JP2020527187A - (環式)脂肪族ジイソシアネートのポリイソシアネートを含有する色安定性硬化剤組成物 - Google Patents

(環式)脂肪族ジイソシアネートのポリイソシアネートを含有する色安定性硬化剤組成物 Download PDF

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Abstract

本発明は、溶剤中およびルイス酸の存在下でカラードリフト安定性の、(環式)脂肪族ジイソシアネートのポリイソシアネートを製造する新規方法に関する。

Description

本発明は、(環式)脂肪族ジイソシアネートのポリイソシアネート、イソシアネート基とイソシアネートに対して反応性の基との反応を促進することができるルイス酸性有機金属化合物、溶剤および比較的高分子量の特殊なフェノール系酸化防止剤を含有する、新規なカラードリフト安定性組成物に関する。
米国特許第6376584号明細書(US 6376584 B1)には、ポリイソシアネートをポリオールと、ジブチルスズジラウレートの存在下で反応させるポリウレタン組成物において使用するための、多様な安定剤が記載されている。殊に立体障害アミンが記載されている。
ポリイソシアネート組成物を貯蔵する場合、殊に触媒と混合しない場合に生じる、安定化の問題点は開示されない。本文には、市場で常用の低分子量のフェノール系酸化防止剤のみが記載され、かつそれらの揮発性の問題点は記載されていない。
米国特許第7122588号明細書(US 7122588 B2)には、塗料、とりわけポリウレタン塗料が記載されており、該塗料は、耐久性の改善のためかつ変色に対して、次亜リン酸のエステルで安定化されている。
殊に、ポリイソシアネート組成物を触媒と混合し、かつ貯蔵する場合に生じる、安定化の問題点は開示されない。そのうえ、そこに記載された安定化はなお十分ではないので、改善された安定化への需要がさらに存在する。添加剤の揮発性の特有の問題点は記載されていない。
独国特許出願公開第19630903号明細書(DE 19630903)には、多様なリン化合物およびIonol(BHT)を用いるイソシアネートの安定化が記載されている。
それぞれ、イソシアネート基と、それに対して反応性の基との反応のための触媒の存在は記載されていない。BHTは、その小さなモル質量に基づき、とりわけ、マイグレーション、エミッションおよびフォギングの問題を有する。
国際公開第2005/089085号(WO 2005/089085)には、イソシアネート基と、それに対して反応性の基との反応のための触媒に加えて、立体障害フェノールおよび第二級アリールアミンならびにトリアルキルおよびトリアリールホスフィット、殊にトリアルキルホスフィットから選択される安定剤混合物を含有する、2Kポリウレタン塗料用の硬化剤としてのポリイソシアネート組成物が記載されている。明示的に開示されるのは、その実施例において、イソシアヌレートTolonate HDT、触媒としてのジブチルスズジラウレート、溶剤としてのブチルアセテート/メチルアミルケトン/キシレン=1:1:0.5および添加剤からなる、ポリイソシアネート組成物である。
立体障害フェノールとして挙げられているのは、2,4−ジメチル−6−ブチルフェノール、4,4′−メチレンビス(2,6−ジ−tert−ブチルフェノール)、2,6−ジ−tert−ブチル−N,N′−ジメチルアミノ−p−クレゾール、ブチル化ヒドロキシアニソール、2,6−ジ−tert−ブチルフェノール、2,4,6−トリ−tert−ブチルフェノール、2−tert−ブチルフェノール、2,6−ジイソプロピルフェノール、2−メチル−6−tert−ブチルフェノール、2,4−ジメチル−6−tert−ブチルフェノール、4−(N,N−ジメチルアミノメチル)−2,6−ジ−tert−ブチルフェノール、4−エチル−2,6−ジ−tert−ブチルフェノールである。
その実施例において、常にBHT(3,5−ビス−tert−ブチル−4−ヒドロキシトルエン)は、脂肪族ホスフィットであるトリブチルホスフィットおよびトリ−(イソオクチル)ホスフィットとの組合せで挙げられる。
挙げられた立体障害フェノールにとって不利であるのは、これらが、塗料において問題をまねきうる小さなモル質量を有することである。二環式の立体障害フェノール4,4′−メチレンビス(2,6−ジ−tert−ブチルフェノール)は、424g/mol、最も大きい単環式フェノール2,4,6−トリ−tert−ブチルフェノールは、262g/mol、BHTは、220g/molのモル質量を有する。殊にBHTの、小さすぎるモル質量は、マイグレーション、場合によりブリード、より高い揮発性によりエミッション、およびフォギングをまねく。フォギングの曇りは、殊に屋内用途において、例えば自動車の場合に、望ましくない。
BHTは、NOX(ガスオーブン、フォークリフトの排ガス)との組み合わせで、黄色またはピンク色の着色をまねく。BHTは、水に対して有害(N;R51−53)として毒性学的に好ましくない。BHTは、自動車内装用途におけるフォギングの主因とみなされる。
国際公開第2008/116893号(WO 2008/116893)、国際公開第2008/116894号(WO 2008/116894)、国際公開第2008/116895号(WO 2008/116895)の特許明細書に記載された生成物混合物は、ポリイソシアネート、ルイス酸、二次酸化防止剤、例えばチオエーテル(国際公開第2008/116893号)、ホスホニット(国際公開第2008/116895号)またはホスホネート(国際公開第2008/116894号)、および任意に、立体障害フェノール、酸性安定剤および塗料添加剤を含有する。該フェノールは、芳香環あたり正確に1個のフェノール性ヒドロキシ基を有し、かつ該官能基に対して少なくとも一方、好ましくは両方のオルト位でtert−ブチル基を持つ化合物として記載される。そのような立体障害フェノールは、複数のフェノール基を有するポリフェノール系の成分であってもよく、例えばペンタエリトリトールテトラキス[β−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート](例えばIrganox(登録商標) 1010)、3,3′,3″,5,5′,5″−ヘキサ−tert−ブチル−α,α′,α″−(メシチレン−2,4,6−トリイル)トリ−p−クレゾール(例えばIrganox(登録商標) 1330)、1,3,5−トリス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)−1,3,5−トリアジン−2,4,6(1H,3H,5H)−トリオン(例えばIrganox(登録商標) 3114)、それぞれBASF SEの製品、であってよい。
その実施例に明示的に挙げられているのは、ベンゼンプロピオン酸−3,5−ビス(1,1−ジメチルエチル)−4−ヒドロキシ−C7〜C9−分岐状アルキルエステル(BASF SEのIrganox(登録商標) 1135)である。これは、BHTに比べて、液体であり、ひいてはより良好にポリイソシアネート中へ配合することができるという利点を有し、かつ399g/molのより高いモル質量を有する。しかしそのために、そのモル質量は、考えられるフォギングに関して依然として十分ではない。
国際公開第2013/060614号(WO 2013/060614)には、類似して、ポリイソシアネート、イソシアネート基とイソシアネートに対して反応性の基との反応を促進することができるルイス酸性有機金属化合物、4未満のpKa値を有するブレンステッド酸、立体障害フェノール、溶剤、任意に塗料添加剤を含有する、ポリイソシアネート組成物が記載されている。
ここでは、先行文献と同じ制限が当てはまる。
欧州特許第1558675号明細書(EP 1558675 B1)には、100Hz未満の色数を有する立体障害フェノールの製造および使用が記載されている。それらは、次の構造である:
Figure 2020527187
欧州特許第1558675号明細書の請求項8によれば、該ポリエーテルは、120〜3000g/molのモル質量を有していてよく、すなわち、挙げた双方の種類の化合物は、640〜3520g/molのモル質量を有する。これらの安定剤の(環式)脂肪族ポリイソシアネートへの混合は挙げられていない。それに応じて、安定剤を有する該イソシアネートの貯蔵も、またはルイス酸の存在下での安定剤を有するイソシアネートの貯蔵も、挙げられていない。
米国特許出願公開第2006/0167207号明細書(US 20060167207)には、モノメリックイソシアネートと、600〜10000g/mol、好ましくは700〜900g/molのモル質量を有し、少なくとも2個のフェノール性基を有する安定剤との混合物が記載されている。イソシアネートとして挙げられているのは、モノメリックトルイレンジイソシアネートTDIおよびメチレンジフェニルジイソシアネートMDIである。
該特許は、殊にルイス酸の存在下ではない、脂肪族ポリイソシアネートの安定化への示唆を含んでいない。
本発明の課題は、貯蔵安定性の脂肪族ポリイソシアネート組成物を提供することにあり、該組成物は、色安定性であり、それらの安定化剤が、ポリイソシアネート中へ良好に配合することができ、かつその加工の際、その適用中および適用後に、臭い、それらの毒物学的性質、マイグレーションおよび/またはフォギングに関して問題のない労働保健衛生を可能にし、かつそれらの安定化作用が、従来技術に比べて改善されている。
前記課題は、
−(A)少なくとも1種のモノメリックイソシアネートの反応により得ることができる、少なくとも1種の(環式)脂肪族ポリイソシアネート、
−(B)40℃未満の融点および650〜2550g/molの数平均分子量Mを有し、少なくとも2個のフェノール性基を有する、少なくとも1種の立体障害フェノール、
−(C)イソシアネート基と、イソシアネートに対して反応性の基との反応を促進することができる、少なくとも1種のルイス酸性有機金属化合物、
−(D)少なくとも1種の溶剤、
−(E)任意に、少なくとも1種のさらなる酸化防止剤、
−(F)任意に、4未満のpKa値を有する、少なくとも1種のブレンステッド酸、
−(G)任意に、その他の塗料添加剤
を含有する、ポリイソシアネート組成物によって解決された。
この種のポリイソシアネート組成物は、貯蔵中の時間経過にわたって、良好な色安定性を有し(“カラードリフト”)、かつポリウレタン塗料中の、イソシアネートに対して反応性の基を有する成分と反応することができる。
使用されるモノメリックイソシアネートは、脂肪族または環式脂肪族であってよく、これは本明細書において(環式)脂肪族と略称される。特に好ましいのは、脂肪族イソシアネートである。
環式脂肪族イソシアネートは、少なくとも1個の環式脂肪族環系を有するものである。
脂肪族イソシアネートは、もっぱら直鎖または分枝鎖を有するもの、すなわち非環状化合物である。
該モノメリックイソシアネートは好ましくは、正確に2個のイソシアネート基を持つジイソシアネートである。
原則として、平均して2個を上回るイソシアネート基を有する、より高次のモノメリックイソシアネートも考慮に値する。このためには、例えば、トリイソシアネート、例えばトリイソシアナトノナンおよび2′−イソシアナトエチル−(2,6−ジイソシアナトヘキサノエート)が適している。
これらのモノメリックイソシアネートは、イソシアネート基とそれら自体との実質的な反応生成物を含有していない。
該モノメリックイソシアネートは好ましくは、炭素原子4〜20個を有するイソシアネートである。通常のジイソシアネートの例は、脂肪族ジイソシアネート、例えば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、ヘキサメチレンジイソシアネート(1,6−ジイソシアナトヘキサン)、オクタメチレンジイソシアネート、デカメチレンジイソシアネート、ドデカメチレンジイソシアネート、テトラデカメチレンジイソシアネート、リシンジイソシアネートの誘導体(例えばメチル−またはエチル−2,6−ジイソシアナトヘキサノエート)、トリメチルヘキサンジイソシアネートまたはテトラメチルヘキサンジイソシアネート、環式脂肪族ジイソシアネート、例えば1,4−、1,3−または1,2−ジイソシアナトシクロヘキサン、4,4′−または2,4′−ジ(イソシアナトシクロヘキシル)メタン、1−イソシアナト−3,3,5−トリメチル−5−(イソシアナトメチル)シクロヘキサン(イソホロンジイソシアネート)、1,3−または1,4−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンまたは2,4−、または2,6−ジイソシアナト−1−メチルシクロヘキサンならびに3(もしくは4)、8(もしくは9)−ビス(イソシアナトメチル)トリシクロ[5.2.1.02.6]デカン異性体混合物である。
