to overcome such drawbacks, pyrazole-based blocked isocyanates have been proposed as blocked isocyanates that form a crosslinked coating film at a relatively low temperature. (Patent Documents 1 and 2)
However, pyrazole-based blocked isocyanates also require a baking temperature of about 120 ° C., and further low-temperature curing has been desired.
Furthermore, an active methylene-based blocked isocyanate has been proposed as a blocked isocyanate that forms a crosslinked coating film at a low temperature. (Patent Documents 3 to 6)
特許文献3では、マロン酸ジエステル及びアセト酢酸エステルをブロック剤とし、さらに、非イオン性親水基化合物を使用することで水分散性を改善している。
特許文献4では、マロン酸ジエステル及び/またはアセト酢酸エステルをブロック剤とし、さらに、脂肪族/脂環式ジアミンと組込み形態のホルムアルデヒドを使用することで貯蔵安定性を改善している。
特許文献5では、マロン酸ジエステル及び/またはアセト酢酸エステルをブロック剤とし、そのエステル部を親水基となりうる基を含有するアルコール化合物とのエステル交換反応することで、水分散性を改善している。
In Patent Document 3, water dispersibility is improved by using malonic acid diester and acetoacetate as a blocking agent and further using a nonionic hydrophilic group compound.
In Patent Literature 4, malonic acid diester and / or acetoacetate is used as a blocking agent, and further, storage stability is improved by using an aliphatic / alicyclic diamine and formaldehyde in an embedded form.
In Patent Document 5, malonic acid diester and / or acetoacetate is used as a blocking agent, and water dispersibility is improved by transesterification with an alcohol compound containing a group that can become a hydrophilic group in the ester part. .
また、特許文献6では、マロン酸ジエステル及び/またはアセト酢酸エステルをブロック剤とし、さらにスルホン酸基を有する親水性化合物とポリアミン化合物を使用することでエマルジョン化することで貯蔵安定性を改善している。
しかし、特許文献3〜6では、水が存在した場合に、分解反応が進行し、炭酸ガスを発生しうるマロン酸ジエステルブロック体、または水が存在した場合に、分解反応が進行し、貯蔵後の硬化性が低下しうるアセト酢酸エステルブロック体を基本構造中に有するため、1液水系塗料用硬化剤として使用した場合、炭酸ガスが発生し、貯蔵安定性に問題がある、あるいは、貯蔵後の硬化性が低下する場合があった。
そこで、100℃以下で架橋塗膜を形成可能で、水存在下の貯蔵安定性が良好でかつ、貯蔵後の硬化性も保持できるブロックイソシアネート組成物が望まれていた。
In Patent Document 6, storage stability is improved by emulsifying malonic acid diester and / or acetoacetate as a blocking agent and further using a hydrophilic compound having a sulfonic acid group and a polyamine compound. Yes.
However, in Patent Documents 3 to 6, the decomposition reaction proceeds when water is present, and the malonic acid diester block that can generate carbon dioxide gas, or when water is present, the decomposition reaction proceeds and after storage Since it has an acetoacetate block body in the basic structure that can reduce the curability of the product, carbon dioxide is generated when used as a curing agent for one-component water-based paints, or there is a problem in storage stability, or after storage In some cases, the curability of the resin deteriorated.
Therefore, a blocked isocyanate composition that can form a crosslinked coating film at 100 ° C. or lower, has good storage stability in the presence of water, and can maintain curability after storage has been desired.
本発明は、100℃以下でも架橋塗膜を形成可能で、水存在下の貯蔵安定性が良好であるブロックポリイソシアネート組成物を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the block polyisocyanate composition which can form a crosslinked coating film even at 100 degrees C or less, and has the favorable storage stability in water presence.
本発明者は、鋭意研究した結果、特定の構造を有する活性メチレン系化合物をブロック剤とするブロックポリイソシアネート組成物は、驚くべきことに、100℃以下でも架橋塗膜を形成可能で、かつ水存在下の貯蔵安定性に優れるという知見に基づき本発明を完成させるに至った。
すなわち本発明は、
1.(a)脂肪族系ポリイソシアネート組成物、脂環族系ポリイソシアネート組成物、芳香族系ポリイソシアネート組成物から選ばれる1種又は2種以上のポリイソシアネート組成物、
(b)式(I)で示される活性メチレン化合物、及び
(c)活性水素を有する親水性化合物の反応により得られることを特徴とするブロックポリイソシアネート組成物。
As a result of intensive studies, the present inventors have surprisingly found that a blocked polyisocyanate composition having an active methylene-based compound having a specific structure as a blocking agent can form a crosslinked coating film at 100 ° C. or lower, and water. The present invention has been completed based on the knowledge that the storage stability in the presence is excellent.
That is, the present invention
1. (A) one or more polyisocyanate compositions selected from an aliphatic polyisocyanate composition, an alicyclic polyisocyanate composition, and an aromatic polyisocyanate composition;
(B) A block polyisocyanate composition obtained by reaction of an active methylene compound represented by formula (I) and (c) a hydrophilic compound having active hydrogen.
2.(a)脂肪族系ポリイソシアネート組成物、脂環族系ポリイソシアネート組成物、芳香族系ポリイソシアネート組成物から選ばれる1種又は2種以上のポリイソシアネート組成物、
(b)式(I)で示される活性メチレン化合物をイソシアネート基のモル当量に対し、50〜98モル当量%、及び
(c)活性水素を有する親水性化合物をイソシアネート基のモル当量に対し、2〜50モル当量%の反応により得られることを特徴とする上記1.記載のブロックポリイソシアネート組成物。
3.式(I)のR1が炭素数1〜4のアルキル基であることを特徴とする上記1.または2.に記載のブロックポリイソシアネート組成物。
4.式(I)のR1、R2がともにメチル基であることを特徴とする上記1.〜3.のいずれかに記載のブロックポリイソシアネート組成物。
5.式(I)のR3がメチル基あるいはエチル基であることを特徴とする上記1.〜4.のいずれかに記載のブロックポリイソシアネート組成物。
6.1価アルコール系化合物を含有することを特徴とする上記1.〜5.のいずれかに記載のブロックポリイソシアネート組成物。
7.活性水素を有する親水性化合物が、少なくとも3個連続したエチレンオキサイド基を有するポリエチレングリコール系化合物及び/またはモノヒドロキシカルボン酸あるいはジヒドロキシカルボン酸あるいはそれらの誘導体であることを特徴とする上記1.〜6.のいずれかに記載のブロックポリイソシアネート組成物。
8.活性水素を有する親水性化合物が、数平均分子量200〜2000の片末端に炭素数1〜4のモノアルコールが付加したポリエチレングリコール系化合物及び/またはモノヒドロキシカルボン酸であることを特徴とする上記1.〜7.のいずれかに記載のブロックポリイソシアネート組成物。
9.上記1.〜8.のいずれかに記載のブロックポリイソシアネート組成物及びポリオールを主成分とする水性塗料組成物
に関するものである。
2. (A) one or more polyisocyanate compositions selected from an aliphatic polyisocyanate composition, an alicyclic polyisocyanate composition, and an aromatic polyisocyanate composition;
(B) 50 to 98 mole equivalents of the active methylene compound represented by the formula (I) with respect to the molar equivalent of the isocyanate group, and (c) 2 hydrophilic compounds having active hydrogen with respect to the molar equivalent of the isocyanate group. It is obtained by a reaction of ˜50 molar equivalent%. The block polyisocyanate composition described.
3. 1. R 1 in formula (I) is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. Or 2. The block polyisocyanate composition described in 1.
4). 1. R 1 and R 2 in formula (I) are both methyl groups. ~ 3. The block polyisocyanate composition according to any one of the above.
5. 1. R 3 in formula (I) is a methyl group or an ethyl group. ~ 4. The block polyisocyanate composition according to any one of the above.
6. A monohydric alcohol compound is contained. ~ 5. The block polyisocyanate composition according to any one of the above.
7). 1. The hydrophilic compound having active hydrogen is a polyethylene glycol compound having at least three consecutive ethylene oxide groups and / or monohydroxycarboxylic acid, dihydroxycarboxylic acid or derivatives thereof. ~ 6. The block polyisocyanate composition according to any one of the above.
8). The above-mentioned 1 characterized in that the hydrophilic compound having active hydrogen is a polyethylene glycol compound and / or monohydroxycarboxylic acid in which a monoalcohol having 1 to 4 carbon atoms is added to one end having a number average molecular weight of 200 to 2000. . ~ 7. The block polyisocyanate composition according to any one of the above.
9. Above 1. ~ 8. The block polyisocyanate composition according to any one of the above and an aqueous coating composition containing a polyol as a main component.
本発明のブロックポリイソシアネート組成物は100℃以下で架橋塗膜を形成可能で、かつ水存在下の貯蔵安定性が良好で、かつ貯蔵後の硬化性をも保持するブロックポリイソシアネート組成物を提供することができる。 The block polyisocyanate composition of the present invention provides a block polyisocyanate composition that can form a crosslinked coating film at 100 ° C. or lower, has good storage stability in the presence of water, and retains curability after storage. can do.
以下に、本発明について、特にその好ましい形態を中心に、詳述する。
本発明のブロックポリイソシアネート組成物の前駆体であるポリイソシアネート組成物は、脂肪族系ポリイソシアネート組成物、脂環族系ポリイソシアネート組成物、芳香族系ポリイソシアネート組成物から選ばれるポリイソシアネート組成物である。これは、単独で用いてもいいし、2種以上を併用しても構わない。
脂肪族系ポリイソシアネート組成物は、脂肪族ジイソシアネートから誘導されるポリイソシアネート組成物、リジントリイソシアネート(以下LTIと示す)、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(トリマートリイソシアネート:以下TTIと示す)、ビス(2−イソシアナトエチル)2−イソシアナトグルタレート(グルタミン酸エステルトリイソシアネート:以下GTIと示す)、あるいはこれらトリイソシアネートから誘導されるポリイソシアネート組成物を例示することができる。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with a focus on preferred embodiments.
The polyisocyanate composition which is a precursor of the block polyisocyanate composition of the present invention is a polyisocyanate composition selected from an aliphatic polyisocyanate composition, an alicyclic polyisocyanate composition, and an aromatic polyisocyanate composition. It is. These may be used alone or in combination of two or more.
The aliphatic polyisocyanate composition includes a polyisocyanate composition derived from an aliphatic diisocyanate, lysine triisocyanate (hereinafter referred to as LTI), 4-isocyanatomethyl-1,8-octamethylene diisocyanate (trimer triisocyanate: Examples thereof include TTI), bis (2-isocyanatoethyl) 2-isocyanatoglutarate (glutamate triisocyanate: hereinafter referred to as GTI), or polyisocyanate compositions derived from these triisocyanates.
本発明の脂肪族系ポリイソシアネート組成物に使用される脂肪族ジイソシアネートとしては、炭素数4〜30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(以下HDIと記載する)、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などがあり、中でも、工業的入手のしやすさからHDIが好ましい。脂肪族ジイソシアネートは、単独で使用してもいいし、2種以上を併用しても構わない。 As the aliphatic diisocyanate used in the aliphatic polyisocyanate composition of the present invention, those having 4 to 30 carbon atoms are preferable, for example, tetramethylene diisocyanate, pentamethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate (hereinafter referred to as HDI). 2,2,4-trimethyl-1,6-diisocyanatohexane, lysine diisocyanate, etc. Among them, HDI is preferred because of its industrial availability. Aliphatic diisocyanates may be used alone or in combination of two or more.
