JP7412272B2 - Block polyisocyanate composition, resin composition and resin film - Google Patents
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Description
本発明は、ブロックポリイソシアネート組成物、樹脂組成物及び樹脂膜に関する。 The present invention relates to a block polyisocyanate composition, a resin composition, and a resin film.
従来、ポリウレタン樹脂塗料は非常に優れた耐摩耗性、耐薬品性及び耐汚染性を有している。特に、脂肪族ジイソシアネート又は脂環族ジイソシアネートから得られたポリイソシアネートを用いたポリウレタン樹脂塗料はさらに耐候性が優れ、その需要は増加する傾向にある。しかしながら、一般にポリウレタン樹脂塗料は二液性であるため、その使用には極めて不便である。即ち、通常のポリウレタン樹脂塗料はポリオール及びポリイソシアネートの二成分からなり、ポリオール及びポリイソシアネートを別々に貯蔵し、塗装時に両者を混合する必要がある。また、一旦両者を混合すると塗料は短時間でゲル化し使用できなくなるという課題を有する。ポリウレタン樹脂塗料はこのような課題を有するため、自動車塗装又は弱電気塗装のようなライン塗装を行う分野において、自動塗装に用いることを極めて困難にしている。また、イソシアネートは水と容易に反応するため、電着塗料の様な水系塗料での使用は不可能である。更に、イソシアネートを含む塗料を用いた場合には、作業終了時の塗装機及び塗装槽の洗浄等を充分に行う必要があるため、作業能率は著しく低下する。 Conventionally, polyurethane resin paints have very good abrasion resistance, chemical resistance, and stain resistance. In particular, polyurethane resin coatings using polyisocyanates obtained from aliphatic diisocyanates or alicyclic diisocyanates have excellent weather resistance, and the demand for them is on the rise. However, since polyurethane resin paints are generally two-component, their use is extremely inconvenient. That is, a typical polyurethane resin coating consists of two components, a polyol and a polyisocyanate, and it is necessary to store the polyol and polyisocyanate separately and mix them at the time of coating. Another problem is that once the two are mixed, the paint gels in a short time and becomes unusable. Because polyurethane resin paints have such problems, it is extremely difficult to use them for automatic painting in the field of line painting such as automobile painting or weak electric painting. Furthermore, since isocyanates easily react with water, they cannot be used in water-based paints such as electrodeposition paints. Furthermore, when a paint containing isocyanate is used, it is necessary to thoroughly clean the coating machine and coating tank at the end of the work, which significantly reduces work efficiency.
上述の課題を改善するために、従来から、活性なイソシアネート基をすべてブロック剤で封鎖したブロックポリイソシアネートを用いることが提案されている。このブロックポリイソシアネートは、常温ではポリオールと反応しない。しかしながら、加熱することによりブロック剤が解離し、活性なイソシアネート基が再生されてポリオールと反応し架橋反応が起こるので、上述の課題を改善することができる。従って、数多くのブロック剤の検討がなされおり、例えばフェノール、メチルエチルケトオキシム等が代表的なブロック剤として挙げられる。 In order to improve the above-mentioned problems, it has been proposed to use blocked polyisocyanates in which all active isocyanate groups are blocked with blocking agents. This blocked polyisocyanate does not react with polyols at room temperature. However, heating dissociates the blocking agent, regenerates the active isocyanate groups, and reacts with the polyol to cause a crosslinking reaction, so the above-mentioned problems can be improved. Therefore, many blocking agents have been studied, and typical blocking agents include phenol, methyl ethyl ketoxime, and the like.
しかしながら、これらのブロック剤を用いたブロックポリイソシアネートを用いた場合には、一般に140℃以上の高い焼付け温度が必要である。高温での焼付けを必要とすることは、エネルギー的に不利であるばかりでなく、基材の耐熱性を必要とし、その用途が限定される要因となる。 However, when using blocked polyisocyanates using these blocking agents, a high baking temperature of 140° C. or higher is generally required. Requiring baking at a high temperature is not only disadvantageous in terms of energy, but also requires heat resistance of the base material, which is a factor that limits its use.
一方、低温焼付け型のブロックポリイソシアネートとして、アセト酢酸エステル、マロン酸ジエステル等の活性メチレン系化合物を用いたブロックポリイソシアネートの研究がなされている。例えば、特許文献1及び2では、90℃で硬化するブロックポリイソシアネート組成物が提案されている。 On the other hand, as low-temperature baking type block polyisocyanates, research has been conducted on block polyisocyanates using active methylene compounds such as acetoacetate and malonic acid diester. For example, Patent Documents 1 and 2 propose block polyisocyanate compositions that cure at 90°C.
しかしながら、近年、地球環境保護の観点や、耐熱性の低いプラスチックへの適応が強く求められており、90℃より低い温度で硬化するブロックポリイソシアネート組成物が切望されている。そのような状況下、水酸基を有する多価ポリオールに対して、貯蔵時にゲル化や過度な増粘がなく、80℃以下で硬化性が良く、80℃以下の硬化で得られた塗の硬度及び強度が優れるものは未だ知られていない。 However, in recent years, from the viewpoint of protecting the global environment, there has been a strong demand for adaptation to plastics with low heat resistance, and a block polyisocyanate composition that cures at a temperature lower than 90° C. has been desired. Under such circumstances, polyhydric polyols with hydroxyl groups do not gel or excessively thicken during storage, have good curability at temperatures below 80°C, and have excellent hardness and hardness of coatings obtained by curing at temperatures below 80°C. A material with excellent strength is not yet known.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、樹脂組成物としたときの貯蔵安定性が良好であり、且つ、塗膜としたときの、80℃程度の低温での硬化性、硬度及び強度に優れるブロックポリイソシアネート組成物、並びに、前記ブロックポリイソシアネート組成物を用いた樹脂組成物及び樹脂膜を提供する。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a resin composition with good storage stability, and a coating film with good curability at a low temperature of about 80°C. Provided are block polyisocyanate compositions having excellent hardness and strength, and resin compositions and resin films using the block polyisocyanate compositions.
すなわち、本発明は、以下の態様を含む。
(1) ポリイソシアネートと、3級アルキル基を有するマロン酸エステルを含むブロック剤と、から誘導されるブロックポリイソシアネートと、
1種以上の金属キレートと、を含む、ブロックポリイソシアネート組成物であって、
前記ポリイソシアネートは、平均イソシアネート基数が4.7以上8以下であり、イソシアヌレート基を有し、且つ、脂肪族ジイソシアネート及び脂環族ジイソシアネートからなる群より選ばれる1種以上のジイソシアネートと平均水酸基官能基数が2.9以上8.0以下であるポリオールとから誘導されたポリイソシアネートであり、
前記ブロックポリイソシアネート100質量部に対する、前記金属キレートの含有量が0.05質量部以上7質量部以下である、ブロックポリイソシアネート組成物。
(2) 前記金属キレートが、アルミニウムキレート及びチタンキレートからなる群より選ばれる金属キレートである、(1)に記載のブロックポリイソシアネート組成物。
(3) 前記金属キレートがアルミニウムトリス(アセチルアセトネート)である、(1)又は(2)に記載のブロックポリイソシアネート組成物。
(4) アセチルアセトンを更に含む、(3)に記載のブロックポリイソシアネート組成物。
(5) 前記ブロックポリイソシアネート組成物の重量平均分子量Mwが、3.0×103以上である、(1)~(4)のいずれか一つに記載のブロックポリイソシアネート組成物。
(6) 前記ブロックポリイソシアネートの一部が、親水性化合物から誘導される構成単位を有する、(1)~(5)のいずれか一つに記載のブロックポリイソシアネート組成物。
(7) 前記親水性化合物がノニオン性化合物及びアニオン性化合物からなる群より選ばれる1種以上の化合物を含む、(6)に記載のブロックポリイソシアネート組成物。
(8) 前記3級アルキル基を有するマロン酸エステルがマロン酸ジ-tert-ブチルである、(1)~(7)のいずれか一つに記載のブロックポリイソシアネート組成物。
(9) 前記ブロック剤は、2級アルキル基を有するマロン酸エステルを更に含む、(1)~(8)のいずれか一つに記載のブロックポリイソシアネート組成物。
(10) 前記2級アルキル基を有するマロン酸エステルがマロン酸ジイソプロピルである、(9)に記載のブロックポリイソシアネート組成物。
(11) (1)~(10)のいずれか一つに記載のブロックポリイソシアネート組成物と、多価ヒドロキシ化合物と、を含む、樹脂組成物。
(12) 前記多価ヒドロキシ化合物のガラス転移温度Tgが0℃以上100℃以下である、(11)に記載の樹脂組成物。
(13) 前記多価ヒドロキシ化合物の重量平均分子量Mwが5.0×103以上2.0×105以下である、(11)又は(12)に記載の樹脂組成物。
(14) 前記多価ヒドロキシ化合物の水酸基価が30mgKOH/g以上250mgKOH/g以下である、(11)~(13)のいずれか一つに記載の樹脂組成物。
(15) ブロックポリイソシアネートの含有量が、前記多価ヒドロキシ化合物100質量部に対して、1質量部以上200質量部以下である、(11)~(14)のいずれか一つに記載の樹脂組成物。
(16) (11)~(15)のいずれか一つに記載の樹脂組成物を硬化させてなる、樹脂膜。
(17) 前記樹脂組成物を80℃で30分間加熱して硬化させてなる膜厚40μmの樹脂膜を23℃で1週間保存後にアセトン中に23℃で24時間浸漬した際のゲル分率が83質量%以上である、(16)に記載の樹脂膜。
(18) 前記樹脂組成物をガラス上に80℃下で30分間加熱して硬化させてなる膜厚40μmの樹脂膜の23℃におけるケーニッヒ硬度が40回以上である、(16)又は(17)に記載の樹脂膜。
(19) 前記樹脂組成物を80℃で30分間加熱して硬化させてなる膜厚40μmの樹脂膜の23℃における引張最大応力が12.0MPa以上である、(16)~(18)のいずれか一つに記載の樹脂膜。
That is, the present invention includes the following aspects.
(1) A blocked polyisocyanate derived from a polyisocyanate and a blocking agent containing a malonic acid ester having a tertiary alkyl group;
1. A block polyisocyanate composition comprising one or more metal chelates,
The polyisocyanate has an average number of isocyanate groups of 4.7 or more and 8 or less , has an isocyanurate group, and has an average hydroxyl group functionality and one or more diisocyanates selected from the group consisting of aliphatic diisocyanates and alicyclic diisocyanates. A polyisocyanate derived from a polyol having a base number of 2.9 or more and 8.0 or less ,
A block polyisocyanate composition, wherein the content of the metal chelate is 0.05 parts by mass or more and 7 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the block polyisocyanate.
( 2 ) The block polyisocyanate composition according to (1) , wherein the metal chelate is a metal chelate selected from the group consisting of aluminum chelate and titanium chelate.
( 3 ) The block polyisocyanate composition according to (1) or (2) , wherein the metal chelate is aluminum tris(acetylacetonate).
( 4 ) The block polyisocyanate composition according to ( 3 ), further comprising acetylacetone.
( 5 ) The block polyisocyanate composition according to any one of (1) to ( 4 ), wherein the weight average molecular weight Mw of the block polyisocyanate composition is 3.0×10 3 or more.
( 6 ) The block polyisocyanate composition according to any one of (1) to ( 5 ), wherein a part of the block polyisocyanate has a structural unit derived from a hydrophilic compound.
( 7 ) The block polyisocyanate composition according to ( 6 ), wherein the hydrophilic compound contains one or more compounds selected from the group consisting of nonionic compounds and anionic compounds.
( 8 ) The block polyisocyanate composition according to any one of (1) to ( 7 ), wherein the malonic acid ester having a tertiary alkyl group is di-tert-butyl malonate.
( 9 ) The blocked polyisocyanate composition according to any one of (1) to ( 8 ), wherein the blocking agent further contains a malonic acid ester having a secondary alkyl group.
( 10 ) The block polyisocyanate composition according to ( 9 ), wherein the malonic acid ester having a secondary alkyl group is diisopropyl malonate.
(1 1 ) A resin composition comprising the block polyisocyanate composition according to any one of (1) to (1 0 ) and a polyhydric hydroxy compound.
(1 2 ) The resin composition according to (1 1 ), wherein the polyhydric hydroxy compound has a glass transition temperature Tg of 0°C or more and 100°C or less.
(1 3 ) The resin composition according to (1 1 ) or (1 2 ), wherein the polyhydric hydroxy compound has a weight average molecular weight Mw of 5.0×10 3 or more and 2.0×10 5 or less.
(1 4 ) The resin composition according to any one of (1 1 ) to (1 3 ), wherein the polyhydric hydroxy compound has a hydroxyl value of 30 mgKOH/g or more and 250 mgKOH/g or less.
(1 5 ) In any one of (1 1 ) to (1 4 ), the content of the blocked polyisocyanate is 1 part by mass or more and 200 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the polyhydric hydroxy compound. The resin composition described.
(1 6 ) A resin film obtained by curing the resin composition according to any one of (1 1 ) to (1 5 ).
( 17 ) Gel fraction when a resin film with a thickness of 40 μm obtained by heating and curing the resin composition at 80°C for 30 minutes was immersed in acetone for 24 hours at 23°C after being stored at 23°C for 1 week. is 83% by mass or more, the resin film according to (1 6 ).
(1 8 ) A resin film having a thickness of 40 μm obtained by heating and curing the resin composition on glass at 80° C. for 30 minutes has a Koenig hardness of 40 times or more at 23° C., (1 6 ) or ( 17 ).
(1 9 ) The maximum tensile stress at 23°C of a resin film having a thickness of 40 μm obtained by curing the resin composition by heating it at 80°C for 30 minutes is 12.0 MPa or more, (1 6 ) to (1 8) ).The resin film described in any one of ).
上記態様のブロックポリイソシアネート組成物によれば、樹脂組成物としたときの貯蔵安定性が良好であり、且つ、塗膜としたときの、80℃程度の低温での硬化性、硬度及び強度に優れるブロックポリイソシアネート組成物を提供することができる。上記態様の樹脂組成物は、前記ブロックポリイソシアネート組成物を含み、貯蔵安定性が良好であり、且つ、塗膜としたときの、80℃程度の低温での硬化性、硬度及び強度に優れる。上記態様の樹脂膜は、前記樹脂組成物を硬化させてなり、80℃程度の低温での硬化性、硬度及び強度に優れる。 According to the block polyisocyanate composition of the above aspect, when it is made into a resin composition, it has good storage stability, and when it is made into a coating film, it has good curability, hardness and strength at a low temperature of about 80°C. An excellent block polyisocyanate composition can be provided. The resin composition of the above embodiment contains the block polyisocyanate composition, has good storage stability, and has excellent curability, hardness, and strength at a low temperature of about 80° C. when formed into a coating film. The resin film of the above embodiment is obtained by curing the resin composition, and has excellent curability, hardness, and strength at a low temperature of about 80°C.
以下、本発明を実施するための形態(以下、「本実施形態」という)について詳細に説明する。なお、本発明は、以下の本実施形態に限定されるものではない。本発明は、その要旨の範囲内で適宜変更して実施できる。 Hereinafter, a mode for carrying out the present invention (hereinafter referred to as "this embodiment") will be described in detail. Note that the present invention is not limited to the following embodiment. The present invention can be implemented with appropriate modifications within the scope of its gist.
なお、本明細書において、「ポリオール」とは、2つ以上のヒドロキシ基(-OH)を有する化合物を意味する。
本明細書において、「ポリイソシアネート」とは、1つ以上のイソシアネート基(-NCO)を有する単量体化合物が複数結合した反応物を意味する。
Note that in this specification, "polyol" means a compound having two or more hydroxy groups (-OH).
As used herein, "polyisocyanate" means a reaction product in which a plurality of monomer compounds having one or more isocyanate groups (-NCO) are bonded.
本明細書において、「構成単位」とは、ポリイソシアネートやブロックポリイソシアネートを構成する構造において、一分子の単量体に起因する構造を意味する。例えば、マロン酸エステルに由来する構成単位とは、ブロックポリイソシアネート中の一分子のマロン酸エステルに起因する構造を示す。構成単位は、単量体の(共)重合反応によって直接形成された単位であってもよく、(共)重合体を処理することによって該単位の一部が別の構造に変換された単位であってもよい。 As used herein, the term "structural unit" refers to a structure resulting from one molecule of monomer in the structure constituting polyisocyanate or block polyisocyanate. For example, the structural unit derived from malonic acid ester refers to a structure derived from one molecule of malonic acid ester in the block polyisocyanate. The structural unit may be a unit directly formed by a (co)polymerization reaction of monomers, or a unit in which a part of the unit is converted into a different structure by processing the (co)polymer. There may be.
≪ブロックポリイソシアネート組成物≫
本実施形態のブロックポリイソシアネート組成物は、ブロックポリイソシアネートと、1種以上の金属キレートと、を含む。
≪Blocked polyisocyanate composition≫
The blocked polyisocyanate composition of this embodiment includes a blocked polyisocyanate and one or more metal chelates.
ブロックポリイソシアネートは、ポリイソシアネートと、3級アルキル基を有するマロン酸エステルを含むブロック剤と、から誘導されるものである。 The blocked polyisocyanate is derived from a polyisocyanate and a blocking agent containing a malonic acid ester having a tertiary alkyl group.
ポリイソシアネートは、イソシアヌレート基を有し、且つ、脂肪族ジイソシアネート及び脂環族ジイソシアネートからなる群より選ばれる1種以上のジイソシアネートから誘導されたものである。 The polyisocyanate has an isocyanurate group and is derived from one or more diisocyanates selected from the group consisting of aliphatic diisocyanates and alicyclic diisocyanates.
ポリイソシアネートの平均イソシアネート基数が3.5以上であり、4.0以上が好ましく、4.5以上がより好ましく、4.7以上がさらに好ましい。ポリイソシアネートの平均イソシアネート基数が上記下限値以上であることで、塗膜としたときの、80℃程度の低温での硬化性、硬度及び強度に優れる。一方、ポリイソシアネートの平均イソシアネート基数の上限は限定されず、例えば、20とすることができ、10とすることができ、8とすることができる。
ポリイソシアネートの平均イソシアネート基数は、例えば、ポリイソシアネートの数平均分子量Mn及びイソシアネート基含有率(NCO含有率)から下記式を用いて求めることができる。
The average number of isocyanate groups in the polyisocyanate is 3.5 or more, preferably 4.0 or more, more preferably 4.5 or more, and even more preferably 4.7 or more. When the average number of isocyanate groups of the polyisocyanate is at least the above lower limit, when formed into a coating film, it has excellent curability, hardness and strength at a low temperature of about 80°C. On the other hand, the upper limit of the average number of isocyanate groups in the polyisocyanate is not limited, and may be, for example, 20, 10, or 8.
The average number of isocyanate groups of the polyisocyanate can be determined, for example, from the number average molecular weight Mn of the polyisocyanate and the isocyanate group content (NCO content) using the following formula.
平均イソシアネート官能基数 = (ポリイソシアネートのMn×NCO含有率×0.01)/42 Average number of isocyanate functional groups = (Mn of polyisocyanate x NCO content x 0.01)/42
ポリイソシアネートの数平均分子量Mnは、例えば、GPC測定によるポリスチレン基準の数平均分子量である。具体的には、後述する実施例に記載の方法を用いて測定することができる。 The number average molecular weight Mn of the polyisocyanate is, for example, the number average molecular weight based on polystyrene measured by GPC. Specifically, it can be measured using the method described in Examples below.
イソシアネート基含有率(NCO含有率)は、例えば、以下に示す方法を用いて測定することができる。
フラスコにポリイソシアネート2g以上3g以下を精秤する(Wg)。次いで、トルエン20mLを添加し、ポリイソシアネートを溶解する。次いで、2規定のジ-n-ブチルアミンのトルエン溶液20mLを添加し、混合後、15分間室温放置する。次いで、イソプロピルアルコール70mLを加え、混合する。次いで、この液を1規定塩酸溶液(ファクターF)で、指示薬に滴定する。得られた滴定値をV2mLとする。次いで、ポリイソシアネート無しで、得られた滴定値をV1mlとする。次いで、下記式からポリイソシアネートのイソシアネート基(NCO)含有率(質量%)を算出する。
The isocyanate group content (NCO content) can be measured, for example, using the method shown below.
Accurately weigh 2 g or more and 3 g or less of polyisocyanate into a flask (Wg). Then, 20 mL of toluene is added to dissolve the polyisocyanate. Next, 20 mL of a 2N toluene solution of di-n-butylamine is added, and after mixing, the mixture is left at room temperature for 15 minutes. Then add 70 mL of isopropyl alcohol and mix. This solution is then titrated to an indicator with 1N hydrochloric acid solution (Factor F). The obtained titration value is defined as V2mL. Then, without polyisocyanate, the titration value obtained is taken as V1 ml. Next, the isocyanate group (NCO) content (% by mass) of the polyisocyanate is calculated from the following formula.
イソシアネート基(NCO)含有率(質量%) = (V1-V2)×F×42/(W×1000)×100 Isocyanate group (NCO) content (mass%) = (V1-V2)×F×42/(W×1000)×100
前記ブロックポリイソシアネート100質量部に対する、前記金属キレートの含有量が0.05質量部以上7質量部以下であり、0.1質量部以上6質量部以下が好ましく、0.15質量部以上5.5質量部以下がより好ましく、0.2質量部以上5質量部以下がさらに好ましい。金属キレートの含有量が上記下限値以上であることで、塗膜としたときの、80℃程度の低温での硬化性、硬度及び強度に優れる傾向がみられる。一方、金属キレートの含有量が上記上限値以下であることで、金属キレートが溶け残ることを防ぎ、樹脂組成物としたときの貯蔵安定性を良好にすることができる。
金属キレートの含有量は、例えば、原料の配合比から算出することができる。或いは、金属キレートの含有量は、例えば、核磁気共鳴法(NMR)、赤外吸収分光法(IR)、ガスクロマトグラフィー分析法(GC)、質量分析法(MS)、原子吸光分析法(AAS)、誘導結合プラズマ(ICP)発光分光分析法等から求めることもできる。
The content of the metal chelate is 0.05 parts by mass or more and 7 parts by mass or less, preferably 0.1 parts by mass or more and 6 parts by mass or less, and 0.15 parts by mass or more and 5.0 parts by mass or less, based on 100 parts by mass of the block polyisocyanate. It is more preferably 5 parts by mass or less, and even more preferably 0.2 parts by mass or more and 5 parts by mass or less. When the content of the metal chelate is equal to or higher than the above lower limit, a coating film tends to have excellent curability, hardness, and strength at a low temperature of about 80°C. On the other hand, when the content of the metal chelate is at most the above upper limit, the metal chelate can be prevented from remaining undissolved, and the storage stability of the resin composition can be improved.
The content of metal chelate can be calculated, for example, from the blending ratio of raw materials. Alternatively, the content of metal chelate can be determined by, for example, nuclear magnetic resonance (NMR), infrared absorption spectroscopy (IR), gas chromatography (GC), mass spectrometry (MS), or atomic absorption spectrometry (AAS). ), inductively coupled plasma (ICP) emission spectrometry, etc.
本実施形態のブロックポリイソシアネート組成物は、3級アルキル基を有するマロン酸エステルをブロック剤として用いることで、樹脂組成物としたときの貯蔵安定性が良好であり、且つ、塗膜としたときの80℃程度の低温での硬化性に優れるという性能を両立することができる。さらに、金属キレートを含むことで、塗膜としたときの80℃程度の低温での硬化性をより良好にすることができ、塗膜としたときの硬度及び強度に優れる。 By using a malonic acid ester having a tertiary alkyl group as a blocking agent, the blocked polyisocyanate composition of this embodiment has good storage stability when made into a resin composition, and when made into a coating film. It is possible to achieve both the performance of excellent curability at a low temperature of about 80°C. Furthermore, by including a metal chelate, it is possible to improve the curability at a low temperature of about 80° C. when formed into a coating film, and the coating film has excellent hardness and strength.
以下、本実施形態のブロックポリイソシアネート組成物に含まれる各構成成分について、詳細に説明する。 Hereinafter, each component contained in the block polyisocyanate composition of this embodiment will be explained in detail.
<ブロックポリイソシアネート>
ブロックポリイソシアネートは、ポリイソシアネートとブロック剤との反応物である。すなわち、ブロックポリイソシアネートは、ポリイソシアネート中の少なくとも一部のイソシアネート基がブロック剤でブロック化されている。
<Block polyisocyanate>
Blocked polyisocyanate is a reaction product of polyisocyanate and a blocking agent. That is, in the blocked polyisocyanate, at least some of the isocyanate groups in the polyisocyanate are blocked with a blocking agent.
[ポリイソシアネート]
ブロックポリイソシアネートの製造に用いられるポリイソシアネートは、1つ以上のイソシアネート基(-NCO)を有する単量体化合物(以下、「イソシアネートモノマー」と称する場合がある)を複数反応させて得られる反応物である。
イソシアネートモノマーとしては、炭素数4以上30以下のものが好ましい。イソシアネートモノマーとして具体的には、例えば、以下のものが例示される。これらイソシアネートモノマーは1種単独で用いてもよく、2種以上組み合わせて用いてもよい。
(1)ジフェニルメタン-4,4’-ジイソシアネート(MDI)、1,5-ナフタレンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート(TDI)、キシリレンジイソシアネート、m-テトラメチルキシリレンジイソシアネート(TMXDI)等の芳香族ジイソシアネート。
(2)1,4-テトラ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(以下、「HDI」と称する場合がある)、2,2,4-トリメチル-1,6-ジイソシアナトヘキサン、2,4,4-トリメチル-1,6-ヘキサメチレンジイソイシアネート、2-メチルペンタン-1,5-ジイソシアネート(MPDI)、リジンジイソシアネート(以下、「LDI」と称する場合がある)等の脂肪族ジイソシアネート。
(3)イソホロンジイソシアネート(以下、「IPDI」と称する場合がある)、1,3-ビス(ジイソシアネートメチル) シクロヘキサン、4,4’-ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、ジイソシアネートノルボルナン、ジ(イソシアネートメチル)ノルボルナン等の脂環族ジイソシアネート。
(4)4-イソシアネートメチル-1,8-オクタメチレンジイソシアネート(以下、「NTI」と称する場合がある)、1,3,6-ヘキサメチレントリイソシアネート(以下、「HTI」と称する場合がある)、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」と称する場合がある)、リジントリイソシアネート(以下、「LTI」と称する場合がある)等のトリイソシアネート。
[Polyisocyanate]
The polyisocyanate used in the production of block polyisocyanate is a reaction product obtained by reacting multiple monomer compounds (hereinafter sometimes referred to as "isocyanate monomers") having one or more isocyanate groups (-NCO). It is.
