JPWO2016125769A1 - ポリイソシアネート組成物及びその製造方法、コーティング組成物、水系コーティング組成物、並びにコーティング基材 - Google Patents
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Abstract
Description
[1]
ポリイソシアネートと、下記一般式(1)で表されるポリアルキレングリコールアルキルエーテルと、の反応により得られる変性ポリイソシアネートを含む、ポリイソシアネート組成物であって、
平均イソシアネート官能基数が、1.8以上4.0以下であり、
前記ポリイソシアネート組成物の総量に対して、前記変性ポリイソシアネートにおける前記ポリアルキレングリコールアルキルエーテルに由来する部分を、10質量%以上18質量%以下含み、
前記変性ポリイソシアネートにおいて、前記ポリアルキレングリコールアルキルエーテルに由来する部分の分子量分布の分散比が、1.05以上2.00以下である、ポリイソシアネート組成物。
[2]
前記分子量分布の分散比は、1.05以上1.50以下である、[1]に記載のポリイソシアネート組成物。
[3]
前記式(1)中、R1はエチレン基であり、nの平均数は5.0以上15以下である、[1]又は[2]に記載のポリイソシアネート組成物。
[4]
前記ポリアルキレングリコールアルキルエーテルは、前記式(1)中、nの平均数が異なる二種以上のポリアルキレングリコールアルキルエーテルを含む、[1]〜[3]のいずれかに記載のポリイソシアネート組成物。
[5]
ヒンダードフェノール系化合物をさらに含む、[1]〜[4]のいずれかに記載のポリイソシアネート組成物。
[6]
ポリイソシアネートと、下記一般式(2)で表されるポリアルキレングリコールアルキルエーテルと、を反応させ、変性ポリイソシアネートを含むポリイソシアネート組成物を得る反応工程を含み、
前記反応工程は、平均イソシアネート官能基数が、1.8以上4.0以下であり、前記ポリイソシアネート組成物の総量に対して、前記変性ポリイソシアネートにおける前記ポリアルキレングリコールアルキルエーテルに由来する部分を、10質量%以上18質量%以下含み、かつ、前記変性ポリイソシアネートにおいて、前記ポリアルキレングリコールアルキルエーテルに由来する部分の分子量分布の分散比が、1.05以上2.00以下である、前記ポリイソシアネート組成物を得るように反応させる工程である、ポリイソシアネート組成物の製造方法。
[7]
前記分子量分布の分散比は、1.05以上1.50以下である、[6]に記載のポリイソシアネート組成物の製造方法。
[8]
前記式(2)中、R1はエチレン基であり、nの平均数は5.0以上15以下である、[6]又は[7]に記載のポリイソシアネート組成物の製造方法。
[9]
前記ポリアルキレングリコールアルキルエーテルは、前記式(2)中、nの平均数が異なる二種以上のポリアルキレングリコールアルキルエーテルを含む、[6]〜[8]のいずれかに記載のポリイソシアネート組成物の製造方法。
[10]
[1]〜[5]のいずれかに記載のポリイソシアネート組成物を含む、コーティング組成物。
[11]
[10]に記載のコーティング組成物と、水と、を含む、水系コーティング組成物。
[12]
基材と、[10]に記載のコーティング組成物又は[11]に記載の水系コーティング組成物によってコーティングされたコーティング膜と、を備える、コーティング基材。
本実施形態のポリイソシアネート組成物は、ポリイソシアネートと、下記一般式(1)で表されるポリアルキレングリコールアルキルエーテルと、の反応により得られる変性ポリイソシアネートを含む。また、上記ポリイソシアネート組成物は、平均イソシアネート官能基数が、1.8以上4.0以下であり、該ポリイソシアネート組成物の総量(100質量%)に対して、上記変性ポリイソシアネートにおける上記ポリアルキレングリコールアルキルエーテルに由来する部分を、10質量%以上18質量%以下含む。さらに、上記変性ポリイソシアネートにおいて、上記ポリアルキレングリコールアルキルエーテルに由来する部分の分子量分布の分散比が、1.05以上2.00以下である。
本実施形態のポリイソシアネートとしては、以下のものに限定されないが、例えば、脂肪族ジイソシアネート、脂環族ジイソシアネート、及び芳香族ジイソシアネートから選ばれる少なくとも1種のジイソシアネート化合物、これらジイソシアネート化合物から誘導されるポリイソシアネート化合物が挙げられる。本実施形態に用いるポリイソシアネートは、工業的に入手しやすいという観点から、脂肪族ポリイソシアネート、脂環族ポリイソシアネート、及び芳香族ポリイソシアネートからなる群より選ばれる少なくとも一種のジイソシアネート化合物であることが好ましい。
本実施形態に用いるポリアルキレングリコールアルキルエーテルは、下記一般式(1)で表される構造を有する。
分子量分布の分散比=B/A
A=ΣMiIi/ΣIi
B=ΣMi 2Ii/ΣMiIi
(Miは各成分の質量電荷比(m/z)から求めた分子量、Iiは各成分のイオンの相対強度を示す。)
本実施形態のポリイソシアネート組成物の製造方法は、ポリイソシアネートと、下記一般式(2)で表されるポリアルキレングリコールアルキルエーテルとを、反応させ、変性ポリイソシアネートを含むポリイソシアネート組成物を得る反応工程を含む。反応工程は、平均イソシアネート官能基数が1.8以上4.0以下であり、上記ポリイソシアネート組成物の総量(100質量%)に対して上記変性ポリイソシアネートにおける上記ポリアルキレングリコールアルキルエーテルに由来する部分を10質量%以上18質量%以下含み、かつ、上記変性ポリイソシアネートにおいて、上記ポリアルキレングリコールアルキルエーテルに由来する部分の分子量分布の分散比が、1.05以上2.00以下である、上記ポリイソシアネート組成物を得るように反応させる工程である。また、反応工程において、ポリイソシアネートとポリアルキレングリコールアルキルエーテルとを、混合させて反応させることが好ましい。
本実施形態のコーティング組成物は、上述のポリイソシアネート組成物を含む。また、本実施形態の水系コーティング組成物は、そのコーティング組成物と水とを含む。コーティング組成物は、上述のポリイソシアネート組成物を含むものであれば特に限定されず、さらに水を含む水系コーティング組成物以外にも、有機溶剤系のコーティング組成物としてもよい。水系コーティング組成物は、水を主とする媒体中に塗膜形成成分である樹脂類が溶解又は分散しており、有機溶剤の使用量低減の観点から、水を含まないコーティング組成物よりも好ましい。
本実施形態のコーティング基材は、基材と、上述のコーティング組成物又は上述の水系コーティング組成物によってコーティングされたコーティング膜と、を備えるコーティング基材である。
ポリイソシアネート組成物を試料として、イソシアネート基含有率の測定は、JIS K7301−1995(熱硬化性ウレタンエラストマー用トリレンジイソシアネート型プレポリマー試験方法)に記載の方法に従って実施した。以下に、より具体的なイソシアネート基含有率の測定方法を示す。
(2)その後、上記フラスコに2.0Nのジ−n−ブチルアミン・トルエン溶液20mLを添加し、15分間静置した。
(3)上記フラスコに2−プロパノール70mLを添加し、溶解させて溶液を得た。
(4)上記(3)で得られた溶液について、1mol/L塩酸を用いて滴定を行い、試料滴定量を求めた。
(5)試料を添加しない場合にも、上記(1)〜(3)と同様の方法で測定を実施し、ブランク滴定量を求めた。
上記で求めた試料滴定量及びブランク滴定量から、イソシアネート基含有率を以下の計算方法により算出した。
イソシアネート基含有率(質量%)=(ブランク滴定量−試料滴定量)×42/[試料質量(g)×1,000]×100%。
ポリイソシアネート組成物を試料として、ポリイソシアネート組成物中の変性ポリイソシアネートと未反応ポリイソシアネートとを含むポリイソシアネートの数平均分子量は、以下の装置及び条件を用いてゲルパーミエーションクロマトグラフ(GPC)によりポリスチレン基準の数平均分子量を測定した。
装置:東ソー(株)製 HLC−8120GPC(商品名)
カラム:東ソー(株)製 TSKgelSuperH1000(商品名)×1本、TSKgelSuperH2000(商品名)×1本、TSKgelSuperH3000(商品名)×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
ポリイソシアネート組成物を試料として、平均イソシアネート官能基数は、ポリイソシアネート1分子が統計的に有するイソシアネート官能基の数であり、(物性2)で測定したポリイソシアネートの数平均分子量と(物性1)で測定したイソシアネート基含有率とから以下のとおり算出した。
平均官能基数=ポリイソシアネートの数平均分子量×イソシアネート基含有率(質量%)/100%/42
ポリイソシアネート組成物を試料として、溶剤希釈をした場合には、アルミニウム製カップの質量を精秤し、試料約1gを入れて、加熱乾燥前のカップ質量を精秤した。上記試料を入れたカップを105℃の乾燥機中で3時間加熱した。上記加熱後のカップを室温まで冷却した後、再度カップの質量を精秤した。試料中の乾燥残分の質量%を不揮発分とした。不揮発分の計算方法は以下のとおりである。なお、溶剤希釈なしの場合には、不揮発分は実質的に100%であるとして扱った。
不揮発分(質量%)=(加熱乾燥後のカップ質量−アルミニウム製カップ質量)/(加熱乾燥前のカップ質量−アルミニウム製カップ質量)×100%。
ポリイソシアネート組成物を試料として、ポリイソシアネート組成物中の変性ポリイソシアネートと未反応ポリイソシアネートとを含むポリイソシアネートの水分散粒子径は、レーザー回折・散乱式粒子径分布測定装置を用いて積算分布曲線より、50%径(d50)の値を測定した。
装置:日機装株式会社製 マイクロトラック ナノトラック UPA−EX150
粒子透過性:透過
粒子形状:非球形
粒子屈折率:1.81
溶媒屈折率:1.33
解析範囲:0.95nmから6540nm
サンプル測定時間:120秒
バックグラウンド測定時間:120秒
ポリイソシアネート組成物を試料として、nの平均数は、以下の装置及び条件を用いてプロトン核磁気共鳴(NMR)により求めた。ここでは、アルキレン基に対応する相対強度の積分値とアルキル基に対応する相対強度の積分値を対応させることにより、ポリイソシアネート組成物中のポリアルキレングリコールアルキルエーテルのnの平均数を求めた。
NMR装置:Bruker Biospin Avance600(商品名)
観測核:1H
周波数:600MHz
溶媒:CDCl3
積算回数:256回
原料のポリアルキレングリコールアルキルエーテルを試料として、nの平均数は、下記の水酸基価から算出した。
水酸基価の測定は、JIS K 0070−1992(化学製品の酸価,けん化価,エステル価,よう素価,水酸基価及び不けん化物の試験方法)及び、JIS K 1557−1(プラスチック?ポリウレタン原料ポリオール試験方法?第1部:水酸基価の求め方)に記載の方法に従って実施した。
上記で求めた水酸基価から、ポリアルキレングリコールアルキルエーテルの分子量を求め、その値を用いてnの平均数を以下の計算方法により算出した。
nの平均数=(ポリアルキレングリコールアルキルエーテルの分子量−アルキル基の分子量−水酸基の分子量)/(アルキレンオキサイドの分子量)
