JP6821823B2 - ブロックイソシアネート組成物、塗料組成物及び塗膜 - Google Patents
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Description
本願は、2017年9月29日に、日本に出願された特願2017−190471号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
また、上記ポリイソシアネートのイソシアネート基を、熱解離性のブロック剤により封鎖させることでブロックポリイソシアネートが得られる。このブロックポリイソシアネートは、主剤である活性水素化合物と混合しても常温では反応せず、加熱することによりブロック剤が解離し、イソシアネート基が再生されて硬化が進行する。このため、あらかじめ主剤と硬化剤とを混合した状態で貯蔵することが可能となる。上記ブロックイソシアネートの一例として、特許文献1のようなブロックイソシアネート組成物が提案されている。また、比較的低温で架橋塗膜を形成する例として、特許文献2及び3のようなブロックイソシアネート組成物が提案されている。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、極性ポリオールとの相溶性に優れ、且つ、低温硬化性及び外観が良好な塗膜が得られるブロックイソシアネート組成物を提供する。また、前記ブロックイソシアネート組成物を用いた塗料組成物及び塗膜を提供する。
本発明の第1態様に係るブロックイソシアネート組成物は、下記一般式(I)で表されるトリイソシアネート化合物と熱解離性ブロック剤とから得られるブロックイソシアネート化合物(I)、及び、下記一般式(II)で表されるジイソシアネート化合物と熱解離性ブロック剤とから得られるブロックイソシアネート化合物(II)を含み、前記ブロックイソシアネート化合物(I)と前記ブロックイソシアネート化合物(II)の総重量に対する前記ブロックイソシアネート化合物(II)の重量割合が、0.5〜5%である。
本発明の第2態様に係る塗料組成物は、上記第1態様に係るブロックイソシアネート組成物と、活性水素化合物とを含む。
本発明の第3態様に係る塗膜は、上記第2態様に係る塗料組成物を硬化したものである。
本発明の一実施形態に係るブロックイソシアネート組成物は、下記一般式(I)で表されるトリイソシアネート化合物(以下、「トリイソシアネート化合物(I)」と称する場合がある。)、及び、下記一般式(II)で表されるジイソシアネート化合物(以下、「ジイソシアネート化合物(II)」と称する場合がある。)からなる群より選択される少なくとも1種と、熱解離性ブロック剤とから得られるブロックイソシアネート化合物を含む。
次いで、本実施形態のブロックイソシアネート組成物の物性及び構成成分について、以下に詳細を説明する。
[平均イソシアネート基数(平均NCO基数)]
本実施形態のブロックイソシアネート組成物に含まれるブロックイソシアネート化合物1分子あたりの平均NCO基数(平均官能基数)は、低温硬化性の点で、2.0以上3.0未満が好ましく、2.1以上3.0未満がより好ましく、2.2以上3.0未満が特に好ましい。
本実施形態のブロックイソシアネート組成物において、有効NCO含有率は、特に制限されないが、得られる塗膜の低温硬化性がより良好となることから、15質量%以上35質量%以下であることが好ましく、17質量%以上33質量%以下であることがより好ましく、20質量%以上30質量%以下であることがさらに好ましく、21質量%以上29質量%以下であることが特に好ましい。
なお、有効NCO含有率は、下記式(A)を用いて算出することができる。
={(トリイソシアネート化合物の含有量)×(トリイソシアネート化合物のNCO含有率)}/(ブロックイソシアネート組成物の総質量) ・・・(A)
[ブロックイソシアネート化合物]
本実施形態のブロックイソシアネート組成物に含まれるブロックイソシアネート化合物は、上述のトリイソシアネート化合物(I)及び、ジイソシアネート化合物(II)からなる群から選択される少なくとも1種を、熱解離性ブロック剤と反応させてブロック化することで得られる。