特に好ましいのは、1,6−ヘキサ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、1,3−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、イソホロンジイソシアネートおよび4,4′−または2,4′−ジ(イソシアナトシクロヘキシル)メタンであり、極めて特に好ましいのは、イソホロンジイソシアネートおよび1,6−ヘキサメチレンジイソシアネートであり、殊に好ましいのは、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネートである。
挙げたイソシアネートの混合物が存在していてもよい。
イソホロンジイソシアネートは、たいてい混合物として、しかもシスおよびトランス異性体として、通例、約60:40〜90:10(質量/質量)、好ましくは70:30〜90:10の比で、存在する。
ジシクロヘキシルメタン−4,4′−ジイソシアネートは、同様に、異なるシスおよびトランス異性体の混合物として存在していてよい。
本発明のためには、対応するアミンのホスゲン化により得られるジイソシアネートだけでなく、ホスゲンを使用せずに、すなわちホスゲンフリーの方法によって製造されるものも、使用することができる。欧州特許出願公開第0126299号明細書(EP-A-0 126 299)(米国特許第4596678号明細書(US 4 596 678))、欧州特許出願公開第126300号明細書(EP-A-126 300)(米国特許第4596679号明細書(US 4 596 679))および欧州特許出願公開第355443号明細書(EP-A-355 443)(米国特許第5087739号明細書(US 5 087 739))の記載によれば、例えば、(環式)脂肪族ジイソシアネート、例えば1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、アルキレン基中に炭素原子6個を有する異性体脂肪族ジイソシアネート、4,4′−または2,4′−ジ(イソシアナトシクロヘキシル)メタンおよび1−イソシアナト−3−イソシアナトメチル−3,5,5−トリメチルシクロヘキサン(イソホロンジイソシアネートもしくはIPDI)は、該(環式)脂肪族ジアミンを例えば尿素およびアルコールと反応させて(環式)脂肪族ビスカルバミン酸エステルにし、かつ該エステルを熱開裂して対応するジイソシアネートおよびアルコールにすることによって製造することができる。該合成は、たいてい連続的に循環プロセスにおいて、かつ任意にN−非置換カルバミン酸エステル、ジアルキルカーボネートおよびその他の、該反応プロセスから返送された副生物の存在下で、行われる。こうして得られたジイソシアネートは通例、極めてわずかなまたはそれどころか測定不能な割合の塩素化化合物を有し、このことは例えば、エレクトロニクス産業における用途において有利である。
本発明の一実施態様において、使用されるイソシアネートは、100ppm未満、好ましくは50ppm未満、殊に30ppm未満およびとりわけ20ppm未満の加水分解性塩素を有する。これは、例えば、ASTM規定D4663-98により、測定することができる。全塩素の含有率は、例えば、1000ppm未満、好ましくは800ppm未満および特に好ましくは500ppm未満である(加水分解後の銀滴定により算出)。
もちろん、該(環式)脂肪族ジアミンと例えば尿素およびアルコールとの反応および得られた(環式)脂肪族ビスカルバミン酸エステルの開裂により得られているモノメリックイソシアネートと、対応するアミンのホスゲン化により得られているジイソシアネートとの混合物を、使用することもできる。
モノメリックイソシアネートをオリゴマー化して得ることができる該ポリイソシアネート(A)は通例、次のように特徴付けられている:
そのような化合物の平均NCO官能性は、通例、少なくとも1.8であり、8まで、好ましくは2〜5および特に好ましくは2.4〜4であってよい。
NCO=42g/molとして計算される、該オリゴマー化後のイソシアネート基の含有率は、他に示されない場合には、通例5〜25質量%、好ましくは15〜24質量%である。
好ましくは、該ポリイソシアネート(A)は、次の化合物である:
1) 脂肪族および/または環式脂肪族ジイソシアネートのイソシアヌレート基含有ポリイソシアネート。特に好ましいのは、この場合に、ヘキサメチレンジイソシアネートおよびイソホロンジイソシアネートをベースとするジイソシアネートである。その際に存在するイソシアヌレートは、殊に、該ジイソシアネートの環状三量体であるトリスイソシアナトアルキルイソシアヌレートもしくはトリスイソシアナトシクロアルキルイソシアヌレートであるか、またはそれらと、1個を上回るイソシアヌレート環を有する、より高次の同族体との混合物である。該イソシアナトイソシアヌレートは、一般に、10〜30質量%、殊に15〜25質量%のNCO含有率および2.6〜8の平均NCO官能性を有する。
該イソシアヌレート基含有ポリイソシアネートは、より少ない範囲で、アロファネート基および/またはウレタン基も、好ましくは該ポリイソシアネートを基準として2%未満の結合したアルコール含有率で、有していてよい。
2) 脂肪族基および/または環式脂肪族基に結合したイソシアネート基を有するウレトジオン基含有ポリイソシアネート、殊にヘキサメチレンジイソシアネートまたはイソホロンジイソシアネートに由来するもの。ウレトジオンジイソシアネートは、ジイソシアネートの環状二量化生成物である。
該ウレトジオン基含有ポリイソシアネートはしばしば、その他のポリイソシアネート、殊に1)のもとに挙げられたものとの混合物で得られる。ウレトジオン基含有ポリイソシアネートは、通常、2〜3の官能性を有する。
これは、任意の組成のウレトジオン/イソシアヌレート混合物も、殊に、1〜40%、殊に3〜15%、殊に5〜10%のモノメリックウレトジオン(二量体)含有率で、含む。
そのためには、該ジイソシアネートは、ウレトジオン基ならびにその他のポリイソシアネートが形成されるか、または最初に該ウレトジオン基が形成され、かつこれらが続いてその他のポリイソシアネートに変換されるか、または該ジイソシアネートが最初にその他のポリイソシアネートに変換され、かつこれらが続いてウレトジオン基含有生成物に変換される反応条件下で変換することができる。
3) 環式脂肪族基または脂肪族基に結合したイソシアネート基を有するビウレット基含有ポリイソシアネート、殊にトリス(6−イソシアナトヘキシル)ビウレットまたはそれとその高級同族体との混合物。これらのビウレット基含有ポリイソシアネートは、一般に、18〜24質量%のNCO含有率および2.8〜6の平均NCO官能性を有する。
4) 脂肪族基または環式脂肪族基に結合したイソシアネート基を有するアロファネート基および/またはウレタン基含有ポリイソシアネート、これらは例えば、過剰量のジイソシアネート、例えばヘキサメチレンジイソシアネートまたはイソホロンジイソシアネートを、一価または多価のアルコールと反応させることによって生じる。これらのアロファネート基および/またはウレタン基含有ポリイソシアネートは、一般に、12〜24質量%のNCO含有率および2.0〜4.5の平均NCO官能性を有する。そのようなアロファネート基および/またはウレタン基含有ポリイソシアネートは、触媒せずにまたは好ましくは触媒、例えばアンモニウムカルボキシレートまたはヒドロキシド、またはアロファネート化触媒、例えばビスマス、コバルト、セシウム、Zn(II)またはZr(IV)化合物の存在下で、それぞれ一価、二価または多価の、好ましくは一価のアルコールの存在下で、製造することができる。
これらのアロファネート基および/またはウレタン基含有ポリイソシアネートはしばしば、1)のもとに挙げられたポリイソシアネートとの混合形で生じる。
5) 好ましくはヘキサメチレンジイソシアネートまたはイソホロンジイソシアネートに由来する、イミノオキサジアジンジオン基含有ポリイソシアネート。そのようなイミノオキサジアジンジオン基含有ポリイソシアネートは、ジイソシアネートから、特殊な触媒、例えば二フッ化水素ホスホニウムを用いて、製造できる。
6) カルボジイミド変性ポリイソシアネート。
7) ハイパーブランチポリイソシアネート、例えば、独国特許出願公開第10013186号明細書(DE-A1 10013186)または独国特許出願公開第10013187号明細書(DE-A1 10013187)から公知であるもの。
8) ジイソシアネートおよび/またはポリイソシアネートと、アルコールとからの、ポリウレタン−ポリイソシアネートプレポリマー。
9) ポリ尿素−ポリイソシアネートプレポリマー。
10) 該ポリイソシアネート1)〜9)、好ましくは1)、3)、4)および5)は、それらの製造後に、環式脂肪族基または脂肪族基に結合したイソシアネート基を有するビウレット基またはアロファネート/ウレタン基含有ポリイソシアネートへ変換することができる。ビウレット基の形成は、例えば、水の添加またはアミンとの反応により行われる。アロファネート基/ウレタン基の形成は、一価、二価または多価の、好ましくは一価のアルコールとの、任意に適した触媒の存在下での、反応により、行われる。これらのビウレット基またはアロファネート基/ウレタン基含有ポリイソシアネートは、一般に、10〜25質量%のNCO含有率および3〜8の平均NCO官能性を有する。
11) 親水性に変性されたポリイソシアネート、すなわち、1)〜10)のもとに記載された基に加えて、形式的にNCO−反応性基および親水化基を有する分子の、上記分子のイソシアネート基への付加により生じるものを有するポリイソシアネート。後者は、非イオン性基、例えばアルキル−ポリエチレンオキシドであるおよび/またはリン酸、ホスホン酸、硫酸またはスルホン酸、もしくはそれらの塩に由来しているイオン性基である。
12) デュアルキュア用途のために変性されたポリイソシアネート、すなわち、1)〜9)のもとに記載された基に加えて、形式的にNCO−反応性基およびUVまたは化学線により架橋可能な基を有する分子の、上記分子のイソシアネート基への付加により生じるものを有するポリイソシアネート。これらの分子は、例えば、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートおよびその他のヒドロキシ−ビニル化合物である。
上記で列挙したジイソシアネートまたはポリイソシアネートは、少なくとも部分的にブロック化された形で存在していてもよい。
ブロック化に使用される種類の化合物は、D. A. Wicks, Z. W. Wicks, Progress in Organic Coatings, 36, 148-172 (1999), 41, 1-83 (2001)ならびに43, 131-140 (2001)に記載されている。
ブロック化に使用される種類の化合物の例は、フェノール類、イミダゾール類、トリアゾール類、ピラゾール類、オキシム、N−ヒドロキシイミド、ヒドロキシ安息香酸エステル、第二級アミン、ラクタム、CH酸性の環状ケトン、マロン酸エステルまたはアルキルアセトアセテートである。
本発明の好ましい実施態様において、該ポリイソシアネートは、イソシアヌレート、ビウレット、アロファネート/(ウレタン)/イソシアヌレート混合物、非対称イソシアヌレートからなる群から、好ましくはイソシアヌレート、アロファネート/(ウレタン)/イソシアヌレート混合物からなる群から選択されており、特に好ましくは、イソシアヌレート基含有ポリイソシアネートである。
特に好ましい実施態様において、該ポリイソシアネートは、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネートのイソシアヌレート基含有ポリイソシアネートである。
さらに好ましい実施態様において、該ポリイソシアネートは、イソシアヌレート基含有ポリイソシアネートの混合物であり、極めて特に好ましくは1,6−ヘキサメチレンジイソシアネートのものおよびイソホロンジイソシアネートのものの混合物である。
特に好ましい実施態様において、該ポリイソシアネートは、低粘度ポリイソシアネート、好ましくは、600〜1500mPa・s、殊に1200mPa・s未満の粘度を有する、1)のもとに記載されたようなイソシアヌレート基含有ポリイソシアネート、200〜1600mPa・s、殊に600〜1500mPa・sの粘度を有する、4)のもとに記載されたような低粘度アロファネート(アロファネート/ウレタン/イソシアヌレート混合物)、および/または5)のもとに記載されたようなイミノオキサジアジンジオン基含有ポリイソシアネートを含有する混合物である。
本明細書において、他に記載されない場合には、該粘度は、DIN EN ISO 3219/A.3に従い23℃で、1000s−1の速度勾配でのコーン−プレート系において記載される。
