JP6502049B2 - Polyisocyanate composition, coating composition and coating method - Google Patents

Polyisocyanate composition, coating composition and coating method Download PDF

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Description

本発明は、ポリイソシアネート組成物、塗料組成物及び塗装方法に関する。   The present invention relates to a polyisocyanate composition, a coating composition and a coating method.

従来、ポリウレタン樹脂塗料は優れた耐摩耗性、耐薬品性、耐汚染性を有するものとして知られているが、特にヘキサメチレンジイソシアネートやイソホロンジイソシアネートから誘導された無黄変ポリイソシアネートを用いるポリウレタン樹脂塗料は更に優れた耐候性を有する。そのため、そのようなポリイソシアネートの使用は常温又は熱硬化の2液ウレタン塗料の形態で、建築、重防、自動車、工業用及びその修補など多岐にわたっている。それぞれの使用において、工程短縮などのため、硬化性の向上が望まれている。   Conventionally, polyurethane resin coatings are known to have excellent abrasion resistance, chemical resistance, and stain resistance, but in particular, polyurethane resin coatings using non-yellowing polyisocyanate derived from hexamethylene diisocyanate or isophorone diisocyanate. Have even better weatherability. Therefore, the use of such polyisocyanates is in the form of a two-component urethane paint of normal temperature or heat curing, and is widely used in construction, heavy duty, automobiles, industrial applications and their modifications. In each use, the curability improvement is desired for process shortening etc.

硬化性を向上させるために、例えば有機錫化合物などを添加する方法があるが、この方法は塗料の組成物により効果が異なる場合があることや、塗装などで揮散する有機溶剤の処理装置の燃焼触媒に悪影響を及ぼすなどの課題を有している。   In order to improve the curability, for example, there is a method of adding an organic tin compound etc., but this method may have different effects depending on the composition of the paint, and combustion of the processing apparatus of the organic solvent volatilized by coating etc. It has problems such as adversely affecting the catalyst.

一方、これらの課題を解決するため、高官能性ポリイソシアネートの開発が進められている。   On the other hand, in order to solve these problems, development of high functional polyisocyanates is in progress.

特許文献1では、少なくとも1種の脂肪族又は脂環族ジイソシアネートの多官能性アルコールとの反応後におけるイソシアヌレート化により、又はかかるアルコール存在下におけるイソシアヌレート化により、高官能性ポリイソシアネートを得ることが提案されている。   In Patent Document 1, a highly functional polyisocyanate is obtained by isocyanuration after reaction of at least one aliphatic or alicyclic diisocyanate with a polyfunctional alcohol, or isocyanuration in the presence of such alcohol. Has been proposed.

特開平6−312969号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-312969

特許文献1に記載されたポリイソシアネートは、主剤との相溶性が不十分である場合があり、塗膜の外観を良好にする観点から、更なる課題を有する。   The polyisocyanate described in Patent Document 1 may have insufficient compatibility with the main agent, and has a further problem from the viewpoint of improving the appearance of the coating.

本発明は上記の従来技術が有する課題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は高い硬化性、乾燥性及び架橋度を示し、更に塗膜表面平滑性等の塗膜外観に優れた性能を有するポリイソシアネート組成物及びこれを含む塗料組成物並びに塗装方法を提供することである。   The present invention has been made in view of the problems of the prior art described above, and the object of the present invention is to show high curability, drying property and degree of crosslinking, and further to be excellent in coating appearance such as coating surface smoothness. It is an object of the present invention to provide a polyisocyanate composition having performance, a coating composition containing the same, and a coating method.

本発明者らは鋭意検討した結果、脂肪族ジイソシアネートや脂環族ジイソシアネートとジオールとから得られ、所定の官能基を特定の割合で有するポリイソシアネート組成物が、上記課題を解決することを見出し、本発明を完成させるに至った。   As a result of intensive studies, the present inventors have found that polyisocyanate compositions obtained from aliphatic diisocyanates or alicyclic diisocyanates and diols and having a predetermined functional group in a specific ratio solve the above problems. The present invention has been completed.

更に詳しくは、本発明の構成は以下のとおりである。
[1]
脂肪族ジイソシアネート及び脂環族ジイソシアネートから選ばれる一種以上のジイソシアネートと一種以上のジオールから得られるポリイソシアネート組成物であって、
前記ポリイソシアネート組成物中、アロファネート基/(イソシアヌレート基+アロファネート基)のモル比が0.2〜0.9であり、かつ、アロファネート基/(アロファネート基+ウレタン基)のモル比が0.6〜1.0である、ポリイソシアネート組成物。
[2]
数平均官能基数が3.8〜10.0である、[1]に記載のポリイソシアネート組成物。
[3]
イソシアネート基濃度が14.0〜21.0質量%である、[1]又は[2]に記載のポリイソシアネート組成物。
[4]
25℃における粘度が8,000〜50,000mPa・sである、[1]〜[3]のいずれかに記載のポリイソシアネート組成物。
[5]
[1]〜[4]のいずれかに記載のポリイソシアネート組成物と、少なくとも一種のポリオールとを含む、塗料組成物。
[6]
クリアコートに用いる、[5]に記載の塗料組成物。
[7]
自動車補修塗料又はプラスチック塗料に用いる、[5]に記載の塗料組成物。
[8]
[5]〜[7]のいずれかに記載の塗料組成物を、顔料を含むベースコート上に塗装することを含む、塗装方法。
More specifically, the constitution of the present invention is as follows.
[1]
It is a polyisocyanate composition obtained from one or more diisocyanates selected from aliphatic diisocyanates and alicyclic diisocyanates and one or more diols,
In the polyisocyanate composition, the molar ratio of allophanate group / (isocyanurate group + allophanate group) is 0.2 to 0.9, and the molar ratio of allophanate group / (allophanate group + urethane group) is 0. Polyisocyanate compositions which are 6 to 1.0.
[2]
The polyisocyanate composition according to [1], having a number average functional group number of 3.8 to 10.0.
[3]
The polyisocyanate composition as described in [1] or [2] whose isocyanate group concentration is 14.0-21.0 mass%.
[4]
The polyisocyanate composition according to any one of [1] to [3], which has a viscosity of 8,000 to 50,000 mPa · s at 25 ° C.
[5]
The coating composition containing the polyisocyanate composition in any one of [1]-[4], and at least 1 type of polyol.
[6]
The paint composition according to [5], which is used for clear coat.
[7]
The coating composition according to [5], which is used for automobile repair paint or plastic paint.
[8]
The coating method which includes coating the coating composition in any one of [5]-[7] on the basecoat containing a pigment.

本発明により、高い硬化性、乾燥性及び架橋度を示し、更に優れた塗膜外観を達成することができるポリイソシアネート組成物及びこれを含む塗料組成物が得られる。   According to the present invention, a polyisocyanate composition which exhibits high curability, drying property and crosslinking degree, and can achieve an excellent coating appearance can be obtained and a coating composition containing the same.

以下、本発明を実施するための形態(以下、単に「本実施形態」という。)について詳細に説明する。以下の本実施形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明を以下の内容に限定する趣旨ではない。本発明は、その要旨の範囲内で適宜に変形して実施できる。   Hereinafter, modes for carrying out the present invention (hereinafter, simply referred to as "the present embodiment") will be described in detail. The following present embodiment is an example for describing the present invention, and is not intended to limit the present invention to the following contents. The present invention can be appropriately modified and implemented within the scope of the gist of the present invention.

本実施形態のポリイソシアネート組成物は、脂肪族ジイソシアネート及び脂環族ジイソシアネートから選ばれる一種以上のジイソシアネートと一種以上のジオールから得られるポリイソシアネート組成物であって、該ポリイソシアネート組成物中、アロファネート基/(イソシアヌレート基+アロファネート基)のモル比が0.2〜0.9であり、かつ、アロファネート基/(アロファネート基+ウレタン基)のモル比が0.6〜1.0である。このように構成されているため、本実施形態のポリイソシアネート組成物は、高い硬化性、乾燥性及び架橋度を示し、更に優れた塗膜外観を達成することができる。   The polyisocyanate composition of the present embodiment is a polyisocyanate composition obtained from one or more diisocyanates selected from aliphatic diisocyanates and alicyclic diisocyanates and one or more diols, and the allophanate group in the polyisocyanate composition. The molar ratio of (isocyanurate group + allophanate group) is 0.2 to 0.9, and the molar ratio of allophanate group / (allophanate group + urethane group) is 0.6 to 1.0. Since it is comprised in this way, the polyisocyanate composition of this embodiment can show high curability, dryness, and a crosslinking degree, and can also achieve the outstanding coating-film appearance.