本発明の脂環族系ポリイソシアネート組成物は、以下に示される脂環族ジイソシアネートから誘導される。
本発明の脂環族系ポリイソシアネート組成物に使用される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、イソホロンジイソシアネート(以下IPDIと記載する)、1,3−ビス(イソシアナトメチル)―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、ノルボルネンジイソシアネート、水添キシリレンジイソシアネートなどが例示される。中でも、耐候性、工業的入手の容易さから、IPDIが
好ましい。脂環族ジイソシアネートは単独で使用してもいいし、2種以上を併用しても構わない。
The alicyclic polyisocyanate composition of the present invention is derived from the alicyclic diisocyanate shown below.
As the alicyclic diisocyanate used in the alicyclic polyisocyanate composition of the present invention, those having 8 to 30 carbon atoms are preferable, and isophorone diisocyanate (hereinafter referred to as IPDI), 1,3-bis (isocyanatomethyl). ) -Cyclohexane, 4,4'-dicyclohexylmethane diisocyanate, norbornene diisocyanate, hydrogenated xylylene diisocyanate and the like. Of these, IPDI is preferred from the viewpoint of weather resistance and industrial availability. An alicyclic diisocyanate may be used independently and may use 2 or more types together.
芳香族系ポリイソシアネート組成物は、以下に示される芳香族ジイソシアネートから誘導される。
本発明の芳香族系ポリイソシアネート組成物に使用される芳香族ジイソシアネートとしては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、4,4´−ジフェニルメタンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート等が挙げられる。芳香族ジイソシアネートは、単独で使用してもいいし、2種以上を併用しても構わない。
これらのポリイソシアネート組成物の中でも、脂肪族系ポリイソシアネート組成物及び/または脂環族系ポリイソシアネート組成物が耐候性に優れるため、好ましい。さらに、脂肪族系ポリイソシアネート組成物の中では、脂肪族ジイソシアネートから誘導される脂肪族系ポリイソシアネート組成物が好ましい。
The aromatic polyisocyanate composition is derived from the aromatic diisocyanate shown below.
Examples of the aromatic diisocyanate used in the aromatic polyisocyanate composition of the present invention include 2,4-tolylene diisocyanate, 2,6-tolylene diisocyanate, 4,4′-diphenylmethane diisocyanate, naphthalene diisocyanate, xylylene diisocyanate, and the like. Is mentioned. Aromatic diisocyanates may be used alone or in combination of two or more.
Among these polyisocyanate compositions, aliphatic polyisocyanate compositions and / or alicyclic polyisocyanate compositions are preferred because of their excellent weather resistance. Furthermore, among the aliphatic polyisocyanate compositions, aliphatic polyisocyanate compositions derived from aliphatic diisocyanates are preferred.
本発明のブロックポリイソシアネート組成物の前駆体であるポリイソシアネート組成物のイソシアネート基平均数は2.0〜20である。下限値は、2.3であることが好ましく、さらに好ましくは2.5、最も好ましくは3.0である。上限値は、15であることが好ましく、さらに好ましくは10である。
2未満の場合は、架橋性が低下し、目的とする塗膜物性が得られない場合があり、一方、20を超える場合には、凝集力が高くなりすぎて、平滑な塗膜が得られない場合がある。
The average number of isocyanate groups in the polyisocyanate composition which is a precursor of the block polyisocyanate composition of the present invention is 2.0 to 20. The lower limit is preferably 2.3, more preferably 2.5, and most preferably 3.0. The upper limit is preferably 15, and more preferably 10.
If it is less than 2, the crosslinkability may decrease, and the desired coating film properties may not be obtained. On the other hand, if it exceeds 20, the cohesive force becomes too high, and a smooth coating film is obtained. There may not be.
イソシソシアネート基平均数は以下の式(II)による求められる。
本発明に用いるLTI、TTI、GTI等のトリイソシアネートあるいは、これらの誘導体以外のポリイソシアネート組成物は、ビウレット結合、尿素結合、イソシアヌレート結合、ウレトジオン結合、ウレタン結合、アロファネート結合、オキサジアジントリオン結合等を形成することにより製造されたジイソシアネートの2〜20量体のオリゴマーである。ビウレット結合を有するポリイソシアネート組成物は、水、t−ブタノール、尿素などのいわゆるビウレット化剤とジイソシアネートをビウレット化剤/ジイソシアネートのイソシアネート基のモル比が約1/2〜約1/100で反応させた後、未反応ジイソシアネートを除去精製し得られる。イソシアヌレート結合を有するポリイソシアネート組成物は、例えば、触媒などにより環状3量化反応を行い、転化率が約5〜約80質量%になった時に反応を停止し、未反応ジイソシアネートを除去精製して得られる。この際に、1〜6価のアルコール化合物を併用することができる。 Polyisocyanate compositions other than triisocyanates such as LTI, TTI, and GTI used in the present invention or derivatives thereof include biuret bonds, urea bonds, isocyanurate bonds, uretdione bonds, urethane bonds, allophanate bonds, and oxadiazine trione bonds. It is a 2-20 mer oligomer of diisocyanate produced by forming etc. A polyisocyanate composition having a biuret bond is obtained by reacting a so-called biuretizing agent such as water, t-butanol and urea with a diisocyanate at a molar ratio of biuretizing agent / isocyanate group of the diisocyanate of about 1/2 to about 1/100. Thereafter, unreacted diisocyanate can be removed and purified. The polyisocyanate composition having an isocyanurate bond is subjected to, for example, a cyclic trimerization reaction with a catalyst or the like, and when the conversion rate is about 5 to about 80% by mass, the reaction is stopped, and unreacted diisocyanate is removed and purified. can get. In this case, 1 to 6 valent alcohol compounds can be used in combination.
ウレタン結合を有するポリイソシアネート組成物は、例えば、トリメチロールプロパンなどの2〜6価のアルコール系化合物とジイソシアネートを、アルコール系化合物の水酸基/ジイソシアネートのイソシアネート基のモル比が約1/2〜約1/100で反応させた後、未反応ジイソシアネートを除去精製し得られる。
LTI、TTI、GTIの誘導体もジイソシアネートから誘導されるポリイソシアネート組成物と同様の方法で、製造されるが、これらのトリイソシアネートの場合、未反応トリイソシアネートの除去精製は必ずしも必要ではない。
本発明のブロックポリイソシアネート組成物は、前駆体であるポリイソシアネート組成
物のイソシアネート基とブロック剤及び活性水素を有する親水性化合物を反応させることにより得られる。
The polyisocyanate composition having a urethane bond is, for example, a divalent to hexavalent alcohol compound such as trimethylolpropane and a diisocyanate having a molar ratio of hydroxyl group of the alcohol compound / isocyanate group of the diisocyanate of about 1/2 to about 1. After the reaction at / 100, unreacted diisocyanate can be removed and purified.
Derivatives of LTI, TTI, and GTI are also produced in the same manner as polyisocyanate compositions derived from diisocyanates, but in the case of these triisocyanates, removal and purification of unreacted triisocyanates is not always necessary.
The block polyisocyanate composition of the present invention is obtained by reacting an isocyanate group of a polyisocyanate composition as a precursor with a hydrophilic compound having a blocking agent and active hydrogen.
本発明のブロックポリイソシアネート組成物の製造方法としては、ポリイソシアネート組成物のイソシアネート基とブロック剤の反応、あるいはイソシアネート基と活性水素を有する親水性化合物の反応を同時に行うこともできるし、あらかじめどちらかの反応を行った後に、2つ目の反応を実施することもできる。その中でも、イソシアネート基と活性水素を有する親水性化合物の反応を先に実施し、その終了後、イソシアネート基とブロック剤の反応を行うことが好ましい。 As a method for producing a blocked polyisocyanate composition of the present invention, the reaction of isocyanate groups with a blocking agent of the polyisocyanate composition, or to the reaction of the hydrophilic compound having an isocyanate group and an active hydrogen can be performed at the same time, either in advance After performing such a reaction, a second reaction can be performed. Among these, it is preferable to carry out the reaction between the isocyanate group and the hydrophilic compound having active hydrogen first, and after that, the reaction between the isocyanate group and the blocking agent is carried out.
本発明におけるブロックポリイソシアネート組成物は、ポリイソシアネート組成物の全てのイソシアネート基をブロック剤あるいは活性水素基を有する親水性化合物で反応させてもいいし、目的に応じて、イソシアネート基の一部を残してもいい。全てのイソシアネート基を反応させる場合、((ブロック剤のモル数)+(活性水素基を有する親水性化合物の活性水素のモル数))/(ポリイソシアネート組成物中のイソシアネート基のモル数)は、1.0〜1.5であることが好ましい。 In the block polyisocyanate composition of the present invention, all isocyanate groups of the polyisocyanate composition may be reacted with a blocking agent or a hydrophilic compound having an active hydrogen group, and depending on the purpose, a part of the isocyanate groups may be reacted. You can leave it. When all isocyanate groups are reacted, ((number of moles of blocking agent) + (number of moles of active hydrogen of the hydrophilic compound having active hydrogen groups)) / (number of moles of isocyanate groups in the polyisocyanate composition) is 1.0 to 1.5 is preferable.
ブロック剤の添加量は、前駆体であるポリイソシアネート組成物におけるイソシアネート基のモル当量に対し、50〜98モル当量%であることが好ましい。下限値としては、60モル当量%がより好ましく、さらに好ましくは、70モル当量%である。添加量が50モル当量%未満であると、架橋密度が低下し、望まれる塗膜物性が得られないあるいは得られた塗膜の耐水性が低下する場合があり、添加率が98モル当量%を超えると、充分な水分散性が得られない傾向にある。 It is preferable that the addition amount of a blocking agent is 50-98 molar equivalent% with respect to the molar equivalent of the isocyanate group in the polyisocyanate composition which is a precursor. As a lower limit, 60 molar equivalent% is more preferable, More preferably, it is 70 molar equivalent%. When the addition amount is less than 50 mole equivalent%, the crosslinking density is lowered, the desired film properties may not be obtained, or the water resistance of the obtained coating film may be lowered, and the addition rate is 98 mole equivalent%. If it exceeds 1, there is a tendency that sufficient water dispersibility cannot be obtained.
