JP2021195486A - ブロックポリイソシアネート組成物及び樹脂組成物 - Google Patents
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Abstract
【課題】水分散性及び架橋性に優れるブロックポリイソシアネート組成物を提供する。【解決手段】ブロックポリイソシアネート組成物は、1種以上の脂肪族ジイソシアネートから誘導されるポリイソシアネート(a)と、ブロック剤と、から誘導されるブロックポリイソシアネート(A)と、1種以上の脂環族ジイソシアネートから誘導されるポリイソシアネート(b)と、ブロック剤と、から誘導されるブロックポリイソシアネート(B)と、を含み、前記ポリイソシアネート(a)のイソシアネート基の総モル量に対する、親水性化合物で変性されたイソシアネート基のモル量の比率が0モル%以上30モル%以下であり、前記ポリイソシアネート(b)のイソシアネート基の総モル量に対する、親水性化合物で変性されたイソシアネート基のモル量の比率が0.5モル%以上30モル%以下である。【選択図】なし
Description
本発明は、ブロックポリイソシアネート組成物及び樹脂組成物に関する。
ブロックイソシアネートは、架橋剤、改質剤として広範囲に使用されている。一方で、近年は環境負荷の観点から、ブロックイソシアネートを水に分散させて使用する機会が増えている。ブロックイソシアネートを水性化する技術がいくつか提案されている。
例えば、特許文献1には、ポリイソシアネートのイソシアネート基の一部に水分散能を付与することによるブロックイソシアネートの水性化を提案している。また、特許文献2では、架橋能を有するイオン性基をイソシアネート化合物に導入している。
しかしながら、特許文献1等に記載の方法では、かなりの割合のイソシアネート基が消費される結果、ポリイソシアネートの架橋能力は著しく低下する。一方で、特許文献2に記載の技術では、良好な物性を示すウレタン結合が最終的に減少する。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、水分散性及び架橋性に優れるブロックポリイソシアネート組成物及び前記ブロックポリイソシアネート組成物を含む樹脂組成物を提供する。
すなわち、本発明は、以下の態様を含む。
(1) 1種以上の脂肪族ジイソシアネートから誘導されるポリイソシアネート(a)と、ブロック剤と、から誘導されるブロックポリイソシアネート(A)と、
1種以上の脂環族ジイソシアネートから誘導されるポリイソシアネート(b)と、ブロック剤と、から誘導されるブロックポリイソシアネート(B)と、
を含み、
前記ポリイソシアネート(a)のイソシアネート基の総モル量に対する、親水性化合物で変性されたイソシアネート基のモル量の比率が0モル%以上30モル%以下であり、
前記ポリイソシアネート(b)のイソシアネート基の総モル量に対する、親水性化合物で変性されたイソシアネート基のモル量の比率が0.5モル%以上30モル%以下である、ブロックポリイソシアネート組成物。
(2) 前記ポリイソシアネート(a)のイソシアネート基の総モル量に対する、親水性化合物で変性されたイソシアネート基のモル量の比率が0モル%以上20モル%以下である、(1)に記載のブロック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)のイソシアネート基の総モル量に対する、親水性化合物で変性されたイソシアネート基のモル量の比率が0モル%以上10モル%以下である、(1)又は(2)に記載のブロック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)のイソシアネート基の総モル量に対する、親水性化合物で変性されたイソシアネート基のモル量の比率が0モル%である、(1)〜(3)のいずれか一つに記載のブロックポリイソシアネート組成物。
(5) 前記ブロックポリイソシアネート(A)の含有量が前記ブロックポリイソシアネート(B)の含有量よりも多い、(1)〜(4)のいずれか一つに記載のブロックポリイソシアネート組成物。
(6) 前記ブロックポリイソシアネート(A)100質量部に対する前記ブロックポリイソシアネート(B)の含有量が10質量部以上50質量部以下である、(1)〜(5)のいずれか一つに記載のブロックポリイソシアネート組成物。
(7) 前記脂環族ジイソシアネートがイソホロンジイソシアネートを含む、(1)〜(6)のいずれか一つに記載のブロックポリイソシアネート組成物。
(8) (1)〜(7)のいずれか一つに記載のブロックポリイソシアネート組成物と、活性水素化合物と、を含む、樹脂組成物。
(1) 1種以上の脂肪族ジイソシアネートから誘導されるポリイソシアネート(a)と、ブロック剤と、から誘導されるブロックポリイソシアネート(A)と、
1種以上の脂環族ジイソシアネートから誘導されるポリイソシアネート(b)と、ブロック剤と、から誘導されるブロックポリイソシアネート(B)と、
を含み、
前記ポリイソシアネート(a)のイソシアネート基の総モル量に対する、親水性化合物で変性されたイソシアネート基のモル量の比率が0モル%以上30モル%以下であり、
前記ポリイソシアネート(b)のイソシアネート基の総モル量に対する、親水性化合物で変性されたイソシアネート基のモル量の比率が0.5モル%以上30モル%以下である、ブロックポリイソシアネート組成物。
(2) 前記ポリイソシアネート(a)のイソシアネート基の総モル量に対する、親水性化合物で変性されたイソシアネート基のモル量の比率が0モル%以上20モル%以下である、(1)に記載のブロック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)のイソシアネート基の総モル量に対する、親水性化合物で変性されたイソシアネート基のモル量の比率が0モル%以上10モル%以下である、(1)又は(2)に記載のブロック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)のイソシアネート基の総モル量に対する、親水性化合物で変性されたイソシアネート基のモル量の比率が0モル%である、(1)〜(3)のいずれか一つに記載のブロックポリイソシアネート組成物。
(5) 前記ブロックポリイソシアネート(A)の含有量が前記ブロックポリイソシアネート(B)の含有量よりも多い、(1)〜(4)のいずれか一つに記載のブロックポリイソシアネート組成物。
(6) 前記ブロックポリイソシアネート(A)100質量部に対する前記ブロックポリイソシアネート(B)の含有量が10質量部以上50質量部以下である、(1)〜(5)のいずれか一つに記載のブロックポリイソシアネート組成物。
(7) 前記脂環族ジイソシアネートがイソホロンジイソシアネートを含む、(1)〜(6)のいずれか一つに記載のブロックポリイソシアネート組成物。
(8) (1)〜(7)のいずれか一つに記載のブロックポリイソシアネート組成物と、活性水素化合物と、を含む、樹脂組成物。
上記態様のブロックポリイソシアネート組成物によれば、水分散性及び架橋性に優れるブロックポリイソシアネート組成物を提供することができる。
以下、本発明を実施するための形態(以下、「本実施形態」という)について詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。
なお、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)を有する化合物が複数結合した反応物を意味する。ポリイソシアネートを構成する1つ以上のイソシアネート基(−NCO)を有する化合物1分子を単量体(モノマー)と称する場合がある。
≪ブロックポリイソシアネート組成物≫
本実施形態のブロックポリイソシアネート組成物は、ブロックポリイソシアネート(A)と、ブロックポリイソシアネート(B)と、を含む。
ブロックポリイソシアネート(A)は、1種以上の脂肪族ジイソシアネートから誘導されるポリイソシアネート(a)と、ブロック剤と、から誘導されるものである。
ブロックポリイソシアネート(B)は、1種以上の脂環族ジイソシアネートから誘導されるポリイソシアネート(b)と、ブロック剤と、から誘導されるものである。
前記ポリイソシアネート(a)のイソシアネート基の総モル量に対する、親水性化合物で変性されたイソシアネート基のモル量の比率(以下、「ブロックポリイソシアネート(A)における親水性化合物による変性率」と称する場合がある)が0モル%以上30モル%以下である。
前記ポリイソシアネート(b)のイソシアネート基の総モル量に対する、親水性化合物で変性されたイソシアネート基のモル量の比率(以下、「ブロックポリイソシアネート(B)における親水性化合物による変性率」と称する場合がある)が0.5モル%以上30モル%以下である。
本実施形態のブロックポリイソシアネート組成物は、ブロックポリイソシアネート(A)と、ブロックポリイソシアネート(B)と、を含む。
ブロックポリイソシアネート(A)は、1種以上の脂肪族ジイソシアネートから誘導されるポリイソシアネート(a)と、ブロック剤と、から誘導されるものである。
ブロックポリイソシアネート(B)は、1種以上の脂環族ジイソシアネートから誘導されるポリイソシアネート(b)と、ブロック剤と、から誘導されるものである。
前記ポリイソシアネート(a)のイソシアネート基の総モル量に対する、親水性化合物で変性されたイソシアネート基のモル量の比率(以下、「ブロックポリイソシアネート(A)における親水性化合物による変性率」と称する場合がある)が0モル%以上30モル%以下である。
前記ポリイソシアネート(b)のイソシアネート基の総モル量に対する、親水性化合物で変性されたイソシアネート基のモル量の比率(以下、「ブロックポリイソシアネート(B)における親水性化合物による変性率」と称する場合がある)が0.5モル%以上30モル%以下である。
ブロックポリイソシアネート(A)における親水性化合物による変性率は、0モル%以上30モル%以下であり、0モル%以上20モル%以下であることが好ましく、0モル%以上10モル%以下であることがより好ましく、0モル%以上5モル%以下であることがさらに好ましく、0モル%が特に好ましい。ブロックポリイソシアネート(A)における親水性化合物による変性率が上記範囲内であることで、ブロックポリイソシアネート組成物の架橋性を向上させることができる。
ブロックポリイソシアネート(B)における親水性化合物による変性率は、0.5モル%以上30モル%以下であり、1モル%以上30モル%以下であることが好ましく、3モル%以上30モル%以下であることがより好ましく、10モル%以上30モル%以下であることがさらに好ましい。ブロックポリイソシアネート(B)における親水性化合物による変性率が上記範囲内であることで、ブロックポリイソシアネート組成物の架橋性を良好に保ちながら、水分散性を付与することができる。
上記各変性率は、例えば、13C−NMRの測定により求めることができる。具体的には、ブロックポリイソシアネート組成物を以下の測定条件にて測定することで求めることができる。
(測定条件)
装置:Bruker Biospin Avance NEO 600
溶剤:CDCl3
ブロックポリイソシアネート(A)及びブロックポリイソシアネート(B)の合計変性比率:63ppm前後のピークから算出
ブロックポリイソシアネート(A)の変性比率:156ppm前後のピークから算出
ブロックポリイソシアネート(B)の変性比率:(ブロックポリイソシアネート(A)及びポリイソシアネート(B)の合計変性比率)−(ブロックポリイソシアネート(A)の変性比率)
装置:Bruker Biospin Avance NEO 600
溶剤:CDCl3
ブロックポリイソシアネート(A)及びブロックポリイソシアネート(B)の合計変性比率:63ppm前後のピークから算出
ブロックポリイソシアネート(A)の変性比率:156ppm前後のピークから算出
ブロックポリイソシアネート(B)の変性比率:(ブロックポリイソシアネート(A)及びポリイソシアネート(B)の合計変性比率)−(ブロックポリイソシアネート(A)の変性比率)
本実施形態のブロックポリイソシアネート組成物は、上記構成を有することで、水分散性及び架橋性に優れたものとすることができる。
次いで、本実施形態のブロックポリイソシアネート組成物の構成成分について以下に詳細を説明する。
<ブロックポリイソシアネート>
一般に、ブロックポリイソシアネートは、ポリイソシアネートとブロック剤とから誘導されるもの、すなわち、ポリイソシアネート及びブロック剤の反応物である。
一般に、ブロックポリイソシアネートは、ポリイソシアネートとブロック剤とから誘導されるもの、すなわち、ポリイソシアネート及びブロック剤の反応物である。
ブロックポリイソシアネート(A)は、1種以上の脂肪族ジイソシアネートから誘導されるポリイソシアネート(a)とブロック剤とから誘導されるもの、すなわち、ポリイソシアネート(a)及びブロック剤の反応物である。ブロックポリイソシアネート(A)は、イソシアネート基の少なくとも一部がブロック剤によりブロック化されている。
ブロックポリイソシアネート(B)は、1種以上の脂環族ジイソシアネートから誘導されるポリイソシアネート(b)と、ブロック剤と、から誘導されるもの、すなわち、ポリイソシアネート(b)及びブロック剤の反応物である。ブロックポリイソシアネート(B)は、イソシアネート基の少なくとも一部がブロック剤によりブロック化されている。
本実施形態のブロックポリイソシアネート組成物において、ブロックポリイソシアネート(A)の含有量がブロックポリイソシアネート(B)の含有量よりも多いことが好ましい。具体的には、ブロックポリイソシアネート(A)100質量部に対するブロックポリイソシアネート(B)の含有量が10質量部以上50質量部以下であることが好ましく、10質量部以上40質量部以下であることがより好ましい。ブロックポリイソシアネート(A)100質量部に対するブロックポリイソシアネート(B)の含有量が上記下限値以上であることで、ブロックポリイソシアネート組成物の水分散性をより良好なものとすることができる。一方、上記上限値以下であることで、ブロックポリイソシアネート組成物の架橋性をより良好なものとすることができる。
[ポリイソシアネート]
ポリイソシアネート(a)は、1種以上の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(b)は、1種以上の脂環族ジイソシアネートから誘導されたものである。
以下、ポリイソシアネート(a)及びポリイソシアネート(b)を総じて単に「ポリイソシアネート」と称する場合がある。
ポリイソシアネート(a)は、1種以上の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(b)は、1種以上の脂環族ジイソシアネートから誘導されたものである。
以下、ポリイソシアネート(a)及びポリイソシアネート(b)を総じて単に「ポリイソシアネート」と称する場合がある。
(脂肪族ジイソシアネート)