The isocyanate monomer preferably has 4 or more and 30 or less carbon atoms. Specific examples of the isocyanate monomer include the following. These isocyanate monomers may be used alone or in combination of two or more.
(1) Aromatic diisocyanates such as diphenylmethane-4,4'-diisocyanate (MDI), 1,5-naphthalene diisocyanate, tolylene diisocyanate (TDI), xylylene diisocyanate, m-tetramethylxylylene diisocyanate (TMXDI).
(2) 1,4-tetramethylene diisocyanate, 1,6-hexamethylene diisocyanate (hereinafter sometimes referred to as "HDI"), 2,2,4-trimethyl-1,6-diisocyanatohexane, 2, Aliphatic diisocyanates such as 4,4-trimethyl-1,6-hexamethylene diisocyanate, 2-methylpentane-1,5-diisocyanate (MPDI), and lysine diisocyanate (hereinafter sometimes referred to as "LDI").
(3) Fats such as isophorone diisocyanate (hereinafter sometimes referred to as "IPDI"), 1,3-bis(diisocyanate methyl) cyclohexane, 4,4'-dicyclohexylmethane diisocyanate, diisocyanate norbornane, di(isocyanate methyl) norbornane, etc. Cyclic diisocyanates.
(4) 4-Isocyanate methyl-1,8-octamethylene diisocyanate (hereinafter sometimes referred to as "NTI"), 1,3,6-hexamethylene triisocyanate (hereinafter sometimes referred to as "HTI") , bis(2-isocyanatoethyl) 2-isocyanatoglutarate (hereinafter sometimes referred to as "GTI"), lysine triisocyanate (hereinafter sometimes referred to as "LTI"), and other triisocyanates.
ポリイソシアネートの製造に用いられるイソシアネートモノマーとしては、脂肪族ジイソシアネート及び脂環族ジイソシアネートからなる群から選択される1種類以上のジイソシアネートである。また、上述した脂肪族ジイソシアネート及び脂環族ジイソシアネート以外のジイソシアネートモノマーを更に用いてもよい。また、イソシアネートモノマーとしては、工業的入手の容易さから、HDI又はIPDIであることがより好ましい。また、イソシアネートモノマーとしては、ブロックポリイソシアネート成分を低粘度にする観点から、HDIであることがさらに好ましい。 The isocyanate monomer used in the production of polyisocyanate is one or more diisocyanates selected from the group consisting of aliphatic diisocyanates and alicyclic diisocyanates. Further, diisocyanate monomers other than the aliphatic diisocyanates and alicyclic diisocyanates mentioned above may be further used. Furthermore, as the isocyanate monomer, HDI or IPDI is more preferably used because of its industrial availability. Further, as the isocyanate monomer, HDI is more preferable from the viewpoint of reducing the viscosity of the block polyisocyanate component.
また、ポリイソシアネートの製造に用いられるイソシアネートモノマーとしては、脂肪族ジイソシアネート及び脂環族ジイソシアネートのいずれかを単独で用いてもよく、或いはそれらを組み合わせて用いてもよいが、脂肪族ジイソシアネート及び脂環族ジイソシアネートを組み合わせて用いることが好ましく、HDI及びIPDIを用いることが特に好ましい。脂肪族ジイソシアネート及び脂環族ジイソシアネートを用いることで、塗膜としたときの強靭性及び硬度をより向上させることができる。 Furthermore, as the isocyanate monomer used in the production of polyisocyanate, either aliphatic diisocyanate or alicyclic diisocyanate may be used alone or in combination, but aliphatic diisocyanate and alicyclic diisocyanate may be used alone. It is preferable to use a combination of group diisocyanates, and it is particularly preferable to use HDI and IPDI. By using an aliphatic diisocyanate and an alicyclic diisocyanate, the toughness and hardness of the coating film can be further improved.
ポリイソシアネートにおいて、脂環族ジイソシアネートに由来する構成単位に対する脂肪族ジイソシアネートに由来する構成単位の質量比は、50/50以上95/5以下が好ましく、60/40以上92/8以下がより好ましく、65/35以上90/10以下がさらに好ましい。
脂環族ジイソシアネートに由来する構成単位に対する脂肪族ジイソシアネートに由来する構成単位の質量比が上記下限値以上であることで、塗膜としたときの可とう性が低下することをより効果的に抑制することができる。一方で、上記上限値以下であることで、塗膜としたときの硬度をより向上させることができる。
脂環族ジイソシアネートに由来する構成単位に対する脂肪族ジイソシアネートに由来する構成単位の質量比は、例えば、以下の方法を用いて算出することができる。まず、反応後の未反応ジイソシアネート質量とガスクロマトグラフ測定により得られたこの未反応ジイソシアネート中の脂肪族ジイソシアネート濃度及び脂環族ジイソシアネート濃度とから、未反応脂肪族ジイソシアネートの質量及び未反応脂環族ジイソシアネートの質量を算出する。次いで、仕込んだ脂肪族ジイソシアネートの質量及び脂環族ジイソシアネートの質量から、上記算出した未反応脂肪族ジイソシアネートの質量及び未反応脂環族ジイソシアネートの質量をそれぞれ差し引いた後、得られた差をそれぞれ脂肪族ジイソシアネートに由来する構成単位の質量、脂環族ジイソシアネートに由来する構成単位の質量とする。次いで、脂肪族ジイソシアネートに由来する構成単位の質量を脂環族ジイソシアネートに由来する構成単位の質量で除することで、脂環族ジイソシアネートに由来する構成単位に対する脂肪族ジイソシアネートに由来する構成単位の質量比が得られる。
In the polyisocyanate, the mass ratio of the structural units derived from the aliphatic diisocyanate to the structural units derived from the alicyclic diisocyanate is preferably 50/50 or more and 95/5 or less, more preferably 60/40 or more and 92/8 or less, More preferably, the ratio is 65/35 or more and 90/10 or less.
When the mass ratio of the structural units derived from the aliphatic diisocyanate to the structural units derived from the alicyclic diisocyanate is at least the above lower limit, a decrease in flexibility when formed into a coating film is more effectively suppressed. can do. On the other hand, by being below the above upper limit, the hardness of the coating film can be further improved.
The mass ratio of the structural units derived from an aliphatic diisocyanate to the structural units derived from an alicyclic diisocyanate can be calculated, for example, using the following method. First, from the mass of unreacted diisocyanate after reaction and the concentration of aliphatic diisocyanate and alicyclic diisocyanate in this unreacted diisocyanate obtained by gas chromatography measurement, the mass of unreacted aliphatic diisocyanate and the concentration of unreacted alicyclic diisocyanate are determined. Calculate the mass of Next, the mass of the unreacted aliphatic diisocyanate and the mass of the unreacted alicyclic diisocyanate calculated above are subtracted from the mass of the charged aliphatic diisocyanate and the mass of the alicyclic diisocyanate, respectively, and the resulting difference is calculated as the aliphatic diisocyanate. The mass of the structural unit derived from the group diisocyanate and the mass of the structural unit derived from the alicyclic diisocyanate. Next, by dividing the mass of the structural unit derived from the aliphatic diisocyanate by the mass of the structural unit derived from the alicyclic diisocyanate, the mass of the structural unit derived from the aliphatic diisocyanate relative to the structural unit derived from the alicyclic diisocyanate is determined. The ratio is obtained.
ポリイソシアネートは、イソシアヌレート基を有するものであり、イソシアヌレート基に加えて、アロファネート基、ウレトジオン基、イミノオキサジアジンジオン基、イソシアヌレート基、ウレタン基及びビウレット基からなる群より選ばれる1種以上の官能基を有することができる。 The polyisocyanate has an isocyanurate group, and in addition to the isocyanurate group, one type selected from the group consisting of an allophanate group, a uretdione group, an iminooxadiazinedione group, an isocyanurate group, a urethane group, and a biuret group. It can have the above functional groups.
(ポリオール)
ポリイソシアネートは、上述したジイソシアネートモノマーと平均水酸基官能基数が2.9以上8.0以下であるポリオールとから誘導されたものであることが好ましい。これにより、得られるポリイソシアネートの平均イソシアネート基数をより大きくすることができる。当該ポリイソシアネートでは、ポリオールの水酸基と、ジイソシアネートモノマーのイソシアネート基との反応により、ウレタン基が形成されている。
(polyol)
The polyisocyanate is preferably one derived from the above diisocyanate monomer and a polyol having an average number of hydroxyl functional groups of 2.9 or more and 8.0 or less. Thereby, the average number of isocyanate groups of the obtained polyisocyanate can be increased. In the polyisocyanate, a urethane group is formed by the reaction between the hydroxyl group of the polyol and the isocyanate group of the diisocyanate monomer.
ポリオールの平均水酸基官能基数は2.9以上8.0以下が好ましく、3以上6以下がより好ましく、3以上5以下がさらに好ましく、3又は4が特に好ましい。なお、ここでいうポリオールの平均水酸基官能基数とは、ポリオール1分子内に存在する水酸基の数である。ポリオールの平均水酸基官能基数は例えば、以下の式を用いて算出することができる。なお、式中、「Mn」はポリオールの数平均分子量を示し、「水酸基含有率」はポリオールの固形分100質量%に対する水酸基の含有率(質量%)を示し、「17」は水酸基の分子量(g/mol)を示す。 The average number of hydroxyl functional groups of the polyol is preferably 2.9 or more and 8.0 or less, more preferably 3 or more and 6 or less, even more preferably 3 or more and 5 or less, and particularly preferably 3 or 4. In addition, the average number of hydroxyl functional groups of a polyol here is the number of hydroxyl groups present in one molecule of a polyol. The average number of hydroxyl functional groups of a polyol can be calculated using the following formula, for example. In addition, in the formula, "Mn" indicates the number average molecular weight of the polyol, "hydroxyl group content" indicates the content of hydroxyl groups (mass%) with respect to 100% by mass of the solid content of the polyol, and "17" indicates the molecular weight of the hydroxyl groups ( g/mol).
(ポリオールの平均水酸基官能基数) = {(ポリオールのMn)×(水酸基含有率)×0.01}/17 (Average number of hydroxyl functional groups in polyol) = {(Mn of polyol) x (hydroxyl group content) x 0.01}/17
ポリオールの数平均分子量としては、100以上1000以下が好ましく、100以上900以下が好ましく、100以上800以下がより好ましく、100以上700以下がさらにより好ましく、100以上500以下がさらに好ましく、100以上400以下がよりさらに好ましく、100以上350以下が特に好ましい。
ポリオールの数平均分子量が上記範囲内であることで、ブロックポリイソシアネート組成物は、塗膜としたときの低温硬化性により優れ、且つ硬度や強度により優れる。ポリオールの数平均分子量Mnは、例えば、GPC測定によるポリスチレン基準の数平均分子量である。
The number average molecular weight of the polyol is preferably 100 or more and 1000 or less, 100 or more and 900 or less, more preferably 100 or more and 800 or less, even more preferably 100 or more and 700 or less, even more preferably 100 or more and 500 or less, and 100 or more and 400 or less. The following is even more preferable, and 100 or more and 350 or less are particularly preferable.
When the number average molecular weight of the polyol is within the above range, the block polyisocyanate composition has excellent low temperature curability when formed into a coating film, and also has excellent hardness and strength. The number average molecular weight Mn of the polyol is, for example, the number average molecular weight based on polystyrene measured by GPC.
このようなポリオールとしては、例えば、トリメチロールプロパン、グリセロール、3価以上の多価アルコールとε-カプロラクトンとから誘導されるポリカプロラクトンポリオール等が挙げられる。
ポリカプロラクトンポリオールの市販品としては、例えば、ダイセル社の「プラクセル303」(数平均分子量300)、「プラクセル305」(数平均分子量550)、「プラクセル308」(数平均分子量850)、「プラクセル309」(数平均分子量900)等が挙げられる。
Examples of such polyols include trimethylolpropane, glycerol, and polycaprolactone polyols derived from trivalent or higher polyhydric alcohols and ε-caprolactone.
Commercially available polycaprolactone polyols include, for example, Daicel's "Plaxel 303" (number average molecular weight 300), "Plaxel 305" (number average molecular weight 550), "Plaxel 308" (number average molecular weight 850), and "Plaxel 309". (number average molecular weight 900).
(ポリイソシアネートの製造方法)
ポリイソシアネートの製造方法について、以下に詳細を説明する。
ポリイソシアネートは、例えば、アロファネート基を形成するアロファネート化反応、ウレトジオン基を形成するウレトジオン化反応、イミノオキサジアジンジオン基を形成するイミノオキサジアジンジオン化反応、イソシアヌレート基を形成するイソシアヌレート化反応、ウレタン基を形成するウレタン化反応、及び、ビウレット基を形成するビウレット化反応を、過剰のイソシアネートモノマー存在下で一度に製造して、反応終了後に、未反応のイソシアネートモノマーを除去して得ることができる。すなわち、上記反応により得られるポリイソシアネートは、上述のイソシアネートモノマーが複数結合したものであり、且つ、アロファネート基、ウレトジオン基、イミノオキサジアジンジオン基、イソシアヌレート基、ウレタン基及びビウレット基からなる群より選択される1種類以上を有する反応物である。
また、上記の反応を別々に行ない、それぞれ得たポリイソシアネートを特定比率で混合してもよい。
製造の簡便さからは、上記反応を一度に行いポリイソシアネートを得ることが好ましく、各官能基のモル比を自由に調整する観点からは、別々に製造した後に混合することが好ましい。
(Production method of polyisocyanate)
The method for producing polyisocyanate will be described in detail below.
Polyisocyanates can be produced by, for example, an allophanate reaction to form an allophanate group, a uretdione reaction to form a uretdione group, an iminooxadiazinedionation reaction to form an iminooxadiazinedione group, and an isocyanurate reaction to form an isocyanurate group. The reaction, the urethanization reaction to form a urethane group, and the biuretization reaction to form a biuret group are performed at once in the presence of an excess of isocyanate monomer, and after the reaction is completed, unreacted isocyanate monomer is removed. be able to. That is, the polyisocyanate obtained by the above reaction is one in which a plurality of the above-mentioned isocyanate monomers are bonded together, and a group consisting of an allophanate group, a uretdione group, an iminooxadiazinedione group, an isocyanurate group, a urethane group, and a biuret group. It is a reactant having one or more types selected from the following.
Alternatively, the above reactions may be carried out separately and the polyisocyanates obtained respectively may be mixed in a specific ratio.
From the viewpoint of ease of production, it is preferable to perform the above reaction at once to obtain the polyisocyanate, and from the viewpoint of freely adjusting the molar ratio of each functional group, it is preferable to produce them separately and then mix them.
(1)アロファネート基含有ポリイソシアネートの製造方法
アロファネート基含有ポリイソシアネートは、イソシアネートモノマーにアルコールを添加し、アロファネート化反応触媒を用いることにより得られる。
アロファネート基の形成に用いられるアルコールは、炭素、水素及び酸素のみで形成されるアルコールが好ましい。
前記アルコールとして具体的には、以下に限定されるものではないが、例えば、モノアルコール、ジアルコール等が挙げられる。これらアルコールは1種のみを単独で用いてもよく、2種以上組み合わせて用いてもよい。
モノアルコールとしては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、ヘプタノール、オクタノール、ノナノール等が挙げられる。
ジアルコールとしては、例えば、エチレングリコール、1,3-ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、2-エチルヘキサンジオール等が挙げられる。
中でも、アルコールとしては、モノアルコールが好ましく、分子量200以下のモノアルコールがより好ましい。
(1) Method for producing allophanate group-containing polyisocyanate Allophanate group-containing polyisocyanate is obtained by adding alcohol to an isocyanate monomer and using an allophanate reaction catalyst.
The alcohol used to form the allophanate group is preferably an alcohol formed only from carbon, hydrogen and oxygen.
Specific examples of the alcohol include, but are not limited to, monoalcohols, dialcohols, and the like. These alcohols may be used alone or in combination of two or more.
Examples of monoalcohols include methanol, ethanol, propanol, butanol, pentanol, hexanol, heptanol, octanol, nonanol, and the like.
Examples of the dialcohol include ethylene glycol, 1,3-butanediol, neopentyl glycol, and 2-ethylhexanediol.
Among these, monoalcohols are preferred as alcohols, and monoalcohols with a molecular weight of 200 or less are more preferred.
アロファネート化反応触媒としては、以下に限定されないが、例えば、錫、鉛、亜鉛、ビスマス、ジルコニウム、ジルコニル等のアルキルカルボン酸塩等が挙げられる。
錫のアルキルカルボン酸塩(有機錫化合物)としては、例えば、2-エチルヘキサン酸錫、ジブチル錫ジラウレート等が挙げられる。
鉛のアルキルカルボン酸塩(有機鉛化合物)としては、例えば、2-エチルヘキサン酸鉛等が挙げられる。
亜鉛のアルキルカルボン酸塩(有機亜鉛化合物)としては、例えば、2-エチルヘキサン酸亜鉛等が挙げられる。
ビスマスのアルキルカルボン酸塩としては、例えば、2-エチルヘキサン酸ビスマス等が挙げられる。
ジルコニウムのアルキルカルボン酸塩としては、例えば、2-エチルヘキサン酸ジルコニウム等が挙げられる。
ジルコニルのアルキルカルボン酸塩としては、例えば、2-エチルヘキサン酸ジルコニル等が挙げられる。これら触媒は、1種を単独又は2種以上を併用することができる。
また、後述するイソシアヌレート化反応触媒もアロファネート化反応触媒となり得る。後述するイソシアヌレート化反応触媒を用いて、アロファネート化反応を行なう場合は、イソシアヌレート基含有ポリイソシアネート(以下、「イソシアヌレート型ポリイソシアネート」と称する場合がある)も当然のことながら生成する。
中でも、アロファネート化反応触媒として、後述するイソシアヌレート化反応触媒を用いて、アロファネート化反応とイソシアヌレート化反応とを行うことが経済的生産上、好ましい。
Examples of the allophanatization reaction catalyst include, but are not limited to, alkyl carboxylates such as tin, lead, zinc, bismuth, zirconium, and zirconyl.
Examples of tin alkyl carboxylates (organotin compounds) include tin 2-ethylhexanoate and dibutyltin dilaurate.
Examples of lead alkyl carboxylates (organic lead compounds) include lead 2-ethylhexanoate.
Examples of zinc alkyl carboxylates (organozinc compounds) include zinc 2-ethylhexanoate.
Examples of bismuth alkyl carboxylates include bismuth 2-ethylhexanoate.
Examples of the alkyl carboxylate of zirconium include zirconium 2-ethylhexanoate.
Examples of the alkyl carboxylate of zirconyl include zirconyl 2-ethylhexanoate. These catalysts can be used alone or in combination of two or more.
Further, the isocyanurate reaction catalyst described below can also be an allophanate reaction catalyst. When the allophanatization reaction is carried out using the isocyanurate reaction catalyst described below, an isocyanurate group-containing polyisocyanate (hereinafter sometimes referred to as "isocyanurate type polyisocyanate") is naturally produced.
Among these, it is preferable from the viewpoint of economical production to perform the allophanate-forming reaction and the isocyanurate-forming reaction using the isocyanurate-forming reaction catalyst described below as the allophanate-forming reaction catalyst.
上述したアロファネート化反応触媒の使用量の下限値は、仕込んだイソシアネートモノマーの質量に対して、10質量ppmであることが好ましく、20質量ppmであることがより好ましく、40質量ppmであることがさらに好ましく、80質量ppmであることが特に好ましい。
上述したアロファネート化反応触媒の使用量の上限値は、仕込んだイソシアネートモノマーの質量に対して、1000質量ppmであることが好ましく、800質量ppmであることがより好ましく、600質量ppmであることがさらに好ましく、500質量ppmであることが特に好ましい。
すなわち、上述したアロファネート化反応触媒の使用量は、仕込んだイソシアネートモノマーの質量に対して、10質量ppm以上1000質量ppm以下であることが好ましく、20質量ppm以上800質量ppm以下であることがより好ましく、40質量ppm以上600質量ppm以下であることがさらに好ましく、80質量ppm以上500質量ppm以下であることが特に好ましい。
The lower limit of the usage amount of the allophanatization reaction catalyst mentioned above is preferably 10 mass ppm, more preferably 20 mass ppm, and preferably 40 mass ppm, based on the mass of the charged isocyanate monomer. More preferably, it is particularly preferably 80 mass ppm.
The upper limit of the amount of the allophanatization reaction catalyst used is preferably 1000 mass ppm, more preferably 800 mass ppm, and preferably 600 mass ppm, based on the mass of the charged isocyanate monomer. More preferably, it is particularly preferably 500 ppm by mass.
That is, the amount of the above-mentioned allophanatization reaction catalyst used is preferably 10 mass ppm or more and 1000 mass ppm or less, and more preferably 20 mass ppm or more and 800 mass ppm or less, based on the mass of the charged isocyanate monomer. It is preferably 40 mass ppm or more and 600 mass ppm or less, and particularly preferably 80 mass ppm or more and 500 mass ppm or less.
また、アロファネート化反応温度の下限値としては、40℃であることが好ましく、60℃であることがより好ましく、80℃であることがさらに好ましく、100℃であることが特に好ましい。
また、アロファネート化反応温度の上限値としては、180℃であることが好ましく、160℃であることがより好ましく、140℃であることがさらに好ましい。
すなわち、アロファネート化反応温度としては、40℃以上180℃以下であることが好ましく、60℃以上160℃以下であることがより好ましく、80℃以上140℃以下であることがさらに好ましく、100℃以上140℃以下であることが特に好ましい。
アロファネート化反応温度が上記下限値以上であることによって、反応速度をより向上させることが可能である。アロファネート化反応温度が上記上限値以下であることによって、ポリイソシアネートの着色等をより効果的に抑制できる傾向にある。
Further, the lower limit of the allophanatization reaction temperature is preferably 40°C, more preferably 60°C, even more preferably 80°C, and particularly preferably 100°C.
Further, the upper limit of the allophanatization reaction temperature is preferably 180°C, more preferably 160°C, and even more preferably 140°C.
That is, the allophanatization reaction temperature is preferably 40°C or higher and 180°C or lower, more preferably 60°C or higher and 160°C or lower, even more preferably 80°C or higher and 140°C or lower, and 100°C or higher. It is particularly preferable that the temperature is 140°C or less.
When the allophanatization reaction temperature is equal to or higher than the above lower limit, it is possible to further improve the reaction rate. When the allophanatization reaction temperature is equal to or lower than the above upper limit, coloring of the polyisocyanate, etc. tends to be more effectively suppressed.
(2)ウレトジオン基含有ポリイソシアネートの製造方法
イソシアネートモノマーからウレトジオン基を有するポリイソシアネートを誘導する場合は、例えば、イソシアネートモノマーを、ウレトジオン化反応触媒を用いて、又は、熱により、多量化することによって製造することができる。
ウレトジオン化反応触媒としては、特に限定されないが、例えば、トリアルキルホスフィン、トリス(ジアルキルアミノ)ホスフィン、シクロアルキルホスフィン等の第3ホスフィン、ルイス酸等が挙げられる。
トリアルキルホスフィンとしては、例えば、トリ-n-ブチルホスフィン、トリ-n-オクチルホスフィン等が挙げられる。
トリス(ジアルキルアミノ)ホスフィンとしては、例えば、トリス-(ジメチルアミノ)ホスフィン等が挙げられる。
シクロアルキルホスフィンとしては、例えば、シクロヘキシル-ジ-n-ヘキシルホスフィン等が挙げられる。
ルイス酸としては、例えば、三フッ化ホウ素、酸塩化亜鉛等が挙げられる。
(2) Method for producing uretdione group-containing polyisocyanate When a polyisocyanate having a uretdione group is derived from an isocyanate monomer, for example, by massifying the isocyanate monomer using a uretdione reaction catalyst or by heat. can be manufactured.
Examples of the uretdiionization reaction catalyst include, but are not particularly limited to, tertiary phosphines such as trialkylphosphines, tris(dialkylamino)phosphine, and cycloalkylphosphines, Lewis acids, and the like.
Examples of the trialkylphosphine include tri-n-butylphosphine and tri-n-octylphosphine.
Examples of tris(dialkylamino)phosphine include tris-(dimethylamino)phosphine.
Examples of the cycloalkylphosphine include cyclohexyl-di-n-hexylphosphine.
Examples of the Lewis acid include boron trifluoride and zinc acid chloride.
ウレトジオン化反応触媒の多くは、同時にイソシアヌレート化反応も促進しうる。
ウレトジオン化反応触媒を用いる場合には、所望の収率となった時点で、リン酸、パラトルエンスルホン酸メチル等のウレトジオン化反応触媒の失活剤を添加してウレトジオン化反応を停止することが好ましい。
また、ウレトジオン化反応触媒を用いることなく、上記脂肪族ジイソシアネート及び上記脂環族ジイソシアネートからなる群より選ばれる1種以上のジイソシアネートを加熱してウレトジオン基を有するポリイソシアネートを得る場合、その加熱温度は、120℃以上が好ましく、150℃以上170℃以下がより好ましい。また、加熱時間は1時間以上4時間以下が好ましい。
Many of the uretodionation reaction catalysts can also promote the isocyanuration reaction at the same time.