本実施形態に使用できるジイソシアネートは、脂肪族ジイソシアネート及び脂環族ジイソシアネートから選ばれる少なくとも一種である。脂肪族ジイソシアネートとしては、特に限定されないが、炭素数4〜30のものが好ましい。また、脂環族ジイソシアネートは、特に限定されないが、炭素数8〜30のものが好ましい。上記ジイソシアネートの具体例としては、以下に限定されないが、1,4−ブタンジイソシアネート、1,5−ペンタ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、2,2,4−トリメチル−ヘキサメチレン−1,6−ジイソシアネート、リジンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、1,3−ビス(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などが挙げられる。中でも、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート(以下HDI)は耐候性、反応性が良好であり、得られるポリイソシアネート組成物の粘度が低くなる傾向にあるため好ましい。これらは単独で使用しても、併用してもよい。   The diisocyanate which can be used in the present embodiment is at least one selected from aliphatic diisocyanates and alicyclic diisocyanates. The aliphatic diisocyanate is not particularly limited, but one having 4 to 30 carbon atoms is preferable. Moreover, the alicyclic diisocyanate is not particularly limited, but one having 8 to 30 carbon atoms is preferable. Specific examples of the diisocyanates include, but are not limited to, 1,4-butane diisocyanate, 1,5-pentane diisocyanate, 1,6-hexamethylene diisocyanate, 2,2,4-trimethyl-hexamethylene-1,6. -Diisocyanate, lysine diisocyanate, isophorone diisocyanate, 1,3-bis (isocyanatomethyl) -cyclohexane, 4,4'-dicyclohexylmethane diisocyanate and the like. Among them, 1,6-hexamethylene diisocyanate (hereinafter referred to as HDI) is preferable because it has good weatherability and reactivity, and the viscosity of the resulting polyisocyanate composition tends to be low. These may be used alone or in combination.

本実施形態のポリイソシアネート組成物中のアロファネート基、及びウレタン基を構成するポリオールとしては、塗料組成物とした際のポリオールとの相溶性、及び硬化性を良好とする観点から、ジオールを含む。   The polyol constituting the allophanate group and the urethane group in the polyisocyanate composition of the present embodiment contains a diol from the viewpoint of improving the compatibility with the polyol when forming the coating composition and the curability.

上記ジオールとしては、以下に限定されないが、例えば、直鎖状脂肪族ジオールであるエチレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,2−プロパンジオール、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、1,5−ペンタンジオール、1,2−ペンタンジオール、1,3−ペンタンジオール、1,4−ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,6−ヘキサンジオール、1,7−ヘプタンジオール、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオール、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、及びポリテトラメチレングリコールや、分枝状脂肪族ジオールである2−メチル1,3−プロパンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、2−メチル−1,8−オクタンジオール、及び2,2−ジエチル−1,3−プロパンジオールが挙げられる。これらは、単独で使用しても、2種以上の併用でもよい。その中でも、ジオールの炭素数の下限としては、C2以上であることが好ましい。C2以上であることで、数平均官能基数が高くなり、硬化性、乾燥性がより良好となる傾向にある。一方、上限はC10であることが好ましく、より好ましくはC5である。C10以下で相溶性がより良好となり、塗膜の外観が一層向上する傾向にある。 Examples of the diol include, but are not limited to, ethylene glycol which is a linear aliphatic diol, 1,3-propanediol, 1,2-propanediol, 1,3-butanediol, 1,4-butane, for example. Diol, 2,3-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,2-pentanediol, 1,3-pentanediol, 1,4-pentanediol, neopentyl glycol, 1,6-hexanediol, 1, 7-heptanediol, 1,8-octanediol, 1,9-nonanediol, 1,10-decanediol, diethylene glycol, polyethylene glycol, polypropylene glycol, and polytetramethylene glycol, and branched aliphatic diols 2 -Methyl 1,3-propanediol, 3-methyl-1,5 Pentanediol, 2-methyl-1,8-octanediol, and 2,2-diethyl-1,3-propanediol. These may be used alone or in combination of two or more. Among them, the lower limit of the carbon number of the diol is preferably C 2 or more. By being C 2 or more, the number-average functional group number tends to be high, and the curability and the drying property tend to be better. On the other hand, it is preferable that the upper limit is C 10, more preferably C 5. At C 10 or less, the compatibility becomes better, and the appearance of the coating tends to be further improved.

本実施形態のポリイソシアネート組成物を構成するジオール成分の濃度は、特に限定されないが、ポリイソシアネート組成分に対して1質量%以上であることが好ましく、より好ましくは2質量%以上である。一方、上記濃度の上限は20質量%であることが好ましく、より好ましくは10質量%である。ジオールの成分濃度が1質量%以上20質量%以下である場合、後述するアロファネート基/(イソシアヌレート基+アロファネート基)のモル比が好ましい範囲となる傾向にある。ジオール成分濃度は1H−NMRを測定することにより求めることができる。   The concentration of the diol component constituting the polyisocyanate composition of the present embodiment is not particularly limited, but is preferably 1% by mass or more, more preferably 2% by mass or more based on the polyisocyanate composition. On the other hand, the upper limit of the concentration is preferably 20% by mass, more preferably 10% by mass. When the component concentration of the diol is 1% by mass or more and 20% by mass or less, the molar ratio of allophanate group / (isocyanurate group + allophanate group) described later tends to be in a preferable range. The diol component concentration can be determined by measuring 1 H-NMR.

本実施形態のポリイソシアネート組成物に存在するアロファネート基/(イソシアヌレート基+アロファネート基)のモル比は0.2以上であり、好ましくは0.25以上であり、より好ましくは0.3以上である。アロファネート基/(イソシアヌレート基+アロファネート基)のモル比が0.2以上であることで、相溶性が良好となる。アロファネート基/(イソシアヌレート基+アロファネート基)のモル比は0.9以下であり、好ましくは0.8以下であり、より好ましくは0.7以下である。アロファネート基/(イソシアヌレート基+アロファネート基)のモル比が0.9以下であることで、硬度が上がりやすく、結果として硬化性が良好となる。   The molar ratio of allophanate group / (isocyanurate group + allophanate group) present in the polyisocyanate composition of the present embodiment is 0.2 or more, preferably 0.25 or more, more preferably 0.3 or more. is there. When the molar ratio of allophanate group / (isocyanurate group + allophanate group) is 0.2 or more, the compatibility becomes good. The molar ratio of allophanate group / (isocyanurate group + allophanate group) is 0.9 or less, preferably 0.8 or less, more preferably 0.7 or less. When the molar ratio of allophanate group / (isocyanurate group + allophanate group) is 0.9 or less, the hardness is easily increased, and as a result, the curability is improved.

なお、アロファネート基とイソシアヌレート基のモル比は、1H−NMRを測定することにより求めることができる。すなわち、3.85ppm付近のイソシアヌレート基に隣接するHDI由来のメチレン基の水素原子のシグナルの面積(2H分)と、8.50ppm付近のアロファネート結合の窒素に結合した水素原子のシグナルの面積(1H)の比を測定することで、イソシアヌレート基とアロファネート基のモル比を求めることができる。   In addition, the molar ratio of an allophanate group and an isocyanurate group can be calculated | required by measuring 1 H-NMR. That is, the area (2H portion) of the signal of the hydrogen atom of the methylene group derived from HDI adjacent to the isocyanurate group around 3.85 ppm and the area of the signal of the hydrogen atom bonded to the allophanate bond around 8.50 ppm ( The molar ratio of isocyanurate group to allophanate group can be determined by measuring the ratio of 1H).

本実施形態のアロファネート基/(アロファネート基+ウレタン基)のモル比は0.6以上であり、好ましくは0.7以上であり、より好ましくは0.75以上であり、さらに好ましくは0.8以上である。アロファネート基はジイソシアネートのイソシアネート基とウレタン基から形成される。一方、ジイソシアネート基とジオールの水酸基はウレタン基を形成する。すなわち、アロファネート基/(アロファネート基+ウレタン基)のモル比は、ジオールの水酸基がアロファネート基まで変換された割合を示す指標である。ジオール由来の水酸基が完全にアロファネート化された場合のモル比は1.0であるので、モル比の上限は1.0である。アロファネート基/(アロファネート基+ウレタン基)のモル比が0.6以上であることで、ポリイソシアネート組成物は良好な相溶性と硬化性を示す。   The molar ratio of allophanate group / (allophanate group + urethane group) in the present embodiment is 0.6 or more, preferably 0.7 or more, more preferably 0.75 or more, and still more preferably 0.8. It is above. The allophanate group is formed from the isocyanate and urethane groups of the diisocyanate. On the other hand, the diisocyanate group and the hydroxyl group of the diol form a urethane group. That is, the molar ratio of allophanate group / (allophanate group + urethane group) is an index indicating the rate at which the hydroxyl group of the diol is converted to the allophanate group. Since the molar ratio when the hydroxyl group derived from diol is completely allophanized is 1.0, the upper limit of the molar ratio is 1.0. When the molar ratio of allophanate group / (allophanate group + urethane group) is 0.6 or more, the polyisocyanate composition exhibits good compatibility and curability.

