JP6572569B2 - 耐紫外線吸収剤性ポリウレタン組成物、該組成物を用いたコーティング材 - Google Patents
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脂肪族ジイソシアネートの具体例としては、ヘキサメチレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、2−メチル−ペンタン−1,5−ジイソシアネート、3−メチル−ペンタン−1,5−ジイソシアネート、リジンジイソシアネート、トリオキシエチレンジイソシアネート等を挙げることができ、これらの混合物も使用することができる。
脂環族ジイソシアネートの具体例としては、イソホロンジイソシアネート、シクロヘキサンジイソシアネート、水素添加ジフェニルメタンジイソシアネート、ノルボルナンジイソシアネート、水素添加トリレンジイソシアネート、水素添加キシレンジイソシアネート、水素添加テトラメチルキシレンジイソシアネート等を挙げることができ、これらの混合物も使用することができる。この脂環族ジイソシアネートの中で耐紫外線吸収剤性や生産性の観点から、イソホロンジイソシアネート(以下、「IPDI」と言う。)が特に好ましい。
芳香族ジイソシアネートの具体例としては、2,4−トリレンジイソシアネート、2,6−トリレンジイソシアネート、4,4′−ジフェニルメタンジイソシアネート、2,4′−ジフェニルメタンジイソシアネート、2,2′−ジフェニルメタンジイソシアネート、4,4′−ジフェニルエーテルジイソシアネート、2−ニトロジフェニル−4,4′−ジイソシアネート、2,2′−ジフェニルプロパン−4,4′−ジイソシアネート、3,3′−ジメチルジフェニルメタン−4,4′−ジイソシアネート、4,4′−ジフェニルプロパンジイソシアネート、m−フェニレンジイソシアネート、p−フェニレンジイソシアネート、ナフチレン−1,4−ジイソシアネート、ナフチレン−1,5−ジイソシアネート、3,3′−ジメトキシジフェニル−4,4′−ジイソシアネート等を挙げることができ、これらの混合物も使用することができる。
芳香脂肪族ジイソシアネートの具体例としては、1,3−又は1,4−キシリレンジイソシアネート、1,3−又は1,4−ビス(1−イソシアナト−1−メチルエチル)ベンゼン、ω,ω′−ジイソシアナト−1,4−ジエチルベンゼン等を挙げることができ、これらの混合物も使用することができる。
アミノアルコール(B)としては、アミノ基と水酸基とをもつ化合物であれば、特に限定するものではないが、水酸基末端プレポリマーの合成時の反応制御の観点から、例えば、1分子中に第一級アミノ基又は第二級アミノ基を1個、及び水酸基を1〜3個有するものが好ましい。
有機溶剤の存在下又は非存在下、ポリイソシアネート(A)と、アミノアルコール(B)とを、イソシアネート基とアミノ基のモル比(R)が、好ましくはR=イソシアネート基/アミノ基で0.7〜1.3となる量を仕込み、好ましくは80℃以下でウレア化反応させて水酸基末端プレポリマーを製造する。
このような有機溶剤の具体例としては、オクタン等の脂肪族炭化水素類、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン等の脂環族炭化水素類、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸イソブチル等のエステル類、エチレングリコールエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、3−メチル−3−メトキシブチルアセテート、エチル−3−エトキシプロピオネート等のグリコールエーテルエステル類、ジオキサン等のエーテル類、ヨウ化メチレン、モノクロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素類、N−メチルピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、ヘキサメチルホスホニルアミド等の極性非プロトン溶媒、ダイアセトンアルコール等の第3級アルコール類等が挙げられる。これらの溶媒は、単独、又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
<製造例1>
撹拌機、温度計、加熱装置、蒸留塔を備えた容量1リットルの四つ口フラスコに、ポリイソシアネート(A)としてIPDIイソシアヌレート(エボニック社製、商品名:VESTANAT T1890/100、NCO含量17.3質量%、以下、「IPDIヌレート」という)を400gと、メチルエチルケトン(以下、「MEK」という。)を500g仕込み、これらを25℃で均一に撹拌しながら窒素ガスバブリングしてポリイソシアネート溶液を調製した。このポリイソシアネート溶液に、アミノアルコール(B)として2−アミノエタノール(キシダ化学社製)100gを徐々に仕込み、窒素気流下、60℃以下を保ちながらウレア化反応させることにより、水酸基末端プレポリマー溶液PP−1を得た。このプレポリマーの水酸基価は92KOHmg/gであった。
