JPS6346207A - 活性水素含有基およびブロツク化イソシアナトカルボニル基を含有するポリマ−およびその製法 - Google Patents

活性水素含有基およびブロツク化イソシアナトカルボニル基を含有するポリマ−およびその製法

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JPS6346207A
JPS6346207A JP62100871A JP10087187A JPS6346207A JP S6346207 A JPS6346207 A JP S6346207A JP 62100871 A JP62100871 A JP 62100871A JP 10087187 A JP10087187 A JP 10087187A JP S6346207 A JPS6346207 A JP S6346207A
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Shiyousuke Tsuboniwa
章介 坪庭
Satoru Urano
哲 浦野
Ryuzo Mizuguchi
隆三 水口
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Nippon Paint Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は活性水素含有基およびブロック化イソシアナト
カルボニル基を含有するポリマーおよびその製法、特に
塗料およびその他の樹脂組成物として使用するのに好適
な活性水素含有基およびブロック化イソシアナトカルボ
ニル基を含有するポリマーおよびその製法に関する。
(従来の技術) イソシアナト基を有する化合物は、その優れた反応性の
故に、高分子化学を含む種々の領域で広く用いられてい
る。特に重合性の炭素−炭素不飽和基とイソシアナト基
の両者を同一分子内に有する化合物は、それらの両官能
基がそれぞれ異なる反応機構で種々の反応に参与するた
め、広汎な工業技術分野で使用することが出来る。この
ような有用性に着目し、本発明者らは先に次式で表わさ
れるアシルイソシアネート化合物を提供した〔例えば特
開昭60−115557号公報〕:CH2=C(El) C−N = C= 0 〔式中、Rは水素原子または低級アルキル基(例えばメ
チル、エチル、プロピル、ブチル)を示す。〕。
この化合物はイソシアナトカルボニル基(−G−N=C
=0)を有しており、イソシアナト基に隣接したカルボ
ニル基がイソシアナト基の活性を高めて多種多様な付加
反応等を営みうる状態にある。
(発明の目的) 本発明は上記アシルイソシアネート化合物(n)を利用
して塗料やその他の樹脂組成物として有用なポリマーを
提供しようとするものである。
(発明の内容) 本発明によって提供されるポリマーは炭素−炭素結合か
ら成る主鎖に式: %式% 〔式中、Bはブロック化剤からイソシアナト基との付加
反応に関与した水素原子を除外した残基を示す。〕 で表わされるブロック化イソシアナトカルボニル基が1
,0〜99.0重量%(ポリマー重量基準)および活性
水素含有基が0.1〜90.0重量%(ポリマー重量基
準)結合した、分子ff1l、000〜lo o、o 
o oを有する、活性水素含有基およびブロック化イソ
シアナトカルボニル基を含有するポリマーである。
上記ポリマーは、式: %式%(1) :1 〔式中、RはおよびBは前記と同意義。〕で表わされる
ブロック化アシルイソシアネート化合物と、活性水素含
有基含有エチレン系不飽和化合物と必要に応じ他の重合
性モノマーとを重合させることにより得られる。
ブロック化アシルイソシアネート化合物(1)は前記ア
シルイソシアネート化合物(1)を式二B −H(II
I) で表されるブロック化剤によりブロック化することによ
り得られろ。アシルイソシアネート化合物(n)は、特
開昭60−115557号公報に記載の方法により得て
もよく、デイ−・マクロモレクラーレ・ケミ−(Die
 Makromoleklare Chemie)13