本発明に用いるブロック剤は、式Iに示される活性メチレン化合物である。具体的には、R1は、水素、あるいは炭素数1〜8のアルキル基である。炭素数が9以上のアルキル基であると、潜在NCO質量%が低下するとともに、塗料とした時の主剤等との相溶性が低下する場合があり、好ましくない。その中でも、炭素数1〜4のアルキル基であることが好ましく、より好ましくはメチル基またはエチル基であり、最も好ましくは、メチル基である。R2は炭素数1〜8のアルキル基、フェニル基またはベンジル基である。炭素数が9以上のアルキル基であると、潜在NCO質量%が低下するとともに、塗料とした時の主剤等との相溶性が低下する場合があり、好ましくない。その中でも、炭素数1〜4のアルキル基であることが好ましく、より好ましくはメチル基またはエチル基であり、最も好ましくは、メチル基である。R3は炭素数1〜8個のアルキル基、フェニル基またはベンジル基である。炭素数が9以上のアルキル基であると、潜在NCO質量%が低下するとともに、塗料とした時の主剤等との相溶性が低下する場合があり、好ましくない。その中でも、炭素数1〜8のアルキル基が好ましく、より好ましくは炭素数1〜4のアルキル基であり、さらに好ましくは、メチル基またはエチル基である。
潜在NCO質量%とは、ブロックポリイソシアネート組成物の全質量に対する潜在的に存在するイソシアネート基の質量%である。
The blocking agent used in the present invention is an active methylene compound represented by Formula I. Specifically, R 1 is hydrogen or an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms. When the alkyl group has 9 or more carbon atoms, the latent NCO mass% is decreased, and compatibility with the main agent and the like when used as a coating material may be decreased. Among them, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms is preferable, a methyl group or an ethyl group is more preferable, and a methyl group is most preferable. R 2 is an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, a phenyl group or a benzyl group. When the alkyl group has 9 or more carbon atoms, the latent NCO mass% is decreased, and compatibility with the main agent and the like when used as a coating material may be decreased. Among them, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms is preferable, a methyl group or an ethyl group is more preferable, and a methyl group is most preferable. R 3 is an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, a phenyl group or a benzyl group. When the alkyl group has 9 or more carbon atoms, the latent NCO mass% is decreased, and compatibility with the main agent and the like when used as a coating material may be decreased. Among these, a C1-C8 alkyl group is preferable, More preferably, it is a C1-C4 alkyl group, More preferably, it is a methyl group or an ethyl group.
The latent NCO% by mass is the% by mass of isocyanate groups potentially present relative to the total mass of the blocked polyisocyanate composition.
本発明に用いるブロック剤の具体例としては、イソブタノイル酢酸エステル、n−プロパノイル酢酸エステル、n−ブタノイル酢酸エステル、n−ペンタノイル酢酸エステル、n−ヘキサノイル酢酸エステル、2−エチルヘプタノイル酢酸エステル等が挙げられる。その中でも、イソブタノイル酢酸エステル、n−プロパノイル酢酸エステル、n−ペンタノイル酢酸エステルが好ましく、より好ましくは、イソブタノイル酢酸エステルである。より具体的には、イソブタノイル酢酸エステルとしては、イソブタノイル酢酸メチル、イソブタノイル酢酸エチル、イソブタノイル酢酸n−プロピル、イソブタノイル酢酸イソプロピル、イソブタノイル酢酸n−ブチル、イソブタノイル酢酸イソブチル、イソブタノイル酢酸t−ブチル、イソブタノイル酢酸n−ペンチル、イソブタノイル酢酸n−ヘキシル
、イソブタノイル酢酸2−エチルヘキシル、イソブタノイル酢酸フェニル、イソブタノイル酢酸ベンジル等が挙げられる。その中でも、イソブタノイル酢酸メチル、イソブタノイル酢酸エチル、イソブタノイル酢酸イソプロピル、イソブタノイル酢酸n−ブチル、イソブタノイル酢酸t−ブチルがより好ましく、さらに好ましくは、イソブタノイル酢酸メチル、イソブタノイル酢酸エチルである。n−プロパノイル酢酸エステルとしては、n−プロパノイル酢酸メチル、n−プロパノイル酢酸エチル、n−プロパノイル酢酸n−プロピル、n−プロパノイル酢酸イソプロピル、n−プロパノイル酢酸n−ブチル、n−プロパノイル酢酸イソブチル、n−プロパノイル酢酸t−ブチル、n−プロパノイル酢酸n−ペンチル、n−プロパノイル酢酸n−ヘキシル、n−プロパノイル酢酸2−エチルヘキシル、n−プロパノイル酢酸フェニル、n−プロパノイル酢酸ベンジル等が挙げられる。その中でも、n−プロパノイル酢酸メチル、n−プロパノイル酢酸エチル、n−プロパノイル酢酸イソプロピル、n−プロパノイル酢酸n−ブチル、n−プロパノイル酢酸t−ブチルがより好ましく、さらに好ましくは、n−プロパノイル酢酸メチル、n−プロパノイル酢酸エチルである。n−ブタノイル酢酸エステルとしては、n−ブタノイル酢酸メチル、n−ブタノイル酢酸エチル、n−ブタノイル酢酸n−プロピル、n−ブタノイル酢酸イソプロピル、n−ブタノイル酢酸n−ブチル、n−ブタノイル酢酸イソブチル、n−ブタノイル酢酸t−ブチル、n−ブタノイル酢酸n−ペンチル、n−ブタノイル酢酸n−ヘキシル、n−ブタノイル酢酸2−エチルヘキシル、n−ブタノイル酢酸フェニル、n−ブタノイル酢酸ベンジル等が挙げられる。その中でも、n−ブタノイル酢酸メチル、n−ブタノイル酢酸エチル、n−ブタノイル酢酸イソプロピル、n−ブタノイル酢酸n−ブチル、n−ブタノイル酢酸t−ブチルがより好ましく、さらに好ましくは、n−ブタノイル酢酸メチル、n−ブタノイル酢酸エチルである。n−ペンタノイル酢酸エステルとしては、n−ペンタノイル酢酸メチル、n−ペンタノイル酢酸エチル、n−ペンタノイル酢酸n−プロピル、n−ペンタノイル酢酸イソプロピル、n−ペンタノイル酢酸n−ブチル、n−ペンタノイル酢酸イソブチル、n−ペンタノイル酢酸t−ブチル、n−ペンタノイル酢酸n−ペンチル、n−ペンタノイル酢酸n−ヘキシル、n−ペンタノイル酢酸2−エチルヘキシル、n−ペンタノイル酢酸フェニル、n−ペンタノイル酢酸ベンジル等が挙げられる。そのなかでも、n−ペンタノイル酢酸メチル、n−ペンタノイル酢酸エチル、n−ペンタノイル酢酸イソプロピル、n−ペンタノイル酢酸n−ブチル、n−ペンタノイル酢酸t−ブチルがより好ましく、さらに好ましくは、n−ペンタノイル酢酸メチル、n−ペンタノイル酢酸エチルである。n−ヘキサノイル酢酸エステルとしては、n−ヘキサノイル酢酸メチル、n−ヘキサノイル酢酸エチル、n−ヘキサノイル酢酸n−プロピル、n−ヘキサノイル酢酸イソプロピル、n−ヘキサノイル酢酸n−ブチル、n−ヘキサノイル酢酸イソブチル、n−ヘキサノイル酢酸t−ブチル、n−ヘキサノイル酢酸n−ペンチル、n−ヘキサノイル酢酸n−ヘキシル、n−ヘキサノイル酢酸2−エチルヘキシル、n−ヘキサノイル酢酸フェニル、n−ヘキサノイル酢酸ベンジル等が挙げられる。その中でも、n−ヘキサノイル酢酸メチル、n−ヘキサノイル酢酸エチル、n−ヘキサノイル酢酸イソプロピル、n−ヘキサノイル酢酸n−ブチル、n−ヘキサノイル酢酸t−ブチルがより好ましく、さらに好ましくは、n−ヘキサノイル酢酸メチル、n−ヘキサノイル酢酸エチルである。2−エチルヘプタノイル酢酸エステルとしては、2−エチルヘプタノイル酢酸メチル、2−エチルヘプタノイル酢酸エチル、2−エチルヘプタノイル酢酸n−プロピル、2−エチルヘプタノイル酢酸イソプロピル、2−エチルヘプタノイル酢酸n−ブチル、2−エチルヘプタノイル酢酸イソブチル、2−エチルヘプタノイル酢酸t−ブチル、2−エチルヘプタノイル酢酸n−ペンチル、2−エチルヘプタノイル酢酸n−ヘキシル、2−エチルヘプタノイル酢酸2−エチルヘキシル、2−エチルヘプタノイル酢酸フェニル、2−エチルヘプタノイル酢酸ベンジル等が挙げられる。その中でも、2−エチルヘプタノイル酢酸メチル、2−エチルヘプタノイル酢酸エチル、2−エチルヘプタノイル酢酸イソプロピル、2−エチルヘプタノイル酢酸n−ブチル、2−エチルヘプタノイル酢酸t−ブチルがより好ましく、さらに好ましくは、2−エチルヘプタノイル酢酸メチル、2−エチルヘプタノイル酢酸エチルである。
本発明においては、上記に示したブロック剤を単独で用いることもできるし、2種以上も使用することができる。
Specific examples of the blocking agent used in the present invention include isobutanoyl acetate, n-propanoyl acetate, n-butanoyl acetate, n-pentanoyl acetate, n-hexanoyl acetate, 2-ethylheptanoyl acetate, and the like. It is done. Among these, isobutanoyl acetate, n-propanoyl acetate, and n-pentanoyl acetate are preferable, and isobutanoyl acetate is more preferable. More specifically, isobutanoyl acetate includes methyl isobutanoyl acetate, ethyl isobutanoyl acetate, isobutanoyl acetate n-propyl, isobutanoyl acetate isopropyl, isobutanoyl acetate n-butyl, isobutanoyl acetate isobutyl, isobutanoyl acetate t-butyl, isobutanoyl acetate n- Examples include pentyl, isobutanoyl acetate n-hexyl, isobutanoyl acetate 2-ethylhexyl, phenyl isobutanoyl acetate, and isobutanoyl acetate benzyl. Among these, methyl isobutanoyl acetate, ethyl isobutanoyl acetate, isopropyl isobutanoyl acetate, n-butyl isobutanoyl acetate, and t-butyl isobutanoyl acetate are more preferable, and methyl isobutanoyl acetate and ethyl isobutanoyl acetate are more preferable. Examples of n-propanoyl acetate include n-propanoyl acetate, n-propanoyl acetate, n-propanoyl acetate n-propyl, n-propanoyl acetate isopropyl, n-propanoyl acetate n-butyl, n-propanoyl acetate isobutyl, n-propanoyl acetate Examples include t-butyl propanoyl acetate, n-propanoyl acetate n-pentyl, n-propanoyl acetate n-hexyl, n-propanoyl acetate 2-ethylhexyl, n-propanoyl acetate phenyl, n-propanoyl acetate benzyl and the like. Among them, n-propanoyl methyl acetate, n-propanoyl ethyl acetate, n-propanoyl acetate isopropyl, n-propanoyl acetate n-butyl, n-propanoyl acetate t-butyl are more preferable, and more preferably, n-propanoyl methyl acetate, n-propanoyl ethyl acetate. Examples of n-butanoyl acetate include methyl n-butanoyl acetate, ethyl n-butanoyl acetate, n-butanoyl acetate n-propyl, n-butanoyl acetate isopropyl, n-butanoyl acetate n-butyl, n-butanoyl acetate isobutyl, n- Examples include t-butyl butanoyl acetate, n-butanoyl acetate n-pentyl, n-butanoyl acetate n-hexyl, n-butanoyl acetate 2-ethylhexyl, n-butanoyl acetate phenyl, and n-butanoyl acetate benzyl. Among these, n-butanoyl methyl acetate, n-butanoyl ethyl acetate, n-butanoyl acetate isopropyl, n-butanoyl acetate n-butyl, n-butanoyl acetate t-butyl are more preferable, and more preferably, n-butanoyl methyl acetate, n-Butanoyl ethyl acetate. Examples of n-pentanoyl acetate include n-pentanoyl acetate methyl, n-pentanoyl acetate, n-pentanoyl acetate n-propyl, n-pentanoyl acetate isopropyl, n-pentanoyl acetate n-butyl, n-pentanoyl acetate isobutyl, n- Examples include t-butyl pentanoyl acetate, n-pentanoyl acetate n-pentyl, n-pentanoyl acetate n-hexyl, n-pentanoyl acetate 2-ethylhexyl, n-pentanoyl acetate phenyl, and n-pentanoyl acetate benzyl. Among them, n-pentanoyl methyl acetate, n-pentanoyl ethyl acetate, n-pentanoyl acetate isopropyl, n-pentanoyl acetate n-butyl, n-pentanoyl acetate t-butyl are more preferable, and n-pentanoyl acetate methyl is more preferable. , N-pentanoyl ethyl acetate. Examples of n-hexanoyl acetate include n-hexanoyl acetate methyl, n-hexanoyl ethyl acetate, n-hexanoyl acetate n-propyl, n-hexanoyl acetate isopropyl, n-hexanoyl acetate n-butyl, n-hexanoyl acetate isobutyl, n- Examples include t-butyl hexanoyl acetate, n-hexanoyl acetate n-pentyl, n-hexanoyl acetate n-hexyl, n-hexanoyl acetate 2-ethylhexyl, n-hexanoyl acetate phenyl, and n-hexanoyl acetate benzyl. Among them, n-hexanoyl methyl acetate, n-hexanoyl ethyl acetate, n-hexanoyl acetate isopropyl, n-hexanoyl acetate n-butyl, n-hexanoyl acetate t-butyl are more preferable, and more preferably n-hexanoyl acetate methyl, n-Hexanoyl ethyl acetate. Examples of 2-ethylheptanoyl acetate include methyl 2-ethylheptanoyl acetate, ethyl 2-ethylheptanoyl acetate, n-propyl 2-ethylheptanoyl acetate, isopropyl 2-ethylheptanoyl acetate, and 2-ethylheptanoyl acetate. n-butyl, 2-ethylheptanoyl acetate isobutyl, 2-ethylheptanoyl acetate t-butyl, 2-ethylheptanoyl acetate n-pentyl, 2-ethylheptanoyl acetate n-hexyl, 2-ethylheptanoyl acetate 2- Examples include ethylhexyl, phenyl 2-ethylheptanoyl acetate, and benzyl 2-ethylheptanoyl acetate. Among them, 2-ethylheptanoyl methyl acetate, 2-ethylheptanoyl ethyl acetate, 2-ethylheptanoyl acetate isopropyl, 2-ethylheptanoyl acetate n-butyl, 2-ethylheptanoyl acetate t-butyl are more preferable, More preferred are methyl 2-ethylheptanoyl acetate and ethyl 2-ethylheptanoyl acetate.