ここで、「熱解離」とは、加熱によってイソシアネート基に結合したブロック剤が解離し、イソシアネート基が再生することを意味する。解離に必要な温度は、ブロック剤の構造によって異なるが、例えば40℃〜300℃である。熱解離性ブロックイソシアネートから得られる塗膜は、耐候性、耐衝撃性に優れる傾向にある。
(Y1)
一般式(I)中、複数あるY1は、それぞれ独立に、単結合、又は、エステル構造(−COO−)及びエーテル構造(−O−)からなる群より選択される1種以上を含んでもよい炭素数1〜20の2価の炭化水素基である。複数あるY1は、それぞれ同一であってもよく異なっていてもよい。但し、複数あるY1のうち1つ以上は、エステル構造を含む。複数あるY1のうち1つ以上が、エステル構造を有することで、本実施形態のブロックイソシアネート組成物を塗料組成物の硬化剤として使用した際のイソシアネート基の反応性をより高めることができる。
前記直鎖状又は分岐状の脂肪族基としては、例えば、アルカンジイル基(アルキレン基)、アルキリデン基等が挙げられる。
前記環状の脂肪族基としては、例えば、シクロアルキレン基等が挙げられる。
また、Y1が前記エステル構造及びエーテル構造からなる群より選択される1種以上を含む炭素数1〜20の2価の炭化水素基である場合、例えば、下記一般式(III)で表される基(以下、「基(III)」と称する場合がある」)が挙げられる。
n1及びn2の組み合わせとしては、例えば、n1=0、n2=2の組み合わせ、n1=2、n2=2の組み合わせが好ましい。
基(III)において、Xは、エステル構造又はエーテル構造である。中でも、反応速度が上がることから、Xはエステル構造であることが好ましい。
また、複数あるY1のうち1つ以上が、エーテル構造を有する場合、本実施形態のブロックイソシアネート組成物の耐加水分解性をより向上させることができる。
R1は、水素原子、又は、炭素数1〜12の1価の炭化水素基である。R1における炭化水素基としては、特に限定されず、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基等が挙げられる。中でも、R1としては、水素原子が好ましい。
本実施形態において、複数あるY1のうち1つ以上がエステル構造を有するトリイソシアネート化合物(I)で好ましいものとして具体的には、例えば、特公平4−1033号公報(参考文献1)に開示されているビス(2−イソシアナトエチル)2−イソシアナトグルタレート(以下、「GTI」と称する、分子量311)、特開昭53−135931号公報(参考文献2)に開示されているリジントリイソシアネート(以下、「LTI」と称する、分子量267)等が挙げられる。
本実施形態において、トリイソシアネート化合物の分子量は、139以上1000以下であること好ましく、150以上800以下であることがより好ましく、180以上600以下であることがさらに好ましく、200以上400以下であることが特に好ましい。
(Y2)
一般式(II)中、Y2は、エステル構造(−COO−)及びカルボン酸(−COOH)からなる群より選択される少なくとも1種を含むを含む炭素数1〜20の2価の炭化水素基である。Y2がエステル構造を有することで、本実施形態のブロックイソシアネート組成物を塗料組成物の硬化剤として使用した際のイソシアネート基の反応性をより高めることができる。また、Y2がエステル構造を有する炭化水素基であることにより、本実施形態のブロックイソシアネート組成物からより耐熱性に優れた塗膜を得ることができる。
中でも、Y2を構成する炭素数1〜20の2価の炭化水素基としては、脂肪族基、脂環式基又は芳香族基であることが好ましい。
本実施形態において、Y2がエステル構造及びカルボン酸からなる群より選択される少なくとも1種を有する炭化水素基であるジイソシアネート化合物(II)で好ましいものとして具体的には、例えば、リジンジイソシアネート(以下、「LDI」と称する場合がある)(分子量212)等が挙げられる。
本実施形態のブロックイソシアネート組成物に含まれるトリイソシアネート化合物(I)及びジイソシアネート化合物(II)は、例えば、アミノ酸誘導体等のアミンをイソシアネート化して得ることができる。
ブロック剤としては、例えば、(1)オキシム系化合物、(2)アルコール系化合物、(3)酸アミド系化合物、(4)酸イミド系化合物、(5)フェノール系化合物、(6)アミン系化合物、(7)活性メチレン系化合物、(8)イミダゾール系化合物、(9)トリアゾール系化合物、(10)ピラゾール系化合物等が挙げられる。前記ブロック剤は、1種類を用いてもよいし、2種類以上を所望の割合で用いてもよい。
