JP3101824B2 - 分散剤ならびにその製法 - Google Patents
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Description
含有塩基性基を有する化合物に由来する分散剤、その製
法該分散剤で被覆された微粉体あるいは繊維状固体に関
するものである。
力な機械的力を必要とする。これは機械的力により固体
をまわりの媒体で湿潤させる必要があること及び媒体に
対する親和力によるものである。こういった分散力を小
さくするため通常分散剤が用いられる。それらは大体界
面活性物質でアニオン活性あるいはカチオン活性のもの
と非イオン性のものがある。これらは比較的少量を直接
固体に適用するかあるいは分散媒体中に加えられる。分
散に必要な力はこういった界面活性剤により実質的に低
減せられる。
集する傾向があり分散のため先についやされた労力を損
ない重大な問題をひきおこす傾向のあることも知られて
いる。この現象は固体相互を引きつけるロンドン/ファ
ン デル ワール力で説明せられる。この吸引力を克復
するため各固体上に吸着層を設ける必要があり、これが
前記の界面活性剤を用いることにより達成せられる。
粒子とまわりの媒体との相互作用で界面活性剤の脱着が
生じ、まわりの媒体で置換されたものが大濃度に存在す
ることとなる。このまわりの媒体は大体において安定な
吸着層を構成することは出来ず全体の系がこわれること
になる。これは液状システムの粘度の増大,ラッカーと
は被覆の光沢減少,色調変化,着色プラスチックでの染
色力の不充分な発現、および補強プラスチックでの機械
力低下となって表われる。
〜6の官能価を有するポリイソシアネートとモノヒドロ
キシ化合物,二官能成分および塩基性環窒素をする化合
物の反応生成物からなる分散剤が記載されている。これ
ら化合物の特性および反応から、この生成物は多段工程
法で作られねばならない。製造効率の面からこれは望ま
しくない。また中間体および最終生成物共にあまり安定
ではなくゲル化の傾向があるといった問題点をかかえて
いる。さらに公知方法では、ポリイソシアネートを先づ
モノマー化合物と反応せさる工程(1)のあと工程
(2)までは二官能化合物を用い得ないため多段法を採
用せざるを得ない。もし工程(1)と(2)の成分を始
めから一緒に使用すれば工程(3)でゲル粒子が大量に
生じ、全体がゲル化してしまう。反応工程(1)および
(2)から得られる中間体で工程(3)において化3の
化合物と反応させたものは寿命が短かく(約24時
間)、従ってさらに反応させるための原料として供給す
るには不適当である。
応工程で非常にゲル化し易く、従ってこの反応は非常に
希釈した溶液中でのみ実施され、得られる生成物も固形
分濃度の低いものでしかない。減圧蒸留で固形分濃度を
大にしようとしても凝集傾向が大で不可能である。公知
の分散剤には相溶性,溶解度,分散能があまり良くない
問題もある。
剤に比し、改善された特性、特にバインダーとの相溶
性,溶解度および分散能に優れた分散剤を提供するこ
と、しかも製造の容易な、従来法の欠点がないもので、
固体を分散させた際に再度凝集することのないあるいは
再凝集の極めて低い分散剤を提供することが要望されて
おり、かかる課題に対する解決をもたらせることが発明
目的である。
平均官能価数が2.0〜5にポリイソシアネートの1種
または2種以上と、(B)モノヒドロキシ化合物
(B1)およびモノヒドロキシモノカルボン酸化合物ま
たはモノアミノカルボン酸化合物(B2)の混合物、お
よび(C)少なくとも1つの塩基性環窒素とイソシアネ
ート反応性基を有する化合物の反応生成物で、イソシア
ネート基の約30〜70%が(B)と、また約30〜7
0%が(C)と反応した生成物あるいはその塩からなる
分散剤により達成せられる。
脂,オイルフリーポリエステル樹脂との相溶性が良好
で、溶解度に優れ、また安定化の困難な各種顔料の分散
能に優れていることが見出されている。
