WO2018056408A1 - ポリイソシアネート組成物、ブロックポリイソシアネート組成物、コーティング組成物、水性コーティング組成物、及びコーティング基材 - Google Patents
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- C09D7/40—Additives
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Definitions
- the present invention relates to polyisocyanate compositions, block polyisocyanate compositions, coating compositions, aqueous coating compositions, and coated substrates.
- a coating film formed from a urethane coating composition using polyisocyanate as a curing agent has excellent chemical resistance, flexibility, and the like.
- the coating film is further excellent in weather resistance. Therefore, the urethane-based coating composition is used as a room temperature curable two-component urethane coating and a thermosetting one-component urethane coating for construction, heavy protection, automobiles, industrial use and repairs thereof.
- Patent Document 1 discloses a polyisocyanate mixture dispersible in water, which contains a polyisocyanate compound and a polyether containing an ethylene oxide unit.
- Patent Document 2 discloses a polyisocyanate composition having high emulsifiability obtained by reacting an isocyanate prepolymer obtained from an aliphatic or alicyclic diisocyanate and a monoalcohol with a nonionic hydrophilic component.
- Patent Document 3 a mixture of a polyisocyanate and a phosphate ester salt containing a poly (oxyalkylene) chain is disclosed.
- block polyisocyanate compositions that are frequently used as water-based one-component urethane paints.
- Examples of a method for producing an aqueous block polyisocyanate composition include a method of adding a hydrophilic compound to the block polyisocyanate.
- an aqueous block polyisocyanate composition obtained by adding ethylene oxide to a block polyisocyanate having an isocyanurate structure for example, Patent Document 4 and Patent Document 5. Reference).
- the aqueous two-component urethane coating composition is used for woodworking, construction and industrial purposes. In these applications, the two-component urethane coating composition is often prepared on site, and may be manually stirred. Furthermore, there is a need for an aqueous two-component urethane coating composition that exhibits good dispersibility and good coating appearance even with manual stirring. However, even the polyisocyanate compositions described in Patent Literatures 1, 2, and 3 are insufficient to achieve both water dispersibility by hand stirring, good appearance and hardness of the obtained coating film.
- the block polyisocyanate composition to which a hydrophilic compound is added has water dispersibility by adding a hydrophilic compound, but it is compatible with long-term stability of water dispersibility, gloss of coating film, adhesion, and water resistance.
- the water-based block polyisocyanate composition described in Patent Document 4 and Patent Document 5 tends to provide a sufficient crosslinked coating film, the dispersibility in water is insufficient, and the long-term storage stability of the water dispersion
- the present invention is excellent in long-term storage stability of the water dispersion of the polyisocyanate composition and the block polyisocyanate composition, showing good water dispersibility, and good appearance and hardness of the obtained coating film. And it aims at providing the water-system block polyisocyanate composition which is excellent in the gloss of the obtained coating film, adhesiveness, and water resistance.
- the block polyisocyanate composition containing poly (oxyalkylene) alkyl ether phosphoric acid is excellent in long-term storage stability and has excellent gloss and adhesion when used as a coating composition. And it discovered that it was excellent in water resistance, and came to complete this invention.
- a polyisocyanate composition comprising polyisocyanate and poly (oxyalkylene) alkyl ether phosphoric acid
- the content of the poly (oxyalkylene) alkyl ether phosphoric acid is LC- of a measurement sample obtained by mixing an equal amount of a 0.03 g / mL methanol solution of the polyisocyanate composition and a 1000 ppm methanol solution of bis (2-ethylhexyl) phosphate.
- a polyisocyanate composition having a peak area ratio with respect to bis (2-ethylhexyl) phosphate of 0.1 or more and 9.6 or less as measured by MS.
- the hydrophilic compound is a poly (oxyalkylene) monoalkyl ether.
- the polyisocyanate composition according to (4), wherein the poly (oxyethylene) alkyl ether phosphoric acid is a compound represented by the following formula (1).
- R 1 and R 2 are an alkyl group or aralkyl group having 1 to 20 carbon atoms, and R 1 and R 2 may be the same or different from each other.
- n represents a number from 1 to 30.
- m represents 1 or 2.
- (6) The polyisocyanate composition according to the above (5), wherein R 1 or R 2 in the formula (1) is an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms.
- (7) The polyisocyanate composition according to any one of (3) to (6), wherein the poly (oxyalkylene) monoalkyl ether is a compound represented by the following general formula (2).
- R 3 is an alkylene group having 1 to 4 carbon atoms
- R 4 is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
- the average number of n is 5.0 or more and 30 or less.
- the ratio (modification rate) of isocyanate groups modified with poly (oxyalkylene) monoalkyl ether is 0.1% or more and 50.0% or less.
- a block polyisocyanate composition comprising a poly (oxyalkylene) alkyl ether phosphoric acid,
- the content of the poly (oxyalkylene) alkyl ether phosphoric acid is an LC of a measurement sample in which an equal amount of 0.03 g / mL methanol solution of the block polyisocyanate composition and 1000 ppm methanol solution of bis (2-ethylhexyl) phosphate are mixed.
- the block polyisocyanate composition according to (14), wherein the poly (oxyethylene) alkyl ether phosphoric acid is a compound represented by the following formula (1).
- R 1 and R 2 are an alkyl group or aralkyl group having 1 to 20 carbon atoms, and R 1 and R 2 may be the same or different from each other.
- n represents a number from 1 to 30.
- m represents 1 or 2.
- R 3 is an alkylene group having 1 to 4 carbon atoms
- R 4 is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
- the average number of n is 5.0 or more and 30 or less.
- the block polyisocyanate has an isocyanurate group and an allophanate group
- the block polyisocyanate composition according to any one of (11) to (19), wherein a molar ratio of the allophanate group to the isocyanurate group is from 10/90 to 90/10.
- (21) The polyisocyanate according to any one of (11) to (20), wherein the polyisocyanate contains an isocyanurate trimer in an amount of 10% by mass to 50% by mass with respect to the total mass of the polyisocyanate.
- An aqueous dispersion comprising the blocked polyisocyanate composition according to any one of (11) to (23) and water.
- a coating composition comprising the polyisocyanate composition according to any one of (1) to (10) and at least one main agent.
- a coating composition comprising the blocked polyisocyanate composition according to any one of (11) to (23) and at least one main agent.
- a water-based coating composition comprising the coating composition according to (25) and water.
- An aqueous coating composition comprising the aqueous dispersion according to (24) and at least one main agent.
- a coating substrate comprising a substrate and a coating film coated with the coating composition according to (25) or (26).
- a coating substrate comprising: a substrate; and a coating film coated with the aqueous coating composition according to (27) or (28).
- the present invention it is possible to provide a polyisocyanate composition and a block polyisocyanate composition that exhibit good water dispersibility and good appearance and hardness of the obtained coating film.
- the polyisocyanate composition of the first embodiment of the present invention is a polyisocyanate composition containing polyisocyanate and poly (oxyalkylene) alkyl ether phosphoric acid, wherein the poly (oxyalkylene) alkyl ether phosphoric acid comprises In the measurement by LC-MS of a measurement sample in which an equal amount of a 0.03 g / mL methanol solution of the polyisocyanate composition and a 1000 mass ppm methanol solution of bis (2-ethylhexyl) phosphate were mixed, bis (2 The peak area ratio relative to -ethylhexyl) phosphate is 0.1 or more and 9.6 or less.
- polyisocyanate composition of the present embodiment are various physical properties or characteristics in a state containing polyisocyanate, poly (oxyalkylene) alkyl ether phosphoric acid, and other additives unless otherwise specified. .
- polyisocyanate poly (oxyalkylene) alkyl ether phosphoric acid
- additives unless otherwise specified.
- the polyisocyanate used in the present embodiment is not limited to the following, but is derived from, for example, at least one diisocyanate compound selected from aliphatic diisocyanate, alicyclic diisocyanate, and aromatic diisocyanate, and these diisocyanate compounds.
- Polyisocyanate compound lysine triisocyanate (hereinafter referred to as LTI), 4-isocyanatomethyl-1,8-octamethylene diisocyanate (trimer triisocyanate, bis (2-isocyanatoethyl) 2-isocyanatoglutarate (glutamate tri Isocyanate) or polyisocyanates derived from these triisocyanates.
- the polyisocyanate used in the present embodiment is at least one diisocyanate compound selected from the group consisting of aliphatic polyisocyanates, alicyclic polyisocyanates, and aromatic polyisocyanates from the viewpoint of industrial availability.
- a polyisocyanate obtained from an aliphatic diisocyanate and / or an alicyclic diisocyanate is more preferable.
- aliphatic diisocyanate examples include, but are not limited to, for example, 1,4-diisocyanatobutane, 1,5-diisocyanatopentane, ethyl (2,6-diisocyanato) hexanoate, 1,6-diisocyanate.
- Natohexane hereinafter also referred to as “HDI”), 1,9-diisocyanatononane, 1,12-diisocyanatododecane, and 2,2,4- or 2,4,4-trimethyl-1,6 -Diisocyanatohexane.
- the alicyclic diisocyanate is not limited to the following, but for example, 1,3- or 1,4-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane (hereinafter also referred to as “hydrogenated XDI”), 1,3- Or 1,4-diisocyanatocyclohexane, 3,5,5-trimethyl 1-isocyanato-3- (isocyanatomethyl) cyclohexane (hereinafter also referred to as “IPDI”), 4-4′-diisocyanato-dicyclohexylmethane ( Hereinafter, also referred to as “hydrogenated MDI”), and 2,5- or 2,6-diisocyanatomethylnorbornane.
- hydroxDI 1,3- or 1,4-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane
- IPDI 1,3- Or 1,4-diisocyanatocyclohexane
- IPDI 1,3- Or 1,
- the aromatic diisocyanate is not limited to the following, but examples include xylylene diisocyanate, tolylene diisocyanate, and diphenylmethane diisocyanate.
- examples include xylylene diisocyanate, tolylene diisocyanate, and diphenylmethane diisocyanate.
- HDI, IPDI, hydrogenated XDI, and hydrogenated MDI are more preferable because they tend not to yellow.
- the polyisocyanate derived from the above-mentioned diisocyanate is not limited to the following, but for example, a polyisocyanate compound having a uretdione structure obtained by cyclizing and dimerizing two isocyanate groups, and cyclizing three isocyanate groups.
- a polyisocyanate compound having an isocyanurate structure obtained by quantification, an iminooxadiazinedione structure, a polyisocyanate compound having a biuret structure obtained by reacting three isocyanate groups and one water molecule, and two isocyanate groups A polyisocyanate compound having an oxadiazine trione structure obtained by reacting with one molecule of carbon dioxide, a polyisocyanate compound having a plurality of urethane groups obtained by reacting one isocyanate group and one hydroxyl group, 2
- a polyisocyanate compound having a urea structure obtained by reacting with one primary or secondary amine A polyisocyanate compound having an isocyanurate structure
- polyisocyanate compound means a compound containing a polyisocyanate obtained by reacting a polyisocyanate derived from the diisocyanate with a compound other than the diisocyanate (for example, alcohol, water, amine). To do.
- polyisocyanates may be modified with a sulfonic acid amine salt having a hydroxyl group, a vinyl polymer having a hydroxyl group and a nonionic hydrophilic group, or the like. These can also be used 1 type or in combination of 2 or more types.
- Modified polyisocyanate The polyisocyanate can be reacted with a hydrophilic compound to form a modified polyisocyanate.
- the polyisocyanate used in the present embodiment may include the modified polyisocyanate.
- the hydrophilic compound used in the present embodiment is selected from a nonionic hydrophilic compound, an anionic hydrophilic compound, and a cationic hydrophilic compound.
- nonionic hydrophilic compounds or anionic hydrophilic compounds are preferable from the viewpoint of ease of production, and nonionic hydrophilic compounds are more preferable.
- These hydrophilic compounds can also be used independently and can also use 2 or more types together.
- nonionic hydrophilic compound of the present embodiment examples include poly (oxyalkylene) glycol and poly (oxyalkylene) monoalkyl ether. From the viewpoint of reducing the viscosity of the polyisocyanate composition, poly (oxyalkylene) monoalkyl ether is preferred.
- poly (oxyalkylene) monoalkyl ether used in the present embodiment is not particularly limited, but is preferably a compound represented by the following general formula (2).
- R 3 is an alkylene group having 1 to 4 carbon atoms
- R 4 is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
- the average number of n is 5.0 or more and 30 or less.
- the poly (oxyalkylene) monoalkyl ether is not a single component but an aggregate of substances having different degrees of polymerization (hereinafter, also referred to as “degree of polymerization n” or simply “n”). Therefore, the degree of polymerization n is expressed by its average value.
- the number average molecular weight of the poly (oxyalkylene) monoalkyl ether is preferably 200 or more, more preferably 300 or more, and still more preferably 400 or more. When the number average molecular weight is 200 or more, water dispersibility tends to be excellent.
- the number average molecular weight is preferably 2000 or less, more preferably 1200 or less, and even more preferably 1000 or less. Moreover, it exists in the tendency which is excellent in the hardness when used as a coating composition because a number average molecular weight is 2000 or less.
- R 3 of the poly (oxyalkylene) monoalkyl ether is an alkylene group having 1 to 4 carbon atoms from the viewpoint of imparting hydrophilicity. From the viewpoint of imparting more hydrophilicity, R 3 is more preferably an ethylene group. From the viewpoint of imparting hydrophilicity, R 4 is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. From the viewpoint of imparting more hydrophilicity, R 4 is more preferably a methyl group.
- the average number of n is preferably 5.0 or more, more preferably 5.2 or more, and more preferably 5.4 or more from the viewpoint of water dispersibility, water dispersion stability, and coating film appearance. More preferably, it is 6.0 or more.
- the average number of n is 5.0 or more, the emulsifying power is increased, so that the dispersibility is improved and the dispersion can be easily performed. Therefore, the dispersibility to the main ingredient is further improved, and the appearance of the coating film tends to be more excellent.
- the average number of n is preferably 30 or less, more preferably 25 or less, further preferably 20 or less, and 15 or less from the viewpoint of water dispersibility and coating film hardness. It is even more preferable.
- the average number of n is 30 or less, an excessive increase in viscosity such as gelation can be further prevented, and it tends to be easily dispersed. Furthermore, the hardness of the coating film tends to be more excellent.
- the modified polyisocyanate group has a group represented by the following formula (2-1).
- R 3 , R 4 and n have the same meaning as in the general formula (2), and the broken line shows a bond.
- anionic hydrophilic compounds include carboxylic acid group-containing compounds and sulfonic acid group-containing compounds.
- carboxylic acid group-containing compound examples include monohydroxycarboxylic acid, dihydroxycarboxylic acid, and derivatives thereof.
- monohydroxycarboxylic acid or dihydroxycarboxylic acid is preferable, and monohydroxycarboxylic acid is more preferable.
- a carboxylic acid group-containing compound When a carboxylic acid group-containing compound is used, it is preferably neutralized with a neutralizing agent after the (block) polyisocyanate composition is produced.
- a neutralizing agent include tertiary amines such as alkali metals, alkaline earth metals, ammonia, trimethylamine, triethylamine, and dimethylethanolamine.
- a neutralizing agent When using a sulfonic acid group-containing compound, it is preferable to neutralize with a neutralizing agent after the production of the (block) polyisocyanate composition.
- the neutralizing agent include tertiary amines such as alkali metals, alkaline earth metals, ammonia, trimethylamine, triethylamine, and dimethylethanolamine.
- the carboxylic acid group-containing compound is preferable from the viewpoint of ease of production and compoundability in the water-based paint.
- Examples of the cationic hydrophilic compound include a hydroxyl group-containing amino compound.
- a neutralizing agent include organic acids such as acetic acid, propionic acid, butanoic acid, and 2-ethylhexanoic acid.
- the ratio of the isocyanate group modified by the polyalkylene glycol alkyl ether is such that the polyalkylene glycol alkyl ether is modified with respect to 100 equivalents of the isocyanate group of the polyisoisocyanate. It is the ratio that was done. Specifically, it is determined by the peak area ratio of unmodified polyisocyanate and modified polyisocyanate by liquid chromatography.
- the modification rate is preferably 0.1% or more, more preferably 1.0% or more, and further preferably 2.0% or more.
- the modification rate is 0.1% or more, the interfacial tension is lowered, so that the water dispersibility tends to be exhibited.
- the modification rate is preferably 50.0% or less, more preferably 40.0% or less, and further preferably 30.0% or less.
- the modification rate is less than or equal to the above upper limit value, the number of isocyanate groups used for crosslinking increases and the hardness tends to be good.
- the method of controlling the modification rate within the above range is not limited to the following, and examples thereof include a method of adjusting the blending ratio of the poly (oxyalkylene) monoalkyl ether and the polyisocyanate.
- the poly (oxyalkylene) alkyl ether phosphoric acid of this embodiment is not particularly limited, but poly (oxyethylene) lauryl ether phosphoric acid, poly (oxyethylene) alkyl (Cl2-15) ether phosphoric acid, poly (oxyethylene) Stearyl ether phosphate, poly (oxyethylene) alkylphenyl ether phosphate, poly (oxyethylene) alkyl ether phosphate, poly (oxyethylene) dialkylphenyl ether phosphate, poly (oxyethylene) phenyl ether phosphate, poly (oxy And ethylene) sec-alkyl (C12-14) ether phosphate, 2-ethylhexyl phosphate, and poly (oxyethylene) alkyl (C1-2) ether phosphate.
- the poly (oxyalkylene) alkyl ether phosphate of the present embodiment is not particularly limited, but is preferably poly (oxyethylene) alkyl ether phosphate,
- R 1 and R 2 are an alkyl group or aralkyl group having 1 to 20 carbon atoms, and R 1 and R 2 may be the same or different from each other.
- n represents a number from 1 to 30.
- m is 1 or 2.
- R 1 and R 2 are preferably an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, more preferably an alkyl group having 1 to 15 carbon atoms, from the viewpoint of compatibility with the main agent when used as a paint. An alkyl group having 1 to 10 carbon atoms is more preferable.
- the repeating unit n of oxyethylene is preferably 2 or more, more preferably 3 or more, and still more preferably 4 or more. It tends to be excellent in dispersibility when it is 2 or more.
- the repeating unit n of oxyethylene is preferably 30 or less, more preferably 25 or less, and still more preferably 20 or less. When it is 30 or less, it tends to be excellent in hardness.
- the poly (oxyalkylene) alkyl ether phosphoric acid content was determined by LC-MS of a measurement sample obtained by mixing an equal amount of a 0.03 g / mL methanol solution of a polyisocyanate composition and a 1000 ppm methanol solution of bis (2-ethylhexyl) phosphate.
- the peak area ratio with respect to bis (2-ethylhexyl) phosphate is 0.1 or more and 9.6 or less.
- the area ratio is preferably 0.5 or more, and more preferably 1.0 or more. When the area ratio is 0.1 or more, the water dispersibility is excellent.
- the area ratio is preferably 6.0 or less, and more preferably 4.8 or less. When the area ratio is less than or equal to the upper limit value, there is little anti-baking yellowing and excellent appearance.
- the area ratio is determined by the following method.
- the poly (oxyalkylene) alkyl ether phosphoric acid is blended within a range that realizes the above peak area ratio. For example, 5 mass ppm or more, 10 mass ppm or more, and 25 mass based on the total mass of the polyisocyanate composition. It is blended at ppm or more, 50 mass ppm or more, 100 mass ppm or more, or 145 mass ppm or more, and is blended at 1500 mass ppm or less, 1000 mass ppm or less, or 650 ppm mass ppm or less.
- the content of phosphorus atoms relative to the total amount of the polyisocyanate composition of the present embodiment is preferably 1 ppm or more, more preferably 2 ppm or more, and even more preferably 5 ppm or more on a mass basis.
- the phosphorus atom content is preferably 100 ppm or less on a mass basis, preferably 80 ppm or less, preferably 62 ppm or less, more preferably 50 ppm or less, and even more preferably 32 ppm or less.
- the phosphorus atom content can be adjusted by adjusting the content of polyoxy (alkylene) alkyl ether phosphoric acid and other phosphorus-containing compounds. Content of a phosphorus atom can be measured by the method as described in the Example mentioned later.
- the polyisocyanate composition of this embodiment may contain an ionic surfactant in addition to the components described above. Moreover, it is preferable that the ionic surfactant of this embodiment is a thing which does not contain water substantially.
- anionic surfactant carboxylate type, sulfate type, sulfonate type, and phosphate type are suitable.
- carboxylate type sulfate type, sulfonate type, and phosphate type are suitable.
- ammonium benzenesulfonate examples include sodium disulfate, sodium alkyldiphenyl ether disulfonate, and di (alkyl having 8 to 20 carbon atoms) sodium sulfosuccinate.
- cationic surfactants are quaternary ammonium salts, pyridinium salts, and imidazolinium salts, such as (alkyl having 8 to 20 carbon atoms) trimethylammonium bromide, (alkyl having 8 to 20 carbon atoms). Examples include pyridinium bromide and imidazolinium laurate.
- the ionic surfactant is preferably contained in an amount of 0.5% by mass or more and less than 5% by mass with respect to the total amount of the polyisocyanate composition (100% by mass). More preferably, they are 0.5 mass% or more and 2 mass% or less, More preferably, they are 0.5 mass% or more and 1.5 mass% or less.
- the ionic surfactant is 0.5% by mass or more, the dispersibility tends to be excellent, and when the ionic surfactant is equal to or less than the upper limit, the polyisocyanate composition can be prevented from being turbid and the appearance tends to be better. It is in.
- the polyisocyanate composition of the present embodiment includes various additives such as an organic solvent, a curing accelerating catalyst, an antioxidant, an ultraviolet absorber, a light stabilizer, a pigment, a leveling agent, and a plasticizer. be able to.
- organic solvent examples include the above-mentioned solvents that tend to be miscible with water; aliphatic hydrocarbon solvents such as hexane, heptane, and octane; alicyclic hydrocarbon solvents such as cyclohexane and methylcyclohexane; acetone, methyl ethyl ketone, Ketone solvents such as methyl isobutyl ketone and cyclohexanone; ester solvents such as methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate, isobutyl acetate, methyl lactate and ethyl lactate; toluene, xylene, diethylbenzene, mesitylene, anisole, benzyl alcohol, phenyl glycol, Aromatic solvents such as chlorobenzene; ethylene glycol monoethyl ether acetate, 3-methyl-3-methoxybutyl acetate, dipropy
- Pyrrolidone solvents such as N, N-dimethylacetamide and N, N-dimethylformamide
- amide solvents such as N, N-dimethylacetamide and N, N-dimethylformamide
- sulfoxide solvents such as dimethyl sulfoxide
- lactone solvents such as ⁇ -butyrolactone
- amine solvents such as morpholine
- a mixture is mentioned.
- Curing accelerators include tin compounds such as dibutyltin dilaurate, dibutyltin diacetate, dioctyltin dilaurate, dimethyltin dineodecanoate, bis (2-ethylhexanoic acid) tin; zinc 2-ethylhexanoate, zinc naphthenate Zinc compounds such as: 2-ethylhexanoate titanium, titanium diisopropoxybis (ethylacetonate), etc .; cobalt compounds such as 2-ethylhexanoate cobalt, naphthenate cobalt; 2-ethylhexanoate bismuth, naphthene Bismuth compounds such as bismuth acid; zirconium compounds such as zirconium tetraacetylacetonate, zirconyl 2-ethylhexanoate, and zirconyl naphthenate; amine compounds.
- tin compounds such
- antioxidant examples include hindered phenol compounds, phosphorus compounds such as phosphites and acidic phosphate esters, and sulfur compounds.
- ultraviolet absorber examples include benzotriazole compounds, triazine compounds, and benzophenone compounds.
- light stabilizer examples include hindered amine compounds, benzotriazole compounds, triazine compounds, benzophenone compounds, and benzoate compounds.
- pigment examples include titanium oxide, carbon black, indigo, pearl mica, and aluminum.
- a silicone oil is mentioned as a leveling agent.
- plasticizer examples include phthalic acid esters, phosphoric acid compounds, and polyester compounds.
- the block polyisocyanate composition of the second embodiment of the present invention includes a block polyisocyanate obtained by reaction of a polyisocyanate and a blocking agent, and a poly (oxyalkylene) alkyl ether phosphoric acid.
- a block polyisocyanate obtained by reaction of a polyisocyanate and a blocking agent includes a poly (oxyalkylene) alkyl ether phosphoric acid.
- an alkyl ether phosphoric acid content is equal to a 0.03 g / mL methanol solution of a block polyisocyanate composition and a 1000 ppm methanol solution of bis (2-ethylhexyl) phosphate mixed.
- the peak area ratio to bis (2-ethylhexyl) phosphate is 0.1 or more and 1.0 or less.
- the description of the same configuration as in the first embodiment may be omitted.
- the poly (oxyalkylene) alkyl ether phosphoric acid of the present embodiment the poly (oxyalkylene) alkyl ether phosphoric acid described above can be used.
- the poly (oxyalkylene) alkyl ether phosphoric acid content in the block polyisocyanate composition of the present embodiment is as follows: 0.03 g / mL methanol solution of the block polyisocyanate composition and 1000 ppm methanol solution of bis (2-ethylhexyl) phosphate. In measurement by LC-MS of a measurement sample mixed in an equal amount, the peak area ratio with respect to bis (2-ethylhexyl) phosphate is 0.1 or more and 1.0 or less.
- the area ratio is preferably 0.2 or more, and more preferably 0.3 or more. When the area ratio is 0.1 or more, the storage stability is excellent.
- the area ratio is preferably 0.9 or less, more preferably 0.8 or less, and still more preferably 0.7 or less. When the area ratio is 1.0 or less, the water resistance is excellent.
- polyisocyanate of this embodiment the polyisocyanate mentioned above can be used.
- the isocyanurate structure refers to a structure represented by the following formula (3).
- the polyisocyanate used in this embodiment is based on the total (100 mol%) of the isocyanurate structure, allophanate structure, biuret structure, urethane group, uretdione structure, iminooxadiazinedione structure, and urea structure of the polyisocyanate.
- the isocyanurate structure content is preferably 5 mol% or more and 80% mol or less. When the isocyanurate structure content is 5 mol% or more, the heat resistance tends to be excellent. Moreover, it exists in the tendency which is excellent in water dispersibility because isocyanurate structure content is 80 mol% or less.
- the polyisocyanate preferably contains an isocyanurate trimer from the viewpoint of curability.
- the isocyanurate trimer is a structure comprising three molecules of aliphatic diisocyanate and / or alicyclic diisocyanate and having one isocyanurate structure.
- the polyisocyanate used in the present embodiment preferably contains 10% by mass or more, more preferably 15% by mass or more of the isocyanurate trimer with respect to the total amount (100% by mass). When the isocyanurate trimer is contained in the lower limit value or more, the curability tends to be excellent when used as a coating composition.
- the content of the isocyanurate trimer is preferably 50% by mass or less, more preferably 45% by mass or less, and still more preferably 40% by mass or less. It exists in the tendency which is excellent in storage stability because content of an isocyanurate trimer is 50 mass% or less.
- the content of the isocyanurate trimer can be measured by the method described in Examples described later.
- the allophanate structure is a group formed by a reaction between a hydroxyl group of an alcohol and an isocyanate group, and refers to a structure represented by the following formula (4).
- the allophanate group of the polyisocyanate used in the present embodiment is formed by a reaction between a hydroxyl group of an alcohol and an isocyanate group.
- the alcohol include monoalcohols, polyols, and mixtures of these alcohols.
- the monoalcohol examples include ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-methyl-1-propanol, 2-butanol, 1-pentanol, 3-methyl-1-butanol, 2- Methyl-1-butanol, 2,2dimethyl-1-propanol, 2-pentanol, 3-methyl-2-butanol, 3-pentanol, 2-methyl-2-butanol, 1-hexanol, 2-methyl-1 -Pentanol, 3-methyl-1-pentanol, 4-methyl-1-pentanol, 2,2-dimethyl-1-butanol, 2-ethyl-1-butanol, 2-hexanol, 3-hexanol, 3- Methyl-2-pentanol, 4-methyl-2-pentanol, 2-methyl-3-pentanol, 3,3-dimethyl-2-butane Lumpur, 1-heptanol, 2-heptanol, 3-
- Monoalcohols may be used alone or in combination of two or more.
- the carbon number of the monoalcohol is preferably 4 or more and 10 or less, and more preferably 4 or more and 8 or less.
- the monoalcohol is preferably a primary alcohol, and more preferably has a branched structure.
- the polyisocyanate used in the present embodiment preferably contains 0.1% by mass or more and 10% by mass or less of a monoalcohol mass unit with respect to the total amount of the polyisocyanate (100% by mass). More preferably, the content is 7.5% by mass or less.
- the mass unit of the monoalcohol is 10% by mass or less, the curability when used as a coating composition tends to be excellent.
- polystyrene resin examples include non-polymerized polyol and polymerized polyol.
- the non-polymerized polyol is a polyol that does not undergo polymerization history, and the polymerized polyol is a polyol obtained by polymerizing monomers.
- non-polymerized polyol examples include polyhydric alcohols such as diols, triols, and tetraols.
- Diols include ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol, tripropylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 1,2-butanediol, 1,3- Butanediol, 1,4-butanediol, 2,3-butanediol, 2-methyl-1,2-propanediol, 1,5-pentanediol, 2-methyl-2,3-butanediol, 1,6- Hexanediol, 1,2-hexanediol, 2,5-hexanediol, 2-methyl-2,4-pentanediol, 2,3-dimethyl-2,3-butanediol, 2-ethyl-
- polymerization polyol examples include aliphatic hydrocarbon polyols, polyether polyols, polyester polyols, epoxy resins, fluorine polyols, acrylic polyols, and polycarbonate polyols.
- aliphatic hydrocarbon polyols include terminal hydroxylated polybutadiene and hydrogenated products thereof.
- polyether polyols a polyhydric alcohol or a mixture of two or more thereof using a metal hydroxide, a strongly basic catalyst, a complex metal cyanide complex, etc., an alkylene oxide or a mixture of two or more thereof, Polyether polyols obtained by random and / or block addition; polyether polyols obtained by reacting an alkylene oxide with a polyamine compound such as ethylenediamine; obtained by polymerizing acrylamide or the like using these polyether polyols as a medium And so-called polymer polyols.
