JP5518705B2 - 自己架橋性バインダ - Google Patents
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Description
−NR1−NR2−CHR3−CHR4−NH−R5 (I)
(式中、ラジカルR1、R2、R3及びR4はそれぞれ独立して、水素ラジカル、及び1個〜10個の炭素原子を有する直鎖又は分枝アルキルラジカルから成る群から選択され、R3及びR4は6個〜15個の炭素原子を有するアリールラジカル及びアルキルアリールラジカル、並びに、オキシ基がアルキル鎖中又はアルキル鎖の末端に挿入され得る、1個〜10個の炭素原子を有するオキシアルキルラジカルから成る群から選択することができ、且つ、R5は、水素ラジカル、直鎖、分枝状又は環状であってもよく且つ1個〜10個の炭素原子を有し得るアルキルラジカル、好ましくは分枝しており、多価環状脂肪族ラジカル由来の多価脂肪族ラジカル(それぞれが少なくとも2つの、最大で6つの結合部位を有する)及び式−(CH2)n−CO−O−X(式中、nは1〜6の整数であり、且つXは好ましくは少なくとも2つの、特に好ましくは少なくとも3つの、最大で6つのヒドロキシル基を有する多価アルコール又はフェノールの残基である)の残基から成る群から選択される)
とを有する成分Bからなる、コーティング組成物用の自己架橋性バインダに関する。
の型の構造を含むことを意味する。ポリマー主鎖の一部を形成する炭素原子と、上記式中の括弧内の少なくとも2つの炭素原子との間に、酸素原子又はオキシアルキレン基を挿入することも可能である。好ましい様式では、ポリマー鎖から下垂するカルボニル基が、構造−CH2−CH2−CO−R(式中、Rは好ましくはメチル又はエチルである)として存在する。
a)樹脂状化合物Aを調製する工程と、
b)樹脂状化合物Aを水中に分散させる工程と、
c)分散物に、1分子当たり少なくとも2つのアジリジン基、好ましくは1分子当たり少なくとも3つのアジリジン基を有する多官能性アジリジン化合物を添加すると共に、得られた混合物を均質化する工程と、
d)この混合物に、1分子当たり少なくとも2つのヒドラジン基又はヒドラジド基を有するヒドラジン又はヒドラジド官能性化合物を添加する工程とを含む。
n(>C=O):n(−NH−NH2):n(アジリジン)
は、三官能性アジリジン及び二官能性ヒドラジン又はヒドラジドの場合、これらの基同士のいずれかの反応前に、好ましくは1mol:(1.0mol〜2.2mol):(0.2mol〜1.1mol)である。
還流凝縮器及び滴下漏斗を備えた3つ口容器に、900gのヒマシ油、156gのジメチロールプロピオン酸、272gの3−アセチルプロパノール、100gのネオペンチルグリコール及び178gのジプロピレングリコールジメチルエーテルを充填し、攪拌しながら均質溶液が得られるまで120℃に加熱した。369gのトルイレンジイソシアネートを徐々に添加し、124℃未満の反応混合物温度を維持した。ジイソシアネートを全て添加し、混合物中のイソシアネート基の質量分率が0.04%未満に下がるまで、115℃〜120℃の温度で攪拌を続けた。その後、632gのイソホロンジイソシアネートを同様に添加し、イソシアネートの質量分率が0.6%未満に再度下がるまで、上記温度で反応混合物を再度攪拌した。59gの完全に脱塩した水を添加することで、温度を約97℃に下げた。わずかな発泡が観測された。その後、52gの25%強度のアンモニア水溶液と59gの水との混合物を添加し、均質に混和した。中和した樹脂溶液を次に、2800gの完全に脱塩した水中に30分間〜45分間分散させた。