なお、アロファネート基とウレタン基のモル比は、1H−NMRにより求めることができる。すなわち、8.50ppm付近のアロファネート結合の窒素に結合した水素原子のシグナルの面積(1H)と、4.90ppm付近のウレタン結合の窒素に結合した水素原子のシグナルの面積(1H)を測定し、比を求めることで、アロファネート基/(アロファネート基+ウレタン基)のモル比を測定することができる。   The molar ratio of the allophanate group to the urethane group can be determined by 1 H-NMR. That is, the area (1H) of the signal of the hydrogen atom bonded to the nitrogen of the allophanate bond around 8.50 ppm and the area (1H) of the hydrogen atom bonded to the nitrogen of the urethane bond around 4.90 ppm were measured, The molar ratio of allophanate group / (allophanate group + urethane group) can be measured by determining the ratio.

本実施形態のポリイソシアネート組成物の数平均官能基数は3.8以上であることが好ましく、より好ましくは4.0以上であり、さらに好ましくは4.2以上であり、4.5以上であることが一層好ましい。ポリイソシアネートの数平均官能基数が3.8以上であることで、塗料組成物の硬化性、乾燥性がより良好となる傾向にある。本実施形態のポリイソシアネート組成物の数平均官能基数は10.0以下であることが好ましく、より好ましくは8.0以下であり、さらに好ましくは6.5以下であり、一層好ましくは5.5以下である。塗料組成物はポリイソシアネートの数平均官能基数が10.0以下で塗膜外観がより良好となる傾向にある。上記数平均官能基数は、後述する実施例に記載の方法に基づき求めることができる。   The number average functional group number of the polyisocyanate composition of the present embodiment is preferably 3.8 or more, more preferably 4.0 or more, still more preferably 4.2 or more, and 4.5 or more. More preferred. When the number average functional group number of the polyisocyanate is 3.8 or more, the curability and the drying property of the coating composition tend to be better. The number average functional group number of the polyisocyanate composition of the present embodiment is preferably 10.0 or less, more preferably 8.0 or less, still more preferably 6.5 or less, and even more preferably 5.5 or less. is there. The coating composition tends to have a better coating appearance when the number average functional group number of the polyisocyanate is 10.0 or less. The said number average functional group number can be calculated | required based on the method as described in the Example mentioned later.

本実施形態のポリイソシアネート組成物のイソシアネート基濃度は14.0質量%以上であることが好ましく、より好ましくは17.5質量%以上である。イソシアネート基濃度が14.0質量%以上であることで、ポリイソシアネート組成物がより取扱いやすい粘度を発現する傾向にある。また、本実施形態のポリイソシアネート組成物のイソシアネート基濃度は21.0質量%以下であることが好ましく、より好ましくは20.0質量%以下である。イソシアネート基濃度が21.0質量%以下であることで、塗料組成物の硬化性がより良好となる傾向にある。上記イソシアネート基濃度は、後述する実施例に記載の方法に基づき測定することができる。   The isocyanate group concentration of the polyisocyanate composition of the present embodiment is preferably 14.0% by mass or more, more preferably 17.5% by mass or more. When the isocyanate group concentration is 14.0% by mass or more, the polyisocyanate composition tends to develop a more easily handled viscosity. Moreover, it is preferable that the isocyanate group concentration of the polyisocyanate composition of this embodiment is 21.0 mass% or less, More preferably, it is 20.0 mass% or less. When the isocyanate group concentration is 21.0% by mass or less, the curability of the coating composition tends to be better. The said isocyanate group concentration can be measured based on the method as described in the Example mentioned later.

本実施形態のポリイソシアネート組成物のE型粘度計で測定した粘度は、8,000〜50,000mPa・s/25℃であることが好ましく、8,000〜20,000mPa・s/25℃であることがより好ましい。なお、本実施形態のポリイソシアネート組成物は脂肪族ジイソシアネートモノマー、脂環族ジイソシアネートモノマー及び溶剤の様な揮発成分を含みうるが、上記粘度は不揮発分を98質量%以上に精製したポリイソシアネート組成物を測定した値とし、より詳細には後述する実施例に記載の要領で測定することができる。ポリイソシアネート組成物の粘度が8,000mPa・s/25℃以上である場合、上述した数平均官能基数がより高くすることができ、塗料組成物の硬化性、乾燥性がより良好となる傾向にある。一方、ポリイソシアネート組成物の粘度が50,000mPa・s/25℃以下であることで、相溶性がより良好となる傾向にある。   The viscosity measured with an E-type viscometer of the polyisocyanate composition of the present embodiment is preferably 8,000 to 50,000 mPa · s / 25 ° C., and 8,000 to 20,000 mPa · s / 25 ° C. It is more preferable that Although the polyisocyanate composition of the present embodiment may contain volatile components such as aliphatic diisocyanate monomers, alicyclic diisocyanate monomers and solvents, the above-mentioned viscosity is a polyisocyanate composition in which the nonvolatile content is refined to 98 mass% or more. Can be measured in the same manner as described in the examples described later. When the viscosity of the polyisocyanate composition is 8,000 mPa · s / 25 ° C. or higher, the above-mentioned number average functional group number can be made higher, and the curability and the drying property of the coating composition tend to be better. is there. On the other hand, when the viscosity of the polyisocyanate composition is 50,000 mPa · s / 25 ° C. or less, the compatibility tends to be better.

本実施形態のポリイソシアネート組成物のイソシネート環状3量体の濃度は30質量%以下であることが好ましく、25質量%以下であることがより好ましい。上記濃度が30質量%以下である場合、塗料組成物の硬化性がより良好となる傾向にある。また、ポリイソシアネート組成物のイソシアヌレート環状3量体の濃度は10質量%以上であることが好ましく、14質量%以上であることがより好ましい。上記濃度が10質量%以上である場合、相溶性がより良好となる傾向にある。イソシアネート環状3量体の濃度はGPC測定により求めることができる。なお、このイソシアネート環状3量体はジイソシアネート3分子からなるイソシアヌレートである。   The concentration of the isocyanate cyclic trimer in the polyisocyanate composition of the present embodiment is preferably 30% by mass or less, and more preferably 25% by mass or less. If the concentration is 30% by mass or less, the curability of the coating composition tends to be better. In addition, the concentration of the isocyanurate cyclic trimer in the polyisocyanate composition is preferably 10% by mass or more, and more preferably 14% by mass or more. When the concentration is 10% by mass or more, the compatibility tends to be better. The concentration of the isocyanate cyclic trimer can be determined by GPC measurement. The isocyanate cyclic trimer is an isocyanurate consisting of three diisocyanates.

次に、本実施形態のポリイソシアネート組成物の製造方法の例について説明するが、下記に限定されるものではない。   Next, although the example of the manufacturing method of the polyisocyanate composition of this embodiment is demonstrated, it is not limited to the following.

まず、上記したジイソシアネートのイソシアネート基とジオールの水酸基をウレタン化させる。この際の反応温度は、50〜200℃とすることができる。上記反応温度は、好ましくは50〜150℃であり、より好ましくは50〜120℃であり、さらに好ましくは50〜100℃である。50℃以上である場合、ウレタン化反応が進みやすくなる傾向にあり、200℃以下である場合、得られるポリイソシアネート組成物の着色が少なくなる傾向にある。反応時間は、0.5時間〜24時間の範囲が好ましく、0.5時間〜10時間がより好ましく、0.5時間〜5時間がさらに好ましい。   First, the isocyanate group of the above-mentioned diisocyanate and the hydroxyl group of the diol are urethanized. The reaction temperature at this time can be 50 to 200 ° C. The reaction temperature is preferably 50 to 150 ° C., more preferably 50 to 120 ° C., and still more preferably 50 to 100 ° C. When the temperature is 50 ° C. or higher, the urethanation reaction tends to proceed easily, and when the temperature is 200 ° C. or lower, the coloring of the obtained polyisocyanate composition tends to be reduced. The reaction time is preferably in the range of 0.5 hours to 24 hours, more preferably 0.5 hours to 10 hours, and still more preferably 0.5 hours to 5 hours.