該ポリイソシアネートの製造方法は、国際公開第2008/68198号(WO 2008/68198)に、特にその第20頁第21行〜第27頁第15行に、記載されたように行うことができ、該公報はこれにより本願明細書に参照により援用される。
該反応は、例えば、その第31頁第19行〜第31頁第31行に記載されたように停止させることができ、かつその後処理を、その第31頁第33行〜第32頁第40行に記載されたように行ってよく、それぞれ該箇所はこれにより本願明細書に参照により援用される。
該反応は、選択的にかつ好ましくは、国際公開第2005/087828号(WO 2005 / 087828)にアンモニウム−α−ヒドロキシカルボキシレート触媒について記載されたように行うことができる。該反応は、例えば、その第11頁第12行〜第12頁第5行に記載されたように停止させることができ、該箇所はこれにより本願明細書に参照により援用される。
該反応は、選択的に、中国特許出願公開第10178994号明細書(CN 10178994A)または中国特許出願公開第101805304号明細書(CN 101805304)に記載されたように行うことができる。
熱的に不安定な触媒の場合に、さらに、該反応を、少なくとも80℃、好ましくは少なくとも100℃、特に好ましくは少なくとも120℃を上回る温度への該反応混合物の加熱により停止させることも可能である。そのためには通例、該後処理において蒸留によるその未変換イソシアネートの分離に必要であるような、該反応混合物の加熱ですでに十分である。
熱的に不安定ではない触媒ならびに熱的に不安定な触媒の場合に、不活性化剤の添加により該反応をより低い温度で停止させる可能性がある。適した不活性化剤は、例えば、塩化水素、リン酸、有機ホスフェート、例えばジブチルホスフェートまたはジエチルヘキシルホスフェート、およびカルバメート、例えばヒドロキシアルキルカルバメートである。
これらの化合物は、純粋でまたは希釈されて、該反応停止に必要な適した濃度で、添加される。
立体障害フェノール(B)は、本発明の意味で、一次酸化防止剤の機能を有する。これは、通常、ラジカルを捕捉する化合物であると当業者により理解される。
該フェノール(B)は、40℃未満の融点を有し、数平均分子量M 650〜2550g/mol、好ましくは650〜2000g/mol、特に好ましくは700〜1500g/mol、極めて特に好ましくは700〜1000g/mol(数平均分子量M、GPCによりポリスチレン標準に対してTHF中で(23±1)℃で測定)を有し、かつ少なくとも2個のフェノール性基を有する。
ここでかつ以下の場合に、分子量の記載では、これらがゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)によりポリスチレン標準に対してテトラヒドロフラン中で(23±1)℃で決定されていることが当てはまる。
特に好ましくは、該フェノール(B)は、狭い分子量分布、すなわち1.0〜1.5、特に好ましくは1.0〜1.2の多分散性(PD=Mw/Mn)を有する。
該融点は、好ましくは30℃未満、特に好ましくは23℃未満、殊に5℃未満である。
該フェノール(B)は、好ましくは芳香環あたり正確に1個のフェノール性ヒドロキシ基を有し、ここで、該フェノール性ヒドロキシ基に対して両方のオルト位が、アルキル基で、好ましくはC〜C10アルキルで、より好ましくはC〜Cアルキルで、よりいっそう好ましくはsec−ブチル、tert−ブチルまたはtert−アミルで、および殊に両方のオルト位でtert−ブチルで、置換されている。
該フェノール(B)は、好ましくは、ポリアルキレンオキシド−ビス/トリまたは−/テトラ[3−(3,5−ジアルキル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]の次の構造を有し、
Figure 2020527187
式中、
Rは、線状または分岐状であり、かつ繰返し単位[−CH−R−O−]から繰返し単位[−CH−R−O−]まで異なっていてよい、任意に置換されたC〜C−アルキル基であり、好ましくはR=−CH−、−(CH−、−CH(CH)−および−(CH−から選択され、より好ましくは各繰返し単位中のRは同じであり、殊に好ましくはR=−CH−であるかまたは−(CH−および−CH(CH)−から選択されるかまたは−CH−、−(CH−および−CH(CH)−から選択され;
iは、2〜4の整数であり;
nは、自然数(0を含む)であり、ここで、化合物(B)毎の2、3または4個のnは、同じかまたは異なっていてよく、かつ該化合物(B)中の2、3または4個のnの合計は、全ての分子(B)の平均で、2より大きく、かつ最大45であり;
R1、R2は、同じかまたは異なるアルキル基であり、好ましくはC〜C10アルキル基、より好ましくはC〜Cアルキル基、最も好ましくはsec−ブチル基、tert−ブチル基またはtert−アミル基、および殊にtert−ブチル基であり、ここで、化合物(B)毎の2、3または4個のR1およびR2は、同じかまたは異なっていてよく、
かつ
Xは、脂肪族の二官能性、三官能性または四官能性の脂肪族の線状または分岐状の基である。
該二官能性基Xは、好ましくは、C〜C、特に好ましくはエチレン−(CH−、プロピレン−(CH−)−および/または−(CH−CH(CH))−、極めて特に好ましくはエチレン−(CH−である。該三官能性基は好ましくは、トリメチロールプロパンまたはグリセリンに由来している(すなわち、そのOH基のない脂肪族基)。該四官能性基は好ましくは、ペンタエリトリトールに由来している。
該フェノール(B)は、任意にポリアルコキシル化されたジアルコール、トリアルコールまたはテトラアルコールをベースとし、続いて3−(3,5−ジアルキル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオン酸またはそれらの誘導体での、例えばメタノールを除去しながらの3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオン酸メチルエステルでの、エステル化/エステル交換で変換することができる。
特に好ましくは、該フェノール(B)は、ポリアルキレンオキシド−ビス[3−(3,5−アルキル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]の次の構造を有する:
Figure 2020527187
式中、
Rは、線状または分岐状であり、かつ繰返し単位[−CH−R−O−]から繰返し単位[−CH−R−O−]まで異なっていてよい、任意に置換されたC〜C−アルキル基であり、好ましくはR=−CH−、−(CH−、−CH(CH)−、および−(CH−から選択され(後者はポリ−THF、殊に約250、650、1000、1800または2000g/molのモル質量のものに由来している)、より好ましくは各繰返し単位中のRは同じであり、殊に好ましくはR=−CH−であるかまたは−(CH−および−CH(CH)−から選択されるかまたは−CH−、−(CH−または−CH(CH)−から選択され;
nは、自然数であり、ここで、該化合物(B)中の(n+1)は、全ての分子(B)の平均で、3より大きく、かつ最大46であり;
かつ
R11、R21、R12およびR22は、同じかまたは異なるアルキル基、好ましくはC〜C10アルキル基、より好ましくはC−Cアルキル基、最も好ましくはsec−ブチル基、tert−ブチル基またはtert−アミル基、および殊にtert−ブチル基である。
好ましい変型において、該化合物(B)は、OECDの定義によるポリマーである。
融点は、結晶性化合物(B)の場合に、DSC測定によってDIN EN ISO 11357/3に従い2K/minの昇温速度で決定された融点であると理解すべきである。非晶性または部分結晶性化合物(B)の場合に、ガラス転移温度が、DSC測定によってDIN EN ISO 11357/2に従い20K/minの昇温速度で決定される。このガラス転移温度は、本明細書の範囲内で、融点と理解される。
対応する化合物の製造は、例えば、欧州特許第1303565号明細書(EP 1303565 B1)、例3、(低い色数を有するポリエチレンオキシドをベースとする)、欧州特許第1558675号明細書(EP 1558675 B1)、欧州特許出願公開第1529814号明細書(EP 1529814)、米国特許出願公開第2006/0167207号明細書(US 20060167207)に記載されており、該明細書はこれにより本開示に参照により援用される。
該立体障害フェノール(B)は好ましくは、100Hz(ハーゼン単位)未満、特に好ましくは50Hz未満、極めて特に好ましくは20Hz未満の色数を有する。
該立体障害フェノール(B)は、通常、該ポリイソシアネート(A)に対して、100〜10000質量ppm、好ましくは200〜5000質量ppm、特に好ましくは250〜3000質量ppm、極めて特に好ましくは300〜1500質量ppmの量で添加される。
ルイス酸性有機金属化合物(C)として、例えば、スズ化合物、例えば有機カルボン酸のスズ(II)塩、例えばスズ(II)ジアセテート、スズ(II)ジオクトエート、スズ(II)ビス(エチルヘキサノエート)およびスズ(II)ジラウレートおよび有機カルボン酸のジアルキルスズ(IV)塩、例えばジメチルスズジアセテート、ジブチルスズジアセテート、ジブチルスズジブチレート、ジブチルスズビス(2−エチルヘキサノエート)、ジブチルスズジラウレート、ジブチルスズマレエート、ジオクチルスズジラウレートおよびジオクチルスズジアセテートが考慮に値する。
さらに好ましいルイス酸性有機金属化合物は、亜鉛塩、例えば亜鉛(II)ジアセテートおよび亜鉛(II)ジオクトエートである。
スズ不含および亜鉛不含の代替品として、とりわけ、ビスマス、ジルコニウム、チタン、アルミニウム、鉄、マンガン、ニッケルおよびコバルトの有機金属塩が使用される。
これらは、例えば、ジルコニウムテトラアセチルアセトネート(例えば、King Industries社のK-KAT(登録商標)4205);ジルコニウムジオネート(例えば、King Industries社のK-KAT(登録商標)XC-9213;XC-A 209およびXC-6212);ビスマス化合物、殊にトリカルボキシレート(例えば、King Industries社のK-KAT(登録商標) 348、XC-B221;XC-C227、XC 8203);アルミニウムジオネート(例えば、King Industries社のK-KAT(登録商標) 5218)である。スズ不含および亜鉛不含の触媒は、その他に、例えば、Borchers社の商品名Borchi(登録商標) Kat、Evonik社のTego(登録商標)、TIB Chemicals社のTIB Kat(登録商標)またはShepherd社、ローザンヌのBICAT(登録商標)でも、提供される。
ビスマスおよびコバルト触媒、セリウム塩、例えばセリウムオクトエート、およびセシウム塩も、触媒として使用することができる。
ビスマス触媒は、殊にビスマスカルボキシレート、殊にビスマスオクトエート、エチルヘキサノエート、ネオデカノエート、またはピバレート;例えばKing IndustriesのK-KAT(登録商標)348およびXK-601、TIB ChemicalsのTIB KAT(登録商標)716、716LA、716XLA、718、720、789およびShepherd、ローザンヌのもの、ならびに例えばビスマスおよび亜鉛オルガニルの、触媒混合物である。
さらなる金属触媒は、Blank et al., Progress in Organic Coatings, 1999, vol. 35, p. 19-29に記載されている。
これらの触媒は、溶剤をベースとする系、水をベースとする系および/またはブロック化された系に適している。
モリブデン、タングステンおよびバナジウム触媒は、殊に、ブロック化ポリイソシアネートの転化のために、国際公開第2004/076519号(WO 2004/076519)および国際公開第2004/076520号(WO 2004/076520)に記載されている。
セシウム塩も、触媒として使用することができる。セシウム塩として、その際に、次のアニオンが使用される化合物が考慮に値する:F、Cl、ClO、ClO 、ClO 、Br、I、IO 、CN、OCN、NO 、NO 、HCO 、CO 2−、S2−、SH、HSO 、SO 2−、HSO 、SO 2−、S 2−、S 2−、S 2−、S 2−、S 2−、S 2−、HPO 、HPO 、HPO 2−、PO 3−、P 4−、(OC2n+1、(C2n−1、(C2n−3ならびに(Cn+12n−22−、ここで、nは、1〜20の数を表す。好ましいのは、その際に、アニオンが式(C2n−1ならびに(Cn+12n−22−[ここで、nは、1〜20である]に従うセシウムカルボキシレートである。特に好ましいセシウム塩は、アニオンとして、一般式(C2n−1のモノカルボキシレートを有し、ここで、nは、1〜20の数を表す。この場合に、殊に、ホルメート、アセテート、プロピオネート、ヘキサノエートおよび2−エチルヘキサノエートが挙げられる。