When using a uretodionation reaction catalyst, the uretodionation reaction can be stopped by adding a deactivator for the uretodionation reaction catalyst, such as phosphoric acid or methyl p-toluenesulfonate, when the desired yield is reached. preferable.
Further, when obtaining a polyisocyanate having a uretdione group by heating one or more diisocyanates selected from the group consisting of the above aliphatic diisocyanate and the above alicyclic diisocyanate without using a uretdione reaction catalyst, the heating temperature is , 120°C or higher is preferable, and 150°C or higher and 170°C or lower is more preferable. Moreover, the heating time is preferably 1 hour or more and 4 hours or less.
(3)イミノオキサジアジンジオン基含有ポリイソシアネートの製造方法
イソシアネートモノマーからイミノオキサジアジンジオン基含有ポリイソシアネートを誘導する場合は、通常、イミノオキサジアジンジオン化反応触媒を用いる。
イミノオキサジアジンジオン化触媒としては、例えば、以下の1)又は2)に示すもの等が挙げられる。
1)一般式M[Fn]、又は、一般式M[Fn(HF)m]で表される(ポリ)フッ化水素
(式中、m及びnは、m/n>0の関係を満たす整数である。Mはn荷電カチオン(混合物)又は合計でn価の1個以上のラジカルである。)
2)一般式R1-CR’2-C(O)O-、又は、一般式R2=CR’-C(O)O-で表される化合物と、第4級アンモニウムカチオン、又は、第4級ホスホニウムカチオンとからなる化合物。
(式中、R1及びR2はそれぞれ独立に、直鎖状、分岐鎖状又は環状の、飽和又は不飽和の炭素数1以上30以下のパーフルオロアルキル基である。複数あるR’はそれぞれ独立に水素原子、又は、ヘテロ原子を含んでもよい炭素数1以上20以下のアルキル基若しくはアリール基である。)
(3) Method for producing iminooxadiazinedione group-containing polyisocyanate When an iminooxadiazinedione group-containing polyisocyanate is derived from an isocyanate monomer, an iminooxadiazinedionation reaction catalyst is usually used.
Examples of the iminooxadiazinedionation catalyst include those shown in 1) or 2) below.
1) (Poly)hydrogen fluoride represented by the general formula M [F n ] or the general formula M [F n (HF) m ] (where m and n represent the relationship m/n>0) M is an n-charged cation (mixture) or one or more radicals with a total of n valences.)
2) A compound represented by the general formula R 1 -CR' 2 -C(O)O- or the general formula R 2 =CR'-C(O)O- and a quaternary ammonium cation or A compound consisting of a quaternary phosphonium cation.
(In the formula, R 1 and R 2 are each independently a linear, branched, or cyclic, saturated or unsaturated perfluoroalkyl group having 1 to 30 carbon atoms. (It is an alkyl group or aryl group having 1 to 20 carbon atoms that may independently contain a hydrogen atom or a hetero atom.)
1)の化合物((ポリ)フッ化水素)として具体的には、例えば、テトラメチルアンモニウムフルオリド水和物、テトラエチルアンモニウムフルオリド等が挙げられる。
2)の化合物として具体的には、例えば、3,3,3-トリフルオロカルボン酸、4,4,4,3,3-ペンタフルオロブタン酸、5,5,5,4,4,3,3-ヘプタフルオロペンタン酸、3,3-ジフルオロプロパ-2-エン酸等が挙げられる。
中でも、イミノオキサジアジンジオン化反応触媒としては、入手容易性の観点からは、1)が好ましく、安全性の観点からは、2)が好ましい。
Specific examples of the compound ((poly)hydrogen fluoride) in 1) include tetramethylammonium fluoride hydrate, tetraethylammonium fluoride, and the like.
Specific examples of the compound 2) include 3,3,3-trifluorocarboxylic acid, 4,4,4,3,3-pentafluorobutanoic acid, 5,5,5,4,4,3, Examples include 3-heptafluoropentanoic acid and 3,3-difluoroprop-2-enoic acid.
Among these, as the iminooxadiazinedionation reaction catalyst, 1) is preferred from the viewpoint of availability, and 2) is preferred from the viewpoint of safety.
イミノオキサジアジンジオン化触媒の使用量の下限値は、特に限定されないが、反応性の観点から、原料であるHDI等のイソシアネートモノマーに対して、質量比で、5ppmが好ましく、10ppmがより好ましく、20ppmがさらに好ましい。
イミノオキサジアジンジオン化触媒の使用量の上限値は、生成物の着色及び変色の抑制や反応制御の観点から、原料であるHDI等のイソシアネートモノマーに対して、質量比で、5000ppmが好ましく、2000ppmがより好ましく、500ppmがさらに好ましい。
すなわち、イミノオキサジアジンジオン化触媒の使用量は、原料であるHDI等のイソシアネートモノマーに対して、質量比で、5ppm以上5000ppm以下であることが好ましく、10ppm以上2000ppm以下がより好ましく、20ppm以上500ppm以下がさらに好ましい。
The lower limit of the amount of the iminooxadiazinedionation catalyst to be used is not particularly limited, but from the viewpoint of reactivity, it is preferably 5 ppm, more preferably 10 ppm, based on the mass ratio of the isocyanate monomer such as HDI as a raw material. , 20 ppm is more preferable.
The upper limit of the amount of the iminooxadiazinedionation catalyst used is preferably 5000 ppm in mass ratio with respect to the isocyanate monomer such as HDI as a raw material, from the viewpoint of suppressing coloring and discoloration of the product and controlling the reaction. 2000 ppm is more preferred, and even more preferably 500 ppm.
That is, the amount of the iminooxadiazinedionation catalyst used is preferably 5 ppm or more and 5000 ppm or less, more preferably 10 ppm or more and 2000 ppm or less, and 20 ppm or more, based on the mass ratio of the isocyanate monomer such as HDI as a raw material. More preferably, it is 500 ppm or less.
イミノオキサジアジンジオン化の反応温度の下限値は、特に限定されないが、反応速度の観点から、40℃が好ましく、50℃がより好ましく、60℃がさらに好ましい。
イミノオキサジアジンジオン化の反応温度の上限値は、生成物の着色及び変色の抑制の観点から、150℃が好ましく、120℃がより好ましく、110℃がさらに好ましい。
すなわち、イミノオキサジアジンジオン化の反応温度は、40℃以上150℃以下が好ましく、50℃以上120℃以下がより好ましく、60℃以上110℃以下がさらに好ましい。
The lower limit of the reaction temperature for iminooxadiazinedionation is not particularly limited, but from the viewpoint of reaction rate, it is preferably 40°C, more preferably 50°C, and even more preferably 60°C.
The upper limit of the reaction temperature for iminooxadiazinedionation is preferably 150°C, more preferably 120°C, and even more preferably 110°C from the viewpoint of suppressing coloration and discoloration of the product.
That is, the reaction temperature for iminooxadiazinedionation is preferably 40°C or more and 150°C or less, more preferably 50°C or more and 120°C or less, and even more preferably 60°C or more and 110°C or less.
イミノオキサジアジンジオン化反応が所望のイミノオキサジアジンジオン基含有量に達した時点で、イミノオキサジアジンジオン化反応を停止させることができる。イミノオキサジアジンジオン化反応は、例えば、酸性化合物を反応液に添加することで、停止することができる。酸性化合物としては、例えば、リン酸、酸性リン酸エステル、硫酸、塩酸、スルホン酸化合物等が挙げられる。これにより、イミノオキサジアジンジオン化反応触媒を中和させる、又は、熱分解若しくは化学分解等により不活性化させる。反応停止後、必要があれば、ろ過を行う。 When the iminooxadiazinedionation reaction reaches a desired content of iminooxadiazinedione groups, the iminooxadiazinedionation reaction can be stopped. The iminooxadiazinedionation reaction can be stopped, for example, by adding an acidic compound to the reaction solution. Examples of the acidic compound include phosphoric acid, acidic phosphoric acid ester, sulfuric acid, hydrochloric acid, and sulfonic acid compounds. This neutralizes the iminooxadiazinedionation reaction catalyst, or inactivates it by thermal decomposition, chemical decomposition, or the like. After stopping the reaction, perform filtration if necessary.
(4)イソシアヌレート基含有ポリイソシアネートの製造方法
イソシアネートモノマーからイソシアヌレート基を含有するポリイソシアネートを誘導するための触媒としては、一般的に使用されるイソシアヌレート化反応触媒が挙げられる。
(4) Method for producing isocyanurate group-containing polyisocyanate Catalysts for deriving isocyanurate group-containing polyisocyanate from isocyanate monomers include commonly used isocyanurate reaction catalysts.
イソシアヌレート化反応触媒としては、特に限定されないが、一般に塩基性を有するものであることが好ましい。イソシアヌレート化反応触媒として具体的には、例えば、以下に示すもの等が挙げられる。
1)テトラメチルアンモニウム、テトラエチルアンモニウム、テトラブチルアンモニウム等のテトラアルキルアンモニウムのハイドロオキサイド、及び、前記テトラアルキルアンモニウムの酢酸塩、プロピオン酸塩、オクチル酸塩、カプリン酸塩、ミリスチン酸塩、安息香酸塩等の有機弱酸塩。
2)ベンジルトリメチルアンモニウム、トリメチルフェニルアンモニウム等のアリールトリアルキルアンモニウムのハイドロオキサイド、及び、前記アリールトリアルキルアンモニウムの酢酸塩、プロピオン酸塩、オクチル酸塩、カプリン酸塩、ミリスチン酸塩、安息香酸塩等の有機弱酸塩。
3)トリメチルヒドロキシエチルアンモニウム、トリメチルヒドロキシプロピルアンモニウム、トリエチルヒドロキシエチルアンモニウム、トリエチルヒドロキシプロピルアンモニウム等のヒドロキシアルキルアンモニウムのハイドロオキサイド、及び、前記ヒドロキシアルキルアンモニウムの酢酸塩、プロピオン酸塩、オクチル酸塩、カプリン酸塩、ミリスチン酸塩、安息香酸塩等の有機弱酸塩。
4)酢酸、プロピオン酸、カプロン酸、オクチル酸、カプリン酸、ミリスチン酸等のアルキルカルボン酸の錫、亜鉛、鉛等の金属塩。
5)ナトリウム、カリウム等の金属アルコラート。
6)ヘキサメチレンジシラザン等のアミノシリル基含有化合物。
7)マンニッヒ塩基類。
8)第3級アミン類とエポキシ化合物との混合物。
9)トリブチルホスフィン等の燐系化合物。
Although the isocyanurate reaction catalyst is not particularly limited, it is generally preferable to use a basic catalyst. Specific examples of the isocyanurate reaction catalyst include those shown below.
1) Tetraalkylammonium hydroxides such as tetramethylammonium, tetraethylammonium, and tetrabutylammonium, and acetates, propionates, octylates, caprates, myristates, and benzoates of the tetraalkylammoniums. weak organic acid salts such as
2) Hydroxide of aryltrialkylammonium such as benzyltrimethylammonium and trimethylphenylammonium, and acetate, propionate, octylate, caprate, myristate, benzoate, etc. of the aryltrialkylammonium. weak organic acid salts.
3) Hydroxides of hydroxyalkylammonium such as trimethylhydroxyethylammonium, trimethylhydroxypropylammonium, triethylhydroxyethylammonium, and triethylhydroxypropylammonium, and acetate, propionate, octylate, and capric acid of the hydroxyalkylammonium. weak organic acid salts such as salts, myristates, benzoates, etc.
4) Metal salts of tin, zinc, lead, etc. of alkyl carboxylic acids such as acetic acid, propionic acid, caproic acid, octylic acid, capric acid, myristic acid, etc.
5) Metal alcoholates such as sodium and potassium.
6) Aminosilyl group-containing compounds such as hexamethylene disilazane.
7) Mannich bases.
8) Mixtures of tertiary amines and epoxy compounds.
9) Phosphorous compounds such as tributylphosphine.
中でも、不要な副生成物を生じさせにくい観点からは、イソシアヌレート化反応触媒としては、4級アンモニウムのハイドロオキサイド又は4級アンモニウムの有機弱酸塩であることが好ましく、テトラアルキルアンモニウムのハイドロオキサイド、テトラアルキルアンモニウムの有機弱酸塩、アリールトリアルキルアンモニウムのハイドロオキサイド、又は、アリールトリアルキルアンモニウムの有機弱酸塩であることがより好ましい。 Among them, from the viewpoint of not producing unnecessary by-products, the isocyanurate reaction catalyst is preferably a quaternary ammonium hydroxide or a weak organic acid salt of quaternary ammonium, and tetraalkylammonium hydroxide, More preferably, it is an organic weak acid salt of tetraalkylammonium, a hydroxide of aryltrialkylammonium, or a weak organic acid salt of aryltrialkylammonium.
上述したイソシアヌレート化反応触媒の使用量の上限値は、仕込んだイソシアネートモノマーの質量に対して、1000質量ppmであることが好ましく、500質量ppmであることがより好ましく、100質量ppmであることがさらに好ましい。
一方、上述したイソシアヌレート化反応触媒の使用量の下限値は、特別な限定はないが、例えば、10質量ppmであってもよい。
The upper limit of the usage amount of the above-mentioned isocyanurate reaction catalyst is preferably 1000 mass ppm, more preferably 500 mass ppm, and 100 mass ppm based on the mass of the charged isocyanate monomer. is even more preferable.
On the other hand, the lower limit of the usage amount of the isocyanurate reaction catalyst mentioned above is not particularly limited, but may be, for example, 10 mass ppm.
イソシアヌレート化反応温度としては、50℃以上120℃以下であることが好ましく、60℃以上90℃以下であることがより好ましい。イソシアヌレート化反応温度が上記上限値以下であることによって、ポリイソシアネートの着色等をより効果的に抑制できる傾向にある。 The isocyanurate reaction temperature is preferably 50°C or more and 120°C or less, more preferably 60°C or more and 90°C or less. When the isocyanurate reaction temperature is at most the above upper limit, coloring of the polyisocyanate, etc. tends to be more effectively suppressed.
所望の転化率(仕込んだイソシアネートモノマーの質量に対する、イソシアヌレート化反応で生成したポリイソシアネートの質量の割合)になった時点で、イソシアヌレート化反応を、酸性化合物(例えば、リン酸、酸性リン酸エステル等)の添加によって停止する。
なお、ポリイソシアネートを得るためには、反応の進行を初期で停止する必要がある。しかしながら、イソシアヌレート化反応は、初期の反応速度が非常に速いため、反応の進行を初期で停止することに困難が伴い、反応条件、特に触媒の添加量及び添加方法は慎重に選択する必要がある。例えば、触媒の一定時間毎の分割添加方法等が好適なものとして推奨される。
したがって、ポリイソシアネートを得るためのイソシアヌレート化反応の転化率は、10%以上60%以下であることが好ましく、15%以上55%以下であることがより好ましく、20%以上50%以下であることがさらに好ましい。
イソシアヌレート化反応の転化率が上記上限値以下であることによって、ブロックポリイソシアネート成分をより低粘度とすることができる。また、イソシアヌレート化反応の転化率が上記下限値以上であることによって、反応停止操作をより容易に行うことができる。
When the desired conversion rate (the ratio of the mass of polyisocyanate produced in the isocyanurate reaction to the mass of the charged isocyanate monomer) is reached, the isocyanurate reaction is carried out using an acidic compound (for example, phosphoric acid, acidic phosphoric acid). ester, etc.).
In addition, in order to obtain polyisocyanate, it is necessary to stop the progress of the reaction at an early stage. However, since the initial reaction rate of the isocyanurate reaction is very fast, it is difficult to stop the reaction at an early stage, and the reaction conditions, especially the amount and method of addition of the catalyst, must be carefully selected. be. For example, a method of adding the catalyst in portions at regular intervals is recommended as a suitable method.
Therefore, the conversion rate of the isocyanurate reaction for obtaining polyisocyanate is preferably 10% or more and 60% or less, more preferably 15% or more and 55% or less, and 20% or more and 50% or less. It is even more preferable.
When the conversion rate of the isocyanurate reaction is equal to or less than the above upper limit, the viscosity of the block polyisocyanate component can be lowered. Furthermore, when the conversion rate of the isocyanurate reaction is equal to or higher than the above lower limit, the reaction termination operation can be performed more easily.
また、イソシアヌレート基を含有するポリイソシアネートを誘導する際に、上記イソシアネートモノマー以外に1価以上6価以下のアルコールを用いることができる。
使用することのできる1価以上6価以下のアルコールとしては、例えば、非重合性アルコール、重合性アルコールが挙げられる。ここでいう「非重合性アルコール」とは、重合性基を有さないアルコールを意味する。一方、「重合性アルコール」とは、重合性基及び水酸基を有する単量体を重合して得られるアルコールを意味する。
非重合性アルコールとしては、例えば、モノアルコール類、ジオール類、トリオール類、テトラオール類等の多価アルコールが挙げられる。
モノアルコール類としては、例えば、メタノール、エタノール、n-プロパノール、イソプロパノール、n-ブタノール、イソブタノール、sec-ブタノール、n-ペンタノール、n-ヘキサノール、n-オクタノール、n-ノナノール、2-エチルブタノール、2,2-ジメチルヘキサノール、2-エチルヘキサノール、シクロヘキサノール、メチルシクロヘキサノール、エチルシクロヘキサノール等が挙げられる。
ジオール類としては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、1,2-プロパンジオール、1,3-プロパンジオール、1,2-ブタンジオール、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、2,3-ブタンジオール、2-メチル-1,2-プロパンジオール、1,5-ペンタンジオール、2-メチル-2,3-ブタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、1,2-ヘキサンジオール、2,5-ヘキサンジオール、2-メチル-2,4-ペンタンジオール、2,3-ジメチル-2,3-ブタンジオール、2-エチル-ヘキサンジオール、1,2-オクタンジオール、1,2-デカンジオール、2,2,4-トリメチルペンタンジオール、2-ブチル-2-エチル-1,3-プロパンジオール、2,2-ジエチル-1,3-プロパンジオール等が挙げられる。
トリオール類としては、例えば、グリセロール、トリメチロールプロパン等が挙げられる。
テトラオール類としては、例えば、ペンタエリトリトール等が挙げられる。
Further, when deriving a polyisocyanate containing an isocyanurate group, an alcohol having a valence of 1 or more and 6 or less can be used in addition to the above-mentioned isocyanate monomer.
Examples of alcohols having a valence of 1 or more and 6 or less that can be used include non-polymerizable alcohols and polymerizable alcohols. The term "non-polymerizable alcohol" as used herein means an alcohol that does not have a polymerizable group. On the other hand, "polymerizable alcohol" means an alcohol obtained by polymerizing a monomer having a polymerizable group and a hydroxyl group.
Examples of the non-polymerizable alcohol include polyhydric alcohols such as monoalcohols, diols, triols, and tetraols.
Examples of monoalcohols include methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, isobutanol, sec-butanol, n-pentanol, n-hexanol, n-octanol, n-nonanol, and 2-ethylbutanol. , 2,2-dimethylhexanol, 2-ethylhexanol, cyclohexanol, methylcyclohexanol, ethylcyclohexanol and the like.
Examples of diols include ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol, tripropylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 1,2-butanediol, 1, 3-butanediol, 1,4-butanediol, 2,3-butanediol, 2-methyl-1,2-propanediol, 1,5-pentanediol, 2-methyl-2,3-butanediol, 1, 6-hexanediol, 1,2-hexanediol, 2,5-hexanediol, 2-methyl-2,4-pentanediol, 2,3-dimethyl-2,3-butanediol, 2-ethyl-hexanediol, 1,2-octanediol, 1,2-decanediol, 2,2,4-trimethylpentanediol, 2-butyl-2-ethyl-1,3-propanediol, 2,2-diethyl-1,3-propane Examples include diols.
Examples of triols include glycerol, trimethylolpropane, and the like.
Examples of the tetraols include pentaerythritol and the like.
重合性アルコールとしては、特に限定されないが、例えば、ポリエステルポリオール類、ポリエーテルポリオール類、アクリルポリオール類、ポリオレフィンポリオール類等が挙げられる。 Examples of the polymerizable alcohol include, but are not limited to, polyester polyols, polyether polyols, acrylic polyols, polyolefin polyols, and the like.
ポリエステルポリオール類としては、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生成物が挙げられる。
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少なくとも1種の二塩基酸が挙げられる。
多価アルコールとしては、特に限定されないが、例えば、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、及び、グリセロールからなる群より選ばれる少なくとも1種の多価アルコールが挙げられる。
また、ポリエステルポリオール類としては、例えば、上記多価アルコールを用いて、ε-カプロラクトンを開環重合して得られるようなポリカプロラクトン類等が挙げられる。
Examples of polyester polyols include, but are not particularly limited to, products obtained by condensation reaction of dibasic acids alone or in mixtures with polyhydric alcohols alone or in mixtures.
The dibasic acid is not particularly limited, but for example, at least one dibasic acid selected from the group consisting of carboxylic acids such as succinic acid, adipic acid, sebacic acid, dimer acid, maleic anhydride, phthalic anhydride, isophthalic acid, and terephthalic acid. Species of dibasic acids are mentioned.
Examples of the polyhydric alcohol include, but are not limited to, at least one polyhydric alcohol selected from the group consisting of ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol, neopentyl glycol, trimethylolpropane, and glycerol.
Further, examples of polyester polyols include polycaprolactones obtained by ring-opening polymerization of ε-caprolactone using the above polyhydric alcohol.
ポリエーテルポリオール類としては、特に限定されないが、例えば、アルカリ金属の水酸化物、又は、強塩基性触媒を使用して、多価アルコールの単独又は混合物に、アルキレンオキサイドの単独又は混合物を付加して得られるポリエーテルポリオール類、ポリアミン化合物にアルキレンオキサイドを反応させて得られるポリエーテルポリオール類、上記ポリエーテル類を媒体としてアクリルアミド等を重合して得られるいわゆるポリマーポリオール類が挙げられる。
アルカリ金属としては、例えば、リチウム、ナトリウム、カリウム等が挙げられる。
強塩基性触媒としては、例えば、アルコラート、アルキルアミン等が挙げられる。
多価アルコールとしては、上記ポリエステルポリオール類において例示されたものと同様のものが挙げられる。
アルキレンオキサイドとしては、例えば、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド、シクロヘキセンオキサイド、スチレンオキサイド等が挙げられる。
ポリアミン化合物としては、例えば、エチレンジアミン類等が挙げられる。
The polyether polyols are not particularly limited, but for example, alkylene oxides alone or in mixtures are added to polyhydric alcohols alone or in mixtures using alkali metal hydroxides or strong basic catalysts. Polyether polyols obtained by reacting alkylene oxide with a polyamine compound, and so-called polymer polyols obtained by polymerizing acrylamide or the like using the above-mentioned polyethers as a medium.
Examples of the alkali metal include lithium, sodium, potassium, and the like.
Examples of the strong basic catalyst include alcoholates, alkyl amines, and the like.
Examples of the polyhydric alcohol include those similar to those exemplified in the above polyester polyols.
Examples of the alkylene oxide include ethylene oxide, propylene oxide, butylene oxide, cyclohexene oxide, and styrene oxide.
Examples of the polyamine compound include ethylenediamines.
アクリルポリオール類としては、特に限定されないが、例えば、水酸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。
水酸基を有する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、アクリル酸ヒドロキシエチル、アクリル酸ヒドロキシプロピル、アクリル酸ヒドロキシブチル、メタクリル酸ヒドロキシエチル、メタクリル酸ヒドロキシプロピル、メタクリル酸ヒドロキシブチル等が挙げられる。
水酸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、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、不飽和カルボン酸、不飽和アミド、ビニル系単量体、加水分解性シリル基を有するビニル系単量体が挙げられる。
アクリル酸エステルとしては、例えば、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸-n-ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸-n-ヘキシル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸-2-エチルヘキシル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸ベンジル、アクリル酸フェニル等が挙げられる。
メタクリル酸エステルとしては、例えば、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が挙げられる。
不飽和カルボン酸としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、イタコン酸等が挙げられる。
不飽和アミドとしては、例えば、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、マレイミド等が挙げられる。
ビニル系単量体としては、例えば、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が挙げられる。
加水分解性シリル基を有するビニル系単量体としては、例えば、ビニルトリメトキシシラン、ビニルメチルジメトキシシラン、γ-(メタ)アクリロキシプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。
Acrylic polyols are not particularly limited, but include, for example, a monomer or a mixture of ethylenically unsaturated bond-containing monomers having a hydroxyl group, and other monomers containing ethylenically unsaturated bonds that can be copolymerized with this monomer. Or a mixture thereof may be copolymerized.
Examples of the ethylenically unsaturated bond-containing monomer having a hydroxyl group include, but are not limited to, hydroxyethyl acrylate, hydroxypropyl acrylate, hydroxybutyl acrylate, hydroxyethyl methacrylate, hydroxypropyl methacrylate, hydroxy methacrylate. Examples include butyl.
Other ethylenically unsaturated bond-containing monomers that can be copolymerized with the ethylenically unsaturated bond-containing monomer having a hydroxyl group include, but are not particularly limited to, acrylic esters, methacrylic esters, unsaturated carboxylic acids, etc. , unsaturated amides, vinyl monomers, and vinyl monomers having a hydrolyzable silyl group.
Examples of acrylic esters include methyl acrylate, ethyl acrylate, propyl acrylate, isopropyl acrylate, n-butyl acrylate, isobutyl acrylate, n-hexyl acrylate, cyclohexyl acrylate, and di-acrylate. - Ethylhexyl, lauryl acrylate, benzyl acrylate, phenyl acrylate, etc.