1(1970)247〜257(No、3199)に記
載の中間体を経て製造してもよい。通常、α−アルキル
アクリルアミドとオキザリルハライドの反応によって製
造することが出来ろ。反応は、ハロゲン化炭化水素のよ
うな不活性溶媒の存在下、0〜80°Cの温度で行なイ
つれる。
前記したように、アシルイソシアネート化合物(II)
は、種々の反応を営む可能性を有するものであるから、
これにブロック化剤(1)を作用させた場合、所望のア
シルイソシアネート化合物(n)とブロック化剤(II
I)の間の付加反応に加えおよび/または代わり、アシ
ルイソシアネート化合物(II)自体のニス化、三量化
、多量化(重合)などや、生成したブロック化アシルイ
ソシアネート化合物(1)の重合、生成したブロック化
アシルイソシアネート化合物(1)のアミド態N H基
とアシルイソシアネート化合物(It)の反応など種々
の副反応の進行が予測されたのであるが、現実には少な
くとも100℃を超えない温度範囲においては上記所望
反応が優先的に進行することが確認された。
特に室温(0〜30℃)を越えない比較的低温下では、
所望の反応のみが定量的に進行し、予測された種々の副
反応は実質的完全に回避することが出来る。
ブロック化剤(1)としては活性水素を有する化合物が
使用され、普通には単官能性のアルコール類やフェノー
ル類が用いられる。具体的にはメタノール、エタノール
、クロロエタノール、プロパツール、ブタノール、ペン
タノール、ヘキサノール、ヘプタツール、オクタツール
、ノナノール、3.3.5−トリメチルヘキサノール、
2−エチルヘキサノール、フェニルカルビノール、メチ
ルフェニルカルビノール、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ブチルエーテル、
フェノール、クレゾール、キシレノール、ニトロフェノ
ール、クロロフェノール、エチルフェノール、t−ブチ
ルフェノール、ノニルフェノール、−官能性ポリエチレ
ンまたはポリプロピレンオキシド(例えばカーボワック
ス550)等が例示される。これらの池、活性メチレン
化合物(例えばアセチルアセトン、マロン酸ノエチル)
、ラクタム類(例えばプロピロラクタム、ブチロラクタ
ム、バレロラクタム、カプロラクタム)、N−ヒドロキ
シイミド類(例えばN−ヒドロキシフタルイミド、N−
ヒドロキシグルタルイミド、N−ヒドロキシスクシンイ
ミド)、オキシム類(例えばメチルエチルケトオキシム
、アセトンオキシム、シクロへキサノンオキシム)、イ
ミダゾール類(例えば1.3−イミダゾール)、トリア
ゾール類(例えば1,2.3−ベンゾトリアゾール)、
アミン類(例えばジシクロヘキシルアミン)等を用いて
もよい。
ブロック化剤([[)は常温で液体である場合が多く、
それ自体ブロック化反応の媒質として役立ちうるが、ブ
ロック化剤(II[)が液体であると固体であるとを問
わず不活性溶媒を使用してもよい。不活性溶媒としては
反応に悪影響を及ぼさない限り特に制限はなく、種々の
ものを使用することが出来、例えばペンタン、ヘキサン
、ヘプタンなどの脂肪族炭化水素類、ベンゼン、トルエ
ン、キシレンなどの芳香族炭化水素類、シクロヘキサン
、メチルシクロヘキサン、デカリンなどの脂環式炭化水
素類、石油エーテル、石油ベンジンなどの石油系炭化水
素類、四塩化炭素、クロロホルム、1゜2−ジクロロエ
タンなどのハロゲン化炭化水素類、エチルエーテル、イ
ソプロピルエーテル、アニソール、ジオキサン、テトラ
ヒドロフランなどのエーテル類、アセトン、メチルエチ
ルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン
、アセトフェノン、イソホロンなどのケトン類、酢酸エ
チル、酢酸ブチルなどのエステル類、アセトニトリル、
・ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキンドなどか
ら適宜に選択すればよい。これらは弔独または混合物の
いずれで使用されてもよい。
ブロック化反応は一般に一20〜100℃で行なうこと