好ましいルイス酸性有機金属化合物は、ジメチルスズジアセテート、ジブチルスズジブチレート、ジブチルスズビス(2−エチルヘキサノエート)、ジブチルスズジラウレート、ジオクチルスズジラウレート、亜鉛(II)ジアセテート、亜鉛(II)ジオクトエート、ジルコニウムアセチルアセトネートおよびジルコニウム−2,2,6,6−テトラメチル−3,5−ヘプタンジオネートおよびビスマス化合物である。
特に好ましいのは、ジブチルスズジラウレートである。
さらに、溶剤または溶剤混合物(D)も存在している。
該ポリイソシアネート成分、ならびにバインダー成分および任意にさらなる成分のための溶剤として使用できるのは、イソシアネート基に対してまたはキャップされたイソシアネート基に対して反応性の基を有しておらず、かつ該ポリイソシアネートの少なくとも10質量%、好ましくは少なくとも25質量%、特に好ましくは少なくとも50質量%、極めて特に好ましくは少なくとも75質量%、殊に少なくとも90質量%およびとりわけ少なくとも95質量%が可溶であるものである。
この種の溶剤の例は、芳香族(アルキル化されたベンゼンおよびナフタレンを含む)および/または(環式)脂肪族の炭化水素およびそれらの混合物、ケトン、エステル、アルコキシル化されたアルカン酸アルキルエステル、エーテル、エーテルエステル、もしくは該溶剤の混合物である。
芳香族炭化水素混合物として、好ましくは、主に芳香族C〜C14−炭化水素を含み、かつ110〜300℃の沸点範囲を有しうるもの、特に好ましいのは、トルエン、o−、m−またはp−キシレン、トリメチルベンゼン異性体、テトラメチルベンゼン異性体、エチルベンゼン、クメン、テトラヒドロナフタレンおよびそれらを含有する混合物である。
これらの例は、ExxonMobil Chemical社のSolvesso(登録商標)ブランド、特にSolvesso(登録商標) 100(CAS No.64742−95−6、主にCおよびC10−芳香族化合物、沸点範囲 約154〜178℃)、150(沸点範囲 約182〜207℃)および200(CAS No.64742−94−5)、ならびにShell社のShellsol(登録商標)ブランド、Petrochem Carless社のCaromax(登録商標)(例えばCaromax(登録商標) 18)およびDHC社のHydrosol(登録商標)(例えばHydrosol(登録商標)A 170として)である。パラフィンと、シクロパラフィンと、芳香族化合物とからなる炭化水素混合物は、名称Kristalloel(例えばKristalloel 30、沸点範囲 約158〜198℃またはKristalloel 60:CAS No.64742−82−1)、ホワイトスピリット(例えば同様にCAS No.64742−82−1)またはソルベントナフサ(軽質:沸点範囲 約155〜180℃、重質:沸点範囲 約225〜300℃)でも商業的に入手可能である。この種の炭化水素混合物の芳香族化合物含有率は、通例90質量%超、好ましくは95質量%超、特に好ましくは98質量%超および極めて特に好ましくは99質量%超である。特に低下された含有率のナフタレンを有する炭化水素混合物を使用することが有意義でありうる。
(環式)脂肪族炭化水素は、例えばデカリン、アルキル化デカリンおよび線状または分岐状のアルカンおよび/またはシクロアルカンの異性体混合物である。
脂肪族炭化水素の含有率は、通例5質量%未満、好ましくは2.5質量%未満および特に好ましくは1質量%未満である。
エステルは、例えば、n−ブチルアセテート、イソブチルアセテート、エチルアセテート、1−メトキシ−2−プロピルアセテートおよび2−メトキシエチルアセテートである。
エーテルは、例えば、ジオキサンならびにエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコールまたはトリプロピレングリコールのジメチルエーテル、ジエチルエーテルまたはジ−n−ブチルエーテルである。
ケトンは、例えば、アセトン、ジエチルケトン、エチルメチルケトン、イソブチルメチルケトン、メチルアミルケトン、シクロヘキサノンおよびtert−ブチルメチルケトンである。
エーテルエステルは、例えば、エチルエトキシプロピオネートEEP、メトキシメチルアセテート、ブトキシエチルアセテートBGA、エトキシ−1−メチルエチルアセテート、メトキシ−1−メチルエチルアセテートである。
好ましい溶剤は、n−ブチルアセテート、エチルアセテート、1−メトキシ−2−プロピルアセテート、2−メトキシエチルアセテート、メチルアミルケトン、ならびにそれらの混合物、殊に上記で列挙した芳香族炭化水素混合物との混合物、殊にキシレンおよびSolvesso(登録商標)100である。
この種の混合物は、体積比5:1〜1:5で、好ましくは体積比4:1〜1:4で、特に好ましくは体積比3:1〜1:3でおよび極めて特に好ましくは体積比2:1〜1:2で、調製することができる。
好ましい例は、ブチルアセテート/キシレン、メトキシプロピルアセテート/キシレン1:1、ブチルアセテート/ソルベントナフサ100 1:1、ブチルアセテート/Solvesso(登録商標) 100 1:2およびKristalloel 30/Shellsol(登録商標)A 3:1である。
該溶剤が、その課題設定に関して異なる問題となることが見出された。ケトンまたは芳香族化合物混合物(例えばソルベントナフサ混合物)を含有するポリイソシアネート組成物は、貯蔵の際の色数発生に関して特に重要である。それに対して、エステル、エーテル、より狭い芳香族化合物留分、例えばキシレンおよびその異性体混合物はより問題にならない。これはその限りでは驚くべきことである、なぜなら、キシレンは、該芳香族化合物混合物に類似し、色発生に関与され得たベンジル水素原子を同様に持つからである。ソルベントナフサ混合物が、その供給源および貯蔵期間に依存して、該ポリイソシアネート組成物における使用の際に、その色数ドリフトに明らかに異なって作用しうることが付け加わる。
さらに、さらなる酸化防止剤(E)が存在していてよい。
さらなる一次酸化防止剤は、例えば、第二級アリールアミンである。
二次酸化防止剤は好ましくは、ホスフィット、ホスホニット、ホスホネートおよびチオエーテルからなる群から選択されている。
ホスフィットは、P(OR)(OR)(OR)型の化合物であり、ここで、R、R、Rを、同じかまたは異なる脂肪族または芳香族の基(これらは環状またはスピロ構造を形成してもよい)として有する。
好ましいホスホニットは、国際公開第2008/116894号(WO 2008/116894)に、特にその第11頁第8行〜第14頁第8行に、記載されており、該公報はこれにより本開示に参照により援用される。
好ましいホスホネートは、国際公開第2008/116895号(WO 2008/116895)に、特にその第10頁第38行〜第12頁第41行に、記載されており、該公報はこれにより本開示に参照により援用される。
これらは、殊にジアルキルホスホネートおよびジアルキルジホスホネートである。
Figure 2020527187
これらの例は、モノ−およびジ−C〜C12−アルキルホスホネートおよびそれらの混合物、好ましくはジアルキルホスホネート、特に好ましくはC〜C−アルキル基、極めて特に好ましくはC〜C−アルキル基を有するものおよび殊にC−、C−、C−またはC−アルキル基を有するものである。
ジアルキルホスホネート中のアルキル基は、その際に、同じかまたは異なっていてよく、好ましくはこれらは同じである。
〜C12−アルキル基の例は、メチル、エチル、イソプロピル、n−プロピル、n−ブチル、イソブチル、sec−ブチル、tert−ブチル、n−ヘキシル、n−ヘプチル、n−オクチル、n−デシル、n−ドデシル、2−エチルヘキシルおよび2−プロピルヘプチルであり、好ましくはホスホン酸ジ−n−オクチルエステルIrgafos(登録商標) OPH(前記の画像参照)、ホスホン酸ジ−n−ブチルエステルおよびホスホン酸ジ−(2−エチルヘキシル)エステル、殊にホスホン酸ジ−n−オクチルエステルである。
ホスホン酸は、通例、該ポリイソシアネートに対して、10〜1000質量ppm、好ましくは20〜600質量ppm、特に好ましくは50〜300質量ppmの量で使用される。
好ましいチオエーテルは、国際公開第2008/116893号(WO 2008/116893)に、特にその第11頁第1行〜第15頁第37行に、記載されており、該公報はこれにより本開示に参照により援用される。
ブレンステッド酸(F)は、H酸性化合物である。それらは、好ましくは、F1)モノアルキルおよび/またはジアルキルホスフェート、F2)アリールスルホン酸および/またはF3)ホスホネートである。
モノアルキルおよび/またはジアルキルホスフェートF1は、モノ−およびジ−C〜C12−アルキルホスフェートおよびそれらの混合物、好ましくはC〜C−アルキル基、極めて特に好ましくはC〜C−アルキル基を有するものおよび殊にC〜C−アルキル基を有するものである。
ジアルキルホスフェート中のアルキル基は、その際に、同じかまたは異なっていてよく、好ましくはこれらは同じである。
〜C12−アルキル基の例は、メチル、エチル、イソプロピル、n−プロピル、n−ブチル、イソブチル、sec−ブチル、tert−ブチル、n−ヘキシル、n−ヘプチル、n−オクチル、n−デシル、n−ドデシル、2−エチルヘキシルおよび2−プロピルヘプチルである。
これらは、殊にモノアルキルおよびジアルキルホスフェートおよびそれらの混合物、例えば
− モノ−/ジ(エチルヘキシル)ホスフェート
− モノ−/ジブチルホスフェート
− モノ−/ジエチルホスフェート
である。
さらに、これらは次のものであってよい:
− King Industries社のNacure(登録商標) 4000(前のNacure(登録商標) C 207)、詳細に定義されないアルキルリン酸エステル
− King Industries社のNacure(登録商標) 4054、詳細に定義されないアルキルリン酸エステル
− Cytec社のCycat(登録商標) 296-9、詳細に定義されないアルキルリン酸エステル
ポリイソシアネートにおける使用のために好ましいのは、100%の物としてまたはイソシアネート基と反応しない溶剤中での使用である。
化合物F1は通例、該ポリイソシアネートに対して、5〜1000質量ppm、好ましくは10〜600質量ppm、特に好ましくは20〜200質量ppm、極めて特に好ましくは20〜80質量ppmの量で添加される。
アリールスルホン酸F2は、例えば、ベンゼン誘導体またはナフタレン誘導体、殊にアルキル化ベンゼンまたはナフタレン誘導体である。
好ましいスルホン酸の例は、炭素原子6〜12個のアルキル基を有する4−アルキルベンゼンスルホン酸、例えば4−ヘキシルベンゼンスルホン酸、4−オクチルベンゼンスルホン酸、4−デシルベンゼンスルホン酸または4−ドデシルベンゼンスルホン酸を含む。これらは、原則的に公知の方法で、異なる長さの多様なアルキル基の分布を有する工業製品であってもよい。
特に好ましい酸として挙げられるのは、次のものである:
− ベンゼンスルホン酸
− パラ−トルエンスルホン酸
− パラ−エチルベンゼンスルホン酸
− パラ−ドデシルベンゼンスルホン酸
− ビスノニルナフタレンスルホン酸
− ビスノニルナフタレンビススルホン酸
− ビスドデシルナフタレンスルホン酸
− Nacure(登録商標) XC-C210(King Industries社の明記されない構造の疎水性酸触媒)
化合物F2は通例、該ポリイソシアネートに対して、1〜600質量ppm、好ましくは2〜100質量ppm、特に好ましくは5〜50質量ppmの量で添加される。
ホスホネートF3は、酸化防止剤(E)のもとに既に記載されている。ここでも同様のことが当てはまる。
さらなる塗料添加剤(G)として、例えば、次のものを使用することができる:UV安定剤、例えばUV吸収剤および適したラジカルスカベンジャー(殊にHALS化合物、ヒンダードアミン系光安定剤)、活性剤(促進剤)、乾燥剤、充填剤、顔料、染料、帯電防止剤、難燃剤、増粘剤、チキソトロープ剤、表面活性剤、粘度調整剤、可塑剤またはキレート化剤。好ましいのは、UV安定剤である。
