KR100427116B1 - 카르보네이트함유성분을포함하는경화성코팅조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 (A) 하나이상이 카르바메이트- 또는 우레아-작용기인 다수의 작용성 가교기를 포함하며 하기 식을 갖는 하나이상의 카르보네이트 기를 포함하는 화합물 및 (B) 상기 화합물(A)상의 작용기와 반응성을 갖는 다수의 기를 포함하는 경화제를 포함하는 경화성 코팅 조성물에 관한 것이다 :

Description

카르보네이트 함유 성분을 포함하는 경화성 코팅 조성물
본 발명은 경화성 코팅 조성물, 특히 조성물의 구성 성분 중 하나로서 카르바메이트-작용기 또는 우레아-작용기 화합물을 사용하는 경화성 조성물에 관한 것이다.
열경화 코팅과 같은 경화성 코팅 조성물은 코팅 분야에 널리 사용된다. 이들은 자동차 및 공업용 코팅 산업에서 탑코트로 종종 사용된다. 칼라-플러스-클리어(color- plus-clear) 복합 코팅은 특히 예외적인 광택, 색조 깊이, 상 명료성 또는 특별한 금속 효과가 요구되는 경우에 탑코트로서 유용하다. 자동차 산업에서는 자동차 차체 패널용 코팅으로 매우 광범위하게 사용한다. 그러나, 칼라-플러스-클리어 복합 코팅은 소정의 가시적 효과를 얻기 위해서는 클리어코트내에 투명도가 매우 높아야 한다. 고광택 코팅은 또한 높은 상 명료도(DOI)과 같은 소정의 가시적 효과를 얻기 위해서 코팅 표면의 가시적 변형도(aberration)가 낮아야 한다.
이러한 코팅은 특히 환경적인 부식으로 알려진 현상에 민감하다. 환경적 부식은 그 자체가 점 또는 마크로서 종종 마찰 제거될 수 없는 코팅의 피니시 상에또는 피니시 내에 나타난다.
카르바메이트 또는 우레아 작용기를 지니는 경화성 성분을 주성분으로 하는 경화성 코팅 조성물은, 내식성 코팅을 제공하기 위해 당해 분야에 제안되어 왔다(예, 미국 특허 제5,356,669호 및 WO94/10211호).
환경적인 내식성 이외에도, 수많은 기타의 특성들이 요구될 수 있다. 예를 들면, 가요성이 높은 코팅물을 제공하는 것이 바람직하다. 이는 코팅물이 배치되는 기재 자체가 플라스틱, 가죽 또는 직물 기재와 같이 가요성을 지니게 되는 경우 특히 이롭다.
코팅 조성물내에서 요구되는 용매의 함량을 감소시켜 환경에 유리하게 되는 휘발성 유기물 함량(VOC)을 감소시키는 것이 바람직하다.
마지막으로, 내구성, 경도 및, 스크래치, 홈, 용매 및 산에 대한 내성이 우수하게 조합된 코팅을 제공하는 여러 유형의 카르바메이트- 또는 우레아-작용성 물질을 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, (A) 1 이상이 카르바메이트 또는 우레아 작용기인 다수의 작용성 가교기를 포함하며 하기 식을 갖는 1 이상의 카르보네이트기를 포함하는 화합물 및, (B) 상기 화합물(A)상의 작용기와 반응성을 갖는 다수의 기를 포함하는경화제를 포함하는 코팅 조성물이 제공된다.
본 발명은 내구성, 경도 및, 스크래치, 홈, 용매 및 산에 대한 내성이 우수하게 조합된 코팅물을 제공한다. 또한, 본 발명에 의한 코팅 조성물은 낮은 VOC 농도를 제공할 수 있으며, 가요성 기재상에 사용하기 위한 우수한 가요성을 갖는 코팅물을 제공하는 데 사용할 수 있다.
본 발명에 의하면, 상기 화합물 (A)는 카르바메이트 또는 우레아 작용기를 지니며, 1 이상의 카르보네이트기를 포함하며, 여러 가지 방법으로 제조될 수 있다. 한 구체예에서, 카르바메이트 또는 우레아기 (또는 카르바메이트 또는 우레아로 전환될 수 있는 기) 및 히드록실기를 포함하는 화합물 (A)(1)을 화합물 (A)(2)와 반응시키며, 화합물 (A)(2)는 디알킬 카르보네이트, 고리형 카르보네이트, CO2가 될 수 있거나 또는, 카르바메이트- 또는 우레아-작용성 카르보네이트 함유 산물을 형성한다. (A)(1)와 (A)(2)만의 반응으로 화합물 (A)(2)의 잔기로부터 형성된 카르보네이트기에 의해 함께 결합된 2개의 (A)(1) 화합물의 잔기를 갖는 화합물이 생성된다. 적절한 조절량의 (A)(2)와 함께 상기 반응 혼합물에 폴리올이 포함되는 것은 당업계에 공지된 바와 같이(A)(1) 화합물로 종결된 폴리카르보네이트 화합물을 생성하게 된다.
디알킬 카르보네이트, 고리형 카르보네이트, CO2, 디페닐 카르보네이트 또는 포스겐은 카르보네이트 결합기를 통해 2개의 (A)(1) 화합물과 반응하여 결합되는화합물 (A)(2)로서 사용할 수 있다. 히드록실기와 디알킬 카르보네이트와의 반응은 본 명세서에서 참고로 인용한 영국 특허 제1,476,268호에 개시되어 있다. 히드록실기와 디페닐 카르보네이트의 반응은 본 명세서에서 참고로 인용한 독일 특허 제1,031,512호에 개시되어 있다. 고리형 카르보네이트와 히드록실기의 반응은 모노 카르복실산 또는 디카르복실산으로 촉매화되며, 이는 본 명세서에서 참고로 인용한 독일 특허 제2,001,091호 및 프랑스 제1,391,473호에 개시되어 있다.
포스겐을 사용할 경우, 포스겐은 약 1 몰의 포스겐:2 몰의 (A)(1)의 몰비로 화합물 (A)(1)의 용액에 첨가될 수 있다. 상기 반응은 7℃ 미만의 온도 또는 포스겐을 그 자체의 액체 상태로 유지시킬 수 있는 압력하에서 실시될 수 있거나 또는, 기체 포스겐을 상기 시스템에 버블링시킬 수 있다. 염 생성 염기 (예, NaOH)를 사용하여 상기 반응을 촉진시킬 수 있다. 상기 반응은 실질적으로 비양성자성인 용매내에서 -20℃∼80℃의 온도에서 대기압∼40 psi의 압력에서 실시할 수 있다.
