JP6626423B2 - Polyisocyanate composition and polyurethane resin - Google Patents
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Description
本発明は、ポリイソシアネート組成物およびポリウレタン樹脂、詳しくは、ポリイソシアネート組成物、および、そのポリイソシアネート組成物が用いられるポリウレタン樹脂に関する。 The present invention relates to a polyisocyanate composition and a polyurethane resin, and more particularly, to a polyisocyanate composition and a polyurethane resin using the polyisocyanate composition.
ポリウレタン樹脂は、通常、ポリイソシアネートと活性水素化合物との反応により製造されており、例えば、塗料、接着剤、エラストマーなどとして、各種産業分野において広範に使用されている。 Polyurethane resins are usually produced by a reaction between a polyisocyanate and an active hydrogen compound, and are widely used in various industrial fields, for example, as paints, adhesives, elastomers, and the like.
このようなポリウレタン樹脂が、例えば、塗膜などとして使用される場合には、優れた機械物性および耐薬品性が要求される場合があり、そのような場合には、原料として、ペンタメチレンジイソシアネートと、平均官能基数が2〜3.9の低分子量ポリオール、具体的には、トリメチロールプロパンなどとの反応により得られるポリイソシアネート組成物を用いることが、知られている(例えば、特許文献1(実施例1)参照。)。 When such a polyurethane resin is used as a coating film, for example, excellent mechanical properties and chemical resistance may be required.In such a case, pentamethylene diisocyanate is used as a raw material. It is known to use a low molecular weight polyol having an average functional group number of 2 to 3.9, specifically, a polyisocyanate composition obtained by a reaction with trimethylolpropane or the like (for example, Patent Document 1 See Example 1).).
このようなポリイソシアネート組成物とポリオールとの反応により得られるポリウレタン樹脂は、優れた機械物性および耐薬品性を備えることができる。 A polyurethane resin obtained by reacting such a polyisocyanate composition with a polyol can have excellent mechanical properties and chemical resistance.
一方、ポリウレタン樹脂としては、さらなる機械物性および耐薬品性の向上が要求される場合があり、また、ポリウレタン樹脂の製造時における作業性の向上も要求されている。 On the other hand, there is a case where a polyurethane resin is required to further improve mechanical properties and chemical resistance, and is also required to improve workability during production of the polyurethane resin.
本発明の目的は、各種工業材料に優れた機械物性および耐薬品性を付与することができ、作業性よく製造することができるポリイソシアネート組成物、および、そのポリイソシアネート組成物が用いられるポリウレタン樹脂を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a polyisocyanate composition that can impart excellent mechanical properties and chemical resistance to various industrial materials and can be manufactured with good workability, and a polyurethane resin using the polyisocyanate composition. Is to provide.
上記の目的を達成するため、本発明のポリイソシアネート組成物は、脂肪族ポリイソシアネートと、ジトリメチロールプロパンを含むポリオールとの反応により得られることを特徴としている。 In order to achieve the above object, the polyisocyanate composition of the present invention is obtained by reacting an aliphatic polyisocyanate with a polyol containing ditrimethylolpropane.
また、本発明のポリイソシアネート組成物では、ポリオールが、ジトリメチロールプロパンとトリメチロールプロパンとからなり、ポリオールの総量に対するジトリメチロールプロパンの含有率が、5モル%以上であることが好適である。 In the polyisocyanate composition of the present invention, it is preferable that the polyol is composed of ditrimethylolpropane and trimethylolpropane, and the content of ditrimethylolpropane relative to the total amount of the polyol is 5 mol% or more.
また、本発明のポリイソシアネート組成物では、平均イソシアネート官能基数が、3〜5.5であることが好適である。 In the polyisocyanate composition of the present invention, the average number of isocyanate functional groups is preferably from 3 to 5.5.
また、本発明のポリイソシアネート組成物では、ポリイソシアネートが、ペンタメチレンジイソシアネートからなることが好適である。 In the polyisocyanate composition of the present invention, the polyisocyanate is preferably composed of pentamethylene diisocyanate.
また、本発明のポリウレタン樹脂は、上記のポリイソシアネート組成物と、活性水素化合物との反応により得られることを特徴としている。 Further, the polyurethane resin of the present invention is obtained by reacting the above polyisocyanate composition with an active hydrogen compound.
本発明のポリイソシアネート組成物は、脂肪族ポリイソシアネートと、ジトリメチロールプロパンを含むポリオールとの反応により得られるので、各種工業材料に優れた機械物性および耐薬品性を付与することができ、作業性よく製造することができる。 Since the polyisocyanate composition of the present invention is obtained by the reaction of an aliphatic polyisocyanate with a polyol containing ditrimethylolpropane, it is possible to impart excellent mechanical properties and chemical resistance to various industrial materials, and to improve workability. Can be manufactured well.
そのため、本発明のポリイソシアネート組成物が用いられるポリウレタン樹脂は、各種産業分野において、広範に用いることができる。 Therefore, the polyurethane resin using the polyisocyanate composition of the present invention can be used widely in various industrial fields.
本発明のポリイソシアネート組成物は、脂肪族ポリイソシアネートとポリオールとの反応により得ることができる。 The polyisocyanate composition of the present invention can be obtained by reacting an aliphatic polyisocyanate with a polyol.
脂肪族ポリイソシアネートとしては、例えば、トリメチレンジイソシアネート、1,2−プロピレンジイソシアネート、ブ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、1,2−ブチレンジイソシアネート、2,3−ブチレンジイソシアネート、1,3−ブチレンジイソシアネート)、ペンタメチレンジイソシアネート(1,5−ペンタメチレンジイソシアネート、PDI)、ヘキサメチレ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、HDI)、2,4,4−または2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、2,6−ジイソシアネートメチルカプエートなどの脂肪族ジイソシアネートなどが挙げられる。 Examples of the aliphatic polyisocyanate include trimethylene diisocyanate, 1,2-propylene diisocyanate, butylene diisocyanate (tetramethylene diisocyanate, 1,2-butylene diisocyanate, 2,3-butylene diisocyanate, 1,3-butylene diisocyanate), pentane Methylene diisocyanate (1,5-pentamethylene diisocyanate, PDI), hexamethylene diisocyanate (1,6-hexamethylene diisocyanate, HDI), 2,4,4- or 2,2,4-trimethylhexamethylene diisocyanate, 2,6 -Aliphatic diisocyanates such as diisocyanate methyl caprate.
また、脂肪族ポリイソシアネートには、脂環族ポリイソシアネートが含まれる。脂環族ポリイソシアネートとしては、例えば、1,3−シクロペンタンジイソシアネート、1,3−シクロペンテンジイソシアネート、シクロヘキサンジイソシアネート(1,4−シクロヘキサンジイソシアネート、1,3−シクロヘキサンジイソシアネート)、3−イソシアナトメチル−3,5,5−トリメチルシクロヘキシルイソシアネート(イソホロジイソシアネート)(IPDI)、メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)(4,4’−、2,4’−または2,2’−メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート、これらのTrans,Trans−体、Trans,Cis−体、Cis,Cis−体、もしくはその混合物))(H12MDI)、メチルシクロヘキサンジイソシアネート(メチル−2,4−シクロヘキサンジイソシアネート、メチル−2,6−シクロヘキサンジイソシアネート)、ノルボルナンジイソシアネート(各種異性体もしくはその混合物)(NBDI)、ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン(1,3−または1,4−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンもしくはその混合物)(H6XDI)などの脂環族ジイソシアネートが挙げられる。 The aliphatic polyisocyanate includes an alicyclic polyisocyanate. Examples of the alicyclic polyisocyanate include 1,3-cyclopentane diisocyanate, 1,3-cyclopentene diisocyanate, cyclohexane diisocyanate (1,4-cyclohexane diisocyanate, 1,3-cyclohexane diisocyanate), and 3-isocyanatomethyl-3. , 5,5-trimethylcyclohexyl isocyanate (isophorodiisocyanate) (IPDI), methylenebis (cyclohexylisocyanate) (4,4'-, 2,4'- or 2,2'-methylenebis (cyclohexylisocyanate, Trans, Trans - body, Trans, Cis body, Cis, Cis body, or mixtures thereof)) (H 12 MDI), methylcyclohexane diisocyanate (methyl-2,4-cyclohexane Isocyanate, methyl-2,6-cyclohexane diisocyanate), norbornane diisocyanate (various isomers or mixtures thereof) (NBDI), bis (isocyanatomethyl) cyclohexane (1,3- or 1,4-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane Or a mixture thereof) (H 6 XDI).
これら脂肪族ポリイソシアネートは、単独使用または2種類以上併用することができる。 These aliphatic polyisocyanates can be used alone or in combination of two or more.
脂肪族ポリイソシアネートとして、好ましくは、ペンタメチレンジイソシアネートが挙げられる。 As the aliphatic polyisocyanate, preferably, pentamethylene diisocyanate is used.
ペンタメチレンジイソシアネートを用いれば、イソシアネート基濃度が高く、また、優れた機械物性および耐薬品性を備えるポリウレタン樹脂を得られるポリイソシアネート組成物を、得ることができる。 By using pentamethylene diisocyanate, a polyisocyanate composition having a high isocyanate group concentration and capable of obtaining a polyurethane resin having excellent mechanical properties and chemical resistance can be obtained.
ポリオールは、ジトリメチロールプロパン(略称:Di−TMP)を含有している。 The polyol contains ditrimethylolpropane (abbreviation: Di-TMP).
ジトリメチロールプロパンは、ビス(2,2−ジヒドロキシメチルブチル)エーテルや、2,2’−ジエチル−2,2’−(オキシジメチル)ビス(プロパン−1,3−ジオール)とも称され、融点109℃の4価のポリオールであって、下記式(1)で示される。 Ditrimethylolpropane is also called bis (2,2-dihydroxymethylbutyl) ether or 2,2′-diethyl-2,2 ′-(oxydimethyl) bis (propane-1,3-diol) and has a melting point of 109. It is a tetravalent polyol at ℃, and is represented by the following formula (1).
ジトリメチロールプロパンは、例えば、特開平9−268150号公報に記載の方法などによって、トリメチロールプロパン(略称:TMP)を原料として得ることができ、また、市販品として入手することもできる。 Dimethylolpropane can be obtained as a raw material from trimethylolpropane (abbreviation: TMP), for example, by the method described in JP-A-9-268150, or can be obtained as a commercial product.
ジトリメチロールプロパンは、融点が比較的低温であるため、融点が比較的高温(150℃以上)であるその他の4価ポリオール(例えば、ペンタエリスリトールなど)を用いる場合に比べ、取り扱いが容易である。そのため、ジトリメチロールプロパンを用いれば、ポリイソシアネート組成物の製造における作業性の向上を図ることができる。 Since ditrimethylolpropane has a relatively low melting point, it is easier to handle than when using other tetravalent polyols having a relatively high melting point (eg, 150 ° C. or higher) (for example, pentaerythritol). Therefore, if ditrimethylolpropane is used, the workability in the production of the polyisocyanate composition can be improved.
また、ポリオールは、好ましくは、ジトリメチロールプロパンの他、さらに、その他の低分子量ポリオール(ジトリメチロールプロパンを除く低分子量ポリオール)を含有することができる。 In addition, the polyol can preferably contain, in addition to ditrimethylolpropane, other low-molecular-weight polyols (low-molecular-weight polyols other than ditrimethylolpropane).
低分子量ポリオールは、水酸基を2つ以上有する数平均分子量300未満、好ましくは、400未満の化合物であって、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブチレングリコール、1,3−ブチレングリコール、1,2−ブチレングリコール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、2,2,2−トリメチルペンタンジオール、3,3−ジメチロールヘプタン、アルカン(C7〜20)ジオール、1,3−または1,4−シクロヘキサンジメタノールおよびそれらの混合物、1,3−または1,4−シクロヘキサンジオールおよびそれらの混合物、水素化ビスフェノールA、1,4−ジヒドロキシ−2−ブテン、2,6−ジメチル−1−オクテン−3,8−ジオール、ビスフェノールA、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコールなどの2価アルコール、例えば、グリセリン、トリメチロールプロパン、トリイソプロパノールアミンなどの3価アルコール、例えば、テトラメチロールメタン(ペンタエリスリトール)、ジグリセリンなどの4価アルコール、例えば、キシリトールなどの5価アルコール、例えば、ソルビトール、マンニトール、アリトール、イジトール、ダルシトール、アルトリトール、イノシトール、ジペンタエリスリトールなどの6価アルコール、例えば、ペルセイトールなどの7価アルコール、例えば、ショ糖などの8価アルコールなどが挙げられる。 The low molecular weight polyol is a compound having two or more hydroxyl groups and having a number average molecular weight of less than 300, preferably less than 400, for example, ethylene glycol, propylene glycol, 1,3-propanediol, 1,4-butylene glycol, 1,3-butylene glycol, 1,2-butylene glycol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, neopentyl glycol, 3-methyl-1,5-pentanediol, 2,2,2-trimethyl Pentanediol, 3,3-dimethylolheptane, alkane (C7-20) diol, 1,3- or 1,4-cyclohexanedimethanol and mixtures thereof, 1,3- or 1,4-cyclohexanediol and their Mixture, hydrogenated bisphenol A, 1,4-dihydroxy- Dihydric alcohols such as butene, 2,6-dimethyl-1-octene-3,8-diol, bisphenol A, diethylene glycol, triethylene glycol, dipropylene glycol, for example, glycerin, trimethylolpropane, triisopropanolamine and the like; Trihydric alcohols, for example, tetrahydric alcohols such as tetramethylolmethane (pentaerythritol) and diglycerin, for example, pentahydric alcohols such as xylitol, for example, sorbitol, mannitol, allitol, iditol, darcitol, altitol, inositol, dipental Examples include hexahydric alcohols such as erythritol, for example, heptahydric alcohols such as perseitol, and octahydric alcohols such as sucrose.
これら低分子量ポリオールは、単独使用または2種類以上併用することができる。 These low molecular weight polyols can be used alone or in combination of two or more.
低分子量ポリオールとして、好ましくは、3価アルコール、より好ましくは、トリメチロールプロパンが挙げられる。 As the low molecular weight polyol, preferably, a trihydric alcohol, more preferably, trimethylolpropane is used.
すなわち、ポリオールは、好ましくは、ジトリメチロールプロパンとトリメチロールプロパンとからなる。 That is, the polyol preferably comprises ditrimethylolpropane and trimethylolpropane.
ポリオールが、ジトリメチロールプロパンとトリメチロールプロパンとからなる場合には、ポリイソシアネート組成物の低粘度化を図ることができる。とりわけ、ジトリメチロールプロパンとトリメチロールプロパンとの含有割合が下記範囲であれば、より良好に低粘度化を図ることができる。 When the polyol is composed of ditrimethylolpropane and trimethylolpropane, the viscosity of the polyisocyanate composition can be reduced. In particular, when the content ratio of ditrimethylolpropane and trimethylolpropane is in the following range, the viscosity can be more favorably reduced.
