JPH10265670A - ポリアミドイミド樹脂組成物及び耐熱性塗料 - Google Patents

ポリアミドイミド樹脂組成物及び耐熱性塗料

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JPH10265670A
JPH10265670A JP9075303A JP7530397A JPH10265670A JP H10265670 A JPH10265670 A JP H10265670A JP 9075303 A JP9075303 A JP 9075303A JP 7530397 A JP7530397 A JP 7530397A JP H10265670 A JPH10265670 A JP H10265670A
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Tomohiro Hirata
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ポリアミドイミド樹脂が本来有する耐熱性等
に加えて、低温硬化性と保存安定性、密着性と機械的強
度のそれぞれ相反する特性を両立したポリアミドイミド
樹脂組成物及び耐熱性塗料を提供する。 【解決手段】 (A)一般式(I) 【化1】 〔式中、R1及びR2は、同一又は異なっていてもよく、
水素原子、アルキル基又はアルコキシ基を示す〕で表さ
れる芳香族ジイソシアネート化合物を、ジイソシアネー
ト成分の10〜90モル%の範囲で用いて得られたポリ
アミドイミド樹脂及び(B)ブロックイソシアネート化
合物を含有してなるポリアミドイミド樹脂組成物並びに
このポリアミドイミド樹脂組成物及び有機溶媒を含有す
る耐熱性塗料。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ポリアミドイミド
樹脂組成物及びこれを用いた耐熱性塗料に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】ポリアミドイミド樹脂は、耐熱性、耐薬
品性、耐溶剤性、耐摩耗性などに優れているため、エナ
メル線用ワニス、耐熱性塗料をはじめとする各種基材の
コート剤として広く利用されている。しかしながら、こ
れらの優れた特性を得るためには、通常、250℃以上
の高温で硬化を行わなければならない。一方、耐熱性塗
料の分野においては、生産性の向上や硬化時に生じる基
材の寸法変動の低下を図るために、硬化温度の低下が望
まれている。ポリアミドイミド樹脂の硬化温度を低下す
る手段として、従来、エポキシ樹脂などの添加が検討さ
れているが、ポリアミドイミド樹脂の残存カルボキシル
基やイソシアネート基と室温でも一部反応し、塗料の保
存安定性が悪くなり、さらには、塗膜形成過程において
ポリアミドイミド樹脂の残存官能基は、エポキシ樹脂と
の硬化反応に費やされるため、硬化後の残存官能基数が
低下し、基材から剥離し易くなるという問題点がある。
そのため、ポリアミドイミド樹脂の密着性を向上させる
ために有機シラン化合物などの添加等が検討されている
が、保存安定性が悪くなり、使用範囲が限定されるとい
う問題点があった。また、密着性を向上させるためにポ
リアミドイミド樹脂を低弾性率化させる手法も有効であ
るが、形成される塗膜の機械的強度が低下するという問
題が生じる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、ポリアミド
イミド樹脂が本来有する耐熱性等に加えて、低温硬化性
と保存安定性、密着性と機械的強度のそれぞれ相反する
特性を両立したポリアミドイミド樹脂組成物及び耐熱性
塗料を提供するものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、(A)一般式
(I)
【化2】 〔式中、R1及びR2は、同一又は異なっていてもよく、