Examples of methacrylic acid esters include methyl methacrylate, ethyl methacrylate, propyl methacrylate, isopropyl methacrylate, n-butyl methacrylate, isobutyl methacrylate, n-hexyl methacrylate, cyclohexyl methacrylate, and -2-methacrylate. - Ethylhexyl, lauryl methacrylate, benzyl methacrylate, phenyl methacrylate, etc.
Examples of unsaturated carboxylic acids include acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, and itaconic acid.
Examples of unsaturated amides include acrylamide, methacrylamide, N,N-methylenebisacrylamide, diacetone acrylamide, diacetone methacrylamide, maleic acid amide, and maleimide.
Examples of the vinyl monomer include glycidyl methacrylate, styrene, vinyltoluene, vinyl acetate, acrylonitrile, and dibutyl fumarate.
Examples of the vinyl monomer having a hydrolyzable silyl group include vinyltrimethoxysilane, vinylmethyldimethoxysilane, and γ-(meth)acryloxypropyltrimethoxysilane.
ポリオレフィンポリオール類としては、例えば、末端水酸基化ポリブタジエン及びその水素添加物等が挙げられる。 Examples of the polyolefin polyols include hydroxyl-terminated polybutadiene and hydrogenated products thereof.
(5)ウレタン基含有ポリイソシアネートの製造方法
イソシアネートモノマーからウレタン基を含有するポリイソシアネートを誘導する場合は、例えば、過剰のイソシアネートモノマーと、上記ポリオールと、必要に応じて上記ポリオール以外のアルコールと、を混合し、必要に応じてウレタン化反応触媒を添加することで製造することができる。
前記ポリオールとしては、上記「ポリオール」において例示されたものと同様ものが挙げられる。
前記アルコールとしては、上記「イソシアヌレート基含有ポリイソシアネートの製造方法」において例示されたもののうち、上記「ポリオール」において例示されたものを除くものが挙げられる。
ウレタン化反応触媒としては、特に限定されないが、例えば、スズ系化合物、亜鉛系化合物、アミン系化合物等が挙げられる。
ウレタン化反応温度としては、50℃以上160℃以下であることが好ましく、60℃以上120℃以下であることがより好ましい。
ウレタン化反応温度が上記上限値以下であることによって、ポリイソシアネートの着色等をより効果的に抑制できる傾向にある。
また、ウレタン化反応時間としては、30分以上4時間以下であることが好ましく、1時間以上3時間以下であることがより好ましく、1時間以上2時間以下であることがさらに好ましい。
ポリオール(及び、必要に応じてポリオール以外のアルコール)の水酸基のモル量に対するイソシアネートモノマーのイソシアネート基のモル量の比は、2/1以上50/1以下が好ましい。当該モル比が上記下限値以上であることによって、ポリイソシアネートをより低粘度とすることができる。当該モル比が上記上限値以下であることによって、ウレタン基含有ポリイソシアネートの収率をより高められる。
(5) Method for producing urethane group-containing polyisocyanate When a polyisocyanate containing a urethane group is derived from an isocyanate monomer, for example, an excess of the isocyanate monomer, the above polyol, and optionally an alcohol other than the above polyol, It can be produced by mixing and adding a urethanization reaction catalyst as needed.
Examples of the polyol include those exemplified in the above "polyol".
Examples of the alcohol include those exemplified in the above "method for producing isocyanurate group-containing polyisocyanate", excluding those exemplified in the above "polyol".
The urethanization reaction catalyst is not particularly limited, and examples thereof include tin-based compounds, zinc-based compounds, amine-based compounds, and the like.
The urethanization reaction temperature is preferably 50°C or higher and 160°C or lower, more preferably 60°C or higher and 120°C or lower.
When the urethanization reaction temperature is equal to or lower than the above upper limit, coloring of the polyisocyanate, etc. tends to be more effectively suppressed.
Further, the urethanization reaction time is preferably 30 minutes or more and 4 hours or less, more preferably 1 hour or more and 3 hours or less, and even more preferably 1 hour or more and 2 hours or less.
The ratio of the molar amount of isocyanate groups in the isocyanate monomer to the molar amount of hydroxyl groups in the polyol (and alcohol other than the polyol, if necessary) is preferably 2/1 or more and 50/1 or less. When the molar ratio is equal to or higher than the lower limit, the viscosity of the polyisocyanate can be lowered. When the molar ratio is at most the above upper limit, the yield of the urethane group-containing polyisocyanate can be further increased.
(6)ビウレット基含有ポリイソシアネートの製造方法
イソシアネートモノマーからビウレット基を含有するポリイソシアネートを誘導するためのビウレット化剤としては、特に限定されないが、例えば、水、1価の第3級アルコール、蟻酸、有機第1モノアミン、有機第1ジアミン等が挙げられる。
ビウレット化剤1モルに対して、イソシアネート基を6モル以上とすることが好ましく、10モル以上とすることがより好ましく、10モル以上80モル以下とすることがさらに好ましい。ビウレット化剤1モルに対するイソシアネート基のモル量が上記下限値以上であれば、ポリイソシアネートが十分に低粘度になり、上記上限値以下であれば、樹脂膜としたときの低温硬化性がより向上する。
(6) Method for producing biuret group-containing polyisocyanate Biuret-forming agents for inducing biuret group-containing polyisocyanate from isocyanate monomers are not particularly limited, but include, for example, water, monovalent tertiary alcohol, and formic acid. , organic primary monoamines, organic primary diamines, and the like.
The amount of isocyanate groups is preferably 6 mol or more, more preferably 10 mol or more, and even more preferably 10 mol or more and 80 mol or less, per 1 mol of the biuret forming agent. If the molar amount of isocyanate groups per mole of biuret forming agent is at least the above lower limit, the polyisocyanate will have a sufficiently low viscosity, and if it is below the above upper limit, the low temperature curability of the resin film will be further improved. do.
また、ビウレット化反応の際に溶剤を用いてもよい。溶剤は、イソシアネートモノマーと水等のビウレット化剤を溶解し、反応条件下で均一相を形成させるものであればよい。
前記溶剤として具体的には、例えば、エチレングリコール系溶剤、リン酸系溶剤等が挙げられる。
エチレングリコール系溶剤としては、例えば、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノ-n-プロピルエーテルアセテート、エチレングリコールモノイソプロピルエーテルアセテート、エチレングリコールモノ-n-ブチルエーテルアセテート、エチレングリコールジアセテート、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールジ-n-プロピルエーテル、エチレングリコールジイソプロピルエーテル、エチレングリコールジ-n-ブチルエーテル、エチレングリコールメチルエチルエーテル、エチレングリコールメチルイソプロピルエーテル、エチレングリコールメチル-n-ブチルエーテル、エチレングリコールエチル-n-プロピルエーテル、エチレングリコールエチルイソプロピルエーテル、エチレングリコールエチル-n-ブチルエーテル、エチレングリコール-n-プロピル-n-ブチルエーテル、エチレングリコールイソプロピル-n-ブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノ-n-プロピルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノイソプロピルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノ-n-ブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールジアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジ-n-プロピルエーテル、ジエチレングリコールジイソプロピルエーテル、ジエチレングリコールジ-n-ブチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、ジエチレングリコールメチルイソプロピルエーテル、ジエチレングリコールメチル-n-プロピルエーテル、ジエチレングリコールメチル-n-ブチルエーテル、ジエチレングリコールエチルイソプロピルエーテル、ジエチレングリコールエチル-n-プロピルエーテル、ジエチレングリコールエチル-n-ブチルエーテル、ジエチレングリコール-n-プロピル-n-ブチルエーテル、ジエチレングリコールイソプロピル-n-ブチルエーテル等が挙げられる。
リン酸系溶剤としては、例えば、リン酸トリメチル、リン酸トリエチル、リン酸トリプロピル、リン酸トリブチル等が挙げられる。
これらの溶剤は単独又は2種以上を混合して使用してもよい。
中でも、エチレングリコール系溶剤としては、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールジアセテート又はジエチレングリコールジメチルエーテルが好ましい。
また、リン酸系溶剤としては、リン酸トリメチル又はリン酸トリエチルが好ましい。
Further, a solvent may be used during the biuret formation reaction. The solvent may be any solvent as long as it dissolves the isocyanate monomer and the biuret forming agent such as water and forms a homogeneous phase under the reaction conditions.
Specific examples of the solvent include ethylene glycol solvents, phosphoric acid solvents, and the like.
Examples of ethylene glycol solvents include ethylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, ethylene glycol mono-n-propyl ether acetate, ethylene glycol monoisopropyl ether acetate, ethylene glycol mono-n-butyl ether acetate, and ethylene glycol. Diacetate, ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, ethylene glycol di-n-propyl ether, ethylene glycol diisopropyl ether, ethylene glycol di-n-butyl ether, ethylene glycol methyl ethyl ether, ethylene glycol methyl isopropyl ether, ethylene glycol methyl- n-butyl ether, ethylene glycol ethyl-n-propyl ether, ethylene glycol ethyl isopropyl ether, ethylene glycol ethyl-n-butyl ether, ethylene glycol-n-propyl-n-butyl ether, ethylene glycol isopropyl-n-butyl ether, diethylene glycol monomethyl ether acetate , diethylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol mono-n-propyl ether acetate, diethylene glycol monoisopropyl ether acetate, diethylene glycol mono-n-butyl ether acetate, diethylene glycol diacetate, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol di-n-propyl ether, diethylene glycol Diisopropyl ether, diethylene glycol di-n-butyl ether, diethylene glycol methyl ethyl ether, diethylene glycol methyl isopropyl ether, diethylene glycol methyl-n-propyl ether, diethylene glycol methyl-n-butyl ether, diethylene glycol ethyl isopropyl ether, diethylene glycol ethyl-n-propyl ether, diethylene glycol ethyl -n-butyl ether, diethylene glycol-n-propyl-n-butyl ether, diethylene glycol isopropyl-n-butyl ether and the like.
Examples of the phosphoric acid solvent include trimethyl phosphate, triethyl phosphate, tripropyl phosphate, and tributyl phosphate.
These solvents may be used alone or in combination of two or more.
Among these, ethylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, ethylene glycol diacetate, or diethylene glycol dimethyl ether is preferred as the ethylene glycol solvent.
Further, as the phosphoric acid solvent, trimethyl phosphate or triethyl phosphate is preferable.
ビウレット化反応温度としては、70℃以上200℃以下が好ましく、90℃以上180℃以下がより好ましい。上記上限値以下であることで、ポリイソシアネートの着色等をより効果的に防止できる傾向にある。 The biuret-forming reaction temperature is preferably 70°C or more and 200°C or less, more preferably 90°C or more and 180°C or less. When it is below the above upper limit, it tends to be possible to more effectively prevent coloring of the polyisocyanate.
上述したアロファネート化反応、ウレトジオン化反応、イミノオキサジアジンジオン化反応、イソシアヌレート化反応、ウレタン化反応、及び、ビウレット化反応は、それぞれ逐次行ってもよく、そのいくつかを並行して行ってもよい。
反応終了後の反応液から、未反応イソシアネートモノマーを薄膜蒸留、抽出等により除去し、ポリイソシアネートを得ることができる。
The above-mentioned allophanatization reaction, uretodionation reaction, iminooxadiazinedionation reaction, isocyanurate reaction, urethanization reaction, and biuretation reaction may be performed sequentially, or some of them may be performed in parallel. Good too.
After the reaction is completed, unreacted isocyanate monomers are removed from the reaction solution by thin film distillation, extraction, etc. to obtain polyisocyanate.
また、得られたポリイソシアネートに対して、例えば、貯蔵時の着色を抑制する目的で、酸化防止剤や紫外線吸収剤を添加してもよい。
酸化防止剤としては、例えば、2,6-ジ-tert-ブチル-p-クレゾール等のヒンダードフェノール等が挙げられる。紫外線吸収剤としては、例えば、ベンゾトリアゾール、ベンゾフェノン等が挙げられる。これら酸化防止剤や紫外線吸収剤は、1種を単独又は2種以上を併用してもよい。これらの添加量は、ポリイソシアネートの質量に対して、10質量ppm以上500質量ppm以下であることが好ましい。
Furthermore, an antioxidant or an ultraviolet absorber may be added to the obtained polyisocyanate, for example, for the purpose of suppressing coloration during storage.
Examples of the antioxidant include hindered phenols such as 2,6-di-tert-butyl-p-cresol. Examples of the ultraviolet absorber include benzotriazole and benzophenone. These antioxidants and ultraviolet absorbers may be used alone or in combination of two or more. The amount of these added is preferably 10 mass ppm or more and 500 mass ppm or less based on the mass of the polyisocyanate.
[ブロック剤]
ブロック剤は、3級アルキル基を有するマロン酸エステルを含む。ブロック剤は、3級アルキル基を有するマロン酸エステルを1種類含んでもよく、2種以上含んでもよい。
[Blocking agent]
The blocking agent includes a malonic acid ester having a tertiary alkyl group. The blocking agent may contain one type of malonic acid ester having a tertiary alkyl group, or may contain two or more types.
3級アルキル基を有するマロン酸エステルとしては、例えば、マロン酸ジ-tert-ブチル、マロン酸ジ-tert-ペンチル、マロン酸tert-ブチルエチル等が挙げられる。中でも、マロン酸ジ-tert-ブチルが好ましい。 Examples of malonic acid esters having a tertiary alkyl group include di-tert-butyl malonate, di-tert-pentyl malonate, and tert-butylethyl malonate. Among these, di-tert-butyl malonate is preferred.
(2級アルキル基を有するマロン酸エステル)
ブロック剤は、2級アルキル基を有するマロン酸エステルを更に含むことが好ましい。ブロック剤は、2級アルキル基を有するマロン酸エステルを1種類含んでもよく、2種以上含んでもよい。
(Malonic acid ester having a secondary alkyl group)
It is preferable that the blocking agent further contains a malonic acid ester having a secondary alkyl group. The blocking agent may contain one type of malonic acid ester having a secondary alkyl group, or may contain two or more types.
2級アルキル基を有するマロン酸エステルとしては、例えば、マロン酸ジ-sec-ブチル、マロン酸ジイソプロピル、マロン酸イソプロピルエチル等が挙げられる。中でも、2級アルキル基を有するマロン酸エステルとしては、マロン酸ジイソプロピルが好ましい。 Examples of malonic acid esters having a secondary alkyl group include di-sec-butyl malonate, diisopropyl malonate, isopropylethyl malonate, and the like. Among these, diisopropyl malonate is preferred as the malonic acid ester having a secondary alkyl group.
中でも、ブロック剤としては、2級アルキル基を有するマロン酸エステルとしてマロン酸ジイソプロピルを含み、且つ、3級アルキル基を有するマロン酸エステルとしてマロン酸ジ-tert-ブチルを含むことが好ましい。 Among these, the blocking agent preferably contains diisopropyl malonate as a malonic ester having a secondary alkyl group, and di-tert-butyl malonate as a malonic ester having a tertiary alkyl group.
(その他ブロック剤)
ブロックポリイソシアネートの製造に用いられるブロック剤は、2級アルキル基を有するマロン酸エステル及び3級アルキル基を有するマロン酸エステル以外に、樹脂組成物としたときの貯蔵安定性及び樹脂膜としたときの低温硬化性を阻害しない範囲内で、さらに、他のブロック剤を含んでもよい。
なお、ブロックポリイソシアネートの製造に用いられる全ブロック剤のモル総量に対して、上記2級アルキル基を有するマロン酸エステル及び3級アルキル基を有するマロン酸エステルの含有量が50モル%以上であることが好ましく、70モル%以上であることがより好ましく、90モル%以上であることがさらに好ましく、95モル%以上であることが特に好ましく、100モル%以上であることが最も好ましい。
上記2級アルキル基を有するマロン酸エステル及び3級アルキル基を有するマロン酸エステルの含有量が上記範囲内であることにより、樹脂膜としたときの低温硬化性をより向上させることができる。
(Other blocking agents)
In addition to malonic acid esters having a secondary alkyl group and malonic acid esters having a tertiary alkyl group, the blocking agents used in the production of blocked polyisocyanates have storage stability when made into a resin composition and when made into a resin film. The composition may further contain other blocking agents within a range that does not inhibit the low-temperature curability of the composition.
In addition, the content of the malonic acid ester having a secondary alkyl group and the malonic acid ester having a tertiary alkyl group is 50 mol% or more with respect to the total molar amount of all blocking agents used in the production of the blocked polyisocyanate. It is preferably at least 70 mol%, even more preferably at least 90 mol%, particularly preferably at least 95 mol%, and most preferably at least 100 mol%.
When the content of the malonic ester having a secondary alkyl group and the malonic ester having a tertiary alkyl group is within the above range, the low temperature curability of the resin film can be further improved.
他のブロック剤としては、例えば、1)アルコール系化合物、2)アルキルフェノール系化合物、3)フェノール系化合物、4)2級アルキル基を有するマロン酸エステル及び3級アルキル基を有するマロン酸エステル以外の活性メチレン系化合物、5)メルカプタン系化合物、6)酸アミド系化合物、7)酸イミド系化合物、8)イミダゾール系化合物、9)尿素系化合物、10)オキシム系化合物、11)アミン系化合物、12)イミド系化合物、13)重亜硫酸塩、14)ピラゾール系化合物、15)トリアゾール系化合物等が挙げられる。ブロック剤としてより具体的には、以下に示すもの等が挙げられる。 Other blocking agents include, for example, 1) alcohol compounds, 2) alkylphenol compounds, 3) phenol compounds, and 4) malonic esters other than malonic esters having a secondary alkyl group and malonic esters having a tertiary alkyl group. Active methylene compounds, 5) Mercaptan compounds, 6) Acid amide compounds, 7) Acid imide compounds, 8) Imidazole compounds, 9) Urea compounds, 10) Oxime compounds, 11) Amine compounds, 12 ) imide compounds, 13) bisulfites, 14) pyrazole compounds, and 15) triazole compounds. More specific examples of the blocking agent include those shown below.
1)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-エトカシエタノール、2-ブトキシエタノール等のアルコール類。
2)アルキルフェノール系化合物:炭素原子数4以上のアルキル基を置換基として有するモノ及びジアルキルフェノール類。アルキルフェノール系化合物として具体的には、例えば、n-プロピルフェノール、iso-プロピルフェノール、n-ブチルフェノール、sec-ブチルフェノール、tert-ブチルフェノール、n-ヘキシルフェノール、2-エチルヘキシルフェノール、n-オクチルフェノール、n-ノニルフェノール等のモノアルキルフェノール類;ジ-n-プロピルフェノール、ジイソプロピルフェノール、イソプロピルクレゾール、ジ-n-ブチルフェノール、ジ-tert-ブチルフェノール、ジ-sec-ブチルフェノール、ジ-n-オクチルフェノール、ジ-2-エチルヘキシルフェノール、ジ-n-ノニルフェノール等のジアルキルフェノール類。
3)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、スチレン化フェノール、ヒドロキシ安息香酸エステル等。
4)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、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。
5)メルカプタン系化合物:ブチルメルカプタン、ドデシルメルカプタン等。
6)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。
7)酸イミド系化合物:コハク酸イミド、マレイン酸イミド等。
8)イミダゾール系化合物:イミダゾール、2-メチルイミダゾール等。
9)尿素系化合物:尿素、チオ尿素、エチレン尿素等。
10)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。
11)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、ジー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。
12)イミン系化合物:エチレンイミン、ポリエチレンイミン等。
13)重亜硫酸塩化合物:重亜硫酸ソーダ等。
14)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。
15)トリアゾール系化合物:3,5-ジメチル-1,2,4-トリアゾール等。
1) Alcohol compounds: Alcohols such as methanol, ethanol, 2-propanol, n-butanol, sec-butanol, 2-ethyl-1-hexanol, 2-methoxyethanol, 2-ethocacyethanol, and 2-butoxyethanol.
2) Alkylphenol compounds: mono- and dialkylphenols having an alkyl group having 4 or more carbon atoms as a substituent. Specific examples of alkylphenol compounds include n-propylphenol, iso-propylphenol, n-butylphenol, sec-butylphenol, tert-butylphenol, n-hexylphenol, 2-ethylhexylphenol, n-octylphenol, n-nonylphenol. Monoalkylphenols such as di-n-propylphenol, diisopropylphenol, isopropylcresol, di-n-butylphenol, di-tert-butylphenol, di-sec-butylphenol, di-n-octylphenol, di-2-ethylhexylphenol, Dialkylphenols such as di-n-nonylphenol.
3) Phenolic compounds: phenol, cresol, ethylphenol, styrenated phenol, hydroxybenzoic acid ester, etc.
4) Active methylene compounds: dimethyl malonate, diethyl malonate, methyl acetoacetate, ethyl acetoacetate, acetylacetone, etc.
5) Mercaptan compounds: butyl mercaptan, dodecyl mercaptan, etc.
6) Acid amide compounds: acetanilide, acetate amide, ε-caprolactam, δ-valerolactam, γ-butyrolactam, etc.
7) Acid imide compounds: succinimide, maleic imide, etc.
8) Imidazole compounds: imidazole, 2-methylimidazole, etc.
9) Urea compounds: urea, thiourea, ethylene urea, etc.
10) Oxime compounds: formaldoxime, acetaldoxime, acetoxime, methyl ethyl ketoxime, cyclohexanone oxime, etc.
11) Amine compounds: diphenylamine, aniline, carbazole, di-n-propylamine, diisopropylamine, isopropylethylamine, etc.
12) Imine compounds: ethyleneimine, polyethyleneimine, etc.
13) Bisulfite compounds: sodium bisulfite, etc.
14) Pyrazole compounds: pyrazole, 3-methylpyrazole, 3,5-dimethylpyrazole, etc.
15) Triazole compounds: 3,5-dimethyl-1,2,4-triazole, etc.
[親水性化合物]
ブロックポリイソシアネートの少なくとも一部は、親水性化合物から誘導される構成単位、すなわち、親水性基を有していてもよい。
[Hydrophilic compound]
At least a portion of the blocked polyisocyanate may have a structural unit derived from a hydrophilic compound, that is, a hydrophilic group.
親水性化合物は、親水性基を有する化合物である。親水性化合物は、親水性基に加えて、ポリイソシアネートが有するイソシアネート基の少なくとも1つと反応するための活性水素基を、親水性化合物1分子に対して、1つ以上有することが好ましい。活性水素基として、具体的には、水酸基、メルカプト基、カルボン酸基、アミノ基、チオール基が挙げられる。 A hydrophilic compound is a compound having a hydrophilic group. In addition to the hydrophilic group, the hydrophilic compound preferably has one or more active hydrogen groups per molecule of the hydrophilic compound for reacting with at least one isocyanate group of the polyisocyanate. Specific examples of the active hydrogen group include a hydroxyl group, a mercapto group, a carboxylic acid group, an amino group, and a thiol group.
親水性化合物としては、ノニオン性化合物、カチオン性化合物、アニオン性化合物が挙げられる。これら親水性化合物は、1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。中でも、親水性化合物としては、入手容易性及び配合物との電気的な相互作用を受けにくいという観点で、ノニオン性化合物が好ましく、得られる樹脂膜の硬度の低下を抑制する観点で、アニオン性化合物が好ましい。 Examples of the hydrophilic compound include nonionic compounds, cationic compounds, and anionic compounds. These hydrophilic compounds may be used alone or in combination of two or more. Among these, as the hydrophilic compound, nonionic compounds are preferred from the viewpoint of easy availability and resistance to electrical interaction with the compound, and anionic compounds are preferred from the viewpoint of suppressing a decrease in the hardness of the resulting resin film. Compounds are preferred.
(ノニオン性化合物)
ノニオン性化合物として、具体的には、モノアルコール、アルコールの水酸基にエチレンオキサイドを付加した化合物が挙げられる。モノアルコールとしては、例えば、メタノール、エタノール、ブタノール等が挙げられる。アルコールの水酸基にエチレンオキサイドを付加した化合物としては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール等が挙げられる。これらノニオン性化合物は、イソシアネート基と反応する活性水素基も有する。
中でも、ノニオン性化合物としては、少ない使用量でブロックポリイソシアネート組成物の水分散性を向上できることから、モノアルコールの水酸基にエチレンオキサイドを付加したポリエチレングリコールモノアルキルエーテルが好ましい。
(Nonionic compound)
Specific examples of nonionic compounds include monoalcohols and compounds in which ethylene oxide is added to the hydroxyl group of alcohol. Examples of monoalcohols include methanol, ethanol, butanol, and the like. Examples of compounds in which ethylene oxide is added to the hydroxyl group of alcohol include ethylene glycol, diethylene glycol, and polyethylene glycol. These nonionic compounds also have active hydrogen groups that react with isocyanate groups.
Among these, as the nonionic compound, polyethylene glycol monoalkyl ether, which is obtained by adding ethylene oxide to the hydroxyl group of a monoalcohol, is preferable because the water dispersibility of the block polyisocyanate composition can be improved with a small amount used.
エチレンオキサイドを付加した化合物のエチレンオキサイドの付加数としては、4以上30以下が好ましく、4以上25以下がより好ましい。エチレンオキサイドの付加数が上記下限値以上であることで、ブロックポリイソシアネート組成物に水分散性をより効果的に付与できる傾向にあり、エチレンオキサイドの付加数が上記上限値以下であることで、低温貯蔵時にブロックポリイソシアネート組成物の析出物がより発生しにくい傾向にある。 The number of ethylene oxide added to the compound to which ethylene oxide is added is preferably 4 or more and 30 or less, more preferably 4 or more and 25 or less. When the number of ethylene oxides added is at least the above lower limit, water dispersibility tends to be more effectively imparted to the block polyisocyanate composition, and when the number of ethylene oxides added is at most the above upper limit, Precipitates of the block polyisocyanate composition tend to be less likely to occur during low-temperature storage.