In the present invention, the above blocking agents can be used alone or in combination of two or more.
また、本発明のブロックポリイソシアネート組成物は、既存のブロック剤、例えば、
活性メチレン系、オキシム系、ピラゾール系ブロック剤等をブロック化反応時に併用して使用することもできる。併用する既存のブロック剤は、単独あるいは2種以上使用してもよい。
活性メチレン系ブロック剤としては、マロン酸ジメチル、マロン酸ジエチル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、アセチルアセトンが例示される。この中でも、マロン酸ジメチル、マロン酸ジエチルが低温硬化性に優れるため、好ましい。
オキシム系ブロック剤としては、ホルムアルドオキシム、アセトアルドオキシム、アセトンオキシム、メチルエチルケトオキシム、シクロヘキサノンオキシムが例示される。
ピラゾール系ブロック剤としては、ピラゾール、3−メチルピラゾール、3,5−ジメチルピラゾールが例示される。
Moreover, the block polyisocyanate composition of the present invention is an existing blocking agent, for example,
Active methylene-based, oxime-based, pyrazole-based blocking agents and the like can also be used in combination during the blocking reaction. The existing blocking agents used in combination may be used alone or in combination of two or more.
Examples of the active methylene-based blocking agent include dimethyl malonate, diethyl malonate, methyl acetoacetate, ethyl acetoacetate, and acetylacetone. Among these, dimethyl malonate and diethyl malonate are preferable because they are excellent in low-temperature curability.
Examples of the oxime blocking agent include formal oxime, acetoald oxime, acetone oxime, methyl ethyl ketoxime, and cyclohexanone oxime.
Examples of the pyrazole-based blocking agent include pyrazole, 3-methylpyrazole, and 3,5-dimethylpyrazole.
また、本発明のブロックポリイソシアネート組成物に活性メチレン系、オキシム系、ピラゾール系ブロック剤から選ばれる単独あるいは2種以上のブロック剤から誘導されるブロックポリイソシアネート組成物を混合して使用することもできる。
ポリイソシアネート組成物とブロック剤との反応は、溶剤の存在の有無に関わらず行うことができる。溶剤を用いる場合、イソシアネート基に対して不活性な溶剤を用いるのが好ましい。
In addition, the block polyisocyanate composition of the present invention may be used alone or in combination with a block polyisocyanate composition derived from two or more types of block agents selected from active methylene-based, oxime-based and pyrazole-based blocking agents. it can.
The reaction between the polyisocyanate composition and the blocking agent can be performed regardless of the presence or absence of a solvent. When using a solvent, it is preferable to use a solvent inert to the isocyanate group.
ブロック反応に際して、反応触媒を使用することができる。具体的な反応触媒としては、一般に塩基性を有するものが好ましく、例えば、
(1)テトラメチルアンモニウム、テトラエチルアンモニウム等のテトラアルキルアンモニウムのハイドロオキサイドや、例えば、酢酸、カプリン酸等の有機弱酸塩
(2)トリメチルヒドロキシプロピルアンモニウム、トリメチルヒドロキシエチルアンモニウム、トリエチルヒドロキシプロピルアンモニウム、トリエチルヒドロキシエチルアンモニウム等のヒドロキシアルキルアンモニウムのハイドロオキサイドや、例えば酢酸、カプリン酸等の有機弱酸塩
(3)アルキルカルボン酸の例えば錫、亜鉛、鉛等のアルキル金属塩
(4)ナトリウム、カリウム等の金属アルコラート
(5)ヘキサメチルジシラザン等のアミノシリル基含有化合物
(6)マンニッヒ塩基類
(7)第3級アミン類とエポキシ化合物との併用
(8)トリブチルホスフィン等の燐系化合物等があり、2種以上を併用してもよい。
In the block reaction, a reaction catalyst can be used. As a specific reaction catalyst, a catalyst having basicity is generally preferable.
(1) Tetraalkylammonium hydroxide such as tetramethylammonium and tetraethylammonium, and organic weak acid salts such as acetic acid and capric acid (2) Trimethylhydroxypropylammonium, trimethylhydroxyethylammonium, triethylhydroxypropylammonium, triethylhydroxy Hydroxyalkylammonium hydroxides such as ethylammonium, etc. Organic weak acid salts such as acetic acid and capric acid (3) Alkyl metal salts such as alkyl carboxylic acids such as tin, zinc and lead (4) Metal alcoholates such as sodium and potassium (5) Aminosilyl group-containing compounds such as hexamethyldisilazane (6) Mannich bases (7) Combined use of tertiary amines and epoxy compounds (8) Tributylphosphine There are phosphorus compounds and the like, may be used in combination of two or more thereof.
用いた反応触媒が塗料または塗膜物性に悪影響を及ぼす可能性がある場合には、該触媒を酸性化合物などで中和することが好ましい。この場合の酸性化合物としては、例えば、塩酸、亜燐酸、燐酸などの無機酸、メタンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸メチルエステル、p−トルエンスルホン酸エチルエステル等のスルホン酸またはその誘導体、燐酸エチル、燐酸ジエチル、燐酸イソプロピル、燐酸ジイソプロピル、燐酸ブチル、燐酸ジブチル、燐酸2−エチルヘキシル、燐酸ジ(2−エチルヘキシル)、燐酸イソデシル、燐酸ジイソデシル、オレイルアシッドホスフェート、テトラコシルアシッドホスフェート、エチルグリコールアシッドホスフェート、ピロリン酸ブチル、亜燐酸ブチル等があり、2種以上を併用しても良い。
反応は、一般に−20〜150℃で行うことができるが、好ましくは0〜100℃である。150℃を越えると副反応を起こす可能性があり、他方、あまり低温になると反応速度が小さくなり不利である。
When the reaction catalyst used may adversely affect the properties of the paint or coating film, it is preferable to neutralize the catalyst with an acidic compound or the like. Examples of acidic compounds in this case include inorganic acids such as hydrochloric acid, phosphorous acid, and phosphoric acid, and sulfonic acids such as methanesulfonic acid, p-toluenesulfonic acid, p-toluenesulfonic acid methyl ester, and p-toluenesulfonic acid ethyl ester. Or its derivatives, ethyl phosphate, diethyl phosphate, isopropyl phosphate, diisopropyl phosphate, butyl phosphate, dibutyl phosphate, 2-ethylhexyl phosphate, di (2-ethylhexyl) phosphate, isodecyl phosphate, diisodecyl phosphate, oleyl acid phosphate, tetracosyl acid phosphate , Ethyl glycol acid phosphate, butyl pyrophosphate, butyl phosphite, etc., and two or more of them may be used in combination.
The reaction can be generally carried out at -20 to 150 ° C, preferably 0 to 100 ° C. If the temperature exceeds 150 ° C., side reactions may occur. On the other hand, if the temperature is too low, the reaction rate is low, which is disadvantageous.
本発明におけるブロックポリイソシアネート組成物は、水系塗料における配合性を高めるため、前駆体であるポリイソシアネート組成物のイソシアネート基と活性水素を有する親水性化合物を反応させることにより得られる。
活性水素を有する親水性化合物の添加量は、活性水素のモル数を基準として、前駆体であるポリイソシアネート組成物におけるイソシアネート基のモル当量に対し、2〜50モル当量%であることが好ましい。上限値としては、40モル当量%がより好ましく、さらに好ましくは、35モル当量%である。添加量が2モル当量%未満であると、充分な水分散性が得られない傾向があり、また、添加量が50モル当量%を超えると、架橋密度が低下し、望まれる塗膜物性が得られないあるいは得られた塗膜の耐水性が低下する場合がある。
The block polyisocyanate composition in the present invention is obtained by reacting an isocyanate group of a polyisocyanate composition as a precursor with a hydrophilic compound having active hydrogen in order to improve the compoundability in a water-based paint.
The addition amount of the hydrophilic compound having active hydrogen is preferably 2 to 50 mol equivalent% with respect to the molar equivalent of the isocyanate group in the polyisocyanate composition as a precursor, based on the number of moles of active hydrogen. As an upper limit, 40 molar equivalent% is more preferable, More preferably, it is 35 molar equivalent%. When the addition amount is less than 2 mol equivalent%, sufficient water dispersibility tends to be not obtained, and when the addition amount exceeds 50 mol equivalent%, the crosslinking density decreases, and the desired coating film properties are obtained. In some cases, the water resistance of the obtained coating film may not be obtained or may be deteriorated.
