JP5536473B2 - 一液湿気硬化型ポリイソシアネート組成物 - Google Patents

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Description

本発明は、空気中の水分(水蒸気)と反応することによって硬化する一液湿気硬化型ポリイソシアネート組成物に関する。
これまでに、一液湿気硬化型ポリイソシアネート組成物は知られている(例えば、特許文献1及び特許文献2参照)。
しかしながら、上記特許文献1で開示されている一液湿気硬化型ポリイソシアネート組成物は、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)のみからなるプレポリマーであるため、吸湿時において硬化物の強度が低下するという欠点があった。
また、上記特許文献2で開示されている一液湿気硬化型ポリイソシアネート組成物は、粘度が高いため作業性の観点から揮発性有機溶剤を使用せざるを得ないので、環境に悪影響を及ぼすという問題があった。
特許第3897410号公報 特許第3940476号公報
そこで、本発明では、優れた耐候性を有し、揮発性有機溶剤で希釈しなくても使用可能な低粘度を有し、吸湿時においても硬化物の優れた強伸度を有する一液湿気硬化型ポリイソシアネート組成物を提供することを目的とする。
本発明者等は、前記課題を解決するために鋭意検討を進めたところ、驚くべきことに、ある特定の成分によって一液湿気硬化型ポリイソシアネート組成物の耐候性、粘度、吸湿時における硬化物の強伸度が向上することを見出し、さらに研究を進めた結果本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、少なくとも下記に関する。
[1] (A)IPDIイソシアヌレート体:10〜30wt%、および(B)HDIと炭素数が4〜20のモノアルコールから得られたHDIアロファネート体:40〜60wt%を含む、一液湿気硬化型ポリイソシアネート組成物。
[2] (C)HDIイソシアヌレート体:0〜30wt%をさらに含む、前記一液湿気硬化型ポリイソシアネート組成物。
[3] (D)数平均分子量300〜8000のポリエーテルポリオール:0〜30wt%をさらに含む、前記一液湿気硬化型ポリイソシアネート組成物において、(A)〜(C)の少なくとも1つと(D)とを反応させて得られる、一液湿気硬化型ポリイソシアネート組成物。
[4] NCO含有量:10〜16wt%、粘度:5000mPa・s(25℃)未満である、前記一液湿気硬化型ポリイソシアネート組成物。
[5] 0.005〜2wt%の湿気硬化促進触媒をさらに含む、前記一液湿気硬化型ポリイソシアネート組成物。
[6] 前記いずれかの一液湿気硬化型ポリイソシアネート組成物を含む舗装材用湿気硬化型結合剤。
[7] 前記舗装材用湿気硬化型結合剤を含む舗装材。
本発明の一液湿気硬化型ポリイソシアネート組成物は、優れた耐候性を有し、揮発性有機溶剤で希釈しなくても使用可能な低粘度を有し、吸湿時においても硬化物の優れた強伸度を有する。
本発明について、以下具体的に説明する。
本発明の一液湿気硬化型ポリイソシアネート組成物は、(A)IPDIイソシアヌレート体:10〜30wt%および(B)HDIと炭素数が4〜20のモノアルコールから得られたHDIアロファネート体:40〜60wt%を含む一液湿気硬化型ポリイソシアネート組成物である。
なお、本願における「一液湿気硬化型ポリイソシアネート組成物」の語は、同組成物の各成分を混合した混合物、および同混合物中の成分を反応させて得られる組成物のいずれをも表すものである。
(A)IPDIイソシアヌレート体
本発明の(A)IPDIイソシアヌレート体は、分子内にイソシアヌレート基の構造を有するものである。(A)成分を加えることによって、吸湿時における硬化物の強度低下を抑制できる。
(A)成分の含有量は10〜30wt%であり、好ましくは15〜25wt%である。 (A)成分の含有量を、10wt%以上とすることによって、吸湿時における硬化物の強度が低下しなくなり、30wt%以下とすることによって、粘度を低く抑えることができる。
