JP2018514614A - 真マイケル付加架橋性組成物のための接着促進剤 - Google Patents

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Abstract

本発明は、活性化されたメチレン基またはメチン基中の酸性プロトンC−Hを少なくとも2つ有する反応性成分Aと、活性化された不飽和C=C基を少なくとも2つ有する反応性成分Bと、成分Aと成分Bとの間でのRMA架橋反応を触媒するための触媒Cと、を含む1つ以上の架橋性成分を含むRMA架橋性組成物の基材表面への接着を改善するための接着促進剤に関し、前記接着促進剤Pは、成分Aまたは成分Bと反応できる1つ以上の官能基Xまたはその前駆体を含む部分と、アルコキシシラン基ではない基材表面に吸着するか、それと反応する、1つ以上の官能基Yまたはその前駆体を含む部分と、を含む。本発明はまた、RMA架橋性組成物、ならびにパーツのキットの形態のもの、パーツのキット中のパーツとしての使用のためのプレミックスにも関する。【選択図】なし

Description

本発明は一般に、RMA架橋性コーティング組成物の基材表面上への接着を改善するための接着促進剤P、RMA架橋性組成物(特にコーティング組成物)におけるその使用、ならびに、基材への接着が改善されたRMA架橋性組成物およびそのパーツのキット(より具体的には着色されたコーティング組成物(塗料))に関する。
RMA架橋性組成物は、それぞれ少なくとも2つの反応性基を含む反応性成分AおよびBを含む少なくとも1つの架橋性成分を含む組成物であり、ここで、成分Aの少なくとも2つの反応性基は、活性化されたメチレン基またはメチン基(RMAドナー基)中の酸性プロトン(C−H)であり、成分Bの少なくとも2つの反応性基は、活性化された不飽和基(C=C)(RMAアクセプター基)である。塩基触媒(C)の存在下で、これらの反応性基が反応して、前記少なくとも1つの架橋性成分同士の間での真マイケル付加(RMA)反応による架橋が達成される。
このようなRMA架橋性組成物は、EP2556108において説明されている。それにおいては、コーティング層中で分解して、塗布された硬化中のコーティング層から蒸発する二酸化炭素を生じさせる置換されたカーボネート触媒であるとともに、RMA架橋反応を開始させる強塩基でもある、特殊な触媒Cが説明されている。この触媒は、COが逃げ出すことができるコーティング層として塗布された場合に、長いポットライフをもたらすと同時に、高い反応性ももたらす。
この発明の根底にある問題は、RMA架橋性組成物が、特に極性の表面に対して(例えば、金属への直接塗布において)、望ましくないほど低い接着特性を示すことがあるということである。接着を達成するためには、金属の表面をプライマー層で、またはシラン処理のような既知の金属前処理で、前処理しなければならなかった。
一般産業、海洋関係、防護関係、およびACEの市場では、通常、上塗りが、エポキシ−アミンプライマーの上に塗布される。RMA架橋性組成物に基づくコーティングの接着研究が、幅広い分野の最終用途(一般産業、ACEおよび防護関係のコーティングを含む)において使用される、多くの異なるタイプの市販のエポキシプライマーにわたって行われた。しかし、既知のエポキシプライマーは、RMA架橋性組成物に基づくコーティングに関して良好な接着結果を常にもたらすわけではない。
従って、特に、コーティングのためのバインダー系として架橋性組成物を含む着色されたコーティング組成物において、RMA架橋性組成物(特にコーティング組成物)の接着をより適切に改善することが依然として望まれており、RMA架橋性組成物の接着を改善するための接着促進剤が必要とされている。
本発明によれば、この問題は、活性化されたメチレン基またはメチン基中の酸性プロトンC−Hを少なくとも2つ有する反応性成分Aと、活性化された不飽和C=C基を少なくとも2つ有する反応性成分Bと、成分Aと成分Bとの間でのRMA架橋反応を触媒するための触媒Cと、任意選択で反応性緩和剤(reactivity moderator)Dと、任意選択で有機溶媒Tと、を含む1つ以上の架橋性成分を含むRMA架橋性コーティング組成物の基材表面への接着を改善するための接着促進剤Pによって解決され、前記接着促進剤Pは、成分Aまたは成分Bと反応できる1つ以上の官能基Xまたはその前駆体を含む部分と、アルコキシシラン基ではない基材表面に吸着するか、それと反応する、1つ以上の官能基Yまたはその前駆体を含む部分と、を含む。
接着促進剤Pは、金属への直接塗布の場合でさえ、RMA架橋性組成物における有効な接着促進剤であるということが見出された。成分Aまたは成分Bと反応できる官能基XはRMA架橋ネットワークに化学的に結合され、官能基Yは吸着または反応して基材表面との化学的または物理的な結合をもたらす。
好ましい実施形態において、官能基Yは基材表面上に吸着するが、反応して共有結合を形成することはない。吸着は、例えば水素結合、イオン相互作用または双極子相互作用であってよい、物理的結合による。
官能基XもしくはYまたはその両方は、分子からぶら下がっていてよいか、または分子内(例えば複素環化合物内)の部分であってよい。部分は、互いに近接している2つ以上の官能基Xであって、1つ以上の官能基Yを含む部分から空間的に離れている2つ以上の官能基Xを含んでよい。
成分Aが主にマロネートまたはアセトアセテートである架橋性成分と成分Bがアクリロイルである架橋性成分とを含む、好ましいRMA架橋性組成物における使用を考慮すると、1つ以上の官能基Xは、好ましくは、マロネートもしくはアセトアセテートと、および/またはアクリロイルと、反応できる。
RMA架橋性成分の成分Aまたは成分Bと反応できる1つ以上の官能基Xは、好ましくは、一級アミンもしくは二級アミン、チオール、イソシアネート、エポキシ、アルデヒド、またはRMA反応性成分A’もしくはB’であり、好ましくは一級アミンもしくは二級アミン、チオール、またはRMA反応性成分A’もしくはB’である。1つ以上の官能基XがRMA反応性成分A’またはB’である場合、それらは、架橋性成分中のRMA反応性成分Aおよび/またはBと同じであっても異なっていてもよい。A’は、Bと反応するための活性化されたC−Hを有さなければならず、B’は、Aと反応するための活性化されたC=Cを有さなければならない。