本発明のブロックポリイソシアネート組成物に使用される活性水素を有する親水性化合物は、ノニオン系親水性化合物、アニオン系親水性化合物、カチオン系親水性化合物から選ばれる。これらの親水性化合物は、単独で用いてもいいし、2種以上を併用して用いてもよい。
ノニオン系親水性化合物としては、少なくとも3個連続したエチレンオキサイド基を有するポリエチレングリコール系化合物が挙げられる。さらに、ノニオン系親水性化合物の数平均分子量は200〜2000であることが好ましい。数平均分子量の下限は、より好ましくは300、さらに好ましくは400である。上限は、より好ましくは1500、さらに好ましくは1200、最も好ましくは1000である。数平均分子量の下限が200未満の場合、十分な水分散性が得られない場合があり、上限が2000を超える場合には、焼付け後の耐水性等の塗膜物性が低下する場合がある。
The hydrophilic compound having active hydrogen used in the block polyisocyanate composition of the present invention is selected from nonionic hydrophilic compounds, anionic hydrophilic compounds, and cationic hydrophilic compounds. These hydrophilic compounds may be used alone or in combination of two or more.
Nonionic hydrophilic compounds include polyethylene glycol compounds having at least three consecutive ethylene oxide groups. Furthermore, the number average molecular weight of the nonionic hydrophilic compound is preferably 200 to 2,000. The lower limit of the number average molecular weight is more preferably 300, still more preferably 400. The upper limit is more preferably 1500, still more preferably 1200, and most preferably 1000. When the lower limit of the number average molecular weight is less than 200, sufficient water dispersibility may not be obtained, and when the upper limit exceeds 2000, physical properties of the coating such as water resistance after baking may be deteriorated.
例示した3個連続したエチレンオキサイド基を有するポリエチレングリコール系化合物には、エチレンオキサイド繰り返し単位に、その他のオキシアルキレン基、具体的にはオキシプロピレン基、あるいはオキシスチレン基などを含有していても良い。その場合のエチレンオキサイド基モル比率は、60モル%以上が好ましく、より好ましくは70モル%以上、最も好ましくは80モル%以上である。エチレンオキサイド基モル比率が高い場合、水系塗料における配合性を効率よく向上することができ、好ましい。 The exemplified polyethylene glycol compound having three consecutive ethylene oxide groups may contain other oxyalkylene groups, specifically oxypropylene groups or oxystyrene groups, in the ethylene oxide repeating unit. . In that case, the ethylene oxide group molar ratio is preferably 60 mol% or more, more preferably 70 mol% or more, and most preferably 80 mol% or more. When the ethylene oxide group molar ratio is high, the compoundability in the water-based paint can be improved efficiently, which is preferable.
このようなポリエチレングリコール系化合物として、モノアルコキシポリエチレングリコール、ポリエチレングリコールあるいはトリオール、ポリプロピレングリコールの末端にエチレンオキサイドを付加重合させた所謂プルロニックタイプのポリプロピレングリコールあるいはトリオール、ポリオキシプロピレンポリオキシエチレンコポリマージオールあるいはトリオール、ポリオキシプロピレンポリオキシエチレンブロックポリマージオールあるいはトリオールが挙げられる。特にモノアルコキシポリエチレングリコール、ポリエチレングリコールが好ましく、さらに好ましくは、モノアルコキシポリエチレングリコールである。モノアルコキシポリエチレングリコールは、ポリエチレングリコールの片末端にアルコールが付加したものであり、使用しうるモノアルコールとしては、炭素数1〜8が好ましく、より好ましくは炭素数1〜6であり、さらに好ましくは炭素数1〜4であり、最も好ましくは、メタノール、エタノールである。 As such polyethylene glycol compounds, monoalkoxy polyethylene glycol, polyethylene glycol or triol, so-called pluronic type polypropylene glycol or triol obtained by addition polymerization of ethylene oxide at the end of polypropylene glycol, polyoxypropylene polyoxyethylene copolymer diol or triol , Polyoxypropylene polyoxyethylene block polymer diol or triol. In particular, monoalkoxy polyethylene glycol and polyethylene glycol are preferable, and monoalkoxy polyethylene glycol is more preferable. The monoalkoxy polyethylene glycol is obtained by adding an alcohol to one end of polyethylene glycol, and the monoalcohol that can be used preferably has 1 to 8 carbon atoms, more preferably 1 to 6 carbon atoms, and still more preferably. It is C1-C4, Most preferably, they are methanol and ethanol.
ポリエチレングリコールの具体例としては、日本油脂株式会社製PEG200、300、400、600、1000、2000が挙げられる。また、モノアルコキシポリエチレングリコールとしては、日本油脂株式会社製ユニオックスM400、550、1000、2000が挙げられる。
アニオン系親水性化合物としては、カルボン酸基含有化合物、スルホン酸基含有化合物が挙げられる。カルボン酸基含有化合物としては、モノヒドロキシカルボン酸あるいはジヒドロキシカルボン酸あるいはそれらの誘導体が挙げられる。カルボン酸基含有化合物の中では、モノヒドロキシカルボン酸あるいはジヒドロキシカルボン酸が好ましく、さらに
好ましくは、モノヒドロキシカルボン酸である。
Specific examples of polyethylene glycol include PEG200, 300, 400, 600, 1000, 2000 manufactured by Nippon Oil & Fats Co., Ltd. Moreover, as monoalkoxy polyethylene glycol, Nippon Oil & Fat Co., Ltd. UNIOX M400, 550, 1000, 2000 is mentioned.
Examples of the anionic hydrophilic compound include a carboxylic acid group-containing compound and a sulfonic acid group-containing compound. Examples of the carboxylic acid group-containing compound include monohydroxycarboxylic acid, dihydroxycarboxylic acid, and derivatives thereof. Among the carboxylic acid group-containing compounds, monohydroxycarboxylic acid or dihydroxycarboxylic acid is preferable, and monohydroxycarboxylic acid is more preferable.
カルボン酸含有化合物の具体例としては、ヒドロキシピパリン酸、2,2−ジメチロールプロピオン酸、2,2−ジメチロールブタン酸あるいは、これらを開始剤としたポリカプロラクトンジオールやポリエーテルポリオール等の誘導体が挙げられる。
カルボン酸基含有化合物を使用する場合には、中和剤で中和することが好ましい。中和剤としては、アルカリ金属類、アルカリ土類金属類、アンモニア、トリメチルアミン、トリエチルアミン、ジメチルエタノールアミン等の3級アミンが挙げられる。
Specific examples of the carboxylic acid-containing compound include hydroxypiparic acid, 2,2-dimethylolpropionic acid, 2,2-dimethylolbutanoic acid, and derivatives such as polycaprolactone diol and polyether polyol using these as initiators. Is mentioned.
When using a carboxylic acid group-containing compound, it is preferable to neutralize with a neutralizing agent. Examples of the neutralizing agent include tertiary amines such as alkali metals, alkaline earth metals, ammonia, trimethylamine, triethylamine, and dimethylethanolamine.
スルホン酸基含有化合物としては、アミノエチルスルホン酸、エチレンジアミノ−プロピル−β−エチルスルホン酸、1,3−プロピレンジアミン−β−エチルスルホン酸、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)−2−アミノエタンスルホン酸が挙げられる。
スルホン酸基含有化合物を使用する場合には、中和剤で中和することが好ましい。中和剤としては、アルカリ金属類、アルカリ土類金属類、アンモニア、トリメチルアミン、トリエチルアミン、ジメチルエタノールアミン等の3級アミンが挙げられる。
Examples of the sulfonic acid group-containing compound include aminoethylsulfonic acid, ethylenediamino-propyl-β-ethylsulfonic acid, 1,3-propylenediamine-β-ethylsulfonic acid, N, N-bis (2-hydroxyethyl) -2. -Aminoethanesulfonic acid.
When using a sulfonic acid group-containing compound, it is preferable to neutralize with a neutralizing agent. Examples of the neutralizing agent include tertiary amines such as alkali metals, alkaline earth metals, ammonia, trimethylamine, triethylamine, and dimethylethanolamine.
カルボン酸基含有化合物とスルホン酸基含有化合物を比較した場合、製造のしやすさ、水系塗料における配合性からカルボン酸基含有化合物が好ましい。
カチオン系親水性化合物としては、水酸基含有アミノ化合物が挙げられる。具体的には、ジメチルエタノールアミン、ジエチルエタノールアミン、ヒドロキシピリジン等が挙げられる。
水酸基含有アミノ化合物を使用する場合には、中和剤で中和することが好ましい。中和剤としては、酢酸、プロピオン酸、ブタン酸、2−エチルヘキサン酸等の有機酸が挙げられる。
When the carboxylic acid group-containing compound is compared with the sulfonic acid group-containing compound, the carboxylic acid group-containing compound is preferable from the viewpoint of ease of production and compoundability in water-based paints.
Examples of the cationic hydrophilic compound include a hydroxyl group-containing amino compound. Specific examples include dimethylethanolamine, diethylethanolamine, and hydroxypyridine.
When using a hydroxyl-containing amino compound, it is preferable to neutralize with a neutralizing agent. Examples of the neutralizing agent include organic acids such as acetic acid, propionic acid, butanoic acid, and 2-ethylhexanoic acid.
本発明において、ブロック剤として式(I)に示される活性メチレン化合物を使用したブロックポリイソシアネート組成物は、アセト酢酸エステルと比較して、低温硬化性に優れ、かつ、マロン酸ジエステルと比較して、水存在下の貯蔵安定性に優れる(貯蔵中の炭酸ガス発生量が少ない)という結果は、驚くべき結果であった。
更に水系塗料における配合性の向上の目的に応じて、界面活性剤、水に対し混和性の傾向を示す溶剤等を使用してもよい。界面活性剤の具体例としては、脂肪族セッケン、ロジン酸セッケン、アルキルスルホン酸塩、ジアルキルアリールスルホン酸塩、アルキルスルホコハク酸塩、ポリオキシエチレンアルキル硫酸塩、ポリオキシエチレンアルキルアリール硫酸塩などのアニオン性界面活性剤、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアリールエーテル、ポリオキシエチレンオキシプロピレンブロックコポリマーなどのノニオン性界面活性剤が挙げられる。水に対し混和性の傾向を示す溶剤としては、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、イソブタノール、ブチルグリコール、N−メチルピロリドン、ブチルジグリコールまたはブチルジグリコールアセテート等が挙げられる。
In the present invention, the block polyisocyanate composition using the active methylene compound represented by the formula (I) as a blocking agent is excellent in low-temperature curability as compared with acetoacetate, and compared with malonic acid diester. The result of excellent storage stability in the presence of water (the amount of carbon dioxide generated during storage was small) was a surprising result.
Further, depending on the purpose of improving the compoundability in the water-based paint, a surfactant, a solvent showing a miscibility tendency with respect to water, or the like may be used. Specific examples of the surfactant include anions such as aliphatic soap, rosin acid soap, alkyl sulfonate, dialkyl aryl sulfonate, alkyl sulfosuccinate, polyoxyethylene alkyl sulfate, polyoxyethylene alkyl aryl sulfate, etc. Nonionic surfactants such as a reactive surfactant, polyoxyethylene alkyl ether, polyoxyethylene alkyl aryl ether, and polyoxyethylene oxypropylene block copolymer. Examples of the solvent that tends to be miscible with water include propylene glycol monomethyl ether acetate, isobutanol, butyl glycol, N-methylpyrrolidone, butyl diglycol, and butyl diglycol acetate.