適したUV吸収剤は、オキサニリド、トリアジンおよびベンゾトリアゾール類(後者は、例えば、BASF SEのTinuvin(登録商標)ブランドとして入手可能である)およびベンゾフェノン類(例えばBASF SEのChimassorb(登録商標) 81)。好ましいのは、例えば、95%のベンゼンプロパン酸,3−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−5−(1,1−ジメチルエチル)−4−ヒドロキシ−、C7〜9−分岐状および線状のアルキルエステル;5%の1−メトキシ−2−プロピルアセテート(例えばTinuvin(登録商標) 384)およびα−[3−[3−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−5−(1,1−ジメチルエチル)−4−ヒドロキシフェニル]−1−オキソプロピル]−ω−ヒドロキシポリ(オキソ−1,2−エタンジイル)(例えばTinuvin(登録商標) 1130)、例えばBASF SEの、それぞれ製品である。DL−α−トコフェロール、トコフェロール、ケイ皮酸誘導体およびシアノアクリレートが同様にこのために使用することができる。
これらは、単独でまたは適したラジカルスカベンジャー、例えば立体障害アミン(しばしばHALSまたはHAS化合物とも呼ばれる;ヒンダードアミン系(光)安定剤)、例えば2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、2,6−ジ−tert−ブチルピペリジンまたはそれらの誘導体、例えばビス−(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)セバケートと一緒に、使用されてよい。これらは、例えば、BASF SEのTinuvin(登録商標)およびChimassorb(登録商標)ブランドとして、入手可能である。しかしながら、ルイス酸との併用において好ましいのは、N−アルキル化されているヒンダードアミン、例えばビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジニル)−[[3,5−ビス(1,1−ジメチルエチル)−4−ヒドロキシフェニル]メチル]ブチルマロネート(例えば、BASF SEのTinuvin(登録商標) 144);ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジニル)セバケートおよびメチル(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジニル)セバケートの混合物(例えば、BASF SEのTinuvin(登録商標) 292);またはN−(O−アルキル化されている)もの、例えばデカン二酸ビス−(2,2,6,6−テトラメチル−1−(オクチルオキシ)−4−ピペリジニル)エステル、1,1−ジメチルエチルヒドロペルオキシドおよびオクタンとの反応生成物(例えば、BASF SEのTinuvin(登録商標) 123)、およびとりわけHALSトリアジン“シクロヘキサンとペルオキシド化されたN−ブチル−2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジンアミン−2,4,6−トリクロロ−1,3,5−トリアジン反応生成物との2−アミノエタノール反応生成物”(例えば、BASF SEのTinuvin(登録商標) 152)である。
UV安定剤は通常、その配合物中に含まれている固体成分を基準として、0.1〜5.0質量%の量で使用される。
増粘剤として、ラジカル(共)重合された(コ)ポリマーに加えて、通常の有機および無機の増粘剤、例えばヒドロキシメチルセルロースまたはベントナイトが考慮に値する。
キレート化剤として、例えば、エチレンジアミン酢酸およびその塩ならびにβ−ジケトンを使用することができる。
さらに、成分(H)として、充填剤、染料および/または顔料がさらに含まれていてよい。
本来の意味での顔料は、CD Roempp Chemie Lexikon - Version 1.0, Stuttgart/New York:Georg Thieme Verlag 1995によれば、DIN 55943を参照して、粒子状で、“適用媒体に事実上不溶の、無機または有機の、有彩色または無彩色の着色剤”である。
事実上不溶は、その際に、25℃で適用媒体1000gあたり1gを下回る、好ましくは適用媒体1000gあたり0.5gを下回る、特に好ましくは0.25gを下回る、極めて特に好ましくは0.1gを下回るおよび殊に0.05gを下回る溶解度を意味する。
本来の意味での顔料の例は、吸収顔料および/または効果顔料の任意の系、好ましくは吸収顔料を含む。該顔料成分の数および選択は、その際に全く制限されていない。これらは、それぞれの要件、例えば所望の色の印象に、例えば工程a)において記載されるように、任意に適合させることができる。例えば、標準化された混合塗料系の全ての顔料成分を基礎とすることができる。
効果顔料は、小片状構造を示し、かつ表面コーティングに特殊な装飾的な色彩効果を付与する全ての顔料であると理解すべきである。該効果顔料は、例えば、車両塗装および工業塗装において通常使用できる、効果を付与する全ての顔料である。この種の効果顔料の例は、純金属顔料;例えばアルミニウム、鉄または銅顔料;干渉顔料、例えば二酸化チタン被覆雲母、酸化鉄被覆雲母、混合酸化物被覆雲母(例えば二酸化チタンおよびFeまたは二酸化チタンおよびCrで被覆)、金属酸化物被覆アルミニウム、または液晶顔料である。
色を付与する該吸収顔料は、例えば、塗料工業において使用できる通常の有機または無機の吸収顔料である。有機吸収顔料の例は、アゾ顔料、フタロシアニン顔料、キナクリドン顔料およびピロロピロール顔料である。無機吸収顔料の例は、酸化鉄顔料、二酸化チタンおよびカーボンブラックである。
染料は、同様に着色剤であり、かつ該顔料とは、適用媒体へのそれらの溶解度の点で相違し、すなわちこれらは、25℃で適用媒体への1000gあたり1gを上回る溶解度を有する。
染料の例は、アゾ染料、アジン染料、アントラキノン染料、アクリジン染料、シアニン染料、オキサジン染料、ポリメチン染料、チアジン染料、トリアリールメタン染料である。これらの染料は、塩基性またはカチオン染料、媒染染料、直接染料、分散染料、顕色染料、バット染料、金属錯体染料、反応染料、酸性染料、硫黄染料、カップリング染料または直接性染料として使用することができる。
色彩的に不活性な充填剤として、一方では色彩的に効果がなく;すなわち低い固有吸収を示し、かつそれらの屈折率がそのコーティング媒体の屈折率に類似しており、かつ他方では、表面コーティング、すなわち適用された塗膜中の該効果顔料の配向(平行配列)に、さらに該コーティングまたは該コーティング組成物の特性、例えば硬さまたはレオロジーに影響を及ぼすことができる、全ての物質/化合物であると理解すべきである。以下に、使用できる不活性物質/化合物が例示的に挙げられているが、しかしながら色彩的に不活性でトポロジーに影響を及ぼす充填剤の概念をこれらの例に限定するものではない。該定義に相当する適した不活性充填剤は、例えば、透明または半透明な充填剤または顔料、例えばシリカゲル、沈降硫酸バリウム、けいそう土、タルク、炭酸カルシウム、カオリン、硫酸バリウム、ケイ酸マグネシウム、ケイ酸アルミニウム、結晶質二酸化ケイ素、非晶質シリカ、酸化アルミニウム、ミクロスフィアまたは中空ミクロスフィア、例えば、ガラス、セラミックまたはポリマー製の例えば0.1〜50μmのサイズを有するものであってよい。さらに、不活性充填剤として、任意の固体の不活性有機粒子、例えば尿素−ホルムアルデヒド縮合物、微細化されたポリオレフィンワックスおよび微細化されたアミドワックスを、使用することができる。該不活性充填剤はそれぞれ、混合物で使用することもできる。しかしながら、好ましくは、それぞれ1種のみの充填剤が使用される。
好ましい充填剤は、シリケート、例えば四塩化ケイ素の加水分解により得ることができるシリケート、例えばDegussa社のAerosil(登録商標)、ケイ質土、タルク、ケイ酸アルミニウム、ケイ酸マグネシウム、炭酸カルシウム等を含む。
好ましい実施態様において、第1工程において、ポリイソシアネート(A)は、立体障害フェノール(B)と共に、任意に酸化防止剤(E)、ブレンステッド酸(F)、添加剤(G)および/または溶剤(D)から選択される、少なくとも1種のさらなる成分と共に、ポリイソシアネート組成物へ変換される。殊に好ましいのは、ポリイソシアネート(A)を、立体障害フェノール(B)と、少なくとも1種の溶剤(D)とまたは少なくとも1種の溶剤(D)および少なくとも1種の酸化防止剤(E)と、ブレンドすることである。これらの混合物は、第2工程において、ルイス酸(C)、任意に前記成分のさらなるもの、殊に溶剤(D)の添加により、本発明によるポリイソシアネート組成物へ変換される。
第1工程におけるそのようなポリイソシアネート成分の予備混合物のための好ましい溶剤は、n−ブチルアセテート、エチルアセテート、1−メトキシ−2−プロピルアセテート、2−メトキシエチルアセテート、キシレン、Solvesso(登録商標) 100、ならびにそれらの混合物である。
本発明によるポリイソシアネート組成物は、例えば、次のように構成されている:
(A)20〜99質量%、好ましくは20〜95質量%、特に好ましくは30〜90質量%、極めて特に好ましくは40〜80質量%、
(B)立体障害フェノール100〜10000質量ppm、好ましくは200〜5000質量ppm、特に好ましくは250〜3000質量ppm、極めて特に好ましくは300〜1500質量ppm、
(C)ルイス酸1〜10000質量ppm、好ましくは20〜2000質量ppmおよび特に好ましくは50〜500質量ppm、
(D)溶剤1〜80質量%、好ましくは溶剤5〜80質量%、特に好ましくは10〜70質量%、極めて特に好ましくは20〜60質量%、
(E)さらなる酸化防止剤0〜2000ppm、好ましくは10〜600ppm、特に好ましくは50〜300ppm、
(F)ブレンステッド酸0〜1000質量ppm、好ましくは2〜300質量ppm、特に好ましくは10〜100質量ppm、
(G)添加剤0〜5質量%、
ただし、該成分(B)、(C)、(E)、(F)、および(G)の質量ppmの記載はポリイソシアネート(A)に対するものであり、かつ該成分(A)および(D)の合計は、常に100質量%である、
(H)任意に、前記の成分(A)〜(G)に加えて、さらに顔料。
成分(H)が存在している場合には、これらは、該成分(A)〜(G)の組成へ算入されない。
本発明によるポリイソシアネート組成物は有利に、硬化剤成分として、少なくとも1種のバインダーに加えて、ポリウレタン塗料において使用することができる。
バインダーとの反応は、その際に任意に、該ポリイソシアネート組成物の対応する貯蔵に必要である長い期間後に、行うことができる。ポリイソシアネート組成物の貯蔵は、確かに好ましくは室温で行われるが、しかしより高い温度でも行うことができる。実地において、貯蔵の際のそのようなポリイソシアネート組成物の30℃、40℃の、それどころか60℃までの加熱が可能である。
該バインダーは、例えば、ポリアクリレートポリオール、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリウレタンポリオール;ポリ尿素ポリオール;ポリエステルポリアクリレートポリオール;ポリエステルポリウレタンポリオール;ポリウレタンポリアクリレートポリオール、ポリウレタン変性アルキド樹脂;脂肪酸変性ポリエステルポリウレタンポリオール、アリルエーテルを有するコポリマー、例えば異なるガラス転移温度を有する、挙げられた物質群のグラフトポリマー、ならびに挙げられたバインダーの混合物であってよい。好ましいのは、ポリアクリレートポリオール、ポリエステルポリオールおよびポリウレタンポリオール、特に好ましいのは、ポリアクリレートポリオールおよびポリエステルポリオールである。
DIN 53240-2(電位差測定による)により測定される、好ましいOH価は、ポリエステルについては40〜350mgKOH/g固体樹脂、好ましくは80〜180mgKOH/g固体樹脂、およびポリアクリレートオールについては15〜250mgKOH/g固体樹脂、好ましくは80〜160mgKOH/gである。
付加的に、該バインダーは、DIN EN ISO 3682(電位差測定による)による、200mgKOH/gまで、好ましくは150mgKOH/gまでおよび特に好ましくは100mgKOH/gまでの酸価を有していてよい。
ポリアクリレートポリオールは、好ましくは少なくとも500g/mol、特に好ましくは少なくとも1200g/molの分子量Mを有する。該分子量Mは、原則として上方へ無制限であってよく、好ましくは50000g/molまで、特に好ましくは20000g/molまで、極めて特に好ましくは10000g/molまでおよび殊に5000g/molまでであってよい。
該ヒドロキシ官能性モノマー(下記参照)は、該ポリマーの上記のヒドロキシル価を生じるような量で、該共重合の場合に併用される。
それらは、少なくとも1種のヒドロキシ基含有(メタ)アクリレートと、(メタ)アクリル酸アルキルエステル、ビニル芳香族化合物、α,β−不飽和カルボン酸およびその他のモノマーからなる群から選択される、少なくとも1種のさらなる重合性コモノマーとのヒドロキシ基含有コポリマーである。
