JP7335898B2 - 粉体コーティング組成物 - Google Patents
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Description
・a.活性化されたメチレン又はメチン中に少なくとも2個の酸性C-Hドナー基を有する、架橋性成分A、
・b.真マイケル付加(RMA)により成分Aと反応して架橋網目を形成する、少なくとも2個の活性化不飽和アクセプタ基C=Cを有する、架橋性成分B、
・c.200℃未満、好ましくは175℃未満、より好ましくは150℃、140、130又はさらに120℃未満、好ましくは少なくとも70℃、好ましくは少なくとも80、90又は100℃の硬化温度にてRMA架橋反応を遅延して触媒するための強塩基又は強塩基の前駆体を含む、潜在性触媒系C、
を含み、触媒系Cは、
・・a.硬化温度にて反応して架橋性成分AとBの間の反応を遅延して開始する成分を含む、化学的潜在性を有する潜在性触媒系LCであって、
形態LCC1において:
a)弱塩基C2、
b)硬化温度にてC2又はプロトン化C2と反応性である活性化剤C1、
c)任意に、酸C3、好ましくはプロトン化C2をさらに含み、
形態LCC2の場合において:
a)弱塩基C2はマイケル付加ドナーS2であり、
b)活性化剤C1は、硬化温度にてS2と反応性である活性化不飽和基C=Cを含むマイケルアクセプタS1であり、
c)任意に、対応する塩基もマイケル付加ドナーでもある酸S3である酸C3、好ましくはプロトン化S2をさらに含み、
ここで
S1がアクリラートの場合、S2は8未満、好ましくは7未満、より好ましくは6未満の共役酸のpKaを有し、pKaは水性環境における値として定義され、
S1がメタクリラート、フマラート、イタコナート又はマレアートの場合、S2は10.5未満、好ましくは9未満、より好ましくは8未満の共役酸のpKaを有する、
潜在性触媒系LCC、又は形態LCC1とLCC2の組合わせ、
・・b.揮発性酸でブロックされた塩基又はプロトン化時に揮発性酸を形成する弱塩基を含み、揮発性酸が硬化温度で蒸発し、及び好ましくは追加の遊離揮発性酸を含む、蒸発潜在性を有する潜在性触媒系LCE、
・・c.配合温度未満では物理的に分離され、粉体中での化学反応にアクセス不能であり、硬化温度にて化学反応にアクセス可能である、触媒系、好ましくは強塩基又は潜在性触媒系が存在する、物理的潜在性を有する潜在性触媒系LCPであって、好ましくは
a)硬化温度以下であり、配合温度を超える、好ましくは70、80、90又は100℃を超える溶融温度を有する強塩基触媒を含む、潜在性触媒系LCP1、又は
b)硬化温度未満であり、配合温度を超える温度で触媒を放出する材料であって、好ましくは材料が、硬化温度未満であり、配合温度を超える、溶融温度、又はアモルファス材料の場合には、ガラス転移温度を有する材料にカプセル化又は混合された活性強塩基触媒種を含む潜在性触媒系LCP2、
c)適切な波長の照射時に塩基を放出する光塩基発生剤成分を含む潜在性触媒系LCP3、
から選択される、潜在性触媒系LCP、
からなる群より選択される潜在性触媒系LC、又は触媒系LCC、LCE及びLCPの組合わせである。
a.構造Z1(-C(-H)(-R)-)Z2における活性化メチレン又はメチン中に少なくとも2個の酸性C-Hドナー基を含む1つ以上の成分Aであって、式中、Rは、水素、炭化水素、オリゴマー又はポリマー、Z1及びZ2は、好ましくはケト、エステル又はシアノ又はアリール基から選択される同じ又は異なる電子求引基、好ましくは式1による構造を有する活性化C-H誘導体であり、
式中、Rは、水素又は任意に置換されたアルキル若しくはアリールであり、Y及びY’は同じ又は異なる置換基、好ましくはアルキル、アラルキル又はアリール又はアルコキシであるか、式1において、-C(=O)-Y及び/若しくは-C(=O)-Y’は、CN若しくはアリール、1個以下のアリールで置換され、又はY若しくはY’は、-NRR’(R及びR’は、H又は任意に置換されたアルキルである)であり得るが、好ましくは両方というわけではなく、当該成分Aは、好ましくは、マロナート基、アセトアセタート基、マロンアミド基、アセトアセトアミド基又はシアノアセタート基であり、最も好ましくは、架橋性成分A中のC-H酸性基の合計の少なくとも50、好ましくは60、70又はさらに80%を与えるマロナートであり、R、Y又はY’は、ポリマーへの結合を与える、成分A、
b.任意に、A/Bハイブリッドポリマーを形成する、少なくとも2個の活性化不飽和RMAアクセプタ基、好ましくはアクリロイル官能基、メタクリロイル官能基、イタコナート官能基、シトラコナート官能基、クロトナート官能基、シンナマート官能基、マレアート官能基又はフマラート官能基を含む、1つ以上の成分B、及び
c.任意に、触媒系の1つ以上の成分C、
を含むアクリルポリマー、ポリエステルポリマー、ポリエステルアミドポリマー及びポリエステルウレタンポリマーの群から選択され、ポリマーは
a.GPCによって測定される、少なくとも450g/モル、好ましくは少なくとも1000g/モル、より好ましくは少なくとも1500g/モル、最も好ましくは少なくとも2000g/モルの数平均分子量Mnを有し、
b.GPCで測定した、最大20000g/モル、好ましくは最大15000、より好ましくは最大10000、最も好ましくは最大7500g/モルの重量平均分子量Mwを有し
c.好ましくは4未満、より好ましくは3未満の分子量分布Mw/Mnを有し、
d.少なくとも150、250、350、450又は550g/モル、好ましくは最大2500、2000、1500、1250又は1000g/モルのC-Hにおける当量EQW及び1分子当たりCH基が1~25、より好ましくは1.5~15、さらにより好ましくは2~15、最も好ましくは2.5~10の反応性基CHの数平均官能価を有し、
e.好ましくは60Pas未満、より好ましくは40、30、20、10又はさらに5Pas未満の100~140℃の範囲の温度における溶融粘度を有し、
f.好ましくはアミド結合、尿素結合若しくはウレタン結合を含み、及び/又は高Tgモノマー、好ましくは脂環式モノマー若しくは芳香族モノマー、特に1,4-ジメチロールシクロヘキサン(CHDM)、トリシクロデカンジメタノール(TCDジオール)、イソソルビド、ペンタスピログリコール若しくは水素化ビスフェノールA及びテトラメチルシクロブタンジオールの群から選択されるポリエステルモノマーを含み、
g.10℃/分の加熱速度にてDSCによって測定される、25℃を超える、好ましくは35℃を超える、より好ましくは40、50若しくはさらに60℃を超えるTgを有する、又は(10℃/分の加熱速度にてDSCによって測定される)40℃~150、好ましくは130℃、好ましくは少なくとも50若しくは70℃及び好ましくは150未満、130又はさらに120℃未満の溶融温度を有する結晶性ポリマーである。
形態LCC1において:
a)弱塩基C2、
b)硬化温度にてC2又はプロトン化C2と反応性である活性化剤C1、を含み
c)任意に、酸C3、好ましくはプロトン化C2をさらに含む。
・活性化剤C1は、エポキシド、カルボジイミド、オキセタン、オキサゾリン又はアジリジン官能性成分、好ましくはエポキシド又はカルボジイミドの群から選択され、
・弱塩基C2は、好ましくは、主成分Aの酸性CH基のpKaよりも1単位を超えて、好ましくは1.5単位、より好ましくは2単位、さらにより好ましくは少なくとも3単位低い共役酸のpKaを有し、C2は好ましくはカルボキシラート、ホスホナート、スルホナート、ハロゲニド若しくはフェノラートアニオン又はその塩の群から選択される弱塩基求核性アニオン又は非イオン性求核試薬、好ましくは第3級アミンであり、より好ましくは弱塩基C2は、カルボキシラート、ハロゲニド若しくはフェノラート塩又は1,4-ジアザビシクロ-[2.2.2]-オクタン(DABCO)の群から選択される弱塩基求核性アニオンであり、並びに
・潜在性触媒系は、好ましくは、主成分Aの酸性CH基のpKaよりも1を超えて、好ましくは1.5、より好ましくは2、さらにより好ましくは少なくとも3単位低いpKaを有する酸C3も含み、酸C3は好ましくはプロトン化C2である。
a)弱塩基C2はマイケル付加ドナーS2であり、