- the metal hydroxide includes lithium, sodium and potassium hydroxides.
- Examples of the strongly basic catalyst include alcoholate and alkylamine.
- Examples of the complex metal cyanide complex include metal porphyrin and zinc hexacyanocobaltate complex.
- Examples of the alkylene oxide or a mixture of two or more thereof include propylene oxide, butylene oxide, cyclohexene oxide, and styrene oxide.
- Polyester polyols include those obtained by a condensation reaction of a dibasic acid or a mixture of two or more thereof and a polyhydric alcohol or a mixture of two or more thereof.
- Examples include polycaprolactones obtained by ring polymerization.
- the dibasic acid or a mixture of two or more thereof is selected from the group consisting of succinic acid, adipic acid, sebacic acid, dimer acid, maleic anhydride, phthalic anhydride, isophthalic acid and carboxylic acid represented by terephthalic acid. At least one selected from the above.
- polyhydric alcohol or a mixture of two or more thereof include at least one selected from the group consisting of ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol, neopentyl glycol, trimethylolpropane, and glycerin.
- Examples of the polyhydric alcohol or a mixture of two or more thereof include non-saccharides, sugar alcohol compounds, monosaccharides, disaccharides, trisaccharides, and tetrasaccharides.
- Examples of the non-saccharide include diglycerin, ditrimethylolpropane, pentaerythritol, and dipentaerythritol.
- Examples of the sugar alcohol compound include erythritol, D-threitol, L-arabinitol, ribitol, xylitol, sorbitol, mannitol, galactitol, and rhamnitol.
- Examples of monosaccharides include arabinose, ribose, xylose, glucose, mannose, galactose, fructose, sorbose, rhamnose, fucose, and ribose source.
- Examples of the disaccharide include trehalose, sucrose, maltose, cellobiose, gentiobiose, lactose, and melibiose.
- Examples of the trisaccharide include raffinose, gentianose, and meletitose.
- Examples of the tetrasaccharide include stachyose.
- Epoxy resins include glycidyl ether type epoxy resins (for example, bisphenol A type, bisphenol F type, bisphenol AD type, phenol novolac type, cresol novolac type), cyclic aliphatic epoxy resins (for example, alicyclic diepoxy acetal, Alicyclic diepoxy adipates), glycidyl ester resins (eg, diglycidyl phthalate, diglycidyl tetrahydrophthalate, diglycidyl hexahydrophthalate, diglycidyl-p-oxybenzoic acid, dimer acid glycidyl ester), Glycidylamine resins (N, N-diglycidylaniline, tetraglycidyldiaminodiphenylmethane, triglycidyl-p-aminophenol), heterocyclic epoxy resins (for example, diglycidyl hydride) Knights Inn, hydantoin type epoxy resins
- Acrylic polyols include acrylic acid esters with active hydrogen, such as 2-hydroxyethyl acrylate, 2-hydroxypropyl acrylate, and 2-hydroxybutyl acrylate, acrylate monoester or methacrylic acid monoester , And at least one selected from the group consisting of trimethylolpropane acrylic acid monoester or methacrylic acid monoester, and methyl acrylate, ethyl acrylate, isopropyl acrylate, n-butyl acrylate, acrylic acid-2- Acrylic esters such as ethylhexyl, 2-hydroxyethyl methacrylate, 2-hydroxypropyl methacrylate, 2-hydroxybutyl methacrylate, 3-hydroxypropyl methacrylate, 4-hydroxy methacrylate Methacrylic acid esters having active hydrogen such as butyl, and methacrylic acid esters such as methyl methacrylate, ethyl methacrylate, isopropyl methacrylate, -n-but
- Acrylic polyol obtained by polymerization in the presence or absence of at least one selected from the group consisting of other polymerizable monomers such as glycidyl acid, styrene, vinyl toluene, vinyl acetate, acrylonitrile, dibutyl fumarate, etc. Butter, and the like.
- Fluoropolyols are polyols containing fluorine in the molecule, and include copolymers such as fluoroolefin, cyclovinyl ether, hydroxyalkyl vinyl ether, and monocarboxylic acid vinyl ester.
- polycarbonate polyols examples include polymers obtained by polymerizing carbonate esters such as alkylene carbonates such as ethylene carbonate or dialkyl carbonates such as diethyl carbonate.
- polyhydric alcohols that are non-polymerized polyols, polyether polyols that are polymerized polyols, or polyester polyols are preferable, and polyester polyols are more preferable.
- polyester polyols polycaprolactones are preferable. These polyols may be used alone or in combination of two or more.
- the molar ratio of the allophanate group to the isocyanurate group of the block polyisocyanate is 10/90 or more and 90/10 or less, and 20/80 or more and 80 / 20 or less, more preferably 30/70 or more and 70/30 or less, and still more preferably 40/60 or more and 60/40 or less.
- the molar ratio is 90/10 or less, water dispersibility tends to be excellent.
- the said molar ratio can be measured by the method as described in the Example mentioned later.
- the average number of functional groups of the polyisocyanate is preferably 2.6 or more and 9.5 or less.
- the average functional group number is 9.5 or less, the viscosity tends to be excellent. Moreover, it exists in the tendency which is excellent in sclerosis
- the block polyisocyanate composition of this embodiment is preferably obtained by reaction of polyisocyanate, a hydrophilic compound and a blocking agent.
- the hydrophilic compound the above-described hydrophilic compounds can be used.
- Blocking agent In the block polyisocyanate composition of this embodiment, at least a part of the isocyanate groups is blocked with a blocking agent.
- a blocking agent is a compound having one active hydrogen in the molecule, and specifically includes alcohol compounds, alkylphenol compounds, phenol compounds, active methylene compounds, mercaptan compounds, acid amide compounds, acids. Examples include imide compounds, imidazole compounds, urea compounds, oxime compounds, amine compounds, imide compounds, and pyrazole compounds.
- blocking agent More specific examples of the blocking agent include the following blocking agents.
- Alcohol compounds methanol, ethanol, 2-propanol, n-butanol, sec-butanol, 2-ethyl-1-hexanol, 2-methoxyethanol, 2-ethoxyethanol, 2-butoxyethanol.
- Alkylphenol compounds mono- or dialkylphenols having an alkyl group having 4 or more carbon atoms as a substituent, such as n-propylphenol, i-propylphenol, n-butylphenol, sec-butylphenol, t-butylphenol, n Monoalkylphenols such as hexylphenol, 2-ethylhexylphenol, n-octylphenol, n-nonylphenol; di-n-propylphenol, diisopropylphenol, isopropylcresol, di-n-butylphenol, di-t-butylphenol, di-sec -Dialkylphenols such as butylphenol, di-n-octylphenol, di-2-ethylhexylphenol, di-n-nonylphenol.
- Phenol compounds phenol, cresol, ethylphenol, styrenated phenol, hydroxybenzoic acid ester.
- Active methylene compounds dimethyl malonate, diethyl malonate, methyl acetoacetate, ethyl acetoacetate, acetylacetone.
- Mercaptan compounds butyl mercaptan, dodecyl mercaptan.
- Acid amide compounds acetanilide, acetic acid amide, ⁇ -caprolactam, ⁇ -valerolactam, ⁇ -butyrolactam.
- Acid imide compounds succinimide and maleic imide.
- Imidazole compounds imidazole, 2-methylimidazole.
- Urea compounds urea, thiourea, ethylene urea.
- Oxime compounds formaldoxime, acetaldoxime, acetoxime, methyl ethyl ketoxime, cyclohexanone oxime.
- Amine compounds diphenylamine, aniline, carbazole, di-n-propylamine, diisopropylamine, isopropylethylamine.
- Imine compounds ethyleneimine, polyethyleneimine.
- Pyrazole compounds pyrazole, 3-methylpyrazole, 3,5-dimethylpyrazole.
- the blocking agent preferably contains at least one selected from the group consisting of oxime compounds, pyrazole compounds, active methylene compounds, amine compounds, and acid amide compounds. From the viewpoint of storage stability, the oxime compounds are preferred. More preferred are compounds or pyrazole compounds.
- the content of phosphorus atoms relative to the total amount of the block polyisocyanate composition of the present embodiment is preferably 1 ppm or more, more preferably 2 ppm or more, and even more preferably 5 ppm or more on a mass basis.
- the phosphorus atom content is preferably 100 ppm or less on a mass basis, preferably 80 ppm or less, preferably 62 ppm or less, more preferably 50 ppm or less, and even more preferably 32 ppm or less.
- the block polyisocyanate composition of this embodiment may contain an ionic surfactant in addition to the above-described component. Moreover, it is preferable that the ionic surfactant of this embodiment is a thing which does not contain water substantially. As an anionic surfactant and a cationic surfactant, the same thing as 1st embodiment is mentioned.
- the ionic surfactant is preferably contained in an amount of 0.5% by mass or more and less than 5% by mass relative to the total amount (100% by mass) of the block polyisocyanate composition. More preferably, they are 0.5 mass% or more and 2 mass% or less, More preferably, they are 0.5 mass% or more and 1.5 mass% or less.
- the ionic surfactant When the ionic surfactant is 0.5% by mass or more, the dispersibility tends to be excellent, and when the ionic surfactant is equal to or less than the upper limit, the polyisocyanate composition can be prevented from being turbid and the appearance tends to be better. It is in.
- the block polyisocyanate composition of the present embodiment contains various additives such as organic solvents, curing accelerators, antioxidants, ultraviolet absorbers, light stabilizers, pigments, leveling agents, and plasticizers. Can be included.
- additives such as an organic solvent, a curing acceleration catalyst, an antioxidant, an ultraviolet absorber, a light stabilizer, a pigment, a leveling agent, and a plasticizer can be the same as those in the first embodiment.
- the aqueous dispersion of the third embodiment of the present invention includes the blocked isocyanate composition of the second embodiment and water.
- the aqueous dispersion is obtained, for example, by adding water to the blocked isocyanate composition of the second embodiment. It is preferable to add water to the blocked isocyanate composition by dividing or dropping a predetermined amount thereof. In the case of dividing, it is preferable that the addition amount is 4 or more and 8 or less. Further, the water dispersion is based on water (100% by mass), and the block polyisocyanate is from 50 ° C. to less than 80 ° C. at 55% by mass or more, and from 45 ° C. to less than 50 ° C.
- the aqueous dispersion preferably contains 10% by mass or more and 40% by mass or less of the block polyisocyanate with respect to the total amount (100% by mass) of the aqueous dispersion.
- an isocyanurate group is formed from an isocyanate group of one or more diisocyanates (hereinafter also simply referred to as “diisocyanate”) selected from the aliphatic diisocyanates and alicyclic diisocyanates described above.
- the isocyanuration reaction to be formed, the allophanatization reaction to form an allophanate group from the isocyanate group and the hydroxyl group of the alcohol, and / or the uretdioneization reaction to form a uretdione group are carried out in the presence of excess diisocyanate, and after the reaction is completed It can be obtained by removing unreacted diisocyanate.
- the polyisocyanate having an isocyanurate group can be produced by a known method. Specifically, the polyisocyanate can be produced by multiplying an aliphatic diisocyanate and / or an alicyclic diisocyanate with an isocyanuration reaction catalyst. it can.
- tetraalkylammonium such as tetramethylammonium, monoethyltrimethylammonium, diethyldimethylammonium, tetraethylammonium, tetrabutylammonium, hydroxide, Tetraalkylammonium organic weak acid salt with acetic acid, capric acid, etc .
- hydroxyalkylammonium such as trimethylhydroxypropylammonium, trimethylhydroxyethylammonium, triethylhydroxypropylammonium, triethylhydroxyethylammonium, hydroxide, acetic acid, capric acid, etc.
- Hydroxyalkylammonium weak acid salt acetic acid, caproic acid, octylic acid, myristic acid, etc.
- Metal salts of alkyl carboxylic acids with carboxylic acids and tin, zinc, lead, sodium, potassium, etc .; metal alcoholates such as sodium and potassium; aminosilyl group-containing compounds such as hexamethyldisilazane; Mannich bases; tertiary The combined use of amines and an epoxy compound is mentioned.
- a weak acid salt of tetraalkylammonium, a weak acid salt of hydroxyalkylammonium, and a metal salt of alkylcarboxylic acid are preferable, and a weak acid salt of tetraalkylammonium is more preferable.
- the addition amount of the isocyanurate reaction catalyst is preferably 10 ppm or more and 1000 ppm or less, more preferably 10 ppm or more and 500 ppm or less, and further preferably 10 ppm or more and 100 ppm or less with respect to the total amount of diisocyanate charged. . It exists in the tendency which is excellent in the simplicity of a manufacturing process because the addition amount is 1000 ppm or less. Moreover, it exists in the tendency which is excellent in reaction efficiency because the addition amount is 10 ppm or more.
- the reaction temperature of the isocyanuration reaction is preferably 50 ° C. or higher and 120 ° C. or lower, and preferably 60 ° C. or higher and 90 ° C. or lower. When the reaction temperature is in such a range, the product tends to be difficult to be colored.
- the isocyanuration reaction can be stopped by adding a reaction terminator as necessary when the conversion rate (mass ratio of polyisocyanate produced by the isocyanuration reaction to the charged diisocyanate) reaches a desired value.
- the conversion rate of the isocyanurate reaction is preferably 25% or less, more preferably 20% or less, from the viewpoint of low viscosity and curability when used as a coating composition. In order to obtain a polyisocyanate having an isocyanurate group more efficiently, it is preferable to stop the progress of the reaction at the initial stage.
- cyclic trimerization of isocyanate groups has a very high initial reaction rate, it is preferable to appropriately select the reaction conditions, and it is possible to appropriately select the addition amount and addition method of the catalyst among the reaction conditions. More preferred.
- a method for adding the catalyst a method in which the catalyst is added in portions at regular intervals is preferable.
- reaction terminator phosphoric acid, pyrophosphoric acid, metaphosphoric acid, polyphosphoric acid and other phosphoric acid compounds; phosphoric acid, pyrophosphoric acid, metaphosphoric acid and polyphosphoric acid monoalkyl or dialkyl esters; monochloroacetic acid halogenated compounds Acetic acid; benzoyl chloride, sulfonic acid ester, and sulfuric acid.
- a polyisocyanate having an allophanate group can be produced by a known method. Specifically, an aliphatic diisocyanate and / or an alicyclic diisocyanate and an alcohol are mixed and allophanatized with an allophanate reaction catalyst. Can be manufactured. In addition, it is also possible to use the same reaction terminator similarly to the manufacturing method of polyisocyanate which has said isocyanurate group.
- the allophanatization reaction catalyst examples include alkyl carboxylates such as tin, lead, zinc, bismuth, zirconium and zirconyl.
- organic tin compounds such as tin 2-ethylhexanoate and dibutyltin dilaurate
- organic lead compounds such as lead 2-ethylhexanoate
- organozinc compounds such as zinc 2-ethylhexanoate
- 2-ethylhexanoic acid Bismuth zirconium 2-ethylhexanoate, zirconyl 2-ethylhexanoate
- the allophanatization reaction catalyst may be used alone or in combination of two or more.
- the ratio of the number of functional groups of the isocyanate group of the aliphatic diisocyanate and / or alicyclic diisocyanate to the number of functional groups of the hydroxyl group of the alcohol is preferably 10/1 or more and 1000/1 or less, more preferably 100/1 or more and 1000/1 or less. preferable.
- the ratio is 10/1 or more, the average number of functional groups of the isocyanate group of the polyisocyanate tends to increase. Moreover, it exists in the tendency for a viscosity to fall because an equivalent ratio is 1000/1 or less.
- An isocyanurate formation reaction catalyst can be used as an allophanatization reaction catalyst.
- an allophanate reaction is performed using an isocyanurate reaction catalyst, an isocyanurate group is also generated. Therefore, using the above isocyanurate reaction catalyst as an allophanate reaction catalyst can perform both the allophanate reaction and the isocyanurate reaction, and thus tends to be excellent in economical production.
- the polyisocyanate having a uretdione group can be produced by a known method, for example, by producing an aliphatic diisocyanate and / or an alicyclic diisocyanate using a uretdione-forming reaction catalyst or by heat-multimerizing. Can do.
- the uretdioneization reaction catalyst is not particularly limited.
- a tertiary phosphine such as trialkylphosphine such as tri-n-butylphosphine and tri-n-octylphosphine; tris- (dimethylamino) phosphine, tris- ( Tris (dialkylamino) phosphine such as diethylamino) phosphine; Cycloalkylphosphine such as cyclohexyl-di-n-hexylphosphine; Lewis acid such as boron trifluoride and zinc oxychloride.
- uretdioneation reaction catalysts can simultaneously promote the isocyanuration reaction.
- a quencher of the uretdione reaction catalyst such as phosphoric acid or methyl paratoluenesulfonate may be added to stop the uretdione reaction. preferable.
- the heating temperature is preferably 120 ° C. or more, more preferably. Is 150-170 ° C.
- the heating time is preferably 1 to 4 hours.
- the polyisocyanate having a urethane group can be produced by a known method. For example, aliphatic diisocyanate and / or alicyclic diisocyanate and alcohol are mixed, and a urethanization reaction catalyst is added if necessary. , And can be produced by heating to 40 to 180 ° C.
- a urethanation reaction catalyst for example, a tin type compound, a zinc type compound, and an amine type compound is mentioned.
- the polyisocyanate having a biuret group can be produced by a known method.
- an aliphatic diisocyanate and / or an alicyclic diisocyanate and water or a tertiary alcohol are mixed, and preferably 100 to 200 ° C. More preferably, it can be produced by heating at 140 to 180 ° C.
- the above isocyanurate reaction, allophanate reaction, and uretdione reaction can be performed sequentially, or some of them can be performed in parallel.
- the isocyanuration reaction and the allophanatization reaction are preceded in parallel, and then the uretdioneization reaction is performed.
- the isocyanurate formation reaction and the allophanatization reaction are simultaneously performed using a common catalyst, and then the uretdione reaction by heating is performed. Thereby, a manufacturing process can be simplified more.
- the polyisocyanate composition can be obtained by removing unreacted disoisocyanate from the reaction liquid after completion of each reaction by thin film distillation, extraction or the like. It is preferable to remove unreacted diisocyanate from the viewpoint of safety.
- the modified polyisocyanate is obtained by reacting the polyisocyanate with a hydrophilic compound.
- organometallic salts such as tin, zinc and lead, tertiary amine compounds, and alkali metal alcoholates such as sodium may be used as catalysts.
- the reaction temperature in the reaction step is preferably from ⁇ 20 ° C. to 150 ° C., more preferably from 30 ° C. to 100 ° C. When the reaction temperature is ⁇ 20 ° C. or higher, the reactivity tends to be increased. Moreover, it exists in the tendency which can suppress a side reaction because reaction temperature is 150 degrees C or less.
- the hydrophilic compound does not remain in an unreacted state. By not remaining in an unreacted state, there may be a tendency to suppress water dispersion stability of the polyisocyanate composition and curability deterioration when used as a coating composition.
- the said block polyisocyanate is not specifically limited, For example, it is obtained by making the said polyisocyanate and a blocking agent react.
- the production of the block polyisocyanate is obtained, for example, by reacting a polyisocyanate, a hydrophilic compound and a blocking agent in order to improve the compoundability in the water-based paint.
- the reaction of the isocyanate groups with the hydrophilic compound of a polyisocyanate, and to the reaction of the blocking agent can be performed simultaneously, after either of the reaction in advance, it is also possible to carry out the second reaction.
- reaction conditions such as reaction temperature and catalyst can be carried out in the same manner as in the method for producing the modified polyisocyanate.
- reaction temperature and catalyst can be carried out in the same manner as in the method for producing the modified polyisocyanate.
- the polyisocyanate composition of the first embodiment is obtained by mixing polyisocyanate, poly (oxyalkylene) alkyl ether phosphoric acid, and if necessary, an ionic surfactant.
- the poly (oxyalkylene) alkyl ether phosphoric acid and, if necessary, the ionic surfactant are added from the viewpoint of production stability before the production of the modified polyisocyanate. It is preferred to modify the polyisocyanate after the addition of (oxyalkylene) alkyl ether phosphoric acid and optionally an ionic surfactant.
- poly (oxyalkylene) monoalkyl ether When poly (oxyalkylene) monoalkyl ether is used as the hydrophilic compound, the polyisocyanate, poly (oxyalkylene) monoalkyl ether, and acidic phosphate ester are added together and reacted to thereby modify the modified polyisocyanate of this embodiment. And poly (oxyalkylene) alkyl ether phosphoric acid can be produced simultaneously, and the polyisocyanate composition of this embodiment can be obtained.
- the block polyisocyanate composition of the second embodiment comprises a polyisocyanate and a blocking agent in the presence of poly (oxyalkylene) alkyl ether phosphoric acid and, if necessary, an ionic surfactant. It is preferable to obtain by reacting.
- a hydrophilic compound and a blocking agent are used, from the viewpoint of production stability, the isocyanate group of the polyisocyanate and the hydrophilic group are present in the presence of poly (oxyalkylene) alkyl ether phosphoric acid and, if necessary, an ionic surfactant. It is preferable to react with a functional compound.
- the hydrophilic compound does not remain in an unreacted state.
- the water dispersion stability of the block polyisocyanate composition and the curability deterioration when used as a coating composition tend to be further suppressed.
- the coating composition of 4th embodiment of this invention contains the above-mentioned polyisocyanate composition or block polyisocyanate composition, and a main ingredient. Moreover, the water-based coating composition of this embodiment contains the said coating composition and water.
- the coating composition is not particularly limited as long as it contains the above-described polyisocyanate composition or block polyisocyanate composition and the main agent.
- the organic solvent in addition to the aqueous coating composition containing water, the organic solvent further contains an organic solvent.
- a system coating composition may be used.
- a water-based coating composition is a coating composition in which a resin, which is a film-forming component, is dissolved or dispersed in a medium mainly containing water, and does not contain water and contains an organic solvent from the viewpoint of reducing the amount of organic solvent used. It is preferable to the product.
- the coating composition and water-based coating composition include architectural paints, automotive paints, automotive repair paints, plastic paints, adhesives, adhesives, building materials, household water-based paints, other coating agents, sealing agents, It can be used in inks, casting materials, elastomers, foams, plastic raw materials, and fiber treatment agents.
- the main resins in the coating composition or the aqueous coating composition are not limited to the following, but include, for example, acrylic resins, polyester resins, polyether resins, epoxy resins, fluororesins, and polyurethane resins. , Polyvinylidene chloride copolymer, polyvinyl chloride copolymer, vinyl acetate copolymer, acrylonitrile butadiene copolymer, polybutadiene copolymer, and styrene butadiene copolymer.
- acrylic resins include, but are not limited to, for example, methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, isopropyl (meth) acrylate, (meth) acrylate-n-butyl, (meth) (Meth) acrylic esters such as 2-ethylhexyl acrylate and lauryl (meth) acrylate; 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate, (meth) acrylic acid (Meth) acrylic acid esters having active hydrogen such as -2-hydroxybutyl, (meth) acrylic acid-3-hydroxypropyl, (meth) acrylic acid-4-hydroxybutyl; acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, Unsaturated carboxylic acids such as itaconic acid; acrylamide, N-methylolacrylamide, diacetone Unsaturated amides such as acrylamide; glycidyl methacrylate, styl
- Examples thereof include acrylic resins obtained by polymerizing the mixture.
- the polymerization method is generally emulsion polymerization, but can also be produced by suspension polymerization, dispersion polymerization, or solution polymerization. In emulsion polymerization, it can also be polymerized stepwise.
- polyester resins include, but are not limited to, succinic acid, adipic acid, sebacic acid, dimer acid, maleic anhydride, phthalic anhydride, isophthalic acid, terephthalic acid, trimellitic acid, pyromellitic acid, and the like.
- polyether resins examples include, but are not limited to, for example, hydroxides such as lithium, sodium, and potassium; strong basic catalysts such as alcoholates and alkylamines; Polyether polyols obtained by adding a single or mixture of alkylene oxides such as ethylene oxide, propylene oxide, butylene oxide, cyclohexene oxide, styrene oxide, etc .; reacting alkylene oxide with polyfunctional compounds such as ethylenediamine Polyether polyols obtained by the above; polyether polyols obtained by ring-opening polymerization of cyclic ethers such as tetrahydrofuran; so-called polymers obtained by polymerizing acrylamide or the like using these polyethers as a medium. Ma polyols, and the like.
- acrylic resins and polyester resins are preferable.
- resin such as a melamine type hardening
- These resins are preferably emulsified, dispersed or dissolved in water. Therefore, the carboxyl group, the sulfone group, etc. contained in the resins can be neutralized.
- a neutralizing agent for neutralizing a carboxyl group, a sulfone group etc. For example, ammonia, monoethanolamine which is a water-soluble amino compound, ethylamine, dimethylamine, diethylamine, triethylamine, propylamine, dipropyl Use at least one selected from amine, isopropylamine, diisopropylamine, triethanolamine, butylamine, dibutylamine, 2-ethylhexylamine, ethylenediamine, propylenediamine, methylethanolamine, dimethylethanolamine, diethylethanolamine, morpholine Can do.
- the neutralizing agent is preferably a tertiary amine such as triethylamine or dimethylethanolamine.
- the main agent used in the coating composition or water-based coating composition containing a block polyisocyanate is preferably at least one selected from the group consisting of polyols, polyamines, and alkanolamines.
- the coating composition or the aqueous coating composition preferably contains at least a polyol.
- the polyol include polyester polyol, acrylic polyol, polyether polyol, polyolefin polyol, fluorine polyol, polycarbonate polyol, and polyurethane polyol.
- polyester polyol specifically, at least one dibasic acid selected from the group consisting of succinic acid, adipic acid, sebacic acid, dimer acid, maleic anhydride, phthalic anhydride, isophthalic acid, and terephthalic acid, Polyester polyol obtained by condensation reaction with at least one polyhydric alcohol selected from the group consisting of ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol, neopentyl glycol, trimethylolpropane, and glycerin, and polyhydric alcohol were used. Examples include polycaprolactones obtained by ring-opening polymerization of ⁇ -caprolactone.
- acrylic polyol examples include a copolymer of an ethylenically unsaturated bond monomer having a hydroxyl group and another ethylenically unsaturated bond-containing monomer copolymerizable therewith.
- ethylenically unsaturated bond-containing monomer having a hydroxyl group examples include hydroxyethyl acrylate, hydroxypropyl acrylate, hydroxybutyl acrylate, hydroxyethyl methacrylate, hydroxypropyl methacrylate, and hydroxybutyl methacrylate. Of these, hydroxyethyl acrylate and hydroxyethyl methacrylate are preferred.
- ethylenically unsaturated bond-containing monomers copolymerizable with the ethylenically unsaturated bond monomer having a hydroxyl group include methyl acrylate, ethyl acrylate, propyl acrylate, isopropyl acrylate, acrylic acid- acrylic acid esters such as n-butyl, isobutyl acrylate, acrylic acid-n-hexyl, cyclohexyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, lauryl acrylate, benzyl acrylate, phenyl acrylate; methyl methacrylate, ethyl methacrylate , Propyl methacrylate, isopropyl methacrylate, n-butyl methacrylate, isobutyl methacrylate, n-hexyl methacrylate, cyclohexyl methacrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, lau
- polyether polyol a polybasic hydroxy compound, a hydroxide such as lithium, sodium and potassium, a strong basic catalyst such as alcoholate and alkylamine, ethylene oxide, propylene oxide, butylene oxide, cyclohexene oxide, Polyether polyols obtained by adding alkylene oxides such as styrene oxide; polyether polyols obtained by reacting alkylene oxide with polyfunctional compounds such as ethylene diamines; and polymerizing acrylamide and the like using these polyether polyols as a medium And so-called polymer polyols obtained in this manner.
- polyvalent hydroxy compounds examples include diglycerin, ditrimethylolpropane, pentaerythritol, dipentaerythritol; erythritol, D-threitol, L-arabinitol, ribitol, xylitol, sorbitol, mannitol, galactitol, and rhamnitol.
- polystyrene resin examples include polybutadiene having two or more hydroxyl groups, hydrogenated polybutadiene, polyisoprene, and hydrogenated polyisoprene.
- the number of hydroxyl groups (hereinafter referred to as “average number of hydroxyl groups”) possessed by one statistical molecule of polyol is preferably 2 or more. When the average number of hydroxyl groups of the polyol is 2 or more, there is a tendency that a decrease in the crosslinking density of the obtained coating film can be suppressed.
- the fluorine polyol is a polyol containing fluorine in the molecule.
- copolymers such as esters.
- polycarbonate polyol a polyalkyl alcohol used in the above-mentioned polyester polyol is polycondensated with a low molecular carbonate compound such as dialkyl carbonate such as dimethyl carbonate, alkylene carbonate such as ethylene carbonate, diaryl carbonate such as diphenyl carbonate, and the like. What is obtained is mentioned.
- Polyurethane polyol can be obtained by reacting polyol and polyisocyanate by a conventional method.
- the polyol include those having no carboxyl group, and low molecular weight polyols such as ethylene glycol and propylene glycol, and high molecular weight polyols such as acrylic polyol, polyester polyol, and polyether polyol.
- acrylic polyols and polyester polyols are preferred.
- the ratio of the number of functional groups of the blocked isocyanate group to the number of functional groups of the hydroxyl group of the polyol is preferably 1/10 or more and 10/1 or less.
- the hydroxyl value per resin of the polyol is preferably 10 mgKOH / resin g or more and 300 mgKOH / resin g or less.
- the hydroxyl value per resin is 10 mgKOH / resin g or more, the crosslinking density is prevented from decreasing, and the target physical properties of this embodiment tend to be sufficiently achieved.
- the hydroxyl value per resin is 300 mgKOH / resin g or less, the crosslinking density is prevented from excessively increasing, and the mechanical properties of the coating film tend to be maintained at a high level.
- the acid value per resin of the polyol is preferably 5 mgKOH / resin g to 150 mgKOH / resin g, more preferably 8 mgKOH / resin g to 120 mgKOH / resin g, more preferably 10 mgKOH / resin g to 100 mgKOH / resin. More preferably, it is g or less.