(A)成分の市販されているものとしては、VESTANAT T1890/100(エボニックデグサ社製)、DESMODUR Z4470(バイエル社製)等が挙げられる。
(B)HDIと炭素数が4〜20のモノアルコールから得られたHDIアロファネート体
本発明の(B)HDIと炭素数が4〜20のモノアルコールから得られたHDIアロファネート体は、分子内にアロファネート基の構造を有するものである。(B)成分を加えることによって、本発明の一液湿気硬化型ポリイソシアネート組成物を環境に悪影響を及ぼす揮発性有機溶剤で希釈しなくても使用可能な低粘度とすることができる。
さらに、本発明の一液湿気硬化型ポリイソシアネート組成物においてポリエーテルポリオールを反応させる場合には、(B)成分はポリイソシアネートとポリエーテルポリオールとの相溶性を改良する効果もある。
(B)成分の含有量は40〜60wt%であり、好ましくは45〜55wt%である。(B)成分の含有量を、40wt%以上とすることによって粘度を低く抑えることができ、60wt%以下とすることによって、硬化物の強度を維持することができる。
(B)成分中のモノアルコールは、ポリイソシアネート組成物の粘度を低下させ、硬化物内部への水蒸気の浸透を容易にし、硬化反応が速やかに進行させる効果とイソシアネート基と水が反応する際に発生する二酸化炭素が硬化物から逃げやすくする効果を有している。モノアルコールの炭素数は4〜20であり、好ましくは6〜16であり、より好ましくは6〜12であり、さらに好ましくは6〜9である。炭素数が4以上で、モノアルコールを用いる効果、すなわち粘度の低下や硬化物への水蒸気の浸透、あるいは硬化物から二酸化炭素が逃げやすくなる効果が発現できる。また、炭素数が20以下で、ポリイソシアネート組成物の粘度が上昇してしまうことを防ぐことができる。
このようなモノアルコールとしては、分子内にエーテル結合を含むもの、例えば、1−ブトキシエタノール、2−ブトキシエタノール、1−ブトキシプロパノール、2−ブトキシプロパノール、3−ブトキシプロパノール、エチレングリコールモノブチルエーテル等であってもよい。
また、前記モノアルコールはエステル基、カルボニル基、フェニル基、例えば、ベンジルアルコール等を含んでもよく、好ましいのは飽和炭化水素基だけからなるモノアルコールである。さらに、分岐を有しているモノアルコールがより好ましい。このようなモノアルコールとして、例えば、1−ブタノール、2−ブタノール、1−ペンタノール、2−ペンタノール、1−ヘキサノール、2−ヘキサノール、1−ヘプタノール、2−ヘプタノール、1−オクタノール、2−オクタノール、2−エチル−1−ヘキサノール、3,3,5−トリメチル−1−ヘキサノール、トリデカノール、ペンタデカノール、パルミチルアルコール、ステアリルアルコール、1,3,5−トリメチルシクロヘキサノール等が挙げられる。
アロファネート化反応を行う方法はとくに限定されないが、触媒を用いた方が好ましく、特に生成するポリイソシアネートのアロファネート基/イソシアヌレート基のモル比が95/5〜100/0となる触媒を選択するのが好ましい。このようなアロファネート化触媒としては、例えば、亜鉛、錫、ジルコニウム、ジルコニル等のカルボン酸塩等、あるいは、これらの混合物が挙げられる。アロファネート化触媒量は、とくに限定されないが、反応液総重量を基準として、通常0.001〜2.0wt%にて用いられ、好ましくは0.01〜0.5wt%にて用いられる。アロファネート化触媒量を0.001wt%以上とすることによって触媒の効果が十分に発揮でき、2wt%以下とすることによってアロファネート化反応の制御が容易になる。
アロファネート化触媒の添加方法は限定されない。例えば、ウレタン基を含有する化合物の製造の前、すなわち、ジイソシアネートとモノアルコールのウレタン化反応に先立って添加してもよいし、ジイソシアネートとモノアルコールのウレタン化反応中に添加してもよく、ウレタン基含有化合物製造の後に添加してもよい。また、添加の方法として、所定量のアロファネート化触媒を一括して添加してもよいし、何回かに分割してもよい。または、アロファネート化触媒の添加方法として、一定の添加速度で連続的に添加する方法も採用できる。