b)活性化剤C1は、硬化温度にてS2と反応性である活性化不飽和基C=Cを含むマイケルアクセプタS1であり、
c)任意に、対応する塩基もマイケル付加ドナー、好ましくはプロトン化S2である、酸S3である、酸C3をさらに含み、
S1がアクリラートである場合、S2は、8未満、好ましくは7未満、より好ましくは6未満の共役酸のpKaを有し、pKaは水性環境での値として定義され、
S1がメタクリラート、フマラート、イタコナート又はマレアートである場合、S2は、10.5未満、好ましくは9未満、より好ましくは8未満の共役酸のpKaを有する。
・弱塩基S2は、好ましくはホスフィン、N-アルキルイミダゾール及びフッ化物の群から選択され、又はXがN、P、O、S又はCである酸性X-H基含有化合物からの弱塩基求核性アニオンX-であり、アニオンX-は、活性化剤S1と反応性であるマイケル付加ドナーであり、アニオンX-は、8未満及びさらに主成分Aの酸性CH基のpKaよりも1単位を超えて、好ましくは1.5、より好ましくは2、さらにより好ましくは少なくとも3単位低い、対応する共役酸XHのpKaを特徴とし、
・潜在性触媒系は、好ましくは、主成分Aの酸性CH基のpKaよりも1を超えて、好ましくは1.5、より好ましくは2、さらにより好ましくは少なくとも3単位低いpKaを有する酸S3も含み、酸S3は好ましくはプロトン化S2である。
特に、C2、C1及びC3種としてのカルボキシラート、エポキシド、カルボン酸の場合、これは次のように描くことができる。
活性化剤がC2のプロトン化形態を介して反応する場合、反応スキームは、次のスキームによって示される。
a.触媒系LCC1の場合、1~600μeq/g、好ましくは10~400、より好ましくは20~200μeq/gの量の活性化剤C1(μeq/gは、バインダ成分A及びB並びに触媒系LCCの総重量に対するμeqである)、又は触媒系LCC2の場合、少なくとも1μeq/g、好ましくは少なくとも10、より好ましくは少なくとも20、最も好ましくは少なくとも40μeq/gの量の活性化剤S1、
b.バインダ成分A及びB並びに触媒系LCの総重量に対して1~300μeq/g、好ましくは10~200、より好ましくは20~100μeq/gの量の弱塩基C2、
c.任意に、1~500、好ましくは10~400、より好ましくは20~300μeq/g、最も好ましくは30~200μeq/gの量の酸C3、
を含み、
d.好ましくは、C1又はそれぞれS1の量が
i.好ましくは1~300μeq/g、好ましくは10~200、より好ましくは20~100μeq/gだけC3の量よりも多く、
ii.好ましくはC2の量よりも多く、
iii.好ましくは、C2及びC3の量の合計よりも多い。
a.弱塩基C2は、C2とC3の合計の10~100mol%を表し、
b.好ましくは、酸C3の量は、C2の量の20~400mol%、好ましくは30~300mol%であり、
c.好ましくは、C1のモル量のC2及びC3の量の合計に対する比は、少なくとも0.5、好ましくは少なくとも0.8、より好ましくは少なくとも1及び好ましくは最大3、より好ましくは最大2であり、
d.C1のC3に対する比は、好ましくは少なくとも1、好ましくは少なくとも1.5、最も好ましくは少なくとも2である、
ことが好ましい。
物理的に分離され、配合温度Tcomp未満にて粉体中で化学反応にはアクセス不能であり、硬化温度において化学反応にアクセス可能である、触媒系、好ましくは強塩基又は潜在性触媒系が存在する、物理的潜在性を有する潜在性触媒系LCPを含み、LCPは、好ましくは
a)硬化温度以下であり、配合温度を超える、好ましくは70、80、90若しくは100℃を超える溶融温度を持つ触媒を含む、潜在性触媒系LCP1、
b)硬化温度未満であり、配合温度を超える温度にて触媒を放出する材料にカプセル化若しくは混合された活性触媒種を含み、好ましくは材料が、硬化温度未満であり、配合温度を超える溶融温度、若しくはアモルファス材料の場合、ガラス転移温度を有する、潜在性触媒系LCP2、又は
c)適切な波長での照射時に塩基を放出する光塩基発生剤成分を含む、潜在性触媒系LCP3
から選択される。
マイケル付加反応系のPBGは、例えば欧州特許第3395800号、Progr.Org.Coat.(2019)127,222-230、Polymer(2017)113 193-199、React.Funct.Polym.(2018)122 60-67に記載されている。光塩基発生剤は、ラジカル光開始剤と同様の高レベルの反応性制御を提供与える。また、複雑な形状の基材への均一な照射、着色コーティングによる放射線透過の問題、専用の高価な設備要件などに関する潜在的な問題と同様の複雑な問題にも直面している。本書に記載されているPBGは、発生した塩基が想定される潜在性触媒系に必要なpKa値及び求核性を有する場合に使用できる。好ましくは、アミジン、グアニジン又はカルバニオンなどの高塩基度種が発生する。
a.架橋性成分Aが、構造Z1(-C(-H)(-R)-)Z2における活性化メチレン又はメチン中に少なくとも2個の酸性C-Hドナー基を含み、Rは水素、炭化水素、オリゴマー又はポリマーであり、Z1及びZ2は、好ましくはケト基、エステル基又はシアノ基又はアリール基から選択される同じ又は異なる電子求引基であり、好ましくは式1による構造を有する活性化C-H誘導体を含み、
式中、Rは水素又は任意に置換されたアルキル又はアリールであり、Y及びY’は同じ若しくは異なる置換基、好ましくはアルキル、アラルキル若しくはアリール若しくはアルコキシであり、又は式1において、-C(=O)-Y及び/若しくは-C(=O)-Y’は、CN若しくはアリール、1以下のアリールで置換され、又はここでY若しくはY’は、NRR’(R及びR’は、H又は任意に置換されたアルキルである。)であり得るが、好ましくは両方ではなく、ここでR、Y又はY’は、任意にオリゴマー又はポリマーへの結合を与え、前記成分Aは、好ましくはマロナート、アセトアセタート、マロンアミド、アセトアセトアミド又はシアノアセタート基であり、好ましくは架橋性成分A中のC-H酸性基の合計の少なくとも50、好ましくは60、70又はさらに80%を提供し、
b.少なくとも2個の活性化不飽和RMAアクセプタ基を含む成分Bは、好ましくはアクリロイル、メタクリロイル、イタコナート、マレアート又はフマラート官能基から生じ、
成分A又はBの好ましくは少なくとも1つ、より好ましくは両方がポリマーであり、
好ましくは、組成物は、0.05~6meq/gバインダ固形分の、バインダ固形分1グラム当たりのドナー基C-H及びアクセプタ基C=Cの総量を含み、好ましくはアクセプタ基C=Cのドナー基CHに対する比が0.1を超え、10未満であること
を特徴とする。
a)GPCによって測定される、少なくとも450g/モル、好ましくは少なくとも1000、より好ましくは少なくとも1500、最も好ましくは少なくとも2000g/モルの数平均分子量Mnを有し、
b)GPCによって測定される、最大20000g/モル、好ましくは最大15000、より好ましくは最大10000、最も好ましくは最大7500g/モルの重量平均分子量Mwを有し、
c)4未満、より好ましくは3未満及び明らかに1を超える分子量分布Mw/Mnを有し、
d)等価重量EQWが少なくとも150、250、350、450又は550g/モル、好ましくは最大で2500、2000、1500、1250又は1000g/モルのCH又はC=Cにおける当量EQW及び1分子当たり1~25、より好ましくは1.5~15、さらにより好ましくは2~15、最も好ましくは2.5~10の反応性基C-H又はC=Cの数平均官能価を有し、
e)好ましくは、60Pas未満、より好ましくは40、30、20、10又はさらには5Pas未満の100~140℃の範囲の温度における溶融粘度を有し、
f)好ましくは、アミド結合、尿素結合若しくはウレタン結合を含み、並びに/又は高Tgモノマー、好ましくは脂環式モノマー若しくは芳香族モノマー、特に1,4-ジメチロールシクロヘキサン(CHDM)、トリシクロデカンジメタノール(TCDジオール)、イソソルビド、ペンタスピログリコール若しくは水素化ビスフェノールA及びテトラメチルシクロブタンジオールの群から選択されるポリエステルモノマーを含み、