また、官能基Xのうちの1つ以上は、使用中に官能基Xを形成するように脱ブロックできる、その前駆体の形態、好ましくは水分で脱ブロックできるXの前駆体、好ましくは水分で脱ブロックできる一級アミンまたは二級アミン、好ましくはケチミン、アルジミンまたはオキサゾリジン、であってもよい。脱ブロックは、組成物中に存在する水または基材上の水分もしくは大気由来の水分によって起こり得る。脱ブロックできるXの前駆体を使用することの利点は、特に他のRMA組成物の成分と組み合わせた場合の、貯蔵安定性である可能性がある。
1つ以上の官能基Yは、好ましくは、複素環基(好ましくは窒素含有複素環基)または極性官能基である。
好適な窒素含有複素環基は、例えばPCT/EP2012/069905において、基−(C=O)−NH−(C=O)−もしくは基−NH−(O=S=O)−の一部としてN−Hを含む分子またはN−H基の窒素が複素環中に含まれている複素環、を含むアザ酸性化合物(aza-acidic compound)として説明されており、より好ましくは、成分Dはイミド誘導体であり、好ましくは(任意選択で置換されていてもよい)スクシンイミドまたはグルタルイミドである。他の好適な成分Dは、ヒダントイン誘導体(例えば5,5−ジメチルヒダントイン)、スルホンアミド(例えば、ベンゼンスルホンアミドまたはトルエンスルホンアミドのような芳香族スルホンアミド)または複素環化合物(例えばトリアゾールまたはピラゾール)またはウラシル誘導体である。
複素環基は、好ましくは、ピリジン、イミダゾール、環状アミド、ピロリドン、モルホリン、トリアゾール、ベンゾトリアゾールまたは環状尿素という群から選択される。イミダゾール、トリアゾールまたはベンゾトリアゾールで良好な結果が得られた。
複素環基は、基材(特に金属)の表面への良好な吸着および接着を示すということが見出された。極性官能基は、好ましくは、アルコール、ジオール、トリオール、アミドおよび尿素または置換された尿素という群から選択される。複素環基および極性基Yの説明としての実施例において説明されるように、1−(3−アミノプロピル)イミダゾール、3−(アミノメチル)ピリジン、4−(2−アミノエチル)モルホリンおよびアミノエチル−1,3−プロパンジオールで良好な結果が得られた。
好ましい接着促進剤は、官能基Yを含む部分に架橋基Rを介して任意選択で連結されていてもよい、一級アミンもしくは二級アミン、チオール、イソシアネート、エポキシ、アルデヒドまたはRMA反応性成分A’もしくはB’である1つ以上の官能基Xを含む部分を有し、ここで、1つ以上の官能基Yは、複素環官能基または極性官能基を含む。
官能基Xが成分A’またはB’である接着促進剤は、一級アミンもしくは二級アミン、チオール、イソシアネート、アルデヒドまたはエポキシ(好ましくは一級アミンまたは二級アミン)である1つ以上の官能基Xを含む部分を有する接着促進剤の付加物を形成することと、A’またはB’が接着促進剤P中の官能基XとなるようにXを成分A’またはB’と反応させることと、によって作製できる。
この反応生成物において、A’は、架橋性成分上の成分Bと反応するための活性化されたC−Hを有さなければならず、B’は、架橋性成分上の成分Aと反応するための活性化されたC=Cを有さなければならない。そのため、Xが成分B’中のC=Cと反応する場合には、前記成分B’は多官能性でなければならず、Xの量は、接着促進剤中にC=C官能基を残すように選択されるべきである。同じことが、成分A’の付加物形成にも当てはまる。
反応は、RMAコーティング組成物の外部で行うことができ、得られた反応生成物は、接着促進剤のような別個の成分としてRMA架橋性組成物に添加される。
一実施形態において、1つ以上の官能基Xは多官能性の反応性成分B’であり、1つ以上の官能基Yは複素環官能基または極性官能基、好ましくは複素環官能基、より好ましくは窒素含有複素環官能基であり、最も好ましくは、接着促進剤は、ポリアクリロイル(好ましくはトリアクリロイルまたはテトラアクリロイル)とイミダゾール、トリアゾールまたはベンゾトリアゾールとの反応生成物である。
あるいは、接着促進剤において、1つ以上の官能基Xは多官能性の反応性成分A’であり、1つ以上の官能基Yは複素環官能基または極性官能基である。接着促進剤は、官能基Xがアミンである接着促進剤Pと反応性成分A’を含む多官能性アセトアセテート基との反応生成物であってよく、前記反応生成物は、接着促進剤Pにエナミン結合を介して結合した官能基Xとしての反応性成分A’を含む。接着促進剤が多官能性アセトアセテート(好ましくは三官能性アセトアセテート)とアミノ官能性接着促進剤(例えばアミノメチルピリジンまたはアミノエチルエチレン尿素)との反応生成物である場合に良好な結果が得られた。
成分A’またはB’のいずれかとの反応によって接着促進剤P中のアミンをエクスサイチュ(ex-situ)で変換することの利点は、調製されたRMA架橋性組成物中でアミン結合がもはや反応性ではなく、硬化反応のキネティクスを乱し得ないということである。硬化速度および硬度発現の改善を得ることができる。
接着促進剤において、1つ以上の官能基Yはまた、官能基Yの前駆体(好ましくは水分で脱ブロックできる前駆体;特に、ヒドロキシ(hyxroxy)基のための前駆体としてのオキサゾリジン、尿素のための前駆体としてのイソシアネート、およびジオールの前駆体としてのケタール、アセタール、オルトエステルまたはエポキシ)であってもよい。
RMA架橋性組成物に添加できる接着促進剤はまた、官能基Yおよび官能基Xが複素環化合物中の部分である複素環化合物であってもよく、この官能基Xは、RMAコーティング組成物の硬化条件において架橋性成分の反応性成分AまたはB(好ましくはB)と反応して、塗布および/または硬化の間に接着成分A−YまたはB−Y(好ましくはB−Y)をインサイチュで形成する。
本発明はまた、活性化されたメチレン基またはメチン基中の酸性プロトンC−Hを少なくとも2つ有する反応性成分Aと、活性化された不飽和C=C基を少なくとも2つ有する反応性成分Bと、成分Aと成分Bとの間でのRMA架橋反応を触媒するための触媒Cと、任意選択で反応性緩和剤Dと、任意選択で有機溶媒Tと、を含む1つ以上の架橋性成分を含むRMA架橋性コーティング組成物の基材表面上への接着を改善するための、上記で説明される接着促進剤の使用にも関する。