- the acid value is 5 mg KOH / resin g or more, the water dispersibility tends to be kept high, and when it is 150 mg KOH / resin g or less, the water resistance of the coating film can be prevented from being lowered. It is in.
- the blending method of the polyisocyanate composition or the block polyisocyanate composition and the polyol is the same as the polyisocyanate composition or the block polyisocyanate.
- the composition may be mixed and dispersed as it is, or the polyisocyanate composition or the block polyisocyanate composition may be once mixed with water and, if necessary, a solvent, and then mixed with a polyol.
- polyamine used in this embodiment examples include those having two or more primary amino groups and / or secondary amino groups in one molecule, and among them, those having three or more in one molecule are preferable.
- polyamines include diamines such as ethylenediamine, propylenediamine, butylenediamine, triethylenediamine, hexamethylenediamine, 4,4′-diaminodicyclohexylmethane, piperazine, 2-methylpiperazine, and isophoronediamine; bishexamethylenetriamine Chain polyamines having three or more amino groups such as diethylenetriamine, triethylenetetramine, tetraethylenepentamine, pentamethylenehexamine, and tetrapropylenepentamine; 1,4,7,10,13,16-hexaazacyclo And cyclic polyamines such as octadecane, 1,4,7,10-tetraazacyclodecane, 1,4,8,12-tetraazacyclopenta
- the alkanolamine used in this embodiment means a compound having an amino group and a hydroxyl group in one molecule.
- monoethanolamine, diethanolamine, aminoethylethanolamine, N- (2-hydroxypropyl) ethylenediamine, mono-, di- (n- or iso-) propanolamine, ethylene glycol-bis-propylamine, neo Examples include pentanolamine and methylethanolamine.
- the polyisocyanate composition or the block polyisocyanate composition can contain a solvent that tends to be miscible with water.
- Solvents that tend to be miscible with water include diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol dimethyl ether, dipropylene glycol dimethyl ether, isobutanol, butyl glycol, and N-methylpyrrolidone. Butyl diglycol and butyl diglycol acetate.
- diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol dimethyl ether, dipropylene glycol dimethyl ether, isobutanol, butyl glycol, N-methylpyrrolidone, and butyl diglycol are preferable, and diethylene glycol dimethyl ether and diethylene glycol diethyl ether. More preferred are propylene glycol dimethyl ether and dipropylene glycol dimethyl ether.
- These solvents may be used alone or in combination of two or more.
- a known melamine resin, epoxy resin, or polyurethane resin may be blended in the coating composition or the aqueous coating composition.
- the polyol mentioned above has a carboxyl group, you may mix
- the polyol mentioned above has a carbonyl group, you may mix
- Examples of the melamine resin include partially or completely methylolated melamine resin obtained by a reaction between melamine and aldehyde.
- Examples of the aldehyde include formaldehyde and paraformaldehyde.
- what methylated the methylol group of this methylol-ized melamine resin partially or completely etherified with alcohol can also be used.
- Examples of the alcohol used for etherification include methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, isobutanol, 2-ethylbutanol, and 2-ethylhexanol.
- the melamine resin examples include “Cymel 303”, “Cymel 323”, “Cymel 325”, “Cymel 327”, “Cymel 350”, “Cymel 370”, and “Cymel 380” manufactured by Nippon Cytec Industries, Ltd. ”,“ Cymel 385 ”,“ Cymel 212 ”,“ Cymel 251 ”,“ Cymel 254 ”, and“ My Coat 776 ”.
- an acidic compound is effective as a catalyst for curing.
- the acidic compound include carboxylic acid, sulfonic acid, acidic phosphate ester, and phosphite ester.
- Examples of the carboxylic acid include acetic acid, lactic acid, succinic acid, oxalic acid, maleic acid, and decanedicarboxylic acid.
- Examples of the sulfonic acid include p-toluenesulfonic acid, dodecylbenzenesulfonic acid, and dinonylnaphthalenedisulfonic acid.
- Examples of acidic phosphate esters include dimethyl phosphate, diethyl phosphate, dibutyl phosphate, dioctyl phosphate, dilauryl phosphate, monomethyl phosphate, monoethyl phosphate, monobutyl phosphate, and monooctyl phosphate.
- phosphite examples include diethyl phosphite, dibutyl phosphite, dioctyl phosphite, dilauryl phosphite, monoethyl phosphite, monobutyl phosphite, monooctyl phosphite and monolauryl phosphite.
- An epoxy resin is a resin having two or more epoxy groups per molecule.
- Specific examples of the epoxy resin include a bisphenol type epoxy resin obtained by adding epochorohydrin to bisphenol, a novolak type epoxy resin obtained by adding epichlorohydrin to a phenol novolac resin, and polyethylene glycol diglycidyl ether. .
- the epoxy resin can be used after being dispersed in water as required.
- the polyurethane resin is not limited as long as it is generally used in paints, but a polyurethane resin that is chain-extended by reacting an isocyanate group with a polyol is preferable.
- examples of the polyurethane resin include those having a carboxyl group obtained by using a carboxyl group-containing polyol as a part of the polyol, and those having a hydroxyl group at the terminal.
- the polyurethane resin having a carboxyl group is preferably neutralized with a basic substance.
- oxazoline group-containing compound examples include a polymer compound having at least two oxazoline groups in the side chain and a monomer compound having at least two oxazoline groups in a molecule.
- the carbodiimide group-containing compound can be obtained by decarbonizing the isocyanate groups of the polyisocyanate compound.
- Commercially available carbodiimide group-containing compounds include Nisshinbo's trade names “Carbodilite V-02”, “Carbodilite V-02-L2”, “Carbodilite V-04”, “Carbodilite E-01”, “Carbodilite E-”. 02 ".
- the hydrazide group-containing compound is a compound having at least two hydrazide groups represented by —CO—NH—NH 2 in one molecule, and preferably a compound having 2 or more and 10 or less.
- Specific examples of the hydrazide group-containing compound include saturated dicarboxylic acids having 2 to 18 carbon atoms such as oxalic acid dihydrazide, malonic acid dihydrazide, glutaric acid dihydrazide, succinic acid dihydrazide, adipic acid dihydrazide, sebacic acid dihydrazide and the like.
- Dihydrazide monoolefinic unsaturated dicarboxylic acid dihydrazide such as maleic acid dihydrazide, fumaric acid dihydrazide, itaconic acid dihydrazide; poly obtained by reacting a low polymer having a carboxylic acid lower alkyl ester group with hydrazine or hydrazine hydrate And hydrazide.
- the semicarbazide group-containing compound is a compound having at least two semicarbazide groups represented by —NH—CO—NH—NH 2 in one molecule, and is preferably a compound having 2 or more and 10 or less.
- Specific examples of the semicarbazide group-containing compound include bissemicarbazide; diisocyanates such as hexamethylene diisocyanate and isophorone diisocyanate and polyisocyanate compounds derived therefrom, N, N-substituted hydrazines such as N, N-dimethylhydrazine, and the above examples.
- the polyfunctional semicarbazide obtained by making hydrazine react is mentioned.
- the coating composition or water-based coating composition may be an organic solvent, a curing accelerating catalyst, an antioxidant, an ultraviolet absorber, a light stabilizer, a pigment, a leveling agent, a plasticizer, and an interface depending on purposes and applications other than those described above.
- Various additives such as activators can be included.
- organic solvent examples include the above-mentioned solvents that tend to be miscible with water; aliphatic hydrocarbon solvents such as hexane, heptane, and octane; alicyclic hydrocarbon solvents such as cyclohexane and methylcyclohexane; acetone, methyl ethyl ketone, Ketone solvents such as methyl isobutyl ketone and cyclohexanone; ester solvents such as methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate, isobutyl acetate, methyl lactate and ethyl lactate; toluene, xylene, diethylbenzene, mesitylene, anisole, benzyl alcohol, phenyl glycol, Aromatic solvents such as chlorobenzene; ethylene glycol monoethyl ether acetate, 3-methyl-3-methoxybutyl acetate, dipropy
- Pyrrolidone solvents such as N, N-dimethylacetamide and N, N-dimethylformamide
- amide solvents such as N, N-dimethylacetamide and N, N-dimethylformamide
- sulfoxide solvents such as dimethyl sulfoxide
- lactone solvents such as ⁇ -butyrolactone
- amine solvents such as morpholine
- a mixture is mentioned.
- Curing accelerators include tin compounds such as dibutyltin dilaurate, dibutyltin diacetate, dioctyltin dilaurate, dimethyltin dineodecanoate, bis (2-ethylhexanoic acid) tin; zinc 2-ethylhexanoate, zinc naphthenate Zinc compounds such as: 2-ethylhexanoate titanium, titanium diisopropoxybis (ethylacetonate), etc .; cobalt compounds such as 2-ethylhexanoate cobalt, naphthenate cobalt; 2-ethylhexanoate bismuth, naphthene Bismuth compounds such as bismuth acid; zirconium compounds such as zirconium tetraacetylacetonate, zirconyl 2-ethylhexanoate, and zirconyl naphthenate; amine compounds.
- tin compounds such
- antioxidant examples include hindered phenol compounds, phosphorus compounds, and sulfur compounds.
- ultraviolet absorber examples include benzotriazole compounds, triazine compounds, and benzophenone compounds.
- light stabilizer examples include hindered amine compounds, benzotriazole compounds, triazine compounds, benzophenone compounds, and benzoate compounds.
- the pigment examples include titanium oxide, carbon black, indigo, pearl mica, and aluminum.
- a silicone oil is mentioned as a leveling agent.
- plasticizer examples include phthalic acid esters, phosphoric acid compounds, and polyester compounds.
- surfactant examples include the above-described surfactants, known anionic surfactants, cationic surfactants, and amphoteric surfactants.
- the coating composition or water-based coating composition of this embodiment is a curable composition such as a paint composition, a pressure-sensitive adhesive composition, an adhesive composition, or a casting composition, and various surface treatments such as a fiber treatment agent. It is used as a crosslinking agent, a modifier, and an additive such as an agent composition, various elastomer compositions, and a foam composition.
- this coating composition When used as a coating composition, it is preferably used as a primer, intermediate coating, and top coating on various materials by roll coating, curtain flow coating, spray coating, electrostatic coating, bell coating, and the like. Moreover, this coating composition is preferably used for pre-coating metal including rust-proof steel plate, automobile coating, plastic coating; imparting cosmetic properties, weather resistance, acid resistance, rust resistance, chipping resistance, adhesion and the like.
- the coating composition forms a coating film through a baking process after coating by roll coating, curtain flow coating, spray coating, electrostatic coating, bell coating or the like.
- This coating composition preferably has a crosslinked coating film formed through a baking step.
- the crosslinked coating film after curing of the coating composition enables hydrogen bonding between layers and is excellent in interlayer adhesion when performing layer coating or recoating. .
- the organic amine compound When laminating several layers of coating liquid wet-on-wet like painting on a new car line of an automobile, the organic amine compound is present in the coating composition or in the crosslinked coating after curing, so the lower layer or upper layer It may also act as a catalyst for the crosslinking reaction.
- a pressure-sensitive adhesive composition or an adhesive composition When used as a pressure-sensitive adhesive composition or an adhesive composition, it can be used as a coating solution diluted with various solvents, water, or the like from the viewpoint of workability when applied to an adherend and ease of thinning.
- water is preferably used as a dilution medium from the viewpoint of protecting the global environment.
- the amount of solvent used in the dilution medium is preferably 30% by mass or less, more preferably 20% by mass or less, further preferably 10% by mass or less, and the dilution medium is only water. Even more preferred.
- the solid content concentration of all binder resin components in the coating solution is preferably 1% by mass or more and 30% by mass or less, and more preferably 2% by mass or more and 20% by mass or less.
- Examples of fields of use when used as an adhesive composition and an adhesive composition include automobiles, building materials, home appliances, woodworking, and laminates for solar cells.
- optical members for liquid crystal displays of home appliances such as televisions, personal computers, digital cameras, and mobile phones exhibit various functions. Therefore, it is necessary to laminate films and plates of various adherends. Since sufficient tackiness and / or adhesiveness is required between the film and the plate of various adherends, it is preferable as a usage example of the pressure-sensitive adhesive composition and the adhesive composition.
- the coating base material of this embodiment is a coating base material provided with a base material and the coating film coated with the said coating composition or the said aqueous coating composition.
- the base material used in the present embodiment is not limited to the following, but for example, various metals such as glass, aluminum, iron, galvanized steel, copper, and stainless steel; porous materials such as wood, paper, mortar, and stone.
- Viscosity Viscosity was measured at 25 ° C. using an E-type viscometer (manufactured by Tokimec). In the measurement, a standard rotor (1 ° 34 ′ ⁇ R24) was used. The number of revolutions is as follows. 100r. p. m. (If less than 128 mPa ⁇ s) 50r. p. m. (In the case of 128 mPa ⁇ s or more and less than 256 mPa ⁇ s) 20r. p. m. (In the case of 256 mPa ⁇ s or more and less than 640 mPa ⁇ s) 10r. p. m.
- Isocyanate group content The method for measuring the isocyanate group content with respect to the total mass of the polyisocyanate is described in JIS K7301-1995 (Test method for tolylene diisocyanate type prepolymer for thermosetting urethane elastomer). Performed according to the method. Below, the more specific measuring method of isocyanate group content rate is shown.
- Peak area ratio of poly (oxyalkylene) alkyl ether phosphoric acid The peak area ratio of poly (oxyalkylene) alkyl ether phosphoric acid to bis (2-ethylhexyl) phosphate in the polyisocyanate composition is determined by the following method. It was measured.
- the phosphorus content (mass basis) in the polyisocyanate composition was measured by the following method. First, about 1.5 g of a sample was weighed into a conical beaker, 20 mL of concentrated sulfuric acid was added, and the mixture was heated on a heater. After heating for 4 hours, 5 mL of hydrogen peroxide was added. Thereafter, the solution was concentrated on the heater until the decomposition solution reached about 3 to 5 mL. After cooling, it was poured into a 50 mL capacity centrifuge tube with pure water, made up to 50 mL, mixed, and used as a measurement sample.
- a measurement sample was introduced into a plasma emission spectrometer set to a wavelength of 213.618 nm and quantified.
- Apparatus Plasma emission spectroscopic analyzer Thermo Fisher Scientific Model: iCAP6300Duo Measurement wavelength: 213.618 nm
- ion-exchanged water 1300 parts was added with stirring to obtain an aqueous dispersion, and the mixture was concentrated using a rotary evaporator until the solid content became about 45% by weight. Thereafter, the pH was adjusted to 8.0 with a 25% aqueous ammonia solution to obtain an aqueous dispersion of an acrylic polyol.
- the obtained water dispersion had an average particle diameter of 90 nm, the hydroxyl group concentration of the polyol resin was 3.3% by weight calculated from the raw materials charged, and the number average molecular weight was 9,600.
- Example 1 Poly (oxyalkylene) alkyl ether phosphoric acid obtained in Production Example 1 was added to 90 parts by mass of a polyisocyanate (manufactured by Asahi Kasei Corporation, trade name “TLA-100”, represented in the table as “polyisocyanate B-1”). 0.016 parts by mass of A-1 was added and stirred at 40 ° C. for 1 hour under nitrogen to obtain a polyisocyanate composition.
- a polyisocyanate manufactured by Asahi Kasei Corporation, trade name “TLA-100”
- Examples 2 to 4 Comparative Examples 1 and 2
- Various polyisocyanate compositions were obtained in the same manner as in Example 1 except that the raw materials were changed to occupy Table 1.
- polyisocyanate B-2 is manufactured by Asahi Kasei Co., Ltd., trade name “TUL-100”
- poly (oxyalkylene) alkyl ether phosphate A-4 is manufactured by Toho Chemical Industry Co., Ltd., trade name “phosphano”.
- -Le RS-410 ".
- Example 5 Preparation of aqueous two-component coating agent composition 40 g of the polyol aqueous dispersion prepared in Production Example 4 was weighed into a container, 0.15 g of leveling agent Byk348 and 0.19 g of TegoWet270 were added, and the mixture was stirred for 1 minute with a spoon. . To this was added 3.2 g of a dispersion of Dispersbyk 19237.5 parts and 62.5 parts of propylene glycol-n-propyl ether, and the mixture was stirred for 1 minute with a spoon.
- the modification rate is the percentage of poly (oxyalkylene) monoalkyl ether modified with respect to 100 equivalents of the isocyanate group of the polyisoisocyanate as a raw material, expressed in%, and at 220 nm of liquid chromatography (LC). It calculated
- the equipment and conditions used are as follows.
- LC device manufactured by Waters, UPLC (trade name), Column: manufactured by Waters, ACQUITY UPLC HSS T3 1.8 ⁇ m C18 inner diameter 2.1mm x length 50mm Flow rate: 0.3 mL / min
- B acetonitrile
- Detection method photodiode array detector, measurement wavelength is 220 nm
- Turbidity 10 g of the polyisocyanate composition was placed in a 25 ml glass sample bottle, and turbidity was observed.
- the determination method is as follows. A: Transparent, no floating material B: Transparent, small amount of floating material C: Cloudy, with floating material
- New Coal 290M non-volatile content 70% by mass
- solvent methanol
- Example 6 Polyisocyanate (trade name “TPA-100” manufactured by Asahi Kasei Co., Ltd.) in 90 parts by mass, polyethylene glycol monomethyl ether having a number average molecular weight of 428 (trade name “MPG-130” manufactured by Nippon Emulsifier Co., Ltd.) Average number: 9.0) 10 parts by mass, 0.016 parts by mass of poly (oxyalkylene) alkyl ether phosphoric acid A-1 obtained in Production Example 1 was added, and the mixture was stirred at 120 ° C. for 3 hours under nitrogen. After completion of the reaction, a composition containing a modified polyisocyanate was obtained.
- TPA-100 polyethylene glycol monomethyl ether having a number average molecular weight of 428
- MPG-130 manufactured by Nippon Emulsifier Co., Ltd.
- the composition obtained had a nonvolatile content of 100%, an isocyanate group content of 19.6% by mass, and a viscosity of 1600 mPa ⁇ s.
- the modification rate of polyethylene glycol monomethyl ether in the obtained composition was 4.3%.
- Example 7 Polyisocyanate (trade name “TPA-100” manufactured by Asahi Kasei Co., Ltd.) in 90 parts by mass, polyethylene glycol monomethyl ether having a number average molecular weight of 428 (trade name “MPG-130” manufactured by Nippon Emulsifier Co., Ltd.) (Average number: 9.0)) 10 parts by mass, 0.045 parts by mass of poly (oxyalkylene) alkyl ether phosphoric acid A-1 obtained in Production Example 1 was added, and the mixture was stirred at 120 ° C. for 3 hours under nitrogen. The reaction was performed. After completion of the reaction, a composition containing a modified polyisocyanate was obtained.
- TPA-100 polyethylene glycol monomethyl ether having a number average molecular weight of 428
- MPG-130 manufactured by Nippon Emulsifier Co., Ltd.
- the composition obtained had a nonvolatile content of 100%, an isocyanate group content of 19.6% by mass, and a viscosity of 1600 mPa ⁇ s.
- the modification rate of polyethylene glycol monomethyl ether in the obtained composition was 4.4%.
- Example 8 Polyisocyanate (trade name “TPA-100” manufactured by Asahi Kasei Co., Ltd.) in 90 parts by mass, polyethylene glycol monomethyl ether having a number average molecular weight of 428 (trade name “MPG-130” manufactured by Nippon Emulsifier Co., Ltd.) (Average number: 9.0)) 10 parts by mass, 0.088 parts by mass of the poly (oxyalkylene) alkyl ether phosphoric acid A-1 obtained in Production Example 1 was added, and the mixture was stirred at 120 ° C. for 3 hours under nitrogen. The reaction was performed. After completion of the reaction, a composition containing a modified polyisocyanate was obtained.
- TPA-100 polyethylene glycol monomethyl ether having a number average molecular weight of 428
- MPG-130 manufactured by Nippon Emulsifier Co., Ltd.
- the composition obtained had a nonvolatile content of 100%, an isocyanate group content of 19.5% by mass, and a viscosity of 1600 mPa ⁇ s.
- the modification ratio of polyethylene glycol monomethyl ether in the obtained composition was 4.2%.
- Example 9 Polyisocyanate (trade name “TPA-100” manufactured by Asahi Kasei Co., Ltd.) is added to 80 parts by mass of polyethylene glycol monomethyl ether having a number average molecular weight of 428 (trade name “MPG-130” manufactured by Nippon Emulsifier Co., Ltd.). (Average number: 9.0)) 20 parts by mass, 0.045 parts by mass of the poly (oxyalkylene) alkyl ether phosphoric acid A-1 obtained in Production Example 1 was added, and the mixture was stirred at 120 ° C. for 3 hours under nitrogen. The reaction was performed. After completion of the reaction, a composition containing a modified polyisocyanate was obtained.
- TPA-100 polyethylene glycol monomethyl ether having a number average molecular weight of 428
- MPG-130 manufactured by Nippon Emulsifier Co., Ltd.
- the composition obtained had a nonvolatile content of 100%, an isocyanate group content of 16.8% by mass, and a viscosity of 1700 mPa ⁇ s.
- the modification rate of polyethylene glycol monomethyl ether in the obtained composition was 10.7%.
- Example 10 Polyisocyanate (trade name “TPA-100” manufactured by Asahi Kasei Co., Ltd.) in 75 parts by mass, polyethylene glycol monomethyl ether having a number average molecular weight of 428 (trade name “MPG-130” manufactured by Nippon Emulsifier Co., Ltd.) (Average number: 9.0)) 25 parts by mass, 0.045 parts by mass of the poly (oxyalkylene) alkyl ether phosphoric acid A-1 obtained in Production Example 1 was added, and the mixture was stirred at 120 ° C. for 3 hours under nitrogen. The reaction was performed. After completion of the reaction, a composition containing a modified polyisocyanate was obtained.
- TPA-100 polyethylene glycol monomethyl ether having a number average molecular weight of 428
- MPG-130 manufactured by Nippon Emulsifier Co., Ltd.
- the composition obtained had a nonvolatile content of 100%, an isocyanate group content of 14.6% by mass, and a viscosity of 1720 mPa ⁇ s.
- the modification rate of polyethylene glycol monomethyl ether in the obtained composition was 14.2%.
- Example 11 Mixture A of 11.0 parts by mass of poly (oxyalkylene) monoalkyl ether obtained in Production Example 5 and an ionic surfactant was added to 90 parts by mass of polyisocyanate (trade name “TPA-100” manufactured by Asahi Kasei Corporation). Then, 0.015 part by mass of poly (oxyalkylene) alkyl ether phosphoric acid A-1 obtained in Production Example 1 was added, and the reaction was performed by stirring at 120 ° C. for 3 hours under nitrogen. After completion of the reaction, a composition containing a modified polyisocyanate was obtained.
- polyisocyanate trade name “TPA-100” manufactured by Asahi Kasei Corporation
- the composition obtained had a nonvolatile content of 100%, an isocyanate group content of 19.5% by mass, and a viscosity of 1600 mPa ⁇ s.
- the modification rate of polyethylene glycol monomethyl ether in the obtained composition was 4.5%.
- Example 12 Mixture B of 12.0 parts by mass of poly (oxyalkylene) monoalkyl ether obtained in Production Example 6 and an ionic surfactant was added to 90 parts by mass of polyisocyanate (trade name “TPA-100” manufactured by Asahi Kasei Corporation). Then, 0.015 part by mass of poly (oxyalkylene) alkyl ether phosphoric acid A-1 obtained in Production Example 1 was added, and the reaction was performed by stirring at 120 ° C. for 3 hours under nitrogen. After completion of the reaction, a composition containing a modified polyisocyanate was obtained.
- polyisocyanate trade name “TPA-100” manufactured by Asahi Kasei Corporation
- the composition obtained had a nonvolatile content of 100%, an isocyanate group content of 19.5% by mass, and a viscosity of 1600 mPa ⁇ s.
- the modification rate of polyethylene glycol monomethyl ether in the obtained composition was 4.5%.
- Example 13 Polyisocyanate (trade name “TPA-100” manufactured by Asahi Kasei Co., Ltd.) 90 parts by mass, polyethylene glycol monomethyl ether having a number average molecular weight of 428 (trade name “SGG-0609” manufactured by Nippon Emulsifier Co., Ltd.) (Average number: 8.0)) 10 parts by mass, 0.045 parts by mass of the poly (oxyalkylene) alkyl ether phosphoric acid A-1 obtained in Production Example 1 was added, and the mixture was stirred at 120 ° C. for 3 hours under nitrogen. The reaction was performed. After completion of the reaction, a composition containing a modified polyisocyanate was obtained.
- TPA-100 polyethylene glycol monomethyl ether having a number average molecular weight of 428
- SGG-0609 manufactured by Nippon Emulsifier Co., Ltd.
- the composition obtained had a nonvolatile content of 100%, an isocyanate group content of 19.4% by mass, and a viscosity of 1550 mPa ⁇ s.
- the modification rate of polyethylene glycol monomethyl ether in the obtained composition was 5.3%.
- Example 14 Mixture C of 15.0 parts by mass of poly (oxyalkylene) monoalkyl ether obtained in Production Example 7 and ionic surfactant in 90 parts by mass of polyisocyanate (trade name “TPA-100” manufactured by Asahi Kasei Corporation) Then, 0.015 part by mass of poly (oxyalkylene) alkyl ether phosphoric acid A-1 obtained in Production Example 1 was added, and the reaction was performed by stirring at 120 ° C. for 3 hours under nitrogen. After completion of the reaction, a composition containing a modified polyisocyanate was obtained.
- polyisocyanate trade name “TPA-100” manufactured by Asahi Kasei Corporation
- the composition obtained had a nonvolatile content of 100%, an isocyanate group content of 19.4% by mass, and a viscosity of 1600 mPa ⁇ s.
- the modification rate of polyethylene glycol monomethyl ether in the obtained composition was 4.5%.
- Example 15 Polyisocyanate (trade name “TPA-100” manufactured by Asahi Kasei Co., Ltd.) in 90 parts by mass, polyethylene glycol monomethyl ether having a number average molecular weight of 428 (trade name “MPG-130” manufactured by Nippon Emulsifier Co., Ltd.) (Average number: 9.0)) 10 parts by mass, 0.035 parts by mass of poly (oxyalkylene) alkyl ether phosphoric acid A-2 obtained in Production Example 2 was added, and the mixture was stirred at 120 ° C. for 3 hours under nitrogen. The reaction was performed. After completion of the reaction, a composition containing a modified polyisocyanate was obtained.
- TPA-100 polyethylene glycol monomethyl ether having a number average molecular weight of 428
- MPG-130 manufactured by Nippon Emulsifier Co., Ltd.
- the composition obtained had a nonvolatile content of 100%, an isocyanate group content of 19.5% by mass, and a viscosity of 1580 mPa ⁇ s.
- the modification rate of polyethylene glycol monomethyl ether in the obtained composition was 4.4%.
- Example 16 Polyisocyanate (trade name “TPA-100” manufactured by Asahi Kasei Co., Ltd.) in 90 parts by mass, polyethylene glycol monomethyl ether having a number average molecular weight of 428 (trade name “MPG-130” manufactured by Nippon Emulsifier Co., Ltd.) (Average number: 9.0)) 10 parts by mass, 0.057 parts by mass of poly (oxyalkylene) alkyl ether phosphoric acid A-3 obtained in Production Example 3 was added, and the mixture was stirred at 120 ° C. for 3 hours under nitrogen. The reaction was performed. After completion of the reaction, a composition containing a modified polyisocyanate was obtained.
- TPA-100 polyethylene glycol monomethyl ether having a number average molecular weight of 428
- MPG-130 manufactured by Nippon Emulsifier Co., Ltd.
- the composition obtained had a nonvolatile content of 100%, an isocyanate group content of 19.6% by mass, and a viscosity of 1600 mPa ⁇ s.
- the modification rate of polyethylene glycol monomethyl ether in the obtained composition was 4.4%.
- Example 17 Polyisocyanate (trade name “TPA-100” manufactured by Asahi Kasei Co., Ltd.) 87 parts by mass, polyethylene glycol monomethyl ether having a number average molecular weight of 428 (trade name “MPG-130” manufactured by Nippon Emulsifier Co., Ltd.) Average number: 9.0)) 2 parts by mass, 11.0 parts by mass of poly (oxyalkylene) monoalkyl ether obtained in Production Example 5 and ionic surfactant A, poly obtained in Production Example 1 0.016 parts by mass of (oxyalkylene) alkyl ether phosphoric acid A-1 was added, and the reaction was performed by stirring at 120 ° C. for 3 hours under nitrogen.
- TPA-100 polyethylene glycol monomethyl ether having a number average molecular weight of 428
- MPG-130 manufactured by Nippon Emulsifier Co., Ltd.
- Average number 9.0
- composition containing a modified polyisocyanate was obtained.
- the composition obtained had a nonvolatile content of 100%, an isocyanate group content of 18.6% by mass, and a viscosity of 1600 mPa ⁇ s.
- the modification rate of polyethylene glycol monomethyl ether in the obtained composition was 5.6%.
- Example 18 Polyisocyanate (trade name “TPA-100”, manufactured by Asahi Kasei Co., Ltd.) 85 parts by mass, 10 parts by mass of 3- (cyclohexylamino) -propanesulfonic acid (noted as CAPS), 5 parts by mass of dimethylcyclohexylamine and Production Example 3 0.054 parts by mass of the poly (oxyalkylene) alkyl ether phosphoric acid A-3 obtained in the above was added, and the reaction was carried out by stirring at 80 ° C. for 10 hours under nitrogen. After completion of the reaction, a composition containing a modified polyisocyanate was obtained. The composition obtained had a nonvolatile content of 100%, an isocyanate group content of 18.0% by mass, and a viscosity of 9200 mPa ⁇ s.
- the composition obtained had a nonvolatile content of 100%, an isocyanate group content of 19.6% by mass, and a viscosity of 1600 mPa ⁇ s.
- the modification rate of polyethylene glycol monomethyl ether in the obtained composition was 4.1%.
- Tables 2 and 3 show various physical properties and evaluation results of the polyisocyanate compositions containing the modified polyisocyanates obtained in Examples 6 to 18 and Comparative Examples 3 to 5.
- water-based coating compositions were prepared as follows.