本発明においては、ポリオールと配合した際の貯蔵安定性を向上するために1価アルコール系化合物を含むことが好ましい。該1価アルコール系化合物としては、脂肪族、脂環族、芳香族などがあり、脂肪族が好ましい。炭素数1〜20が好ましく、例えば、メタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール、2−ブタノール、t−ブタノール、2−エチル−1−プロパノール、n−アミルアルコール、2−ペンタノール、3−ペンタノール、2−メチル−1−ブタノール、3−メチル−1−ブタノール、2−メチル−2−ブタノール、3−メチル−2−ブタノール、2,2−ジメチル−1−プロパノール等の飽和アルコール、2−メトキシエタノール、2−エトキシエタノール、2−ブトキシエタノール、3,6−ジオキサ−1−ヘプタノール等のエーテルアルコール等がある。その添加量は、ブロックポリイソシアネート基に対して0.2〜10倍モ
ル量が好ましい。
In the present invention, it is preferable to include a monohydric alcohol compound in order to improve storage stability when blended with a polyol. Examples of the monohydric alcohol compound include aliphatic, alicyclic, and aromatic, with aliphatic being preferred. C1-C20 is preferable, for example, methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, 2-butanol, t-butanol, 2-ethyl-1-propanol, n-amyl alcohol, 2-pentanol, Saturated alcohols such as 3-pentanol, 2-methyl-1-butanol, 3-methyl-1-butanol, 2-methyl-2-butanol, 3-methyl-2-butanol, 2,2-dimethyl-1-propanol , 2-methoxyethanol, 2-ethoxyethanol, 2-butoxyethanol, ether alcohols such as 3,6-dioxa-1-heptanol, and the like. The addition amount is preferably 0.2 to 10 times the molar amount relative to the blocked polyisocyanate group.
このように調整されたブロックポリイソシアネート組成物は、後述するポリオールと共に配合され水性塗料組成物の主要構成成分を形成する。
本発明に使用するポリオールは、水性塗料として用いられるものであれば特に制限なく使用可能であり、最終的に少なくとも水に分散していればよく、ポリオール骨格内に親水基を有する水溶性ポリオールであってもいいし、水分散性ポリオールであってもいいし、一部水溶性、一部水分散性のポリオールであってもいいし、界面活性剤を用いた外部強制乳化型であってもよい。
The block polyisocyanate composition thus adjusted is blended with a polyol described later to form a main constituent of the aqueous coating composition.
The polyol used in the present invention can be used without particular limitation as long as it is used as a water-based paint, and may be finally dispersed in water at least, and is a water-soluble polyol having a hydrophilic group in the polyol skeleton. It may be a water-dispersible polyol, a partly water-soluble, a partly water-dispersible polyol, or an externally forced emulsification type using a surfactant. Good.
ポリオールの例としては、ポリエステルポリオール、アクリルポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリオレフィンポリオール、フッ素ポリオール、ポリカーボネートポリオールなどが挙げられる。
ポリエステルポリオールとしては、例えばコハク酸、アジピン酸、セバシン酸、ダイマー酸、無水マレイン酸、無水フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸等のカルボン酸の群から選ばれた二塩基酸の単独または混合物と、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ネオペンチルグリコール、トリメチロールプロパン、グリセリンなどの群から選ばれた多価アルコールの単独または混合物との縮合反応によって得られるポリエステルポリオール及び例えば多価アルコールを用いたε−カプロラクトンの開環重合により得られるポリカプロラクトン類等が挙げられる。
Examples of the polyol include polyester polyol, acrylic polyol, polyether polyol, polyolefin polyol, fluorine polyol, and polycarbonate polyol.
As the polyester polyol, for example, a dibasic acid selected from the group of carboxylic acids such as succinic acid, adipic acid, sebacic acid, dimer acid, maleic anhydride, phthalic anhydride, isophthalic acid, terephthalic acid, or a mixture thereof, Polyester polyol obtained by a condensation reaction with a single or mixture of polyhydric alcohols selected from the group such as ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol, neopentyl glycol, trimethylolpropane, glycerin and the like, and ε- using polyhydric alcohol, for example And polycaprolactones obtained by ring-opening polymerization of caprolactone.
アクリルポリオールは、ヒドロキシル基を有するエチレン性不飽和結合含有単量体の単独または混合物と、これと共重合可能な他のエチレン性不飽和結合含有単量体の単独または混合物を共溶液重合や乳化重合により共重合させることにより得られる。
ヒドロキシル基を有するエチレン性不飽和結合含有単量体としては、例えば、アクリル酸ヒドロキシエチル、アクリル酸ヒドロキシプロピル、アクリル酸ヒドロキシブチル、メタクリル酸ヒドロキシエチル、メタクリル酸ヒドロキシプロピル、メタクリル酸ヒドロキシブチル等が挙げられる。好ましくは、アクリル酸ヒドロキシエチル、メタクリル酸ヒドロキシエチルである。
Acrylic polyol is a co-solution polymerization or emulsification of an ethylenically unsaturated bond-containing monomer having a hydroxyl group, alone or a mixture thereof, and another ethylenically unsaturated bond-containing monomer copolymerizable therewith. It is obtained by copolymerizing by polymerization.
Examples of the ethylenically unsaturated bond-containing monomer having a hydroxyl group include hydroxyethyl acrylate, hydroxypropyl acrylate, hydroxybutyl acrylate, hydroxyethyl methacrylate, hydroxypropyl methacrylate, and hydroxybutyl methacrylate. It is done. Preferred are hydroxyethyl acrylate and hydroxyethyl methacrylate.
上記単量体と共重合可能な他のエチレン性不飽和結合含有単量体としては、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸−n−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸−n−ヘキシル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸−2−エチルヘキシル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸ベンジル、アクリル酸フェニルなどのアクリル酸エステル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸−n−ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸−n−ヘキシル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸−2−エチルヘキシル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸ベンジル、メタクリル酸フェニル等のメタクリル酸エステル、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、イタコン酸等の不飽和カルボン酸、アクリルアミド、メタクリルアミド、N,N−メチレンビスアクリルアミド、ダイアセトンアクリルアミド、ダイアセトンメタクリルアミド、マレイン酸アミド、マレイミド等の不飽和アミド、及びメタクリル酸グリシジル、スチレン、ビニルトルエン、酢酸ビニル、アクリロニトリル、フマル酸ジブチル等のビニル系単量体、ビニルトリメトキシシラン、ビニルメチルジメトキシシラン、γ−(メタ)アクリロキシプロピルトリメトキシシラン等の加水分解性シリル基を有するビニル系単量体等が挙げられる。 Other ethylenically unsaturated bond-containing monomers copolymerizable with the above monomers include methyl acrylate, ethyl acrylate, propyl acrylate, isopropyl acrylate, n-butyl acrylate, isobutyl acrylate, Acrylic acid esters such as acrylic acid-n-hexyl, cyclohexyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, lauryl acrylate, benzyl acrylate, phenyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, propyl methacrylate, isopropyl methacrylate Methacrylic acid-n-butyl, isobutyl methacrylate, methacrylic acid-n-hexyl, cyclohexyl methacrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, lauryl methacrylate, benzyl methacrylate, phenyl methacrylate, etc. Acid esters, unsaturated carboxylic acids such as acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, itaconic acid, acrylamide, methacrylamide, N, N-methylenebisacrylamide, diacetone acrylamide, diacetone methacrylamide, maleic acid amide, maleimide, etc. Unsaturated amides and vinyl monomers such as glycidyl methacrylate, styrene, vinyl toluene, vinyl acetate, acrylonitrile, dibutyl fumarate, vinyltrimethoxysilane, vinylmethyldimethoxysilane, γ- (meth) acryloxypropyltrimethoxy Examples thereof include vinyl monomers having hydrolyzable silyl groups such as silane.
ポリエーテルポリオール類としては、多価ヒドロキシ化合物の単独または混合物に、例えばリチウム、ナトリウム、カリウムなどの水酸化物、アルコラート、アルキルアミンなどの強塩基性触媒を使用して、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオ
キサイド、シクロヘキセンオキサイド、スチレンオキサイドなどのアルキレンオキサイドの単独または混合物を付加して得られるポリエーテルポリオール類、更にエチレンジアミン類等の多官能化合物にアルキレンオキサイドを反応させて得られるポリエーテルポリオール類及び、これらポリエーテル類を媒体としてアクリルアミド等を重合して得られる、いわゆるポリマーポリオール類等が含まれる。
Polyether polyols include, for example, ethylene oxide, propylene oxide, a single or mixture of polyvalent hydroxy compounds, using, for example, hydroxides such as lithium, sodium and potassium, strong basic catalysts such as alcoholates and alkylamines. Polyether polyols obtained by adding a single or mixture of alkylene oxides such as butylene oxide, cyclohexene oxide and styrene oxide, polyether polyols obtained by reacting alkylene oxide with a polyfunctional compound such as ethylenediamine, and So-called polymer polyols obtained by polymerizing acrylamide or the like using these polyethers as a medium are included.
前記多価ヒドロキシ化合物としては
(1)ジグリセリン、ジトリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトールなど
(2)エリスリトール、D−トレイトール、L−アラビニトール、リビトール、キシリトール、ソルビトール、マンニトール、ガラクチトール、ラムニトール等糖アルコール系化合物
(3)アラビノース、リボース、キシロース、グルコース、マンノース、ガラクトース、フルクトース、ソルボース、ラムノース、フコース、リボデソース等の単糖類、
(4)トレハロース、ショ糖、マルトース、セロビオース、ゲンチオビオース、ラクトース、メリビオースなどの二糖類、
(5)ラフィノース、ゲンチアノース、メレチトースなどの三糖類
(6)スタキオースなどの四糖類
等が挙げられる。
Examples of the polyvalent hydroxy compound include (1) diglycerin, ditrimethylolpropane, pentaerythritol, dipentaerythritol, etc. (2) erythritol, D-threitol, L-arabinitol, ribitol, xylitol, sorbitol, mannitol, galactitol, rhamnitol Isosaccharide alcohol compounds (3) monosaccharides such as arabinose, ribose, xylose, glucose, mannose, galactose, fructose, sorbose, rhamnose, fucose, ribodesource,
(4) disaccharides such as trehalose, sucrose, maltose, cellobiose, gentiobiose, lactose, melibiose,
(5) Trisaccharides such as raffinose, gentianose, and meletitose (6) tetrasaccharides such as stachyose.
ポリオレフィンポリオールとしては、例えば、水酸基を2個以上有するポリブタジエン、水素添加ポリブタジエン、ポリイソプレン、水素添加ポリイソプレンなどが挙げられる。ポリオールの統計的1分子が持つ水酸基数(以下水酸基平均数)は2以上であることが好ましい。水酸基平均数が2未満であると、得られた塗膜の架橋密度が低下する場合がある。
フッ素ポリオールは分子内にフッ素を含むポリオールであり、例えば特開昭57−34107号公報、特開昭61−275311号公報で開示されているフルオロオレフィン、シクロビニルエーテル、ヒドロキシアルキルビニルエーテル、モノカルボン酸ビニルエステル等の共重合体がある。
Examples of the polyolefin polyol include polybutadiene having two or more hydroxyl groups, hydrogenated polybutadiene, polyisoprene, and hydrogenated polyisoprene. The number of hydroxyl groups (hereinafter, the average number of hydroxyl groups) possessed by one statistical molecule of polyol is preferably 2 or more. When the average number of hydroxyl groups is less than 2, the resulting coating film may have a reduced crosslinking density.