(1)オキシム系化合物:ホルムアルドオキシム、アセトアルドオキシム、アセトオキシム、メチルエチルケトオキシム、シクロヘキサノンオキシム等。
(2)アルコール系化合物:メタノール、エタノール、2−プロパノール、n−ブタノール、sec−ブタノール、2−エチル−1−ヘキサノール、2−メトキシエタノール、2−エトキシエタノール、2−ブトキシエタノール等。
(3)酸アミド系化合物:アセトアニリド、酢酸アミド、ε−カプロラクタム、δ−バレロラクタム、γ−ブチロラクタム等。
(5)フェノール系化合物:フェノール、クレゾール、エチルフェノール、ブチルフェノール、ノニルフェノール、ジノニルフェノール、スチレン化フェノール、ヒドロキシ安息香酸エステル等。
(6)アミン系化合物:ジフェニルアミン、アニリン、カルバゾール、ジ−n−プロピルアミン、ジイソプロピルアミン、イソプロピルエチルアミン等。
(7)活性メチレン系化合物:マロン酸ジメチル、マロン酸ジエチル、マロン酸ジイソプロピル、マロン酸ジ−tert−ブチル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、アセチルアセトン等。
(9)トリアゾール系化合物:1,2,4−トリアゾール、3−アミノ−1,2,4−トリアゾール、3−アミノ−5−フェニル−1,2,4−トリアゾール、1,2,3−トリアゾール、1H−ベンゾトリアゾール等。
(10)ピラゾール系化合物ピラゾール、3−メチルピラゾール、3,5−ジメチルピラゾール等。
本実施形態のブロックイソシアネート組成物に含まれるブロックイソシアネート化合物は、例えば、上述のトリイソシアネートまたはジイソシアネートと、熱解離性ブロック剤とを反応させ、上述のトリイソシアネート化合物またはジイソシアネート化合物のイソシアネート基をブロック化する方法等が挙げられる。
前記ブロック化する反応では、上述のトリイソシアネート化合物またはジイソシアネート化合物のイソシアネート基を全て又は部分的にブロック化してもよいが、全てブロック化することが好ましい。
前記ブロック化する反応は、無溶剤で行ってもよく、必要に応じて、イソシアネート基との反応性を有していない有機溶剤を使用してもよい。
(i)ヘキサン、ヘプタン、オクタン等の脂肪族炭化水素系溶剤。
(ii)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系溶剤。
(iii)アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン系溶剤。
(iv)酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸イソブチル等のエステル系溶剤。
(vi)エチレングリコールモノエ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、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等のグリコール系溶剤。
(vii)ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル系溶剤。
(ix)N−メチル−2−ピロリドン等のピロリドン系溶剤。
(x)N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド等のアミド系溶剤。
(xi)ジメチルスルホキシド等のスルホキシド系溶剤。
(xii)γ−ブチロラクトン等のラクトン系溶剤。
(xiii)モルフォリン等のアミン系溶剤。
また、前記ブロック化する反応において、触媒を使用してもよい。
前記触媒としては、例えば、錫、亜鉛、鉛等の有機金属塩;3級アミン系化合物;ナトリウム等のアルカリ金属のアルコラート等が挙げられ、これらに限定されない。
一般式(IV)中、Y1およびR1は、上述した一般式(I)におけるY1およびR1と同じである。
本実施形態のブロックイソシアネート組成物は、上述のブロックイソシアネート化合物の他に、目的及び用途に応じて、さらに、硬化促進触媒、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、顔料、レベリング剤、可塑剤、レオロジーコントロール剤、界面活性剤等の各種添加剤を含むことができる。