本発明はさらに、RMA架橋性コーティング組成物の基材表面上への接着を改善するための接着促進剤としてのトリアゾール、ベンゾトリアゾールまたはイミダゾールの使用に関する。これらの化合物は、先行技術では反応性緩和剤Dとして知られている。しかし、これらの化合物が、他の化合物Dとは対照的に、接着を改善することは知られていなかった。これらは、単独で、または他の接着促進剤Pと組み合わせて、使用することができる。
本発明はさらに、
(a)活性化されたメチレン基またはメチン基(RMAドナー基)中の酸性プロトンC−Hを少なくとも2つ有する反応性成分A(好ましくは主にマロネートまたはアセトアセテート)を含む架橋性成分と、
(b)活性化された不飽和基(RMAアクセプター基)を少なくとも2つ有する反応性成分B(好ましくは主にアクリロイルまたはマレエート)を含む架橋性成分と、
(c)反応性成分AとBとの間でのRMA反応を活性化できる触媒C(好ましくは二酸化炭素でブロックされた強塩基触媒)と、
(d)1つ以上の上記で説明される接着促進剤と、
(e)任意選択で反応性緩和剤成分Dと、
(f)任意選択で有機溶媒または有機溶媒の混合物(より好ましくは反応性溶媒)と、
(g)任意選択で顔料と、
(h)任意選択で水(好ましくは組成物の総重量に対して5、2または1重量%未満の水)と、
を含むRMA架橋性組成物に関する。
好ましくは、架橋性組成物はまた、触媒Cの作用の下で成分Bと反応できるマイケル付加のドナーでもあるX−H基含有成分である反応性緩和剤成分Dも含み、ここでXはN、P、Sであるか、またはXは酸性メチル(CH)基の一部としてのCである。成分Aが主にマロネートまたはアセトアセテート(好ましくはマロネート)であり、成分DのX−H基が成分A中のC−H基よりも高い酸性度を有し、成分Dが成分A中のC−H基のものよりも少なくとも1単位低いpKa(水性環境中で定義)を有することを特徴とすることが好ましい。
RMA架橋性組成物は、好ましくは、架橋性成分の総重量に対して0.1〜10重量%、好ましくは0.2〜5重量%、より好ましくは0.5〜4重量%、最も好ましくは1〜2重量%、という接着促進剤Pの重量(接着促進剤Pと前記反応性成分A’またはB’との付加物の場合には反応性成分A’またはB’の重量を含まない)を有する。
RMA架橋性組成物において、C=C対C=C反応性基(A中のC−H、接着促進剤P中の官能基XおよびD中の基X−Hを含む)のモル比が0.3〜3、好ましくは0.5〜2、さらにより好ましくは0.75〜1.5、であることが好ましい。
説明されるようなRMA架橋性組成物は、反応性が高く、短時間で架橋する。従って、RMA架橋性組成物は、成分A、B、Cならびに任意選択の成分DおよびTのうちの1つ以上を含む2つ以上のパーツを含むパーツのキットという形態で供給され、ここで、
(a)少なくとも1つのパーツは、触媒Cを含むがAおよびBを両方とも含むことはなく、触媒の安定性の観点から、好ましいCO2でブロックされた強塩基触媒の場合には確実に、好ましくはAもBも含まず、
(b)少なくとも1つのパーツは、触媒Cおよび、成分A、B、Cまたは任意選択の成分D、Tまたはさらなるコーティング添加剤のうちの1つ以上を含まず、
(c)キットのパーツのうちの1つ以上は、接着促進剤Pのうちの1つ以上を含む。
本発明はまた、RMA架橋性組成物のパーツのキット中のパーツのうちの1つとしての使用のためのプレミックスにも関し、前記プレミックスは、触媒Cを含み、実質的にAもBも含まず、Tを含み、接着促進剤Pのうちの1つ以上を含み、任意選択でDを含んでもよく、好ましくはC、TおよびPだけを含む。このプレミックスは良好な貯蔵寿命(貯蔵安定性)を有することが見出された。驚くべきことに、一部の場合に生じる接着促進剤Pの粘度の貯蔵安定性の問題は、接着効果の点においても安定であることが見出された触媒パックにそれらを含めることによって克服できた。
本発明はまた、基材表面上への接着が改善されたRMA架橋型コーティングを塗布するための方法であって、
(a)請求項23のパーツのキットの全てのパーツ、および任意選択でさらなるコーティング添加剤、を塗布直前に、好ましくは塗布前の10時間または5時間未満以内に、混合することによってRMA架橋性組成物を調製することと、
(b)任意選択でプライマー層を設けられていてもよい基材表面上にRMA架橋性組成物を塗布することと、
(c)RMA架橋性組成物を硬化させることと、
を含む方法にも関する。
好ましくは、基材は金属である。この方法は、金属への直接的な接着を改善するのに特に有用であり、ここで、金属の表面は化学的に処理および改質されてもよいが、ポリマーバインダーを含むプライマー層で被覆されなくてもよい。
RMA架橋性組成物は、コーティング、接着剤、インク、合成樹脂床材、または構造用複合材料中のバインダーを含む種々の用途のために使用できるが、好ましくは、想定される用途に必要とされる可能性があるような通常のコーティング添加剤を任意選択でさらに含んでもよいコーティング組成物(すなわちラッカーまたは塗料)である。
RMA架橋性組成物中の成分A、B、CまたはDの全て、それらの調製、RMA架橋性組成物に使用される量についての詳細な説明、ならびに測定方法および定義に関しては、EP2556108およびEP2764035を参照するが、それらの記載は、参照により本明細書に組み込まれ、本明細書に別段の記載が無い限り、適用可能である。最も重要な特徴については、その概要が以下で説明される。
反応性成分Aはマロネートまたはアセトアセテート(好ましくは主にマロネート)であり、反応性成分Bはアクリロイルであることが好ましい。架橋性成分中の1つ以上の反応性成分Aは1つのタイプの反応性成分を主に含むことが好ましく、「主に」は、架橋性成分A中のC−H反応性基の好ましくは50、75、90%超、最も好ましくは100%が、1つのタイプの反応性成分A、好ましくはマロネートまたはアセトアセテート、に由来し、最も好ましくは主にマロネートと残りの成分Aとしてのアセトアセテートまたはアセチルアセトンとからなる、ということを意味する。最も好ましい成分Bはアクリロイルである。