極めて重要である。顔料をバインダーに分散させる時、
各種バインダーが使用できる。また溶解度に優れている
ため、ハイソリッドラッカーにこれらの分散剤が使用で
き、溶媒量を低減しうる利点がある。
モノヒドロキシカルボン酸あるいはモノアミノカルボン
酸を用いると、分散剤合成にあたり下記の利点がある。
即ち、欧州特許出願154,678に記載の中間体の合
成法で、モノヒドロキシカルボン酸を用いると、労力を
要し非経済的な2段法が一段で実施出来、しかも第3段
での反応でガル化を生じることがない。モノヒドロキシ
カルボン酸あるいはモノアミノカルボン酸を用いて作ら
れる初期生成物の寿命は非常に長く(数週間)、従って
長時間保存後でも、文献とは非常にことなった最終生成
物をこの中間体から製造できる。
ため固形分含量の大なる最終生成物を作ることができ、
これはハイソリッドのラッカー製造に有利である。
くは約4のポリイソシアネートが分散剤に用いられる。
好適なポリイソシアネートは例えばポリオールに対する
ジイソシアネートに付加で得られるデスモジュールL
(登録商標名)(化1参照)
(登録商標名)(化2参照)
ート構造を有するポリイソシアネート類,デスモジュー
ルHL(登録商標名)(化3),デスモジュールIL
(登録商標名)(化4),ポルーレンKC(登録商標
名)(化5),ポルーレンHR(登録商標名)(化6)
ソシアネート シアヌレート(化7)
(ヘミツシェ ウエルケヒュースのイソシアヌレート
T1890)(化8)
で上述の化学構造式を有するものではなく類似構造をも
ついくつかの化合物の混合物とし得市販されている。平
均官能価はこれらイソシアネート基に関してのものであ
り、これらの市販品は平均官能価が2.0〜5であり、
約4のものが特に好ましい。
び/またはハロゲンで置換された、あるいは置換されて
いない、エーテルおよび/またはエステル基を1つある
いは2以上含んでいてもかまわない脂肪族および/また
は脂環族炭化水素に由来するモノヒドロキシ化合物を少
なくとも1種含む。好ましくはこのモノヒドロキシ化合
物は分子量が少なくとも500以上、特に750〜35
00である。この分子量のもので最適の分散能が得られ
る。アルキド樹脂との相溶性を良好ならしめるためモノ
ヒドロキシ化合物中に1以上の置換基を導入することも
できる。
ドロキシ基の他の、分散剤製造条件下でイソシアネート
と反応する置換基を存在せしめるべきではない。
族,脂環族および/またはアルアリファチック化合物
で、それらの混合物も用いられる。直鎖状あるいは分岐
鎖の脂肪族化合物あるいはアルアリファチック化合物も
用いられる。それらは飽和あるいは不飽和化合物であ
る。特に飽和化合物が好ましい。水素原子は一部分をハ
ロゲン好ましくは弗素および/または塩素で置換するこ
とができる。こうした置換化合物を用いる場合、脂肪族
モノアルコールであることが好ましい。かかる製品は市
販されており、ヒドロキシル基に接近した炭素原子には
通常ハロゲン原子をもたない。弗素化アルコールの具体
例としてはC6F13CH2CH2OHのヘプタデカフ
ルオロデカノールがあげられる。市販されている対応品
は各種弗素化化合物の混合部である。
つの−O−および/または−COO−基を含みうる。こ
れは該化合物がポリエーテル,ポリエステルあるいは混
合ポリエーテル−ポリエステルであることを意味する。
ポリエステルの具体例には、モノヒドロキシ出発成分を
用いラクトン例えばプロピオラクトン,バレロラクト
ン,カプロラクトンあるいはそれらの置換誘導体を重合
させて得られるものが含まれる。使用せられる出発成分
は炭素原子4〜30,好ましくは4〜14のモノアルコ
ール例えばn−ブタノール,比較的長鎖の飽和あるいは
不飽和アルコール例えばプロパルギルアルコール,オレ
イルアルコール,リノーロイルアルコール,オキソアル
コール,シクロヘキサノール,フェニルエタノール,ネ
オペンチルアルコールおよび上述の如き弗素化アルコー
ルである。上述の置換もしくは非置換アルコールはまた