本明細書において、「脂肪族ジイソシアネート」とは、分子中にイソシアネート基を除くと、鎖状脂肪族炭化水素基を有し、芳香族炭化水素基を有しない化合物を意味する。脂肪族ジイソシアネートとしては、特に限定されないが、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、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート(以下、「HDI」と称する場合がある)、2,2,4−トリメチル−1,6−ジイソシアナトヘキサン、2,4,4−トリメチル−1,6−ヘキサメチレンジイソイシアネート、2−メチルペンタン−1,5−ジイソシアネート(MPDI)、リジンジイソシアネート(以下、「LDI」と称する場合がある)等が挙げられる。これら脂肪族ジイソシアネートは1種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。これら脂肪族ジイソシアネートを用いることにより、得られるポリイソシアネート(a)が低粘度となる。中でも、工業的に入手し易いため、HDIが好ましい。
本明細書において、「脂肪族ジイソシアネート」とは、分子中にイソシアネート基を除くと、鎖状脂肪族炭化水素基を有し、芳香族炭化水素基を有しない化合物を意味する。脂肪族ジイソシアネートとしては、特に限定されないが、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、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート(以下、「HDI」と称する場合がある)、2,2,4−トリメチル−1,6−ジイソシアナトヘキサン、2,4,4−トリメチル−1,6−ヘキサメチレンジイソイシアネート、2−メチルペンタン−1,5−ジイソシアネート(MPDI)、リジンジイソシアネート(以下、「LDI」と称する場合がある)等が挙げられる。これら脂肪族ジイソシアネートは1種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。これら脂肪族ジイソシアネートを用いることにより、得られるポリイソシアネート(a)が低粘度となる。中でも、工業的に入手し易いため、HDIが好ましい。
(脂環族ジイソシアネート)
本明細書において、「脂環族ジイソシアネート」とは、分子中に芳香族性を有しない環状脂肪族炭化水素基を有する化合物を意味する。脂環族ジイソシアネートとしては、例えば、イソホロンジイソシアネート(以下、「IPDI」と称する場合がある)、1,3−ビス(ジイソシアネートメチル)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、ジイソシアネートノルボルナン、ジ(イソシアネートメチル)ノルボルナン等が挙げられる。これら脂環族ジイソシアネートは1種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。中でも、塗膜硬度の観点から、IPDIが好ましい。
本明細書において、「脂環族ジイソシアネート」とは、分子中に芳香族性を有しない環状脂肪族炭化水素基を有する化合物を意味する。脂環族ジイソシアネートとしては、例えば、イソホロンジイソシアネート(以下、「IPDI」と称する場合がある)、1,3−ビス(ジイソシアネートメチル)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、ジイソシアネートノルボルナン、ジ(イソシアネートメチル)ノルボルナン等が挙げられる。これら脂環族ジイソシアネートは1種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。中でも、塗膜硬度の観点から、IPDIが好ましい。
ポリイソシアネートは、アロファネート基、ウレトジオン基、イミノオキサジアジンジオン基、イソシアヌレート基、ウレタン基及びビウレット基からなる群より選ばれる1種以上の官能基を有することができる。中でも、耐候性が優れることから、イソシアヌレート基を含むことが好ましい。
(ポリイソシアネートの製造方法)
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。
ポリイソシアネートは、例えば、アロファネート基を形成するアロファネート化反応、ウレトジオン基を形成するウレトジオン化反応、イミノオキサジアジンジオン基を形成するイミノオキサジアジンジオン化反応、イソシアヌレート基を形成するイソシアヌレート化反応、ウレタン基を形成するウレタン化反応、及び、ビウレット基を形成するビウレット化反応を、過剰のイソシアネートモノマー存在下で一度に製造して、反応終了後に、未反応のイソシアネートモノマーを除去して得ることができる。すなわち、上記反応により得られるポリイソシアネートは、上述のイソシアネートモノマーが複数結合したものであり、且つ、アロファネート基、ウレトジオン基、イミノオキサジアジンジオン基、イソシアヌレート基、ウレタン基及びビウレット基からなる群より選択される1種類以上を有する反応物である。
また、上記の反応を別々に行ない、それぞれ得たポリイソシアネートを特定比率で混合してもよい。
製造の簡便さからは、上記反応を一度に行いポリイソシアネートを得ることが好ましく、各官能基のモル比を自由に調整する観点からは、別々に製造した後に混合することが好ましい。
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。
ポリイソシアネートは、例えば、アロファネート基を形成するアロファネート化反応、ウレトジオン基を形成するウレトジオン化反応、イミノオキサジアジンジオン基を形成するイミノオキサジアジンジオン化反応、イソシアヌレート基を形成するイソシアヌレート化反応、ウレタン基を形成するウレタン化反応、及び、ビウレット基を形成するビウレット化反応を、過剰のイソシアネートモノマー存在下で一度に製造して、反応終了後に、未反応のイソシアネートモノマーを除去して得ることができる。すなわち、上記反応により得られるポリイソシアネートは、上述のイソシアネートモノマーが複数結合したものであり、且つ、アロファネート基、ウレトジオン基、イミノオキサジアジンジオン基、イソシアヌレート基、ウレタン基及びビウレット基からなる群より選択される1種類以上を有する反応物である。
また、上記の反応を別々に行ない、それぞれ得たポリイソシアネートを特定比率で混合してもよい。
製造の簡便さからは、上記反応を一度に行いポリイソシアネートを得ることが好ましく、各官能基のモル比を自由に調整する観点からは、別々に製造した後に混合することが好ましい。
例えば、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。
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。
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。
中でも、不要な副生成物を生じさせにくい観点からは、イソシアヌレート化反応触媒としては、4級アンモニウムのハイドロオキサイド又は4級アンモニウムの有機弱酸塩であることが好ましく、テトラアルキルアンモニウムのハイドロオキサイド、テトラアルキルアンモニウムの有機弱酸塩、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、又は、アリールトリアルキルアンモニウムの有機弱酸塩であることがより好ましい。
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、仕込んだイソシアネートモノマーの質量に対して、1000質量ppmであることが好ましく、500質量ppmであることがより好ましく、100質量ppmであることがさらに好ましい。
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。
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。
イソシアヌレート化反応温度としては、50℃以上120℃以下であることが好ましく、55℃以上90℃以下であることがより好ましい。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をより効果的に抑制できる傾向にある。
所望の転化率(仕込んだイソシアネートモノマーの質量に対する、イソシアヌレート化反応で生成したポリイソシアネートの質量の割合)になった時点で、イソシアヌレート化反応を、酸性化合物(例えば、リン酸、酸性リン酸エステル等)の添加によって停止する。
なお、ポリイソシアネートを得るためには、反応の進行を初期で停止する必要がある。しかしながら、イソシアヌレート化反応は、初期の反応速度が非常に速いため、反応の進行を初期で停止することに困難が伴い、反応条件、特に触媒の添加量及び添加方法は慎重に選択する必要がある。例えば、触媒の一定時間毎の分割添加方法等が好適なものとして推奨される。
したがって、ポリイソシアネートを得るためのイソシアヌレート化反応の転化率は、10%以上60%以下であることが好ましく、15%以上55%以下であることがより好ましく、20%以上50%以下であることがさらに好ましい。
イソシアヌレート化反応の転化率が上記上限値以下であることによって、ブロックイソシアネート成分をより低粘度とすることができる。また、イソシアヌレート化反応の転化率が上記下限値以上であることによって、反応停止操作をより容易に行うことができる。
なお、ポリイソシアネートを得るためには、反応の進行を初期で停止する必要がある。しかしながら、イソシアヌレート化反応は、初期の反応速度が非常に速いため、反応の進行を初期で停止することに困難が伴い、反応条件、特に触媒の添加量及び添加方法は慎重に選択する必要がある。例えば、触媒の一定時間毎の分割添加方法等が好適なものとして推奨される。
したがって、ポリイソシアネートを得るためのイソシアヌレート化反応の転化率は、10%以上60%以下であることが好ましく、15%以上55%以下であることがより好ましく、20%以上50%以下であることがさらに好ましい。
イソシアヌレート化反応の転化率が上記上限値以下であることによって、ブロックイソシアネート成分をより低粘度とすることができる。また、イソシアヌレート化反応の転化率が上記下限値以上であることによって、反応停止操作をより容易に行うことができる。
また、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際に、上記イソシアネートモノマー以外に1価以上6価以下のアルコールを用いることができる。
使用することのできる1価以上6価以下のアルコールとしては、例えば、非重合性アルコール、重合性アルコールが挙げられる。ここでいう「非重合性アルコール」とは、重合性基を有さないアルコールを意味する。一方、「重合性アルコール」とは、重合性基及び水酸基を有する単量体を重合して得られるアルコールを意味する。
非重合性アルコールとしては、例えば、モノアルコール類、ジオール類、トリオール類、テトラオール類等の多価アルコールが挙げられる。
モノアルコール類としては、例えば、メタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール、イソブタノール、sec−ブタノール、n−ペンタノール、n−ヘキサノール、n−オクタノール、n−ノナノール、2−エチルブタノール、2,2−ジメチルヘキサノール、2−エチルヘキサノール、シクロヘキサノール、メチルシクロヘキサノール、エチルシクロヘキサノール等が挙げられる。
ジオール類としては、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、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、1,2−プロパンジオール、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、2,3−ブタンジオール、2−メチル−1,2−プロパンジオール、1,5−ペンタンジオール、2−メチル−2,3−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,2−ヘキサンジオール、2,5−ヘキサンジオール、2−メチル−2,4−ペンタンジオール、2,3−ジメチル−2,3−ブタンジオール、2−エチル−ヘキサンジオール、1,2−オクタンジオール、1,2−デカンジオール、2,2,4−トリメチルペンタンジオール、2−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオール、2,2−ジエチル−1,3−プロパンジオール等が挙げられる。
トリオール類としては、例えば、グリセリン、トリメチロールプロパン等が挙げられる。
テトラオール類としては、例えば、ペンタエリトリトール等が挙げられる。
使用することのできる1価以上6価以下のアルコールとしては、例えば、非重合性アルコール、重合性アルコールが挙げられる。ここでいう「非重合性アルコール」とは、重合性基を有さないアルコールを意味する。一方、「重合性アルコール」とは、重合性基及び水酸基を有する単量体を重合して得られるアルコールを意味する。
非重合性アルコールとしては、例えば、モノアルコール類、ジオール類、トリオール類、テトラオール類等の多価アルコールが挙げられる。
モノアルコール類としては、例えば、メタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール、イソブタノール、sec−ブタノール、n−ペンタノール、n−ヘキサノール、n−オクタノール、n−ノナノール、2−エチルブタノール、2,2−ジメチルヘキサノール、2−エチルヘキサノール、シクロヘキサノール、メチルシクロヘキサノール、エチルシクロヘキサノール等が挙げられる。
ジオール類としては、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、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、1,2−プロパンジオール、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、2,3−ブタンジオール、2−メチル−1,2−プロパンジオール、1,5−ペンタンジオール、2−メチル−2,3−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,2−ヘキサンジオール、2,5−ヘキサンジオール、2−メチル−2,4−ペンタンジオール、2,3−ジメチル−2,3−ブタンジオール、2−エチル−ヘキサンジオール、1,2−オクタンジオール、1,2−デカンジオール、2,2,4−トリメチルペンタンジオール、2−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオール、2,2−ジエチル−1,3−プロパンジオール等が挙げられる。