ジオールの水酸基の一部又は全てがジイソシアネートのイソシアネート基と反応した後、イソシアヌレート化、アロファネート化反応を行う。本実施形態のポリイソシアネート組成物の製造方法としては、ウレタン化反応とアロファネート反応、イソシアヌレート反応とを前後に変えても、あるいは同時に行ってもよいが、ジイソシアネートのイソシアネート基とジオールの水酸基の反応によりウレタン結合を形成後、イソシアヌレート化反応と同時にアロファネート化反応を行わせることが好ましい。これらの反応は、イソシアヌレート化反応触媒と反応条件の選択により適宜進行させることができる。触媒で反応を進行させる場合、イソシアヌレート化、アロファネート化の反応温度は60〜160℃であり、70〜100℃が好ましい。反応温度が60℃以上である場合、アロファネート反応が進みやすくなり、アロファネート基/(アロファネート基+ウレタン基)のモル比が高くなる傾向にある。反応温度が160℃以下である場合、得られるポリイソシアネート組成物の着色がより少なくなる傾向にある。イソシアヌレート化、アロファネート化の反応時間は1時間〜10時間が好ましく、1時間〜7時間がより好ましく、1時間〜5時間がさらに好ましい。反応時間が1時間以上である場合、イソシアヌレート化率、アロファネート化率が高くなる傾向にある。反応時間が10時間以下である場合、着色がより少なくなる傾向にある。   After some or all of the hydroxyl groups of the diol have reacted with the isocyanate groups of the diisocyanate, the isocyanuration reaction and the allophanatization reaction are carried out. As a method for producing the polyisocyanate composition of the present embodiment, the urethanation reaction, the allophanate reaction, and the isocyanurate reaction may be changed before or after, or may be performed simultaneously. However, the reaction of isocyanate group of diisocyanate and hydroxyl group of diol It is preferable to carry out the allophanatization reaction simultaneously with the isocyanurate reaction after forming a urethane bond by These reactions can be appropriately advanced by selecting the isocyanuration reaction catalyst and the reaction conditions. When the reaction is allowed to proceed with a catalyst, the reaction temperature for isocyanuration and allophanatization is 60 to 160 ° C., preferably 70 to 100 ° C. When the reaction temperature is 60 ° C. or higher, the allophanate reaction tends to proceed, and the molar ratio of allophanate group / (allophanate group + urethane group) tends to be high. When the reaction temperature is 160 ° C. or less, the resulting polyisocyanate composition tends to be less colored. The reaction time of isocyanuration and allophanatization is preferably 1 hour to 10 hours, more preferably 1 hour to 7 hours, and still more preferably 1 hour to 5 hours. When the reaction time is 1 hour or more, the isocyanurate ratio and the allophanatization ratio tend to be high. When the reaction time is 10 hours or less, the coloring tends to be less.

上記において使用できるイソシアヌレート化、アロファネート化触媒としては、特に限定されないが、例えば、塩基性を有するものが好ましい。以下に限定されないが、例えば、(i)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、酢酸、カプリン酸等の有機弱酸塩、(ii)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、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錫、亜鉛、鉛等のアルカリ金属塩、(iv)ナトリウム、カリウム等の金属アルコラート、(v)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)トリブチルホスフィン等の燐系化合物等が挙げられる。この中で好ましいのは、テトラアルキルアンモニウムのハイドロオキサイドや有機弱酸塩である。これらの触媒は一括添加、連続添加いずれでもよい。   The isocyanurate and allophanatization catalysts that can be used in the above are not particularly limited but, for example, those having basicity are preferable. Although not limited to the following, for example, (i) hydroxides of tetraalkylammonium such as tetramethylammonium and tetraethylammonium, organic weak acid salts such as acetic acid and capric acid, (ii) trimethylhydroxypropylammonium, trimethylhydroxyethylammonium, Hydroxides of hydroxyalkyl ammonium such as triethyl hydroxypropyl ammonium and triethyl hydroxyethyl ammonium, organic weak acid salts such as acetic acid and capric acid, (iii) tins of alkyl carboxylic acids such as acetic acid, caproic acid, octylic acid and myristic acid Alkali metal salts such as zinc and lead, (iv) metal alcoholates such as sodium and potassium, (v) aminosilyl group-containing compounds such as hexamethyldisilazane, (vi) Mannich bases, (vii Combination with tertiary amines and epoxy compounds include phosphorus compounds such as (viii) tributylphosphine. Among these, tetraalkylammonium hydroxides and organic weak acid salts are preferred. These catalysts may be added all at once or continuously.

これらの反応を終了させるために、前記触媒を失活させる。触媒を中和し、失活させる場合には、リン酸、酸性リン酸エステルなどの酸性物質を添加する。また、熱分解、化学分解により失活することもできる。更に、活性炭やアルミナ等に吸着させ、系外に取り出すことで、失活させることもできる。   The catalyst is deactivated to complete these reactions. When the catalyst is neutralized and deactivated, an acidic substance such as phosphoric acid or acidic phosphoric acid ester is added. It can also be inactivated by thermal decomposition or chemical decomposition. Furthermore, it can be deactivated by adsorbing onto activated carbon, alumina or the like and taking it out of the system.

ポリイソシアネート組成物の収率(得られたポリイソシアネート組成物の質量/仕込み原料の合計質量×100)は好ましくは10〜70質量%、より好ましくは30〜60質量%の範囲から選択され、高くすることでアロファネート基及びウレタン基に対する、イソシアネート基のモル比を高くすることができ、低くすることでアロファネート基及びウレタン基に対する、イソシアネート基のモル比を低くすることができる。   The yield of the polyisocyanate composition (the mass of the obtained polyisocyanate composition / the total mass of the feed materials x 100) is preferably selected from the range of 10 to 70% by mass, more preferably 30 to 60% by mass, and high By doing this, the molar ratio of isocyanate groups to allophanate groups and urethane groups can be increased, and by lowering the molar ratio of isocyanate groups to allophanate groups and urethane groups can be reduced.

反応終了後、未反応ジイソシアネートモノマーは薄膜蒸発缶、抽出などにより除去させる。得られたポリイソシアネート組成物中の未反応ジイソシアネートモノマー濃度は3質量%以下であることが好ましく、より好ましくは1質量%以下であり、さらに好ましくは0.5質量%以下であり、さらにより好ましくは0.3質量%以下である。未反応ジイソシアネートモノマー濃度が3質量%以下である場合、硬化性がより良好となる傾向にある。   After completion of the reaction, unreacted diisocyanate monomer is removed by a thin film evaporator, extraction or the like. The concentration of unreacted diisocyanate monomer in the obtained polyisocyanate composition is preferably 3% by mass or less, more preferably 1% by mass or less, still more preferably 0.5% by mass or less, and still more preferably Is 0.3 mass% or less. When the unreacted diisocyanate monomer concentration is 3% by mass or less, the curability tends to be better.

次に本実施形態のポリイソシアネート組成物を含む塗料組成物について述べる。すなわち、本実施形態の塗料組成物は、本実施形態のポリイソシアネート組成物と、少なくとも一種のポリオールとを含む。例えば、上記のように得られたポリイソシアネート組成物と、イソシアネート基と反応性を有する活性水素を分子内に2個以上含む化合物と混合することにより、本実施形態の塗料組成物を構成することができる。これらの構成成分は互いに反応し、架橋塗膜を形成できる。   Next, the coating composition containing the polyisocyanate composition of this embodiment is described. That is, the paint composition of the present embodiment contains the polyisocyanate composition of the present embodiment and at least one polyol. For example, the paint composition of the present embodiment is constituted by mixing the polyisocyanate composition obtained as described above and a compound containing two or more active hydrogens having reactivity with isocyanate groups in the molecule. Can. These components can react with one another to form a crosslinked coating.

前記の活性水素を分子内に2個以上含む化合物としては、以下に限定されないが、例えば、ポリオール、ポリアミン、ポリチオールなどが挙げることができ、2種以上を併用できる。好ましくはポリオールである。このポリオールの例としては、以下に限定されないが、アクリルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリオレフィンポリオール、エポキシポリオール、フッ素ポリオールを挙げることができ、上記ポリオールの中で好ましいものはアクリルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオールである。   Examples of the compound containing two or more active hydrogens in the molecule include, but are not limited to, polyols, polyamines and polythiols, and two or more can be used in combination. Preferably it is a polyol. Examples of this polyol include, but are not limited to, acrylic polyols, polyester polyols, polyether polyols, polyolefin polyols, epoxy polyols, fluorine polyols, and among the above polyols, preferred are acrylic polyols and polyester polyols. , Polyether polyols.

