JPH03258826A - 一液型自己硬化性樹脂の製造方法 - Google Patents
一液型自己硬化性樹脂の製造方法Info
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
シアネート基と水酸基とを併存する接着剤や塗料などに
有用な新規−波型自己硬化性樹脂に関する。
ンシアネート系架橋剤で硬化させる二液型または一液型
の塗料は耐薬品性、物性および耐候性等に優れた塗膜を
形成し、自動車用塗料等に幅広く使用されている。
合時および塗装時等の安全衛生上の問題や該両成分を混
合した後の塗料液のポットライフ(可使時間)が短く塗
装作業中に増粘したり、塗装機器の洗浄が困難になる等
の欠陥がある。また、−波型では、架橋剤のブロックし
たポリイソシアネー7ト化合物と基体樹脂との相溶性が
低下し、塗膜の硬化性や光沢、平滑性が劣化するという
欠陥がある。
ト基含有ラジカル重合性単量体またはそれをブロックし
たものと水酸基含有ラジカル重合性単量体とを共重合し
て同一分子内に相補性反応基を導入した自己架橋性樹脂
が特開昭63−186722号等に開示されている。
有ラジカル重合性単量体と水酸基含有ラジカル重合性単
量体との共重合反応を可能な限り低温で行ってもイソシ
アネート基と水酸基との反応を防ぐことは困難であり、
重合反応中にゲル化しやすい。特に、」−記イソシアネ
ート基含有単量体は主としてα−メチルスチレンの誘導
体であるので、アゾ系の重合開始剤では充分な重合率が
得られず、また過酸化物系やカーボネート系の開始剤を
用いても高い重合率を得るためには100°C以」−の
温度での重合が必要である。一方、ブロックされたイソ
シアネート基含有単量体を用いると重合反応中にゲル化
の恐れは少ないが、特に、フェノール系やオキシム系な
どのブロック剤でブロックしたイソシアネート基含有単
量体を用いると重合反応が高温(約120〜140℃)
であるため重合中に著しく着色するという欠点があり、
又これら以外のブロック剤では解離温度が高くなるため
、得られた自己硬化性樹脂の硬化のため更に高温(約1
70°C以−L)に加熱する必要を生じ、低温(約12
0°C以下)硬化性のものが得られにくい。
た結果、ゲル化、着色、重合率低下等の問題点を解決し
、しかも低温硬化も可能な新規な一液系自己架橋性樹脂
の開発に至った。
−1・基と水酸基とが併存する樹脂であって、イソシア
ネート基含有ラジカル重合性単量体を主成分とする重合
体に含まねるイソシアネート基の一部をブロックし、次
いで残りの末ブロックイソシアネー ト基にアルカノー
ルアミンを反応させて得られることを特徴とする一波型
自己硬化性樹脂に係る。
重合性単回体く以下、rNcOモノマー」と略称するこ
とがある)は1分子中に遊離の末ブロックイソシアネー
ト基とラジカル重合性二重結合とをそれぞれ少なくとも
1個ずつ有する化合物であって、該NCOモノマーを用
いて1分子中に少なくとも2個の遊離の末ブロックイソ
シアネート基を有する重合体(以下、INco重合体」
と略称することがある)を製造する。
アネ−1・、2−イソシアネートエチルメタクリレ−1
−1m−またはp−イソプロペニル−α α′−ジメチ
ルベンジルイソシアネート、および水酸基含有ビニル単
量体とジイソシアネート化合物との等モル付加物などか
ら選ばれた一種または二種以上を用いることができる。
重合性二重結合とをそれぞれ1個以上有する化合物であ
り、例えば、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレー
トや2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレートなど
のアクリル酸又はメタクリル酸とグリコール(炭素数2
〜20)との等モル付加物などがあげられ、また、ジイ
ソシアネ−1・化合物は]分子中に2個のイソシアネー
)へ基を有するものであり、例えば、トリレンジイソシ
アネーh、4.4’ −ジフェニルメタンジイソシアネ