고리형 카르보네이트 또는 디알킬 카르보네이트는 적절한 몰의 혼합물(2 몰의 (A)(1) 및 1 몰의 고리형 카르보네이트 또는 디알킬 카르보네이트)을 칼슘 옥토에이트와 같은 에스테르 교환 반응 촉매와 함께 가열(예, 80℃∼200℃)하여 화합물 (A)(1)과 반응하는 화합물 (A)(2)로서 사용할 수 있다. 유용한 디알킬 카르보네이트의 예로는 디에틸 카르보네이트, 디메틸 카르보네이트, 디프로필 카르보네이트, 디페닐 카르보네이트 및 디부틸 카르보네이트 등이 있다 유용한 고리형 카르보네이트의 예로는 프로필렌 카르보네이트, 글리세린 카르보네이트 및 디메틸 에틸렌 카르보네이트 등이 있다. 또한 고리형 카르보네이트는 퍼옥사이드와의 불포화 결합반응에 의해 옥시란 고리를 형성한 후, CO2와 반응하여 고리형 카르보네이트를 형성함으로써 임의의 알켄으로부터 형성될 수 있다. 상기 반응은 알코올 부산물의 제거에 의해 완결될 수 있다. 기타 유용한 촉매의 예로는 금속 수산화물 (예, KOH), I족 또는 II족 금속(예, Na, Li), 금속 탄산염 (예, K2CO3) 등이 있으며, 이들은 크라운 에테르, 금속 산화물 (예, 디부틸 주석 옥사이드), 금속 알콕시드 (예, NaOCH3, Al(OC3H7)3), 금속 에스테르 (예, 주석 옥토에이트, 칼슘 옥토에이트) 또는 양성자성 산(예, H2SO4), MgCO3또는 Ph4SbI와 조합하여 사용함으로써 증진될 수 있다. 사용된 임의의 용매는 에스테르 교환 반응에 대해 불활성이어야만 한다. 촉매 및/또는 반응 조건을 조절하여 화합물 (A)(1) 중의 임의의 에스테르기의 에스테르 교환 반응을 최소로 할 수 있다. 또한, CO2를 화합물 (A)(2)로서 유사한 조건하에서 유사한 촉매를 사용하여 사용할 수 있으며, 또한, 1∼40 atm의 압력에서 사용할 수 있다.
폴리올은 당업계에 공지된 바와 같이 폴리카르보네이트 사슬 신장을 제공하기 위해 상기 반응 혼합물에 포함될 수 있다. 디알킬 카르보네이트, 고리형 카르보네이트, CO2, 디페닐 카르보네이트 또는 포스겐의 함량은 디알킬 카르보네이트, 고리형 카르보네이트, CO2, 디페닐 카르보네이트 또는 포스겐 1 몰당 히드록실 2 당량의 비로 유지되도록 조절되어야 한다. 분지쇄를 원하는 경우, 작용가가 높은 폴리올이 사용될 수 있을지라도, 디올은 직쇄형 사슬 신장을 제공하기 때문에 바람직할수 있다. 실질적으로 임의의 디올 또는 기타의 폴리올을 원하는 특성에 따라서 사용할 수 있다. 한 바람직한 구체예에 있어서, 디올의 예로는 암모니아 또는 1차 아민을 사용한 히드록시알킬 고리형 카르보네이트 (예, 2-히드록시에틸 에틸렌 카르보네이트)의 개환 반응에 의해 형성된 카르바메이트 측쇄 디올 또는, 암모니아 또는 1차 아민을 사용하여 히드록시알킬 치환된 옥사졸리돈의 개환 반응에 의해 형성된 우레아 측쇄 디올 등이 있다. 기타의 유용한 디올의 예로는 1.6-헥산 디올, 2-에틸-1,3-헥산 디올, 네오펜틸 글리콜, 시클로헥산-1,4-디메틸올, 비스페놀 A, 폴리에테르 폴리올, 예컨대, 바스프 코오포레이션에서 시판하는 Pluronic폴리올, 1,2-헥산 디올 등이다. 작용가가 높은 유용한 폴리올의 예로는 트리메틸올 프로판, 펜타에리트리톨, 아크릴 폴리올 등이다.
카르바메이트 또는 우레아기 (또는 카르바메이트 또는 우레아로 전환될 수 있는 기) 및 히드록실기를 갖는 화합물 (A)(1)로서 다수의 화합물을 사용할 수 있다.
카르바메이트기는 하기 식을 갖는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 식에서, R은 H 또는 알킬, 바람직하게는 C1-C4알킬이다. R은 H 또는 메틸인 것이 바람직하며, R은 H인 것이 더욱 바람직하다. 우레아기는 통상적으로하기 식을 갖는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 식에서, R' 및 R" 각각은 독립적으로 H 또는 알킬, 바람직하게는 C1-C4알킬이거나 또는, R' 및 R" 은 함께 복소환식 고리 구조를 형성할 수 있다(예, R' 및 R" 이 에틸렌 가교를 형성함).
카르바메이트 또는 우레아기 (또는 카르바메이트 또는 우레아로 전환될 수 있는 기) 및 히드록시기를 갖는 화합물은 당분야에 공지되어 있으며 시판된다. 이의 예로는 히드록시알킬 카르바메이트 (예, 히드록시프로필 카르바메이트, 히드록시부틸 카르바메이트), 히드록시 우레아 (예, 히드록시에틸 에틸렌 우레아) 및 히드록시 알킬 고리형 카르보네이트 등이 있으며, 이들은 하기 기재된 바와 같은 1차 아민 또는 암모니아를 사용하여 고리형 카르보네이트를 개환시켜 카르바메이트로 전환시킬 수 있다.
카르바메이트 또는 우레아기 (또는 카르바메이트 또는 우레아로 전환될 수 있는 기) 및 히드록시기를 갖는 기타의 화합물 군은, 카르바메이트 또는 우레아기 또는, 카르바메이트 또는 우레아로 전환될 수 있는 기 및, 히드록시 카르복실산의 산기를 사용한 축합 반응을 실시할 수 있거나 또는 락톤을 개환시킬 수 있는 활성 수소기를 갖는 화합물 (예, 히드록실, 1차 아민, 산)과 락톤 또는 히드록시 카르복실산을 반응시켜 형성된 화합물 등이 있다. 활성 수소기 및, 카르바메이트 또는 우레아로 전환시킬 수 있는 기를 갖는 화합물이 락톤을 개환시키는데 사용될 경우,상기 기를 카르바메이트 또는 우레아로 전환시키는 반응은 상기 개환 반응중에 또는 반응후에 실시될 수 있다.
카르바메이트 또는 우레아기 및 활성 수소기를 지니는 화합물은 당해 분야에 공지되어 있다. 예를 들면 히드록시프로필 카르바메이트 및 히드록시에틸 에틸렌 우레아가 공지되어 있고 상업적으로 시판된다. 아미노 카르바메이트는 미국 특허 제 2,842,523호에 개시되어 있다. 또한, 히드록실 우레아는 암모니아 또는 1차 아민과 옥사졸리돈을 반응시키거나 또는, 암모니아와 에틸렌 옥사이드를 반응시켜 아미노알콜을 형성시키고, 그후 생성된 화합물의 아민기 또는 임의의 기타 아미노 알콜을 염산과 반응시킨 후 우레아와 반응시켜 히드록시 우레아를 형성시킴으로써 제조할 수 있다. 아미노 우레아는 예를 들면 반응으로부터 보호된 (예, 입체장애에 의한) 하나의 아민기를 지니는 디아민과 케톤을 반응시키고, HNCO (즉, 우레아의 열분해 산물)와 반응시킨 후 물과 반응시킴으로써 제조할 수 있다. 또는, 이들 화합물은 하기와 같이 카르바메이트 또는 우레아기로 전환될 수 있는 기 및 활성 수소를 지니는 화합물을 출발물질로 하여, 락톤 개환 반응을 개시하기 전에 카르바메이트 또는 우레아로 상기 기를 전환시킴으로써 제조될 수 있다.