- MACRYNAL VSM2521W / 42WAB (trade name, manufactured by Allnex, acrylic polyol, solid content 42%, hydroxyl group 4.2% by mass) 91.5 parts by mass, BYK028 (product name by BYK) 0.5 parts by mass, Acrysol RM5000 (DOW) Chemicals, Inc. trade name) 0.5 parts by weight, Acrysol SCT275 (trade name, manufactured by DOW Chemicals) 0.5 parts by weight, deionized water 7.0 parts by weight, and the polyisocyanate composition 26 obtained in each example. .3 parts by mass was mixed to obtain an aqueous coating composition.
- a polyisocyanate composition or a block polyisocyanate composition is dissolved in deuterium chloroform at a concentration of 10% by mass (0.03% by mass of tetramethylsilane is added to the total mass of polyisocyanate).
- An NMR measurement sample was prepared. As a chemical shift standard, the hydrogen signal of tetramethylsilane was set to 0 ppm.
- An NMR measurement sample was measured by 1 H-NMR, and a signal of a hydrogen atom bonded to a nitrogen atom of an allophanate group near 8.5 ppm (1 mol of hydrogen atom per 1 mol of allophanate group) and an isocyanate around 3.8 ppm were measured.
- the signal area ratio of the hydrogen atom of the methylene group adjacent to the nitrogen atom of the isocyanurate ring of the nurate group (6 mol of hydrogen atom relative to 1 mol of the isocyanurate group) was determined.
- the molar ratio of nurate groups was calculated.
- Polyisocyanate B-4, Polyisocyanate B-5 A polyisocyanate B-4 and a polyisocyanate B-5 were obtained in the same manner as in Production Example 7 except that the atmosphere in the four-necked flask of the same apparatus as in Production Example 8 was changed to a nitrogen atmosphere and the raw materials were changed as shown in Table 4. It was. Various physical properties of the resulting polyisocyanate are shown in Table 4.
- Examples 20-30, Comparative Examples 6-7 Various block polyisocyanate compositions and their aqueous dispersions were obtained in the same manner as in Example 19 except that the raw materials were changed as shown in Tables 5-6. Tables 5 to 6 show various physical properties and evaluation results of the obtained block polyisocyanate composition.
- the poly (oxyalkylene) monoalkyl ether C-2 in the table is trade name “Uniox M1000” (number average molecular weight 1000) manufactured by NOF Corporation, and the blocking agent D-2 is 3,5- Dimethylpyrazole
- Adhesiveness of coating film An aqueous coating composition was applied to a mild steel plate so that the resin film thickness was 50 ⁇ m, and allowed to stand at room temperature for 15 minutes, and then baked at 160 ° C. for 30 minutes. A cured coating was obtained. The adhesion test was performed according to JIS K5600-5-6. When 90 squares or more remained in 100 squares, it was represented as A, and when less than 90 squares, B was designated.
- Example 31 Setaqua 6510 (trade name, acrylic polyol, solid content 42%, hydroxyl group 4.2% by mass) manufactured by Nuplex Resin Co. 100 g and the aqueous dispersion 144.5 g produced in Example 19 were mixed, and an aqueous system having a solid content concentration of 35% by mass. A coating composition was obtained. Using this aqueous coating composition, coating film formation and characteristic evaluation were performed by the methods of Evaluations 9 to 12, respectively. Table 7 shows the results of various evaluations.
- Examples 32 to 43 Comparative Examples 8 to 9
- Example 31 The same operation as in Example 31 was performed except that the aqueous dispersions described in Tables 7 and 8 were used.
- Tables 7 and 8 show the results of various evaluations.
- the polyisocyanate composition and the block polyisocyanate composition according to the present invention, and the coating composition or aqueous coating composition containing the composition can be suitably used in the fields of paints, fiber treatment agents and the like for various surfaces.
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Abstract
良好な水分散性と、得られた塗膜の良好な外観、硬度を示す、ポリイソシアネート組成物は、ポリイソシアネートと、ポリ(オキシアルキレン)アルキルエーテルリン酸と、を含み、前記ポリ(オキシアルキレン)アルキルエーテルリン酸の含有量が、前記ポリイソシアネート組成物の0.03g/mLメタノール溶液とビス(2-エチルヘキシル)ホスフェートの1000質量ppmメタノール溶液を等量混合した測定試料のLC-MSでの測定において、ビス(2-エチルヘキシル)ホスフェートに対するピーク面積比で0.1以上、9.6以下である、ポリイソシアネート組成物。
Description
本発明は、ポリイソシアネート組成物、ブロックポリイソシアネート組成物、コーティング組成物、水性コーティング組成物、及びコーティング基材に関する。
本願は、2016年9月23日に日本に出願された特願2016-186108号及び特願2016-186109号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
本願は、2016年9月23日に日本に出願された特願2016-186108号及び特願2016-186109号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
ポリイソシアネートを硬化剤とした、ウレタン系塗料組成物から形成された塗膜は、耐薬品性、可撓性等が優れている。特に、脂肪族ジイソシアネート、又は脂環族ジイソシアネートから得られるポリイソシアネートを硬化剤として用いた場合に、その塗膜は、さらに耐候性も優れる。そのため、ウレタン系塗料組成物は、常温硬化性の2液ウレタン塗料及び熱硬化性の1液ウレタン塗料として、建築、重防、自動車、工業用及びその補修に使用されている。
一方、地球環境の負荷低減のため、ウレタン系塗料組成物に硬化剤として用いられるポリイソシアネート組成物に対して、水系化が検討されている。
しかし、2液ウレタンコーティング組成物において、硬化剤として用いられるポリイソシアネートは、水に分散し難く、水と反応し易く、その反応により二酸化炭素を発生する。そのため、乳化性を有し、水分散状態でもイソシアネート基と水との反応が抑えられるポリイソシアネートの開発が進められている。
例えば、特許文献1では、ポリイソシアネート化合物とエチレンオキシド単位を含むポリエーテルとを含む、水に分散可能なポリイソシアネート混合物が開示されている。また、特許文献2では、脂肪族または脂環式ジイソシアネートとモノアルコールから得られるイソシアネートプレポリマーと、ノニオン性の親水成分を反応させてなる、高い乳化性を有するポリイソシアネート組成物が開示されている。
特許文献3では、ポリイソシアネートとポリ(オキシアルキレン)鎖を含むリン酸エステル塩の混合物が開示されている。
水系化1液性ウレタン塗料として多く用いられる、ブロックポリイソシアネート組成物に関して、検討が進んでいる。
水系のブロックポリイソシアネート組成物を製造する方法として、親水性化合物をブロックポリイソシアネートに付加する方法が挙げられる。このような方法で製造された水系のブロックポリイソシアネートの例として、イソシアヌレート構造を有するブロックポリイソシアネートにエチレンオキサイドを付加して得られる水系ブロックポリイソシアネート組成物(例えば、特許文献4、特許文献5参照)が挙げられる。
一方、地球環境の負荷低減のため、ウレタン系塗料組成物に硬化剤として用いられるポリイソシアネート組成物に対して、水系化が検討されている。
しかし、2液ウレタンコーティング組成物において、硬化剤として用いられるポリイソシアネートは、水に分散し難く、水と反応し易く、その反応により二酸化炭素を発生する。そのため、乳化性を有し、水分散状態でもイソシアネート基と水との反応が抑えられるポリイソシアネートの開発が進められている。
例えば、特許文献1では、ポリイソシアネート化合物とエチレンオキシド単位を含むポリエーテルとを含む、水に分散可能なポリイソシアネート混合物が開示されている。また、特許文献2では、脂肪族または脂環式ジイソシアネートとモノアルコールから得られるイソシアネートプレポリマーと、ノニオン性の親水成分を反応させてなる、高い乳化性を有するポリイソシアネート組成物が開示されている。
特許文献3では、ポリイソシアネートとポリ(オキシアルキレン)鎖を含むリン酸エステル塩の混合物が開示されている。
水系化1液性ウレタン塗料として多く用いられる、ブロックポリイソシアネート組成物に関して、検討が進んでいる。
水系のブロックポリイソシアネート組成物を製造する方法として、親水性化合物をブロックポリイソシアネートに付加する方法が挙げられる。このような方法で製造された水系のブロックポリイソシアネートの例として、イソシアヌレート構造を有するブロックポリイソシアネートにエチレンオキサイドを付加して得られる水系ブロックポリイソシアネート組成物(例えば、特許文献4、特許文献5参照)が挙げられる。
水系の2液ウレタンコーティング組成物は、木工、建築、工業用に使用されている。これらの用途では、2液ウレタンコーティング組成物を現場で調整することが多く、手撹拌をすることがある。更に、手撹拌であっても良好な分散性、良好な塗膜外観を示す水系の2液ウレタンコーティング組成物が求められている。
しかしながら、特許文献1、2及び3に記載のポリイソシアネート組成物でも、手撹拌での水分散性と、得られた塗膜の良好な外観、硬度を両立するには不十分であった。
親水性化合物を付加したブロックポリイソシアネート組成物は、親水性化合物を付加することで水分散性を有するが、水分散性の長期安定性、塗膜の光沢、密着性、及び耐水性の両立にさらなる課題を有していた。
特許文献4及び特許文献5に記載の水系ブロックポリイソシアネート組成物は、十分な架橋塗膜が得られる傾向にあるが、水への分散性が不十分であり、水分散体の長期保存安定性にさらなる課題がある。
そこで、本発明は、良好な水分散性と、得られた塗膜の良好な外観、硬度を示す、ポリイソシアネート組成物及びブロックポリイソシアネート組成物の水分散体の長期的保存安定性に優れ、かつ得られた塗膜の光沢、密着性、及び耐水性に優れる、水系ブロックポリイソシアネート組成物を提供することを目的とする。
しかしながら、特許文献1、2及び3に記載のポリイソシアネート組成物でも、手撹拌での水分散性と、得られた塗膜の良好な外観、硬度を両立するには不十分であった。
親水性化合物を付加したブロックポリイソシアネート組成物は、親水性化合物を付加することで水分散性を有するが、水分散性の長期安定性、塗膜の光沢、密着性、及び耐水性の両立にさらなる課題を有していた。
特許文献4及び特許文献5に記載の水系ブロックポリイソシアネート組成物は、十分な架橋塗膜が得られる傾向にあるが、水への分散性が不十分であり、水分散体の長期保存安定性にさらなる課題がある。
そこで、本発明は、良好な水分散性と、得られた塗膜の良好な外観、硬度を示す、ポリイソシアネート組成物及びブロックポリイソシアネート組成物の水分散体の長期的保存安定性に優れ、かつ得られた塗膜の光沢、密着性、及び耐水性に優れる、水系ブロックポリイソシアネート組成物を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記従来技術の課題を解決するために鋭意検討した結果、ポリ(オキシアルキレン)アルキルエーテルリン酸を含むポリイソシアネート組成物が、コーティング組成物として用いたときに耐焼き付け黄変、光沢及び硬度に優れることを見出し、また、ポリ(オキシアルキレン)アルキルエーテルリン酸を含むブロックポリイソシアネート組成物が、長期的保存安定性に優れ、コーティング組成物として用いたときに光沢、密着性、及び耐水性に優れることを見出し、本発明を完成するに至った。
本発明は以下の態様を含む。
(1)ポリイソシアネートと、ポリ(オキシアルキレン)アルキルエーテルリン酸と、を含むポリイソシアネート組成物であって、
前記ポリ(オキシアルキレン)アルキルエーテルリン酸の含有量が、前記ポリイソシアネート組成物の0.03g/mLメタノール溶液とビス(2-エチルヘキシル)ホスフェートの1000ppmメタノール溶液を等量混合した測定試料のLC-MSでの測定において、ビス(2-エチルヘキシル)ホスフェートに対するピーク面積比で0.1以上、9.6以下である、ポリイソシアネート組成物。
(2)前記ポリイソシアネートがポリイソシアネートと親水性化合物との反応で得られる変性ポリイソシアネートである前記(1)に記載のポリイソシアネート組成物。
(3)前記親水性化合物がポリ(オキシアルキレン)モノアルキルエーテルである前記(2)に記載のポリイソシアネート組成物。
(4)前記ポリ(オキシアルキレン)アルキルエーテルリン酸が、ポリ(オキシエチレン)アルキルエーテルリン酸である前記(1)~(3)のいずれか1項に記載のポリイソシアネート組成物。
(5)前記ポリ(オキシエチレン)アルキルエーテルリン酸が、下記式(1)に示す化合物である前記(4)に記載のポリイソシアネート組成物。
(1)ポリイソシアネートと、ポリ(オキシアルキレン)アルキルエーテルリン酸と、を含むポリイソシアネート組成物であって、
前記ポリ(オキシアルキレン)アルキルエーテルリン酸の含有量が、前記ポリイソシアネート組成物の0.03g/mLメタノール溶液とビス(2-エチルヘキシル)ホスフェートの1000ppmメタノール溶液を等量混合した測定試料のLC-MSでの測定において、ビス(2-エチルヘキシル)ホスフェートに対するピーク面積比で0.1以上、9.6以下である、ポリイソシアネート組成物。
(2)前記ポリイソシアネートがポリイソシアネートと親水性化合物との反応で得られる変性ポリイソシアネートである前記(1)に記載のポリイソシアネート組成物。
(3)前記親水性化合物がポリ(オキシアルキレン)モノアルキルエーテルである前記(2)に記載のポリイソシアネート組成物。
(4)前記ポリ(オキシアルキレン)アルキルエーテルリン酸が、ポリ(オキシエチレン)アルキルエーテルリン酸である前記(1)~(3)のいずれか1項に記載のポリイソシアネート組成物。
(5)前記ポリ(オキシエチレン)アルキルエーテルリン酸が、下記式(1)に示す化合物である前記(4)に記載のポリイソシアネート組成物。
前記式(1)中、R1及びR2は、炭素数1~20のアルキル基またはアラルキル基であり、R1及びR2は互いに同一であっても、異なっていてもよい。nは1~30の数を表す。mは1又は2表す。
(6)前記式(1)のR1又はR2が炭素数1~20のアルキル基である、前記(5)に記載のポリイソシアネート組成物。
(7)前記ポリ(オキシアルキレン)モノアルキルエーテルが、下記一般式(2)で表される化合物である、前記(3)~(6)のいずれか1項に記載のポリイソシアネート組成物。
(6)前記式(1)のR1又はR2が炭素数1~20のアルキル基である、前記(5)に記載のポリイソシアネート組成物。
(7)前記ポリ(オキシアルキレン)モノアルキルエーテルが、下記一般式(2)で表される化合物である、前記(3)~(6)のいずれか1項に記載のポリイソシアネート組成物。
前記式(2)中、R3は炭素原子数1~4のアルキレン基であり、R4は炭素数1~4のアルキル基である。nの平均数は5.0以上30以下である。
(8)前記変性ポリイソシアネートにおける、ポリ(オキシアルキレン)モノアルキルエーテルで変性されたイソシアネート基の割合(変性率)が0.1%以上、50.0%以下である、前記(3)~(7)のいずれか1項に記載のポリイソシアネート組成物。
(9)前記ポリイソシアネートが、脂肪族ジイソシアネート及び/または脂環族ジイソシアネートから得られる、前記(1)~(8)のいずれか1項に記載のポリイソシアネート組成物。
(10)前記ポリイソシアネート組成物の総質量に対する、リン原子の含有量が質量基準で1ppm~100ppmである、前記(1)~(9)のいずれか1項に記載のポリイソシアネート組成物。
(11)ポリイソシアネートとブロック剤との反応で得られるブロックポリイソシアネートと、
ポリ(オキシアルキレン)アルキルエーテルリン酸を含むブロックポリイソシアネート組成物であって、
前記ポリ(オキシアルキレン)アルキルエーテルリン酸の含有量が、前記ブロックポリイソシアネート組成物の0.03g/mLメタノール溶液とビス(2-エチルヘキシル)ホスフェートの1000ppmメタノール溶液を等量混合した測定試料のLC-MSでの測定において、ビス(2-エチルヘキシル)ホスフェートに対するピーク面積比で0.1以上、1.0以下である、ブロックポリイソシアネート組成物。
(12)前記ブロックポリイソシアネートがポリイソシアネートと親水性化合物とブロック剤の反応で得られる前記(11)に記載のブロックポリイソシアネート組成物。
(13)前記親水性化合物がポリ(オキシアルキレン)モノアルキルエーテルである前記(12)に記載のブロックポリイソシアネート組成物。
(14)前記ポリ(オキシアルキレン)アルキルエーテルリン酸が、ポリ(オキシエチレン)アルキルエーテルリン酸である前記(11)~(13)のいずれか1項に記載のブロックポリイソシアネート組成物。
(15)前記ポリ(オキシエチレン)アルキルエーテルリン酸が、下記式(1)に示す化合物である、前記(14)に記載のブロックポリイソシアネート組成物。
(8)前記変性ポリイソシアネートにおける、ポリ(オキシアルキレン)モノアルキルエーテルで変性されたイソシアネート基の割合(変性率)が0.1%以上、50.0%以下である、前記(3)~(7)のいずれか1項に記載のポリイソシアネート組成物。
(9)前記ポリイソシアネートが、脂肪族ジイソシアネート及び/または脂環族ジイソシアネートから得られる、前記(1)~(8)のいずれか1項に記載のポリイソシアネート組成物。
(10)前記ポリイソシアネート組成物の総質量に対する、リン原子の含有量が質量基準で1ppm~100ppmである、前記(1)~(9)のいずれか1項に記載のポリイソシアネート組成物。
(11)ポリイソシアネートとブロック剤との反応で得られるブロックポリイソシアネートと、
ポリ(オキシアルキレン)アルキルエーテルリン酸を含むブロックポリイソシアネート組成物であって、
前記ポリ(オキシアルキレン)アルキルエーテルリン酸の含有量が、前記ブロックポリイソシアネート組成物の0.03g/mLメタノール溶液とビス(2-エチルヘキシル)ホスフェートの1000ppmメタノール溶液を等量混合した測定試料のLC-MSでの測定において、ビス(2-エチルヘキシル)ホスフェートに対するピーク面積比で0.1以上、1.0以下である、ブロックポリイソシアネート組成物。
(12)前記ブロックポリイソシアネートがポリイソシアネートと親水性化合物とブロック剤の反応で得られる前記(11)に記載のブロックポリイソシアネート組成物。
(13)前記親水性化合物がポリ(オキシアルキレン)モノアルキルエーテルである前記(12)に記載のブロックポリイソシアネート組成物。
(14)前記ポリ(オキシアルキレン)アルキルエーテルリン酸が、ポリ(オキシエチレン)アルキルエーテルリン酸である前記(11)~(13)のいずれか1項に記載のブロックポリイソシアネート組成物。
(15)前記ポリ(オキシエチレン)アルキルエーテルリン酸が、下記式(1)に示す化合物である、前記(14)に記載のブロックポリイソシアネート組成物。
前記式(1)中、R1及びR2は、炭素数1~20のアルキル基またはアラルキル基であり、R1及びR2は互いに同一であっても、異なっていてもよい。nは1~30の数を表す。mは1又は2を表す。
(16)前記式(1)のR1又はR2が炭素数1~20のアルキル基である、前記(15)に記載のブロックポリイソシアネート組成物。
(17)前記ポリ(オキシアルキレン)モノアルキルエーテルが、下記一般式(2)で表される化合物である、前記(13)~(16)のいずれか1項に記載のブロックポリイソシアネート組成物。
(16)前記式(1)のR1又はR2が炭素数1~20のアルキル基である、前記(15)に記載のブロックポリイソシアネート組成物。
(17)前記ポリ(オキシアルキレン)モノアルキルエーテルが、下記一般式(2)で表される化合物である、前記(13)~(16)のいずれか1項に記載のブロックポリイソシアネート組成物。
前記式(2)中、R3は炭素原子数1~4のアルキレン基であり、R4は炭素数1~4のアルキル基である。nの平均数は5.0以上30以下である。
(18)前記ポリイソシアネートが、脂肪族ジイソシアネート及び/または脂環族ジイソシアネートから得られたものである、前記(11)~(17)のいずれか1項に記載のブロックポリイソシアネート組成物。
(19)前記ブロックポリイソシアネート組成物の総質量に対する、リン原子の含有量が質量基準で1ppm~100ppmである、前記(11)~(18)のいずれか1項に記載のブロックポリイソシアネート組成物。
(20)前記ブロックポリイソシアネートがイソシアヌレート基とアロファネート基を有し、
前記イソシアヌレート基に対する前記アロファネート基のモル比率が、10/90以上90/10以下である前記(11)~(19)のいずれか1項に記載のブロックポリイソシアネート組成物。
(21)前記ポリイソシアネートは、イソシアヌレート3量体を、前記ポリイソシアネートの総質量に対して、10質量%以上50質量%以下含有する、前記(11)~(20)のいずれか1項に記載のブロックポリイソシアネート組成物。
(22)前記ブロック剤が、オキシム系化合物、ピラゾール系化合物、活性メチレン系化合物、アミン系化合物、及び酸アミド系化合物からなる群から選ばれる1種以上を含む、前記(11)~(21)のいずれか1項に記載のブロックポリイソシアネート組成物。
(23)前記ブロック剤がピラゾール系化合物またはオキシム系化合物である、前記(22)に記載のブロックポリイソシアネート組成物。
(24)前記(11)~(23)のいずれか1項に記載のブロックポリイソシアネート組成物と、水と、を含む、水分散体。
(25)前記(1)~(10)のいずれか一項に記載のポリイソシアネート組成物と、少なくとも一種の主剤とを含む、コーティング組成物。
(26)前記(11)~(23)のいずれか1項に記載のブロックポリイソシアネート組成物と、少なくとも1種の主剤とを含む、コーティング組成物。
(27)前記(25)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。
(28)前記(24)に記載の水分散体と、少なくとも1種の主剤とを含む、水系コーティング組成物。
(29)基材と、前記(25)又は(26)に記載の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。
(30)基材と、前記(27)又は(28)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。
(18)前記ポリイソシアネートが、脂肪族ジイソシアネート及び/または脂環族ジイソシアネートから得られたものである、前記(11)~(17)のいずれか1項に記載のブロックポリイソシアネート組成物。
(19)前記ブロックポリイソシアネート組成物の総質量に対する、リン原子の含有量が質量基準で1ppm~100ppmである、前記(11)~(18)のいずれか1項に記載のブロックポリイソシアネート組成物。
(20)前記ブロックポリイソシアネートがイソシアヌレート基とアロファネート基を有し、
前記イソシアヌレート基に対する前記アロファネート基のモル比率が、10/90以上90/10以下である前記(11)~(19)のいずれか1項に記載のブロックポリイソシアネート組成物。
(21)前記ポリイソシアネートは、イソシアヌレート3量体を、前記ポリイソシアネートの総質量に対して、10質量%以上50質量%以下含有する、前記(11)~(20)のいずれか1項に記載のブロックポリイソシアネート組成物。
(22)前記ブロック剤が、オキシム系化合物、ピラゾール系化合物、活性メチレン系化合物、アミン系化合物、及び酸アミド系化合物からなる群から選ばれる1種以上を含む、前記(11)~(21)のいずれか1項に記載のブロックポリイソシアネート組成物。
(23)前記ブロック剤がピラゾール系化合物またはオキシム系化合物である、前記(22)に記載のブロックポリイソシアネート組成物。
(24)前記(11)~(23)のいずれか1項に記載のブロックポリイソシアネート組成物と、水と、を含む、水分散体。
(25)前記(1)~(10)のいずれか一項に記載のポリイソシアネート組成物と、少なくとも一種の主剤とを含む、コーティング組成物。
(26)前記(11)~(23)のいずれか1項に記載のブロックポリイソシアネート組成物と、少なくとも1種の主剤とを含む、コーティング組成物。
(27)前記(25)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。
(28)前記(24)に記載の水分散体と、少なくとも1種の主剤とを含む、水系コーティング組成物。
(29)基材と、前記(25)又は(26)に記載の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。
(30)基材と、前記(27)又は(28)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。
本発明によれば、良好な水分散性と、得られた塗膜の良好な外観、硬度を示す、ポリイソシアネート組成物及びブロックポリイソシアネート組成物を提供することができる。
以下、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。以下の実施形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明を以下の内容に限定する趣旨ではない。本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。
<ポリイソシアネート組成物>
本発明の第一の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ポリ(オキシアルキレン)アルキルエーテルリン酸と、を含むポリイソシアネート組成物であって、前記ポリ(オキシアルキレン)アルキルエーテルリン酸の含有量が、前記ポリイソシアネート組成物の0.03g/mLメタノール溶液とビス(2-エチルヘキシル)ホスフェートの1000質量ppmメタノール溶液を等量混合した測定試料のLC-MSでの測定において、ビス(2-エチルヘキシル)ホスフェートに対するピーク面積比で0.1以上、9.6以下である。
本実施形態のポリイソシアネート組成物の各種物性又は特性は、特に言及のない限り、ポリイソシアネートとポリ(オキシアルキレン)アルキルエーテルリン酸と、その他添加剤とを含んだ状態における各種物性又は特性である。
以下、本発明を構成する各成分について説明する。
本発明の第一の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ポリ(オキシアルキレン)アルキルエーテルリン酸と、を含むポリイソシアネート組成物であって、前記ポリ(オキシアルキレン)アルキルエーテルリン酸の含有量が、前記ポリイソシアネート組成物の0.03g/mLメタノール溶液とビス(2-エチルヘキシル)ホスフェートの1000質量ppmメタノール溶液を等量混合した測定試料のLC-MSでの測定において、ビス(2-エチルヘキシル)ホスフェートに対するピーク面積比で0.1以上、9.6以下である。
本実施形態のポリイソシアネート組成物の各種物性又は特性は、特に言及のない限り、ポリイソシアネートとポリ(オキシアルキレン)アルキルエーテルリン酸と、その他添加剤とを含んだ状態における各種物性又は特性である。
以下、本発明を構成する各成分について説明する。
[ポリイソシアネート]
本実施形態に用いる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、リジントリイソシアネート(以下LTIと示す)、4-イソシアナトメチル-1,8-オクタメチレンジイソシアネート(トリマートリイソシアネート、ビス(2-イソシアナトエチル)2-イソシアナトグルタレート(グルタミン酸エステルトリイソシアネート)、あるいはこれらトリイソシアネートから誘導されるポリイソシアネートが挙げられる。
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く、脂肪族ジイソシアネート及び/または脂環族ジイソシアネートから得られるポリイソシアネートであることがより好ましい。
本実施形態に用いる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、リジントリイソシアネート(以下LTIと示す)、4-イソシアナトメチル-1,8-オクタメチレンジイソシアネート(トリマートリイソシアネート、ビス(2-イソシアナトエチル)2-イソシアナトグルタレート(グルタミン酸エステルトリイソシアネート)、あるいはこれらトリイソシアネートから誘導されるポリイソシアネートが挙げられる。