ポリアルキレングリコールアルキルエーテルの分子量=56.1×1000/[水酸基価(mgKOH/g)]
例えば、使用したポリアルキレングリコールアルキルエーテルがポリエチレングリコール(モノ)メチルエーテルだった場合、以下のように求められる。
nの平均数=(ポリエチレングリコール(モノ)メチルエーテルの分子量−メチル基の分子量(15)−水酸基の分子量(17))/(エチレンオキサイドの分子量(44))
ポリイソシアネート組成物を試料として、変性率は、原料のポリイソイソシアネートのイソシアネート基100当量に対して、ポリアルキレングリコールアルキルエーテルが変性された割合であり、液体クロマトグラフィー(LC)の220nmにおける、未変性イソシアヌレート3量体、1変性イソシアヌレート3量体、2変性イソシアヌレート3量体、及び3変性イソシアヌレート3量体のピーク面積比から求めた。用いた装置及び条件は以下のとおりである。
LC装置:Waters社製、UPLC(商品名)、
カラム:Waters社製、ACQUITY UPLC HSS T3 1.8μm C18 内径2.1mm×長さ50mm
流速:0.3mL/min
移動相:A=10mM酢酸アンモニウム水溶液、B=アセトニトリル
グラジェント条件:初期の移動相組成はA/B=98/2で、試料注入後Bの比率を直線的に上昇させ、10分後にA/B=0/100とした。
検出方法:フォトダイオードアレイ検出器、測定波長は220nm
ポリイソシアネート組成物を試料として、ポリイソシアネート組成物中の、変性ポリイソシアネートのポリアルキレングリコールアルキルエーテルに由来する部分の含有率は、(物性1)で測定したイソシアネート基含有率と、(物性6)で求めたポリアルキレングリコールアルキルエーテルのnの平均数から算出されるポリアルキレングリコールアルキルエーテルの分子量と、(物性8)で求めた変性率とから以下のとおり算出した。
含有率(%)=イソシアネート基含有率(質量%)/100%/42/(100−変性率(%))×変性率(%)×ポリアルキレングリコールアルキルエーテルの分子量×100%
例えば、使用したポリアルキレングリコールアルキルエーテルがポリエチレングリコール(モノ)メチルエーテルだった場合、以下のように求められる。
ポリエチレングリコール(モノ)メチルエーテルの分子量=メチル基の分子量(15)+水酸基の分子量(17)+(エチレンオキサイドの分子量(44)×nの平均数)
原料のポリアルキレングリコールアルキルエーテルを試料として、ポリアルキレングリコールアルキルエーテルの分子量分布の分散比(1)を求めた。また、ポリイソシアネート組成物を試料として、未反応のポリアルキレングリコールアルキルエーテルの分子量分布の分散比(2)を求めた。ポリイソシアネート組成物中の変性ポリイソシアネートの、ポリアルキレングリコールアルキルエーテルに由来する部分の分子量分布の分散比(3)は、分子量分布の分散比(2)と同一であるとした。
原料のポリアルキレングリコールアルキルエーテルを試料としたとき、ポリアルキレングリコールアルキルエーテルの反応性は、分子量に依存せず同等であった。よって、表1に記載の通り、原料として用いた仕込みのポリアルキレングリコールアルキルエーテルの分子量分布の分散比(1)と、ポリイソシアネート組成物中から検出される未反応のポリアルキレングリコールアルキルエーテルの分子量分布の分散比(2)は一致した。このため、ポリイソシアネートと反応して得られた変性ポリイソシアネートの、ポリアルキレングリコールアルキルエーテルに由来する部分の分子量分布の分散比(3)は、分子量分布の分散比(1)及び(2)と同一であると判断した。なお、表1における、分子量分布の分散比(1)及び(2)における差分は、測定誤差の範囲内のものである。
用いた装置及び条件は以下のとおりである。
LC装置:Waters社製、UPLC(商品名)、
カラム:Waters社製、ACQUITY UPLC HSS T3 1.8μm C18 内径2.1mm×長さ50mm
流速:0.3mL/min
移動相:a=10mM酢酸アンモニウム水溶液、b=アセトニトリル
グラジェント条件:初期の移動相組成比はa/b=98/2で、試料注入後bの比率を直線的に上昇させ、10分後にa/b=0/100とした。
検出方法1:フォトダイオードアレイ検出器、測定波長は220nm
検出方法2:質量分析装置、Waters社製、Synapt G2(商品名)
イオン化モード:エレクトロスプレーイオン化、正イオン検出
スキャンレンジ:m/z 100から2000
分子量分布の分散比=B/A
A=ΣMiIi/ΣIi
B=ΣMi 2Ii/ΣMiIi
(Miは各成分の質量電荷比(m/z)から求めた分子量、Iiは各成分のイオンの相対強度を示す)
ポリイソシアネート組成物を試料として、ポリイソシアネート組成物中のヒンダードフェノール系化合物の含有率は、以下の装置及び条件を用いてゲルパーミエーションクロマトグラフ(GPC)により、紫外線(UV)波長280nmで検出されるヒンダードフェノール系化合物のピーク面積から算出した。
装置:東ソー(株)製 HLC−8120GPC(商品名)
カラム:東ソー(株)製 TSKgelSuperH1000(商品名)×1本、TSKgelSuperH2000(商品名)×1本、TSKgelSuperH3000(商品名)×1本、
キャリアー:テトラヒドロフラン
検出方法:示差UV計
算出方法:ヒンダードフェノール系化合物が既知の割合で含有されているポリイソシアネートを測定し、ヒンダードフェノール系化合物の面積(mV×秒)で検量線を作成した。その後、実施例及び比較例のポリイソシアネート組成物から検出された面積(mV×秒)からヒンダードフェノール系化合物の含有率を求めた。