トリオール類としては、例えば、グリセリン、トリメチロールプロパン等が挙げられる。
テトラオール類としては、例えば、ペンタエリトリトール等が挙げられる。
重合性アルコールとしては、特に限定されないが、例えば、ポリエステルポリオール類、ポリエーテルポリオール類、アクリルポリオール類、ポリオレフィンポリオール類等が挙げられる。
ポリエステルポリオール類としては、特に限定されないが、例えば、二塩基酸の単独又は混合物と、多価アルコールの単独又は混合物との縮合反応によって得られる生成物が挙げられる。
二塩基酸としては、特に限定されないが、例えば、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、ダイマー酸、無水マレイン酸、無水フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸等のカルボン酸からなる群より選ばれる少なくとも1種の二塩基酸が挙げられる。
多価アルコールとしては、特に限定されないが、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、ネオペンチルグリコール、トリメチロールプロパン、及び、グリセリンからなる群より選ばれる少なくとも1種の多価アルコールが挙げられる。
また、ポリエステルポリオール類としては、例えば、上記多価アルコールを用いて、ε−カプロラクトンを開環重合して得られるようなポリカプロラクトン類等が挙げられる。
二塩基酸としては、特に限定されないが、例えば、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、ダイマー酸、無水マレイン酸、無水フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸等のカルボン酸からなる群より選ばれる少なくとも1種の二塩基酸が挙げられる。
多価アルコールとしては、特に限定されないが、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、ネオペンチルグリコール、トリメチロールプロパン、及び、グリセリンからなる群より選ばれる少なくとも1種の多価アルコールが挙げられる。
また、ポリエステルポリオール類としては、例えば、上記多価アルコールを用いて、ε−カプロラクトンを開環重合して得られるようなポリカプロラクトン類等が挙げられる。
ポリエーテルポリオール類としては、特に限定されないが、例えば、アルカリ金属の水酸化物、又は、強塩基性触媒を使用して、多価アルコールの単独又は混合物に、アルキレンオキサイドの単独又は混合物を付加して得られるポリエーテルポリオール類、ポリアミン化合物にアルキレンオキサイドを反応させて得られるポリエーテルポリオール類、上記ポリエーテル類を媒体としてアクリルアミド等を重合して得られるいわゆるポリマーポリオール類が挙げられる。
アルカリ金属としては、例えば、リチウム、ナトリウム、カリウム等が挙げられる。
強塩基性触媒としては、例えば、アルコラート、アルキルアミン等が挙げられる。
多価アルコールとしては、上記ポリエステルポリオール類において例示されたものと同様のものが挙げられる。
アルキレンオキサイドとしては、例えば、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド、シクロヘキセンオキサイド、スチレンオキサイド等が挙げられる。
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。
アルカリ金属としては、例えば、リチウム、ナトリウム、カリウム等が挙げられる。
強塩基性触媒としては、例えば、アルコラート、アルキルアミン等が挙げられる。
多価アルコールとしては、上記ポリエステルポリオール類において例示されたものと同様のものが挙げられる。
アルキレンオキサイドとしては、例えば、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド、シクロヘキセンオキサイド、スチレンオキサイド等が挙げられる。
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。
アクリルポリオール類としては、特に限定されないが、例えば、水酸基を有するエチレン性不飽和結合含有単量体の単独又は混合物と、これと共重合可能な他のエチレン性不飽和結合含有単量体の単独又は混合物とを共重合したものが挙げられる。
水酸基を有するエチレン性不飽和結合含有単量体としては、特に限定されないが、例えば、アクリル酸ヒドロキシエチル、アクリル酸ヒドロキシプロピル、アクリル酸ヒドロキシブチル、メタクリル酸ヒドロキシエチル、メタクリル酸ヒドロキシプロピル、メタクリル酸ヒドロキシブチル等が挙げられる。
水酸基を有するエチレン性不飽和結合含有単量体と共重合可能な他のエチレン性不飽和結合含有単量体としては、特に限定されないが、例えば、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、不飽和カルボン酸、不飽和アミド、ビニル系単量体、加水分解性シリル基を有するビニル系単量体が挙げられる。
アクリル酸エステルとしては、例えば、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸−n−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸−n−ヘキシル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸−2−エチルヘキシル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸ベンジル、アクリル酸フェニル等が挙げられる。
メタクリル酸エステルとしては、例えば、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸−n−ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸−n−ヘキシル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸−2−エチルヘキシル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸ベンジル、メタクリル酸フェニル等が挙げられる。
不飽和カルボン酸としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、イタコン酸等が挙げられる。
不飽和アミドとしては、例えば、アクリルアミド、メタクリルアミド、N,N−メチレンビスアクリルアミド、ダイアセトンアクリルアミド、ダイアセトンメタクリルアミド、マレイン酸アミド、マレイミド等が挙げられる。
ビニル系単量体としては、例えば、メタクリル酸グリシジル、スチレン、ビニルトルエン、酢酸ビニル、アクリロニトリル、フマル酸ジブチル等が挙げられる。
加水分解性シリル基を有するビニル系単量体としては、例えば、ビニルトリメトキシシラン、ビニルメチルジメトキシシラン、γ−(メタ)アクリロキシプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。
水酸基を有するエチレン性不飽和結合含有単量体としては、特に限定されないが、例えば、アクリル酸ヒドロキシエチル、アクリル酸ヒドロキシプロピル、アクリル酸ヒドロキシブチル、メタクリル酸ヒドロキシエチル、メタクリル酸ヒドロキシプロピル、メタクリル酸ヒドロキシブチル等が挙げられる。
水酸基を有するエチレン性不飽和結合含有単量体と共重合可能な他のエチレン性不飽和結合含有単量体としては、特に限定されないが、例えば、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、不飽和カルボン酸、不飽和アミド、ビニル系単量体、加水分解性シリル基を有するビニル系単量体が挙げられる。
アクリル酸エステルとしては、例えば、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸−n−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸−n−ヘキシル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸−2−エチルヘキシル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸ベンジル、アクリル酸フェニル等が挙げられる。
メタクリル酸エステルとしては、例えば、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸−n−ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸−n−ヘキシル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸−2−エチルヘキシル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸ベンジル、メタクリル酸フェニル等が挙げられる。
不飽和カルボン酸としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、イタコン酸等が挙げられる。
不飽和アミドとしては、例えば、アクリルアミド、メタクリルアミド、N,N−メチレンビスアクリルアミド、ダイアセトンアクリルアミド、ダイアセトンメタクリルアミド、マレイン酸アミド、マレイミド等が挙げられる。
ビニル系単量体としては、例えば、メタクリル酸グリシジル、スチレン、ビニルトルエン、酢酸ビニル、アクリロニトリル、フマル酸ジブチル等が挙げられる。
加水分解性シリル基を有するビニル系単量体としては、例えば、ビニルトリメトキシシラン、ビニルメチルジメトキシシラン、γ−(メタ)アクリロキシプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。
ポリオレフィンポリオール類としては、例えば、末端水酸基化ポリブタジエン及びその水素添加物等が挙げられる。
アロファネート化反応、ウレトジオン化反応、イミノオキサジアジンジオン化反応、イソシアヌレート化反応、ウレタン化反応、及び、ビウレット化反応は、それぞれ逐次行ってもよく、そのいくつかを並行して行ってもよい。
反応終了後の反応液から、未反応イソシアネートモノマーを薄膜蒸留、抽出等により除去し、ポリイソシアネートを得ることができる。
反応終了後の反応液から、未反応イソシアネートモノマーを薄膜蒸留、抽出等により除去し、ポリイソシアネートを得ることができる。
また、得られたポリイソシアネートに対して、例えば、貯蔵時の着色を抑制する目的で、酸化防止剤や紫外線吸収剤を添加してもよい。
酸化防止剤としては、例えば、2,6−ジ−tert−ブチル−p−クレゾール等のヒンダードフェノール等が挙げられる。紫外線吸収剤としては、例えば、ベンゾトリアゾール、ベンゾフェノン等が挙げられる。これら酸化防止剤や紫外線吸収剤は、1種を単独又は2種以上を併用してもよい。これらの添加量は、ポリイソシアネートの質量に対して、10質量ppm以上500質量ppm以下であることが好ましい。
酸化防止剤としては、例えば、2,6−ジ−tert−ブチル−p−クレゾール等のヒンダードフェノール等が挙げられる。紫外線吸収剤としては、例えば、ベンゾトリアゾール、ベンゾフェノン等が挙げられる。これら酸化防止剤や紫外線吸収剤は、1種を単独又は2種以上を併用してもよい。これらの添加量は、ポリイソシアネートの質量に対して、10質量ppm以上500質量ppm以下であることが好ましい。
(ポリイソシアネートのイソシアネート基平均数)
ポリイソシアネートのイソシアネート基平均数は、特に制限されないが、2.0以上20以下であることが好ましく、3.0以上15以下であることがより好ましく、3.0以上10以下であることがさらに好ましく、3.0以上8以下であることが特に好ましい。ポリイソシアネートのイソシアネート基平均数が上記下限値以上であることにより、架橋性をより良好なものとすることができる。一方、上記上限値以下であることにより、水分散性をより良好なものとすることができる。
ポリイソシアネートのイソシアネート基平均数は、例えば、後述する実施例に記載の方法を用いて測定することができる。
ポリイソシアネートのイソシアネート基平均数は、特に制限されないが、2.0以上20以下であることが好ましく、3.0以上15以下であることがより好ましく、3.0以上10以下であることがさらに好ましく、3.0以上8以下であることが特に好ましい。ポリイソシアネートのイソシアネート基平均数が上記下限値以上であることにより、架橋性をより良好なものとすることができる。一方、上記上限値以下であることにより、水分散性をより良好なものとすることができる。
ポリイソシアネートのイソシアネート基平均数は、例えば、後述する実施例に記載の方法を用いて測定することができる。
[ブロック剤]
ブロック剤としては、特に限定されないが、例えば、オキシム系化合物、アルコール系化合物、酸アミド系化合物、酸イミド系化合物、フェノール系化合物、アミン系化合物、イミダゾール系化合物、ピラゾール系化合物等が挙げられる。
ブロック剤としては、特に限定されないが、例えば、オキシム系化合物、アルコール系化合物、酸アミド系化合物、酸イミド系化合物、フェノール系化合物、アミン系化合物、イミダゾール系化合物、ピラゾール系化合物等が挙げられる。
オキシム系化合物としては、特に限定されないが、例えば、ホルムアルドオキシム、アセトアルドオキシム、アセトオキシム、メチルエチルケトオキシム、シクロヘキサノンオキシム等が挙げられる。
アルコール系化合物としては、メタノール、エタノール、2−プロパノール、n−ブタノール、sec−ブタノール、2−エチル−1−ヘキサノール、2−メトキシエタノール、2−エトキシエタノール、2−ブトキシエタノール等が挙げられる。
酸アミド系化合物としては、特に限定されないが、例えば、アセトアニリド、酢酸アミド、ε−カプロラクタム、δ−バレロラクタム、γ−ブチロラクタム等が挙げられる。
酸イミド系化合物としては、特に限定されないが、例えば、コハク酸イミド、マレイン酸イミド等が挙げられる。
フェノール系化合物としては、特に限定されないが、例えば、フェノール、クレゾール、エチルフェノール、ブチルフェノール、ノニルフェノール、ジノニルフェノール、スチレン化フェノール、ヒドロキシ安息香酸エステル等が挙げられる。
アミン系化合物としては、特に限定されないが、例えば、ジフェニルアミン、アニリン、カルバゾール、ジ−n−プロピルアミン、ジイソプロピルアミン、イソプロピルエチルアミン等が挙げられる。
イミダゾール系化合物としては、特に限定されないが、例えば、イミダゾール、2−メチルイミダゾール等が挙げられる。