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く、脂肪族ジイソシアネート及び/または脂環族ジイソシアネートから得られるポリイソシアネートであることがより好ましい。
脂肪族ジ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、1,4-ジイソシアナトブタン、1,5-ジイソシアナトペンタン、エチル(2,6-ジイソシアナト)ヘキサノエート、1,6-ジイソシアナトヘキサン(以下、「HDI」とも記す。)、1,9-ジイソシアナトノナン、1,12-ジイソシアナトドデカン、及び2,2,4-又は2,4,4-トリメチル-1、6-ジイソシアナトヘキサンが挙げられる。
脂環族ジ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、1,3-又は1,4-ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン(以下、「水添XDI」とも記す。)、1,3-又は1,4-ジイソシアナトシクロヘキサン、3,5,5-トリメチル1-イソシアナト-3-(イソシアナトメチル)シクロヘキサン(以下、「IPDI」とも記す。)、4-4’-ジイソシアナト-ジシクロヘキシルメタン(以下、「水添MDI」とも記す。)、及び2,5-又は2,6-ジイソシアナトメチルノルボルナンが挙げられる。
芳香族ジ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、キシリレンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、及びジフェニルメタンジイソシアネートが挙げられる。
これらの中でも、HDI、IPDI、水添XDI、及び水添MDIが、黄変しにくい傾向にあるため、より好ましい。
これらの中でも、HDI、IPDI、水添XDI、及び水添MDIが、黄変しにくい傾向にあるため、より好ましい。
上記のジイソシアネートから誘導されるポリイソシアネートとして、以下のものに限定されないが、例えば、2つのイソシアネート基を環化二量化して得られるウレトジオン構造を有するポリイソシアネート化合物、3つのイソシアネート基を環化三量化して得られるイソシアヌレート構造、イミノオキサジアジンジオン構造を有するポリイソシアネート化合物、3つのイソシアネート基と1つの水分子とを反応させて得られるビウレット構造を有するポリイソシアネート化合物、2つのイソシアネート基と1分子の二酸化炭素とを反応させて得られるオキサダイアジントリオン構造を有するポリイソシアネート化合物、1つのイソシアネート基と1つの水酸基を反応させて得られるウレタン基を複数有するポリイソシアネート化合物、2つのイソシアネート基と1つの水酸基を反応させて得られるアロファネート構造を有するポリイソシアネート化合物、1つのイソシアネート基と1つのカルボキシル基を反応させて得られるアシル尿素基を有するポリイソシアネート化合物、及び1つのイソシアネート基と1つの1級又は2級アミンを反応させて得られる尿素構造を有するポリイソシアネート化合物が挙げられる。また、1,3,6-トリイソシアナトヘキサン、1,8-ジイソシアナト-4-イソシアナートメチルオクタン、2-イソシアナトエチル-2,6-ジイソシアナト-ヘキサノエート等の脂肪族トリイソシアネートも挙げられる。なお、ここでいう「ポリイソシアネート化合物」とは、上記ジイソシアネートから誘導されたポリイソシアネートが、ジイソシアネート以外の化合物(例えば、アルコール、水、アミン)と反応して得られたポリイソシアネートを含む化合物を意味する。
また、これらのポリイソシアネートは、水酸基を有するスルホン酸アミン塩、水酸基及びノニオン性親水基を有するビニル重合体等によって変性されていてもよい。これらは、1種又は2種以上を組み合わせて使用することもできる。
[変性ポリイソシアネート]
前記ポリイソシアネートは、親水性化合物と反応させて変性ポリイソシアネートとすることができる。
本実施形態に用いるポリイソシアネートは、前記変性ポリイソシアネートを含んでもよい。
前記ポリイソシアネートは、親水性化合物と反応させて変性ポリイソシアネートとすることができる。
本実施形態に用いるポリイソシアネートは、前記変性ポリイソシアネートを含んでもよい。
[親水性化合物]
本実施形態に用いる親水性化合物は、ノニオン系親水性化合物、アニオン系親水性化合物、及びカチオン系親水性化合物から選ばれる。これらの中で、製造のしやすさから、ノニオン系親水性化合物又はアニオン系親水性化合物が好ましく、さらに好ましくは、ノニオン系親水性化合物である。これらの親水性化合物は、単独で用いることもできるし、2種以上を併用することもできる。
本実施形態に用いる親水性化合物は、ノニオン系親水性化合物、アニオン系親水性化合物、及びカチオン系親水性化合物から選ばれる。これらの中で、製造のしやすさから、ノニオン系親水性化合物又はアニオン系親水性化合物が好ましく、さらに好ましくは、ノニオン系親水性化合物である。これらの親水性化合物は、単独で用いることもできるし、2種以上を併用することもできる。
本実施形態のノニオン系親水性化合物としては、ポリ(オキシアルキレン)グリコール、ポリ(オキシアルキレン)モノアルキルエーテルなどが挙げられる。ポリイソシアネート組成物の粘度を低くする観点から、ポリ(オキシアルキレン)モノアルキルエーテルが好ましい。
[ポリ(オキシアルキレン)モノアルキルエーテル]
本実施形態に用いるポリ(オキシアルキレン)モノアルキルエーテルは、特に限定されないが、下記一般式(2)で表される化合物であることが好ましい。
本実施形態に用いるポリ(オキシアルキレン)モノアルキルエーテルは、特に限定されないが、下記一般式(2)で表される化合物であることが好ましい。
式(2)中、R3は炭素原子数1~4のアルキレン基であり、R4は炭素数1~4のアルキル基である。nの平均数は5.0以上30以下である。
上記ポリ(オキシアルキレン)モノアルキルエーテルは、単一成分ではなく、重合度であるn(以下、「重合度n」又は単に「n」とも示す。)の数が異なる物質の集合体である。そのため、重合度nは、その平均値で表す。
ポリ(オキシアルキレン)モノアルキルエーテルの数平均分子量は、200以上が好ましく、300以上がより好ましく、400以上がさらに好ましい。数平均分子量が200以上であることで水分散性に優れる傾向にある。
上記数平均分子量は、2000以下であることが好ましく、1200以下がより好ましく、1000以下がさらに好ましい。また、数平均分子量が2000以下であることでコーティング組成物として用いたときの硬度に優れる傾向にある。
上記数平均分子量は、2000以下であることが好ましく、1200以下がより好ましく、1000以下がさらに好ましい。また、数平均分子量が2000以下であることでコーティング組成物として用いたときの硬度に優れる傾向にある。
ポリ(オキシアルキレン)モノアルキルエーテルのR3は、親水性付与の観点から、炭素原子数1から4のアルキレン基である。より親水性が付与できる観点から、R3はエチレン基であることがより好ましい。また、親水性付与の観点から、R4は炭素原子数1から4のアルキル基である。より親水性が付与できる観点から、R4はメチル基であることがより好ましい。
さらに、nの平均数は、水分散性と水分散安定性と塗膜外観との観点から、5.0以上であることが好ましく、5.2以上であることがより好ましく、5.4以上であることがさらに好ましく、6.0以上であることがよりさらに好ましい。
nの平均数が5.0以上であると、乳化力が増すため分散性が向上し、容易に分散することができる。そのため、主剤への分散性がより向上し、塗膜の外観がより優れる傾向にある。
nの平均数が5.0以上であると、乳化力が増すため分散性が向上し、容易に分散することができる。そのため、主剤への分散性がより向上し、塗膜の外観がより優れる傾向にある。
また、nの平均数は、水分散性と、塗膜硬度の観点から、30以下であることが好ましく、25以下であることがより好ましく、20以下であることがさらに好ましく、15以下であることがよりさらに好ましい。
nの平均数が30以下であると、ゲル化等の過度の粘度上昇をより防ぐことができ、容易に分散することができる傾向にある。更に、塗膜の硬度がより優れる傾向にある。
nの平均数が30以下であると、ゲル化等の過度の粘度上昇をより防ぐことができ、容易に分散することができる傾向にある。更に、塗膜の硬度がより優れる傾向にある。
ポリ(オキシアルキレン)アルキルエーテルの市販品としては、日本油脂株式会社製の商品名「ユニオックスM400」、「ユニオックスM550」、「ユニオックスM1000」、「ユニオックスM2000」、日本乳化剤社の商品名「MPG-081」、「MPG-130」が挙げられる。
ポリ(オキシアルキレン)モノアルキルエーテルが、下記一般式(2)で表される化合物である時、変性ポリイソシアネート基は、下記式(2-1)で示される基を有する。
式中、R3とR4とnは前記一般式(2)と同じ意味を示し、破線は結合手を示す。
アニオン系親水性化合物としては、カルボン酸基含有化合物、スルホン酸基含有化合物が挙げられる。カルボン酸基含有化合物としては、モノヒドロキシカルボン酸あるいはジヒドロキシカルボン酸あるいはそれらの誘導体が挙げられる。カルボン酸基含有化合物の中では、モノヒドロキシカルボン酸あるいはジヒドロキシカルボン酸が好ましく、さらに好ましくは、モノヒドロキシカルボン酸である。
カルボン酸基含有化合物を使用する場合には、(ブロック)ポリイソシアネート組成物製造後、中和剤で中和することが好ましい。中和剤としては、アルカリ金属類、アルカリ土類金属類、アンモニア、トリメチルアミン、トリエチルアミン、ジメチルエタノールアミン等の3級アミンが挙げられる。
スルホン酸基含有化合物を使用する場合には、(ブロック)ポリイソシアネート組成物製造後、中和剤で中和することが好ましい。中和剤としては、アルカリ金属類、アルカリ土類金属類、アンモニア、トリメチルアミン、トリエチルアミン、ジメチルエタノールアミン等の3級アミンが挙げられる。
カルボン酸基含有化合物とスルホン酸基含有化合物を比較した場合、製造のしやすさ、水系塗料における配合性からカルボン酸基含有化合物が好ましい。
カチオン系親水性化合物としては、水酸基含有アミノ化合物が挙げられる。
水酸基含有アミノ化合物を使用する場合には、(ブロック)ポリイソシアネート組成物製造後、中和剤で中和することが好ましい。中和剤としては、酢酸、プロピオン酸、ブタン酸、2-エチルヘキサン酸等の有機酸が挙げられる。
水酸基含有アミノ化合物を使用する場合には、(ブロック)ポリイソシアネート組成物製造後、中和剤で中和することが好ましい。中和剤としては、酢酸、プロピオン酸、ブタン酸、2-エチルヘキサン酸等の有機酸が挙げられる。
[ポリ(オキシアルキレン)モノアルキルエーテル変性率]
本実施形態に用いる変性ポリイソシアネートにおいて、ポリアルキレングリコールアルキルエーテルによりイソシアネート基が変性された割合(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る。具体的には、液体クロマトグラフィーにより、未変性ポリイソシアネートと変性ポリイソシアネートのピーク面積比により決定される。
上記変性率は、0.1%以上が好ましく、1.0%以上がより好ましく、2.0%以上がさらに好ましい。変性率が0.1%以上であることで、界面張力が下がるため、水分散性を示すようになる傾向にある。
上記変性率は、50.0%以下が好ましく、40.0%以下がより好ましく、30.0%以下がさらに好ましい。変性率が前記上限値以下であることで、架橋に使用されるイソシアネート基が多くなり、硬度が良好となる傾向にある。
本実施形態に用いる変性ポリイソシアネートにおいて、ポリアルキレングリコールアルキルエーテルによりイソシアネート基が変性された割合(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る。具体的には、液体クロマトグラフィーにより、未変性ポリイソシアネートと変性ポリイソシアネートのピーク面積比により決定される。
上記変性率は、0.1%以上が好ましく、1.0%以上がより好ましく、2.0%以上がさらに好ましい。変性率が0.1%以上であることで、界面張力が下がるため、水分散性を示すようになる傾向にある。
上記変性率は、50.0%以下が好ましく、40.0%以下がより好ましく、30.0%以下がさらに好ましい。変性率が前記上限値以下であることで、架橋に使用されるイソシアネート基が多くなり、硬度が良好となる傾向にある。
変性率を上記範囲に制御する方法としては、以下のものに限定されないが、例えば、上記ポリ(オキシアルキレン)モノアルキルエーテルとポリイソシアネートとの配合比を調整する方法が挙げられる。
[ポリ(オキシアルキレン)アルキルエーテルリン酸]
本実施形態のポリ(オキシアルキレン)アルキルエーテルリン酸は、特に限定されないが、ポリ(オキシエチレン)ラウリルエーテルリン酸、ポリ(オキシエチレン)アルキル(Cl2-15)エーテルリン酸、ボリ(オキシエチレン)ステアリルエーテルリン酸、ポリ(オキシエチレン)アルキルフェニルエーテルリン酸、ポリ(オキシエチレン)アルキルエーテルリン酸、ポリ(オキシエチレン)ジアルキルフェニルエーテルリン酸、ポリ(オキシエチレン)フェニルエーテルリン酸、ポリ(オキシエチレン)sec-アルキル(C12-14)エーテルリン酸、2-エチルへキシルホスフェート、及びポリ(オキシエチレン)アルキル(C1-2)エーテルリン酸等が挙げられる。
本実施形態のポリ(オキシアルキレン)アルキルエーテルリン酸は、特に限定されないが、ポリ(オキシエチレン)アルキルエーテルリン酸であることが好ましく、下記一般式(1)で表される構造を有することがより好ましい。
本実施形態のポリ(オキシアルキレン)アルキルエーテルリン酸は、特に限定されないが、ポリ(オキシエチレン)ラウリルエーテルリン酸、ポリ(オキシエチレン)アルキル(Cl2-15)エーテルリン酸、ボリ(オキシエチレン)ステアリルエーテルリン酸、ポリ(オキシエチレン)アルキルフェニルエーテルリン酸、ポリ(オキシエチレン)アルキルエーテルリン酸、ポリ(オキシエチレン)ジアルキルフェニルエーテルリン酸、ポリ(オキシエチレン)フェニルエーテルリン酸、ポリ(オキシエチレン)sec-アルキル(C12-14)エーテルリン酸、2-エチルへキシルホスフェート、及びポリ(オキシエチレン)アルキル(C1-2)エーテルリン酸等が挙げられる。
本実施形態のポリ(オキシアルキレン)アルキルエーテルリン酸は、特に限定されないが、ポリ(オキシエチレン)アルキルエーテルリン酸であることが好ましく、下記一般式(1)で表される構造を有することがより好ましい。
式(1)中、R1及びR2は、炭素数1~20のアルキル基またはアラルキル基であり、R1及びR2は互いに同一であっても、異なっていてもよい。nは1~30の数を表す。mは1又は2である。R1及びR2は、塗料とした時の主剤等との相溶性の観点で、炭素数1以上20以下のアルキル基であることが好ましく、炭素数1以上15以下のアルキル基がより好ましく、炭素数1以上10以下のアルキル基がさらに好ましい。
オキシエチレンの繰り返し単位nは、2以上が好ましく、3以上がより好ましく、4以上がさらに好ましい。2以上であることで分散性に優れる傾向にある。オキシエチレンの繰り返し単位nは、30以下が好ましく、25以下がより好ましく、20以下がさらに好ましい。30以下であることにより硬度に優れる傾向にある。
ポリ(オキシアルキレン)アルキルエーテルリン酸の含有量は、ポリイソシアネート組成物の0.03g/mLメタノール溶液とビス(2-エチルヘキシル)ホスフェートの1000ppmメタノール溶液を等量混合した測定試料のLC-MSでの測定において、ビス(2-エチルヘキシル)ホスフェートに対するピーク面積比で0.1以上、9.6以下である。
上記面積比は0.5以上であることが好ましく、1.0以上であることがより好ましい。上記面積比が0.1以上であることにより、水分散性に優れる。上記面積比は6.0以下であることが好ましく、4.8以下であることがより好ましい。上記面積比が前記上限値以下であることにより、耐焼き付け黄変が少なく、外観に優れる。
上記面積比は0.5以上であることが好ましく、1.0以上であることがより好ましい。上記面積比が0.1以上であることにより、水分散性に優れる。上記面積比は6.0以下であることが好ましく、4.8以下であることがより好ましい。上記面積比が前記上限値以下であることにより、耐焼き付け黄変が少なく、外観に優れる。
上記面積比は、具体的には以下の方法により決定される。
(1)ポリイソシアネート組成物が30質量%となるよう水で調製した試料を1.0g秤量し、50%メタノール水溶液で10mlにメスアップし、混合してポリイソシアネート組成物の0.03g/mLメタノール溶液を得る。
(2)(1)で得られた溶液とビス(2-エチルヘキシル)ホスフェートの1000ppmメタノール溶液を等量入れ、混合し、測定試料とする。
(3)下記条件でLC―MS(Liquid Chromatograph Mass Spectormeter)測定を実施し、ポリ(オキシアルキレン)アルキルエーテルリン酸のマススペクトルにおける最大イオンのマスクロマトグラムから算出される当該成分のピーク面積値を、ビス(2-エチルヘキシル)ホスフェートのマスクロマトグラム(m/z645.46±0.1)から算出されるビス(2-エチルヘキシル)ホスフェートのピーク面積値で割って、ポリ(オキシアルキレン)アルキルエーテルリン酸のビス(2-エチルヘキシル)ホスフェートに対するピーク面積比を算出する。
(1)ポリイソシアネート組成物が30質量%となるよう水で調製した試料を1.0g秤量し、50%メタノール水溶液で10mlにメスアップし、混合してポリイソシアネート組成物の0.03g/mLメタノール溶液を得る。
(2)(1)で得られた溶液とビス(2-エチルヘキシル)ホスフェートの1000ppmメタノール溶液を等量入れ、混合し、測定試料とする。
(3)下記条件でLC―MS(Liquid Chromatograph Mass Spectormeter)測定を実施し、ポリ(オキシアルキレン)アルキルエーテルリン酸のマススペクトルにおける最大イオンのマスクロマトグラムから算出される当該成分のピーク面積値を、ビス(2-エチルヘキシル)ホスフェートのマスクロマトグラム(m/z645.46±0.1)から算出されるビス(2-エチルヘキシル)ホスフェートのピーク面積値で割って、ポリ(オキシアルキレン)アルキルエーテルリン酸のビス(2-エチルヘキシル)ホスフェートに対するピーク面積比を算出する。
LC装置:Waters,UPLC
カラム:YMC,Triart C8 1.9um 12nm (2.1mmI.D.×50mm)
カラム温度:40℃
検出方法:PDA 200nm~800nm
流速:0.2mL/min
移動相:A = 10mM ammonium acetate、
B = acetonitrile
グラジェント Time(min.) A% b%
0 95 5
10 0 100
15 0 100
15.1 95 5
20 95 5
注入量1μL
MS 装置:Waters,Synapt G2
イオン化:ESI+
スキャンレンジ:m/z 100~1500
カラム:YMC,Triart C8 1.9um 12nm (2.1mmI.D.×50mm)
カラム温度:40℃
検出方法:PDA 200nm~800nm
流速:0.2mL/min
移動相:A = 10mM ammonium acetate、
B = acetonitrile
グラジェント Time(min.) A% b%
0 95 5
10 0 100
15 0 100
15.1 95 5
20 95 5
注入量1μL
MS 装置:Waters,Synapt G2
イオン化:ESI+
スキャンレンジ:m/z 100~1500
上記ピーク面積比を実現する範囲で、ポリ(オキシアルキレン)アルキルエーテルリン酸は配合されるが、例えば、ポリイソシアネート組成物の総質量に対して、5質量ppm以上、10質量ppm以上、25質量ppm以上、50質量ppm以上、100質量ppm以上、又は145質量ppm以上で配合され、1500質量ppm以下、1000質量ppm以下、又は650ppm質量ppm以下で配合される。
[リン原子含有量]
本実施形態のポリイソシアネート組成物の総量に対する、リン原子の含有量は質量基準で1ppm以上が好ましく、2ppm以上がより好ましく、5ppm以上がさらに好ましい。リン原子が1ppm以上であることにより、より分散性に優れる傾向にある。
リン原子の含有量は、質量基準で100ppm以下であることが好ましく、80ppm以下が好ましく、62ppm以下が好ましく、50ppm以下がより好ましく、32ppm以下がよりさらに好ましい。前記上限値以下であることにより、より耐焼き付け黄変性が少なく、外観に優れる傾向にある。
リン原子の含有量は、ポリオキシ(アルキレン)アルキルエーテルリン酸、及びその他のリン含有化合物の含有量を調整することにより調整可能である。
リン原子の含有量は、後述する実施例に記載の方法により測定することができる。
本実施形態のポリイソシアネート組成物の総量に対する、リン原子の含有量は質量基準で1ppm以上が好ましく、2ppm以上がより好ましく、5ppm以上がさらに好ましい。リン原子が1ppm以上であることにより、より分散性に優れる傾向にある。
リン原子の含有量は、質量基準で100ppm以下であることが好ましく、80ppm以下が好ましく、62ppm以下が好ましく、50ppm以下がより好ましく、32ppm以下がよりさらに好ましい。前記上限値以下であることにより、より耐焼き付け黄変性が少なく、外観に優れる傾向にある。
リン原子の含有量は、ポリオキシ(アルキレン)アルキルエーテルリン酸、及びその他のリン含有化合物の含有量を調整することにより調整可能である。
リン原子の含有量は、後述する実施例に記載の方法により測定することができる。
[イオン性界面活性剤]
本実施形態のポリイソシアネート組成物は、上述した成分以外にイオン性界面活性剤を含んでいてもよい。また、本実施形態のイオン性界面活性剤は実質的に水を含まないものであることが好ましい。
本実施形態のポリイソシアネート組成物は、上述した成分以外にイオン性界面活性剤を含んでいてもよい。また、本実施形態のイオン性界面活性剤は実質的に水を含まないものであることが好ましい。
アニオン性界面活性剤としては、カルボキシレート型、サルフェート型、スルホネート型、ホスフェート型が適しており、例えば、(炭素数8から20のアルキル)ベンゼンスルホン酸アンモニウム、(炭素数8から20のアルキル)ジサルフェートナトリウム、アルキルジフェニルエーテルジスルホネートナトリウム、ジ(炭素数8から20のアルキル)スルホコハク酸ナトリウム等が挙げられる。
カチオン性界面活性剤の例としては、四級アンモニウム塩、ピリジニウム塩、イミダゾリニウム塩が適しており、例えば(炭素数8から20のアルキル)トリメチルアンモニウムブロマイド、(炭素数8から20のアルキル)ピリジニウムブロマイド、イミダゾイリニウムラウレートを挙げることができる。
イオン界面活性剤は、ポリイソシアネート組成物総量(100質量%)に対し、0.5質量%以上5質量%未満含まれることが好ましい。より好ましくは、0.5質量%以上2質量%以下、さらに好ましくは、0.5質量%以上1.5質量%以下である。イオン界面活性剤が0.5質量%以上であることにより、分散性により優れる傾向にあり、前記上限値以下であることにより、ポリイソシアネート組成物の濁りを防止でき、外観がより良好となる傾向にある。
[その他添加剤]
本実施形態のポリイソシアネート組成物は、上述した成分以外に、有機溶剤、硬化促進触媒、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、顔料、レベリング剤、及び可塑剤等の各種添加剤を含むことができる。
本実施形態のポリイソシアネート組成物は、上述した成分以外に、有機溶剤、硬化促進触媒、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、顔料、レベリング剤、及び可塑剤等の各種添加剤を含むことができる。
有機溶剤としては、上述した水に対し混和性の傾向を示す溶剤;ヘキサン、ヘプタン、オクタン等の脂肪族炭化水素系溶剤;シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン等の脂環族炭化水素系溶剤;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン系溶剤;酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸イソブチル、乳酸メチル、乳酸エチル等のエステル系溶剤;トルエン、キシレン、ジエチルベンゼン、メシチレン、アニソール、ベンジルアルコール、フェニルグリコール、クロロベンゼン等の芳香族系溶剤;エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、3-メチル-3-メトキシブチルアセテート、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等のグリコール系溶剤;ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル系溶剤;ジクロロメタン、1,2-ジクロロエタン、クロロホルム等のハロゲン化炭化水素系溶剤;N-メチル-2-ピロリドン等のピロリドン系溶剤;N,N-ジメチルアセトアミド、N,N-ジメチルホルムアミド等のアミド系溶剤;ジメチルスルホキシド等のスルホキシド系溶剤;γ-ブチロラクトン等のラクトン系溶剤;モルフォリン等のアミン系溶剤;それらの混合物が挙げられる。なお、これらの有機溶剤は1種単独で又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。
硬化促進触媒としては、ジブチルスズジラウレート、ジブチルスズジアセテート、ジオクチルスズジラウレート、ジメチルスズジネオデカノエート、ビス(2-エチルヘキサン酸)スズ等のスズ系化合物;2-エチルヘキサン酸亜鉛、ナフテン酸亜鉛等の亜鉛化合物;2-エチルヘキサン酸チタン、チタンジイソプロポキシビス(エチルアセトナート)等のチタン化合物;2-エチルヘキサン酸コバルト、ナフテン酸コバルト等のコバルト化合物;2-エチルヘキサン酸ビスマス、ナフテン酸ビスマス等のビスマス化合物;ジルコニウムテトラアセチルアセトネート、2-エチルヘキサン酸ジルコニル、及びナフテン酸ジルコニル等のジルコニウム化合物;アミン化合物が挙げられる。
酸化防止剤としては、ヒンダードフェノール系化合物、亜リン酸エステル、酸性リン酸エステル等のリン系化合物、及びイオウ系化合物が挙げられる。
紫外線吸収剤としては、ベンゾトリアゾール系化合物、トリアジン系化合物、及びベンゾフェノン系化合物が挙げられる。
光安定剤としては、ヒンダードアミン系化合物、ベンゾトリアゾール系化合物、トリアジン系化合物、ベンゾフェノン系化合物、及びベンゾエート系化合物が挙げられる。
顔料としては、酸化チタン、カーボンブラック、インディゴ、パールマイカ、及びアルミニウムが挙げられる。
レベリング剤としては、シリコーンオイルが挙げられる。
可塑剤としては、フタル酸エステル類、リン酸系化合物、及びポリエステル系化合物が挙げられる。
紫外線吸収剤としては、ベンゾトリアゾール系化合物、トリアジン系化合物、及びベンゾフェノン系化合物が挙げられる。
光安定剤としては、ヒンダードアミン系化合物、ベンゾトリアゾール系化合物、トリアジン系化合物、ベンゾフェノン系化合物、及びベンゾエート系化合物が挙げられる。
顔料としては、酸化チタン、カーボンブラック、インディゴ、パールマイカ、及びアルミニウムが挙げられる。
レベリング剤としては、シリコーンオイルが挙げられる。
可塑剤としては、フタル酸エステル類、リン酸系化合物、及びポリエステル系化合物が挙げられる。
<ブロックポリイソシアネート組成物>
本発明の第二の実施形態のブロックポリイソシアネート組成物は、ポリイソシアネートとブロック剤との反応で得られるブロックポリイソシアネートと、ポリ(オキシアルキレン)アルキルエーテルリン酸とを含み、前記ポリ(オキシアルキレン)アルキルエーテルリン酸の含有量が、ブロックポリイソシアネート組成物の0.03g/mLメタノール溶液とビス(2-エチルヘキシル)ホスフェートの1000ppmメタノール溶液を等量混合した測定試料のLC-MSでの測定において、ビス(2-エチルヘキシル)ホスフェートに対するピーク面積比で0.1以上、1.0以下である。
本実施形態において、前記第一の実施形態と同じ構成についてはその説明を省略することがある。
本発明の第二の実施形態のブロックポリイソシアネート組成物は、ポリイソシアネートとブロック剤との反応で得られるブロックポリイソシアネートと、ポリ(オキシアルキレン)アルキルエーテルリン酸とを含み、前記ポリ(オキシアルキレン)アルキルエーテルリン酸の含有量が、ブロックポリイソシアネート組成物の0.03g/mLメタノール溶液とビス(2-エチルヘキシル)ホスフェートの1000ppmメタノール溶液を等量混合した測定試料のLC-MSでの測定において、ビス(2-エチルヘキシル)ホスフェートに対するピーク面積比で0.1以上、1.0以下である。
本実施形態において、前記第一の実施形態と同じ構成についてはその説明を省略することがある。
本実施形態のポリ(オキシアルキレン)アルキルエーテルリン酸としては、上述したポリ(オキシアルキレン)アルキルエーテルリン酸を用いることができる。
本実施形態のブロックポリイソシアネート組成物におけるポリ(オキシアルキレン)アルキルエーテルリン酸の含有量は、ブロックポリイソシアネート組成物の0.03g/mLメタノール溶液とビス(2-エチルヘキシル)ホスフェートの1000ppmメタノール溶液を等量混合した測定試料のLC-MSでの測定において、ビス(2-エチルヘキシル)ホスフェートに対するピーク面積比で0.1以上、1.0以下である。
上記面積比は、0.2以上が好ましく、0.3以上がより好ましい。上記面積比が0.1以上であることにより、貯蔵安定性に優れる。上記面積比は、0.9以下が好ましく、0.8以下がより好ましく、0.7以下が更に好ましい。上記面積比が1.0以下であることにより耐水性に優れる。
本実施形態のブロックポリイソシアネート組成物におけるポリ(オキシアルキレン)アルキルエーテルリン酸の含有量は、ブロックポリイソシアネート組成物の0.03g/mLメタノール溶液とビス(2-エチルヘキシル)ホスフェートの1000ppmメタノール溶液を等量混合した測定試料のLC-MSでの測定において、ビス(2-エチルヘキシル)ホスフェートに対するピーク面積比で0.1以上、1.0以下である。
上記面積比は、0.2以上が好ましく、0.3以上がより好ましい。上記面積比が0.1以上であることにより、貯蔵安定性に優れる。上記面積比は、0.9以下が好ましく、0.8以下がより好ましく、0.7以下が更に好ましい。上記面積比が1.0以下であることにより耐水性に優れる。
本実施形態のポリイソシアネートとしては、上述したポリイソシアネートを用いることができる。
これらの中でも、イソシアヌレート構造及びアロファネート構造を有することが好ましい。
イソシアヌレート構造は、下記式(3)で表される構造をいう。
これらの中でも、イソシアヌレート構造及びアロファネート構造を有することが好ましい。
イソシアヌレート構造は、下記式(3)で表される構造をいう。
本実施形態に用いるポリイソシアネートは、該ポリイソシアネートが有するイソシアヌレート構造、アロファネート構造、ビウレット構造、ウレタン基、ウレトジオン構造、イミノオキサジアジンジオン構造、及び尿素構造の合計(100モル%)に対して、該イソシアヌレート構造含有量が、5モル%以上80%モル以下であることが好ましい。イソシアヌレート構造含有量が5モル%以上であることにより、耐熱性に優れる傾向にある。また、イソシアヌレート構造含有量が80モル%以下であることで、水分散性に優れる傾向にある。
ポリイソシアネートは、硬化性の観点から、イソシアヌレート3量体を含むことが好ましい。イソシアヌレート3量体とは、脂肪族ジイソシアネート及び/又は脂環族ジイソシアネートの3分子からなり、イソシアヌレート構造を1つ有する構造体である。
本実施形態に用いるポリイソシアネートは、その総量(100質量%)に対して、イソシアヌレート3量体を、10質量%以上含むことが好ましく、15質量%以上含むことがより好ましい。イソシアヌレート3量体を前記下限値以上含むことで、コーティング組成物として用いたときの硬化性に優れる傾向にある。
イソシアヌレート3量体の含有量は、50質量%以下であることが好ましく、45質量%以下であることがより好ましく、40質量%以下であることが更に好ましい。イソシアヌレート3量体の含有量が50質量%以下であることで、貯蔵安定性に優れる傾向にある。
イソシアヌレート3量体の含有量は、後述する実施例に記載の方法により測定することができる。
本実施形態に用いるポリイソシアネートは、その総量(100質量%)に対して、イソシアヌレート3量体を、10質量%以上含むことが好ましく、15質量%以上含むことがより好ましい。イソシアヌレート3量体を前記下限値以上含むことで、コーティング組成物として用いたときの硬化性に優れる傾向にある。
イソシアヌレート3量体の含有量は、50質量%以下であることが好ましく、45質量%以下であることがより好ましく、40質量%以下であることが更に好ましい。イソシアヌレート3量体の含有量が50質量%以下であることで、貯蔵安定性に優れる傾向にある。
イソシアヌレート3量体の含有量は、後述する実施例に記載の方法により測定することができる。
アロファネート構造は、アルコールの水酸基とイソシアネート基との反応により形成される基であり、下記式(4)で表される構造をいう。