g)10℃/分の加熱速度でDSCによって測定した中点値として、25℃を超える、好ましくは35℃を超える、より好ましくは40、50又は60℃を超えるTgを有するか、又は溶融温度が40℃~150、好ましくは130℃、好ましくは少なくとも50又はさらに70℃及び好ましくは150、130又はさらに120℃未満(10℃/分の加熱速度にてDSCによって測定)の結晶性ポリマーである。
a)少なくとも3、より好ましくは5、7、10、15又はさらには20mgKOH/g、好ましくは100、80、70、60mgKOH/g未満の、非中和形態の酸価、
b)第4級アンモニウムカチオン又はホスホニウムカチオン、好ましくはテトラブチルアンモニウムカチオン又はエチルアンモニウムカチオン、
c)少なくとも500、好ましくは少なくとも1000又はさらに2000のMn、及び20,000以下、好ましくは10,000又は6000以下のMw、
d)C-Hドナー及び/又はC=Cアクセプタ基が存在する場合、少なくとも150、好ましくは少なくとも250、350又はさらに450g/mol、及び2000以下、好ましくは1500、1200又は1000g/mol以下の反応性C-Hドナー又はC=Cアクセプタ当量、
e)C-Hドナー及びC=Cアクセプタ基が存在しない場合、少なくとも10mg、より好ましくは15、20mgKOH/g、及び好ましくは100、80、70、60mgKOH/g未満の非中和形態の酸価
を有する。
a.成分A、成分B、触媒系C及び任意の添加剤を用意するステップ、
b.成分を好ましくは140℃未満、より好ましくは120、100、90未満又はさらに80℃未満の温度Tcompにて押出すステップ、
c.冷却するステップ、
d.冷却前、冷却中又は冷却後に、押出した混合物を成形して粒状物を形成するステップ、
e.さらなる添加剤を任意に添加するステップ、
f.粒状物を粉砕して粉体にするステップ
を含む、粉体コーティング組成物の調製方法に関する。
a.本発明による又は上記のような方法で得た粉体コーティング組成物を有する粉体を用意すること、
b.粉体の層を基材表面に適用すること、
c。75~200℃、好ましくは80~180℃、より好ましくは80~160、150、140、130又は120℃の硬化温度Tcurまで加熱すること、
d.Tcurにて好ましくは40、30、20、15、10又はさらに5分未満の硬化時間にわたって硬化させること、
を含む、基材を粉体コーティングする方法にも関する。
なお、下記[1]から[19]は、いずれも本発明の一形態又は一態様である。
[1]
1つ以上の架橋性成分及び触媒を含み、前記1つ以上の架橋性成分が真マイケル付加(RMA)反応により架橋可能であることを特徴とする、粉体コーティング組成物であって、前記粉体コーティング組成物が
・a.活性化されたメチレン又はメチン中に少なくとも2個の酸性C-Hドナー基を有する、架橋性成分A、
・b.真マイケル付加(RMA)により成分Aと反応して架橋網目を形成する、少なくとも2個の活性化不飽和アクセプタ基C=Cを有する、架橋性成分B、
・c.200℃未満、好ましくは175℃未満、より好ましくは150℃、140、130又はさらに120℃未満、好ましくは少なくとも70℃、好ましくは少なくとも80、90又は100℃の硬化温度にて前記RMA架橋反応を遅延して触媒するための強塩基又は強塩基の前駆体を含む、潜在性触媒系C、
を含み、前記触媒系Cが、
・・a.前記硬化温度にて反応して架橋性成分AとBの間の前記反応を遅延して開始する成分を含む、化学的潜在性を有する潜在性触媒系LCCであって、前記潜在性触媒系LCCが
形態LCC1において:
a)弱塩基C2、
b)前記硬化温度にてC2又はプロトン化C2と反応性である活性化剤C1、
c)任意に、酸C3、好ましくはプロトン化C2をさらに含み、
形態LCC2の場合において:
a)弱塩基C2がマイケル付加ドナーS2であり、
b)活性化剤C1が、前記硬化温度にてS2と反応性である活性化不飽和基C=Cを含むマイケルアクセプタS1であり、
c)任意に、前記対応する塩基もマイケル付加ドナーでもある酸S3である酸C3、好ましくはプロトン化S2をさらに含み、
ここで
S1がアクリラートの場合、S2は8未満、好ましくは7未満、より好ましくは6未満の前記共役酸のpKaを有し、pKaは水性環境における値として定義され、
S1がメタクリラート、フマラート、イタコナート、又はマレアートの場合、S2は10.5未満、好ましくは9未満、より好ましくは8未満の前記共役酸のpKaを有する、
潜在性触媒系LCC又は前記形態LCC1とLCC2の組合わせ、
・・b.揮発性酸でブロックされた塩基又はプロトン化時に揮発性酸を形成する弱塩基を含み、揮発性酸が前記硬化温度で蒸発し、及び好ましくは追加の遊離揮発性酸を含む、蒸発潜在性を有する潜在性触媒系LCE、並びに
・・c.配合温度未満では物理的に分離され、前記粉体中の化学反応にアクセス不能であり、前記硬化温度にて化学反応にアクセス可能である、触媒系、好ましくは強塩基又は潜在性触媒系が存在する、物理的潜在性を有する潜在性触媒系LCPであって、好ましくは
a)前記硬化温度未満であり、前記配合温度を超える、好ましくは70、80、90又は100℃を超える溶融温度を有する強塩基触媒を含む、潜在性触媒系LCP、又は
b)前記硬化温度未満であり、前記配合温度を超える温度で前記触媒を放出する材料であって、好ましくは前記材料が、前記硬化温度未満であり、前記配合温度を超える、溶融温度、又はアモルファス材料の場合には、ガラス転移温度を有する材料にカプセル化又は混合された活性強塩基触媒種を含む、潜在性触媒系LCP2、
c)適切な波長の照射時に塩基を放出する光塩基発生剤成分を含む潜在性触媒系LCP3、から選択される、
潜在性触媒系LCP、
からなる群より選択される潜在性触媒系LC、又は触媒系LCC、LCE及びLCPの組合わせである、粉体コーティング組成物。
[2]
潜在性触媒系の形態LCC1において、
・前記活性化剤C1が、エポキシド、カルボジイミド、オキセタン、オキサゾリン又はアジリジン官能性成分、好ましくはエポキシド又はカルボジイミドの群から選択され、
・前記弱塩基C2が、好ましくは、前記主成分Aの酸性CH基のpKaよりも1単位を超えて、好ましくは1.5単位、より好ましくは2単位、さらにより好ましくは少なくとも3単位低い前記共役酸のpKaを有し、C2は好ましくはカルボキシラート、ホスホナート、スルホナート、ハロゲニド若しくはフェノラートアニオン又はその塩の群から選択される弱塩基求核性アニオン又は非イオン性求核試薬、好ましくは第3級アミンであり、より好ましくは弱塩基C2は、カルボキシラート、ハロゲニド若しくはフェノラート塩又は1,4-ジアザビシクロ-[2.2.2]-オクタン(DABCO)の群から選択される弱塩基求核性アニオンであり、並びに
・前記潜在性触媒系が、好ましくは、主成分Aの前記酸性CH基のpKaよりも1を超えて、好ましくは1.5、より好ましくは2、さらにより好ましくは少なくとも3単位低いpKaを有する酸C3も含み、酸C3が好ましくはプロトン化C2である、[1]に記載の粉体コーティング組成物。
[3]
潜在性触媒系の形態LCC2において、
・前記弱塩基S2が、好ましくはホスフィン、N-アルキルイミダゾール及びフッ化物の群から選択され、又はXがN、P、O、S又はCである酸性X-H基含有化合物からの弱塩基求核性アニオンX-であり、アニオンX-が、活性化剤S1と反応性であるマイケル付加ドナーであり、アニオンX-が、8未満及びさらに主成分Aの前記酸性CH基のpKaよりも1単位を超えて、好ましくは1.5単位、より好ましくは2単位、さらにより好ましくは少なくとも3単位低い、前記対応する共役酸XHのpKaを特徴とし、
・前記潜在性触媒系が、好ましくは、主成分Aの前記酸性CH基のpKaよりも1を超えて、好ましくは1.5、より好ましくは2、さらにより好ましくは少なくとも3単位低いpKaを有する酸S3も含み、酸S3が好ましくはプロトン化S2である、[1]に記載の粉体コーティング組成物。
[4]
弱塩基C2が酸性ではないカチオン、式Y(R’) 4 によるカチオンを含む塩として添加され、Yが、N又はPを表し、各R’が、ポリマーにおそらく連結している同じ若しくは異なるアルキル基、アリール基若しくはアラルキル基であり、又は前記カチオンがプロトン化された超強塩基性アミンであり、超強塩基性アミンが、好ましくはアミジンの群から、好ましくは1,8-ジアザビシクロ(5.4.0)ウンデカ-7-エン(DBU)又はグアニジンから選択され、好ましくは1,1,3,3-テトラメチルグアニジン(TMG)である、[1]~[3]のいずれか一項に記載の粉体コーティング組成物。
