JP2020023664A - Polyisocyanate composition, coating composition and coating film - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ポリイソシアネート組成物、塗料組成物及び塗膜に関する。 The present invention relates to a polyisocyanate composition, a coating composition, and a coating film.
1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート(以下、「HDI」と略記する場合がある)を含む脂肪族ジイソシアネートから誘導され、且つ、イソシアヌレート基を有するポリイソシアネート組成物は、耐候性、耐熱性に優れ、常温でも硬化反応が進行するため、従来から、各種塗料の硬化剤として、幅広く使用されている。 A polyisocyanate composition derived from an aliphatic diisocyanate containing 1,6-hexamethylene diisocyanate (hereinafter sometimes abbreviated as “HDI”) and having an isocyanurate group has excellent weather resistance and heat resistance. Since the curing reaction proceeds even at room temperature, it has been widely used as a curing agent for various paints.
しかし、イソシアヌレート基を有するポリイソシアネート組成物は、その反応性の高さから溶剤中の水分が多く存在する場合や、湿度が高い条件下で使用した場合に、イソシアネート基が失活し、充分な塗膜物性を発揮できない場合があった。
上記課題を解消するため、ポリイソシアネート組成物又は塗料組成物に脱水剤を添加する技術が開示されている。(例えば、特許文献1〜3参照)
However, a polyisocyanate composition having an isocyanurate group has a high degree of reactivity, when a large amount of water in the solvent is present, or when used under high humidity conditions, the isocyanate group is deactivated, and In some cases, it was not possible to exhibit excellent coating film properties.
In order to solve the above problems, a technique of adding a dehydrating agent to a polyisocyanate composition or a coating composition has been disclosed. (For example, refer to Patent Documents 1 to 3)
しかし、特許文献1〜3に記載の脱水剤を添加した場合に、ポリイソシアネート組成物によっては、着色、沈殿物を発生する場合があった。そのため、水分混入時にも安定で、貯蔵時に着色等が発生しないポリイソシアネート組成物が望まれている。
また、近年、作業時間短縮の観点から、塗膜としたときの乾燥性に優れるポリイソシアネート組成物が望まれている。一方、特に、自動車塗膜では、洗車機等を使用した場合にも、傷がつかない、つまり、塗膜としたときの耐擦り傷性に優れるポリイソシアネート組成物も望まれている。
However, when the dehydrating agents described in Patent Literatures 1 to 3 are added, depending on the polyisocyanate composition, coloring and precipitation may occur. Therefore, a polyisocyanate composition that is stable even when mixed with water and does not cause coloring or the like during storage is desired.
In recent years, from the viewpoint of shortening the working time, a polyisocyanate composition having excellent drying properties when formed into a coating film has been desired. On the other hand, in particular, there is a demand for a polyisocyanate composition which does not damage an automobile coating film even when a car washer or the like is used, that is, has excellent scratch resistance when formed into a coating film.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、水分混入時にも安定で、且つ、貯蔵時に着色等が発生せず、塗膜としたときの乾燥性及び耐擦り傷性に優れるポリイソシアネート組成物、並びに、前記ポリイソシアネート組成物を用いた塗料組成物及び塗膜を提供する。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and is a polyisocyanate that is stable even when mixed with water, does not cause coloring or the like during storage, and has excellent drying properties and scratch resistance when formed into a coating film. Provided are a composition, and a coating composition and a coating film using the polyisocyanate composition.
すなわち、本発明は、以下の態様を含む。
本発明の第1態様に係るポリイソシアネート組成物は、ポリイソシアネートと、スズ系ウレタン化触媒と、脱水剤と、溶剤と、を含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が、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネートを含む脂肪族ジイソシアネートから誘導され、且つ、イソシアヌレート基と、ウレタン基、アロファネート基及びビウレット基からなる群より選択される少なくとも1種の官能基と、を有し、前記イソシアヌレート基、前記ウレタン基、前記アロファネート基及び前記ビウレット基のモル量をそれぞれa、b、c及びdとした場合に、(b+c+d)/(a+b+c+d)が0.10以上0.90以下であり、前記脱水剤が、芳香族モノイソシアネートを含む。
前記脱水剤が、オルトギ酸エステル及び芳香族モノイソシアネートを含んでもよい。
That is, the present invention includes the following aspects.
The polyisocyanate composition according to the first aspect of the present invention is a polyisocyanate composition containing a polyisocyanate, a tin-based urethanization catalyst, a dehydrating agent, and a solvent, wherein the polyisocyanate is 1, The isocyanate derived from an aliphatic diisocyanate containing 6-hexamethylene diisocyanate, and having an isocyanurate group and at least one functional group selected from the group consisting of a urethane group, an allophanate group and a biuret group; (B + c + d) / (a + b + c + d) is 0.10 or more and 0.90 or less, where the molar amounts of the nurate group, the urethane group, the allophanate group, and the biuret group are a, b, c, and d, respectively. The dehydrating agent contains an aromatic monoisocyanate.
The dehydrating agent may include an orthoformate and an aromatic monoisocyanate.
本発明の第2態様に係る塗料組成物は、上記第1態様に係るポリイソシアネート組成物と、水酸基価が10mgKOH/g以上200mgKOH/g以下であるアクリルポリオール、及び、水酸基価が10mgKOH/g以上200mgKOH/g以下であるポリエステルポリオールからなる群より選択される少なくとも1種のポリオールと、を含む。 The coating composition according to the second aspect of the present invention comprises the polyisocyanate composition according to the first aspect, an acrylic polyol having a hydroxyl value of 10 mgKOH / g to 200 mgKOH / g, and a hydroxyl value of 10 mgKOH / g or more. At least one polyol selected from the group consisting of polyester polyols of 200 mgKOH / g or less.
本発明の第3態様に係る塗膜は、上記第2態様に係る塗料組成物を硬化させてなる。 The coating film according to the third aspect of the present invention is obtained by curing the coating composition according to the second aspect.
上記態様のポリイソシアネート組成物によれば、水分混入時にも安定で、且つ、貯蔵時に着色等が発生せず、塗膜としたときの乾燥性及び耐擦り傷性に優れるポリイソシアネート組成物を提供することができる。上記態様の塗料組成物は、前記ポリイソシアネート組成物を含み、塗膜としたときの乾燥性及び耐擦り傷性に優れる。上記態様の塗膜は、前記塗料組成物を硬化させてなり、乾燥性及び耐擦り傷性に優れる。 According to the polyisocyanate composition of the above embodiment, there is provided a polyisocyanate composition which is stable even when mixed with water, does not cause coloring or the like upon storage, and has excellent drying properties and scratch resistance when formed into a coating film. be able to. The coating composition of the above embodiment contains the polyisocyanate composition and has excellent drying properties and scratch resistance when formed into a coating film. The coating film of the above embodiment is obtained by curing the coating composition, and has excellent drying properties and abrasion resistance.
以下、本発明を実施するための形態(以下、単に「本実施形態」という。)について詳細に説明する。以下の本実施形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明を以下の内容に限定する趣旨ではない。本発明は、その要旨の範囲内で適宜に変形して実施できる。 Hereinafter, a mode for carrying out the present invention (hereinafter, simply referred to as “the present embodiment”) will be described in detail. The following embodiment is an exemplification for describing the present invention, and is not intended to limit the present invention to the following contents. The present invention can be appropriately modified and implemented within the scope of the invention.
なお、特に断りがない限り、「(メタ)アクリル」はメタクリルとアクリルを包含し、「(メタ)アクリレート」はメタクリレートとアクリレートを包含するものとする。 Unless otherwise specified, “(meth) acryl” includes methacryl and acryl, and “(meth) acrylate” includes methacrylate and acrylate.
なお、本明細書において、「ポリオール」とは、2つ以上のヒドロキシ基(−OH)を有する化合物を意味する。
本明細書において、「ポリイソシアネート」とは、1つ以上のイソシアネート基(−NCO)を有する単量体化合物が複数結合した反応物を意味する。
In addition, in this specification, a "polyol" means the compound which has two or more hydroxy groups (-OH).
As used herein, “polyisocyanate” means a reactant in which a plurality of monomer compounds having one or more isocyanate groups (—NCO) are bonded.
≪ポリイソシアネート組成物≫
本実施形態のポリイソシアネート組成物は、ポリイソシアネートと、スズ系ウレタン化触媒と、脱水剤と、溶剤と、を含有する。ポリイソシアネートが、HDIを含む脂肪族ジイソシアネートから誘導されたものであり、且つ、イソシアヌレート基と、ウレタン基、アロファネート基及びビウレット基からなる群より選択される少なくとも1種の官能基と、を有する。ポリイソシアネートにおいて、イソシアヌレート基、ウレタン基、アロファネート基及びビウレット基のモル量をそれぞれa、b、c及びdとした場合に、(b+c+d)/(a+b+c+d)が0.10以上0.90以下である。前記脱水剤が、芳香族モノイソシアネートを含む。
≪Polyisocyanate composition≫
The polyisocyanate composition of the present embodiment contains a polyisocyanate, a tin-based urethanization catalyst, a dehydrating agent, and a solvent. The polyisocyanate is derived from an aliphatic diisocyanate containing HDI, and has an isocyanurate group and at least one functional group selected from the group consisting of a urethane group, an allophanate group and a biuret group. . In the polyisocyanate, when the molar amounts of the isocyanurate group, urethane group, allophanate group and biuret group are respectively a, b, c and d, (b + c + d) / (a + b + c + d) is 0.10 or more and 0.90 or less. is there. The dehydrating agent contains an aromatic monoisocyanate.
本実施形態のポリイソシアネート組成物は、上記構成を有することで、水分混入時にも安定で、且つ、貯蔵時に着色等が発生せず、塗膜としたときの乾燥性及び耐擦り傷性に優れる。 The polyisocyanate composition of the present embodiment, having the above-mentioned constitution, is stable even when mixed with water, does not cause coloring or the like during storage, and is excellent in drying property and scratch resistance when formed into a coating film.
なお、一般に、「イソシアヌレート基」とは、3つのイソシアネート基を反応させてなる官能基であり、下記式(I)で示される基である。
一般に、「ウレタン基」とは、1つのイソシアネート基と1つの水酸基とを反応させてなる官能基であり、下記式(II)で表される基である。
一般に、「アロファネート基」とは、アルコールの水酸基とイソシアネート基とを反応させてなる官能基であり、下記式(III)で示される基である。
一般に、「ビウレット基」とは、3つのイソシアネート基とビウレット化剤(例えば、水、tert−ブタノール、尿素等)とを反応させてなる官能基であり、下記式(IV)で表される基である。
In general, the “isocyanurate group” is a functional group obtained by reacting three isocyanate groups, and is a group represented by the following formula (I).
Generally, the “urethane group” is a functional group obtained by reacting one isocyanate group with one hydroxyl group, and is a group represented by the following formula (II).
Generally, the “allophanate group” is a functional group obtained by reacting a hydroxyl group of an alcohol with an isocyanate group, and is a group represented by the following formula (III).
In general, the “biuret group” is a functional group obtained by reacting three isocyanate groups with a biuretizing agent (eg, water, tert-butanol, urea, etc.), and is a group represented by the following formula (IV). It is.
本実施形態のポリイソシアネート組成物において、イソシアヌレート基、ウレタン基、アロファネート基及びビウレット基のモル量をそれぞれa、b、c及びdとした場合に、イソシアヌレート基、ウレタン基、アロファネート基及びビウレット基の合計モル量に対する、ウレタン基、アロファネート基及びビウレット基の合計モル量の比(b+c+d)/(a+b+c+d)の下限値は、0.10であり、0.15が好ましく、0.18がより好ましく、0.20がさらに好ましい。一方、(b+c+d)/(a+b+c+d)の上限値は、0.90であり、0.75が好ましく、0.55がより好ましく、0.40がさらに好ましい。
(b+c+d)/(a+b+c+d)が上記範囲内であることにより、貯蔵時黄変性、及び、塗膜としたときの指触乾燥性により優れる。
(b+c+d)/(a+b+c+d)は、後述する実施例に記載のとおり、13C−NMRにより測定することができる。
In the polyisocyanate composition of the present embodiment, when the molar amounts of isocyanurate group, urethane group, allophanate group and biuret group are respectively a, b, c and d, isocyanurate group, urethane group, allophanate group and biuret The lower limit of the ratio (b + c + d) / (a + b + c + d) of the total molar amount of the urethane group, allophanate group and biuret group to the total molar amount of the groups is 0.10, preferably 0.15, and more preferably 0.18. Preferably, 0.20 is more preferable. On the other hand, the upper limit of (b + c + d) / (a + b + c + d) is 0.90, preferably 0.75, more preferably 0.55, and even more preferably 0.40.
When (b + c + d) / (a + b + c + d) is within the above range, yellowing during storage and dryness to the touch when formed into a coating film are more excellent.
(B + c + d) / (a + b + c + d) can be measured by 13 C-NMR as described in Examples described later.
(b+c+d)/(a+b+c+d)を上記範囲内に制御する方法としては、一括反応法と、ブレンド法とが例示される。一括合成法としては、例えば、アルコールを添加した状態で、イソシアヌレート化反応を実施することで、ウレタン基、アロファネート基及びイソシアヌレート基を形成する方法、イソシアヌレート基を形成させた後、アルコールを添加し、ウレタン基及びアロファネート基を形成させる方法、イソシアヌレート化反応後に、ビウレット化剤を添加し、ビウレット基を形成させる方法等が挙げられる。
ブレンド法は、イソシアヌレート基、ウレタン基、アロファネート基及びビウレット基を任意のモル比で有する、2種以上のポリイソシアネート組成物をブレンドする方法である。
次いで、本実施形態のポリイソシアネート組成物に含まれる各構成成分について、以下に詳細を説明する。
As a method of controlling (b + c + d) / (a + b + c + d) within the above range, a batch reaction method and a blending method are exemplified. As a batch synthesis method, for example, a method of forming a urethane group, an allophanate group, and an isocyanurate group by performing an isocyanuration reaction in a state where an alcohol is added, and forming an isocyanurate group, And a method of forming a urethane group and an allophanate group, and a method of forming a biuret group by adding a biuret agent after the isocyanuration reaction.
The blending method is a method of blending two or more polyisocyanate compositions having an isocyanurate group, a urethane group, an allophanate group, and a biuret group at an arbitrary molar ratio.
Next, each component contained in the polyisocyanate composition of the present embodiment will be described in detail below.
<ポリイソシアネート>
本実施形態のポリイソシアネート組成物に含まれるポリイソシアネートは、HDIを含む脂肪族ジイソシアネートから誘導されたものである。
ポリイソシアネートの製造に用いられる脂肪族ジイソシアネートとしては、以下に限定されるものではないが、炭素数4以上30以下のものが好ましく、HDIの他に、例えば、1,4−テトラ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、2,2,4−トリメチル−1,6−ヘキサメチレンジイソイシアネート、リジンジイソシアネート等が挙げられる。これら脂肪族ジイソシアネートは、1種のみを単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
中でも、工業的入手の容易さ及びポリイソシアネート製造時の反応性の観点、並びに、低粘度の観点から、ポリイソシアネートの製造に用いられる脂肪族ジイソシアネートは、HDIを含むことが好ましい。
<Polyisocyanate>
The polyisocyanate contained in the polyisocyanate composition of the present embodiment is derived from an aliphatic diisocyanate containing HDI.
The aliphatic diisocyanate used in the production of the polyisocyanate is not limited to the following, but preferably has 4 to 30 carbon atoms. In addition to HDI, for example, 1,4-tetramethylene diisocyanate, , 5-pentamethylene diisocyanate, 2,2,4-trimethyl-1,6-hexamethylene diisoisocyanate, lysine diisocyanate and the like. These aliphatic diisocyanates may be used alone or in combination of two or more.
Among them, the aliphatic diisocyanate used in the production of polyisocyanate preferably contains HDI from the viewpoint of industrial availability, reactivity during production of polyisocyanate, and low viscosity.
ポリイソシアネートの製造に用いられるジイソシアネートモノマーとしては、上記脂肪族ジイソシアネートに加えて、脂環族ジイソシアネートを一部含んでもよい。
脂環族ジイソシアネートとしては、以下に限定されるものではないが、炭素数8以上30以下のものが好ましく、例えば、イソホロンジイソシアネート(以下、「IPDI」と略記する場合がある)、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等が挙げられる。これら脂環族ジイソシアネートは1種のみを単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
中でも、塗膜としたときの耐候性及び工業的入手の容易さの観点から、脂環族ジイソシアネートとしては、IPDIが好ましい。
The diisocyanate monomer used in the production of the polyisocyanate may partially contain an alicyclic diisocyanate in addition to the aliphatic diisocyanate.
The alicyclic diisocyanate is not limited to the following, but preferably has 8 to 30 carbon atoms, for example, isophorone diisocyanate (hereinafter sometimes abbreviated as “IPDI”), 1,3- Bis (isocyanatomethyl) -cyclohexane, 4,4′-dicyclohexylmethane diisocyanate, norbornene diisocyanate, hydrogenated xylylene diisocyanate, and the like are included. These alicyclic diisocyanates may be used alone or in combination of two or more.
Above all, IPDI is preferred as the alicyclic diisocyanate from the viewpoint of weather resistance when formed into a coating film and easy industrial availability.