撹拌機、温度計、加熱装置、蒸留塔を備えた容量1リットルの四つ口フラスコに、ポリイソシアネート(A)としてIPDIヌレートを359gと、MEKを400g、ダイアセトンアルコール(以下、「DAA」という。)を100g仕込み、これらを25℃で均一に撹拌しながら窒素ガスバブリングしてポリイソシアネート溶液を調製した。このポリイソシアネート溶液に、アミノアルコール(B)として3−アミノ−1−プロパノール(和光純薬工業社製)を31gとジエタノールアミン(キシダ化学社製)110gを順次、徐々に仕込み、窒素気流下、60℃以下を保ちながらウレア化反応させることにより、水酸基末端プレポリマー溶液PP−2を得た。このプレポリマーの水酸基価は141KOHmg/gであった。
撹拌機、温度計、加熱装置、蒸留塔を備えた容量1リットルの四つ口フラスコに、ポリイソシアネート(A)としてIPDIヌレートを350gと、MEKを400g、DAAを100g仕込み、これらを25℃で均一に撹拌しながら窒素ガスバブリングしてポリイソシアネート溶液を調製した。このポリイソシアネート溶液に、アミノアルコール(B)としてジエタノールアミン(キシダ化学社製)150gを徐々に仕込み、窒素気流下、60℃以下を保ちながらウレア化反応させることにより、水酸基末端プレポリマー溶液PP−3を得た。このプレポリマーの水酸基価は160KOHmg/gであった。
撹拌機、温度計、加熱装置、蒸留塔を備えた容量1リットルの四つ口フラスコに、ポリイソシアネート(A)としてIPDIヌレートを336gと、MEKを500g仕込み、これらを25℃で均一に撹拌しながら窒素ガスバブリングしてポリイソシアネート溶液を調製した。このポリイソシアネート溶液に、アミノアルコール(B)として2−アミノ−2−エチル−1,3−プロパンジオール(東京化成工業社製)164gを徐々に仕込み、窒素気流下、60℃以下を保ちながらウレア化反応させることにより、水酸基末端プレポリマー溶液PP−4を得た。このプレポリマーの水酸基価は154KOHmg/gであった。
撹拌機、温度計、加熱装置、蒸留塔を備えた容量1リットルの四つ口フラスコに、ポリイソシアネート(A)としてIPDIヌレートを364gと、MEKを500g仕込み、これらを25℃で均一に撹拌しながら窒素ガスバブリングしてポリイソシアネート溶液を調製した。このポリイソシアネート溶液に、アミノアルコール(B)として3−アミノ−1,2−プロパンジオール(ダイセル社製)136gを徐々に仕込み、窒素気流下、60℃以下を保ちながらウレア化反応させることにより、水酸基末端プレポリマー溶液PP−5を得た。このプレポリマーの水酸基価は167KOHmg/gであった。
撹拌機、温度計、加熱装置、蒸留塔を備えた容量1リットルの四つ口フラスコに、ポリイソシアネート(A)としてHDIイソシアヌレート(東ソー社製、商品名:コロネートHX、NCO含量21.1質量%)を327gと、MEKを250g、DAAを250g仕込み、これらを25℃で均一に撹拌しながら窒素ガスバブリングしてポリイソシアネート溶液を調製した。このポリイソシアネート溶液に、アミノアルコール(B)としてジエタノールアミン(キシダ化学社製)173gを徐々に仕込み、窒素気流下、60℃以下を保ちながらウレア化反応させることにより、水酸基末端プレポリマー溶液PP−6を得た。このプレポリマーの水酸基価は184KOHmg/gであった。
撹拌機、温度計、加熱装置、蒸留塔を備えた容量1リットルの四つ口フラスコに、ポリイソシアネート(A)としてHDIアロファネート(東ソー社製、商品名:コロネート2770、NCO含量19.4質量%)を336gと、MEKを500g仕込み、これらを25℃で均一に撹拌しながら窒素ガスバブリングしてポリイソシアネート溶液を調製した。このポリイソシアネート溶液に、アミノアルコール(B)としてジエタノールアミン(キシダ化学製)164gを徐々に仕込み、窒素気流下、60℃以下を保ちながらウレア化反応させることにより、水酸基末端プレポリマー溶液PP−7を得た。このプレポリマーの水酸基価は175KOHmg/gであった。
撹拌機、温度計、加熱装置、蒸留塔を備えた容量1リットルの四つ口フラスコに、ポリイソシアネート(A)としてHDIアダクト(東ソー社製、商品名:コロネートHL、NCO含量12.7質量%、固形分75質量%)を464gと、MEKを192g、DAAを192g仕込み、これらを25℃で均一に撹拌しながら窒素ガスバブリングしてポリイソシアネートの溶液を調製した。このポリイソシアネート溶液に、アミノアルコール(B)としてジエタノールアミン(キシダ化学社製)152gを徐々に仕込み、窒素気流下、60℃以下を保ちながらウレア化反応させることにより、水酸基末端プレポリマー溶液PP−8を得た。このプレポリマーの水酸基価は163KOHmg/gであった。