アロファネート化反応は、室温に冷却するか、反応停止剤を添加することにより停止できる。前記触媒を用いる場合、反応停止剤を添加する方が、副反応を抑制することができるために好ましい。この場合の反応停止剤を添加する量はとくに限定されないが、触媒に対して、通常0.25〜20倍のモル量であり、好ましくは0.5〜16倍のモル量であり、より好ましくは1〜14倍のモル量である。反応停止剤を添加する量を、0.25倍以上のモル量とすることによって、完全に失活することが可能となり、20倍以下で保存安定性が良好となる。
用いられる反応停止剤はとくに限定されず、触媒を失活させるものであれば、何を使ってもよい。反応停止剤の例として、例えば、リン酸やピロリン酸等のリン酸酸性を示す化合物、リン酸やピロリン酸等のモノアルキルあるいはジアルキルエステル、モノクロロ酢酸物などのハロゲン化酢酸、塩化ベンゾイル、スルホン酸エステル、硫酸、硫酸エステル、イオン交換樹脂、キレート剤等が挙げられる。
アロファネート化反応終了後、未反応HDIモノマーは薄膜蒸発缶、抽出などにより除去できる。ポリイソシアネート中の残留HDIモノマー濃度はとくに限定されないが、例えば3wt%以下であり、好ましくは1wt%以下であり、より好ましくは0.5wt%以下である。残留HDIモノマー濃度が3wt%とすることによって、ポリイソシアネート組成物の硬化性が低下する懸念を回避することができる。
本発明の一液湿気硬化型ポリイソシアネート組成物のうち、
・(C)HDIイソシアヌレート体:0〜30wt%をさらに含む、前記一液湿気硬化型ポリイソシアネート組成物、
・(D)数平均分子量300〜8000のポリエーテルポリオール:0〜30wt%をさらに含む、前記一液湿気硬化型ポリイソシアネート組成物において、(A)〜(C)の少なくとも1つと(D)とを反応させて得られる、一液湿気硬化型ポリイソシアネート組成物、
は好ましい。
これらの好ましい態様において用いられる(C)成分および(D)成分について以下に説明する。
(C)HDIイソシアヌレート体
本発明の(C)HDIイソシアヌレート体も、(A)成分と同様に分子内にイソシアヌレート基の構造を有するものであるところ、(C)成分を必要に応じて加えることで、組成物の粘度と硬化物の強度を調整できる。(C)成分の含有量はとくに限定されないが、好ましくは0〜30wt%であり、より好ましくは5〜20wt%である。(C)成分の含有量を30wt%以下とすることによって、粘度を低く抑えることができる。
(C)成分を製造するためのイソシアヌレート化触媒もとくに限定されないが一般に塩基性を有するものが好ましく、(i)例えばテトラメチルアンモニウム、テトラエ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や例えば酢酸、カプリン酸等の有機弱酸塩、(ii)例えばトリメチルヒドロキシプロピルアンモニウム、トリメ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、トリエチルヒドロキシエチ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や例えば酢酸、カプリン酸等の有機弱酸塩、(iii)酢酸、カプロン酸、オクチル酸、ミリスチン酸等のアルキルカルボン酸の例えば錫、亜鉛、鉛等のアルカリ金属塩、(iv)例えばナトリウム、カリウム等の金属アルコラート、(v)例えばヘキサメチルジシラザン等のアミノシリル基含有化合物、(vi)マンニッヒ塩基類、(vii)第3級アミン類とエポキシ化合物との併用、(viii)例えばトリブチルホスフィン等の燐系化合物等がある。この中で、4級アンモニウムの有機弱酸塩が好ましく、さらにテトラアルキルアンモニウムの有機弱酸塩が特に好ましい。
イソシアヌレート化触媒は、例えば、リン酸、酸性リン酸エステルなどの酸性物質での中和、熱分解、化学分解等により不活性化され、イソシアヌレート化反応を停止させることができる。