本実施形態に用いるポリイソシアネートが有するアロファネート基は、アルコールの水酸基とイソシアネート基との反応により形成される。当該アルコールとして、具体的には、モノアルコール、ポリオール、及びこれらのアルコールの混合物が挙げられる。
モノアルコールとして、具体的には、エタノール、1-プロパノール、2-プロパノール、1-ブタノール、2-メチル-1-プロパノール、2-ブタノール、1-ペンタノール、3-メチル-1-ブタノール、2-メチル-1-ブタノール、2,2ジメチル-1-プロパノール、2-ペンタノール、3-メチル-2-ブタノール、3-ペンタノール、2-メチル-2-ブタノール、1-ヘキサノール、2-メチル-1-ペンタノール、3-メチル-1-ペンタノール、4-メチル-1-ペンタノール、2,2-ジメチル-1-ブタノール、2-エチル-1-ブタノール、2-ヘキサノール、3-ヘキサノール、3-メチル-2-ペンタノール、4-メチル-2-ペンタノール、2-メチル-3-ペンタノール、3,3-ジメチル-2-ブタノール、1-ヘプタノール、2-ヘプタノール、3-ヘプタノール、4-ヘプタノール、1-オクタノール、6-メチル-1-ヘプタノール、2-エチルヘキサノールが挙げられる。モノアルコールは、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。
モノアルコールの炭素数は、4以上10以下であることが好ましく、4以上8以下であることがより好ましい。また、本実施形態による作用効果をより有効かつ確実に奏する観点から、モノアルコールは、1級アルコールであると好ましく、分岐構造を有するものであることがより好ましい。
モノアルコールの炭素数は、4以上10以下であることが好ましく、4以上8以下であることがより好ましい。また、本実施形態による作用効果をより有効かつ確実に奏する観点から、モノアルコールは、1級アルコールであると好ましく、分岐構造を有するものであることがより好ましい。
本実施形態に用いるポリイソシアネートは、該ポリイソシアネート総量(100質量%)に対して、モノアルコールの質量単位を、0.1質量%以上10質量%以下含むことが好ましく、0.1質量%以上7.5質量%以下含むことがより好ましい。モノアルコールの質量単位が10質量%以下であることで、コーティング組成物として用いたときの硬化性に優れる傾向にある。
ポリオールとしては、非重合ポリオール、重合ポリオールが挙げられる。非重合ポリオールとは、重合を履歴しないポリオールであり、重合ポリオールとは、モノマーを重合して得られるポリオールである。
非重合ポリオールとして、具体的には、ジオール類、トリオール類、テトラオール類等の多価アルコールが挙げられる。ジオール類としては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、1,2-プロパンジオール、1,3-プロパンジオール、1,2-ブタンジオール、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、2,3-ブタンジオール、2-メチル-1,2-プロパンジオール、1,5-ペンタンジオール、2-メチル-2,3-ブタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、1,2-ヘキサンジオール、2,5-ヘキサンジオール、2-メチル-2,4-ペンタンジオール、2,3-ジメチル-2,3-ブタンジオール、2-エチル-ヘキサンジオール、1,2-オクタンジオール、1,2-デカンジオール、2,2,4-トリメチルペンタンジオール、2-ブチル-2-エチル-1,3-プロパンジオール、2,2-ジエチル-1,3-プロパンジオールが挙げられ、トリオール類としては、グリセリン、トリメチロールプロパンが挙げられ、テトラオール類としては、ペンタエリトリトールが挙げられる。
重合ポリオールとして、具体的には、脂肪族炭化水素ポリオール類、ポリエーテルポリオール類、ポリエステルポリオール類、エポキシ樹脂類、フッ素ポリオール類、アクリルポリオール類、ポリカーボネートポリオールが挙げられる。
脂肪族炭化水素ポリオール類としては、末端水酸基化ポリブタジエン、その水素添加物が挙げられる。
脂肪族炭化水素ポリオール類としては、末端水酸基化ポリブタジエン、その水素添加物が挙げられる。
ポリエーテルポリオール類としては、多価アルコール又はその2種以上の混合物に、金属水酸化物、強塩基性触媒、複合金属シアン化合物錯体等を用いて、アルキレンオキシド又はその2種以上の混合物を、ランダム及び/又はブロック付加して得られるポリエーテルポリオール類;エチレンジアミン類等のポリアミン化合物にアルキレンオキシドを反応させて得られるポリエーテルポリオール類;これらポリエーテルポリオール類を媒体としてアクリルアミド等を重合して得られる、いわゆるポリマーポリオール類が挙げられる。
上記金属水酸化物としては、リチウム、ナトリウム、カリウムの水酸化物が挙げられる。上記強塩基性触媒としては、アルコラート、アルキルアミンが挙げられる。上記複合金属シアン化合物錯体としては、金属ポルフィリン、ヘキサシアノコバルト酸亜鉛錯体が挙げられる。上記アルキレンオキシド又はその2種以上の混合物としては、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド、シクロヘキセンオキシド、スチレンオキシドが挙げられる。
ポリエステルポリオール類としては、二塩基酸又はその2種以上の混合物と、多価アルコール又はその2種以上の混合物との縮合反応によって得られるもの、多価アルコールを開始化合物として、ε-カプロラクトンを開環重合して得られるようなポリカプロラクトン類が挙げられる。上記二塩基酸又はその2種以上の混合物としては、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、ダイマー酸、無水マレイン酸、無水フタル酸、イソフタル酸及びテレフタル酸に代表されるカルボン酸からなる群より選ばれる少なくとも1種が挙げられる。
上記多価アルコール又はその2種以上の混合物としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ネオペンチルグリコール、トリメチロールプロパン及びグリセリンからなる群より選ばれる少なくとも1種が挙げられる。
上記多価アルコール又はその2種以上の混合物としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ネオペンチルグリコール、トリメチロールプロパン及びグリセリンからなる群より選ばれる少なくとも1種が挙げられる。
上記多価アルコール又はその2種以上の混合物としては、さらに、非糖類、糖アルコール系化合物、単糖類、二糖類、三糖類、四糖類も挙げられる。非糖類としては、ジグリセリン、ジトリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトールが挙げられる。糖アルコール系化合物としては、エリトリトール、D-トレイトール、L-アラビニトール、リビトール、キシリトール、ソルビトール、マンニトール、ガラクチトール、ラムニトールが挙げられる。単糖類としては、アラビノース、リボース、キシロース、グルコース、マンノース、ガラクトース、フルクトース、ソルボース、ラムノース、フコース、リボデソースが挙げられる。二糖類としては、トレハロース、ショ糖、マルトース、セロビオース、ゲンチオビオース、ラクトース、メリビオースが挙げられる。三糖類としては、ラフィノース、ゲンチアノース、メレチトースが挙げられる。四糖類としては、スタキオースが挙げられる。
エポキシ樹脂類としては、グリシジルエーテル系エポキシ樹脂(例えば、ビスフェノールA型、ビスフェノールF型、ビスフェノールAD型、フェノールノボラック型、クレゾールノボラック型)、環状脂肪族エポキシ樹脂(例えば、脂環型ジエポキシアセタール、脂環式ジエポキシアジペート)、グリシジルエステル系樹脂(例えば、フタル酸ジグリシジルエステル、テトラヒドロフタル酸ジグリシジルエステル、ヘキサヒドロフタル酸ジグリシジルエステル、ジグリシジル-p-オキシ安息香酸、ダイマー酸グリシジルエステル)、グリシジルアミン系樹脂(N,N-ジグリシジルアニリン、テトラグリシジルジアミノジフェニルメタン、トリグリシジル-p-アミノフェノール)、複素環式エポキシ樹脂(例えば、ジグリシジルヒダントイン、グリシジルグリシドオキシアルキルヒダントイン等のヒダントイン型エポキシ樹脂、トリグリシジルイソシアヌレート)、これらエポキシ樹脂をアミノ化合物、ポリアミド化合物等で変性した樹脂類が挙げられる。
アクリルポリオール類としては、アクリル酸-2-ヒドロキシエチル、アクリル酸-2-ヒドロキシプロピル、アクリル酸-2-ヒドロキシブチル等の活性水素を持つアクリル酸エステル、グリセリンのアクリル酸モノエステル又はメタクリル酸モノエステル、及びトリメチロールプロパンのアクリル酸モノエステル又はメタクリル酸モノエステルからなる群より選ばれる少なくとも1種と、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸-n-ブチル、アクリル酸-2-エチルヘキシル等のアクリル酸エステル、メタクリル酸-2-ヒドロキシエチル、メタクリル酸-2-ヒドロキシプロピル、メタクリル酸-2-ヒドロキシブチル、メタクリル酸-3-ヒドロキシプロピル、メタクリル酸-4-ヒドロキシブチル等の活性水素を持つメタクリル酸エステル、及びメタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸-n-ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸-n-ヘキシル、メタクリル酸ラウリル等のメタクリル酸エステルからなる群より選ばれる少なくとも1種と、を、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、イタコン酸等の不飽和カルボン酸、アクリルアミド、N-メチロールアクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド等の不飽和アミド、及び、メタクリル酸グリシジル、スチレン、ビニルトルエン、酢酸ビニル、アクリロニトリル、フマル酸ジブチル等のその他の重合性モノマーからなる群より選ばれる少なくとも1種の存在下又は非存在下で、重合させて得られるアクリルポリオール樹脂が挙げられる。
フッ素ポリオール類は、分子内にフッ素を含むポリオールであり、フルオロオレフィン、シクロビニルエーテル、ヒドロキシアルキルビニルエーテル、モノカルボン酸ビニルエステル等の共重合体が挙げられる。
ポリカーボネートポリオール類としては、エチレンカーボネート等のアルキレンカーボネート、又はジエチルカーボネート等のジアルキルカーボネート等の、炭酸エステルを重合したポリマーが挙げられる。
これらのポリオールの中では、非重合ポリオールである多価アルコール、又は重合ポリオールであるポリエーテルポリオール類、若しくはポリエステルポリオール類が好ましく、ポリエステルポリオール類がより好ましい。ポリエステルポリオール類としては、ポリカプロラクトン類が好ましい。これらのポリオールは、単独で又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。
本実施形態のブロックポリイソシアネート組成物は、ブロックポリイソシアネートのイソシアヌレート基に対するアロファネート基のモル比率(アロファネート基/イソシアヌレート基)が、10/90以上90/10以下であり、20/80以上80/20以下であることが好ましく、30/70以上70/30以下であることがより好ましく、40/60以上60/40以下であることが更に好ましい。
上記モル比率が90/10以下であることで、水分散性に優れる傾向にある。また、上記モル比率が10/90以上であることで、コーティング組成物として用いたときの耐熱性に優れる傾向にある。
上記モル比率は、後述する実施例に記載の方法により測定することができる。
上記モル比率が90/10以下であることで、水分散性に優れる傾向にある。また、上記モル比率が10/90以上であることで、コーティング組成物として用いたときの耐熱性に優れる傾向にある。
上記モル比率は、後述する実施例に記載の方法により測定することができる。
ポリイソシアネートの平均官能基数は、2.6以上9.5以下であることが好ましい。
平均官能基数が9.5以下であることで、粘度に優れる傾向にある。また、平均官能基数が2.6以上であることで、コーティング組成物として用いたときの硬化性に優れる傾向にある。
本実施形態のブロックポリイソシアネート組成物は、ポリイソシアネートと親水性化合物とブロック剤の反応で得られるものが好ましい。
親水性化合物としては、上述した親水性化合物を用いることができる。
平均官能基数が9.5以下であることで、粘度に優れる傾向にある。また、平均官能基数が2.6以上であることで、コーティング組成物として用いたときの硬化性に優れる傾向にある。
本実施形態のブロックポリイソシアネート組成物は、ポリイソシアネートと親水性化合物とブロック剤の反応で得られるものが好ましい。
親水性化合物としては、上述した親水性化合物を用いることができる。
[ブロック剤]
本実施形態のブロックポリイソシアネート組成物において、イソシアネート基の少なくとも一部は、ブロック剤によってブロックされている。ブロック剤とは、活性水素を分子内に1個有する化合物であり、具体的には、アルコール系化合物、アルキルフェノール系化合物、フェノール系化合物、活性メチレン系化合物、メルカプタン系化合物、酸アミド系化合物、酸イミド系化合物、イミダゾール系化合物、尿素系化合物、オキシム系化合物、アミン系化合物、イミド系化合物、ピラゾール系化合物が挙げられる。
本実施形態のブロックポリイソシアネート組成物において、イソシアネート基の少なくとも一部は、ブロック剤によってブロックされている。ブロック剤とは、活性水素を分子内に1個有する化合物であり、具体的には、アルコール系化合物、アルキルフェノール系化合物、フェノール系化合物、活性メチレン系化合物、メルカプタン系化合物、酸アミド系化合物、酸イミド系化合物、イミダゾール系化合物、尿素系化合物、オキシム系化合物、アミン系化合物、イミド系化合物、ピラゾール系化合物が挙げられる。
ブロック剤として、より具体的には、下記のブロック剤が挙げられる。
(1)アルコール系化合物:メタノール、エタノール、2-プロパノール、n-ブタノール、sec-ブタノール、2-エチル-1-ヘキサノール、2-メトキシエタノール、2-エトキシエタノール、2-ブトキシエタノール。
(2)アルキルフェノール系化合物:炭素原子数4以上のアルキル基を置換基として有するモノ又はジアルキルフェノール類、例えばn-プロピルフェノール、i-プロピルフェノール、n-ブチルフェノール、sec-ブチルフェノール、t-ブチルフェノール、n-ヘキシルフェノール、2-エチルヘキシルフェノール、n-オクチルフェノール、n-ノニルフェノール等のモノアルキルフェノール類;ジ-n-プロピルフェノール、ジイソプロピルフェノール、イソプロピルクレゾール、ジ-n-ブチルフェノール、ジ-t-ブチルフェノール、ジ-sec-ブチルフェノール、ジ-n-オクチルフェノール、ジ-2-エチルヘキシルフェノール、ジ-n-ノニルフェノール等のジアルキルフェノール類。
(3)フェノール系化合物:フェノール、クレゾール、エチルフェノール、スチレン化フェノール、ヒドロキシ安息香酸エステル。
(4)活性メチレン系化合物:マロン酸ジメチル、マロン酸ジエチル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、アセチルアセトン。
(5)メルカプタン系化合物:ブチルメルカプタン、ドデシルメルカプタン。
(6)酸アミド系化合物:アセトアニリド、酢酸アミド、ε-カプロラクタム、δ-バレロラクタム、γ-ブチロラクタム。
(7)酸イミド系化合物:コハク酸イミド、マレイン酸イミド。
(8)イミダゾール系化合物:イミダゾール、2-メチルイミダゾール。
(9)尿素系化合物:尿素、チオ尿素、エチレン尿素。
(10)オキシム系化合物:ホルムアルドオキシム、アセトアルドオキシム、アセトオキシム、メチルエチルケトオキシム、シクロヘキサノンオキシム。
(11)アミン系化合物:ジフェニルアミン、アニリン、カルバゾール、ジ-n-プロピルアミン、ジイソプロピルアミン、イソプロピルエチルアミン。
(12)イミン系化合物:エチレンイミン、ポリエチレンイミン。
(13)ピラゾール系化合物:ピラゾール、3-メチルピラゾール、3,5-ジメチルピラゾール。
(1)アルコール系化合物:メタノール、エタノール、2-プロパノール、n-ブタノール、sec-ブタノール、2-エチル-1-ヘキサノール、2-メトキシエタノール、2-エトキシエタノール、2-ブトキシエタノール。
(2)アルキルフェノール系化合物:炭素原子数4以上のアルキル基を置換基として有するモノ又はジアルキルフェノール類、例えばn-プロピルフェノール、i-プロピルフェノール、n-ブチルフェノール、sec-ブチルフェノール、t-ブチルフェノール、n-ヘキシルフェノール、2-エチルヘキシルフェノール、n-オクチルフェノール、n-ノニルフェノール等のモノアルキルフェノール類;ジ-n-プロピルフェノール、ジイソプロピルフェノール、イソプロピルクレゾール、ジ-n-ブチルフェノール、ジ-t-ブチルフェノール、ジ-sec-ブチルフェノール、ジ-n-オクチルフェノール、ジ-2-エチルヘキシルフェノール、ジ-n-ノニルフェノール等のジアルキルフェノール類。
(3)フェノール系化合物:フェノール、クレゾール、エチルフェノール、スチレン化フェノール、ヒドロキシ安息香酸エステル。
(4)活性メチレン系化合物:マロン酸ジメチル、マロン酸ジエチル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、アセチルアセトン。
(5)メルカプタン系化合物:ブチルメルカプタン、ドデシルメルカプタン。
(6)酸アミド系化合物:アセトアニリド、酢酸アミド、ε-カプロラクタム、δ-バレロラクタム、γ-ブチロラクタム。
(7)酸イミド系化合物:コハク酸イミド、マレイン酸イミド。
(8)イミダゾール系化合物:イミダゾール、2-メチルイミダゾール。
(9)尿素系化合物:尿素、チオ尿素、エチレン尿素。
(10)オキシム系化合物:ホルムアルドオキシム、アセトアルドオキシム、アセトオキシム、メチルエチルケトオキシム、シクロヘキサノンオキシム。
(11)アミン系化合物:ジフェニルアミン、アニリン、カルバゾール、ジ-n-プロピルアミン、ジイソプロピルアミン、イソプロピルエチルアミン。
(12)イミン系化合物:エチレンイミン、ポリエチレンイミン。
(13)ピラゾール系化合物:ピラゾール、3-メチルピラゾール、3,5-ジメチルピラゾール。
これらのブロック剤は1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。
ブロック剤は、オキシム系化合物、ピラゾール系化合物、活性メチレン系化合物、アミン系化合物、及び酸アミド系化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種を含むことが好ましく、貯蔵安定性の観点からはオキシム系化合物、又はピラゾール系化合物がより好ましい。
ブロック剤は、オキシム系化合物、ピラゾール系化合物、活性メチレン系化合物、アミン系化合物、及び酸アミド系化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種を含むことが好ましく、貯蔵安定性の観点からはオキシム系化合物、又はピラゾール系化合物がより好ましい。
[リン原子含有量]
本実施形態のブロックポリイソシアネート組成物の総量に対する、リン原子の含有量は質量基準で1ppm以上が好ましく、2ppm以上がより好ましく、5ppm以上がさらに好ましい。リン原子が1ppm以上であることにより、より分散性に優れる傾向にある。
リン原子の含有量は、質量基準で100ppm以下であることが好ましく、80ppm以下が好ましく、62ppm以下が好ましく、50ppm以下がより好ましく、32ppm以下がよりさらに好ましい。前記上限値以下であることにより、より耐焼き付け黄変性が少なく、外観に優れる傾向にある。
本実施形態のブロックポリイソシアネート組成物の総量に対する、リン原子の含有量は質量基準で1ppm以上が好ましく、2ppm以上がより好ましく、5ppm以上がさらに好ましい。リン原子が1ppm以上であることにより、より分散性に優れる傾向にある。
リン原子の含有量は、質量基準で100ppm以下であることが好ましく、80ppm以下が好ましく、62ppm以下が好ましく、50ppm以下がより好ましく、32ppm以下がよりさらに好ましい。前記上限値以下であることにより、より耐焼き付け黄変性が少なく、外観に優れる傾向にある。
[イオン性界面活性剤]
本実施形態のブロックポリイソシアネート組成物は、上述したポ成分以外にイオン性界面活性剤を含んでいてもよい。また、本実施形態のイオン性界面活性剤は実質的に水を含まないものであることが好ましい。
アニオン性界面活性剤及びカチオン性界面活性剤としては、第一の実施形態と同じものが挙げられる。
イオン界面活性剤は、ブロックポリイソシアネート組成物総量(100質量%)に対し、0.5質量%以上5質量%未満含まれることが好ましい。より好ましくは、0.5質量%以上2質量%以下、さらに好ましくは、0.5質量%以上1.5質量%以下である。イオン界面活性剤が0.5質量%以上であることにより、分散性により優れる傾向にあり、前記上限値以下であることにより、ポリイソシアネート組成物の濁りを防止でき、外観がより良好となる傾向にある。
本実施形態のブロックポリイソシアネート組成物は、上述したポ成分以外にイオン性界面活性剤を含んでいてもよい。また、本実施形態のイオン性界面活性剤は実質的に水を含まないものであることが好ましい。
アニオン性界面活性剤及びカチオン性界面活性剤としては、第一の実施形態と同じものが挙げられる。
イオン界面活性剤は、ブロックポリイソシアネート組成物総量(100質量%)に対し、0.5質量%以上5質量%未満含まれることが好ましい。より好ましくは、0.5質量%以上2質量%以下、さらに好ましくは、0.5質量%以上1.5質量%以下である。イオン界面活性剤が0.5質量%以上であることにより、分散性により優れる傾向にあり、前記上限値以下であることにより、ポリイソシアネート組成物の濁りを防止でき、外観がより良好となる傾向にある。
[その他添加剤]
本実施形態のブロックポリイソシアネート組成物は、上述した成分以外に、有機溶剤、硬化促進触媒、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、顔料、レベリング剤、及び可塑剤等の各種添加剤を含むことができる。有機溶剤、硬化促進触媒、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、顔料、レベリング剤、及び可塑剤等の各種添加剤は、第一の実施形態と同様のものを使用することができる。
本実施形態のブロックポリイソシアネート組成物は、上述した成分以外に、有機溶剤、硬化促進触媒、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、顔料、レベリング剤、及び可塑剤等の各種添加剤を含むことができる。有機溶剤、硬化促進触媒、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、顔料、レベリング剤、及び可塑剤等の各種添加剤は、第一の実施形態と同様のものを使用することができる。
[水分散体]
本発明の第三の実施形態の水分散体は、前記第二の実施形態のブロックイソシアネート組成物と水と、を含む。水分散体は、例えば、前記第二の実施形態のブロックイソシアネート組成物に水を添加して得られる。水は、その所定量を分割又は滴下して、ブロックイソシアネート組成物に添加することが好ましい。分割する場合は、添加量を4分割以上8分割以下とすることが好ましい。
また、水分散体は、水(100質量%)に対して、ブロックポリイソシアネートが、55質量%以上では50℃以上80℃未満、45質量%以上55質量%未満では45℃以上50℃未満、45質量%未満では20℃以上50℃未満の液温に保持することが好ましい。水の所定量を分割又は滴下、及びこのような範囲の液温に保持することで、水分散体の平均粒子径(平均分散粒子径)が、大きくなりすぎることと、沈殿及び分離の発生など、水分散体の安定性が低下を抑制できる傾向にある。
水分散体は、該水分散体の総量(100質量%)に対して、ブロックポリイソシアネートを、10質量%以上40質量%以下含むことが好ましい。
本発明の第三の実施形態の水分散体は、前記第二の実施形態のブロックイソシアネート組成物と水と、を含む。水分散体は、例えば、前記第二の実施形態のブロックイソシアネート組成物に水を添加して得られる。水は、その所定量を分割又は滴下して、ブロックイソシアネート組成物に添加することが好ましい。分割する場合は、添加量を4分割以上8分割以下とすることが好ましい。
また、水分散体は、水(100質量%)に対して、ブロックポリイソシアネートが、55質量%以上では50℃以上80℃未満、45質量%以上55質量%未満では45℃以上50℃未満、45質量%未満では20℃以上50℃未満の液温に保持することが好ましい。水の所定量を分割又は滴下、及びこのような範囲の液温に保持することで、水分散体の平均粒子径(平均分散粒子径)が、大きくなりすぎることと、沈殿及び分離の発生など、水分散体の安定性が低下を抑制できる傾向にある。
水分散体は、該水分散体の総量(100質量%)に対して、ブロックポリイソシアネートを、10質量%以上40質量%以下含むことが好ましい。
<ポリイソシアネートの製造方法>
前記ポリイソシアネートの製造方法として、具体的には、上述した脂肪族ジイソシアネート及び脂環族ジイソシアネートから選ばれる1種以上のジイソシアネート(以下、単に「ジイソシアネート」とも表す。)のイソシアネート基からイソシアヌレート基を形成するイソシアヌレート化反応、イソシアネート基とアルコールの水酸基からアロファネート基を形成するアロファネート化反応、及び/又は、ウレトジオン基を形成するウレトジオン化反応等を、過剰のジイソシアネートの存在下で行い、反応終了後に未反応のジイソシアネートを除去して得ることができる。
前記ポリイソシアネートの製造方法として、具体的には、上述した脂肪族ジイソシアネート及び脂環族ジイソシアネートから選ばれる1種以上のジイソシアネート(以下、単に「ジイソシアネート」とも表す。)のイソシアネート基からイソシアヌレート基を形成するイソシアヌレート化反応、イソシアネート基とアルコールの水酸基からアロファネート基を形成するアロファネート化反応、及び/又は、ウレトジオン基を形成するウレトジオン化反応等を、過剰のジイソシアネートの存在下で行い、反応終了後に未反応のジイソシアネートを除去して得ることができる。
イソシアヌレート基を有するポリイソシアネートは、公知の方法で製造することができ、具体的には、脂肪族ジイソシアネート及び/又は脂環族ジイソシアネートをイソシアヌレート化反応触媒で多量化することで製造することができる。
イソシアヌレート化反応触媒としては、塩基性を有するものが好ましく、具体的には、テトラメチルアンモニウム、モノエチルトリメチルアンモニウム、ジエチルジメチルアンモニウム、テトラエチルアンモニウム、テトラブチルアンモニウム等のテトラアルキルアンモニウムと、ヒドロオキシド、酢酸、カプリン酸等との、テトラアルキルアンモニウムの有機弱酸塩;トリメチルヒドロキシプロピルアンモニウム、トリメチルヒドロキシエチルアンモニウム、トリエチルヒドロキシプロピルアンモニウム、トリエチルヒドロキシエチルアンモニウム等のヒドロキシアルキルアンモニウムと、ヒドロオキシド、酢酸、カプリン酸等との、ヒドロキシアルキルアンモニウムの弱酸塩;酢酸、カプロン酸、オクチル酸、ミリスチン酸等のアルキルカルボン酸と、錫、亜鉛、鉛、ナトリウム、カリウム等との、アルキルカルボン酸の金属塩;ナトリウム、カリウム等の金属アルコラート;ヘキサメチルジシラザン等のアミノシリル基含有化合物;マンニッヒ塩基類;第3級アミン類とエポキシ化合物との併用が挙げられる。これらの中でも、触媒効率の観点から、テトラアルキルアンモニウムの弱酸塩、ヒドロキシアルキルアンモニウムの弱酸塩、アルキルカルボン酸の金属塩が好ましく、テトラアルキルアンモニウムの弱酸塩がより好ましい。
イソシアヌレート化反応触媒の添加量は、仕込んだジイソシアネートの総量に対して、10ppm以上1000ppm以下であることが好ましく、10ppm以上500ppm以下であることがより好ましく、10ppm以上100ppm以下であることがさらに好ましい。添加量が1000ppm以下であることで、製造工程の簡便性に優れる傾向にある。また、添加量が10ppm以上であることで、反応効率に優れる傾向にある。
イソシアヌレート化反応の反応温度は、50℃以上120℃以下が好ましく、60℃以上90℃以下が好ましい。反応温度がこのような範囲にあることで、生成物が着色しにくい傾向にある。
イソシアヌレート化反応は、転化率(仕込んだジイソシアネートに対するイソシアヌレート化反応で生成したポリイソシアネートの質量割合)が所望値まで到達したところで、必要に応じて反応停止剤を添加して、停止することが好ましい。イソシアヌレート化反応の転化率は、低粘度であることとコーティング組成物としたときの硬化性の観点から、25%以下が好ましく、20%以下がより好ましい。また、イソシアヌレート基を有するポリイソシアネートをより効率的に得るためには、反応の進行を初期で停止することが好ましい。特に、イソシアネート基の環状3量化は、初期の反応速度が非常に速いため、反応条件を適切に選択することが好ましく、反応条件の中で触媒の添加量及び添加方法を適切に選択することがより好ましい。触媒の添加方法としては、一定時間毎に触媒を分割添加する方法が好ましい。
反応停止剤としては、リン酸、ピロリン酸、メタリン酸、ポリリン酸等のリン酸酸性を示す化合物;リン酸、ピロリン酸、メタリン酸、ポリリン酸のモノアルキル又はジアルキルエステル;モノクロロ酢酸等のハロゲン化酢酸;塩化ベンゾイル、スルホン酸エステル、硫酸が挙げられる。反応停止剤を用いることにより、得られるポリイソシアネートの保存安定性がより向上する傾向にある。
アロファネート基を有するポリイソシアネートは、公知の方法で製造することができ、具体的には、脂肪族ジイソシアネート及び/又は脂環族ジイソシアネートとアルコールとを混合し、アロファネート化反応触媒でアロファネート化することで製造することができる。なお、上記のイソシアヌレート基を有するポリイソシアネートの製造方法と同様に、同様の反応停止剤を使用することも可能である。
アロファネート化反応触媒としては、錫、鉛、亜鉛、ビスマス、ジルコニウム、ジルコニル等のアルキルカルボン酸塩が挙げられる。具体的には、2-エチルヘキサン酸錫、ジブチル錫ジラウレート等の有機錫化合物;2-エチルヘキサン酸鉛等の有機鉛化合物;2-エチルヘキサン酸亜鉛等の有機亜鉛化合物;2-エチルヘキサン酸ビスマス、2-エチルヘキサン酸ジルコニウム、2-エチルヘキサン酸ジルコニルが挙げられる。アロファネート化反応触媒は、1種単独で又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。
アルコールが有する水酸基の官能基数に対する脂肪族ジイソシアネート及び/又は脂環族ジイソシアネートが有するイソシアネート基の官能基数の比率は、10/1以上1000/1以下が好ましく、100/1以上1000/1以下がより好ましい。比率が10/1以上であることにより、ポリイソシアネートのイソシアネート基の平均官能基数が増加する傾向にある。また、当量比が1000/1以下であることにより、粘度が低下する傾向にある。
イソシアヌレート化反応触媒をアロファネート化反応触媒として用いることができる。
イソシアヌレート化反応触媒を用いて、アロファネート化反応を行う場合には、イソシアヌレート基も生成する。そのため、アロファネート化反応触媒として、上記イソシアヌレート化反応触媒を用いることが、アロファネート化反応とイソシアヌレート反応との両方を行うことができるため、経済的生産上優れる傾向にある。
イソシアヌレート化反応触媒を用いて、アロファネート化反応を行う場合には、イソシアヌレート基も生成する。そのため、アロファネート化反応触媒として、上記イソシアヌレート化反応触媒を用いることが、アロファネート化反応とイソシアヌレート反応との両方を行うことができるため、経済的生産上優れる傾向にある。
ウレトジオン基を有するポリイソシアネートは、公知の方法で製造することができ、例えば、脂肪族ジイソシアネート及び/又は脂環族ジイソシアネートをウレトジオン化反応触媒を用いて、あるいは熱により多量化することによって製造することができる。
ウレトジオン化反応触媒としては、特に限定されないが、例えば、第3ホスフィンである、トリ-n-ブチルホスフィン、トリ-n-オクチルホスフィンなどのトリアルキルホスフィン;トリス-(ジメチルアミノ)ホスフィン、トリス-(ジエチルアミノ)ホスフィンなどのトリス(ジアルキルアミノ)ホスフィン;シクロヘキシル-ジ-n-ヘキシルホスフィンなどのシクロアルキルホスフィン;三フッ化ホウ素、酸塩化亜鉛などのルイス酸などが挙げられる。
ウレトジオン化反応触媒の多くは、同時にイソシアヌレート化反応も促進しうる。
ウレトジオン化反応触媒を用いる場合には、所望の収率となった時点で、リン酸、パラトルエンスルホン酸メチルなどのウレトジオン化反応触媒の失活剤を添加してウレトジオン化反応を停止することが好ましい。
ウレトジオン化反応触媒の多くは、同時にイソシアヌレート化反応も促進しうる。
ウレトジオン化反応触媒を用いる場合には、所望の収率となった時点で、リン酸、パラトルエンスルホン酸メチルなどのウレトジオン化反応触媒の失活剤を添加してウレトジオン化反応を停止することが好ましい。