が好ましいが、室温(0〜30℃)付近で行なうのが有
利である。100℃以上の高温では副反応を起こす可能
性があり、他方余り低温になると反応速度が小となって
不利である。反応に際し、スズ系の触媒の使用が考慮さ
れてもよいが、通常は触媒使用の必要性を認めない。
本発明によれば、ブロック化アシルイソシアネート化合
物(1)はその活性点がブロックされているので、非ブ
ロツク状態では反応・ゲル化する可能性のある活性水素
含有基を持つエチレン系不飽和化合物ともエヂレン性不
飽和結合による重合反応が可能となる。活性水素含有基
含有エチレン系不飽和化合物の例としては、不飽和酸類
(例えばアクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、珪皮
酸、2−イソプロピルアクリル酸、トランス−2−デセ
ン酸、シス−2−デセン酸、α−クロロアクリル酸、β
−トランス−ニトロアクリル酸)、不飽和アルコール類
(例えば上記不飽和酸とエチレングリコールやプロピレ
ングリクールのようなグリコールとのモノエステル、ク
ロトンアルコール、ノンナミルアルコール、0−ヒドロ
キシスチレン)、不飽和アミド類(例えばアクリル酸ア
ミド、メタクリル酸アミド、クロトン酸アミド、桂皮酸
アミド、p−ベンズアミドスチレン)、不飽和スルホン
酸類もしくはその塩(例えばアクリル酸−2−スルホエ
チル、メタクリル酸−2−スルホエチル、ターンヤリ−
ブチルアクリルアミドスルホン酸、アクリル酸4−スル
ホフェニル、p−ビニルベンゼンスルホン酸)、不飽和
リン酸類(例えばアシッドホスホキンエチルメタクリレ
ート、3−クロロ−2−アミドホスホオキシプロピルメ
タクリレート、アシッドホスホオキシプロピルメタクリ
レート、リン酸ビニル、リン酸イソプロペニル)、不飽
和アミン類(例えばアリルアミン、0−アミノスチレン
、m−アミノスチレン、メタクリル酸し一ブチルアミノ
エチル、7−アミノ−3,7−シスチルオクチルアクリ
レート)等が例示される。
これらは単独でも混合物として用いてもよい。
上記2種の単量体化合物に加え、必要に応じて使用され
る他の重合性モノマーは、活性水素含有基を有しないエ
チレン系不飽和化合物である。その具体例としては、モ
ノオレフィンおよびジオレフィン類(例えばスチレン、
α−メチルスチレン、α−エチルスチレン、イソブチレ
ン(2−メチル−プロパン−1)、2−メチル−ブテン
−1,2−メチル−ペンテン−1,2,3−ジメチル−
ブテン−1,2,3−ジメチル−ペンテン−112゜4
−ジメチル−ペンテン−1,2,3,3−トリメチル−
へブテン−1,2,3−ジメチル−ヘキセン−1,2,
4−ジメチル−ヘキセン−1,2,5−ツメチル−ヘキ
セン−1,2−メチル−3−エチル−ペンテン−1,2
,3,3−トリメデル−ペンテン−1,2,3,4−)
ツメチルーベンテン=1.2.3.4−)ジメチル−ベ
ンテン−1,2−メチルーオクテンー1,2.6−ジメ
チル−ヘプテンー1,2.6−シスチルーオクテンー1
12゜3−ツメチル−デセン−1,2−メチル−ノナデ
セン−1、エチレン、プロピレン、ブチレン、アミレン
、ヘキシレン、ブタジェン−1,3、イソプレン)、ハ
ロゲン化モノオレフィンおよびジオレフィン類(例えば
α−クロロスチレン、α−ブロモスチレン、2.5−ジ
クロロスチレン、2゜5−ジプロモスチレン、3.4−
ジクロロスチレン、オルソ、メタおよびパラ−フルオロ
スチレン、2.6−ジクロロスチレン、2.6−ジフル
オロスチレン、3−フルオロ−4−クロロスチレン、3
−クロロ−4−フルオロスチレン、2.4.5−トリク
ロロスチレン、ジクロロモノフルオロスチレン、2−ク
ロロプロペン、2−クロロブテン、2−クロロペンテン
、2−クロロヘキセン、2−クロロヘプテン、2−ブロ
モブテン、2−ブロモヘプテン、2−フルオロヘキセン
、2−フルオロブテン、2−ヨードプロペン、2−ヨー
ドペンテン、4−ブロモヘプテン、4−クロロヘプテン
、4−フルオロヘプテン、シスおよびトランス−1゜2
−ジクロロエチレン、1.2−ジブロモエチレン、1.