イソシアヌレート化反応終了後、未反応HDIモノマーは薄膜蒸発缶、抽出などにより除去できる。ポリイソシアネート中の残留HDIモノマー濃度はとくに限定されないが、例えば3wt%以下であり、好ましくは1wt%以下であり、より好ましくは0.5wt%以下である。残留HDIモノマー濃度を3wt%以下とすることによって、ポリイソシアネート組成物の硬化性が低下する懸念を回避することができる。
本発明の各反応の反応温度は、とくに限定されないが、ウレタン化反応の反応温度は、通常20〜200℃であり、好ましくは40〜150℃であり、より好ましくは50〜130℃であり、アロファネート化反応の反応温度は、通常20〜200℃であり、好ましくは40〜160℃であり、より好ましくは50〜140℃であり、イソシアヌレート化反応の反応温度は、通常20〜160℃であり、好ましくは40〜120℃であり、より好ましくは50〜100℃である。
本発明のウレタン化反応、アロファネート化反応、イソシアヌレート化反応等は、無溶剤中で行なうことができるところ、必要に応じて、酢酸エチルや酢酸ブチル等のエステル系溶剤、メチルエチルケトン等のケトン系溶剤、トルエンやキシレンやジエチルベンゼン等の芳香族系溶剤、ジアルキルポリアルキレングリコールエーテル等のNCO基との反応性を有していない有機溶剤、およびそれらの混合物を溶剤として使用することができる。反応終了後、溶剤は薄膜蒸発缶、抽出などにより除去できる。
本発明におけるウレタン化反応、アロファネート化反応やイソシアヌレート化反応の過程は、反応液のNCO含有量を測定するか、屈折率を測定することにより追跡できる。
本発明の(B)成分と(C)成分は、テトラメチルアンモニウムの有機弱酸塩等の公知の触媒を選択するなどにより、一括製造することもできる。すなわち、HDIと炭素数が4〜20のモノアルコールをウレタン化反応させて、その後、あるいは同時にイソシアヌレート化反応およびアロファネート化反応を行なうことで、(B)成分と(C)成分とを含有するポリイソシアネート組成物を得られる。
(D)ポリエーテルポリオール
本発明の一液湿気硬化型ポリイソシアネート組成物は、前記(A)成分および(B)成分を含めば他の成分は限定されないが、(D)数平均分子量300〜8000のポリエーテルポリオール:0〜30wt%をさらに含む、前記一液湿気硬化型ポリイソシアネート組成物において、(A)〜(C)の少なくとも1つと(D)とを反応させて得られる、一液湿気硬化型ポリイソシアネート組成物は好ましい。(D)成分を加えることにより、硬化物の可とう性を改良できるのである。
(D)成分はポリオール体であるため、NCO基を有する(A)〜(B)または(A)〜(C)の各成分と反応し得る成分であるところ、いずれの成分と反応せしめるかはとくに限定されない。例えば本発明のポリイソシアネート組成物は、(D)成分が(A)〜(C)成分の一成分と反応して生成する生成物や、(D)成分が(A)〜(C)成分の二成分または三成分のすべてと反応して生成する生成物を含んでよい。
(D)成分の含有量はとくに限定されないが、例えば0〜30wt%であり、好ましくは10〜25wt%である。(D)成分の含有量を30wt%以下とすることにより、硬化物の強度の著しい低下を防ぐことができる。
本発明の(D)ポリエーテルポリオールは、例えば、エチレングリコールやプロピレングリコール、グリセリン等の多価アルコールに、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド等のアルキレンオキサイドを付加して得られるポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールやテトラヒドロフランを開環重合したポリテトラメチレンエーテルグリコール等が挙げられる。このようなポリエーテルポリオールとして市販されているものには、ポリエチレングリコール類として、PEG400、PEG1000、PEG2000(いずれも保土ヶ谷化学製)、ポリプロピレングリコール類として、PPG1000、PPG2000(いずれも保土ヶ谷化学製)やエクセノール820、エクセノール840(いずれも旭硝子製)、ポリテトラメチレングリコール類として、PTG1000、PTG2000(いずれも保土ヶ谷化学製)等が挙げられる。
本発明で用いられる(D)ポリエーテルポリオールの数平均分子量はとくに限定されないが、例えば300〜8000であり、好ましくは400〜8000であり、より好ましくは400〜7000である。(D)ポリエーテルポリオールの数平均分子量を300以上とすることにより、架橋密度が大きくなりすぎず、硬化物内部への水蒸気の浸透および二酸化炭素の硬化物外への逸散を阻害されないため、硬化物内部の硬化反応が遅くなることがなく、また硬化物内部に二酸化炭素の気泡を発生しやすくなることがない。また、数平均分子量を8000以下とすることにより、架橋密度が低くなりすぎなくなるため、硬化物が脆弱になることを回避することができる。
上記のとおり、本発明の一液湿気硬化型ポリイソシアネート組成物は、必ずしも限定されないが、(A)成分および(B)成分からなる場合ならびに(A)〜(C)成分からなる場合には、(A)〜(C)の各成分を通常20〜180℃、好ましくは80〜160℃、より好ましくは100〜130℃に加熱して混合することで製造できる。さらに、(D)成分も加える場合には、(A)成分および/または(B)成分もしくは(A)〜(C)のいずれかの少なくとも1つの成分と(D)成分とをウレタン化反応させた後、前述の条件で全ての成分を加熱して混合することも可能であるところ、(A)成分および(B)成分もしくは(A)〜(C)成分を前述の条件で加熱混合した後、あるいは加熱混合と同時に(D)成分を加えてウレタン化反応させることが好ましい。
ウレタン化反応は、通常20〜200℃で、好ましくは40〜150℃で、より好ましくは60〜130℃で、行なうことができる。また必要に応じて、ジブチルスズラウリレート等の公知のウレタン化触媒を使用することで、ウレタン化反応を促進することができる。
本発明の一液湿気硬化型ポリイソシアネート組成物のNCO含有量は、とくに限定されないが、実質的に溶剤や過剰の未反応HDIやIPDIを含んでいない状態で、10〜16wt%が適当である。前記NCO含有量を10wt%以上とすることによって、架橋密度が低くならず脆弱な硬化物となる傾向を回避することができ、16wt%以下とすることによって、架橋密度が大きくならず硬化物内部への水蒸気の浸透および二酸化炭素の硬化物外への逸散が十分となって、硬化物内部の硬化反応が遅くならず、また硬化物内部に二酸化炭素の気泡が発生しやすくなるのを防ぐことができる。
なお、(A)IPDIイソシアヌレート体、(B)HDIと炭素数が4〜20のモノアルコールから得られたHDIアロファネート体、(C)HDIイソシアヌレート体、および(D)ポリエーテルポリオールの少なくとも1種の量を調整することで、所望のNCO含有量にすることができる。
本発明の一液湿気硬化型ポリイソシアネート組成物の粘度は、とくに限定されないが、実質的に溶剤や過剰の未反応HDIやIPDIを含んでいない状態で、5000mPa・s(25℃)未満が適当である。5000mPa・s未満とすることによって、揮発性有機溶剤で希釈しなくても作業性がよくなり、またNCO基と水が反応する際に発生する二酸化炭素が硬化物中に残存するのを回避することができる。
本発明の一液湿気硬化型ポリイソシアネート組成物においては、湿気硬化促進触媒を用いてよい。該湿気硬化促進触媒とは、2つのNCO基と1つの水分子から、尿素基を生成する反応を促進する触媒であり、湿気硬化反応を促進する作用を有する。
本発明において用いられる湿気硬化促進触媒はとくに限定されないが、例えば、ジメチルスズジクロライド、ジブチルスズジクロライド、ジオクチルスズジクロライド、モノブチルスズトリクロライド、ジブチルスズジアセテート、ジブチルスズジラウリレート、ジオクチルスズジラウリレート、ジブチルスズマレート、ジブチルスズオキサイド、ジオクチルスズオキサイド等のスズ化合物や、トリブチルアミン、テトラメチルエチレンジアミン、テトラメチルプロパンジアミン、テトラメチルヘキサンジアミン、メチルモルホリン、ジモルホリンエチルエーテル、ジメチルピペラジン、トリメチルアミノメチルエタノールアミン等の3級アミンが挙げられる。