[5]
前記潜在性触媒系が、1)揮発性酸でブロックされた塩基、好ましくは強塩基を含み、又は代わりに2)プロトン化時に揮発性酸を形成する弱塩基を含む潜在性触媒系LCEであり、前記潜在性触媒系が、好ましくは追加の揮発性酸をさらに含み、揮発性酸が前記硬化温度で蒸発する、前記酸の沸点が300℃未満、好ましくは250℃、225、200又は150℃未満、好ましくは100℃又は120℃超である、[1]に記載の粉体コーティング。
[6]
a.触媒系LCC1の場合、1~600μeq/g、好ましくは10~400、より好ましくは20~200μeq/gの量の活性化剤C1(μeq/gは、バインダ成分A及びB並びに触媒系LCCの総重量に対するμeqである)、又は触媒系LCC2の場合、少なくとも1μeq/g、好ましくは少なくとも10、より好ましくは少なくとも20、最も好ましくは少なくとも40μeq/gの量の活性化剤S1、
b.バインダ成分A及びB並びに触媒系LCの総重量に対して1~300μeq/g、好ましくは10~200、より好ましくは20~100μeq/gの量の弱塩基C2、
c.任意に、1~500、好ましくは10~400、より好ましくは20~300μeq/g、最も好ましくは30~200μeq/gの量の酸C3、
を含み、
d.C1又はそれぞれのS1の前記量が
i.好ましくは1~300μeq/g、好ましくは10~200、より好ましくは20~100μeq/gだけC3の前記量よりも多く、
ii.好ましくはC2の前記量よりも多く、
iii.より好ましくは、C2及びC3の前記量の合計よりも多い、[1]~[5]のいずれか一項に記載の粉体コーティング組成物。
[7]
a.前記弱塩基C2が、C2とC3の前記合計の10~100mol%を占め、
b.好ましくは、酸C3の前記量が、C2の前記量の20~400mol%、好ましくは30~300mol%であり、
c.好ましくは、C1の前記モル量のC2及びC3の前記量の合計に対する比が、少なくとも0.5、好ましくは少なくとも0.8、より好ましくは少なくとも1及び好ましくは最大3、より好ましくは最大2であり、
d.C1のC3に対する比が、好ましくは少なくとも1、好ましくは少なくとも1.5、最も好ましくは少なくとも2である、[1]~[6]のいずれか一項に記載の粉体コーティング組成物。
[8]
80、90、又は100°Cと、200、150、135又は120°Cとの間で選択された硬化温度にて、時間の関数として成分Bの不飽和結合C=Cの変換率をFTIRにより測定することにより求められる硬化プロファイルにおいて、C=C変換率が20%から60%まで進む時間の、20%変換率に到達するまでの時間に対する比が1未満、好ましくは0.8、0.6、0.4又は0.3未満であり、好ましくは60%変換率に到達するまでの時間が30、20、10又は5分未満であり、好ましくは100℃にて20%変換率に達するまでの時間が少なくとも1、好ましくは少なくとも2、3、5、8又は12分である、[1]~[7]のいずれか一項に記載の粉体コーティング組成物。
[9]
a.架橋性成分Aが、構造Z1(-C(-H)(-R)-)Z2における活性化メチレン又はメチン中に少なくとも2個の酸性C-Hドナー基を含み、Rが水素、炭化水素、オリゴマー又はポリマーであり、Z1及びZ2が、好ましくはケト基、エステル基又はシアノ基又はアリール基から選択される同じ又は異なる電子求引基であり、好ましくは式1による構造を有する活性化C-H誘導体を含み、
式中、Rが水素又は任意に置換されたアルキル又はアリールであり、Y及びY’が同じ若しくは異なる置換基、好ましくはアルキル、アラルキル若しくはアリール若しくはアルコキシであり、又は式1において、前記-C(=O)-Y及び/若しくは-C(=O)-Y’が、CN若しくはアリール、1以下のアリールで置換され、又はここでY若しくはY’は、NRR’(R及びR’は、H又は任意に置換されたアルキルである。)であり得るが、好ましくは両方ではなく、ここでR、Y又はY’が、任意にオリゴマー又はポリマーへの結合を与え、前記成分Aが、好ましくはマロナート、アセトアセタート、マロンアミド、アセトアセトアミド又はシアノアセタート基であり、好ましくは架橋性成分A中のC-H酸性基の合計の少なくとも50、好ましくは60、70又はさらに80%を提供し、
b.少なくとも2個の活性化不飽和RMAアクセプタ基を含む成分Bが、前記好ましくはアクリロイル官能基、メタクリロイル官能基、イタコナート官能基、マレアート官能基又はフマラート官能基から生じ、
成分A又はBの好ましくは少なくとも1つ、より好ましくは両方がポリマーであり、
好ましくは、前記組成物が、0.05~6meq/gバインダ固形分の、バインダ固形分1グラム当たりのドナー基C-H及びアクセプタ基C=Cの総量を含み、好ましくはアクセプタ基C=Cのドナー基CHに対する比が0.1を超え、10未満である、
[1]~[8]のいずれか一項に記載の粉体コーティング組成物。
[10]
架橋性成分A若しくはB又はハイブリッドA/Bの少なくとも1つが、アクリルポリマー、ポリエステルポリマー、ポリエステルアミドポリマー、ポリエステルウレタンポリマーの群から好ましくは選択されるポリマーであり、前記ポリマーが
a)GPCによって測定される、少なくとも450g/モル、好ましくは少なくとも1000、より好ましくは少なくとも1500、最も好ましくは少なくとも2000g/モルの数平均分子量Mnを有し、
b)GPCによって測定される、最大20000g/モル、好ましくは最大15000、より好ましくは最大10000、最も好ましくは最大7500g/モルの重量平均分子量Mwを有し、
c)4以下、より好ましくは3以下の分子量分布Mw/Mnを有し、
d)等価重量EQWが150、250、350、450、又は550g/モル、好ましくは最大で2500、2000、1500、1250又は1000g/モルのCH又はC=Cにおける当量EQW及び1分子当たり1~25、より好ましくは1.5~15、さらにより好ましくは2~15、最も好ましくは2.5~10の反応性基C-H又はC=Cの数平均官能価を有し、
e)好ましくは、60Pas未満、より好ましくは40、30、20、10又はさらには5Pas未満の100~140℃の範囲の温度における溶融粘度を有し、
f)好ましくは、アミド結合、尿素結合若しくはウレタン結合を含み、並びに/又は高Tgモノマー、好ましくは脂環式モノマー若しくは芳香族モノマー、特に1,4-ジメチロールシクロヘキサン(CHDM)、トリシクロデカンジメタノール(TCDジオール)、イソソルビド、ペンタスピログリコール若しくは水素化ビスフェノールA及びテトラメチルシクロブタンジオールの群から選択されるポリエステルモノマーを含み、
g)10℃/分の加熱速度でDSCによって測定した中点値として、25℃を超える、好ましくは35℃を超える、より好ましくは40、50又は60℃を超えるTgを有するか、又は溶融温度が40℃~150、好ましくは130℃、好ましくは少なくとも50又はさらに70℃及び好ましくは120℃未満(10℃/分の加熱速度にてDSCによって測定)の結晶性ポリマーである、[1]~[9]のいずれか一項に記載の粉体コーティング組成物。
[11]
1つ以上の成分若しくはB又は触媒系Cの成分又は前記粉体中で(半)結晶状態にあり、40~130℃、好ましくは50~120℃、より好ましくは60~110℃、より好ましくは60~100℃の溶融温度を有する別個の異なる可塑剤を含む、[1]から[10]のいずれか一項に記載の粉体コーティング組成物。
[12]
成分Bが、ポリエステル(メタ)アクリラート、ポリエステルウレタン(メタ)アクリラート、エポキシ(メタ)アクリラート若しくはウレタン(メタ)アクリラートであり、又はフマラート単位、マレアート単位若しくはイタコナート単位、好ましくはフマラートを含むポリエステルであり、又はイソシアナート官能性活性化不飽和基若しくはエポキシ官能性活性化不飽和基でエンドキャップされたポリエステルである。[1]~[11]のいずれか一項に記載の粉体コーティング組成物。
[13]
[1]~[12]のいずれか一項に記載の粉体コーティング組成物を調製する方法であって、