攪拌機、温度計、還流冷却管、窒素吹き込み管、滴下ロートを取り付けた四つ口フラスコの内部を窒素置換し、HDI1000部と2−エチルヘキサノール30部を仕込み、攪拌下80℃で2時間ウレタン化反応を行った。イソシアヌレート化及びアロファネート化触媒としてテトラメチルアンモニウムカプリエートを0.04部添加し、約3時間反応させ、リン酸の固形分85%水溶液0.075部を加えて反応を停止した。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、ポリイソシアネート組成物(1)を得た。
撹拌機、温度計、還流冷却管、窒素吹き込み管、滴下ロートを取り付けた四つ口フラスコ内を窒素雰囲気にし、HDIを600部、3価アルコールである分子量300のポリカプロラクトン系ポリエステルポリオール(ダイセル化学株式会社製、商品名「プラクセル303」)30部を仕込み、撹拌下反応器内温度を90℃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60℃に保持し、イソシアヌレート化触媒としてテトラメチルアンモニウムカプリエートを加え、収率が48%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、ポリイソシアネート組成物(2)を得た。
1000mLオートクレーブの反応器内を窒素置換した後、メタノール128g(4.0mol)及び水酸化カリウム0.56g(10.0mmol)を仕込んだ。110℃に昇温した後、この温度を保ちながらエチレンオキサイド880g(28.0mol)を加圧下で2.5時間かけて反応させ、さらに1時間熟成を行った。得られた反応混合物に、85質量%のリン酸1.16g(10.0mmol)を加え中和し、析出したリン酸のカリウム塩を濾過で除き、エチレンオキサイド繰返単位の平均数:7.0のポリエチレングリコールモノメチルエーテル(1)を得た。分散比を測定したところ、1.03であった。
1000mLオートクレーブの反応器内を窒素置換した後、メタノール128g(4.0mol)及び水酸化カリウム0.56g(10.0mmol)を仕込んだ。110℃に昇温した後、この温度を保ちながらエチレンオキサイド1056g(24.0mol)を加圧下で2.5時間かけて反応させ、さらに1時間熟成を行った。得られた反応混合物に、85質量%のリン酸1.16g(10.0mmol)を加え中和し、析出したリン酸のカリウム塩を濾過で除き、エチレンオキサイド繰返単位の平均数:6.0のポリエチレングリコールモノメチルエーテル(2)を得た。分散比を測定したところ、1.04であった。
エチレンオキサイド繰返単位の平均数:3.0のトリエチレングリコールモノメチルエーテルと、エチレンオキサイド繰返単位の平均数:9.0のポリエチレングリコールモノメチルエーテル(日本乳化剤株式会社製、商品名「MPG−130」)を、質量比で2.1:10.9になるように混合し、エチレンオキサイド繰返単位の平均数:7.0のポリエチレングリコールモノメチルエーテル(3)を得た。分散比を測定したところ、1.06であった。
エチレンオキサイド繰返単位の平均数:4.2のポリエチレングリコールモノメチルエーテル(日本乳化剤株式会社製、商品名「MPG」)と、エチレンオキサイド繰返単位の平均数:9.0のポリエチレングリコールモノメチルエーテル(日本乳化剤株式会社製、商品名「MPG−130」)を、質量比で130:55になるように混合し、エチレンオキサイド繰返単位の平均数:5.0のポリエチレングリコールモノメチルエーテル(4)を得た。分散比を測定したところ、1.13であった。
エチレンオキサイド繰返単位の平均数:9.0のポリエチレングリコールモノメチルエーテル(日本乳化剤株式会社製、商品名「MPG−130」)と、平均分子量1000のポリエチレングリコールモノメチルエーテル(日本油脂株式会社製、商品名「ユニオックスM−1000(エチレンオキサイド繰返単位の平均数:22)」)を、質量比で5.7:11.3になるように混合し、エチレンオキサイド繰返単位の平均数:15.0のポリエチレングリコールモノメチルエーテル(5)を得た。分散比を測定したところ、1.20であった。
エチレンオキサイド繰返単位の平均数:4.2のポリエチレングリコールモノメチルエーテル(日本乳化剤株式会社製、商品名「MPG」)と、エチレンオキサイド繰返単位の平均数:9.0のポリエチレングリコールモノメチルエーテル(日本乳化剤株式会社製、商品名「MPG−130」)を、質量比で16:19になるように混合し、エチレンオキサイド繰返単位の平均数:6.0のポリエチレングリコールモノメチルエーテル(6)を得た。分散比を測定したところ、1.11であった。
製造例4で得られたエチレンオキサイド繰返単位の平均数:6.0のポリエチレングリコールモノメチルエーテル(2)と、平均分子量550のポリエチレングリコールモノメチルエーテル(日本油脂株式会社製、商品名「ユニオックスM−550(エチレンオキサイド繰返単位の平均数:11.8)」)を、質量比で1:2になるように混合し、エチレンオキサイド繰返単位の平均数:9.0のポリエチレングリコールモノメチルエーテル(7)を得た。分散比を測定したところ、1.10であった。
エチレンオキサイド繰返単位の平均数:9.0のポリエチレングリコールモノメチルエーテル(日本乳化剤株式会社製、商品名「MPG−130」)と、エチレンオキサイド繰返単位の平均数:15のポリエチレングリコールモノメチルエーテル(日本乳化剤株式会社製、商品名「MPG−081」)を、質量比で6.8:11.0になるように混合し、エチレンオキサイド繰返単位の平均数:12.0のポリエチレングリコールモノメチルエーテル(8)を得た。分散比を測定したところ、1.12であった。