RMA反応性基は、反応性成分AおよびB(例えばマロネートおよびアクリロイル)中にそれぞれ存在する、活性化されたC−H基およびC=C基(それぞれドナーおよびアクセプター)であり、この反応性成分AおよびBは架橋性成分の構成要素である。C−H基を2つ有する反応性成分Aは、それ自体で使用できる。AおよびBはオリゴマーまたはポリマーであってよく、別々の分子上に存在してもよく、または1つの分子上に両方が存在してもよい。
反応性成分Aおよび/またはBは、好ましくは、ポリマー鎖中に組み込まれているか、ポリマー鎖からぶら下がっているか、ポリマー鎖の末端からぶら下がっている。好ましくは、1つ以上の架橋性成分は、主鎖、ペンダント、末端またはそれらの組み合わせに成分AまたはBを含む、ポリエステル、アルキド、ポリウレタン、ポリアクリレート、エポキシ樹脂、ポリアミドおよびポリビニル樹脂という群から選択される1つ以上のポリマーである。
1つ以上のRMA架橋性成分は単量体であってもよいが、好ましくは、少なくとも1つの架橋性成分は、少なくとも250グラム/モルという重量平均分子量Mwを有するポリマー成分であり、好ましくは250、300および5000グラム/モルの間、より好ましくは400〜4000または500〜3000グラム/モルのMwを有するポリマーである(GPCにより決定)。
RMA架橋性組成物中の架橋性成分の相対量は、(反応性成分B中の活性化された不飽和反応性基C=C)対(反応性成分A中の活性化された酸性反応性基C−H)のモル比が0.5〜2、好ましくは0.75〜1.5または0.8〜1.2、となるように選択される。
反応性基X−Hを含みBと反応できる成分DもしくはPまたはその両方が存在する場合、(反応性成分B中の活性化された不飽和反応性基C=C)対(反応性成分A中の反応性基C−Hと成分D中の反応性基X−HとP中の官能基Xとの合計数)のモル比は0.3〜3、好ましくは0.5〜2、さらにより好ましくは0.75〜1.5または0.8〜1.2である。
C−H反応性基を2つ有する反応性溶媒(例えばマロネート)が存在する場合には、これらも、架橋性成分であるため、上記の比のC−Hの合計量に含まれる。一官能性材料の合計量は制限されるべきである。さもなければ、それはコーティング特性に悪い影響を及ぼすことになる。好ましくは、一官能性の反応性溶媒の合計量は10重量%未満であり、好ましくは5、3または2重量%未満である。
RMA架橋性組成物は、好ましくは、触媒Cの作用の下で成分Bと反応できるマイケル付加のドナーでもあるX−H基を含む反応性緩和剤Dをさらに含み、ここで、Xは、C、N、P、OまたはSであるか、あるいは2〜12個の炭素原子を有するアルコールであるか、あるいはポットライフおよび/または開放時間を改善するためにその両方である。
成分D(好ましくはN−H基含有成分)中のX−H基は、主成分A中のC−H基のものよりも少なくとも1単位(好ましくは2単位)低いpKa(水性環境中で定義)を有し、好ましくは、成分D中のX−H基のpKaは13未満、好ましくは12未満、より好ましくは11未満、最も好ましくは10未満、であり、好ましくは7超、より好ましくは8、より好ましくは8.5超である。
成分Dは、好ましくは、基−(C=O)−NH−(C=O)−または基−NH−(O=S=O)−の一部としてN−Hを含む分子、またはN−H基の窒素が複素環中に含まれている複素環、を含み、複素環は、好ましくは、置換されているか置換されていないスクシンイミド、グルタルイミド、ヒダントイン、トリアゾール、ピラゾール、イミダゾールまたはウラシルという群から選択され、好ましくは、スクシンイミド、ベンゾトリアゾールおよびトリアゾールという群から選択される。
成分Dは、架橋性成分AまたはBと成分Dとの合計量に対して0.1〜10重量%、好ましくは0.2〜7重量%、0.2〜5重量%、0.2〜3重量%、より好ましくは0.5〜2重量%、という量で存在する。成分Dは、成分D中のX−H基の量が、架橋性ポリマー中に存在する成分A由来のC−Hドナー基に対して30モル%以下、好ましくは20モル%以下、より好ましくは10モル%以下、最も好ましくは5モル%以下、となるような量で存在する。
触媒Cは、二酸化炭素でブロックされた強塩基触媒、好ましくは(EP2556108に記載されるような)四級アルキルアンモニウムバイカーボネートまたはアルキルカーボネート、である。この触媒はCOを発生させるため、500、400、300、200または150マイクロメートルまでの厚さを有するコーティング層において使用するのが好ましい。
より厚いコーティング層により適している均一系塩基触媒CがEP0326723に記載されており、これは、三級アミンとエポキシドとの組み合わせからなる触媒である。
好ましい均一系触媒Cは、酸性X−H基含有化合物由来の塩基性アニオンXの塩であり、ここでXはN、P、O、SまたはCであり、アニオンXは、成分Bと反応できるマイケル付加のドナーであり、アニオンXは、主成分AのpKa(A)よりも2単位超低く、且つ10.5未満である、対応する酸X−HのpKa(C)を特徴とする。この触媒の詳細は、参照により本明細書に組み込まれるPCT/EP2014/056953で説明されている。
COを蒸発させることができる広い表面が存在しない用途(厚いフィルムの用途の場合など)において特に有用である他の触媒Cは、WO2014166880A1で説明されている。
RMA架橋反応が塩基で触媒されるという事実を考慮すると、触媒CとAと任意選択でDとの間での酸塩基反応が妨げられないように、酸性成分は組成物に使用されるべきでない。好ましくは、組成物は、A、BまたはDとして定義されない酸性成分を本質的に含まない。
RMA組成物は、特定の成分を溶解させるのに必要とされる、またはRMA組成物を(例えば噴霧塗布のために)適切な取扱い粘度に調整するのに必要とされる、1つ以上の有機溶媒Tを含んでよい。RMA架橋性組成物における使用のための有機溶媒は、アルキルアセテート(好ましくはブチルアセテートまたはヘキシルアセテート)、アルコール(好ましくはC2〜C6のアルコール)、Nアルキルピロリジン、グリコールエーテル、ジ−プロピレングリコールメチルエーテル、ジプロピレングリコールメチルエーテル、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート、ケトン等のような、酸不純物を含まない一般的なコーティング溶媒である。
揮発性溶媒の量は0〜60、50または40重量%であってよいが、QESHの観点から、好ましくは、組成物は、揮発性有機化合物(VOC)の含量が低く、従って、揮発性有機溶媒の量は、架橋性成分AおよびBの合計に対して、好ましくは30、25、20、15、10、5重量%未満であり、最も好ましくは2または1重量%未満である。
特に、低い粘度および低いVOCが必要とされる場合、RMA架橋性組成物が、架橋性成分AまたはBと反応する1つ以上の反応性溶媒を含むことが好ましい。1つ以上の反応性溶媒は、好ましくは、単量体または二量体の成分A、単量体または二量体の成分B、活性化されたメチレン基またはメチン基中の反応性酸性プロトン(C−H)を1つまたは2つしか有さない化合物A’、反応性不飽和基(C=C)を1つしか有さない化合物B’、という群から選択され、最も好ましくはアルキルアセトアセテート、ジアルキルマロネート、モノアクリレートまたはジアクリレートである。RMA組成物の総重量に対して、揮発性有機溶媒と反応性溶媒との合計量は0〜30重量%であり、揮発性有機溶媒は5重量%未満である。
以下は本発明の特定の実施形態の説明であるが、これらは、単に例として提示されるに過ぎない。
実施例で使用される接着促進剤の略称を表1に提示する。
接着試験
以下の実施例で述べられる接着の結果は、ISO/DIN 2409、ASTM D3359のプロトコルに従ったクロスカット接着試験に基づいている。ランク付けを簡潔に要約すると以下のようになる:
0:切込みの縁が完全に滑らかである;格子の四角形のいずれも分離しない。
1:切込みの交点におけるコーティングの小薄片の分離。5%を有意には超えないクロスカット領域が影響を受ける。
2:切込みの縁に沿って、および/または切込みの交点において、コーティングが剥がれている。5%を有意に超えるが15%を有意には超えないクロスカット領域が影響を受ける。
3:コーティングが、縁に沿って部分的または全体的に大きなリボン状に剥がれている、および/または四角形の異なる部分において部分的または全体的に剥がれている。15%を有意に超えるが35%を有意には超えないクロスカット領域が影響を受ける。
4:コーティングが、切込みの縁に沿って大きなリボン状に剥がれている、および/または同じ四角形が部分的または全体的に分離している。335%を有意に超えるが65%を有意には超えないクロスカット領域が影響を受ける。
5:分類4に分類することさえできない剥離の度合の全て。
金属基材
提示される実施例および比較例の接着を試験するために、Gardobond 26S 6800 OCおよびGardobond Cという2つのタイプの金属基材にフィルムを塗布した。Gardobond(著作権)は、ドイツの生産者「Chemetall」の商品名である。他の実施例は、アルミニウム基材であるQ−panel Al−46に関する。
シリーズ1:複素環式接着促進剤の実施例および比較例
2つのタイプの接着促進剤の結果を表2に要約する。動態調整剤(kinetic modifier)(反応性緩和剤Dとも呼称される)として1,2,4−トリアゾールが主に使用されるが、これはまた、鋼製基材(この場合はGardobond 26S)への接着にも寄与する。この表の他の接着促進剤は全て、一級アミン基を含む。このアミノ基は、記載される調合物のアクリロイル基の一部と反応できる。FTIRにより、これらのアミンとアクリロイルとの反応は24時間後に完了することが証明された。
比較例に使用される調合物の混合のための一般的手順:
以下で説明されるようなマロネート含有ポリエステル(塗料A中のMPE1)をDiTMPTAおよびシンナーであるn−プロパノールと混合し、均一なサンプルが得られるまで撹拌した。
トリアゾール含有組成物の調製のための一般的手順:
マロネートポリエステル、DiTMPTAおよびn−プロパノールをスクリューキャップ付きのフラスコに移した。均一な混合物を得た後、所望の量の1,2,4−トリアゾールをフラスコに添加した。穏やかに加熱(15分、60℃)した後、周囲温度で数時間撹拌することにより、1,2,4−トリアゾールを溶解させた。トリアゾールが全て溶解しない場合、組成物中にトリアゾールが全て溶解するまで、この手順を繰り返す。
調合物を全ての他の接着促進剤と混合するための一般的手順:
マロネートポリエステル、DiTMPTAおよびn−プロパノールをフラスコに移し、混合した。均一な混合物を得た後、記載される量の接着促進剤を添加した。その後、溶液を一晩撹拌した。
使用する前に、全ての記載される調合物を、記載される量の開始剤(これは、ジエチルカーボネートで反応的にブロックされた0.928meq/g溶液という塩基濃度の水酸化テトラブチルアンモニウムTBAH溶液である(開始剤溶液の調製のための手順を参照のこと))を添加することによって活性化した。本明細書では、開始剤は触媒CAT4とも呼称される。
我々は、ドクターブレードのための種々のスペーサーを作製するために種々のテープの層を使用する。これは、硬化したフィルムの様々な厚さをもたらす(以下の実施例では50〜80ミクロンという範囲)。45〜65%という相対湿度で22℃にて硬化を行う。これらの条件下で24時間経った後に接着を試験する。
使用された接着促進剤が良好な接着をもたらすのに対し、比較例は貧弱な接着を示すということが見て取れる。
シリーズ2:接着促進剤アミノエチル−1,3−プロパンジオールの実施例および比較例
調製、塗布および試験の方法は、上記で概説したのと同じである。この試験において、我々は、2つのタイプの鋼を使用した。
塗料調製物