a.成分A、成分B、触媒系C及び任意の添加剤を用意するステップ、
b.前記成分を好ましくは140℃以下、より好ましくは120、100、90℃満又はさらに80℃未満の温度Tcompにて押出すステップ、
c.結晶化性成分の結晶化を可能にするアニーリングステップを任意に含む、冷却するステップ、
d.冷却前、冷却中又は冷却後に、前記押出した混合物を成形して粒状物を形成するステップ、
e.さらなる添加剤を任意に添加するステップ、
f.前記粒状物を粉砕して粉体にするステップ
を含む、[1]~[12]のいずれか一項に記載の粉体コーティング組成物を調製する方法。
[14]
基材を粉体コーティングする方法であって、
a.[1]~[12]のいずれか一項に記載の、又は[13]の方法で得た粉体コーティング組成物を有する粉体を準備すること、
b.前記粉体の層を基材表面に適用することであって、前記基材が、好ましくは感温性基材、好ましくはMDF、木材、プラスチック又は合金などの感温性金属基材である、適用すること、
c.75~200℃、好ましくは80~180℃、より好ましくは80~160、150、140、130又はさらに120℃の硬化温度Tcurまで加熱して、好ましくは赤外線加熱も使用すること、
d.前記硬化温度における前記溶融粘度が、60Pas未満、より好ましくは40、30、20、10又はさらに5Pas未満であり、
e.Tcurにおいて好ましくは40、30、20、15、10又はさらに5分未満の硬化時間にわたって硬化させること、
を含む、基材を粉体コーティングする方法。
[15]
[1]~[12]に記載のコーティング組成物を有する、又は[13]に記載の方法で得た粉体でコーティングされた物品であって、MDF、木材、プラスチック又は金属合金から好ましくは選択される感温性基材を好ましくは有し、好ましくは前記架橋密度XLDが(DMTAによって測定される)少なくとも0.01、好ましくは少なくとも0.02、0.04、0.07又はさらに0.1ミリモル/mlであり、好ましくは3、2、1.5、1又はさらに0.7ミリモル/ml未満である、物品。
[16]
200℃以下、好ましくは180℃以下、より好ましくは160、140又はさらに120℃以下の硬化温度にて、RMA架橋性粉体コーティング組成物における前記架橋反応を触媒するためのRMA架橋性粉体コーティング組成物を調製するための、[1]~[12]のいずれか一項に記載の触媒系Cの使用。
[17]
アクリルポリマー、ポリエステルポリマー、ポリエステルアミドポリマー及びポリエステルウレタンポリマーから好ましくは選択されるRMA架橋性ポリマーであって、
a.構造Z1(-C(-H)(-R)-)Z2における活性化メチレン又はメチン中に少なくとも2個の酸性C-Hドナー基を含む1つ以上の成分Aであって、式中、Rは、水素、炭化水素、オリゴマー又はポリマー、Z1及びZ2は、好ましくはケト、エステル又はシアノ又はアリール基から選択される同じ又は異なる電子求引基、好ましくは式1による構造を有する活性化C-H誘導体であり、
式中、Rは、水素又は任意に置換されたアルキル若しくはアリールであり、Y及びY’は同じ又は異なる置換基、好ましくはアルキル、アラルキル又はアリール又はアルコキシであるか、式1において、前記-C(=O)-Y及び/若しくは-C(=O)-Y’は、CN若しくはアリール、1個以下のアリールで置換され、又はY若しくはY’は、-NRR’(R及びR’は、H又は任意に置換されたアルキルである)であり得るが、好ましくは両方というわけではなく、当該成分Aは、好ましくは、マロナート基、アセトアセタート基、マロンアミド基、アセトアセトアミド基又はシアノアセタート基であり、最も好ましくは、架橋性成分A中のC-H酸性基の合計の少なくとも50、好ましくは60、70又はさらに80%を与えるマロナートであり、R、Y又はY’は、前記ポリマーへの結合を与える、成分A、
b.任意に、A/Bハイブリッドポリマーを形成する、少なくとも2個の活性化不飽和RMAアクセプタ基、好ましくはアクリロイル官能基、メタクリロイル官能基、イタコナート官能基、マレアート官能基又はフマラート官能基を含む、1つ以上の成分B、及び
c.任意に、触媒系の1つ以上の成分C、
を含み、前記ポリマーが
h.GPCによって測定される、少なくとも450g/モル、好ましくは少なくとも1000、より好ましくは少なくとも1500、最も好ましくは少なくとも2000g/モルの数平均分子量Mnを有し、
i.GPCで測定した、最大20000g/モル、好ましくは最大15000、より好ましくは最大10000、最も好ましくは最大7500g/モルの重量平均分子量Mwを有し
j.好ましくは4以下、より好ましくは3以下の分子量分布Mw/Mnを有し、
k.少なくとも150、250、350、450又は550g/モル、好ましくは最大2500、2000、1500、1250又は1000g/モルのC-Hにおける当量EQW及び1分子当たりCH基が1~25、より好ましくは1.5~15、さらにより好ましくは2~15、最も好ましくは2.5~10の反応性基CHの数平均官能価を有し、
l.好ましくは60Pas未満、より好ましくは40、30、20、10又はさらに5Pas未満の100~140℃の範囲の温度における溶融粘度を有し、
m.好ましくはアミド結合、尿素結合若しくはウレタン結合を含み、及び/又は高Tgモノマー、好ましくは脂環式モノマー若しくは芳香族モノマー、特に1,4-ジメチロールシクロヘキサン(CHDM)、トリシクロデカンジメタノール(TCDジオール)、イソソルビド、ペンタスピログリコール若しくは水素化ビスフェノールA及びテトラメチルシクロブタンジオールの群から選択されるポリエステルモノマーを含み、
n.10℃/分の加熱速度にてDSCによって測定される、25℃を超える、好ましくは35℃を超える、より好ましくは40、50若しくはさらに60℃を超えるTgを有し、又は(10℃/分の加熱速度にてDSCによって測定される)40℃~150、好ましくは130℃、好ましくは少なくとも50若しくは70℃及び好ましくは150未満、130未満又はさらに120℃未満の溶融温度を有する結晶性ポリマーである、RMA架橋性ポリマー。
[18]
弱塩基基C2及び任意に酸基C3を含むポリマーであって、弱塩基基C2が好ましくは前記ポリマー上の酸基C3を部分的又は完全に中和することにより形成され、C2及びC3は好ましくはカルボキシラート基及びカルボン酸基であり、前記ポリマーが好ましくはアクリルポリマー、ポリエステルポリマー、ポリエステルアミドポリマー及びポリエステル-ウレタンポリマーの群から選択され、前記ポリマーが任意に、C-Hドナー基、C=Cアクセプタ基又は両方を含み、好ましくは
a.少なくとも3、より好ましくは5、7、10、15又はさらに20mgKOH/g、好ましくは100、80、70、60mgKOH/g未満の、非中和形態の酸価、
b.第4級アンモニウムカチオン又はホスホニウムカチオン、好ましくはテトラブチルアンモニウムカチオン又はエチルアンモニウムカチオン、
c.少なくとも500、好ましくは少なくとも1000又はさらに2000のMn、及び20,000以下、好ましくは10,000又は6000以下のMw、
d.C-Hドナー及び/又はC=Cアクセプタ基が存在する場合、少なくとも150、好ましくは少なくとも250、350又はさらに450g/mol、及び2000未満、好ましくは1500、1200又は1000g/mol以下の反応性C-Hドナー又はC=CアクセプタEQW、
e.C-Hドナー及びC=Cアクセプタ基が存在しない場合、少なくとも10、より好ましくは15、20、及び好ましくは100、80、70、60mgKOH/g未満の非中和形態の酸価
を有する、ポリマー。
[19]
潜在性塩基触媒成分としての[18]に記載のポリマーの使用及び/又はRMA架橋性粉体コーティングにおける[17]に記載のRMA架橋性ポリマーの使用。
ポリマーのモル質量分布は、Perkin-Elmer HPLCシリーズ200でのゲル透過クロマトグラフィー(GPC)によって、屈折率(RI)検出器とPLgelカラムを使用し、THFを溶離液として使用し、ポリスチレン標準による較正を使用して求めた。実験的分子量は、ポリスチレン換算値で表す。
