JP6932249B2 - ポリシロキサン化合物及び組成物 - Google Patents

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Description

本発明は、ポリシロキサン化合物及びそれを含む組成物に関する。
近年、様々な分野に各種ポリシロキサン化合物が用いられている。例えば、特許文献1では、水系金属表面処理剤に特定のポリシロキサン化合物が用いられている。このポリシロキサン化合物は、1分子内に、式−SiR(式中、R、R及びRは互いに独立に、アルキル基、アルコキシ基又は水酸基を表し、少なくとも1つはアルコキシ基を表す)で表される官能基(a)を2個以上と、水酸基(官能基(a)に含まれ得るものとは別個のもの)、アミノ基、カルボキシル基、リン酸基、ホスホン酸基、スルホン基、ポリオキシエチレン鎖及びアミド基から選ばれる少なくとも1種の親水性官能基(b)を1個以上含有し、官能基(b)1個当たりの分子量が100〜10000である。
国際公開第2006/82946号
本発明は、新規のポリシロキサン化合物及びそれを含む組成物を提供することを目的とする。
本発明は、
[1]ウレア基とX基[X基は−COOR、−SOR及び−NRから選ばれる1又は2以上の基であり、Rは水素原子、または、アルコキシ基もしくは水酸基を有していてもよいアルキル基である]とを有し、1分子におけるウレア基とX基との数の比(ウレア基/X基)が0.01〜0.45の範囲内であるポリシロキサン化合物;
[2]重量平均分子量が1000〜1000000である上記[1]記載のポリシロキサン化合物;
[3]上記[1]または[2]に記載のポリシロキサン化合物を含む組成物;
などである。
本発明によれば、新規のポリシロキサン化合物及びそれを含む組成物を提供することができる。
以下、本発明に係るポリシロキサン化合物及び組成物について説明する。
<<ポリシロキサン化合物>>
本実施形態に係るポリシロキサン化合物は、ウレア基(ウレア結合)とX基[X基は−COOR、−SOR及び−NRから選ばれる1又は2以上の基であり、Rは水素原子、またはアルコキシ基もしくは水酸基を有していてもよいアルキル基である]とを有し、1分子におけるウレア基の数とX基の数との比(ウレア基/X基)が0.01〜0.45の範囲内である。
また、上記ポリシロキサン化合物は、水酸基またはアルコキシ基が結合したSi基を1つ以上有する。なお、上記ポリシロキサン化合物は、さらに、エポキシ基を有していてもよいし、加水分解により該エポキシ基が開環した構造(−CH(OH)CHOH)を有していてもよい。
ここで、X基は、例えば、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、スルホン基、アルキルスルホン基、アミノ基、N−アルキルアミノ基、N,N−ジアルキルアミノ基、N−(アルコキシアルキル)アミノ基、N−(ヒドロキシアルキル)アミノ基、N,N−ジ(アルコキシアルキル)アミノ基、N,N−ジ(ヒドロキシアルキル)アミノ基等であり、これらの基のうち、1種をポリシロキサン化合物が有していてもよいし、2種以上をポリシロキサン化合物が有していてもよい。
2種以上の組み合わせとしては、例えば、カルボキシル基とアミノ基との組み合わせ、アルコキシカルボニル基とアミノ基との組み合わせ、スルホン基とアミノ基との組み合わせ、アルキルスルホン基とアミノ基との組み合わせ、カルボキシル基とN−アルキルアミノ基との組み合わせ、アルコキシカルボニル基とN−アルキルアミノ基との組み合わせ、スルホン基とN−アルキルアミノ基との組み合わせ、アルキルスルホン基とN−アルキルアミノ基との組み合わせ、カルボキシル基とN、N−ジアルキルアミノ基との組み合わせ、アルコキシカルボニル基とN,N−ジアルキルアミノ基との組み合わせ、スルホン基とN,N−ジアルキルアミノ基との組み合わせ、アルキルスルホン基とN,N−ジアルキルアミノ基との組み合わせ、カルボキシル基とN−(アルコキシアルキル)アミノ基との組み合わせ、アルコキシカルボニル基とN−(アルコキシアルキル)アミノ基との組み合わせ、スルホン基とN−(アルコキシアルキル)アミノ基との組み合わせ、アルキルスルホン基とN−(アルコキシアルキル)アミノ基との組み合わせ、カルボキシル基とN−(ヒドロキシアルキル)アミノ基との組み合わせ、アルコキシカルボニル基とN−(ヒドロキシアルキル)アミノ基との組み合わせ、スルホン基とN−(ヒドロキシアルキル)アミノ基との組み合わせ、アルキルスルホン基とN−(ヒドロキシアルキル)アミノ基との組み合わせ、カルボキシル基とN,N−ジ(アルコキシアルキル)アミノ基との組み合わせ、アルコキシカルボニル基とN,N−ジ(アルコキシアルキル)アミノ基との組み合わせ、スルホン基とN,N−ジ(アルコキシアルキル)アミノ基との組み合わせ、アルキルスルホン基とN,N−ジ(アルコキシアルキル)アミノ基との組み合わせ、カルボキシル基とN,N−ジ(ヒドロキシアルキル)アミノ基との組み合わせ、アルコキシカルボニル基とN,N−ジ(ヒドロキシアルキル)アミノ基との組み合わせ、スルホン基とN,N−ジ(ヒドロキシアルキル)アミノ基との組み合わせ、アルキルスルホン基とN,N−ジ(ヒドロキシアルキル)アミノ基との組み合わせなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
本明細書において、アルキル基、並びに、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アルキルスルホン基、N−アルキルアミノ基、N,N−ジアルキルアミノ基、N−(アルコキシアルキル)アミノ基、N−(ヒドロキシアルキル)アミノ基、N,N−ジ(アルコキシアルキル)アミノ基、及びN,N−ジ(ヒドロキシアルキル)アミノ基における各アルキル部分及び各アルキレン部分は、直鎖状であってもよいし、分岐鎖状であってもよい。上記アルキル基及びアルキル部分としては、例えば、炭素数1〜20のアルキル基を挙げることができるが、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、へプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基等の炭素数1〜12のアルキル基であることが好ましい。また、上記アルキレン部分としては、例えば、炭素数1〜20のアルキレン鎖を挙げることができるが、メチレン鎖、エチレン鎖、プロピレン鎖、ブチレン鎖、ペンチレン鎖、ヘキシレン鎖、ペプチレン鎖、オクチレン鎖、ノニレン鎖、デシレン鎖、ウンデシレン鎖、ドデシレン鎖等の炭素数1〜12のアルキレン鎖であることが好ましい。なお、N,N−ジアルキルアミノ基、N,N−ジ(アルコキシアルキル)アミノ基及びN,N−ジ(ヒドロキシアルキル)アミノ基については、2つの、アルキル部分、アルコキシアルキル部分及びヒドロキシアルキル部分は、同一であっても異なっていてもよい。
ポリシロキサン化合物の重量平均分子量は、特に限定されず、例えば1,000〜1,000,000の範囲内であり、好ましくは5,000〜500,000の範囲内であり、より好ましくは10,000〜100,000の範囲内である。上記重量平均分子量は、例えば、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)によって測定し、ポリスチレン換算の分子量として求めた値である。
<<ポリシロキサン化合物の製造方法>>
ポリシロキサン化合物は、例えば、イソシアネート化合物(a1)、アミノシラン化合物(a2)、及び水性媒体を所定の比率で順次配合し、所定の温度(好適には、40〜80℃)で反応させることにより製造することができる。ポリシロキサン化合物の製造において、イソシアネート化合物(a1)及びアミノシラン化合物(a2)に加えてアミン化合物(a3)をさらに配合してもよい。また、必要に応じて製造により得られたポリシロキサン化合物のアミノ基にハロゲン化アルキル又はアルキレンオキシドを反応させ、N−アルキルアミノ基又はN,N−ジアルキルアミノ基を有するポリシロキサン化合物を製造してもよい。なお、ハロゲン化アルキルのアルキル部分の例は上記と同様である。ハロゲン化アルキルのハロゲンとしては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子等を挙げることができる。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、ブチレンオキシド等を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。また、ポリシロキサン化合物におけるウレア基及びX基の数の比(ウレア基/X基)は、H NMR分析によりウレア基に由来する−NH−、あるいは、13C NMR分析によりウレア基に由来する−C=O−のピーク強度(I)と、H NMR分析によりX基のピーク強度[X基が2以上である場合には、各種X基のピーク強度の合計](I)との比(I/I)を算出することにより求めることができる。