2−ジフルオロエチレン、l、2−ノヨードエチレン、
クロロエチレン(ビニルクロライド)、1.1−ジクロ
ロエチレン(ビニリデンクロライド)、ブロモエチレン
、フルオロスチレン、ヨードエチレン、1.1−ジブロ
モエチレン、l。
l−ジフルオロエチレン、1.1−ショートエチレン、
1.1.2−トリフルオロエチレン、クロロブタジェン
)、有機および無機酸のエステル類(例えばビニルアセ
テート、ビニルプロピオネート、ビニルブチレート、ビ
ニルイソブチレート、ビニルバレレート、ビニルカプロ
エート、ビニルアセテート、ビニルベンゾエート、ビニ
ルトルエート、ビニル−p−クロロベンゾエート、ビニ
ル−〇−クロロベンゾエート)、ビニル−p−メトキン
ベンゾエート、ビニル−p−エトキノベンゾエート、メ
チルメタクリレート、エチルメタクリレート、プロピル
メタクリレート、ブチルメタクリレート、アミルメタク
リレート、ヘプチルメタクリレート、ヘプチルメタクリ
レート、オクチルメタクリレート、デシルメタクリレー
ト、メチルクロトネート、エチルチグレート、メチルア
クリレート、エヂルアクリレート、プロピルアクリレー
ト、イソプロピルアクリレート、ブチルアクリレート、
イソブチルアクリレート、アミルアクリレート、ヘキシ
ルアクリレート、2−エチルへキシルアクリレート、ヘ
プチルアクリレート、オクチルアクリレート、3.5.
5−トリメチルへキシルアクリレート、デシルアクリレ
ートおよびドデシルアクリレート、イソプロペニルアセ
テート、イソプロペニルプロピオネート、イソプロペニ
ルブチレート、イソプロペニルイソブチレート、イソプ
ロペニルバレレート、イソプロペニルカプロエート、イ
ソプロペニルアセテート、イソプロペニルベンゾエート
、イルプロペニル−p−クロロベンゾエート、イソプロ
ペニル−O〜りロロペンゾエート、イソプロペニル−0
−ブロモベンゾエート、イソプロペニル−m−クロロベ
ンゾエート、イソプロペニルトルエート、イソプロペニ
ル−α−クロロアセテート、イソプロペニル−α−ブロ
モプロピオネート、ビニル−α−クロロアセテート、ビ
ニル−α−ブロモアセテート、ビニル−α−クロロプロ
ピオネート、ビニル−α−ブロモプロピオネート、ビニ
ル−α−ヨードプロピオネート、ビニル−α−クロロプ
ヂレート、ビニル−α−クロロバレレート、ビニル−α
−ブロモバレレート、アリルクロライド、アリルシアナ
イド、アリルブロマイド、アリルフルオライド、アリル
ヨーシト、アリルクロライドカーボネート、アリルニト
レート、アリルチオシアネート、アリルホルメート、ア
リルアセテート、アセテートプロピオネート、アリルブ
チレート、アリルバレレート、アリルカプロエート、ア
リル−3,5,5−)リメチルヘキサエート、アリルベ
ンゾエート、アリルアクリレート、アリルクロトネート
、アリルオレエート、アリルクロロアセテート、アリル
トリクロロアセテート、アリルクロロプロピオネート、
アリルクロロバレレート、アリルラクテート、アリルピ
ルベート、アリルアミノアセテート、アリルアセトアセ
テート、アリルチオアセテート、メタリルクロライド、
メタリルシアナイド、メタリルアセテート、メタリルク
ロロアセテート、β−エチルアリルアセテート、β−プ
ロピルアリルアセテート、l−ブテン−4−オールアセ
テート、2−メチル−ブテン−4−オールアセテート、
2−(2,2−ツメチルプロピル)−1−ブテン−4−
オールアセテート、l−ペンテン−4−オールアセテー
ト、メチル−α−クロロアクリレート、メチル−α−ブ
ロモアクリレート、メチル−α−フルオロアクリレート
、メチル−α−ヨードアクリレート、エチル−α−クロ
ロアクリレート、プロピル−α−クロロアクリレート、
イソプロピル−α−ブロモアクリレート、アミル−α−
クロロアクリレート、テンルーα−クロロアクリレート
、メチル−α−シアノアクリレート、エチル−α−シア
ノアクリレート、アミル−α−シアノアクリレート、デ
シル−α−シアノアクリレート、ジメチルマレエート、
ノエチルマレエート、ジアリルマレエート、ツメチルフ
マレート、ジエチルフマレート、ジアリルマレエト、ジ
エチルゲルタコネート)、有機ニトリル類(例えばアク
リロニトリル、メタクリレートリル、エタクリロニトリ
ル、3−オクテンニトリル、クロトニトリル、オレオニ
トリル)等が挙げられる。
重合は上記単量体化合物を重合に不活性な溶媒中でラジ
カル共重合することにより行なう。
重合開始剤は通常のラジカル開始剤が好適に用いられ、
その具体例としてはアゾビスイソブチロニトリル、過酸
化ベンゾイル、クメンヒドロペルオキシド、テトラメチ
ルチウラムジスルフィド、2.2゛−アゾビス(4−メ
トキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)、アセチル
シクロヘキノルスルホニルパーオキシド、2.2°−ア
ゾビス(2゜4−ジメチルバレロニトリル)等が挙げら
れる。
開始剤の使用量は単量体化合物の合計量に対し通常0.