本実施形態のポリイソシアネート組成物は、ポリイソシアネートとして、イソシアヌレート3量体を含有することが好ましい。ここでいう「イソシアヌレート3量体」とは、イソシアネートモノマー3分子から誘導され、イソシアヌレート基を有するポリイソシアネートを意味する。
イソシアヌレート3量体の含有量は、特に限定されないが、ポリイソシアネート組成物の総質量に対して、45質量%以上95質量%以下が好ましく、50質量%以上90質量%以下がより好ましく、55質量%以上80質量%以下がさらに好ましい。
イソシアヌレート3量体の含有量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(以下、「GPC」と略記する場合がある)により測定することができる。
The polyisocyanate composition of the present embodiment preferably contains an isocyanurate trimer as a polyisocyanate. The term "isocyanurate trimer" as used herein means a polyisocyanate derived from three molecules of isocyanate monomer and having an isocyanurate group.
The content of the isocyanurate trimer is not particularly limited, but is preferably from 45% by mass to 95% by mass, more preferably from 50% by mass to 90% by mass, and more preferably from 55% by mass to 90% by mass, based on the total mass of the polyisocyanate composition. The content is more preferably from 80% by mass to 80% by mass.
The content of the isocyanurate trimer can be measured by gel permeation chromatography (hereinafter sometimes abbreviated as “GPC”).
ポリイソシアネートは、イソシアヌレート基、ウレタン基、アロファネート基及びビウレット基に加えて、ウレトジオン基、イミノオキサジアジンジオン基、尿素基、ウレトンイミノ基、カルボジイミド基等の官能基を有してもよい。 The polyisocyanate may have a functional group such as a uretdione group, an iminooxadiazinedione group, a urea group, a uretonimino group, a carbodiimide group, in addition to an isocyanurate group, a urethane group, an allophanate group, and a biuret group.
[ポリイソシアネートの物性]
(粘度)
ポリイソシアネートの25℃における粘度の下限値は特に限定されないが、100mPa・sが好ましく、150mPa・sがより好ましく、200mPa・sがさらに好ましく、250mPa・sが特に好ましく、300mPa・sが最も好ましい。一方、粘度の上限値は特に限定されないが、10000mPa・sが好ましく、7000mPa・sがより好ましく、4000mPa・sがさらに好ましく、2500mPa・sが特に好ましく、1500mPa・sが最も好ましい。
すなわち、ポリイソシアネートの25℃における粘度は、100mPa・s以上10000mPa・s以下が好ましく、150mPa・s以上7000mPa・s以下がより好ましく、200mPa・s以上4000mPa・s以下がさらに好ましく、250mPa・s以上2500mPa・s以下が特に好ましく、300mPa・s以上1500mPa・s以下が最も好ましい。
粘度の下限値が上記下限値以上であることにより、塗膜としたときの乾燥性をより向上させることができ、一方、粘度が上記上限値以下であることにより、塗料としたときの固形分濃度を高くできる。
ポリイソシアネートの25℃における粘度は、不揮発分を99.5質量%以上に精製したポリイソシアネートを、E型粘度計(トキメック社製)を用いることによって測定することができ、具体的には、後述する実施例に記載の方法により測定することができる。
[Physical properties of polyisocyanate]
(viscosity)
The lower limit of the viscosity at 25 ° C. of the polyisocyanate is not particularly limited, but is preferably 100 mPa · s, more preferably 150 mPa · s, further preferably 200 mPa · s, particularly preferably 250 mPa · s, and most preferably 300 mPa · s. On the other hand, the upper limit of the viscosity is not particularly limited, but is preferably 10,000 mPa · s, more preferably 7000 mPa · s, still more preferably 4000 mPa · s, particularly preferably 2500 mPa · s, and most preferably 1500 mPa · s.
That is, the viscosity at 25 ° C. of the polyisocyanate is preferably from 100 mPa · s to 10,000 mPa · s, more preferably from 150 mPa · s to 7000 mPa · s, still more preferably from 200 mPa · s to 4000 mPa · s, and more preferably from 250 mPa · s. 2500 mPa · s or less is particularly preferable, and 300 mPa · s or more and 1500 mPa · s or less is most preferable.
When the lower limit of the viscosity is equal to or higher than the lower limit, the drying property when the coating is formed can be further improved.On the other hand, when the viscosity is equal to or lower than the upper limit, the solid content when the coating is formed. Concentration can be increased.
The viscosity at 25 ° C. of the polyisocyanate can be measured by using an E-type viscometer (manufactured by Tokimec Co.) for a polyisocyanate having a nonvolatile content of 99.5% by mass or more. It can be measured by the method described in Examples.
(イソシアネート基の含有率(NCO含有率))
ポリイソシアネートのイソシアネート基の含有率(NCO含有率)の下限値は、特に制限されないが、ポリイソシアネートの不揮発分の質量に対して、19質量%が好ましく、19.5質量%がより好ましく、20.0質量%がさらに好ましく、20.3質量%が特に好ましい。一方、NCO含有率の上限値は、特に制限されないが、ポリイソシアネートの不揮発分の質量に対して、25質量%が好ましく、24質量%がより好ましく、23.5質量%がさらに好ましく、23.0質量%が特に好ましい。
すなわち、ポリイソシアネートのNCO含有率は、ポリイソシアネートの不揮発分の質量に対して、19質量%以上25質量%以下が好ましく、19.5質量%以上24質量%以下がより好ましく、20.0質量%以上23.5質量%以下がさらに好ましく、20.3質量%以上23.0質量%以下が特に好ましい。
NCO含有率が上記下限値以上であることにより、硬度等の塗膜物性をより良好とすることができ、NCO含有率が上記上限値以下であることにより、ポリイソシアネートの収率をより高く保つことができる。
NCO含有率は、ポリイソシアネートのイソシアネート基を過剰の2Nアミンで中和した後、1N塩酸による逆滴定によって求めることができる。
なお、NCO含有率は、ポリイソシアネートの不揮発分に対する値であり、ポリイソシアネートの不揮発分は、後述する実施例に記載の測定方法に準じて測定することができる。
(Isocyanate group content (NCO content))
Although the lower limit of the isocyanate group content (NCO content) of the polyisocyanate is not particularly limited, it is preferably 19% by mass, more preferably 19.5% by mass, based on the mass of the nonvolatile component of the polyisocyanate. 0.0% by mass is more preferable, and 20.3% by mass is particularly preferable. On the other hand, the upper limit of the NCO content is not particularly limited, but is preferably 25% by mass, more preferably 24% by mass, still more preferably 23.5% by mass, and more preferably 23.5% by mass, based on the mass of the non-volatile content of the polyisocyanate. 0% by mass is particularly preferred.
That is, the NCO content of the polyisocyanate is preferably from 19% by mass to 25% by mass, more preferably from 19.5% by mass to 24% by mass, and more preferably 20.0% by mass, based on the mass of the non-volatile content of the polyisocyanate. % To 23.5% by mass, more preferably 20.3% by mass to 23.0% by mass.
When the NCO content is equal to or higher than the lower limit, the coating properties such as hardness can be improved, and when the NCO content is equal to or lower than the upper limit, the yield of polyisocyanate is kept higher. be able to.
The NCO content can be determined by back titration with 1N hydrochloric acid after neutralizing the isocyanate groups of the polyisocyanate with an excess of 2N amine.
The NCO content is a value based on the nonvolatile content of the polyisocyanate, and the nonvolatile content of the polyisocyanate can be measured according to a measuring method described in Examples described later.
(イソシアネート基平均数(NCO基平均数))
ポリイソシアネートのイソシアネート基平均数(NCO基平均数)の下限値は、特に制限されないが、2.2が好ましく、2.4がより好ましく、2.6がさらに好ましい。一方、NCO基平均数の上限値は、特に制限されないが、4.0が好ましく、3.8がより好ましく、3.5がさらに好ましく、3.2が特に好ましい。
すなわち、ポリイソシアネートのNCO基平均数は、2.2以上4.0以下が好ましく、2.4以上3.8以下がより好ましく、2.6以上3.5以下がさらに好ましく、2.6以上3.2以下が特に好ましい。
NCO基平均数が上記下限値以上であることにより、塗膜としたときの乾燥性がより向上し、一方、NCO基平均数が上記上限値以下であることにより、ポリイソシアネートをより低粘度にすることができる。
ポリイソシアネートのイソシアネート基平均数は以下の式により、算出することができる。
(Average number of isocyanate groups (average number of NCO groups))
The lower limit of the average number of isocyanate groups (average number of NCO groups) of the polyisocyanate is not particularly limited, but is preferably 2.2, more preferably 2.4, and even more preferably 2.6. On the other hand, the upper limit of the average number of NCO groups is not particularly limited, but is preferably 4.0, more preferably 3.8, still more preferably 3.5, and particularly preferably 3.2.
That is, the average number of NCO groups in the polyisocyanate is preferably 2.2 or more, 4.0 or less, more preferably 2.4 or more and 3.8 or less, still more preferably 2.6 or more and 3.5 or less, and 2.6 or more. Particularly preferred is 3.2 or less.
When the average number of NCO groups is equal to or higher than the lower limit, the drying property when the coating film is formed is further improved. On the other hand, when the average number of NCO groups is equal to or lower than the upper limit, the polyisocyanate has a lower viscosity. can do.
The average number of isocyanate groups in the polyisocyanate can be calculated by the following equation.
NCO基平均数 = (ポリイソシアネートの数平均分子量×NCO含有率×0.01)/42 NCO group average number = (number average molecular weight of polyisocyanate × NCO content × 0.01) / 42
(数平均分子量)
ポリイソシアネートの数平均分子量の下限値は、特に限定されないが、400が好ましく、430がより好ましく、460がさらに好ましく、480が特に好ましい。一方、ポリイソシアネートの数平均分子量の上限値は、特に限定されないが、1000が好ましく、800がより好ましく、700がさらに好ましく、600が特に好ましい。
すなわち、ポリイソシアネートの数平均分子量は、400以上1000以下が好ましく、430以上800以下がより好ましく、460以上700以下がさらに好ましく、480以上600以下が特に好ましい。
数平均分子量を上記下限値以上とすることで、得られるポリイソシアネートの収率がより一層向上する傾向にあり、一方、数平均分子量を上記上限値以下とすることで、塗膜としたときの光沢がより一層向上する傾向にある。
ポリイソシアネートの数平均分子量は、GPCによって求めることができる。
(Number average molecular weight)
The lower limit of the number average molecular weight of the polyisocyanate is not particularly limited, but is preferably 400, more preferably 430, still more preferably 460, and particularly preferably 480. On the other hand, the upper limit of the number average molecular weight of the polyisocyanate is not particularly limited, but is preferably 1,000, more preferably 800, more preferably 700, and particularly preferably 600.
That is, the number average molecular weight of the polyisocyanate is preferably from 400 to 1,000, more preferably from 430 to 800, still more preferably from 460 to 700, and particularly preferably from 480 to 600.
When the number average molecular weight is not less than the lower limit, the yield of the obtained polyisocyanate tends to be further improved, while the number average molecular weight is not more than the above upper limit, when a coating film The gloss tends to be further improved.
The number average molecular weight of the polyisocyanate can be determined by GPC.
[ポリイソシアネートの製造方法]
本実施形態のポリイソシアネートの製造方法の一例を以下に示す。
ポリイソシアネートの原料としては、HDIを含む脂肪族ジイソシアネートを用いる。
ポリイソシアネートの製造方法としては、一括反応法と、ブレンド法とが例示される。一括合成法としては、例えば、アルコールを添加した状態で、イソシアヌレート化反応を実施することで、ウレタン基、アロファネート基及びイソシアヌレート基を形成する方法、イソシアヌレート基を形成させた後、アルコールを添加し、ウレタン基及びアロファネート基を形成させる方法、イソシアヌレート化反応後に、ビウレット化剤を添加し、ビウレット基を形成させる方法等が挙げられる。
ブレンド法は、イソシアヌレート基、ウレタン基、アロファネート基及びビウレット基を任意のモル比で有する、2種以上のポリイソシアネート組成物をブレンドする方法である。
中でも、ポリイソシアネートの製造方法としては、入手の容易さから、一括反応法により、それぞれの反応を逐次的に行う方法、又は、そのいくつかを並行して実施する方法が好ましい。また、HDI、及び、必要に応じてその他副原料に重合触媒を添加し、所定の重合度に到達するまで反応を進行させた後、必要に応じて未反応のHDIを除去する方法が好ましい。
[Method for producing polyisocyanate]
An example of the method for producing the polyisocyanate of the present embodiment will be described below.
As a raw material of the polyisocyanate, an aliphatic diisocyanate containing HDI is used.
Examples of the method for producing the polyisocyanate include a batch reaction method and a blending method. As a batch synthesis method, for example, a method of forming a urethane group, an allophanate group, and an isocyanurate group by performing an isocyanuration reaction in a state where an alcohol is added, and forming an isocyanurate group, And a method of forming a urethane group and an allophanate group, and a method of forming a biuret group by adding a biuret agent after the isocyanuration reaction.
The blending method is a method of blending two or more polyisocyanate compositions having an isocyanurate group, a urethane group, an allophanate group, and a biuret group at an arbitrary molar ratio.
Above all, as a method for producing a polyisocyanate, a method in which each reaction is performed sequentially by a batch reaction method, or a method in which some of them are carried out in parallel is preferable because of availability. In addition, a method is preferable in which a polymerization catalyst is added to HDI and, if necessary, other auxiliary materials, and the reaction is allowed to proceed until a predetermined degree of polymerization is reached, and then, if necessary, unreacted HDI is removed.
各官能基を有するポリイソシアネートの製造方法について、以下に詳細を説明する。 The method for producing the polyisocyanate having each functional group will be described in detail below.
(イソシアヌレート基含有ポリイソシアネートの製造方法)
ジイソシアネートモノマーからイソシアヌレート基を含有するポリイソシアネートを誘導するための触媒としては、一般的に使用されるイソシアヌレート化反応触媒が挙げられる。
(Method for producing isocyanurate group-containing polyisocyanate)
Examples of a catalyst for deriving a polyisocyanate containing an isocyanurate group from a diisocyanate monomer include a generally used isocyanurate-forming reaction catalyst.
イソシアヌレート化反応触媒としては、特に限定されないが、一般に塩基性を有するものであることが好ましい。イソシアヌレート化反応触媒として具体的には、例えば、以下に示すもの等が挙げられる。
(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、テトラブ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、及び、前記テトラアルキルアンモニウムの酢酸塩、プロピオン酸塩、オクチル酸塩、カプリン酸塩、ミリスチン酸塩、安息香酸塩等の有機弱酸塩。
(2)ベンジルトリメチルアンモニウム、トリメチルフェニルアンモニウム等のアリールトリアルキルアンモニウムのハイドロオキサイド、及び、前記アリールトリアルキルアンモニウムの酢酸塩、プロピオン酸塩、オクチル酸塩、カプリン酸塩、ミリスチン酸塩、安息香酸塩等の有機弱酸塩。
(3)トリメチルヒドロキシエチルアンモニウム、トリメ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、トリエチルヒドロキシプロピ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、及び、前記ヒドロキシアルキルアンモニウムの酢酸塩、プロピオン酸塩、オクチル酸塩、カプリン酸塩、ミリスチン酸塩、安息香酸塩等の有機弱酸塩。
(4)酢酸、プロピオン酸、カプロン酸、オクチル酸、カプリン酸、ミリスチン酸等のアルキルカルボン酸の錫、亜鉛、鉛等の金属塩。
(5)ナトリウム、カリウム等の金属アルコラート。
(6)ヘキサメチレンジシラザン等のアミノシリル基含有化合物。
(7)マンニッヒ塩基類。
(8)第3級アミン類とエポキシ化合物との混合物。
(9)トリブチルホスフィン等の燐系化合物。
The isocyanurate-forming catalyst is not particularly limited, but is preferably generally basic. Specific examples of the isocyanurate-forming catalyst include the following.
(1) Tetraalkylammonium hydroxides such as tetramethylammonium, tetraethylammonium and tetrabutylammonium, and the above-mentioned tetraalkylammonium acetates, propionates, octylates, caprates, myristates, benzoates Organic weak salts such as salts.
(2) Hydroxides of aryltrialkylammoniums such as benzyltrimethylammonium and trimethylphenylammonium, and acetates, propionates, octylates, caprates, myristates and benzoates of the aryltrialkylammoniums And organic weak acid salts.
(3) Hydroxides of hydroxyalkylammonium such as trimethylhydroxyethylammonium, trimethylhydroxypropylammonium, triethylhydroxyethylammonium, triethylhydroxypropylammonium, and acetates, propionates, octylates, and caprins of the hydroxyalkylammonium Organic weak acid salts such as acid salts, myristic salts, and benzoates.
(4) Metal salts of alkyl carboxylic acids such as acetic acid, propionic acid, caproic acid, octylic acid, capric acid and myristic acid, such as tin, zinc and lead.
(5) Metal alcoholates such as sodium and potassium.
(6) Aminosilyl group-containing compounds such as hexamethylene disilazane.
(7) Mannich bases.
(8) A mixture of a tertiary amine and an epoxy compound.
(9) Phosphorus compounds such as tributylphosphine.
中でも、触媒効率の観点から上記(1)、(2)又は(3)が好ましく、(1)の有機弱酸塩がより好ましい。 Among them, the above (1), (2) or (3) is preferable from the viewpoint of catalyst efficiency, and the organic weak acid salt of (1) is more preferable.