(メタ)アクリル酸アルキルエステルとして挙げられるのは、例えば、C〜C20−アルキル(メタ)アクリレートであり、ビニル芳香族化合物は、炭素原子を20個まで有するものであり、α,β−不飽和カルボン酸はそれらの無水物も含み、かつその他のモノマーは、例えば、炭素原子を20個まで有するカルボン酸のビニルエステル、エチレン性不飽和ニトリル、炭素原子1〜10個を有するアルコールのビニルエーテルおよび、あまり好ましくないが、炭素原子2〜8個および二重結合1または2個を有する脂肪族炭化水素である。
(メタ)アクリル酸アルキルエステルとして好ましくは、C〜C10−アルキル基を有するもの、例えばメチルメタクリレート、メチルアクリレート、n−ブチルアクリレート、エチルアクリレートおよび2−エチルヘキシルアクリレートである。
殊に、該(メタ)アクリル酸アルキルエステルの混合物も適している。
炭素原子1〜20個を有するカルボン酸のビニルエステルは、例えば、ビニルラウレート、ビニルステアレート、ビニルプロピオネートおよびビニルアセテートである。
α,β−不飽和カルボン酸およびそれらの無水物は、例えば、次のものであってよい:アクリル酸、メタクリル酸、フマル酸、クロトン酸、イタコン酸、マレイン酸または無水マレイン酸、好ましくはアクリル酸。
ヒドロキシ官能性モノマーとして、α,β−不飽和カルボン酸、例えばアクリル酸、メタクリル酸(本明細書において“(メタ)アクリル酸”と略称される)と、好ましくは炭素原子2〜20個および少なくとも2個のヒドロキシ基を有するジオールまたはポリオール、例えばエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,1−ジメチル−1,2−エタンジオール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ペンタエチレングリコール、トリプロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、ヒドロキシピバル酸ネオペンチルグリコールエステル、2−エチル−1,3−プロパンジオール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、2−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオール、1,6−ヘキサンジオール、2−メチル−1,5−ペンタンジオール、2−エチル−1,4−ブタンジオール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、2,4−ジエチルオクタン−1,3−ジオール、2,2−ビス(4−ヒドロキシシクロヘキシル)プロパン、1,1−、1,2−、1,3−および1,4−ビス(ヒドロキシメチル)シクロヘキサン、1,2−、1,3−または1,4−シクロヘキサンジオール、グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、トリメチロールブタン、ペンタエリトリトール、ジトリメチロールプロパン、ジペンタエリトリトール、ソルビトール、マンニトール、ジグリセリン、トレイトール、エリトリトール、アドニトール(リビトール)、アラビトール(リキシトール)、キシリトール、ズルシトール(ガラクチトール)、マルチトール、イソマルト、162〜4500、好ましくは250〜2000の分子量を有するポリ−THF、134〜2000の分子量を有するポリ−1,3−プロパンジオールまたはポリプロピレングリコールまたは238〜2000の分子量を有するポリエチレングリコールとの、モノエステルが挙げられる。
好ましいのは、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、2−または3−ヒドロキシプロピルアクリレート、1,4−ブタンジオールモノアクリレートまたは3−(アクリロイルオキシ)−2−ヒドロキシプロピルアクリレートであり、かつ特に好ましくは2−ヒドロキシエチルアクリレートおよび/または2−ヒドロキシエチルメタクリレートである。
ビニル芳香族化合物として、例えば、ビニルトルエン、α−ブチルスチレン、α−メチルスチレン、4−n−ブチルスチレン、4−n−デシルスチレンおよび好ましくはスチレンが考慮に値する。
ニトリルの例は、アクリロニトリルおよびメタクリロニトリルである。
適したビニルエーテルは、例えば、ビニルメチルエーテル、ビニルイソブチルエーテル、ビニルヘキシルエーテルおよびビニルオクチルエーテルである。
炭素原子2〜8個およびオレフィン性二重結合1または2個を有する非芳香族炭化水素として、ブタジエン、イソプレン、ならびにエチレン、プロピレンおよびイソブチレンが挙げられる。
さらに、N−ビニルホルムアミド、N−ビニルピロリドンならびにN−ビニルカプロラクタム、さらに、エチレン性不飽和の酸、殊にカルボン酸、酸無水物または酸アミド、ならびにビニルイミダゾールが使用できる。エポキシ基含有コモノマー、例えばグリシジルアクリレートまたはメタクリレートまたはモノマー、例えばN−メトキシメチルアクリルアミドまたはメタクリルアミドも、少量で併用することができる。
好ましくは、アルコール基中に炭素原子1〜18個、好ましくは1〜8個を有するアクリル酸もしくはメタクリル酸のエステル、例えばメチルアクリレート、エチルアクリレート、イソプロピルアクリレート、n−プロピルアクリレート、n−ブチルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、n−ステアリルアクリレート、これらのアクリレートに対応するメタクリレート、スチレン、アルキル置換スチレン、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、ビニルアセテートまたはビニルステアレートもしくはこの種のモノマーの任意の混合物である。
該ヒドロキシ基を持つモノマーは、該ヒドロキシ基を持つ(メタ)アクリレートの共重合において、その他の重合性の、好ましくはラジカル重合性のモノマーとの混合物で、好ましくは、50質量%超がC〜C20−、好ましくはC〜C−アルキル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸、炭素原子を20個まで有するビニル芳香族化合物、炭素原子を20個まで有するカルボン酸のビニルエステル、ハロゲン化ビニル、炭素原子4〜8個および二重結合1または2個を有する非芳香族炭化水素、不飽和ニトリルおよびそれらの混合物からなるものが、使用される。特に好ましいのは、該ヒドロキシ基を持つモノマーに加えて、60質量%超がC〜C10−アルキル(メタ)アクリレート、スチレンおよびその誘導体またはそれらの混合物からなるポリマーである。
該ポリマーの製造は、通常の方法による重合によって実施することができる。好ましくは、該ポリマーの製造は、乳化重合においてまたは有機溶液中で行われる。連続的または不連続な重合方法が可能である。該不連続法の中では、バッチ法および流加法を挙げることができ、その際に後者が好ましい。該流加法の場合に、該溶剤は、単独でまたは該モノマー混合物の一部と共に装入され、重合温度に加熱され、該重合はモノマー装入物の場合にラジカルにより開始され、かつ残りのモノマー混合物が、開始剤混合物と一緒に、1〜10時間、好ましくは3〜6時間かけて、計量供給される。任意に、該重合を少なくとも99%の転化率まで実施するために、続いてさらに後活性化される。
さらなるバインダーは、例えば、ポリカルボン酸、殊にジカルボン酸と、ポリオール、殊にジオールとの縮合により得ることができるような、ポリエステルポリオールである。該ポリエステルポリオールの、該重合に適切な官能性を保証するために、トリオール、テトラオール等ならびに三酸等も、部分的に使用される。
ポリエステルポリオールは、例えば、Ullmanns Enzyklopaedie der technischen Chemie, 第4版, vol.19, p.62〜65から、公知である。好ましくは、二価アルコールと二価カルボン酸との反応により得られるポリエステルポリオールが使用される。該遊離ポリカルボン酸の代わりに、対応するポリカルボン酸無水物または低級アルコールの対応するポリカルボン酸エステルまたはそれらの混合物も、該ポリエステルポリオールの製造に使用することができる。該ポリカルボン酸は、脂肪族、環式脂肪族、芳香族または複素環式であってよく、かつ任意に、例えばハロゲン原子により、置換されていてよいおよび/または不飽和であってよい。これらの例として、次のものが挙げられる:
シュウ酸、マレイン酸、フマル酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、セバシン酸、ドデカン二酸、o−フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、トリメリト酸、アゼライン酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸またはテトラヒドロフタル酸、スベリン酸、アゼライン酸、無水フタル酸、テトラヒドロフタル酸無水物、ヘキサヒドロフタル酸無水物、テトラクロロフタル酸無水物、エンドメチレンテトラヒドロフタル酸無水物、グルタル酸無水物、無水マレイン酸、ダイマー脂肪酸、それらの異性体および水素化生成物ならびに挙げられた酸のエステル化できる誘導体、例えば無水物またはジアルキルエステル、例えばC〜C−アルキルエステル、好ましくはメチル、エチルまたはn−ブチルエステルが使用される。好ましいのは、一般式HOOC−(CH−COOHのジカルボン酸であり、ここで、yは、1〜20の数、好ましくは2〜20の偶数であり、特に好ましいのは、ヘキサヒドロフタル酸無水物、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸およびドデカンジカルボン酸である。
多価アルコールとして、該ポリエステルオールの製造のためには、1,2−プロパンジオール、エチレングリコール、2,2−ジメチル−1,2−エタンジオール、1,3−プロパンジオール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、3−メチルペンタン−1,5−ジオール、2−エチルヘキサン−1,3−ジオール、2,4−ジエチルオクタン−1,3−ジオール、1,6−ヘキサンジオール、162〜4500、好ましくは250〜2000のモル質量を有するポリ−THF、134〜1178のモル質量を有するポリ−1,3−プロパンジオール、134〜898のモル質量を有するポリ−1,2−プロパンジオール、106〜458のモル質量を有するポリエチレングリコール、ネオペンチルグリコール、ヒドロキシピバル酸ネオペンチルグリコールエステル、2−エチル−1,3−プロパンジオール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、2,2−ビス(4−ヒドロキシシクロヘキシル)プロパン、1,1−、1,2−、1,3−および1,4−シクロヘキサンジメタノール、1,2−、1,3−または1,4−シクロヘキサンジオール、トリメチロールブタン、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン、ネオペンチルグリコール、ペンタエリトリトール、グリセリン、ジトリメチロールプロパン、ジペンタエリトリトール、ソルビトール、マンニトール、ジグリセリン、トレイトール、エリトリトール、アドニトール(リビトール)、アラビトール(リキシトール)、キシリトール、ズルシトール(ガラクチトール)、マルチトールまたはイソマルトが考慮に値し、これらは任意に、上記のようにアルコキシル化されていてよい。
好ましいのは、一般式HO−(CH−OHのアルコールであり、ここで、xは、1〜20の数、好ましくは2〜20の偶数である。好ましいのは、トリメチロールプロパン、グリセリン、ネオペンチルグリコール、エチレングリコール、ブタン−1,4−ジオール、ヘキサン−1,6−ジオール、オクタン−1,8−ジオールおよびドデカン−1,12−ジオールである。
さらに、例えば、ホスゲンと、過剰量の、該ポリエステルポリオールのための構成成分として挙げられた低分子量アルコールとの反応により得ることができる、ポリカーボネートジオールも考慮に値する。