また、ウレトジオン化反応触媒を用いることなく、脂肪族ジイソシアネート及び/又は脂環族ジイソシアネートを加熱してウレトジオン基を有するポリイソシアネートを得る場合、その加熱温度は、好ましくは120℃以上であり、より好ましくは150~170℃である。また、加熱時間は1~4時間が好ましい。
ウレタン基を有するポリイソシアネートは、公知の方法で製造することができ、例えば、脂肪族ジイソシアネート及び/又は脂環族ジイソシアネートと、アルコールと、を混合し、必要に応じてウレタン化反応触媒を添加し、40~180℃に加熱することで製造することができる。アルコールとしては、上記同様のものを用いることができる。
ウレタン化反応触媒としては、特に限定されないが、例えば、スズ系化合物、亜鉛系化合物、及びアミン系化合物が挙げられる。
ウレタン化反応触媒としては、特に限定されないが、例えば、スズ系化合物、亜鉛系化合物、及びアミン系化合物が挙げられる。
ビウレット基を有するポリイソシアネートは、公知の方法で製造することができ、例えば、脂肪族ジイソシアネート及び/又は脂環族ジイソシアネートと、水又は3級アルコールと、を混合して、好ましくは100~200℃、より好ましくは140~180℃で加熱することで製造することができる。
上記イソシアヌレート化反応、アロファネート化反応、及びウレトジオン化反応はそれぞれを逐次行うこともできるし、そのいくつかを並行して行うこともできる。好ましくは、イソシアヌレート化反応とアロファネート化反応を並行して先行させ、その後、ウレトジオン化反応を行う。さらに好ましくは、イソシアヌレート化反応とアロファネート化反応は共通した触媒を用いて同時に行い、その後、加熱によるウレトジオン化反応を行う。これにより、製造工程をより簡略化できる。
それぞれの反応終了後の反応液から未反応ジソイソシアネートを薄膜蒸留、抽出などにより除去し、ポリイソシアネート組成物を得ることができる。未反応のジイソシアネートを除去した方が、安全性の観点から、好ましい。
<変性ポリイソシアネートの製造方法>
前記変性ポリイソシアネートは、前記ポリイソシアネートと親水性化合物と反応させて得られる。
反応工程においては、錫、亜鉛、鉛等の有機金属塩、及び、3級アミン系化合物、ナトリウム等のアルカリ金属のアルコラートを触媒として用いてもよい。
反応工程の反応温度は、-20℃以上150℃以下が好ましく、30℃以上100℃以下がより好ましい。反応温度が-20℃以上であることで、反応性を高くできる傾向にある。また、反応温度が150℃以下であることで、副反応を抑制できる傾向にある。
親水性化合物が未反応状態で残存しないよう、完全にポリイソシアネートと反応させることが好ましい。未反応状態で残存しないことにより、ポリイソシアネート組成物の水分散安定性とコーティング組成物として用いたときの硬化性の低下を抑制する傾向にある場合がある。
前記変性ポリイソシアネートは、前記ポリイソシアネートと親水性化合物と反応させて得られる。
反応工程においては、錫、亜鉛、鉛等の有機金属塩、及び、3級アミン系化合物、ナトリウム等のアルカリ金属のアルコラートを触媒として用いてもよい。
反応工程の反応温度は、-20℃以上150℃以下が好ましく、30℃以上100℃以下がより好ましい。反応温度が-20℃以上であることで、反応性を高くできる傾向にある。また、反応温度が150℃以下であることで、副反応を抑制できる傾向にある。
親水性化合物が未反応状態で残存しないよう、完全にポリイソシアネートと反応させることが好ましい。未反応状態で残存しないことにより、ポリイソシアネート組成物の水分散安定性とコーティング組成物として用いたときの硬化性の低下を抑制する傾向にある場合がある。
<ブロックポリイソシアネートの製造方法>
前記ブロックポリイソシアネートは、特に限定されないが、例えば、前記ポリイソシアネートとブロック剤とを反応させて得られる。
前記ブロックポリイソシアネートの製造には、水系塗料における配合性を高めるため、例えば、ポリイソシアネートと親水性化合物とブロック剤とを反応させて得られる。
ポリイソシアネートのイソシアネート基と親水性化合物との反応、及びブロック剤との反応を同時に行うこともできるし、あらかじめどちらかの反応を行った後に、2つ目の反応を実施することもできる。その中でも、イソシアネート基と親水性化合物の反応を先に実施し、その終了後、ブロック剤との反応を行うことが好ましい。
反応温度、触媒等の反応条件は、上記変性ポリイソシアネートの製造方法と同様に行うことができる。反応後、イソシアネート基が残存する場合は、ブロック剤等をさらに添加して、完全にイソシアネート基を消失させることが好ましい。
前記ブロックポリイソシアネートは、特に限定されないが、例えば、前記ポリイソシアネートとブロック剤とを反応させて得られる。
前記ブロックポリイソシアネートの製造には、水系塗料における配合性を高めるため、例えば、ポリイソシアネートと親水性化合物とブロック剤とを反応させて得られる。
ポリイソシアネートのイソシアネート基と親水性化合物との反応、及びブロック剤との反応を同時に行うこともできるし、あらかじめどちらかの反応を行った後に、2つ目の反応を実施することもできる。その中でも、イソシアネート基と親水性化合物の反応を先に実施し、その終了後、ブロック剤との反応を行うことが好ましい。
反応温度、触媒等の反応条件は、上記変性ポリイソシアネートの製造方法と同様に行うことができる。反応後、イソシアネート基が残存する場合は、ブロック剤等をさらに添加して、完全にイソシアネート基を消失させることが好ましい。
<ポリイソシアネート組成物の製造方法>
前記第一の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ポリ(オキシアルキレン)アルキルエーテルリン酸、及び必要に応じイオン界面活性剤を混合して得られる。
変性ポリイソシアネートを用いる場合は、ポリ(オキシアルキレン)アルキルエーテルリン酸、及び必要に応じイオン界面活性剤は、製造安定性の観点から、変性ポリイソシアネートの製造開始前に添加する、すなわち、ポリ(オキシアルキレン)アルキルエーテルリン酸及び必要に応じてイオン界面活性剤添加後に、ポリイソシアネートを変性させる、ことが好ましい。
親水性化合物にポリ(オキシアルキレン)モノアルキルエーテルを使用する場合は、ポリイソシアネート、ポリ(オキシアルキレン)モノアルキルエーテル及び酸性リン酸エステルを一括添加、反応させることにより、本実施形態の変性ポリイソシアネートとポリ(オキシアルキレン)アルキルエーテルリン酸を同時に生成することができ、本実施形態のポリイソシアネート組成物を得ることができる。
前記第一の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ポリ(オキシアルキレン)アルキルエーテルリン酸、及び必要に応じイオン界面活性剤を混合して得られる。
変性ポリイソシアネートを用いる場合は、ポリ(オキシアルキレン)アルキルエーテルリン酸、及び必要に応じイオン界面活性剤は、製造安定性の観点から、変性ポリイソシアネートの製造開始前に添加する、すなわち、ポリ(オキシアルキレン)アルキルエーテルリン酸及び必要に応じてイオン界面活性剤添加後に、ポリイソシアネートを変性させる、ことが好ましい。
親水性化合物にポリ(オキシアルキレン)モノアルキルエーテルを使用する場合は、ポリイソシアネート、ポリ(オキシアルキレン)モノアルキルエーテル及び酸性リン酸エステルを一括添加、反応させることにより、本実施形態の変性ポリイソシアネートとポリ(オキシアルキレン)アルキルエーテルリン酸を同時に生成することができ、本実施形態のポリイソシアネート組成物を得ることができる。
<ブロックポリイソシアネート組成物の製造方法>
前記第二の実施形態のブロックポリイソシアネート組成物は、製造安定性の観点から、ポリ(オキシアルキレン)アルキルエーテルリン酸と、必要に応じイオン界面活性剤との存在下で、ポリイソシアネートとブロック剤とを反応させて得ることが好ましい。
親水性化合物とブロック剤とを用いる場合は、製造安定性の観点から、ポリ(オキシアルキレン)アルキルエーテルリン酸と、必要に応じイオン界面活性剤との存在下で、ポリイソシアネートのイソシアネート基と親水性化合物とを反応させることが好ましい。親水性化合物が未反応状態で残存しないよう、完全にポリイソシアネート組成物と親水性化合物とを反応させることが好ましい。親水性化合物が未反応状態で残存しないことにより、ブロックポリイソシアネート組成物の水分散安定性とコーティング組成物として用いたときの硬化性の低下をさらに抑制する傾向にある。
前記第二の実施形態のブロックポリイソシアネート組成物は、製造安定性の観点から、ポリ(オキシアルキレン)アルキルエーテルリン酸と、必要に応じイオン界面活性剤との存在下で、ポリイソシアネートとブロック剤とを反応させて得ることが好ましい。
親水性化合物とブロック剤とを用いる場合は、製造安定性の観点から、ポリ(オキシアルキレン)アルキルエーテルリン酸と、必要に応じイオン界面活性剤との存在下で、ポリイソシアネートのイソシアネート基と親水性化合物とを反応させることが好ましい。親水性化合物が未反応状態で残存しないよう、完全にポリイソシアネート組成物と親水性化合物とを反応させることが好ましい。親水性化合物が未反応状態で残存しないことにより、ブロックポリイソシアネート組成物の水分散安定性とコーティング組成物として用いたときの硬化性の低下をさらに抑制する傾向にある。
<コーティング組成物>
本発明の第四の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又はブロックポリイソシアネート組成物と主剤とを含む。また、本実施形態の水系コーティング組成物は、上記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又はブロックポリイソシアネート組成物と主剤と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、さらに有機溶剤を含む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、水を含まず有機溶剤を含むコーティング組成物よりも好ましい。
コーティング組成物及び水系コーティング組成物としては、例えば、建築用塗料、自動車用塗料、自動車補修用塗料、プラスチック用塗料、粘着剤、接着剤、建材、家庭用水系塗料、その他コーティング剤、シーリング剤、インキ、注型材、エラストマー、フォーム、プラスチック原料、繊維処理剤に使用することができる。
本発明の第四の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又はブロックポリイソシアネート組成物と主剤とを含む。また、本実施形態の水系コーティング組成物は、上記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又はブロックポリイソシアネート組成物と主剤と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、さらに有機溶剤を含む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、水を含まず有機溶剤を含むコーティング組成物よりも好ましい。
コーティング組成物及び水系コーティング組成物としては、例えば、建築用塗料、自動車用塗料、自動車補修用塗料、プラスチック用塗料、粘着剤、接着剤、建材、家庭用水系塗料、その他コーティング剤、シーリング剤、インキ、注型材、エラストマー、フォーム、プラスチック原料、繊維処理剤に使用することができる。
コーティング組成物又は水系コーティング組成物における主剤の樹脂類としては、以下のものに限定されないが、例えば、アクリル樹脂類、ポリエステル樹脂類、ポリエーテル樹脂類、エポキシ樹脂類、フッ素樹脂類、ポリウレタン樹脂類、ポリ塩化ビニリデン共重合体、ポリ塩化ビニル共重合体、酢酸ビニル共重合体、アクリロニトリルブタジエン共重合体、ポリブタジエン共重合体、スチレンブタジエン共重合体が挙げられる。
アクリル樹脂類としては、以下のものに限定されないが、例えば、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸イソプロピル、(メタ)アクリル酸-n-ブチル、(メタ)アクリル酸-2-エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸ラウリル等の(メタ)アクリル酸エステル類;(メタ)アクリル酸-2-ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸-2-ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸-2-ヒドロキシブチル、(メタ)アクリル酸-3-ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸-4-ヒドロキシブチル等の活性水素を持つ(メタ)アクリル酸エステル類;アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、イタコン酸等の不飽和カルボン酸類;アクリルアミド、N-メチロールアクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド等の不飽和アミド類;メタクリル酸グリシジル、スチレン、ビニルトルエン、酢酸ビニル、アクリロニトリル、フマル酸ジブチル、p-スチレンスルホン酸、アリルスルホコハク酸等のその他の重合性モノマー類等から選ばれた単独又は混合物を重合させて得られるアクリル樹脂類が挙げられる。その重合方法としては、乳化重合が一般的であるが、懸濁重合、分散重合、溶液重合でも製造できる。乳化重合では段階的に重合することもできる。
ポリエステル樹脂類としては、以下のものに限定されないが、例えば、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、ダイマー酸、無水マレイン酸、無水フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、トリメリット酸、ピロメリット酸等のカルボン酸の群から選ばれた単独又は混合物と、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、1,2-プロパンジオール、1,3-プロパンジオール、1,2-ブタンジオール、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、2,3-ブタンジオール、2-メチル-1,2-プロパンジオール、1,5-ペンタンジオール、2-メチル-2,3-ブタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、1,2-ヘキサンジオール、2,5-ヘキサンジオール、2-メチル-2,4-ペンタンジオール、2,3-ジメチル-2,3-ブタンジオール、2-エチル-ヘキサンジオール、1,2-オクタンジオール、1,2-デカンジオール、2,2,4-トリメチルペンタンジオール、2-ブチル-2-エチル-1,3-プロパンジオール、2,2-ジエチル-1,3-プロパンジオール等のジオール類;グリセリン、トリメチロールプロパン等のトリオール類;ジグリセリン、ジメチロールプロパン、ペンタエリトリトール等のテトラオール類等の群から選ばれた多価アルコールの単独又は混合物と、の縮合反応によって得られるポリエステル樹脂類等、及び低分子量ポリオールの水酸基にε-カプロラクトンを開環重合して得られるようなポリカプロラクトン類が挙げられる。
ポリエーテル樹脂類としては、以下のものに限定されないが、例えば、多価ヒドロキシ化合物の単独又は混合物に、リチウム、ナトリウム、カリウム等の水酸化物;アルコラート、アルキルアミン等の強塩基性触媒等を使用して、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド、シクロヘキセンオキサイド、スチレンオキサイド等のアルキレンオキサイドの単独又は混合物を付加して得られるポリエーテルポリオール類;エチレンジアミン類等の多官能化合物にアルキレンオキサイドを反応させて得られるポリエーテルポリオール類;テトラヒドロフラン等の環状エーテル類の開環重合によって得られるポリエーテルポリオール類;これらポリエーテル類を媒体としてアクリルアミド等を重合して得られる、いわゆるポリマーポリオール類が挙げられる。
これらの樹脂類の中では、アクリル樹脂類、ポリエステル樹脂類が好ましい。また、必要に応じて、メラミン系硬化剤、ウレタンディスパージョン、ウレタンアクリルエマルジョン等の樹脂を併用することができる。
これらの樹脂類は、水に乳化、分散又は溶解することが好ましい。そのために、樹脂類に含まれるカルボキシル基、スルホン基等を中和することができる。
カルボキシル基、スルホン基等を中和するための中和剤として、特に限定されないが、例えば、アンモニア、水溶性アミノ化合物であるモノエタノールアミン、エチルアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、プロピルアミン、ジプロピルアミン、イソプロピルアミン、ジイソプロピルアミン、トリエタノールアミン、ブチルアミン、ジブチルアミン、2-エチルヘキシルアミン、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、メチルエタノールアミン、ジメチルエタノールアミン、ジエチルエタノールアミン、モルホリンから選択される1種以上を用いることができる。中和剤としては、第三級アミンであるトリエチルアミン、ジメチルエタノールアミンが好ましい。
ブロックポリイソシアネートを含むコーティング組成物又は水系コーティング組成物において用いられる主剤は、ポリオール、ポリアミン、及びアルカノールアミンからなる群より選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。
コーティング組成物又は水系コーティング組成物は、少なくともポリオールを含むことが好ましい。ポリオールとしては、ポリエステルポリオール、アクリルポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリオレフィンポリオール、フッ素ポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリウレタンポリオールが挙げられる。
ポリエステルポリオールとして、具体的には、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、ダイマー酸、無水マレイン酸、無水フタル酸、イソフタル酸、及びテレフタル酸からなる群より選ばれる少なくとも1種の二塩基酸と、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ネオペンチルグリコール、トリメチロールプロパン、及びグリセリンからなる群より選ばれる少なくとも1種の多価アルコールと、の縮合反応によって得られるポリエステルポリオール、並びに、多価アルコールを用いたε-カプロラクトンの開環重合により得られるポリカプロラクトン類が挙げられる。
アクリルポリオールは、ヒドロキシル基を有するエチレン性不飽和結合単量体と、これと共重合可能な他のエチレン性不飽和結合含有単量体との共重合体が挙げられる。ヒドロキシル基を有するエチレン性不飽和結合含有単量体としては、アクリル酸ヒドロキシエチル、アクリル酸ヒドロキシプロピル、アクリル酸ヒドロキシブチル、メタクリル酸ヒドロキシエチル、メタクリル酸ヒドロキシプロピル、メタクリル酸ヒドロキシブチルが挙げられる。これらの中では、アクリル酸ヒドロキシエチル、メタクリル酸ヒドロキシエチルが好ましい。
ヒドロキシル基を有するエチレン性不飽和結合単量体と共重合可能な他のエチレン性不飽和結合含有単量体としては、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸-n-ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸-n-ヘキシル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸-2-エチルヘキシル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸ベンジル、アクリル酸フェニル等のアクリル酸エステル;メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸-n-ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸-n-ヘキシル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸-2-エチルヘキシル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸ベンジル、メタクリル酸フェニル等のメタクリル酸エステル;アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、イタコン酸等の不飽和カルボン酸;アクリルアミド、メタクリルアミド、N,N-メチレンビスアクリルアミド、ダイアセトンアクリルアミド、ダイアセトンメタクリルアミド、マレイン酸アミド、マレイミド等の不飽和アミド;メタクリル酸グリシジル、スチレン、ビニルトルエン、酢酸ビニル、アクリロニトリル、フマル酸ジブチル等のビニル系単量体;ビニルトリメトキシシラン、ビニルメチルジメトキシシラン、γ-(メタ)アクリロキシプロピルトリメトキシシラン等の加水分解性シリル基を有するビニル系単量体が挙げられる。
ヒドロキシル基を有するエチレン性不飽和結合単量体と共重合可能な他のエチレン性不飽和結合含有単量体としては、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸-n-ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸-n-ヘキシル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸-2-エチルヘキシル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸ベンジル、アクリル酸フェニル等のアクリル酸エステル;メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸-n-ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸-n-ヘキシル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸-2-エチルヘキシル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸ベンジル、メタクリル酸フェニル等のメタクリル酸エステル;アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、イタコン酸等の不飽和カルボン酸;アクリルアミド、メタクリルアミド、N,N-メチレンビスアクリルアミド、ダイアセトンアクリルアミド、ダイアセトンメタクリルアミド、マレイン酸アミド、マレイミド等の不飽和アミド;メタクリル酸グリシジル、スチレン、ビニルトルエン、酢酸ビニル、アクリロニトリル、フマル酸ジブチル等のビニル系単量体;ビニルトリメトキシシラン、ビニルメチルジメトキシシラン、γ-(メタ)アクリロキシプロピルトリメトキシシラン等の加水分解性シリル基を有するビニル系単量体が挙げられる。
ポリエーテルポリオールとしては、多価ヒドロキシ化合物に、リチウム、ナトリウム、カリウム等の水酸化物、アルコラート、アルキルアミン等の強塩基性触媒を使用して、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド、シクロヘキセンオキサイド、スチレンオキサイド等のアルキレンオキサイドを付加して得られるポリエーテルポリオール類;エチレンジアミン類等の多官能化合物にアルキレンオキサイドを反応させて得られるポリエーテルポリオール類、これらポリエーテルポリオール類を媒体としてアクリルアミド等を重合して得られるいわゆるポリマーポリオール類が挙げられる。
上記の多価ヒドロキシ化合物としては、ジグリセリン、ジトリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール;エリスリトール、D-トレイトール、L-アラビニトール、リビトール、キシリトール、ソルビトール、マンニトール、ガラクチトール、ラムニトール等糖アルコール系化合物;アラビノース、リボース、キシロース、グルコース、マンノース、ガラクトース、フルクトース、ソルボース、ラムノース、フコース、リボデソース等の単糖類;トレハロース、ショ糖、マルトース、セロビオース、ゲンチオビオース、ラクトース、メリビオース等の二糖類;ラフィノース、ゲンチアノース、メレチトース等の三糖類;スタキオース等の四糖類が挙げられる。
ポリオレフィンポリオールとしては、水酸基を2個以上有するポリブタジエン、水素添加ポリブタジエン、ポリイソプレン、水素添加ポリイソプレンが挙げられる。ポリオールの統計的1分子が持つ水酸基数(以下、「水酸基平均数」と表す。)は2以上であることが好ましい。ポリオールの水酸基平均数が2以上であることによって、得られた塗膜の架橋密度の低下を抑制することができる傾向にある。
フッ素ポリオールは分子内にフッ素を含むポリオールであり、例えば特開昭57-34107号公報、特開昭61-275311号公報で開示されているフルオロオレフィン、シクロビニルエーテル、ヒドロキシアルキルビニルエーテル、モノカルボン酸ビニルエステル等の共重合体がある。
ポリカーボネートポリオールとしては、ジメチルカーボネート等のジアルキルカーボネート、エチレンカーボネート等のアルキレンカーボネート、ジフェニルカーボネート等のジアリールカーボネート等の低分子カーボネート化合物と、上述のポリエステルポリオールに用いられる多価アルコールとを、縮重合して得られるものが挙げられる。
ポリウレタンポリオールは、常法により、ポリオールとポリイソシアネートとを反応させることにより得ることができる。ポリオールとしては、カルボキシル基を有しないものとして、エチレングリコール、プロピレングリコール等の低分子量のポリオール、アクリルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール等の高分子量のポリオールが挙げられる。
上述したポリオールの中でも、アクリルポリオール、ポリエステルポリオールが好ましい。
ポリオールを用いる場合のコーティング組成物又は水系コーティング組成物において、ポリオールの水酸基の官能基数に対するブロックイソシアネート基の官能基数の比率は、1/10以上10/1以下が好ましい。
ポリオールの樹脂あたりの水酸基価は、10mgKOH/樹脂g以上300mgKOH/樹脂g以下であることが好ましい。樹脂あたりの水酸基価が10mgKOH/樹脂g以上であることによって、架橋密度が減少することを防止し、本実施形態の目的とする物性を十分に達成することができる傾向にある。一方、樹脂あたりの水酸基価が300mgKOH/樹脂g以下であることによって、架橋密度が過度に増大することを抑制し、塗膜の機械的物性を高度に維持することができる傾向にある。
ポリオールの樹脂あたりの酸価は、5mgKOH/樹脂g以上150mgKOH/樹脂g以下であることが好ましく、8mgKOH/樹脂g以上120mgKOH/樹脂g以下であることがより好ましく、10mgKOH/樹脂g以上100mgKOH/樹脂g以下であることがさらに好ましい。酸価が5mgKOH/樹脂g以上であることにより、水分散性を高く保つことができる傾向にあり、150mgKOH/樹脂g以下であることにより、塗膜の耐水性の低下を防止することができる傾向にある。
ポリイソシアネート組成物またはブロックポリイソシアネート組成物とポリオールとを水系コーティング組成物に用いる場合、ポリイソシアネート組成物またはブロックポリイソシアネート組成物とポリオールとの配合方法は、ポリオールにポリイソシアネート組成物またはブロックポリイソシアネート組成物をそのまま混合、分散させてもよいし、一旦ポリイソシアネート組成物またはブロックポリイソシアネート組成物を水、必要に応じて溶剤と配合させた後、ポリオールと混合させてもよい。
本実施形態に用いるポリアミンとしては、1級アミノ基及び/又は2級アミノ基を1分子中に2個以上有するものが挙げられ、その中でも、1分子中に3個以上有するものが好ましい。
ポリアミンとして、具体的には、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ブチレンジアミン、トリエチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、4,4’-ジアミノジシクロヘキシルメタン、ピペラジン、2-メチルピペラジン、イソホロンジアミン等のジアミン類;ビスヘキサメチレントリアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ペンタメチレンヘキサミン、テトラプロピレンペンタミン等の3個以上のアミノ基を有する鎖状ポリアミン類;1,4,7,10,13,16-ヘキサアザシクロオクタデカン、1,4,7,10-テトラアザシクロデカン、1,4,8,12-テトラアザシクロペンタデカン、1,4,8,11-テトラアザシクロテトラデカン等の環状ポリアミン類が挙げられる。
ポリアミンとして、具体的には、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ブチレンジアミン、トリエチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、4,4’-ジアミノジシクロヘキシルメタン、ピペラジン、2-メチルピペラジン、イソホロンジアミン等のジアミン類;ビスヘキサメチレントリアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ペンタメチレンヘキサミン、テトラプロピレンペンタミン等の3個以上のアミノ基を有する鎖状ポリアミン類;1,4,7,10,13,16-ヘキサアザシクロオクタデカン、1,4,7,10-テトラアザシクロデカン、1,4,8,12-テトラアザシクロペンタデカン、1,4,8,11-テトラアザシクロテトラデカン等の環状ポリアミン類が挙げられる。
本実施形態に用いるアルカノールアミンとは、1分子中に、アミノ基と水酸基を有する化合物を意味する。具体的には、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、アミノエチルエタノールアミン、N-(2-ヒドロキシプロピル)エチレンジアミン、モノ-、ジ-(n-またはイソ-)プロパノールアミン、エチレングリコール-ビス-プロピルアミン、ネオペンタノールアミン、メチルエタノールアミンが挙げられる。
水系コーティング組成物における配合性の向上の目的に応じて、ポリイソシアネート組成物又はブロックポリイソシアネート組成物は、水に対し混和性の傾向を示す溶剤を含むことができる。
水に対し混和性の傾向を示す溶剤としては、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、イソブタノール、ブチルグリコール、N-メチルピロリドン、ブチルジグリコール、ブチルジグリコールアセテートが挙げられる。これらの溶剤の中でも、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、イソブタノール、ブチルグリコール、N-メチルピロリドン、ブチルジグリコールが好ましく、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテルがより好ましい。これらの溶剤は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。
コーティング組成物又は水系コーティング組成物には、公知のメラミン樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂を配合してもよい。また、上述したポリオールがカルボキシル基を有する場合には、オキサゾリン基含有化合物、カルボジイミド基含有化合物を配合してもよい。さらに、上述したポリオールがカルボニル基を有する場合には、ヒドラジド基含有化合物、セミカルバジド基含有化合物を配合してもよい。これらの化合物は単独で配合するだけでなく、2種以上の化合物を配合することもできる。
メラミン樹脂としては、メラミンとアルデヒドとの反応によって得られる、部分又は完全メチロール化メラミン樹脂が挙げられる。上記アルデヒドとしては、ホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒドが挙げられる。また、このメチロール化メラミン樹脂のメチロール基をアルコールによって部分的にもしくは完全にエーテル化したものも使用することができる。エーテル化に用いられるアルコールとしては、メタノール、エタノール、n-プロパノール、イソプロパノール、n-ブタノール、イソブタノール、2-エチルブタノール、2-エチルヘキサノールが挙げられる。メラミン樹脂として、具体的には、日本サイテックインダストリーズ社製の商品名「サイメル303」、「サイメル323」、「サイメル325」、「サイメル327」、「サイメル350」、「サイメル370」、「サイメル380」、「サイメル385」、「サイメル212」、「サイメル251」、「サイメル254」、「マイコート776」を挙げることができる。メラミン系硬化剤を併用する場合は、硬化させる際の触媒として、酸性化合物の添加が有効である。酸性化合物としては、カルボン酸、スルホン酸、酸性リン酸エステル、亜リン酸エステルが挙げられる。