上述したイソシアヌレート化反応触媒の使用量の上限値は、仕込んだジイソシアネートモノマーの質量に対して、1000質量ppmが好ましく、500質量ppmがより好ましく、100質量ppmがさらに好ましい。一方、上述したイソシアヌレート化反応触媒の使用量の下限値は、特別な限定はないが、例えば、10質量ppmであってもよい。 The upper limit of the amount of the above-mentioned isocyanurate-forming catalyst used is preferably 1000 ppm by mass, more preferably 500 ppm by mass, and still more preferably 100 ppm by mass, based on the mass of the charged diisocyanate monomer. On the other hand, the lower limit of the amount of the isocyanurate-forming catalyst used is not particularly limited, but may be, for example, 10 ppm by mass.
イソシアヌレート化反応温度の下限値は、50℃が好ましく、54℃がより好ましく、57℃がさらに好ましく、60℃が特に好ましい。一方、イソシアヌレート化反応温度の上限値は、120℃が好ましく、100℃がより好ましく、90℃がさらに好ましく、80℃が特に好ましい。
すなわち、イソシアヌレート化反応温度としては、50℃以上120℃以下が好ましく、54℃以上100℃以下がより好ましく、57℃以上90℃以下がさらに好ましく、60℃以上80℃以下が特に好ましい。イソシアヌレート化反応温度が上記上限値以下であることによって、ポリイソシアネートの着色等の特性変化をより効果的に抑制できる傾向にある。
The lower limit of the isocyanuration reaction temperature is preferably 50 ° C, more preferably 54 ° C, still more preferably 57 ° C, and particularly preferably 60 ° C. On the other hand, the upper limit of the isocyanuration reaction temperature is preferably 120 ° C, more preferably 100 ° C, further preferably 90 ° C, and particularly preferably 80 ° C.
That is, the isocyanurate-forming reaction temperature is preferably from 50 ° C to 120 ° C, more preferably from 54 ° C to 100 ° C, even more preferably from 57 ° C to 90 ° C, and particularly preferably from 60 ° C to 80 ° C. When the isocyanurate-forming reaction temperature is equal to or lower than the above upper limit, there is a tendency that a change in characteristics such as coloring of the polyisocyanate can be more effectively suppressed.
(ウレタン基含有ポリイソシアネートの製造方法)
ジイソシアネートモノマーからウレタン基を含有するポリイソシアネートを誘導する場合は、例えば、過剰のジイソシアネートモノマーと、アルコールと、を混合し、必要に応じてウレタン化反応触媒を添加することで製造することができる。
前記アルコールとしては、後述する「アロファネート基含有ポリイソシアネートの製造方法」において例示されるものと同様のものが挙げられる。
アルコールの水酸基のモル量に対するジイソシアネートモノマーのイソシアネート基のモル量の比は、2/1以上50/1以下が好ましい。当該モル比が上記下限値以上であることによって、ポリイソシアネートをより低粘度とすることができる。当該モル比が上記上限値以下であることによって、ウレタン基含有ポリイソシアネートの収率をより高められる。
(Method for producing urethane group-containing polyisocyanate)
When a polyisocyanate containing a urethane group is derived from a diisocyanate monomer, it can be produced, for example, by mixing an excess of a diisocyanate monomer and an alcohol, and adding a urethane-forming reaction catalyst as needed.
Examples of the alcohol include those similar to those exemplified in “Method for producing allophanate group-containing polyisocyanate” described below.
The ratio of the molar amount of the isocyanate group of the diisocyanate monomer to the molar amount of the hydroxyl group of the alcohol is preferably from 2/1 to 50/1. When the molar ratio is at least the lower limit, the polyisocyanate can have a lower viscosity. When the molar ratio is equal to or less than the upper limit, the yield of the urethane group-containing polyisocyanate can be further increased.
ウレタン化反応触媒としては、特に限定されないが、例えば、スズ系化合物、亜鉛系化合物、アミン系化合物等が挙げられる。
上述したウレタン化反応触媒の使用量の上限値は、仕込んだジイソシアネートモノマーの質量に対して、10000質量ppmが好ましく、1000質量ppmがより好ましく、500質量ppmがさらに好ましい。一方、上述したイソシアヌレート化反応触媒の使用量の下限値は、特別な限定はないが、例えば、10質量ppmであってもよい。
The urethanization reaction catalyst is not particularly limited, and examples thereof include a tin compound, a zinc compound, and an amine compound.
The upper limit of the amount of the urethanization reaction catalyst described above is preferably 10,000 mass ppm, more preferably 1,000 mass ppm, and even more preferably 500 mass ppm, based on the mass of the charged diisocyanate monomer. On the other hand, the lower limit of the amount of the isocyanurate-forming catalyst used is not particularly limited, but may be, for example, 10 ppm by mass.
ウレタン化反応温度としては、20℃以上100℃以下が好ましい。
ウレタン化反応温度が上記上限値以下であることによって、ポリイソシアネートの着色等の特性変化をより効果的に抑制できる傾向にある。
ウレタン化反応時間としては、0.2時間以上8時間以下が好ましい。
The urethanization reaction temperature is preferably from 20 ° C to 100 ° C.
When the urethanization reaction temperature is equal to or lower than the upper limit, a change in characteristics such as coloring of the polyisocyanate tends to be more effectively suppressed.
The urethanization reaction time is preferably from 0.2 hours to 8 hours.
(アロファネート基含有ポリイソシアネートの製造方法)
アロファネート基含有ポリイソシアネートは、ジイソシアネートモノマーにアルコールを添加し、アロファネート化反応触媒を用いることにより得られる。
アロファネート基の形成に用いられるアルコールは、炭素、水素及び酸素のみで形成されるアルコールが好ましい。
前記アルコールとして具体的には、以下に限定されるものではないが、例えば、モノアルコール、ジアルコール等が挙げられる。これらアルコールは1種のみを単独で用いてもよく、2種以上組み合わせて用いてもよい。
モノアルコールとしては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、ヘプタノール、オクタノール、ノナノール等が挙げられる。
ジアルコールとしては、例えば、エチレングリコール、1,3−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、2−エチルヘキサンジオール等が挙げられる。
中でも、アルコールとしては、モノアルコールが好ましく、分子量200以下のモノアルコールがより好ましい。
(Method for producing allophanate group-containing polyisocyanate)
The allophanate group-containing polyisocyanate is obtained by adding an alcohol to a diisocyanate monomer and using an allophanate-forming reaction catalyst.
The alcohol used to form the allophanate group is preferably an alcohol formed only from carbon, hydrogen and oxygen.
Specific examples of the alcohol include, but are not limited to, monoalcohols and dialcohols. These alcohols may be used alone or in combination of two or more.
Examples of the monoalcohol include methanol, ethanol, propanol, butanol, pentanol, hexanol, heptanol, octanol, nonanol and the like.
Examples of the dialcohol include ethylene glycol, 1,3-butanediol, neopentyl glycol, 2-ethylhexanediol, and the like.
Among them, as the alcohol, a monoalcohol is preferable, and a monoalcohol having a molecular weight of 200 or less is more preferable.
アルコールの水酸基のモル量に対するジイソシアネートモノマーのイソシアネート基のモル量の比は、10/1以上1000/1以下が好ましく、100/1以上1000/1以下がより好ましい。当該モル比が上記下限値以上であることによって、イソシアネート基平均数をより十分に確保することができる。 The ratio of the molar amount of the isocyanate group of the diisocyanate monomer to the molar amount of the hydroxyl group of the alcohol is preferably from 10/1 to 1000/1, and more preferably from 100/1 to 1000/1. When the molar ratio is at least the lower limit, the average number of isocyanate groups can be more sufficiently secured.
アロファネート化反応触媒としては、以下に限定されないが、例えば、錫、鉛、亜鉛、ビスマス、ジルコニウム、ジルコニル等のアルキルカルボン酸塩等が挙げられる。
錫のアルキルカルボン酸塩(有機錫化合物)としては、例えば、2−エチルヘキサン酸錫、ジブチル錫ジラウレート等が挙げられる。
鉛のアルキルカルボン酸塩(有機鉛化合物)としては、例えば、2−エチルヘキサン酸鉛等が挙げられる。
亜鉛のアルキルカルボン酸塩(有機亜鉛化合物)としては、例えば、2−エチルヘキサン酸亜鉛等が挙げられる。
ビスマスのアルキルカルボン酸塩としては、例えば、2−エチルヘキサン酸ビスマス等が挙げられる。
ジルコニウムのアルキルカルボン酸塩としては、例えば、2−エチルヘキサン酸ジルコニウム等が挙げられる。
ジルコニルのアルキルカルボン酸塩としては、例えば、2−エチルヘキサン酸ジルコニル等が挙げられる。これら触媒は、1種を単独又は2種以上を併用することができる。
また、上記イソシアヌレート化反応触媒もアロファネート化反応触媒となり得る。上記イソシアヌレート化反応触媒を用いて、アロファネート化反応を行なう場合は、イソシアヌレート型ポリイソシアネートも当然のことながら生成する。
中でも、アロファネート化反応触媒として、上記イソシアヌレート化反応触媒を用いて、アロファネート化反応とイソシアヌレート化反応とを行うことが経済的生産上、好ましい。
Examples of the allophanate-forming reaction catalyst include, but are not limited to, alkyl carboxylate salts such as tin, lead, zinc, bismuth, zirconium, and zirconyl.
Examples of the tin alkylcarboxylate (organotin compound) include tin 2-ethylhexanoate, dibutyltin dilaurate, and the like.
Examples of the lead alkylcarboxylate (organic lead compound) include lead 2-ethylhexanoate.
Examples of the zinc alkylcarboxylate (organic zinc compound) include zinc 2-ethylhexanoate.
Examples of the bismuth alkyl carboxylate include bismuth 2-ethylhexanoate.
Examples of the zirconium alkylcarboxylate include zirconium 2-ethylhexanoate.
Examples of the zirconyl alkyl carboxylate include zirconyl 2-ethylhexanoate. These catalysts can be used alone or in combination of two or more.
Further, the above isocyanurate-forming reaction catalyst can also be an allophanate-forming reaction catalyst. When an allophanate-forming reaction is carried out using the above-mentioned isocyanurate-forming reaction catalyst, isocyanurate-type polyisocyanate is naturally produced.
Among them, it is preferable from the viewpoint of economic production that the allophanate-forming reaction and the isocyanurate-forming reaction be performed using the above-mentioned isocyanurate-forming reaction catalyst as the allophanate-forming reaction catalyst.
上述したアロファネート化反応触媒の使用量の上限値は、仕込んだジイソシアネートモノマーの質量に対して、10000質量ppmが好ましく、1000質量ppmがより好ましく、500質量ppmがさらに好ましい。一方、上述したイソシアヌレート化反応触媒の使用量の下限値は、特別な限定はないが、例えば、10質量ppmであってもよい。 The upper limit of the amount of the allophanate-forming catalyst used is preferably 10,000 ppm by mass, more preferably 1,000 ppm by mass, and still more preferably 500 ppm by mass, based on the mass of the charged diisocyanate monomer. On the other hand, the lower limit of the amount of the isocyanurate-forming catalyst used is not particularly limited, but may be, for example, 10 ppm by mass.
また、アロファネート化反応温度の下限値としては、60℃が好ましく、70℃がより好ましく、80℃がさらに好ましく、90℃が特に好ましい。一方、アロファネート化反応温度の上限値としては、160℃が好ましく、155℃がより好ましく、150℃がさらに好ましく、145℃が特に好ましい。
すなわち、アロファネート化反応温度としては、60℃以上160℃以下が好ましく、70℃以上155℃以下がより好ましく、80℃以上150℃以下がさらに好ましく、90℃以上145℃以下が特に好ましい。
アロファネート化反応温度が上記下限値以上であることによって、反応速度をより向上させることが可能である。アロファネート化反応温度が上記上限値以下であることによって、ポリイソシアネートの着色等の特性変化をより効果的に抑制できる傾向にある。
The lower limit of the allophanation reaction temperature is preferably 60 ° C, more preferably 70 ° C, further preferably 80 ° C, and particularly preferably 90 ° C. On the other hand, the upper limit of the allophanatization reaction temperature is preferably 160 ° C, more preferably 155 ° C, further preferably 150 ° C, and particularly preferably 145 ° C.
That is, the allophanate-forming reaction temperature is preferably from 60 ° C to 160 ° C, more preferably from 70 ° C to 155 ° C, even more preferably from 80 ° C to 150 ° C, and particularly preferably from 90 ° C to 145 ° C.
When the allophanatization reaction temperature is equal to or higher than the lower limit, the reaction rate can be further improved. When the allophanatization reaction temperature is equal to or lower than the above upper limit, a change in characteristics such as coloring of the polyisocyanate tends to be more effectively suppressed.
アロファネート化反応時間の下限値としては、0.2時間が好ましく、0.4時間がより好ましく、0.6時間がさらに好ましく、0.8時間が特に好ましく、1時間が最も好ましい。一方、アロファネート化反応時間の上限値としては、8時間が好ましく、6時間がより好ましく、4時間がさらに好ましく、3時間が特に好ましく、2時間が最も好ましい。
すなわち、アロファネート化反応時間は、0.2時間以上8時間以下が好ましく、0.4時間以上6時間以下がより好ましく、0.6時間以上4時間以下がさらに好ましく、0.8時間以上3時間以下が特に好ましく、1時間以上2時間以下が最も好ましい。
アロファネート化反応時間が上記下限値以上であることにより、ポリイソシアネートをより低粘度とすることができ、一方、上記上限値以下であることにより、ポリイソシアネートの着色等の特性変化をより効果的に抑制できる傾向にある。
The lower limit of the allophanatization reaction time is preferably 0.2 hours, more preferably 0.4 hours, still more preferably 0.6 hours, particularly preferably 0.8 hours, and most preferably 1 hour. On the other hand, the upper limit of the allophanatization reaction time is preferably 8 hours, more preferably 6 hours, further preferably 4 hours, particularly preferably 3 hours, and most preferably 2 hours.
That is, the allophanatization reaction time is preferably from 0.2 hours to 8 hours, more preferably from 0.4 hours to 6 hours, still more preferably from 0.6 hours to 4 hours, and from 0.8 hours to 3 hours. The following is particularly preferable, and 1 hour or more and 2 hours or less are most preferable.
When the allophanation reaction time is equal to or longer than the lower limit, the polyisocyanate can have a lower viscosity.On the other hand, when the allophanation reaction time is equal to or lower than the upper limit, a property change such as coloring of the polyisocyanate can be more effectively performed. It tends to be suppressed.
(ビウレット基含有ポリイソシアネートの製造方法)
ジイソシアネートモノマーからビウレット基を含有するポリイソシアネートを製造する方法としては、特に限定されないが、以下に示す方法が好ましく例示される。具体的には、まず、特許文献4で開示されているジイソシアネート単量体とビウレット化剤との反応を撹拌均質下に行う。その後、更に当該反応生成物をパイプリアクターに導き、該パイプリアクター中押出し流れ下で反応を進行させる連続的製造により、ビウレット基を含むポリイソシアネートが得られる。
(Method for producing biuret group-containing polyisocyanate)
A method for producing a polyisocyanate containing a biuret group from a diisocyanate monomer is not particularly limited, but the following method is preferably exemplified. Specifically, first, the reaction between the diisocyanate monomer and the biuretizing agent disclosed in Patent Document 4 is performed under stirring and homogeneity. Thereafter, the reaction product is further guided to a pipe reactor, and the polyisocyanate containing biuret groups is obtained by continuous production in which the reaction proceeds under an extrusion flow in the pipe reactor.
上記の各官能基を形成させる重合反応が所望の重合度に達した時点で、重合反応を停止させる。重合反応の停止は、以下に限定されないが、例えば、リン酸、酸性リン酸エステル、硫酸、塩酸、スルホン酸化合物等の酸性化合物を反応液に添加することで、重合反応触媒を中和させる、又は、熱分解、化学分解等により不活性化させることで達成できる。反応停止後、必要があれば、濾過を行う。反応停止直後の反応液は、通常、未反応のHDIモノマーを含むため、これを薄膜蒸発缶、抽出等で除去することが好ましい。 When the polymerization reaction for forming each of the functional groups reaches a desired degree of polymerization, the polymerization reaction is stopped. Termination of the polymerization reaction is not limited to the following, for example, phosphoric acid, acid phosphate, sulfuric acid, hydrochloric acid, by adding an acidic compound such as a sulfonic acid compound to the reaction solution, to neutralize the polymerization reaction catalyst, Alternatively, it can be achieved by inactivating by thermal decomposition, chemical decomposition or the like. After the reaction is stopped, if necessary, filtration is performed. Since the reaction solution immediately after the termination of the reaction usually contains unreacted HDI monomer, it is preferable to remove this by a thin-film evaporator, extraction, or the like.
<スズ系ウレタン化触媒>
本実施形態のポリイソシアネート組成物には、塗膜としたときの乾燥性を発現させるため、スズ系ウレタン化触媒を含有する。
スズ系ウレタン化触媒としては、以下のものに限定されないが、例えば、オクタン酸スズ、2−エチル−1−ヘキサン酸スズ、エチルカプロン酸スズ、ラウリン酸スズ、パルミチン酸スズ、ジブチルスズオキシド、ジブチルスズジクロライド、ジブチルスズジアセテート、ジブチルスズジマレート、ジブチルスズジラウレート、ジオクチルスズジアセテート、ジオクチルスズジラウレート等が例示される。
非スズ系ウレタン化触媒である、例えば、有機亜鉛化合物、有機チタン化合物、有機ジリコニウム化合物、3級アミン化合物等を併用して使用してもよい。
<Tin based urethanization catalyst>
The polyisocyanate composition of the present embodiment contains a tin-based urethanization catalyst in order to express dryness when formed into a coating film.