(i)ジブチルスズジラウレート、ジブチルスズジアセテート、ジオクチルスズジラウレート、ジメチルスズジネオデカノエート、ビス(2−エチルヘキサン酸)スズ等のスズ系化合物。
(ii)2−エチルヘキサン酸亜鉛、ナフテン酸亜鉛等の亜鉛化合物。
(iii)2−エチルヘキサン酸チタン、チタンジイソプロポキシビス(エチルアセトナート)等のチタン化合物。
(iv)2−エチルヘキサン酸コバルト、ナフテン酸コバルト等のコバルト化合物。
(v)2−エチルヘキサン酸ビスマス、ナフテン酸ビスマス等のビスマス化合物。
(vii)トリエチルアミン、ピリジン、メチルピリジン、ベンジルジメチルアミン、N,N−ジメチルシクロヘキシルアミン、N−メチルピペリジン、ペンタメチルジエチレントリアミン、N,N’−エンドエチレンピペラジン、N,N’−ジメチルピペラジン等のアミン化合物。
上記酸化防止剤としては、特に限定されないが、例えば、ヒンダードフェノール系化合物、リン系化合物、イオウ系化合物等が挙げられる。
上記光安定剤としては、特に限定されないが、例えば、ヒンダードアミン系化合物、ベンゾトリアゾール系化合物、トリアジン系化合物、ベンゾフェノン系化合物、ベンゾエート系等が挙げられる。
上記顔料としては、特に限定されないが、例えば、酸化チタン、カーボンブラック、インディゴ、キナクリドン、パールマイカ、アルミニウム等が挙げられる。
上記可塑剤としては、特に限定されないが、例えば、フタル酸エステル類、リン酸系化合物、ポリエステル系化合物等が挙げられる。
上記レオロジーコントロール剤としては、特に限定されないが、例えば、ヒドロキシエチルセルロース、尿素化合物、マイクロゲル等が挙げられる。
上記界面活性剤としては、特に限定されないが、例えば、公知のアニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤、両性界面活性剤等が挙げられる。
本実施形態のブロックイソシアネート組成物は、上述のブロックイソシアネート化合物単独、又は、上述のブロックイソシアネート化合物に、必要に応じて、上述の各種添加剤を添加し、混合することで得ることができる。
本実施形態のブロックイソシアネート組成物は、例えば、塗料組成物、粘着剤組成物、接着剤組成物、注型剤組成物等の硬化性組成物;繊維処理剤等の各種表面処理剤組成物;各種エラストマー組成物;発泡体組成物等の架橋剤;改質剤;添加剤等として使用することができる。
(i)ガラス。
(ii)アルミニウム、鉄、亜鉛鋼板、銅、ステンレス等の各種金属。
(iii)木材、紙、モルタル、石材等の多孔質部材。
(v)シリコーン系硬化物、変性シリコーン系硬化物、ウレタン系硬化物等のシーリング材硬化物。
(vi)塩化ビニル、天然ゴム、合成ゴム等のゴム類。
(vii)天然皮革、人工皮革等の皮革類。
(viii)植物系繊維、動物系繊維、炭素繊維、ガラス繊維等の繊維類。
(x)紫外線硬化型アクリル樹脂層、印刷インキ、UVインキ等のインキ類
本発明の一実施形態における塗料組成物は、上述のブロックイソシアネート組成物と、活性水素化合物とを含む。
本実施形態の塗料組成物は、上述のブロックイソシアネート組成物を硬化剤として含むことで、低温硬化性及び外観が良好な塗膜を得ることができる。
本実施形態の塗料組成物において、ブロックイソシアネート組成物以外の構成成分について、以下に詳細を説明する。
[活性水素化合物]
本実施形態の塗料組成物に含まれる活性水素化合物としては、分子内に活性水素が2つ以上結合している化合物であればよい。活性水素化合物として具体的には、例えば、ポリアミン、アルカノールアミン、ポリチオール、ポリオール等が挙げられる。
中でも、活性水素化合物としては、ポリオールが好ましい。
上記ポリアミンとしては、特に限定されないが、例えば、以下のようなものが挙げられる。
(i)エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ブチレンジアミン、トリエチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、4,4’−ジアミノジシクロヘキシルメタン、ピペラジン、2−メチルピペラジン、イソホロンジアミン等のジアミン類。