ブロックポリイソシアネートに付加されるノニオン性親水性基の量(以下、「ノニオン性親水性基の含有量」と称する場合がある)の下限値は、ブロックポリイソシアネート組成物の水分散安定性の観点から、親水性ポリイソシアネート組成物の固形分の質量に対して、0.1質量%が好ましく、0.15質量%がより好ましく、0.20質量%がさらに好ましく、0.25質量%が特に好ましい。
また、ノニオン性親水性基の含有量の上限値は、得られる樹脂膜の耐水性の観点から、ブロックポリイソシアネート組成物の固形分の質量に対して、55質量%が好ましく、50質量%がより好ましく、48質量%がさらに好ましく、44質量%が特に好ましい。
すなわち、ノニオン性親水性基の含有量は、ブロックポリイソシアネート組成物の固形分の質量に対して、0.1質量%以上55質量%以下が好ましく、0.15質量%以上50質量%以下がより好ましく、0.20質量%以上48質量%以下がさらに好ましく、0.25質量%以上44質量%以下が特に好ましい。
ノニオン性親水性基の含有量が上記範囲内であることにより、ブロックポリイソシアネート組成物がより水に分散し、均質な膜が得られる傾向にある。
The lower limit of the amount of nonionic hydrophilic groups added to the block polyisocyanate (hereinafter sometimes referred to as "content of nonionic hydrophilic groups") is determined from the viewpoint of water dispersion stability of the block polyisocyanate composition. Based on the solid content of the hydrophilic polyisocyanate composition, preferably 0.1% by mass, more preferably 0.15% by mass, even more preferably 0.20% by mass, particularly 0.25% by mass. preferable.
In addition, from the viewpoint of water resistance of the resulting resin film, the upper limit of the content of nonionic hydrophilic groups is preferably 55% by mass, and 50% by mass, based on the mass of the solid content of the block polyisocyanate composition. It is more preferably 48% by mass, even more preferably 44% by mass.
That is, the content of the nonionic hydrophilic group is preferably 0.1% by mass or more and 55% by mass or less, and 0.15% by mass or more and 50% by mass or less, based on the mass of the solid content of the block polyisocyanate composition. It is more preferably 0.20% by mass or more and 48% by mass or less, and particularly preferably 0.25% by mass or more and 44% by mass or less.
When the content of the nonionic hydrophilic group is within the above range, the block polyisocyanate composition is more likely to be dispersed in water and a homogeneous film is likely to be obtained.
ブロックポリイソシアネートに付加されるノニオン性親水性基の量をモル比で表すと、原料ポリイソシアネートのイソシアネート基100モル%に対して、0.05モル%以上8モル%以下が好ましく、0.10モル%以上5モル%以下がより好ましく、0.15モル%以上4モル%以下がさらに好ましく、0.15モル%以上3モル%以下が特に好ましく、0.15モル%以上2モル%以下が最も好ましい。 When expressed in molar ratio, the amount of nonionic hydrophilic groups added to the block polyisocyanate is preferably 0.05 mol% or more and 8 mol% or less, and 0.10 mol% or less, based on 100 mol% of isocyanate groups of the raw material polyisocyanate. More preferably mol% or more and 5 mol% or less, further preferably 0.15 mol% or more and 4 mol% or less, particularly preferably 0.15 mol% or more and 3 mol% or less, and 0.15 mol% or more and 2 mol% or less. Most preferred.
(カチオン性化合物)
カチオン性化合物として、具体的には、カチオン性親水性基と活性水素基とを併せて有する化合物が挙げられる。また、グリシジル基等の活性水素基を有する化合物と、スルフィド、ホスフィン等のカチオン性親水性基を有する化合物を併せて、親水性化合物としてもよい。この場合は、予め、イソシアネート基を有する化合物と活性水素基を有する化合物を反応させ、グリシジル基等の官能基を付加し、その後、スルフィド、ホスフィン等の化合物を反応させる。製造の容易性の観点からは、カチオン性親水性基と活性水素基とを併せて有する化合物が好ましい。
(cationic compound)
Specific examples of the cationic compound include compounds having both a cationic hydrophilic group and an active hydrogen group. Further, a compound having an active hydrogen group such as a glycidyl group and a compound having a cationic hydrophilic group such as sulfide or phosphine may be combined to form a hydrophilic compound. In this case, a compound having an isocyanate group and a compound having an active hydrogen group are reacted in advance to add a functional group such as a glycidyl group, and then a compound such as sulfide or phosphine is reacted. From the viewpoint of ease of production, compounds having both a cationic hydrophilic group and an active hydrogen group are preferred.
カチオン性親水性基と活性水素基とを併せて有する化合物として、具体的には、例えば、ジメチルエタノールアミン、ジエチルエタノールアミン、ジエタノールアミン、メチルジエタノールアミン等が挙げられる。また、これらの化合物を用いて付加された三級アミノ基は、例えば、硫酸ジメチル、硫酸ジエチルで四級化することもできる。 Specific examples of the compound having both a cationic hydrophilic group and an active hydrogen group include dimethylethanolamine, diethylethanolamine, diethanolamine, methyldiethanolamine, and the like. Further, the tertiary amino group added using these compounds can also be quaternized with, for example, dimethyl sulfate or diethyl sulfate.
カチオン性化合物と脂環族ポリイソシアネートとの反応は、溶剤の存在下で反応させることができる。この場合の溶剤は、活性水素基を含まないものが好ましく、具体的には、例えば、酢酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールジメチルエーテル等が挙げられる。 The cationic compound and the alicyclic polyisocyanate can be reacted in the presence of a solvent. The solvent in this case is preferably one that does not contain active hydrogen groups, and specific examples thereof include ethyl acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, dipropylene glycol dimethyl ether, and the like.
ブロックポリイソシアネートに付加されたカチオン性親水性基は、アニオン性基を有する化合物で中和されることが好ましい。このアニオン性基として、具体的には、例えば、カルボキシ基、スルホン酸基、燐酸基、ハロゲン基、硫酸基等が挙げられる。
カルボキシル基を有する化合物として、具体的には、例えば、蟻酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、乳酸等が挙げられる。
スルホン酸基を有する化合物として、具体的には、例えば、エタンスルホン酸等が挙げられる。
燐酸基を有する化合物として、具体的には、例えば、燐酸、酸性燐酸エステル等が挙げられる。
ハロゲン基を有する化合物として、具体的には、例えば、塩酸等が挙げられる。
硫酸基を有する化合物として、具体的には、例えば、硫酸等が挙げられる。
中でも、アニオン性基を有する化合物としては、カルボキシ基を有する化合物が好ましく、酢酸、プロピオン酸又は酪酸がより好ましい。
The cationic hydrophilic group added to the blocked polyisocyanate is preferably neutralized with a compound having an anionic group. Specific examples of this anionic group include a carboxy group, a sulfonic acid group, a phosphoric acid group, a halogen group, and a sulfuric acid group.
Specific examples of the compound having a carboxyl group include formic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, and lactic acid.
Specific examples of the compound having a sulfonic acid group include ethanesulfonic acid.
Specific examples of the compound having a phosphoric acid group include phosphoric acid, acidic phosphoric acid ester, and the like.
Specific examples of the compound having a halogen group include hydrochloric acid and the like.
Specific examples of the compound having a sulfate group include sulfuric acid and the like.
Among these, as the compound having an anionic group, a compound having a carboxy group is preferable, and acetic acid, propionic acid, or butyric acid is more preferable.
(アニオン性化合物)
アニオン性親水性基として、具体的には、カルボキシ基、スルホン酸基、燐酸基、ハロゲン基、硫酸基が挙げられる。
アニオン性化合物として、具体的には、アニオン性基と活性水素基とを併せて有する化合物が挙げられ、より具体的には、例えば、モノヒドロキシカルボン酸、ポリヒドロキシカルボン酸のカルボキシ基をアニオン性基として有する化合物が挙げられる。
モノヒドロキシカルボン酸としては、例えば、1-ヒドロキシ酢酸、3-ヒドロキシプロパン酸、12-ヒドロキシ-9-オクタデカン酸、ヒドロキシピバル酸(ヒドロキシピバリン酸)、乳酸等が挙げられる。
ポリヒドロキシカルボン酸のカルボキシ基をアニオン性基として有する化合物としては、例えば、ジメチロール酢酸、2,2-ジメチロール酪酸、2,2-ジメチロールペンタン酸、ジヒドロキシコハク酸、ジメチロールプロピオン酸等が挙げられる。
また、スルホン酸基と活性水素基とを併せて有する化合物も挙げられ、より具体的には、例えば、イセチオン酸等が挙げられる。
中でも、アニオン性基と活性水素基とを併せて有する化合物としては、ヒドロキシピバル酸又はジメチロールプロピオン酸が好ましい。
(Anionic compound)
Specific examples of the anionic hydrophilic group include a carboxy group, a sulfonic acid group, a phosphoric acid group, a halogen group, and a sulfuric acid group.
Specific examples of the anionic compound include compounds that have both an anionic group and an active hydrogen group, and more specifically, examples include compounds that have both an anionic group and an active hydrogen group. Examples include compounds having the group as a group.
Examples of monohydroxycarboxylic acids include 1-hydroxyacetic acid, 3-hydroxypropanoic acid, 12-hydroxy-9-octadecanoic acid, hydroxypivalic acid (hydroxypivalic acid), and lactic acid.
Examples of compounds having a carboxy group of polyhydroxycarboxylic acid as an anionic group include dimethylol acetic acid, 2,2-dimethylolbutyric acid, 2,2-dimethylolpentanoic acid, dihydroxysuccinic acid, dimethylolpropionic acid, etc. .
Further, compounds having both a sulfonic acid group and an active hydrogen group may also be mentioned, and more specifically, for example, isethionic acid and the like may be mentioned.
Among these, hydroxypivalic acid or dimethylolpropionic acid is preferable as the compound having both an anionic group and an active hydrogen group.
ブロックポリイソシアネートに付加されたアニオン性親水性基は、塩基性物質であるアミン系化合物で中和することが好ましい。
アミン系化合物として、具体的には、例えば、アンモニア、水溶性アミノ化合物等が挙げられる。
水溶性アミノ化合物として、具体的には、例えば、モノエタノールアミン、エチルアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、プロピルアミン、ジプロピルアミン、イソプロピルアミン、ジイソプロピルアミン、トリエタノールアミン、ブチルアミン、ジブチルアミン、2-エチルヘキシルアミン、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、メチルエタノールアミン、ジメチルエタノールアミン、ジエチルエタノールアミン、モルホリン等が挙げられる。また、トリエチルアミン、ジメチルエタノールアミン等の第3級アミンも挙げられ、これらを用いることもできる。これらのアミン系化合物は1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
The anionic hydrophilic group added to the blocked polyisocyanate is preferably neutralized with an amine compound that is a basic substance.
Specific examples of the amine compound include ammonia, water-soluble amino compounds, and the like.
Specific examples of water-soluble amino compounds include monoethanolamine, ethylamine, dimethylamine, diethylamine, triethylamine, propylamine, dipropylamine, isopropylamine, diisopropylamine, triethanolamine, butylamine, dibutylamine, 2- Examples include ethylhexylamine, ethylenediamine, propylenediamine, methylethanolamine, dimethylethanolamine, diethylethanolamine, and morpholine. Further, tertiary amines such as triethylamine and dimethylethanolamine are also mentioned, and these can also be used. These amine compounds may be used alone or in combination of two or more.
<金属キレート>
金属キレートとしては、特に限定されず、例えば、ホウ素(B)、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、及び亜鉛(Zr)からなる群より選ばれる1種以上の金属のキレート等が挙げられる。
中でも、金属キレートは、アルミニウムキレート及びチタンキレートからなる群より選ばれる1種以上であることが好ましい。
アルミニウムキレートとしては、例えば、ジイソプロポキシアルミニウム(エチルアセトアセテート)アルミニウムトリス(エチルアセトアセテート)、アルミニウムトリス(アセチルアセトネート)等が挙げられる。
チタンキレートとしては、例えば、ジイソプロポキシ(アセチルアセトネート)チタン、ジイソプロポキシ(エチルアセトアセテート)チタン、テトラアセチルアセトネートチタン、チタン-1,3-プロパンジオキシビス(エチルアセトアセテート)等が挙げられる。
これら金属キレートを1種単独で用いてもよく、2種以上組み合わせて用いてもよい。
中でも、金属キレートは、アルミニウムトリス(アセチルアセトネート)が好ましい。また、本実施形態のブロックポリイソシアネート組成物は、金属キレートとして、アルミニウムトリス(アセチルアセトネート)を含有する場合には、アセチルアセトンを更に含むことが好ましい。
<Metal chelate>
The metal chelate is not particularly limited, and examples thereof include chelates of one or more metals selected from the group consisting of boron (B), aluminum (Al), titanium (Ti), and zinc (Zr).
Among these, the metal chelate is preferably one or more selected from the group consisting of aluminum chelate and titanium chelate.
Examples of the aluminum chelate include diisopropoxyaluminum (ethylacetoacetate) aluminum tris (ethylacetoacetate), aluminum tris (acetylacetonate), and the like.
Examples of titanium chelates include diisopropoxy (acetylacetonate) titanium, diisopropoxy (ethylacetoacetate) titanium, tetraacetylacetonate titanium, titanium-1,3-propanedioxybis(ethylacetoacetate), and the like. Can be mentioned.
These metal chelates may be used alone or in combination of two or more.
Among these, aluminum tris (acetylacetonate) is preferable as the metal chelate. Moreover, when the block polyisocyanate composition of this embodiment contains aluminum tris (acetylacetonate) as a metal chelate, it is preferable that it further contains acetylacetone.
<その他構成成分>
本実施形態のブロックポリイソシアネート組成物は、上記ブロックポリイソシアネート及び上記金属キレートに加えて、溶剤等の添加剤を更に含むことができる。
<Other components>
In addition to the block polyisocyanate and the metal chelate, the block polyisocyanate composition of the present embodiment can further contain additives such as a solvent.
溶剤としては、例えば、1-メチルピロリドン、エチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、3-メトキシ-3-メチル-1-ブタノール、エチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル(DPDM)、プロピレングリコールジメチルエーテル、メチルエチルケトン、アセトン、メチルイソブチルケトン、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エタノール、メタノール、iso-プロパノール、1-プロパノール、iso-ブタノール、1-ブタノール、tert-ブタノール、2-エチルヘキサノール、シクロヘキサノール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、1,4-ブタンジオール、1,3-ブタンジオール、酢酸エチル、酢酸イソプロピル、酢酸ブチル、トルエン、キシレン、ペンタン、iso-ペンタン、ヘキサン、iso-ヘキサン、シクロヘキサン、ソルベントナフサ、ミネラルスピリット等が挙げられる。これら溶剤を、1種単独で用いてもよく、2種以上組み合わせて用いてもよい。水への分散性の観点から、溶剤としては、水への溶解度が5質量%以上のものが好ましく、具体的には、DPDMが好ましい。 Examples of the solvent include 1-methylpyrrolidone, ethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, 3-methoxy-3-methyl- 1-butanol, ethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, ethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, dipropylene glycol dimethyl ether (DPDM), propylene glycol dimethyl ether, methyl ethyl ketone, acetone, methyl isobutyl ketone, propylene glycol monomethyl ether acetate, ethanol, methanol, iso-propanol, 1-propanol, iso-butanol, 1-butanol, tert-butanol, 2-ethylhexanol, cyclohexanol, ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol, 1,4-butanediol , 1,3-butanediol, ethyl acetate, isopropyl acetate, butyl acetate, toluene, xylene, pentane, iso-pentane, hexane, iso-hexane, cyclohexane, solvent naphtha, mineral spirit and the like. These solvents may be used alone or in combination of two or more. From the viewpoint of dispersibility in water, the solvent preferably has a solubility in water of 5% by mass or more, and specifically, DPDM is preferable.
<ブロックポリイソシアネート組成物の製造方法>
ブロックポリイソシアネート組成物は、特に限定されないが、例えば、上記ポリイソシアネートと上記ブロック剤とを反応させて、ブロックポリイソシアネートを得た後、金属キレートを混合させることで製造することができる。
<Method for producing block polyisocyanate composition>
The blocked polyisocyanate composition is not particularly limited, but can be produced, for example, by reacting the polyisocyanate with the blocking agent to obtain a blocked polyisocyanate, and then mixing the mixture with a metal chelate.
ポリイソシアネートとブロック剤とのブロック化反応は、溶剤の存在の有無に関わらず行うことができ、ブロックポリイソシアネートが得られる。
なお、ブロック剤は、3級アルキル基を有するマロン酸エステルを1種類用いてもよく、2種以上組み合わせて用いてもよい。また、2級アルキル基を有するマロン酸エステル及び3級アルキル基を有するマロン酸エステルを用いる場合には、それぞれ1種類用いてもよく、2種以上組み合わせて用いてもよい。
ブロック剤の添加量は、通常は、イソシアネート基のモル総量に対して80モル%以上200モル%以下であってよく、90モル%以上150モル%以下であることが好ましい。
The blocking reaction between the polyisocyanate and the blocking agent can be carried out regardless of the presence or absence of a solvent, and a blocked polyisocyanate is obtained.
As the blocking agent, one kind of malonic acid ester having a tertiary alkyl group may be used, or two or more kinds thereof may be used in combination. Moreover, when using a malonic acid ester having a secondary alkyl group and a malonic acid ester having a tertiary alkyl group, one type of each may be used, or two or more types may be used in combination.
The amount of the blocking agent added may generally be 80 mol% or more and 200 mol% or less, and preferably 90 mol% or more and 150 mol% or less, based on the total molar amount of isocyanate groups.
また、添加するブロック剤中において、2級アルキル基を有するマロン酸エステル及び3級アルキル基を有するマロン酸エステルを用いる場合には、3級アルキル基を有するマロン酸エステルに対する2級アルキル基を有するマロン酸エステルのモル比(2級アルキルを有するマロン酸エステル/3級アルキルを有するマロン酸エステル)は、5/95超95/5未満であり、7/93以上93/7以下が好ましく、10/90以上93/7以下がより好ましく、20/80以上93/7以下がさらに好ましく、30/70以上93/7以下が特に好ましい。モル比が上記下限値以上であることで、樹脂組成物としたときの貯蔵安定性を良好なものとすることができ、上記上限値以下であることで、樹脂膜としたときの低温硬化性を良好なものとすることができる。 In addition, in the blocking agent to be added, when a malonic acid ester having a secondary alkyl group and a malonic acid ester having a tertiary alkyl group are used, The molar ratio of malonic acid ester (malonic acid ester having a secondary alkyl/malonic acid ester having a tertiary alkyl) is more than 5/95 and less than 95/5, preferably 7/93 or more and 93/7 or less, and 10 /90 or more and 93/7 or less are more preferable, 20/80 or more and 93/7 or less are even more preferable, and 30/70 or more and 93/7 or less are particularly preferable. When the molar ratio is at least the lower limit above, the storage stability of the resin composition can be improved, and when the molar ratio is at most the upper limit above, the resin film can be cured at low temperatures. can be made good.
また、溶剤を用いる場合、イソシアネート基に対して不活性な溶剤を用いればよい。
溶剤を用いる場合、ブロックポリイソシアネート組成物100質量部に対する不揮発分の含有量は、通常は、10質量部以上95質量部以下であってよく、20質量部以上80質量部以下であることが好ましく、30質量部以上75質量部以下であることがより好ましい。
Furthermore, when a solvent is used, a solvent that is inert to isocyanate groups may be used.
When using a solvent, the content of non-volatile components based on 100 parts by mass of the block polyisocyanate composition may usually be 10 parts by mass or more and 95 parts by mass or less, preferably 20 parts by mass or more and 80 parts by mass or less. , more preferably 30 parts by mass or more and 75 parts by mass or less.
ブロック化反応に際して、錫、亜鉛、鉛等の有機金属塩、3級アミン系化合物及びナトリウム等のアルカリ金属のアルコラート等を触媒として用いてもよい。
触媒の添加量は、ブロック化反応の温度等により変動するが、通常は、ポリイソシアネート100質量部に対して0.05質量部以上1.5質量部以下であってよく、0.1質量部以上1.0質量部以下であることが好ましい。
In the blocking reaction, organic metal salts such as tin, zinc, and lead, tertiary amine compounds, and alcoholates of alkali metals such as sodium may be used as catalysts.
The amount of the catalyst added varies depending on the temperature of the blocking reaction, etc., but is usually 0.05 parts by mass or more and 1.5 parts by mass or less, and 0.1 parts by mass based on 100 parts by mass of the polyisocyanate. The content is preferably 1.0 parts by mass or less.
ブロック化反応は、一般に-20℃以上150℃以下で行うことができ、0℃以上100℃以下で行うことが好ましく、10℃以上80℃以下で行うことがより好ましい。ブロック化反応の温度が上記下限値以上であることにより、反応速度をより高めることができ、上記上限値以下であることにより、副反応をより抑制することができる。
ブロック化反応後には、酸性化合物等の添加で中和処理してもよい。
前記酸性化合物としては、無機酸を用いてもよく、有機酸を用いてもよい。無機酸としては、例えば、塩酸、亜燐酸、燐酸等が挙げられる。有機酸としては、例えば、メタンスルホン酸、p-トルエンスルホン酸、ジオクチルフタレート、ジブチルフタレート等が挙げられる。
The blocking reaction can generally be carried out at -20°C or higher and 150°C or lower, preferably at 0°C or higher and 100°C or lower, and more preferably at 10°C or higher and 80°C or lower. When the temperature of the blocking reaction is equal to or higher than the above lower limit, the reaction rate can be further increased, and when the temperature is equal to or lower than the above upper limit, side reactions can be further suppressed.
After the blocking reaction, neutralization treatment may be performed by adding an acidic compound or the like.
As the acidic compound, an inorganic acid or an organic acid may be used. Examples of the inorganic acid include hydrochloric acid, phosphorous acid, and phosphoric acid. Examples of the organic acid include methanesulfonic acid, p-toluenesulfonic acid, dioctyl phthalate, dibutyl phthalate, and the like.
ブロック化反応後に、金属キレートを混合する。
金属キレートの配合量としては、前記ブロックポリイソシアネート100質量部に対して、0.05質量部以上7質量部以下であり、0.1質量部以上6質量部以下が好ましく、0.15質量部以上5.5質量部以下がより好ましく、0.2質量部以上5質量部以下がさらに好ましい。金属キレートの配合量が上記下限値以上であることで、塗膜としたときの、80℃程度の低温での硬化性、硬度及び強度に優れる傾向がみられる。一方、金属キレートの配合量が上記上限値以下であることで、金属キレートが溶け残ることを防ぎ、樹脂組成物としたときの貯蔵安定性を良好にすることができる。
After the blocking reaction, the metal chelate is mixed.
The blending amount of the metal chelate is 0.05 parts by mass or more and 7 parts by mass or less, preferably 0.1 parts by mass or more and 6 parts by mass or less, and 0.15 parts by mass, based on 100 parts by mass of the block polyisocyanate. It is more preferably 5.5 parts by mass or less, and even more preferably 0.2 parts by mass or more and 5 parts by mass or less. When the blending amount of the metal chelate is at least the above lower limit, the coating film tends to have excellent curability, hardness, and strength at a low temperature of about 80°C. On the other hand, when the amount of the metal chelate is at most the above upper limit, the metal chelate can be prevented from remaining undissolved, and the storage stability of the resin composition can be improved.
また、親水性化合物を用いる場合には、上記ポリイソシアネートと上記ブロック剤と上記親水性化合物とを反応させて得られる。 Moreover, when using a hydrophilic compound, it is obtained by making the said polyisocyanate, the said blocking agent, and the said hydrophilic compound react.
ポリイソシアネートと親水性化合物との反応、及び、ポリイソシアネートとブロック剤との反応を同時に行うこともでき、又は、予めいずれの反応を行った後に、2つ目以降の反応を行うこともできる。中でも、ポリイソシアネートと親水性化合物との反応を先に行い、親水性化合物により変性された親水性化合物変性ポリイソシアネートを得た後、得られた親水性化合物変性ポリイソシアネートとブロック剤との反応を行うことが好ましい。 The reaction between the polyisocyanate and the hydrophilic compound and the reaction between the polyisocyanate and the blocking agent can be performed simultaneously, or after any reaction has been performed in advance, the second and subsequent reactions can be performed. Among these, the polyisocyanate and the hydrophilic compound are first reacted to obtain a hydrophilic compound-modified polyisocyanate modified with the hydrophilic compound, and then the obtained hydrophilic compound-modified polyisocyanate is reacted with a blocking agent. It is preferable to do so.
ポリイソシアネートと親水性化合物との反応は、有機金属塩、3級アミン系化合物、アルカリ金属のアルコラートを触媒として用いてもよい。前記有機金属塩を構成する金属としては、例えば、錫、亜鉛、鉛等が挙げられる。前記アルカリ金属としては、例えば、ナトリウム等が挙げられる。 For the reaction between the polyisocyanate and the hydrophilic compound, an organic metal salt, a tertiary amine compound, or an alkali metal alcoholate may be used as a catalyst. Examples of the metal constituting the organic metal salt include tin, zinc, and lead. Examples of the alkali metal include sodium.
ポリイソシアネートと親水性化合物との反応温度は、-20℃以上150℃以下が好ましく、30℃以上130℃以下がより好ましい。反応温度が上記下限値以上であることで、反応性をより高くできる傾向にある。また、反応温度が上記上限値以下であることで、副反応をより効果的に抑制できる傾向にある。 The reaction temperature between the polyisocyanate and the hydrophilic compound is preferably -20°C or more and 150°C or less, more preferably 30°C or more and 130°C or less. When the reaction temperature is equal to or higher than the above lower limit, the reactivity tends to be higher. Furthermore, when the reaction temperature is below the above upper limit, side reactions tend to be suppressed more effectively.
親水性化合物が未反応状態で残存しないよう、完全にポリイソシアネートと反応させることが好ましい。未反応状態で残存しないことにより、ブロックポリイソシアネート組成物の水分散安定性、及び、樹脂膜としたときの低温硬化性の低下をより効果的に抑制する傾向にある。 It is preferable to completely react the hydrophilic compound with the polyisocyanate so that the hydrophilic compound does not remain unreacted. By not remaining in an unreacted state, it tends to more effectively suppress the deterioration of the water dispersion stability of the block polyisocyanate composition and the low-temperature curability when formed into a resin film.