ート、キシリレンジイソシアネート、ヘキサメヂレンジ
イソシアネート、リジンジイソシアネート、4.4’−
メチレンビス(シクロへキシルジイソシアネート)、メ
チルシクロヘキサン−2,4(2,6)−ジイソシアネ
ート、イソホロンジイソシアネートおよびトリメチルヘ
キサンジイソシアネートなどがあげられる。
、2−イソシアネートエチルメタクリレート、m−イソ
プロペニル−α、α′−ジメチルベンジルイソシアネー
ト、2−ヒドロキシエチルアクリレートとイソホロンジ
イソシアネートとの等モル付加物などである。
又は他のラジカル重合性単量体と共重合せしめることに
よって得られる。
二重結合を有し、かつ活性水素(例えば−OH,>NH
,−NH2など)を有さない化合物が好ましく、具体的
にはスチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン等
の芳香族ビニル系単量体;メチル(メタ)アクリレート
、エチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリ
レート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ラ
ウリル(メタ)アクリレート、トリデシル(メタ)アク
リレート、ステアリル(メタ)アクリレート、シクロヘ
キシル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリ
レート等の(メタ)アクリル酸エステル類;ビスコース
3F、同3MF、同8F。
ーフルオロシクロヘキシル(メタ)アクリレ−)、N−
2−プロピルパーフルオロオクタンスルホン酸アミドエ
チル(メタ)アクリレート、フッ化ビニル、フッ化ビニ
リデン等の含フッ素ビニル系Ml量体;N、N’ −ジ
エチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N、N’
−ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N、N
’ −ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N
、N’ジエチル(メタ)アクリルアミド等の含窒素ビニ
ル系単量体;ビニルエチルエーテル、ビニルブチルエー
テル等のビニルエーテル系単量体;および、(メタ)ア
クリル酸グリシジル、3,4−エポキシシクロヘキシル
メチル(メタ)アクリレート、アリールグリシジルエー
テル、メチロールアクリルアミドのアルキルエーテル化
物、(メタ)アクリルアミド、(メタ)アクリル酸クロ
ライド、塩化ビニル、塩化ビニリデン、(メタ)アクリ
ロニトリル、γ−メタクリロキシアルキルトリメトキシ
シラン等が挙げられ、これらは1種もしくは2種以上混
合されて用いられる。
、NGO重合体1分子中に遊離イソシアネート基を2個
以上有する範囲であれば特に制限されないが、NCOモ
ノマー/他のラジカル重合性単量体の重n比に基いて1
0010〜1/99、特に10010〜10/90の範
囲が適している。
のラジカル重合性単量体との重合反応は通常活性水素を
有しない不活性有機溶剤中で行なうことが好ましい。
ト基と反応する活性水素を有しない溶剤を意味し、脂肪
族炭化水素系、芳香族系、エステル系、ケトン系等の単
一、または、混合溶剤が用いられる。これらの溶剤は水
分を含有していることがあるので必要に応じて脱水して
おくことが好ましい。
ーと他のラジカル重合性単量体とを不活性有機溶剤中で
、通常、50〜180℃の温度で、ラジカル重合開始剤
を用いて重合することによって得られる。該重合体の分
子量は、反応濃度、開始剤量等によって調整できる。反
応濃度はポリマー分で20〜80重n%の範囲で行われ
る。
化ラウロイル、過酸化カプロイル、1−ブチルパーオク
トエイト、過酸化ジアセチル等の有機過酸化物;アゾビ
スイソブチロニトリル、アゾビスα、γ−ジメチルバレ
ロニトリル、ジメチルα、α′−アゾイソブチレート等