なお、上記反応を促進させるために、例えば、ジブチル錫ジアセテート、ジブチル錫ジラウレート、ナフテン酸鉛等の縮重合触媒;酸性触媒等の公知の加水分解触媒;重縮合触媒及び加水分解触媒であるアミン系触媒等を用いてもよい。
イソシアネート化合物(a1)
イソシアネート化合物(a1)とは、1個以上のイソシアネート基を有する化合物を意味する。イソシアネート化合物(a1)は、イソシアネート基は2個以上有していてもよい。また、イソシアネート化合物(a1)は、さらに、水酸基またはアルコキシ基が結合したSi基を有していてもよい。イソシアネート化合物(a1)としては、例えば、3−イソシアネートプロピルトリメトキシシラン、3−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、1,4―ジイソシアネートブタン、1,6−ジイソシアネートヘキサン、1,3−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、1,4−シクロヘキシレンジイソシアネート、4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート 、2,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート等を挙げることができるがこれらに制限されるものではない。なお、これらのイソシアネート化合物は1種を用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
アミノシラン化合物(a2)
アミノシラン化合物(a2)は、1個以上のアミノ基と、水酸基またはアルコキシ基が結合したSi基と、を有する化合物を意味する。アミノシラン化合物(a2)としては、例えば、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−[2−(2−アミノエチルアミノエチルアミノ)プロピル]トリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン等を挙げることができるがこれらに制限されるものではない。なお、これらのアミノシラン化合物は1種を用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
アミン化合物(a3)
アミン化合物(a3)は、1個以上のアミノ基を有する化合物であって、アミノシラン化合物(a2)に該当するものでなければ特に制限されず、COOR基及び/またはSOR基をさらに有していてもよい。アミン化合物(a3)としては、例えば、メチルアミン、エチルアミン等のアルキルアミン;エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン等のアルキレンジアミン;アミノメタンスルホン酸、4−アミノベンゼンスルホン酸等の、アミノ基とスルホン基とを有する化合物;メチル 2−アミノベンゼン−1−スルホン酸、メチル 4−アミノベンゼン−1−スルホン酸等の、アミノ基とSOR基(Rはアルキル基)とを有する化合物;グリシン、アラニン等のアミノ酸等の、アミノ基とカルボキシル基とを有する化合物;アミノ基とカルボキシル基とを有する化合物のエステル化物(アミノ基とアルコキシカルボニル基とを有する化合物);1−メチルグアニジン、N−ブチルエチレンジアミン、N−メチル−1,3−プロパンジアミン、N−エチル−1,3−プロパンジアミン等の、アミノ基とN−アルキルアミノ基とを有する化合物;4−ジメチルアミノアニリン、4−アミノ−N,N−ジエチルアニリン、1,1−ジエチルグアニジン、2−(ジブチルアミン)エチルアミン、N,N−ジメチル−1,3−プロパンジアミン、N,N−ジエチル−1,3−プロパンジアミン等の、アミノ基とN,N−ジアルキルアミノ基とを有する化合物;4−[(2−メトキシエチル)アミノ]−アニリン等の、アミノ基とN−(アルコキシアルキル)アミノ基とを有する化合物;p−(p−ヒドロキシメチルアミノベンジル)アニリン、3−ニトロ−4−(2−ヒドロキシエチルアミノ)アニリン、N−(2−ヒドロキシエチル)−1,3−プロパンジアミン、N−(2−メトキシエチル)−1,3−プロパンジアミン等の、アミノ基とN−(ヒドロキシアルキル)アミノ基とを有する化合物;4−[ジ(メトキシメチル)アミノ]−6−フェニル−1,3,5−トリアジン−2−アミン等の、アミノ基とN,N−ジ(アルコキシアルキル)アミノ基とを有する化合物;N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)−1,4−フェニレンジアミン、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)−1,3−プロパンジアミン、N,N−ビス(2−メトキシエチル)−1,3−プロパンジアミン等の、アミノ基とN,N−ジ(ヒドロキシアルキル)アミノ基とを有する化合物;等が挙げられる。これらの化合物は1種を用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
上記イソシアネート化合物(a1)におけるイソシアネート基と、アミノシラン化合物(a2)又はアミン化合物(a3)におけるアミノ基が反応することにより、ウレア基が得られる。1分子におけるウレア基の数とX基の数との比(ウレア基/X基)は0.01〜0.45の範囲内であれば特に制限されるものではなく、0.05〜0.4の範囲内であることが好ましく、0.1〜0.35の範囲内であることがより好ましい。なお、比(ウレア基/X基)が0.01〜0.45の範囲内でウレア基とX基とを含むポリシロキサン化合物は、イソシアネート化合物(a1)、アミノシラン化合物(a2)、アミン化合物(a3)等の配合量を適宜調整することにより製造できる。
また、ポリシロキサン化合物1分子におけるウレア基の数は通常1以上であり、2以上であってよく、3以上であってよい。また、通常1000以下であり、100以下であってよく、50以下であってよい。
上記ポリシロキサン化合物の製造において、イソシアネート化合物(a1)及びアミノシラン化合物(a2)、又は、イソシアネート化合物(a1)、アミノシラン化合物(a2)及びアミン化合物(a3)に、ケイ素含有化合物(a4)をさらに配合してもよい。ケイ素含有化合物(a4)とは、イソシアネート化合物(a1)およびアミノシラン化合物(a2)に該当するものではなく、Siを含む化合物を意味し、好ましくは、水酸基、アルコキシ基またはハロ基が、Siに結合した化合物であることが好ましい。ケイ素含有化合物(a4)としては、例えば、ビニルトリクロロシラン、ビニルメチルジメトキシシラン、ビニルメチルジエトキシシラン、ビニルトリス(2−メトキシエトキシ)シラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、3−(メタクリロイルオキシ)プロピルトリメトキシシラン、3,3,3−トリフルオロプロピルトリメトキシシラン、2−(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、3−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、3−グリシドキシオクチルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3−クロロプロピルトリメトキシシラン、トリメトキシシラン、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、プロピルトリメトキシシラン、オクチルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、ジメトキシジメチルシラン、フェニルメチルジメトキシシラン、N−フェニル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−メチル−3−(トリメトキシシリル)プロピルアミン、N−エチル−3−(トリメトキシシリル)プロピルアミン、N,N−ジメチル−3−(トリメトキシシリル)プロピルアミン、N,N−ジエチル−3−(トリメトキシシリル)プロピルアミン、N−ヒドロキシエチル−3−(トリメトキシシリル)プロピルアミン、N,N−ジヒドロキシエチル−3−(トリメトキシシリル)プロピルアミン、N−メトキシエチル−3−(トリメトキシシリル)プロピルアミン、N,N−ジメトキシエチル−3−(トリメトキシシリル)プロピルアミン等が挙げられるがこれらに制限されるものではない。