以下の表7に記載されるような成分を混合することによって塗料Aを調製した。塗料Aは、ジエチルマロネートでエステル交換されたポリエステル樹脂であるマロネート官能性樹脂MPE1に基づく。この樹脂は以下のように調製される:ラシヒリングを充填した蒸留用カラムを備えた反応器に382gのネオペンチルグリコール、262.8gのヘキサヒドロフタル酸無水物および0.2gのブチルスズ酸(butyl stannoic acid)を入れた。0.2mg KOH/gという酸価になるまで、窒素下で240℃にて混合物を重合させた。混合物を130℃まで冷却し、355gのジエチルマロネートを添加した。反応混合物を170℃まで加熱し、減圧下でエタノールを除去した。反応性緩和剤としてスクシンイミドを添加することにより、樹脂の一部を改質した(MPE1−S)。100℃における粘度が0.5Pa.sに達したら、材料を140℃まで冷却し、11.2グラムの固体のスクシンイミドを添加した。この混合物を、スクシンイミドが全て溶解するまで撹拌した。樹脂(MPE1およびMPE1S)をさらに冷却し、85%の固形分となるまで酢酸ブチルで希釈して、16mg KOH/gというOH価、GPC Mn 1750、および350というマロネート当量(活性C−H EQW 175)、を有する材料を得た。
スクシンイミド含有樹脂を、スクシンイミドを含まない同じ樹脂、および接着促進剤としての1,2,4−トリアゾールと混合した。
触媒調製の実施例:
表8で指定される成分を混合することによって触媒組成物を調製した。
実施例NE2およびNE3;比較例CN1
クリアコートを、以下に示されるように調合し、適切に混合した;実施例MPE1で説明されるようなマロネート化ポリエステル(MPE)をRMAのドナーとして使用した。次に、提示される量の3−ピコリルアミン(3−アミノメチルピリジン)を添加し、撹拌しながら15分間放置した後、触媒CAT4を添加することによって活性化した。10分後、サンプルをボンダー(Bonder)(Gardobond 26S 6800 OC、Chemetall)またはQ−panel(Al−46)基材に対して噴霧塗布した。周囲温度での24時間の硬化の後に、接着を試験した。表に記載される全てのサンプルの硬化したフィルムの厚さは50〜60ミクロンであった。クロスカット法により接着試験を行った。5は接着の全損を示し、0は完全な合格を示す。
試験された両方の濃度レジームにおいて接着の改善が明らかであるということが見て取れる。
エナミン付加物EA1およびEA2の調製
100mlの丸底フラスコに4.0gの3−ピコリルアミンおよび14.1gのTMPトリアセトアセテート(Lonzamon AATMP)をマグネチックスターラと共に加えた。その後、フラスコを水浴中に配置して周囲条件にて反応を維持した。反応の温度を観察するために、温度計プローブも反応容器に沈めた。内容物を7〜8時間撹拌し続けた後、活性化された4Åのモレキュラーシーブを4.0g添加して、平衡反応の一部として生成した水を吸収させた。次に、フラスコを一晩放置し、内容物をろ過した。得られたエナミン生成物を1H NMRによって分析して、最終生成物を確認し、方法を検証した。同様の方法で、1−ヘキシルアミンを用いてエナミンサンプル2を調製した。
この表で調製されたエナミンを用いて、それらを、以下の表に示されるように調合物に添加し、異なる基材に塗布して、接着に対するそれらの影響を試験した。2つの調合物をボンダーおよびQ−panel基材の両方に対して噴霧し、1日の自然乾燥の後に試験した。コーティング調合物と接着の結果を以下の表に提示する。それらは、比較例CN1と比較できる:ピリジン基を含む実施例PEA1がボンダーおよびアルミニウムへの接着を明らかに改善するのに対し、この部分を含まない参照用エナミンEA2は、この濃度レベルでは、この改善を示さない。
N−(2−アミノエチル)−エチレン尿素(AEEU)およびそのエナミン付加物(EA3)の調製
103.17g(1モル)のジエチレントリアミン、90.08g(1モル)のジメチルカーボネートおよび630.24gのキシレンを反応容器に入れ、室温で混合した。温度計、加熱マントルおよび、存在するメタノールおよび生じるであろうメタノールを回収するための蒸留用カラム/分離器の一式を反応容器に取り付けた。11.22gのメタノールに溶解させたカリウムtert−ブトキシド5.61g(0.05モル)からなる触媒溶液を含む滴下漏斗を反応器の上に配置した。完全な反応の間、反応器を窒素被覆下に保った。上記の触媒溶液を添加することによって反応を開始させた。
僅かな発熱効果が観察され、これは、反応温度を19℃から38℃に上昇させた。55分後、反応温度を90℃まで上昇させ、メタノールを回収した。反応器の内容物の温度を徐々に上昇させ、メタノールが遊離しなくなるまで133℃に維持した。反応器の内容物の温度を148℃まで上昇させ、キシレンの大部分を除去した。104℃まで冷却した後、等モル量のイソノナン酸で触媒を中和した。反応器の内容物を40℃まで冷却し、反応生成物を分液漏斗に注ぎ込み、イソオクタンで洗浄した。得られた生成物は、室温では黄色がかった非常に粘性のあるワックスであり、これは、時間とともにゆっくりと結晶化した。
この生成物(AEEU)を三つ口フラスコ中でTMPTAA(TMPトリアセトアセテート)および溶媒としての酢酸エチルと混ぜ合わせ、100℃に加熱した。これを約4時間放置した後、室温まで冷却し、その後、ろ過した。酢酸エチルを減圧除去した。
生じたエナミン(EA3)をクリアコーティング(PEA2)として調合し、Gardobond 26S 6800 OC基材に対して噴霧した。自然乾燥4時間+80℃での乾燥30分という乾燥時間の後に接着試験を行い、非常に良好(スコア0)であることが見出された。
1,2,4−トリアゾールおよびDTMPTAの付加物(TD1)の調製
この合成で使用される触媒は以下のように調製した:水酸化テトラブチルアンモニウムのメタノール溶液を、プロパノールを添加した後、減圧下で35℃にて回転式膜蒸発器中で濃縮することにより、溶媒交換に供する。メタノールを除去しながら、様々な時間に新鮮なプロパノールを添加する。蒸留は、残留メタノール含量=4.5重量%(GC分析によって確認)で終了する。次に、室温でガラス注入管を介して気体のCOを液体に通気することによって溶液を中和する。水で希釈したサンプルが8.5未満のpHを示した時に反応が終了したと判断した。0.1MのHClを用いた電位差滴定によって決定した場合、最終塩基含量は1.5eq/kg溶液である。