エチレンオキサイド繰返単位の平均数:4.2のポリエチレングリコールモノメチルエーテル(日本乳化剤株式会社製、商品名「MPG」と、エチレンオキサイド繰返単位の平均数:9.0のポリエチレングリコールモノメチルエーテル(日本乳化剤株式会社製、商品名「MPG−130」を、質量比で12.5:3.5になるように混合し、エチレンオキサイド繰返単位の平均数:4.8のポリエチレングリコールモノメチルエーテル(9)を得た。分散比を測定したところ、1.17であった。
調製例4で得られたポリエチレングリコールモノメチルエーテル(6)に、2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾール(BHT)を200質量ppm添加し、40℃で2時間撹拌して混合し、ポリエチレングリコールモノメチルエーテル(10)を得た。
調製例4で得られたポリエチレングリコールモノメチルエーテル(6)に、2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾール(BHT)を400質量ppm添加し、40℃で2時間撹拌して混合し、ポリエチレングリコールモノメチルエーテル(11)を得た。
市販のポリイソシアネート組成物(旭化成ケミカルズ株式会社製、商品名「TPA−100」)に、2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾール(BHT)を500質量ppm添加し、40℃で2時間撹拌して混合し、ポリイソシアネート組成物(3)を得た。
エチレンオキサイド繰返単位の平均数:4.2のポリエチレングリコールモノメチルエーテル(日本乳化剤株式会社製、商品名「MPG」)と、エチレンオキサイド繰返単位の平均数:9.0のポリエチレングリコールモノメチルエーテル(日本乳化剤株式会社製、商品名「MPG−130」)を、質量比で46:27になるように混合し、エチレンオキサイド繰返単位の平均数:5.3のポリエチレングリコールモノメチルエーテル(12)を得た。分散比を測定したところ、1.13であった。
エチレンオキサイド繰返単位の平均数:4.2のポリエチレングリコールモノメチルエーテル(日本乳化剤株式会社製、商品名「MPG」)と、エチレンオキサイド繰返単位の平均数:9.0のポリエチレングリコールモノメチルエーテル(日本乳化剤株式会社製、商品名「MPG−130」)を、質量比で30:22になるように混合し、エチレンオキサイド繰返単位の平均数:5.5のポリエチレングリコールモノメチルエーテル(13)を得た。分散比を測定したところ、1.12であった。
市販のポリイソシアネート組成物(旭化成ケミカルズ株式会社製、商品名「TKA−100」)87質量部に、調製例1で得られたエチレンオキサイド繰返単位の平均数:7.0のポリエチレングリコールモノメチルエーテル(3)を13質量部添加し、窒素下、120℃で3時間攪拌して反応を行った。反応終了後、変性ポリイソシアネートを含むポリイソシアネート組成物を得た。
市販のポリイソシアネート組成物(旭化成ケミカルズ株式会社製、商品名「TPA−100」)84質量部に、調製例2で得られたエチレンオキサイド繰返単位の平均数:5.0のポリエチレングリコールモノメチルエーテル(4)16質量部を添加し、窒素下、90℃で8時間攪拌して反応を行った。反応終了後、変性ポリイソシアネートを含むポリイソシアネート組成物を得た。
市販のポリイソシアネート組成物(旭化成ケミカルズ株式会社製、商品名「24A−100」)83質量部、調製例3で得られたエチレンオキサイド繰返単位の平均数:15のポリエチレングリコールモノメチルエーテル(5)17質量部を添加し、窒素下、90℃で6時間攪拌して反応を行った。反応終了後、変性ポリイソシアネートを含むポリイソシアネート組成物を得た。
製造例1で得られたポリイソシアネート組成物(1)83質量部、調製例4で得られたエチレンオキサイド繰返単位の平均数:6.0のポリエチレングリコールモノメチルエーテル(6)17質量部を添加し、窒素下、110℃で3時間攪拌して反応を行った。反応終了後、変性ポリイソシアネートを含むポリイソシアネート組成物を得た。
市販のポリイソシアネート組成物(旭化成ケミカルズ株式会社製、商品名「TKA−100」)84質量部に、1,3−ブタンジオール(表中、「1,3−BD」と表記する。)を3質量部添加し、窒素下、80℃2時間撹拌して反応を行った。その後、調製例5で得られたエチレンオキサイド繰返単位の平均数:9.0のポリエチレングリコールモノメチルエーテル(7)を13質量部添加し、窒素下、120℃で3時間攪拌して反応を行った。反応終了後、変性ポリイソシアネートを含むポリイソシアネート組成物を得た。
製造例1で得られたポリイソシアネート組成物(1)90質量部、調製例5で得られたエチレンオキサイド繰返単位の平均数:9.0のポリエチレングリコールモノメチルエーテル(7)10質量部を添加し、窒素下、110℃で3時間攪拌して反応を行った。反応終了後、変性ポリイソシアネートを含むポリイソシアネート組成物を得た。
市販のHDI系ポリイソシアネート組成物(旭化成ケミカルズ株式会社製、商品名「TKA−100」)24.7質量部、市販のIPDI系ポリイソシアネート組成物(エボニックジャパン株式会社製、商品名「T1890/100」)57.5質量部に、調製例6で得られたエチレンオキサイド繰返単位の平均数:12.0のポリエチレングリコールモノメチルエーテル(8)17.8質量部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート40質量部を添加し、窒素下、100℃で6時間攪拌して反応を行った。反応終了後、変性ポリイソシアネートを含むポリイソシアネート組成物を得た。