ポリオールがジトリメチロールプロパンと、その他の低分子量ポリオールとを含有する場合において、それらの含有割合は、ポリオールの総量(総モル)に対して、ジトリメチロールプロパンが、例えば、5モル%以上、好ましくは、50モル%以上であり、通常、100モル%未満、好ましくは、95モル%以下である。また、その他の低分子量ポリオールが、通常、0モル%を超過、好ましくは、5モル%以上であり、例えば、95モル%以下、好ましくは、50モル%以下である。 When the polyol contains ditrimethylolpropane and another low-molecular-weight polyol, the content thereof is such that ditrimethylolpropane is, for example, at least 5 mol%, preferably at least 5 mol%, based on the total amount (total mole) of the polyol. , 50 mol% or more, usually less than 100 mol%, preferably 95 mol% or less. In addition, other low molecular weight polyols usually exceed 0 mol%, preferably 5 mol% or more, for example, 95 mol% or less, preferably 50 mol% or less.
ポリオール中のジトリメチロールプロパンの含有割合が上記範囲であれば、硬度および柔軟性を兼ね備えるポリウレタン樹脂を得ることができる。 When the content of ditrimethylolpropane in the polyol is within the above range, a polyurethane resin having both hardness and flexibility can be obtained.
また、ポリオールの分子量(2種類以上が併用される場合の数平均分子量)は、例えば、100以上、好ましくは、140以上であり、例えば、400以下、好ましくは、260以下である。 Further, the molecular weight of the polyol (number average molecular weight when two or more kinds are used in combination) is, for example, 100 or more, preferably 140 or more, and for example, 400 or less, preferably 260 or less.
また、ポリオールの水酸基価は、例えば、500mgKOH/g以上、好ましくは、890mgKOH/g以上であり、例えば、2000gKOH/g以下、好ましくは、1250mgKOH/g以下である。 The hydroxyl value of the polyol is, for example, 500 mgKOH / g or more, preferably 890 mgKOH / g or more, and for example, 2000 gKOH / g or less, preferably 1250 mgKOH / g or less.
なお、水酸基価は、公知の滴定法から求めることができ、また、水酸基価と水酸基当量とは、次式(2)の関係にある。 The hydroxyl value can be determined by a known titration method, and the hydroxyl value and the hydroxyl equivalent have the relationship of the following formula (2).
水酸基価=56100/水酸基当量 (2)
また、ポリオールの平均官能基数は、例えば、2.5以上、好ましくは、3以上、より好ましくは、3.5以上であり、例えば、6以下、好ましくは、5以下、より好ましくは、4以下である。
Hydroxyl value = 56100 / hydroxyl equivalent (2)
The average number of functional groups of the polyol is, for example, 2.5 or more, preferably 3 or more, more preferably 3.5 or more, for example, 6 or less, preferably 5 or less, more preferably 4 or less. It is.
ポリオールの平均官能基数は、ジトリメチロールプロパンとその他の低分子量ポリオールとを併用する場合には、併用される各ポリオール化合物(ジトリメチロールプロパンおよびその他の低分子量ポリオール)の水酸基当量および分子量から、次式(3)により算出することができる。
(ポリオールの平均官能基数)=((各ポリオール化合物の質量/各ポリオール化合物の水酸基当量)の総和)/((各ポリオール化合物の質量/各ポリオール化合物の分子量)の総和) (3)
そして、本発明においては、脂肪族ポリイソシアネートとポリオールとをウレタン化反応させ、ポリイソシアネート組成物を得る。
The average functional group number of the polyol, when using ditrimethylolpropane and other low molecular weight polyols in combination, the hydroxyl equivalent and molecular weight of each polyol compound (ditrimethylolpropane and other low molecular weight polyols) used in combination, the following formula: It can be calculated by (3).
(Average number of functional groups of polyol) = (sum of (weight of each polyol compound / hydroxyl equivalent of each polyol compound)) / (sum of (weight of each polyol compound / molecular weight of each polyol compound)) (3)
And in this invention, a polyisocyanate composition is obtained by urethane-forming reaction of an aliphatic polyisocyanate and a polyol.
より具体的には、ポリイソシアネート組成物を得るには、ポリオールの活性水素基(ヒドロキシ基)に対する、脂肪族ポリイソシアネートのイソシアネート基の当量比(イソシアネート基/活性水素基)が、例えば、3〜20、好ましくは、3〜10、さらに好ましくは、4〜8となる割合で、それらを配合し、公知のウレタン化反応により反応させる。 More specifically, to obtain a polyisocyanate composition, the equivalent ratio of the isocyanate group of the aliphatic polyisocyanate to the active hydrogen group (hydroxy group) of the polyol (isocyanate group / active hydrogen group) is, for example, 3 to 3. They are blended at a ratio of 20, preferably 3 to 10, more preferably 4 to 8, and reacted by a known urethanation reaction.
このウレタン化反応における反応条件としては、例えば、窒素ガスなどの不活性ガス雰囲気、常圧(大気圧)下において、反応温度が、例えば、40〜120℃、好ましくは、50〜100℃、さらに好ましくは、60〜90℃であり、反応時間が、例えば、0.5〜30時間、好ましくは、1〜20時間、さらに好ましくは、1〜10時間である。 The reaction conditions in the urethanization reaction include, for example, an inert gas atmosphere such as a nitrogen gas, and a normal temperature (atmospheric pressure) at a reaction temperature of, for example, 40 to 120 ° C, preferably 50 to 100 ° C, and furthermore, Preferably, it is 60 to 90 ° C., and the reaction time is, for example, 0.5 to 30 hours, preferably 1 to 20 hours, more preferably 1 to 10 hours.
また、ウレタン化反応は、反応系において、所望のイソシアネート基含有量(仕込み量から算出される、未反応のイソシアネート基濃度の理論量)となった時点で、終了する。 The urethanization reaction ends when the desired isocyanate group content (the theoretical amount of the unreacted isocyanate group concentration calculated from the charged amount) in the reaction system is reached.
また、このウレタン化反応では、必要に応じて、例えば、アミン類や有機金属化合物などの公知のウレタン化触媒を添加してもよく、また、公知の有機溶媒を添加してもよい。 In the urethanization reaction, if necessary, a known urethanization catalyst such as an amine or an organic metal compound may be added, or a known organic solvent may be added.
アミン類としては、例えば、トリエチルアミン、トリエチレンジアミン、ビス−(2−ジメチルアミノエチル)エーテル、N−メチルモルホリンなどの3級アミン類、例えば、テトラエチルヒドロキシルアンモニウムなどの4級アンモニウム塩、例えば、イミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾールなどのイミダゾール類などが挙げられる。 As the amines, for example, tertiary amines such as triethylamine, triethylenediamine, bis- (2-dimethylaminoethyl) ether, N-methylmorpholine, and the like, for example, quaternary ammonium salts such as tetraethylhydroxylammonium, for example, imidazole, And imidazoles such as 2-ethyl-4-methylimidazole.
有機金属化合物としては、例えば、酢酸錫、オクチル酸錫、オレイン酸錫、ラウリル酸錫、ジブチル錫ジアセテート、ジメチル錫ジラウレート、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫ジメルカプチド、ジブチル錫マレエート、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫ジネオデカノエート、ジオクチル錫ジメルカプチド、ジオクチル錫ジラウリレート、ジブチル錫ジクロリドなどの有機錫系化合物、例えば、オクタン酸鉛、ナフテン酸鉛などの有機鉛化合物、例えば、ナフテン酸ニッケルなどの有機ニッケル化合物、例えば、ナフテン酸コバルトなどの有機コバルト化合物、例えば、オクテン酸銅などの有機銅化合物、例えば、オクチル酸ビスマス、ネオデカン酸ビスマスなどの有機ビスマス化合物などが挙げられる。 Examples of the organometallic compound include tin acetate, tin octylate, tin oleate, tin laurate, dibutyltin diacetate, dimethyltin dilaurate, dibutyltin dilaurate, dibutyltin dimercaptide, dibutyltin maleate, dibutyltin dilaurate, and dibutyltin. Dinedecanoate, dioctyltin dimercaptide, dioctyltin dilaurate, organic tin-based compounds such as dibutyltin dichloride, for example, lead octanoate, organic lead compounds such as lead naphthenate, for example, organic nickel compounds such as nickel naphthenate, Examples thereof include organic cobalt compounds such as cobalt naphthenate, for example, organic copper compounds such as copper octenoate, and organic bismuth compounds such as bismuth octylate and bismuth neodecanoate.
さらに、ウレタン化触媒として、例えば、炭酸カリウム、酢酸カリウム、オクチル酸カリウムなどのカリウム塩が挙げられる。 Further, examples of the urethanization catalyst include potassium salts such as potassium carbonate, potassium acetate, and potassium octylate.
これらウレタン化触媒は、単独使用または2種類以上併用することができる。 These urethanization catalysts can be used alone or in combination of two or more.
有機溶媒としては、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、シクロヘキサノンなどのケトン類、例えば、アセトニトリルなどのニトリル類、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸イソブチルなどのアルキルエステル類、例えば、n−ヘキサン、n−ヘプタン、オクタンなどの脂肪族炭化水素類、例えば、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサンなどの脂環族炭化水素類、例えば、トルエン、キシレン、エチルベンゼンなどの芳香族炭化水素類、例えば、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、メチルカルビトールアセテート、エチルカルビトールアセテート、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などのグリコールエーテルエステル類、例えば、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサンなどのエーテル類、例えば、塩化メチル、塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素、臭化メチル、ヨウ化メチレン、ジクロロエタンなどのハロゲン化脂肪族炭化水素類、例えば、N−メチルピロリドン、ジメチルホルムアミド、N,N’−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などの極性非プロトン類などが挙げられる。 As the organic solvent, for example, acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, ketones such as cyclohexanone, nitriles such as acetonitrile, methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate, alkyl esters such as isobutyl acetate, for example, n- Aliphatic hydrocarbons such as hexane, n-heptane, and octane, for example, alicyclic hydrocarbons such as cyclohexane and methylcyclohexane, for example, aromatic hydrocarbons such as toluene, xylene, and ethylbenzene, for example, methyl cellosolve acetate , Ethyl cellosolve acetate, methyl carbitol acetate, ethyl carbitol acetate, ethylene glycol ethyl ether acetate, propylene glycol methyl ether acetate, 3-methyl-3-methoxy Glycol ether esters such as butyl acetate and ethyl-3-ethoxypropionate, for example, ethers such as diethyl ether, tetrahydrofuran and dioxane, for example, methyl chloride, methylene chloride, chloroform, carbon tetrachloride, methyl bromide, iodine Halogenated aliphatic hydrocarbons such as methylene halide and dichloroethane, and polar aprotons such as N-methylpyrrolidone, dimethylformamide, N, N'-dimethylacetamide, dimethylsulfoxide, hexamethylphosphonylamide, and the like. .
これら有機溶媒は、単独使用または2種類以上併用することができる。 These organic solvents can be used alone or in combination of two or more.
また、このウレタン化反応では、遊離の(未反応の)脂肪族ポリイソシアネートを除去することもできる。 In this urethanization reaction, free (unreacted) aliphatic polyisocyanate can also be removed.
換言すると、ポリイソシアネート組成物は、未反応の脂肪族ポリイソシアネートが混入された状態、すなわち、脂肪族ポリイソシアネートとポリオールとの反応生成物(脂肪族ポリイソシアネートのポリオール付加体)と、未反応の脂肪族ポリイソシアネートとの混合物として得られる。 In other words, the polyisocyanate composition is in a state where the unreacted aliphatic polyisocyanate is mixed, that is, the reaction product of the aliphatic polyisocyanate and the polyol (the polyol adduct of the aliphatic polyisocyanate) and the unreacted Obtained as a mixture with an aliphatic polyisocyanate.
得られるポリイソシアネート組成物中における、未反応の脂肪族ポリイソシアネートの濃度(以下、残存モノマー濃度と称する場合がある。)が高い場合には、好ましくは、ポリイソシアネート組成物から未反応の脂肪族ポリイソシアネートを除去し、残存モノマー濃度を低減する。 When the concentration of the unreacted aliphatic polyisocyanate in the obtained polyisocyanate composition (hereinafter, sometimes referred to as the residual monomer concentration) is high, preferably, the unreacted aliphatic polyisocyanate is unreacted from the polyisocyanate composition. Remove polyisocyanate and reduce residual monomer concentration.
未反応の脂肪族ポリイソシアネートを除去する方法としては、例えば、薄膜蒸留法などの蒸留法や、例えば、液−液抽出法などの抽出法などの公知の方法が挙げられる。 Examples of a method for removing unreacted aliphatic polyisocyanate include a known method such as a distillation method such as a thin film distillation method and an extraction method such as a liquid-liquid extraction method.
このようにして得られるポリイソシアネート組成物は、そのイソシアネート基濃度(無溶剤)が、例えば、13質量%以上、好ましくは、14質量%以上、より好ましくは、16.7質量%以上であり、例えば、22質量%以下、好ましくは、20質量%以下、より好ましくは、18.7質量%以下である。 The polyisocyanate composition thus obtained has an isocyanate group concentration (solvent-free) of, for example, 13% by mass or more, preferably 14% by mass or more, more preferably 16.7% by mass or more, For example, the content is 22% by mass or less, preferably 20% by mass or less, and more preferably 18.7% by mass or less.
また、このようにして得られるポリイソシアネート組成物においては、残存モノマー濃度(未反応の脂肪族ポリイソシアネートの濃度)が、例えば、3質量%以下、好ましくは、1質量%以下、より好ましくは、0.5質量%以下である。 In the polyisocyanate composition thus obtained, the residual monomer concentration (concentration of unreacted aliphatic polyisocyanate) is, for example, 3% by mass or less, preferably 1% by mass or less, more preferably It is 0.5% by mass or less.
また、このようにして得られるポリイソシアネート組成物(無溶剤)の、25℃における粘度は、例えば、1000mPa・s以上、好ましくは、2000mPa・s以上、より好ましくは、10000mPa・s以上であり、例えば、200000mPa・s以下、好ましくは、180000mPa・s以下、より好ましくは、150000mPa・s以下である。なお、粘度の測定方法は、後述する実施例に準拠する。 Further, the viscosity at 25 ° C. of the polyisocyanate composition (solvent-free) thus obtained is, for example, 1000 mPa · s or more, preferably 2000 mPa · s or more, more preferably 10,000 mPa · s or more, For example, it is 200000 mPa · s or less, preferably 180000 mPa · s or less, more preferably 150,000 mPa · s or less. In addition, the measuring method of a viscosity is based on the Example mentioned later.
