JP2018514603A - 1,5−ペンタメチレンジイソシアネート系ポリイソシアネート組成物 - Google Patents

1,5−ペンタメチレンジイソシアネート系ポリイソシアネート組成物 Download PDF

Info

Publication number
JP2018514603A
JP2018514603A JP2017548453A JP2017548453A JP2018514603A JP 2018514603 A JP2018514603 A JP 2018514603A JP 2017548453 A JP2017548453 A JP 2017548453A JP 2017548453 A JP2017548453 A JP 2017548453A JP 2018514603 A JP2018514603 A JP 2018514603A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
polyisocyanate composition
group
less
isocyanurate
content
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2017548453A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6920999B2 (ja
Inventor
ヘッキング,アンドレアス
エッゲルト,クリストフ
ヴェルナー,ウーヴェ
ユヴァ,ヌスレット
ベンケン,ゲサ
レイエ,ロベルト
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Covestro Deutschland AG
Original Assignee
Covestro Deutschland AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Covestro Deutschland AG filed Critical Covestro Deutschland AG
Publication of JP2018514603A publication Critical patent/JP2018514603A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6920999B2 publication Critical patent/JP6920999B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/08Processes
    • C08G18/09Processes comprising oligomerisation of isocyanates or isothiocyanates involving reaction of a part of the isocyanate or isothiocyanate groups with each other in the reaction mixture
    • C08G18/092Processes comprising oligomerisation of isocyanates or isothiocyanates involving reaction of a part of the isocyanate or isothiocyanate groups with each other in the reaction mixture oligomerisation to isocyanurate groups
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/70Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the isocyanates or isothiocyanates used
    • C08G18/72Polyisocyanates or polyisothiocyanates
    • C08G18/73Polyisocyanates or polyisothiocyanates acyclic
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/70Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the isocyanates or isothiocyanates used
    • C08G18/72Polyisocyanates or polyisothiocyanates
    • C08G18/77Polyisocyanates or polyisothiocyanates having heteroatoms in addition to the isocyanate or isothiocyanate nitrogen and oxygen or sulfur
    • C08G18/78Nitrogen
    • C08G18/7806Nitrogen containing -N-C=0 groups
    • C08G18/7818Nitrogen containing -N-C=0 groups containing ureum or ureum derivative groups
    • C08G18/7837Nitrogen containing -N-C=0 groups containing ureum or ureum derivative groups containing allophanate groups
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/70Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the isocyanates or isothiocyanates used
    • C08G18/72Polyisocyanates or polyisothiocyanates
    • C08G18/77Polyisocyanates or polyisothiocyanates having heteroatoms in addition to the isocyanate or isothiocyanate nitrogen and oxygen or sulfur
    • C08G18/78Nitrogen
    • C08G18/79Nitrogen characterised by the polyisocyanates used, these having groups formed by oligomerisation of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/791Nitrogen characterised by the polyisocyanates used, these having groups formed by oligomerisation of isocyanates or isothiocyanates containing isocyanurate groups
    • C08G18/792Nitrogen characterised by the polyisocyanates used, these having groups formed by oligomerisation of isocyanates or isothiocyanates containing isocyanurate groups formed by oligomerisation of aliphatic and/or cycloaliphatic isocyanates or isothiocyanates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D175/00Coating compositions based on polyureas or polyurethanes; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D175/04Polyurethanes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D175/00Coating compositions based on polyureas or polyurethanes; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D175/04Polyurethanes
    • C09D175/06Polyurethanes from polyesters

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Polyurethanes Or Polyureas (AREA)
  • Paints Or Removers (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)

Abstract

本発明は、少なくとも1つの1,5−架橋ペンタメチレン単位およびイソシアヌレート基を有し、イソシアネート基を有する化合物を含有するポリイソシアネート組成物に関し、上記化合物の一部が少なくとも1個のアロファネート基を付加的に有し、上記ポリイソシアネート組成物が、ポリイソシアネート組成物の総重量に対して59重量%以下のイソシアヌレート三量体含有量を有し、上記アロファネート基が、有機でイソシアネート基に対して不活性である基を有し、上記アロファネート基がイソシアヌレート基に対して0超0.19以下の当量比で存在することを特徴とする。本発明は、ポリイソシアネートの製造方法、2成分系、基材上にコーティングを製造するためのその使用、コーティングおよびコーティングと基材とによって形成される複合材にも関する。