これらのケイ素含有化合物は1種を用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
水性媒体としては、水または水と水混和性有機溶媒との混合物であれば特に限定されるものではない。なお、混合物における水の質量%は、50質量%以上であればよく、80質量%以上、90質量%以上、95質量%以上、99質量%以上の順でより好ましい。
水混和性有機溶媒としては、水と混和するものであれば特に限定されるものではなく、例えば、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン系溶媒;N,N’−ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等のアミド系溶媒;メタノール、エタノール、イソプロパノール等のアルコール系溶媒;エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノへキシルエーテル等のエーテル系溶媒;1−メチル−2−ピロリドン、1−エチル−2−ピロリドン等のピロリドン系溶媒等が挙げられる。これらの水混和性有機溶媒は1種を水と混合させてもよいし、2種以上を水に混合させてもよい。
<<ポリシロキサン化合物を含む組成物>>
本実施形態に係る組成物は、ポリシロキサン化合物と水及び/又は有機溶媒とを含む。該組成物はポリシロキサン化合物と水及び/又は有機溶媒のみからなるものであってもよいし、その他の成分を含んでいてもよい。その他の成分としては、防腐剤、界面活性剤等があげられる。
有機溶媒としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン系溶媒;N,N’−ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等のアミド系溶媒;メタノール、エタノール、イソプロパノール等のアルコール系溶媒;エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノへキシルエーテル等のエーテル系溶媒;1−メチル−2−ピロリドン、1−エチル−2−ピロリドン等のピロリドン系溶媒等が挙げられる。これらの有機溶媒は1種を水と混合させてもよいし、2種以上を水に混合させてもよい。
防腐剤としては、公知のものを使用できる。
界面活性剤としては、ポリシロキサン化合物を含む組成物の濡れ性を向上させることができるものであれば特段限定されず、カチオン性、アニオン性、両性、ノニオン性等の界面活性剤を用いることができる。具体的には、アルキルアミン塩、アルキルトリメチルアンモニウムハライド等のカチオン性界面活性剤;アルキルスルホン酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル硫酸塩、ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウム、ドデシル硫酸ナトリウム等のアニオン性界面活性剤;アルキルアミノプロピオン酸塩、アルキルジメチルベタイン等の両性界面活性剤;ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシアルキレン脂肪酸エステル、脂肪酸グリセリンエステル、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレングリセリン脂肪酸、ポリオキシエチレンプロピレングリコール脂肪酸エステル等のノニオン性界面活性剤;などがあげられる。これらは、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