適しているのは、ラクトンベースのポリエステルジオールでもあり、それらは、ラクトンのホモポリマーまたは混合ポリマー、好ましくはラクトンの、適した二官能性スターター分子への末端ヒドロキシ基含有付加生成物である。ラクトンとして、好ましくは、一般式HO−(CH−COOHの化合物に由来するものが考慮に値し、ここで、zは1〜20の数であり、かつメチレン単位の水素原子はC〜C−アルキル基により置換されていてもよい。例は、ε−カプロラクトン、β−プロピオラクトン、γ−ブチロラクトンおよび/またはメチル−ε−カプロラクトン、4−ヒドロキシ安息香酸、6−ヒドロキシ−2−ナフトエ酸またはピバロラクトンならびにそれらの混合物である。適したスターター成分は、例えば、上記で該ポリエステルポリオールのための構成成分として挙げられた低分子量二価アルコールである。ε−カプロラクトンの対応するポリマーが特に好ましい。低級ポリエステルジオールまたはポリエーテルジオールも、該ラクトンポリマーの製造のためのスターターとして使用されていてよい。ラクトンの該ポリマーの代わりに、該ラクトンに対応するヒドロキシカルボン酸の対応する化学的に等価な重縮合物も、使用することができる。
ポリウレタン塗料において、800〜4000g/molの該ポリエステルのモル質量Mが普通であるが、その際に、ここで使用されるポリエステルは、それらに限定されていない。
さらに、バインダーとして、エチレンオキシド、プロピレンオキシドおよび/またはブチレンオキシド、好ましくはエチレンオキシドおよび/またはプロピレンオキシドおよび特に好ましくはエチレンオキシドの、H活性成分への付加により製造される、ポリエーテルオールも適している。同じように、ブタンジオールの重縮合物が適している。ポリウレタン塗料において、500〜2000g/molの該ポリエーテルのモル質量が普通であるが、その際に、ここで使用されるポリエーテルは、それらに限定されていない。
該ポリマーは、少なくとも部分的に、いわゆる反応性希釈剤により置き換えることができる。それらは、ブロック化された第二級または第一級アミン(アルジミンおよびケチミン)であるかまたは立体障害および/または電子不足の第二級アミノ基を有する化合物、例えば欧州特許出願公開第403921号明細書(EP 403921)または国際公開第2007/39133号(WO 2007/39133)によるアスパラギン酸エステルであってよい。
その膜の硬化のためには、ポリイソシアネート組成物およびバインダーは、0.2:1〜5:1、好ましくは0.8:1〜1.2:1およびとりわけ0.9:1〜1.1:1のイソシアネート基と、イソシアネートに対して反応性の基とのモル比で、互いに混合され、その際に、任意にさらなる塗料成分がさらに混入されてよく、かつ基材上へ塗布され、かつ周囲温度ないし150℃で硬化される。
該塗料混合物は、好ましくは、室温と140℃との間の温度で硬化される。
特に好ましい変型において、該塗料混合物は、周囲温度ないし80℃まで、特に好ましくは60℃まで、極めて特に好ましくは40℃までで硬化される。該硬化は、赤外放射でも行うことができる。好ましくは、それらは、高温で硬化されることができない物品、例えば大型機械、航空機、大型宇宙船および補修用途、任意にプラスチックである。
その他の好ましい用途において、該塗料混合物は、110〜140℃で硬化される(例えばOEM用途のため)。
“硬化”は、本発明の範囲内で、基材上にタックフリーのコーティングを、該基材上へ塗布されたコーティング組成物を、少なくとも所望のタックフリー性がもたらされるまで少なくとも、上記の温度に加熱することによって、生成させることであると理解される。
コーティング組成物は、本明細書の範囲内で、少なくとも1種の基材を膜の形成のためにコーティングし、かつ、硬化後に、タックフリーのコーティングが設けられている、少なくとも該成分の混合物であると理解される。
該基材のコーティングは、当業者に公知の通常の方法により行われ、ここで、少なくとも1種のコーティング組成物を、コーティングされうる基材上へ所望の厚さで塗布し、かつ該コーティング組成物の、任意に含まれている揮発性成分を、任意に加熱しながら、除去する。この操作は、所望の場合には、1回以上繰り返すことができる。該基材上への塗布は、公知の方法で、例えば、吹付け塗、こて塗、ナイフ塗、はけ塗、ロール塗(Rollen)、ローラーコーティング(Walzen)、流し塗、ラミネーション、バックモールディング(Hinterspritzen)または同時押出により、行うことができる。
硬化されうるそのような層の厚さは、0.1μmないし数mm、好ましくは1〜2000μm、特に好ましくは5〜200μm、極めて特に好ましくは5〜60μm、殊に20〜50μmであってよい(該溶剤が該塗料から除去されている状態の塗料を基準としている)。
さらに、本発明による多層塗装でコーティングされた基材も、本発明の対象である。
特に適しているのは、特に高い適用信頼性、屋外耐候性、光学的品質、耐溶剤性、耐薬品性および耐水性が要求される用途のためのポリウレタン塗料である。
得られた2成分コーティング組成物および塗料配合物は、それぞれ任意に予めコーティングされていてよいもしくは前処理されていてよい、基材、例えば、木材、ベニヤ単板、紙、板紙、厚紙、テキスタイル、フィルム、皮革、不織布、プラスチック表面、ガラス、セラミック、鉱物質建材、例えばセメント成形ブロックおよび繊維セメント板または金属、好ましくは金属、予めコーティングされた表面およびプラスチックのコーティングに適している。
この種のコーティング組成物は、屋内または屋外コーティングとしてまたはそれらにおいて、すなわち、日光に暴露されている用途、好ましくは建造物の部材のもの、(大型)車両および航空機上のコーティングおよび工業用途、農業建設分野における商用車(ACE)、装飾塗装、橋梁、建造物、送電塔、タンク、コンテナ、パイプライン、発電装置、化学プラント、船舶、クレーン、杭、矢板、装備品、管、取付部品、フランジ、カップリング、ホール、屋根および構造用鋼、家具、窓、戸、寄木張り、缶コーティングおよびコイルコーティングとしてまたはそれらにおいて、駐車デッキでのまたは病院におけるような床仕上材に、OEMおよび補修用途としての自動車塗料において、特に好ましくは補修および工業用途において、適している。
殊に、本発明によるコーティング組成物は、(複数の)クリアコート、ベースコートおよびトップコート、カバーコート、プライマーおよびプライマーサーフェーサーとして、好ましくはクリアコートとして、使用される。
この種のポリイソシアネート組成物は、塗料、接着剤およびシーラントにおける硬化剤として使用することができ、好ましくは、これらは塗料において使用される。
本発明によるポリイソシアネート組成物の利点は、これらが、ポリイソシアネート混合物を、ウレタン化触媒の存在下で長い期間にわたって色安定性に維持することである。
供給原料:
ppmの量の記載は、一般に質量ppmである。
ポリイソシアネートA:ヘキサメチレンジイソシアネートをベースとするイソシアヌレート:ヘキサメチレンジイソシアネートHDIを、触媒として、ヘキサメチレンジイソシアネートに対して60ppmの、エチルヘキサノール中5%濃度のベンジルトリメチルアンモニウムヒドロキシイソブチレートの存在下で、各40minの平均スループット時間を有する3つの反応器からなるカスケードにおいて120℃で変換した。該反応を、スタティックミキサー中で、該触媒に対して化学量論的、22%の、ヘキサメチレンジイソシアネート中に溶解した10%濃度のジ−(2−エチルヘキシル)ホスフェートで停止させた。ヘキサメチレンジイソシアネートを、複数の蒸留段階によって留去した。生成物のNCO含有率:22.2%、色数 19Hz(ハーゼン単位);粘度:2630mPa・s。
立体障害フェノールB:
本発明による:
フェノールB1:978g/molの数平均分子量Mおよび−2℃の融点を有するポリエチレングリコール−ビス[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]:
ポリエチレングリコール500g(Mw=201.8g/mol、2.5mol)を、3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオン酸メチルエステル1310g(292.4g/mol;5mol)ならびにジブチルスズジラウレート500ppmと共に、300mlフラスコ中に添加した。これを170℃に加熱した。該溶液に、慎重に窒素を導入した。生じたメタノールを、リービッヒ冷却器中で凝縮させた。18h後に、該反応が終了した。GPCによる分析は、その出発成分の完全な転化を確認する。
該数平均分子量Mを、ゲル浸透クロマトグラフィーによりポリスチレン標準に対してテトラヒドロフラン中で(23±1)℃で決定した。さらなる測定条件は、以下に示されている:
インジェクター:オートサンプラーWATERS 717 Plus
溶離液:テトラヒドロフラン(流量:1ml/min)
ポンプ:WATERS Modell 515(ダブルプランジャーポンプ)
検出器1:UV検出器WATERS 2489(波長:254nm)
検出器2:示差屈折計WATERS 2414(測定温度:35℃)
カラムセット:PLゲルカラム(300×7.5mm)、4本のカラムを直列に接続:カラム材料:架橋ポリスチレン−ジビニルベンゼンマトリックス、粒度5μm:孔径:2×500Å;1×1000Å、1×10000Å
校正:ポリスチレン標準、モル質量範囲450000〜312g/mol
ソフトウェア:PSS WinGPC Unity NT
本発明によらない(比較):
フェノールB2:C7〜C9−分岐状アルキルエステル−3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート(BASF SEのIrganox(登録商標) 1135)
フェノールB3:2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェノール(BHT)
フェノールB4:ペンタエリトリトール−テトラキス[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート](BASF SEのIrganox(登録商標) 1010)、分岐状テトラフェノール
触媒C:ジブチルスズジラウレート(DBTL、DBTDL)
溶剤D:
D1:ソルベントナフサ(Solvesso(登録商標) 100、沸点範囲 約170〜180℃)
D2:メチルエチルケトン
酸化防止剤E:
E1:ジオクチルホスホネート(BASF SEのIrgafos(登録商標) OPH)
E2:トリフェニルホスフィット(Tppt、Aldrich)
該フェノール(B)には、多様な要求が課される:
これらは、製造における通常のプロセス時間内に、純ポリイソシアネート(A)に良溶であるべきである。フェノール(B)のポリイソシアネート(A)への溶解度は、市販のポリイソシアヌレートBasonat(登録商標) HI 100中の1および10%のフェノール(B)を用いて、試料をローラー上で35回転/minの速度で室温で回転させることによって決定した。良好な配合性のためには、該フェノール(B)が、工業的な配合の際に技術的課題を引き起こさないためには、少なくとも10%中に室温で30分以内に溶解しなければならないことが確かめられた。
ポリイソシアネート(A)、ルイス酸(C)、殊にSolvesso(登録商標) 100および/またはケトンを含有する、溶剤(D)、および本発明によるフェノール(B)の混合物の貯蔵安定性は、カラードリフトに関して従来技術と同じであるかまたはより良好であるべきである。
貯蔵試験を、窒素下に、硬く締めたスクリューキャップ容器中で行った。痕跡量の空気は排除できない。その調査を、25gで、25mL容器中で50℃で循環空気炉中で行った。その色数は、該貯蔵の開始前、ならびに異なる期間の貯蔵後に測定した。色測定後に、該材料を、再び該スクリューキャップ容器中へ戻し、窒素でのパージングにより不活性にした。
該質量%の記載は、ポリイソシアネート(A)および溶剤(D)を基準とした100%の全質量を基準としている。該化合物(B)、(C)、(E)のppmでの濃度は、該化合物(B)、(C)、(E)のそれぞれ希釈されない状態で、ポリイソシアネート(A)の全量に対するものである。
該色数測定を、DIN EN 1557に従いAPHAにおいて、Lange社のLico 150で5mLの体積を有する5cm測定キュベット中で行った。
該フェノール(B)の数平均分子量Mは、フォギングを低下させるために、650Dを上回るべきである。
該フェノール(B)は、室温で液体であるべきであり、ひいては良好に工業的に取り扱い可能であるべきであり、かつポリイソシアネート中へ配合することができるべきである。好ましいのは、5℃を下回る融点である。
毒性学的に、該生成物は、ラベル表示を有するべきではない。
試験系列1:以下の表において、本発明によるフェノール(B1)は、本発明によらない2種のフェノールと、市販のポリイソシアネート(Basonat(登録商標) HI 100)へのそれらの溶解度、数平均分子量Mおよび融点により対比される
Figure 2020527187
フェノールB1は、本発明によるものであり、−2℃の融点で液体であり、ラベル表示が義務づけられず、かつポリイソシアネートに良溶である。