Description

本発明は、イソシアネート基を含有し、少なくとも1つの1,5−架橋ペンタメチレン単位およびイソシアヌレート基を有する化合物を含むポリイソシアネート組成物であって、該化合物の一部が、少なくとも1つのアロファネート基も付加的に有するポリイソシアネート組成物に関する。本発明のさらなる主題は、このようなポリイソシアネート組成物の製造方法である。さらに、ポリイソシアネート組成物を含む2成分系、基材上にコーティングを製造するための前記系の使用、およびコーティングと基材からなるアセンブリが、本発明のさらなる主題である。
2成分系ポリウレタンコーティングは、長い歴史をもつ。高品質の耐光性トップコート材料に使用されるコーティングは、特に脂肪族ポリイソシアネートと、例えばポリアクリレートポリオール、ポリエステルポリオールまたはポリカーボネートポリオールなどのポリオールとから形成されるものである。これらの高品質コーティングに使用されるポリイソシアネートは、特にヘキサメチレン1,6−ジイソシアネート(HDI)から調製される低モノマー誘導体である。この目的に特に適切な弾性で非常に強いコーティングは、例えば、H.J.Laas、R.Halpaap、J.Pedain、J.prakt. Chem.1994、336、185−200または欧州特許第0330966 B1号または欧州特許第0798299 B1号に記載されているような、HDIのイソシアヌレートポリイソシアネート、またはイミノオキサジアジンジオンおよびイソシアヌレート構造を含有するHDIポリイソシアネートである。これらのポリイソシアネートは、一般にイソシアネート官能価(FNCO)が3以上であり、ここでイソシアネート官能価は1分子当たりのNCO基の平均数を指す。
これらの種類のコーティング系の処理は、例えば、H.−U.Meier−Westhues、Polyurethane−Lacke、Kleb−und Dichtstoffe、Hannover Vincentz Network 2007、72頁以降に記載されている。ポリイソシアネートなどの原材料だけでなく、反応相手としてポリオール、および処理技術もまた継続的に最適化されてきたが、依然として基本的な相互関係および依存関係が数多くある。したがって、それぞれのポリイソシアネートの様々な誘導体は、極性のスペクトルが限られる。HDIの既知のポリイソシアヌレートは、弱極性領域を表す。HDIポリイソシアヌレートの場合には、それらの極性の観点からポリイソシアヌレート構造とは区別される既知のビウレット構造も存在する。
特に、コーティング系の強さに関する要求が増大するにつれて、例えば、高耐摩耗性、光沢保持性、および光堅牢性と併せて、耐候性および耐薬品性の点で、使用者は結合剤の方面では高OH基含有量を有する系に依存している。このような系は、その化学組成のために、標準的な結合剤と比較して増加した極性を有する。適用されるコーティング系における結合剤とポリイソシアネートとの間のこれらの極性の差異は、光沢の著しい損失をもたらし、この損失は添加剤の使用によっては限られた範囲でしか克服できないことを、当業者であれば認識している。
ポリイソシアネートの架橋を目的とするOH基含有結合剤を特徴付けるために使用されるパラメータとしては、とりわけ、特にヒドロキシル基含有量が挙げられる。このパラメータは、結合剤の固形分100g当たりのヒドロキシル基の質量(重量%)を単位として報告され得る。当業者のための結合剤の大まかな尺度として、5.0重量%以上のヒドロキシル基含有量は、一般にHDI系ポリイソシアヌレートとの相溶性がないとみなされている。以下の本文では、5.0重量%以上のヒドロキシル基含有量を有する結合剤は、高OH基含有量を有する化合物とも呼ばれる。
高OH基含有量を有する結合剤の領域では、当業者に既知のポリイソシアヌレートと非相溶性であるという理由で、使用者は、ビウレット構造を含有する架橋剤の使用に依存している。極性結合剤との架橋用にこれまで使用されてきたHDIのビウレット誘導体は、それらの構造の結果として、反応性NCO基含有量が低く、他の誘導体と比較して高粘度を有するため、近年のコーティング技術に求められる要件をあらゆる面で満たしていない。
HDIと同様に、ペンタメチレン1,5−ジイソシアネート(PDI)は、例えばW.Siefken、Liebigs Ann.Chem.1949,562,122頁または独国特許第1493360 B1および独国特許第1900514 A1に記載されている、古くから知られている別のモノマーである。アロファネート基を含有するポリイソシアヌレートの効果、およびその相溶性は、P.B.Jacobs; H.Mertes;R.S.DearthのEuropean Coatings Journal第9号、594〜600頁、1996、Cycloaliphatic AMT polyisocyanates and their blendsによって指摘されている。263頁および264頁の表3、表4および表6では、アロファネート基修飾三量体(AMT)およびHDI系ポリイソシアヌレートも互いに比較されている。記載された配合物のいずれにおいても、光沢に関しては、AMT化合物は標準的なHDIポリイソシアヌレートと区別されていない。
欧州特許第2543736 A1号は、リジンから1,5−ペンタンジアミンを得る発酵操作を記載している。また、イソシアヌレート基、アロファネート基、ビウレット基、ウレタン基およびウレア基を有していてもよいペンタメチレン1,5−ジイソシアネートから出発するポリイソシアネートが開示されている。
しかし、欧州特許第2543736 A1号は、高OH基含有量の結合剤と比べて改善した相溶性によって区別されるポリイソシアネートを開示していない。本明細書において排他的に記載され使用される触媒は、欧州特許第1091991 B1号にも記載されているように、高誘導体純度を有するイソシアヌレート三量体をもたらす。この誘導体は、比較的高い反応性NCO基含有量を有するが、HDI系ポリイソシアヌレートと比較して、改善した極性結合剤に関する相溶性の記載はない。
欧州特許第0524500 A1号および欧州特許第0524501 A1号は、4〜18個の炭素原子を有する脂肪族ジイソシアネートから出発するポリイソシアネート、好ましくはHDI由来で、0.1超5未満のアロファネート基のイソシアヌレート基に対する比を有するポリイソシアネートを開示しており、アロファネート含有ポリイソシアネートの場合の改善した相溶性を指摘している。しかし、純イソシアヌレート含有ポリイソシアネートが、アロファネート基を含有するポリイソシアネートとどの程度相溶性が異なるのかは、上記の明細書のいずれもこれについての比較を提供する実験を開示していないので、未だ明らかではない。
特開2007−112936号公報には、ポリイソシアネートの総量に基づき、60〜95重量%のイソシアヌレート三量体含有量を有する脂肪族ポリイソシアネートが開示されており、60重量%未満の含有量では粘度には不利となり、よってそのようなポリイソシアネートの有用性が低くなると記載されている。
したがって、主にポリイソシアヌレート構造を含み、広いスペクトルにわたって高OH基含有量の化合物と相溶性であり、例えば2成分ポリウレタンコーティング系における有用性の制約によって妨げられない架橋剤を提供できることが、引き続き望ましい。
本発明が取り組む問題は、従来技術と比較して、高OH基含有量の結合剤に対して著しく改善した相溶性を示すペンタメチレン1,5−ジイソシアネート系ポリイソシアネート組成物を提供することであった。
この問題は、イソシアネート基を含有し、少なくとも1つの1,5−架橋ペンタメチレン単位とイソシアヌレート基とを有する化合物を含むポリイソシアネート組成物によって本発明に従って解決されており、その化合物の一部は、少なくとも1個のアロファネート基も付加的に有し、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総重量に基づき、59重量%以下のイソシアヌレート三量体含有量を有し、アロファネート基はイソシアネート基に対して不活性な有機ラジカルを有し、アロファネート基のイソシアヌレート基に対する当量比は、0超0.19以下であることを特徴とする。
驚くべきことに、本発明のポリイソシアネート組成物は、特に好ましくは高OH基含有量を有する化合物との改善した相溶性によって先行技術と区別され、非常に良好に配合して2成分系を生じることが見出された。2成分系から得られるコーティングは、非常に良好な物理化学的特性を保持しながら、先行技術と比較して著しく改善した光沢であるため、注目に値する。さらに、本発明のポリイソシアネート組成物は、低粘度および高い反応性NCO基含有量であるため注目に値する。
現在理解されているように、1,5−架橋ペンタメチレン単位は、イソシアネート基の窒素原子、イソシアヌレート基の窒素原子、またはイソシアネート基に対して不活性な有機ラジカルを有するアロファネート基の窒素原子に1位で結合している線状ペンタメチレン単位(−CHCHCHCHCH−)からなる構造単位であり、それらはイソシアヌレート基の窒素原子、またはイソシアネート基に対して不活性な有機ラジカルを有するアロファネート基の窒素原子に5位で結合している。ここで、1位と5位の位置の指定を切り替えてもよい。
本発明において、三量体構造は、上記のペンタメチレン単位を介してオリゴマー分布に従って互いにランダムに結合した以下のイソシアヌレート構造単位として理解される:
Figure 2018514603
イソシアヌレート基
ポリイソシアネート組成物の総重量に基づく重量分率としてのイソシアヌレート三量体含有量の記載は、本発明によれば、厳密に1個のイソシアヌレート基および3個のイソシアネート基を含むポリイソシアネート組成物における化合物を指す。
アロファネート基は、現在以下の構造単位として理解されている:
Figure 2018514603
アロファネート基
記載されたアロファネート基は、三量体化プロセス中にイソシアヌレートのオリゴマー分布にランダムに組み込まれる。
本発明において、NCO官能性架橋剤と本発明のポリイソシアネート組成物との高相溶性は、適切な溶媒中で2つの成分が共に均一な溶液を形成し、特にフィルム形成中に、拡散方法によって均一なフィルムを形成し、分離しないことを意味すると理解される。膜形成中に少しでも不均一性があれば、表面に歪みをもたらし、照射光と表面から反射される光との間の比のずれをもたらす。照射光と、鏡面反射の角度で表面から反射された光との間の比は、平面の記述においては光沢と記載される。光沢測定は、コーティング系の相溶性の確立された測定法である。DIN EN ISO 2813に従って、反射率計を使用して、20°および60°の角度で光沢を測定した。
第1の好ましい実施形態では、イソシアヌレート三量体含有量は、本発明のポリイソシアネート組成物の総重量に基づき、56重量%以下、好ましくは51重量%以下、より好ましくは47重量%以下である。