카르바메이트로 전환될 수 있는 기로는 고리형 카르보네이트기, 에폭시기 및 불포화 결합 등이 있다. 고리형 카르보네이트기는, 고리형 카르보네이트를 개환시켜 β-히드록시 카르바메이트를 형성시키는 암모니아 또는 1차 아민과의 반응에 의해 카르바메이트기로 전환될 수 있다. 에폭시기는 CO2와의 반응에 의해 초기에 고리형 카르보네이트기로 1차 전환시키므로써 카르바메이트기로 전환될 수 있다. 상기 반응은 대기압 내지 초임계 CO2압력까지의 모든 압력에서 수행될 수 있으나, 승압(예, 60∼150 psi)하에서 수행되는 것이 바람직하다. 반응 온도는 60℃∼150℃가 바람직하다. 유용한 촉매의 예로는 바람직하게는 크라운 에테르, 주석 옥토에이트, 칼슘 옥토에이트 등과 조합된 칼륨염 (예, K2CO3, KI), 착체 유기주석 할로겐화물과 알킬 포스포늄 할로겐화물의 조합물 [예, (CH3)3SnI, Bu4SnI, Bu4PI 및 (CH3)4PI], 3차 아민 또는 4차 염 (예, 테트라메틸 암모늄 브롬화물)과 같은 옥시란 고리를 활성화시키는 임의의 촉매 등이 있다. 그후에 고리형 카르보네이트기는 전술한 바와 같이 카르바메이트기로 전환될 수 있다. 임의의 불포화 결합은 퍼옥사이드와 1차 반응시켜 에폭시기로 전환시킨 후, CO2와 반응시켜 고리형 카르보네이트를 형성시킨 뒤, 암모니아 또는 1차 아민과 반응시켜 카르바메이트를 형성시킴으로써 카르바메이트기로 전환될 수 있다.
히드록실기 또는 이소시아네이트기와 같은 기타 기도 또한 카르바메이트기로 전환될 수 있다. 그러나, 상기 기가 화합물상에 존재하여 락톤으로 개환 반응된 후에 카르바메이트기로 전환된다면, 이들 기는 락톤과 또는 락톤 개환 반응에 관련된 활성 수소기와 반응하지 않도록 차단되어야 한다. 이들 기를 차단하는 것이 가능하지 않을 경우에는, 락톤 개환 반응 전에 카르바메이트 또는 우레아로의 전환이 완료되어야 한다. 히드록실기는 모노이소시아네이트 (예, 메틸 이소시아네이트)와 반응하여 2차 카르바메이트기를 형성하거나 또는 시안산(우레아의 열분해에 의해 동일계내에서 형성될 수 있음)과 반응하여 1차 카르바메이트기 (즉, 비치환된 카르바메이트)를 형성함으로써 카르바메이트기로 전환될 수 있다. 이 반응은 당업계에 공지된 바와 같은 촉매의 존재하에서 수행하는 것이 바람직하다. 히드록실기는 또한 포스겐과 반응한 후 암모니아와 반응하여 1차 카르바메이트기(들)를 지니는 화합물을 형성하거나, 또는 포스겐과 히드록실과의 반응 후 1차 아민과 반응하여 2차 카르바메이트기를 지니는 화합물을 형성할 수 있다. 또다른 방법은 히드록시알킬 카르바메이트와 같은 화합물과 이소시아네이트를 반응시켜 카르바메이트-캡핑된 이소시아네이트 유도체를 형성하는 것이다. 예를 들면, 톨루엔 디이소시아네이트상의 하나의 이소시아네이트기를 히드록시프로필 카르바메이트와 반응시킨 후 과량의 폴리올과 기타의 이소시아네이트기를 반응시켜 히드록시 카르바메이트를 형성할 수 있다. 최종적으로, 히드록실기가 알킬 카르바메이트 (예, 메틸 카르바메이트, 에틸 카르바메이트, 부틸 카르바메이트)와 반응시키므써 1차 카르바메이트기-함유 화합물을 형성시키는 에스테르 교환 반응으로 제조할 수 있다. 이 반응은 유기금속 촉매(예, 디부틸주석 디라우레이트)와 같은 촉매의 존재하에서 가열하에 수행되는 것이 바람직하다. 카르바메이트를 제조하는 기타의 방법 또한 당업계에 공지되어 있으며, 예를 들면 P. Adams 및 F. Baron의 문헌 ["Esters of Carbamic Acid", Chemical Review, 65권, 1965]에 기재되어 있다.
또한, 옥사졸리돈과 같은 기는 락톤과의 개환 반응후에 우레아로 전환될 수 있다. 예를 들면 히드록시에틸 옥사졸리돈은 락톤과의 개환 반응을 개시시킨 후 옥사졸리돈과 암모니아 또는 1차 아민과의 반응에 의해 우레아 작용기를 생성시키는데 사용될 수 있다.
아미노기 또는 이소시아네이트기와 같은 기타 다른 기들도 또한 우레아기로 전환될 수 있다. 그러나, 이들 기가 화합물상에 존재하여 락톤과 개환 반응후에 우레아기로 전환된다면, 이들 기는 락톤과 또는 락톤 개환 반응과 관련있는 활성 수소기와 반응하지 않도록 차단되어야 한다. 이들 기를 차단하는 것이 가능하지 않은 경우에는, 락톤 개환 반응 전에 카르바메이트 또는 우레아로의 전환이 완료되어야 한다. 아미노기는 모노이소시아네이트 (예, 메틸 이소시아네이트)와 반응하여 2차 우레아기를 형성하거나 또는 시안산 (우레아의 열분해에 의해 동일계내에서 형성될 수 있음)과 반응하여 1차 우레아기를 형성함으로써 우레아기로 전환될 수 있다. 이 반응은 당업계에 공지된 촉매의 존재하에서 수행하는 것이 바람직하다. 아미노기는 또한 포스겐과 반응한 후 암모니아와 반응하여 1차 우레아기(들)를 지니는 화합물을 형성하거나, 포스겐과 아미노기와의 반응 후 1차 아민과 반응하여 2차 우레아기를 지니는 화합물을 형성할 수 있다. 또다른 방법은 히드록시 우레아 화합물과 이소시아네이트를 반응시켜 우레아-캡핑된 이소시아네이트 유도체를 형성하는 것이다. 예를 들면, 톨루엔 디이소시아네이트상의 하나의 이소시아네이트기를 히드록시에틸 에틸렌 우레아와 반응시킨 후, 과량의 폴리올과 기타의 이소시아네이트기를 반응시킴으로써 히드록시 카르바메이트를 형성할 수 있다.
카르바메이트로 전환될 수 있는 기 및 활성 수소기를 지니는 화합물의 바람직한 유형으로는 히드록시알킬 고리형 카르보네이트가 있다. 히드록시알킬 고리형 카르보네이트는 여러 가지의 방법으로 제조될 수 있다. 3-히드록시프로필 카르보네이트 (즉, 글리세린 카르보네이트)와 같이 특정의 히드록시알킬 고리형 카르보네이트가 시판되고 있다. 고리형 카르보네이트 화합물은 여러 가지의 상이한 방법에 의해 합성될 수 있다. 한가지 방법으로는 전술한 바와 같은 조건하에 전술한 촉매와 함께 에폭시기-함유 화합물과 CO2를 반응시키는 것이다. 에폭사이드는 이러한 촉매의 존재하에서 β-부티로락톤과 반응할 수 있다. 또다른 방법으로는, 글리세린과 같은 글리콜을 촉매 (예, 탄산칼륨)의 존재 하에 80℃ 이상의 온도에서 디에틸 카르보네이트와 반응시켜 히드록시알킬 카르보네이트를 형성시킬 수 있다. 또는, 하기 구조를 지니는 1,2-디올의 케탈올 함유하는 작용성 화합물은, 물, 바람직하게는 미량의 산을 사용하여 개환 반응시켜 1,2-글리콜을 형성시킬 수 있으며, 그후에 이것을 추가로 디에틸 카르보네이트와 반응시켜 고리형 카르보네이트를 형성시킨다.
