JP5020956B2 - メラミンポリオールおよびそのコーティング - Google Patents
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Description
(a)式(I)を有する少なくとも1のメラミンアルデヒド樹脂
(b)少なくとも1のα,β−ジオール、α,γ−ジオールまたはそれらの混合物、および所望により
(c)上記メラミンアルデヒド樹脂と反応することができる単一の官能基および所望により他の官能基を含む化合物(c)
の反応生成物を含む。ここで、ジオール(b)および樹脂(a)は、ジオール(b)のヒドロキシル基の数と樹脂(a)のR1〜R6基の総数との比が1.25〜2.25の範囲にあるような相対量で反応される。
(a)上記式(I)を有する少なくとも1のメラミンアルデヒド樹脂、
(b)少なくとも1のα,β−ジオール、α,γ−ジオールまたはそれらの混合物、および所望により
(c)上記メラミンアルデヒド樹脂と反応することができる単一の官能基および所望により他の官能基を含む化合物(c)
を酸触媒の存在下で反応させることにより製造される。
(a)上記式(I)を有する少なくとも1のメラミンアルデヒド樹脂、
(b)少なくとも1のα,β−ジオール、α,γ−ジオールまたはそれらの混合物、および所望により
(c)上記メラミンアルデヒド樹脂と反応することができる単一の官能基および所望により他の官能基を含む化合物(c)
を酸触媒の存在下で約50℃〜130℃の温度で反応させることを含むメラミンポリオールの製造法(A)に関し、ここで、ジオール(b)および樹脂(a)は、ジオール(b)のヒドロキシル基の数と樹脂(a)のR1〜R6基の総数との比が1.25〜2.25の範囲にあるような相対量で反応される。
(i)(a)上記式(I)を有する少なくとも1のメラミンアルデヒド樹脂、
(b)少なくとも1のα,β−ジオール、α,γ−ジオールまたはそれらの混合物、および所望により
(c)上記メラミンアルデヒド樹脂と反応することができる単一の官能基および所望により他の官能基を含む化合物
を酸触媒の存在下で約50℃〜80℃の温度で反応させること、
(ii)反応混合物の温度を85℃〜130℃の温度に上昇させること、および
(iii)反応混合物を蒸留して実質的に全ての残留アルコールを除去すること
を含むメラミンポリオールの別の製造法(B)に関し、ここで、ジオール(b)および樹脂(a)は、ジオール(b)のヒドロキシル基の数と樹脂(a)のR1〜R6基の総数との比が1.25〜2.25の範囲にあるような相対量で反応される。
本発明の新規なメラミンポリオールは、コーティング組成物のための有用性が大きく、そして下記:
(a)式(I)を有する少なくとも1のメラミンアルデヒド樹脂
(b)少なくとも1のα,β−ジオール、α,γ−ジオールまたはそれらの混合物、および所望により
(c)上記メラミンアルデヒド樹脂と反応することができる単一の官能基および所望により他の官能基を含む化合物
の反応生成物を含む。ここで、ジオール(b)および樹脂(a)は、ジオール(b)のヒドロキシル基の数と樹脂(a)のR1〜R6基の総数との比が1.25〜2.25の範囲にあるような相対量で反応される。
メラミンアルデヒド樹脂およびα,β−ジオールまたはα,γ−ジオールが酸触媒の存在下で反応され得る。酸触媒は、ブロックされていてもいなくてもよい。適する触媒の例は、これらに限定されないが、鉱酸、例えば塩酸、硝酸および硫酸、ドデシルベンゼンスルホン酸(DDBSA)、ジノニルナフタレンスルホン酸(DNNSA)、シュウ酸、ヘキサミン酸、燐酸、アルキル燐酸エステル、フタル酸、共重合されたアクリル酸、および金属塩触媒、例えば臭化マグネシウムを包含する。硝酸亜鉛または硝酸マグネシウムも使用され得るが、約120℃より高い温度では変色が起こり得る。鉱酸は、コーティング特性に負の影響を及ぼし得るが、スルホン酸、例えばパラトルエンスルホン酸(PTSA)は、装置への腐食性が小さい。もちろん、触媒の種および量の特定の選択は、多数の因子、例えば反応される選択された成分および選択された反応条件に応じて決定されるであろう。これらおよび他の因子は当業者に周知であり、当業者はそれに応じて適切に選択することができる。当業者はまた、反応混合物中の残留ジオールを制限するであろう触媒の種類および量を選択し得る。さらに、メラミン樹脂の自己凝縮への傾向故に、触媒は、使用される反応温度に基づいて選択されるべきである。