エチレンオキサイドおよび/またはプロピレンオキサイ
ドを用いる公知のアルコキシル化によりポリオキシアル
キレンモノアルキル−,アリール−,アラルキル−およ
びシクロアルキルエーテルに変えられ、またこういった
モノヒドロキシポリエーテルはラクトン重合のための出
発成分として用いることができる。上記化合物の混合物
もいづれの場合にも用いうる。これらポリエステルは好
適には分子量が約300〜8000,好ましくは500
〜5000である。
フェノールのアルコキシ化で得られるモノヒドロキシポ
リエーテルも用いられる。こういったポリエーテルの分
子量は約350〜1500の範囲であることが好適であ
る。
とも1種のモノヒドロキシモノカルボン酸化合物を含
む。好ましくはヒドロキシ基とカルボン酸基の間に少な
くとも8コの炭素原子をもつ炭化水素化合物が好適に使
用せられる。所望によりこの炭素鎖はアミド,エーテ
ル,エステル,S,SO2および、またはウレタン基で
中断されていてもよい。分散剤と他の物質の相溶性を改
善するため、モノヒドロキシモノカルボン酸化合物の分
子量は少なくとも500以上、特に750〜4000で
あることが好ましい。
物はジオールとジカルボン酸あるいは酸無水物で反応で
ヒドロキシカルボン酸のエステル化により得られる。ポ
リエチレングリコールの様な高分子量のジオールから出
発しジカルボン酸またはジカルボン酸無水物と反応させ
ることができる。また高分子量のジカルボン酸と低分子
量のジオールを反応させることもできる。あるいはまた
低分子量のジオールと低分子量のジカルボン酸を殆んど
化学量論的割合で用い出来るだけ多くのモノヒドロキシ
モノカルボン酸が出来ジヒドロキシ化合物が出来ないあ
るいは実質的に出来ないような条件下で反応させること
もできる。低分子量のジカルボン酸とポリエチレングリ
コールの様な高分子量のジオールの反応生成物を用いる
ことが好ましい。
あるいは一部をモノアミノモノカルボン酸で置きかえる
ことができる。モノヒドロキシモノカルボン酸と同じよ
うな考えがモノアミノカルボン酸に適用せられる。
量とモノヒドロキシモノカルボン酸化合物中に含まれる
水酸基の量の割合は用途により比較的広範囲に変化せし
めうる。好ましくはモノヒドロキシモノカルボン酸化合
物はモノヒドロキシ化合物より少なく存在せしめられ
る。両者化合物に由来する水酸基数の割合は1:1〜1
0:1で、好ましくは2:1〜5:1である。モノヒド
ロキシカルボン酸化合物を用いる場合モノヒドロキシ化
合物からの水酸基の数とアミノ基の数の比は1:1〜1
0:1、好ましくは2:1〜5:1である。
性環窒素を含む化合物である。好適な化合物はN,N−
ジエチル−1,4−ブタンジアミン、1−(2−アミノ
エチル)−ピペラジン、2−(1−ピロリジル)−エチ
ルアミン、4−アミノ−2−メトキシ−ピリミジン、2
−ジメチルアミノエタノール、1−(2−ヒドロキシエ
チル)−ピペラジン、4−(2−ヒドロキシエチル)−
モルホリン、2−メルカプトピリミジン、2−メルカプ
トベンズイミタゾールである。特に好ましいものはN,
N−ジメチル−1,3−プロパンジアミノ、4−(2−
アミノエチル)−ピリジン、2−アミノ−6−メトキシ
ベンゾチアゾール,4−(アミノエチル)−ピリジン、
N,N−ジアリル−メラミン、3−アミノ−1,2,4
−トリアゾール、1−(3−アミノプロピル)−イミタ
ゾール、4−(2−ヒドロキシエチル)−ピリジン、1
−(2−ヒドロキシエチル)−イミダゾール、3−メル
カプト−1,2,4−トリアゾールである。
も1つのツエレウイチノフ水素原子を含み、これが好ま
しくはイソシアネート基と反応すること、およびそれら
にはさらに窒素を含みイソシアネート基と反応しウレア
を作るとこのできない塩基性の基を含むことである。こ
ういった塩基性はpKa値で特徴づけることもできる
(米国特許第3,817,944号,同4,032,6
98号,同4,070,388号参照)、pKa値が2
〜14、特にpKa値が5〜14のもの、最も好ましく