당업계에 공지된 바와 같이, 고리형 카르보네이트는 통상적으로 5-6 원의 고리를 지닌다. 5-원 고리는 합성이 용이하고 상업적 입수가 훨씬 더 용이하기 때문에 바람직하다. 고리형 카르보네이트를 형성하기 위한 당업계에 공지된 조건하에서 포스겐과 1,3-프로판 디올을 반응시켜 6-원 고리를 합성할 수 있다. 실제 사용하기에 바람직한 히드록시알킬 고리형 카르보네이트는 하기 식으로 나타낼 수 있다.
상기 식에서, R (또는 n 이 1 보다 큰 경우 각각의 R)은 C1-C18, 바람직하게는 C1-C6및 더 바람직하게는 C1-C3히드록시알킬기로서, 직쇄 또는 분지쇄일 수 있고 히드록실기 (자체가 1차, 2차 또는 3차일 수 있음)외에도 치환체를 지닐 수 있으며, n은 1 또는 2인 경우, 1 이상의 기타의 치환체 (예, 차단된 아민 또는 불포화기)에 의해 치환될 수 있다. 더 바람직하게는 R은 -CmH2mOH이며 여기서 히드록실은 1차 또는 2차일 수 있고 m은 1∼8이며, 더욱더 바람직하게는 R은 -(CH2)p-OH이며 여기서 히드록실은 1차이고 p은 1∼2이다.
활성 수소에 의해 개환될 수 있는 락톤은 당업계에 공지되어 있다. 이러한 락톤의 예로서는, ε-카프로락톤, γ-카프로락톤, β-부티로락톤, β-프로피오락톤, γ-부티로락톤, α-메틸-γ-부티로락톤, β-메틸-γ-부티로락톤, γ-발레로락톤, δ-발레로락톤, γ-노난산 락톤, γ-옥탄산 락톤 및 펜토락톤 등이 있다. 한 바람직한 구체예에서, 락톤은 ε-카프로락톤이다. 본 발명을 실시하는데 있어서, 유용한 락톤은 하기 식을 갖는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 식에서 n은 1∼7의 양의 정수이고 R은 1 이상의 H 원자, 또는 C1-C7치환되거나 비치환된 알킬기이다.
락톤 개환 반응은 통상적으로 승온 (예, 80℃∼150℃)하에서 수행된다. 반응물은 통상적으로 액체이므로 용매가 필요 없다. 그러나 반응물이 액체라 하더라도 반응에 양호한 상태를 만드는 데에는 용매가 유용할 수 있다. 극성 및 비극성 유기 용매를 비롯한 모든 비반응성 용매가 사용될 수 있다. 유용한 용매의 예로는 톨루엔, 크실렌, 메틸 에틸 케톤, 메틸 이소부틸 케톤 등이 있다. 촉매는 첨가하는 것이 바람직하다. 유용한 촉매의 예로는 프로톤산 [예, 옥탄산, Amberlyst15 (롬 앤드 하스 시판)], 및 주석 촉매 (예, 주석 옥토에이트)가 있다. 또는, 락톤 고리와 반응하는 분자상에 히드록실기의 나트륨 염을 형성시킴으로써 반응을 개시시킬 수 있다.
충분량의 락톤이 존재한다면 락톤 개환 반응은 분자의 사슬을 신장시킨다. 카르바메이트 또는 우레아 화합물 및 락톤의 상대적인 양을 다양하게 하여 사슬 신장도를 조절할 수 있다. 히드록실기 또는 아민기로 락톤 고리를 개환시키면 락톤 고리는 에스테르 또는 아미드 및 OH기가 형성된다. 그후에 OH기는 이용 가능한 다른 락톤 고리와 반응하여 사슬을 신장시킬 수 있다. 그러므로 반응은 활성 수소 개시제 화합물의 양에 대한 반응 혼합물 중의 락톤의 비율에 의해 조절된다. 본 발명을 실시하는데 있어서, 락톤의 당량:활성 수소기 당량의 비는 0.1:1∼10:1인 것이 바람직하고 1:1∼5:1인 것이 더 바람직하다. 락톤을 산에 의해 개환시킬 경우, 생성되는 화합물은 공지 방법 (예, 에틸렌 옥사이드와의 반응)에 의해 히드록실기로 전환될 수 있는 산 기를 지닌다.
히드록실 활성 수소기를 갖는 화합물 (A)(1)은 히드록시 카르복실산과 반응하여 카르바메이트- 또는 우레아-작용성 화합물 (A)을 형성할 수 있다. 유용한 히드록시 카르복실산의 예로는 디메틸히드록시프로피온산, 히드록시 스테아르산, 타르타르산, 락트산, 2-히드록시에틸 벤조산 및 N-(2-히드록시에틸)에틸렌 디아민 트리아세트산 등이 있다. 상기 반응은 실온∼150℃의 온도와 같은 통상의 에스테르 교환 반응 조건하에서 칼슘 옥토에이트, 금속 수산화물 (예, KOH), I족 또는 II족 금속 (예, Na, Li), 금속 탄산염 (예, K2CO3)과 같은 에스테르 교환 촉매를 사용하여 실시될 수 있으며, 이는 크라운 에테르, 금속 산화물 (예, 디부틸 주석 옥사이드), 금속 알콕시드 (예, NaOCH3, Al(OC3H7)3], 금속 에스테르 (예, 주석 옥토에이트, 칼슘 옥토에이트) 또는 양성자성 산 (예, H2SO4), MgCO3또는 Ph4SbI의 조합물에 사용함으로써 증진될 수 있다. 또한, 상기 반응은 본 명세서에서 참고로 인용하는 문헌 [R. Anand, Synthetic Communications, 24(19), 2743-47(1994)]에 기재된 바와 같은 Amberlyst 15(롬 앤드 하스)와 같은 중합체-지지된 촉매를 사용하여 실온에서 실시될 수 있다.
화합물 (A)(1)과 화합물 (A)(2)의 반응 [및, 카르바메이트 또는 우레아로 전환될 수 있는 기(들)의 전환 반응]은 그 자체로서 카르바메이트 또는 우레아 작용기를 갖는 화합물내의 단일 카르보네이트기를 생성하게 된다. 또한, 폴리카르보네이트 사슬 신장 반응은 당분야에 공지된 기술에 의해 얻을 수 있다. 예를 들면, 전술한 카르보네이트 형성 반응에 폴리올이 포함되는 것은 폴리올 및 CO2, 디알킬 카르보네이트, 디페닐 카르보네이트 또는 고리형 카르보네이트의 에스테르 교환 반응에 의해 폴리카르보네이트를 형성하게 된다. 충분한 사슬 신장을 촉진시키고자 할 경우, 폴리올 및 화합물 (A)(2)에서의 충분한 폴리카르보네이트 사슬 신장을 완료한 후, 카르바메이트 또는 우레아기 (또는 카르바메이트 또는 우레아로 전환될 수 있는 기)를 갖는 화합물 (A)(1) 및 히드록실기를 캡핑제로서 도입시킬 수 있다.