親水性化合物変性ポリイソシアネートとブロック剤との反応は、上述のブロック化反応として記載された方法を用いることができる。 For the reaction between the hydrophilic compound-modified polyisocyanate and the blocking agent, the method described above as the blocking reaction can be used.
<ブロックポリイソシアネート組成物の特性>
[重量平均分子量Mw]
本実施形態のブロックポリイソシアネート組成物の重量平均分子量Mwは3.0×103以上が好ましく、3.0×103以上2.0×105以下がより好ましく、4.0×103以上1.5×105以下がさらに好ましい。重量平均分子量Mwが上記範囲内であることで、ブロックポリイソシアネート組成物の粘度をより良好に保つことができる。重量平均分子量Mwは、例えば、GPCにより測定することができる。
<Characteristics of block polyisocyanate composition>
[Weight average molecular weight Mw]
The weight average molecular weight Mw of the block polyisocyanate composition of the present embodiment is preferably 3.0×10 3 or more, more preferably 3.0×10 3 or more and 2.0×10 5 or less, and 4.0×10 3 or more. More preferably, it is 1.5×10 5 or less. When the weight average molecular weight Mw is within the above range, the viscosity of the block polyisocyanate composition can be maintained better. The weight average molecular weight Mw can be measured, for example, by GPC.
≪樹脂組成物≫
本実施形態の樹脂組成物は、上記ブロックポリイソシアネート組成物と、多価ヒドロキシ化合物とを含む。本実施形態の樹脂組成物は、硬化剤成分と、主剤成分とを含む一液型樹脂組成物ということもできる。
≪Resin composition≫
The resin composition of this embodiment contains the above-mentioned block polyisocyanate composition and a polyhydric hydroxy compound. The resin composition of this embodiment can also be called a one-component resin composition containing a curing agent component and a base component.
本実施形態の樹脂組成物は、貯蔵安定性が良好であり、且つ、塗膜としたときの、80℃程度の低温での硬化性、硬度及び強度に優れる。
本実施形態の樹脂組成物の構成成分について、以下に詳細を説明する。
The resin composition of this embodiment has good storage stability, and when formed into a coating film, it has excellent curability, hardness, and strength at a low temperature of about 80°C.
The constituent components of the resin composition of this embodiment will be explained in detail below.
<多価ヒドロキシ化合物>
本明細書において、「多価ヒドロキシ化合物」とは、一分子中に少なくとも2個のヒドロキシ基(水酸基)を有する化合物を意味し、「ポリオール」とも呼ばれる。
前記多価ヒドロキシ化合物として具体的には、例えば、脂肪族炭化水素ポリオール類、ポリエーテルポリオール類、ポリエステルポリオール類、エポキシ樹脂類、含フッ素ポリオール類、アクリルポリオール類等が挙げられる。
中でも、多価ヒドロキシ化合物としては、ポリエステルポリオール類、含フッ素ポリオール類又はアクリルポリオール類であることが好ましい。
<Polyvalent hydroxy compound>
As used herein, the term "polyhydric hydroxy compound" means a compound having at least two hydroxyl groups (hydroxyl groups) in one molecule, and is also called a "polyol."
Specific examples of the polyvalent hydroxy compound include aliphatic hydrocarbon polyols, polyether polyols, polyester polyols, epoxy resins, fluorine-containing polyols, acrylic polyols, and the like.
Among these, the polyhydric hydroxy compound is preferably polyester polyols, fluorine-containing polyols, or acrylic polyols.
[脂肪族炭化水素ポリオール類]
前記脂肪族炭化水素ポリオール類としては、例えば、末端水酸基化ポリブタジエンやその水素添加物等が挙げられる。
[Aliphatic hydrocarbon polyols]
Examples of the aliphatic hydrocarbon polyols include terminal hydroxyl-terminated polybutadiene and hydrogenated products thereof.
[ポリエーテルポリオール類]
前記ポリエーテルポリオール類としては、例えば、以下(1)~(3)のいずれかの方法等を用いて得られるものが挙げられる。
(1)多価アルコールの単独又は混合物に、アルキレンオキサイドの単独又は混合物を付加して得られるポリエーテルポリオール類又はポリテトラメチレングリコール類。
(2)アルキレンオキサイドに多官能化合物を反応させて得られるポリエーテルポリオール類。
(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得られる、いわゆるポリマーポリオール類。
前記多価アルコールとしては、例えば、グリセロールやプロピレングリコール等が挙げられる。
前記アルキレンオキサイドとしては、例えば、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド等が挙げられる。
前記多官能化合物としては、例えば、エチレンジアミン、エタノールアミン類等が挙げられる。
[Polyether polyols]
Examples of the polyether polyols include those obtained using any of the methods (1) to (3) below.
(1) Polyether polyols or polytetramethylene glycols obtained by adding alkylene oxide alone or as a mixture to polyhydric alcohol alone or as a mixture.
(2) Polyether polyols obtained by reacting alkylene oxide with a polyfunctional compound.
(3) So-called polymer polyols obtained by polymerizing acrylamide or the like using the polyether polyols obtained in (1) or (2) as a medium.
Examples of the polyhydric alcohol include glycerol and propylene glycol.
Examples of the alkylene oxide include ethylene oxide and propylene oxide.
Examples of the polyfunctional compound include ethylenediamine and ethanolamines.
[ポリエステルポリオール類]
前記ポリエステルポリオール類としては、例えば、以下の(1)又は(2)のいずれかのポリエステルポリオール類等が挙げられる。
(1)二塩基酸の単独又は2種類以上の混合物と、多価アルコールの単独又は2種類以上の混合物との縮合反応によって得られるポリエステルポリオール樹脂類。
(2)ε-カプロラクトンを多価アルコールで開環重合して得られるポリカプロラクトン類。
前記二塩基酸としては、例えば、コハク酸、アジピン酸、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、1,4-シクロヘキサンジカルボン酸等のカルボン酸等が挙げられる。
前記多価アルコールとしては、例えば、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、1,4-ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,6-ヘキサンジオール、トリメチルペンタンジオール、シクロヘキサンジオール、トリメチロールプロパン、グリセロール、ペンタエリスリトール、2-メチロールプロパンジオール、エトキシ化トリメチロールプロパン等が挙げられる。
[Polyester polyols]
Examples of the polyester polyols include the following polyester polyols (1) or (2).
(1) Polyester polyol resins obtained by a condensation reaction of a dibasic acid alone or a mixture of two or more types and a polyhydric alcohol alone or a mixture of two or more types.
(2) Polycaprolactones obtained by ring-opening polymerization of ε-caprolactone with a polyhydric alcohol.
Examples of the dibasic acid include carboxylic acids such as succinic acid, adipic acid, dimer acid, maleic anhydride, phthalic anhydride, isophthalic acid, terephthalic acid, and 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid.
Examples of the polyhydric alcohol include ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol, 1,4-butanediol, neopentyl glycol, 1,6-hexanediol, trimethylpentanediol, cyclohexanediol, trimethylolpropane, glycerol, and pentaerythritol. , 2-methylolpropanediol, ethoxylated trimethylolpropane, and the like.
[エポキシ樹脂類]
前記エポキシ樹脂類としては、例えば、ノボラック型エポキシ樹脂、β-メチルエピクロ型エポキシ樹脂、環状オキシラン型エポキシ樹脂、グリシジルエーテル型エポキシ樹脂、グリコールエーテル型エポキシ樹脂、エポキシ型脂肪族不飽和化合物、エポキシ化脂肪酸エステル、エステル型多価カルボン酸、アミノグリシジル型エポキシ樹脂、ハロゲン化型エポキシ樹脂、レゾルシン型エポキシ樹脂等のエポキシ樹脂類、及びこれらエポキシ樹脂をアミノ化合物、ポリアミド化合物等で変性した樹脂類等が挙げられる。
[Epoxy resins]
Examples of the epoxy resins include novolac type epoxy resins, β-methyl epichloro type epoxy resins, cyclic oxirane type epoxy resins, glycidyl ether type epoxy resins, glycol ether type epoxy resins, epoxy type aliphatic unsaturated compounds, and epoxidized fatty acids. Examples include epoxy resins such as esters, ester-type polycarboxylic acids, aminoglycidyl-type epoxy resins, halogenated epoxy resins, and resorcinol-type epoxy resins, and resins obtained by modifying these epoxy resins with amino compounds, polyamide compounds, etc. It will be done.
[含フッ素ポリオール類]
前記含フッ素ポリオール類としては、例えば、参考文献1(特開昭57-34107号公報)、参考文献2(特開昭61-275311号公報)等で開示されているフルオロオレフィン、シクロヘキシルビニルエーテル、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等が挙げられる。
[Fluorine-containing polyols]
Examples of the fluorine-containing polyols include fluoroolefins, cyclohexyl vinyl ethers, and hydroxyl which are disclosed in Reference 1 (Japanese Unexamined Patent Publication No. 57-34107), Reference 2 (Japanese Unexamined Patent Publication No. 61-275311), etc. Examples include copolymers of alkyl vinyl ethers and monocarboxylic acid vinyl esters.
[アクリルポリオール類]
前記アクリルポリオール類は、例えば、一分子中に1個以上の活性水素を有する重合性モノマーを重合させる、又は、一分子中に1個以上の活性水素を持つ重合性モノマーと、必要に応じて、当該重合性モノマーと共重合可能な他のモノマーとを、共重合させることによって得られる。
[Acrylic polyols]
The acrylic polyols are, for example, polymerized with a polymerizable monomer having one or more active hydrogens in one molecule, or with a polymerizable monomer having one or more active hydrogens in one molecule, if necessary. , can be obtained by copolymerizing the polymerizable monomer and another copolymerizable monomer.
前記一分子中に1個以上の活性水素を有する重合性モノマーとしては、例えば、以下(i)~(iii)に示すものが挙げられる。これらを1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
(i)アクリル酸-2-ヒドロキシエチル、アクリル酸-2-ヒドロキシプロピル、アクリル酸-2-ヒドロキシブチル等の活性水素を持つアクリル酸エステル類。
(ii)メタクリル酸-2-ヒドロキシエチル、メタクリル酸-2-ヒドロキシプロピル、メタクリル酸-2-ヒドロキシブチル等の活性水素を持つメタクリル酸エステル類。
(iii)グリセロールのアクリル酸モノエステル又はメタクリル酸モノエステル、トリメチロールプロパンのアクリル酸モノエステル又はメタクリル酸モノエステル等の多価活性水素を有する(メタ)アクリル酸エステル類。
Examples of the polymerizable monomer having one or more active hydrogens in one molecule include those shown in (i) to (iii) below. These may be used alone or in combination of two or more.
(i) Acrylic acid esters having active hydrogen such as 2-hydroxyethyl acrylate, 2-hydroxypropyl acrylate, and 2-hydroxybutyl acrylate.
(ii) Methacrylic acid esters having active hydrogen such as 2-hydroxyethyl methacrylate, 2-hydroxypropyl methacrylate, and 2-hydroxybutyl methacrylate.
(iii) (meth)acrylic esters having polyvalent active hydrogen, such as acrylic acid monoester or methacrylic acid monoester of glycerol, acrylic acid monoester or methacrylic acid monoester of trimethylolpropane;
前記重合性モノマーと共重合可能な他のモノマーとしては、例えば、以下の(i)~(v)に示すものが挙げられる。これらを1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
(i)アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸-n-ブチル、アクリル酸-2-エチルヘキシル等のアクリル酸エステル類。
(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、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸グリシジル等のメタクリル酸エステル類。
(iii)アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、イタコン酸等の不飽和カルボン酸。
(iv)アクリルアミド、N-メチロールアクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド等の不飽和アミド。
(v)スチレン、ビニルトルエン、酢酸ビニル、アクリロニトリル等。
Examples of other monomers copolymerizable with the polymerizable monomer include those shown in (i) to (v) below. These may be used alone or in combination of two or more.
(i) Acrylic acid esters such as methyl acrylate, ethyl acrylate, isopropyl acrylate, n-butyl acrylate, and 2-ethylhexyl acrylate.
(ii) Methacrylic acid esters such as methyl methacrylate, ethyl methacrylate, isopropyl methacrylate, n-butyl methacrylate, isobutyl methacrylate, n-hexyl methacrylate, cyclohexyl methacrylate, lauryl methacrylate, glycidyl methacrylate, etc. .
(iii) Unsaturated carboxylic acids such as acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, itaconic acid.
(iv) Unsaturated amides such as acrylamide, N-methylolacrylamide, diacetone acrylamide and the like.
(v) Styrene, vinyltoluene, vinyl acetate, acrylonitrile, etc.
また、参考文献3(特開平1-261409号公報)及び参考文献4(特開平3-006273号公報)等で開示されている重合性紫外線安定性単量体を共重合して得られるアクリルポリオール類等が挙げられる。 In addition, acrylic polyols obtained by copolymerizing polymerizable ultraviolet stable monomers disclosed in Reference Document 3 (JP-A-1-261409) and Reference Document 4 (JP-A-3-006273), etc. etc.
前記重合性紫外線安定性単量体として具体的には、例えば、4-(メタ)アクリロイルオキシ-2、2、6、6-テトラメチルピペリジン、4-(メタ)アクリロイルアミノ-2、2、6、6-テトラメチルピペリジン、1-クロトノイル-4-クロトノイルオキシ-2、2、6、6-テトラメチルピペリジン、2-ヒドロキシ-4-(3-メタクリルオキシ-2-ヒドロキシプロポキシ)ベンゾフェノン等が挙げられる。 Specifically, the polymerizable UV-stable monomer includes, for example, 4-(meth)acryloyloxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidine, 4-(meth)acryloylamino-2,2,6 , 6-tetramethylpiperidine, 1-crotonoyl-4-crotonoyloxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidine, 2-hydroxy-4-(3-methacryloxy-2-hydroxypropoxy)benzophenone, etc. It will be done.
例えば、上記の単量体成分を、公知の過酸化物やアゾ化合物等のラジカル重合開始剤の存在下で溶液重合し、必要に応じて有機溶剤等で希釈することによって、アクリルポリオールを得ることができる。 For example, an acrylic polyol can be obtained by solution polymerizing the above monomer components in the presence of a known radical polymerization initiator such as a peroxide or an azo compound, and diluting with an organic solvent as necessary. Can be done.
水系ベースアクリルポリオールを得る場合には、オレフィン性不飽和化合物を溶液重合し、水層に転換する方法や乳化重合等の公知の方法で製造することができる。その場合、アクリル酸、メタクリル酸等のカルボン酸含有モノマーやスルホン酸含有モノマー等の酸性部分をアミンやアンモニアで中和することによって水溶性又は水分散性を付与することができる。 When obtaining a water-based acrylic polyol, it can be produced by a known method such as a method in which an olefinically unsaturated compound is solution-polymerized and converted into an aqueous layer, or emulsion polymerization. In that case, water solubility or water dispersibility can be imparted by neutralizing the acidic moiety of a carboxylic acid-containing monomer such as acrylic acid or methacrylic acid or a sulfonic acid-containing monomer with an amine or ammonia.
[多価ヒドロキシ化合物の水酸基価及び酸価]
本実施形態の樹脂組成物に含まれる多価ヒドロキシ化合物の水酸基価は、5mgKOH/g以上300mgKOH/g以下であることが好ましく、10mgKOH/g以上280mgKOH/g以下がより好ましく、30mgKOH/g以上250mgKOH/g以下がさらに好ましい。多価ヒドロキシ化合物の水酸基価が上記範囲内であることで、引張強度等の各種物性により優れる樹脂膜が得られる。多価ヒドロキシ化合物の水酸基価は、例えば、後述する実施例に記載の方法を用いて測定することができる。することができる。
[Hydroxyl value and acid value of polyvalent hydroxy compound]
The hydroxyl value of the polyvalent hydroxy compound contained in the resin composition of the present embodiment is preferably 5 mgKOH/g or more and 300 mgKOH/g or less, more preferably 10 mgKOH/g or more and 280 mgKOH/g or less, and 30 mgKOH/g or more and 250 mgKOH/g or more. /g or less is more preferable. When the hydroxyl value of the polyhydric hydroxy compound is within the above range, a resin film having better various physical properties such as tensile strength can be obtained. The hydroxyl value of the polyhydric hydroxy compound can be measured, for example, using the method described in the Examples below. can do.
[多価ヒドロキシ化合物のガラス転移温度Tg]
本実施形態の樹脂組成物に含まれる多価ヒドロキシ化合物の多価ヒドロキシ化合物のガラス転移温度Tgは0℃以上100℃以下が好ましく、0℃以上90℃以下がより好ましく、0℃以上80℃以下がさらに好ましく、5℃以上70℃以下が特に好ましい。多価ヒドロキシ化合物のガラス転移温度が上記範囲内であることで、引張強度により優れる樹脂膜が得られる。多価ヒドロキシ化合物のガラス転移温度は、例えば、後述する実施例に記載の方法を用いて測定することができる。
[Glass transition temperature Tg of polyvalent hydroxy compound]
The glass transition temperature Tg of the polyvalent hydroxy compound contained in the resin composition of the present embodiment is preferably 0°C or more and 100°C or less, more preferably 0°C or more and 90°C or less, and 0°C or more and 80°C or less. is more preferable, and particularly preferably 5°C or more and 70°C or less. When the glass transition temperature of the polyhydric hydroxy compound is within the above range, a resin film with better tensile strength can be obtained. The glass transition temperature of a polyhydric hydroxy compound can be measured, for example, using the method described in Examples below.
[多価ヒドロキシ化合物の重量平均分子量Mw]
多価ヒドロキシ化合物の重量平均分子量Mwは、5.0×103以上2.0×105以下であることが好ましく、5.0×103以上1.5×105以下であることがより好ましく、5.0×103以上1.0×105以下であることがさらに好ましい。多価ヒドロキシ化合物の水酸基価が上記範囲内であることで、引張強度等の各種物性により優れる樹脂膜が得られる。多価ヒドロキシ化合物の重量平均分子量Mwは、例えば、後述する実施例に記載の方法を用いて測定することができる。
[Weight average molecular weight Mw of polyvalent hydroxy compound]
The weight average molecular weight Mw of the polyhydric hydroxy compound is preferably 5.0×10 3 or more and 2.0×10 5 or less, more preferably 5.0×10 3 or more and 1.5×10 5 or less. It is preferably 5.0×10 3 or more and 1.0×10 5 or less. When the hydroxyl value of the polyhydric hydroxy compound is within the above range, a resin film having better various physical properties such as tensile strength can be obtained. The weight average molecular weight Mw of the polyhydric hydroxy compound can be measured, for example, using the method described in the Examples below.
[NCO/OH]
本実施形態の樹脂組成物に含まれる多価ヒドロキシ化合物の水酸基に対するブロックポリイソシアネート組成物のイソシアネート基のモル当量比(NCO/OH)は、必要とする樹脂膜の物性により決定されるが、通常、0.01以上22.5以下である。
[NCO/OH]
The molar equivalent ratio (NCO/OH) of the isocyanate groups of the blocked polyisocyanate composition to the hydroxyl groups of the polyhydric hydroxy compound contained in the resin composition of the present embodiment is determined depending on the physical properties of the required resin film, but is usually , 0.01 or more and 22.5 or less.
[ブロックポリイソシアネート組成物の含有量]
本実施形態の樹脂組成物において、ブロックポリイソシアネートの含有量は、多価ヒドロキシ化合物の水酸基に対するブロックポリイソシアネートのイソシアネート基のモル当量比が上記範囲内となる量であればよく、例えば、多価ヒドロキシ化合物100質量部に対して、1質量部以上200質量部以下であることが好ましく、5質量部以上200質量部以下であることがより好ましく、6質量部以上180質量部以下がさらに好ましく、10質量部以上150質量部以下が特に好ましい。ブロックポリイソシアネートの含有量が上記範囲内であることで、引張強度等の各種物性により優れる樹脂膜が得られる。ブロックポリイソシアネートの含有量は、例えば、配合量から算出することもでき、或いは、核磁気共鳴(NMR)法及びガスクロマトグラフィー/質量分析法(GC/MS法)を用いて、同定及び定量して算出することもできる。
[Content of block polyisocyanate composition]
In the resin composition of the present embodiment, the content of the blocked polyisocyanate may be such that the molar equivalent ratio of the isocyanate groups of the blocked polyisocyanate to the hydroxyl groups of the polyvalent hydroxy compound falls within the above range. It is preferably 1 part by mass or more and 200 parts by mass or less, more preferably 5 parts by mass or more and 200 parts by mass or less, even more preferably 6 parts by mass or more and 180 parts by mass or less, based on 100 parts by mass of the hydroxy compound. Particularly preferably 10 parts by mass or more and 150 parts by mass or less. When the content of the blocked polyisocyanate is within the above range, a resin film having better various physical properties such as tensile strength can be obtained. The content of blocked polyisocyanate can be calculated, for example, from the blending amount, or it can be identified and quantified using nuclear magnetic resonance (NMR) and gas chromatography/mass spectrometry (GC/MS). It can also be calculated using
<その他添加剤>
本実施形態の樹脂組成物は、その他添加剤を更に含んでもよい。
その他添加剤としては、例えば、多価ヒドロキシ化合物中の架橋性官能基と反応しうる硬化剤、硬化触媒、溶剤、顔料類(体質顔料、着色顔料、メタリック顔料等)、紫外線吸収剤、光安定剤、ラジカル安定剤、焼付工程時の着色を抑える黄変防止剤、塗面調整剤、流動調整剤、顔料分散剤、消泡剤、増粘剤、造膜助剤等が挙げられる。
<Other additives>
The resin composition of this embodiment may further contain other additives.
Examples of other additives include curing agents, curing catalysts, solvents, pigments (extender pigments, coloring pigments, metallic pigments, etc.), ultraviolet absorbers, and light stabilizers that can react with the crosslinkable functional group in the polyhydric hydroxy compound. agents, radical stabilizers, anti-yellowing agents that suppress discoloration during the baking process, coating surface conditioners, fluidity conditioners, pigment dispersants, antifoaming agents, thickeners, film-forming aids, and the like.
前記硬化剤としては、例えば、メラミン樹脂、尿素樹脂、エポキシ基含有化合物又は樹脂、カルボキシル基含有化合物又は樹脂、酸無水物、アルコキシシラン基含有化合物又は樹脂、ヒドラジド化合物等が挙げられる。 Examples of the curing agent include melamine resins, urea resins, epoxy group-containing compounds or resins, carboxyl group-containing compounds or resins, acid anhydrides, alkoxysilane group-containing compounds or resins, and hydrazide compounds.
前記硬化触媒としては、塩基性化合物であってもよく、ルイス酸性化合物であってもよい。
前記塩基性化合物としては、例えば、金属ヒドロキシド、金属アルコキシド、金属カルボキシレート、金属アセチルアセチネート、オニウム塩の水酸化物、オニウムカルボキシレート、オニウム塩のハロゲン化物、活性メチレン系化合物の金属塩、活性メチレン系化合物のオニウム塩、アミノシラン類、アミン類、ホスフィン類等が挙げられる。前記オニウム塩としては、アンモニウム塩、ホスホニウム塩又はスルホニウム塩が好適である。
前記ルイス酸性化合物としては、例えば、有機スズ化合物、有機亜鉛化合物、有機チタン化合物、有機ジルコニウム化合物等が挙げられる。
The curing catalyst may be a basic compound or a Lewis acidic compound.
Examples of the basic compound include metal hydroxide, metal alkoxide, metal carboxylate, metal acetylacetinate, onium salt hydroxide, onium carboxylate, onium salt halide, metal salt of active methylene compound, Examples include onium salts of active methylene compounds, aminosilanes, amines, and phosphines. The onium salt is preferably an ammonium salt, a phosphonium salt, or a sulfonium salt.
Examples of the Lewis acidic compound include organic tin compounds, organic zinc compounds, organic titanium compounds, and organic zirconium compounds.
前記溶剤としては、上記ブロックポリイソシアネート組成物において例示されたものと同様のものが挙げられる。 Examples of the solvent include the same solvents as those exemplified in the block polyisocyanate composition.
また、顔料類(体質顔料、着色顔料、メタリック顔料等)、紫外線吸収剤、光安定剤、ラジカル安定剤、焼付工程時の着色を抑える黄変防止剤、塗面調整剤、流動調整剤、顔料分散剤、消泡剤、増粘剤及び造膜助剤としては、公知のものを適宜選択して用いることができる。 In addition, pigments (extender pigments, colored pigments, metallic pigments, etc.), ultraviolet absorbers, light stabilizers, radical stabilizers, anti-yellowing agents that suppress discoloration during the baking process, painted surface conditioners, fluidity conditioners, pigments. As the dispersant, antifoaming agent, thickener, and film forming aid, known ones can be appropriately selected and used.
<樹脂組成物の製造方法>
本実施形態の樹脂組成物は、溶剤ベース、水系ベースどちらにも使用可能である。
<Method for manufacturing resin composition>
The resin composition of this embodiment can be used in both solvent-based and aqueous-based systems.