イソシアヌレート三量体含有量は、例えば、DIN55672−1に従って、ゲル浸透クロマトグラフィーによって測定してよい。
さらに好ましい実施形態によれば、アロファネート基のイソシアヌレート基に対する当量比は、0.02以上0.18以下、好ましくは0.05以上0.16以下、より好ましくは0.10以上0.15以下である。このことの利点の1つは、純粋なアロファネートと比較して資源効率をさらに高めることが可能であり、それによって環境的および経済的に最適化された形成という基本目的を後押しすることが可能なことである。純粋なポリイソシアヌレートと比較すると、反応性NCO基の量は、アロファネート基の割合が上がるにつれて低下し、それによって結合剤に対して使用する硬化剤の量が増加し、その結果として溶媒量の増加が必要となる。
アロファネート基対イソシアヌレート基の当量比は、例えば、NMR分光分析によって測定いてよい。アロファネート、イソシアヌレートおよび/またはウレトジオン基が特徴的なシグナルを生じるので、ここでは、好ましくは13C NMR分光法、好ましくはプロトンデカップリングを使用することが可能である。NMRスペクトルにおける上記化合物の化学シフトは、文献(D. Wendisch、H.Reiff and D. Dieterich、Angew.Makromol.Chem.1986,141,173−183および該文献に引用されている文献を参照のこと)で既知である。
上記2つの実施形態の組み合わせは、NCO官能性架橋剤として7.0重量%以上のOH含有量を有する結合剤を使用すると特に有利であり得る。この場合は相溶性が特に高いからである。
さらに好ましい実施形態では、イソシアネート基に対して不活性である有機ラジカルは、1〜18個の炭素原子、好ましくは1〜12個の炭素原子、より好ましくは1〜8個の炭素原子を有する直鎖状、分岐鎖状および置換されていてもよいラジカルの群から選択される。
本発明のポリイソシアネート組成物に関しては、有機ラジカルが第1級または第2級、好ましくは第1級炭素原子を介してアロファネート基に結合されている場合も同様に好ましい。
適切な有機ラジカルは、例えばメチル、エチル、1−プロピル、2−プロピル、n−ブチル、イソブチル、sec−ブチル、n−ヘキシル、2−エチル−1−ヘキシルおよび下記のエーテルアルコールでもあり、反応してアロファネート基を形成する。アロファネート基としては、例えば、1−メトキシ−2−プロパノール、3−エチル−3−ヒドロキシメチルオキセタン、テトラヒドロフルフリルアルコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、または高分子量液体ポリエチレングリコールモノアルキルエーテル、ポリプロピレングリコールモノアルキルエーテル、混合ポリエチレン/ポリプロピレングリコールモノアルキルエーテル、例えば、エチレングリコールモノアセテート、プロピレングリコールモノラウレート、グリセロールジアセテート、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオールモノイソブチレートなどのエステルアルコール、例えば、アリルアルコール、1,1−ジメチルアリルアルコールまたはオレイルアルコールなどの不飽和アルコール、例えば、ベンジルアルコールなどの芳香脂肪族アルコールが挙げられる。
さらに好ましい実施形態によれば、本発明のポリイソシアネート組成物は、本発明のポリイソシアネート組成物の総重量に基づき、15%以上25%以下、好ましくは17%以上24%以下、より好ましくは20%以上23%以下のイソシアネート基含有量を有する。
このイソシアネート基含有量は、NCO含有量と呼ぶこともでき、例えば、DIN EN ISO 11 909に従って、滴定によって測定してもよい。
本発明のポリイソシアネート組成物中の残留ペンタメチレン1,5−ジイソシアネートモノマー含有量は、0.5重量%未満、好ましくは0.3重量%未満であることがさらに特に好ましい。残留モノマー含有量は、例えば、DIN EN ISO 10283に従って、ガスクロマトグラフィーによって測定してよい。
さらに好ましい実施形態では、本発明のポリイソシアネート組成物は、DIN EN ISO 3219に従って、23℃で36000mPa*s以下、好ましくは24000mPa*s以下、より好ましくは12000mPa*s以下の粘度を有する。
粘度は、DIN EN ISO 3219に従って、例えば、HaakeのVT550粘度計を用いて23℃で測定してよい。
本発明のポリイソシアネート組成物を製造する際のイソシアネート成分としては、少なくともペンタメチレン1,5−ジイソシアネートが使用され、これはイソシアネート基に対して側鎖において不活性である少なくとも1つの直鎖状、分岐鎖状および置換されていてもよいモノアルコールと混合され、触媒の存在下で反応させられて、ポリイソシアネート組成物を生じる。したがって、この種の方法は、本発明のさらなる主題である。
好ましい一実施形態では、本発明の方法を実施するためのイソシアネート成分は、例えば窒素などの不活性ガス下、かつ溶媒の存在下で、0〜180℃、好ましくは20〜140℃、より好ましくは40〜100℃の温度で導入されてもよい。
イソシアネート成分が導入された後、触媒、または触媒と適切な触媒溶媒との混合物を、以下に示す量で添加してよい。ここで触媒を、例えば、反応時間全体にわたって、適切な計量ポンプを用いて、1つ以上の部分に分けて、または連続的に添加してよい。
イソシアネート基に対して側鎖において不活性である直鎖状、分岐鎖状および置換されていてもよいモノアルコールとして、本発明の方法における使用に特に適しているのは、1〜18個の炭素原子、好ましくは1〜12個の炭素原子、より好ましくは1〜8個の炭素原子を有するモノアルコールである。
使用されるモノアルコールで特に好ましいのは、第1級または第2級、とりわけ好ましいのは第1級モノアルコールである。
本発明の方法に適したモノアルコールは、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、sec−ブタノール、イソブタノール、n−ヘキサノール、2−エチル−1−ヘキサノール、例えば、1−メトキシ−2−プロパノール、3−エチル−3−ヒドロキシメチルオキセタン、テトラヒドロフルフリルアルコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、または高分子量液体ポリエチレングリコールモノアルキルエーテル、ポリプロピレングリコールモノアルキルエーテル、混合ポリエチレン/ポリプロピレングリコールモノアルキルエーテルなどのエーテルアルコール、例えば、エチレングリコールモノアセテート、プロピレングリコールモノラウレート、グリセロールジアセテート、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオールモノイソブチレートなどのエステルアルコール、例えば、アリルアルコール、1,1−ジメチルアリルアルコールまたはオレイルアルコールなどの不飽和アルコール、例えば、ベンジルアルコールなどの芳香脂肪族アルコールである。
本発明の方法を実施する温度は、使用する化合物に応じて選択してよい。しかしこの場合、反応が0℃以上180℃以下、好ましくは20℃以上140℃以下、より好ましくは40℃以上100℃以下の温度で行われることが好ましい。
本発明の方法において使用されるペンタメチレン1,5−ジイソシアネートは、脂肪族ジイソシアネートを調製する先行技術で既知の任意の所望の方法で、例えば、ホスゲンを使用してまたは使用せずに、好ましくは天然に存在するアミノ酸リジンの脱カルボキシル化によって生物工学的に得られる、1,5−ジアミノペンタンから出発して生成されてよい。ホスゲンを使用する場合、1,5−ジアミノペンタンのホスゲン化は、液相または気相中で行われてよい。
ここで、本発明の方法は、1,5−ジイソシアナトペンタンが気相中で1,5−ジアミノペンタンのホスゲン化によって得られる場合が特に好ましい。アミンの気相ホスゲン化自体は既知であり、例えば欧州特許第0 289 840 B1号、欧州特許第1 319 655 A2号、欧州特許第1 555 258 A1号、欧州特許第1 275 639 A1号、欧州特許第1 275 640 A1号、欧州特許第1 449 826 A1号、欧州特許第1 754 698 B1号、ドイツ特許第10 359 627 A1号またはドイツ特許出願第10 2005 042392 A1号に記載されているように行われてよい。
三量体化触媒の性質は、主にアロファネート基およびイソシアヌレート基を含有する生成物の形成に関して、生成物選択性に影響を及ぼす限り、本発明の方法の実施に関与する。
様々な化合物が、例えばH.J.Laasら、J.PraktChem.1994, 336, 185 ff, D.Dieterich Methoden der organischen Chemie(Houben−Weyl)、Volume E20 1987,1741ff、欧州特許第0649866A1号(4頁、7行目〜5頁、15行目)または欧州特許第0896009A1号(4頁、17行目〜58行目)に記載されるように、イソシアネートの変性用触媒として確立されてきた。
適切な触媒は、例えば、N−(2−ヒドロキシプロピル)−N,N,N−トリメチルアンモニウム2−エチルヘキサノエート、N−(2−ヒドロキシプロピル)−N,N,N−トリメチルアンモニウム2−ホルメート、N,N,N−テトラメチルアンモニウムオクトエートなどの第4級アンモニウムカルボキシレート、例えば、水酸化テトラメチルアンモニウム、水酸化テトラエチルアンモニウム、水酸化トリメチルステアリルアンモニウムおよび水酸化ジメチルエチルシクロヘキシルアンモニウム、N,N,N−トリメチル−N−(2−ヒドロキシエチル)アンモニウムヒドロキシド、N,N,N−トリメチル−N−(2−ヒドロキシプロピル)アンモニウムヒドロキシド、N,N,N−トリメチル−(2−ヒドロキシブチル)アンモニウムヒドロキシド、N,N−ジメチル−n−ドデシル−N−(2−ヒドロキシエチル)アンモニウムヒドロキシド、N−(2−ヒドロキシエチル)−N,N−ジメチル−N−(2,2’−ジヒドロキシメチルブチル)アンモニウムヒドロキシド、N−メチル−2−ヒドロキシエチルモルホリニウムヒドロキシド、N−メチル−N−(2−ヒドロキシプロピル)ピロリジニウムヒドロキシド、N−ドデシル−トリス−N−(2−ヒドロキシエチル)アンモニウムヒドロキシド、テトラ(2−ヒドロキシエチル)アンモニウムヒドロキシド、N,N,N−トリメチル−N−ベンジルアンモニウムヒドロキシドまたは第4級アンモニウムなどの第4級アンモニウム水酸化物、および例えば、テトラブチルホスホニウム水素ジフルオリドなどのホスホニウム水素ポリフルオリドである。この群の特に好ましい触媒は、N,N,N−トリメチル−N−(2−ヒドロキシエチル)アンモニウムヒドロキシド、N,N,N−トリメチル−N−(2−ヒドロキシプロピル)アンモニウムヒドロキシド、N,N,N−トリメチル−N−(2−ヒドロキシブチル)アンモニウムヒドロキシド、および特にN,N,N−トリメチル−N−ベンジルアンモニウムヒドロキシドである。