得られたPP−1〜PP−8の水酸基末端プレポリマー、アクリルポリオール及びポリカーボネートジオールの水酸基と、ポリイソシアネート(HDIアダクト、東ソー社製、商品名:コロネートHL、NCO含量12.7質量%、固形分75質量%)のイソシアネート基とのモル比が、R=イソシアネート基/水酸基で1.0となるように配合し、さらに全体の固形分が45質量%となるように、MEK、又はMEKとDAAの混合溶剤で希釈し、塗料配合液を調製した。これをポリエチレンテレフタレート板(パルテック社製)に乾燥後の膜厚が30μmとなるようにアプリケーターで塗布し、25℃で1時間乾燥後、80℃で10時間養生させることによってコーティング材を作製した。なお、比較例3で示すアクリルポリオールは、DIC社製アクリディックA−801(水酸基価50KOHmg/g、固形分50質量%)、比較例4で示すポリカーボネートジオールは、東ソー社製ニッポラン970(水酸基価224KOHmg/g)である。
(1)化合物a:2−ヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン
(2)化合物b:サリチル酸2−エチルヘキシル
(3)化合物c:サリチル酸3,3,5−トリメチルシクロヘキシル
(4)化合物d:3,3−ジフェニル−2−シアノアクリル酸2−エチルヘキシル
(5)化合物e:2−エチルヘキシル−4−メトキシシンナマート
(6)化合物f:4−tert−ブチルベンゾイル(4−メトキシベンゾイル)メタン(グリセリン3%希釈液)。
アプリケーターで塗布後、25℃で1時間乾燥した塗膜の乾燥状態を、指触で評価した。
・塗膜にべたつきなし(評価:A)
・塗膜にべたつきあり(評価:B)。
コーティング膜に、下記化合物(1)〜(5)を0.02g滴下し、80℃で1時間放置後滴下物を拭き取り、外観を目視で評価した。化合物(6)は固体であるため3%となるようにグリセリンに溶解し、溶解液をコーティング膜に0.02g滴下し、80℃で1時間放置後滴下物を拭き取り、外観を目視で評価した。
[化合物]
(1)2−ヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン
(2)サリチル酸2−エチルヘキシル
(3)サリチル酸3,3,5−トリメチルシクロヘキシル
(4)3,3−ジフェニル−2−シアノアクリル酸2−エチルヘキシル
(5)2−エチルヘキシル−4−メトキシシンナマート
(6)4−tert−ブチルベンゾイル(4−メトキシベンゾイル)メタン
[評価基準]
・コーティング膜に変化が見られないもの(評価:A)
・コーティング膜が僅かに薬液痕を生じたもの(評価:B)
・コーティング膜が著しく膨潤、光沢の変化を生じたもの(評価:C)
・コーティング膜が溶解を生じたもの(評価:D)。
Claims (7)
- イシアヌレート環構造をもつ水酸基末端プレポリマーと硬化剤とを含む耐紫外線吸収剤性ポリウレタン組成物であって、イソシアヌレート環構造をもつ水酸基末端プレポリマーが、ポリイソシアネート(A)とアミノアルコール(B)との反応生成物であり、硬化剤がヘキサメチレンジイソシアネートのアダクト体であることを特徴とする耐紫外線吸収剤性ポリウレタン組成物。
- ポリイソシアネート(A)が、イソシアヌレート環構造をもつことを特徴とする請求項1に記載の耐紫外線吸収剤性ポリウレタン組成物。
- ポリイソシアネート(A)のイソシアネート源が、脂肪族イソシアネート及び脂環族イソシアネートからなる群より選ばれることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の耐紫外線吸収剤性ポリウレタン組成物。
- イソシアヌレート環構造をもつ水酸基末端プレポリマーのイソシアヌレート環構造が、イソホロンジイソシアネートの三量体に由来することを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の耐紫外線吸収剤性ポリウレタン組成物。
- イソシアヌレート環構造をもつ水酸基末端プレポリマーの平均官能基数が、2〜11であることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の耐紫外線吸収剤性ポリウレタン組成物。
- 請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の耐紫外線吸収剤性ポリウレタン組成物からなるコーティング材。
- 請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の耐紫外線吸収剤性ポリウレタン組成物からなる塗膜。
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