ピラゾール系化合物としては、特に限定されないが、例えば、ピラゾール、3−メチルピラゾール、3,5−ジメチルピラゾール等が挙げられる。
上記ブロック剤は、1種類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。
中でも、入手容易性やブロックポリイソシアネート組成物の粘度、製造時の反応温度及び反応時間の観点から、オキシム系化合物、酸アミド系化合物、アミン系化合物、又はピラゾール系化合物が好ましく、メチルエチルケトオキシム、ε−カプロラクタム、ジイソプロピルアミン、又は3,5−ジメチルピラゾールがより好ましく、メチルエチルケトオキシム、又は3,5−ジメチルピラゾールがさらに好ましい。
[親水性化合物]
ブロックイソシアネート(A)及びブロックポリイソシアネート(B)は、少なくとも一部のイソシアネート基に親水性化合物から誘導される構成単位が導入されていてもよい。すなわち、ブロックイソシアネート(A)及びブロックポリイソシアネート(B)は、少なくとも一部のイソシアネート基が親水性化合物により変性されていてもよい。
ブロックイソシアネート(A)及びブロックポリイソシアネート(B)は、少なくとも一部のイソシアネート基に親水性化合物から誘導される構成単位が導入されていてもよい。すなわち、ブロックイソシアネート(A)及びブロックポリイソシアネート(B)は、少なくとも一部のイソシアネート基が親水性化合物により変性されていてもよい。
親水性化合物は、1つのイソシアネート基と反応するために、ポリイソシアネートが有するイソシアネート基と反応するための活性水素基を、親水性化合物1分子に対して、1つ以上有することが好ましい。活性水素基として、具体的には、水酸基、メルカプト基、カルボン酸基、アミノ基、チオール基が挙げられる。
親水性化合物が有する親水基としては、ノニオン性親水基、カチオン性親水基、アニオン性親水基が挙げられる。これら親水基は、1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。中でも、親水基としては、入手容易性及び配合物との電気的な相互作用を受けにくいという観点で、ノニオン性親水基が好ましい。
(ノニオン性親水基含有化合物)
ノニオン性親水基含有化合物として、具体的には、モノアルコール、アルコールの水酸基にエチレンオキサイドを付加した化合物が挙げられる。モノアルコールとしては、例えば、メタノール、エタノール、ブタノール等が挙げられる。アルコールの水酸基にエチレンオキサイドを付加した化合物としては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリエチレングリコールモノアルキルエーテル(アルコキシポリエチレングリコール)等が挙げられる。ポリエチレングリコールモノアルキルエーテルとしては、例えば、ポリエチレングリコールモノメチルエーテル(メトキシポリエチレングリコール)等が挙げられる。
エチレンオキサイドを付加した化合物のエチレンオキサイドの付加数としては、4以上30以下が好ましく、4以上25以下がより好ましい。エチレンオキサイドの付加数が上記下限値以上であることで、ブロックイソシアネート組成物に水分散性をより効果的に付与できる傾向にあり、エチレンオキサイドの付加数が上記上限値以下であることで、低温貯蔵時にブロックイソシアネート組成物の析出物がより発生しにくい傾向にある。
中でも、ノニオン性親水基含有化合物としては、少ない使用量でブロックイソシアネート組成物の水分散性を向上できることから、アルコールの水酸基にエチレンオキサイドを付加した化合物が好ましく、ポリエチレングリコールモノアルキルエーテル(アルコキシポリエチレングリコール)がより好ましく、ポリエチレングリコールモノメチルエーテル(メトキシポリエチレングリコール)がさらに好ましい。
ノニオン性親水基含有化合物として、具体的には、モノアルコール、アルコールの水酸基にエチレンオキサイドを付加した化合物が挙げられる。モノアルコールとしては、例えば、メタノール、エタノール、ブタノール等が挙げられる。アルコールの水酸基にエチレンオキサイドを付加した化合物としては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリエチレングリコールモノアルキルエーテル(アルコキシポリエチレングリコール)等が挙げられる。ポリエチレングリコールモノアルキルエーテルとしては、例えば、ポリエチレングリコールモノメチルエーテル(メトキシポリエチレングリコール)等が挙げられる。
エチレンオキサイドを付加した化合物のエチレンオキサイドの付加数としては、4以上30以下が好ましく、4以上25以下がより好ましい。エチレンオキサイドの付加数が上記下限値以上であることで、ブロックイソシアネート組成物に水分散性をより効果的に付与できる傾向にあり、エチレンオキサイドの付加数が上記上限値以下であることで、低温貯蔵時にブロックイソシアネート組成物の析出物がより発生しにくい傾向にある。
中でも、ノニオン性親水基含有化合物としては、少ない使用量でブロックイソシアネート組成物の水分散性を向上できることから、アルコールの水酸基にエチレンオキサイドを付加した化合物が好ましく、ポリエチレングリコールモノアルキルエーテル(アルコキシポリエチレングリコール)がより好ましく、ポリエチレングリコールモノメチルエーテル(メトキシポリエチレングリコール)がさらに好ましい。
(カチオン性親水基含有化合物)
カチオン性親水基含有化合物としては、例えば、カチオン性親水基と活性水素基とを併せて有する化合物が挙げられる。また、グリシジル基等の活性水素基を有する化合物と、スルフィド、ホスフィン等のカチオン性親水基を有する化合物を併せて、カチオン性親水基含有化合物としてもよい。この場合は、予め、イソシアネート基を有する化合物と活性水素基を有する化合物を反応させて、グリシジル基等の官能基を付加し、その後、スルフィド、ホスフィン等の化合物を反応させる。製造の容易性の観点からは、カチオン性親水基と活性水素基とを併せて有する化合物が好ましい。
カチオン性親水基含有化合物としては、例えば、カチオン性親水基と活性水素基とを併せて有する化合物が挙げられる。また、グリシジル基等の活性水素基を有する化合物と、スルフィド、ホスフィン等のカチオン性親水基を有する化合物を併せて、カチオン性親水基含有化合物としてもよい。この場合は、予め、イソシアネート基を有する化合物と活性水素基を有する化合物を反応させて、グリシジル基等の官能基を付加し、その後、スルフィド、ホスフィン等の化合物を反応させる。製造の容易性の観点からは、カチオン性親水基と活性水素基とを併せて有する化合物が好ましい。
カチオン性親水基と活性水素基とを併せて有する化合物としては、例えば、ジメチルエタノールアミン、ジエチルエタノールアミン、ジエタノールアミン、メチルジエタノールアミン等が挙げられる。また、これらの化合物を用いて付加された三級アミノ基は、例えば、硫酸ジメチル、硫酸ジエチルで四級化することもできる。
カチオン性親水基含有化合物とポリイソシアネートとの反応は、溶剤の存在下で反応させることができる。この場合の溶剤は、活性水素基を含まないものが好ましく、具体的には、例えば、酢酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールジメチルエーテル等が挙げられる。
ブロックイソシアネート組成物に付加されたカチオン性親水基は、アニオン性基を有する化合物で中和されることが好ましい。このアニオン性基として、具体的には、例えば、カルボキシ基、スルホン酸基、燐酸基、ハロゲン基、硫酸基等が挙げられる。
カルボキシ基を有する化合物としては、例えば、蟻酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、乳酸等が挙げられる。
スルホン酸基を有する化合物としては、例えば、エタンスルホン酸等が挙げられる。
燐酸基を有する化合物としては、例えば、燐酸、酸性燐酸エステル等が挙げられる。
ハロゲン基を有する化合物としては、例えば、塩酸等が挙げられる。
硫酸基を有する化合物としては、例えば、硫酸等が挙げられる。
中でも、アニオン性基を有する化合物としては、カルボキシ基を有する化合物が好ましく、酢酸、プロピオン酸又は酪酸がより好ましい。
カルボキシ基を有する化合物としては、例えば、蟻酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、乳酸等が挙げられる。
スルホン酸基を有する化合物としては、例えば、エタンスルホン酸等が挙げられる。
燐酸基を有する化合物としては、例えば、燐酸、酸性燐酸エステル等が挙げられる。
ハロゲン基を有する化合物としては、例えば、塩酸等が挙げられる。
硫酸基を有する化合物としては、例えば、硫酸等が挙げられる。
中でも、アニオン性基を有する化合物としては、カルボキシ基を有する化合物が好ましく、酢酸、プロピオン酸又は酪酸がより好ましい。
(アニオン性親水基含有化合物)
アニオン性親水基として、具体的には、カルボキシ基、スルホン酸基、燐酸基、ハロゲン基、硫酸基が挙げられる。
アニオン性親水基含有化合物として、具体的には、アニオン性基と活性水素基とを併せて有する化合物が挙げられ、より具体的には、例えば、モノヒドロキシカルボン酸、ポリヒドロキシカルボン酸のカルボキシ基をアニオン性基として有する化合物が挙げられる。
モノヒドロキシカルボン酸としては、例えば、1−ヒドロキシ酢酸、3−ヒドロキシプロパン酸、12−ヒドロキシ−9−オクタデカン酸、ヒドロキシピバル酸(ヒドロキシピバリン酸)、乳酸等が挙げられる。
ポリヒドロキシカルボン酸のカルボキシ基をアニオン性基として有する化合物としては、例えば、ジメチロール酢酸、2,2−ジメチロール酪酸、2,2−ジメチロールペンタン酸、ジヒドロキシコハク酸、ジメチロールプロピオン酸等が挙げられる。
また、スルホン酸基と活性水素基とを併せて有する化合物も挙げられ、より具体的には、例えば、イセチオン酸等が挙げられる。
中でも、アニオン性基と活性水素基とを併せて有する化合物としては、ヒドロキシピバル酸又はジメチロールプロピオン酸が好ましい。
アニオン性親水基として、具体的には、カルボキシ基、スルホン酸基、燐酸基、ハロゲン基、硫酸基が挙げられる。
アニオン性親水基含有化合物として、具体的には、アニオン性基と活性水素基とを併せて有する化合物が挙げられ、より具体的には、例えば、モノヒドロキシカルボン酸、ポリヒドロキシカルボン酸のカルボキシ基をアニオン性基として有する化合物が挙げられる。
モノヒドロキシカルボン酸としては、例えば、1−ヒドロキシ酢酸、3−ヒドロキシプロパン酸、12−ヒドロキシ−9−オクタデカン酸、ヒドロキシピバル酸(ヒドロキシピバリン酸)、乳酸等が挙げられる。
ポリヒドロキシカルボン酸のカルボキシ基をアニオン性基として有する化合物としては、例えば、ジメチロール酢酸、2,2−ジメチロール酪酸、2,2−ジメチロールペンタン酸、ジヒドロキシコハク酸、ジメチロールプロピオン酸等が挙げられる。
また、スルホン酸基と活性水素基とを併せて有する化合物も挙げられ、より具体的には、例えば、イセチオン酸等が挙げられる。
中でも、アニオン性基と活性水素基とを併せて有する化合物としては、ヒドロキシピバル酸又はジメチロールプロピオン酸が好ましい。
ブロックイソシアネート組成物に付加されたアニオン性親水基は、塩基性物質であるアミン系化合物で中和することが好ましい。
アミン系化合物として、具体的には、例えば、アンモニア、水溶性アミノ化合物等が挙げられる。
水溶性アミノ化合物として、具体的には、例えば、モノエタノールアミン、エチルアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、プロピルアミン、ジプロピルアミン、イソプロピルアミン、ジイソプロピルアミン、トリエタノールアミン、ブチルアミン、ジブチルアミン、2−エチルヘキシルアミン、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、メチルエタノールアミン、ジメチルエタノールアミン、ジエチルエタノールアミン、モルホリン等が挙げられる。また、トリエチルアミン、ジメチルエタノールアミン等の第3級アミンも挙げられ、これらを用いることもできる。これらのアミン系化合物は1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
アミン系化合物として、具体的には、例えば、アンモニア、水溶性アミノ化合物等が挙げられる。
水溶性アミノ化合物として、具体的には、例えば、モノエタノールアミン、エチルアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、プロピルアミン、ジプロピルアミン、イソプロピルアミン、ジイソプロピルアミン、トリエタノールアミン、ブチルアミン、ジブチルアミン、2−エチルヘキシルアミン、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、メチルエタノールアミン、ジメチルエタノールアミン、ジエチルエタノールアミン、モルホリン等が挙げられる。また、トリエチルアミン、ジメチルエタノールアミン等の第3級アミンも挙げられ、これらを用いることもできる。これらのアミン系化合物は1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
<溶剤>
本実施形態のポリイソシアネート組成物は、上述したブロックポリイソシアネートに加えて、必要に応じて有機溶剤を含有してもよい。
このような有機溶剤としては、特に限定されないが、例えば、エステル系溶剤、ケトン系溶剤、エーテル系溶剤、アルコール系溶剤等が挙げられる。中でも、親水性であることから、ジエチレングリコールジエチルエーテル等のグリコールエーテル系溶剤、又は、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等のグリコールエステル系溶剤が好ましい。
本実施形態のポリイソシアネート組成物は、上述したブロックポリイソシアネートに加えて、必要に応じて有機溶剤を含有してもよい。
このような有機溶剤としては、特に限定されないが、例えば、エステル系溶剤、ケトン系溶剤、エーテル系溶剤、アルコール系溶剤等が挙げられる。中でも、親水性であることから、ジエチレングリコールジエチルエーテル等のグリコールエーテル系溶剤、又は、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等のグリコールエステル系溶剤が好ましい。
<ブロックポリイソシアネート組成物の製造方法>
ブロックポリイソシアネートは、特に限定されないが、例えば、上記ポリイソシアネートと上記ブロック剤とを反応させて得られる。
ポリイソシアネートとブロック剤とのブロック化反応は、溶剤の存在の有無に関わらず行うことができ、ブロックポリイソシアネートが得られる。
なお、ブロック剤は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。