のアゾ系触媒;ジイソプロピルペルオキシカルボネート
等のジアルキルペルオキシジカルボネート、および、レ
ドックス系開始剤等が使用できる。重合開始剤の濃度は
全単量体の0.01〜15重量%、特に、0.1〜10
重量%の範囲内が好ましい。
や紫外線等を利用して重合することも可能である。
ァポリメリゼーション法も利用できる。
プロペニル−α、α′−ジメチルベンジルイソシアネー
トを用いる場合には、重合率を上げるために過酸化物系
またはカルボネート系の開始剤を用い、反応は100℃
以上で行うのが好ましい。より好ましくは、アクリレー
ト系モノマーを併用すると重合率の高いNGO重合体を
得やすい。
合体の分子口は、数平均分子足で500〜50000、
好ましくは、1000〜30000の範囲である。
2個以上有しているが、活性水素を全く有していないこ
とが好ましい。
れる遊離イソシアネート基の一部にブロック剤を反応さ
せてブロックする。つまり、ブロック剤を反応させた後
のNGO重合体は遊離の末ブロックイソシアネート基と
ブロックされたイソシアネート基とが併存している。
、キシレノール、p−エチルフェノール、0−イソプロ
ピルフェノール、pIerj−ブチルフェノール、p−
1erf−オクチルフェノール、チモール、p−ナフト
ール、p−ニトロフェノール、p−クロロフェノールな
どのフェノール系;メタノール、エタノール、プロパツ
ール、ブタノール、エチレングリコール、メチルセロソ
ルブ、ブチルセロソルブ、メチルカルピトール、ベンジ
ルアルコール、フェニルセロソルブ、フルフリルアルコ
ール、シクロヘキサノールなどのアルコール系;マロン
酸ジメチル、マロン酸ジエチル、アセト酢酸エチルなど
の活性メチレン系;ブチルメルカプタン、チオフェノー
ル、terj−ドデシルメルカプタンなどのメルカプタ
ン系;アセトアニリド、アセドアニジシト、酢酸アミド
、ベンズアミドなどの酸アミド系;コハク酸イミド、マ
レイン酸イミドなどのイミド系;ジフェニルアミン、フ
ェニルナフチルアミン、アニリン、カルバゾールなどの
アミン系;イミダゾール、2−エチルイミダゾールなど
のイミダゾール系;尿素、チオ尿素、エチレン尿素など
の尿素系;N−フェニルカルバミン酸フェニル、2−オ
キサゾリドンなどのカルバミン酸塩系;エチレンイミン
などのイミン系;ホルムアルドオキシム、アセトアルド
オキシム、メチルエチルケトオキシム、シクロヘキサノ
ンオキシムなどのオキシム系;重亜硫酸ソーダ、重亜硫
酸カリなどの亜硫酸塩系;ε−カプロラクタム、δ−バ
レロラクタム、γ−ブチロラクタム、β−プロピオラク
タムなどのラクタム系;などのものがあげられ、とりわ
け好ましいのはフェノール系、ラクタム系、アルコール
系、オキシム系のものである。
有機溶液中にブロック剤を配合し、通常、20〜150
℃の温度で行われる。また、必要に応じて、スズ系の触
媒を用いても良い。
る水酸基世に応じて、あらかじめブロックすべきイソシ
アネート基のモル数を計算し、加えるべきブロック剤の
量を決定する。具体的には、NGO重合体に含まれる遊
離の全イソシアネート基の5〜95モル%、好ましくは
20〜80モル%のイソシアネート基がブロックされる
ように配合量を決定することが好ましい。
含まれる残りの末ブロックイソシアネート基にアルカノ
ールアミン中のアミノ基を反応させてNGO重合体に水
酸基を導入する。
使用でき、例えば、2−(メチルアミノ)エタノール、
2− (n−ブチルアミノ)エタノール、2−(ドデシ
ルアミノ)エタノール、モノ(又はジ)エタノールアミ
ン、ジイソプロパツールアミン、4−ピペリジンエタノ
ール等のモノ−またはジ−アルカノールアミンがあげら
れ、このうち特に好ましくは2−(メチルアミノ)エタ
ノール、ジェタノールアミンなどである。
速いので、通常は、室温程度で短時間で完結する。この
工程でNGO重合体中に両官能基(ブロックイソシアネ
ート基と水酸基)が導入されるので、必要以上の高温で
反応を進めるとブロック剤が一部解離して両官能基間の