The fluorine polyol is a polyol containing fluorine in the molecule. For example, fluoroolefin, cyclovinyl ether, hydroxyalkyl vinyl ether, vinyl monocarboxylate disclosed in JP-A-57-34107 and JP-A-61-275111. There are copolymers such as esters.
ポリカーボネートポリオール類としては、ジメチルカーボネート等のジアルキルカーボネート、エチレンカーボネート等のアルキレンカーボネート、ジフェニルカーボネート等のジアリールカーボネート等の低分子カーボネート化合物と前述のポリエステルポリオールに用いられる低分子ポリオールとを、縮重合して得られるものが挙げられる。
前記ポリオールの水酸基価は10〜300mgKOH/樹脂gであることが好ましい。水酸基価10mgKOH/樹脂g未満の場合には、架橋密度が減少して、本発明の目的とする物性を必ずしも十分には達成することが出来ず、水酸基価が300mgKOH/樹脂gを超えると、逆に架橋密度が増大し、塗膜の機械的物性が低下する場合がある。
好ましいポリオールはアクリルポリオール、ポリエステルポリオールである。
Polycarbonate polyols include polyalkylenes such as dialkyl carbonates such as dimethyl carbonate, alkylene carbonates such as ethylene carbonate, low molecular carbonate compounds such as diaryl carbonates such as diphenyl carbonate, and low molecular polyols used in the aforementioned polyester polyols. What is obtained is mentioned.
The hydroxyl value of the polyol is preferably 10 to 300 mg KOH / resin g. When the hydroxyl value is less than 10 mgKOH / resin g, the crosslinking density decreases, and the physical properties intended by the present invention cannot always be achieved sufficiently. When the hydroxyl value exceeds 300 mgKOH / resin g, In some cases, the crosslink density increases and the mechanical properties of the coating film decrease.
Preferred polyols are acrylic polyols and polyester polyols.
ブロックポリイソシアネート組成物とポリオールの配合方法は、ポリオールにブロックポリイソシアネート組成物をそのまま混合・分散させてもいいし、一旦ブロックポリイソシアネート組成物を水と配合させた後、ポリオールと混合させてもよい。また、ブロックイソシアネート基とポリオールの水酸基の当量比は、固形分100質量%換算で通常10:1〜1:10に設定される。
また、必要に応じて、酸化防止剤例えばヒンダードフェノール等、紫外線吸収剤例えばベンゾトリアゾール、ベンゾフェノン等、顔料例えば、酸化チタン、カーボンブラック、インジゴ、キナクリドン、パールマイカ等、金属粉顔料例えばアルミ等、レオロジーコントロール剤例えばヒドロキシエチルセルロース、尿素化合物、マイクロゲル等、硬化促進剤例えば、錫化合物、亜鉛化合物、アミン化合物等を添加してもよい。
通常は、ポリオール、硬化剤、添加剤等を混合し、水を主成分とする媒体を添加し、塗装方法に応じた塗料粘度に調整することにより水性塗料組成物となる。
The blending method of the block polyisocyanate composition and the polyol may be such that the block polyisocyanate composition is mixed and dispersed as it is in the polyol, or once the block polyisocyanate composition is blended with water and then mixed with the polyol. Good. Moreover, the equivalent ratio of the blocked isocyanate group to the hydroxyl group of the polyol is usually set to 10: 1 to 1:10 in terms of solid content of 100% by mass.
Where necessary, antioxidants such as hindered phenols, ultraviolet absorbers such as benzotriazole and benzophenone, pigments such as titanium oxide, carbon black, indigo, quinacridone, pearl mica, metal powder pigments such as aluminum, etc. Rheology control agents such as hydroxyethyl cellulose, urea compounds, and microgels, and curing accelerators such as tin compounds, zinc compounds, and amine compounds may be added.
Usually, a polyol, a hardening | curing agent, an additive, etc. are mixed, the medium which has water as a main component is added, and it becomes an aqueous coating composition by adjusting to the coating-material viscosity according to a coating method.
このようにして調整された水性塗料は、ロール塗装、カーテンフロー塗装、スプレー塗装、静電塗装、ベル塗装等の方法で、鋼板、表面処理鋼板などの金属及びプラスチック、無機材料などの素材にプライマーまたは中塗り、上塗りとして有用であり、更に防錆鋼板を含むプレコートメタル、自動車塗装、プラスチック塗装などに美粧性、耐候性、耐酸性、防錆性、耐チッピング性などを付与するために有用である。また、接着剤、粘着剤、エラストマー、フォーム、表面処理剤などのウレタン原料としても有用である。 The water-based paint prepared in this way is used as a primer for materials such as steel, surface-treated steel and other metals and plastics, and inorganic materials by methods such as roll coating, curtain flow coating, spray coating, electrostatic coating, and bell coating. It is also useful as an intermediate coating or top coating, and is also useful for imparting cosmetic properties, weather resistance, acid resistance, rust resistance, chipping resistance, etc. to pre-coated metals including rust-proof steel sheets, automobile coating, and plastic coating. is there. It is also useful as a urethane raw material for adhesives, pressure-sensitive adhesives, elastomers, foams, surface treatment agents and the like.
以下に、実施例に基づいて本発明を更に詳細に説明する。
(数平均分子量の測定)
ポリイソシアネート組成物の数平均分子量は下記の装置を用いたゲルパーミエーションクロマトグラフ(以下GPCという)測定によるポリスチレン基準の数平均分子量である。
装置:東ソー(株)HLC−8120GPC(商品名)
カラム:東ソー(株)TSKgel SuperH1000(商品名)×1本
TSKgel SuperH2000(商品名)×1本
TSKgel SuperH3000(商品名)×1本
キャリアー:テトラハイドロフラン
検出方法:示差屈折計
Below, based on an Example, this invention is demonstrated still in detail.
(Measurement of number average molecular weight)
The number average molecular weight of the polyisocyanate composition is a polystyrene-based number average molecular weight measured by gel permeation chromatography (hereinafter referred to as GPC) using the following apparatus.
Equipment: Tosoh Corporation HLC-8120GPC (trade name)
Column: Tosoh Corporation TSKgel SuperH1000 (trade name) x 1
TSKgel SuperH2000 (trade name) x 1
TSKgel SuperH3000 (trade name) x 1 Carrier: Tetrahydrofuran Detection method: Differential refractometer
また、ポリオールの数平均分子量は、下記のGPC測定によるポリスチレン基準の数平均分子量である。
装置:東ソー(株)HLC−8120GPC(商品名)
カラム:東ソー(株)TSKgel SuperHM−H(商品名)×2本
キャリアー:N,N−ジメチルホルムアミド
検出方法:示差屈折計
The number average molecular weight of the polyol is a polystyrene-based number average molecular weight measured by GPC measurement described below.
Equipment: Tosoh Corporation HLC-8120GPC (trade name)
Column: Tosoh Corporation TSKgel SuperHM-H (trade name) x 2 Carrier: N, N-dimethylformamide Detection method: differential refractometer
(粘度の測定)
E型粘度計(トキメック社製VISCONIC ED型(商品名))を用いて、25℃で測定した。
(ウレタン結合、アロファネート結合、イソシアヌレート結合存在の確認)
以下の装置を用いたNMR測定から、ウレタン結合、アロファネート結合、イソシアヌレート結合の存在を確認した。
装置:日本電子社製JNM−LA400(商品名)
(Measurement of viscosity)
Using an E type viscometer (VISCONIC ED type (trade name) manufactured by Tokimec Co., Ltd.), the measurement was performed at 25 ° C.
(Confirmation of urethane bond, allophanate bond, isocyanurate bond)
The presence of urethane bonds, allophanate bonds and isocyanurate bonds was confirmed by NMR measurement using the following apparatus.
Apparatus: JNM-LA400 (trade name) manufactured by JEOL Ltd.
(ゲル分率)
硬化塗膜を、アセトン中に23℃、24時間浸漬後、未溶解部質量の浸漬前質量に対する値を計算した。ゲル分率が80%以上の場合を○、70%以上80%未満の場合を△、70%未満の場合を×とした。
(貯蔵後ゲル分率保持率)
貯蔵後のゲル分率が、貯蔵後ゲル分率/初期ゲル分率=0.9以上の場合を○、0.8以上0.9未満の場合を△、0.8未満の場合を×とした。
(Gel fraction)
After the cured coating film was immersed in acetone at 23 ° C. for 24 hours, the value of the undissolved part mass relative to the mass before immersion was calculated. The case where the gel fraction was 80% or more was evaluated as ◯, the case where it was 70% or more and less than 80%, and the case where it was less than 70%.
(Gel fraction retention after storage)
The gel fraction after storage is ◯ when the gel fraction after storage / initial gel fraction = 0.9 or more, Δ when 0.8 or less and less than 0.9, and × when less than 0.8. did.
(塗液の外観)
塗液配合後の状態を肉眼で観察した。乳化、分散あるいは溶解状態で分離や沈降等の異常のない状態の場合、良好と記載し、異常があった場合は、その状態を記載した。
(貯蔵中ガス発生量試験)
40℃、10日間貯蔵中に発生したガス(炭酸ガス)の量が10cc未満の場合を○、
10cc以上20cc未満の場合を△、20cc以上の場合を×とした。
(Appearance of coating liquid)
The condition after blending the coating solution was observed with the naked eye. When there is no abnormality such as separation or sedimentation in the emulsified, dispersed or dissolved state, it is described as good, and when there is an abnormality, the state is described.
(Gas generation during storage test)
When the amount of gas (carbon dioxide) generated during storage at 40 ° C. for 10 days is less than 10 cc,
The case of 10 cc or more and less than 20 cc is indicated by Δ, and the case of 20 cc or more is indicated by ×.
(製造例1)(イソシアヌレート型ポリイソシアネート組成物の製造)
攪拌器、温度計、還流冷却管、窒素吹き込み管を取り付けた4つ口フラスコの内部を窒素置換し、HDI:1000gを仕込み、60℃で攪拌下、触媒としてテトラメチルアンモニウム・カプリエート:0.1gを加えた。4時間後、反応液の屈折率が1.4680(転化率が38%)になった時点でリン酸0.2gを添加して反応を停止した。
その後、反応液を濾過した後、未反応のHDIモノマーは薄膜蒸留により除去した。
得られたポリイソシアネートの25℃における粘度は2700mPa・s、イソシアネート基含有量は22.2質量%、数平均分子量は650、イソシアネート基平均数は3.4であった。その後、NMR測定により、イソシアヌレート結合の存在を確認した。
(Production Example 1) (Production of isocyanurate type polyisocyanate composition)
The inside of a four-necked flask equipped with a stirrer, thermometer, reflux condenser, and nitrogen blowing tube was purged with nitrogen, charged with 1000 g of HDI, and stirred at 60 ° C., tetramethylammonium caprate as a catalyst: 0.1 g Was added. After 4 hours, when the refractive index of the reaction solution reached 1.4680 (conversion rate was 38%), 0.2 g of phosphoric acid was added to stop the reaction.
Thereafter, the reaction solution was filtered, and unreacted HDI monomer was removed by thin film distillation.
The resulting polyisocyanate had a viscosity at 25 ° C. of 2700 mPa · s, an isocyanate group content of 22.2% by mass, a number average molecular weight of 650, and an average number of isocyanate groups of 3.4. Thereafter, the presence of an isocyanurate bond was confirmed by NMR measurement.