また、このようにして得られるポリイソシアネート組成物は、数平均分子量が、例えば、700以上、好ましくは、800以上、より好ましくは、900以上であり、例えば、1300以下、好ましくは、1200以下、より好ましくは、1100以下である。 The polyisocyanate composition thus obtained has a number average molecular weight of, for example, 700 or more, preferably 800 or more, more preferably 900 or more, for example, 1300 or less, preferably 1200 or less, More preferably, it is 1100 or less.
なお、ここでいう数平均分子量は、ポリイソシアネート組成物を、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーで測定したポリエチレンオキシド換算の数平均分子量である。 The number average molecular weight referred to here is the number average molecular weight in terms of polyethylene oxide of the polyisocyanate composition measured by gel permeation chromatography.
また、ポリイソシアネート組成物の平均イソシアネート官能基数は、例えば、2.5以上、好ましくは、3以上、より好ましくは、4以上であり、例えば、7以下、好ましくは、5.5以下、より好ましくは、5以下である。 The average number of isocyanate functional groups in the polyisocyanate composition is, for example, 2.5 or more, preferably 3 or more, more preferably 4 or more, and for example, 7 or less, preferably 5.5 or less, more preferably Is 5 or less.
ポリイソシアネート組成物の平均イソシアネート基数が上記範囲であれば、機械物性および耐薬品性に優れるポリウレタン樹脂を得ることができる。 When the average number of isocyanate groups in the polyisocyanate composition is in the above range, a polyurethane resin having excellent mechanical properties and chemical resistance can be obtained.
なお、ポリイソシアネート組成物の平均イソシアネート官能基数は、ポリイソシアネート組成物のイソシアネート基濃度、固形分濃度およびゲルパーミエーションクロマトグラフィーの数平均分子量から、下記式(4)により算出することができる。 The average number of isocyanate functional groups in the polyisocyanate composition can be calculated from the following formula (4) from the isocyanate group concentration, the solid content concentration and the number average molecular weight of gel permeation chromatography of the polyisocyanate composition.
平均イソシアネート官能基数=A/B×C/42.02 (4)
(式中、Aは、イソシアネート基濃度を示し、Bは、固形分濃度を示し、Cは、数平均分子量を示す。)
このようにして得られるポリイソシアネート組成物は、溶剤で希釈することなく、塗料、接着剤、その他、数多くの工業的用途に使用できるが、ポリイソシアネート組成物の調製において有機溶媒が添加される場合、その有機溶媒に溶解された状態で使用することもでき、また、必要であれば、さらに、各種有機溶剤に溶解させて使用することもできる。
Average number of isocyanate functional groups = A / B × C / 42.02 (4)
(In the formula, A indicates an isocyanate group concentration, B indicates a solid content concentration, and C indicates a number average molecular weight.)
The polyisocyanate composition thus obtained can be used for paints, adhesives, and many other industrial uses without being diluted with a solvent, but when an organic solvent is added in the preparation of the polyisocyanate composition. It can be used in the state of being dissolved in the organic solvent, and if necessary, it can be further dissolved in various organic solvents.
有機溶剤としては、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、シクロヘキサノンなどのケトン類、例えば、アセトニトリルなどのニトリル類、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸イソブチルなどのアルキルエステル類、例えば、n−ヘキサン、n−ヘプタン、オクタンなどの脂肪族炭化水素類、例えば、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサンなどの脂環族炭化水素類、例えば、トルエン、キシレン、エチルベンゼンなどの芳香族炭化水素類、例えば、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、メチルカルビトールアセテート、エチルカルビトールアセテート、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などのグリコールエーテルエステル類、例えば、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサンなどのエーテル類、例えば、塩化メチル、塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素、臭化メチル、ヨウ化メチレン、ジクロロエタンなどのハロゲン化脂肪族炭化水素類、例えば、N−メチルピロリドン、ジメチルホルムアミド、N,N’−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などの極性非プロトン類などが挙げられる。 As the organic solvent, for example, acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, ketones such as cyclohexanone, for example, nitriles such as acetonitrile, methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate, alkyl esters such as isobutyl acetate, for example, n- Aliphatic hydrocarbons such as hexane, n-heptane, and octane, for example, alicyclic hydrocarbons such as cyclohexane and methylcyclohexane, for example, aromatic hydrocarbons such as toluene, xylene, and ethylbenzene, for example, methyl cellosolve acetate , Ethyl cellosolve acetate, methyl carbitol acetate, ethyl carbitol acetate, ethylene glycol ethyl ether acetate, propylene glycol methyl ether acetate, 3-methyl-3-methoxy Glycol ether esters such as butyl acetate and ethyl-3-ethoxypropionate, for example, ethers such as diethyl ether, tetrahydrofuran and dioxane, for example, methyl chloride, methylene chloride, chloroform, carbon tetrachloride, methyl bromide, iodine Halogenated aliphatic hydrocarbons such as methylene halide and dichloroethane, and polar aprotons such as N-methylpyrrolidone, dimethylformamide, N, N'-dimethylacetamide, dimethylsulfoxide, hexamethylphosphonylamide, and the like. .
さらに、有機溶剤としては、例えば、非極性溶剤(非極性有機溶剤)が挙げられ、これら非極性溶剤としては、脂肪族、ナフテン系炭化水素系有機溶剤を含む、アニリン点が、例えば、10〜70℃、好ましくは、12〜65℃の、低毒性で溶解力の弱い非極性有機溶剤や、ターペン油に代表される植物性油などが挙げられる。 Furthermore, examples of the organic solvent include non-polar solvents (non-polar organic solvents). Examples of these non-polar solvents include aliphatic and naphthenic hydrocarbon-based organic solvents. Examples include non-polar organic solvents having a low toxicity and a low solubility at 70 ° C., preferably 12 to 65 ° C., and vegetable oils represented by turpen oil.
また、ポリイソシアネート組成物が有機溶剤に溶解される場合には、その溶液の25℃における粘度は、例えば、100mPa・s以上、好ましくは、250mPa・s以上、より好ましくは、320mPa・s以上であり、例えば、1000mPa・s以下、好ましくは、750mPa・s以下、より好ましくは、500mPa・s以下である。なお、粘度の測定方法は、後述する実施例に準拠する。 When the polyisocyanate composition is dissolved in an organic solvent, the viscosity of the solution at 25 ° C. is, for example, 100 mPa · s or more, preferably 250 mPa · s or more, more preferably 320 mPa · s or more. Yes, for example, 1000 mPa · s or less, preferably 750 mPa · s or less, more preferably 500 mPa · s or less. In addition, the measuring method of a viscosity is based on the Example mentioned later.
本発明のポリイソシアネート組成物は、脂肪族ポリイソシアネートと、ジトリメチロールプロパンを含むポリオールとの反応により得られるので、各種工業材料に優れた機械物性および耐薬品性を付与することができ、作業性よく製造することができる。 Since the polyisocyanate composition of the present invention is obtained by the reaction of an aliphatic polyisocyanate with a polyol containing ditrimethylolpropane, it is possible to impart excellent mechanical properties and chemical resistance to various industrial materials, and to improve workability. Can be manufactured well.
具体的には、ポリイソシアネート組成物は、各種合成樹脂の架橋剤や硬化剤などとして用いることができ、とりわけ、ポリウレタン樹脂の原料として用いることができる。 Specifically, the polyisocyanate composition can be used as a cross-linking agent or a curing agent for various synthetic resins, and in particular, can be used as a raw material for a polyurethane resin.
そのため、本発明のポリイソシアネート組成物が用いられるポリウレタン樹脂は、各種産業分野において、広範に用いることができる。 Therefore, the polyurethane resin using the polyisocyanate composition of the present invention can be used widely in various industrial fields.
具体的には、本発明のポリウレタン樹脂は、上記ポリイソシアネート組成物と、活性水素化合物とを反応させることにより、得ることができる。 Specifically, the polyurethane resin of the present invention can be obtained by reacting the above polyisocyanate composition with an active hydrogen compound.
本発明において、活性水素化合物としては、例えば、ポリオール成分(水酸基を2つ以上有するポリオールを主として含有する成分)、ポリアミン成分(アミノ基を2つ以上有するポリアミンを主として含有する化合物)などが挙げられる。 In the present invention, examples of the active hydrogen compound include a polyol component (a component mainly containing a polyol having two or more hydroxyl groups) and a polyamine component (a compound mainly containing a polyamine having two or more amino groups). .
本発明において、ポリオール成分としては、低分子量ポリオールおよび高分子量ポリオールが挙げられる。 In the present invention, examples of the polyol component include a low molecular weight polyol and a high molecular weight polyol.
低分子量ポリオールとしては、上記した低分子量ポリオールと同様の低分子量ポリオールが挙げられる。 Examples of the low-molecular-weight polyol include low-molecular-weight polyols similar to the low-molecular-weight polyol described above.
高分子量ポリオールは、水酸基を2つ以上有する数平均分子量300以上、好ましくは、400以上、さらに好ましくは、500以上の化合物であって、例えば、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリウレタンポリオール、エポキシポリオール、植物油ポリオール、ポリオレフィンポリオール、アクリルポリオール、および、ビニルモノマー変性ポリオールが挙げられる。 The high molecular weight polyol is a compound having a number average molecular weight of 300 or more having two or more hydroxyl groups, preferably 400 or more, more preferably 500 or more, for example, polyether polyol, polyester polyol, polycarbonate polyol, polyurethane polyol, Examples include epoxy polyols, vegetable oil polyols, polyolefin polyols, acrylic polyols, and vinyl monomer-modified polyols.
ポリエーテルポリオールとしては、例えば、ポリオキシアルキレンポリオール、ポリテトラメチレンエーテルポリオールなどが挙げられる。 Examples of the polyether polyol include a polyoxyalkylene polyol and a polytetramethylene ether polyol.
ポリオキシアルキレンポリオールは、例えば、上記した低分子量ポリオールなどや、芳香族ポリアミン、脂肪族ポリアミンなどを開始剤とする、アルキレンオキサイドの付加重合物である。 The polyoxyalkylene polyol is, for example, an addition polymer of an alkylene oxide using the above-described low molecular weight polyol or the like, an aromatic polyamine, an aliphatic polyamine or the like as an initiator.
アルキレンオキサイドとしては、例えば、プロピレンオキサイド、エチレンオキサイド、ブチレンオキサイド、スチレンオキサイドなどが挙げられる。また、これらアルキレンオキサイドは、単独使用または2種類以上併用することができる。また、これらのうち、好ましくは、プロピレンオキサイド、エチレンオキサイドが挙げられる。なお、ポリオキシアルキレンポリオールには、例えば、プロピレンオキサイドと、エチレンオキサイドなどのアルキレンオキサイドとのランダムおよび/またはブロック共重合体が含まれる。 Examples of the alkylene oxide include propylene oxide, ethylene oxide, butylene oxide, styrene oxide and the like. These alkylene oxides can be used alone or in combination of two or more. Of these, propylene oxide and ethylene oxide are preferred. The polyoxyalkylene polyol includes, for example, a random and / or block copolymer of propylene oxide and an alkylene oxide such as ethylene oxide.
ポリテトラメチレンエーテルポリオールとしては、例えば、テトラヒドロフランのカチオン重合により得られる開環重合物や、テトラヒドロフランなどの重合単位に、アルキル置換テトラヒドロフランや、上記した2価アルコールを共重合した非晶性(非結晶性)ポリテトラメチレンエーテルグリコールなどが挙げられる。 Examples of the polytetramethylene ether polyol include a ring-opened polymer obtained by cationic polymerization of tetrahydrofuran, and an amorphous (non-crystalline) obtained by copolymerizing a polymer unit such as tetrahydrofuran with an alkyl-substituted tetrahydrofuran or the above-mentioned dihydric alcohol. G) polytetramethylene ether glycol.
なお、非晶性(非結晶性)とは、常温(25℃)において液状であることを示す。 In addition, non-crystalline (non-crystalline) means that it is liquid at normal temperature (25 ° C.).
非晶性のポリテトラメチレンエーテルグリコールは、例えば、テトラヒドロフランと、アルキル置換テトラヒドロフラン(例えば、3−メチルテトラヒドロフランなど)との共重合体(テトラヒドロフラン/アルキル置換テトラヒドロフラン(モル比)=15/85〜85/15、数平均分子量500〜4000、好ましくは、800〜2500)や、例えば、テトラヒドロフランと、分岐状グリコール(例えば、ネオペンチルグリコールなど)との共重合体(テトラヒドロフラン/分岐状グリコール(モル比)=15/85〜85/15、数平均分子量500〜4000、好ましくは、800〜2500)などとして、得ることができる。 The amorphous polytetramethylene ether glycol is, for example, a copolymer of tetrahydrofuran and an alkyl-substituted tetrahydrofuran (for example, 3-methyltetrahydrofuran or the like) (tetrahydrofuran / alkyl-substituted tetrahydrofuran (molar ratio) = 15 / 85-85 / 15, a number average molecular weight of 500 to 4000, preferably 800 to 2500) or a copolymer of tetrahydrofuran and a branched glycol (for example, neopentyl glycol or the like) (tetrahydrofuran / branched glycol (molar ratio) = 15 / 85-85 / 15, number average molecular weight 500-4000, preferably 800-2500).
ポリエステルポリオールとしては、例えば、上記した低分子量ポリオールと多塩基酸とを、公知の条件下、反応させて得られる重縮合物が挙げられる。 Examples of the polyester polyol include a polycondensate obtained by reacting the above-mentioned low molecular weight polyol with a polybasic acid under known conditions.
多塩基酸としては、例えば、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、メチルコハク酸、グルタール酸、アジピン酸、1,1−ジメチル−1,3−ジカルボキシプロパン、3−メチル−3−エチルグルタール酸、アゼライン酸、セバシン酸、その他の飽和脂肪族ジカルボン酸(C11〜13)、例えば、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、その他の不飽和脂肪族ジカルボン酸、例えば、オルソフタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、トルエンジカルボン酸、ナフタレンジカルボン酸、その他の芳香族ジカルボン酸、例えば、ヘキサヒドロフタル酸、その他の脂環族ジカルボン酸、例えば、ダイマー酸、水添ダイマー酸、ヘット酸などのその他のカルボン酸、および、それらカルボン酸から誘導される酸無水物、例えば、無水シュウ酸、無水コハク酸、無水マレイン酸、無水フタル酸、無水2−アルキル(C12〜C18)コハク酸、無水テトラヒドロフタル酸、無水トリメリット酸、さらには、これらのカルボン酸などから誘導される酸ハライド、例えば、シュウ酸ジクロライド、アジピン酸ジクロライド、セバシン酸ジクロライドなどが挙げられる。 Examples of polybasic acids include oxalic acid, malonic acid, succinic acid, methylsuccinic acid, glutaric acid, adipic acid, 1,1-dimethyl-1,3-dicarboxypropane, and 3-methyl-3-ethylglutaric acid , Azelaic acid, sebacic acid and other saturated aliphatic dicarboxylic acids (C11-13) such as maleic acid, fumaric acid, itaconic acid and other unsaturated aliphatic dicarboxylic acids such as orthophthalic acid, isophthalic acid and terephthalic acid , Toluene dicarboxylic acid, naphthalenedicarboxylic acid, other aromatic dicarboxylic acids, for example, hexahydrophthalic acid, other alicyclic dicarboxylic acids, for example, dimer acid, hydrogenated dimer acid, other carboxylic acids such as het acid, And acid anhydrides derived from these carboxylic acids, for example, oxalic anhydride, succinic anhydride , Maleic anhydride, phthalic anhydride, 2-alkyl (C12-C18) succinic acid, tetrahydrophthalic anhydride, trimellitic anhydride, and acid halides derived from these carboxylic acids, such as oxalic acid Dichloride, adipic dichloride, sebacic dichloride and the like.