アクリルポリオールとしては、以下に限定されないが、例えば、アクリル酸−2−ヒドロキシエチル、アクリル酸−2−ヒドロキシプロピル、アクリル酸−2−ヒドロキシブチル等の活性水素を持つアクリル酸エステル、又はグリセリンのアクリル酸モノエステルあるいはメタクリル酸モノエステル、トリメチロールプロパンのアクリル酸モノエステルあるいはメタクリル酸モノエステルの群から選ばれた単独又は混合物と;アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、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−2−エチルヘキシルなどのアクリル酸エステル、メタクリル酸−2−ヒドロキシエチル、メタクリル酸−2−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸−2−ヒドロキシブチル、メタクリル酸−3−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸−4−ヒドロキシブチル等の活性水素を持つメタクリル酸エステル、又はメタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、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、メタクリル酸ラウリル等のメタクリル酸エステルの群から選ばれた単独又は混合物を用い;アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、イタコン酸等の不飽和カルボン酸、アクリルアミド、N−メチロールアクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド等の不飽和アミド、及び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のその他の重合性モノマーの群から選ばれた単独又は混合物の存在下、あるいは非存在下において;重合させて得られるアクリルポリオールが挙げられる。   The acrylic polyol is not limited to the following, for example, acrylic acid ester having active hydrogen such as acrylic acid 2-hydroxyethyl, acrylic acid 2-hydroxypropyl, acrylic acid 2-hydroxybutyl, etc., or acrylic acid of glycerin Acid monoester or methacrylic acid monoester, acrylic acid monoester of trimethylolpropane or acrylic acid monoester selected from the group of methacrylic acid monoester or mixtures thereof with methyl acrylate, ethyl acrylate, isopropyl acrylate, acrylic acid-n- Butyl, acrylic esters such as 2-ethylhexyl acrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, 2-hydroxypropyl methacrylate, 2-hydroxybutyl methacrylate, 3-hydroxypropyl methacrylate And methacrylic acid esters with active hydrogen such as 4-hydroxybutyl methacrylate, or methyl methacrylate, ethyl methacrylate, isopropyl methacrylate, n-butyl methacrylate, isobutyl methacrylate, n-hexyl methacrylate, methacrylic A single or a mixture selected from the group of methacrylic acid esters such as lauryl acid; unsaturated carboxylic acids such as acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, itaconic acid, etc., acrylamides, N-methylol acrylamides, diacetone acrylamides etc. Polymerized in the presence or absence of a saturated amide and a single or mixture selected from the group of other polymerizable monomers such as glycidyl methacrylate, styrene, vinyl toluene, vinyl acetate, acrylonitrile, dibutyl fumarate and the like; And the like obtained acrylic polyol.

ポリエステルポリオールとしては、以下に限定されないが、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の群から選ばれた二塩基酸の単独又は混合物と;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、グリセリンなどの群から選ばれた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ポリエステルポリオール等が挙げられる。これらのポリエステルポリオールは芳香族ジイソシアネート、脂肪族ジイソシアネート、脂環族ジイソシアネート及びこれらから得られるポリイソシアネートで変性することができる。この場合、特に脂肪族ジイソシアネート、脂環族ジイソシアネート及びこれらから得られるポリイソシアネートで変性されたポリエステルポリオールが耐候性、耐黄変性などから好ましい。   Examples of the polyester polyol include, but are not limited to, dibasics selected from the group of carboxylic acids such as succinic acid, adipic acid, sebacic acid, dimer acid, maleic anhydride, phthalic anhydride, isophthalic acid, terephthalic acid, etc. Polyester polyols etc. obtained by condensation reaction of acid alone or mixture with ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol, neopentyl glycol, trimethylol propane, glycerol etc. alone or mixture of polyhydric alcohols; It can be mentioned. These polyester polyols can be modified with aromatic diisocyanates, aliphatic diisocyanates, alicyclic diisocyanates and polyisocyanates obtained therefrom. In this case, in particular, aliphatic diisocyanates, alicyclic diisocyanates, and polyester polyols modified with polyisocyanates obtained therefrom are preferable in view of weather resistance, yellowing resistance and the like.

ポリエーテルポリオールとしては、以下に限定されないが、例えば、分子量500以下のポリオールの単独又は混合物に、例えばリチウム、ナトリウム、カリウムなどの水酸化物、アルコラート、アルキルアミンなどの強塩基性触媒、金属ポルフィリン、ヘキサシアノコバルト酸亜鉛錯体などの複合金属シアン化合物錯体などを使用して、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などのアルキレンオキサイドの単独又は混合物を前記ポリオールにランダムあるいはブロック付加して得られるポリエーテルポリオール、更にエチレンジアミン類等の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及び、これらポリエーテ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等が含まれる。   The polyether polyols include, but are not limited to, for example, single or a mixture of polyols having a molecular weight of 500 or less, hydroxides such as lithium, sodium and potassium, alcoholates, strongly basic catalysts such as alkylamines, metal porphyrins Random or block addition of one or a mixture of alkylene oxides such as ethylene oxide, propylene oxide, butylene oxide, cyclohexene oxide and styrene oxide to the above-mentioned polyol using a complex metal cyanide compound complex such as zinc hexacyanocobaltate complex etc. Polyether polyols obtained by reacting an alkylene oxide with a polyamine compound such as ethylenediamines and the like, and these polyethers. Obtained by polymerizing acrylamide or the like as the body, it includes so-called polymer polyols.

ポリオレフィンポリオールとしては、以下に限定されないが、例えば、水酸基を2個以上有するポリブタジエン、水素添加ポリブタジエン、ポリイソプレン、水素添加ポリイソプレンなどが挙げられる。   Examples of the polyolefin polyol include, but are not limited to, polybutadiene having two or more hydroxyl groups, hydrogenated polybutadiene, polyisoprene, hydrogenated polyisoprene, and the like.

エポキシポリオールとしては、以下に限定されないが、例えば、ノボラック型、β−メチルエピクロ型、環状オキシラン型、グリシジルエーテル型、グリコールエーテル型、脂肪族不飽和化合物のエポキシ型、エポキシ化脂肪酸エステル型、多価カルボン酸エステル型、アミノグリシジル型、ハロゲン化型、レゾルシン型など及び、これらをアミノ化合物、ポリアミド化合物などで変性した化合物が挙げられる。   Examples of the epoxy polyol include, but are not limited to, novolak type, β-methylepichloro type, cyclic oxirane type, glycidyl ether type, glycol ether type, epoxy type of aliphatic unsaturated compound, epoxidized fatty acid ester type, polyvalent Examples thereof include carboxylic acid ester type, aminoglycidyl type, halogenated type, resorcinol type, and compounds obtained by modifying these with an amino compound, a polyamide compound and the like.

フッ素ポリオールは分子内にフッ素を含むポリオールであり、以下に限定されないが、例えば、米国特許第4345057号明細書、EP第180962号公報などで開示されているフルオロオレフィン、シクロヘキシルビニルエーテル、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などの共重合体などが挙げられる。   The fluorine polyol is a polyol containing fluorine in the molecule, and is not limited to the following. For example, fluoroolefins, cyclohexyl vinyl ether, hydroxyalkyl vinyl ether disclosed in US Pat. No. 4,345,057, EP 180962, etc. Copolymers such as monocarboxylic acid vinyl ester and the like can be mentioned.

本実施形態において、塗料組成物の構成成分として使用されるポリオールの水酸基価は30〜200mgKOH/gであることが好ましい。また、上記ポリオールの酸価は0〜30mgKOH/gであることが好ましい。これらのポリオールは2種以上を併用してもよい。その中でも、使用されるポリオールの水酸基価は70〜165mgKOH/gであり、かつ、酸価2〜20mgKOH/gであることが好ましい。   In the present embodiment, the hydroxyl value of the polyol used as a component of the coating composition is preferably 30 to 200 mg KOH / g. Moreover, it is preferable that the acid value of the said polyol is 0-30 mgKOH / g. Two or more of these polyols may be used in combination. Among them, the hydroxyl value of the polyol used is preferably 70 to 165 mg KOH / g, and the acid value is preferably 2 to 20 mg KOH / g.

本実施形態のポリイソシアネート組成物を用いて塗料組成物を調製する場合、ポリイソシアネート組成物のイソシアネート基と前記ポリオールの水酸基の当量比は、1/2から2/1の範囲から適宜選択されることが好ましい。   When preparing a coating composition using the polyisocyanate composition of the present embodiment, the equivalent ratio of the isocyanate group of the polyisocyanate composition to the hydroxyl group of the polyol is appropriately selected from the range of 1/2 to 2/1. Is preferred.

また、塗料組成物の用途、目的に応じて各種溶剤、ベンゾトリアゾール、ベンゾフェノンなどの紫外線吸収剤、ヒンダードアミン、ヒンダードフェノールなどの光安定剤、キナクリドン、ピグメントレッド、フタロシアニンブルーなどの有機顔料、酸化チタン、カーボンブラックなどの無機顔料、アルミニウム粉などのメタリック顔料、パールマイカ粉などの光干渉顔料、錫化合物、亜鉛化合物、アミン化合物などの硬化促進剤などを配合することができる。溶剤としては、以下に限定されないが、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類、酢酸エチル、酢酸−n−ブチル、酢酸セロソルブなどのエステル類、ブタノール、イソプロピルアルコールなどのアルコール類、などの群から目的及び用途に応じて適宜選択して使用することができる。これらの溶剤は単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。   In addition, depending on the application of the coating composition and the purpose, various solvents, ultraviolet absorbers such as benzotriazole and benzophenone, light stabilizers such as hindered amines and hindered phenols, organic pigments such as quinacridone, pigment red and phthalocyanine blue, titanium oxide And inorganic pigments such as carbon black, metallic pigments such as aluminum powder, light interference pigments such as pearl mica powder, and curing accelerators such as tin compounds, zinc compounds and amine compounds. Examples of the solvent include, but are not limited to, ketones such as acetone, methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone, esters such as ethyl acetate, n-butyl acetate and cellosolve acetate, alcohols such as butanol and isopropyl alcohol, etc. According to the purpose and application, it can be used appropriately selected from the group of These solvents may be used alone or in combination of two or more.