水素原子、アルキル基又はアルコキシ基を示す〕で表さ
れる芳香族ジイソシアネート化合物を、ジイソシアネー
ト成分の10〜90モル%の範囲で用いて得られたポリ
アミドイミド樹脂及び(B)ブロックイソシアネート化
合物を含有してなるポリアミドイミド樹脂組成物並びに
この組成物と有機溶媒を含有する耐熱性塗料に関する。
【0005】
【発明の実施の形態】本発明のポリアミドイミド樹脂組
成物は、(A)成分のポリアミドイミド樹脂として、前
記一般式(I)で表される芳香族ジイソシアネート化合
物を、ジイソシアネート成分の10〜90モル%の範囲
で用いて得られたポリアミドイミド樹脂を含有する。本
発明に用いる(A)成分のポリアミドイミド樹脂は、そ
の製造法については特に制限はなく、例えば、特公昭4
4−19274号公報等に示されている既に公知の製造
法によって製造され、さらに具体的には、酸無水物基を
有する3価以上のポリカルボン酸又はその誘導体と、前
記一般式(I)で表される芳香族ジイソシアネート化合
物を前記の割合で配合したジイソシアネート成分とを適
当な有機溶媒中で反応させて得られる。
【0006】前記一般式(I)において、R1及びR2
水素原子、アルキル基又はアルコキシ基を示す。アルキ
ル基又はアルコキシ基は、それぞれ低級アルキル基又は
低級アルコキシ基であるのが好ましく、これらは炭素数
が1〜4のものがさらに好ましい。前記一般式(I)で
表される芳香族ジイソシアネート化合物としては、例え
ば、ビフェニル−4,4′−ジイソシアネート、ビフェ
ニル−3,3′−ジイソシアネート、ビフェニル−3,
4′−ジイソシアネート、3,3′−ジメチルビフェニ
ル−4,4′−ジイソシアネート、2,2′−ジメチル
ビフェニル−4,4′−ジイソシアネート、3,3′−
ジエチルビフェニル−4,4′−ジイソシアネート、
2,2′−ジエチルビフェニル−4,4′−ジイソシア
ネート、3,3′−ジメトキシビフェニル−4,4’−
ジイソシアネート、2,2’−ジメトキシビフェニル−
4,4′−ジイソシアネートなどが挙げられ、これらを
単独で又は2種類以上を組み合わせて使用することがで
きる。上記の芳香族ジイソシアネート化合物の中でも、
入手しやすさやコスト等の点で、下記の式(II)で表さ
れる3,3′−ジメチルビフェニル−4,4′−ジイソ
シアネートが最も好ましい。
【0007】
【化3】
【0008】ジイソシアネート成分として、一般式
(I)で表される芳香族ジイソシアネート化合物と併用
されるジイソシアネートとしては、例えば、ジフェニル
メタン−4,4′−ジイソシアネート、ジフェニルメタ
ン−3,3′−ジイソシアネート、ジフェニルメタン−
3,4′−ジイソシアネート、ジフェニルエーテル−
4,4′−ジイソシアネート、ベンゾフェノン−4,
4′−ジイソシアネート、ジフェニルスルホン−4,
4′−ジイソシアネート、トリレン−2,4−ジイソシ
アネート、トリレン−2,6−ジイソシアネート、m−
キシリレンジイソシアネート、p−キシリレンジイソシ
アネート、ナフタレン−2,6−ジイソシアネート、
4,4′−〔2,2−ビス(4−フェノキシフェニル)
プロパン〕ジイソシアネート、テトラメチレン−1,4
−ジイソシアネート、ヘキサメチレン−1,6−ジイソ
シアネートなどを単独で又は2種以上を組み合わせて使
用することができる。予め合成しておいたポリイソシア
ネートを用いてもよく、経日変化を避けるために適当な
ブロック剤で安定化したものを使用してもよい。
【0009】本発明に用いる(A)成分のポリアミドイ
ミド樹脂の原料としてのジイソシアネート成分のうち、
前記一般式(I)で表される芳香族ジイソシアネート化
合物のジイソシアネート成分中に占める割合は、10〜
90モル%とすることが好ましく、20〜80モル%と
することがより好ましく、30〜70モル%とすること
が特に好ましい。前記一般式(I)で表される芳香族ジ
イソシアネート化合物の割合が10モル%未満である