1−10重量%である。重合温度は通常20〜200℃
、好ましくは80〜150°Cである。
重合に不活性な溶媒としては、前記ブロック化反応に用
いられるブロック化剤、不活性溶媒またはそれらの混合
物が用いられる。ブロック化剤を重合溶媒として使用す
ることは、ブロック化アシルイソシアネート化合物(1
)におけるブロック化イソシアナトカルボニル基と活性
水素含有基を持ったエチレン系不飽和化合物における活
性水素含有基との間の副反応を抑制し、ゲル化を防止す
る点て有利である。重合溶媒として使用するブロック化
剤としては特にアルコール類が好ましい。
重合反応は単量体化合物と溶媒との混合物中に重合開始
剤を配合して行ってもよい。また、ブロック化剤を重合
溶媒として使用する場合には、多量のブロック化剤中に
アシルイソシアネート化合物(II)を混入して、ブロ
ック化反応を進行せしめ、次いで他の単量体化合物と重
合開始剤を混入して重合反応を実施してもよい。単量体
化合物の配合割合は、その合計型を基帛としてブロック
化アシルイソシアネート化合物(1)1.0〜99.0
重1%、活性水素含有基含有エチレン系不飽和化合物0
.1〜90.0重量%であり、残部は必要に応じて使用
される他の重合性モノマーであってもよい。
重合に際し、所望により他の添加物、例えば、重合調節
剤等を配合してもよい。
(作用および効果) このようにして製造されたポリマー中のブロック化イソ
シアナトカルボニル基は、熱、光、触媒などにより容易
に解離して反応性のイソシアナトカルボニル基を生成す
る。特にブロック化イソシアナトカルボニル基はブロッ
ク化イソシアナト基に比べて低温で解離することができ
る。解離により生成したイソシアナトカルボニル基は架
橋反応の反応点として利用される。架橋により生成する
結合は通常アシルウレタン結合またはアシル尿素結合で
あり、分子間凝集力が強く、分子間水素結合の形成能力
も高い。また、ポリマー中に活性水素基が導入されたこ
とにより、極性が上がり、水素結合能が向上し、高密着
、高接着性、高鮮映性、高耐熱性、高耐油性を有する樹
脂が得られる。更に、1つのポリマー鎖にブロック化イ
ソシアナトカルボニル基と活性水素含有基の両者が存在
するので、他の硬化剤の存在がなくても硬化し、−液タ
イプの硬化性樹脂が得られる。ポリマー中に導入された
活性水素含有基が酸性またはアルカリ性の場合、これを
中和することにより良好な水分散性を付与することもで
きる。
従って、本発明のポリマーは肢覆材(例えば、プラスチ
ック用塗料、自動車用塗料、電着用塗料、封止用コーテ
ィング剤、耐熱性コーティング剤、接着剤、成形用樹脂
等として有用なものである。
(実施例) 本発明を実施例により更に詳細に説明する。
実施例1 t−ブタノールでブロックされたメタクリロイルイソシ
アネート(BMAIと略す)3.79.2−ヒドロキン
ルエチルメタクリレー) (2HEMA)2.6g、ス
チレン(ST)2.09とn−ブチルアクリレート(N
BA)5.39をt−ブタノール18gに加え、80℃
に加熱して均一溶液とした。
そこに2.2°−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニ
トリル)0.419を酢酸ブチル5gに溶かした溶液を
1時間で滴下した。これをその後その温度で2時間熟成
することにより、重合率89%でMn=12300の共
重合体を得た。
実施例2 t−ブタノールでブロックされたメタクリロイルイソシ
アネート(HMAI)3.79、アクリルアミド1.4
9と、 n−ブチルアクリレート(NBA)7.99を
ジオキサン259に加え、85℃に加熱して溶解させた