본 발명의 또다른 실시태양에서, 화합물(A)은 치환 또는 비치환된 알킬 카르바메이트 (예, 메틸 카르바메이트, 부틸 카르바메이트, 히드록시프로필 카르바메이트)와, 다수개의 히드록실기가 이에 결합된 폴리카르보네이트와의 반응 산물이다. 그러한 폴리카르보네이트 폴리올은 당업계에서는 공지되어 있으며, 예를 들어 본 명세서에 참고로 인용한 미국 특허 제4,024,113호에 기재되어 있다. 이들은 전술한 바와 같은 촉매와 기법을 사용하여 CO2, 디알킬 카르보네이트, 디페닐 카르보네이트, 포스겐, 또는 고리형 카르보네이트와 과량의 폴리올과의 에스테르 교환 반응을 통해 제조할 수 있다. 유용한 폴리올의 예로는 1,6-헥산 디올, 2-에틸-1,3-헥산 디올, 네오펜틸 글리콜, 시클로헥산-1,4-디메틸올, 비스페놀 A, 폴리에테르 폴리올(예, 바스프 코오포레이션에서 시판하는 Pluronic폴리올), 1,2-헥산 디올 등을 들 수 있다. 고 작용기를 갖는 유용한 폴리올의 예로는 트리메틸올 프로판, 펜타에리트리톨, 아크릴 폴리올 등을 들 수 있다.
카르바메이트 화합물과 폴리카르보네이트 폴리올간의 에스테르 교환 반응에는 촉매를 이용하여야 한다. 그러한 촉매는 당업계에 공지되어 있으며 유기금속 착물이 바람직하다. 적합한 촉매의 예로는 주석 착물, 예를 들어 디부틸주석 옥사이드, 디부틸주석 디라우레이트, 디부틸주석 디아세테이트, 디부틸주석 디메톡시드 등이 있다. 알루미늄 착물(예, 알루미늄 이소프로폭시드), 아연 착물, 티탄산염, 또는 산 촉매(예, 옥탄산)과 같은 기타 촉매류도 사용할 수 있다. 촉매 및/또는 반응 조건은 (A)(1) 화합물에 존재하는 임의의 에스테르 또는 카르보네이트기와의 상호 반응을 최소화하도록 조절할 필요가 있다.
또다른 실시 태양에서는, 화합물 (A)는 폴리올 및 CO2원(예, 에틸렌 카르보네이트, 디에틸 카르보네이트, CO2) 또는 포스겐을 비롯한 전술한 표준 반응 기법을 통해 제조할 수 있으며, 이때 폴리올의 예로는 측쇄 카르바메이트기 또는 측쇄 우레아기를 갖는 디올 등이 있다. 측쇄 카르바메이트기를 갖는 디올은, 공지된 기법을 사용하여 암모니아 또는 1차 아민에 의한 히드록시알킬-치환된 고리형 카르보네이트의 개환 반응을 통해 형성시킬 수 있다. 측쇄 우레아를 갖는 디올은, 공지된 기법을 사용하여 암모니아 또는 1차 아민을 사용한 히드록시알킬-치환된 옥사졸리돈의 개환 반응을 통해 형성시킬 수 있다.
카르바메이트- 또는 우레아-작용성 화합물 (A)과, 성분(A)상의 카르바메이트기 또는 우레아기와 반응성을 갖는 다수의 작용기를 지니는 화합물인 성분(B)의 반응에 의해 본 발명의 조성물이 경화된다. 이러한 반응성기는 아미노플라스트 가교제 또는 페놀/포름알데히드 부가물과 같은 기타 화합물상의 활성 메틸올 또는 메틸알콕시기, 실록산 또는 실란기, 및 무수물기를 포함한다. (B) 화합물의 예로는 멜라민 포름알데히드 수지 (단량체성 또는 중합체성 멜라민 수지 및 부분 또는 완전 알킬화된 멜라민 수지 포함), 우레아 수지 (예, 우레아 포름알데히드 수지와 같은 메틸올 우레아, 부틸화된 우레아 포름알데히드 수지와 같은 알콕시 우레아), N-메틸올 아크릴아미드 에멀젼, 이소부톡시 메틸 아크릴아미드 에멀젼, 다가 무수물(예, 폴리숙신산 무수물), 및 실록산 또는 실란(예, 디메틸디메톡시 실란) 등이 있다. 멜라민 포름알데히드 수지 또는 우레아 포름알데히드 수지와 같은 아미노플라스트 수지가 특히 바람직하다. 또한, 미국 특허 제5,300,328호에 기재된 바와 같이 150℃ 미만의 경화 온도를 공정에 사용하려면 1 이상의 아미노 질소가 카르바메이트기로 치환된 아미노플라스트 수지가 바람직하다.
용매는 본 발명을 실시하는데 사용되는 코팅 조성물에 선택적으로 사용될 수 있다. 본 발명의 코팅 조성물은, 특히 (A) 성분에 대한 사슬 신장도가 한정된 경우 용매 없이도 사용될 수 있다. 그러나, 많은 경우, 코팅 조성물내에 용매를 사용하는 것이 바람직할 것이다. 이러한 용매는 카르바메이트- 또는 우레아-작용성 화합물(A) 및 성분(B) 모두에 대한 용매로서 작용해야 한다. 일반적으로, (A) 및 (B) 성분의 용해도 특성에 따라, 용매는 모든 유기 용매 및/또는 물이 될 수 있다. 바람직한 구체예의 일례에서, 용매는 극성 유기 용매이다. 더 바람직하게는, 용매는 극성 지방족 용매이거나 극성 방향족 용매이다. 한층 더 바람직하게는 용매는 케톤, 에스테르, 아세테이트, 비양성자성 아미드, 비양성자성 설폭사이드, 또는 비양성자성 아민이다. 유용한 용매의 예로는 메틸 에틸 케톤, 메틸 이소부틸 케톤, 아밀 아세테이트, 에틸렌 글리콜 부틸 에테르-아세테이트, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트, 크실렌, N-메틸피롤리돈, 또는 방향족 탄화수소의 혼합물 등이 있다. 다른 구체예에서, 용매는 물이거나 보조 용매와 물의 혼합물일 수 있다.
본 발명을 실시하는데 사용되는 코팅 조성물은 경화 반응을 증가시키기 위해 촉매를 포함할 수 있다. 예를 들면, 아미노플라스트 화합물, 특히 단량체성 멜라민이 성분 (B)로서 사용되는 경우, 경화 반응을 증가시키기 위해 강산 촉매가 사용될 수 있다. 이러한 촉매는 당업계에 공지되어 있으며, 예를 들면 p-톨루엔설폰산, 디노닐나프탈렌 디설폰산, 도데실벤젠설폰산, 페닐산 포스페이트, 모노부틸 말레이트, 부틸 포스페이트 및 히드록시 포스페이트 에스테르 등이 있다. 본 발명의 조성물에 유용할 수 있는 기타의 촉매로는 루이스산, 아연염 및 주석염 등이 있다.
용매가 코팅 조성물에 약 0.01∼약 99 중량%의 함량으로 존재할지라도, 바람직하게는 35% 미만, 더 바람직하게는 25% 미만 및 가장 바람직하게는 15% 미만의 함량으로 존재한다. 코팅 조성물은 바람직하게는 3.5 lb/gal 미만, 더 바람직하게는 2.5 lb/gal 미만 및 가장 바람직하게는 1.5 lb/gal 미만의 VOC (여기서 VOC는 ASTM D3960에 따른 VOC로 정의됨)를 갖는다.