と、密着性及び機械的強度の向上効果が低下する傾向が
あり、90モル%を超えると、塗料及び塗膜の透明性が
低下する傾向がある。
【0010】本発明に用いる(A)成分のポリアミドイ
ミド樹脂を製造するため、ジイソシアネート成分と反応
させる、酸無水物基を有する3価以上のポリカルボン酸
又はその誘導体としては、イソシアネート基又はアミノ
基と反応する酸無水物基を有する3価以上のポリカルボ
ン酸又はその誘導体であればよく、特に制限はないが、
例えば、一般式(III)及び(IV)
【化4】 〔式中、Rは水素、アルキル基又はフェニル基を示し、
Yは−CH2−、−CO−、−SO2−又は−O−を示
す〕で表される化合物を使用することができる。耐熱
性、コスト面等を考慮すれば、トリメリット酸無水物が
特に好ましい。酸無水物基を有する3価以上のポリカル
ボン酸又はその誘導体の一部を、必要に応じてピロメリ
ット酸二無水物、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無
水物、ブタンテトラカルボン酸二無水物、ビシクロ−
〔2,2,2〕−オクト−7−エン−2:3:5:6−
テトラカルボン酸二無水物等のテトラカルボン酸二無水
物、脂肪族又は芳香族二塩基酸などに置き換えてもよ
い。
【0011】上記のポリカルボン酸又はその誘導体とジ
イソシアネート成分の使用量は、カルボキシル基又はそ
の誘導基及び酸無水物基に対するイソシアネート基の比
が0.7〜1.5になるように選定することが好まし
く、高分子量の樹脂を得るためには、カルボキシル基又
はその誘導基及び酸無水物基に対するイソシアネート基
の比を1.0付近にすることが好ましい。また、カルボ
キシル基末端ポリアミドイミド樹脂を得るためには、こ
の比を0.7〜1.0未満にすることが好ましい。
【0012】反応は、80〜200℃の温度範囲で有機
極性溶媒の存在下、遊離発生してくる炭酸ガスを反応系
より除去しながら加熱縮合して行われる。反応時間は、
バッチの規模、採用される反応条件により適宜選択され
る。有機極性溶媒としては、例えば、N−メチル−2−
ピロリドン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−
ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、γ−ブ
チロラクトン、ジエチレングリコールジメチルエーテ
ル、トリエチレングリコールジメチルエーテル等を単独
で又は2種以上組み合わせて使用することができ、その
使用量は、生成するポリアミドイミド樹脂の1.0〜
5.0倍(重量)が好ましい。ポリアミドイミド樹脂の
合成終了後に、樹脂末端のイソシアネート基をアルコー
ル類、ラクタム類、オキシム類等のブロック剤でブロッ
クすることもできる。
【0013】本発明のポリアミドイミド樹脂組成物に
(B)成分として用いるブロックイソシアネート化合物
としては、例えば、ジフェニルメタン−4,4′−ジイ
ソシアネート、ジフェニルメタン−3,3′−ジイソシ
アネート、ジフェニルメタン−3,4′−ジイソシアネ
ート、ジフェニルエーテル−4,4′−ジイソシアネー
ト、ベンゾフェノン−4,4′−ジイソシアネート、ジ
フェニルスルホン−4,4′−ジイソシアネート、3,
3′−ジメチルビフェニル−4,4′−ジイソシアネー
ト、トリレン−2,4−ジイソシアネート、トリレン−
2,6−ジイソシアネート、m−キシリレンジイソシア
ネート、p−キシリレンジイソシアネート、ナフタレン
−2,6−ジイソシアネート、4,4′−〔2,2−ビ
ス(4−フェノキシフェニル)プロパン〕ジイソシアネ
ート、テトラメチレン−1,4−ジイソシアネート、ヘ
キサメチレン−1,6−ジイソシアネート等のジイソシ
アネート化合物、これらのイソシアネート化合物の二量
体アダクト、イソシアヌネート構造を有する三量体、ビ
ュレット型多量体等、前記イソシアネート化合物と多価