1実施態様では、メラミンアルデヒド樹脂が、触媒の存在下で、約50℃〜約130℃の温度範囲で、2〜3時間の間、ジオール成分中に供給され、そのような供給が完了した後、更なる時間、保持される。その後、中和剤が添加されて酸触媒を中和し得る。1実施態様では、反応が、約95℃〜130℃の温度で行われる。別の実施態様では15℃〜120℃である。得られるメラミンポリオールは、本発明に従う他のメラミンポリオールに対して、約2000〜3000の高い数平均分子量を有する。そのようなメラミンポリオールはまた、低い粘度、例えば約25cps〜700cpsの粘度(25℃で40%固形含量、スピンドル#4および20RPMで測定されたブルックフィールド粘度)を有し、このことは、上記メラミンポリオールを、噴霧施与されるコーティング組成物のために特に有用なものにする。
別の実施態様では、メラミンアルデヒド樹脂が、約50℃〜約80℃の温度で、典型的には2〜3時間、ジオール成分中に供給され、次いで酸触媒の中和および約85℃〜約130℃の温度でのアルコール蒸留が行われる。次いで、別の量の中和剤が添加されて酸触媒をさらに中和し得る。この方法Bの反応生成物であるメラミンポリオールは、本発明の他のメラミンポリオールに対して、低い数平均分子量、例えば約1500〜2000の数平均分子量、を有する。そのようなメラミンポリオールは、70%固形含量で上述したように測定されるブルックフィールド粘度が25℃で約1500cps〜1800cpsである。
あるいは、上記方法は、減圧下で行われ得る。そのとき、メラミンアルデヒド樹脂が、約50℃〜約80℃の温度で50〜100mbarの減圧下、1実施態様では2〜3時間、ジオール成分中に供給され、次いで酸触媒の中和および約50℃〜約80℃の温度、50〜100mbarの減圧下でのアルコール蒸留が行われる。次いで、別の量の中和剤が添加されて酸触媒をさらに中和し得る。
本発明はまた、少なくとも1のメラミンポリオールおよび少なくとも1の架橋剤を含むコーティング組成物に関する。
下記に示す実施例において、下記方法が使用された。
ブルックフィールド粘度(CPS)は、25℃、スピンドル#4および20RPMで測定された。
数平均および重量平均分子量は、ポリスチレン標準1940を使用して測定された。
固形含量は、ASTM 2D2369を使用して測定された。
熱安定性は、120°F(50℃)で6週間、試験された。
接着性は、ASTM D 3359-95、テープ試験により接着性を測定するための標準試験法に従って碁盤目試験として試験された。
ペルソ(Persoz)硬度は、ASTM D 4366-95、振り子減衰試験による有機コーティングの硬度のための標準試験法、試験法B−ペルソ振り子硬度試験にしたがって試験された。
Tukon硬度は、ASTM 1474にしたがって試験された。
MEKダブルラビング試験(double rub test)は、溶剤耐性を決定するための従来公知の標準試験である。上記試験は、布をメチルエチルケトンで飽和させ、コーティング表面上での1回の完全な往復運動によりコーティングパネルをこすることを含む。
膜厚はFisher Permascopeを用いて測定された。
実施例1〜3および比較例AおよびB(方法A)
HMMM型のメラミン樹脂をα,β-ジオールまたはα,γ-ジオールと(実施例1、2および3)および1,4−および1,6−ジオールと(比較例AおよびB)反応させた。全ての試験に関して、1.67倍当量の下記で特定されたジオール(したがって、ジオールのOH基の数と樹脂のOCH3基の数との比[OH:OCH3比]が1.67であった)、固形分に基づいて、全部で40重量%の酢酸n-ブチルおよび0.5重量%のパラトルエンスルホン酸を含む適する反応器中に、105.7gのResimene CE 7103が120℃で2〜3時間供給され、供給後さらに1時間保持された。1,4−および1,6−ジオールの使用は、α,β-ジオールおよびα,γ-ジオールと比較して、反応中にゲル化を生じた。本発明に従うメラミンポリオールの40重量%固形分でのブルックフィールド粘度および分子量が決定され、それを表1に示す。
322gの2−ブチルー2−エチルー1,3−プロパンジオール、100gの酢酸ブチルおよび2.5gのパラトルエンスルホン酸の混合物に130gのCymel 303 LFを2〜3時間にわたって120〜130℃で添加することにより、メラミンポリオールが調製された。OH:OCH3比は2:1であった。供給が終わった後、反応がさらに1時間保持された。