ブロック剤の添加量は、通常は、イソシアネート基のモル総量に対して80モル%以上200モル%以下であってよく、90モル%以上150モル%以下であることが好ましく、93モル%以上130モル%以下であることがより好ましい。
ブロックポリイソシアネートは、特に限定されないが、例えば、上記ポリイソシアネートと上記ブロック剤とを反応させて得られる。
ポリイソシアネートとブロック剤とのブロック化反応は、溶剤の存在の有無に関わらず行うことができ、ブロックポリイソシアネートが得られる。
なお、ブロック剤は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。
ブロック剤の添加量は、通常は、イソシアネート基のモル総量に対して80モル%以上200モル%以下であってよく、90モル%以上150モル%以下であることが好ましく、93モル%以上130モル%以下であることがより好ましい。
また、溶剤を用いる場合、イソシアネート基に対して不活性な溶剤を用いればよい。溶剤としては、上記「溶剤」において例示されたものが挙げられる。
溶剤を用いる場合、ブロックポリイソシアネート組成物100質量部に対するポリイソシアネート及びブロック剤に由来する不揮発分の含有量は、通常は、10質量部以上95質量部以下であってよく、15質量部以上80質量部以下であることが好ましく、20質量部以上75質量部以下であることがより好ましい。
溶剤を用いる場合、ブロックポリイソシアネート組成物100質量部に対するポリイソシアネート及びブロック剤に由来する不揮発分の含有量は、通常は、10質量部以上95質量部以下であってよく、15質量部以上80質量部以下であることが好ましく、20質量部以上75質量部以下であることがより好ましい。
ブロック化反応に際して、錫、亜鉛、鉛等の有機金属塩、3級アミン系化合物及びナトリウム等のアルカリ金属のアルコラート等を触媒として用いてもよい。
触媒の添加量は、ブロック化反応の温度等により変動するが、通常は、ポリイソシアネート100質量部に対して0.05質量部以上1.5質量部以下であってよく、0.1質量部以上1.0質量部以下であることが好ましい。
触媒の添加量は、ブロック化反応の温度等により変動するが、通常は、ポリイソシアネート100質量部に対して0.05質量部以上1.5質量部以下であってよく、0.1質量部以上1.0質量部以下であることが好ましい。
ブロック化反応は、一般に−20℃以上150℃以下で行うことができ、0℃以上100℃以下で行うことが好ましく、10℃以上95℃以下で行うことがより好ましい。ブロック化反応の温度が上記下限値以上であることにより、反応速度をより高めることができ、上記上限値以下であることにより、副反応をより抑制することができる。
ブロック化反応後には、酸性化合物等の添加で中和処理してもよい。
前記酸性化合物としては、無機酸を用いてもよく、有機酸を用いてもよい。無機酸としては、例えば、塩酸、亜燐酸、燐酸等が挙げられる。有機酸としては、例えば、メタンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸、ジオクチルフタレート、ジブチルフタレート等が挙げられる。
ブロック化反応後には、酸性化合物等の添加で中和処理してもよい。
前記酸性化合物としては、無機酸を用いてもよく、有機酸を用いてもよい。無機酸としては、例えば、塩酸、亜燐酸、燐酸等が挙げられる。有機酸としては、例えば、メタンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸、ジオクチルフタレート、ジブチルフタレート等が挙げられる。
また、ポリイソシアネートと親水性化合物とブロック剤とを用いてブロックポリイソシアネートを製造する場合には、例えば、上記ポリイソシアネートと上記親水性化合物と上記ブロック剤とを反応させて得られる。
ポリイソシアネートのイソシアネート基と親水性化合物との反応、及び、ポリイソシアネートとブロック剤との反応を同時に行うこともでき、又は、あらかじめどちらかの反応を行った後に、2つ目の反応を行うこともできる。中でも、イソシアネート基と親水性化合物との反応を先に行い、親水性化合物により変性されたポリイソシアネート(以下、「変性ポリイソシアネート」と称する場合がある)を得た後、得られた変性ポリイソシアネートとブロック剤との反応を行うことが好ましい。
ポリイソシアネートのイソシアネート基と親水性化合物との反応、及び、ポリイソシアネートとブロック剤との反応を同時に行うこともでき、又は、あらかじめどちらかの反応を行った後に、2つ目の反応を行うこともできる。中でも、イソシアネート基と親水性化合物との反応を先に行い、親水性化合物により変性されたポリイソシアネート(以下、「変性ポリイソシアネート」と称する場合がある)を得た後、得られた変性ポリイソシアネートとブロック剤との反応を行うことが好ましい。
ポリイソシアネートと親水性化合物との反応は、有機金属塩、3級アミン系化合物、アルカリ金属のアルコラートを触媒として用いてもよい。前記有機金属塩を構成する金属としては、例えば、錫、亜鉛、鉛等が挙げられる。前記アルカリ金属としては、例えば、ナトリウム等が挙げられる。
ポリイソシアネートと親水性化合物との反応温度は、−20℃以上150℃以下が好ましく、30℃以上130℃以下がより好ましい。反応温度が上記下限値以上であることで、反応性をより高くできる傾向にある。また、反応温度が上記上限値以下であることで、副反応をより効果的に抑制できる傾向にある。
親水性化合物が未反応状態で残存しないよう、完全にポリイソシアネートと反応させることが好ましい。未反応状態で残存しないことにより、ブロックポリイソシアネート組成物の水分散性をより良好なものとすることができる。
変性ポリイソシアネートとブロック剤とのブロック化反応は、上述のブロック化反応として記載された方法を用いることができる。
≪樹脂組成物≫
本実施形態の樹脂組成物は、硬化剤成分である上記ブロックポリイソシアネート組成物と、主剤成分である活性水素化合物と、を含む。本実施形態の樹脂組成物によれば、主剤成分である活性水素化合物と、硬化剤成分である上記ブロックポリイソシアネート組成物を混合し、必要に応じて反応を促進させるために加熱して、イソシアネート基と活性水素化合物中の活性水素とが反応して結合を形成することで、硬化物が得られる。
本実施形態の樹脂組成物は、硬化剤成分である上記ブロックポリイソシアネート組成物と、主剤成分である活性水素化合物と、を含む。本実施形態の樹脂組成物によれば、主剤成分である活性水素化合物と、硬化剤成分である上記ブロックポリイソシアネート組成物を混合し、必要に応じて反応を促進させるために加熱して、イソシアネート基と活性水素化合物中の活性水素とが反応して結合を形成することで、硬化物が得られる。
<活性水素化合物>
活性水素化合物としては、特に限定されないが、具体的には、分子内に活性水素が2つ以上結合している化合物であり、例えば、ポリオール化合物、ポリアミン化合物、ポリチオール化合物等が挙げられる。中でも、強靭性という観点から、活性水素化合物は、ポリオール化合物が好ましい。特に、活性水素化合物としてポリオールを用いる場合は、硬化性組成物をポリウレタン組成物とも言う。
活性水素化合物としては、特に限定されないが、具体的には、分子内に活性水素が2つ以上結合している化合物であり、例えば、ポリオール化合物、ポリアミン化合物、ポリチオール化合物等が挙げられる。中でも、強靭性という観点から、活性水素化合物は、ポリオール化合物が好ましい。特に、活性水素化合物としてポリオールを用いる場合は、硬化性組成物をポリウレタン組成物とも言う。
[ポリオール化合物]
ポリオール化合物としては、特に限定されないが、具体的には、ポリエステルポリオール、アクリルポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリオレフィンポリオール、フッ素ポリオール、ポリカーボネートポリオール、エポキシ樹脂等が挙げられる。
ポリオール化合物としては、特に限定されないが、具体的には、ポリエステルポリオール、アクリルポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリオレフィンポリオール、フッ素ポリオール、ポリカーボネートポリオール、エポキシ樹脂等が挙げられる。
ポリエステルポリオールとしては、例えば、特に限定されないが、例えば、二塩基酸の単独又は混合物と、多価アルコールの単独又は混合物との縮合反応によって得られる生成物が挙げられる。
二塩基酸としては、特に限定されないが、例えば、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、ダイマー酸、無水マレイン酸、無水フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸等のカルボン酸からなる群より選ばれる少なくとも1種の二塩基酸が挙げられる。
多価アルコールとしては、特に限定されないが、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、ネオペンチルグリコール、トリメチロールプロパン、及び、グリセリンからなる群より選ばれる少なくとも1種の多価アルコールが挙げられる。
二塩基酸としては、特に限定されないが、例えば、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、ダイマー酸、無水マレイン酸、無水フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸等のカルボン酸からなる群より選ばれる少なくとも1種の二塩基酸が挙げられる。
多価アルコールとしては、特に限定されないが、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、ネオペンチルグリコール、トリメチロールプロパン、及び、グリセリンからなる群より選ばれる少なくとも1種の多価アルコールが挙げられる。
アクリルポリオールとしては、特に限定されないが、例えば、水酸基を有するエチレン性不飽和結合含有単量体の単独又は混合物と、これと共重合可能な他のエチレン性不飽和結合含有単量体の単独又は混合物とを共重合したものが挙げられる。
水酸基を有するエチレン性不飽和結合含有単量体としては、特に限定されないが、例えば、アクリル酸ヒドロキシエチル、アクリル酸ヒドロキシプロピル、アクリル酸ヒドロキシブチル、メタクリル酸ヒドロキシエチル、メタクリル酸ヒドロキシプロピル、メタクリル酸ヒドロキシブチル等が挙げられる。
水酸基を有するエチレン性不飽和結合含有単量体と共重合可能な他のエチレン性不飽和結合含有単量体としては、特に限定されないが、例えば、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、不飽和カルボン酸、不飽和アミド、ビニル系単量体、加水分解性シリル基を有するビニル系単量体が挙げられる。
アクリル酸エステルとしては、例えば、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸−n−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸−n−ヘキシル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸−2−エチルヘキシル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸ベンジル、アクリル酸フェニル等が挙げられる。
メタクリル酸エステルとしては、例えば、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸−n−ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸−n−ヘキシル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸−2−エチルヘキシル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸ベンジル、メタクリル酸フェニル等が挙げられる。
不飽和カルボン酸としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、イタコン酸等が挙げられる。
不飽和アミドとしては、例えば、アクリルアミド、メタクリルアミド、N,N−メチレンビスアクリルアミド、ダイアセトンアクリルアミド、ダイアセトンメタクリルアミド、マレイン酸アミド、マレイミド等が挙げられる。
ビニル系単量体としては、例えば、メタクリル酸グリシジル、スチレン、ビニルトルエン、酢酸ビニル、アクリロニトリル、フマル酸ジブチル等が挙げられる。
加水分解性シリル基を有するビニル系単量体としては、例えば、ビニルトリメトキシシラン、ビニルメチルジメトキシシラン、γ−(メタ)アクリロキシプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。
水酸基を有するエチレン性不飽和結合含有単量体としては、特に限定されないが、例えば、アクリル酸ヒドロキシエチル、アクリル酸ヒドロキシプロピル、アクリル酸ヒドロキシブチル、メタクリル酸ヒドロキシエチル、メタクリル酸ヒドロキシプロピル、メタクリル酸ヒドロキシブチル等が挙げられる。
水酸基を有するエチレン性不飽和結合含有単量体と共重合可能な他のエチレン性不飽和結合含有単量体としては、特に限定されないが、例えば、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、不飽和カルボン酸、不飽和アミド、ビニル系単量体、加水分解性シリル基を有するビニル系単量体が挙げられる。
アクリル酸エステルとしては、例えば、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸−n−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸−n−ヘキシル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸−2−エチルヘキシル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸ベンジル、アクリル酸フェニル等が挙げられる。
メタクリル酸エステルとしては、例えば、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸−n−ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸−n−ヘキシル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸−2−エチルヘキシル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸ベンジル、メタクリル酸フェニル等が挙げられる。