この様に調製された塗料組成物は、ロール塗装、カーテンフロー塗装、スプレー塗装など方法が利用でき、通常、乾燥膜厚10〜100μm程度で塗装される。特に、自動車補修塗料、プラスチック塗料などの分野に有用である。   The coating composition prepared in this manner can be applied by methods such as roll coating, curtain flow coating, spray coating and the like, and is usually coated with a dry film thickness of about 10 to 100 μm. In particular, it is useful in the field of automobile repair paint, plastic paint and the like.

また、本実施形態の塗料組成物は、クリアコートに用いることが好ましい。   Moreover, it is preferable to use the coating composition of this embodiment for a clear coat.

また、本実施形態の塗料方法は、本実施形態の塗料組成物を、顔料を含むベースコート上に塗装することを含む。ここで、顔料は上述した有機顔料、無機顔料、メタリック顔料、光干渉顔料等を適宜使用することができる。   In addition, the paint method of the present embodiment includes coating the paint composition of the present embodiment on a base coat containing a pigment. Here, as the pigment, the above-mentioned organic pigment, inorganic pigment, metallic pigment, light interference pigment and the like can be appropriately used.

以下に、実施例に基づいて本実施形態を更に詳細に説明するが、本実施形態は、以下の実施例に限定されるものではない。部はすべて質量部である。   Hereinafter, the present embodiment will be described in more detail based on examples, but the present embodiments are not limited to the following examples. All parts are parts by mass.

まず、各物性の測定方法について述べる。   First, the measuring method of each physical property is described.

(数平均分子量)
ポリイソシアネート組成物の数平均分子量は下記の装置を用いたゲルパーミエーションクロマトグラフ(以下GPCという)測定によるポリスチレン基準の数平均分子量である。
機器:HLC−8120(東ソー株式会社製)、
使用カラム:TSK GEL SuperH1000、TSK GEL SuperH2000、TSK GEL SuperH3000(何れも東ソー株式会社製)、
試料濃度:5wt/vol%、
キャリア:THF、
検出方法:視差屈折計、
流出量:0.6mL/min、
カラム温度:30℃。
(Number average molecular weight)
The number average molecular weight of the polyisocyanate composition is a polystyrene-based number average molecular weight measured by gel permeation chromatograph (hereinafter referred to as GPC) using the following apparatus.
Equipment: HLC-8120 (made by Tosoh Corporation),
Column used: TSK GEL Super H1000, TSK GEL Super H2000, TSK GEL Super H 3000 (all manufactured by Tosoh Corporation),
Sample concentration: 5 wt / vol%,
Carrier: THF,
Detection method: parallax refractometer,
Effluent volume: 0.6 mL / min,
Column temperature: 30 ° C.

GPCの検量線は、分子量50000〜2050のポリスチレン(ジーエルサイエンス株式会社製PSS−06(Mw50000)、BK13007(Mp=20000、Mw/Mn=1.03)、PSS−08(Mw=9000)、PSS−09(Mw=4000)、及び5040−35125(Mp=2050、Mw/Mn=1.05))と、ヘキサメチレンジイソシアネート系ポリイソシアネート組成物(デュラネートTPA−100、旭化成ケミカルズ株式会社製)のイソシアヌレート基の3量体〜7量体(イソシアヌレート3量体分子量=504、イソシアヌレート5量体分子量=840、イソシアヌレート7量体分子量=1176)及びHDI(分子量=168)を標準として作成した。   The standard curve of GPC is polystyrene (molecular weight 50,000 to 5050 PSS-06 (Mw 50000), BK 13007 (Mp = 20000, Mw / Mn = 1.03), PSS-08 (Mw = 9000), PSS) -09 (Mw = 4000), and 5040-35125 (Mp = 2050, Mw / Mn = 1.05)), and an isocyanate of hexamethylene diisocyanate-based polyisocyanate composition (Duranate TPA-100, manufactured by Asahi Kasei Chemicals Corporation) The trimers to heptamers of a nurate group (isocyanurate trimer molecular weight = 504, isocyanurate pentamer molecular weight = 840, isocyanurate pentamer molecular weight = 1176) and HDI (molecular weight = 168) were prepared as standards .

(収率)
収率は次式から算出した。
収率(%) = 得られたポリイソシアネート組成物の質量/仕込み原料の合計質量×100
(yield)
The yield was calculated from the following formula.
Yield (%) = mass of obtained polyisocyanate composition / total mass of feed materials × 100

(数平均官能基数)
ポリイソシアネート組成物の数平均官能基数は、上述のとおり測定されるポリイソシアネート組成物の数平均分子量及び後述する方法で測定されるイソシアネート基濃度の値に基づき、次式から算出した。
ポリイソシアネート組成物の数平均官能基数 = ポリイソシアネート組成物の数平均分子量 × イソシアネート基濃度/42
(Number average number of functional groups)
The number average functional group number of the polyisocyanate composition was calculated from the following equation based on the number average molecular weight of the polyisocyanate composition measured as described above and the value of the isocyanate group concentration measured by the method described later.
Number average functional group number of polyisocyanate composition = number average molecular weight of polyisocyanate composition × isocyanate group concentration / 42

(イソシアネート基濃度)
トルエンに溶解したポリイソシアネート組成物にn−ジブチルアミンを添加し、1規定塩酸を使用した電位差滴定により、ポリイソシアネート組成物中のイソシアネート基濃度を求めた。
なお、後述する各実施例及び各比較例で製造したポリイソシアネート組成物の不揮発分を以下に記載の方法によって調べ、その値が98質量%以上であったものを上記イソシアネート基濃度の測定に供した。
(Isocyanate group concentration)
N-Dibutylamine was added to the polyisocyanate composition dissolved in toluene, and the concentration of isocyanate group in the polyisocyanate composition was determined by potentiometric titration using 1N hydrochloric acid.
In addition, the non volatile matter of the polyisocyanate composition manufactured by each Example and each comparative example mentioned later is investigated by the method as described in the following, and that whose value was 98 mass% or more is provided for the measurement of the said isocyanate group concentration. did.

(不揮発分の測定)
不揮発分は、ポリイソシアネート組成物を、105℃、3時間加熱した場合の残存量から求めた。
不揮発分(質量%)=(105℃、3時間加熱後のポリイソシアネート組成物の質量)/(加熱前のポリイソシアネート組成物の質量)×100
(Measurement of non-volatile content)
The non volatile matter was determined from the residual amount when the polyisocyanate composition was heated at 105 ° C. for 3 hours.
Nonvolatile content (% by mass) = (mass of polyisocyanate composition after heating at 105 ° C. for 3 hours) / (mass of polyisocyanate composition before heating) × 100

(ジイソシアネートモノマー濃度)
前記GPC測定で得られるジイソシアネートの分子量(例えばHDIであれば168)に対応するピーク面積%を、ポリイソシアネート組成物中のジイソシアネートモノマーの質量濃度として表した。
(Diisocyanate monomer concentration)
The peak area% corresponding to the molecular weight (for example, 168 in the case of HDI) of the diisocyanate obtained by the GPC measurement was expressed as the mass concentration of the diisocyanate monomer in the polyisocyanate composition.

(イソシアネート環状3量体濃度)
前記GPC測定で得られるジイソシアネート環状3量体相当の分子量(例えばHDIであれば504)のピークの濃度をその面積パーセントで表した。
(Isocyanate cyclic trimer concentration)
The concentration of the peak of the molecular weight (for example, 504 in the case of HDI) equivalent to the diisocyanate cyclic trimer obtained by the GPC measurement was represented by the area percentage.

(粘度の測定)
ポリイソシアネート組成物の粘度を、E型粘度計(東機産業株式会社のRE−80U)を用いて、コーンプレート3度R12、25℃で測定した(単位:mPa・s/25℃)。
なお、後述する各実施例及び各比較例で製造したポリイソシアネート組成物の不揮発分を上記に記載の方法によって調べ、その値が98質量%以上であったものを上記粘度の測定に供した。
(Measurement of viscosity)
The viscosity of the polyisocyanate composition was measured at a cone plate third temperature R12 at 25 ° C. (unit: mPa · s / 25 ° C.) using an E-type viscometer (RE-80U manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd.).
In addition, the non volatile matter of the polyisocyanate composition manufactured by each Example mentioned later and each comparative example was investigated by the method as described above, and the thing whose value was 98 mass% or more was used for the measurement of the said viscosity.