Examples of the tin-based urethanization catalyst include, but are not limited to, tin octoate, tin 2-ethyl-1-hexanoate, tin ethyl caproate, tin laurate, tin palmitate, dibutyltin oxide, and dibutyltin dichloride. , Dibutyltin diacetate, dibutyltin dimaleate, dibutyltin dilaurate, dioctyltin diacetate, dioctyltin dilaurate and the like.
A non-tin-based urethanization catalyst, for example, an organic zinc compound, an organic titanium compound, an organic zirconium compound, a tertiary amine compound, or the like may be used in combination.
スズ系ウレタン化触媒の含有量は、ポリイソシアネート組成物の総質量に対し、10ppm以上20000ppm以下が好ましく、50ppm以上10000ppm以下がより好ましく、100ppm以上5000ppm以下がさらに好ましく、300ppm以上3000ppm以下が特に好ましい。スズ系ウレタン化触媒の含有量が上記下限値以上であることにより、塗膜としたときの乾燥性がより十分に発現し、一方、上記上限値以下であることにより、貯蔵時の着色をより効果的に抑制することができる。 The content of the tin-based urethanization catalyst is preferably from 10 ppm to 20,000 ppm, more preferably from 50 ppm to 10,000 ppm, still more preferably from 100 ppm to 5,000 ppm, particularly preferably from 300 ppm to 3,000 ppm, based on the total mass of the polyisocyanate composition. . When the content of the tin-based urethanization catalyst is equal to or more than the above lower limit, the drying property when formed into a coating film is more sufficiently expressed. It can be suppressed effectively.
<脱水剤>
本実施形態のポリイソシアネート組成物は、脱水剤を含有する。
脱水剤としては、例えば、(1)有機アルコキシ化合物類、(2)単官能イソシアネート類、(3)粉末状で多孔性に富んだ金属酸化物又は炭化物質、(4)CaSO4、CaSO4・1/2H2O、CaO等の組成を有するカルシウム化合物類、(5)金属アルコキシド類等が挙げられる。本実施形態のポリイソシアネート組成物は、脱水剤として、(2)単官能イソシアネート類(好ましくは、芳香族モノイソシアネート)を含有する。脱水剤として、(2)単官能イソシアネート類を単独で使用することができ、(2)単官能イソシアネート類を2種以上組み合わせて使用することもでき、(2)単官能イソシアネート類と上記(1)及び(3)〜(5)の脱水剤とを組み合わせて使用することもできる。
<Dehydrating agent>
The polyisocyanate composition of the present embodiment contains a dehydrating agent.
Examples of the dehydrating agent include (1) organic alkoxy compounds, (2) monofunctional isocyanates, (3) powdery and porous metal oxide or carbide, (4) CaSO 4 , CaSO 4. Examples thereof include calcium compounds having a composition such as 1 / 2H 2 O and CaO, and (5) metal alkoxides. The polyisocyanate composition of the present embodiment contains (2) monofunctional isocyanates (preferably, aromatic monoisocyanates) as a dehydrating agent. As the dehydrating agent, (2) monofunctional isocyanates can be used alone, (2) two or more monofunctional isocyanates can be used in combination, and (2) monofunctional isocyanates and the above (1) ) And (3) to (5) can also be used in combination.
上記(1)〜(5)の脱水剤の具体例としては、以下のものが列記される。
(1)有機アルコキシ化合物類:例えば、オルトギ酸メチル、オルトギ酸エチル等のオルトギ酸エステル;ジメトキシプロパン等。
(2)単官能イソシアネート類:例えば、メチルイソシアネート、エチルイソシアネート、プロピルイソシアネート等の脂肪族モノイソシアネート;アディティブTI(製品名)(Covestro社製、p−トルエンスルホニルイソシアネート)等の芳香族モノイソシアネート等。
(3)粉末状で多孔性に富んだ金属酸化物又は炭化物質:例えば、合成シリカ、活性アルミナ、瀬尾ライト、活性炭等。
(4)カルシウム化合物類:例えば、焼き石膏、可溶性石膏、生石灰等。
(5)金属アルコキシド類:例えば、アルミニウムイソプロピレート、アルミニウムsec−ブチレート、ジリコニウムn−ブチレート、エチルシリケート、ビニルトリメトキシシラン等。
The following are listed as specific examples of the dehydrating agents (1) to (5).
(1) Organic alkoxy compounds: for example, orthoformate such as methyl orthoformate and ethyl orthoformate; dimethoxypropane and the like.
(2) Monofunctional isocyanates: for example, aliphatic monoisocyanates such as methyl isocyanate, ethyl isocyanate and propyl isocyanate; aromatic monoisocyanates such as additive TI (product name) (manufactured by Covestro, p-toluenesulfonyl isocyanate).
(3) Powdery and highly porous metal oxides or carbides: for example, synthetic silica, activated alumina, Seolite, activated carbon and the like.
(4) Calcium compounds: for example, calcined gypsum, soluble gypsum, quicklime and the like.
(5) Metal alkoxides: for example, aluminum isopropylate, aluminum sec-butylate, zirconium n-butylate, ethyl silicate, vinyltrimethoxysilane and the like.
中でも、脱水剤としては、(1)有機アルコキシ化合物類及び(2)単官能イソシアネート類を含有することが好ましい。
さらに、中でも、有機アルコキシ化合物類としては、各種溶剤及びポリイソシアネートとの溶解性の点で、オルトギ酸メチル、オルトギ酸エチル等のオルトギ酸エステルが好ましい。
中でも、単官能イソシアネート類としては、脱水速度の点で、アディティブTI等の芳香族モノイソシアネートが好ましい。
すなわち、本実施形態のポリイソシアネート組成物は、脱水剤として、オルトギ酸エステル及び芳香族モノイソシアネートの2種を含有することがより好ましい。
Above all, it is preferable that the dehydrating agent contains (1) an organic alkoxy compound and (2) a monofunctional isocyanate.
Further, among them, as the organic alkoxy compounds, orthoformate esters such as methyl orthoformate and ethyl orthoformate are preferable from the viewpoint of solubility in various solvents and polyisocyanate.
Above all, as monofunctional isocyanates, aromatic monoisocyanates such as Additive TI are preferable from the viewpoint of dehydration rate.
That is, the polyisocyanate composition of the present embodiment more preferably contains two types of orthoformate and aromatic monoisocyanate as a dehydrating agent.
脱水剤1種あたりの含有量は、ポリイソシアネート組成物の総質量に対し、0.1質量%以上3質量%以下が好ましく、0.2質量%以上2.5質量%以下がより好ましく、0.3質量%以上2質量%以下がさらに好ましい。
また、脱水剤の合計含有量は、0.2質量%以上6質量%以下が好ましく、0.4質量%以上5質量%以下がより好ましく、0.6質量%以上4質量%以下がさらに好ましい。
脱水剤の合計添加量を上記下限値以上とすることにより、脱水効果をより十分に発現し、一方、上記上限値以下とすることで、貯蔵中の濁りをより効果的に抑制することができる。
The content per dehydrating agent is preferably from 0.1% by mass to 3% by mass, more preferably from 0.2% by mass to 2.5% by mass, based on the total mass of the polyisocyanate composition. The content is more preferably from 0.3% by mass to 2% by mass.
Further, the total content of the dehydrating agent is preferably from 0.2% by mass to 6% by mass, more preferably from 0.4% by mass to 5% by mass, and still more preferably from 0.6% by mass to 4% by mass. .
By making the total amount of the dehydrating agent equal to or more than the lower limit, a dehydration effect is more sufficiently exhibited, while by making the amount equal to or less than the upper limit, turbidity during storage can be more effectively suppressed. .
<溶剤>
本実施形態のポリイソシアネート組成物は、溶剤を含有する。溶剤としては、特に限定されないが、水酸基及びイソシアネート基と反応する官能基を有していないことが好ましく、ポリイソシアネートと十分に相溶することが好ましい。このような溶剤としては、以下に限定されないが、例えば、エステル化合物、エーテル化合物、ケトン化合物、芳香族化合物、エチレングリコールジアルキルエーテル系の化合物、ポリエチレングリコールジカルボキシレート系の化合物、炭化水素系溶剤、芳香族系溶剤等の一般に塗料溶剤として用いられている化合物が挙げられる。
中でも、エステル化合物又は芳香族化合物が好ましく、エステル化合物がより好ましい。好ましいエステル化合物としては、例えば、酢酸エチル、酢酸n−プロピル、酢酸イソプロピル、酢酸n−ブチル、酢酸イソブチル等が挙げられ、これらに限定されない。
<Solvent>
The polyisocyanate composition of the present embodiment contains a solvent. The solvent is not particularly limited, but preferably does not have a functional group that reacts with a hydroxyl group and an isocyanate group, and is preferably sufficiently compatible with polyisocyanate. Examples of such a solvent include, but are not limited to, an ester compound, an ether compound, a ketone compound, an aromatic compound, an ethylene glycol dialkyl ether compound, a polyethylene glycol dicarboxylate compound, a hydrocarbon solvent, Compounds generally used as paint solvents, such as aromatic solvents, may be mentioned.
Among them, an ester compound or an aromatic compound is preferable, and an ester compound is more preferable. Preferred ester compounds include, but are not limited to, for example, ethyl acetate, n-propyl acetate, isopropyl acetate, n-butyl acetate, isobutyl acetate, and the like.
溶剤の含有量は、ポリイソシアネート100質量部に対し、通常20質量部以上300質量部以下が好ましく、50質量部以上200質量部以下がより好ましく、70質量部以上170質量部以下がさらに好ましい。
溶剤の含有量を上記下限値以上とすることにより、ポリイソシアネート組成物の操作性をより十分に確保し、一方、上記上限値以下とすることで、塗料として用いて塗装した後の乾燥膜厚をより十分に維持することができる。
The content of the solvent is usually preferably from 20 parts by mass to 300 parts by mass, more preferably from 50 parts by mass to 200 parts by mass, and even more preferably from 70 parts by mass to 170 parts by mass based on 100 parts by mass of the polyisocyanate.
By controlling the content of the solvent to be equal to or more than the lower limit, the operability of the polyisocyanate composition is more sufficiently ensured, while, by setting the content to be equal to or less than the upper limit, the dry film thickness after being applied as a paint is used. Can be maintained more sufficiently.
本実施形態のポリイソシアネート組成物に含有される溶剤の水分量は、2000ppm以下が好ましく、1000ppm以下がより好ましく、500ppm以下がさらに好ましく、300ppm以下が特に好ましい。
溶剤中の水分量が上記上限値超の場合には、溶剤に、上記脱水剤のうち、固体状の(3)粉末状で多孔性に富んだ金属酸化物又は炭化物質、又は、(4)CaSO4、CaSO4・1/2H2O、CaO等の組成を有するカルシウム化合物類を添加し、室温で、1日間以上3日間以下程度保持した後に、脱水剤をろ別したものを使用することが好ましい。
溶剤中の水分量は、カールフィッシャー水分計により、測定される。
The water content of the solvent contained in the polyisocyanate composition of the present embodiment is preferably 2000 ppm or less, more preferably 1000 ppm or less, further preferably 500 ppm or less, and particularly preferably 300 ppm or less.
When the amount of water in the solvent is more than the above upper limit, the solvent may be any of the dehydrating agents described above, such as solid (3) powdery porous metal oxide or carbonaceous material, or (4) It is preferable to add a calcium compound having a composition such as CaSO4, CaSO4.1 / 2H2O, CaO, etc., hold the mixture at room temperature for about 1 day or more and about 3 days or less, and then use a filter obtained by filtering off a dehydrating agent.
The amount of water in the solvent is measured by a Karl Fischer moisture meter.
<ポリイソシアネート組成物の製造方法>
本実施形態のポリイソシアネート組成物は、例えば、上記ポリイソシアネートと、上記スズ系ウレタン化触媒と、上記脱水剤と、上記溶剤とを、10℃以上60℃以下程度の温度で、10分間以上60分間以下の時間攪拌することで、製造することができる。
<Method for producing polyisocyanate composition>
The polyisocyanate composition of the present embodiment includes, for example, the above-mentioned polyisocyanate, the above-mentioned tin-based urethanization catalyst, the above-mentioned dehydrating agent, and the above-mentioned solvent at a temperature of about 10 ° C or more and 60 ° C or less for 10 minutes or more. It can be manufactured by stirring for a time not more than minutes.
≪塗料組成物≫
本実施形態のポリイソシアネート組成物は、塗料組成物の硬化剤等として好適に用いることができる。
本実施形態の塗料組成物は、上記ポリイソシアネート組成物を含有する。
≪Paint composition≫
The polyisocyanate composition of the present embodiment can be suitably used as a curing agent or the like of a coating composition.
The coating composition of the present embodiment contains the above polyisocyanate composition.
<樹脂成分>
本実施形態の塗料組成物は、更に、主剤として樹脂成分を含有する。該樹脂成分としては、特に限定されないが、イソシアネート基との反応性を有する活性水素基を分子内に2個以上有する化合物を含有することが好ましい。
活性水素基を分子内に2個以上有する化合物としては、以下に限定されないが、例えば、ポリオール、ポリアミン、ポリチオール等が挙げられる。中でも、活性水素基を分子内に2個以上有する化合物としては、ポリオールが好ましい。ポリオールとしては、以下に限定されないが、例えば、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、アクリルポリオール、ポリオレフィンポリオール、フッ素ポリオール等が挙げられる。
<Resin component>
The coating composition of the present embodiment further contains a resin component as a main component. The resin component is not particularly limited, but preferably contains a compound having two or more active hydrogen groups having reactivity with an isocyanate group in a molecule.
The compound having two or more active hydrogen groups in the molecule is not limited to the following, but includes, for example, polyol, polyamine, polythiol and the like. Among them, a polyol having two or more active hydrogen groups in a molecule is preferably a polyol. Examples of the polyol include, but are not limited to, polyester polyol, polyether polyol, acrylic polyol, polyolefin polyol, and fluorine polyol.
[ポリエステルポリオール]
ポリエステルポリオールは、例えば、二塩基酸の単独又は2種類以上の混合物と、多価アルコールの単独又は2種類以上の混合物とを、縮合反応させることによって得ることができる。
前記二塩基酸としては、例えば、コハク酸、アジピン酸、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、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸等のカルボン酸等が挙げられる。
前記多価アルコールとしては、例えば、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、1,4−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,6−ヘキサンジオール、トリメチルペンタンジオール、シクロヘキサンジオール、トリメチロールプロパン、グリセリン、ペンタエリスリトール、2−メチロールプロパンジオール、エトキシ化トリメチロールプロパン等が挙げられる。
[Polyester polyol]
The polyester polyol can be obtained, for example, by subjecting a single or a mixture of two or more dibasic acids to a condensation reaction with a single or a mixture of two or more polyhydric alcohols.
Examples of the dibasic acid include carboxylic acids such as succinic acid, adipic acid, dimer acid, maleic anhydride, phthalic anhydride, isophthalic acid, terephthalic acid, and 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid.
Examples of the polyhydric alcohol include ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol, 1,4-butanediol, neopentyl glycol, 1,6-hexanediol, trimethylpentanediol, cyclohexanediol, trimethylolpropane, glycerin, and pentaerythritol , 2-methylolpropanediol, ethoxylated trimethylolpropane, and the like.
ポリエステルポリオールの具体的な製造方法としては、例えば、上記の成分を混合し、約160℃以上220℃以下で加熱することによって、縮合反応を行うことができる。 As a specific method for producing a polyester polyol, for example, a condensation reaction can be performed by mixing the above components and heating the mixture at about 160 ° C. or more and 220 ° C. or less.
又は、例えば、ε−カプロラクトン等のラクトン類を、多価アルコールを用いて開環重合して得られるようなポリカプロラクトン類等もポリエステルポリオールとして用いることができる。 Alternatively, for example, polycaprolactones obtained by ring-opening polymerization of a lactone such as ε-caprolactone using a polyhydric alcohol can also be used as the polyester polyol.
上述の製造方法で得られたポリエステルポリオールは、芳香族ジイソシアネート、脂肪族ジイソシアネート、脂環族ジイソシアネート、及びこれらから得られる化合物等を用いて変性させることができる。中でも、得られる塗膜の耐候性及び耐黄変性等の観点から、ポリエステルポリオールは、脂肪族ジイソシアネート、脂環族ジイソシアネート、及びこれらから得られる化合物を用いて変性させることが好ましい。 The polyester polyol obtained by the above-mentioned production method can be modified with an aromatic diisocyanate, an aliphatic diisocyanate, an alicyclic diisocyanate, a compound obtained therefrom, and the like. Above all, it is preferable that the polyester polyol is modified with an aliphatic diisocyanate, an alicyclic diisocyanate, and a compound obtained therefrom, from the viewpoints of weather resistance and yellowing resistance of the obtained coating film.