反応が起こり増粘したりゲル化したりすることがあるの
で、70℃以下の温度で行うのが好ましい。
NGO重合体中に残存している末ブロックイソシアネー
ト基のすべてに反応するに必要な量を配合することが好
ましい。また、アルカノールアミンのうち、ジアルカノ
ールアミンを用いるとモノアルカノールアミンに比べて
2倍量の水酸基が導入でき効率が良い。
ソシアネート基と水酸基の量が等量になる様にすれば自
己架橋性塗膜としての架橋度は最も高くなるが、塗料や
接着剤に用いる場合には素地、層間との密着性等を考慮
してどちらか一方の、官能基が過剰になるようにするこ
とが好ましく、水酸基価(mgKOH/ g )が25
〜250、イソシアネート基価(g/10100Oは1
5〜250の範囲が適している。
応系において活性水素を有する重合性単量体や溶剤など
を使用することがないのでゲル化することが全くない。
るので、ブロック剤はイソシアネート基と反応させるの
に必要な温度に加熱すればよく、例えばフェノール系や
オキシム系などの高温で着色しやすいブロック剤は高温
に加熱することなく約100℃以下でイソシアネート基
をブロックでき、着色することが全くなく、しかも低温
(約100℃以下)で解離するので低温硬化用として有
利である。また、解離温度が高いブロック剤であっても
、該ブロック剤とNGO重合体との反応は容易に行なわ
れゲル化することは全(ない。
両方を含有する自己硬化性樹脂は塗料、接着剤等に用い
られる。
整剤、劣化防止剤等を必要に応じて添加して、−波型塗
料として使用される。さらにその他のポリオール、反応
性希釈剤および架橋剤(例えば、メラミンブラスト、ブ
ロックイソシアネート、エポキシ系、酸系、アルコキシ
シラン系等)を配合することもできる。また、各種の硬
化触媒も使用しうる。
ましくは、80〜150℃の温度下で硬化して三次元架
橋体をあたえる。
はこれによって何ら限定されるものではない。
は原則として重量に基づく。
レン65部を入れ、110℃に加熱保持して、2−イソ
シアネートエチルメタクリレート40部、スチレン15
部、n−ブチルメタクリレート30部、2−エチルへキ
シルメタクリレート15部およびアゾビスイソブチロニ
トリル2.5部の混合物を3時間かけて滴下した。
0.5部の混合液を1時間かけて滴下し、さらに1時間
熟成した後、30℃まで冷却してNCO重合体(数平均
分子世約9000)液を得た。
に、撹拌しながら、メチルエチルケトンオキシム(ブロ
ック剤)11.2部を15分かけて滴下し1時間熟成し
た。ついで、9.7部の2−(メチルアミノ)エタノー
ルを15分かけて滴下し30分熟成し反応を完了させた
。
硬化性樹脂液はやや黄味を帯びた透明な液で、ガードナ
ー粘度はMであり、30℃にて一月間貯蔵後も増粘は認
められなかった。
イソシアネート基価54.2g/1000g樹脂であっ
た。
り0.2%添加しても液の貯蔵安定性は良好であった。
、メチルエチルケトンオキシム14.9部を加えて遊離
イソシアネート基の2/3をブロック化し、ついで残り
のすべてを水酸基化するために2−(メチルアミノ)エ
タノールを6.5部加えて反応を完結させた。
ドナー粘度はKであり、30℃にて一月間貯蔵後も増粘
は認められなかった。
価は72.2であった(単位は実施例1と同一である)
。
レン65部を入れ、130℃に加熱保持して、m−イソ
プロペニル−α、α −ジメチルベンジルイソシアネー
ト50部、n −”:fチルメ9クリレート30部、2
−エチルへキシルメタクリレート20部およびt−ブチ
ルペルオキシイソプロピルカーボネート3.5部の混合
物を3時間かけて滴下した。
ソプロピルカーボネート1.0部の混合液を1時間かけ
て滴下し、さらに1時間熟成した後、30℃まで冷却し
てNGO重合体(数平均分子間約6500)液を得た(
この反応液をNGO重合体液CB)と称する。)。
0.8部を15分かけて滴下し2時間熟成した。ついで
、9.3部の2−(メチルアミノ)エタノールを15分
かけて滴下し30分熟成し反応を完了させた。