また、ポリエステルポリオールとして、例えば、植物由来のポリエステルポリオール、具体的には、上記した低分子量ポリオールを開始剤として、ヒドロキシル基含有植物油脂肪酸(例えば、リシノレイン酸を含有するひまし油脂肪酸、12−ヒドロキシステアリン酸を含有する水添ひまし油脂肪酸など)などのヒドロキシカルボン酸を、公知の条件下、縮合反応させて得られる植物油系ポリエステルポリオールなどが挙げられる。 Further, as the polyester polyol, for example, a plant-derived polyester polyol, specifically, the above-described low molecular weight polyol is used as an initiator, and a hydroxyl group-containing vegetable oil fatty acid (for example, castor oil fatty acid containing ricinoleic acid, 12-hydroxystearic acid) And vegetable oil-based polyester polyols obtained by subjecting a hydroxycarboxylic acid such as a hydrogenated castor oil fatty acid containing a) to a condensation reaction under known conditions.
また、ポリエステルポリオールとして、例えば、上記した低分子量ポリオール(好ましくは、2価アルコール)を開始剤として、例えば、ε−カプロラクトン、γ−バレロラクトンなどのラクトン類や、例えば、L−ラクチド、D−ラクチドなどのラクチド類などを開環重合して得られる、ポリカプロラクトンポリオール、ポリバレロラクトンポリオール、さらには、それらに上記した2価アルコールを共重合したラクトン系ポリエステルポリオールなどが挙げられる。 Further, as the polyester polyol, for example, the above-mentioned low molecular weight polyol (preferably, dihydric alcohol) is used as an initiator, and for example, lactones such as ε-caprolactone, γ-valerolactone, and L-lactide, D-lactone; Examples thereof include polycaprolactone polyols and polyvalerolactone polyols obtained by ring-opening polymerization of lactides such as lactide and the like, and lactone-based polyester polyols obtained by copolymerizing the above-mentioned dihydric alcohols with them.
ポリカーボネートポリオールとしては、例えば、上記した低分子量ポリオール(好ましくは、2価アルコール)を開始剤とするエチレンカーボネートの開環重合物や、例えば、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオールや1,6−ヘキサンジオールなどの2価アルコールと、開環重合物とを共重合した非晶性ポリカーボネートポリオールなどが挙げられる。 Examples of the polycarbonate polyol include, for example, a ring-opening polymer of ethylene carbonate having the above-mentioned low molecular weight polyol (preferably, dihydric alcohol) as an initiator, and 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, and the like. Amorphous polycarbonate polyols obtained by copolymerizing a dihydric alcohol such as 3-methyl-1,5-pentanediol or 1,6-hexanediol with a ring-opening polymer are exemplified.
また、ポリウレタンポリオールは、上記により得られたポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオールおよび/またはポリカーボネートポリオールを、イソシアネート基(NCO)に対する水酸基(OH)の当量比(OH/NCO)が1を超過する割合で、ポリイソシアネートと反応させることによって、ポリエステルポリウレタンポリオール、ポリエーテルポリウレタンポリオール、ポリカーボネートポリウレタンポリオール、あるいは、ポリエステルポリエーテルポリウレタンポリオールなどとして得ることができる。 Further, the polyurethane polyol is obtained by mixing the polyester polyol, polyether polyol and / or polycarbonate polyol obtained as described above at a ratio where the equivalent ratio of hydroxyl group (OH) to isocyanate group (NCO) (OH / NCO) exceeds 1, By reacting with a polyisocyanate, it can be obtained as a polyester polyurethane polyol, a polyether polyurethane polyol, a polycarbonate polyurethane polyol, a polyester polyether polyurethane polyol, or the like.
エポキシポリオールとしては、例えば、上記した低分子量ポリオールと、例えば、エピクロルヒドリン、β−メチルエピクロルヒドリンなどの多官能ハロヒドリンとの反応により得られるエポキシポリオールが挙げられる。 Epoxy polyols include, for example, epoxy polyols obtained by reacting the above-mentioned low molecular weight polyols with, for example, polyfunctional halohydrins such as epichlorohydrin and β-methylepichlorohydrin.
植物油ポリオールとしては、例えば、ひまし油、やし油などのヒドロキシル基含有植物油などが挙げられる。例えば、ひまし油ポリオール、または、ひまし油脂肪酸とポリプロピレンポリオールとの反応により得られるエステル変性ひまし油ポリオールなどが挙げられる。 Examples of the vegetable oil polyol include a hydroxyl group-containing vegetable oil such as castor oil and coconut oil. For example, a castor oil polyol, or an ester-modified castor oil polyol obtained by reacting a castor oil fatty acid with a polypropylene polyol may be used.
ポリオレフィンポリオールとしては、例えば、ポリブタジエンポリオール、部分ケン価エチレン−酢酸ビニル共重合体などが挙げられる。 Examples of the polyolefin polyol include a polybutadiene polyol and a partially saponified ethylene-vinyl acetate copolymer.
アクリルポリオールとしては、例えば、ヒドロキシル基含有アクリレートと、ヒドロキシル基含有アクリレートと共重合可能な共重合性ビニルモノマーとを、共重合させることによって得られる共重合体が挙げられる。 Examples of the acrylic polyol include a copolymer obtained by copolymerizing a hydroxyl group-containing acrylate and a copolymerizable vinyl monomer copolymerizable with the hydroxyl group-containing acrylate.
ヒドロキシル基含有アクリレートとしては、例えば、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、2,2−ジヒドロキシメチルブチル(メタ)アクリレート、ポリヒドロキシアルキルマレエート、ポリヒドロキシアルキルフマレートなどが挙げられる。好ましくは、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートなどが挙げられる。 Examples of the hydroxyl group-containing acrylate include 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, hydroxypropyl (meth) acrylate, hydroxybutyl (meth) acrylate, 2,2-dihydroxymethylbutyl (meth) acrylate, polyhydroxyalkyl maleate, And polyhydroxyalkyl fumarate. Preferably, 2-hydroxyethyl (meth) acrylate is used.
共重合性ビニルモノマーとしては、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、s−ブチル(メタ)アクリレート、t−ブチル(メタ)アクリレート、ペンチル(メタ)アクリレート、イソペンチル(メタ)アクリレート、ヘキシル(メタ)アクリレート、イソノニル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、シクロヘキシルアクリレートなどのアルキル(メタ)アクリレート(炭素数1〜12)、例えば、スチレン、ビニルトルエン、α−メチルスチレンなどの芳香族ビニル、例えば、(メタ)アクリロニトリルなどのシアン化ビニル、例えば、(メタ)アクリル酸、フマル酸、マレイン酸、イタコン酸などのカルボキシル基を含むビニルモノマー、または、そのアルキルエステル、例えば、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ブチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、オリゴエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレートなどのアルカンポリオールポリ(メタ)アクリレート、例えば、3−(2−イソシアネート−2−プロピル)−α−メチルスチレンなどのイソシアネート基を含むビニルモノマーなどが挙げられる。 Examples of the copolymerizable vinyl monomer include methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, propyl (meth) acrylate, isopropyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, isobutyl (meth) acrylate, and s-butyl ( Alkyl (such as meth) acrylate, t-butyl (meth) acrylate, pentyl (meth) acrylate, isopentyl (meth) acrylate, hexyl (meth) acrylate, isononyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, and cyclohexyl acrylate (Meth) acrylates (having 1 to 12 carbon atoms), for example, aromatic vinyls such as styrene, vinyltoluene and α-methylstyrene; for example, vinyl cyanide such as (meth) acrylonitrile; ) A vinyl monomer containing a carboxyl group such as acrylic acid, fumaric acid, maleic acid, and itaconic acid, or an alkyl ester thereof, for example, ethylene glycol di (meth) acrylate, butylene glycol di (meth) acrylate, hexanediol di (meth) ) Alkane polyol poly (meth) acrylates such as acrylate, oligoethylene glycol di (meth) acrylate, trimethylolpropane di (meth) acrylate, and trimethylolpropane tri (meth) acrylate, for example, 3- (2-isocyanate-2-) Vinyl monomer containing an isocyanate group such as propyl) -α-methylstyrene.
そして、アクリルポリオールは、これらヒドロキシル基含有アクリレート、および、共重合性ビニルモノマーを、適当な溶剤および重合開始剤の存在下において共重合させることにより得ることができる。 The acrylic polyol can be obtained by copolymerizing the hydroxyl group-containing acrylate and the copolymerizable vinyl monomer in the presence of a suitable solvent and a polymerization initiator.
また、アクリルポリオールには、例えば、シリコーンポリオールやフッ素ポリオールが含まれる。 The acrylic polyol includes, for example, silicone polyol and fluorine polyol.
シリコーンポリオールとしては、例えば、上記したアクリルポリオールの共重合において、共重合性ビニルモノマーとして、例えば、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランなどのビニル基を含むシリコーン化合物が配合されたアクリルポリオールが挙げられる。 Examples of the silicone polyol include, for example, an acrylic polyol in which a silicone compound containing a vinyl group such as γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane is blended as a copolymerizable vinyl monomer in the above-described copolymerization of the acrylic polyol. .
フッ素ポリオールとしては、例えば、上記したアクリルポリオールの共重合において、共重合性ビニルモノマーとして、例えば、テトラフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレンなどのビニル基を含むフッ素化合物が配合されたアクリルポリオールが挙げられる。 As the fluorine polyol, for example, in the copolymerization of the acrylic polyol described above, as the copolymerizable vinyl monomer, for example, an acrylic polyol in which a fluorine compound containing a vinyl group such as tetrafluoroethylene and chlorotrifluoroethylene is blended is exemplified. .
ビニルモノマー変性ポリオールは、上記した高分子量ポリオールと、ビニルモノマーとの反応により得ることができる。 The vinyl monomer-modified polyol can be obtained by reacting the above-mentioned high molecular weight polyol with a vinyl monomer.
これら高分子量ポリオールは、単独使用または2種類以上併用することができる。 These high molecular weight polyols can be used alone or in combination of two or more.
これらポリオール成分は、単独使用または2種類以上併用することができる。 These polyol components can be used alone or in combination of two or more.
ポリオール成分として、好ましくは、高分子量ポリオール、さらに好ましくは、ポリエステルポリオール、アクリルポリオールが挙げられる。 As the polyol component, preferably, a high molecular weight polyol, more preferably, a polyester polyol or an acrylic polyol is used.
ポリアミン成分としては、例えば、芳香族ポリアミン、芳香脂肪族ポリアミン、脂環族ポリアミン、脂肪族ポリアミン、アミノアルコール、第1級アミノ基、または、第1級アミノ基および第2級アミノ基を有するアルコキシシリル化合物、ポリオキシエチレン基含有ポリアミンなどが挙げられる。 Examples of the polyamine component include an aromatic polyamine, an araliphatic polyamine, an alicyclic polyamine, an aliphatic polyamine, an amino alcohol, a primary amino group, or an alkoxy having a primary amino group and a secondary amino group. Examples include silyl compounds and polyoxyethylene group-containing polyamines.
芳香族ポリアミンとしては、例えば、4,4’−ジフェニルメタンジアミン、トリレンジアミンなどが挙げられる。 Examples of the aromatic polyamine include 4,4'-diphenylmethanediamine and tolylenediamine.
芳香脂肪族ポリアミンとしては、例えば、1,3−または1,4−キシリレンジアミンもしくはその混合物などが挙げられる。 Examples of the araliphatic polyamine include 1,3- or 1,4-xylylenediamine or a mixture thereof.
脂環族ポリアミンとしては、例えば、3−アミノメチル−3,5,5−トリメチルシクロヘキシルアミン(別名:イソホロンジアミン)、4,4’−ジシクロヘキシルメタンジアミン、2,5(2,6)−ビス(アミノメチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプタン、1,4−シクロヘキサンジアミン、1−アミノ−3−アミノメチル−3,5,5−トリメチルシクロヘキサン、ビス−(4−アミノシクロヘキシル)メタン、ジアミノシクロヘキサン、3,9−ビス(3−アミノプロピル)−2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカン、1,3−および1,4−ビス(アミノメチル)シクロヘキサンおよびそれらの混合物などが挙げられる。 Examples of the alicyclic polyamine include 3-aminomethyl-3,5,5-trimethylcyclohexylamine (alias: isophoronediamine), 4,4′-dicyclohexylmethanediamine, and 2,5 (2,6) -bis ( Aminomethyl) bicyclo [2.2.1] heptane, 1,4-cyclohexanediamine, 1-amino-3-aminomethyl-3,5,5-trimethylcyclohexane, bis- (4-aminocyclohexyl) methane, diaminocyclohexane , 3,9-bis (3-aminopropyl) -2,4,8,10-tetraoxaspiro [5.5] undecane, 1,3- and 1,4-bis (aminomethyl) cyclohexane and mixtures thereof And the like.
脂肪族ポリアミンとしては、例えば、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、1,3−プロパンジアミン、1,4−ブタンジアミン、1,5−ペンタンジアミン、1,6−ヘキサメチレンジアミン、ヒドラジン(水和物を含む。)、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、1,2−ジアミノエタン、1,2−ジアミノプロパン、1,3−ジアミノペンタンなどが挙げられる。 Examples of the aliphatic polyamine include ethylenediamine, propylenediamine, 1,3-propanediamine, 1,4-butanediamine, 1,5-pentanediamine, 1,6-hexamethylenediamine, and hydrazine (including hydrates. ), Diethylenetriamine, triethylenetetramine, tetraethylenepentamine, 1,2-diaminoethane, 1,2-diaminopropane, 1,3-diaminopentane, and the like.
アミノアルコールとしては、例えば、N−(2−アミノエチル)エタノールアミンなどが挙げられる。 Examples of the amino alcohol include N- (2-aminoethyl) ethanolamine.