本実施形態の塗料組成物を水系塗料として用いる場合には、ポリエステルポリオール中の二塩基酸等に由来する一部のカルボン酸を残存させておき、アミン、アンモニア等の塩基で中和することで、ポリエステルポリオールを水溶性又は水分散性の樹脂とすることができる。 When the coating composition of the present embodiment is used as a water-based coating, a part of carboxylic acid derived from dibasic acid or the like in the polyester polyol is left, and neutralized with a base such as amine and ammonia. The polyester polyol may be a water-soluble or water-dispersible resin.
[ポリエーテルポリオール]
ポリエーテルポリオールは、例えば、以下の(1)〜(3)のいずれかの方法等を用いて得ることができる。
[Polyether polyol]
The polyether polyol can be obtained, for example, by using any of the following methods (1) to (3).
(1)触媒を使用して、アルキレンオキシドの単独又は混合物を、多価ヒドロキシ化合物の単独又は混合物に、ランダム又はブロック付加して、ポリエーテルポリオール類を得る方法。
前記触媒としては、例えば、水酸化物(リチウム、ナトリウム、カリウム等)、強塩基性触媒(アルコラート、アルキルアミン等)、複合金属シアン化合物錯体(金属ポルフィリン、ヘキサシアノコバルト酸亜鉛錯体等)等が挙げられる。
前記アルキレンオキシドとしては、例えば、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド、シクロヘキセンオキシド、スチレンオキシド等が挙げられる。
前記多価ヒドロキシ化合物としては、例えば、以下の(i)〜(vi)に示すものが挙げられる。
(i)ジグリセリン、ジトリメチロールプロパン等。
(ii)ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、エリトリトール、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、ラムニトール等の糖アルコール系化合物。
(iii)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。
(iv)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、メリビオース等の二糖類。
(v)ラフィノース、ゲンチアノース、メレチトース等の三糖類。
(vi)スタキオース等の四糖類。
(1) A method in which a polyether polyol is obtained by random or block addition of a single or mixture of alkylene oxides to a single or mixture of polyvalent hydroxy compounds using a catalyst.
Examples of the catalyst include hydroxides (such as lithium, sodium, and potassium), strong basic catalysts (such as alcoholates and alkylamines), and complex metal cyanide compound complexes (such as metalloporphyrins and zinc hexacyanocobaltate complexes). Can be
Examples of the alkylene oxide include ethylene oxide, propylene oxide, butylene oxide, cyclohexene oxide, and styrene oxide.
Examples of the polyvalent hydroxy compound include the following (i) to (vi).
(I) diglycerin, ditrimethylolpropane and the like.
(Ii) Sugar alcohol compounds such as pentaerythritol, dipentaerythritol, erythritol, D-threitol, L-arabinitol, ribitol, xylitol, sorbitol, mannitol, galactitol, and rhamnitol.
(Iii) Monosaccharides such as arabinose, ribose, xylose, glucose, mannose, galactose, fructose, sorbose, rhamnose, fucose, ribodeose and the like.
(Iv) Disaccharides such as trehalose, sucrose, maltose, cellobiose, gentiobiose, lactose and melibiose.
(V) Trisaccharides such as raffinose, gentianose and meletitose.
(Vi) tetrasaccharides such as stachyose;
(2)ポリアミン化合物にアルキレンオキシドを反応させて、ポリエーテルポリオール類を得る方法。
前記ポリアミン化合物としては、例えば、エチレンジアミン類等が挙げられる。
前記アルキレンオキシドとしては、(1)で例示されたものと同様のものが挙げられる。
(2) A method of reacting an alkylene oxide with a polyamine compound to obtain polyether polyols.
Examples of the polyamine compound include ethylene diamines.
Examples of the alkylene oxide include those similar to those exemplified in (1).
(3)(1)又は(2)で得られたポリエーテルポリオール類を媒体としてアクリルアミド等を重合して、いわゆるポリマーポリオール類を得る方法。 (3) A method of obtaining a so-called polymer polyol by polymerizing acrylamide or the like using the polyether polyol obtained in (1) or (2) as a medium.
[アクリルポリオール]
アクリルポリオールは、例えば、一分子中に1個以上の活性水素を有する重合性モノマーのみを重合させる、又は、一分子中に1個以上の活性水素を有する重合性モノマーと、必要に応じて、当該重合性モノマーと共重合可能な他のモノマーとを、共重合させることによって得ることができる。
[Acrylic polyol]
Acrylic polyol, for example, polymerizes only a polymerizable monomer having one or more active hydrogens in one molecule, or a polymerizable monomer having one or more active hydrogens in one molecule, and, if necessary, It can be obtained by copolymerizing the polymerizable monomer with another copolymerizable monomer.
前記一分子中に1個以上の活性水素を有する重合性モノマーとしては、例えば、以下の(i)〜(vi)に示すものが挙げられる。これらを単独で用いてもよく、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
(i)アクリル酸−2−ヒドロキシエチル、アクリル酸−2−ヒドロキシプロピル、アクリル酸−2−ヒドロキシブチル等の活性水素を有するアクリル酸エステル類。
(ii)メタクリル酸−2−ヒドロキシエチル、メタクリル酸−2−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸−2−ヒドロキシブチル、メタクリル酸−3−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸−4−ヒドロキシブチル等の活性水素を有するメタクリル酸エステル類。
(iii)グリセリンやトリメチロールプロパン等のトリオールの(メタ)アクリル酸モノエステル等の多価活性水素を有する(メタ)アクリル酸エステル類。
(iv)ポリエーテルポリオール類(例えば、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリブチレングリコール等)と上記の活性水素を有する(メタ)アクリル酸エステル類とのモノエーテル。
(v)グリシジル(メタ)アクリレートと一塩基酸(例えば、酢酸、プロピオン酸、p−tert−ブチル安息香酸等)との付加物。
(vi)上記の活性水素を有する(メタ)アクリル酸エステル類の活性水素にラクトン類(例えば、ε−カプロラクタム、γ−バレロラクトン等)を開環重合させることにより得られる付加物。
Examples of the polymerizable monomer having one or more active hydrogens in one molecule include those shown in the following (i) to (vi). These may be used alone or in combination of two or more.
(I) Acrylic esters having active hydrogen, such as 2-hydroxyethyl acrylate, 2-hydroxypropyl acrylate, and 2-hydroxybutyl acrylate.
(Ii) Methacrylic acid having active hydrogen such as 2-hydroxyethyl methacrylate, 2-hydroxypropyl methacrylate, 2-hydroxybutyl methacrylate, 3-hydroxypropyl methacrylate, and 4-hydroxybutyl methacrylate Esters.
(Iii) (meth) acrylates having polyvalent active hydrogen such as (meth) acrylate monoester of triol such as glycerin and trimethylolpropane.
(Iv) Monoethers of polyether polyols (for example, polyethylene glycol, polypropylene glycol, polybutylene glycol, etc.) with the above-mentioned (meth) acrylates having active hydrogen.
(V) An adduct of glycidyl (meth) acrylate and a monobasic acid (eg, acetic acid, propionic acid, p-tert-butylbenzoic acid, etc.).
(Vi) Adducts obtained by ring-opening polymerization of lactones (eg, ε-caprolactam, γ-valerolactone, etc.) with the active hydrogen of the (meth) acrylates having the above active hydrogen.
前記重合性モノマーと共重合可能な他のモノマーとしては、例えば、以下の(i)〜(v)に示すものが挙げられる。これらを単独で用いてもよく、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
(i)アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、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−2−エチルヘキシル、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、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸グリシジル等の(メタ)アクリル酸エステル類。
(ii)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類。
(iii)アクリルアミド、N−メチロールアクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド等の不飽和アミド類。
(iv)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モノマー類。
(v)スチレン、ビニルトルエン、酢酸ビニル、アクリルニトリル、フマル酸ジブチル等のその他の重合性モノマー。
Examples of other monomers copolymerizable with the polymerizable monomer include those shown in the following (i) to (v). These may be used alone or in combination of two or more.
(I) Methyl acrylate, ethyl acrylate, isopropyl acrylate, n-butyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, isopropyl methacrylate, n-butyl methacrylate, methacrylic acid (Meth) acrylates such as isobutyl, n-hexyl methacrylate, cyclohexyl methacrylate, lauryl methacrylate, and glycidyl methacrylate.
(Ii) unsaturated carboxylic acids such as acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid and itaconic acid;
(Iii) Unsaturated amides such as acrylamide, N-methylolacrylamide, diacetoneacrylamide and the like.
(Iv) Vinyl monomers having a hydrolyzable silyl group such as vinyltrimethoxysilane, vinylmethyldimethoxysilane, and γ- (meth) acrylopropyltrimethoxysilane.
(V) Other polymerizable monomers such as styrene, vinyl toluene, vinyl acetate, acrylonitrile, and dibutyl fumarate.
アクリルポリオールの具体的な製造方法としては、例えば、上記のモノマーを、公知の過酸化物やアゾ化合物等のラジカル重合開始剤の存在下で溶液重合し、必要に応じて有機溶剤等で希釈することによって、アクリルポリオールを得ることができる。 As a specific method for producing an acrylic polyol, for example, the above-described monomer is solution-polymerized in the presence of a radical polymerization initiator such as a known peroxide or an azo compound, and is diluted with an organic solvent or the like as necessary. Thereby, an acrylic polyol can be obtained.
本実施形態の塗料組成物を水系塗料として用いる場合には、上記のモノマーを溶液重合し、水層に転換する方法や乳化重合等の公知の方法で製造することができる。その場合、アクリル酸、メタアクリル酸等のカルボン酸含有モノマーやスルホン酸含有モノマー等の酸性部分を、アミンやアンモニアで中和することによって、アクリルポリオールに水溶性又は水分散性を付与することができる。 When the coating composition of the present embodiment is used as a water-based coating, it can be produced by a known method such as a method in which the above-mentioned monomer is solution-polymerized and converted into an aqueous layer, or an emulsion polymerization. In that case, acrylic acid, a carboxylic acid-containing monomer such as methacrylic acid or an acidic portion such as a sulfonic acid-containing monomer may be neutralized with an amine or ammonia to impart water solubility or water dispersibility to the acrylic polyol. it can.
[ポリオレフィンポリオール]
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、水酸基を2個以上有する水素添加ポリブタジエン、水酸基を2個以上有するポリイソプレン、水酸基を2個以上有する水素添加ポリイソプレン等が挙げられる。
また、ポリオレフィン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」と称する場合がある)は、2以上であることが好ましい。
[Polyolefin polyol]
Examples of the polyolefin polyol include polybutadiene having two or more hydroxyl groups, hydrogenated polybutadiene having two or more hydroxyl groups, polyisoprene having two or more hydroxyl groups, and hydrogenated polyisoprene having two or more hydroxyl groups.
Further, the number of hydroxyl groups of one molecule of the polyolefin polyol (hereinafter sometimes referred to as “average number of hydroxyl groups”) is preferably 2 or more.
[フッ素ポリオール]
本明細書において、「フッ素ポリオール」とは、分子内にフッ素を含むポリオールを意味する。フッ素ポリオールとして具体的には、例えば、特許文献5、特許文献6等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等が挙げられる。
[Fluorine polyol]
In the present specification, “fluorine polyol” means a polyol containing fluorine in a molecule. Specific examples of the fluorine polyol include copolymers such as fluoroolefins, cyclovinyl ethers, hydroxyalkyl vinyl ethers, and vinyl monocarboxylates disclosed in Patent Documents 5 and 6 and the like.
[ポリオールの水酸基価及び酸価]
ポリオールの水酸基価の下限値は、10mgKOH/gが好ましく、20mgKOH/gがより好ましく、30mgKOH/gがさらに好ましい。一方、ポリオールの水酸基価の上限値は、200mgKOH/gが好ましく、180mgKOH/gがより好ましく、160mgKOH/gがさらに好ましい。
すなわち、ポリオールの水酸基価は、10mgKOH/g以上200mgKOH/g以下が好ましく、20mgKOH/g以上180mgKOH/g以下がより好ましく、30mgKOH/g以上160mgKOH/g以下がさらに好ましい。
ポリオールの水酸基価が上記下限値以上であることにより、本実施形態の塗料組成物から得られる塗膜の耐溶剤性をより向上させることができる。一方、ポリオールの水酸基価が上記上限値以下であることにより、ポリイソシアネート組成物との混合後のポットライフをより向上させることができる。
[Hydroxyl value and acid value of polyol]
The lower limit of the hydroxyl value of the polyol is preferably 10 mgKOH / g, more preferably 20 mgKOH / g, and still more preferably 30 mgKOH / g. On the other hand, the upper limit of the hydroxyl value of the polyol is preferably 200 mgKOH / g, more preferably 180 mgKOH / g, and still more preferably 160 mgKOH / g.
That is, the hydroxyl value of the polyol is preferably from 10 mgKOH / g to 200 mgKOH / g, more preferably from 20 mgKOH / g to 180 mgKOH / g, even more preferably from 30 mgKOH / g to 160 mgKOH / g.
When the hydroxyl value of the polyol is equal to or more than the lower limit, the solvent resistance of the coating film obtained from the coating composition of the present embodiment can be further improved. On the other hand, when the hydroxyl value of the polyol is equal to or less than the upper limit, the pot life after mixing with the polyisocyanate composition can be further improved.
なお、一般に、「ポットライフ」とは、塗料、接着剤等の組成物において、主剤と硬化剤とを混合して組成物を調製後、硬化前の組成物としての性能を確保している時間を意味する。可使時間ともいう。 In general, “pot life” refers to the time during which a composition such as a paint or an adhesive is mixed with a main agent and a curing agent to prepare a composition, and that the performance as a composition before curing is secured. Means Also called pot life.
ポリオールの酸価は0mgKOH/g以上30mgKOH/g以下であることが好ましい。 The acid value of the polyol is preferably from 0 mgKOH / g to 30 mgKOH / g.
水酸基価及び酸価は、JIS K1557に準拠して測定することができる。 The hydroxyl value and the acid value can be measured according to JIS K1557.
中でも、本実施形態の塗料組成物に含まれるポリオールとしては、耐候性、耐薬品性、及び、硬度の観点から、アクリルポリオールが好ましい。又は、機械強度、及び、耐油性の観点から、ポリエステルポリオールが好ましい。 Among them, an acrylic polyol is preferable as the polyol contained in the coating composition of the present embodiment from the viewpoints of weather resistance, chemical resistance, and hardness. Or, a polyester polyol is preferable from the viewpoint of mechanical strength and oil resistance.
すなわち、本実施形態の塗料組成物は、上記実施形態のポリイソシアネート組成物と、水酸基価が10mgKOH/g以上200mgKOH/g以下であるアクリルポリオール、及び、水酸基価が10mgKOH/g以上200mgKOH/g以下であるポリエステルポリオールからなる群より選択される少なくとも1種のポリオールと、を含むことが好ましい。 That is, the coating composition of the present embodiment comprises the polyisocyanate composition of the above embodiment, an acrylic polyol having a hydroxyl value of 10 mgKOH / g to 200 mgKOH / g, and a hydroxyl value of 10 mgKOH / g to 200 mgKOH / g. And at least one polyol selected from the group consisting of polyester polyols.
[NCO/OH]
上記活性水素を分子内に2個以上有する化合物の水酸基に対する、上記実施形態のポリイソシアネート組成物のイソシアネート基のモル比(NCO/OH)は、0.2以上5.0以下が好ましく、0.4以上3.0以下がより好ましく、0.5以上2.0以下がさらに好ましい。
NCO/OHが上記下限値以上であると、より強靱な塗膜が得られる傾向にある。一方、NCO/OHが上記上限値以下であると、塗膜の平滑性がより向上する傾向にある。
[NCO / OH]
The molar ratio (NCO / OH) of the isocyanate group of the polyisocyanate composition of the embodiment to the hydroxyl group of the compound having two or more active hydrogens in the molecule is preferably 0.2 or more and 5.0 or less. 4 or more and 3.0 or less are more preferable, and 0.5 or more and 2.0 or less are still more preferable.
When the NCO / OH is at least the lower limit, a tougher coating film tends to be obtained. On the other hand, when NCO / OH is less than the above upper limit, the smoothness of the coating film tends to be further improved.
<その他添加剤>
本実施形態の塗料組成物は、上記ポリイソシアネート組成物及び上記樹脂成分に加えて、必要に応じて、完全アルキル型、メチロール型アルキル、イミノ基型アルキル等のメラミン系硬化剤を含有してもよい。
<Other additives>
The coating composition of the present embodiment contains, in addition to the polyisocyanate composition and the resin component, if necessary, a melamine-based curing agent such as a complete alkyl type, a methylol type alkyl, or an imino group type alkyl. Good.
また、上記樹脂成分、及び、本実施形態の塗料組成物は、いずれも、有機溶剤を含有してもよい。
有機溶剤としては、特に限定されないが、水酸基及びイソシアネート基と反応する官能基を有していないことが好ましく、ポリイソシアネート組成物と十分に相溶することが好ましい。このような有機溶剤としては、以下に限定されないが、例えば、エステル化合物、エーテル化合物、ケトン化合物、芳香族化合物、エチレングリコールジアルキルエーテル系の化合物、ポリエチレングリコールジカルボキシレート系の化合物、炭化水素系溶剤、芳香族系溶剤等の一般に塗料溶剤として用いられている化合物が挙げられる。
Further, the resin component and the coating composition of the present embodiment may each contain an organic solvent.