15%の1,2,4−トリアゾールのn−プロパノール溶液230グラム(100mlあたり0.217モル)を室温でDTMPTA 235グラムおよび上記で説明される触媒溶液5.0グラムと混合した。反応混合物を室温で4時間撹拌し、FTIRにより定期的にモニタリングした。3.5時間という反応時間の後に、IRスペクトルの有意な変化は観察されなかった。その後、反応混合物に40グラムの炭酸水素ナトリウムを添加し、2時間撹拌した。反応混合物のろ過の後に、最終生成物を得た。この後、n−プロパノールがそれ以上除去されなくなるまで混合物を減圧蒸留した。酸価の決定は、この材料中に(酸性の)遊離1,2,4−トリアゾールが残っていないことを示した。得られた材料は、アクリロイル官能基にアザ−マイケル付加によって付加されたトリアゾール部分、ならびに未反応のアクリロイル基、を含む。
塗料調合物における試験
117.6gのMiramer M4004(Miwon)、240.5gのKronos 2310(Kronos BV)および9.6gのDisperbyk−2150(Altana)の混合物を粉砕することによって顔料ペーストを作製した。終了後、10.1gの酢酸ブチルを添加し、混合した。以下の表に列挙される成分を混合することによって塗料を作製した。全固体樹脂1gあたり0.05meq触媒というレベルで混合物中に触媒CAT4を添加し、撹拌した。
Gardobond 26S/60/OC(Chemetall)に対して2つの塗料(比較例TAおよびTA)を噴霧して室温で硬化させることによってコーティングを形成させた。7日後にクロスハッチ接着を測定した。付加物TD1を含む塗料TAが良好な接着(95%のクロスハッチ)を示したのに対し、参照用塗料(比較例TA)は、そうではなかった(0%のクロスハッチ)。
このように、本発明は、上記の特定の実施形態を参照することによって説明されている。これらの実施形態は、当業者に周知の様々な改変および代替形態を許容するということが認識されるであろう。
本明細書に記載される構造および技術に対し、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、上記で説明されるものに加えてさらなる改変を行うことができる。従って、特定の実施形態が説明されているが、これらは単なる例に過ぎず、本発明の範囲を限定するものではない。

Claims (31)

  1. 活性化されたメチレン基またはメチン基中の酸性プロトンC−Hを少なくとも2つ有する反応性成分Aと、活性化された不飽和C=C基を少なくとも2つ有する反応性成分Bと、成分Aと成分Bとの間でのRMA架橋反応を触媒するための触媒Cと、任意選択で反応性緩和剤Dと、任意選択で有機溶媒Tと、を含む1つ以上の架橋性成分を含むRMA架橋性コーティング組成物の基材表面への接着を改善するための接着促進剤Pであって、
    前記接着促進剤Pは、成分Aまたは成分Bと反応できる1つ以上の官能基Xまたはその前駆体を含む部分と、アルコキシシラン基ではない前記基材表面に吸着するか、それと反応する、1つ以上の官能基Yまたはその前駆体を含む部分と、を含む、
    接着促進剤P。
  2. 官能基Yは、前記基材表面上に吸着するが、反応して共有結合を形成することはない、請求項1の接着促進剤。
  3. 官能基XもしくはYまたはその両方は、分子からぶら下がっている官能基であるか、または分子内の部分である、請求項1〜2の接着促進剤。
  4. 前記1つ以上の官能基Xは、成分Aが主にマロネートもしくはアセトアセテート、好ましくはマロネート、である架橋性成分と成分Bがアクリロイルである架橋性成分とを含むRMA架橋性組成物における使用のために、マロネートもしくはアセトアセテートと、および/またはアクリロイルと、反応できる、請求項1〜3の接着促進剤。
  5. RMA架橋性成分の成分Aまたは成分Bと反応できる前記1つ以上の官能基Xは、一級アミンもしくは二級アミン、チオール、イソシアネート、エポキシ、またはRMA反応性成分A’もしくはB’であり、好ましくは一級アミンもしくは二級アミン、チオール、またはRMA反応性成分A’もしくはB’である、請求項1〜4の接着促進剤。
  6. 前記1つ以上の官能基Xは、前記架橋性成分中のRMA反応性成分Aおよび/またはBと同じであるか異なっているRMA反応性成分A’またはB’である、請求項5の接着促進剤。
  7. 前記官能基Xのうちの1つ以上は、水分で脱ブロックできるXの前駆体である、請求項1〜5の接着促進剤。
  8. 前記水分で脱ブロックできる官能基Xの前駆体は、水分で脱ブロックできる一級アミンまたは二級アミンであり、好ましくはケチミン、アルジミンまたはオキサゾリジンである、請求項7の接着促進剤。
  9. 前記1つ以上の官能基Yは、複素環基、好ましくは窒素含有複素環基、または極性官能基である、請求項1〜8の接着促進剤。
  10. 1つ以上の官能基Yは、ピリジン、イミダゾール、環状アミド、ピロリドン、モルホリン、トリアゾール、ベンゾトリアゾールまたは環状尿素という群から選択される複素環基である、請求項9の接着促進剤。
  11. 1つ以上の官能基Yは、アルコール、ジオール、トリオール、アミドおよび尿素または置換された尿素という群から選択される極性官能基である、請求項9の接着促進剤。
  12. 1つ以上の官能基Xは、官能基Yを含む部分に架橋基Rを介して任意選択で連結されていてもよい、一級アミンもしくは二級アミン、チオール、イソシアネート、エポキシ、またはRMA反応性成分A’もしくはB’であり、前記1つ以上の官能基Yは、複素環官能基または極性官能基を含む、
    請求項1〜11の接着促進剤。
  13. 1つ以上の官能基Xは、多官能性の反応性成分B’であり、1つ以上の官能基Yは、複素環官能基または極性官能基である、請求項1〜12の接着促進剤。
  14. 多官能性の反応性成分B’と複素環官能基との反応生成物である、請求項13の接着促進剤であって、前記反応生成物は、官能基Xとしての1つ以上の反応性成分B’と官能基Yとしての1つ以上の複素環官能基とを含む、接着促進剤。
  15. ポリアクリロイル、好ましくはトリアクリロイルまたはテトラアクリロイル、とイミダゾール、トリアゾールまたはベンゾトリアゾールとの反応生成物である、請求項14の接着促進剤。
  16. 1つ以上の官能基Xは、多官能性の反応性成分A’であり、1つ以上の官能基Yは、複素環官能基または極性官能基である、請求項1〜12の接着促進剤。