(ii)ビスヘキサメチレントリアミン、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、ペンタメチレンヘキサミン、テトラプロピレンペンタミン等の3個以上のアミノ基を有する鎖状ポリアミン類。
・アルカノールアミン
上記アルカノールアミンとしては、特に限定されないが、例えば、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、アミノエチルエタノールアミン、N−(2−ヒドロキシプロピル)エチレンジアミン、モノ−、ジ−(n−またはイソ−)プロパノールアミン、エチレングリコールービスープロピルアミン、ネオペンタノールアミン、メチルエタノールアミン等が挙げられる。
上記ポリチオールとしては、特に限定されないが、例えば、ビス−(2−ヒドロチオエチロキシ)メタン、ジチオエチレングリコール、ジチオエリトリトール、ジチオトレイトール等が挙げられる。
・ポリオール
上記ポリオールとしては、特に限定されないが、例えば、ポリエステルポリオール、アクリルポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリオレフィンポリオール、フッ素ポリオール、ポリカーボネートポリオール、エポキシ樹脂等が挙げられる。
上記ポリエステルポリオールは、特に限定されないが、例えば、二塩基酸の単独又は混合物と、多価アルコールの単独又は混合物との縮合反応によって得られる。
前記二塩基酸としては、特に限定されないが、例えば、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、ダイマー酸、無水マレイン酸、無水フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸等のカルボン酸からなる群より選ばれる二塩基酸が挙げられる。
また、前記多価アルコールとしては、特に限定されないが、具体的には、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ネオペンチルグリコール、トリメチロールプロパン、グリセリン等の多価アルコールが挙げられる。
(アクリルポリオール)
上記アクリルポリオールとしては、特に限定されないが、例えば、ヒドロキシル基を有するエチレン性不飽和結合含有単量体の単独又は混合物を重合又は共重合したもの、又は、前記ヒドロキシル基を有するエチレン性不飽和結合含有単量体の単独又は混合物と、これと共重合可能な他のエチレン性不飽和結合含有単量体の単独又は混合物とを共重合したものが挙げられる。
上記ヒドロキシル基を有するエチレン性不飽和結合含有単量体と共重合可能な他のエチレン性不飽和結合含有単量体としては、特に限定されないが、例えば、以下のものが挙げられる。これらを単独で用いてもよく、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
(ii)メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸−n−ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸−n−ヘキシル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸−2−エチルヘキシル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸ベンジル、メタクリル酸フェニル等のメタクリル酸エステル。
(iv)アクリルアミド、メタクリルアミド、N,N−メチレンビスアクリルアミド、ダイアセトンアクリルアミド、ダイアセトンメタクリルアミド、マレイン酸アミド、マレイミド等の不飽和アミド。
(v)メタクリル酸グリシジル、スチレン、ビニルトルエン、酢酸ビニル、アクリロニトリル、フマル酸ジブチル等のビニル系単量体。
(ポリエーテルポリオール)
上記ポリエーテルポリオールとしては、特に限定されないが、例えば、以下(1)〜(3)のいずれかの方法等を用いて得ることができる。
(1)触媒を使用して、多価ヒドロキシ化合物の単独又は混合物に、アルキレンオキシドの単独又は混合物を付加して、ポリエーテルポリオール類を得る方法。