코팅 조성물은 당업계에 공지된 다수의 기법에 의해 제품상에 코팅될 수 있다. 코팅 기법의 예로는 분무 코팅, 침지 코팅, 롤 코팅, 커튼 코팅 등이 있다. 자동차 차체 패널의 경우, 분무 코팅이 바람직하다. 본 발명의 코팅 조성물을 사용하여 얻을 수 있는 잇점의 일례로는 고도의 가요성을 가진 코팅을 제조할 수 있다는점이다. 따라서, 바람직한 구체예에서 코팅이 도포되는 기재는 플라스틱, 가죽 또는 직물 기재와 같이 가요성을 갖는 것이다.
사용되는 기타의 첨가제로서, 예를 들면 계면활성제, 충전제, 안정화제, 습윤제, 분산제, 접착 촉진제, UV 흡수제, HALS 등을 코팅 조성물내에 첨가할 수 있다. 첨가제는 선행기술에 공지된 것이지만, 코팅 특성에 유해한 영향을 미치지 않도록 사용량을 조절하여야 한다.
바람직한 구체예의 일례에서, 본 발명의 코팅 조성물은 바람직하게는 칼라-플러스-클리어 복합 코팅의 클리어코트로서 및/또는 고광택 코팅물 내에 사용되는 것이 바람직하다. 본원에서 사용된 바와 같은 고광택 코팅은 20° 광택(ASTM D523-89) 또는 80 이상의 DOI (ASTM E430-91)을 지니는 코팅이다. 다른 바람직한 구체예에서, 코팅 조성물은 고 광택 또는 저 광택 하도제 또는 에나멜 코팅을 제조하기 위해 사용될 수 있다.
본 발명의 코팅 조성물이 고광택 착색 페인트 코팅으로 사용된 경우, 안료는 임의의 유기 또는 무기 화합물 또는 착색 물질, 충전제, 금속 또는 기타 무기 박편 물질 (예, 운모 또는 알루미늄 박편) 및 당업계에서 통상적으로 안료라고 칭하는 유형의 기타 물질일 수 있다. 안료는 통상적으로 (A) 및 (B) 성분의 총 중량(용매 불포함)을 기준으로 2∼350%의 함량으로 조성물내에 사용된다 (즉 P:B의 비가 0.02∼3.5임).
본 발명의 코팅 조성물이 칼라-플러스-클리어 복합 코팅의 클리어코트로서 사용된 경우, 안료 착색된 베이스코트 조성물은 당업계에 공지된 각종 유형 중 하나일 수 있으므로, 본원에서 상세하게 설명하지는 않겠다. 베이스코트 조성물에 유용한 것으로 당업계에 공지된 중합체로는 아크릴, 비닐, 폴리우레탄, 폴리카르보네이트, 폴리에스테르, 알키드 및 실록산 등이 있다. 바람직한 중합체로는 아크릴 및 폴리우레탄 등이 있다. 본 발명의 바람직한 구체예의 일례에서 베이스코트 조성물은 또한 카르바메이트-작용성 아크릴 중합체를 사용한다. 베이스코트 중합체는 가교 가능한 것이 바람직하므로, 가교 가능한 작용기의 유형을 1 이상 포함한다. 이러한 기의 예로는 히드록시, 이소시아네이트, 아민, 에폭시, 아크릴레이트, 비닐, 실란 및 아세토아세테이트기가 있다. 이들 기는 소정의 경화 조건하에서, 일반적으로는 승온하에서 가교 반응에 유용하도록 그리고 차단되지 않는 방식으로 차폐 또는 차단될 수 있다. 유용한 가교성 작용기의 예로는 히드록시, 에폭시, 산, 무수물, 실란 및 아세토아세테이트기가 있다. 바람직한 가교성 작용기로는 히드록시 작용기 및 아미노 작용기가 있다.
베이스코트 중합체는 자가-가교성일 수 있거나 중합체의 작용기와 반응성을 갖는 별도의 가교제를 필요로 할 수 있다. 중합체가 히드록시 작용기를 포함하는 경우, 예를 들면 가교제는 아미노플라스트 수지, 이소시아네이트 및 차단된 이소시아네이트 (이소시아누레이트 포함) 및 산 또는 무수 작용성 가교제일 수 있다.
본원에 기재된 코팅 조성물은 코팅층을 경화시키기 위한 조건으로 처리하는 것이 바람직하다. 각종 경화법이 사용될 수 있으나, 열-경화가 바람직하다. 주로 방사성 열원에 의해 제공되는 승온에 코팅 제품을 노출시킴으로써 열경화를 실시하는 것이 일반적이다. 경화 온도는 가교제내에 사용되는 특정한 차단기에 따라 다를것이나, 일반적인 범위는 93℃∼177℃이다. 본 발명의 코팅 조성물은 비교적 저온의 경화 온도에서도 경화 가능하다. 그러므로 바람직한 구체예에서, 차단된 산 촉매화 시스템의 경우, 경화 온도는 115℃∼150℃인 것이 바람직하고, 115℃∼138℃인 것이 더 바람직하다. 비차단된 산 촉매화 시스템의 경우, 경화 온도는 82℃∼99℃인 것이 바람직하다. 경화 시간은 사용된 특정 성분 및, 층의 두께와 같은 물리적인 변수에 따라 상이하나, 통상적인 경화 시간은 15∼60 분이며, 차단된 산 촉매화 시스템의 경우, 15∼25 분인 것이 바람직하고, 비차단된 산 촉매화 시스템의 경우, 10∼20 분인 것이 바람직하다.
본 발명은 하기 실시예에서 추가로 설명된다.
제조예 1
1ℓ 3목 플라스크에 교반기, 열전쌍, 질소 라인 및 응축기를 장착시켰다. 상기 플라스크에 59.5 부의 히드록시프로필 카르바메이트, 171.2 부의 ε-카프롤락톤, 98.8 부의 크실렌 및 0.4 부의 주석 옥토에이트를 질소 대기하에 첨가하였다. 상기 혼합물을 130℃로 10 시간 동안 가열하고, 이때, 0.2 부의 추가의 주석 옥토에이트를 첨가하였다. 상기 혼합물을 145℃로 1 시간 동안 가열하고, 냉각시켰다.
제조예 2
1ℓ 3목 플라스크에서 가운데 목에는 교반기를, 다른 한 목에는 열전쌍 및 질소 라인을, 나머지 목에는 트랩을 장착하고, 드라이 아이스와 이소프로판올 혼합물이 포함된 휘발물을 응축시켜 수집하였다.
125.0 부의 제조예 1의 산물, 11.2 부의 디에틸 카르보네이트 및 4.0 부의디부틸 주석 디메톡시드를 상기 플라스크에 질소 대기하에 첨가하였다. 열을 가하여 100℃ 정도의 온도를 3 시간 동안 유지하여 상기 트랩에 휘발물을 수집하였다. 트랩으로 증발된 디에틸 카르보네이트 뿐 아니라, 에탄올을 회수하여 기체 크로마토그래피로 모니터하였다. 디에틸 카르보네이트를 상기 플라스크에 주기적으로 첨가하여 트랩으로의 손실을 보충하였다. 추가의 10.5 시간 동안 90℃∼132℃의 온도에서 상기 혼합물을 가열하고, 회수된 에탄올 및 디에틸 카르보네이트 보충을 필요에 따라서 지속적으로 모니터하였다.