(製造例2)(ウレタン結合、アロファネート結合含有イソシアヌレート型ポリイソシアネート組成物の製造)
攪拌器、温度計、還流冷却管、窒素吹き込み管を取り付けた4ツ口フラスコ内を窒素雰囲気にし、HDI 1000部、3価アルコールであるポリカプロラクトン系ポリエステルポリオール「プラクセル303」(ダイセル化学の商品名 分子量300)50部を仕込み、攪拌下反応器内温度を90℃1時間保持しウレタン化を行った。この時の屈性率は1.4530であった。その後反応液温度を60℃に保持し、イソシアヌレート化触媒テトラメチルアンモニウムカプリエートを加え、屈折率が1.4735(転化率が54%)になった時点で燐酸を添加し反応を停止した。その後、反応液を濾過した後、未反応のHDIを薄膜蒸留装置により除去した。
得られたポリイソシアネートの25℃における粘度は9500mPa・s、イソシアネート基含有量は19.2質量%、数平均分子量は1100、イソシアネート基平均数は5.1であった。その後、NMR測定により、ウレタン結合、アロファネート結合、イソシアヌレート結合の存在を確認した。
(Production Example 2) (Production of urethane bond, allophanate bond-containing isocyanurate type polyisocyanate composition)
A four-necked flask equipped with a stirrer, thermometer, reflux condenser, and nitrogen blowing tube was placed in a nitrogen atmosphere, 1000 parts of HDI, polycaprolactone polyester polyol “Placcel 303” (trade name of Daicel Chemical) 50 parts of a molecular weight of 300) was charged, and the temperature in the reactor was kept at 90 ° C. for 1 hour with stirring to perform urethanization. The refractive index at this time was 1.4530. Thereafter, the reaction liquid temperature was kept at 60 ° C., an isocyanurate-forming catalyst tetramethylammonium capriate was added, and phosphoric acid was added when the refractive index reached 1.4735 (conversion rate was 54%) to stop the reaction. Then, after filtering a reaction liquid, unreacted HDI was removed with the thin film distillation apparatus.
The resulting polyisocyanate had a viscosity at 25 ° C. of 9500 mPa · s, an isocyanate group content of 19.2% by mass, a number average molecular weight of 1100, and an isocyanate group average number of 5.1. Thereafter, the presence of urethane bond, allophanate bond and isocyanurate bond was confirmed by NMR measurement.
(実施例1)(ブロックポリイソシアネート組成物の製造)
攪拌器、温度計、還流冷却管、窒素吹き込み管、滴下ロートを取り付けた4ツ口フラスコ内を窒素雰囲気にし、製造例1で得られたポリイソシアネート組成物100部、数平均分子量400のメトキシポリエチレングリコール(日本油脂の商品名「ユニオックスM400」)42.3部(ポリイソシアネート組成物におけるイソシアネート基の20モル当量%に相当)、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート27.6部を仕込み、80℃で7時間保持した。その後反応液温度を60℃に保持し、イソブタノイル酢酸メチル64.0部(ポリイソシアネート組成物におけるイソシアネート基の84モル当量%に相当)、ナトリウムメチラートの28%メタノール溶液0.67部を添加し、4Hr保持した。n−ブタノール55.2部を添加し、反応液温度80℃で2Hr保持し、その後、2−エチルヘキシルアシッドホスフェート0.66部を添加した。反応液の赤外スペクトルを測定した結果、イソシアネート基が消失し、固形分70質量%のブロックポリイソシアネート組成物が得られた。得られたブロックポリイソシアネート組成物の物性を表1に示す。
(Example 1) (Production of block polyisocyanate composition)
A 4-necked flask equipped with a stirrer, thermometer, reflux condenser, nitrogen blowing tube, and dropping funnel is placed in a nitrogen atmosphere, and 100 parts of the polyisocyanate composition obtained in Production Example 1, methoxypolyethylene having a number average molecular weight of 400 42.3 parts of glycol (trade name “Uniox M400” of Japanese fats and oils) (corresponding to 20 molar equivalents of the isocyanate group in the polyisocyanate composition) and 27.6 parts of propylene glycol monomethyl ether acetate were charged at 7O 0 C at 7O 0 C Held for hours. Thereafter, the temperature of the reaction solution was kept at 60 ° C., and 64.0 parts of methyl isobutanoyl acetate (corresponding to 84 mole equivalent% of isocyanate groups in the polyisocyanate composition) and 0.67 part of 28% methanol solution of sodium methylate were added. Held for 4 hours. 55.2 parts of n-butanol was added, the reaction solution temperature was maintained at 80 ° C. for 2 hours, and then 0.66 part of 2-ethylhexyl acid phosphate was added. As a result of measuring the infrared spectrum of the reaction solution, the isocyanate group disappeared and a block polyisocyanate composition having a solid content of 70% by mass was obtained. The physical properties of the resulting block polyisocyanate composition are shown in Table 1.
(実施例2−11、比較例1−5)
表1に示す以外は実施例1と同様に行った。得られたブロックポリイソシアネート組成物の物性を表1に示す。
(Example 2-11, Comparative example 1-5)
The procedure was the same as in Example 1 except that it was shown in Table 1. The physical properties of the resulting block polyisocyanate composition are shown in Table 1.
(応用実施例1)(ブロックポリイソシアネート組成物の評価)
主剤にアクリルエマルジョン(水酸基価40mgKOH/樹脂g、Tg20℃、数平均分子量170,000、固形分42質量%)100部と実施例1で得られたブロックポリイソシアネート組成物15部(主剤とブロックポリイソシアネート組成物の固形分あたり
の重量を100:25で配合)、水16部を塗料配合した。(塗料固形分40質量%になるように調整)作成した塗料溶液を乾燥後膜厚40μmになるようにアプリケーター塗装し、90℃で30分間焼付けし、初期ゲル分率を測定した。結果を表2に示した。
この塗料配合後、40℃で10日間貯蔵し、貯蔵後、上記と同様の方法で塗装し、ゲル分率を測定した。結果を表2に示した。
(Application Example 1) (Evaluation of Block Polyisocyanate Composition)
100 parts of acrylic emulsion (hydroxyl value 40 mg KOH / resin g, Tg 20 ° C., number average molecular weight 170,000, solid content 42% by mass) and 15 parts of the block polyisocyanate composition obtained in Example 1 (main ingredient and block poly) The weight per solid content of the isocyanate composition was blended at 100: 25), and 16 parts of water were blended. (Adjusted so that the solid content of the paint was 40% by mass) The prepared coating solution was dried and then applied with an applicator to a film thickness of 40 μm, baked at 90 ° C. for 30 minutes, and the initial gel fraction was measured. The results are shown in Table 2.
After blending this paint, it was stored at 40 ° C. for 10 days, and after storage, it was coated in the same manner as described above, and the gel fraction was measured. The results are shown in Table 2.
(応用実施例2−11、応用比較例1−5)(ブロックポリイソシアネート組成物の評価)
表2に示す以外は応用実施例1と同様に行った。得られたブロックポリイソシアネート組成物の評価結果を表2に示す。
(Application Example 2-11, Application Comparative Example 1-5) (Evaluation of Block Polyisocyanate Composition)
The procedure was the same as in Application Example 1 except that it was shown in Table 2. Table 2 shows the evaluation results of the obtained block polyisocyanate composition.
(応用実施例12)(ブロックポリイソシアネート組成物の水溶液安定性)
実施例1で得られたブロックポリイソシアネート組成物20.7g(潜在NCO基として30mmolに相当)と水179.3gを配合し、ブロックポリイソシアネート組成物の水溶液を得た。この水溶液の40℃、10日間貯蔵中に発生したガス(炭酸ガス)の量を測定した。結果を表3に示した。
(Application Example 12) (Aqueous solution stability of block polyisocyanate composition)
20.7 g of the block polyisocyanate composition obtained in Example 1 (corresponding to 30 mmol as a latent NCO group) and 179.3 g of water were blended to obtain an aqueous solution of the block polyisocyanate composition. The amount of gas (carbon dioxide) generated during storage of this aqueous solution at 40 ° C. for 10 days was measured. The results are shown in Table 3.
(応用実施例13−22、応用比較例6)(ブロックポリイソシアネート組成物の水溶液安定性)
表3に示す以外は応用実施例12と同様に行った。得られたブロックポリイソシアネート組成物の水溶液の貯蔵中ガス発生量を測定した。結果を表3に示した。
本発明のブロックポリイソシアネート組成物は、実施例、比較例、応用実施例、応用比較例により、100℃以下でも架橋塗膜を形成可能で、水存在下の貯蔵安定性が良好であり、1液水系塗料用硬化剤として、好適であることが確認できた。
(Application Examples 13-22, Application Comparative Example 6) (Aqueous solution stability of block polyisocyanate composition)
The procedure was the same as in Application Example 12 except that it was shown in Table 3. The amount of gas generated during storage of the aqueous solution of the obtained block polyisocyanate composition was measured. The results are shown in Table 3.
The block polyisocyanate composition of the present invention can form a crosslinked coating film even at 100 ° C. or less, and has good storage stability in the presence of water, according to Examples, Comparative Examples, Application Examples, and Application Comparative Examples. It was confirmed that it was suitable as a curing agent for liquid water-based paints.
ポリイソシアネート組成物、特定の活性メチレン化合物、及び活性水素を有する親水性化合物の反応により得られたブロックポリイソシアネート組成物は、100℃以下で架橋塗膜を形成可能で、かつ水存在下の貯蔵安定性が良好で、かつ貯蔵後の硬化性をも保持することができ水性塗料組成物に好適に用いることができる。 The block polyisocyanate composition obtained by the reaction of the polyisocyanate composition, the specific active methylene compound, and the hydrophilic compound having active hydrogen can form a cross-linked coating at 100 ° C. or lower, and is stored in the presence of water. The stability is good and the curability after storage can be maintained, so that it can be suitably used for an aqueous coating composition.
Claims (9)
(b)式(I)で示される活性メチレン化合物、及び
(c)活性水素を有する親水性化合物の反応により得られることを特徴とするブロックポリイソシアネート組成物。
(B) A block polyisocyanate composition obtained by reaction of an active methylene compound represented by formula (I) and (c) a hydrophilic compound having active hydrogen.
(b)式(I)で示される活性メチレン化合物をイソシアネート基のモル当量に対し、50〜98モル当量%、及び
(c)活性水素を有する親水性化合物をイソシアネート基のモル当量に対し、2〜50モル当量%の反応により得られることを特徴とする請求項1記載のブロックポリイソシアネート組成物。 (A) one or more polyisocyanate compositions selected from an aliphatic polyisocyanate composition, an alicyclic polyisocyanate composition, and an aromatic polyisocyanate composition;
(B) 50 to 98 mole equivalents of the active methylene compound represented by the formula (I) with respect to the molar equivalent of the isocyanate group, and (c) 2 hydrophilic compounds having active hydrogen with respect to the molar equivalent of the isocyanate group. The block polyisocyanate composition according to claim 1, which is obtained by a reaction of ˜50 mole equivalent%.
ロキシカルボン酸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ブロックポリイソシアネート組成物。 The hydrophilic compound having active hydrogen is a polyethylene glycol compound and / or monohydroxycarboxylic acid in which a monoalcohol having 1 to 4 carbon atoms is added to one end of a number average molecular weight of 200 to 2000. The block polyisocyanate composition in any one of 1-7.
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