前記アルキレンオキシドとしては、例えば、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド、シクロヘキセンオキシド、スチレンオキシド等が挙げられる。
前記多官能化合物としては、例えば、エチレンジアミン類等が挙げられる。
前記アルキレンオキシドとしては、(1)で例示されたものと同様のものが挙げられる。
(3)(1)又は(2)で得られたポリエーテルポリオール類を媒体としてアクリルアミド等を重合して、いわゆるポリマーポリオール類を得る方法。
(i)ジグリセリン、ジトリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール等。
(ii)エリトリトール、D−トレイトール、L−アラビニトール、リビトール、キシリトール、ソルビトール、マンニトール、ガラクチトール、ラムニトール等の糖アルコール系化合物。
(iii)アラビノース、リボース、キシロース、グルコース、マンノース、ガラクトース、フルクトース、ソルボース、ラムノース、フコース、リボデソース等の単糖類。
(v)ラフィノース、ゲンチアノース、メレチトース等の三糖類。
(vi)スタキオース等の四糖類。
上記ポリオレフィンポリオールとしては、特に限定されないが、例えば、水酸基を2個以上有するポリブタジエン、水酸基を2個以上有する水素添加ポリブタジエン、水酸基を2個以上有するポリイソプレン、水酸基を2個以上有する水素添加ポリイソプレン等が挙げられる。
上記フッ素ポリオールとしては、特に限定されないが、分子内にフッ素を含むポリオールであればよい。フッ素ポリオールとして具体的には、例えば、特開昭57−34107号公報(参考文献5)、特開昭61−275311号公報(参考文献6)で開示されているフルオロオレフィン、シクロビニルエーテル、ヒドロキシアルキルビニルエーテル、モノカルボン酸ビニルエステル等の共重合体が挙げられる。
上記ポリカーボネートポリオールとしては、特に限定されないが、例えば、低分子カーボネート化合物と、上述のポリエステルポリオールに用いられる多価アルコールと、を縮重合して得られるものが挙げられる。
前記低分子カーボネート化合物としては、例えば、ジメチルカーボネート等のジアルキルカーボネート;エチレンカーボネート等のアルキレンカーボネート;ジフェニルカーボネート等のジアリールカーボネート等が挙げられる。
上記エポキシ樹脂としては、特に限定されないが、例えば、ノボラック型、グリシジルエーテル型、グリコールエーテル型、脂肪族不飽和化合物のエポキシ型、脂肪酸エステル型、多価カルボン酸エステル型、アミノグリシジル型、β−メチルエピクロ型、環状オキシラン型、ハロゲン型、レゾルシン型等のエポキシ樹脂が挙げられる。
前記ポリオールの水酸基価は、得られる塗膜における架橋密度や機械的物性の点で、塗料組成物あたり10mgKOH/g以上300mgKOH/g以下であることが好ましい。
・NCO基と活性水素基とのモル当量比
本実施形態の塗料組成物に含まれるブロックイソシアネート組成物中のNCO基と活性水素化合物中の活性水素基とのモル当量比(NCO基/活性水素基)は、通常、10:1〜1:10であればよい。
本実施形態の塗料組成物は、上述のブロックイソシアネート組成物及び上述の活性水素化合物の他に、さらに、メラミン系硬化剤、エポキシ系硬化剤等の他の硬化剤を含むことができる。
上記メラミン系硬化剤としては、特に限定されないが、例えば、完全アルキルエーテル化メラミン樹脂、メチロール基型メラミン樹脂、一部にイミノ基を有するイミノ基型メラミン樹脂等が代表的なものとして挙げられる。
上記酸性化合物としては、特に限定されないが、例えば、カルボン酸、スルホン酸、酸性リン酸エステル、亜リン酸エステル等が挙げられる。
上記カルボン酸としては、特に限定されないが、例えば、酢酸、乳酸、コハク酸、シュウ酸、マレイン酸、デカンジカルボン酸等が挙げられる。
上記スルホン酸としては、特に限定されないが、例えば、パラトルエンスルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸、ジノニルナフタレンジスルホン酸等が挙げられる。