本発明で使用する湿気硬化促進触媒の混合量はとくに限定されないが、例えば、ポリイソシアネート組成物に対して0.005〜2wt%であり、好ましくは0.02〜2wt%であり、より好ましくは0.04〜1.5wt%である。湿気硬化促進触媒の混合量を0.005wt%以上とすることによって、十分な湿気硬化を促進する効果が奏される。湿気硬化促進触媒の混合量を2wt%以下とすることによって、ポリイソシアネート組成物の貯蔵安定性を維持することができる。
また、本発明の一液湿気硬化型ポリイソシアネート組成物には、目的及び用途に応じて、本発明の効果を損なわない範囲で、顔料、レベリング剤、光安定剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、可塑剤、表面活性剤、カップリング剤等の当該技術分野で使用されている各種添加剤を混合することも出来る。光安定剤および紫外線吸収剤の添加により、耐候性を一層向上させることができる。光安定剤の例として、サノールLS765(チバ・ジャパン製)等のHALS、紫外線吸収剤の例として、TINUVIN571(チバ・ジャパン製)等が挙げられる。カップリング剤の添加により、骨材(天然石等)を使用する場合に、硬化組成物の強度を向上させることができる。カップリング剤の例として、3−グリシジルオキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシジルオキシプロピルトリエトキシシラン、3−グリシジルオキシプロピルメチルジエトキシシラン等が挙げられる。
本発明の一液湿気硬化型ポリイソシアネート組成物は、上記の如くHDI、IPDIを原料としているため、芳香族ジイソシアネートを原料としたポリイソシアネート組成物と比較して、耐候性、硬化物の黄変性に著しく優れている。
本発明の一液湿気硬化型ポリイソシアネート組成物は、実質的に揮発性有機溶剤を含まなくても取り扱いやすいが、場合によっては揮発性有機溶剤で希釈してもよい。揮発性有機溶剤は、OH基およびNCO基と反応する官能基を有していない方が好ましい。また、揮発性有機溶剤は本発明の一液湿気硬化型ポリイソシアネート組成物と相溶する方が好ましい。このような揮発性有機溶剤として、エステル化合物、エーテル化合物、ケトン化合物、芳香族化合物、エチレングリコールジアルキルエーテル系の化合物、ポリエチレングリコールジカルボキシレート系の化合物、炭化水素系溶剤、芳香族系溶剤などが挙げられる。
本発明の一液湿気硬化型ポリイソシアネート組成物は、舗装材用湿気硬化型結合剤、コーティング剤、接着剤、粘着剤、注型材、シーリング材、フォーム等に使用することができる。本発明の一液湿気硬化型ポリイソシアネート組成物は、特に、舗装材用湿気硬化型結合剤に適している。
なお、本発明の舗装材用湿気硬化型結合剤を用いて舗装材を製造することができるところ、該舗装材の製造方法および他の成分はとくに限定されず、自体公知の方法および成分を用いることができる。
本発明を実施例に基づいて説明する。これらの例は単なる例示を目的とするものであって、如何なる意味においても本発明を限定するものとは解されるものではない。
なお、本発明に用いた測定方法を下記に示す。
〔アロファネート基/イソシアヌレート基のモル比〕
1H−NMR(Bruker社製FT−NMR DPX−400)を用いて、8.5ppm付近のアロファネート基の窒素原子上の水素のシグナルと、3.8ppm付近のイソシアヌレート基のイソシアヌレート環の窒素原子の隣のメチレン基の水素のシグナルの面積比から求めた。
〔NCO含有量〕
NCO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って求めた。
〔硬化膜の強伸度〕
温度23℃、湿度50%RHの条件下、テンシロン万能試験機(オリエンテック製 RTE−1210)を用いて、引張り速度:30.0mm/分、チャック間距離:20mmで測定した。
〔粘度〕
E型粘度計(東機産業株式会社製 RE−85R)を用いて、25℃で測定した。標準ローター(1°34’×R24)を用いた。回転数は、以下の通りであった。