式中、Rはガス定数(8.314J/mol/K)、νeは架橋密度(=体積あたりの弾性的有効網目鎖のモル数)である。膜Tgは、DMTA曲線から、tanδの最大値に関連するものとして、又は最大E”に関連する値として求めることができる。
省略形
マロナート樹脂M-1の調製
4口蓋、金属アンカー撹拌器、Pt-100、冷却器付きディーンスタークトラップ及びN2注入口を装備した、2リットルの丸底反応装置に、CHDM510g及びIPA153.7gを投入した。反応装置の温度を約100℃まで穏やかに上昇させて、Fascat4101 0.26gを添加した。温度をさらに200℃まで上昇させて、酸価が0.50mgKOH/g以下になるまで反応を継続させた。反応の最終部では、窒素流を使用して反応を完了させた。温度を50℃まで低下させて、ジエチルマロナート134.2gを添加した。反応装置の温度を170℃まで上昇させて、エタノールが形成されなくなるまで維持した。エステル交換が完了した後、ポリエステルのヒドロキシル価を測定した。次に、容器の温度を60℃に設定し、IPDI284.40gを3~4時間の期間にわたって添加し、それにより発熱反応のために温度が155℃まで上昇した。すべてのIPDIを添加した後、反応を155℃にて30分間維持して、反応を完了させた。最終OHVは46mgKOH/g、GPC Mnは3343、Mwは7372、Tg(DSC)は64℃であった。酸価は1mgKOH/g未満である。
4口蓋、金属アンカー撹拌器、Pt-100、上部温度計を備えた充填カラム、凝縮器、留出物収集容器、熱電対及びN2注入口を装備した、5リットル丸底反応装置に、CHDM2900g及びIPA2300gを投入した。反応装置の温度を約100℃まで穏やかに上昇させて、Fascat4101触媒3gを添加した。反応温度をさらに徐々に230℃まで上昇させて、反応混合物が透明になり、酸価が2mgKOH/g以下になるまで、窒素下で撹拌を継続しながら重合を進行させた。測定したOHV及び理論的目標OHV(88mgKOH/g)に応じて、計算量のCHDMを反応装置に添加して、重合中のグリコールの損失を補った。反応の最終部では、真空を加えて反応を完了させた。温度を120℃まで低下させて、ジエチルマロナート406gを添加した。反応装置の温度を190℃まで上昇させて、エタノールが形成されなくなるまで維持した。再び真空を加えて反応を完了させた。エステル交換が完了した後、ポリエステルのヒドロキシル価を測定した。最終OHVは35mgKOH/g、GPC Mnは2150、Mwは5750、Tg(DSC)は42℃であった。AVは1mgKOH/g未満である。
M-3はM-2と同様の方法で調製した。NPG1970g、TPA1800g及びIPA600gを反応容器に投入して、縮合させてごく低い酸価とした。このオリゴマー樹脂にジエチルマロナート674 gを添加し、混合物からエタノールを除去することによりさらに縮合させた。エステル交換を停止した後、得られたマロナート樹脂M-3の最終OHVは16mgKOH/g、GPCMnは3776、Mw9774及びTg(DSC)は37℃であった。マロナートEQWは1000、酸価は1mgKOH/g未満である。
M-4はM-2と同様の方法で調製した。NPG1840g、イソソルビド2455g(80重量%)、TPA2746g及びIPA1000gを反応容器に投入して、チタナート触媒7.50gを用いて縮合させてごく低い酸価とした。このオリゴマー樹脂にジエチルマロナート1247gを添加し、混合物からエタノールを除去することによりさらに縮合させた。エステル交換を停止した後、得られたマロナート樹脂M-4は、最終OHV21mgKOH/gの、GPC Mn2183、Mw5448及びTg(DSC)61℃によって特徴付けられた。マロナートEQWは1000、酸価は1mgKOH/g未満である。
マロナートM-4 700g及び無水フタル酸20.74gを機械式撹拌器を装備した反応容器に添加した。反応を連続撹拌しながら、2.5時間、170℃で継続した。最終生成物は16mgKOH/gのAVを有する。GPC Mnは1591、Mwは4084、Tg(DSC)は49℃であった。
ポリマー性マロナート-カルボキシラートポリマーは、高温でTBAOH溶液(水中55%wt)を使用して、マロナートポリエステル樹脂M-2(Mn=2150)を加水分解して調製した。簡潔には、最初にマロナート樹脂M-2 45.3 gを、凝縮器を装備した3口丸底フラスコで溶融した。樹脂が完全に溶融したら、TBAOH溶液4.71gを140℃にてフラスコ中に滴加した。容器から水を完了するまで留去した。最終生成物のGPC Mnは797、Mwは2772、塩基(カルボキシラート)濃度は0.374mol/kgであった。
マスターバッチ樹脂を合成するために、マロナートポリエステル樹脂M-4 1000g及びCRYLCOAT(登録商標)1622-0 750gを3リットル反応容器に投入した。次に、樹脂混合物を170℃で溶融して、撹拌しながらホモジナイズした。その後、完成したホモジナイズ樹脂混合物を150℃まで冷却し、TBAOH溶液(H2O中55重量%)343gを添加した。容器から水を留去した。最後に、真空を15分間加えて、残留水を樹脂混合物から除去した。最終生成物のAVは28、Tg(DSC)は36℃である。理論カルボキシラート濃度は0.217mmol/gである。
AA-1は、NPG(水中90重量%)484.1部、トリメチロプロパン21.40部、IPA681.5部及び触媒としてのFascat4100 0.55部を235℃にて、最終段階にて真空を用いて縮合して、酸価を1mgKOH/g未満とした。この材料2500gに、tBAA327.80gを170℃にて滴加した。揮発性物質が生成されなくなるまで、反応が170℃で進行する間に、tert-ブタノールを留去した。最後に過剰なtBAAを真空中で除去した。最終的OHVは3mgKOH/g、GPC Mnは2150、Mwは15800、Tg(DSC)は44℃であった。酸価は無視できるほどであり、アセトアセタートEQWは2000g/モルであった。
合成するために、0.5リットル4口丸底反応装置に、2-ヒドロキシエチルアクリラート(塩基性Al2O3上で精製)116.10g、2,6-ジ-tert-ブチル-4-メチルフェノール0.30g、ジブチルスズジラウラート0.30gを投入した。反応装置の温度を55℃まで上昇させて、IPDI 111.2gを2.5時間にわたって添加した。すべてのイソシアナートを添加した後、反応温度を55℃で1時間維持して反応を完了させた。得られたウレタン-アクリラートは、2のアクリロイル官能価を有する。
IPDI、ヒドロキシプロピルアクリラート、グリセリンを主成分とするウレタンアクリラートは、例えばEP0410241A2及びEP0585742に記載されているように、好適な重合阻害剤を添加して調製する。温度計、撹拌器、注入漏斗及びガスバブリング入口を装備した5リットル反応装置に、IPDI1020部、ジブチルスズジラウラート1.30部及びヒドロキノン4.00部を投入する。次に、ヒドロキシプロピルアクリラート585部を投入し、温度が50℃を超えないように上昇させる。添加が完了したら、グリセリン154部を添加する。発熱反応が収まった15分後、反応生成物を金属製のトレイにキャストする。得られたウレタンアクリラートは、GPC Mn744及びMw1467、Tg(DSC)51℃、残留イソシアナート含有量0.1%未満及び理論不飽和EQW392を特徴とする。
半結晶性ウレタンアクリラートUA-3の調製
温度計、撹拌器、注入漏斗及びガスバブリング注入口を装備した5リットル反応装置に、IPDI833部、HDI913部、ジブチルスズジラウラート4.20部及びブチル化ヒドロキシトルエン(BHT)5.00部を投入する。次に、ヒドロキシプロピルアクリラート395部を60分にわたって投入し、温度を35℃を超えないように上昇させる。添加が完了したら、1,6-HD896部及びBHT5部を添加する。発熱反応が収まった15分後、反応生成物を金属製のトレイにキャストする。得られた半結晶性ウレタンアクリラートは、融点が125℃、Tg(DSC)が17.7℃、理論不飽和EQWが1004である。