はpKa値が5〜12の塩基性基を有する化合物が好ま
しい。pKa値は表から求められる。0.01モル濃度
の水溶液で25℃でのpKa値が測定され上述の値が決
められる。こういった塩基性基はまた本願での付加化合
物に対する塩基性度をも付与する。この塩基性基のため
付加化合物は塩にすることができる。本発明に従えばこ
ういった塩の形で分散剤として用いることもできる。
あるいは無機の酸で中和するとか、四級化することによ
り得られる。有機モノカルボン酸を用いての塩が好まし
い。
合物を組みこむことも可能である。しかしその量はイソ
シアネート基の5%未満、好ましくは2.5%未満がそ
れと反応するだけの少量とすべきである。しかしジヒド
ロキシ化合物は含有せしめぬのが好ましい。
行われる。一般に第1段階でポリイソシアネートがモノ
ヒドロキシ化合物とモノヒドロキシモノカルボン酸の混
合物と反応するように実施せられることが好ましい。こ
の反応は通常適当な溶媒(例えばキシレンのような炭化
水素,ジオキサンのようなエーテル,ブチルアセテート
のようなエステルおよびジメリルホルムアミド)中,ジ
ブチル錫ジラウレート、鉄アセチルアセテトネートある
いはトリエチレンジアミンの如き触媒の存在もしくは不
存在下に実施せられる。あまり好ましくはないが、ポリ
イソシアネートを先づモノヒドロキシ化合物と反応さ
せ、さらに得られた生成物をカルボン酸化合物と反応さ
せることも可能である。
40〜80%が反応しているが)、塩基性環窒素を有す
る化合物と反応せしめられる。これでイソシアネート基
の約20〜60%の反応が行われる。反応しなかったイ
ソシアネート基は最後に低級アルコールあるいは他の相
当化合物との反応で非活性ならしめられる。特にブタノ
ールが好適に用いられる。
オセノール45/50(ヘンケル アンド チー,デュ
ッセルドルフ)を不活性ガス下に分散させ、0.001
2gのジフチル錫ジラウレートを加え、170℃に加熱
攪拌し、固形分99%になるまで(約8時間)反応させ
た。生成物は室温で固体で幾分黄色をおびていた。
gを不活性ガス下に溶融し、テトラクロロフタル酸無水
物17.10gを攪拌下に加え、150℃に加熱した。
酸価が43.6になったら反応を中止した(約4時間
後)。生成物は室温でワックス様、乳白色であった。
0gを窒素導入下に溶融し、このジオールが液状になっ
た時、フタル酸無水物11.10gを加え、150℃ま
で加熱攪拌した。酸価が48.87になったら反応を中
止し、室温でワックス様の生成物を得た。
様融し、不活性ガス下、266,30gのドデセニル
サクシニック アンハイドライドを加え、150℃まで
攪拌加熱した。酸価が96mgKOH/gになったら反
応を中止し、黄色の樹脂を得た、これはメトキシプロピ
ルアセテートの70%溶液の形で用いた。
gとデスモジュール1L63.00g(51%ブチルア
セテート液)をブチルアセテート42.48gとメトキ
シプロピルアセテート40.99g中に不活性ガス導入
下、攪拌下にとかした。次に合成例3で得たモノヒドロ
キシカルボン酸1205gを加え、混合物を70℃に加
熱した。2時間後に付加反応が生じ、これはNCO含量
で確認された。2−アミノ−4−メチルピリジンの20
%MNP溶液32.44gを加え、1時間攪拌した。そ
の後、n−ブタノールを未反応NCOと反応させるため
加えた。粘稠な黄色の固形分含量39.54%の生成物
が得られた。
エチレングリコール1000を等量(10.50g)を
用いた。2−アミノ−4−メチルピリジン溶液を加えた
とき50%の溶液を加えた段階で既にゲル化した。
27gとデスモジュール1L(51%ブチルアアセテー
ト液)42.00gをブチルアセテート30.62gと
メトキシプロピルアセテート36.02gに窒素気流,
攪拌下に溶解した。次に合成例2で得られたモノヒドロ
キシカルボン酸7.68gを加え、混合物を70℃に加
熱した。約2時間後(付加終了後)3−アミノ−1,
2,4−トリアゾールの16.67%NMP溶液15.