100r.p.m.(129.6mPa・s未満の場合)
50r.p.m. (129.6mPa・s〜259.2mPa・sの場合)
20r.p.m. (259.2mPa・s〜648mPa・sの場合)
10r.p.m. (648mPa・s〜1296mPa・sの場合)
5r.p.m. (1296mPa・s〜2592mPa・sの場合)
2.5r.p.m.(2592mPa・s〜5184mPa・sの場合)
1.0r.p.m.(5184mPa・s〜12960mPa・sの場合)
0.5r.p.m.(12960mPa・s〜25920mPa・sの場合)
[合成例1]
攪拌機、温度計、冷却管を取り付けた4口フラスコに、HDIを1000g仕込み、攪拌下60℃に昇温し、イソシアヌレート化触媒としてカプリン酸テトラメチルアンモニウムを0.4g加えた。反応液の屈折率上昇が0.010となった時点で、リン酸の固形分85wt%水溶液を0.15g加えて、反応を停止した。さらに、反応液を90℃に上げ、1時間加熱を続けた後、常温に冷却した。
反応液を濾過後、流下式薄膜蒸留装置を用いて、1回目0.3Tor.(150℃)、2回目0.2Tor.(150℃)で、未反応のHDIを除去した。得られたポリイソシアネートは透明な液体であり、収量220gで、NCO含有量:23.2wt%、粘度:1400mPa・s、イソシアヌレート基/アロファネート基のモル比:100/0であった。このポリイソシアネートを、以下においてP1という。
[合成例2]
合成例1と同様の装置を用いて、HDI600g、2−エチル−1−ヘキサノール46.51gを仕込み、90℃で1時間ウレタン化反応を行なった。130℃に昇温した後、アロファネート化触媒として2−エチルヘキサン酸ジルコニウムの固形分20wt%2−エチル−1−ヘキサノール溶液を0.15g加えた。反応液の屈折率上昇が0.0052となった時点で、リン酸の固形分10wt%2−エチル−1−ヘキサノール溶液を1.43g(触媒に対して、14倍モル)を加えて、反応を停止した。さらに、反応液を130℃で1時間加熱を続けた後、常温に冷却した。
反応液を濾過後、合成例1と同様の方法で、未反応のHDIを除去した。得られたポリイソシアネートは透明な液体であり、収量171gで、NCO含有量:17.1wt%、粘度:110mPa・s、イソシアヌレート基/アロファネート基のモル比:3/97であった。このポリイソシアネートを、以下においてP2という。
[合成例3]
合成例1と同様の装置を用いて、HDI1000g、2−エチル−1−ヘキサノール30gを仕込み、80℃で1時間ウレタン化反応を行なった。イソシアヌレート化およびアロファネート化触媒としてカプリン酸テトラメチルアンモニウムの固形分10wt%n−ブタノール溶液を0.36g加えた。反応液のNCO含有率が41.7%となった時点で、リン酸の固形分85wt%水溶液を0.58g(触媒に対して、4倍モル)を加えて、反応を停止した。さらに、反応液を90℃に上げ、1時間加熱を続けた後、常温に冷却した。
反応液を濾過後、合成例1と同様の方法で、未反応のHDIを除去した。得られたポリイソシアネートは透明な液体であり、収量300gで、NCO含有量:20.6wt%、粘度:450mPa・s、イソシアヌレート基/アロファネート基のモル比:65/35であった。このポリイソシアネートを、以下においてP3という。
[実施例1]
攪拌機、温度計、冷却管を取り付けた4口フラスコに、VESTANAT T1890/100(エボニックデグサ社製)を20重量部、P1を10重量部、P2を50重量部、エクセノール840(数平均分子量:6500、旭硝子製)を20重量部で仕込み、125℃へ昇温し6時間ウレタン化反応した。得られたポリイソシアネート組成物は透明な液体であり、NCO含有量:13.7wt%、粘度:2500mPa・sであった。このポリイソシアネート組成物を、以下においてU1という(表1)。なお、粘度については、5000mPa・s未満:○、5000mPa・s以上:×という記号で表す(表2)。