第1級アミノ基、または、第1級アミノ基および第2級アミノ基を有するアルコキシシリル化合物としては、例えば、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシランなどのアルコキシシリル基含有モノアミン、N−β(アミノエチル)γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−β(アミノエチル)γ−アミノプロピルメチルジメトキシシランなどが挙げられる。 Examples of the alkoxysilyl compound having a primary amino group or a primary amino group and a secondary amino group include, for example, γ-aminopropyltriethoxysilane and N-phenyl-γ-aminopropyltrimethoxysilane. Examples thereof include an alkoxysilyl group-containing monoamine, N-β (aminoethyl) γ-aminopropyltrimethoxysilane, and N-β (aminoethyl) γ-aminopropylmethyldimethoxysilane.
ポリオキシエチレン基含有ポリアミンとしては、例えば、ポリオキシエチレンエーテルジアミンなどのポリオキシアルキレンエーテルジアミンが挙げられる。より具体的には、例えば、日本油脂製のPEG#1000ジアミンや、ハンツマン社製のジェファーミンED―2003、EDR−148、XTJ−512などが挙げられる。 Examples of the polyoxyethylene group-containing polyamine include polyoxyalkylene ether diamines such as polyoxyethylene ether diamine. More specifically, for example, PEG # 1000 diamine manufactured by NOF Corporation, Jeffamine ED-2003, EDR-148, XTJ-512 manufactured by Huntsman and the like can be mentioned.
これらポリアミン成分は、単独使用または2種類以上併用することができる。 These polyamine components can be used alone or in combination of two or more.
なお、本発明では、必要に応じて、公知の添加剤、例えば、可塑剤、ブロッキング防止剤、耐熱安定剤、耐光安定剤、酸化防止剤、離型剤、触媒(上記したウレタン化触媒など)、さらには、顔料、染料、滑剤、フィラー、加水分解防止剤などを添加することができる。これら添加剤は、各成分の合成時に添加してもよく、あるいは、各成分の混合・溶解時に添加してもよく、さらには、合成後に添加することもできる。 In the present invention, if necessary, known additives, for example, a plasticizer, an antiblocking agent, a heat stabilizer, a light stabilizer, an antioxidant, a release agent, and a catalyst (such as the urethane-forming catalyst described above) Further, pigments, dyes, lubricants, fillers, hydrolysis inhibitors and the like can be added. These additives may be added at the time of synthesis of each component, or may be added at the time of mixing and dissolving each component, or may be added after the synthesis.
そして、本発明のポリウレタン樹脂は、例えば、塗料、接着剤、エラストマー、シーラント、フォームなどとして、各種産業分野において広範に使用することができる。 The polyurethane resin of the present invention can be widely used in various industrial fields, for example, as paints, adhesives, elastomers, sealants, foams, and the like.
本発明のポリウレタン樹脂を、例えば、塗料および接着剤として用いる場合には、本発明のポリウレタン樹脂は、上記ポリイソシアネート組成物を硬化剤とし、上記活性水素化合物を主剤としてそれぞれ調製し、それらを使用時に配合する、二液硬化型ポリウレタン樹脂として調製する。 When the polyurethane resin of the present invention is used, for example, as a paint or an adhesive, the polyurethane resin of the present invention is prepared by using the above-mentioned polyisocyanate composition as a curing agent and the above-mentioned active hydrogen compound as a main component, and using them. It is prepared as a two-part curable polyurethane resin that is sometimes blended.
ポリイソシアネート組成物および活性水素化合物の配合割合は、例えば、活性水素化合物中の活性水素基に対する、ポリイソシアネート組成物中のイソシアネート基の当量比(NCO/活性水素基)として、例えば、0.5〜1.5、好ましくは、0.8〜1.2となる割合である。 The mixing ratio of the polyisocyanate composition and the active hydrogen compound is, for example, 0.5 as an equivalent ratio (NCO / active hydrogen group) of the isocyanate group in the polyisocyanate composition to the active hydrogen group in the active hydrogen compound. To 1.5, preferably 0.8 to 1.2.
二液硬化型ポリウレタン樹脂は、好ましくは、二液硬化型塗料および/または二液硬化型接着剤として用いられ、具体的には、まず上記活性水素化合物を用意し、その活性水素化合物とは別途、ポリイソシアネート組成物を調製して、使用直前に、活性水素化合物とポリイソシアネート組成物とを混合して、二液硬化型ポリウレタン樹脂を調製し、その二液硬化型ポリウレタン樹脂を、被塗物または被着物に塗布する。 The two-part curable polyurethane resin is preferably used as a two-part curable paint and / or a two-part curable adhesive. Specifically, first, the active hydrogen compound is prepared, and separately from the active hydrogen compound. , A polyisocyanate composition is prepared, and immediately before use, an active hydrogen compound and a polyisocyanate composition are mixed to prepare a two-part curable polyurethane resin, and the two-part curable polyurethane resin is coated on an object to be coated. Or apply to the adherend.
なお、本発明のポリウレタン樹脂を二液硬化型ポリウレタン樹脂として製造する場合においても、必要に応じて、さらに、公知の添加剤、例えば、塗料組成物としては、着色顔料、染料、紫外線吸収剤、硬化促進剤、光安定剤、つや消し剤など、接着剤組成物としては、塗膜の付着性向上のためのリンの酸素酸またはその誘導体やシランカップリング剤などを、適宜の割合で配合することができる。 In the case where the polyurethane resin of the present invention is produced as a two-component curable polyurethane resin, if necessary, further, a known additive, for example, as a coating composition, a coloring pigment, a dye, an ultraviolet absorber, As an adhesive composition such as a curing accelerator, a light stabilizer, and a matting agent, an oxygen acid of phosphorus or a derivative thereof or a silane coupling agent for improving adhesion of a coating film may be blended in an appropriate ratio. Can be.
着色顔料、染料としては、例えば、耐候性の良好なカーボンブラック、酸化チタンなどの無機顔料、例えば、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、キナクリドンレッド、インダンスレンオレンジ、イソインドリノン系イエローなどの有機顔料、染料などが挙げられる。 Color pigments, as dyes, for example, carbon black having good weather resistance, inorganic pigments such as titanium oxide, for example, organic pigments such as phthalocyanine blue, phthalocyanine green, quinacridone red, indanthrene orange, isoindolinone yellow, Dyes and the like.
紫外線吸収剤としては、例えば、ベンゾフェノン系、ベンゾトリアゾール系、トリアジン系、シアノアクリレート系の紫外線吸収剤が挙げられ、より具体的には、チヌビン213、チヌビン234、チヌビン326、チヌビン571(以上、チバ・ジャパン社製、商品名)などが挙げられる。 Examples of the ultraviolet absorber include benzophenone-based, benzotriazole-based, triazine-based, and cyanoacrylate-based ultraviolet absorbers, and more specifically, tinuvin 213, tinuvin 234, tinuvin 326, and tinuvin 571 (hereinafter, chivain 571). -Japan Co., trade name).
硬化促進剤としては、例えば、ジブチル錫ジラウレートなどが挙げられる。 Examples of the curing accelerator include dibutyltin dilaurate.
光安定剤としては、例えば、ヒンダードアミン系光安定剤(例えば、アデカスタブLA62、アデカスタブLA67(以上、アデカアーガス化学社製、商品名)、チヌビン765、チヌビン144、チヌビン770、チヌビン622(以上、チバ・ジャパン社製、商品名)など)、ブレンド系光安定剤(例えば、チヌビンB75、チヌビンPUR866(以上、チバ・ジャパン社製、商品名)など)などが挙げられる。 As the light stabilizer, for example, hindered amine light stabilizers (for example, ADK STAB LA62, ADK STAB LA67 (all, manufactured by Adeka Argus Chemical Co., Ltd., trade name)), Tinuvin 765, Tinuvin 144, Tinuvin 770, Tinuvin 622 (all, Ciba. Japan Co., Ltd., trade name), and blend-based light stabilizers (for example, Tinuvin B75, Tinuvin PUR866 (all, Ciba Japan Co., trade name) and the like).
つや消し剤としては、例えば、超微粉合成シリカなどが挙げられる。つや消し剤を配合すれば、優雅な半光沢、つや消し仕上げの塗膜を形成することができる。 Examples of the matting agent include ultrafine synthetic silica. By adding a matting agent, an elegant semi-gloss, matte finish coating film can be formed.
リンの酸素酸またはその誘導体において、リンの酸素酸としては、例えば、次亜リン酸、亜リン酸、オルトリン酸、次リン酸などのリン酸類、例えば、メタリン酸、ピロリン酸、トリポリリン酸、ポリリン酸、ウルトラリン酸などの縮合リン酸類などが挙げられる。 In the oxygen acid of phosphorus or a derivative thereof, the oxygen acid of phosphorus includes, for example, phosphoric acids such as hypophosphorous acid, phosphorous acid, orthophosphoric acid, hypophosphoric acid, for example, metaphosphoric acid, pyrophosphoric acid, tripolyphosphoric acid, polyphosphoric acid And condensed phosphoric acids such as acid and ultraphosphoric acid.
また、リンの酸素酸の誘導体としては、例えば、ナトリウム、カリウムなどのリン酸塩または縮合リン酸塩、例えば、オルトリン酸モノメチル、オルトリン酸モノエチル、オルトリン酸モノプロピル、オルトリン酸モノブチル、オルトリン酸モノ−2−エチルヘキシル、オルトリン酸モノフェニル、亜リン酸モノメチル、亜リン酸モノエチル、亜リン酸モノプロピル、亜リン酸モノブチル、亜リン酸モノ−2−エチルヘキシル、亜リン酸モノフェニルなどのモノエステル類、例えば、オルトリン酸ジ−2−エチルヘキシル、オルトリン酸ジフェニル、オルトリン酸トリメチル、オルトリン酸トリエチル、オルトリン酸トリプロピル、オルトリン酸トリブチル、オルトリン酸トリ−2−エチルヘキシル、オルトリン酸トリフェニル、亜リン酸ジメチル、亜リン酸ジエチル、亜リン酸ジプロピル、亜リン酸ジブチル、亜リン酸ジ−2−エチルヘキシル、亜リン酸ジフェニル、亜リン酸トリメチル、亜リン酸トリエチル、亜リン酸トリプロピル、亜リン酸トリブチル、亜リン酸トリ−2−エチルヘキシル、亜リン酸トリフェニルなどのジ、トリエステル類、または、縮合リン酸とアルコール類とから得られるモノ、ジ、トリエステル類などが挙げられる。 Derivatives of oxygen acids of phosphorus include, for example, phosphates such as sodium and potassium or condensed phosphates, for example, monomethyl orthophosphate, monoethyl orthophosphate, monopropyl orthophosphate, monobutyl orthophosphate, monobutyl orthophosphate, Monoesters such as 2-ethylhexyl, monophenyl orthophosphate, monomethyl phosphite, monoethyl phosphite, monopropyl phosphite, monobutyl phosphite, mono-2-ethylhexyl phosphite, and monophenyl phosphite; For example, di-2-ethylhexyl orthophosphate, diphenyl orthophosphate, trimethyl orthophosphate, triethyl orthophosphate, tripropyl orthophosphate, tributyl orthophosphate, tri-2-ethylhexyl orthophosphate, triphenyl orthophosphate, diphenyl phosphite Chill, diethyl phosphite, dipropyl phosphite, dibutyl phosphite, di-2-ethylhexyl phosphite, diphenyl phosphite, trimethyl phosphite, triethyl phosphite, tripropyl phosphite, phosphorous acid Examples include di- and triesters such as tributyl, tri-2-ethylhexyl phosphite, and triphenyl phosphite, and mono-, di-, and triesters obtained from condensed phosphoric acid and alcohols.
リンの酸素酸またはその誘導体は、上記した各種リンの酸素酸またはその誘導体を、単独使用または複数種類併用することができる。 As the oxygen acid of phosphorus or a derivative thereof, the oxygen acid of various phosphorus or a derivative thereof described above can be used alone or in combination of two or more.
シランカップリング剤は、例えば、構造式R−Si≡(X)3またはR−Si≡(R’)(X)2(式中、Rは、ビニル基、エポキシ基、アミノ基、イミノ基、イソシアネート基またはメルカプト基を有する有機基を示し、R’は炭素数1〜4の低級アルキル基を示し、Xはメトキシ基、エトキシ基またはクロル原子を示す。)で示される。 The silane coupling agent has, for example, the structural formula R—Si≡ (X) 3 or R—Si≡ (R ′) (X) 2 (where R is a vinyl group, an epoxy group, an amino group, an imino group, An organic group having an isocyanate group or a mercapto group, R ′ represents a lower alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and X represents a methoxy group, an ethoxy group or a chlorine atom.
シランカップリング剤として、具体的には、例えば、ビニルトリクロルシランなどのクロロシラン、例えば、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、ジ(γ−グリシドキシプロピル)ジメトキシシランなどのエポキシシラン、例えば、N−β−(アミノエチル)−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−β−(アミノエチル)−γ−プロピルメチルジメトキシシラン、n−(ジメトキシメチルシリルプロピル)エチレンジアミン、n−(トリエトキシシリルプロピル)エチレンジアミン、N−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシランなどのアミノシラン、例えば、ビニルトリエトキシシランなどのビニルシラン、例えば、γ−イソシアナトプロピルトリメトキシシラン、γ−イソシアナトプロピルトリエトキシシランなどのイソシアナトシランなどが挙げられる。 As the silane coupling agent, specifically, for example, chlorosilanes such as vinyltrichlorosilane, for example, γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, γ-glycidoxypropyltriethoxysilane, β- (3,4-epoxy Epoxy silanes such as cyclohexyl) ethyltrimethoxysilane and di (γ-glycidoxypropyl) dimethoxysilane, for example, N-β- (aminoethyl) -γ-aminopropyltrimethoxysilane, γ-aminopropyltriethoxysilane, Aminosilanes such as N-β- (aminoethyl) -γ-propylmethyldimethoxysilane, n- (dimethoxymethylsilylpropyl) ethylenediamine, n- (triethoxysilylpropyl) ethylenediamine, N-phenyl-γ-aminopropyltrimethoxysilane For example, Vinylsilane such as Le triethoxysilane, for example, .gamma.-isocyanatopropyltrimethoxysilane, such as isocyanatosilanes such as .gamma.-isocyanatopropyltriethoxysilane and the like.
シランカップリング剤は、上記した各種シランカップリング剤を、単独使用または複数種類併用することができる。 As the silane coupling agent, the various silane coupling agents described above can be used alone or in combination.
これら添加剤は、予め、上記ポリイソシアネート組成物および/または活性水素化合物に配合してもよく、あるいは、ポリイソシアネート組成物および活性水素化合物の配合後の二液硬化型ポリウレタン樹脂に配合することもできる。 These additives may be previously added to the polyisocyanate composition and / or the active hydrogen compound, or may be added to the two-part curable polyurethane resin after the addition of the polyisocyanate composition and the active hydrogen compound. it can.
そして、このように二液硬化型ポリウレタン樹脂として製造された本発明のポリウレタン樹脂によれば、機械物性に優れる塗膜を得ることができる。 According to the polyurethane resin of the present invention produced as a two-component curable polyurethane resin, a coating film having excellent mechanical properties can be obtained.