アルコールのアダクト(付加物)若しくはビュレット型
付加物などのイソシアネート化合物をフェノール類、ア
ルキルアルコール、アセチルアセトン、アセト酢酸エチ
ル、ε−カプロラクタム、オキシム、マロン酸エステル
等でブロックした化合物、例えば、住友バイエルウレタ
ン(株)製デスモジュールAPステーブル、CTステーブ
ル、TPLS−2830、BL−3175、BL−41
65、デスモカップ11、12、クレランUT、UI、
U12(以上いずれも商品名)、日本ポリウレタン(株)
製MS−50(商品名)などが挙げられる、これらを単
独で又は2種以上を組み合わせて使用することができ
る。これらのうち、イソシアネートのブロック剤として
アセチルアセトン、アセト酢酸エチル、ε−カプロラク
タム、オキシム、マロン酸エステル等でブロックした化
合物が好ましく、オキシムでブロックした化合物がより
好ましい。
【0014】(B)成分のブロックイソシアネート化合
物の配合量は、ポリアミドイミド樹脂100重量部に対
して1〜50重量部とすることが好ましく、5〜45重
量部とすることがより好ましく、10〜40重量部とす
ることが特に好ましい。この配合量が1重量部未満であ
ると、低温硬化性が低下する傾向があり、50重量部を
超えると、塗膜の耐熱性や密着性などが低下する傾向が
ある。なお、ブロックイソシアネート化合物の添加方法
としては、添加するブロックイソシアネート化合物を予
めポリアミドイミド樹脂に含まれる溶媒と同一の溶媒に
溶解してから添加してもよく、また、直接ポリアミドイ
ミド樹脂に添加してもよい。
【0015】本発明のポリアミドイミド樹脂組成物に
は、その硬化性を向上させるため、上記必須成分以外
に、ブロックイソシアネート解離触媒などを使用するこ
とができる。使用しうる触媒としては、ジラウリン酸ジ
−n−ブチルスズ、ジエチルマレイン酸ジ−n−ブチル
スズ、ジオクチルマレイン酸ジ−n−ブチルスズ等の金
属系触媒及びジアゾビシクロウンデセン等の有機系触媒
を単独で又は2種類以上を組み合わせて使用することが
できる。この使用量は、(B)成分の総量に対して0.
1〜20重量部とすることが好ましい。また、用途に応
じて他の耐熱性樹脂、例えば、ポリイミド、ポリエーテ
ルイミド、ポリエーテルスルホン、ポリテトラフルオロ
エチレン等1〜200重量%と混合して使用してもよ
い。
【0016】本発明になるポリアミドイミド樹脂組成物
は、N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルホ
ルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、ジメチル
スルホキシド、γ−ブチロラクトン、ジエチレングリコ
ールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチ
ルエーテル等の有機溶媒で樹脂分20〜40重量%に希
釈した溶液として使用することもできる。この場合、樹
脂分濃度,粘度などを考慮して助溶媒としてキシレン、
NISSEK HISOL−100、150、酢酸ブチ
ルエステル、セロソルブアセテート、ブチルセロソルブ
アセテート、メチルエチルケトン、エチルベンゼン、p
−シメンなどを併用してもよい。
【0017】本発明におけるポリアミドイミド樹脂組成
物は、上記した有機溶媒で希釈して主として耐熱塗料用
として使用されるが、それ以外の用途、例えば、エナメ
ル線用ワニス、電気絶縁用含浸ワニス、注型ワニス、マ
イカ、ガラスクロス等の基材と組み合せたシート用ワニ
ス、MCL積層板用ワニス、摩擦材料用ワニス等として
使用することもできる。
【0018】
【実施例】以下、本発明を実施例及び比較例により詳細
に説明するが、本発明はこれらによって制限されるもの
ではない。 比較例1 撹拌機、冷却管、窒素導入管及び温度計を備えた2リッ
トルの四つ口フラスコにN−メチル−2−ピロリドン6