同様に適切な触媒は、例えば、ヘキサメチルジシラザン、ヘプタメチルジシラザン、1,3−ジエチル−1,1,3,3−テトラメチルジシラザン、1,3−ジビニル−1,1,3,3−テトラメチルジシラザン、ヘキサエチルジシラザンおよび1,3−ジフェニル−1,1,3,3−テトラメチルジシラザンである。この群のうち、ヘキサメチルジシラザンが好ましい。
触媒の適切な量は、例えば最大0.25重量%まで、好ましくは最大0.1重量%まで、より好ましくは最大0.05重量%までであってよい。
本発明の方法では、イソシアネートに対して反応性の基を有し、ポリイソシアネートに組み込むことができる触媒溶媒を使用することが好ましい。このような溶媒の例は、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、sec−ブタノール、イソブタノール、n−ヘキサノール、2−エチル−1−ヘキサノールなどの単純アルコール、例えば、1−メトキシ−2−プロパノール、3−エチル−3−ヒドロキシメチルオキセタン、テトラヒドロフルフリルアルコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、または高分子量液体ポリエチレングリコールモノアルキルエーテル、ポリプロピレングリコールモノアルキルエーテル、混合ポリエチレン/ポリプロピレングリコールモノアルキルエーテルなどのエーテルアルコール、例えば、エチレングリコールモノアセテート、プロピレングリコールモノラウレート、グリセロールジアセテート、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオールモノイソブチレートなどのエステルアルコール、例えば、アリルアルコール、1,1−ジメチルアリルアルコールまたはオレイルアルコールなどの不飽和アルコール、例えば、ベンジルアルコールなどの芳香脂肪族アルコール、例えば、N−メチルホルムアミド、N−メチルアセトアミド、シアノアセトアミドまたは2−ピロリジノンなどのN−モノ置換アミド、またはこのような溶媒の任意の所望の混合物である。
アロファネート基の形成に望ましい、対応するモノアルコールまたはモノアルコール混合物の溶液中で触媒が使用されることが、ここでは特に好ましい。このような場合、触媒溶媒は上記のモノアルコールに対応する。反応させる成分の添加順序は、任意に選択可能である。溶液中の触媒を使用する場合、溶媒の量は、アロファネート基対イソシアヌレート基の規定された当量比が確立されるように選択してよい。
イソシアネート反応性触媒溶媒中の高度に希釈された触媒溶液を使用する場合、さらなる問題が存在する。意図された(主な)反応、すなわちイソシアネート変性は、確かにより低い変換レベルで反応の早期中止により終了することができるが、反応物に存在する全種の遊離イソシアネート基との触媒溶媒の反応を終了することはできず、少なくともウレタン(カルバメート)の段階になるまでは継続する。しかし、一般に、アルコールのアロファネートの段階への変換を行うことが望ましく、これは活性三量体化触媒の存在を意味し、この触媒は要求された場合にはアロファネートの形成にも適しており、必要である。同じビルディングブロックから構成されたウレタンと比較して、アロファネート基は、対応するウレタンよりもポリイソシアネートへの溶解性が高く、少なくとも一価のアルコール系生成物の場合、三量体と比較してはるかに低い粘度を有する。反対に、原則的に、一価のアルコールおよびジイソシアネートから構成されるアロファネート基は、NCO二官能性にすぎず、したがってポリイソシアネートの(平均)NCO官能価を低下させるという欠点がある。したがって、本発明の目的は、イソシアヌレート基とアロファネート基との間の比を、本発明のポリイソシアネート組成物において最適に均衡させることであった。
反応混合物は、以下、ペンタメチレン1,5−ジイソシアネート、触媒、1または複数のモノアルコール、および使用されていてもよいさらなる物質の混合物、ならびに形成されたポリイソシアネートを指すと理解される。
さらに好ましい実施形態では、本発明の方法における反応過程は、反応混合物中のNCO含有量の減少によってモニターされる。本発明の方法によって得られるポリイソシアネート組成物中のイソシアネート基の量と同様に、反応混合物中のイソシアネート基含有量は、例えばDIN EN ISO 11 909に従って、滴定によって測定してよい。
さらに好ましい実施形態によれば、反応は、反応混合物が10%〜40%、好ましくは15%〜30%のオリゴマー化度を有する時点まで行われる。「オリゴマー化度」は、ここで、本発明による反応中に消費される出発混合物中に最初に存在していたイソシアネート基の百分率を指す。オリゴマー化度は、以下の式に従って、百分率で計算され得る。
オリゴマー化度=(NCO開始−NCO終了)/NCO開始×100。
この反応は、例えば、目的のオリゴマー化度に達したときに中止することができる。このオリゴマー化度は、一般に、30分〜8時間、好ましくは1〜6時間の反応時間後に達成される。
この反応は、例えば、反応混合物を室温に冷却することによって終了させてよい。しかし、一般に、触媒毒の添加、そして場合によってはその後反応混合物を80℃超の温度に短時間で加熱することによって反応を終了させてよい。
適切な触媒毒の例は、塩酸、亜リン酸またはリン酸などの無機酸、塩化アセチル、塩化ベンゾイルまたは二塩化イソフタロイルなどの塩化アシル、スルホン酸、メタンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、パーフルオロブタンスルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸メチルおよびp−トルエンスルホン酸エチルなどのスルホン酸エステル、モノトリデシルリン酸、ジブチルリン酸、およびジオクチルリン酸などのモノアルキルリン酸およびジアルキルリン酸、ならびにトリメチルシリルメタンスルホネート、トリメチルシリルトリフルオロメタンスルホネート、トリス(トリメチルシリル)ホスフェート、およびジエチルトリメチルシリルホスフェートなどのシリル化酸である。
反応を終了させるのに必要な触媒毒の量は、ここでは使用される触媒の量によって決まる。一般に、開始時に使用した触媒に基づき、当量の触媒毒が使用される。しかし、反応中に起こり得る触媒の喪失を考慮すると、当初使用した触媒の量に基づき、わずか20〜80当量%の触媒毒でも反応を終了させるのに十分であり得る。
記載された触媒毒は、そのままで、または適切な溶媒中の溶液で使用してよい。触媒毒を溶解するために溶媒を使用する場合、ペンタン1,5−ジイソシアネートが好ましい。希釈度は、非常に広い範囲内で自由に選択してよい。例えば、25重量%以上、好ましくは10重量%以上の濃度から開始する溶液が適している。
反応の終了後、反応混合物からは、例えば、100〜200℃、好ましくは120〜180℃の温度のように極めて穏やかな条件下で、好ましくは、例えば1.0mbar未満、好ましくは0.75mbar未満、より好ましくは0.25mbar未満の圧力のように、減圧下での薄膜蒸留により、揮発性成分(過剰なモノマーイソシアネート成分および付加的に使用される任意の溶媒)が除かれる。
本発明の方法の別の実施形態では、記載された揮発性成分は、イソシアネート基に対して不活性な適切な溶媒、例えばペンタン、ヘキサン、ヘプタン、シクロペンタンまたはシクロヘキサンなどの脂肪族または脂環式炭化水素による抽出によって本発明のポリイソシアネート組成物から除去される。
本発明のポリイソシアネート組成物は、2成分系の硬化剤として非常に適しており、2成分系では、例えば、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオールおよび/またはポリアクリレートポリオールなどのヒドロキシ官能性化合物が、例えば、イソシアネート基に対して反応性の結合剤として、ポリイソシアネート組成物に対する共反応体として使用される。
しかし、上記のヒドロキシ官能性化合物の代わりに、本発明のポリイソシアネート組成物は、例えば、欧州特許第B 0 403 921号で既知のポリアスパラギン酸誘導体などのポリアミン、または例えば、ポリケチミン、ポリアルジミンまたはオキサゾランなどのアミノ基がブロックされた形態で存在するポリアミンと組み合わされてもよい。水分の影響下でこれらのブロックされたアミノ基から形成されるものは、遊離アミノ基であり、オキサゾランの場合、本発明のポリイソシアネート組成物のイソシアネート基との架橋反応で消費される遊離ヒドロキシル基も形成される。
したがって、本発明の少なくとも1種のポリイソシアネート組成物を含む成分A)と、イソシアネート基に対して反応性である少なくとも1種の結合剤を含む成分B)とを含む2成分系が、本発明のさらなる主題である。2成分系は、以下でコーティング組成物とも呼ばれる。
さらに好ましい実施形態によれば、イソシアネート基に対して反応性の結合剤は、イソシアネート基に対して反応性である結合剤の固形分に基づき、5.0重量%以上、好ましくは7.0重量%以上、より好ましくは9.0重量%以上のヒドロキシル基含有量を有する少なくとも1種のヒドロキシ官能性配合物を含む。このことは、この種の2成分系が優れた相溶性を示し、さらに改善した物理的特性を有するコーティングをもたらすという有利な効果を伴う。
配合されたコーティング組成物は、コーティング分野において慣習的な、さらなる助剤および補助剤と混合されてもよい。この状況で適した助剤および補助剤の例には、流れ制御助剤、着色顔料、充填剤、艶消し剤、有機または無機顔料、光安定剤、分散剤、レベリング剤、増粘剤、消泡剤および他の助剤などのコーティング添加剤、結合剤、抗真菌剤、殺菌剤、安定剤または阻害剤、ならびに触媒または乳化剤が挙げられる。
本発明のポリイソシアネート組成物からのコーティング組成物の製造において、イソシアネート基に対して反応性である上記の結合剤は、2:1〜0.5:1、好ましくは1.5:1〜0.8:1、より好ましくは1.1:1〜0.9:1のイソシアネート基対イソシアネート基に対して反応性の基の当量比に対応する量で、一般に使用される。
本発明のポリイソシアネート組成物とイソシアネート基に対して反応性の結合剤との混合は、任意の所望の方法によってコーティング組成物の処理前に、簡単な共同攪拌によって、当業者に既知の機械的補助剤の使用によって、または2成分スプレーガンを使用して達成されてよい。
さらに好ましい実施形態では、上記の2成分系は、室温乾燥された場合でさえ、優れた耐溶剤性によって特徴付けられる高光沢、硬質かつ弾性のコーティングを生じ得る。しかし、これらの2成分系は、高温で強制的な条件下の乾燥、または最高で260℃までの温度での焼成によっても乾燥させることが可能である。