The organic solvent is not particularly limited, but preferably does not have a functional group that reacts with a hydroxyl group and an isocyanate group, and preferably has sufficient compatibility with the polyisocyanate composition. Examples of such organic solvents include, but are not limited to, ester compounds, ether compounds, ketone compounds, aromatic compounds, ethylene glycol dialkyl ether compounds, polyethylene glycol dicarboxylate compounds, and hydrocarbon solvents. And compounds generally used as coating solvents such as aromatic solvents.
上記樹脂成分、上記実施形態のポリイソシアネート組成物、及び、本実施形態の塗料組成物は、いずれも、その目的や用途に応じて、本実施形態の所望の効果を損なわない範囲で、硬化促進用の触媒、顔料、レベリング剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、可塑剤、界面活性剤等の当該技術分野で使用されている各種添加剤を混合して使用することもできる。 The resin component, the polyisocyanate composition of the above-described embodiment, and the coating composition of the present embodiment all promote curing according to the purpose and application within a range that does not impair the desired effects of the present embodiment. Various additives used in the art, such as a catalyst for use, a pigment, a leveling agent, an antioxidant, an ultraviolet absorber, a light stabilizer, a plasticizer, and a surfactant, may be used in combination.
硬化促進用の触媒の例としては、以下に限定されないが、例えば、金属塩、3級アミン類等が挙げられる。
金属塩としては、例えば、ジブチルスズジラウレート、2−エチルヘキサン酸スズ、2−エチルヘキサン酸亜鉛、コバルト塩等が挙げられる。
3級アミン類としては、例えば、トリエチルアミン、ピリジン、メチルピリジン、ベンジルジメチルアミン、N,N−ジメチルシクロヘキシルアミン、N−メチルピペリジン、ペンタメチルジエチレントリアミン、N,N’−エンドエチレンピペラジン、N,N’−ジメチルピペラジン等が挙げられる。
Examples of the catalyst for promoting curing include, but are not limited to, metal salts and tertiary amines.
Examples of the metal salt include dibutyltin dilaurate, tin 2-ethylhexanoate, zinc 2-ethylhexanoate, and cobalt salt.
Examples of the tertiary amines include triethylamine, pyridine, methylpyridine, benzyldimethylamine, N, N-dimethylcyclohexylamine, N-methylpiperidine, pentamethyldiethylenetriamine, N, N′-endoethylenepiperazine, and N, N ′. -Dimethylpiperazine and the like.
顔料としては、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、パールマイカ等が挙げられる。 Examples of the pigment include titanium oxide, carbon black, indigo, quinacridone, and pearl mica.
レベリング剤としては、特に限定されないが、例えば、シリコーン、エアロジル、ワックス、ステアリン酸塩、ポリシロキサン等が挙げられる。 Examples of the leveling agent include, but are not particularly limited to, silicone, aerosil, wax, stearate, and polysiloxane.
酸化防止剤、紫外線吸収剤、及び、光安定剤としては、例えば、リン酸若しくは亜リン酸の脂肪族、芳香族又はアルキル基置換芳香族エステルや次亜リン酸誘導体、リン化合物、フェノール系誘導体(特に、ヒンダードフェノール化合物)、イオウを含む化合物、スズ系化合物等が挙げられる。これらを単独で含有してもよく、2種以上含有してもよい。
リン化合物としては、例えば、フェニルホスホン酸、フェニルホスフィン酸、ジフェニルホスホン酸、ポリホスホネート、ジアルキルペンタエリスリトールジホスファイト、ジアルキルビスフェノールAジホスファイト等が挙げられる。
イオウを含む化合物としては、例えば、チオエーテル系化合物、ジチオ酸塩系化合物、メルカプトベンズイミダゾール系化合物、チオカルバニリド系化合物、チオジプロピオン酸エステル等が挙げられる。
スズ系化合物としては、例えば、スズマレート、ジブチルスズモノオキシド等が挙げられる。
Examples of antioxidants, ultraviolet absorbers, and light stabilizers include, for example, aliphatic, aromatic or alkyl-substituted aromatic esters of phosphoric acid or phosphorous acid, hypophosphorous acid derivatives, phosphorus compounds, phenolic derivatives (Particularly, hindered phenol compounds), compounds containing sulfur, and tin compounds. These may be contained alone or in combination of two or more.
Examples of the phosphorus compound include phenylphosphonic acid, phenylphosphinic acid, diphenylphosphonic acid, polyphosphonate, dialkylpentaerythritol diphosphite, dialkylbisphenol A diphosphite, and the like.
Examples of the compound containing sulfur include a thioether compound, a dithioate compound, a mercaptobenzimidazole compound, a thiocarbanilide compound, and a thiodipropionate.
Examples of the tin-based compound include tin malate and dibutyltin monoxide.
可塑剤としては、特に限定されないが、例えば、フタル酸エステル類、リン酸エステル類、脂肪酸エステル類、ピロメリット酸エステル、エポキシ系可塑剤、ポリエーテル系可塑剤、液状ゴム、非芳香族系パラフィンオイル等が挙げられる。
フタル酸エステル類としては、例えば、ジオクチルフタレート、ジブチルフタレート、ジエチルフタレート、ブチルベンジルフタレート、ジ−2−エチルヘキシルフタレート、ジイソデシルフタレート、ジウンデシルフタレート、ジイソノニルフタレート等が挙げられる。
リン酸エステル類としては、例えば、トリクレジルホスフェート、トリエチルホスフェート、トリブチルホスフェート、トリ−2−エチルヘキシルホスフェート、トリメチルヘキシルホスフェート、トリス−クロロエチルホスフェート、トリス−ジクロロプロピルホスフェート等が挙げられる。
脂肪酸エステル類としては、例えば、トリメリット酸オクチルエステル、トリメリット酸イソデシルエステル、トリメリット酸エステル類、ジペンタエリスリトールエステル類、ジオクチルアジペート、ジメチルアジペート、ジ−2−エチルヘキシルアゼレート、ジオクチルアゼレート、ジオクチルセバケート、ジ−2−エチルヘキシルセバケート、メチルアセチルリシノケート等が挙げられる。
ピロメリット酸エステルとしては、例えば、ピロメリット酸オクチルエステル等が挙げられる。
エポキシ系可塑剤としては、例えば、エポキシ化大豆油、エポキシ化アマニ油、エポキシ化脂肪酸アルキルエステル等が挙げられる。
ポリエーテル系可塑剤としては、例えば、アジピン酸エーテルエステル、ポリエーテル等が挙げられる。
液状ゴムとしては、例えば、液状NBR、液状アクリルゴム、液状ポリブタジエン等が挙げられる。
Although it does not specifically limit as a plasticizer, For example, a phthalate ester, a phosphate ester, a fatty acid ester, a pyromellitic ester, an epoxy plasticizer, a polyether plasticizer, a liquid rubber, a non-aromatic paraffin Oil and the like.
Examples of the phthalic esters include dioctyl phthalate, dibutyl phthalate, diethyl phthalate, butyl benzyl phthalate, di-2-ethylhexyl phthalate, diisodecyl phthalate, diundecyl phthalate, diisononyl phthalate and the like.
Examples of the phosphate esters include tricresyl phosphate, triethyl phosphate, tributyl phosphate, tri-2-ethylhexyl phosphate, trimethylhexyl phosphate, tris-chloroethyl phosphate, and tris-dichloropropyl phosphate.
Examples of the fatty acid esters include octyl trimellitate, isodecyl trimellitate, trimellitate, dipentaerythritol esters, dioctyl adipate, dimethyl adipate, di-2-ethylhexyl azelate, and dioctyl azelate. , Dioctyl sebacate, di-2-ethylhexyl sebacate, methyl acetyl lisinocate and the like.
Examples of the pyromellitic acid ester include octyl pyromellitic acid ester.
Examples of the epoxy plasticizer include epoxidized soybean oil, epoxidized linseed oil, and epoxidized fatty acid alkyl esters.
Examples of the polyether plasticizer include adipic acid ether ester and polyether.
Examples of the liquid rubber include liquid NBR, liquid acrylic rubber, liquid polybutadiene, and the like.
界面活性剤としては、例えば、公知のアニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤、両性界面活性剤等が挙げられる。 Examples of the surfactant include known anionic surfactants, cationic surfactants, amphoteric surfactants, and the like.
<塗料組成物の製造方法>
本実施形態のポリイソシアネート組成物は溶剤ベースの塗料組成物に好適に使用可能である。
溶剤ベースの塗料組成物とする場合の製造方法としては、例えば、まず、活性水素を分子内に2個以上有する化合物を含有する樹脂、又は、その溶剤希釈物に、必要に応じて他の樹脂、触媒、顔料、レベリング剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、可塑剤、界面活性剤等のその他添加剤を加えたものを調製する。次いで、本実施形態のポリイソシアネート組成物を硬化剤として添加し、必要に応じて、更に溶剤を添加して、粘度を調整する。次いで、手攪拌、又は、マゼラー等の攪拌機器を用いて攪拌することによって、溶剤ベースの塗料組成物を得ることができる。
<Production method of coating composition>
The polyisocyanate composition of the present embodiment can be suitably used for a solvent-based coating composition.
As a production method when a solvent-based coating composition is used, for example, first, a resin containing a compound having two or more active hydrogens in the molecule, or a solvent dilution thereof, if necessary, other resin A catalyst, a pigment, a leveling agent, an antioxidant, an ultraviolet absorber, a light stabilizer, a plasticizer, a surfactant, and other additives are prepared. Next, the polyisocyanate composition of the present embodiment is added as a curing agent, and if necessary, a solvent is further added to adjust the viscosity. Next, a solvent-based coating composition can be obtained by stirring manually or using a stirring device such as Magellar.
<塗料組成物の使用用途>
本実施形態の塗料組成物は、以下に限定されないが、例えば、ロール塗装、カーテンフロー塗装、スプレー塗装、ベル塗装、静電塗装等の塗料として用いることができる。例えば、金属(鋼板、表面処理鋼板等)、プラスチック、木材、フィルム、無機材料等の素材に対するプライマーや上中塗り塗料として有用である。また、防錆鋼板を含むプレコートメタル、自動車塗装等に美粧性、耐候性、耐酸性、防錆性、耐チッピング性等を付与するための塗料としても有用である。さらに、接着剤、粘着剤、エラストマー、フォーム、表面処理剤等のウレタン原料としても有用である。
<Uses of paint composition>
Although not limited to the following, the coating composition of the present embodiment can be used as a coating material such as roll coating, curtain flow coating, spray coating, bell coating, and electrostatic coating. For example, it is useful as a primer or top coat for materials such as metals (steel plates, surface-treated steel plates, etc.), plastics, woods, films, and inorganic materials. It is also useful as a paint for imparting aesthetics, weather resistance, acid resistance, rust resistance, chipping resistance, etc. to pre-coated metal including rust-proof steel plates, automotive coatings and the like. Further, it is useful as a urethane raw material such as an adhesive, a pressure-sensitive adhesive, an elastomer, a foam, and a surface treatment agent.
≪塗膜≫
本実施形態の塗膜は、上記実施形態の塗料組成物を硬化してなる。本実施形態の塗膜は、上記実施形態の塗料組成物を、基材上に、例えば、ロール塗装、カーテンフロー塗装、スプレー塗装、ベル塗装、静電塗装等により塗装し、硬化することにより得られる。そのため、本実施形態の塗膜は、常に、安定した品質を発現し、且つ、乾燥性及び耐擦り傷性に優れる。
≪Coating film≫
The coating film of the present embodiment is obtained by curing the coating composition of the above embodiment. The coating film of the present embodiment is obtained by coating and curing the coating composition of the above embodiment on a substrate, for example, by roll coating, curtain flow coating, spray coating, bell coating, electrostatic coating, or the like. Can be Therefore, the coating film of the present embodiment always exhibits stable quality, and is excellent in drying property and scratch resistance.
以下、本実施形態を実施例及び比較例に基づいてさらに詳しく説明するが、本実施形態は、以下の実施例により何ら限定されるものではない。 Hereinafter, the present embodiment will be described in more detail based on examples and comparative examples, but the present embodiment is not limited by the following examples.
<試験項目>
合成例で得られたポリイソシアネート、並びに、実施例及び比較例で製造されたポリイソシアネート組成物について、以下に示す方法に従い、各物性の測定及び各評価を行った。
<Test items>
With respect to the polyisocyanate obtained in the synthesis example, and the polyisocyanate compositions manufactured in the examples and the comparative examples, measurement and evaluation of respective physical properties were performed in accordance with the following methods.
[物性1]粘度
粘度は、E型粘度計(トキメック社製)を用いて25℃で測定した。測定に際しては、標準ローター(1°34’×R24)を用いた。回転数は、以下のとおりとした。
[Physical Properties 1] Viscosity The viscosity was measured at 25 ° C. using an E-type viscometer (manufactured by Tokimec). In the measurement, a standard rotor (1 ° 34 ′ × R24) was used. The rotation speed was as follows.
(回転数)
100rpm(128mPa・s未満の場合)
50rpm(128mPa・s以上256mPa・s未満の場合)
20rpm(256mPa・s以上640mPa・s未満の場合)
10rpm(640mPa・s以上1280mPa・s未満の場合)
5rpm(1280mPa・s以上2560mPa・s未満の場合)
(Rotation speed)
100 rpm (less than 128 mPa · s)
50 rpm (in the case of 128 mPa · s or more and less than 256 mPa · s)
20 rpm (when it is 256 mPa · s or more and less than 640 mPa · s)
10 rpm (in the case of 640 mPa · s or more and less than 1280 mPa · s)
5 rpm (when it is 1280 mPa · s or more and less than 2560 mPa · s)
なお、後述する合成例で得られたポリイソシアネートの不揮発分を以下に記載の方法によって調べ、その値が98質量%以上であったものは、そのまま測定に供した。 The non-volatile content of the polyisocyanate obtained in a synthesis example described later was examined by the method described below, and those having a value of 98% by mass or more were directly subjected to measurement.
[物性2]不揮発分
不揮発分は、合成例で得られたポリイソシアネートを、105℃、3時間加熱した場合の残存質量及び加熱前の質量から、下記に示す式により求めた。
[Physical Properties 2] Non-volatile content The non-volatile content was determined from the residual mass obtained by heating the polyisocyanate obtained in Synthesis Example at 105 ° C for 3 hours and the mass before heating by the following formula.
不揮発分 (質量%)
= (加熱後のポリイソシアネート組成物の質量)/(加熱前のポリイソシアネート組成物の質量)×100
Non-volatile content (% by mass)
= (Mass of polyisocyanate composition after heating) / (mass of polyisocyanate composition before heating) x 100
[物性3]NCO含有率
NCO含有率(質量%)は、合成例で得られたポリイソシアネート中のイソシアネート基を過剰の2Nアミンで中和した後、1N塩酸による逆滴定によって求めた。
なお、合成例で得られたポリイソシアネートの不揮発分を上述した方法によって調べ、その値が98質量%以上であったものは、そのまま測定に供した。
[Physical property 3] NCO content The NCO content (% by mass) was determined by back titration with 1N hydrochloric acid after neutralizing an isocyanate group in the polyisocyanate obtained in the synthesis example with an excess of 2N amine.
In addition, the non-volatile content of the polyisocyanate obtained in the synthesis example was examined by the above-described method, and those having a value of 98% by mass or more were subjected to measurement as they were.
[物性4](b+c+d)/(a+b+c+d)
合成例で得られたポリイソシアネートを試料として、下記に示す測定条件での13C−NMRの測定により、イソシアヌレート基のモル量a、ウレタン基のモル量b、アロファネート基のモル量c及びビウレット基のモル量dをそれぞれ求めた。
具体的な測定条件は以下のとおりとした。
[Physical property 4] (b + c + d) / (a + b + c + d)
Using the polyisocyanate obtained in the synthesis example as a sample, the molar amount a of the isocyanurate group, the molar amount b of the urethane group, the molar amount c of the allophanate group, and the biuret were determined by 13 C-NMR measurement under the following measurement conditions. The molar amount d of the group was determined.
Specific measurement conditions were as follows.
(測定条件)
13C−NMR装置:AVANCE600(BrukerBiospin社製)
クライオプローブ:CP DUL 600S3 C/H−D−05 Z(BrukerBiospin社製)
共鳴周波数:150MHz
濃度:60wt/vol%
シフト基準:CDCl3(77ppm)
積算回数:10000回
パルスプログラム:zgpg30(プロトン完全デカップリング法、待ち時間2sec)
(Measurement condition)
13 C-NMR apparatus: AVANCE600 (manufactured by Bruker Biospin)
Cryoprobe: CP DUL 600S3 C / HD-05Z (manufactured by Bruker Biospin)
Resonant frequency: 150MHz
Concentration: 60 wt / vol%
Shift standard: CDCl 3 (77 ppm)
Number of integration: 10000 times Pulse program: zgpg30 (proton complete decoupling method, waiting time 2 sec)
なお、上記測定においては、以下のシグナルの積分値を、測定している炭素の数で除し、その値から各モル量を求めた。得られた各官能基のモル量から、(b+c+d)/(a+b+c+d)を算出した。 In the above measurement, the integral value of the following signal was divided by the number of measured carbons, and each molar amount was determined from the value. (B + c + d) / (a + b + c + d) was calculated from the obtained molar amount of each functional group.