実施例1の樹脂分散物を攪拌しながら、70℃〜80℃の温度に加熱した。176gのアジピン酸ジヒドラジドを添加し、均質混合物が得られるまで、混合物を30分間攪拌した。この混合物を室温まで冷却し、25μmのフリースフィルタ(fleece filter)を通して濾過し、あらゆる沈殿物を除去した。得られた分散物は、73nmの平均粒径、43%の固形分の質量分率、26.6mg/gの酸価、2300mPa・sの動粘度、及び7.7のpH(9gの水で希釈した1gの分散物)を有していた。ヒドラジド基の物質量と、カルボニル基の物質量との比は0.8:1であった。
800gの実施例2の分散物を容器に充填した。25℃〜30℃の温度で、240gのポリアジリジン(CX 100(登録商標)架橋剤(DSM NeoResins B. V.))を徐々に添加し、45℃未満の温度を維持した。粘度は添加中に著しく上がった。添加の完了後、さらに1時間攪拌を続け、その後、容器を周囲温度で15時間放置した。この間中、粘度は徐々に且つ着実に下がっていった。最後に25μm孔を有するフリースフィルタを通して濾過された微粒子分散物を得た。以下のデータは、得られた分散物において求めたものである。動粘度1200mPa・s、45%の固形分の質量分率、12.2mg/gのアミン価、及び17.7mg/gの酸価。酸価は、周囲温度で1週間貯蔵したところ、29.6mg/g(およそ開始値、実施例2を参照)まで上がった。
実施例2及び実施例3の分散物を使用して、木材基材用の無着色コーティング組成物C2及びC3を配合した。比較例として、アクリルコポリマーをベースとした自己架橋性コーティングバインダ(特許文献2の実施例4に記載;コーティング組成物C1)と共に、商業用自己架橋性ポリウレタン−アクリルハイブリッド樹脂(C4)を使用した。表1に、コーティング剤の組成を列挙する。
以下の添加剤を使用した:
消泡剤:Tego−Foamex805(登録商標)、ポリエーテルシロキサンコポリマー、Degussa AG
溶剤1:等質量分率のブチルグリコール(エチレングリコールモノブチルエーテル)と水との混合物
溶剤2:等質量分率のブチルグリコール(エチレングリコールモノブチルエーテル)とブチルジグリコール(ジエチレングリコールモノブチルエーテル)との混合物
増粘剤:Rheolate 278(登録商標)、水溶液中2.5%、ポリエーテル尿素ポリウレタン系増粘剤、Rheox, Inc.(Hightstown, NJ, USA)製
湿潤剤:Additol VXW 6503(登録商標)
表3に詳述するようなモノマー混合物を用いて、カルボン酸及びケトン型カルボニル官能性基を含有するアクリルコポリマーを調製した。
2 脂肪アルコールエトキシレートの混合物、Disponil A 1080(登録商標)、Cognis Deutschland GmbH & Co. KG
3 ペルオキソ二硫酸アンモニウム
4 ブチルメルカプトプロピオネート
n(>C=O):n(−CO−NH−NH2):n(アジリジン)
は、これらの基同士のいずれかの反応前に、1mol:(1.0mol〜2.2mol):(0.2mol〜1.1mol)、好ましくは1mol:(1.5mol〜2.1mol):(0.5mol〜1.05mol)、特に好ましくは1mol:(1.8mol〜2.05mol):(0.5mol〜1.05mol)である。
Claims (17)
- コーティング組成物用の自己架橋性バインダであって、
1分子当たり、ケトン型又はアルデヒド型の少なくとも1つのカルボニル基を有する水分散型樹脂成分A、及び、
1分子当たり少なくとも2つのヒドラジン基又はヒドラジド基と、少なくとも1つの構造単位
−NR1−NR2−CHR3−CHR4−NH−R5 (I)