非ブロック化形態における上記の好ましい使用と同様に、本発明のポリイソシアネート組成物は、1成分系という意味で、ポリウレタン化学より既知のブロッキング剤を用いて選択的にブロックされてよい。ブロッキング剤として、この状況では、一般に、H.−U.Meier−Westhues、Polyurethane−Lacke、Kleb− and Dichtstoffe、Hannover Vincentz Network 2007、36〜43頁または例えば欧州特許第713871A1号に記載されている化合物を使用することが可能である。
一般に、本発明の2成分系は、基材上にコーティングを製造するために顕著に使用することができる。したがって、本発明の2成分系を使用することによって得られるコーティングは、本発明のさらなる主題である。
本発明のポリイソシアネート組成物に基づくコーティング組成物は、例えば噴霧、はけ塗り、フローコーティングまたはローラーもしくはドクターブレードの使用などの既知の方法によって任意の所望の基材に適用してよい。適切な基材の例は、金属、木材、ガラス、石材、セラミック材料、コンクリート、硬質および軟質プラスチック、織物、革または紙であり、これらは慣用のプライマーとともに、コーティング前に提供されてもよい。
本発明のさらなる主題は、本発明のコーティングと、金属および/またはプラスチックの表面を有する基材とからなるアセンブリである。
記載された本発明のコーティングの他に、本発明のポリイソシアネート組成物は、成形品、接着剤、シーラント、および鋳造エラストマーを製造するために使用されてもよい。
本発明を、以下、実施例により、より詳細に説明する。
[実施例]
すべての数値は、特に明記しない限り質量基準である。
本発明の実施例および比較例で製造されたポリイソシアネート組成物のNCO含有量を、DIN EN ISO 11 909に従って滴定により測定した。
ポリイソシアネート組成物の残留モノマー含有量を、DIN EN ISO 10283に従ってガスクロマトグラフィーにより測定した。
動的粘度は、HaakeのVT550粘度計を使用してDIN EN ISO 3219に従って、23℃で測定した。異なるせん断速度での測定により、記載されたポリイソシアネートおよび比較生成物の流動挙動が理想的なニュートン流体の流体挙動に対応することが確実となった。したがって、せん断速度を報告する必要はない。
本発明の方法の条件下で形成されるイソシアヌレート基とアロファネート基の含有量(モル%)および/または割合を、(Bruker DPX−400装置で記録された)プロトンデカップリング13C−NMRスペクトルの積分から計算した。これらはいずれも、存在するイソシアヌレート基とアロファネート基との合計と相関する。前述の化合物の化学シフトに関するデータは、文献(D.Wendisch、H.Reiff and D.Dieterich、Angew.Makromol.Chem.1986,141,173−183および該文献に引用されている文献を参照のこと)から得た。
イソシアヌレート三量体含有量を、DIN55672−1に従ってゲル浸透クロマトグラフィーにより測定した。使用したカラムセットの測定範囲は、100〜20000ダルトンの範囲内であった。評価は、Polymer Standard Services GmbH MainzのWIN GPCを用いて行った。
使用した化学物質
リン酸ジブチル(Sigma Aldrich)
2−エチルヘキサン−1−オール(Sigma Aldrich)
テトラメチルアンモニウム2−エチルヘキサノエート(塩化テトラメチルアンモニウムおよび2−エチルヘキサン酸ナトリウムの社内合成 Sigma Aldrich)
N,N,N−トリメチル−N−ベンジルアンモニウムヒドロキシド(メタノール中40%溶液)(Sigma Aldrich)
モノクロロベンゼン(Sigma Aldrich)
以下の市販品を、使用例の相溶性試験に使用した。酢酸ブチル、1−メトキシ−2−プロピルアセテート、および溶剤ナフサライト(Azelis Deutschland GmbH、Sankt Augustin)
Desmodur(登録商標)N3300、Desmodur(登録商標)N3790、Desmophen(登録商標)650およびDesmophen(登録商標)775 XP(Bayer MaterialScience AG Leverkusen、DE)
ポリイソシアネート組成物1(本発明ではない例1):
撹拌器、還流冷却器、N散布管および内部温度計を備えた4つ口フラスコに、ペンタメチレン1,5−ジイソシアネート(PDI)1000g(6.49モル)を入れ、室温で脱気し、窒素で3回通気した。続いて、混合物を60℃に加熱し、触媒溶液(モノクロロベンゼン中50%のテトラメチルアンモニウム2−エチルヘキサノエート)2.7mlを、60〜80℃の温度で発熱三量体化を維持するように計り入れた。47.9重量%のNCO含有量に達したら、リン酸ジブチル(使用したオクタン酸テトラメチルアンモニウムに対して等モル量)を用いて反応を停止させ、過剰なPDIを140℃および0.5〜0.6mbarの圧力で薄膜蒸留により分離した。得られた樹脂は、24.5%のNCO含有量および0.2%の残留モノマー含有量を有した。粘度は、23℃で3,330mPa*sであった。アロファネートシグナル対イソシアヌレートシグナルの13 C NMR積分の比(合計アロファネート/2:イソシアヌレート/3)は、0であった。
ポリイソシアネート組成物2(本発明の例2):
撹拌器、還流冷却器、N散布管および内部温度計を備えた4つ口フラスコに、ペンタメチレン1,5−ジイソシアネート(PDI)1000g(6.49モル)を入れ、室温で脱気し、窒素で3回通気した。続いて、この混合物を60℃に加熱し、触媒溶液(1.5%N,N,N−トリメチル−N−ベンジルアンモニウムヒドロキシドのメタノール溶液および2−エチルヘキサノール)9.0mlを、60〜80℃の温度で発熱三量体化を維持するように計り入れた。36.7重量%のNCO含有量に達したら、リン酸ジブチル(使用したトリメチルベンジルアンモニウムヒドロキシドに対して等モル量)を用いて反応を停止させ、過剰なPDIを140℃および0.5〜0.6mbarの圧力で薄膜蒸留により分離した。得られた樹脂は、21.7%のNCO含有量、41.2重量%のイソシアヌレート三量体含有量、および0.3%の残留モノマー含有量を有した。粘度は、23℃で10000mPa*sであった。(アロファネートシグナル/2対イソシアヌレートシグナル((アロファネート/2:イソシアヌレート/3の合計)の13 C NMR積分の比は、0.12であった。
相溶性試験
相溶性試験のために、記載されたポリイソシアネート組成物を、Desmophen(登録商標)650(ポリオールの固形分に基づき、OH%含有量8.5±0.4)を用いる使用例3において、およびDesmophen(登録商標)775XP(結合剤の固形分に基づき、OH%含有量12.5±0.5)を用いる適用例4において反応させた。使用されたポリエステルは、優れた光堅牢性、光沢保持性および耐候性について顕著であり、非常に良好な耐薬品性および高耐摩耗性も有する。製造元の製品データシートに記載されているHDIポリイソシアネートの相溶性は、ビウレット構造を含有するポリイソシアネート(Desmodur(登録商標)N75、Desmodur(登録商標)N100、およびDesmodur(登録商標)N3200)に限定される。
使用した本発明の架橋剤は、PDI系の、例2から得られたポリイソシアネート組成物であり、比較例に使用したものは、PDI系の、本発明ではない例1から得られたポリイソシアヌレートおよびBayer MaterialScience AGからの標準HDI系ポリイソシアヌレートDesmodur(登録商標)N 3300およびDesmodur(登録商標)N 3790であった。
1.1:1のNCO対OH比の、添加剤および触媒を含まない配合物を、DIN4カップ中で約30秒の流出時間で希釈液を使って調整した。流出時間調整のために、メトキシプロピルアセテート/ブチルアセテート/ソルベントナフサ100溶媒混合物を(1:1:1の比で)使用した。架橋コーティング系を噴霧塗布によって処理し、光沢値を測定するためにエリクセン24/5試験チャートに適用した。乾燥は、a)室温(相対湿度50%で23℃)で乾燥させるか、またはb)室温で15分間フラッシュオフし、80℃で30分間焼成することによって行った。光沢を、反射計(Byk Gardner micro haze plus)を用いてDIN EN ISO 2813に従って、20°および60°の角度で測定した。性能調査の結果を、表1と表2にまとめた。
コーティング系、すなわち結合剤と硬化剤との相溶性は、光沢の関数として説明することができる。膜形成中に不均一性があると、表面に欠陥が生じ、照射光と表面から反射した光との間の比にずれが生じる。照射光の、表面から反射された光に対する比の記載されたずれは、屈折率の光沢測定によって測定することができる。60°の角度では、70〜100GUの光沢単位(GU)は高光沢であるとみなされ、45〜70GUの光沢単位はサテン光沢、20〜45GUの光沢単位はシルクマットとみなされる。60°の形態は、広い光沢範囲の測定に非常に適している。視覚的に知覚可能な光沢度の差は、十分良好に区別される。60°で70GU超の高光沢範囲では、60°での光沢度の差異をもはや明確に区別することができないので、20°の形態がより適している。
Figure 2018514603
表1で明らかなように、本発明の例2は、60°および20°の角度の両方で著しく高い光沢を示す。したがって、本明細書で使用される高OH基含有量の結合剤(Desmophen(登録商標)650、結合剤の固形分に基づき、8.5重量%のOH含有量)と、ペンタン1,5−ジイソシアネート系の本発明のポリイソシアネート組成物との間に完全な相溶性があると想定することができる。
これとは対照的に、HDIのポリイソシアヌレートDesmophen(登録商標)650結合剤が適用された2つのコーティング系は、両方の測定角度において明確により低い光沢値を示すため、これらの系の相溶性が不十分であることは明らかである。
Figure 2018514603
使用例4の表2から、光沢測定の観点から、非常に高OH基含有量のポリエステル、Desmophen(登録商標)775 XP(結合剤の固形分に基づき、12.5重量%のOH含有量)を組み合わせた場合、本発明の例2は、本発明ではない例1よりも明らかな利点も示すことは明らかである。60°の角度での測定において、本発明の例2は、DIN EN ISO 2813によれば、20°の角度でのさらなる評価を必要とする光沢単位を達成する。対照的に、本発明ではない例1の場合、60°の角度での測定は、低光沢単位に基づき、既に非相溶性を示しており、これは、20°の角度での測定は不要であり、文字でのみ有益であることを意味する。
要約すると、性能結果は、本発明のポリイソシアネート組成物が、高OH基含有量を有する結合剤に関して改善した相溶性を表すことを示している。