ビスフェノールAエポキシ樹脂(Mn≒1075)640g、4-メトキシフェノール(MEHQ)3.20g、β-イオノール3.20g及びエチルトリフェニルホスホニウムブロミド4.73gを3リットル反応容器に投入して、撹拌しながら135℃まで加熱した。別のフラスコで、アクリル酸81.50gをMEHQ0.08g及びフェノチアジン0.03gと混合して、30分間にわたって反応容器に添加した。反応を130℃にて完了(AV=0)までさらに5時間進行させた。最終生成物のGPC Mnは1399、Mwは4956、Tg(DSC)は39℃、理論不飽和EQWは637である。
エポキシアクリラートEA-1 137.10g及び無水フタル酸16.20gを機械式撹拌器を装備した反応容器に添加した。反応を3時間にわたって連続撹拌しながら140℃にて行った。最終生成物のAVは30、Tg(DSC)は36℃、GPC Mnは2509、Mwは11770であった。
4口蓋、金属アンカー撹拌器、Pt-100、上部温度計を備えた充填カラム、凝縮器、留出物収集容器、熱電対及びN2注入口を装備した、5リットル丸底反応装置に、NPG1563g及びIPA2150gを投入した。反応装置の温度を約100℃まで穏やかに上昇させて、モノブチルスズオキシド(MBTO)触媒3.5gを添加した。反応温度をさらに徐々に210℃まで上昇させて、反応混合物が透明になり、AVが8mgKOH/g以下になるまで、窒素下で撹拌を継続しながら重合を進行させた。第2ステップにおいて、フマル酸1060g、MEHQ1.5g及びリン酸1.05gを反応容器に添加した。重合は真空下でAVが5mgKOH/g以下になるまで行った。得られた最終生成物のAVは4.4mgKOH/g、OHVは46.3mgKOH/g、Tg(DSC)は37℃、理論不飽和EQWは500である。
TBAOH溶液(H2O中55重量%)104.79g及び安息香酸48.85gを250ml丸底フラスコに投入し、すべての固形分が溶解するまで混合した。溶液のpHに応じて、TBAOH又は安息香酸を添加して、pHレベルを7に調整した。次に、水を一部蒸発させることにより溶液を濃縮し、冷却して結晶化させた。結晶化が完了した後、得られたTBAベンゾアートを真空オーブンで乾燥させた。
例1~9において、マロナート樹脂M-1(12.0g;21.8meq反応性C-H)及びウレタンアクリラートUA-1(4.46g;19.6meqアクリロイル)及び酢酸ブチル溶媒(11.1g)を使用した。その他の成分並びに反応時間を表2に示す。触媒成分C1はCardura(商標)E10P(CE-10)、触媒成分C2はテトラブチルアンモニウムベンゾアート、触媒成分C3は安息香酸又はラウリン酸のどちらかである。組成物を95及び102℃の温度にて硬化させた。
SF(DSC)=(t60-t20)/(t20-t0)
粉体塗料処方物P1~P11を調製し、粉体塗料として適用した。コーティングは、顔料を用いず、反応性アクリロイル/C-H2比が2:1になる化学量論で処方した。添加剤を含むその他の成分を表4にまとめる。触媒成分C1は、Araldite(登録商標)PT912又はAraldite(登録商標)GT7004である。触媒成分C2はテトラブチルアンモニウムベンゾアート(TBAベンゾアート)であり、触媒成分C3は安息香酸である。粉体RMAコーティングを調製するために、二重押出し法を行って混合を良好にした。まず、2種類の樹脂成分を比較的低い押出機速度(100rpm)にて予備押出した。次に、得られた予備押出材料を粉砕し、触媒成分並びに流動添加剤と高速Thermoprism Pilot Mixer 3プレミキサーで1500rpmにて20秒間混合した後、比較的高速の押出機速度(250rpm)にて再度押出した。両方の押出ステップでは、4つの押出機バレルゾーン温度を15、25、80及び100℃に設定した。押出に続いて、Kemutecラボラトリ分級マイクロナイザを使用してコーティングを粉砕した。分級機は5.5rpmに設定し、ローターを7rpmに設定して、フィードを5.2rpmに設定した。Russel Finex 100ミクロンメッシュDemi Finexラボラトリ振動ふるいを使用して、コーティングを100μmにふるい分けした。P1~P11の(重量部としての)処方組成を表4に示す。
粉体コーティング品質を評価するために、Nordson Surecoatコロナスプレーガンを使用して、得られた粉体をパネルに適用した。外観評価のために、100mm×300mmのアルミニウムパネルにコーティングを適用した。例P1~P19を表示温度で20分間硬化させた。塗料P4も、120℃で10分のより短い硬化時間にわたって硬化させた。塗料20及び21をMDFに適用し、130℃の赤外線加熱を使用して硬化させた。すべての場合で、硬化膜厚は60~80μmであった。サンプルを周囲条件で冷却し、硬化後24~36時間で外観及び耐溶剤性を求めた。コーティング評価結果を表7、9、10、11、12にまとめた。例コードの番号は、上記の処方の番号に対応している。
モデル処方物は、溶媒ブチルアセタート中で、触媒系LCC2として、100℃にて非常に迅速に脱ブロック化し、成分S3と組合わせて、X-H酸と共役塩基X-のS2/S3混合物を生成する、CO2ブロック化塩基(Acure(登録商標)500)を使用して調製される。潜在性触媒系LCC2。
メタクリラート成分Bに対する潜在性触媒系LCC2の硬化特性
Claims (18)
- 1つ以上の架橋性成分及び触媒を含み、前記1つ以上の架橋性成分が真マイケル付加(RMA)反応により架橋可能であることを特徴とする、粉体コーティング組成物であって、前記粉体コーティング組成物が
・a.活性化されたメチレン又はメチン中に少なくとも2個の酸性C-Hドナー基を有する、架橋性成分A、
・b.真マイケル付加(RMA)により架橋性成分Aと反応して架橋網目を形成する、少なくとも2個の活性化不飽和アクセプタ基C=Cを有する、架橋性成分B、
・c.200℃未満の硬化温度にて前記RMA架橋反応を遅延して触媒するための強塩基又は強塩基の前駆体を含む、潜在性触媒系C、
を含み、
架橋性成分A若しくはB又はハイブリッドA/Bの少なくとも1つが、アクリルポリマー、ポリエステルポリマー、ポリエステルアミドポリマー、ポリエステルウレタンポリマーの群から選択されるポリマーであり、
前記触媒系Cが、
・・a.前記硬化温度にて反応して架橋性成分AとBの間の前記反応を遅延して開始する成分を含む、化学的潜在性を有する潜在性触媒系LCCであって、前記潜在性触媒系LCCが
形態LCC1において:
a)弱塩基C2、
b)前記硬化温度にてC2又はプロトン化C2と反応性である活性化剤C1、
c)任意に、酸C3をさらに含み、
形態LCC2の場合において:
a)弱塩基C2がマイケル付加ドナーS2であり、
b)活性化剤C1が、前記硬化温度にてS2と反応性である活性化不飽和基C=Cを含むマイケルアクセプタS1であり、
c)任意に、前記対応する塩基もマイケル付加ドナーでもある酸S3である酸C3をさらに含み、
ここで
S1がアクリラートの場合、S2の共役酸は8未満のpKaを有し、pKaは水性環境における値として定義され、
S1がメタクリラート、フマラート、イタコナート、又はマレアートの場合、S2の共役酸は10.5未満のpKaを有し、又は
前記形態LCC1とLCC2の組合わせ、を含む上記潜在性触媒系LCC、
・・b.揮発性酸でブロックされた塩基又はプロトン化時に揮発性酸を形成する弱塩基を含み、揮発性酸が前記硬化温度で蒸発する、蒸発潜在性を有する潜在性触媒系LCE、並びに
・・c.配合温度未満では物理的に分離され、前記粉体中の化学反応にアクセス不能であり、前記硬化温度にて化学反応にアクセス可能である、触媒系又は潜在性触媒系が存在する、物理的潜在性を有する潜在性触媒系LCP、並びに
潜在性触媒系LCC、LCE及びLCPの組合わせ、
からなる群より選択される潜在性触媒系LCである、
粉体コーティング組成物。 - 前記潜在性触媒系LCPが
a)前記硬化温度未満であり、前記配合温度を超える、溶融温度を有する強塩基触媒を含む、潜在性触媒系LCP1、
b)前記硬化温度未満であり、前記配合温度を超える温度で前記触媒を放出する材料であって、前記材料が、前記硬化温度未満であり、前記配合温度を超える、溶融温度、又はアモルファス材料の場合には、ガラス転移温度を有する材料、にカプセル化又は混合された活性強塩基触媒種を含む、潜在性触媒系LCP2、
c)適切な波長の照射時に塩基を放出する光塩基発生剤成分を含む潜在性触媒系LCP3、