市販のポリイソシアネート組成物(旭化成ケミカルズ株式会社製、商品名「TPA−100」)26.5質量部、製造例1で得られたポリイソシアネート組成物(1)43.0質量部、数平均分子量6400のポリプロピレングリコール(旭硝子株式会社製、商品名「エクセノール840」、表中「Ex840」と表記する。)10.0質量部に、調製例2で得られたエチレンオキサイド繰返単位の平均数:5.0のポリエチレングリコールモノメチルエーテル(4)17.2質量部を添加し、窒素下、120℃で6時間攪拌して反応を行った。反応終了後、変性ポリイソシアネートを含むポリイソシアネート組成物を得た。
市販のHDI系ポリイソシアネート組成物(旭化成ケミカルズ株式会社製、商品名「TKA−100」)59.5質量部、市販のIPDI系ポリイソシアネート組成物(エボニックジャパン株式会社製、商品名「T1890/100」)25.5質量部に、調製例5で得られたエチレンオキサイド繰返単位の平均数:9.0のポリエチレングリコールモノメチルエーテル(7)15.0質量部、酢酸ブチル40質量部を添加し、窒素下、100℃で6時間攪拌して反応を行った。反応終了後、変性ポリイソシアネートを含むポリイソシアネート組成物を得た。
市販のポリイソシアネート組成物(旭化成ケミカルズ株式会社製、商品名「TPA−100」)84質量部に、調製例4で得られたエチレンオキサイド繰返単位の平均数:6.0のポリエチレングリコールモノメチルエーテル(6)16.0質量部を添加し、窒素下、120℃で3時間攪拌して反応を行った。反応終了後、変性ポリイソシアネートを含むポリイソシアネート組成物を得た。
調製例4で得られたポリエチレングリコールモノメチルエーテル(6)の代わりに、調製例8で得られたポリエチレングリコールモノメチルエーテル(10)を用いた以外は実施例10と同様に操作し、変性ポリイソシアネートを含むポリイソシアネート組成物を得た。
調製例4で得られたポリエチレングリコールモノメチルエーテル(6)の代わりに、調製例9で得られたポリエチレングリコールモノメチルエーテル(11)を用いた以外は実施例10と同様に操作し、変性ポリイソシアネートを含むポリイソシアネート組成物を得た。
市販のポリイソシアネート組成物(旭化成ケミカルズ株式会社製、商品名「TPA−100」)の代わりに、調製例10で得られたポリイソシアネート組成物(3)を用いた以外は実施例10と同様に操作し、変性ポリイソシアネートを含むポリイソシアネート組成物を得た。
市販のポリイソシアネート組成物(旭化成ケミカルズ株式会社製、商品名「TPA−100」)84質量部に、調製例4で得られたエチレンオキサイド繰返単位の平均数:6.0のポリエチレングリコールモノメチルエーテル(6)16.0質量部、BHT0.1質量部を添加し、窒素下、120℃で3時間攪拌して反応を行った。反応終了後、変性ポリイソシアネートを含むポリイソシアネート組成物を得た。
市販のポリイソシアネート組成物(旭化成ケミカルズ株式会社製、商品名「TPA−100」)82.5質量部に、調製例11で得られたエチレンオキサイド繰返単位の平均数:5.3のポリエチレングリコールモノメチルエーテル(12)17.5質量部を添加し、窒素下、120℃で3時間攪拌して反応を行った。反応終了後、変性ポリイソシアネートを含むポリイソシアネート組成物を得た。
市販のポリイソシアネート組成物(旭化成ケミカルズ株式会社製、商品名「TPA−100」)83.0質量部に、調製例12で得られたエチレンオキサイド繰返単位の平均数:5.5のポリエチレングリコールモノメチルエーテル(13)17.0質量部を添加し、窒素下、120℃で3時間攪拌して反応を行った。反応終了後、変性ポリイソシアネートを含むポリイソシアネート組成物を得た。
市販のポリイソシアネート組成物(旭化成ケミカルズ株式会社製、商品名「TKA−100」)87質量部に、製造例3で得られたエチレンオキサイド繰返単位の平均数:7.0のポリエチレングリコールモノメチルエーテル(1)13.0質量部を添加し、窒素下、120℃で3時間攪拌して反応を行った。反応終了後、変性ポリイソシアネートを含むポリイソシアネート組成物を得た。
市販のHDI系ポリイソシアネート組成物(旭化成ケミカルズ株式会社製、商品名「TKA−100」)59.5質量部、市販のIPDI系ポリイソシアネート組成物(エボニックジャパン株式会社製、商品名「T1890/100」)25.5質量部に、エチレンオキサイド繰返単位の平均数:9.0のポリエチレングリコールモノメチルエーテル(日本乳化剤株式会社製、商品名「MPG−130」、分子量分布の分散比:1.04)15.0質量部、酢酸ブチル40質量部を添加し、窒素下、100℃で6時間攪拌して反応を行った。反応終了後、変性ポリイソシアネートを含むポリイソシアネート組成物を得た。
市販のポリイソシアネート組成物(旭化成ケミカルズ株式会社製、商品名「TPA−100」)84質量部に、製造例4で得られたエチレンオキサイド繰返単位の平均数:6.0のポリエチレングリコールモノメチルエーテル(2)16.0質量部を添加し、窒素下、120℃で3時間攪拌して反応を行った。反応終了後、変性ポリイソシアネートを含むポリイソシアネート組成物を得た。
市販のポリイソシアネート組成物(旭化成ケミカルズ株式会社製、商品名「TPA−100」)84質量部に、調製例7で得られたエチレンオキサイド繰返単位の平均数:4.8のポリエチレングリコールモノメチルエーテル(9)16.0質量部を添加し、窒素下、90℃で8時間攪拌して反応を行った。反応終了後、変性ポリイソシアネートを含むポリイソシアネート組成物を得た。