Claims (15)

  1. イソシアネート基を含有し、少なくとも1つの1,5−架橋ペンタメチレン単位およびイソシアヌレート基を有する化合物を含み、該化合物の一部が少なくとも1つのアロファネート基も付加的に有するポリイソシアネート組成物であって、
    前記ポリイソシアネート組成物の総重量に基づき、前記ポリイソシアネート組成物が59重量%以下のイソシアヌレート三量体含有量を有し、
    前記アロファネート基はイソシアネート基に対して不活性な有機ラジカルを有し、
    前記アロファネート基の前記イソシアヌレート基に対する当量比が0を超え0.19以下であることを特徴とする、ポリイソシアネート組成物。
  2. 前記イソシアヌレート三量体含有量が、前記ポリイソシアネート組成物の総重量に基づき、56重量%以下、好ましくは51重量%以下、より好ましくは47重量%以下であることを特徴とする、請求項1に記載のポリイソシアネート組成物。
  3. 前記当量比が0.02以上0.18以下、好ましくは0.05以上0.16以下、より好ましくは0.10以上0.15以下であることを特徴とする、請求項1または2に記載のポリイソシアネート組成物。
  4. 前記有機ラジカルが、1〜18個の炭素原子、好ましくは1〜12個の炭素原子、より好ましくは1〜8個の炭素原子を有する直鎖状、分岐鎖状、および置換されていてもよいラジカルの群から選択されることを特徴とする、請求項1〜3のいずれかに記載のポリイソシアネート組成物。
  5. 前記有機ラジカルが、第1級または第2級、好ましくは第1級炭素原子を介して前記アロファネート基に結合していることを特徴とする、請求項1〜4のいずれかに記載のポリイソシアネート組成物。
  6. 本発明の前記ポリイソシアネート組成物の総重量に基づき、15%以上25%以下、好ましくは17%以上24%以下、より好ましくは20%以上23%以下のイソシアネート基含有量を有することを特徴とする、請求項1〜5のいずれかに記載のポリイソシアネート組成物。
  7. DIN EN ISO 3219に従って、23℃で36000mPa*s以下、好ましくは24000mPa*s以下、より好ましくは12000mPa*s以下の粘度を有することを特徴とする、請求項1〜6のいずれか1項に記載のポリイソシアネート組成物。
  8. 少なくとも1,5−ジイソシアナトペンタンが、イソシアネート基に対して側鎖において不活性である少なくとも直鎖状、分岐鎖状、および置換されていてもよいモノアルコールと混合され、触媒の存在下で反応が行われ、前記ポリイソシアネート組成物を得ることを特徴とする、請求項1〜7のいずれかに記載のポリイソシアネート組成物の製造方法。
  9. 前記反応が0℃以上180℃以下、好ましくは20℃以上140℃以下、より好ましくは40℃以上100℃以下の温度で行われることを特徴とする、請求項8に記載の方法。
  10. 前記1,5−ジイソシアナトペンタンが気相中で1,5−ジアミノペンタンのホスゲン化によって得られることを特徴とする、請求項8または9に記載の方法。
  11. 請求項1〜7のいずれかに記載の少なくとも1種のポリイソシアネート組成物を含む成分A)と、イソシアネート基に対して反応性である少なくとも1種の結合剤を含む成分B)とを含む、2成分系。
  12. イソシアネート基に対して反応性である前記結合剤が、イソシアネート基に対して反応性である前記結合剤の固形分に基づき、5.0重量%以上、好ましくは7.0重量%以上、より好ましくは9.0重量%以上のヒドロキシル基含有量を有する少なくとも1種のヒドロキシ官能性化合物を含むことを特徴とする、請求項11に記載の2成分系。
  13. 基材上にコーティングを製造するための、請求項11または12に記載の2成分系の使用。
  14. 請求項13に記載の2成分系の使用によって得られるコーティング。
  15. 請求項14に記載のコーティングと、金属および/またはプラスチックの表面を有する基材とからなるアセンブリ。
JP2017548453A 2015-03-16 2016-03-14 1,5−ペンタメチレンジイソシアネート系ポリイソシアネート組成物 Active JP6920999B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP15159291 2015-03-16
EP15159291.2 2015-03-16
PCT/EP2016/055440 WO2016146574A1 (de) 2015-03-16 2016-03-14 Polyisocyanatzusammensetzung auf basis von 1,5-pentamethylendiisocyanat