該比較フェノールのうち、イソオクチル−3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネートB2は、良好な溶解度および配合性への要求を満たす。しかしこれは毒性学的に好ましくなく、かつ400g/mol未満の分子量を有し、したがってより強いフォギングを示す。
本発明によらないその他のフェノールB3およびB4は、難溶性であり、固体であり、より低い分子量および/または毒性学的に望ましくない性質を有する。
試験系列2:色数の記載と併せた、化学量論的に同じ量の本発明によるおよび本発明によらない添加剤(B)、ルイス酸DBTL(C)1000ppm、溶剤Solvesso(登録商標) 100(D1)50質量%を有するポリイソシアネートA 50質量%の、50℃での貯蔵。
Figure 2020527187
この例は、カラードリフトにおいて参考よりも良好である。
試験系列3:色数の記載と併せた、化学量論的に同じ量の本発明によるおよび本発明によらない添加剤(B)、ルイス酸DBTL(C)1000ppm、溶剤メチルアミルケトン(D2)50質量%を有するポリイソシアネートA 50質量%の、50℃での貯蔵。
Figure 2020527187
これらの例は、カラードリフトにおいて参考よりも良好である。
試験系列4:色数の記載と併せた、化学量論的に同じ量の本発明によるおよび本発明によらない添加剤(B)において、全て本発明によらない、ルイス酸DBTL(C)の不在下で、溶剤Solvesso(登録商標) 100(D1)50質量%の存在下での、ポリイソシアネートA 50質量%の、50℃での貯蔵(試験系列2と同じ試料)
Figure 2020527187
DBTLの不在下でのカラードリフトは、取るに足らない。貯蔵後の色数の相違は、測定誤差のオーダーにある。ルイス酸の不在下での色数ドリフトは、該貯蔵条件下では関連性がない。
試験系列5:色数の記載と併せた、化学量論的に同じ量の本発明によるおよび本発明によらない添加剤(B)を有し、全て本発明によらない、ルイス酸DBTL(C)の不在下で、溶剤メチルアミルケトン(D2)50質量%の存在下での、ポリイソシアネートA 50質量%の、50℃での貯蔵(試験系列3と同じ試料)。
Figure 2020527187
ルイス酸の不在下での色数ドリフトは、該貯蔵条件下では関連性がない。DBTLの不在下でのカラードリフトは、取るに足らない。貯蔵後の色数の相違は、一般に、測定誤差のオーダーにある。
(B1)はそのフェノール基に関して、Irganox(登録商標) 1135(B2)およびBHT(B3)よりも高い当量を有するので、可塑化作用について硬化挙動および応用技術を調べた。不利な影響は見出されなかった。

Claims (16)

  1. ポリイソシアネート組成物であって、
    −(A)少なくとも1種のモノメリックイソシアネートの反応により得られる、少なくとも1種の(環式)脂肪族ポリイソシアネート、
    −(B)40℃未満の融点および650〜2550g/molの数平均分子量Mを有し、少なくとも2個のフェノール性基を有する、少なくとも1種の立体障害フェノール、
    −(C)イソシアネート基と、イソシアネートに対して反応性の基との反応を促進することができる、少なくとも1種のルイス酸性有機金属化合物、
    −(D)少なくとも1種の溶剤、
    −(E)任意に、少なくとも1種のさらなる酸化防止剤、
    −(F)任意に、4未満のpKa値を有する、少なくとも1種のブレンステッド酸、
    −(G)任意に、その他の塗料添加剤
    を含有する、前記ポリイソシアネート組成物。
  2. 前記モノメリックイソシアネートが、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート、1,5−ペンタメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、1,3−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、4,4′−ジ(イソシアナトシクロヘキシル)メタンおよび2,4′−ジ(イソシアナトシクロヘキシル)メタンからなる群から選択されるジイソシアネートであることを特徴とする、請求項1に記載のポリイソシアネート組成物。
  3. 前記ポリイソシアネート(A)が、イソシアヌレート基、ビウレット基、アロファネート基、ウレタン基、ウレトジオン基および/またはイミノオキサジアジンジオン基を有することを特徴とする、請求項1または2に記載のポリイソシアネート組成物。
  4. 前記ポリイソシアネート(A)が、5〜25質量%の範囲内のNCO含有率を有することを特徴とする、請求項1から3までのいずれか1項に記載のポリイソシアネート組成物。
  5. 前記ポリイソシアネート(A)が、アンモニウムカルボキシレート、アンモニウムヒドロキシカルボキシレートまたは水酸化アンモニウム触媒を使用して製造された、イソシアヌレート基、および/またはアロファネート/ウレタン基を有することを特徴とする、請求項1から4までのいずれか1項に記載のポリイソシアネート組成物。
  6. 前記ポリイソシアネートが、500〜4000mPa・sの粘度を有する主としてイソシアヌレート基を有するポリイソシアネート、および/または150〜1600mPa・sの粘度を有する任意にイソシアヌレートおよび/またはウレタンを有する低粘度アロファネートおよび/または300〜1200mPa・sの粘度を有する任意にイソシアヌレートを有するイミノオキサジアジンジオンであることを特徴とする、請求項1から5までのいずれか1項に記載のポリイソシアネート組成物。
  7. 化合物(B)が、芳香環あたり正確に1個のフェノール性ヒドロキシ基を有し、かつ前記フェノール性ヒドロキシ基に対して両方のオルト位でアルキル基で、好ましくはC〜C10アルキルで、より好ましくはC〜Cアルキルで、よりいっそう好ましくはsec−ブチル、tert−ブチルまたはtert−アミルで、および殊に両方のオルト位でtert−ブチルで、置換されていることを特徴とする、請求項1から6までのいずれか1項に記載のポリイソシアネート組成物。
  8. 化合物(B)が、ポリアルキレンオキシド−ビス−/トリまたは−/テトラ−[3−(3,5−ジアルキル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]の次の構造を有し、
    Figure 2020527187
    式中、
    Rは、線状または分岐状であり、かつ繰返し単位[−CH−R−O−]から繰返し単位[−CH−R−O−]まで異なっていてよい、任意に置換されたC〜C−アルキル基であり、好ましくはR=−CH−、−(CH−、−CH(CH)−および−(CH−から選択され、より好ましくは各繰返し単位中のRは同じであり、殊に好ましくはR=−CH−であるかまたは−(CH−および−CH(CH)−から選択されるかまたは−CH−、−(CH−および−CH(CH)−から選択され;
    iは、2〜4の整数であり;
    nは、自然数(0を含む)であり、ここで、化合物(B)毎の2、3または4個のnは、同じかまたは異なっていてよく、かつ前記化合物(B)中の2、3または4個のnの合計は、全ての分子(B)の平均で、2より大きく、かつ最大45であり;
    R1、R2は、同じかまたは異なるアルキル基、好ましくはC〜C10アルキル基、より好ましくはC〜Cアルキル基、最も好ましくはsec−ブチル基、tert−ブチル基またはtert−アミル基、および殊にtert−ブチル基であり、ここで、化合物(B)毎の2、3または4個のR1およびR2は、同じかまたは異なっていてよく、
    かつ
    Xは、脂肪族の二官能性、三官能性または四官能性の脂肪族の線状または分岐状の基である
    ことを特徴とする、請求項1から7までのいずれか1項に記載のポリイソシアネート組成物。
  9. 化合物(B)が、ポリアルキレンオキシド−ビス−[3−(3,5−アルキル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]の次の構造を有し、
    Figure 2020527187
    式中、
    Rは、線状または分岐状であり、かつ繰返し単位[−CH−R−O−]から繰返し単位[−CH−R−O−]まで異なっていてよい、任意に置換されたC〜C−アルキル基であり、好ましくはR=−CH−、−(CH−、−CH(CH)−、および−(CH−から選択され(後者は、殊に約250、650、1000、1800または2000g/molのモル質量の、ポリ−THFに由来している)、より好ましくは各繰返し単位中のRは同じであり、殊に好ましくはR=−CH−であるかまたは−(CH−および−CH(CH)−から選択されるかまたは−CH−、−(CH−または−CH(CH)−から選択され;
    nは、自然数であり、ここで、前記化合物(B)中の(n+1)は、全ての分子(B)の平均で、3より大きく、かつ最大46であり;
    かつ
    R11、R21、R12およびR22は、同じかまたは異なるアルキル基、好ましくはC〜C10アルキル基、より好ましくはC〜Cアルキル基、最も好ましくはsec−ブチル基、tert−ブチル基またはtert−アミル基、および殊にtert−ブチル基である
    ことを特徴とする、請求項1から8までのいずれか1項に記載のポリイソシアネート組成物。
  10. 前記ルイス酸性有機金属化合物(C)が、スズ、亜鉛、チタン、ジルコニウム、およびビスマスからなる群から選択される金属を含有するか、またはそのような化合物の混合物を含有することを特徴とする、請求項1から9までのいずれか1項に記載のポリイソシアネート組成物。
  11. 前記溶剤(D)が、芳香族炭化水素、(環式)脂肪族炭化水素、ケトン、エステル、エーテル、エーテルエステルおよびカーボネートから、殊に、主にCおよびC10−芳香族化合物を有する芳香族炭化水素の蒸留留分から、およびジアルキルケトンから、またはそれらの混合物からなる群から選択されていることを特徴とする、請求項1から10までのいずれか1項に記載のポリイソシアネート組成物。
  12. 前記酸化防止剤(E)が、ホスフィット、ホスホニット、ホスホネートおよびチオエーテルの群から選択されていることを特徴とする、請求項1から11までのいずれか1項に記載のポリイソシアネート組成物。
  13. 少なくとも1種のポリイソシアネート(A)を含有するポリイソシアネート組成物を安定化させる方法であって、前記ポリイソシアネート組成物に、さらに、40℃未満の融点および650〜2550g/molの数平均分子量を有し、少なくとも2個のフェノール性基を有する少なくとも1種の立体障害フェノール(B)、ならびにイソシアネート基と、イソシアネートに対して反応性の基との反応を促進することができる少なくとも1種のルイス酸性有機金属化合物(C)、少なくとも1種の溶剤(D)、任意に少なくとも1種のさらなる酸化防止剤(E)、任意に4未満のpKa値を有する少なくとも1種のブレンステッド酸(F)、および任意にその他の塗料添加剤(G)を混合する
    ことを特徴とする、前記方法。
  14. ポリウレタン塗料を製造する方法であって、請求項1から12までのいずれか1項に記載のポリイソシアネート組成物を、イソシアネートに対して反応性の基を有する少なくとも1種のバインダーと反応させることを特徴とする、前記方法。
  15. ポリウレタン塗料を製造する方法であって、請求項1から12までのいずれか1項に記載のポリイソシアネート組成物を、ポリアクリレートポリオール、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリウレタンポリオール、ポリ尿素ポリオール、ポリエーテルオール、ポリカーボネート、ポリエステルポリアクリレートポリオール、ポリエステルポリウレタンポリオール、ポリウレタンポリアクリレートポリオール、ポリウレタン変性アルキド樹脂、脂肪酸変性ポリエステルポリウレタンポリオール、アリルエーテルを有するコポリマーおよび挙げた物質群のコポリマーもしくはグラフトポリマー、好ましくはポリアクリレートポリオールおよび/またはポリエステルポリオールからなる群から選択される、少なくとも1種のバインダーと反応させることを特徴とする、前記方法。
  16. 補修塗装、自動車補修塗装、自動車塗装、大型車両塗装および木材塗装の分野のプライマー、プライマーサーフェーサー、顔料添加されたトップコート、ベースコートおよびクリアコートにおけるコーティング組成物中の硬化剤として、ならびに塗料、接着剤およびシーラントにおける硬化剤としての、請求項1から12までのいずれか1項に記載のポリイソシアネート組成物の使用。
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