なお、二液硬化型ポリウレタン樹脂は、被塗物または被着物に対して、特に制限されず、例えば、スプレー塗装、エアスプレー塗装、はけ塗り、浸漬法、ロールコーター、フローコーターなどの任意の塗装方法により、塗装することができる。 The two-component curable polyurethane resin is not particularly limited with respect to the object to be coated or the object to be coated, for example, spray coating, air spray coating, brushing, dipping, a roll coater, a flow coater, or any arbitrary one. It can be painted by a painting method.
また、被塗物としては、特に制限されず、例えば、コンクリート、自然石、ガラスなどの無機物、例えば、鉄、ステンレス、アルミニウム、銅、真鍮、チタンなどの金属、例えば、プラスチック、ゴム、接着剤、木材などの有機物が挙げられる。 The object to be coated is not particularly limited and includes, for example, inorganic substances such as concrete, natural stone, and glass; for example, metals such as iron, stainless steel, aluminum, copper, brass, and titanium; for example, plastics, rubber, and adhesives. And organic substances such as wood.
また、被着物としては、特に制限されず、例えば、各種建材および各種積層フィルムが挙げられる。 The adherend is not particularly limited, and includes, for example, various building materials and various laminated films.
より具体的には、プラスチックフィルム、金属箔、金属蒸着フィルムなどの包装材料、FRP、鋼材などの土木材料などが挙げられる。 More specifically, examples include packaging materials such as plastic films, metal foils, and metallized films, and civil engineering materials such as FRP and steel.
また、二液硬化型ポリウレタン樹脂は、上記した二液硬化型塗料および/または二液硬化型接着剤の他、例えば、ポリウレタンフォーム、シーラントおよび化粧品、電子情報材料、文具などに用いられるマイクロカプセルの原材料などにも使用できる。 In addition, the two-component curable polyurethane resin is, in addition to the two-component curable paint and / or the two-component curable adhesive described above, for example, a polyurethane foam, a sealant and a cosmetic, an electronic information material, a microcapsule used for stationery, and the like. It can also be used for raw materials.
さらに、本発明のポリウレタン樹脂は、二液硬化型ポリウレタン樹脂として製造する以外に、例えば、エラストマーなどの用途では、例えば、バルク重合や溶液重合などの重合方法により製造する。 Further, the polyurethane resin of the present invention is produced by a polymerization method such as bulk polymerization or solution polymerization, for example, in applications such as elastomers, in addition to being produced as a two-part curable polyurethane resin.
バルク重合では、例えば、窒素気流下において、ポリイソシアネート組成物を撹拌しつつ、これに、活性水素化合物を加えて、反応温度50〜250℃、さらに好ましくは50〜200℃で、0.5〜15時間程度反応させる。 In the bulk polymerization, for example, while stirring the polyisocyanate composition under a nitrogen stream, an active hydrogen compound is added thereto, and the reaction temperature is 50 to 250 ° C, more preferably 50 to 200 ° C, and 0.5 to 500 ° C. Let react for about 15 hours.
溶液重合では、上記した有機溶剤に、ポリイソシアネート組成物、活性水素化合物を加えて、反応温度50〜120℃、さらに好ましくは50〜100℃で、0.5〜15時間程度反応させる。 In the solution polymerization, a polyisocyanate composition and an active hydrogen compound are added to the above organic solvent, and the reaction is carried out at a reaction temperature of 50 to 120 ° C, more preferably 50 to 100 ° C, for about 0.5 to 15 hours.
さらに、上記重合反応においては、必要に応じて、例えば、アミン類や有機金属化合物などの、上記した公知のウレタン化触媒を添加してもよく、また、(未反応の)ポリイソシアネート組成物を、例えば、蒸留や抽出などの公知の除去手段により除去してもよい。 Further, in the polymerization reaction, if necessary, for example, the above-mentioned known urethanization catalyst such as an amine or an organometallic compound may be added, and the (unreacted) polyisocyanate composition may be added. For example, it may be removed by a known removing means such as distillation or extraction.
バルク重合および溶液重合では、例えば、ポリイソシアネート組成物と活性水素化合物とを、活性水素化合物中の活性水素基(水酸基、アミノ基)に対するポリイソシアネート組成物中のイソシアネート基の当量比(NCO/活性水素基)が、例えば、0.75〜1.3、好ましくは、0.9〜1.1となるように配合する。 In the bulk polymerization and the solution polymerization, for example, the polyisocyanate composition and the active hydrogen compound are converted into an equivalent ratio of an isocyanate group in the polyisocyanate composition to an active hydrogen group (hydroxyl group, amino group) in the active hydrogen compound (NCO / activity (Hydrogen group) is, for example, 0.75 to 1.3, preferably 0.9 to 1.1.
また、上記重合反応をより工業的に実施する場合には、ポリウレタン樹脂は、その用途に応じて、例えば、ワンショット法およびプレポリマー法などの公知の方法により、得ることができる。また、その他の方法により、ポリウレタン樹脂を、例えば、水系ディスパージョン(PUD)などとして得ることもできる。 When the polymerization reaction is carried out more industrially, the polyurethane resin can be obtained by a known method such as a one-shot method and a prepolymer method, depending on the use. In addition, the polyurethane resin can be obtained as, for example, an aqueous dispersion (PUD) by another method.
ワンショット法では、例えば、ポリイソシアネート組成物と活性水素化合物とを、活性水素化合物中の活性水素基(水酸基、アミノ基)に対するポリイソシアネート組成物中のイソシアネート基の当量比(NCO/活性水素基)が、例えば、0.75〜1.3、好ましくは、0.9〜1.1となるように処方(混合)した後、例えば、室温〜250℃、好ましくは、室温〜200℃で、例えば、5分〜72時間、好ましくは、4〜24時間硬化反応させる。なお、硬化温度は、一定温度であってもよく、あるいは、段階的に昇温または冷却することもできる。 In the one-shot method, for example, an equivalent ratio of an isocyanate group in a polyisocyanate composition to an active hydrogen group (hydroxyl group, amino group) in an active hydrogen compound (NCO / active hydrogen group) ) Is, for example, from 0.75 to 1.3, preferably from 0.9 to 1.1, and then formulated (mixed), for example, at room temperature to 250 ° C, preferably at room temperature to 200 ° C. For example, the curing reaction is performed for 5 minutes to 72 hours, preferably 4 to 24 hours. The curing temperature may be a constant temperature, or the temperature may be raised or cooled stepwise.
また、プレポリマー法では、例えば、まず、イソシアネート組成物と活性水素化合物の一部(好ましくは、高分子量ポリオール)とを反応させて、分子末端にイソシアネート基を有するイソシアネート基末端プレポリマーを合成する。次いで、得られたイソシアネート基末端プレポリマーと、活性水素化合物の残部(好ましくは、低分子量ポリオールおよび/またはポリアミン成分)とを反応させて、硬化反応させる。なお、プレポリマー法において、活性水素化合物の残部は、鎖伸長剤として用いられる。 In the prepolymer method, for example, first, an isocyanate composition is reacted with a part of an active hydrogen compound (preferably a high molecular weight polyol) to synthesize an isocyanate group-terminated prepolymer having an isocyanate group at a molecular terminal. . Next, the obtained isocyanate group-terminated prepolymer is reacted with the remainder of the active hydrogen compound (preferably, a low molecular weight polyol and / or polyamine component) to cause a curing reaction. In the prepolymer method, the remainder of the active hydrogen compound is used as a chain extender.
イソシアネート基末端プレポリマーを合成するには、ポリイソシアネート組成物と活性水素化合物の一部とを、活性水素化合物の一部中の活性水素基に対するポリイソシアネート組成物中のイソシアネート基の当量比(NCO/活性水素基)が、例えば、1.1〜20、好ましくは、1.3〜10、さらに好ましくは、1.3〜6となるように処方(混合)し、反応容器中にて、例えば、室温〜150℃、好ましくは、50〜120℃で、例えば、0.5〜18時間、好ましくは、2〜10時間反応させる。なお、この反応においては、必要に応じて、上記したウレタン化触媒を添加してもよく、また、反応終了後には、必要に応じて、未反応のポリイソシアネート組成物を、例えば、蒸留や抽出などの公知の除去手段により、除去することもできる。 In order to synthesize an isocyanate group-terminated prepolymer, the polyisocyanate composition and a part of the active hydrogen compound are combined with an equivalent ratio of an isocyanate group in the polyisocyanate composition to an active hydrogen group in a part of the active hydrogen compound (NCO / Active hydrogen group) is, for example, 1.1 to 20, preferably 1.3 to 10, more preferably 1.3 to 6, and is mixed (mixed) in a reaction vessel. The reaction is performed at room temperature to 150 ° C, preferably 50 to 120 ° C, for example, for 0.5 to 18 hours, preferably 2 to 10 hours. In this reaction, if necessary, the above-mentioned urethanization catalyst may be added.After the reaction is completed, if necessary, unreacted polyisocyanate composition may be subjected to, for example, distillation or extraction. It can also be removed by known removal means such as.
次いで、得られたイソシアネート基末端プレポリマーと、活性水素化合物の残部とを反応させるには、イソシアネート基末端プレポリマーと、活性水素化合物の残部とを、活性水素化合物の残部中の活性水素基に対するイソシアネート基末端プレポリマー中のイソシアネート基の当量比(NCO/活性水素基)が、例えば、0.75〜1.3、好ましくは、0.9〜1.1となるように処方(混合)し、例えば、室温〜250℃、好ましくは、室温〜200℃で、例えば、5分〜72時間、好ましくは、1〜24時間硬化反応させる。 Next, to react the obtained isocyanate group-terminated prepolymer with the remaining active hydrogen compound, the isocyanate group-terminated prepolymer and the remaining active hydrogen compound are reacted with the active hydrogen group in the remaining active hydrogen compound. Formulated (mixed) such that the equivalent ratio of isocyanate groups (NCO / active hydrogen groups) in the isocyanate group-terminated prepolymer is, for example, 0.75 to 1.3, preferably 0.9 to 1.1. For example, a curing reaction is performed at room temperature to 250 ° C., preferably at room temperature to 200 ° C., for example, for 5 minutes to 72 hours, preferably 1 to 24 hours.
また、ポリウレタン樹脂を水系ディスパージョンとして得るには、例えば、まず、ポリイソシアネート組成物と、後述する親水基を含有する活性水素化合物(以下、親水基含有活性水素化合物と略する。)を含む活性水素化合物とを反応させることにより、イソシアネート基末端プレポリマーを得る。 In order to obtain a polyurethane resin as an aqueous dispersion, for example, first, an activity including a polyisocyanate composition and an active hydrogen compound having a hydrophilic group described below (hereinafter, abbreviated as a hydrophilic group-containing active hydrogen compound). By reacting with a hydrogen compound, an isocyanate group-terminated prepolymer is obtained.
次いで、得られたイソシアネート基末端プレポリマーと鎖伸長剤とを水中で反応させて分散させる。これによって、イソシアネート基末端プレポリマーが鎖伸長剤によって鎖伸長された水性ポリウレタン樹脂を、内部乳化型の水系ディスパージョンとして得ることができる。 Next, the obtained isocyanate group-terminated prepolymer and the chain extender are reacted and dispersed in water. Thereby, an aqueous polyurethane resin in which the isocyanate group-terminated prepolymer is chain-extended by the chain extender can be obtained as an internal emulsion type aqueous dispersion.
イソシアネート基末端プレポリマーと鎖伸長剤とを水中で反応させるには、例えば、まず、イソシアネート基末端プレポリマーを水に添加して、イソシアネート基末端プレポリマーを分散させる。次いで、これに鎖伸長剤を添加して、イソシアネート基末端プレポリマーを鎖伸長する。 In order to react the isocyanate group-terminated prepolymer with the chain extender in water, for example, first, the isocyanate group-terminated prepolymer is added to water to disperse the isocyanate group-terminated prepolymer. Next, a chain extender is added thereto to extend the chain of the isocyanate group-terminated prepolymer.
親水基含有活性水素化合物は、親水基と活性水素基とを併有する化合物であって、親水基としては、例えば、アニオン性基(例えば、カルボキシル基など)、カチオン性基、ノニオン性基(例えば、ポリオキシエチレン基など)が挙げられる。親水基含有活性水素化合物として、より具体的には、カルボン酸基含有活性水素化合物、ポリオキシエチレン基含有活性水素化合物などが挙げられる。 The hydrophilic group-containing active hydrogen compound is a compound having both a hydrophilic group and an active hydrogen group. Examples of the hydrophilic group include an anionic group (for example, a carboxyl group), a cationic group, and a nonionic group (for example, , Polyoxyethylene groups, etc.). More specifically, examples of the active hydrogen compound having a hydrophilic group include an active hydrogen compound having a carboxylic acid group and an active hydrogen compound having a polyoxyethylene group.
カルボン酸基含有活性水素化合物としては、例えば、2,2−ジメチロール酢酸、2,2−ジメチロール乳酸、2,2−ジメチロールプロピオン酸、2,2−ジメチロールブタン酸、2,2−ジメチロール酪酸、2,2−ジメチロール吉草酸などのジヒドロキシルカルボン酸、例えば、リジン、アルギニンなどのジアミノカルボン酸、または、それらの金属塩類やアンモニウム塩類などが挙げられる。 Examples of the carboxylic acid group-containing active hydrogen compound include 2,2-dimethylolacetic acid, 2,2-dimethylollactic acid, 2,2-dimethylolpropionic acid, 2,2-dimethylolbutanoic acid and 2,2-dimethylolbutyric acid. And dihydroxycarboxylic acids such as 2,2-dimethylolvaleric acid, for example, diaminocarboxylic acids such as lysine and arginine, and metal salts and ammonium salts thereof.
ポリオキシエチレン基含有活性水素化合物は、主鎖または側鎖にポリオキシエチレン基を含み、2つ以上の活性水素基を有する化合物であって、例えば、ポリエチレングリコール、ポリオキシエチレン側鎖含有ポリオール(側鎖にポリオキシエチレン基を含み、2つ以上の活性水素基を有する化合物)などが挙げられる。 The polyoxyethylene group-containing active hydrogen compound is a compound containing a polyoxyethylene group in a main chain or a side chain and having two or more active hydrogen groups, such as polyethylene glycol and a polyoxyethylene side chain-containing polyol ( Compounds having a polyoxyethylene group in the side chain and having two or more active hydrogen groups).
これら親水基含有活性水素化合物は、単独使用または2種類以上併用することができる。 These hydrophilic hydrogen compounds having a hydrophilic group can be used alone or in combination of two or more.
鎖伸長剤としては、例えば、上記した2価アルコール、上記した3価アルコールなどの低分子量ポリオール、例えば、脂環族ジアミン、脂肪族ジアミンなどのジアミンなどを使用することができる。 As the chain extender, for example, low molecular weight polyols such as the above-mentioned dihydric alcohols and the above-mentioned trihydric alcohols, for example, diamines such as alicyclic diamines and aliphatic diamines can be used.