製造例2で得られたポリイソシアネート組成物(2)85質量部に、調製例5で得られたエチレンオキサイド繰返単位の平均数:9.0のポリエチレングリコールモノメチルエーテル(7)15質量部、酢酸ブチル40質量部を添加し、窒素下、120℃で4時間攪拌して反応を行った。反応終了後、変性ポリイソシアネートを含むポリイソシアネート組成物を得た。
製造例1で得られたポリイソシアネート組成物(1)91質量部、調製例5で得られたエチレンオキサイド繰返単位の平均数:9.0のポリエチレングリコールモノメチルエーテル(7)9質量部を添加し、窒素下、110℃で3時間攪拌して反応を行った。反応終了後、変性ポリイソシアネートを含むポリイソシアネート組成物を得た。
製造例2で得られたポリイソシアネート組成物(2)91質量部に、エチレンオキサイド繰返単位の平均数:4.2のポリエチレングリコールモノメチルエーテル(日本乳化剤株式会社製、商品名「MPG」、分子量分布の分散比:1.01)9質量部、酢酸ブチル40質量部を添加し、窒素下、120℃で4時間攪拌して反応を行った。反応終了後、変性ポリイソシアネートを含むポリイソシアネート組成物を得た。
(1)100mLフラスコと、吉野紙との質量を測定した。
(2)変性ポリイソシアネートを含むポリイソシアネート組成物を、固形分換算で16gとなるように100mLフラスコに採取し、脱イオン水24gを添加した。
(3)プロペラ羽を使用し、200rpmで3分間、100mLフラスコ内の溶液を撹拌した後、(1)で秤量した吉野紙で濾過した。
(4)吉野紙に残った濾過残渣と、100mLフラスコに残った残渣とを合わせて105℃の乾燥機中で1時間加熱し、質量(g)を求めた。
(5)以下の計算方法で、変性ポリイソシアネートを含む組成物が水へ分散した割合を求めた。
水へ分散した割合(質量%)=100%−((4)で求めた残渣を含む100mLフラスコと吉野紙との合計質量(g)−(1)で測定した100mLフラスコと吉野紙との合計質量(g))/((2)で採取した変性ポリイソシアネートを含むポリイソシアネート組成物の質量(g)×不揮発分(質量%))×100%
判定方法は以下のとおりとした。
A:80質量%以上
B:60質量%以上80質量%未満
C:60質量%未満
200mLフラスコに、変性ポリイソシアネートを含むポリイソシアネート組成物0.1gと、脱イオン水100gを量り取り、プロペラ羽を使用し、600rpmで5分間、200mLフラスコ内の溶液を撹拌し、水分散液を得た。その後、50mLのガラス瓶に移し替え、分散状態を肉眼で観察した。
判定方法は以下のとおりとした。
A:3時間経過後も変化が見られなかった。
B:3時間経過後にわずかに沈殿又は分離が見られた。
C:3時間以内に沈殿又は分離が見られた。
100mLフラスコに、変性ポリイソシアネートを含むポリイソシアネート組成物15gと、脱イオン水45gを量り取り、プロペラ羽を使用し、600rpmで10分間、100mLフラスコ内の溶液を撹拌し、水分散液を得た。この水分散液におけるイソシアネート基の保持率を、以下のように評価した。
A:80%以上
C:80%未満
反応器として、撹拌機、温度計、還流冷却管、窒素吹き込み管、滴下ロートを取り付けた4ツ口のセパラブルフラスコを用いた。水675gとエマノールNC(アニオン界面活性剤、35%水溶液、花王株式会社製)4.3gを入れ、80℃に加熱し、開始剤として過硫酸アンモニウム(2%水溶液)8gを入れた。次に、フラスコ内に下記の混合物を4時間かけて滴下し、滴下終了後1時間80℃に保った。
2−ヒドロキシメチルメタクリレート 25g(3.5質量%)
アクリル酸 10g(1.4質量%)
アクリルアミド 2g(0.3質量%)
グリシジルメタアクリレート 27g(3.8質量%)
メチルメタアクリレート 353g(49.0質量%)
ブチルアクリレート 293g(40.7質量%)
スチレン 9g(1.3質量%)
水 400g
過硫酸アンモニウム(2%水溶液) 31g
エレミノールJS−2(注1) 38g
エマルゲン920(注2) 9g
(注1)反応性乳化剤、39%水溶液、三洋化成株式会社製
(注2)ノニオン界面活性剤、25%水溶液、花王株式会社
得られた水性エマルジョンは乳白色、不揮発分38%の安定な分散液であり、粒子径は100nmであった。計算から求められた水酸価15.0mgKOH/g、酸価10.8m
gKOH/g、ガラス転移点温度15.7℃であった。
実施例1〜16、及び比較例1〜7で得られた変性ポリイソシアネートを含むポリイソシアネート組成物を用いて、下記のようにコーティング組成物(1)及び(2)をそれぞれ作製した。作製したコーティング組成物(1)は、下記の(評価4)の評価に用い、コーティング組成物(2)は、下記の(評価5)〜(評価8)の評価に用いた。
製造例6で作製したポリオール水分散体40g容器に計り取り、変性ポリイソシアネートを含むポリイソシアネート組成物中のイソシアネート基とポリオール水分散体中のヒドロキシル基とのモル比が、NCO/OH=1.25になるように、変性ポリイソシアネートを含むポリイソシアネート組成物を加えて混合物を得た。更に上記混合物に、コーティング組成物の固形分が38質量%となるように脱イオン水を加え、プロペラ羽を使用し、200rpmで3分間撹拌し、コーティング組成物を作製した。作製したコーティング組成物を用いて、以下の(評価4)の塗膜評価を行った。評価結果を表2に示す。
上記のコーティング組成物(1)を用いて、ガラス板上に、厚さ40μmの塗膜を塗装し、23℃/50%RHの雰囲気下で7日間乾燥させた。得られた塗膜をBYK Garder社製、商品名「haze−gloss version3.40」を用いて、屈折率が1.567の黒色ガラス標準板での測定結果を100グロスユニットとして、20°の光沢値を測定した。なお、塗装に用いたガラス板単体の20°の光沢値は174であった。判定方法は以下のとおりとした。