。そこに2,2°〜アゾビス(2,4−ジメチルバレロ
ニトリル)0.399をジオキサン59に溶かした溶液
を1時間で滴下した。これをその後その温度で2時間熟
成することにより、重合率91%でMn=8600の共
重合体を得た。
実施例3 ピロリドン5.39、酢酸ブチル5.09とn−ブチル
アクリレート(NBA)5.09を混合し、そこにメタ
クリロイルイソシアネート(MAI)1.79を滴下し
た。混合物を80℃付近で加熱撹拌を続けた。赤外線吸
収スペクトルによりνNCOの吸収の消失を確認した後
、メチルメタクリレート(MMA)5.09.2−ヒド
ロキシエチルメタクリレ−ト(2−HEMA)2.09
とピロリドン219を加え、更に2.2′−アゾビス(
2,4−ジメチルバレロニトリル)450+9を酢酸ブ
チル159に溶かした溶液を1時間で滴下した。これを
その後その温度で2時間熟成することにより、重合率8
7%でMn=10,000の共重合体を得た。
実施例4〜22 実施例Iおよび2と同様にポリマーを合成した。
条件および結果を表−1に示す。ただし、表中の記号は
次の意味を有する:BMAI、対応するブロック化剤で
ブロックされたメタクリロイルイソシアネート、ST、
スチレン、MMA、メチルメタクリレート: NBA、
n−ブチルアクリレート:EA、エチルアクリレート、
EHA、エチルへキンルアクリレートAIBN、アゾビ
スイソブチaニトリル; ABDV、2.2’−7ゾビ
ス(2,4ジメチルバレロニトリル;  2−HEMA
、2−ヒドロキシエチルメタクリレート;  2−HE
A、2−ヒドロキシエチルアクリレート: ホスマーM。
CHs          。
CI−1t=c−C−OCI−1tcHtOP−OH。
0        0H TI(AS。
CH3OH5 CHt=C−C−NH−C−CItSO3H。
II     1 0     CH3 TBAEMA。
OH3

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、炭素−炭素結合から成る主鎖に式: ▲数式、化学式、表等があります▼ 〔式中、Bはブロック化剤からイソシアナト基との付加
    反応に関与した水素原子を除外した残基を示す。〕 で表わされるブロック化イソシアナトカルボニル基が1
    .0〜99.0重量%(ポリマー重量基準)および活性
    水素含有基が0.1〜90.0重量%(ポリマー重量基
    準)結合した、分子量1,000〜100,000を有
    する、活性水素含有基およびブロック化イソシアナトカ
    ルボニル基を含有するポリマー。 2、式: ▲数式、化学式、表等があります▼( I ) 〔式中、Rは水素原子または低級アルキル基を示し、B
    はブロック化剤からイソシアナト基との付加反応に関与
    した水素原子を除外した残基を示す。〕 で表わされるブロック化アシルイソシアネート化合物と
    活性水素含有基含有エチレン系不飽和化合物と必要に応
    じ他の重合性モノマーとを重合させることを特徴とする
    活性水素含有基およびブロック化イソシアナトカルボニ
    ル基を含有するポリマーの製法。 3、重合が不活性溶媒中で実施される特許請求の範囲第
    2項記載の製法。 4、不活性溶媒の少なくとも一部としてブロック化アシ
    ルイソシアネート化合物の製造に用いるブロック化剤を
    使用する特許請求の範囲第3項記載の製法。 5、不活性溶媒の少なくとも一部としてアルコールを使
    用する特許請求の範囲第3項または第4項記載の製法。
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