不飽和カルボン酸としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、イタコン酸等が挙げられる。
不飽和アミドとしては、例えば、アクリルアミド、メタクリルアミド、N,N−メチレンビスアクリルアミド、ダイアセトンアクリルアミド、ダイアセトンメタクリルアミド、マレイン酸アミド、マレイミド等が挙げられる。
ビニル系単量体としては、例えば、メタクリル酸グリシジル、スチレン、ビニルトルエン、酢酸ビニル、アクリロニトリル、フマル酸ジブチル等が挙げられる。
加水分解性シリル基を有するビニル系単量体としては、例えば、ビニルトリメトキシシラン、ビニルメチルジメトキシシラン、γ−(メタ)アクリロキシプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。
ポリエーテルポリオールとしては、特に限定されないが、例えば、アルカリ金属の水酸化物、又は、強塩基性触媒を使用して、多価アルコールの単独又は混合物に、アルキレンオキサイドの単独又は混合物を付加して得られるポリエーテルポリオール、ポリアミン化合物にアルキレンオキサイドを反応させて得られるポリエーテルポリオール、上記ポリエーテルポリオールを媒体としてアクリルアミド等を重合して得られるいわゆるポリマーポリオールが挙げられる。
アルカリ金属としては、例えば、リチウム、ナトリウム、カリウム等が挙げられる。
強塩基性触媒としては、例えば、アルコラート、アルキルアミン等が挙げられる。
多価アルコールとしては、上記ポリエステルポリオールにおいて例示されたものと同様のものが挙げられる。また、多価アルコールとしては、さらに、非糖類、糖アルコール系化合物、単糖類、二糖類、三糖類、四糖類等を用いてもよい。非糖類としては、例えば、ジグリセリン、ジトリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール等が挙げられる。糖アルコール系化合物としては、例えば、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、ラムニトール等が挙げられる。単糖類としては、例えば、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、リボデソース等が挙げられる。二糖類としては、例えば、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、メリビオース等が挙げられる。三糖類としては、例えば、ラフィノース、ゲンチアノース、メレチトース等が挙げられる。四糖類としては、例えば、スタキオース等が挙げられる。
アルキレンオキサイドとしては、例えば、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド、シクロヘキセンオキサイド、スチレンオキサイド等が挙げられる。
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。
アルカリ金属としては、例えば、リチウム、ナトリウム、カリウム等が挙げられる。
強塩基性触媒としては、例えば、アルコラート、アルキルアミン等が挙げられる。
多価アルコールとしては、上記ポリエステルポリオールにおいて例示されたものと同様のものが挙げられる。また、多価アルコールとしては、さらに、非糖類、糖アルコール系化合物、単糖類、二糖類、三糖類、四糖類等を用いてもよい。非糖類としては、例えば、ジグリセリン、ジトリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール等が挙げられる。糖アルコール系化合物としては、例えば、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、ラムニトール等が挙げられる。単糖類としては、例えば、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、リボデソース等が挙げられる。二糖類としては、例えば、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、メリビオース等が挙げられる。三糖類としては、例えば、ラフィノース、ゲンチアノース、メレチトース等が挙げられる。四糖類としては、例えば、スタキオース等が挙げられる。
アルキレンオキサイドとしては、例えば、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド、シクロヘキセンオキサイド、スチレンオキサイド等が挙げられる。
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。
ポリオレフィンポリオールとしては、例えば、末端水酸基化ポリブタジエン、末端水酸基化ポリイソプレン、及びそれらの水素添加物等が挙げられる。
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であり、例えば、特開昭57−34107号公報(参考文献1)及び特開昭61−275311号公報(参考文献2)で開示されているフルオロオレフィン、シクロビニルエーテル、ヒドロキシアルキルビニルエーテル、モノカルボン酸ビニルエステル等の共重合体が挙げられる。
ポリカーボネートポリオールとしては、特に限定されないが、例えば、低分子カーボネート化合物、又は、該低分子カーボネート化合物と多価アルコールとを縮重合して得られるものが挙げられる。多価アルコールとしては、上記「ポリエステルポリオール」において例示されたものと同様のものが挙げられる。
低分子カーボネート化合物としては、例えば、ジアルキルカーボネート、アルキレンカーボネート、ジアリールカーボネート等が挙げられる。
ジアルキルカーボネートとしては、例えば、ジメチルカーボネート等が挙げられる。
アルキレンカーボネートとしては、例えば、エチレンカーボネート等が挙げられる。
ジアリールカーボネートとしては、例えば、ジフェニルカーボネート等が挙げられる。
低分子カーボネート化合物としては、例えば、ジアルキルカーボネート、アルキレンカーボネート、ジアリールカーボネート等が挙げられる。
ジアルキルカーボネートとしては、例えば、ジメチルカーボネート等が挙げられる。
アルキレンカーボネートとしては、例えば、エチレンカーボネート等が挙げられる。
ジアリールカーボネートとしては、例えば、ジフェニルカーボネート等が挙げられる。
エポキシ樹脂としては、特に限定されないが、具体的には、例えば、ノボラック型エポキシ樹脂、グリシジルエーテル型エポキシ樹脂、グリコールエーテル型エポキシ樹脂、脂肪族不飽和化合物のエポキシ型樹脂、エポキシ型脂肪酸エステル、多価カルボン酸エステル型エポキシ樹脂、アミノグリシジル型エポキシ樹脂、β−メチルエピクロ型エポキシ樹脂、環状オキシラン型エポキシ樹脂、ハロゲン型エポキシ樹脂、レゾルシン型エポキシ樹脂等が挙げられる。
本実施形態の硬化性組成物において、活性水素化合物の水酸基に対するブロックポリイソシアネート組成物の有効イソシアネート基のモル当量比率([有効イソシアネート基]/[水酸基])は、通常、1/10以上10/1以下に設定することができる。なお、ここでいう「有効イソシアネート基(有効NCO)」とは、ブロックポリイソシアネート組成物中に存在する架橋反応に関与しうるイソシアネート基を意味する。
<その他の硬化剤>
本実施形態の硬化性組成物は、上記ブロックポリイソシアネート組成物及び上記活性水素化合物に加えて、メラミン系硬化剤、エポキシ系硬化剤等の他の硬化剤を更に含むことができる。メラミン系硬化剤としては、特に限定されないが、具体的には、例えば、完全アルキルエーテル化メラミン樹脂、メチロール基型メラミン樹脂、一部にイミノ基を有するイミノ基型メラミン樹脂等が代表的なものとして挙げられる。
本実施形態の硬化性組成物は、上記ブロックポリイソシアネート組成物及び上記活性水素化合物に加えて、メラミン系硬化剤、エポキシ系硬化剤等の他の硬化剤を更に含むことができる。メラミン系硬化剤としては、特に限定されないが、具体的には、例えば、完全アルキルエーテル化メラミン樹脂、メチロール基型メラミン樹脂、一部にイミノ基を有するイミノ基型メラミン樹脂等が代表的なものとして挙げられる。
メラミン系硬化剤を併用する場合は、酸性化合物の添加が有効である。酸性化合物としては、特に限定されないが、具体的には、例えば、カルボン酸、スルホン酸、酸性リン酸エステル、亜リン酸エステル等が挙げられる。
カルボン酸としては、特に限定されないが、具体的には、例えば、酢酸、乳酸、コハク酸、シュウ酸、マレイン酸、デカンジカルボン酸等が代表的なものとして挙げられる。スルホン酸としては、特に限定されないが、具体的には、例えば、パラトルエンスルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸、ジノニルナフタレンジスルホン酸等が挙げられる。酸性リン酸エステルとしては、特に限定されないが、具体的には、例えば、ジメチルホスフェート、ジエチルホスフェート、ジブチルホスフェート、ジオクチルホスフェート、ジラウリルホスフェート、モノメチルホスフェート、モノエチルホスフェート、モノブチルホスフェート、モノオクチルホスフェート等が挙げられる。亜リン酸エステルとしては、特に限定されないが、具体的には、例えば、ジエチルホスファイト、ジブチルホスファイト、ジオクチルホスファイト、ジラウリルホスファイト、モノエチルホスファイト、モノブチルホスファイト、モノオクチルホスファイト、モノラウリルホスファイト等が挙げられる。
エポキシ系硬化剤としては、特に限定されないが、例えば、脂肪族ポリアミン、脂環族ポリアミン、芳香族ポリアミン、酸無水物、フェノールノボラック、ポリメルカプタン、脂肪族第三アミン、芳香族第三アミン、イミダゾール化合物、ルイス酸錯体等が挙げられる。
<その他の添加剤>
本実施形態の硬化性組成物は、上記ブロックポリイソシアネート組成物及び上記活性水素化合物に加えて、目的及び用途に応じて、例えば、硬化促進触媒、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、顔料、レベリング剤、可塑剤、レオロジーコントロール剤、界面活性剤等の各種添加剤を更に含むことができる。
本実施形態の硬化性組成物は、上記ブロックポリイソシアネート組成物及び上記活性水素化合物に加えて、目的及び用途に応じて、例えば、硬化促進触媒、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、顔料、レベリング剤、可塑剤、レオロジーコントロール剤、界面活性剤等の各種添加剤を更に含むことができる。
硬化促進触媒としては、特に限定されないが、具体的には、例えば、スズ系化合物、亜鉛化合物、チタン化合物、コバルト化合物、ビスマス化合物、ジルコニウム化合物、アミン化合物等が挙げられる。スズ系化合物としては、例えば、ジブチルスズジラウレート、ジブチルスズジアセテート、ジオクチルスズジラウレート、ジメチルスズジネオデカノエート、ビス(2−エチルヘキサン酸)スズ等が挙げられる。亜鉛化合物としては、例えば、2−エチルヘキサン酸亜鉛、ナフテン酸亜鉛等が挙げられる。チタン化合物としては、例えば、2−エチルヘキサン酸チタン、チタンジイソプロポキシビス(エチルアセトナート)等が挙げられる。コバルト化合物としては、例えば、2−エチルヘキサン酸コバルト、ナフテン酸コバルト等が挙げられる。ビスマス化合物としては、例えば、2−エチルヘキサン酸ビスマス、ナフテン酸ビスマス等が挙げられる。ジルコニウム化合物としては、例えば、ジルコニウムテトラアセチルアセトネート、2−エチルヘキサン酸ジルコニル、ナフテン酸ジルコニル等が挙げられる。
酸化防止剤としては、特に限定されないが、具体的には、例えば、ヒンダードフェノール系化合物、リン系化合物、イオウ系化合物等が挙げられる。
紫外線吸収剤としては、特に限定されないが、具体的には、例えば、ベンゾトリアゾール系化合物、トリアジン系化合物、ベンゾフェノン系化合物等が挙げられる。
光安定剤としては、特に限定されないが、具体的には、例えば、ヒンダードアミン系化合物、ベンゾトリアゾール系化合物、トリアジン系化合物、ベンゾフェノン系化合物、ベンゾエート系化合物等が挙げられる。
顔料としては、特に限定されないが、具体的には、例えば、酸化チタン、カーボンブラック、インディゴ、パールマイカ、アルミニウム等が挙げられる。
レベリング剤としては、特に限定されないが、具体的には、例えば、シリコーンオイル等が挙げられる。
可塑剤としては、特に限定されないが、具体的には、例えば、フタル酸エステル類、リン酸系化合物、ポリエステル系化合物等が挙げられる。
レオロジーコントロール剤としては、特に限定されないが、例えば、ヒドロキシエチルセルロース、尿素化合物、マイクロゲル等が挙げられる。
界面活性剤としては、特に限定されないが、具体的には、例えば、公知のアニオン界面活性剤、公知のカチオン界面活性剤、公知の両性界面活性剤等が挙げられる。
<樹脂組成物の製造方法>
本実施形態の樹脂組成物は、溶剤ベース、水系ベースどちらにも使用可能である。
本実施形態の樹脂組成物は、溶剤ベース、水系ベースどちらにも使用可能である。
水系ベースの樹脂組成物(水系樹脂組成物)を製造する場合には、まず、活性水素化合物又はその水分散体若しくは水溶物に、必要に応じて、活性水素化合物中の架橋性官能基と反応しうる硬化剤、硬化触媒、溶剤、顔料類(体質顔料、着色顔料、メタリック顔料等)、紫外線吸収剤、光安定剤、ラジカル安定剤、焼付工程時の着色を抑える黄変防止剤、塗面調整剤、流動調整剤、顔料分散剤、消泡剤、増粘剤、造膜助剤等の添加剤を加える。次いで、上記ブロックポリイソシアネート組成物又はその水分散体を硬化剤として添加し、必要に応じて、水や溶剤を更に添加して、粘度を調整する。次いで、攪拌機器により強制攪拌することによって、水系ベースの樹脂組成物(水系樹脂組成物)を得ることができる。
溶剤ベースの樹脂組成物を製造する場合には、まず、活性水素化合物又はその溶剤希釈物に、必要に応じて、活性水素化合物中の架橋性官能基と反応しうる硬化剤、硬化触媒、溶剤、顔料類(体質顔料、着色顔料、メタリック顔料等)、紫外線吸収剤、光安定剤、ラジカル安定剤、焼付工程時の着色を抑える黄変防止剤、塗面調整剤、流動調整剤、顔料分散剤、消泡剤、増粘剤、造膜助剤等の添加剤を加える。次いで、上記ブロック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、溶剤を更に添加して、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、溶剤ベースの樹脂組成物を得ることができる。
<使用用途>
本実施形態の樹脂組成物は、塗料組成物、粘着剤組成物、接着剤組成物、ビーズ組成物、注型剤組成物等の硬化性組成物;繊維処理剤等の各種表面処理剤組成物;各種エラストマー組成物;発泡体組成物等の架橋剤;改質剤;添加剤として使用され得る。