、ガードナー粘度はPであり、30℃にて一月間貯蔵後
も増粘は認められなかった。
、イソシアネート県側52.2g/1000g樹脂であ
った。
り0.2%添加しても液の貯蔵安定性は良好であった。
チルエチルケトンオキシム14.4部を加えて遊離イソ
シアネート基の2/3をブロック化し、ついで残りのす
べてを水酸基化するためにジェタノールアミン8.7部
を加えて反応を完結させた。
であった。ガードナー粘度はOであり、30℃にて一月
間貯蔵後も増粘は認められなかつた。
側は69.6であった(単位は前記に同じ)。
レン65部を入れ、110℃に加熱保持して、イソホロ
ンジイソシアネート/2−ヒドロキシエチルアクリレー
トの等モル付加物45部、スチレン15部、n−ブチル
メタクリレート25部、2−エチルへキシルメタクリレ
ート15部およびアゾビスイソブチロニトリル2.5部
の混合物を3時間かけて滴下した。
0.5部の混合液を1時間かけて滴下し、さらに1時間
熟成した後、30℃まで冷却してNGO重合体(数平均
分子量的9000)液を得た(この反応液をNCO重合
体液EC)と称する。
15分かけて滴下し1時間熟成した。
15分かけて滴下し30分熟成し反応を完了させた。
。ガードナー粘度はPであり、30℃にて一月間貯蔵後
も増粘は認められなかった。
g樹脂、インシアネート県側39.6g/1000g樹
脂であった。
り0.2%添加しても液の貯蔵安定性は良好であった。
レン65部を入れ、110℃に加熱保持して、2−イソ
シアネートエチルメタクリレート20部、スチレン15
部、2−エチルへキシルメタクリレート20部、n−ブ
チルメタクリレート30部、2−ヒドロキシエチルアク
リレート15部およびアゾビスイソブチロニトリル2.
5部の混合物を3時間かけて滴下し、重合しようとした
が、滴下を開始して30分後にゲル化した。
ルケトンオキシムを加える前に、2−(メチルアミノ)
エタノールを加えたところ1時間後にゲル化した。
レン65部を入れ、130℃に加熱保持して、m−イソ
プロペニル−α、α′−ジメチルベンジルイソシアネー
トのメチルエチルケトンオキシム等モルブロック体30
部、n−ブチルメタクリレート20部、2−ブチルメタ
クリレート30部、2−エチルへキシルメタクリレート
20部およびt−ブチルペルオキシイソプロピルカーボ
ネート3.5部の混合物を3時間かけて滴下した。
)ゲル化状態であり、また、液の色はヘリイゲ色数計で
15であり、茶褐色であった。
の後の工程は、取り止めた。
開始剤をアゾビスイソブチロニトリルに置き換えて重合
を行ったところ、最終の重合率は76%しかなく、また
、液の色も同様に茶褐色であったため、その後の反応は
取り止めた。
形分当たり0.2%添加した系、および添加しない系の
貯蔵安定性およびこれらの液をブリキ板に乾燥膜厚が約
60μmになるように塗布して、120℃、140℃に
て30分間焼き付けた硬化塗膜のゲル分率を測定した(
ゲル分率はアセトンでリフラックス温度にて7時間抽出
して測定した)。
階以下を良好とした。
出後の溶剤非抽出成分の重量分率。
示す(%)。
Claims (2)
- (1)同一分子内にブロックイソシアネート基と水酸基
とが併存する樹脂であって、イソシアネート基含有ラジ
カル重合性単量体を主成分とする重合体骨格中の該イソ
シアネート基の一部をブロックし、次いで残りの末ブロ
ックイソシアネート基にアルカノールアミンを反応させ
て得られることを特徴とする一液型自己硬化性樹脂。 - (2)イソシアネート基含有ラジカル重合性単量体が、
メタクリロイルイソシアネート、2−イソシアネートエ
チルメタクリレート、m−またはp−イソプロペニル−
α,α′−ジメチルベンジルイソシアネート、及び水酸
基含有ビニル単量体とジイソシアネート化合物との等モ
ル付加物から選ばれた1種又は2種以上である請求項1
に記載の一液型自己硬化性樹脂。
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