생성된 수지는 29.8 부의 아밀 아세테이트로 환원되었다.
실시예 1
10 부의 제조예 2의 산물, 2 부의 멜라민 가교제 수지인 Resimene747(솔루시아 시판), 1.8 부의 SolvessoAromatic 100 (이는 98 부피%의 방향족 용매를 포함하는 방향족 용매임; 카나다에 소재하는 임피리얼 오일/에쏘 제조 및 시판) 용매 혼합물 및 0.48 부의 도데실벤질설폰산을 합하여 클리어코트를 제조하였다. 상기 혼합물이 일단 균질해지면, 유리판상에서 피복시키고, 250°F (121℃)에서 30 분 동안 경화시켰다. 그리하여 견고한 가요성, 내용제성 코팅물이 생성되었다.
본 발명은 내구성, 경도 및, 스크래치, 홈, 용매 및 산에 대한 내성이 우수하게 조합된 코팅물을 제공하는 여러 유형의 카르바메이트- 또는 우레아-작용성 물질을 선택적으로 제공할 수 있다.
본 발명은 이의 바람직한 실시 태양을 참조하여 상세하게 설명될 것이다. 그러나, 본 발명의 변형예 및 수정예는 본 발명의 영역 및 정신에 포함되는 것으로 이해해야 한다.

Claims (16)

  1. (A) 다수개 작용성 가교기를 포함하며, 이러한 가교기 중 1 이상은 카르바메이트 또는 우레아 작용기이며, 하기 식을 갖는 1 이상의 카르보네이트기를 포함하는 화합물 및
    (B) 실란, 실록산, 다가 무수물, 아크릴아미드, 우레아 수지, 포름알데히드계 수지 또는 아미노플라스트 가교제 상에 존재할 수 있는 활성 메틸올, 메틸알콕시기, 실록산, 실란 또는 무수물기로 구성된 군에서 선택되는, 상기 화합물 (A)상의 작용기와 반응성을 갖는 다수의 기를 포함하는 경화제를 포함하는 것을 특징으로 하는 경화성 코팅 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 화합물 (A)가 (1) 1 이상의 카르바메이트 또는 우레아기 또는, 카르바메이트 또는 우레아로 전환될 수 있는 기 및 1 이상의 히드록실기를 포함하는 화합물 및
    (2) CO2, 디알킬 카르보네이트, 디페닐 카르보네이트 또는 고리형 카르보네이트를 포함하는 혼합물의 반응 산물인 것을 특징으로 하는 코팅 조성물.
  3. 제2항에 있어서, 상기 화합물 (1)이 히드록시알킬 카르바메이트, 히드록시알킬 치환된 고리형 카르보네이트 또는, (a) 카르바메이트 또는 우레아기 또는, 카르바메이트 또는 우레아기로 전환될 수 있는 기 및, 히드록실, 1차 아민 또는 산기를 포함하는 것으로 구성된 군에서 선택된, 하기 (b)와 반응성을 갖는 활성 수소기를 포함하는 화합물과 (b) 락톤 또는 히드록시 카르복실산과의 반응 산물이며, 여기서 락톤:활성 수소기를 갖는 화합물의 당량비는 0.1:1∼10:1인 것을 특징으로 하는 코팅 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 화합물 (A)가 (1) 1 이상의 카르바메이트 또는 우레아기 또는, 카르바메이트 또는 우레아로 전환될 수 있는 기, 및 1 이상의 히드록실기를 포함하는 화합물, (2) 폴리올 및, (3) CO2, 디알킬 카르보네이트, 디페닐 카르보네이트 또는 고리형 카르보네이트를 포함하는 혼합물의 반응 산물인 것을 특징으로 하는 코팅 조성물.
  5. 제4항에 있어서, 상기 폴리올이 이에 결합된 1 이상의 카르바메이트기를 갖는 폴리올 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅 조성물.
  6. 제4항에 있어서, 상기 화합물 (1)이 히드록시알킬 카르바메이트, 히드록시알킬 치환된 고리형 카르보네이트 또는, (a) 카르바메이트 또는 우레아기 또는, 카르바메이트 또는 우레아기로 전환될 수 있는 기 및 히드록실, 1차 아민 또는 산기를포함하는 것으로 구성된 군에서 선택된, 하기 (b)와 반응성을 갖는 활성 수소기를 포함하는 화합물과 (b) 락톤 또는 히드록시 카르복실산과의 반응 산물이며, 여기서 락톤:활성 수소기를 갖는 화합물의 당량비는 0.1:1∼10:1인 것을 특징으로 하는 코팅 조성물.
  7. 제1항에 있어서, 상기 화합물 (A)가 치환된 또는 비치환 알킬 카르바메이트와, 이에 결합된 다수의 히드록실기를 갖는 폴리카르보네이트와의 반응 산물인 것을 특징으로 하는 코팅 조성물.
  8. 제1항에 있어서, 상기 화합물 (A)가 1 이상의 폴리카르보네이트 단편을 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅 조성물.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 화합물 (B)가 아미노플라스트인 것을 특징으로 하는 코팅 조성물.
  10. 제9항에 있어서, 상기 아미노플라스트가 멜라민 수지인 것을 특징으로 하는 코팅 조성물.
  11. 제1항 내지 제8항 중 어느 하나의 항에 있어서, VOC 가 300 kg/㎥ 미만인 것을 특징으로 하는 코팅 조성물.
  12. 제1항 내지 제8항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 코팅 조성물이 액체 상태이며, 25중량% 미만의 비반응성 유기 용매를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅 조성물.
  13. 제1항 내지 제8항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 코팅 조성물이 클리어 코팅 조성물인 것을 특징으로 하는 코팅 조성물.
  14. 제1항 내지 제8항 중 어느 하나의 항에 있어서, 안료를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅 조성물.
  15. 제1항 내지 제8항 중 어느 하나의 항에 따른 코팅 조성물로부터 생성된 경화 코팅이 기재상에 포함된 자동차 차체 패널.
  16. 제15항에 있어서, 상기 기재가 가요성 기재인 것인 자동차 차체 패널.