本実施形態の樹脂組成物は、塗料組成物、粘着剤組成物、接着剤組成物、ビーズ組成物、注型剤組成物等の硬化性組成物;繊維処理剤等の各種表面処理剤組成物;各種エラストマー組成物;発泡体組成物等の架橋剤;改質剤;添加剤として使用され得る。
塗料組成物は、ロール塗装、カーテンフロー塗装、スプレー塗装、静電塗装、ベル塗装等により、各種素材に、プライマー、中塗り又は上塗りとして好適に使用される。また、この塗料組成物は、防錆鋼板を含むプレコートメタルへの塗装、自動車塗装、プラスチック塗装、フィルム塗装等に、美粧性、耐候性、耐酸性、防錆性、耐チッピング性、密着性等を付与するために好適に用いられる。
粘着剤組成物及び接着剤組成物の使用分野としては、自動車、建材、家電、木工、太陽電池用積層体等が挙げられる。その中でも、テレビ、パソコン、デジタルカメラ、携帯電話等の家電の液晶ディスプレイ用等の光学部材は、各種機能を発現するため、各種被着体のフィルム及びプレートを積層させる必要がある。各種被着体のフィルム及びプレート間には十分な粘着性又は接着性が要求されることから、粘着剤組成物及び接着剤組成物の使用例として好ましい。
硬化性組成物等が用いられ得る被着体としては、特に限定されないが、例えば、ガラス;アルミニウム、鉄、亜鉛鋼板、銅、ステンレスのような各種金属;木材、紙、モルタル、石材のような多孔質部材;フッ素塗装、ウレタン塗装、アクリルウレタン塗装等がされた部材;シリコーン系硬化物、変性シリコーン系硬化物、ウレタン系硬化物等のシーリング材硬化物;塩化ビニル、天然ゴム、合成ゴム等のゴム類;天然皮革、人工皮革等の皮革類;植物系繊維、動物系繊維、炭素繊維、ガラス繊維等の繊維類;不織布、ポリエステル、アクリル、ポリカーボネート、トリアセチルセルロース、ポリオレフィン等の樹脂類のフィルム及びプレート;紫外線硬化型アクリル樹脂層、印刷インキ、UVインキ等のインキ類等の材料を成形してなる成形品が挙げられる。
以下、実施例及び比較例を示して本発明をより詳しく説明する。本発明は、以下の実施例によって何ら限定されるものではない。
<物性の測定方法>
[物性1]
(ポリイソシアネートの転化率)
ポリイソシアネート合成時の反応液の屈折率を測定することで求めた。
[物性1]
(ポリイソシアネートの転化率)
ポリイソシアネート合成時の反応液の屈折率を測定することで求めた。
[物性2]
(粘度)
ポリイソシアネートの25℃における粘度は、E型粘度計 RE−80U(東機産業製)を用いて求めた。
(粘度)
ポリイソシアネートの25℃における粘度は、E型粘度計 RE−80U(東機産業製)を用いて求めた。
[物性3]
(NCO基含有率)
ポリイソシアネート組成物のイソシアネート基含有率(NCO基含有率)は、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り求めた。
(NCO基含有率)
ポリイソシアネート組成物のイソシアネート基含有率(NCO基含有率)は、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り求めた。
[物性4]
(イソシアネート平均官能基数)
ポリイソシアネート組成物のイソシアネート平均官能基数は、下記式により求めた。
(イソシアネート平均官能基数)
ポリイソシアネート組成物のイソシアネート平均官能基数は、下記式により求めた。
平均官能基数={(Mn)×(NCO基含有率)×0.01}/42
なお、式中のMnは、ポリイソシアネート組成物の数平均分子量であり、下記測定条件により測定した。
(測定条件)
装置:東ソー(株)HLC−8120GPC(商品名)
カラム:東ソー(株)TSKgel SuperH1000(商品名)×1本
TSKgel SuperH2000(商品名)×1本
TSKgel SuperH3000(商品名)×1本
キャリア:テトラハイドロフラン
検出方法:示差屈折計
装置:東ソー(株)HLC−8120GPC(商品名)
カラム:東ソー(株)TSKgel SuperH1000(商品名)×1本
TSKgel SuperH2000(商品名)×1本
TSKgel SuperH3000(商品名)×1本
キャリア:テトラハイドロフラン
検出方法:示差屈折計
[物性5]
(変性率)
ブロックポリイソシアネート組成物中のブロックポリイソシアネート(A)及びブロックポリイソシアネート(B)における親水性化合物による変性率は、例えば、13C−NMRの測定により求めた。具体的には、ブロックポリイソシアネート組成物を以下の測定条件にて測定することで求めた。
(変性率)
ブロックポリイソシアネート組成物中のブロックポリイソシアネート(A)及びブロックポリイソシアネート(B)における親水性化合物による変性率は、例えば、13C−NMRの測定により求めた。具体的には、ブロックポリイソシアネート組成物を以下の測定条件にて測定することで求めた。
(測定条件)
装置:Bruker Biospin Avance NEO 600
溶剤:CDCl3
ブロックポリイソシアネート(A)及びブロックポリイソシアネート(B)の合計変性比率:63ppm前後のピークから算出
ブロックポリイソシアネート(A)の変性比率:156ppm前後のピークから算出
ブロックポリイソシアネート(B)の変性比率:(ブロックポリイソシアネート(A)及びポリイソシアネート(B)の合計変性比率)−(ブロックポリイソシアネート(A)の変性比率))
装置:Bruker Biospin Avance NEO 600
溶剤:CDCl3
ブロックポリイソシアネート(A)及びブロックポリイソシアネート(B)の合計変性比率:63ppm前後のピークから算出
ブロックポリイソシアネート(A)の変性比率:156ppm前後のピークから算出
ブロックポリイソシアネート(B)の変性比率:(ブロックポリイソシアネート(A)及びポリイソシアネート(B)の合計変性比率)−(ブロックポリイソシアネート(A)の変性比率))
<評価方法>
[評価1]
(水分散性)
水100質量部に対して、実施例及び比較例で得られたブロックポリイソシアネート組成物0.1質量部を添加した後、1分間攪拌し、沈殿物が生じているかどうかを目視で確認した。以下の評価基準に従い、水分散性について評価した。
[評価1]
(水分散性)
水100質量部に対して、実施例及び比較例で得られたブロックポリイソシアネート組成物0.1質量部を添加した後、1分間攪拌し、沈殿物が生じているかどうかを目視で確認した。以下の評価基準に従い、水分散性について評価した。
(評価基準)
◎:沈殿が生じていない
〇:沈殿が生じていないが、少量のブツが発生。
×:沈殿が生じている
◎:沈殿が生じていない
〇:沈殿が生じていないが、少量のブツが発生。
×:沈殿が生じている
[評価2]
(架橋性)
下記式によりブロックポリイソシアネート(A)の理論官能基数を求め、得られた値から架橋性を評価した。なお、式中、「親水性化合物による変性モル等量」は、ブロックポリイソシアネート(A)合成時に使用した親水性化合物が全てイソシアネート基と反応したものとして、親水性化合物の使用量(モル量)を「親水性化合物による変性モル等量」として導入した。
(架橋性)
下記式によりブロックポリイソシアネート(A)の理論官能基数を求め、得られた値から架橋性を評価した。なお、式中、「親水性化合物による変性モル等量」は、ブロックポリイソシアネート(A)合成時に使用した親水性化合物が全てイソシアネート基と反応したものとして、親水性化合物の使用量(モル量)を「親水性化合物による変性モル等量」として導入した。
「ブロックポリイソシアネート(A)の理論官能基数」
=(原料となるポリイソシアネートの平均官能基数)×{1−(親水性化合物による変性モル等量)}
=(原料となるポリイソシアネートの平均官能基数)×{1−(親水性化合物による変性モル等量)}
(評価基準)
◎:ブロックポリイソシアネート(A)の理論官能基数が2.8以上
〇:ブロックポリイソシアネート(A)の理論官能基数が2.5以上2.8未満
△:ブロックポリイソシアネート(A)の理論官能基数が2.1以上2.5未満
×:ブロックポリイソシアネート(A)の理論官能基数が2.1未満
◎:ブロックポリイソシアネート(A)の理論官能基数が2.8以上
〇:ブロックポリイソシアネート(A)の理論官能基数が2.5以上2.8未満
△:ブロックポリイソシアネート(A)の理論官能基数が2.1以上2.5未満
×:ブロックポリイソシアネート(A)の理論官能基数が2.1未満
<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)
攪拌器、温度計、冷却管を取り付けた4つ口フラスコの内部を窒素置換し、HDI:1000gを仕込み、60℃で攪拌下、触媒としてテトラメチルアンモニウム・カプリエート:0.1g、イソブタノール:1.0gを同時に加えた。4時間後、反応液の屈折率の測定により設定した反応終点を確認し、リン酸:0.2gを添加して反応を停止した。その後、反応液を濾過した後、未反応のHDIモノマーを薄膜蒸留装置により除去することにより、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P−1トの25℃における粘度は1300mPa・s、NCO基含有率は23.2質量%であり、イソシアネート平均官能基数は3であった。
[合成例1]
(ポリイソシアネートP−1の合成)
攪拌器、温度計、冷却管を取り付けた4つ口フラスコの内部を窒素置換し、HDI:1000gを仕込み、60℃で攪拌下、触媒としてテトラメチルアンモニウム・カプリエート:0.1g、イソブタノール:1.0gを同時に加えた。4時間後、反応液の屈折率の測定により設定した反応終点を確認し、リン酸:0.2gを添加して反応を停止した。その後、反応液を濾過した後、未反応のHDIモノマーを薄膜蒸留装置により除去することにより、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P−1トの25℃における粘度は1300mPa・s、NCO基含有率は23.2質量%であり、イソシアネート平均官能基数は3であった。
<ブロックポリイソシアネート(A)の合成>
[合成例2]
(ブロックポリイソシアネートA−1の合成)
合成例1で得られたポリイソシアネートP−1のイソシアネート基1モル等量に対して、メトキシポリエチレングリコール(日本乳化剤株式会社製、商品名「TN−555」)の活性水素基が0.1モル等量となるように混合し、110℃で4時間反応させた。その後、残ったイソシアネート基1モル等量に対して、メチルエチルケトオキシムの活性水素基が1.02モル等量となるように混合し、90℃で反応させた。赤外分光(IR)法により、イソシアネート基由来のスペクトルの消失を確認した後、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを用いて固形分濃度が70質量%となるように希釈し、ブロックイソシアネートA−1を得た。
[合成例2]
(ブロックポリイソシアネートA−1の合成)
合成例1で得られたポリイソシアネートP−1のイソシアネート基1モル等量に対して、メトキシポリエチレングリコール(日本乳化剤株式会社製、商品名「TN−555」)の活性水素基が0.1モル等量となるように混合し、110℃で4時間反応させた。その後、残ったイソシアネート基1モル等量に対して、メチルエチルケトオキシムの活性水素基が1.02モル等量となるように混合し、90℃で反応させた。赤外分光(IR)法により、イソシアネート基由来のスペクトルの消失を確認した後、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを用いて固形分濃度が70質量%となるように希釈し、ブロックイソシアネートA−1を得た。
[合成例3]
(ブロックポリイソシアネートA−2の合成)
合成例1で得られたポリイソシアネートP−1のイソシアネート基1モル等量に対して、メチルエチルケトオキシムの活性水素基が1.02モル等量となるように混合し、90℃で反応させた。赤外分光(IR)法により、イソシアネート基由来のスペクトルの消失を確認した後、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを用いて固形分濃度が70質量%となるように希釈し、ブロックイソシアネートA−2を得た。
(ブロックポリイソシアネートA−2の合成)
合成例1で得られたポリイソシアネートP−1のイソシアネート基1モル等量に対して、メチルエチルケトオキシムの活性水素基が1.02モル等量となるように混合し、90℃で反応させた。赤外分光(IR)法により、イソシアネート基由来のスペクトルの消失を確認した後、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを用いて固形分濃度が70質量%となるように希釈し、ブロックイソシアネートA−2を得た。
[合成例4]
(ブロックポリイソシアネートA−3の合成)
合成例1で得られたポリイソシアネートP−1のイソシアネート基1モル等量に対して、メトキシポリエチレングリコール(日本乳化剤株式会社製、商品名「TN−555」)の活性水素基が0.4モル等量となるように混合した以外は、合成例2と同様の方法を用いて、ブロックイソシアネートA−3を合成した。
(ブロックポリイソシアネートA−3の合成)
合成例1で得られたポリイソシアネートP−1のイソシアネート基1モル等量に対して、メトキシポリエチレングリコール(日本乳化剤株式会社製、商品名「TN−555」)の活性水素基が0.4モル等量となるように混合した以外は、合成例2と同様の方法を用いて、ブロックイソシアネートA−3を合成した。
[合成例5]
(ブロックポリイソシアネートA−4の合成)
合成例1で得られたポリイソシアネートP−1のイソシアネート基1モル等量に対して、メトキシポリエチレングリコール(日本乳化剤株式会社製、商品名「TN−555」)の活性水素基が0.3モル等量となるように混合した以外は、合成例2と同様の方法を用いて、ブロックイソシアネートA−4を合成した。
(ブロックポリイソシアネートA−4の合成)
合成例1で得られたポリイソシアネートP−1のイソシアネート基1モル等量に対して、メトキシポリエチレングリコール(日本乳化剤株式会社製、商品名「TN−555」)の活性水素基が0.3モル等量となるように混合した以外は、合成例2と同様の方法を用いて、ブロックイソシアネートA−4を合成した。
[合成例6]
(ブロックポリイソシアネートA−5の合成)
合成例1で得られたポリイソシアネートP−1のイソシアネート基1モル等量に対して、メトキシポリエチレングリコール(日本乳化剤株式会社製、商品名「TN−555」)の活性水素基が0.32モル等量となるように混合した以外は、合成例2と同様の方法を用いて、ブロックイソシアネートA−5を合成した。
(ブロックポリイソシアネートA−5の合成)
合成例1で得られたポリイソシアネートP−1のイソシアネート基1モル等量に対して、メトキシポリエチレングリコール(日本乳化剤株式会社製、商品名「TN−555」)の活性水素基が0.32モル等量となるように混合した以外は、合成例2と同様の方法を用いて、ブロックイソシアネートA−5を合成した。