63.6g、ジフェニルメタン−4,4′−ジイソシア
ネート250.2g(1.0モル)及び無水トリメリッ
ト酸192.1g(1.0モル)を仕込み、130℃ま
で昇温する。約6時間反応させた後、この樹脂をN−メ
チル−2−ピロリドン及びキシレンの混合溶媒で希釈
し、さらに2−ブタノンオキシム6.6gを添加して、
90℃で3時間加熱し、不揮発分30重量%のポリアミ
ドイミド樹脂組成物を得た。
【0019】比較例2 比較例1で得られたポリアミドイミド樹脂組成物の樹脂
分100重量部に対して、BL−3175(住友バイエ
ルウレタン(株)製、イソシアヌレート構造を有し、オキ
シムでブロックされたヘキサメチレンジイソシアネート
三量体、NCO基含有率11.3重量%)40重量部を
N−メチル−2−ピロリドンに溶解して不揮発分を30
重量%とした溶液を添加し、不揮発分が30重量%のポ
リアミドイミド樹脂組成物を得た。
【0020】比較例3 比較例2において、BL−3175の代わりに、YH−
434(東都化成(株)製、アミン型エポキシ樹脂の商品
名、主成分はN,N,N′,N′−テトラグリシジルア
ミノジフェニルメタン、エポキシ当量121)10重量
部を用いた以外は、比較例2と全く同様の操作を行な
い、不揮発分が30重量%のポリアミドイミド樹脂組成
物を得た。
【0021】比較例4 比較例1において、ジフェニルメタン−4,4′−ジイ
ソシアネート250.2g(1.0モル)の代わりに、
3,3′−ジメチルビフェニル−4,4′−ジイソシア
ネート52.8g(0.2モル)及びジフェニルメタン
−4,4′−ジイソシアネート200.2g(0.8モ
ル)を用いた以外は、比較例1と全く同様の操作を行な
い、不揮発分が30重量%のポリアミドイミド樹脂組成
物を得た。
【0022】実施例1 比較例4で得られたポリアミドイミド樹脂組成物の樹脂
分100重量部に対して、BL−3175を40重量部
用いて、比較例2と全く同様の操作を行ない、不揮発分
が30重量%のポリアミドイミド樹脂組成物を得た。
【0023】比較例5 比較例1において、ジフェニルメタン−4,4′−ジイ
ソシアネート250.2g(1.0モル)の代わりに、
3,3′−ジメチルビフェニル−4,4′−ジイソシア
ネート105.6g(0.4モル)及びジフェニルメタ
ン−4,4′−ジイソシアネート150.2g(0.6
モル)を用いた以外は、比較例1と全く同様の操作を行
ない、不揮発分が30重量%のポリアミドイミド樹脂組
成物を得た。
【0024】実施例2 比較例5で得られたポリアミドイミド樹脂組成物の樹脂
分100重量部に対して、BL−3175を40重量部
用いて、比較例2と全く同様の操作を行ない、不揮発分
が30重量%のポリアミドイミド樹脂組成物を得た。
【0025】比較例6 比較例1において、ジフェニルメタン−4,4′−ジイ
ソシアネート250.2g(1.0モル)の代わりに、
3,3′−ジメチルビフェニル−4,4′−ジイソシア
ネート158.4g(0.6モル)及びジフェニルメタ
ン−4,4′−ジイソシアネート100.1g(0.4
モル)を用いた以外は、比較例1と全く同様の操作を行
ない、不揮発分が30重量%のポリアミドイミド樹脂組
成物を得た。
【0026】実施例3 比較例6で得られたポリアミドイミド樹脂組成物の樹脂
分100重量部に対して、BL−3175を40重量部
用いて、比較例2と全く同様の操作を行ない、不揮発分
が30重量%のポリアミドイミド樹脂組成物を得た。
【0027】比較例7 比較例1において、ジフェニルメタン−4,4′−ジイ
ソシアネート250.2g(1.0モル)の代わりに、
3,3′−ジメチルビフェニル−4,4′−ジイソシア
ネート211.2g(0.8モル)及びジフェニルメタ
ン−4,4′−ジイソシアネート50.1g(0.2モ
ル)を用いた以外は、比較例1と全く同様の操作を行な
い、不揮発分が30重量%のポリアミドイミド樹脂組成
物を得た。