(式中、ラジカルR1、R2、R3及びR4はそれぞれ独立して、水素ラジカル、及び1個〜10個の炭素原子を有する直鎖又は分枝アルキルラジカルから成る群から選択され、R3及びR4は6個〜15個の炭素原子を有するアリールラジカル及びアルキルアリールラジカルから成る群から、並びにオキシ基がアルキル鎖中又はアルキル鎖の末端に挿入され得る1個〜10個の炭素原子を有するオキシアルキルラジカルから選択することができ、且つ、R5は、水素ラジカル、直鎖、分枝状又は環状であってもよく且つ1個〜10個の炭素原子を有し得るアルキルラジカル、及び式−(CH2)n−CO−O−X(式中、nは1〜6の整数であり、且つXは多価アルコール又はフェノールの残基である)の残基から成る群から選択される)
とを有する成分B、
からなり、
a)前記樹脂状化合物Aを調製する工程と、
b)該樹脂状化合物Aを水中に分散させる工程と、
c)前記分散物に、1分子当たり少なくとも2つのヒドラジン基又はヒドラジド基を有するヒドラジン又はヒドラジド官能性化合物B1を添加する工程と、
d)前記混合物に、1分子当たり少なくとも3つのアジリジン基を有する多官能性アジリジン化合物B2を添加する工程を含み、
アジリジン基の物質量と、ヒドラジド官能性分子の物質量との比が、0.8mol/mol〜1.0mol/molである製造方法によって製造される、コーティング組成物用の自己架橋性バインダ。 - 前記樹脂成分Aが、ポリウレタン、ポリエステル、ポリエステルアミド、ポリアミド、アルキド樹脂、エポキシ樹脂及びビニルポリマーから成る群から選択される、請求項1に記載の自己架橋性バインダ。
- 前記ビニルポリマーが、ポリ(メタ)アクリレート、又はアクリル酸若しくはメタクリル酸の誘導体である(メタ)アクリルモノマーに由来の少なくとも30%の質量分率を有するコポリマーである、請求項2に記載の自己架橋性バインダ。
- 前記樹脂成分Aが直鎖ポリマーであり、且つ前記少なくとも1つのカルボニル基が該ポリマー鎖中にある、請求項1に記載の自己架橋性バインダ。
- 前記樹脂成分Aが、1分子当たり少なくとも1つの分岐点を有するポリマーであり、且つ少なくとも1つの鎖が、該少なくとも1つの鎖を形成する20個以下の原子の鎖長を有し、且つ前記少なくとも1つのカルボニル基が、20個以下の鎖を形成する原子を有する該少なくとも1つの鎖中にある、請求項1に記載の自己架橋性バインダ。
- 前記少なくとも1つの鎖が、少なくとも3個且つ15個以下の鎖を形成する原子を有する、請求項5に記載の自己架橋性バインダ。
- 前記樹脂成分Aが、前記ケトン型又はアルデヒド型の少なくとも1つの鎖ペンダント位のカルボニル基を有するポリウレタンであり、該カルボニル基は少なくとも2つの隣接する炭素原子によって主鎖から分離される、請求項1に記載の自己架橋性バインダ。
- 前記樹脂成分Aが、前記ケトン型又はアルデヒド型の少なくとも1つの鎖ペンダント位のカルボニル基を有するポリ(メタ)アクリレートであり、該カルボニル基は少なくとも2つの隣接する炭素原子によって主鎖から分離される、請求項1に記載の自己架橋性バインダ。
- 前記樹脂成分Aが、前記ケトン型又はアルデヒド型の少なくとも1つの鎖ペンダント位のカルボニル基を有するポリエステルであり、該カルボニル基は少なくとも2つの隣接する炭素原子によって主鎖から分離される、請求項1に記載の自己架橋性バインダ。
- 前記樹脂成分Aが、ヒドロキシ官能性疎水性樹脂状化合物A1と、酸官能性樹脂状化合物A2との反応生成物であり、これらの少なくとも1つが、前記ケトン型又はアルデヒド型の少なくとも1つのカルボニル基を含み、且つ前記ヒドロキシ官能性疎水性樹脂状化合物A1及び前記酸官能性樹脂状化合物A2がエステル結合を介して互いに結合している、請求項1に記載の自己架橋性バインダ。