11gを加えさらに1時間攪拌した。次に過剰のn−ブ
タノールを加えて未反応NCOと反応させた。生成物は
中等度の粘度をもち淡黄色であった。
代りにポリエチレングリコール1000を7.00用い
て繰返し実施した。3−アミノ−1,2,4−トリアゾ
ール溶液を加えた時完全にゲル化し、従ってこのものは
使用不可能であった。
2gとデスモジュール1L(51%ブチルアセテート溶
液)8.40gをブチルアセテート6.12gとメトキ
シプロピルアセテート7.20gに窒素気流,攪拌下に
溶解した。次に合成例2で得たモノヒドロキシカルボン
酸1.71gを加え、70℃に加熱した。2時間反応さ
せると付加が生じた。これはNCO含量で確認された。
1−(3−アミノプロピル)−イミダゾール0.75g
をN−メチルピロリドン2.95gと混合したものを加
え、さらに1時間攪拌した。次いで過剰のn−ブタノー
ルを加え未反応NCOと反応させた。生成物は淡黄色粘
稠液であった。
gの代りにポリエチレングリコール1000を1.40
g用いて繰返し実施した。この場合1−(3−アミノプ
ロピル)イミダゾールNMP溶液を加えるとゲル化し、
従ってこの生成物は使用出来ないものであった。
テル25.39gとデスモジュール1L(51%ブチル
アセテート溶液)42.00gをブチルアセテート3
8.31gとメトキシプロピルアセテート33.32g
に窒素気流,攪拌下に溶解した。次に合成例2で得られ
たモノヒドロキシカルボン酸6.58gと合成例4で得
られたモノヒドロキシカルボン酸溶液1.89gを加
え、70℃に加熱した。2時間反応させると付加が生じ
これはNCO含量で確認された。ブチルアセテート1
4.10gとメトキシプロピルアセテート14.10g
を加え、これに1−(3−アミノプロピル)−イミダゾ
ールの22.79%NMP溶液21.94gを加え、さ
らに1時間攪拌した。次いで過剰のn−ブタノールを加
え未反応NCOと反応させた。麦わら黄色,粘稠な生成
物が得られた。
Claims (14)
- 【請求項1】(A)平均官能価数2.0〜5のポリイソ
シアネートの1種または2種以上、 (B)モノヒドロキシ化合物 (B1)とモノヒドロキ
シモノカルボン酸あるいはモノアミノモノカルボン酸化
合物 (B2)の混合物、ならびに (C)少なくとも1つの塩基性環窒素とイソシアネート
反応性基を有する化合物との反応生成物でイソシアネー
ト基の約30〜70%が(B)と反応し、約70〜30
%が(C)と反応した化合物、あるいはその塩を主成分
とする分散剤。 - 【請求項2】 混合物(B)が少なくとも1種のモノヒ
ドロキシ化合物で、アリール基またはハロゲン原子で置
換されあるいは置換されてない、あるいはエーテルおよ
び/またはエステル基を1コあるいは2コ以上含む、脂
肪族および/または脂環族炭化水素を有する化合物を含
む請求項1記載の分散剤。 - 【請求項3】 モノヒドロキシ化合物の分子量が少なく
とも500以上である請求項1あるいは請求項2記載の
分散剤。 - 【請求項4】ヒドロキシ化合物の混合物(B)がヒドロ