  17. 官能基Xがアミンである接着促進剤Pと多官能性アセトアセテートとの反応生成物である請求項16の接着促進剤であって、前記反応生成物は、接着促進剤Pにエナミン結合を介して結合した官能基Xとしてのアセトアセテート基を含む、接着促進剤。
  18. 多官能性アセトアセテート、好ましくは三官能性アセトアセテート、とアミノメチルピリジンとの反応生成物である、請求項17の接着促進剤。
  19. 1つ以上の官能基Yの前駆体、好ましくは水分で脱ブロックできる前駆体、特にオキサゾリジン、イソシアネートおよび、ジオールの前駆体としてのケタール、アセタール、オルトエステルまたはエポキシ、を含む、請求項1〜8の接着促進剤。
  20. 複素環化合物である、請求項1〜4の接着促進剤であって、官能基Yおよび官能基Xが前記複素環化合物中の部分であり、この官能基Xは、前記RMAコーティング組成物の硬化条件において前記架橋性成分の反応性成分Bと反応してイミダゾール、トリアゾールまたはベンゾトリアゾールではない接着成分B−Yをインサイチュで形成する、接着促進剤。
  21. 活性化されたメチレン基またはメチン基中の酸性プロトンC−Hを少なくとも2つ有する反応性成分Aと、活性化された不飽和C=C基を少なくとも2つ有する反応性成分Bと、成分Aと成分Bとの間でのRMA架橋反応を触媒するための触媒Cと、任意選択で反応性緩和剤Dと、任意選択で有機溶媒Tと、を含む1つ以上の架橋性成分を含むRMA架橋性コーティング組成物の基材表面への接着を改善するための、請求項1〜20のいずれか1項の接着促進剤の使用であって、
    触媒Cは、好ましくは、COでブロックされた触媒であり、
    前記架橋性成分中の反応性成分Aは、好ましくは、主にマロネートである、
    使用。
  22. RMA架橋性コーティング組成物の基材表面への接着を改善するための接着促進剤としてのトリアゾール、ベンゾトリアゾールまたはイミダゾールの使用。
  23. (a)活性化されたメチレン基またはメチン基(RMAドナー基)中の酸性プロトンC−Hを少なくとも2つ有する反応性成分A(好ましくは主にマロネートまたはアセトアセテート)を含む架橋性成分と、
    (b)活性化された不飽和基(RMAアクセプター基)を少なくとも2つ有する反応性成分B(好ましくは主にアクリロイルまたはマレエート)を含む架橋性成分と、
    (c)反応性成分AとBとの間でのRMA反応を活性化できる触媒C(好ましくは二酸化炭素でブロックされた強塩基触媒)と、
    (d)1つ以上の請求項1〜20の接着促進剤と、
    (e)任意選択で反応性緩和剤成分Dと、
    (f)任意選択で有機溶媒または有機溶媒の混合物(より好ましくは反応性溶媒)と、
    (g)任意選択で顔料と、
    (h)任意選択で水(好ましくは組成物の総重量に対して5、2または1重量%未満の水)と、
    を含むRMA架橋性組成物。
  24. 触媒Cの作用の下で成分Bと反応できるマイケル付加のドナーでもあるX−H基含有成分Dを含む、請求項23のRMA架橋性組成物であって、
    XはN、P、Sであるか、またはXは酸性メチル(CH)基の一部としてのCであり、
    成分Aは主にマロネートまたはアセトアセテートであり、
    成分DのX−H基は、成分A中のC−H基よりも高い酸性度を有し、成分Dが成分A中のC−H基のものよりも少なくとも1単位低いpKa(水性環境中で定義)を有することを特徴とする、
    RMA架橋性組成物。
  25. 接着促進剤Pの重量は、接着促進剤Pと前記反応性成分A’またはB’との付加物の場合には反応性成分A’またはB’の重量を含まないが、前記架橋性成分の総重量に対して0.1〜10重量%、好ましくは0.2〜5重量%、より好ましくは0.5〜4重量%、最も好ましくは1〜2重量%、である、請求項23または24に記載のRMA架橋性組成物。
  26. C=C対C=C反応性基(A中のC−H、接着促進剤P中の官能基XおよびD中の基X−Hを含む)のモル比が0.3〜3、好ましくは0.5〜2、さらにより好ましくは0.75〜1.5、である、請求項23〜25に記載のRMA架橋性組成物。
  27. 前記成分A、B、Cならびに任意選択の成分DおよびTのうちの1つ以上を含む2つ以上のパーツを含むパーツのキットという形態である、請求項23〜26に記載のRMA架橋性組成物であって、
    (a)少なくとも1つのパーツは、触媒Cを含むがAおよびBを両方とも含むことはなく、好ましくはAもBも含まず、
    (b)少なくとも1つのパーツは、触媒Cおよび、成分A、B、Cまたは任意選択の成分D、Tまたはさらなるコーティング添加剤のうちの1つ以上を含まず、
    (c)前記キットのパーツのうちの1つ以上は、請求項1〜20の接着促進剤Pのうちの1つ以上を含む、
    RMA架橋性組成物。
  28. 請求項23〜26に記載のRMA架橋性組成物における使用のためのプレミックスであって、触媒Cを含み、実質的にAもBも含まず、Tを含み、請求項1〜20の接着促進剤Pのうちの1つ以上を含み、好ましくはC、TおよびPだけを含む、プレミックス。
  29. 基材表面上への接着が改善されたRMA架橋型コーティングを塗布するための方法であって、
    (a)請求項27のパーツのキットの全てのパーツ、および任意選択でさらなるコーティング添加剤、を塗布直前に、好ましくは塗布前の10時間または5時間未満以内に、混合することによってRMA架橋性組成物を調製することと、
    (b)任意選択でプライマー層を設けられていてもよい前記基材表面上に前記RMA架橋性組成物を塗布することと、
    (c)前記RMA架橋性組成物を硬化させることと、
    を含む方法。
  30. 前記基材は金属である、請求項29の方法。
  31. 金属への直接的な接着を改善するための請求項29〜30の方法であって、
    前記金属の表面は、化学的に処理および改質されてもよいが、ポリマーバインダーを含むプライマー層で被覆されなくてもよい、
    方法。
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