【0028】実施例4 比較例7で得られたポリアミドイミド樹脂組成物の樹脂
分100重量部に対して、BL−3175を40重量部
用いて、比較例2と全く同様の操作を行ない、不揮発分
が30重量%のポリアミドイミド樹脂組成物を得た。
【0029】上記の比較例及び実施例で得られたポリア
ミドイミド樹脂組成物の特性を下記の方法で測定し、結
果を表1及び表2に示した。 (1)硬化性 ポリアミドイミド樹脂組成物を20×50mmの鋼板上に
膜厚が20μmになるように塗布した後、180℃で6
0分加熱硬化した。これを40℃のN−メチル−2−ピ
ロリドン中に2時間浸漬した際の、下記の等式で求めた
抽出率で評価した。
【数1】 (2)保存安定性 ポリアミドイミド樹脂組成物を40℃で1ケ月放置後の
粘度変化率で評価した(B型粘度計にて測定)。
【0030】(3)密着性(クロスカット試験) ポリアミドイミド樹脂組成物をJIS H−4000に
規定されたアルミニウム板Al050P(寸法;1mm×
50mm×150mm)上に塗布した後、180℃で60分
加熱硬化し、膜厚が約20μmの塗膜を形成する。得ら
れた塗装板を用いてJIS D0202に準じて試験し
た。すなわち、塗装板を1%水酸化ナトリウム水溶液に
浸漬後、片刃カミソリでアルミ板素地に達する1mmの碁
盤目100個(10個×10個)を作り、セロハンテー
プにより剥離試験を5回行ない、剥離していない碁盤目
の割合(クロスカット残率;%)を調べた。 (4)機械的強度(弾性率測定) ポリアミドイミド樹脂組成物を180℃で60分加熱硬
化し、膜厚が約30μm、幅が10mm、長さが60mmの
塗膜を形成する。得られた塗膜を引張試験機を用いて、
チャック間長さ20mm、引張速度5mm/分の条件で引張
試験を行い、弾性率を求めた。
【0031】
【表1】
【0032】
【表2】
【0033】表1及び表2に示した結果から、本発明の
実施例で得られたポリアミドイミド樹脂組成物は、低温
硬化性、保存安定性、密着性及び機械的強度の全特性に
おいて優れているが、比較例のものは、いずれかの特性
に欠けることが分かる。すなわち、比較例1のものは、
保存安定性に優れるが、硬化性、密着性及び機械的強度
に劣り、比較例2のものは硬化性及び保存安定性に優れ
るが、密着性及び機械的強度に劣り、比較例3のもの
は、硬化性及び機械的強度に優れるが、保存安定性及び
密着性に欠ける。また、比較例4〜7のものは、保存安
定性、密着性及び機械的強度に優れるが、硬化性に劣
る。
【0034】
【発明の効果】本発明のポリアミドイミド樹脂組成物
は、ポリアミドイミド樹脂が本来有する耐熱性などに加
えて、低温硬化性と保存安定性、密着性と機械的強度の
それぞれ相反する特性を両立する優れた特性を示し、耐
熱性塗料に好適である。また、本発明の耐熱性塗料は、
硬化性、保存安定性、密着性及び機械的強度に優れ、一
液型低温硬化性耐熱性塗料に好適である。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (A)一般式(I) 【化1】 〔式中、R1及びR2は、同一又は異なっていてもよく、
    水素原子、アルキル基又はアルコキシ基を示す〕で表さ
    れる芳香族ジイソシアネート化合物を、ジイソシアネー
    ト成分の10〜90モル%の範囲で用いて得られたポリ
    アミドイミド樹脂及び(B)ブロックイソシアネート化
    合物を含有してなるポリアミドイミド樹脂組成物。
  2. 【請求項2】 (A)成分100重量部に対して(B)
    成分を1〜50重量部含有してなる請求項1記載のポリ
    アミドイミド樹脂組成物。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2記載のポリアミドイミド
    樹脂組成物及び有機溶媒を含有する耐熱性塗料。
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