AAA:160以上
AA:150以上160未満
A:130以上150未満
B:100以上130未満
C:100未満
200rpmで3分間の撹拌を600rpmで10分間に変更した以外はコーティング組成物(1)の作製と同様に行い、コーティング組成物を作製した。作製したコーティング組成物を用いて、以下の(評価5)〜(評価8)の塗膜評価を行った。ただし、塗膜外観が著しく悪いものは、(評価6)〜(評価8)の結果を評価不可とした。評価結果を表2に示す。
上記のコーティング組成物(2)を用いて、PP板上に、厚さ40μmの塗膜を塗装し、23℃/50%RHの雰囲気下で24時間乾燥させた。得られた塗膜をアセトンに23℃で24時間浸漬させた後に取り出し、塗膜を乾燥させた。塗膜の架橋性を以下の計算方法により算出した。
塗膜の架橋性(%)=(溶解せずに残った塗膜の質量)/(アセトン浸漬前の塗膜の質量)×100%
判定方法は以下のとおりとした。
A:85%以上
B:80%以上85%未満
C:80%未満
上記のコーティング組成物(2)を用いて、ガラス板上に、厚さ40μmの塗膜を塗装し、23℃/50%RHの雰囲気下で7日間乾燥させた。得られた塗膜をケーニッヒ硬度計(BYK Garder社製、商品名「Pendulum hardness tester」)を用いて測定した。判定方法は以下のとおりとした。
A:100以上
C:100未満
上記のコーティング組成物(2)を用いて、ガラス板上に、厚さ40μmの塗膜を塗装し、23℃/50%RHの雰囲気下で7日間乾燥させた。得られた塗膜上にキシレンを1g含ませた直径10mmのコットンボールを10分間置き、表面に残ったキシレンを除いた後の塗膜の様子を観察した。判定方法は以下のとおりとした。
ただし、塗膜外観が悪いものは目視評価が不可能のため、測定不可とした。
A:透明、凹みなし
B:やや白濁、又はやや凹みあり
C:白濁、又は凹みあり
上記のコーティング組成物(2)を用いて、PP板上に、厚さ40μmの塗膜を塗装し、23℃/50%RHの雰囲気下で7日間乾燥させた。得られた塗膜を40℃の水に4時間浸漬させた後に取り出し、塗膜の様子を観察した。判定方法は以下のとおりとした。
ただし、塗膜外観が悪いものは目視評価が不可能のため、測定不可とした。
A:変化なし
B:やや白濁が発生
C:白濁が発生、又は塗膜が溶解
Claims (12)
- ポリイソシアネートと、下記一般式(1)で表されるポリアルキレングリコールアルキルエーテルと、の反応により得られる変性ポリイソシアネートを含む、ポリイソシアネート組成物であって、
平均イソシアネート官能基数が、1.8以上4.0以下であり、
前記ポリイソシアネート組成物の総量に対して、前記変性ポリイソシアネートにおける前記ポリアルキレングリコールアルキルエーテルに由来する部分を、10質量%以上18質量%以下含み、
前記変性ポリイソシアネートにおいて、前記ポリアルキレングリコールアルキルエーテルに由来する部分の分子量分布の分散比が、1.05以上2.00以下である、ポリイソシアネート組成物。
- 前記分子量分布の分散比は、1.05以上1.50以下である、請求項1に記載のポリイソシアネート組成物。
- 前記式(1)中、R1はエチレン基であり、nの平均数は5.0以上15以下である、請求項1又は2に記載のポリイソシアネート組成物。
- 前記ポリアルキレングリコールアルキルエーテルは、前記式(1)中、nの平均数が異なる二種以上のポリアルキレングリコールアルキルエーテルを含む、請求項1〜3のいずれか一項に記載のポリイソシアネート組成物。
- ヒンダードフェノール系化合物をさらに含む、請求項1〜4のいずれか一項に記載のポリイソシアネート組成物。
- ポリイソシアネートと、下記一般式(2)で表されるポリアルキレングリコールアルキルエーテルと、を反応させ、変性ポリイソシアネートを含むポリイソシアネート組成物を得る反応工程を含み、
前記反応工程は、平均イソシアネート官能基数が、1.8以上4.0以下であり、前記ポリイソシアネート組成物の総量に対して、前記変性ポリイソシアネートにおける前記ポリアルキレングリコールアルキルエーテルに由来する部分を、10質量%以上18質量%以下含み、かつ、前記変性ポリイソシアネートにおいて、前記ポリアルキレングリコールアルキルエーテルに由来する部分の分子量分布の分散比が、1.05以上2.00以下である、前記ポリイソシアネート組成物を得るように反応させる工程である、ポリイソシアネート組成物の製造方法。
- 前記分子量分布の分散比は、1.05以上1.50以下である、請求項6に記載のポリイソシアネート組成物の製造方法。
- 前記式(2)中、R1はエチレン基であり、nの平均数は5.0以上15以下である、請求項6又は7に記載のポリイソシアネート組成物の製造方法。
- 前記ポリアルキレングリコールアルキルエーテルは、前記式(2)中、nの平均数が異なる二種以上のポリアルキレングリコールアルキルエーテルを含む、請求項6〜8のいずれか一項に記載のポリイソシアネート組成物の製造方法。
- 請求項1〜5のいずれか一項に記載のポリイソシアネート組成物を含む、コーティング組成物。
- 請求項10に記載のコーティング組成物と、水と、を含む、水系コーティング組成物。
- 基材と、請求項10に記載のコーティング組成物又は請求項11に記載の水系コーティング組成物によってコーティングされたコーティング膜と、を備える、コーティング基材。
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