組成物中における、ポリシロキサン化合物の含有量は、その用途に応じて適宜設定され、通常0.01質量%以上であり、0.1質量%以上であってよく、また、通常99質量%以下であり、90質量%以下であってよい。また、組成物中におけるその他の成分の含有量も、本発明の効果を阻害しない範囲で適宜設定される。通常0.01質量%以上であり、0.1質量%以上であってよく、また、通常10質量%以下であり、5質量%以下であってよい。
<<ポリシロキサン化合物を含む組成物の製造方法>>
本実施形態に係る組成物は、ポリシロキサン化合物と水及び/又は有機溶媒とを混合することにより製造可能である。
<<ポリシロキサン化合物及び組成物の用途>>
本実施形態のポリシロキサン化合物及び組成物は、金属材料等の表面又は表面上に、塗布法、浸漬法等の方法により接触させた後、乾燥させることにより耐久性、耐食性及び塗装密着性を有し、優れた外観を有する皮膜を形成できることから、皮膜形成剤またはその成分(添加剤)として有用である。例えば、自動車、家電、OA機器、医療機器、医療器具等の工業製品を構成する電子部品やマイクロ機器部品、調理器具、船舶、建築材料等に使用されている金属材料等の皮膜形成剤またはその成分(添加剤)として有用である。その他、金属材料に限らず、プラスチック、ゴム、セラミック、ガラス、繊維、磁性材料等を含む基材の皮膜形成剤またはその成分(添加剤)としても有用である。
また、本実施形態のポリシロキサン化合物又はそれを含む組成物により形成された皮膜表面上に、塗装を施してもよい。塗装の方法は特に限定されず、公知の方法、例えば、転がし塗り、スプレー塗装、ホットスプレー塗装、エアレススプレー塗装、静電塗装(例えば、静電粉体塗装)、ローラーコーティング、カーテンフローコーティング、ハケ塗り、バーコーティング、流動浸漬法等の方法を適用することができる。なお、塗装後に、塗装した基材の表面上における塗料を乾燥させてもよい。また、塗装前に、本実施形態のポリシロキサン化合物又はそれを含む組成物により形成された皮膜を有する基材の表面上を、水洗してもよいし、水洗しなくてもよい。また、塗装前に、水洗後の、或いは、未水洗の、基材における表面を乾燥してもよいし、乾燥しなくてもよい。
上記塗料としては、例えば、油性塗料、繊維素誘導体塗料、フェノール樹脂塗料、アルキド樹脂塗料、アミノアルキド樹脂塗料、尿素樹脂塗料、不飽和樹脂塗料、ビニル樹脂塗料、アクリル樹脂塗料、エポキシ樹脂塗料、ポリウレタン樹脂塗料、シリコン樹脂塗料、フッ素樹脂塗料、さび止めペイント、防汚塗料、粉体塗料、水系塗料、溶剤塗料等の、公知の塗料が挙げられる。なお、塗装は、同一又は異なる各種塗料を用いて、1の塗装を行っても、2以上の塗装を行ってもよい。なお、乾燥は、塗装した塗料を乾燥して硬化させる処理である。乾燥方法としては、例えば、自然乾燥、減圧乾燥、対流型熱乾燥(例えば、自然対流型熱乾燥、強制対流型熱乾燥)、輻射型乾燥(例えば、近赤外線乾燥、遠赤外線乾燥)、紫外線硬化乾燥、電子線硬化乾燥、ベーポキュア、焼付乾燥等の乾燥方法が挙げられる。なお、これらの乾燥方法は、1つ実施してもよいし、2以上を組み合わせて実施してもよい。
粉体塗料を用いた、スプレー塗装、静電粉体塗装、流動浸漬法等の塗装方法としては、公知の方法が適用できる。粉体塗料としては、例えば、ポリエステル樹脂と、硬化剤として、ブロックイソシアネート硬化剤、β−ヒドロキシアルキルアミド硬化剤(例えば、特開2011−88083号公報参照)又はトリグリシジルイソシアヌレートとを含有するものを挙げることができる。焼き付けは、所定の温度範囲で一定時間行われる。具体的には、150〜250℃で20分間行われる。
上記溶剤塗料を用いた、スプレー塗装、静電塗装、バーコーティング等の塗装方法としては、公知の方法が適用できる。溶剤塗料としては、例えば、メラミン樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂等の樹脂と、シンナー等の有機溶剤とを含有するものを挙げることができる。焼き付けは、所定の温度範囲で一定時間行われる。具体的には、130℃で20分間行われる。
塗装により得られる塗膜は、単層であっても複層であってもよい。複層である場合、各種塗膜を形成するための塗料、該塗料を用いた塗装方法、塗装した基材の乾燥方法等は、それぞれ同じであっても異なっていてもよい。