1200gの2−ブチルー2−エチルー1,3−プロパンジオール、690gの酢酸ブチルおよび9.6gのパラトルエンスルホン酸の混合物に720gのCymel 303を2時間にわたって115〜120℃で添加することにより、メラミンポリオールが調製された。OH:OCH3比は1.34:1であった。供給が終わった後、反応がさらに1時間保持された。
1409gの2−ブチルー2−エチルー1,3−プロパンジオール、200gの酢酸ブチルおよび11gのパラトルエンスルホン酸の混合物に853gのCymel 303を2時間にわたって70℃で添加することにより、メラミンポリオールが調製された。OH:OCH3比は1.34:1であった。供給が終わった後、反応がさらに1時間、70℃で保持された。7.8gのN,N−ジメチルベンジルアミンを添加してパラトルエンスルホン酸を中和した。次いで、温度を105℃に上げて、85%の収率に達するまでメタノールを蒸留した。
メラミンポリオールが調製され、熱安定性が試験された。固形含量、粘度および分子量が4つのポリオールについて、初期(表2-A)および6週間後(表2-B)に測定された。
実施例9に従うメラミンポリオールは、実施例6に記載された方法と同様の方法で調製された(方法B)。実施例10に従うメラミンポリオールは、実施例9に従うメラミンポリオールであったが、反応が完了した後にトリエチルアミンが中和剤として添加された(方法B)。
1512gの2−ブチルー2−エチルー1,3−プロパンジオール、530gの酢酸ブチル、591.5gの2−エチル-1-ヘキサノールおよび17.4gのパラトルエンスルホン酸の混合物に1365gのCymel 303を1〜3時間にわたって90℃で添加することにより、モノアルコール変性されたメラミンポリオールが調製された。供給が終わった後、反応がさらに30分間、90℃で保持された。次いで、12.5gのN,N−ジメチルベンジルアミンを添加してパラトルエンスルホン酸を中和した後、温度を105℃に上げた。全部で350gの留出物が集められた。
350gの2−ブチルー2−エチルー1,3−プロパンジオール、46.9gの2,2−ビス(ヒドロキシルメチル)プロピオン酸、50gのN−メチル-2-ピロリジオン、100gのジプロピレングリコールジメチルエーテルおよび3gのパラトルエンスルホン酸の混合物に245.7gのCymel 303を1.5時間にわたって95℃で添加することにより、水還元性メラミンポリオールが調製された。供給が終わった後、反応がさらに30分間、95℃で保持された。そのバッチを冷却し、35gのトリエチルアミンを添加してパラトルエンスルホン酸を中和した。
1057gの2−ブチルー2−エチルー1,3−プロパンジオール、143gの酢酸ブチル、255gのメトキシアセテートおよび10.9gのパラトルエンスルホン酸の混合物に856.6gのCymel 303を1.5時間にわたって90〜95℃で添加することにより、アセトアセテート変性されたメラミンポリオールが調製された。供給が終わった後、反応がさらに30分間、90℃で保持された。次いで、7.5gのN,N−ジメチルエタノールアミンを添加してパラトルエンスルホン酸を中和した後、温度を105℃に上げた。約80%の収率が達成されるまでメタノールが集められた。
281.8gの2−ブチルー2−エチルー1,3−プロパンジオールおよび2.2gのパラトルエンスルホン酸の混合物に170.6gのCymel 303を約3時間にわたって55〜60℃で80mbarで添加することにより、メラミンポリオールが調製された。OH:OCH3比は1.49であった。供給が終わった後、反応がさらに1時間、65℃で保持された。そのバッチを冷却し、そして1.8gのN,N−ジメチルベンジルアミンを添加してパラトルエンスルホン酸を中和した。次いで、温度を80mbarで60℃に上げてメタノールを蒸留した。
機械的攪拌機、熱モニターを有する熱電対、加熱マントル、ディーンスタークトラップ(dean stark trap)、ならびにMasterflexポンプおよび#16Viton管が取り付けられた追加の口を供えた12リットルのフラスコに、窒素ブランケット下で、4931.5gの2−ブチルー2−エチルー1,3−プロパンジオール、700gの酢酸n−ブチルおよび38.5gのパラトルエンスルホン酸の混合物が充填された。上記混合物を70℃に加熱し、そしてジオールが溶融され均一な溶液を形成するまで保持した。150RPMの混合速度および70℃で、2985.5gのCymel303および850gの酢酸n−ブチルが1〜2時間にわたってMasterflexポンプを使用して滴下された。