[合成例7]
(ブロックポリイソシアネートA−6の合成)
合成例1で得られたポリイソシアネートP−1のイソシアネート基1モル等量に対して、3,5−ジメチルピラゾールの活性水素基が1.02モル等量となるように混合し、90℃で反応させた。赤外分光(IR)法により、イソシアネート基由来のスペクトルの消失を確認した後、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを用いて固形分濃度が70質量%となるように希釈し、ブロックイソシアネートA−6を得た。
(ブロックポリイソシアネートA−6の合成)
合成例1で得られたポリイソシアネートP−1のイソシアネート基1モル等量に対して、3,5−ジメチルピラゾールの活性水素基が1.02モル等量となるように混合し、90℃で反応させた。赤外分光(IR)法により、イソシアネート基由来のスペクトルの消失を確認した後、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを用いて固形分濃度が70質量%となるように希釈し、ブロックイソシアネートA−6を得た。
<ブロックポリイソシアネート(B)の合成>
[合成例8]
(ブロックポリイソシアネートB−1の合成)
イソホロンジイソシアネート(IPDI)系イソシアヌレート型ポリイソシアネート(NCO基含有率:17.4質量%、固形分量:100質量%)のイソシアネート基1モル等量に対して、メトキシポリエチレングリコール(日本乳化剤株式会社製、商品名「MPG−081」)の活性水素基が0.3モル等量となるように混合し、110℃で4時間反応させた。その後、残ったイソシアネート基1モル等量に対して、メチルエチルケトオキシムの活性水素基が1.02モル等量となるように混合し、90℃で反応させた。IRにより、イソシアネート基由来のスペクトルの消失を確認した後、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを用いて固形分濃度が70質量%となるように希釈し、ブロックイソシアネートB−1を合成した。
[合成例8]
(ブロックポリイソシアネートB−1の合成)
イソホロンジイソシアネート(IPDI)系イソシアヌレート型ポリイソシアネート(NCO基含有率:17.4質量%、固形分量:100質量%)のイソシアネート基1モル等量に対して、メトキシポリエチレングリコール(日本乳化剤株式会社製、商品名「MPG−081」)の活性水素基が0.3モル等量となるように混合し、110℃で4時間反応させた。その後、残ったイソシアネート基1モル等量に対して、メチルエチルケトオキシムの活性水素基が1.02モル等量となるように混合し、90℃で反応させた。IRにより、イソシアネート基由来のスペクトルの消失を確認した後、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを用いて固形分濃度が70質量%となるように希釈し、ブロックイソシアネートB−1を合成した。
[合成例9]
(ブロックポリイソシアネートB−2の合成)
メトキシポリエチレングリコールとして、「MPG−081」の代わりに、「MPG」(日本乳化剤株式会社製)を用いた以外は、合成例9と同様の方法を用いて、ブロックイソシアネートB−2を合成した。
(ブロックポリイソシアネートB−2の合成)
メトキシポリエチレングリコールとして、「MPG−081」の代わりに、「MPG」(日本乳化剤株式会社製)を用いた以外は、合成例9と同様の方法を用いて、ブロックイソシアネートB−2を合成した。
[合成例10]
(ブロックポリイソシアネートB−3の合成)
イソホロンジイソシアネート(IPDI)系イソシアヌレート型ポリイソシアネートのイソシアネート基1モル等量に対して、メトキシポリエチレングリコール(日本乳化剤株式会社製、商品名「MPG−081」)の活性水素基が0.32モル等量となるように混合した以外は、合成例9と同様の方法を用いて、ブロックイソシアネートB−3を合成した。
(ブロックポリイソシアネートB−3の合成)
イソホロンジイソシアネート(IPDI)系イソシアヌレート型ポリイソシアネートのイソシアネート基1モル等量に対して、メトキシポリエチレングリコール(日本乳化剤株式会社製、商品名「MPG−081」)の活性水素基が0.32モル等量となるように混合した以外は、合成例9と同様の方法を用いて、ブロックイソシアネートB−3を合成した。
[合成例11]
(ブロックポリイソシアネートB−4の合成)
イソホロンジイソシアネート(IPDI)系イソシアヌレート型ポリイソシアネート(NCO基含有率:17.4質量%、固形分量:100質量%)のイソシアネート基1モル等量に対して、メチルエチルケトオキシムの活性水素基が1.02モル等量となるように混合し、90℃で反応させた。IRにより、イソシアネート基由来のスペクトルの消失を確認した後、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを用いて固形分濃度が70質量%となるように希釈し、ブロックイソシアネートB−4を合成した。
(ブロックポリイソシアネートB−4の合成)
イソホロンジイソシアネート(IPDI)系イソシアヌレート型ポリイソシアネート(NCO基含有率:17.4質量%、固形分量:100質量%)のイソシアネート基1モル等量に対して、メチルエチルケトオキシムの活性水素基が1.02モル等量となるように混合し、90℃で反応させた。IRにより、イソシアネート基由来のスペクトルの消失を確認した後、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを用いて固形分濃度が70質量%となるように希釈し、ブロックイソシアネートB−4を合成した。
[合成例12]
(ブロックポリイソシアネートB−5の合成)
イソホロンジイソシアネート(IPDI)系イソシアヌレート型ポリイソシアネートのイソシアネート基1モル等量に対して、メトキシポリエチレングリコール(日本乳化剤株式会社製、商品名「MPG−081」)の活性水素基が0.005モル等量となるように混合した以外は、合成例9と同様の方法を用いて、ブロックイソシアネートB−5を合成した。
(ブロックポリイソシアネートB−5の合成)
イソホロンジイソシアネート(IPDI)系イソシアヌレート型ポリイソシアネートのイソシアネート基1モル等量に対して、メトキシポリエチレングリコール(日本乳化剤株式会社製、商品名「MPG−081」)の活性水素基が0.005モル等量となるように混合した以外は、合成例9と同様の方法を用いて、ブロックイソシアネートB−5を合成した。
[合成例13]
(ブロックポリイソシアネートB−6の合成)
イソホロンジイソシアネート(IPDI)系イソシアヌレート型ポリイソシアネートのイソシアネート基1モル等量に対して、メトキシポリエチレングリコール(日本乳化剤株式会社製、商品名「MPG−081」)の活性水素基が0.03モル等量となるように混合した以外は、合成例9と同様の方法を用いて、ブロックイソシアネートB−6を合成した。
(ブロックポリイソシアネートB−6の合成)
イソホロンジイソシアネート(IPDI)系イソシアヌレート型ポリイソシアネートのイソシアネート基1モル等量に対して、メトキシポリエチレングリコール(日本乳化剤株式会社製、商品名「MPG−081」)の活性水素基が0.03モル等量となるように混合した以外は、合成例9と同様の方法を用いて、ブロックイソシアネートB−6を合成した。
[合成例14]
(ブロックポリイソシアネートB−7の合成)
イソホロンジイソシアネート(IPDI)系イソシアヌレート型ポリイソシアネートのイソシアネート基1モル等量に対して、メトキシポリエチレングリコール(日本乳化剤株式会社製、商品名「MPG−081」)の活性水素基が0.2モル等量となるように混合した以外は、合成例9と同様の方法を用いて、ブロックイソシアネートB−7を合成した。
(ブロックポリイソシアネートB−7の合成)
イソホロンジイソシアネート(IPDI)系イソシアヌレート型ポリイソシアネートのイソシアネート基1モル等量に対して、メトキシポリエチレングリコール(日本乳化剤株式会社製、商品名「MPG−081」)の活性水素基が0.2モル等量となるように混合した以外は、合成例9と同様の方法を用いて、ブロックイソシアネートB−7を合成した。
<ブロックポリイソシアネート組成物の製造>
[実施例1〜12及び比較例1〜5]
(ブロックポリイソシアネート組成物BL−a1〜BL−a12及びBL−b1〜BL−b5)
表1〜表3に示す組成となるように各ブロックポリイソシアネートを配合して、各ブロックポリイソシアネート組成物を製造した。
上記に記載の方法を用いて物性を測定し、各種評価を実施した。結果を表1〜表3に示す。
[実施例1〜12及び比較例1〜5]
(ブロックポリイソシアネート組成物BL−a1〜BL−a12及びBL−b1〜BL−b5)
表1〜表3に示す組成となるように各ブロックポリイソシアネートを配合して、各ブロックポリイソシアネート組成物を製造した。
上記に記載の方法を用いて物性を測定し、各種評価を実施した。結果を表1〜表3に示す。
表1及び表2から、変性率が0モル%以上30モル%以下であるブロックポリイソシアネート(A)及び変性率が0.5モル%以上30モル%以下であるブロックポリイソシアネート(B)を含むブロックポリイソシアネート組成物BL−a1〜BL−a12(実施例1〜12)では、水分散性及び架橋性に優れていた。
また、変性率の異なるブロックポリイソシアネート(B)を含むブロックポリイソシアネート組成物BL−a5、BL−a6及びBL−a9〜BL−a11(実施例5、6及び9〜11)の比較において、変性率が3モル%以上30モル%以下であるブロックポリイソシアネート組成物BL−a5、BL−a6及びBL−a10〜BL−a11(実施例5、6及び10〜11)では、水分散性が特に優れていた。
また、変性率が0モル%であるブロックポリイソシアネート(A)を含むブロックポリイソシアネート組成物BL−a5〜BL−a7及びBL−a9〜BL−a12(実施例5〜7及び9〜12)では、架橋性が特に優れていた。
また、変性率の異なるブロックポリイソシアネート(B)を含むブロックポリイソシアネート組成物BL−a5、BL−a6及びBL−a9〜BL−a11(実施例5、6及び9〜11)の比較において、変性率が3モル%以上30モル%以下であるブロックポリイソシアネート組成物BL−a5、BL−a6及びBL−a10〜BL−a11(実施例5、6及び10〜11)では、水分散性が特に優れていた。
また、変性率が0モル%であるブロックポリイソシアネート(A)を含むブロックポリイソシアネート組成物BL−a5〜BL−a7及びBL−a9〜BL−a12(実施例5〜7及び9〜12)では、架橋性が特に優れていた。
一方で、変性率が10モル%であるブロックポリイソシアネート(A)のみからなるブロックポリイソシアネート組成物BL−b1(比較例1)、並びに、変性率が0モル%であるブロックポリイソシアネート(A)及び変性率が0モル%であるブロックポリイソシアネート(B)を含むブロックポリイソシアネート組成物BL−b3(比較例3)では、架橋性は良好であったが、水分散性が不良であった。
また、変性率が30モル%超であるブロックポリイソシアネート(A)のみからなるブロックポリイソシアネート組成物BL−b2(比較例2)、並びに、変性率が32モル%であるブロックポリイソシアネート(A)及び変性率が32モル%であるブロックポリイソシアネート(B)を含むブロックポリイソシアネート組成物BL−b5(比較例5)では、水分散性は良好であったが、架橋性が不良であった。
また、変性率が32モル%であるブロックポリイソシアネート(A)及び変性率が0モル%であるブロックポリイソシアネート(B)を含むブロックポリイソシアネート組成物BL−b4(比較例4)では、架橋性及び水分散性がいずれも不良であった。
また、変性率が30モル%超であるブロックポリイソシアネート(A)のみからなるブロックポリイソシアネート組成物BL−b2(比較例2)、並びに、変性率が32モル%であるブロックポリイソシアネート(A)及び変性率が32モル%であるブロックポリイソシアネート(B)を含むブロックポリイソシアネート組成物BL−b5(比較例5)では、水分散性は良好であったが、架橋性が不良であった。
また、変性率が32モル%であるブロックポリイソシアネート(A)及び変性率が0モル%であるブロックポリイソシアネート(B)を含むブロックポリイソシアネート組成物BL−b4(比較例4)では、架橋性及び水分散性がいずれも不良であった。
本実施形態のブロックポリイソシアネート組成物によれば、水分散性及び架橋性に優れるブロックポリイソシアネート組成物を提供することができる。
Claims (8)
- 1種以上の脂肪族ジイソシアネートから誘導されるポリイソシアネート(a)と、ブロック剤と、から誘導されるブロックポリイソシアネート(A)と、
1種以上の脂環族ジイソシアネートから誘導されるポリイソシアネート(b)と、ブロック剤と、から誘導されるブロックポリイソシアネート(B)と、
を含み、
前記ポリイソシアネート(a)のイソシアネート基の総モル量に対する、親水性化合物で変性されたイソシアネート基のモル量の比率が0モル%以上30モル%以下であり、
前記ポリイソシアネート(b)のイソシアネート基の総モル量に対する、親水性化合物で変性されたイソシアネート基のモル量の比率が0.5モル%以上30モル%以下である、ブロックポリイソシアネート組成物。 - 前記ポリイソシアネート(a)のイソシアネート基の総モル量に対する、親水性化合物で変性されたイソシアネート基のモル量の比率が0モル%以上20モル%以下である、請求項1に記載のブロックポリイソシアネート組成物。
- 前記ポリイソシアネート(a)のイソシアネート基の総モル量に対する、親水性化合物で変性されたイソシアネート基のモル量の比率が0モル%以上10モル%以下である、請求項1又は2に記載のブロックポリイソシアネート組成物。
- 前記ポリイソシアネート(a)のイソシアネート基の総モル量に対する、親水性化合物で変性されたイソシアネート基のモル量の比率が0モル%である、請求項1〜3のいずれか一項に記載のブロックポリイソシアネート組成物。
- 前記ブロックポリイソシアネート(A)の含有量が前記ブロックポリイソシアネート(B)の含有量よりも多い、請求項1〜4のいずれか一項に記載のブロックポリイソシアネート組成物。
- 前記ブロックポリイソシアネート(A)100質量部に対する前記ブロックポリイソシアネート(B)の含有量が10質量部以上50質量部以下である、請求項1〜5のいずれか一項に記載のブロックポリイソシアネート組成物。
- 前記脂環族ジイソシアネートがイソホロンジイソシアネートを含む、請求項1〜6のいずれか一項に記載のブロックポリイソシアネート組成物。
- 請求項1〜7のいずれか一項に記載のブロックポリイソシアネート組成物と、活性水素化合物と、を含む、樹脂組成物。
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