イソシアヌレート基:148.6ppm付近:積分値÷3
ウレタン基:156.9ppm付近:積分値÷1
アロファネート基:154ppm付近:積分値÷1
ビウレット基:156.2ppm付近:積分値÷2
Isocyanurate group: around 148.6 ppm: integrated value ÷ 3
Urethane group: around 156.9 ppm: integral value ÷ 1
Allophanate group: around 154 ppm: integral value ÷ 1
Biuret group: around 156.2 ppm: integral value ÷ 2
[評価1]貯蔵後の黄変性
実施例及び比較例で得られた各ポリイソシアネート組成物の初期色度を、Lovibond社製の比色計PFXi−195を用いて測定した。その後、乾燥させた50mLガラス製スクリュー瓶に、30gのポリイソシアネート組成物を添加後、窒素シールし、密閉後、50℃×1週間保持した。次いで、貯蔵後の試料を25℃まで冷却後、同一装置を使用し、再度、反応液の色度を測定した。貯蔵前の色度と貯蔵後の色度との差を算出し、下記に示す評価基準に従い、貯蔵後の黄変性を評価した。
[Evaluation 1] Yellowing after storage The initial chromaticity of each of the polyisocyanate compositions obtained in Examples and Comparative Examples was measured using a colorimeter PFXi-195 manufactured by Lovbond. Thereafter, 30 g of the polyisocyanate composition was added to the dried 50 mL glass screw bottle, nitrogen-sealed, sealed, and kept at 50 ° C. × 1 week. Next, the sample after storage was cooled to 25 ° C., and the chromaticity of the reaction solution was measured again using the same apparatus. The difference between the chromaticity before storage and the chromaticity after storage was calculated, and the yellowing after storage was evaluated according to the following evaluation criteria.
(評価基準)
◎:貯蔵前後の色度の差が10未満
〇:貯蔵前後の色度の差が10以上20未満
△:貯蔵前後の色度の差が20以上30未満
×:貯蔵前後の色度の差が30以上
(Evaluation criteria)
:: Difference in chromaticity before and after storage is less than 10 〇: Difference in chromaticity before and after storage is 10 or more and less than 20 Δ: Difference in chromaticity before and after storage is 20 or more and less than 30 ×: Difference in chromaticity before and after storage 30 or more
[評価2]室温密封時の貯蔵安定性
実施例及び比較例で得られた各ポリイソシアネート組成物の初期粘度を、E型粘度計で測定した。乾燥させた50mLガラス製スクリュー瓶に、30gのポリイソシアネート組成物を添加後、窒素シールし、密閉後、23℃で、7日間貯蔵した。次いで、貯蔵後の粘度を再度測定した。貯蔵前の粘度に対する貯蔵後の粘度の割合を、粘度変化率として算出し、下記に示す評価基準に従い、室温密封時の貯蔵安定性を評価した。
[Evaluation 2] Storage stability when sealed at room temperature The initial viscosity of each of the polyisocyanate compositions obtained in Examples and Comparative Examples was measured with an E-type viscometer. After adding 30 g of the polyisocyanate composition to the dried 50 mL glass screw bottle, the container was sealed with nitrogen, sealed, and stored at 23 ° C. for 7 days. Then, the viscosity after storage was measured again. The ratio of the viscosity after storage to the viscosity before storage was calculated as a viscosity change rate, and the storage stability when sealed at room temperature was evaluated according to the following evaluation criteria.
(評価基準)
〇:粘度変化率が120%未満
△:粘度変化率が120%以上150%未満
×:粘度変化率が150%以上
(Evaluation criteria)
Δ: Viscosity change rate is less than 120% Δ: Viscosity change rate is 120% or more and less than 150% ×: Viscosity change rate is 150% or more
[評価3]開封時の貯蔵安定性
実施例及び比較例で得られた各ポリイソシアネート組成物の初期粘度を、E型粘度計で測定した。乾燥させた50mLガラス製スクリュー瓶に、30gのポリイソシアネート組成物を添加後、蓋を開封した状態で、水を底に入れた状態のガラス製のデシケーター内で、23℃、24時間保持した。次いで、貯蔵後の粘度を再度測定した。貯蔵前の粘度に対する貯蔵後の粘度の割合を、粘度変化率として算出し、下記に示す評価基準に従い、開封時の貯蔵安定性を評価した。
[Evaluation 3] Storage stability at opening The initial viscosities of the polyisocyanate compositions obtained in Examples and Comparative Examples were measured with an E-type viscometer. After adding 30 g of the polyisocyanate composition to the dried 50 mL glass screw bottle, the container was kept at 23 ° C. for 24 hours in a glass desiccator with water placed at the bottom with the lid opened. Then, the viscosity after storage was measured again. The ratio of the viscosity after storage to the viscosity before storage was calculated as a viscosity change rate, and the storage stability at opening was evaluated according to the following evaluation criteria.
(評価基準)
〇:粘度変化率が120%未満
△:粘度変化率が120%以上250%未満
×:粘度変化率が250%以上
(Evaluation criteria)
Δ: Viscosity change rate is less than 120% Δ: Viscosity change rate is 120% or more and less than 250% ×: Viscosity change rate is 250% or more
[評価4]指触乾燥性
実施例及び比較例で得られた各ポリイソシアネート組成物に、Setalux1903(Allnex社製、アクリルポリオール)をNCO基/OH基のモル比が1/1となるように混合した。さらに、混合液に、塗料固形分が50質量%になるように、酢酸ブチルを添加し、塗料組成物を調製した。調製された塗料組成物をガラス板に塗布し、35℃、湿度50%下で放置した。1時間毎に、指触により、タックがなくなる時間を確認した。タックがなくなった時間について、下記に示す評価基準に従い、指触乾燥性を評価した。
[Evaluation 4] Dryness to the touch To each polyisocyanate composition obtained in Examples and Comparative Examples, Setalux 1903 (manufactured by Allnex, acrylic polyol) was used so that the molar ratio of NCO groups / OH groups was 1/1. Mixed. Further, butyl acetate was added to the mixture so that the coating solid content became 50% by mass to prepare a coating composition. The prepared coating composition was applied to a glass plate and left at 35 ° C. and 50% humidity. Every hour, the time when tackiness disappeared was confirmed by finger touch. For the time when the tack disappeared, the dryness to the touch was evaluated according to the evaluation criteria shown below.
(評価基準)
◎:1時間以内
〇:2時間以内
△:4時間以内
×:4時間超
(Evaluation criteria)
◎: Within 1 hour 〇: Within 2 hours △: Within 4 hours ×: Over 4 hours
[評価5]耐擦り傷性
上記「評価4」と同様の方法を用いて、塗料組成物を調製した。得られた塗料組成物をガラス板に塗布し、100℃、30分の条件で乾燥させた。冷却後、初期塗膜の光沢値を測定した。その後、1kg荷重の条件で、♯0000のスチールウールで50往復させ、23℃、3時間放置し、光沢値を測定した。初期塗膜の光沢値に対する試験後の塗膜の光沢値の割合を光沢保持率として算出し、下記に示す評価基準に従い、耐擦り傷性を評価した。
[Evaluation 5] Scratch resistance A coating composition was prepared in the same manner as in the above "Evaluation 4". The obtained coating composition was applied to a glass plate and dried at 100 ° C. for 30 minutes. After cooling, the gloss value of the initial coating film was measured. Thereafter, under the condition of a load of 1 kg, the steel wool was reciprocated 50 times with $ 0000 steel wool, left at 23 ° C. for 3 hours, and the gloss value was measured. The ratio of the gloss value of the coating film after the test to the gloss value of the initial coating film was calculated as a gloss retention, and the scratch resistance was evaluated according to the following evaluation criteria.
(評価基準)
◎:光沢保持率が99%以上
〇:光沢保持率が98%以上99%未満
△:光沢保持率が96%以上98%未満
×:光沢保持率が96%未満
(Evaluation criteria)
◎: Gloss retention rate of 99% or more Δ: Gloss retention rate of 98% or more and less than 99% Δ: Gloss retention rate of 96% or more and less than 98% ×: Gloss retention rate of less than 96%
<ポリイソシアネートの合成>
[合成例1]ポリイソシアネートP−1の合成
撹拌機、温度計、還流冷却管、窒素吹き込み管及び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、HDI:1000g、及び、2−エチルヘキサノール:30gを仕込み、撹拌下、反応器内温度を90℃、1時間保持した。その後、反応液に、テトラメチルアンモニウムカプリエート(固形分5%)を含有するイソブタノール溶液:0.6gを添加した。反応液のNCO含有率が43.5%となった時点で、リン酸85%水溶液(和光純薬製の試薬):0.06g(触媒に対して42倍モル)を加え、反応を停止した。反応液を濾過後、薄膜蒸発缶を用いて、未反応のHDIを除去して、ポリイソシアネートP−1を得た。得られたポリイソシアネートP−1の25℃における粘度は340mPa・s、NCO含有率は20.3%、(b+c+d)/(a+b+c+d)は0.50であった。
<Synthesis of polyisocyanate>
[Synthesis Example 1] Synthesis of polyisocyanate P-1 A four-necked flask equipped with a stirrer, a thermometer, a reflux condenser, a nitrogen blowing tube and a dropping funnel was set to a nitrogen atmosphere, HDI: 1000 g, and 2-ethyl Hexanol: 30 g was charged, and the temperature in the reactor was kept at 90 ° C. for 1 hour with stirring. Thereafter, 0.6 g of an isobutanol solution containing tetramethylammonium capryate (solid content: 5%) was added to the reaction solution. When the NCO content of the reaction solution reached 43.5%, an aqueous 85% phosphoric acid solution (a reagent manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.): 0.06 g (42-fold mol with respect to the catalyst) was added to stop the reaction. . After filtering the reaction solution, unreacted HDI was removed using a thin film evaporator to obtain polyisocyanate P-1. The viscosity at 25 ° C. of the obtained polyisocyanate P-1 was 340 mPa · s, the NCO content was 20.3%, and (b + c + d) / (a + b + c + d) was 0.50.
[合成例2]ポリイソシアネートP−2の合成
撹拌機、温度計、還流冷却管、窒素吹き込み管及び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、HDI:1000g、及び、イソブタノール:32gを仕込み、撹拌下、反応器内温度を130℃、1時間保持した。その後、反応液に、2−エチルヘキサン酸ジルコニル(固形分20%)を含有するミネラルスピリット溶液(日本化学産業株式会社製、商品名「ニッカオクチックスジルコニウム12%」をミネラルスピリットで希釈したもの):0.55gを加えた。反応液のNCO含有率が43.9%となった時点で、リン酸2− エチルヘキシルエステル:0.32g(触媒に対して、4.1倍モル)を加え、反応を停止した。反応液を濾過後、薄膜蒸発缶を用いて、未反応のHDIを除去して、ポリイソシアネートP−2を得た。得られたポリイソシアネートP−2の25℃における粘度は110mPa・s、NCO含有率は19.4%、(b+c+d)/(a+b+c+d)は0.97であった。
[Synthesis Example 2] Synthesis of polyisocyanate P-2 A four-necked flask equipped with a stirrer, a thermometer, a reflux condenser, a nitrogen blowing tube, and a dropping funnel was set to a nitrogen atmosphere, HDI: 1000 g, and isobutanol: 32 g was charged and the temperature inside the reactor was kept at 130 ° C. for 1 hour under stirring. Thereafter, a mineral spirit solution containing zirconyl 2-ethylhexanoate (solid content 20%) in the reaction solution (a product of Nippon Kagaku Sangyo Co., Ltd., trade name "Nikka Octix Zirconium 12%" diluted with mineral spirit) : 0.55 g was added. When the NCO content of the reaction solution reached 43.9%, 0.32 g of phosphoric acid 2-ethylhexyl ester (4.1 times mol with respect to the catalyst) was added to stop the reaction. After filtering the reaction solution, unreacted HDI was removed using a thin film evaporator to obtain polyisocyanate P-2. The viscosity at 25 ° C. of the obtained polyisocyanate P-2 was 110 mPa · s, the NCO content was 19.4%, and (b + c + d) / (a + b + c + d) was 0.97.
[合成例3]ポリイソシアネートP−3の合成
撹拌機、温度計、還流冷却管、窒素吹き込み管及び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、HDI:1000gを仕込み、撹拌下、反応器内温度を60℃に昇温した。その後、反応液に、テトラメチルアンモニウムカプリエートの(固形分5%)を含有するイソブタノール溶液:2.0gを添加した。反応液のNCO含有率が44.1%となった時点で、リン酸85%水溶液(和光純薬製の試薬):0.06g(触媒に対して42倍モル)を加え反応を停止した。反応液を濾過後、薄膜蒸発缶を用いて、未反応のHDIを除去して、ポリイソシアネートP−3を得た。得られたポリイソシアネートP−3の25℃における粘度は1400mPa・s、NCO含有率は23.2%、(b+c+d)/(a+b+c+d)は0.05であった。
[Synthesis Example 3] Synthesis of polyisocyanate P-3 A four-necked flask equipped with a stirrer, a thermometer, a reflux condenser, a nitrogen blowing tube and a dropping funnel was set to a nitrogen atmosphere, HDI: 1000 g was charged, and the mixture was stirred. The temperature inside the reactor was raised to 60 ° C. Thereafter, 2.0 g of an isobutanol solution containing tetramethylammonium capryate (solid content: 5%) was added to the reaction solution. When the NCO content of the reaction solution reached 44.1%, an 85% aqueous solution of phosphoric acid (a reagent manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.): 0.06 g (42 times the amount of the catalyst) was added to stop the reaction. After filtering the reaction solution, unreacted HDI was removed using a thin-film evaporator to obtain polyisocyanate P-3. The viscosity at 25 ° C. of the obtained polyisocyanate P-3 was 1,400 mPa · s, the NCO content was 23.2%, and (b + c + d) / (a + b + c + d) was 0.05.
[合成例4]ポリイソシアネートP−4の合成
撹拌機、温度計、還流冷却管、窒素吹き込み管及び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、ポリイソシアネートP−1:85質量部、及び、ポリイソシアネートP−3:15質量部を添加し、撹拌下、50℃で1時間保持して、ポリイソシアネートP−4を得た。得られたポリイソシアネートP−4の25℃における粘度は1150mPa・s 、NCO含有率は22.8%、(b+c+d)/(a+b+c+d)は0.12であった。
[Synthesis Example 4] Synthesis of polyisocyanate P-4 A four-necked flask equipped with a stirrer, a thermometer, a reflux condenser, a nitrogen blowing tube, and a dropping funnel was set to a nitrogen atmosphere, and polyisocyanate P-1 was 85 parts by mass. And 15 parts by mass of polyisocyanate P-3 were added, and the mixture was kept at 50 ° C. for 1 hour with stirring to obtain polyisocyanate P-4. The viscosity at 25 ° C. of the obtained polyisocyanate P-4 was 1150 mPa · s, the NCO content was 22.8%, and (b + c + d) / (a + b + c + d) was 0.12.
[合成例5]ポリイソシアネートP−5の合成
撹拌機、温度計、還流冷却管、窒素吹き込み管及び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、ポリイソシアネートP−1:45質量部、及び、ポリイソシアネートP−3:55質量部を添加し、撹拌下、50℃で1時間保持して、ポリイソシアネートP−5を得た。得られたポリイソシアネートP−5の25℃における粘度は700mPa・s 、NCO含有率は21.9%、(b+c+d)/(a+b+c+d)は0.30であった。
[Synthesis Example 5] Synthesis of polyisocyanate P-5 A four-necked flask equipped with a stirrer, a thermometer, a reflux condenser, a nitrogen blowing tube and a dropping funnel was set to a nitrogen atmosphere, and polyisocyanate P-1 was 45 parts by mass. And 55 parts by mass of polyisocyanate P-3 were added, and the mixture was maintained at 50 ° C. for 1 hour with stirring to obtain polyisocyanate P-5. The viscosity at 25 ° C. of the obtained polyisocyanate P-5 was 700 mPa · s, the NCO content was 21.9%, and (b + c + d) / (a + b + c + d) was 0.30.
[合成例6]ポリイソシアネートP−6の合成
撹拌機、温度計、還流冷却管、窒素吹き込み管及び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、ポリイソシアネートP−1:90質量部、及び、ポリイソシアネートP−3:10質量部を添加し、撹拌下、50℃で1時間保持して、ポリイソシアネートP−6を得た。得られたポリイソシアネートP−6の25℃における粘度は420mPa・s、NCO含有率は20.6%、(b+c+d)/(a+b+c+d)は0.45であった。
[Synthesis Example 6] Synthesis of polyisocyanate P-6 A four-necked flask equipped with a stirrer, a thermometer, a reflux condenser, a nitrogen blowing tube and a dropping funnel was set to a nitrogen atmosphere, and polyisocyanate P-1 was 90 parts by mass. , And 10 parts by mass of polyisocyanate P-3 were added, and the mixture was maintained at 50 ° C. for 1 hour with stirring to obtain polyisocyanate P-6. The viscosity at 25 ° C. of the obtained polyisocyanate P-6 was 420 mPa · s, the NCO content was 20.6%, and (b + c + d) / (a + b + c + d) was 0.45.