- 前記成分Bが式Iの少なくとも2つの構造単位を有する、請求項1に記載の自己架橋性バインダ。
- 前記樹脂成分Aが、該成分Aを自己乳化性にする、該成分A中の基の存在によって親水性改質され、前記基が、少なくとも3つの連続的なオキシエチレン基、アニオン性基、及びカルボン酸基、スルホン酸基(sulphonic)、リン酸基及びホスホン酸基から成る群から選択される、塩基による中和時に酸アニオンを形成する酸基、並びに、カチオン性基、及び第一級、第二級及び第三級アミンから成る群から選択される、酸による中和時にカチオンを形成する基から成るオリゴマーオキシエチレン部位から成る群から選択されるが、但し、アニオン性基及びカチオン性基は前記成分A中に同時に存在しないものとする、請求項1に記載の自己架橋性バインダ。
- 前記樹脂成分Aが水分散型ポリウレタンであり、且つ前記親水性改質が、前記ポリマー鎖中における少なくとも3つの連続的なオキシエチレン基の存在によって、又は前記ポリマー鎖中におけるビスヒドロキシアルカン酸の残基の存在によって、又は両方の存在によって達成される、請求項12に記載の自己架橋性バインダ。
- 前記樹脂成分Aが水分散型ポリ(メタ)アクリレートであり、且つ前記親水性改質が、前記ポリマー鎖中における、少なくとも3つの連続的なオキシエチレン基を有するポリ(オキシエチレン)−(メタ)アクリレートの残基の存在によって、又は前記ポリマー鎖中における、酸官能性オレフィン性不飽和モノマーの残基の存在によって、又は両方の存在によって達成される、請求項12に記載の自己架橋性バインダ。
- 有効量の少なくとも1つの乳化剤Cが存在し、及び乳化剤Cが、非イオン性乳化剤、アニオン性乳化剤及び両性イオン性乳化剤、並びに非イオン性乳化剤と、該アニオン性乳化剤及び両性イオン性乳化剤のいずれかとの混合物から成る群から選択される、請求項1に記載の自己架橋性バインダ。
- 請求項1に記載の自己架橋性バインダを製造する方法であって、
a)ケトン型又はアルデヒド型のカルボニル基を有する樹脂状化合物Aを調製する工程と、
b)該樹脂状化合物Aを水中に分散させる工程と、
c)前記分散物に、1分子当たり少なくとも2つのヒドラジン基又はヒドラジド基を有するヒドラジン又はヒドラジド官能性化合物B1を添加すると共に、得られた混合物を均質化する工程と、
d)前記混合物に、1分子当たり少なくとも2つのアジリジン基を有する多官能性アジリジン化合物B2を添加すると共に、1分子当たり少なくとも2つのヒドラジン基又はヒドラジド基と、少なくとも1つの構造単位
−NR1−NR2−CHR3−CHR4−NH−R5 (I)
(式中、R1〜R5は請求項1と同様の意味を有する)
とを有する成分Bの形成の下に、前記混合物を反応させる工程とを含む、請求項1に記載の自己架橋性バインダを製造する方法。 - 前記樹脂成分A中のケトン型又はアルデヒド型のカルボニル基に関する物質量と、成分B1中のヒドラジド基又はヒドラジン基の物質量と、成分B2中のアジリジン基の物質量との比についての範囲が、これらの基同士のいずれかの反応前に、前記樹脂成分A中のケトン型又はアルデヒド型のカルボニル基に関する物質量1molに対して、成分B1中のヒドラジド基又はヒドラジン基の物質量1.0mol〜2.2mol、成分B2中のアジリジン基の物質量0.2mol〜1.1molであり、B1は二官能性であり、且つB2は三官能性である、請求項16に記載の方法。
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