メラミンポリオールが調製され、熱安定性が試験された。分子量が4つのポリオールについて、3週間後に測定された(表3)。
実施例20および21および比較例C
実施例4および5にしたがって調製された2つのメラミンポリオールを使用して、架橋剤としてのCymel 303を、総固形分に基づいて80重量%のメラミンポリオールおよび20重量%の架橋剤の量で有し、総固形分に基づいて1%の触媒、すなわちドデシルベンゼンスルホン酸、を有する1Kコーティング組成物を調製した。比較例Cは、2−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオールおよびDesmodur N3300(Bayer製)から2:1のOH:NCO当量比で調製したポリウレタンポリオール(PUPO)を使用した。420g/リットル未満のVOCの全3種類のコーティング調製物が低温ロール鋼上にコーティングされ、250°Fで30分間硬化された。Tukon硬度が72時間後に測定され、MEDダブルラビングが24時間後に試験された。
実施例5にしたがって調製されたメラミンポリオールを使用して、架橋剤としてのDesmodur N3300を1.2:1のNCO:OHの当量比で有する2Kコーティング組成物を調製した。比較例Dは、上述のPUPOを使用した。上記2つのコーティング組成物(420g/リットル未満のVOC)が低温ロール鋼上にコーティングされ、180°F(80℃)で30分間硬化された。乾燥膜厚は1.4〜1.5milであった。Tukon硬度が1時間後、24時間後および72時間後に測定され、MEDダブルラビングが72時間後に試験された。
実施例5にしたがって調製されたメラミンポリオールを使用して、架橋剤としてのDesmodurN75(Bayer製)を1.1:1のNCO:OHの当量比で有する2Kコーティング調製物を製造した。触媒は使用されなかった。鋼パネルを2K調製物(420g/リットル未満のVOC)でコーティングし、種々の温度での硬化に付した。パネルを24時間後に膜厚、硬度、MEKおよび接着性に関して試験した。
実施例4にしたがって調製されたメラミンポリオールを使用して、架橋剤としてのDesmodur N75(Bayer製)を1.1:1のNCO:OHの当量比で有する2Kコーティングを製造した。触媒は使用されなかった。鋼パネルを2K調製物(420g/リットル未満のVOC)でコーティングし、環境温度での硬化に付した。1週間後、コーティングの膜厚、硬度およびMEKを測定した。
3つの420g/リットルVOCクリアコート調製物が下記表8に示されるように調製された。
全ての系が、Tukon硬度およびMEKダブルラビングによって測定された硬化応答に関して同様の性能であった。
実施例2にしたがって調製されたメラミンポリオールが、Cymel 303および2−n−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオール反応体を上記メラミンポリオールの調製に使用されたものと同じ割合で含むコーティング組成物を伴う1Kクリアコートにおいて評価された。1Kコーティング組成物は、メラミンポリオールまたはその反応体および架橋剤としてのCymel 303を、総固形分に基づいて80重量%のメラミンポリオールおよび20重量%の架橋剤の量で含み、総固形分に基づいて0.5重量%の触媒、すなわちブロックされたドデシルベンゼンスルホン酸、を含む。
クリアコート組成物が、公開されていない特許出願EP05107563.8に開示された実施例4Aにしたがって調製されたポリアクリレートポリオールおよび本発明に従うメラミンポリオールを用いて調製された。上記クリアコート組成物は、下記表9に示すように調製された。
Claims (20)
- (a)式(I)を有する少なくとも1のメラミンアルデヒド樹脂
(b)少なくとも1のα,γ−ジオールであって、2−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオールであるα,γ−ジオール、および所望により
(c)上記メラミンアルデヒド樹脂と反応することができる単一の官能基および所望により他の官能基を含む化合物(c)
の反応生成物を含むメラミンポリオール、ただし、ジオール(b)および樹脂(a)は、ジオール(b)のヒドロキシル基の数と樹脂(a)のR1〜R6基の総数との比が1.25〜2.25の範囲にあるような相対量で反応される。 - R1〜R6が同一であることを特徴とする請求項1記載のメラミンポリオール。