これら鎖伸長剤は、単独使用または2種類以上併用することができる。 These chain extenders can be used alone or in combination of two or more.
このように、親水基含有活性水素化合物を含む活性水素化合物を使用する場合には、必要により、親水基を公知の中和剤で中和する。 As described above, when an active hydrogen compound containing a hydrophilic group-containing active hydrogen compound is used, the hydrophilic group is neutralized with a known neutralizing agent, if necessary.
また、活性水素化合物として、親水基含有活性水素化合物を使用しない場合には、例えば、公知の界面活性剤を用いて乳化することにより、外部乳化型の水系ディスパージョンとして得ることができる。 When a hydrophilic group-containing active hydrogen compound is not used as the active hydrogen compound, for example, by emulsifying with a known surfactant, an aqueous emulsion of an external emulsification type can be obtained.
以下に、実施例および比較例を参照して、本発明をさらに具体的に説明するが、これらは、本発明を何ら限定するものではない。なお、「部」および「%」は、特に言及がない限り、質量基準である。また、製造例などに用いられる測定方法を、以下に示す。
<イソシアネート基濃度(単位:質量%)>
ポリイソシアネート組成物のイソシアネート基濃度は、電位差滴定装置を用いて、JIS K−1556に準拠したn−ジブチルアミン法により測定した。
<粘度(単位:mPa・s)>
東機産業社製のE型粘度計TV−30(ロータ:1°34’×R24、回転速度:測定レンジが20〜80%となるように0.1〜10rpmの範囲から選択)を用いて、25℃における粘度を測定した。
<平均イソシアネート官能基数>
平均イソシアネート官能基数は、ポリイソシアネート組成物のイソシアネート基濃度、固形分濃度(NV)、および、以下の装置および条件にて測定されるゲルパーミエーションクロマトグラフィーの数平均分子量から、下記式により算出した。
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to Examples and Comparative Examples, but these do not limit the present invention at all. Note that “parts” and “%” are based on mass unless otherwise specified. The measurement methods used in the production examples and the like are shown below.
<Isocyanate group concentration (unit: mass%)>
The isocyanate group concentration of the polyisocyanate composition was measured by an n-dibutylamine method according to JIS K-1556 using a potentiometric titrator.
<Viscosity (unit: mPa · s)>
Using an E-type viscometer TV-30 manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd. (rotor: 1 ° 34 ′ × R24, rotation speed: selected from the range of 0.1 to 10 rpm so that the measurement range is 20 to 80%). And the viscosity at 25 ° C. were measured.
<Average number of isocyanate functional groups>
The average number of isocyanate functional groups was calculated from the isocyanate group concentration and solid content concentration (NV) of the polyisocyanate composition, and the number average molecular weight of gel permeation chromatography measured using the following apparatus and conditions by the following formula. .
平均イソシアネート官能基数=A/B×C/42.02
(式中、Aは、イソシアネート基濃度を示し、Bは、固形分濃度を示し、Cは、数平均分子量を示す。)
装置:HLC−8220GPC(東ソー製)
カラム:TSKgelG1000HXL、TSKgelG2000HXL、およびTSKgelG3000HXL(東ソー製)を直列に連結した
検出器: 示差屈折率計
測定条件
注入量:100μL
溶離液:テトラヒドロフラン
流量:0.8mL/min
温度:40℃
検量線:106〜22450の範囲の標準ポリエチレンオキシド(東ソー製、商品名:TSK標準ポリエチレンオキシド)
<水酸基価(単位:mgKOH/g)>
ポリオールの水酸基価は、JIS K1557−1に準拠したA法(アセチル化法)により測定した。
Average number of isocyanate functional groups = A / B × C / 42.02
(In the formula, A indicates an isocyanate group concentration, B indicates a solid content concentration, and C indicates a number average molecular weight.)
Equipment: HLC-8220GPC (Tosoh)
Column: TSKgelG1000HXL, TSKgelG2000HXL, and TSKgelG3000HXL (manufactured by Tosoh) connected in series Detector: Differential refractometer Measurement conditions Injection volume: 100 μL
Eluent: tetrahydrofuran flow rate: 0.8 mL / min
Temperature: 40 ° C
Calibration curve: standard polyethylene oxide in the range of 106 to 22450 (manufactured by Tosoh, trade name: TSK standard polyethylene oxide)
<Hydroxyl value (unit: mgKOH / g)>
The hydroxyl value of the polyol was measured by the method A (acetylation method) based on JIS K1557-1.
[ペンタメチレンジイソシアネートの製造]
調製例1(ペンタメチレンジイソシアネートの製造)
電磁誘導撹拌機、自動圧力調整弁、温度計、窒素導入ライン、ホスゲン導入ライン、凝縮器、原料フィードポンプを備え付けたジャケット付き加圧反応器に、o−ジクロロベンゼン2000質量部を仕込んだ。次いで、ホスゲン2300質量部をホスゲン導入ラインから加え、撹拌を開始した。反応器のジャケットには冷水を通し、内温を約10℃に保った。そこへ、ペンタメチレンジアミン(純度99.9質量%)400質量部をo−ジクロロベンゼン2600質量部に溶解した溶液を、フィードポンプにて60分かけてフィードし、30℃以下、常圧下で冷ホスゲン化を開始した。フィード終了後、加圧反応器内は淡褐白色スラリー状液となった。
[Production of pentamethylene diisocyanate]
Preparation Example 1 (Production of pentamethylene diisocyanate)
2000 parts by mass of o-dichlorobenzene was charged into a jacketed pressurized reactor equipped with an electromagnetic induction stirrer, an automatic pressure regulating valve, a thermometer, a nitrogen introduction line, a phosgene introduction line, a condenser, and a raw material feed pump. Next, 2300 parts by mass of phosgene was added from the phosgene introduction line, and stirring was started. Cold water was passed through the reactor jacket to keep the internal temperature at about 10 ° C. A solution obtained by dissolving 400 parts by mass of pentamethylenediamine (purity: 99.9% by mass) in 2600 parts by mass of o-dichlorobenzene was fed over 60 minutes by a feed pump, and cooled at 30 ° C. or less under normal pressure. Phosgenation was started. After the feed was completed, the inside of the pressurized reactor became a light brownish white slurry-like liquid.
次いで、反応器の内液を徐々に160℃まで昇温しながら、0.25MPaに加圧し、さらに圧力0.25MPa、反応温度160℃で90分間熱ホスゲン化した。なお、熱ホスゲン化の途中で、ホスゲン1100質量部を、さらに添加した。熱ホスゲン化の過程で、加圧反応器内液は、淡褐色澄明溶液となった。熱ホスゲン化終了後、100〜140℃において、窒素ガスを100L/時で通気し、脱ガスした。 Next, the internal liquid of the reactor was pressurized to 0.25 MPa while gradually raising the temperature to 160 ° C., and further subjected to thermal phosgenation at a pressure of 0.25 MPa and a reaction temperature of 160 ° C. for 90 minutes. During the thermal phosgenation, 1100 parts by mass of phosgene was further added. In the course of the thermal phosgenation, the liquid in the pressure reactor became a light brown clear solution. After the completion of the thermal phosgenation, nitrogen gas was passed at 100 L / hour at 100 to 140 ° C. to degas.
次いで、減圧下でo−ジクロルベンゼンを留去した後、同じく減圧下でペンタメチレンジイソシアネートを留去させた。次いで、攪拌機、温度計、還流管、および、窒素導入管を備えた4つ口フラスコにペンタメチレンジイソシアネートを装入し、窒素を導入しながら、常圧下で、190℃、3時間加熱処理した。次いで、加熱処理後のペンタメチレンジイソシアネートを、ガラス製フラスコに装入し、充填物(住友重機械工業社製、商品名:住友/スルザーラボパッキングEX型)を4エレメント充填した蒸留管、還流比調節タイマーを装着した蒸留塔(柴田科学社製、商品名:蒸留頭K型)、および、冷却器を装備する精留装置を用いて、127〜132℃、2.7KPaの条件下、さらに還流しながら精留し、純度99.9質量%のペンタメチレンジイソシアネート(以下、PDIと略記する)を得た。ペンタメチレンジイソシアネートの加水分解性塩素の濃度は、0.004%であった。 Then, after o-dichlorobenzene was distilled off under reduced pressure, pentamethylene diisocyanate was also distilled off under reduced pressure. Next, pentamethylene diisocyanate was charged into a four-necked flask equipped with a stirrer, a thermometer, a reflux tube, and a nitrogen inlet tube, and was heated at 190 ° C. for 3 hours under normal pressure while introducing nitrogen. Then, the heat-treated pentamethylene diisocyanate was charged into a glass flask, and a distillation tube filled with 4 elements of a filler (manufactured by Sumitomo Heavy Industries, Ltd., trade name: Sumitomo / Sulzer Lab Packing EX type), reflux ratio Using a distillation column equipped with an adjustment timer (manufactured by Shibata Kagaku Co., trade name: distillation head K type) and a rectifying device equipped with a cooler, further reflux at 127 to 132 ° C and 2.7 KPa. While rectifying the product, pentamethylene diisocyanate having a purity of 99.9% by mass (hereinafter abbreviated as PDI) was obtained. The concentration of hydrolyzable chlorine in pentamethylene diisocyanate was 0.004%.
[ポリイソシアネート組成物の製造]
参考例1(ポリイソシアネート組成物(a)の製造)
攪拌機、温度計、還流管、および、窒素導入管を備えた4つ口フラスコに、ジトリメチロールプロパン(以下、Di−TMPと略記する)とトリメチロールプロパン(以下、TMPと略記する)とを、それらの総量に対してDi−TMPが5モル%、TMPが95モル%となるように、Di−TMPを8.9質量部、TMPを91.1質量部挿入し、窒素を導入しながら、常圧下で、130℃で3時間加熱混合し、ポリオール(a)を得た。
[Production of polyisocyanate composition]
Reference Example 1 (Production of polyisocyanate composition (a))
Ditrimethylolpropane (hereinafter abbreviated as Di-TMP) and trimethylolpropane (hereinafter abbreviated as TMP) are placed in a four-necked flask equipped with a stirrer, a thermometer, a reflux tube, and a nitrogen inlet tube. Di-TMP was inserted in an amount of 8.9 parts by mass and TMP in an amount of 91.1 parts by mass so that Di-TMP was 5 mol% and TMP was 95 mol% with respect to the total amount thereof, and nitrogen was introduced. The mixture was heated and mixed at 130 ° C. for 3 hours under normal pressure to obtain a polyol (a).
次いで、ポリオールの水酸基に対するPDI中のイソシアネート基の当量比(NCO/OH)5.5として、ウレタン化反応させた。すなわち、滴下ロートにポリオール(a)を21.7質量部仕込み、リボンヒーターにより加熱した。次いで、攪拌機、温度計、還流管、および、窒素導入管を備えた4つ口フラスコに、PDIを200質量部装入し、窒素雰囲気下、攪拌しながら95℃まで昇温した。次いで、溶融したポリオール(a)を約60分間かけて滴下した。その後、イソシアネート基濃度が計算値に達するまで、約3時間ウレタン化反応を継続した。得られた反応液を薄膜蒸留装置(真空度50Pa、温度130℃)に通液して未反応のPDIを除去し、さらに、固形分濃度が75質量%となるよう酢酸エチルを加え、ポリイソシアネート組成物(a)を得た。 Next, the urethanization reaction was carried out at an equivalent ratio (NCO / OH) of the isocyanate group in the PDI to the hydroxyl group of the polyol of 5.5. That is, 21.7 parts by mass of the polyol (a) was charged into the dropping funnel and heated by the ribbon heater. Next, 200 parts by mass of PDI was charged into a four-necked flask equipped with a stirrer, a thermometer, a reflux tube, and a nitrogen inlet tube, and the temperature was raised to 95 ° C. while stirring under a nitrogen atmosphere. Next, the molten polyol (a) was added dropwise over about 60 minutes. Thereafter, the urethanization reaction was continued for about 3 hours until the isocyanate group concentration reached the calculated value. The obtained reaction solution is passed through a thin film distillation apparatus (degree of vacuum: 50 Pa, temperature: 130 ° C.) to remove unreacted PDI, and further, ethyl acetate is added so that the solid content concentration becomes 75% by mass. A composition (a) was obtained.
得られたポリイソシアネート組成物(a)は、固形分濃度75.2%、イソシアネート基濃度13.6%、粘度340mPa・s/25℃、平均イソシアネート基数4.0であった。 The obtained polyisocyanate composition (a) had a solid content concentration of 75.2%, an isocyanate group concentration of 13.6%, a viscosity of 340 mPa · s / 25 ° C., and an average number of isocyanate groups of 4.0.
実施例2(ポリイソシアネート組成物(b)の製造)
Di−TMPおよびTMPの含有率を表1に示した値とした以外は、参考例1と同様の方法にて、ポリオール(b)を得た。次いで、ポリオール(a)に代え、ポリオール(b)を25.9質量部仕込んだ以外は、実施例1と同様の方法にて、ポリイソシアネート組成物(b)を得た。表1に固形分濃度、イソシアネート基濃度、粘度、平均イソシアネート基数を示す。
Example 2 (Production of polyisocyanate composition (b))
A polyol (b) was obtained in the same manner as in Reference Example 1, except that the content of Di-TMP and TMP was set to the values shown in Table 1. Next, a polyisocyanate composition (b) was obtained in the same manner as in Example 1, except that 25.9 parts by mass of the polyol (b) was charged instead of the polyol (a). Table 1 shows the solid content concentration, isocyanate group concentration, viscosity, and average number of isocyanate groups.
実施例3(ポリイソシアネート組成物(c)の製造)
Di−TMPおよびTMPの含有率を表1に示した値とした以外は、参考例1と同様の方法にて、ポリオール(c)を得た。次いで、ポリオール(a)に代え、ポリオール(c)を29.2質量部仕込んだ以外は、参考例1と同様の方法にて、ポリイソシアネート組成物(c)を得た。表1に固形分濃度、イソシアネート基濃度、粘度、平均イソシアネート基数を示す。
Example 3 (Production of polyisocyanate composition (c))
A polyol (c) was obtained in the same manner as in Reference Example 1 , except that the contents of Di-TMP and TMP were set to the values shown in Table 1. Next, a polyisocyanate composition (c) was obtained in the same manner as in Reference Example 1 , except that 29.2 parts by mass of the polyol (c) was charged instead of the polyol (a). Table 1 shows the solid content concentration, isocyanate group concentration, viscosity, and average number of isocyanate groups.