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2018514603A true JP2018514603A (ja) 2018-06-07
JP6920999B2 JP6920999B2 (ja) 2021-08-18

Family

ID=52779478

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017548453A Active JP6920999B2 (ja) 2015-03-16 2016-03-14 1,5−ペンタメチレンジイソシアネート系ポリイソシアネート組成物

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20180079852A1 (ja)
EP (1) EP3271432B1 (ja)
JP (1) JP6920999B2 (ja)
KR (1) KR102540646B1 (ja)
CN (1) CN107406573B (ja)
WO (1) WO2016146574A1 (ja)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113755084A (zh) * 2017-03-07 2021-12-07 旭化成株式会社 聚天冬氨酸涂料组合物、涂膜、及涂装物品
EP3514186A1 (de) * 2018-01-18 2019-07-24 Covestro Deutschland AG Klebstoffe
EP3660066A1 (de) * 2018-11-28 2020-06-03 Covestro Deutschland AG Polyisocyanatzusammensetzung auf basis von pentamethylendiisocyanat für beschichtungen
CN110330628A (zh) * 2019-07-10 2019-10-15 福建元发树脂有限公司 无溶剂单组份聚氨酯镜面树脂
CA3148341A1 (en) 2019-08-30 2021-03-04 Anna K. CROOM Bio-based and biodegradable elastomer for cosmetic and personal care
CN115110315B (zh) * 2022-08-03 2023-10-17 广东德美精细化工集团股份有限公司 一种生物基水性封闭型异氰酸酯交联剂及其制备方法
WO2024115350A1 (de) 2022-11-29 2024-06-06 Covestro Deutschland Ag Polyisocyanatgemisch

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011108473A1 (ja) * 2010-03-01 2011-09-09 三井化学株式会社 1,5-ペンタメチレンジアミンの製造方法、1,5-ペンタメチレンジアミン、1,5-ペンタメチレンジイソシアネート、1,5-ペンタメチレンジイソシアネートの製造方法、ポリイソシアネート組成物、および、ポリウレタン樹脂
JP2011201863A (ja) * 2010-03-01 2011-10-13 Mitsui Chemicals Inc ペンタメチレンジイソシアネート、ポリイソシアネート組成物、ペンタメチレンジイソシアネートの製造方法、および、ポリウレタン樹脂
JP2011208028A (ja) * 2010-03-30 2011-10-20 Asahi Kasei Chemicals Corp アロファネート基含有ブロックポリイソシアネート
WO2012121291A1 (ja) * 2011-03-09 2012-09-13 三井化学株式会社 ペンタ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の製造方法、ポリイソシアネート組成物、ポリウレタン樹脂およびポリウレア樹脂
WO2016098771A1 (ja) * 2014-12-15 2016-06-23 三井化学株式会社 自己修復性ポリウレタン樹脂原料、自己修復性ポリウレタン樹脂、自己修復性コーティング材料、自己修復性エラストマー材料、自己修復性ポリウレタン樹脂原料の製造方法、および、自己修復性ポリウレタン樹脂の製造方法