(アロファネート基、イソシアヌレート基及びウレタン基の定性ないし定量)
Bruker社製FT−NMR AVANCE600を用いて、重クロロフォルムCDCl3を溶媒に、サンプル(ポリイソシアネート組成物)濃度5質量%、600MHz、積算回数256回で、プロトン核磁気共鳴スペクトルを測定し、アロファネート基、イソシアヌレート基、ウレタン基のモル比を確認した。HDI由来のβ位、γ位の全プロトンを基準として、イソシアヌレート基は3.85ppm付近のイソシアヌレート基に隣接するHDI由来のメチレン基の水素原子のシグナルの面積比、アロファネート基は8.50ppm付近のアロファネート結合の窒素に結合した水素原子のシグナルの面積比、ウレタン基は4.90ppm付近のウレタン結合の窒素に結合した水素原子のシグナルの面積比を測定し、以下の計算式でモル比1,2を求めた。
モル比1: アロファネート基/(アロファネート基+イソシアヌレート基)=(8.50ppm付近のシグナル面積)/(8.50ppm付近のシグナル面積+3.85ppm付近のシグナル面積/6)
モル比2: アロファネート基/(アロファネート基+ウレタン基)=(8.50ppm付近のシグナル面積)/(8.50ppm付近のシグナル面積+4.90ppm付近のシグナル面積)
(Qualitative or quantitative determination of allophanate group, isocyanurate group and urethane group)
Using a Bruker Corp. FT-NMR AVANCE 600, heavy chloroform CDCl 3 solvent, the sample (polyisocyanate composition) concentration of 5 mass%, 600 MHz, with integrated 256 times, and measuring the proton nuclear magnetic resonance spectrum, allophanate groups The molar ratio of isocyanurate group and urethane group was confirmed. The isocyanurate group is the signal ratio of the hydrogen atom of the methylene group derived from HDI adjacent to the isocyanurate group in the vicinity of 3.85 ppm based on all protons in β and γ positions derived from HDI, and the allophanate group is 8.50 ppm Measure the area ratio of signals of hydrogen atoms bonded to nitrogen of nearby allophanate bond, and the ratio of signals of hydrogen atoms bonded to nitrogen of urethane bond around 4.90 ppm, and calculate the molar ratio by the following formula I asked for 1,2.
Molar ratio 1: allophanate group / (allophanate group + isocyanurate group) = (signal area around 8.50 ppm) / (signal area around 8.50 ppm + signal area around 3.85 ppm / 6)
Molar ratio 2: allophanate group / (allophanate group + urethane group) = (signal area around 8.50 ppm) / (signal area around 8.50 ppm + signal area around 4.90 ppm)

(硬化性)
塗料組成物をPP板に塗装後、23℃/50%RHで24時間硬化させた塗膜及び48時間硬化させた塗膜約0.2gを、アセトン約40gに20℃、24時間浸漬させた後、未溶解部質量の浸漬前質量に対する値を算出し、得られた値を硬化性の指標とした。
(Curable)
After the coating composition was applied to a PP plate, about 0.2 g of a coating cured at 23 ° C./50% RH for 24 hours and a coating cured for 48 hours were immersed in about 40 g of acetone at 20 ° C. for 24 hours Then, the value with respect to the mass before immersion of undissolved part mass was computed, and the obtained value was made into the parameter | index of hardenability.

(乾燥性実験)
塗料組成物をガラス板上に膜厚40μmになるように塗装した後、23℃/50%RHで硬化させた。5時間及び7時間経過後、その塗膜上にコットンボール(直径2.5cm、高さ2.0cmの円柱型)を置き、その上に100gの分銅を60秒間置いた。その後、分銅とコットンを取り除き、塗膜上に残ったコットン跡を観察した。跡が全く見えなかった場合を1、跡がはっきり見えた場合を5として1〜5の5段階として表した。
(Drying test)
The coating composition was coated on a glass plate to a film thickness of 40 μm and then cured at 23 ° C./50% RH. After 5 hours and 7 hours, a cotton ball (diameter 2.5 cm, column 2.0 cm high) was placed on the coating, and a 100 g weight was placed thereon for 60 seconds. After that, the weight and the cotton were removed and the cotton mark left on the coating was observed. The case where the mark was not visible at all was represented as 1 and the case where the mark was clearly visible was represented as 5 steps of 1 to 5 as 5.

(塗膜架橋度)
剛体振り子型粘弾性測定器(株式会社エー・アンド・デイ社のRPT−3000W)を用い、振り子FRB−100、エッジRBE160で塗膜硬化過程における、周期を測定した。塗膜は乾燥膜厚が80μmになるよう、SUS板に塗工し、作成した。10℃/分で80℃に昇温し、80℃で25分焼き付けしながら、周期を測定した。塗膜架橋度を周期の低下率で表した。周期の低下率は、(硬化前の周期−硬化後の周期)/硬化前の周期として、%で表される。周期の低下率が大きいほど架橋度が高く、硬化性が良好となる。
(Coating degree of crosslinking)
The period in a coating-hardening process was measured with pendulum FRB-100 and edge RBE160 using a rigid pendulum-type visco-elasticity measuring device (RPT-3000W from A & D Corporation). The coating was applied to a SUS plate so as to have a dry film thickness of 80 μm. The cycle was measured while raising the temperature to 80 ° C. at 10 ° C./min and baking at 80 ° C. for 25 minutes. The degree of coating film crosslinking was expressed by the reduction rate of the cycle. The reduction rate of the cycle is expressed as (Period before curing-Cycle after curing) / Period before curing, in%. The greater the reduction rate of the cycle, the higher the degree of crosslinking and the better the curability.

(塗膜外観)
汎用三次元表面構造解析装置(株式会社キヤノン社のNewView600)を用いて、室温で塗料組成物を電着板上に膜厚40μmになるように塗装した後、23℃/50%RHで1日硬化させた後、塗膜表面を測定した。塗膜表面の凹凸の振幅が50nm以下の場合を3とし、50〜70nmの場合を2とし、70nm以上の場合を1とし、1〜3の3段階として表した。数値が大きいほど塗膜外観が良好である。
(Coating film appearance)
The paint composition was coated on an electrodeposited plate at a film thickness of 40 μm at room temperature using a general-purpose three-dimensional surface structure analyzer (NewView 600 by Canon Inc.), and then one day at 23 ° C./50% RH After curing, the coating surface was measured. The case where the amplitude of the unevenness of the coating film surface is 50 nm or less is 3; the case of 50 to 70 nm is 2; and the case of 70 nm or more is 1; The larger the value, the better the coating appearance.

(相溶性)
ポリオールと、ポリイソシアネート組成物の各々を、イソシアネート基/水酸基の当量比1.0で配合し、酢酸ブチルで固形分50%になるように調整後、希釈液の外観で評価した。透明であるかどうかを基準に判断し、不透明である場合を「不均一」とした。ポリオールとしては、フッ素系ポリオールである旭硝子社製ルミフロン(登録商標)LF−200(樹脂分濃度60%,水酸基価53.3mgKOH/樹脂g)とアクリルポリオールであるDIC社製アクリディック(登録商標)A−801−P(樹脂分濃度50%、水酸基価50.0mgKOH/樹脂g)を用いてそれぞれ評価した。
(Compatibility)
Each of the polyol and the polyisocyanate composition was blended at an equivalent ratio of isocyanate group / hydroxyl group of 1.0, adjusted to 50% solid content with butyl acetate, and then evaluated on the appearance of the diluted solution. It judged on the basis of whether it was transparent, and the case where it was opaque was made into "non-uniformity." As a polyol, Lumiflon (registered trademark) LF-200 (resin concentration 60%, hydroxyl value 53.3 mg KOH / resin g) manufactured by Asahi Glass Co., Ltd., which is a fluorine-based polyol, and Acricic (registered trademark) manufactured by DIC, which is an acrylic polyol A-801-P (resin content 50%, hydroxyl value 50.0 mg KOH / resin g) was used to evaluate each.