からなる群より選択される、請求項1に記載の粉体コーティング組成物。 - 潜在性触媒系の形態LCC1において、
・前記活性化剤C1が、エポキシド、カルボジイミド、オキセタン、オキサゾリン又はアジリジン官能性成分の群から選択され、
・前記弱塩基C2が、前記架橋性成分Aの酸性CH基のpKaよりも1単位を超えて低い前記共役酸のpKaを有し、C2はカルボキシラート、ホスホナート、スルホナート、ハロゲニド若しくはフェノラートアニオン又はその塩の群から選択される弱塩基求核性アニオン又は非イオン性求核試薬であり、又はカルボキシラート、ハロゲニド若しくはフェノラート塩又は1,4-ジアザビシクロ-[2.2.2]-オクタン(DABCO)の群から選択され、並びに
・前記潜在性触媒系が、任意選択で、架橋性成分Aの前記酸性CH基のpKaよりも1を超えて低いpKaを有する酸C3も含む、請求項1に記載の粉体コーティング組成物。 - 潜在性触媒系の形態LCC2において、
・前記弱塩基S2が、ホスフィン、N-アルキルイミダゾール及びフッ化物の群から選択され、又はXがN、P、O、S又はCである酸性X-H基含有化合物からの弱塩基求核性アニオンX-であり、アニオンX-が、活性化剤S1と反応性であるマイケル付加ドナーであり、アニオンX-が、8未満及びさらに架橋性成分Aの前記酸性CH基のpKaよりも1単位を超えて低い、対応する共役酸XHのpKaを特徴とし、
・前記潜在性触媒系が、任意選択で、架橋性成分Aの前記酸性CH基のpKaよりも1単位を超えて低いpKaを有する酸S3も含む、請求項1に記載の粉体コーティング組成物。 - 弱塩基C2が酸性ではないカチオンを含む塩として添加され、又は前記カチオンがプロトン化された超強塩基性アミンである、請求項1~4のいずれか一項に記載の粉体コーティング組成物。
- 前記潜在性触媒系が、1)揮発性酸でブロックされた塩基を含み、又は代わりに2)プロトン化時に揮発性酸を形成する弱塩基を含む潜在性触媒系LCEであり、前記潜在性触媒系が、追加の揮発性酸をさらに含み、揮発性酸が前記硬化温度で蒸発する、前記酸の沸点が300℃未満である、請求項1に記載の粉体コーティング。
- a.触媒系LCC1の場合、1~600μeq/gの量の活性化剤C1(μeq/gは、架橋性成分A及びB並びに触媒系LCCの総重量に対するμeqである)、又は触媒系LCC2の場合、少なくとも1μeq/gの量の活性化剤S1、
b.架橋性成分A及びB並びに触媒系LCの総重量に対して1~300μeq/gの量の弱塩基C2、
c.任意に、1~500μeq/gの量の酸C3、
を含み、
d.C1又はそれぞれのS1の前記量が1~300μeq/gだけC3の前記量よりも多い、請求項1~6のいずれか一項に記載の粉体コーティング組成物。 - a.前記弱塩基C2が、C2とC3の前記合計の10~100mol%を占め、
b.酸C3の前記量が、C2の前記量の20~400mol%であり、
c.C1の前記モル量のC2及びC3の前記量の合計に対する比が、少なくとも0.5であり、
d.C1のC3に対するモル比が、少なくとも1である、請求項1~7のいずれか一項に記載の粉体コーティング組成物。 - 80、90、又は100°Cと、200、150、135又は120°Cとの間で選択された硬化温度にて、時間の関数として架橋性成分Bの不飽和結合C=Cの変換率をFTIRにより測定することにより求められる硬化プロファイルにおいて、C=C変換率が20%から60%まで進む時間の、20%変換率に到達するまでの時間に対する比が1未満であり、60%変換率に到達するまでの時間が30分未満であり、100℃にて20%変換率に達するまでの時間が少なくとも1分である、請求項1~8のいずれか一項に記載の粉体コーティング組成物。
- a.架橋性成分Aが、構造Z1(-C(-H)(-R)-)Z2における活性化メチレン又はメチン中に少なくとも2個の酸性C-Hドナー基を含み、Rが水素、炭化水素、オリゴマー又はポリマーであり、Z1及びZ2が、ケト基、エステル基又はシアノ基又はアリール基から選択される同じ又は異なる電子求引基であり、
b.少なくとも2個の活性化不飽和RMAアクセプタ基を含む架橋性成分Bが、アクリロイル官能基、メタクリロイル官能基、イタコナート官能基、マレアート官能基又はフマラート官能基から生じ、
架橋性成分A又はBの少なくとも1つがポリマーである、
請求項1~9のいずれか一項に記載の粉体コーティング組成物。 - 前記架橋性成分Aが、式1による構造を有する活性化C-H誘導体を含み、
式中、Rが水素又は任意に置換されたアルキル又はアリールであり、Y及びY’が同じ若しくは異なる、アルキル、アラルキル若しくはアリール若しくはアルコキシから選ばれる置換基であり、又はここでY若しくはY’は、NRR’(R及びR’は、H又は任意に置換されたアルキルである。)であり得るが、両方ではなく、ここでR、Y又はY’が、任意にオリゴマー又はポリマーへの結合を与える、請求項10に記載の粉体コーティング組成物。 - 架橋性成分A若しくはB又はハイブリッドA/Bの少なくとも1つが、
a)GPCによって測定される、少なくとも450g/モルの数平均分子量Mnを有し、
b)GPCによって測定される、最大20000g/モルの重量平均分子量Mwを有し、
c)少なくとも150g/モル、かつ最大で2500g/モルのCH又はC=Cにおける当価重量EQW及び1分子当たり1~25C-H基の反応性基C-H又はC=Cの数平均官能価を有し、
d)10℃/分の加熱速度でDSCによって測定した中点値として、25℃を超えるTgを有するか、又は溶融温度が40℃~150℃(10℃/分の加熱速度にてDSCによって測定)の結晶性ポリマーである、請求項1~10のいずれか一項に記載の粉体コーティング組成物。 - 1つ以上の架橋性成分A若しくはB、又は触媒系Cの成分、又は前記粉体中で半結晶又は結晶状態にあり、40~130℃の溶融温度を有する別個の異なる可塑剤を含む、請求項1から12のいずれか一項に記載の粉体コーティング組成物。
- 架橋性成分Bが、ポリエステル(メタ)アクリラート、ポリエステルウレタン(メタ)アクリラート、エポキシ(メタ)アクリラート若しくはウレタン(メタ)アクリラートであり、又はフマラート単位、マレアート単位若しくはイタコナート単位を含むポリエステルであり、又はイソシアナート官能性活性化不飽和基若しくはエポキシ官能性活性化不飽和基でエンドキャップされたポリエステルである。請求項1~13のいずれか一項に記載の粉体コーティング組成物。
- 請求項1~14のいずれか一項に記載の粉体コーティング組成物を調製する方法であって、
a.架橋性成分A、架橋性成分B、触媒系C及び任意の添加剤を用意するステップ、
b.架橋性成分A、架橋性成分B、触媒系C及び任意の添加剤を押出すステップ、
c.結晶化性成分の結晶化を可能にするアニーリングステップを任意に含む、冷却するステップ、
d.冷却前、冷却中又は冷却後に、前記押出した混合物を成形して粒状物を形成するステップ、
e.さらなる添加剤を任意に添加するステップ、
f.前記粒状物を粉砕して粉体にするステップ
を含む、請求項1~14のいずれか一項に記載の粉体コーティング組成物を調製する方法。 - 基材を粉体コーティングする方法であって、
a.請求項1~14のいずれか一項に記載の、又は請求項15の方法で得た粉体コーティング組成物を有する粉体を準備すること、
b.前記粉体の層を基材表面に適用することであって、前記基材が、感温性基材である、適用すること、
c.75~200℃まで加熱すること、
d.前記硬化温度における前記溶融粘度が、60Pas未満であり、
e.Tcurにおいて40分未満の硬化時間にわたって硬化させること、
を含む、基材を粉体コーティングする方法。 - 請求項1~14に記載のコーティング組成物を有する、又は請求項15に記載の方法で得た粉体でコーティングされた物品であって、感温性基材を有し、前記コーティングの架橋密度XLDが(DMTAによって測定される)少なくとも0.01ミリモル/mlであり、3ミリモル/ml未満である、物品。
- 200℃以下の硬化温度にて、RMA架橋性粉体コーティング組成物における前記架橋反応を触媒するためのRMA架橋性粉体コーティング組成物を調製するための、請求項1~14のいずれか一項に記載の触媒系Cの使用。
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