上記亜リン酸エステルとしては、特に限定されないが、例えば、ジエチルホスファイト、ジブチルホスファイト、ジオクチルホスファイト、ジラウリルホスファイト、モノエチルホスファイト、モノブチルホスファイト、モノオクチルホスファイト、モノラウリルホスファイト等が挙げられる。
<塗料組成物の製造方法>
本実施形態の塗料組成物の製造方法は特に限定されないが、例えば、上述のブロックイソシアネート組成物を主剤として、活性水素化合物、さらに必要に応じて、上述のその他添加物を混合することで製造することができる。活性水素化合物及びその他添加剤を混合する際に、粉体塗料のように、無溶剤であってもよく、溶剤を用いて混合してもよい。溶剤としては、上述のブロックイソシアネート化合物の製造方法において例示された有機溶剤と同様のものが挙げられる。
本実施形態の塗料組成物は、例えば、ロール塗装、カーテンフロー塗装、スプレー塗装、静電塗装、ベル塗装等の公知の塗装方法により、各種素材に塗装することで、プライマー、中塗り又は上塗りとして好適に使用される。
また、本実施形態の塗料組成物は、例えば、防錆鋼板を含むプレコートメタル、自動車の塗装部、プラスチックの塗装部等に、美粧性、耐候性、耐酸性、防錆性、耐チッピング性、密着性等を付与するための塗料としても有用である。
本発明の一実施形態における塗膜は、上述の塗料組成物を硬化させたものである。
本実施形態の塗膜は、低温硬化性が良好である。
本実施形態の塗膜は、例えば、以下の方法で得ることができる。
まず、上述の塗料組成物を、ロール塗装、カーテンフロー塗装、スプレー塗装、ベル塗装、静電塗装等の公知の方法を用いて塗装して塗膜を形成する。次いで、形成された塗膜を加熱することで、上述のブロックイソシアネート化合物のイソシアネート基に結合した熱解離性ブロック剤が解離する。次いで、熱解離性ブロック剤が解離したイソシアネート基と、塗料組成物に含まれる活性水素化合物中の活性水素とが反応することで硬化し、塗膜が得られる。
≪評価項目≫
以下に示す方法に従い、実施例及び比較例で製造されたブロックイソシアネート組成物、該ブロックイソシアネート組成物を含む塗料組成物及び該塗料組成物を硬化して得られた塗膜について、各物性及び各評価を行った。
有効NCO含有率(質量%)は、下記式(A’)を用いて算出した。
有効NCO含有率
={(トリイソシアネート化合物又はポリイソシアネートの含有量)×(トリイソシアネート化合物又はポリイソシアネートのNCO含有率)}/(ブロックイソシアネート組成物の総質量) ・・・(A’)
SHIMADZU社製GC−2014を用いた、ガスクロマトグラフの測定により、ブロックイソシアネート(I)とブロックイソシアネート(II)の面積値の和に対する、ブロックイソシアネート(II)の面積値の割合により求めた。以下に測定法の例を示すが、用いる装置、測定条件、用いる物質によってピーク位置は変わるので、適宜、標準物質等を用いて校正する必要がある。
具体的な測定条件は以下の通りであった。
装置:GC−2014(SHIMADZU社製)
カラム:DB−1
インジェクション温度:300℃
ディテクション温度:300℃
カラム流量:1.0mL/分
カラム温度:60℃(2分保持)後、300℃まで昇温(10℃/分)、10分保持
内部標準:アニソール
サンプル調製:サンプル0.1g/内部標準0.1g/脱水アセトン5g
ブロックイソシアネート組成物とポリカーボネートポリオール(旭化成社の商品名「デュラノールT5620」)とを固形分比1:1で配合し、酢酸ブチルで塗液固形分50%になるように調製した。調製した塗液を乾燥膜厚60μmでガラス板に塗装し、30℃×1日後の塗膜の透明性をヘーズメーター(**社製**)で測定、評価した。極性ポリオールとの相溶性の評価基準は以下のとおりである。
(極性ポリオールとの相溶性評価基準)
○:0.3未満
△:0.3以上0.5未満
×:0.5以上
ポリエステルポリオール(Allnex社の商品名「SETAL6306」)と、ブロックイソシアネート組成物を有効イソシアネート基/水酸基の当量比1.0で配合し、酢酸ブチルで塗液固形分が45重量%になるように調製した。調製した塗液を乾燥膜厚40μmでアルミ板に塗装し、140℃×30分焼付して塗膜を得た。得られた塗膜をアルミニウム板から剥がし、アセトンに23℃で24時間浸漬した後の残膜率を算出し、ゲル分率とした。低温硬化性の評価基準は以下のとおりである。
○:ゲル分率が80%以上
△:ゲル分率が75%以上、80%未満