参考例4(ポリイソシアネート組成物(d)の製造)
ポリオール(a)に代え、Di−TMPを29.5質量部仕込んだ以外は、参考例1と同様の方法にて、ポリイソシアネート組成物(d)を得た。表1に固形分濃度、イソシアネート基濃度、粘度、平均イソシアネート基数を示す。
Reference Example 4 (Production of polyisocyanate composition (d))
A polyisocyanate composition (d) was obtained in the same manner as in Reference Example 1 , except that 29.5 parts by mass of Di-TMP was used instead of the polyol (a). Table 1 shows the solid content concentration, isocyanate group concentration, viscosity, and average number of isocyanate groups.
参考例5(ポリイソシアネート組成物(e)の製造)
ポリオール(a)を19.8質量部仕込み、PDIに代えて、ヘキサメチレンジイソシアネート(三井化学製タケネート700、以下、HDIと略記する。)を200質量部装入した以外は参考例1と同様の方法にて、ポリイソシアネート組成物(e)を得た。表1にイソシアネート基濃度、粘度、固形分濃度、平均イソシアネート基数を示す。
Reference Example 5 (Production of polyisocyanate composition (e))
Same as Reference Example 1 except that 19.8 parts by mass of the polyol (a) was charged, and 200 parts by mass of hexamethylene diisocyanate (Takenate 700 manufactured by Mitsui Chemicals, hereinafter abbreviated as HDI) was charged instead of PDI. By the method, a polyisocyanate composition (e) was obtained. Table 1 shows the isocyanate group concentration, viscosity, solid content concentration, and average number of isocyanate groups.
比較例1(ポリイソシアネート組成物(f)の製造)
ポリオール(a)に代えて、TMPを21.1質量部仕込んだ以外は、参考例1と同様の方法にて、ポリイソシアネート組成物(f)を得た。表1に固形分濃度、イソシアネート基濃度、粘度、平均イソシアネート基数を示す。
Comparative Example 1 (Production of polyisocyanate composition (f))
A polyisocyanate composition (f) was obtained in the same manner as in Reference Example 1 , except that 21.1 parts by mass of TMP was used instead of the polyol (a). Table 1 shows the solid content concentration, isocyanate group concentration, viscosity, and average number of isocyanate groups.
比較例2(ポリイソシアネート組成物(g)の製造)
攪拌機、温度計、還流管、および、窒素導入管を備えた4つ口フラスコに、ジグリセリン(以下、DGlyと略記する)とTMPとを、それらの総量に対してDGlyが95モル%、TMPが5モル%となるように、DGlyを95.9質量部、TMPを4.1質量部挿入し、窒素を導入しながら、常圧下で、80℃で3時間加熱混合し、ポリオール(d)を得た。
Comparative Example 2 (Production of polyisocyanate composition (g))
Diglycerin (hereinafter abbreviated as DGly) and TMP were placed in a four-neck flask equipped with a stirrer, a thermometer, a reflux tube, and a nitrogen inlet tube. 95.9 parts by mass of DGly and 4.1 parts by mass of TMP were added so that the content was 5 mol%, and the mixture was heated and mixed at 80 ° C. for 3 hours under a normal pressure while introducing nitrogen to obtain polyol (d). Got.
次いで、ポリオールの水酸基に対するPDI中のイソシアネート基の当量比(NCO/OH)5.5として、ウレタン化反応させた。すなわち、滴下ロートにポリオール(d)を19.7質量部仕込み、リボンヒーターにより加熱した。次いで、攪拌機、温度計、還流管、および、窒素導入管を備えた4つ口フラスコに、PDIを200質量部装入し、窒素雰囲気下、攪拌しながら95℃まで昇温した。次いで、溶融したポリオール(d)を約60分間かけて滴下した。滴下直後から不溶解物が発生し、滴下終了後5時間ウレタン化反応を継続したが、不溶解物は消失しなかった。このため、薄膜蒸留装置に通液して未反応のPDIを除去することが困難となったため、ポリイソシアネート組成物を得ることができなかった。 Next, urethanization reaction was carried out at an equivalent ratio (NCO / OH) of the isocyanate group in the PDI to the hydroxyl group of the polyol of 5.5. That is, 19.7 parts by mass of the polyol (d) was charged into the dropping funnel and heated by the ribbon heater. Next, 200 parts by mass of PDI was charged into a four-necked flask equipped with a stirrer, a thermometer, a reflux tube, and a nitrogen inlet tube, and heated to 95 ° C. while stirring under a nitrogen atmosphere. Next, the molten polyol (d) was added dropwise over about 60 minutes. Immediately after the dropwise addition, insolubles were generated, and the urethanization reaction was continued for 5 hours after the completion of the dropwise addition, but the insolubles did not disappear. For this reason, it was difficult to remove the unreacted PDI by passing the solution through a thin-film distillation apparatus, so that a polyisocyanate composition could not be obtained.
比較例3(ポリイソシアネート組成物(h)の製造)
ポリオールの水酸基に対するPDI中のイソシアネート基の当量比(NCO/OH)5.5として、ウレタン化反応させた。すなわち、滴下ロートにTMPを0.8質量部仕込み、リボンヒーターにより加熱した。次いで、攪拌機、温度計、還流管、および、窒素導入管を備えた4つ口フラスコに、PDIを200質量部装入し、窒素雰囲気下、攪拌しながら95℃まで昇温した。次いで、ペンタエリスリトール(以下、PENTと略記する)3.1gを10分間隔で5回添加した。また、溶融したTMPを約60分間かけて滴下した。PENTを添加した直後から不溶解物が発生し、TMPの滴下終了後5時間ウレタン化反応を継続したが、不溶解物は消失しなかった。このため、薄膜蒸留装置に通液して未反応のPDIを除去することが困難となったため、ポリイソシアネート組成物を得ることができなかった。
Comparative Example 3 (Production of polyisocyanate composition (h))
The urethanization reaction was carried out at an equivalent ratio (NCO / OH) of the isocyanate group in PDI to the hydroxyl group of the polyol of 5.5. That is, 0.8 parts by mass of TMP was charged into the dropping funnel and heated by the ribbon heater. Next, 200 parts by mass of PDI was charged into a four-necked flask equipped with a stirrer, a thermometer, a reflux tube, and a nitrogen inlet tube, and heated to 95 ° C. while stirring under a nitrogen atmosphere. Next, 3.1 g of pentaerythritol (hereinafter abbreviated as PENT) was added 5 times at 10 minute intervals. Further, the melted TMP was dropped over about 60 minutes. Immediately after the addition of PENT, insolubles were generated, and the urethane reaction was continued for 5 hours after the completion of the dropping of TMP, but the insolubles did not disappear. For this reason, it was difficult to remove the unreacted PDI by passing the solution through a thin-film distillation apparatus, so that a polyisocyanate composition could not be obtained.
表中の略号の詳細を下記する。
PDI:ペンタメチレンジイソシアネート
HDI:ヘキサメチレンジイソシアネート
Di−TMP:ジトリメチロールプロパン
TMP:トリメチロールプロパン
DGly:ジグリセリン
PENT:ペンタエリスリトール
合成例1(ポリオールAの製造)
攪拌機、温度計、還流冷却装置、及び窒素導入管を備えた4つ口フラスコに、有機溶剤として酢酸ブチル20質量部およびメチルイソブチルケトン80質量部を仕込み、窒素置換しながら95℃に加熱昇温した。次いでこの中に、重合可能な単量体として、メチルメタアクリレート35質量部、ブチルアクリレート25質量部、2−ヒドロキシエチルメタアクリレート11.5部、スチレン28.5質量部、重合開始剤としてtert−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート(以下、PBOと略記する。)0.4質量部を4時間かけてフィードした。フィード終了より1時間後と2時間後にPBOをそれぞれ0.2質量部添加した。PBOの添加後より2時間反応させてポリオールAを得た。ポリオールAの水酸基価は25mgKOH/gであった。
The details of the abbreviations in the table are described below.
PDI: Pentamethylene diisocyanate HDI: Hexamethylene diisocyanate Di-TMP: Ditrimethylolpropane TMP: Trimethylolpropane DGly: Diglycerin PENT: Pentaerythritol Synthesis Example 1 (Production of Polyol A)
In a four-necked flask equipped with a stirrer, a thermometer, a reflux cooling device, and a nitrogen inlet tube, 20 parts by mass of butyl acetate and 80 parts by mass of methyl isobutyl ketone were charged as organic solvents, and heated to 95 ° C. while purging with nitrogen. did. Next, 35 parts by mass of methyl methacrylate, 25 parts by mass of butyl acrylate, 11.5 parts of 2-hydroxyethyl methacrylate, 28.5 parts by mass of styrene, and tert- 0.4 parts by mass of butyl peroxy-2-ethylhexanoate (hereinafter abbreviated as PBO) was fed over 4 hours. One hour and two hours after the end of the feed, 0.2 parts by mass of PBO was added. After addition of PBO, the mixture was reacted for 2 hours to obtain polyol A. The hydroxyl value of polyol A was 25 mgKOH / g.
[ポリウレタン樹脂の製造]
参考例6(ポリウレタン樹脂(A)の製造)
主剤としてのポリオールAと、硬化剤としての参考例1で得られたポリイソシアネート組成物(a)とを、ポリオールA中の水酸基に対する、ポリイソシアネート組成物中のイソシアネート基の当量比(NCO/OH)が1.0となるように配合し、さらに触媒として主剤、硬化剤の固形分に対し50ppmのジブチル錫ジラウレート、および、主剤と硬化剤との固形分濃度が40%となるように酢酸ブチルを添加し、23℃で180秒間攪拌し、反応混合液を得た。
[Production of polyurethane resin]
Reference Example 6 (Production of polyurethane resin (A))
The polyol A as a main agent and the polyisocyanate composition (a) obtained in Reference Example 1 as a curing agent were prepared by using an equivalent ratio of an isocyanate group in the polyisocyanate composition to a hydroxyl group in the polyol A (NCO / OH). ) Is 1.0, and dibutyltin dilaurate of 50 ppm based on the solid content of the main agent and the curing agent as a catalyst, and butyl acetate such that the solid content concentration of the main agent and the curing agent is 40%. Was added and stirred at 23 ° C. for 180 seconds to obtain a reaction mixture.
次いで、この反応混合液を、鋼板(JIS,G,3141(SPCC, SB))、および、硝子板(JIS,R,3202)に塗布し、80℃で30分間加熱硬化させた。その後、23℃、50%RHの室内にて7日間静置し、厚みが約20μmのポリウレタン樹脂(A)を得た。 Next, this reaction mixture was applied to a steel plate (JIS, G, 3141 (SPCC, SB)) and a glass plate (JIS, R, 3202) and cured by heating at 80 ° C. for 30 minutes. Then, it was left still in a room at 23 ° C. and 50% RH for 7 days to obtain a polyurethane resin (A) having a thickness of about 20 μm.
なお、鋼板上に塗布し塗膜を形成したサンプルを、後述するマルテンス硬さ、耐おもり落下性(デュポン式)、耐カッピン性の試験に供し、硝子板上に塗布し塗膜を形成したサンプルを、後述する耐溶剤性の試験に供した。 The sample coated on a steel plate to form a coating film was subjected to the Martens hardness, weight drop resistance (DuPont type), and cupping resistance tests described below, and the sample coated on a glass plate to form a coating film Was subjected to a solvent resistance test described below.
実施例7〜8、参考例9〜10および比較例4(ポリウレタン樹脂(B)〜(F)の製造)
表2に示したポリイソシアネート組成物を用いた以外は、参考例6と同様の方法にて、ポリウレタン樹脂(B)〜(F)を得た。
Examples 7 to 8, Reference Examples 9 to 10, and Comparative Example 4 (Production of polyurethane resins (B) to (F))
Polyurethane resins (B) to (F) were obtained in the same manner as in Reference Example 6 , except that the polyisocyanate compositions shown in Table 2 were used.
物性評価
各実施例、参考例および各比較例において得られたポリウレタン樹脂について、マルテンス硬さ、耐おもり落下性(デュポン式)、耐カッピン性、および、耐溶剤性を、以下の方法で測定した。その結果を表2に示す。
<マルテンス硬さ(単位:N/mm2)>
試験板に密着した状態の塗膜を、超微小硬度計(島津製作所製、DUH−211)を用いて、圧子の種類:Triangular115、試験モード:負荷−除荷試験、試験力:10.00mN、負荷速度3.0mN/sec、負荷保持時間:10secの条件にてマルテンス硬さ(HMT115)を測定した。
<耐おもり落下性(デュポン式)(単位:cm)>
JIS K 5600−5−3 6.デュポン式に準拠し、撃ち型、および受け台は1/2インチ、おもりの質量は500gとし測定した。
<耐カッピング性(単位:mm)>
JIS K 5600−5−2に準拠し、耐カッピング性を測定した。
<耐溶剤性(単位:回)>
試験液を充分に含浸させた綿棒を、試験板に密着した塗膜上に置き、一定荷重がかかるようにして約1cmの距離を往復させた。この作業を繰返し、塗膜に損傷が観察されたら時点で試験を終了させた。往復1回とし、塗膜に損傷が観察されるまでの回数を耐溶剤性とした。試験液は、酢酸エチルとした。
Physical property evaluation For each of the polyurethane resins obtained in Examples , Reference Examples and Comparative Examples, Martens hardness, weight drop resistance (DuPont type), cupping resistance, and solvent resistance were measured by the following methods. . Table 2 shows the results.
<Martens hardness (unit: N / mm 2 )>
An indenter type: Triangular 115, a test mode: a load-unload test, a test force: 10.00 mN, using a micro-hardness tester (DUH-211 manufactured by Shimadzu Corporation) for the coating film in close contact with the test plate. The Martens hardness (HMT115) was measured under the conditions of a load speed of 3.0 mN / sec and a load holding time of 10 sec.
<Weight drop resistance (Dupont type) (unit: cm)>
JIS K 5600-5-3 6. The measurement was performed according to the DuPont method, with the shooting type and the cradle being 1/2 inch and the weight being 500 g.
<Cupping resistance (unit: mm)>
The cupping resistance was measured according to JIS K 5600-5-2.
<Solvent resistance (unit: times)>
A cotton swab sufficiently impregnated with the test liquid was placed on the coating film in close contact with the test plate, and reciprocated a distance of about 1 cm under a constant load. This operation was repeated, and the test was terminated when damage was observed in the coating film. One round trip was performed, and the number of times until damage was observed in the coating film was defined as solvent resistance. The test solution was ethyl acetate.
Claims (4)
前記ポリオールが、ジトリメチロールプロパンとトリメチロールプロパンとからなり、
前記ポリオールの総量に対するジトリメチロールプロパンの含有率が、50モル%以上95モル%以下である
ことを特徴とする、ポリイソシアネート組成物。 A reaction product of an aliphatic polyisocyanate and a polyol containing ditrimethylolpropane,
The polyol comprises ditrimethylolpropane and trimethylolpropane,
A polyisocyanate composition, wherein the content of ditrimethylolpropane relative to the total amount of the polyol is from 50 mol% to 95 mol%.
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