なお、本実施形態のポリシロキサン化合物及び組成物は、皮膜形成剤またはその成分だけでなく、各種製品、医薬品、化粧品、薬剤、ゴム、ワックス等の原料にも有用である。
以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
<<ポリシロキサン化合物(組成物)の製造>>
表1及び表2に示した組成に基づき、各種化合物と水とを所定量混合した。その混合物を60℃で5時間反応させた後、25℃に冷却し、各種ポリシロキサン化合物を製造した。各種ポリシロキサン化合物と水とを含む、実施例1〜14及び比較例1〜8の組成物を用いて性能評価を行った。なお、表1及び表2における各記号は以下の化合物を示す。表1及び表2の各原料における数値の単位は質量部である。
<イソシアネート化合物(a1)>
(a1−1):3−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン
(a1−2):1,4―ジイソシアネートブタン
(a1−3):1,6―ジイソシアネートヘキサン
(a1−4):イソホロンジイソシアネート
<アミノシラン化合物(a2)>
(a2−1):N−2−(アミノエチル)―3−アミノプロピルトリメトキシシラン
(a2−2):3−[2−(2−アミノエチルアミノ)エチルアミノ]プロピルトリメトキシシラン
(a2−3):3−アミノプロピルトリエトキシシラン
(a2−4):3−アミノプロピルトリメトキシシラン
<アミン化合物(a3)>
(a3−1):エチレンジアミン
(a3−2):4−アミノベンゼンスルホン酸
<ケイ素含有化合物(a4)>
(a4−1):ビニルトリクロロシラン
(a4−2):3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン
(a4−3):テトラエトキシシラン
Figure 0006932249
Figure 0006932249
実施例1〜14及び比較例1〜8の組成物に含まれるポリシロキサン化合物の重量平均分子量は、下の条件でゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)により測定し、標準試料であるポリスチレンで換算した。また、H NMR分析により各ポリシロキサン化合物のウレア基に由来する−NH−のピーク強度(I)と、H NMR分析によりX基のピーク強度[X基が2以上である場合には、各種X基のピーク強度の合計](I)とをそれぞれ測定し、各ポリシロキサン化合物におけるウレア基及びX基の数の比(ウレア基/X基=I/I)を算出した。それらの結果を表1及び2に示す。
(GPC条件)
・カラム:セミミクロカラム;東ソー(株)製;2本を接続して使用
・標準試料:PStQuick B;東ソー(株)製
・移動相:N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)
・検出機器:RI、UV
<<組成物による塗膜形成I>>
溶融亜鉛めっき鋼板であるGI材[亜鉛付着量が片面当たり60g/mである(両面メッキ);JIS G 3302:2012]の表面上に、アルカリ性脱脂剤[ファインクリーナー−E6406、日本パーカライジング(株)製;20g/Lとなるように水で希釈した水溶液]を60℃で10秒間スプレーすることにより脱脂し、続いて、水を10秒間スプレーすることにより水洗し、乾燥した。
水洗及び乾燥したGI材の表面上に、実施例1〜14及び比較例1〜8の組成物をそれぞれバーコート法で塗布し、到達板温度(PMT)150℃で乾燥して、各種皮膜を有するGI材(No.1〜22)を作製した。なお、乾燥後の皮膜質量はそれぞれ1000mg/mであった。
<<性能評価>>
皮膜の耐久性評価として、以下の各種性能評価を行った。評価において「S」及び「A」が実用性能を満たす。
<耐酸性>
No.1〜22の各種皮膜を有するGI材を、1質量%の硫酸水溶液中に1分間浸漬した後、水洗して乾燥した。その後、皮膜剥離の有無及びGI材表面の変色(腐食)を目視で観察し、以下の評価基準に従って耐酸性を評価した。その結果を表3に示す。
(評価基準)
S:皮膜剥離が見られず、GI材表面の変色も見られない