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1493360B1 (de) 1965-03-09 1970-01-15 Upjohn Co Verfahren zur Herstellung von an chlorhaltigen Verunreinigungen armen aliphatischen,cycloaliphatischen oder araliphatischen Polyisocyanaten
DE1900514B2 (de) 1969-01-07 1976-08-26 Bayer Ag, 5090 Leverkusen Verfahren zur herstellung von aliphatischen diisocyanaten
DE3714439A1 (de) 1987-04-30 1988-11-10 Bayer Ag Verfahren zur herstellung von (cyclo)aliphatischen diisocyanaten
DE3806276A1 (de) 1988-02-27 1989-09-07 Bayer Ag Verfahren zur herstellung von isocyanuratgruppen aufweisenden polyisocyanaten und ihre verwendung
ATE113622T1 (de) 1989-06-23 1994-11-15 Bayer Ag Verfahren zur herstellung von überzügen.
US5208334A (en) * 1991-07-22 1993-05-04 Miles Inc. Process for the production of polyisocyanates containing allophanate and isocyanurate groups
CA2072167C (en) 1991-07-22 2001-12-18 Terry A. Potter Polyisocyanates containing allophanate and isocyanurate groups, a process for their production and their use in two-component coating compositions
CA2072916C (en) 1991-07-22 2003-02-11 Terry A. Potter A process for the production of polyisocyanates containing allophanate and isocyanurate groups
DE4335796A1 (de) 1993-10-20 1995-04-27 Bayer Ag Lackpolyisocyanate und ihre Verwendung
DE4441418A1 (de) 1994-11-22 1996-05-23 Bayer Ag Verfahren zur Herstellung von 3,5-Dimethylpyrazol-blockierten Polyisocyanaten
DE19611849A1 (de) 1996-03-26 1997-10-02 Bayer Ag Neue Isocyanattrimerisate und Isocyanattrimerisatmischungen, deren Herstellung und Verwendung
DE19734048A1 (de) 1997-08-06 1999-02-11 Bayer Ag Verfahren zur Herstellung von Polyisocyanaten, damit hergestellte Polyisocyanate und deren Verwendung
DE19828935A1 (de) 1998-06-29 1999-12-30 Basf Ag Hochviskose Polyisocyanate enthaltende Zusammensetzungen
DE10133729A1 (de) 2001-07-11 2003-01-23 Bayer Ag Verfahren zur Herstellung von (cyclo)aliphatischen Diisocyanaten
DE10133728A1 (de) 2001-07-11 2003-01-23 Bayer Ag Verfahren zur Herstellung von (cyclo)aliphatischen Diisocyanaten
CN1300209C (zh) * 2001-09-20 2007-02-14 旭化成化学株式会社 含脲基甲酸酯基团的聚异氰酸酯组合物和高固含量涂料
DE10161384A1 (de) 2001-12-14 2003-06-18 Bayer Ag Verbessertes Verfahren für die Herstellung von (/Poly)-isocyanaten in der Gasphase
DE10307141A1 (de) 2003-02-20 2004-09-02 Bayer Ag Verfahren zur Herstellung von (Poly)isocyanaten in der Gasphase
DE10359627A1 (de) 2003-12-18 2005-07-21 Bayer Materialscience Ag Verfahren zur Herstellung von Diisocyanaten
DE102005036870A1 (de) 2005-08-02 2007-02-08 Bayer Materialscience Ag Verfahren zur Gasphasenphosgenierung
DE102005042392A1 (de) 2005-09-06 2007-03-08 Basf Ag Verfahren zur Herstellung von Isocyanaten
KR100948527B1 (ko) * 2005-09-22 2010-03-23 아사히 가세이 케미칼즈 가부시키가이샤 폴리이소시아네이트 조성물 및 이를 포함한 코팅 조성물
JP2007112936A (ja) 2005-10-21 2007-05-10 Asahi Kasei Chemicals Corp 高架橋性ハイソリッドウレタン塗料組成物
EP2289963B1 (de) * 2009-08-27 2013-05-29 Basf Se Beschichtungsmassen mit allophanatgruppenhaltigen Polyisocyanaten

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011108473A1 (ja) * 2010-03-01 2011-09-09 三井化学株式会社 1,5-ペンタメチレンジアミンの製造方法、1,5-ペンタメチレンジアミン、1,5-ペンタメチレンジイソシアネート、1,5-ペンタメチレンジイソシアネートの製造方法、ポリイソシアネート組成物、および、ポリウレタン樹脂
JP2011201863A (ja) * 2010-03-01 2011-10-13 Mitsui Chemicals Inc ペンタメチレンジイソシアネート、ポリイソシアネート組成物、ペンタメチレンジイソシアネートの製造方法、および、ポリウレタン樹脂
JP2011208028A (ja) * 2010-03-30 2011-10-20 Asahi Kasei Chemicals Corp アロファネート基含有ブロックポリイソシアネート
WO2012121291A1 (ja) * 2011-03-09 2012-09-13 三井化学株式会社 ペンタ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の製造方法、ポリイソシアネート組成物、ポリウレタン樹脂およびポリウレア樹脂
WO2016098771A1 (ja) * 2014-12-15 2016-06-23 三井化学株式会社 自己修復性ポリウレタン樹脂原料、自己修復性ポリウレタン樹脂、自己修復性コーティング材料、自己修復性エラストマー材料、自己修復性ポリウレタン樹脂原料の製造方法、および、自己修復性ポリウレタン樹脂の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2016146574A1 (de) 2016-09-22
CN107406573B (zh) 2021-09-03
CN107406573A (zh) 2017-11-28
EP3271432A1 (de) 2018-01-24
JP6920999B2 (ja) 2021-08-18
KR20170128423A (ko) 2017-11-22
KR102540646B1 (ko) 2023-06-08
EP3271432B1 (de) 2019-07-31
US20180079852A1 (en) 2018-03-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6920999B2 (ja) 1,5−ペンタメチレンジイソシアネート系ポリイソシアネート組成物
EP1599526B1 (en) Preparation of isocyanurate group containing polyisocyanate mixtures
JP4642328B2 (ja) モノマー含有量の少ないtdi三量体の製造方法
CN109863215B (zh) 具有异氰脲酸酯基团的基于tdi的低粘度多异氰酸酯
KR100948527B1 (ko) 폴리이소시아네이트 조성물 및 이를 포함한 코팅 조성물
CN107438635B (zh) 制造聚异氰脲酸酯塑料的方法
US11091584B2 (en) Blocked polyisocyanate composition based on pentamethylene 1,5-diisocyanate
JP2004250662A (ja) モノマー含有量の少ないtdi三量体の製造方法
CN107304244B (zh) 一种改性的多异氰酸酯组合物及其制备方法
AU2005282548A1 (en) Emulsifiable polyisocyanate
JP2022505063A (ja) アスパラギン酸エステル官能性ポリシロキサン、それらの調製およびそれらの使用
EP3097131A1 (en) Two-component polyurethane coating compositions
EP1650244B1 (en) Blocked biuretized isocyanates
CN110062794B (zh) 具有高化学和机械耐受性的硬涂层
US20060116482A1 (en) Binder mixtures containing bicyclo orthoester (BOE) and/or polyorthoester groups
JP7486914B2 (ja) 1,5-ジイソシアナトペンタンを基礎とするポリイソシアネート混合物
US20220010053A1 (en) Polyisocyanate composition for coatings
JPH04226965A (ja) ポリイソシアナト−イソシアヌレート及びその製造方法、ならびにこれらの用途
CN116568720A (zh) 具有极低单体含量的非离子亲水化多异氰酸酯
TW202225239A (zh) 水分散型聚異氰酸酯、水性聚胺基甲酸酯樹脂組成物及物品

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20190311

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20200205

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20200218

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200508

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20201027

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210120

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20210706

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20210727

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6920999

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150