キシ基とカルボン酸基の間に少なくとも8コの炭素原子
が含まれ炭素鎖がアミド,エーテル,エステル,S,S
O2および/またはウレタン基で中断されていてもかま
わない炭化水素化合物に由来するモノヒドロキシモノカ
ルボン酸化合物を含む請求項1〜3のいずれかに記載の
分散剤。 - 【請求項5】 モノヒドロキシモノカルボン酸化合物の
分子量が少なくとも500以上である請求項1〜4のい
づれかに記載の分散剤。 - 【請求項6】 モノヒドロキシモノカルボン酸化合物が
ヒドロキシカルボン酸のエステル化あるいはジオールと
ジカルボン酸または酸無水物の反応て得られる請求項1
〜5のいづれかに記載の分散剤。 - 【請求項7】 モノヒドロキシモノカルボン酸化合物が
モノヒドロキシ化合物に比し少量存在せしめられる請求
項1〜6のいづれかに記載の分散剤。 - 【請求項8】 モノヒドロキシ化合物の水酸基数対モノ
ヒドロキシモノカルボン酸化合物の水酸基数の比が1:
1〜10:1である請求項1〜7のいづれかに記載の分
散剤。 - 【請求項9】(C)化合物が分子当り少なくとも1つの
ツェレビチノフ水素原子を有しこれが好ましくはイソシ
アネート基と反応し、またイソシアネート基と反応して
ウレアを与えることのない窒素含有塩基性基を有する請
求項1〜8のいづれかに記載の分散剤 - 【請求項10】 1−(2−アミノエチル)−ピペラジ
ン、2−(1−ピロリジル)−エチルアミン,4−アミ
ノ−2−メトキシ−ピリミジン、1−(2−ヒドロキシ
エチル)−ピペラジン、4−(2−ヒドロキシエチル)
−モルホリン、2−メルカプトピリミジン、2−メチル
カプトベンズイミダゾール、4−(2−アミノエチル)
−ピリジン、2−アミノ−6−メトキシベンゾチアゾー
ル、4−(アミノエチル)−ピリジン、N,N−ジアリ
ル−メラミン、3−アミノ−1,2,4−トリアゾー
ル、1−(3−アミノプロピル)−イミダゾール、4−
(2−ヒドロキシエチル)−ピリジン、1−(2−ヒド
ロキシエチル)−イミダゾール、3−メルカプト−1,
2,4−トリアゾールからなる群からの化合物が用いら
れる請求項9記載の分散剤。 - 【請求項11】(A)平均官能価数2.0〜5のポリイ
ソシアネートの1種または2種以上、 (B)モノヒドロキシ化合物(B1)とモノヒドロキモ
ノカルボン酸化合物あるいはモノアミノモノカルボン酸
化合物(B2)の混合物、ならびに (C)少なくとも1つの塩基性環窒素とイソシアネート
反応性基を含む化合物とを、イソシアネート基の約30
〜70%が(B)と反応し、約70〜30%が(C)と
反応する割合で反応せしめることを特徴とする請求項1
〜10のいづれかに記載の分散剤の製法。 - 【請求項12】 請求項1〜10のいづれかに記載の分
散剤の固体分散目的での利用法。 - 【請求項13】 請求項1〜10のいづれかに記載の分
散剤で被覆され液体系に添加さるべき微粉体あるいは繊
維状固体。 - 【請求項14】 請求項13記載の固体を含むラッカ
ー。
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