[合成例7]ポリイソシアネートP−7の合成
撹拌機、温度計、還流冷却管、窒素吹き込み管及び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、ポリイソシアネートP−3:75質量部、及び、24−100(旭化成製、ビウレット型ポリイソシアネート組成物、25℃における粘度1800mPa.s、NCO含有率23.5%):25質量部を添加し、撹拌下、50℃で1時間保持して、ポリイソシアネートP−7を得た。得られたポリイソシアネートP−7の25℃における粘度は1500mPa・s、NCO含有率は23.3%、(b+c+d)/(a+b+c+d)は0.28であった。
[Synthesis Example 7] Synthesis of polyisocyanate P-7 A four-necked flask equipped with a stirrer, a thermometer, a reflux condenser, a nitrogen blowing tube, and a dropping funnel was set to a nitrogen atmosphere, and polyisocyanate P-3: 75 parts by mass. , And 24-100 (manufactured by Asahi Kasei, biuret-type polyisocyanate composition, viscosity at 25 ° C: 1800 mPa · s, NCO content: 23.5%): 25 parts by mass, and kept at 50 ° C for 1 hour with stirring Thus, polyisocyanate P-7 was obtained. The viscosity at 25 ° C. of the obtained polyisocyanate P-7 was 1500 mPa · s, the NCO content was 23.3%, and (b + c + d) / (a + b + c + d) was 0.28.
[合成例8]ポリイソシアネートP−8の合成
撹拌機、温度計、還流冷却管、窒素吹き込み管及び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、ポリイソシアネートP−2:23質量部、及び、ポリイソシアネートP−3:77質量部を添加し、撹拌下、50℃で1時間保持して、ポリイソシアネートP−8を得た。得られたポリイソシアネートP−8の25℃における粘度は950mPa・s、NCO含有率は22.3%、(b+c+d)/(a+b+c+d)は0.26であった。
[Synthesis Example 8] Synthesis of polyisocyanate P-8 In a four-necked flask equipped with a stirrer, a thermometer, a reflux condenser, a nitrogen blowing tube, and a dropping funnel, a nitrogen atmosphere was introduced, and polyisocyanate P-2: 23 parts by mass And 77 parts by mass of polyisocyanate P-3 were added, and the mixture was maintained at 50 ° C. for 1 hour with stirring to obtain polyisocyanate P-8. The viscosity at 25 ° C. of the obtained polyisocyanate P-8 was 950 mPa · s, the NCO content was 22.3%, and (b + c + d) / (a + b + c + d) was 0.26.
[合成例9]ポリイソシアネートP−9の合成
撹拌機、温度計、還流冷却管、窒素吹き込み管及び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、ポリイソシアネートP−1:78質量部、及び、ポリイソシアネートP−3:22質量部を添加し、撹拌下、50℃で1時間保持して、ポリイソシアネートP−9を得た。得られたポリイソシアネートP−9の25℃における粘度は270mPa・s、NCO含有率は20.1%、(b+c+d)/(a+b+c+d)は0.60であった。
[Synthesis Example 9] Synthesis of polyisocyanate P-9 A four-necked flask equipped with a stirrer, a thermometer, a reflux condenser, a nitrogen blowing tube and a dropping funnel was set to a nitrogen atmosphere, and polyisocyanate P-1 was 78 parts by mass. , And 22 parts by mass of polyisocyanate P-3 were added, and the mixture was kept at 50 ° C. for 1 hour with stirring to obtain polyisocyanate P-9. The viscosity at 25 ° C. of the obtained polyisocyanate P-9 was 270 mPa · s, the NCO content was 20.1%, and (b + c + d) / (a + b + c + d) was 0.60.
[合成例10]ポリイソシアネートP−10の合成
撹拌機、温度計、還流冷却管、窒素吹き込み管及び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、HDI:1000g、及び、1.3−ブタンジオール:60gを仕込み、撹拌下、反応器内温度を90℃、1時間保持した。その後、反応液に、テトラメチルアンモニウムカプリエート(固形分5%)を含有するイソブタノール溶液:0.6gを添加した。反応液のNCO含有率が33%となった時点で、リン酸85%水溶液(和光純薬製の試薬):0.06g(触媒に対して42倍モル)を加え、反応を停止した。反応液を濾過後、薄膜蒸発缶を用いて、未反応のHDIを除去して、ポリイソシアネートP−10を得た。得られたポリイソシアネートP−10の25℃における粘度は2700mPa・s、NCO含有率は20.0%、(b+c+d)/(a+b+c+d)は0.92であった。
[Synthesis Example 10] Synthesis of polyisocyanate P-10 A four-necked flask equipped with a stirrer, a thermometer, a reflux condenser, a nitrogen blowing tube, and a dropping funnel was set to a nitrogen atmosphere, and HDI: 1000 g, and 1.3. -Butanediol: 60 g was charged, and the temperature in the reactor was kept at 90 ° C. for 1 hour under stirring. Thereafter, 0.6 g of an isobutanol solution containing tetramethylammonium capryate (solid content: 5%) was added to the reaction solution. When the NCO content of the reaction solution became 33%, an aqueous 85% phosphoric acid solution (a reagent manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.): 0.06 g (42-fold mol with respect to the catalyst) was added to stop the reaction. After filtering the reaction solution, unreacted HDI was removed using a thin film evaporator to obtain polyisocyanate P-10. The viscosity at 25 ° C. of the obtained polyisocyanate P-10 was 2700 mPa · s, the NCO content was 20.0%, and (b + c + d) / (a + b + c + d) was 0.92.
[合成例11]ポリイソシアネートP−11の合成
撹拌機、温度計、還流冷却管、窒素吹き込み管及び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、ポリイソシアネートP−10:90質量部、及び、ポリイソシアネートP−3:10質量部を添加し、撹拌下、50℃で1時間保持して、ポリイソシアネートP−11を得た。得られたポリイソシアネートP−11の25℃における粘度は2600mPa・s、NCO含有率は20.3%、(b+c+d)/(a+b+c+d)は0.83であった。
[Synthesis Example 11] Synthesis of polyisocyanate P-11 A four-necked flask equipped with a stirrer, a thermometer, a reflux condenser, a nitrogen blowing tube and a dropping funnel was set to a nitrogen atmosphere, and polyisocyanate P-10: 90 parts by mass. And 10 parts by mass of polyisocyanate P-3 were added, and the mixture was kept at 50 ° C. for 1 hour with stirring to obtain polyisocyanate P-11. The viscosity at 25 ° C. of the obtained polyisocyanate P-11 was 2,600 mPa · s, the NCO content was 20.3%, and (b + c + d) / (a + b + c + d) was 0.83.
<ポリイソシアネート組成物の製造>
[実施例1]ポリイソシアネート組成物A−1の製造
撹拌機、温度計、還流冷却管、窒素吹き込み管及び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、水分量200ppmに調整した酢酸ブチル:59.4質量部に、有機スズ化合物として、ジブチルスズジラウレート:0.4質量部、脱水剤として、オルトギ酸メチル:0.2質量部、及び、アディティブTi(Covestro社製、p−トルエンスルホニルイソシアネート):0.4質量部を添加し、40℃で30分間撹拌した。その後、ポリイソシアネートP−4を添加し、さらに、40℃で30分間撹拌し、ポリイソシアネート組成物A−1を得た。得られたポリイソシアネート組成物A−1について、上記に示す方法を用いて、各種評価を実施した。結果を以下の表1に示す。
<Production of polyisocyanate composition>
[Example 1] Production of polyisocyanate composition A-1 Acetic acid adjusted to 200 ppm in water in a four-necked flask equipped with a stirrer, a thermometer, a reflux condenser, a nitrogen blower, and a dropping funnel. Butyl: 59.4 parts by mass, dibutyltin dilaurate: 0.4 parts by mass as an organotin compound, methyl orthoformate: 0.2 parts by mass as a dehydrating agent, and additive Ti (p-toluenesulfonyl, manufactured by Covestro) Isocyanate): 0.4 parts by mass was added and stirred at 40 ° C. for 30 minutes. Thereafter, polyisocyanate P-4 was added, and the mixture was further stirred at 40 ° C. for 30 minutes to obtain a polyisocyanate composition A-1. Various evaluations were performed on the obtained polyisocyanate composition A-1 using the methods described above. The results are shown in Table 1 below.
[実施例2〜8及び比較例1〜4]ポリイソシアネート組成物A−2〜A〜8及びB−1〜B−4の製造
使用する成分及び配合量を以下の表1〜2に示すとおりとした以外は、実施例1と同様の方法を用いて、ポリイソシアネート組成物A−2〜A−8及びB−1〜B−4を製造した。得られた各ポリイソシアネート組成物について、上記に示す方法を用いて、各種評価を実施した。結果を以下の表1〜2に示す。
[Examples 2 to 8 and Comparative Examples 1 to 4] Production of polyisocyanate compositions A-2 to A-8 and B-1 to B-4 The components used and the amounts added are shown in Tables 1 and 2 below. Polyisocyanate compositions A-2 to A-8 and B-1 to B-4 were produced in the same manner as in Example 1, except that Various evaluations were performed on each of the obtained polyisocyanate compositions by using the method described above. The results are shown in Tables 1 and 2 below.
なお、表1〜2において、略称が示す化合物は以下のとおりである。
MOF:オルトギ酸メチル
EOF:オルトギ酸エチル
Ti:Covestro社製、製品名、アディティブTI
DBTL:日東化成製、製品名、ネオスタンU−100
DOTL:日東化成製、製品名、ネオスタンU−810
In Tables 1 and 2, the compounds indicated by the abbreviations are as follows.
MOF: Methyl orthoformate EOF: Ethyl orthoformate Ti: Product name, Additive TI manufactured by Covestro
DBTL: Nitto Kasei, product name, Neostan U-100
DOTL: Nitto Kasei, product name, Neostan U-810
表1〜2から、(b+c+d)/(a+b+c+d)が0.12〜0.83であるポリイソシアネートと、スズ系ウレタン化触媒と、芳香族モノイソシアネートを含む脱水剤と、溶剤とを含有するポリイソシアネート組成物A−1〜A−8(実施例1〜8)は、貯蔵後の黄変性、室温密封時の貯蔵安定性及び開封時の貯蔵安定性、並びに、塗膜としたときの指触乾燥性及び耐擦り傷性が全て良好であった。
オルトギ酸エステル及び芳香族モノイソシアネートの両方を脱水剤として含有するポリイソシアネート組成物A−1〜A−6及びA−8(実施例1〜6及び8)は、芳香族モノイソシアネートのみを含有するポリイソシアネート組成物A−7(実施例7)よりも、開封時の貯蔵安定性が特に良好であった。
(b+c+d)/(a+b+c+d)が0.12であるポリイソシアネートを含有するポリイソシアネート組成物A−1(実施例1)は、その他のポリイソシアネート組成物A−2〜A−8(実施例2〜8)よりも、塗膜としたときの指触乾燥性が特に良好であった。
脱水剤としてオルトギ酸エチルを含むポリイソシアネート組成物A−2(実施例2)、及び、ポリイソシアネートP−8を含むポリイソシアネート組成物A−5(実施例5)は、その他のポリイソシアネート組成物A−1、A−3、A−4、及びA−6〜A−8(実施例1、3、4、及び6〜8)よりも、塗膜としたときの擦り傷性が特に良好であった。
From Tables 1 and 2, poly (isocyanate) in which (b + c + d) / (a + b + c + d) is 0.12 to 0.83, a tin-based urethanization catalyst, a dehydrating agent containing an aromatic monoisocyanate, and a solvent-containing polyisocyanate The isocyanate compositions A-1 to A-8 (Examples 1 to 8) were yellowed after storage, storage stability when sealed at room temperature and storage stability when opened, and touch when formed into a coating film. Drying and scratch resistance were all good.
Polyisocyanate compositions A-1 to A-6 and A-8 (Examples 1 to 6 and 8) containing both orthoformate and aromatic monoisocyanate as dehydrating agents contain only aromatic monoisocyanate. The storage stability at the time of opening was particularly good as compared with the polyisocyanate composition A-7 (Example 7).
The polyisocyanate composition A-1 (Example 1) containing a polyisocyanate having (b + c + d) / (a + b + c + d) of 0.12 is different from other polyisocyanate compositions A-2 to A-8 (Examples 2 to 2). The dryness to the touch when formed into a coating film was particularly good as compared with 8).
The polyisocyanate composition A-2 containing ethyl orthoformate as a dehydrating agent (Example 2) and the polyisocyanate composition A-5 containing polyisocyanate P-8 (Example 5) are other polyisocyanate compositions. Abrasion resistance as a coating film was particularly good as compared with A-1, A-3, A-4, and A-6 to A-8 (Examples 1, 3, 4, and 6 to 8). Was.
一方、(b+c+d)/(a+b+c+d)が0.1未満又は0.90超であるポリイソシアネート組成物B−1(比較例1)及びB−4(比較例4)、スズ系ウレタン化触媒を含まないポリイソシアネート組成物B−2(比較例2)、並びに、脱水剤として芳香族モノイソシアネートを含まないポリイソシアネート組成物B−3(比較例3)は、いずれも貯蔵後の黄変性、室温密封時の貯蔵安定性及び開封時の貯蔵安定性、並びに、塗膜としたときの指触乾燥性及び耐擦り傷性の全てが良好なものは得られなかった。 On the other hand, polyisocyanate compositions B-1 (Comparative Example 1) and B-4 (Comparative Example 4) in which (b + c + d) / (a + b + c + d) is less than 0.1 or more than 0.90, and a tin-based urethanization catalyst are included. Both polyisocyanate composition B-2 (Comparative Example 2) and polyisocyanate composition B-3 (Comparative Example 3) containing no aromatic monoisocyanate as a dehydrating agent were yellowed after storage and sealed at room temperature. Good storage stability at the time of opening, storage stability at the time of opening, and good dryness to the touch and abrasion resistance as a coating film could not be obtained.
本実施形態のポリイソシアネート組成物は、水分混入時にも安定で、且つ、貯蔵時に着色等が発生せず、塗膜としたときの乾燥性及び耐擦り傷性に優れる。本実施形態の塗料組成物は、前記ポリイソシアネート組成物を硬化剤として含み、ロール塗装、カーテンフロー塗装、スプレー塗装、ベル塗装、静電塗装等の塗料として利用することができる。本実施形態の塗料組成物は、鋼板、表面処理鋼板等の金属、プラスチック、木材、フィルム、無機材料等の素材へのプライマーや上中塗り塗料として用いることができる。本実施形態の塗料組成物は、防錆鋼板を含むプレコートメタル、自動車塗装等に耐熱性、美粧性(表面平滑性、鮮鋭性)等を付与する塗料としても有用である。本実施形態の塗料組成物は、接着剤、粘着剤、エラストマー、フォーム、表面処理剤等のウレタン原料としても有用である。本実施形態の塗料組成物を水系塗料とした場合、VOC成分を減らすことも可能となるため、無溶剤塗料、水系のプラスチック用塗料、水系の自動車塗料の原料等、幅広い分野において利用できる。 The polyisocyanate composition of the present embodiment is stable even when mixed with water, does not cause coloring or the like during storage, and is excellent in dryness and scratch resistance when formed into a coating film. The coating composition of the present embodiment contains the polyisocyanate composition as a curing agent and can be used as a coating such as roll coating, curtain flow coating, spray coating, bell coating, and electrostatic coating. The coating composition of the present embodiment can be used as a primer or top coat for metals such as steel sheets and surface-treated steel sheets, plastics, wood, films, inorganic materials and the like. The coating composition of the present embodiment is also useful as a coating that imparts heat resistance, cosmetic properties (surface smoothness, sharpness) and the like to a precoated metal including a rust-proof steel plate, an automobile coating, and the like. The coating composition of the present embodiment is also useful as a urethane raw material such as an adhesive, a pressure-sensitive adhesive, an elastomer, a foam, and a surface treatment agent. When the coating composition of the present embodiment is a water-based coating, the VOC component can be reduced, so that it can be used in a wide range of fields such as solvent-free coatings, water-based plastic coatings, and raw materials for water-based automotive coatings.
Claims (4)
前記ポリイソシアネートが、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネートを含む脂肪族ジイソシアネートから誘導され、且つ、イソシアヌレート基と、ウレタン基、アロファネート基及びビウレット基からなる群より選択される少なくとも1種の官能基と、を有し、
前記イソシアヌレート基、前記ウレタン基、前記アロファネート基及び前記ビウレット基のモル量をそれぞれa、b、c及びdとした場合に、(b+c+d)/(a+b+c+d)が0.10以上0.90以下であり、
前記脱水剤が、芳香族モノイソシアネートを含む、ポリイソシアネート組成物。 A polyisocyanate, a tin-based urethanization catalyst, a dehydrating agent, and a solvent, comprising a polyisocyanate composition,
The polyisocyanate is derived from an aliphatic diisocyanate including 1,6-hexamethylene diisocyanate, and an isocyanurate group and at least one functional group selected from the group consisting of a urethane group, an allophanate group, and a biuret group. , And
When the molar amounts of the isocyanurate group, the urethane group, the allophanate group, and the biuret group are a, b, c, and d, respectively, (b + c + d) / (a + b + c + d) is 0.10 or more and 0.90 or less. Yes,
A polyisocyanate composition, wherein the dehydrating agent contains an aromatic monoisocyanate.
水酸基価が10mgKOH/g以上200mgKOH/g以下であるアクリルポリオール、及び、水酸基価が10mgKOH/g以上200mgKOH/g以下であるポリエステルポリオールからなる群より選択される少なくとも1種のポリオールと、
を含む、塗料組成物。 A polyisocyanate composition according to claim 1 or 2,
An acrylic polyol having a hydroxyl value of 10 mgKOH / g to 200 mgKOH / g, and at least one polyol selected from the group consisting of a polyester polyol having a hydroxyl value of 10 mgKOH / g to 200 mgKOH / g;
A coating composition comprising:
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