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Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW242644B (ko) * 1992-10-30 1995-03-11 Ppg Industries Inc
US5994479A (en) * 1993-07-28 1999-11-30 Basf Corporation Curable coating compositions containing blends of carbamate-functional compounds
US6423788B1 (en) * 1995-10-06 2002-07-23 Basf Corporation Curable coating composition
US6117931A (en) * 1996-07-01 2000-09-12 Basf Corporation Curable coating compositions having improved effect pigment orientation and a method of using the same
US5888655A (en) * 1997-06-30 1999-03-30 Basf Corporation Primer coating compositions containing carbamate-functional novolac resins
CA2239893A1 (en) * 1997-06-30 1998-12-30 Gregory G. Menovcik Primer coating compositions containing carbamate-functional acrylic or novolac polymers
US6291073B1 (en) * 1999-10-28 2001-09-18 Basf Corporation Curable coating composition with improved stability
WO2001049658A1 (en) 1999-12-30 2001-07-12 Eastman Chemical Company Beta-hydroxy butenyl carbamate, functional oligomers and coatings therefrom
US6699943B2 (en) 2000-06-16 2004-03-02 Basf Corporation Water-based coating composition having carbamate-melamine cross-linking, method of preparing the same, and a cured film thereof
US6916877B2 (en) * 2000-06-16 2005-07-12 Basf Corporation Coating composition including a water-based copolymer cross-linking with a water-dispersible cross-linking agent, method of preparing the same, and a cured film thereof
US6881791B2 (en) * 2000-06-16 2005-04-19 Basf Corporation Poly-electrolyte free block copolymers and their use in crosslinking coatings applications
DE10029803A1 (de) 2000-06-16 2002-01-03 Basf Coatings Ag Copolymerisate und Copolymerisatdispersionen, Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung
US6646153B1 (en) 2000-07-19 2003-11-11 E. I. Du Pont De Nemours And Company Hydroxyl functional urethanes having a tertiary carbamate bond
DE60225328T2 (de) * 2001-12-17 2009-02-26 Basf Corp., Southfield Asymmetrische diisocyanatmonomere in uretanpolymeren und -oligomeren zur kristallinitaetserniedrigung
US7160973B2 (en) * 2001-12-17 2007-01-09 Basf Corporation Urethane polymers that reduce the effect of polylactone linkages
US8686090B2 (en) * 2003-12-10 2014-04-01 Basf Coatings Gmbh Use of urea crystals for non-polymeric coatings
DE102011107873B4 (de) * 2011-07-19 2015-12-03 Stahl International Bv Verfahren zur Herstellung von Seitenketten enthaltenden Polyurethan-Polyharnstoffen und deren wässrigen Dispersionen

Family Cites Families (40)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2842523A (en) * 1954-08-12 1958-07-08 Dow Chemical Co Beta-amino lower-alkyl carbamates and resinous reaction products thereof
US3474072A (en) * 1967-04-05 1969-10-21 Ppg Industries Inc Polycarbonate-carbamates
US3959201A (en) * 1972-10-26 1976-05-25 Ppg Industries, Inc. High solids, water thinnable compositions
CA1028079A (en) * 1973-10-11 1978-03-14 Ppg Industries, Inc. High solids, water-thinnable compositions
US4024113A (en) * 1976-04-28 1977-05-17 Ppg Industries, Inc. Polycarbonate polyurethanes based on particular aliphatic/cycloaliphatic polycarbonates
US4101603A (en) * 1976-05-26 1978-07-18 Union Carbide Corporation High solids coating compositions
US4111910A (en) * 1976-07-12 1978-09-05 The Dow Chemical Company Polycarbonates having carbamate terminal groups
DE2713198A1 (de) * 1977-03-25 1978-10-05 Bayer Ag Stabile polymergele
US4340497A (en) * 1980-03-21 1982-07-20 Union Carbide Corporation (N-Substituted carbamoyloxy) alkanoyloxyalkyl acrylate esters
US4751112A (en) * 1982-10-18 1988-06-14 Union Carbide Corporation High solids coating compositions containing polycaprolactone polyol reactive diluents
US4618635A (en) * 1983-06-30 1986-10-21 Union Carbide Corporation Coating compositions prepared from lactone-acrylate adduct, polyol and isocyanate
US4506064A (en) * 1983-11-10 1985-03-19 General Electric Company Amide and carbamate terminated copolyester-carbonates
US4631320A (en) * 1984-02-17 1986-12-23 American Cyanamid Company Coating compositions containing polyurethane or polyurea polymers and amino resins
US4520167A (en) * 1984-02-17 1985-05-28 American Cyanamid Co. Hydroxyalkyl carbamate diluent for coating compositions and compositions containing the same
US4628076A (en) * 1984-12-17 1986-12-09 Ppg Industries, Inc. Curable coating vehicle based upon aminoalkyloxy silanes and organic isocyanates
US4686273A (en) * 1985-07-01 1987-08-11 The Dow Chemical Company Process for preparing modified poly(alkylene carbonate) polyahls
EP0233253A1 (en) * 1985-08-09 1987-08-26 Union Carbide Corporation Carbamate coating compositions
US4814382A (en) * 1986-10-07 1989-03-21 Union Carbide Corporation Solvent borne high solids coating compositions
US5134205A (en) * 1987-03-02 1992-07-28 King Industries Certain hydroxyalkyl carbamate compounds, homopolymers and copolymers thereof and uses thereof
US5115025A (en) * 1987-06-30 1992-05-19 Union Carbide Chemicals & Plastics Technology Corporation (N-substituted carbamoyloxy)alkanoyloxyalkyl acrylate polymers and compositions made therefrom
US4847329A (en) * 1987-06-30 1989-07-11 Union Carbide Corporation (N-substituted carbamoyloxy)alkanoyloxyalkyl acrylate polymers and compositions made therefrom
US5225461A (en) * 1988-09-29 1993-07-06 Kansai Paint Co., Ltd. Amino group-containing, lactone-modified epoxy resin with polyisocyanate
JPH0312269A (ja) * 1989-06-12 1991-01-21 Mitsubishi Rayon Co Ltd 塗膜の形成方法
US5212015A (en) * 1989-06-14 1993-05-18 Minnesota Mining And Manufacturing Company Coated substrates comprising polymers derived from monocarbamate diols
NO921919L (no) * 1991-06-01 1992-12-02 Bayer Ag Beleggingsmiddel for vanndampgjennomtrengelige belegg og fremgangsmaate for fremstilling derav
DE4125454A1 (de) * 1991-08-01 1993-02-04 Bayer Ag Beschichtungsmittel und ihre verwendung zur erzeugung wasserdampfdurchlaessiger beschichtungen
DE4216536A1 (de) * 1992-05-19 1993-11-25 Bayer Ag Wasserverdünnbare Polyesterpolyole und ihre Verwendung
US5300328A (en) * 1992-10-23 1994-04-05 Basf Corporation Partially-defunctionalized aminoplast curing for polymer compositions
US5356669A (en) * 1992-10-23 1994-10-18 Basf Corporation Composite color-plus-clear coating utilizing carbamate-functional polymer composition in the clearcoat
CA2145850C (en) * 1992-10-30 1999-08-10 Shanti Swarup Aminoplast-curable film-forming compositions providing films having resistance to acid etching
AU669215B2 (en) * 1992-10-30 1996-05-30 Basf Corporation Organic solvent dispersible polyamide modified resins for use in coating compositions
US5360644A (en) * 1992-12-15 1994-11-01 Basf Corporation Chip-resistant composite coating
US5336566A (en) * 1993-04-30 1994-08-09 Basf Corporation Tri-carbamate-functional crosslinking agents
US5854385A (en) * 1995-10-06 1998-12-29 Basf Corporation Coating compositions with low molecular weight carbamate or urea component
US5512639A (en) * 1993-07-28 1996-04-30 Basf Corporation Curable compositions containing carbamate-modified polyisocyanates
US5373069A (en) * 1993-07-28 1994-12-13 Basf Corporation Curable carbamate-functional polymers
DE4406159A1 (de) * 1994-02-25 1995-08-31 Bayer Ag Wäßrige Polyester-Polyurethan-Dispersionen und ihre Verwendung in Beschichtungsmitteln
US5451656A (en) * 1994-12-21 1995-09-19 Basf Corporation Carbamate-functional polyester polymer or oligomer and coating composition
EP0767229B1 (en) * 1995-10-06 2000-12-13 Basf Corporation Curable coating composition
AU716848B2 (en) * 1995-10-06 2000-03-09 Basf Corporation Curable compositions for coatings

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MXPA96004597A (es) 2002-04-19

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