A:部分的に皮膜剥離が見られ、GI材表面の変色が見られる
B:ほぼ全面に皮膜剥離が見られ、GI材表面に顕著な変色が見られる
C:ほとんどの皮膜が剥離し、ほとんど残存していない
<耐溶剤性>
No.1〜22の各種皮膜を有するGI材に、エタノールを染み込ませたガーゼに1kgの荷重をかけて往復で20回擦った。その後、皮膜剥離の有無及びGI材表面の変色を目視で観察し、以下の評価基準に従って耐溶剤性を評価した。その結果を表3に示す。
(評価基準)
S:皮膜剥離が見られず、GI材表面の変色も見られない
A:部分的に皮膜剥離が見られ、GI材表面の変色が見られる
B:ほぼ全面に皮膜剥離が見られ、GI材表面に顕著な変色が見られる
Figure 0006932249
<<組成物による塗膜形成II>>
冷延鋼板(厚さ:0.8mm)の表面上に、アルカリ性脱脂剤[ファインクリーナー−E6406、日本パーカライジング(株)製;20g/Lとなるように水で希釈した水溶液]を60℃で10秒間スプレーすることにより脱脂し、続いて、水を10秒間スプレーすることにより水洗し、乾燥した。
水洗及び乾燥した冷延鋼板の表面上に、実施例1〜9及び比較例1〜3の組成物を適宜希釈し、それぞれバーコート法で塗布し、最高到達板温度(PMT)150℃で乾燥して、各種皮膜を有する冷延鋼板を作製した。なお、乾燥後の皮膜質量はそれぞれ50mg/mであった。
<<溶剤塗装冷延鋼板の作製>>
上記皮膜を有する冷延鋼板の皮膜上にアミノアルキド樹脂塗料[アミラック1000、関西ペイント(株)]をバーコート法で塗布し、最高到達板温度(PMT)150℃で乾燥して、塗膜を有する冷延鋼板(No.23〜34)を作製した。なお、乾燥後の膜厚は30μmであった。
<<粉体塗装冷延鋼板の作製>>
上記皮膜を有する冷延鋼板の皮膜上にコロナ荷電方式静電塗装ガン〔パーカーアイオニクス株式会社製GX−8000手動ガン〕を用いて、エポキシポリエステル系粉体塗料〔日本ペイント(株)製、ビュリーシアアルティカラー〕を、乾燥後の塗膜の厚みが80μmとなるように塗装した。その後、180℃で20分間焼付けを行い、塗膜を有する冷延鋼板(No.35〜46)を作製した。
<<性能評価>>
皮膜の耐食性評価として、以下の各種性能評価を行った。評価において「S」及び「A」が実用性能を満たす。
<<溶剤塗装後耐食性>>
No.23〜34の各種塗膜を有する冷延鋼板にJIS K 5600:2014に準じてクロスカット(×状にカット)を入れた後、5%NaCl水溶液中に室温で90時間浸漬した。その後、クロスカットを入れた箇所に粘着テープを貼り、次いで粘着テープを剥がした。塗膜の剥離幅を測定し、以下の評価基準に基づいて耐食性を評価した。結果を表4に示した。
(評価基準)
S:剥離幅0.1mm未満
A:剥離幅0.1mm以上3.0mm未満
B:剥離幅3.0mm以上5.0mm未満
C:剥離幅5.0mm以上
Figure 0006932249
<<粉体塗装後耐食性>>
No.35〜46の各種塗膜を有する冷延鋼板にJIS K 5600:2014に準じてクロスカット(×状にカット)を入れた後、5%NaCl水溶液中に室温で90時間浸漬した。その後、クロスカットを入れた箇所に粘着テープを貼り、次いで粘着テープを剥がした。塗膜の剥離を測定し、以下の評価基準に基づいて耐食性を評価した。結果を表5に示した。
(評価基準)
S:剥離幅0.1mm未満
A:剥離幅0.1mm以上3.0mm未満
B:剥離幅3.0mm以上5.0mm未満
C:剥離幅5.0mm以上
Figure 0006932249

Claims (3)

  1. ウレア基とX基[X基は−COOR、−SOR及び−NRから選ばれる1又は2以上の基であって少なくとも−NR を含む基であり、Rは水素原子、または、アルコキシ基を有していてもよいアルキル基である]とを有し、1分子におけるウレア基とX基との数の比(ウレア基/X基)が0.01〜0.45の範囲内であるポリシロキサン化合物。
  2. 重量平均分子量が1000〜1000000である請求項1に記載のポリシロキサン化合物。
  3. 請求項1または2に記載のポリシロキサン化合物を含む組成物。
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