(実施例1)
撹拌機、温度計、還流冷却管、窒素吹き込み管を取り付けた4ツ口フラスコ内を窒素雰囲気にし、HDI 600部、2価アルコールである1,3−ブタンジオール10.8部を仕込み、撹拌下反応器内温度を90℃1時間保持しウレタン化反応を行った。その後反応器内温度を80℃に保持し、イソシアヌレート化触媒としてテトラメチルアンモニウムカプリエート0.03部を加えて、反応液の屈折率を測定し、収率が55%になった時点で燐酸を添加し反応を停止した。反応液をろ過した後、薄膜蒸発缶を用いて未反応のHDIを除去した。得られた343gのポリイソシアネート組成物の不揮発分は99.8質量%、25℃における粘度は20,400mPa・s、イソシアネート基濃度は19.3質量%、ジイソシアネートモノマー濃度は0.15質量%、数平均分子量は970、数平均官能基数は4.4であった。(アロファネート基/(アロファネート基+ウレタン基))のモル比は0.99であった。仕込み原料の組成、反応条件及び調製したポリイソシアネート組成物の物性を表1に示す。
Example 1
A four-necked flask equipped with a stirrer, a thermometer, a reflux condenser, and a nitrogen blow-in pipe is made into a nitrogen atmosphere, and 600 parts of HDI and 10.8 parts of 1,3-butanediol which is a dihydric alcohol are charged. The temperature in the reactor was maintained at 90 ° C. for 1 hour to carry out the urethanization reaction. Thereafter, the temperature in the reactor is maintained at 80 ° C., 0.03 part of tetramethylammonium capriate is added as an isocyanurate conversion catalyst, and the refractive index of the reaction solution is measured. The reaction was stopped by adding. After filtering the reaction solution, unreacted HDI was removed using a thin film evaporator. The nonvolatile content of the 343 g polyisocyanate composition obtained is 99.8% by mass, the viscosity at 25 ° C. is 20,400 mPa · s, the isocyanate group concentration is 19.3% by mass, the diisocyanate monomer concentration is 0.15% by mass, The number average molecular weight was 970, and the number average functionality was 4.4. The molar ratio of (allophanate group / (allophanate group + urethane group)) was 0.99. The composition of the starting materials, the reaction conditions and the physical properties of the prepared polyisocyanate composition are shown in Table 1.

(実施例2)
撹拌機、温度計、還流冷却管、窒素吹き込み管を取り付けた4ツ口フラスコ内を窒素雰囲気にし、HDI 600部、2価アルコールである1,3−ブタンジオール24部を仕込み、撹拌下反応器内温度を90℃1時間保持しウレタン化反応を行った。その後反応器内温度を80℃に保持し、イソシアヌレート化触媒としてテトラメチルアンモニウムカプリエート0.03部を加えて、反応液の屈折率を測定し、収率が55%になった時点で燐酸を添加し反応を停止した。反応液をろ過した後、薄膜蒸発缶を用いて未反応のHDIを除去した。得られた343gのポリイソシアネート組成物の不揮発分は99.8質量%、25℃における粘度は14,000mPa・s、イソシアネート基濃度は19.1質量%、ジイソシアネートモノマー濃度は0.09質量%、数平均分子量は1040、数平均官能基数は4.7であった。(アロファネート基/(アロファネート基+ウレタン基))のモル比は0.98であった。仕込み原料の組成、反応条件及び調製したポリイソシアネート組成物の物性を表1に示す。
(Example 2)
A four-necked flask equipped with a stirrer, thermometer, reflux condenser, and nitrogen blow-in tube is made into a nitrogen atmosphere, and 600 parts of HDI and 24 parts of 1,3-butanediol which is a dihydric alcohol are charged. The internal temperature was maintained at 90 ° C. for 1 hour to carry out the urethanization reaction. Thereafter, the temperature in the reactor is maintained at 80 ° C., 0.03 part of tetramethylammonium capriate is added as an isocyanurate conversion catalyst, and the refractive index of the reaction solution is measured. The reaction was stopped by adding. After filtering the reaction solution, unreacted HDI was removed using a thin film evaporator. The nonvolatile content of the obtained 343 g polyisocyanate composition is 99.8% by mass, the viscosity at 25 ° C. is 14,000 mPa · s, the isocyanate group concentration is 19.1% by mass, the diisocyanate monomer concentration is 0.09% by mass, The number average molecular weight was 1040 and the number average functionality was 4.7. The molar ratio of (allophanate group / (allophanate group + urethane group)) was 0.98. The composition of the starting materials, the reaction conditions and the physical properties of the prepared polyisocyanate composition are shown in Table 1.

(実施例3〜7)
仕込み原料の組成と反応条件を表1に示すように変更した以外は、実施例1と同様に合成を行った。それら仕込み原料の組成と反応条件、及びそのポリイソシアネート組成物の物性を表1に示す。
(Examples 3 to 7)
The synthesis was performed in the same manner as in Example 1 except that the composition of the starting materials and the reaction conditions were changed as shown in Table 1. Table 1 shows the composition and reaction conditions of the charged materials, and the physical properties of the polyisocyanate composition.

実施例1〜7で得られたポリイソシアネート組成物の相溶性評価結果を表2に示す。   The evaluation results of the compatibility of the polyisocyanate compositions obtained in Examples 1 to 7 are shown in Table 2.

(実施例8〜14)
アクリルポリオール(Nuplex社の商品名「SETALUX1753」、樹脂分濃度70%、水酸基価138.6mgKOH/g)と、実施例1〜7で得られたポリイソシアネート組成物の各々を、イソシアネート基/水酸基の当量比1.0で配合し、有機溶剤で塗料粘度を適度に調整後、塗膜評価を行った。用いた硬化剤及び塗膜の物性を表2に示す。
(Examples 8 to 14)
Each of the acrylic polyol (trade name “SETALUX 1753” manufactured by Nuplex, resin concentration 70%, hydroxyl value 138.6 mg KOH / g) and the polyisocyanate composition obtained in Examples 1 to 7 is an isocyanate group / hydroxy group After blending with an equivalent ratio of 1.0 and adjusting the coating viscosity appropriately with an organic solvent, the coating film was evaluated. Physical properties of the used curing agent and the coating are shown in Table 2.

(比較例1〜5)
仕込み原料の組成と反応条件を表1に示すように変更した以外は、実施例1と同様に合成を行った。それら仕込み原料の組成と反応条件、及びそのポリイソシアネート組成物の物性を表1に示す。
(Comparative Examples 1 to 5)
The synthesis was performed in the same manner as in Example 1 except that the composition of the starting materials and the reaction conditions were changed as shown in Table 1. Table 1 shows the composition and reaction conditions of the charged materials, and the physical properties of the polyisocyanate composition.

(比較例6〜10)
表2に示す硬化剤を用いた以外は実施例8と同様に評価を行った。用いた硬化剤及び塗膜の物性を表2に示す。
(Comparative Examples 6 to 10)
Evaluation was performed in the same manner as in Example 8 except that the curing agent shown in Table 2 was used. Physical properties of the used curing agent and the coating are shown in Table 2.

Figure 0006502049
Figure 0006502049

Figure 0006502049
Figure 0006502049

本発明の塗料組成物は、自動車補修塗料、プラスチック塗料などの幅広い分野に有用である。特に、低温での乾燥性、硬化性が有益である。また、顔料を含まないクリヤ塗料としても、耐酸性雨性、耐候性に優れた塗料として有用である。   The coating composition of the present invention is useful in a wide range of fields such as automobile repair paints and plastic paints. In particular, low temperature drying and curing are useful. In addition, it is also useful as a paint excellent in acid rain resistance and weather resistance as a clear paint containing no pigment.

Claims (7)

脂肪族ジイソシアネート及び脂環族ジイソシアネートから選ばれる一種以上のジイソシアネートと一種以上のジオールから得られるポリイソシアネート組成物であって、
前記ポリイソシアネート組成物中、アロファネート基/(イソシアヌレート基+アロファネート基)のモル比が0.2〜0.7であり、かつ、アロファネート基/(アロファネート基+ウレタン基)のモル比が0.6〜1.0であり、
25℃における粘度が8,000〜50,000mPa・sである、ポリイソシアネート組成物。
It is a polyisocyanate composition obtained from one or more diisocyanates selected from aliphatic diisocyanates and alicyclic diisocyanates and one or more diols,
In the polyisocyanate composition, the molar ratio of allophanate group / (isocyanurate group + allophanate group) is 0.2 to 0.7 , and the molar ratio of allophanate group / (allophanate group + urethane group) is 0. 6 to 1.0 der is,
Viscosity at 25 ° C. is Ru 8,000~50,000mPa · s der polyisocyanate composition.
数平均官能基数が3.8〜10.0である、請求項1に記載のポリイソシアネート組成物。   The polyisocyanate composition according to claim 1, wherein the number average functional group number is 3.8 to 10.0. イソシアネート基濃度が14.0〜21.0質量%である、請求項1又は2に記載のポリイソシアネート組成物。   The polyisocyanate composition according to claim 1 or 2, wherein the isocyanate group concentration is 14.0 to 21.0% by mass. 請求項1〜のいずれか一項に記載のポリイソシアネート組成物と、少なくとも一種のポリオールとを含む、塗料組成物。 A paint composition comprising the polyisocyanate composition according to any one of claims 1 to 3 and at least one polyol. クリアコートに用いる、請求項に記載の塗料組成物。 The coating composition according to claim 4 , which is used for a clear coat. 自動車補修塗料又はプラスチック塗料に用いる、請求項に記載の塗料組成物。 The paint composition according to claim 4 , which is used for automobile repair paint or plastic paint. 請求項のいずれか一項に記載の塗料組成物を、顔料を含むベースコート上に塗装することを含む、塗装方法。 A coating method comprising coating the paint composition according to any one of claims 4 to 6 on a base coat containing a pigment.
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