水系ベースの樹脂組成物(水系樹脂組成物)を製造する場合には、まず、多価ヒドロキシ化合物又はその水分散体若しくは水溶物に、必要に応じて、多価ヒドロキシ化合物中の架橋性官能基と反応しうる硬化剤、硬化触媒、溶剤、顔料類(体質顔料、着色顔料、メタリック顔料等)、紫外線吸収剤、光安定剤、ラジカル安定剤、焼付工程時の着色を抑える黄変防止剤、塗面調整剤、流動調整剤、顔料分散剤、消泡剤、増粘剤、造膜助剤等の添加剤を加える。次いで、上記ブロックポリイソシアネート組成物又はその水分散体を硬化剤として添加し、必要に応じて、水や溶剤を更に添加して、粘度を調整する。次いで、攪拌機器により強制攪拌することによって、水系ベースの樹脂組成物(水系樹脂組成物)を得ることができる。 When producing an aqueous-based resin composition (aqueous resin composition), first, a polyhydric hydroxy compound or an aqueous dispersion or aqueous solution thereof is added to a crosslinkable functional group in the polyhydric hydroxy compound, if necessary. curing agents, curing catalysts, solvents, pigments (extender pigments, colored pigments, metallic pigments, etc.), ultraviolet absorbers, light stabilizers, radical stabilizers, anti-yellowing agents that suppress coloring during the baking process, Additives such as coating surface conditioner, fluidity conditioner, pigment dispersant, antifoaming agent, thickener, and film forming aid are added. Next, the block polyisocyanate composition or its water dispersion is added as a curing agent, and if necessary, water or a solvent is further added to adjust the viscosity. Next, a water-based resin composition (water-based resin composition) can be obtained by forcibly stirring with a stirring device.
溶剤ベースの樹脂組成物を製造する場合には、まず、多価ヒドロキシ化合物又はその溶剤希釈物に、必要に応じて、多価ヒドロキシ化合物中の架橋性官能基と反応しうる硬化剤、硬化触媒、溶剤、顔料類(体質顔料、着色顔料、メタリック顔料等)、紫外線吸収剤、光安定剤、ラジカル安定剤、焼付工程時の着色を抑える黄変防止剤、塗面調整剤、流動調整剤、顔料分散剤、消泡剤、増粘剤、造膜助剤等の添加剤を加える。次いで、上記ブロックポリイソシアネート組成物を硬化剤として添加し、必要に応じて、溶剤を更に添加して、粘度を調整する。次いで、手攪拌又はマゼラー等の攪拌機器を用いて攪拌することによって、溶剤ベースの樹脂組成物を得ることができる。 When producing a solvent-based resin composition, first, a curing agent and a curing catalyst that can react with the crosslinkable functional group in the polyhydric hydroxy compound are added to the polyhydric hydroxy compound or its solvent diluted product, if necessary. , solvents, pigments (extender pigments, colored pigments, metallic pigments, etc.), ultraviolet absorbers, light stabilizers, radical stabilizers, yellowing inhibitors that suppress coloring during the baking process, coating surface conditioners, fluidity conditioners, Add additives such as pigment dispersants, antifoaming agents, thickeners, and film forming aids. Next, the above block polyisocyanate composition is added as a curing agent, and if necessary, a solvent is further added to adjust the viscosity. Next, a solvent-based resin composition can be obtained by stirring by hand or using a stirring device such as a Masella.
≪樹脂膜≫
本実施形態の樹脂膜は、上記樹脂組成物を硬化させてなる。本実施形態の樹脂膜は、80℃程度の低温での硬化性、硬度及び強度に優れる。
≪Resin film≫
The resin film of this embodiment is obtained by curing the above resin composition. The resin film of this embodiment has excellent curability, hardness, and strength at a low temperature of about 80°C.
本実施形態の樹脂膜は、上記樹脂組成物を、基材にロール塗装、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、加熱することで硬化させることで得られる。 The resin film of this embodiment is formed by applying the resin composition to a base material using a known method such as roll coating, curtain flow coating, spray coating, bell coating, electrostatic coating, etc., and curing by heating. You can get it by doing that.
加熱温度は、省エネルギー及び基材の耐熱性の観点から、約70℃以上約120℃以下が好ましく、約70℃以上約110℃以下がより好ましく、約75℃以上約100℃以下がさらに好ましい。
加熱時間は、省エネルギー及び基材の耐熱性の観点から、約1分間以上約60分間以下が好ましく、約2分間以上約40分間以下がより好ましい。
From the viewpoint of energy saving and heat resistance of the base material, the heating temperature is preferably about 70°C or more and about 120°C or less, more preferably about 70°C or more and about 110°C or less, and even more preferably about 75°C or more and about 100°C or less.
From the viewpoint of energy saving and heat resistance of the base material, the heating time is preferably about 1 minute or more and about 60 minutes or less, and more preferably about 2 minutes or more and about 40 minutes or less.
基材としては、特に限定されるものではなく、例えば、乗用車、トラック、オートバイ、バス等の自動車車体の外板部;バンパー等の自動車部品;携帯電話、オーディオ機器等の家庭電気製品の外板部;各種フィルム等は挙げられ、中でも、自動車車体の外板部又は自動車部品が好ましい。 The base material is not particularly limited, and includes, for example, the outer panels of automobile bodies such as passenger cars, trucks, motorcycles, and buses; automobile parts such as bumpers; and the outer panels of home appliances such as mobile phones and audio equipment. Part: Various films can be mentioned, and among them, an outer panel part of an automobile body or an automobile part is preferable.
基材の材質は、特に限定されるものではなく、例えば、鉄、アルミニウム、真鍮、銅、ブリキ、ステンレス鋼、亜鉛メッキ鋼、亜鉛合金(Zn-Al、Zn-Ni、Zn-Fe等)メッキ鋼等の金属材料;ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン(ABS)樹脂、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂、塩化ビニリデン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂等の樹脂類、各種のFRP等のプラスチック材料;ガラス、セメント、コンクリート等の無機材料;木材;紙、布等の繊維材料等が挙げられ、中でも、金属材料又はプラスチック材料が好ましい。 The material of the base material is not particularly limited, and examples include iron, aluminum, brass, copper, tinplate, stainless steel, galvanized steel, zinc alloy (Zn-Al, Zn-Ni, Zn-Fe, etc.) plating. Metal materials such as steel; resins such as polyethylene resin, polypropylene resin, acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS) resin, polyamide resin, acrylic resin, vinylidene chloride resin, polycarbonate resin, polyurethane resin, epoxy resin, various FRP, etc. Examples include plastic materials; inorganic materials such as glass, cement, and concrete; wood; and fibrous materials such as paper and cloth. Among them, metal materials or plastic materials are preferred.
基材は、上記金属材料の表面、又は、上記金属材料から成形された車体等の金属表面に、リン酸塩処理、クロメート処理、複合酸化物処理等の表面処理が施されたものであってもよく、さらに、その上に塗膜が形成されているものであってもよい。塗膜が形成された基材としては、必要に応じて表面処理を施し、その上に下塗り塗膜が形成されたもの、例えば、電着塗料によって下塗り塗膜が形成された車体であってもよい。基材は、上記プラスチック材料の表面、又は、上記金属材料から成形された自動車部品等のプラスチック表面に、所望による表面処理を行ったものであってもよい。また、基材は、プラスチック材料と金属材料とが組み合わさったものであってもよい。 The base material is one in which the surface of the above-mentioned metal material or the metal surface of a car body etc. formed from the above-mentioned metal material has been subjected to surface treatment such as phosphate treatment, chromate treatment, composite oxide treatment, etc. Furthermore, a coating film may be formed thereon. The base material on which the paint film is formed may be one that has been surface-treated as necessary and has an undercoat film formed thereon, such as a car body on which an undercoat film has been formed using electrodeposition paint. good. The base material may be one obtained by subjecting the surface of the above-mentioned plastic material or the surface of a plastic such as an automobile part molded from the above-mentioned metal material to surface treatment as desired. Further, the base material may be a combination of a plastic material and a metal material.
本実施形態の樹脂膜は、後述する実施例に示すように、上記樹脂組成物を80℃で30分間加熱して硬化させてなる膜厚40μmの樹脂膜を、23℃で1週間保存後にアセトン中に23℃で24時間浸漬した際のゲル分率が83質量%以上であることが好ましく、85質量%以上がより好ましく、86質量%以上がさらに好ましい。ゲル分率が上記下限値以上であることで、低温硬化性がより良好なものとすることができる。一方、ゲル分率の上限値は特に限定されないが、例えば100質量%とすることができる。ゲル分率の具体的な測定方法は、例えば、後述する実施例に示す方法を用いることができる。 As shown in the examples below, the resin film of this embodiment is a 40 μm thick resin film obtained by curing the resin composition by heating it at 80°C for 30 minutes, and after storing it at 23°C for one week, add acetone to it. The gel fraction when immersed therein at 23° C. for 24 hours is preferably 83% by mass or more, more preferably 85% by mass or more, and even more preferably 86% by mass or more. When the gel fraction is at least the above lower limit, low-temperature curability can be improved. On the other hand, the upper limit of the gel fraction is not particularly limited, but may be, for example, 100% by mass. As a specific method for measuring the gel fraction, for example, a method shown in Examples described below can be used.
本実施形態の樹脂膜は、後述する実施例に示すように、上記樹脂組成物をガラス上に80℃下で30分間加熱して硬化させてなる膜厚40μmの樹脂膜の23℃におけるケーニッヒ硬度が40回以上であることが好ましく、45回以上であることがより好ましく、50回以上であることがさらにより好ましく、55回以上であることがさらに好ましく、60回以上であることがよりさらに好ましい。ケーニッヒ硬度が上記下限値以上であることで、より良好な硬度の樹脂膜とすることができる。一方、ケーニッヒ硬度の上限値は特に限定されないが、例えば160回とすることができる。ケーニッヒ硬度の具体的な測定方法は、例えば、後述する実施例に示す方法を用いることができる。 The resin film of this embodiment has a Koenig hardness at 23°C of a 40 μm thick resin film obtained by heating and curing the above resin composition on glass at 80°C for 30 minutes, as shown in the examples below. is preferably 40 times or more, more preferably 45 times or more, even more preferably 50 times or more, even more preferably 55 times or more, and even more preferably 60 times or more. preferable. When the Koenig hardness is greater than or equal to the above lower limit, a resin film with better hardness can be obtained. On the other hand, the upper limit of the Koenig hardness is not particularly limited, but can be set to 160 times, for example. As a specific method for measuring Koenig hardness, for example, a method shown in Examples described later can be used.
本実施形態の樹脂膜は、後述する実施例に示すように、上記樹脂組成物を80℃で30分間加熱して硬化させてなる膜厚40μmの23℃における樹脂膜の引張最大応力が12.0MPa以上であることが好ましく、15MPa以上であることがより好ましく、18MPa以上であることがさらにより好ましく、20MPa以上であることがさらに好ましく、23MPa以上であることがよりさらに好ましく、25MPa以上であることが特に好ましい。23℃における引張最大応力が上記下限値以上であることで、より良好な強度の樹脂膜とすることができる。一方、23℃における引張最大応力の上限値は特に限定されないが、例えば100MPaとすることができる。23℃における引張最大応力の具体的な測定方法は、例えば、後述する実施例に示す方法を用いることができる。 As shown in the Examples described below, the resin film of this embodiment is obtained by heating and curing the resin composition at 80° C. for 30 minutes, and the resin film has a thickness of 40 μm and has a maximum tensile stress of 12. It is preferably 0 MPa or more, more preferably 15 MPa or more, even more preferably 18 MPa or more, even more preferably 20 MPa or more, even more preferably 23 MPa or more, and even more preferably 25 MPa or more. It is particularly preferable. When the maximum tensile stress at 23° C. is equal to or higher than the above lower limit, a resin film with better strength can be obtained. On the other hand, the upper limit of the maximum tensile stress at 23° C. is not particularly limited, but may be, for example, 100 MPa. As a specific method for measuring the maximum tensile stress at 23° C., for example, a method shown in Examples described below can be used.
本実施形態の樹脂膜は低温硬化性に優れることから、省エネルギー化が求められる種々の分野の製品や、耐熱性の低い材料の塗膜として好適に用いられる。 Since the resin film of this embodiment has excellent low-temperature curability, it can be suitably used for products in various fields where energy saving is required, and as coating films for materials with low heat resistance.
以下、実施例により本発明を説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be explained with reference to examples, but the present invention is not limited to the following examples.
以下、本実施形態を実施例及び比較例に基づいて更に詳しく説明するが、本実施形態は、以下の実施例により何ら限定されるものではない。 Hereinafter, this embodiment will be described in more detail based on Examples and Comparative Examples, but this embodiment is not limited to the following Examples.
<試験項目>
実施例及び比較例で得られたブロックポリイソシアネート組成物について、以下に示す方法に従い、各物性の測定及び各評価を行った。
<Test items>
Regarding the block polyisocyanate compositions obtained in Examples and Comparative Examples, each physical property was measured and each evaluation was performed according to the methods shown below.
[物性1]
(イソシアネート基(NCO)含有率)
ポリイソシアネートのNCO含有率を測定するために、ブロック剤によるブロック化前のポリイソシアネートを測定試料として用いた。
[Physical properties 1]
(Isocyanate group (NCO) content)
In order to measure the NCO content of polyisocyanate, polyisocyanate before blocking with a blocking agent was used as a measurement sample.
まず、フラスコに測定試料2g以上3g以下を精秤した(Wg)。次いで、トルエン20mLを添加し、測定試料を溶解した。次いで、2規定のジ-n-ブチルアミンのトルエン溶液20mLを添加し、混合後、15分間室温放置した。次いで、イソプロピルアルコール70mLを加え、混合した。次いで、この液を1規定塩酸溶液(ファクターF)で、指示薬に滴定した。得られた滴定値をV2mLとした。次いで、ポリイソシアネート試料無しで、得られた滴定値をV1mlとした。次いで、下記式からポリイソシアネートのイソシアネート基(NCO)含有率(質量%)を算出した。 First, 2 g or more and 3 g or less of a measurement sample was accurately weighed in a flask (Wg). Next, 20 mL of toluene was added to dissolve the measurement sample. Next, 20 mL of a 2N toluene solution of di-n-butylamine was added, and after mixing, the mixture was left at room temperature for 15 minutes. Then, 70 mL of isopropyl alcohol was added and mixed. Next, this solution was titrated with a 1N hydrochloric acid solution (Factor F) as an indicator. The obtained titration value was defined as V2mL. The titration value obtained was then taken as V1 ml without the polyisocyanate sample. Next, the isocyanate group (NCO) content (% by mass) of the polyisocyanate was calculated from the following formula.
イソシアネート基(NCO)含有率(質量%) = (V1-V2)×F×42/(W×1000)×100 Isocyanate group (NCO) content (mass%) = (V1-V2)×F×42/(W×1000)×100
[物性2]
(数平均分子量及び重量平均分子量)
数平均分子量及び重量平均分子量は下記の装置を用いたゲルパーミエーションクロマトグラフ(GPC)測定によるポリスチレン基準の数平均分子量及び重量平均分子量である。ポリイソシアネートの数平均分子量を測定するために、ブロック剤によるブロック化前のポリイソシアネートを測定試料として用いた。また、重量平均分子量については、ブロックポリイソシアネート組成物又は多価ヒドロキシ化合物をそのまま測定試料として用いた。測定条件を以下に示す。
[Physical properties 2]
(Number average molecular weight and weight average molecular weight)
The number average molecular weight and weight average molecular weight are the number average molecular weight and weight average molecular weight based on polystyrene as measured by gel permeation chromatography (GPC) using the following apparatus. In order to measure the number average molecular weight of polyisocyanate, polyisocyanate before blocking with a blocking agent was used as a measurement sample. Moreover, regarding the weight average molecular weight, the block polyisocyanate composition or the polyhydric hydroxy compound was used as a measurement sample as it was. The measurement conditions are shown below.
(測定条件)
装置:東ソー(株)製、HLC-802A
カラム:東ソー(株)製、G1000HXL×1本
G2000HXL×1本
G3000HXL×1本
キャリアー:テトラヒドロフラン
検出方法:示差屈折計
(Measurement condition)
Equipment: manufactured by Tosoh Corporation, HLC-802A
Column: Tosoh Corporation, G1000HXL x 1
G2000HXL x 1
G3000HXL x 1 Carrier: Tetrahydrofuran Detection method: Differential refractometer
[物性3]
(平均イソシアネート官能基数)
ポリイソシアネートの平均イソシアネート官能基数(平均NCO数)は、下記式により求めた。なお、式中、「Mn」は、ブロック剤によるブロック化前のポリイソシアネートの数平均分子量であり、上記「物性2」において測定された値を用いた。「NCO含有率」は、ブロック剤によるブロック化前に測定したポリイソシアネートのイソシアネート基含有率であり、上記「物性1」において算出された値を用いた。
[Physical properties 3]
(Average number of isocyanate functional groups)
The average number of isocyanate functional groups (average number of NCOs) of the polyisocyanate was determined by the following formula. In the formula, "Mn" is the number average molecular weight of the polyisocyanate before blocking with a blocking agent, and the value measured in "Physical Properties 2" above was used. "NCO content" is the isocyanate group content of the polyisocyanate measured before blocking with a blocking agent, and the value calculated in "Physical Properties 1" above was used.
平均イソシアネート官能基数 = (Mn×NCO含有率×0.01)/42 Average number of isocyanate functional groups = (Mn x NCO content x 0.01)/42
[物性4]
(ブロックポリイソシアネート組成物の固形分量)
ブロックポリイソシアネート組成物の固形分量は、次のように求めた。
まず、底直径38mmのアルミ皿を精秤した。次いで、アルミ皿上に実施例及び比較例で製造されたブロックポリイソシアネート組成物約1gを乗せた状態で精秤した(W1)。次いで、ブロックポリイソシアネート組成物を均一厚さに調整した。次いで、アルミ皿に乗せた状態のブロックポリイソシアネート組成物を105℃のオーブンで1時間保持した。次いで、アルミ皿が室温になった後、アルミ皿に残存したブロックポリイソシアネート組成物を精秤した(W2)。次いで、下記式からブロックポリイソシアネート組成物の固形分量(質量%)を算出した。
[Physical properties 4]
(Solid content of block polyisocyanate composition)
The solid content of the block polyisocyanate composition was determined as follows.
First, an aluminum plate with a bottom diameter of 38 mm was accurately weighed. Next, about 1 g of the block polyisocyanate compositions produced in Examples and Comparative Examples was placed on an aluminum plate and accurately weighed (W1). Next, the block polyisocyanate composition was adjusted to have a uniform thickness. Next, the block polyisocyanate composition placed on the aluminum plate was kept in an oven at 105°C for 1 hour. Next, after the aluminum dish reached room temperature, the block polyisocyanate composition remaining in the aluminum dish was accurately weighed (W2). Next, the solid content (mass %) of the block polyisocyanate composition was calculated from the following formula.
ブロックポリイソシアネート組成物の固形分量(質量%) = W2/W1×100 Solid content (mass%) of block polyisocyanate composition = W2/W1×100
[物性5]
(水酸基価)
多価ヒドロキシ化合物の水酸基価は、電位差滴定法により測定し算出した。また、水酸基価は多価ヒドロキシ化合物中の固形分に対する値である。
[Physical properties 5]
(Hydroxyl value)
The hydroxyl value of the polyhydric hydroxy compound was measured and calculated by potentiometric titration. Moreover, the hydroxyl value is a value based on the solid content in the polyhydric hydroxy compound.
[物性6]
(ガラス転移温度Tg)
多価ヒドロキシ化合物のガラス転移温度は、多価ヒドロキシ化合物溶液中の有機溶剤及び水分を減圧下で飛ばした後、真空乾燥したものを、示差走査熱量(DSC)測定装置を用いて、昇温速度5℃/分の条件で測定した値をガラス転移温度として用いた。
[Physical properties 6]
(Glass transition temperature Tg)
The glass transition temperature of a polyhydric hydroxy compound is determined by removing the organic solvent and water in the polyhydric hydroxy compound solution under reduced pressure, drying it in vacuum, and measuring the heating rate using a differential scanning calorimetry (DSC) measuring device. The value measured under the condition of 5° C./min was used as the glass transition temperature.
[樹脂組成物の製造1]
多価ヒドロキシ化合物OHP1と、各ブロックイソシアネート組成物を、水酸基のモル量に対するイソシアネート基のモル量の比(イソシアネート基/水酸基)が1となるように配合し、さらに2-プロパノールを配合して、固形分35質量%になるように調製して、樹脂組成物を得た。
[Production of resin composition 1]
The polyhydric hydroxy compound OHP1 and each blocked isocyanate composition are blended so that the ratio of the molar amount of isocyanate groups to the molar amount of hydroxyl groups (isocyanate group/hydroxyl group) is 1, and further 2-propanol is blended, A resin composition was obtained by adjusting the solid content to 35% by mass.
[樹脂組成物の製造2]
多価ヒドロキシ化合物OHP1と、各ブロックイソシアネート組成物を、水酸基のモル量に対するイソシアネート基のモル量の比(イソシアネート基/水酸基)が1となるように配合し、さらに酢酸ブチルを配合して、固形分35質量%になるように調製して、樹脂組成物を得た。
[Production of resin composition 2]
Polyhydric hydroxy compound OHP1 and each block isocyanate composition are blended so that the ratio of the molar amount of isocyanate groups to the molar amount of hydroxyl groups (isocyanate group/hydroxyl group) is 1, and butyl acetate is further blended to form a solid A resin composition was obtained by adjusting the amount to be 35% by mass.
[評価1]
(貯蔵安定性)
上記「樹脂組成物の製造1」で得られた樹脂組成物について、初期粘度、及び、40℃で10日間貯蔵した後の粘度を測定(粘度計:東機産業社製 RE-85R)した。次いで、初期粘度に対する貯蔵後の粘度の比を算出した。算出された初期粘度に対する貯蔵後の粘度の比から以下の評価基準に従って貯蔵安定性を評価した。
[Evaluation 1]
(Storage stability)
The initial viscosity and the viscosity of the resin composition obtained in the above "Production of resin composition 1" after storage at 40° C. for 10 days were measured (viscosity meter: RE-85R manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd.). Then, the ratio of the viscosity after storage to the initial viscosity was calculated. The storage stability was evaluated based on the ratio of the calculated viscosity after storage to the initial viscosity according to the following evaluation criteria.
(評価基準)
○:初期粘度に対する貯蔵後の粘度の比が2.0以下
△:初期粘度に対する貯蔵後の粘度の比が2.0超3.0以下
×:ゲル化
(Evaluation criteria)
○: Ratio of viscosity after storage to initial viscosity is 2.0 or less △: Ratio of viscosity after storage to initial viscosity is more than 2.0 and 3.0 or less ×: Gelation
[評価2]
(低温硬化性:ゲル分率)
上記「樹脂組成物の製造2」で得られた樹脂組成物をポリプロピレン(PP)板上に乾燥膜厚40μmになるよう塗装した後、80℃で30分間加熱乾燥し、樹脂膜を得た。得られた樹脂膜を常温(23℃)で1週間保管し、ゲル分率の測定を行なった。ゲル分率は、樹脂膜をアセトン中に23℃で24時間浸漬した際の未溶解部分質量を浸漬前質量で除した値の百分率(質量%)として求めた。なお、ゲル分率が83質量%以上であるものを良好であると評価した。
[Evaluation 2]
(Low temperature curability: gel fraction)
The resin composition obtained in the above "Production of resin composition 2" was coated on a polypropylene (PP) plate to a dry film thickness of 40 μm, and then heated and dried at 80° C. for 30 minutes to obtain a resin film. The obtained resin film was stored at room temperature (23° C.) for one week, and the gel fraction was measured. The gel fraction was determined as the percentage (mass %) of the undissolved partial mass when the resin film was immersed in acetone at 23° C. for 24 hours divided by the mass before immersion. In addition, those having a gel fraction of 83% by mass or more were evaluated as good.
[評価3]
(ケーニッヒ硬度)
上記「樹脂組成物の製造2」で得られた樹脂組成物をガラス板上に乾燥膜厚40μmになるよう塗装した後、80℃で30分間加熱乾燥し、樹脂膜を得た。得られた樹脂膜について、ケーニッヒ硬度計(BYK Gardner社のPendulum hardness tester)を用いて23℃環境下でのケーニッヒ硬度(回)を測定した。なお、ケーニッヒ硬度が40回以上であるものを良好であると評価した。
[Rating 3]
(Koenig hardness)
The resin composition obtained in the above "Production of resin composition 2" was coated on a glass plate to a dry film thickness of 40 μm, and then heated and dried at 80° C. for 30 minutes to obtain a resin film. The Koenig hardness (times) of the obtained resin film was measured in a 23° C. environment using a Koenig hardness tester (Pendulum hardness tester manufactured by BYK Gardner). In addition, those having a Koenig hardness of 40 times or more were evaluated as good.
[評価4]
(強度:引張最大応力)
上記「樹脂組成物の製造2」で得られた樹脂組成物をポリプロピレン(PP)板上に乾燥膜厚40μmになるよう塗装した後、80℃で30分間加熱乾燥し、樹脂膜を得た。得られた樹脂膜を幅10mm、長さ40mmにカットし、チャック間距離が20mmになるようにセットし、23℃環境下、20mm/分の速度で引張試験を実施した。その時の最大点応力を引張最大応力とした。なお、引張最大応力が12.0MPa以上であるものを良好であると評価した。
[Rating 4]
(Strength: maximum tensile stress)
The resin composition obtained in the above "Production of resin composition 2" was coated on a polypropylene (PP) plate to a dry film thickness of 40 μm, and then heated and dried at 80° C. for 30 minutes to obtain a resin film. The obtained resin film was cut to a width of 10 mm and a length of 40 mm, set so that the distance between the chucks was 20 mm, and a tensile test was conducted at a speed of 20 mm/min in an environment of 23°C. The maximum point stress at that time was defined as the maximum tensile stress. Note that those with a maximum tensile stress of 12.0 MPa or more were evaluated as good.