×:ゲル分率が75%未満
撹拌機、温度計、ガス導入管を取り付けた4ツ口フラスコ内にエタノールアミン122.2g、o−ジクロロベンゼン100mL、トルエン420mLを入れ、氷冷化塩化水素ガスを導入し、エタノールアミンを塩酸塩に転換した。次いで、リジン塩酸塩182.5gを添加し、反応液を加熱して80℃まで昇温し、エタノールアミン塩酸塩を溶解させ、塩化水素ガスを導入してリジン二塩酸塩とした。次いで、塩化水素ガスを20から30mL/分で通過させ、反応液を加熱して116℃まで昇温し、水が留出しなくなるまでこの温度を維持した。次いで、生成した反応混合物をメタノール及びエタノールの混合液中で再結晶してリジンβ−アミノエチルエステル三塩酸塩165gを得た。このリジンβ−アミノエチルエステル三塩酸塩100gを微粉末としてo−ジクロロベンゼン1200mLに懸濁させ、かきまぜながら反応液を昇温した。次いで、反応液が120℃に達した時点でホスゲンを0.4モル/時間の速度にて吹込みはじめ、10時間保持した。次いで、反応液を150℃まで昇温し、反応液中のリジンβ−アミノエチルエステル三塩酸塩をほとんど溶解させた。次いで、冷却後ろ過し、減圧下にて溶存ホスゲン及び溶媒を留去した。次いで、真空蒸留することにより、沸点155〜157℃/0.022mmHgの無色透明なLTI 80.4gを得た。LTIのNCO含有率は、47.1重量%であった。
攪拌機、温度計、環流冷却管、窒素吹き込み管を取り付けた4ツ口フラスコ内を窒素雰囲気にし、HDIを500g仕込み、60℃で撹拌下、テトラメチルアンモニウムカプリエート0.08gを加えた。次いで、60℃で4時間撹拌を継続し、反応を進行させた。次いで、反応液のイソシアネート基含有率及び屈折率測定により、ポリイソシアネートへの転化率が40%になった時点で、リン酸0.2gを添加して反応を停止した。次いで、反応液を濾過後、1回目160℃(27Pa)、2回目150℃(13Pa)で未反応のHDIを除去して、HDI系イソシアヌレート型ポリイソシアネートを得た。得られたHDI系イソシアヌレート型ポリイソシアネートの粘度は2,300mPa・s/25℃であり、NCO含有率は20.4質量%であった。
撹拌機、温度計、ガス導入管を取り付けた4ツ口フラスコ内を窒素置換し、LTIを100.0質量部と2,6−ジイソシアナトヘキサン酸メチルエステルを0.18質量部に、3,5−ジメチルピラゾールを109.9質量部とを添加し、100℃で2時間攪拌して反応を行った。反応終了後、酢酸ブチルを89.1質量部加え、均一になるよう混合し、ブロックイソシアネート組成物1を得た。得られたブロックイソシアネート組成物1のブロックイソシアネート(II)の重量割合は0.23%、有効NCO含有率は22.7%出会った。また、極性ポリオールとの相溶性は△、低温硬化性は○であった。
イソシアネート及びブロック剤の種類及び使用質量が表1に示すとおりとした以外は、実施例1と同様の方法を用いて、ブロックイソシアネート組成物2〜12を製造した。得られた各ブロックイソシアネート組成物のブロックイソシアネート(II)の重量割合と有効NCO含有率を、以下の表1に示す。また、極性ポリオールとの相溶性と低温硬化性の結果を、以下の表1に示す。
Claims (4)
- 下記一般式(I)で表されるトリイソシアネート化合物と熱解離性ブロック剤とから得られるブロックイソシアネート化合物(I)、及び、
下記一般式(II)で表されるジイソシアネート化合物と熱解離性ブロック剤とから得られるブロックイソシアネート化合物(II)
を含み、
前記ブロックイソシアネート化合物(I)と前記ブロックイソシアネート化合物(II)の総重量に対する前記ブロックイソシアネート化合物(II)の重量割合が、0.5〜5%であるブロックイソシアネート組成物。
- 前記熱解離性ブロック剤が、オキシム系化合物、酸アミド系化合物、アミン系化合物、イミダゾール系化合物、トリアゾール系化合物及びピラゾール系化合物からなる群より選ばれる1種以上である請求項1に記載のブロックイソシアネート組成物。
- 請求項1または2に記載のブロックイソシアネート組成物と、活性水素化合物とを含む塗料組成物。
- 請求項3に記載の塗料組成物を硬化した塗膜。
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