- R1〜R6が各々−CH2OCH3であることを特徴とする請求項2記載のメラミンポリオール。
- メラミンポリオールが700〜4000の数平均分子量を有することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項記載のメラミンポリオール。
- 化合物(c)が1価アルコールであることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項記載のメラミンポリオール。
- メラミンアルデヒド樹脂、ジオール、および化合物(c)が、ヒドロキシル基および上記メラミンアルデヒド樹脂と反応することができる単一の官能基とR1〜R6基の総数との比が1.25〜2.25の範囲にあるような量で互いに反応されることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項記載のメラミンポリオール。
- (a)式(I)を有する少なくとも1のメラミンアルデヒド樹脂、
(b)少なくとも1のα,γ−ジオール成分であって、α,γ−ジオールが2−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオールであるα,γ−ジオール成分、および所望により
(c)上記メラミンアルデヒド樹脂と反応することができる単一の官能基および所望により他の官能基を含む化合物
を酸触媒の存在下で反応させることによる、請求項1〜6のいずれか1項記載のメラミンポリオールを製造する方法。 - 酸触媒が、ブロックされたまたはブロックされていない酸触媒であることを特徴とする請求項7記載の方法。
- 酸触媒がパラトルエンスルホン酸であることを特徴とする請求項8記載の方法。
- (a)式(I)を有する少なくとも1のメラミンアルデヒド樹脂、
(b)少なくとも1のα,γ−ジオールであって、2−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオールであるα,γ−ジオール、および所望により
(c)上記メラミンアルデヒド樹脂と反応することができる単一の官能基および所望により他の官能基を含む化合物
を酸触媒の存在下で50℃〜130℃の温度で反応させることを含む、請求項1〜6のいずれか1項記載のメラミンポリオールを製造する方法。 - (i)(a)式(I)を有する少なくとも1のメラミンアルデヒド樹脂、
(b)少なくとも1のα,γ−ジオールであって、2−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオールであるα,γ−ジオール、および所望により
(c)上記メラミンアルデヒド樹脂と反応することができる単一の官能基および所望により他の官能基を含む化合物
を酸触媒の存在下で50℃〜80℃の温度で反応させること、
(ii)反応混合物の温度を85℃〜130℃に上げること、および
(iii)反応混合物を蒸留して実質的に全ての残留アルコールを除去すること
を含む、請求項1〜6のいずれか1項記載のメラミンポリオールを製造する方法。 - 工程(i)と(ii)の間で中和剤を添加して酸触媒を少なくとも部分的に中和する、請求項11記載の方法。
- 中和剤がジメチルエタノールアミンである、請求項12記載の方法。
- 請求項1〜6のいずれか1項記載のメラミンポリオールおよび架橋剤を含むコーティング組成物。
- 請求項1〜6のいずれか1項記載のメラミンポリオール、架橋剤およびヒドロキシル官能性バインダーを含むコーティング組成物。
- 架橋剤が、ブロックされたまたはブロックされていないポリイソシアネートである、請求項14または15に記載のコーティング組成物。
- 請求項14、15または16のいずれかに記載のコーティング組成物を含むクリアコート組成物。
- 請求項14、15または16のいずれかに記載のコーティング組成物を自動車の表面の少なくとも一部に施与することを含む、自動車のコーティング方法。
- 請求項14、15または16のいずれかに記載のコーティング組成物を、修理を受ける自動車の表面の少なくとも一部に施与することを含む、自動車の修理方法。
- 請求項14、15または16のいずれかに記載のコーティング組成物をプラスチック基体の少なくとも一部に施与することを含む、プラスチック基体のコーティング方法。
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