<ポリイソシアネートの合成>
[合成例1]
(ポリイソシアネートP-1の合成)
温度計、攪拌羽根及び還流冷却管を取り付けた四ツ口フラスコに、窒素気流下で、HDI:100質量部、及び、3価アルコールとε-カプロラクトンとから誘導されるポリエステルポリオール(ポリカプロラクトントリオール)(ダイセル化学社製、「プラクセル303」(商品名)、平均水酸基官能基数:3、数平均分子量300):5.3質量部を仕込み、撹拌下反応器内温度を89℃に1時間保持しウレタン化反応を行った。その後反応器内温度を65℃に保持し、イソシアヌレート化触媒テトラメチルアンモニウムカプリエートを加え、収率が52質量%になった時点で燐酸を添加し反応を停止した。反応液をろ過した後、薄膜蒸発缶を用いて未反応のHDIを除去して、イソシアヌレート型ポリイソシアネート(以下、「ポリイソシアネートP-1」と称する場合がある)を得た。得られたポリイソシアネートP-1のNCO含有率は18.5質量%、数平均分子量は1225、平均イソシアネート基数は5.4であった。また、得られたポリイソシアネートP-1について1H-NMR分析を行い、イソシアヌレート基が存在することを確認した。
<Synthesis of polyisocyanate>
[Synthesis example 1]
(Synthesis of polyisocyanate P-1)
In a four-necked flask equipped with a thermometer, stirring blade, and reflux condenser, under a nitrogen stream, 100 parts by mass of HDI, and a polyester polyol (polycaprolactone triol) derived from a trihydric alcohol and ε-caprolactone. (Manufactured by Daicel Chemical Co., Ltd., "Plaxel 303" (trade name), average number of hydroxyl functional groups: 3, number average molecular weight 300): 5.3 parts by mass was charged, and the temperature inside the reactor was maintained at 89 ° C. for 1 hour while stirring. A urethanization reaction was performed. Thereafter, the temperature inside the reactor was maintained at 65° C., the isocyanurate catalyst tetramethylammonium caprate was added, and when the yield reached 52% by mass, phosphoric acid was added to stop the reaction. After filtering the reaction solution, unreacted HDI was removed using a thin film evaporator to obtain an isocyanurate-type polyisocyanate (hereinafter sometimes referred to as "polyisocyanate P-1"). The NCO content of the obtained polyisocyanate P-1 was 18.5% by mass, the number average molecular weight was 1225, and the average number of isocyanate groups was 5.4. Furthermore, 1 H-NMR analysis was conducted on the obtained polyisocyanate P-1, and the presence of isocyanurate groups was confirmed.
[合成例2]
(ポリイソシアネートP-2の合成)
温度計、攪拌羽根及び還流冷却管を取り付けた四ツ口フラスコに、窒素気流下で、HDI:81質量部、IPDI:19質量部、及び、3価アルコールである、トリメチロールプロパン(平均水酸基官能基数:3、分子量:134):3.35質量部を仕込み、撹拌下反応器内温度を90℃に1時間保持しウレタン化反応を行った。その後反応器内温度を80℃に保持し、イソシアヌレート化触媒テトラメチルアンモニウムカプリエート:0.012質量部を加え、収率が44質量%になった時点で燐酸を添加し反応を停止した。反応液をろ過した後、薄膜蒸発缶を用いて未反応のHDI及びIPDIを除去して、イソシアヌレート型ポリイソシアネート(以下、「ポリイソシアネートP-2」と称する場合がある)を得た。得られたポリイソシアネートP-2のNCO含有率は18.8質量%、数平均分子量は1190、平均イソシアネート基数は5.3であった。また、得られたポリイソシアネートP-2について1H-NMR分析を行い、イソシアヌレート基が存在することを確認した。
[Synthesis example 2]
(Synthesis of polyisocyanate P-2)
In a four-necked flask equipped with a thermometer, stirring blade, and reflux condenser, under a nitrogen stream, 81 parts by mass of HDI, 19 parts by mass of IPDI, and a trihydric alcohol, trimethylolpropane (average hydroxyl functional Radix number: 3, molecular weight: 134): 3.35 parts by mass was charged, and the temperature inside the reactor was maintained at 90° C. for 1 hour with stirring to carry out a urethanization reaction. Thereafter, the temperature inside the reactor was maintained at 80° C., 0.012 parts by mass of isocyanurate catalyst tetramethylammonium caprate was added, and when the yield reached 44% by mass, phosphoric acid was added to stop the reaction. After filtering the reaction solution, unreacted HDI and IPDI were removed using a thin film evaporator to obtain an isocyanurate-type polyisocyanate (hereinafter sometimes referred to as "polyisocyanate P-2"). The NCO content of the obtained polyisocyanate P-2 was 18.8% by mass, the number average molecular weight was 1190, and the average number of isocyanate groups was 5.3. Furthermore, 1 H-NMR analysis was conducted on the obtained polyisocyanate P-2, and the presence of isocyanurate groups was confirmed.
[合成例3]
(ポリイソシアネートP-3の合成)
温度計、攪拌羽根及び還流冷却管を取り付けた四ツ口フラスコに、窒素気流下で、HDI:70質量部、IPDI:30質量部、及び、3価アルコールである、トリメチロールプロパン(平均水酸基官能基数:3、分子量:134):2.9質量部を仕込み、撹拌下反応器内温度を90℃に1時間保持しウレタン化反応を行った。その後反応器内温度を80℃に保持し、イソシアヌレート化触媒テトラメチルアンモニウムカプリエート:0.012質量部を加え、収率が44質量%になった時点で燐酸を添加し反応を停止した。反応液をろ過した後、薄膜蒸発缶を用いて未反応のHDI及びIPDIを除去して、イソシアヌレート型ポリイソシアネート(以下、「ポリイソシアネートP-3」と称する場合がある)を得た。得られたポリイソシアネートP-3のNCO含有率は18.8質量%、数平均分子量は1135、平均イソシアネート基数は5.1であった。また、得られたポリイソシアネートP-3について1H-NMR分析を行い、イソシアヌレート基が存在することを確認した。
[Synthesis example 3]
(Synthesis of polyisocyanate P-3)
In a four-necked flask equipped with a thermometer, a stirring blade, and a reflux condenser, under a nitrogen stream, 70 parts by mass of HDI, 30 parts by mass of IPDI, and a trihydric alcohol, trimethylolpropane (average hydroxyl functional Radix number: 3, molecular weight: 134): 2.9 parts by mass was charged, and the temperature inside the reactor was maintained at 90° C. for 1 hour while stirring to perform a urethanization reaction. Thereafter, the temperature inside the reactor was maintained at 80° C., 0.012 parts by mass of isocyanurate catalyst tetramethylammonium caprate was added, and when the yield reached 44% by mass, phosphoric acid was added to stop the reaction. After filtering the reaction solution, unreacted HDI and IPDI were removed using a thin film evaporator to obtain an isocyanurate-type polyisocyanate (hereinafter sometimes referred to as "polyisocyanate P-3"). The NCO content of the obtained polyisocyanate P-3 was 18.8% by mass, the number average molecular weight was 1135, and the average number of isocyanate groups was 5.1. Furthermore, 1 H-NMR analysis was conducted on the obtained polyisocyanate P-3, and the presence of isocyanurate groups was confirmed.
[合成例4]
(ポリイソシアネートP-4の合成)
温度計、攪拌羽根及び還流冷却管を取り付けた四ツ口フラスコに、窒素気流下で、HDI:100質量部を仕込み、撹拌下反応器内温度を62℃に保持し、トリメチルベンジルアンモニウム・ハイドロオキサイド0.095質量部を加え、4.5時間後、転化率が40質量%になった時点で燐酸0.02質量部を添加し反応を停止した。反応液をろ過した後、薄膜蒸発缶を用いて未反応のHDIを除去して、イソシアヌレート型ポリイソシアネート(以下、「ポリイソシアネートP-4」と称する場合がある)を得た。得られたポリイソシアネートP-4のNCO含有率は21.8質量%、数平均分子量は670、平均イソシアネート基数は3.43であった。また、得られたポリイソシアネートP-4について1H-NMR分析を行い、イソシアヌレート基が存在することを確認した。
[Synthesis example 4]
(Synthesis of polyisocyanate P-4)
In a four-necked flask equipped with a thermometer, stirring blade, and reflux condenser, 100 parts by mass of HDI was charged under a nitrogen stream, and the temperature inside the reactor was maintained at 62°C while stirring, and trimethylbenzylammonium hydroxide was added. After 4.5 hours, when the conversion rate reached 40% by mass, 0.02 parts by mass of phosphoric acid was added to stop the reaction. After filtering the reaction solution, unreacted HDI was removed using a thin film evaporator to obtain an isocyanurate type polyisocyanate (hereinafter sometimes referred to as "polyisocyanate P-4"). The NCO content of the obtained polyisocyanate P-4 was 21.8% by mass, the number average molecular weight was 670, and the average number of isocyanate groups was 3.43. Furthermore, 1 H-NMR analysis was conducted on the obtained polyisocyanate P-4, and the presence of isocyanurate groups was confirmed.
<ブロックポリイソシアネート組成物の製造>
[実施例1]
(ブロックポリイソシアネート組成物BL-a1の製造)
温度計、攪拌羽根及び還流冷却管を取り付けた四ツ口フラスコに、窒素気流下で、合成例1で得られたポリイソシアネートP-1:100質量部、マロン酸ジイソプロピル(以下、「B1」と称する場合がある)をイソシアネート基100モル%に対して45モル%、及び、マロン酸ジ-tert-ブチル(以下、「B2」と称する場合がある)をイソシアネート基100モル%に対して55モル%となるように仕込み、さらに、ジプロピレングリコールジメチルエーテル(DPDM)を加えて、固形分が60質量%となるように調製した。次いで、攪拌しながら、ナトリウムメチラート(溶液の総質量に対して28質量%)含有メタノール溶液:1.0質量部を滴下した後、溶液温度が52℃になるように外浴を調整し、52℃で6時間以上ブロック化反応させた。赤外分光法(IR)によりイソシアネート基のピークの消失を確認した後、40℃に冷却し、ブロックポリイソシアネート100質量部に対してアルミニウムトリス(アセチルアセトネート)(以下、「AcAc/AL」と略記する場合がある。):0.20質量部及びアセチルアセトン(以下、「AcAc」と略記する場合がある。):0.015質量部を添加し混合して、ブロックポリイソシアネート組成物を得た。得られたブロックポリイソシアネート組成物について、固形分は60.0質量%、重量平均分子量1.9×104であった。
<Production of block polyisocyanate composition>
[Example 1]
(Manufacture of block polyisocyanate composition BL-a1)
In a four-necked flask equipped with a thermometer, stirring blade, and reflux condenser, 100 parts by mass of polyisocyanate P-1 obtained in Synthesis Example 1 and diisopropyl malonate (hereinafter referred to as "B1") were added under a nitrogen stream. 45 mol% of di-tert-butyl malonate (hereinafter sometimes referred to as "B2") based on 100 mol% of isocyanate groups, and 55 mol% of di-tert-butyl malonate (hereinafter sometimes referred to as "B2") based on 100 mol% of isocyanate groups. %, and further dipropylene glycol dimethyl ether (DPDM) was added to adjust the solid content to 60% by mass. Next, while stirring, 1.0 parts by mass of a methanol solution containing sodium methylate (28% by mass based on the total mass of the solution) was added dropwise, and the outer bath was adjusted so that the solution temperature was 52 ° C. Blocking reaction was carried out at 52°C for 6 hours or more. After confirming the disappearance of the isocyanate group peak by infrared spectroscopy (IR), it was cooled to 40°C, and aluminum tris(acetylacetonate) (hereinafter referred to as "AcAc/AL") was added to 100 parts by mass of the block polyisocyanate. ): 0.20 parts by mass and acetylacetone (hereinafter sometimes abbreviated as "AcAc"): 0.015 parts by mass were added and mixed to obtain a block polyisocyanate composition. . The obtained block polyisocyanate composition had a solid content of 60.0% by mass and a weight average molecular weight of 1.9×10 4 .
[実施例2~13及び比較例1~5]
(ブロックポリイソシアネート組成物BL-a2~BLP-a13及びBL-b1~BL-b5の製造)
ポリイソシアネートの種類及び配合量、ブロック剤の種類及び配合量、並びに、金属キレート及びアセチルアセトンの配合量を表1~4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、各ブロックポリイソシアネート組成物を製造した。
[Examples 2 to 13 and Comparative Examples 1 to 5]
(Production of block polyisocyanate compositions BL-a2 to BLP-a13 and BL-b1 to BL-b5)
Using the same method as in Example 1, except that the type and amount of polyisocyanate, the type and amount of blocking agent, and the amount of metal chelate and acetylacetone were as shown in Tables 1 to 4, each A blocked polyisocyanate composition was produced.
[実施例14]
(ブロックポリイソシアネート組成物BL-a14の製造)
温度計、攪拌羽根及び還流冷却管を取り付けた四ツ口フラスコに、窒素気流下で、合成例2で得られたポリイソシアネートP-2:100質量部、メトキシポリエチレングリコール(MPG-081、エチレンオキサイド繰り返し単位:15個、日本乳化剤株式会社製):ポリイソシアネートP-2のイソシアネート基100モル%に対して0.5モル%となる量、2-エチルヘキシルアシッドホスフェート(城北化学工業株式会社製、「JP-508T」(商品名)):0.008質量部、及び、ジプロピレングリコールジメチルエーテル(DPDM):54.2質量部を混合し、120℃で2時間反応を行った。反応液を40℃まで冷却し、マロン酸ジイソプロピル(B1)をイソシアネート基100モル%に対して65モル%、及び、マロン酸ジ-tert-ブチル(B2)をイソシアネート基100モル%に対して35モル%となるように仕込み、さらに、ジプロピレングリコールジメチルエーテル(DPDM)を加えて、固形分が60質量%となるように調製した。次いで、攪拌しながら、ナトリウムメチラート(溶液の総質量に対して28質量%)含有メタノール溶液:1.0質量部を滴下した後、溶液温度が52℃になるように外浴を調整し、52℃で6時間以上ブロック化反応させた。赤外分光法(IR)によりイソシアネート基のピークの消失を確認した後、40℃に冷却し、ブロックポリイソシアネート100質量部に対してアルミニウムトリス(アセチルアセトネート)(AcAc/AL):0.50質量部及びアセチルアセトン(AcAc):0.037質量部を添加し混合して、ブロックポリイソシアネート組成物を得た。得られたブロックポリイソシアネート組成物について、固形分は60.0質量%、重量平均分子量1.8×104であった。
[Example 14]
(Manufacture of block polyisocyanate composition BL-a14)
100 parts by mass of polyisocyanate P-2 obtained in Synthesis Example 2, methoxypolyethylene glycol (MPG-081, ethylene oxide) were placed in a four-necked flask equipped with a thermometer, stirring blade, and reflux condenser under a nitrogen stream. Repeating units: 15, manufactured by Nippon Nyukazai Co., Ltd.): 0.5 mol% based on 100 mol% of isocyanate groups of polyisocyanate P-2, 2-ethylhexyl acid phosphate (manufactured by Johoku Kagaku Kogyo Co., Ltd.) 0.008 parts by mass of "JP-508T" (trade name) and 54.2 parts by mass of dipropylene glycol dimethyl ether (DPDM) were mixed and reacted at 120° C. for 2 hours. The reaction solution was cooled to 40°C, and diisopropyl malonate (B1) was added at 65 mol% based on 100 mol% of isocyanate groups, and di-tert-butyl malonate (B2) was added at 35 mol% based on 100 mol% of isocyanate groups. The solid content was adjusted to 60% by mass by adding dipropylene glycol dimethyl ether (DPDM). Next, while stirring, 1.0 parts by mass of a methanol solution containing sodium methylate (28% by mass based on the total mass of the solution) was added dropwise, and the outer bath was adjusted so that the solution temperature was 52 ° C. The blocking reaction was carried out at 52°C for 6 hours or more. After confirming the disappearance of the isocyanate group peak by infrared spectroscopy (IR), it was cooled to 40°C, and aluminum tris(acetylacetonate) (AcAc/AL): 0.50 was added to 100 parts by mass of block polyisocyanate. Parts by mass and 0.037 parts by mass of acetylacetone (AcAc) were added and mixed to obtain a block polyisocyanate composition. The obtained block polyisocyanate composition had a solid content of 60.0% by mass and a weight average molecular weight of 1.8×10 4 .
<多価ヒドロキシ化合物の製造>
[製造例1]
(多価ヒドロキシ化合物OHP1の製造)
撹拌装置、温度計、冷却管、窒素ガス導入口を備えた四ツ口フラスコにプロピレングリコールモノメチルエーテル:29質量部を仕込み、窒素ガス通気下で110℃に昇温した。110℃に達した後、窒素ガスの通気を止め、2-ヒドロキシエチルメタクリレート:22.3質量部、メチルメタクリレート:8.0質量部、ブチルアクリレート:26.1質量部、スチレン:42.3質量部、アクリル酸:1.3質量部、及び、2,2’-アゾビス(イソブチロニトリル):1.9質量部からなる混合物を5.5時間かけて滴下した。次いで、115℃で窒素ガスをフローしながら3時間攪拌した後、30℃まで冷却し、続いてエバポレーターにより溶媒を除去した。次いで、酢酸ブチルを投入し、固形分量60質量%のアクリルポリオール系樹脂である多価ヒドロキシ化合物OHP1の溶液を得た。多価ヒドロキシ化合物OHP1は、重量平均分子量Mw2.73×104、水酸基価139mgKOH/g、ガラス転移温度Tgは29.8℃であった。
<Production of polyhydric hydroxy compound>
[Manufacture example 1]
(Production of polyvalent hydroxy compound OHP1)
29 parts by mass of propylene glycol monomethyl ether was charged into a four-neck flask equipped with a stirrer, a thermometer, a cooling tube, and a nitrogen gas inlet, and the temperature was raised to 110° C. under nitrogen gas ventilation. After reaching 110°C, the nitrogen gas ventilation was stopped, and 2-hydroxyethyl methacrylate: 22.3 parts by mass, methyl methacrylate: 8.0 parts by mass, butyl acrylate: 26.1 parts by mass, styrene: 42.3 parts by mass. 1.3 parts by mass of acrylic acid, and 1.9 parts by mass of 2,2'-azobis(isobutyronitrile) were added dropwise over 5.5 hours. Next, the mixture was stirred at 115° C. for 3 hours while flowing nitrogen gas, cooled to 30° C., and then the solvent was removed using an evaporator. Next, butyl acetate was added to obtain a solution of polyhydric hydroxy compound OHP1, which is an acrylic polyol resin, with a solid content of 60% by mass. The polyvalent hydroxy compound OHP1 had a weight average molecular weight Mw of 2.73×10 4 , a hydroxyl value of 139 mgKOH/g, and a glass transition temperature Tg of 29.8°C.
以下の表1~4において、略称は以下の化合物を示す。 In Tables 1 to 4 below, abbreviations indicate the following compounds.
(金属キレート)
AcAc/AL:アルミニウムトリス(アセチルアセトネート)
(metal chelate)
AcAc/AL: aluminum tris (acetylacetonate)
(溶媒)
AcAc:アセチルアセトン
(solvent)
AcAc: acetylacetone
(ブロック剤)
B1:マロン酸ジイソプロピル
B2:マロン酸ジ-tert-ブチル
(blocking agent)
B1: Diisopropyl malonate B2: Di-tert-butyl malonate
表1~表4から、ブロックポリイソシアネート組成物BL-a1~BL-a14(実施例1~14)では、樹脂組成物としたときの貯蔵安定性が良好であり、且つ、塗膜としたときの、80℃程度の低温での硬化性、硬度及び強度に優れていた。
また、金属キレートの含有量が異なるブロックポリイソシアネート組成物BL-a1~BL-a6(実施例1~6)の比較において、金属キレートの含有量が増加するほど、塗膜としたときの、80℃程度の低温での硬化性及び硬度がより優れる傾向がみられた。
また、ブロック剤B2に対するブロック剤B1(B1/B2)のモル比が異なるブロックポリイソシアネート組成物BL-a4(実施例4)とBL-a7(実施例7)の比較、及び、BL-a5(実施例5)とBL-a8(実施例8)とBL-a9(実施例9)の比較において、B1/B2のモル比が小さくなるほど、すなわち、B2の配合比が多くなるほど、塗膜としたときの、80℃程度の低温での硬化性、硬度及び強度がより優れる傾向がみられた。
使用したポリイソシアネートの種類が異なるブロックポリイソシアネート組成物BL-a7及びBL-a12(実施例7及び12)の比較において、ポリイソシアネートの平均イソシアネート基数が小さくなるほど、塗膜としたときの硬度及び強度がより優れる傾向がみられ、一方で、ポリイソシアネートの平均イソシアネート基数が大きくなるほど、塗膜としたときの80℃程度の低温での硬化性がより優れる傾向がみられた。
ブロック剤B1及びブロック剤B2を併用したブロックポリイソシアネート組成物BL-a2(実施例2)では、ブロック剤B2のみを使用したブロックポリイソシアネート組成物BL-a13(実施例13)と比較して、樹脂組成物としたときの貯蔵安定性及び塗膜としたときの強度がより良好であった。
From Tables 1 to 4, block polyisocyanate compositions BL-a1 to BL-a14 (Examples 1 to 14) had good storage stability when made into resin compositions, and when made into coating films. It had excellent curability, hardness and strength at a low temperature of about 80°C.
In addition, in a comparison of block polyisocyanate compositions BL-a1 to BL-a6 (Examples 1 to 6) with different metal chelate contents, the higher the metal chelate content, the higher the 80% There was a tendency for the curability and hardness to be better at a low temperature of about ℃.
In addition, a comparison of block polyisocyanate compositions BL-a4 (Example 4) and BL-a7 (Example 7) with different molar ratios of blocking agent B1 to blocking agent B2 (B1/B2), and BL-a5 ( In a comparison of Example 5), BL-a8 (Example 8), and BL-a9 (Example 9), the smaller the molar ratio of B1/B2, that is, the higher the blending ratio of B2, the better the coating film. There was a tendency for the curability, hardness, and strength to be better at low temperatures of about 80°C.
In a comparison of block polyisocyanate compositions BL-a7 and BL-a12 (Examples 7 and 12) using different types of polyisocyanates, it was found that the smaller the average number of isocyanate groups in the polyisocyanate, the lower the hardness and strength when formed into a coating film. On the other hand, the larger the average number of isocyanate groups in the polyisocyanate, the better the curability at a low temperature of about 80° C. when formed into a coating film.
The blocked polyisocyanate composition BL-a2 (Example 2) using both the blocking agent B1 and the blocking agent B2 has the following characteristics compared to the blocked polyisocyanate composition BL-a13 (Example 13) using only the blocking agent B2. The storage stability when made into a resin composition and the strength when made into a coating film were better.
一方、ブロックポリイソシアネート100質量部に対して金属キレートの含有量が7質量部超である、ブロックポリイソシアネート組成物BL-b1~BL-b2(比較例1~2)では、金属キレートが溶け残っていた。そのため、各種評価を行なうことができなかった。
また、金属キレートを含まず、2級アルキル基を有するマロン酸エステルのみをブロック剤として用いたブロックポリイソシアネート組成物BL-b3(比較例3)、2級アルキル基を有するマロン酸エステルのみをブロック剤として用いたブロックポリイソシアネート組成物BL-b4(比較例4)、及び、ポリイソシアネートの平均イソシアネート基数が3.5未満であり、2級アルキル基を有するマロン酸エステルのみをブロック剤として用いたブロックポリイソシアネート組成物BL-b5(比較例5)では、樹脂組成物としたときの貯蔵安定性は良好であったが、塗膜としたときの、80℃程度の低温での硬化性、硬度及び強度が劣っていた。
On the other hand, in block polyisocyanate compositions BL-b1 to BL-b2 (Comparative Examples 1 and 2) in which the content of metal chelate is more than 7 parts by mass with respect to 100 parts by mass of block polyisocyanate, metal chelate remains undissolved. was. Therefore, various evaluations could not be performed.
In addition, a blocked polyisocyanate composition BL-b3 (Comparative Example 3) containing no metal chelate and using only a malonic acid ester having a secondary alkyl group as a blocking agent, blocking only a malonic acid ester having a secondary alkyl group The blocked polyisocyanate composition BL-b4 (Comparative Example 4) used as a blocking agent, and the average number of isocyanate groups of the polyisocyanate was less than 3.5, and only a malonic acid ester having a secondary alkyl group was used as a blocking agent. Block polyisocyanate composition BL-b5 (Comparative Example 5) had good storage stability when made into a resin composition, but the curability and hardness at a low temperature of about 80°C when made into a coating film. and the strength was poor.
本実施形態のブロックポリイソシアネート組成物によれば、樹脂組成物としたときの貯蔵安定性が良好であり、且つ、塗膜としたときの、80℃程度の低温での硬化性、硬度及び強度に優れるブロックポリイソシアネート組成物を提供することができる。 The block polyisocyanate composition of the present embodiment has good storage stability when made into a resin composition, and has good curability, hardness and strength at a low temperature of about 80°C when made into a coating film. A block polyisocyanate composition having excellent properties can be provided.
Claims (19)
1種以上の金属キレートと、を含む、ブロックポリイソシアネート組成物であって、
前記ポリイソシアネートは、平均イソシアネート基数が4.7以上8以下であり、イソシアヌレート基を有し、且つ、脂肪族ジイソシアネート及び脂環族ジイソシアネートからなる群より選ばれる1種以上のジイソシアネートと平均水酸基官能基数が2.9以上8.0以下であるポリオールとから誘導されたポリイソシアネートであり、
前記ブロックポリイソシアネート100質量部に対する、前記金属キレートの含有量が0.05質量部以上7質量部以下である、ブロックポリイソシアネート組成物。 A blocked polyisocyanate derived from a polyisocyanate and a blocking agent containing a malonic acid ester having a tertiary alkyl group;
A block polyisocyanate composition comprising one or more metal chelates,
The polyisocyanate has an average number of isocyanate groups of 4.7 or more and 8 or less , has an isocyanurate group, and has an average hydroxyl group functionality and one or more diisocyanates selected from the group consisting of aliphatic diisocyanates and alicyclic diisocyanates. A polyisocyanate derived from a polyol having a base number of 2.9 or more and 8.0 or less ,
A block polyisocyanate composition, wherein the content of the metal chelate is 0.05 parts by mass or more and 7 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the block polyisocyanate.
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