U1に対して、固形分が67wt%となるようにキシレンで希釈、湿気硬化促進触媒(ジブチルスズラウリレート)を0.5wt%/固形分となるように配合し、PP板に塗工(乾燥膜厚:約200μm)、室温で1週間養生させて、硬化物を得た。その硬化物の常態での強伸度および1週間浸水した後の強伸度を測定して、それぞれの条件下における引張り強度および伸び率を評価した。なお、常態の引張り強度については、>200kgf/cm:◎、150〜200kgf/cm:○、150kgf/cm未満:×、吸水後の引張り強度については、>150kgf/cm:◎、100〜150kgf/cm:○、100kgf/cm未満:×、伸び率については、>100%:◎、50〜100%:○、50%未満:×という記号で表す(表2)。
[実施例2〜4]
実施例1と同様に、表1に示した配合でポリイソシアネート組成物を得た。これらのポリイソシアネート組成物を、以下において、それぞれU2〜U4という。評価結果は、表2に示す。
[実施例5]
攪拌機、温度計、冷却管を取り付けた4口フラスコに、VESTANAT T1890/100(エボニックデグサ社製)を20重量部、P1を18重量部、P2を62重量部で仕込み、120℃へ昇温し2時間加熱混合した。このポリイソシアネート組成物を、以下においてU5という(表1)。評価結果は、表2に示す。
[比較例1〜4]
実施例1と同様に、表1に示した配合でポリイソシアネート組成物を得た。これらのポリイソシアネート組成物を、以下において、それぞれU6〜U9という。評価結果は、表2に示す。
Figure 0005536473
Figure 0005536473
表2に示される評価結果から明らかなとおり、本発明の一液湿気硬化型ポリイソシアネート組成物は、揮発性有機溶剤で希釈しなくても使用可能な低粘度である。また、本発明の一液湿気硬化型ポリイソシアネート組成物から得られた硬化物は、優れた常態の引張り強度および吸水後の引張り強度を有していて、とくに、吸水後の引張り強度が優れていた。したがって、本発明の一液湿気硬化型ポリイソシアネート組成物は、常態および吸水後のいずれにおいても高い強度を有する硬化物を与えることができる。なお、U1、U3およびU4から得られた硬化物は、伸び率についてもとくに優れていた。
本発明の一液湿気硬化型ポリイソシアネート組成物は、優れた耐候性を有し、揮発性有機溶剤で希釈しなくても使用可能な低粘度を有し、吸湿時においても硬化物の優れた強伸度を有する硬化物を与える。したがって、本発明の一液湿気硬化型ポリイソシアネート組成物は、舗装材用湿気硬化型結合剤、コーティング剤、接着剤、粘着剤、注型材、シーリング材、フォーム等に使用することができ、特に、舗装材用湿気硬化型結合剤に適している。

Claims (7)

  1. (A)IPDIイソシアヌレート体:10〜30wt%、および(B)HDIと炭素数が4〜20の飽和炭化水素のみからなるモノアルコールから得られたHDIアロファネート体:40〜60wt%を含む、一液湿気硬化型ポリイソシアネート組成物。
  2. (C)HDIイソシアヌレート体:0〜30wt%をさらに含む、請求項1に記載の一液湿気硬化型ポリイソシアネート組成物。
  3. (D)数平均分子量300〜8000のポリエーテルポリオール:0〜30wt%をさらに含む、請求項1または2に記載の一液湿気硬化型ポリイソシアネート組成物において、(A)〜(C)の少なくとも1つと(D)とを反応させて得られる、一液湿気硬化型ポリイソシアネート組成物。
  4. NCO含有量:10〜16wt%、粘度:5000mPa・s(25℃)未満である、請求項1〜のいずれかに記載の一液湿気硬化型ポリイソシアネート組成物。
  5. 0.005〜2wt%の湿気硬化促進触媒をさらに含む、請求項1〜4のいずれかに記載の一液湿気硬化型ポリイソシアネート組成物。
  6. 請求項1〜5のいずれかに記載の一液湿気硬化型ポリイソシアネート組成物を含む舗装材用湿気硬化型結合剤。
  7. 請求項6に記載の舗装材用湿気硬化型結合剤を含む舗装材。
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