上記のカルボン酸としては、酢酸、乳酸、コハク酸、シュウ酸、マレイン酸、デカンジカルボン酸が挙げられる。スルホン酸としては、パラトルエンスルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸、ジノニルナフタレンジスルホン酸が挙げられる。酸性リン酸エステルとしては、ジメチルホスフェート、ジエチルホスフェート、ジブチルホスフェート、ジオクチルホスフェート、ジラウリルホスフェート、モノメチルホスフェート、モノエチルホスフェート、モノブチルホスフェート、モノオクチルホスフェートが挙げられる。亜リン酸エステルとしては、ジエチルホスファイト、ジブチルホスファイト、ジオクチルホスファイト、ジラウリルフホスファイト、モノエチルホスファイト、モノブチルホスファイト、モノオクチルホスファイト、モノラウリルホスファイトが挙げられる。
エポキシ樹脂は、1分子にエポキシ基を2個以上有する樹脂である。エポキシ樹脂として、具体的には、ビスフェノールにエポクロルヒドリンを付加させて得られるビスフェノール型エポキシ樹脂、フェノールノボラック樹脂にエピクロルヒドリンを付加させて得られるノボラック型エポキシ樹脂、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテルが挙げられる。エポキシ樹脂は、必要に応じて水分散化して使用することができる。
ポリウレタン樹脂としては、塗料に一般的に用いられているものなら限定されないが、イソシアネート基とポリオールを反応させて鎖延長されたポリウレタン樹脂が好ましい。
該ポリウレタン樹脂は、ポリオールの一部にカルボキシル基含有ポリオールを使用して得られたカルボキシル基を有するもの、末端に水酸基を有するものが挙げられる。カルボキシル基を有するポリウレタン樹脂は、塩基性物質を用いて中和するものが好ましい。市販品としては、第一工業製薬社製の商品名「スーパーフレックスシリーズ110」、「スーパーフレックスシリーズ150」、「スーパーフレックスシリーズ460S」、アビシア社製の商品名「ネオレッツR9649」、「ネオレッツR966」が挙げられる。
該ポリウレタン樹脂は、ポリオールの一部にカルボキシル基含有ポリオールを使用して得られたカルボキシル基を有するもの、末端に水酸基を有するものが挙げられる。カルボキシル基を有するポリウレタン樹脂は、塩基性物質を用いて中和するものが好ましい。市販品としては、第一工業製薬社製の商品名「スーパーフレックスシリーズ110」、「スーパーフレックスシリーズ150」、「スーパーフレックスシリーズ460S」、アビシア社製の商品名「ネオレッツR9649」、「ネオレッツR966」が挙げられる。
オキサゾリン基含有化合物としては、オキサゾリン基を側鎖に少なくとも2個有する重合体状の化合物、1分子中にオキサゾリン基を少なくとも2個有する単量体の化合物が挙げられる。
カルボジイミド基含有化合物は、ポリイソシアネート化合物のイソシアネート基同士を脱二酸化炭素反応せしめることにより得ることができる。カルボジイミド基含有化合物の市販品としては、日清紡社製の商品名「カルボジライトV-02」、「カルボジライトV-02-L2」、「カルボジライトV-04」、「カルボジライトE-01」、「カルボジライトE-02」を挙げることができる。
ヒドラジド基含有化合物は、-CO-NH-NH2で示されるヒドラジド基を1分子中に少なくとも2個有する化合物であり、2個以上10個以下有する化合物が好ましい。ヒドラジド基含有化合物として、具体的には、シュウ酸ジヒドラジド、マロン酸ジヒドラジド、グルタル酸ジヒドラジド、こはく酸ジヒドラジド、アジピン酸ジヒドラジド、セバシン酸ジヒドラジド等の2個以上18個以下の炭素原子を有する飽和ジカルボン酸ジヒドラジド;マレイン酸ジヒドラジド、フマル酸ジヒドラジド、イタコン酸ジヒドラジド等のモノオレフィン性不飽和ジカルボン酸ジヒドラジド;カルボン酸低級アルキルエステル基を有する低重合体をヒドラジン又はヒドラジン水和物と反応させることにより得られるポリヒドラジドが挙げられる。
セミカルバジド基含有化合物とは、-NH-CO-NH-NH2で示されるセミカルバジド基を1分子中に少なくとも2個有する化合物であり、2個以上10個以下有する化合物が好ましい。セミカルバジド基含有化合物として、具体的には、ビスセミカルバジド;ヘキサメチレンジイソシアネートやイソホロンジイソシアネート等のジイソシアネート及びそれから誘導されるポリイソシアネート化合物にN,N-ジメチルヒドラジン等のN,N-置換ヒドラジンや上記例示のヒドラジンを反応させて得られる多官能セミカルバジドが挙げられる。
コーティング組成物又は水系コーティング組成物は、上述した以外の目的及び用途に応じて、有機溶剤、硬化促進触媒、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、顔料、レベリング剤、可塑剤、及び界面活性剤等の各種添加剤を含むことができる。
有機溶剤としては、上述した水に対し混和性の傾向を示す溶剤;ヘキサン、ヘプタン、オクタン等の脂肪族炭化水素系溶剤;シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン等の脂環族炭化水素系溶剤;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン系溶剤;酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸イソブチル、乳酸メチル、乳酸エチル等のエステル系溶剤;トルエン、キシレン、ジエチルベンゼン、メシチレン、アニソール、ベンジルアルコール、フェニルグリコール、クロロベンゼン等の芳香族系溶剤;エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、3-メチル-3-メトキシブチルアセテート、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等のグリコール系溶剤;ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル系溶剤;ジクロロメタン、1,2-ジクロロエタン、クロロホルム等のハロゲン化炭化水素系溶剤;N-メチル-2-ピロリドン等のピロリドン系溶剤;N,N-ジメチルアセトアミド、N,N-ジメチルホルムアミド等のアミド系溶剤;ジメチルスルホキシド等のスルホキシド系溶剤;γ-ブチロラクトン等のラクトン系溶剤;モルフォリン等のアミン系溶剤;それらの混合物が挙げられる。なお、これらの有機溶剤は1種単独で又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。
硬化促進触媒としては、ジブチルスズジラウレート、ジブチルスズジアセテート、ジオクチルスズジラウレート、ジメチルスズジネオデカノエート、ビス(2-エチルヘキサン酸)スズ等のスズ系化合物;2-エチルヘキサン酸亜鉛、ナフテン酸亜鉛等の亜鉛化合物;2-エチルヘキサン酸チタン、チタンジイソプロポキシビス(エチルアセトナート)等のチタン化合物;2-エチルヘキサン酸コバルト、ナフテン酸コバルト等のコバルト化合物;2-エチルヘキサン酸ビスマス、ナフテン酸ビスマス等のビスマス化合物;ジルコニウムテトラアセチルアセトネート、2-エチルヘキサン酸ジルコニル、及びナフテン酸ジルコニル等のジルコニウム化合物;アミン化合物が挙げられる。
酸化防止剤としては、ヒンダードフェノール系化合物、リン系化合物、及びイオウ系化合物が挙げられる。
紫外線吸収剤としては、ベンゾトリアゾール系化合物、トリアジン系化合物、及びベンゾフェノン系化合物が挙げられる。
光安定剤としては、ヒンダードアミン系化合物、ベンゾトリアゾール系化合物、トリアジン系化合物、ベンゾフェノン系化合物、及びベンゾエート系化合物が挙げられる。
顔料としては、酸化チタン、カーボンブラック、インディゴ、パールマイカ、及びアルミニウムが挙げられる。レベリング剤としては、シリコーンオイルが挙げられる。
可塑剤としては、フタル酸エステル類、リン酸系化合物、及びポリエステル系化合物が挙げられる。
界面活性剤としては、上述した界面活性剤、公知のアニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤、及び両性界面活性剤が挙げられる。
紫外線吸収剤としては、ベンゾトリアゾール系化合物、トリアジン系化合物、及びベンゾフェノン系化合物が挙げられる。
光安定剤としては、ヒンダードアミン系化合物、ベンゾトリアゾール系化合物、トリアジン系化合物、ベンゾフェノン系化合物、及びベンゾエート系化合物が挙げられる。
顔料としては、酸化チタン、カーボンブラック、インディゴ、パールマイカ、及びアルミニウムが挙げられる。レベリング剤としては、シリコーンオイルが挙げられる。
可塑剤としては、フタル酸エステル類、リン酸系化合物、及びポリエステル系化合物が挙げられる。
界面活性剤としては、上述した界面活性剤、公知のアニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤、及び両性界面活性剤が挙げられる。
本実施形態のコーティング組成物又は水系コーティング組成物は、塗料組成物、粘着剤組成物、接着剤組成物、注型剤組成物等の硬化性組成物、及び、繊維処理剤等の各種表面処理剤組成物、各種エラストマー組成物、発泡体組成物等の架橋剤、並びに改質剤、添加剤として用いられる。
塗料組成物として用いる場合は、ロール塗装、カーテンフロー塗装、スプレー塗装、静電塗装、ベル塗装等により、各種素材に、プライマー、中塗り、及び上塗りとして好ましく用いられる。また、この塗料組成物は、防錆鋼板を含むプレコートメタル、自動車塗装、プラスチック塗装;美粧性、耐候性、耐酸性、防錆性、耐チッピング性、密着性等を付与、に好ましく用いられる。
塗料組成物は、ロール塗装、カーテンフロー塗装、スプレー塗装、静電塗装、ベル塗装等により塗装後、焼き付け工程を経て、塗膜を形成する。この塗料組成物は、焼付け工程を経て、架橋塗膜が形成されていることが好ましい。塗料組成物の硬化後の架橋塗膜は、耐薬品性、耐熱性、耐水性等に加え、積層塗装又はリコートを行う場合に、層間での水素結合等が可能となり、層間の密着性に優れる。焼き付け工程後、架橋構造が完全に形成されていない塗膜においても、積層塗装又はリコート時に、密着性に優れるため、架橋塗膜と同様に優れている。自動車の新車ラインの塗装のように、数層の塗液をウェットオンウェットで積層する場合には、塗料組成物中又は硬化後の架橋塗膜中に有機アミン化合物が存在するため、下層又は上層の架橋反応の触媒として働く可能性もある。
粘着剤組成物、接着剤組成物として用いる場合は、被着体へ塗布する場合の作業性及び薄膜化の容易性から、各種溶剤、水等で希釈した塗布液として用いることが可能である。
その中でも、地球環境保護の観点から、水を希釈媒体として使用することが好ましい。希釈媒体中の溶剤使用量は、30質量%以下であることが好ましく、20質量%以下であることがより好ましく、10質量%以下であることがさらに好ましく、希釈媒体が水のみであることがよりさらに好ましい。塗布液中の全バインダー樹脂成分の固形分濃度は、1質量%以上30質量%以下であることが好ましく、2質量%以上20質量%以下であることがより好ましい。
その中でも、地球環境保護の観点から、水を希釈媒体として使用することが好ましい。希釈媒体中の溶剤使用量は、30質量%以下であることが好ましく、20質量%以下であることがより好ましく、10質量%以下であることがさらに好ましく、希釈媒体が水のみであることがよりさらに好ましい。塗布液中の全バインダー樹脂成分の固形分濃度は、1質量%以上30質量%以下であることが好ましく、2質量%以上20質量%以下であることがより好ましい。
粘着剤組成物、接着剤組成物として用いられる場合の使用分野としては、自動車、建材、家電、木工、太陽電池用積層体が挙げられる。その中でも、テレビ、パソコン、デジタルカメラ、携帯電話等の家電の液晶ディスプレイ用等の光学部材は、各種機能を発現するため、各種被着体のフィルム及びプレートを積層させる必要がある。各種被着体のフィルム及びプレート間には十分な粘着性及び/又は接着性が要求されることから、粘着剤組成物、接着剤組成物の使用例として好ましい。
<コーティング基材>
本実施形態のコーティング基材は、基材と、上記コーティング組成物又は上記水性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。
本実施形態に用いる基材としては、以下のものに限定されないが、例えば、ガラス、アルミニウム、鉄、亜鉛鋼板、銅、ステンレスのような各種金属;木材、紙、モルタル、石材のような多孔質部材;フッ素塗装、ウレタン塗装、アクリルウレタン塗装等がされた部材;シリコーン系、変性シリコーン系、ウレタン系等のシーリング材硬化物;塩化ビニル、天然ゴム、合成ゴム等のゴム類;天然皮革、人工皮革等の皮革類;植物系、動物系、炭素繊維、ガラス繊維等の繊維類;不織布、ポリエステル、アクリル、ポリカーボネート、トリアセチルセルロース、ポリオレフィン等の樹脂類のフィルム及びプレート;紫外線硬化型アクリル樹脂層、印刷インキ、UVインキ等のインキ類が挙げられる。場合により、コーティング前に通常のプライマーを備えてもよい。
本実施形態のコーティング基材は、基材と、上記コーティング組成物又は上記水性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。
本実施形態に用いる基材としては、以下のものに限定されないが、例えば、ガラス、アルミニウム、鉄、亜鉛鋼板、銅、ステンレスのような各種金属;木材、紙、モルタル、石材のような多孔質部材;フッ素塗装、ウレタン塗装、アクリルウレタン塗装等がされた部材;シリコーン系、変性シリコーン系、ウレタン系等のシーリング材硬化物;塩化ビニル、天然ゴム、合成ゴム等のゴム類;天然皮革、人工皮革等の皮革類;植物系、動物系、炭素繊維、ガラス繊維等の繊維類;不織布、ポリエステル、アクリル、ポリカーボネート、トリアセチルセルロース、ポリオレフィン等の樹脂類のフィルム及びプレート;紫外線硬化型アクリル樹脂層、印刷インキ、UVインキ等のインキ類が挙げられる。場合により、コーティング前に通常のプライマーを備えてもよい。
以下、具体的な実施例及び比較例を挙げて本実施形態をより具体的に説明するが、本実施形態はその要旨を超えない限り、以下の実施例及び比較例によって何ら限定されるものではない。実施例及び比較例における、ポリイソシアネート組成物及びブロックポリイソシアネート組成物の物性は、以下のとおり測定した。なお、特に明記しない場合は、「部」及び「%」は、「質量部」及び「質量%」を意味する。
(物性1)粘度
粘度は、E型粘度計(トキメック社製)を用いて25℃で測定した。測定に際しては、標準ローター(1°34’×R24)を用いた。回転数は、以下の通り。
100r.p.m.(128mPa・s未満の場合)
50r.p.m.(128mPa・s以上256mPa・s未満の場合)
20r.p.m.(256mPa・s以上640mPa・s未満の場合)
10r.p.m.(640mPa・s以上1280mPa・s未満の場合)
5r.p.m.(1280mPa・s以上2560mPa・s未満の場合)
2.5r.p.m.(2560mPa・s以上5120mPa・s未満の場合)
1.0r.p.m.(5120mPa・s以上10240mPa・s未満の場合)
0.5r.p.m.(10240mPa・s以上20480mPa・s未満の場合)
粘度は、E型粘度計(トキメック社製)を用いて25℃で測定した。測定に際しては、標準ローター(1°34’×R24)を用いた。回転数は、以下の通り。
100r.p.m.(128mPa・s未満の場合)
50r.p.m.(128mPa・s以上256mPa・s未満の場合)
20r.p.m.(256mPa・s以上640mPa・s未満の場合)
10r.p.m.(640mPa・s以上1280mPa・s未満の場合)
5r.p.m.(1280mPa・s以上2560mPa・s未満の場合)
2.5r.p.m.(2560mPa・s以上5120mPa・s未満の場合)
1.0r.p.m.(5120mPa・s以上10240mPa・s未満の場合)
0.5r.p.m.(10240mPa・s以上20480mPa・s未満の場合)
(物性2)イソシアネート基含有率
ポリイソシアネートに総質量に対して、イソシアネート基含有率を測定する方法は、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。
ポリイソシアネートに総質量に対して、イソシアネート基含有率を測定する方法は、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。
(1)試料1gを200mL三角フラスコに採取し、該フラスコにトルエン20mLを添加し、試料を溶解させた。
(2)その後、前記フラスコに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)前記フラスコに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下記式(6)により算出した。
(2)その後、前記フラスコに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)前記フラスコに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下記式(6)により算出した。
(物性3)ポリ(オキシアルキレン)アルキルエーテルリン酸のピーク面積比
ポリイソシアネート組成物中のポリ(オキシアルキレン)アルキルエーテルリン酸のビス(2-エチルヘキシル)ホスフェートに対するピーク面積比は、以下の方法によって測定した。
ポリイソシアネート組成物中のポリ(オキシアルキレン)アルキルエーテルリン酸のビス(2-エチルヘキシル)ホスフェートに対するピーク面積比は、以下の方法によって測定した。
(1)ポリイソシアネート組成物が30質量%となるよう水で調製した試料を1.0g秤量し、50%メタノール水溶液で10mlにメスアップし、混合してポリイソシアネート組成物の0.03g/mLメタノール溶液を得た。
(2)(1)で得られた溶液とビス(2-エチルヘキシル)ホスフェートの1000ppmメタノール溶液を等量入れ、混合し、測定試料とした。
(3)下記条件でLC―MS(Liquid Chromatograph Mass Spectormeter)測定を実施し、ポリ(オキシアルキレン)アルキルエーテルリン酸のマススペクトルにおける最大イオンのマスクロマトグラムから算出した当該成分のピーク面積値を、ビス(2-エチルヘキシル)ホスフェートのマスクロマトグラム(m/z645.46±0.1)から算出したビス(2-エチルヘキシル)ホスフェートのピーク面積値で割って、ポリ(オキシアルキレン)アルキルエーテルリン酸のビス(2-エチルヘキシル)ホスフェートに対するピーク面積比を算出した。
(2)(1)で得られた溶液とビス(2-エチルヘキシル)ホスフェートの1000ppmメタノール溶液を等量入れ、混合し、測定試料とした。
(3)下記条件でLC―MS(Liquid Chromatograph Mass Spectormeter)測定を実施し、ポリ(オキシアルキレン)アルキルエーテルリン酸のマススペクトルにおける最大イオンのマスクロマトグラムから算出した当該成分のピーク面積値を、ビス(2-エチルヘキシル)ホスフェートのマスクロマトグラム(m/z645.46±0.1)から算出したビス(2-エチルヘキシル)ホスフェートのピーク面積値で割って、ポリ(オキシアルキレン)アルキルエーテルリン酸のビス(2-エチルヘキシル)ホスフェートに対するピーク面積比を算出した。
LC装置:Waters,UPLC
カラム:YMC,Triart C8 1.9um 12nm (2.1mmI.D.×50mm)
カラム温度:40℃
検出方法:PDA 200nm~800nm
流速:0.2mL/min
移動相:A = 10mM ammonium acetate、
B = acetonitrile
グラジェント Time(min.) A% b%
0 95 5
10 0 100
15 0 100
15.1 95 5
20 95 5
注入量1μL
MS 装置:Waters,Synapt G2
イオン化:ESI+
スキャンレンジ:m/z 100~1500
カラム:YMC,Triart C8 1.9um 12nm (2.1mmI.D.×50mm)
カラム温度:40℃
検出方法:PDA 200nm~800nm
流速:0.2mL/min
移動相:A = 10mM ammonium acetate、
B = acetonitrile
グラジェント Time(min.) A% b%
0 95 5
10 0 100
15 0 100
15.1 95 5
20 95 5
注入量1μL
MS 装置:Waters,Synapt G2
イオン化:ESI+
スキャンレンジ:m/z 100~1500
(物性4)リン原子含有量(リン濃度)
ポリイソシアネート組成物中のリン含有量(質量基準)は、以下の方法によって測定した。まず、試料約1.5gをコニカルビーカーに秤量し、濃硫酸20mLを加え、ヒーター上で加熱した。4時間加熱後、過酸化水素水を5mL加えた。その後、分解液が3~5mL程度になるまでヒーター上で濃縮した。放冷後、純水で50mL容量の遠沈管に流し込み、50mLにメスアップし、混合し、測定試料とした。波長213.618nmに設定したプラズマ発光分光分析装置に測定試料を導入し定量した。
装置:プラズマ発光分光分析装置 サーモフイッシャーサイエンティフィック社製
型式:iCAP6300Duo
測定波長:213.618nm
ポリイソシアネート組成物中のリン含有量(質量基準)は、以下の方法によって測定した。まず、試料約1.5gをコニカルビーカーに秤量し、濃硫酸20mLを加え、ヒーター上で加熱した。4時間加熱後、過酸化水素水を5mL加えた。その後、分解液が3~5mL程度になるまでヒーター上で濃縮した。放冷後、純水で50mL容量の遠沈管に流し込み、50mLにメスアップし、混合し、測定試料とした。波長213.618nmに設定したプラズマ発光分光分析装置に測定試料を導入し定量した。
装置:プラズマ発光分光分析装置 サーモフイッシャーサイエンティフィック社製
型式:iCAP6300Duo
測定波長:213.618nm
(製造例1)
ポリ(オキシアルキレン)アルキルエーテルリン酸A-1
撹拌機、温度計、還流冷却管、窒素吹き込み管及び滴下ロートを取り付けた4ツ口フラスコ内を窒素雰囲気にし、数平均分子量428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の商品名「MPG-130」(エチレンオキサイド繰り返し単位の平均数:9.0))を70.2g、2-エチルヘキシルアシッドホスフェート(城北化学株式会社製の商品名「JP-508T」 モノ体/ジ体(モル比)=1/1)を86.9g仕込み、撹拌下、反応器内の温度を120℃にして4時間保持し、ポリ(オキシアルキレン)アルキルエーテルリン酸A-1としてポリ(オキシエチレン)アルキルエーテルリン酸を得た。
ポリ(オキシアルキレン)アルキルエーテルリン酸A-1
撹拌機、温度計、還流冷却管、窒素吹き込み管及び滴下ロートを取り付けた4ツ口フラスコ内を窒素雰囲気にし、数平均分子量428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の商品名「MPG-130」(エチレンオキサイド繰り返し単位の平均数:9.0))を70.2g、2-エチルヘキシルアシッドホスフェート(城北化学株式会社製の商品名「JP-508T」 モノ体/ジ体(モル比)=1/1)を86.9g仕込み、撹拌下、反応器内の温度を120℃にして4時間保持し、ポリ(オキシアルキレン)アルキルエーテルリン酸A-1としてポリ(オキシエチレン)アルキルエーテルリン酸を得た。
(製造例2)
ポリ(オキシアルキレン)アルキルエーテルリン酸A-2
撹拌機、温度計、還流冷却管、窒素吹き込み管及び滴下ロートを取り付けた4ツ口フラスコ内を窒素雰囲気にし、数平均分子量217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の商品名「MPG」(エチレンオキサイド繰り返し単位の平均数:4.2))を35.6g、2-エチルヘキシルアシッドホスフェート(城北化学株式会社製の商品名「JP-508T」 モノ体/ジ体(モル比)=1/1)を86.9g仕込み、撹拌下、反応器内の温度を120℃にして4時間保持し、ポリ(オキシアルキレン)アルキルエーテルリン酸A-2としてポリ(オキシエチレン)アルキルエーテルリン酸を得た。
ポリ(オキシアルキレン)アルキルエーテルリン酸A-2
撹拌機、温度計、還流冷却管、窒素吹き込み管及び滴下ロートを取り付けた4ツ口フラスコ内を窒素雰囲気にし、数平均分子量217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の商品名「MPG」(エチレンオキサイド繰り返し単位の平均数:4.2))を35.6g、2-エチルヘキシルアシッドホスフェート(城北化学株式会社製の商品名「JP-508T」 モノ体/ジ体(モル比)=1/1)を86.9g仕込み、撹拌下、反応器内の温度を120℃にして4時間保持し、ポリ(オキシアルキレン)アルキルエーテルリン酸A-2としてポリ(オキシエチレン)アルキルエーテルリン酸を得た。
(製造例3)
ポリ(オキシアルキレン)アルキルエーテルリン酸A-3
撹拌機、温度計、還流冷却管、窒素吹き込み管及び滴下ロートを取り付けた4ツ口フラスコ内を窒素雰囲気にし、数平均分子量692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の商品名「MPG-081」(エチレンオキサイド繰り返し単位の平均数:15.0))を113g、2-エチルヘキシルアシッドホスフェート(城北化学株式会社製の商品名「JP-508T」 モノ体/ジ体(モル比)=1/1)を86.9g仕込み、撹拌下、反応器内の温度を120℃にして4時間保持し、ポリ(オキシアルキレン)アルキルエーテルリン酸A-3としてポリ(オキシエチレン)アルキルエーテルリン酸を得た。
ポリ(オキシアルキレン)アルキルエーテルリン酸A-3
撹拌機、温度計、還流冷却管、窒素吹き込み管及び滴下ロートを取り付けた4ツ口フラスコ内を窒素雰囲気にし、数平均分子量692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の商品名「MPG-081」(エチレンオキサイド繰り返し単位の平均数:15.0))を113g、2-エチルヘキシルアシッドホスフェート(城北化学株式会社製の商品名「JP-508T」 モノ体/ジ体(モル比)=1/1)を86.9g仕込み、撹拌下、反応器内の温度を120℃にして4時間保持し、ポリ(オキシアルキレン)アルキルエーテルリン酸A-3としてポリ(オキシエチレン)アルキルエーテルリン酸を得た。
(製造例4)
アクリル系ポリオール水分散体の製造
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内を窒素雰囲気にし、エチレングリコールモノブチルエーテル300部を仕込み、攪拌下、反応器内温度を80℃に保持した。そこに、モノマーとしてメタクリル酸メチル146.3部、スチレン105部、アクリル酸-n-ブチル257.6部、メタクリル酸14部、メタクリル酸-2-ヒドロキシエチル177.1部、重合開始剤として2,2’-アゾビスイソブチロニトリル0.7部、連鎖移動剤としてn-ドデシルメルカプタン0.3部を均一に混合したものを4.5時間かけて一定速度で連続的に加えた。その後反応器内温度を80℃のまま2時間保持した。その後冷却し、アンモニア25%水溶液を11.6部加えて15分間撹拌した。さらに攪拌下、イオン交換水を1300部加えて水分散体を得、ロータリーエバポレーターを用いて固形分が約45重量%になるまで濃縮した。その後アンモニア25%水溶液でpH8.0に調整し、アクリル系ポリオールの水分散体を得た。得られた水分散体の平均粒子径は90nm、ポリオール樹脂分のヒドロキシル基濃度は仕込み原材料からの計算値で3.3重量%であり、数平均分子量は9600であった。
アクリル系ポリオール水分散体の製造
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内を窒素雰囲気にし、エチレングリコールモノブチルエーテル300部を仕込み、攪拌下、反応器内温度を80℃に保持した。そこに、モノマーとしてメタクリル酸メチル146.3部、スチレン105部、アクリル酸-n-ブチル257.6部、メタクリル酸14部、メタクリル酸-2-ヒドロキシエチル177.1部、重合開始剤として2,2’-アゾビスイソブチロニトリル0.7部、連鎖移動剤としてn-ドデシルメルカプタン0.3部を均一に混合したものを4.5時間かけて一定速度で連続的に加えた。その後反応器内温度を80℃のまま2時間保持した。その後冷却し、アンモニア25%水溶液を11.6部加えて15分間撹拌した。さらに攪拌下、イオン交換水を1300部加えて水分散体を得、ロータリーエバポレーターを用いて固形分が約45重量%になるまで濃縮した。その後アンモニア25%水溶液でpH8.0に調整し、アクリル系ポリオールの水分散体を得た。得られた水分散体の平均粒子径は90nm、ポリオール樹脂分のヒドロキシル基濃度は仕込み原材料からの計算値で3.3重量%であり、数平均分子量は9600であった。
(実施例1)
ポリイソシアネート(旭化成株式会社製、商品名「TLA-100」、表中「ポリイソシアネートB-1」と表す。)90質量部に、製造例1で得られたポリ(オキシアルキレン)アルキルエーテルリン酸A-1を0.016質量部添加し、窒素下、40℃で1時間撹拌して、ポリイソシアネート組成物を得た。
ポリイソシアネート(旭化成株式会社製、商品名「TLA-100」、表中「ポリイソシアネートB-1」と表す。)90質量部に、製造例1で得られたポリ(オキシアルキレン)アルキルエーテルリン酸A-1を0.016質量部添加し、窒素下、40℃で1時間撹拌して、ポリイソシアネート組成物を得た。
(実施例2~4、比較例1~2)
原料を表1に占めるように変更した以外は、実施例1と同様にして各種ポリイソシアネート組成物を得た。なお、表中のポリイソシアネートB-2は、旭化成株式会社製、商品名「TUL-100」、ポリ(オキシアルキレン)アルキルエーテルリン酸A-4は、東邦化学工業株式会社製、商品名「フォスファノ-ル RS-410」である。
原料を表1に占めるように変更した以外は、実施例1と同様にして各種ポリイソシアネート組成物を得た。なお、表中のポリイソシアネートB-2は、旭化成株式会社製、商品名「TUL-100」、ポリ(オキシアルキレン)アルキルエーテルリン酸A-4は、東邦化学工業株式会社製、商品名「フォスファノ-ル RS-410」である。
(実施例5)
水系2成分型コーティング剤組成物の作製
製造例4で作製したポリオール水分散体40gを容器に計り取り、レベリング剤Byk348を0.15g、TegoWet270を0.19g添加し、薬さじで1分間撹拌した。これに、分散剤Disperbyk19237.5部とプロピレングリコール-n-プロピルエーテル62.5部を予め混合しておいたものを3.2g加え、薬さじで1分間撹拌した。これに硬化剤成分として、実施例1で作製したポリイソシアネート組成物、72.5部を、希釈溶剤としてのエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート27.5部で予め混合したものを、イソシアネート基とヒドロキシル基のモル比が、NCO/OH=1.2になるように(10.5g)加え、薬さじで10分間撹拌することによりコーティング組成物を作製した。
前記実施例1で作製したポリイソシアネート組成物を実施例2~4で作製したポリイソシアネート組成物に各々変更した以外は、上記方法の通りに、コーティング組成物を作成した。
作製したコーティング組成物を、それぞれフォードカップNo.4を用いて、JIS K 5600-2-2に基づく流下時間が18秒から22秒になるようにイオン交換水で粘度を調整し、エアースプレーにより乾燥膜厚が約40ミクロンとなるように塗装し、塗膜の評価を行った。評価結果を表1に示す。
水系2成分型コーティング剤組成物の作製
製造例4で作製したポリオール水分散体40gを容器に計り取り、レベリング剤Byk348を0.15g、TegoWet270を0.19g添加し、薬さじで1分間撹拌した。これに、分散剤Disperbyk19237.5部とプロピレングリコール-n-プロピルエーテル62.5部を予め混合しておいたものを3.2g加え、薬さじで1分間撹拌した。これに硬化剤成分として、実施例1で作製したポリイソシアネート組成物、72.5部を、希釈溶剤としてのエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート27.5部で予め混合したものを、イソシアネート基とヒドロキシル基のモル比が、NCO/OH=1.2になるように(10.5g)加え、薬さじで10分間撹拌することによりコーティング組成物を作製した。
前記実施例1で作製したポリイソシアネート組成物を実施例2~4で作製したポリイソシアネート組成物に各々変更した以外は、上記方法の通りに、コーティング組成物を作成した。
作製したコーティング組成物を、それぞれフォードカップNo.4を用いて、JIS K 5600-2-2に基づく流下時間が18秒から22秒になるようにイオン交換水で粘度を調整し、エアースプレーにより乾燥膜厚が約40ミクロンとなるように塗装し、塗膜の評価を行った。評価結果を表1に示す。
(評価1)水系コーティング組成物の水分散性
上記の水系コーティング組成物を調製後、目視でディスパー羽における付着物の有無を観察した。
判定方法は以下のとおりとした。
A:付着物がない場合
B:付着物が少ない場合(ディスパー羽上の付着物の厚さが1mm未満)
C:付着物が多い場合(ディスパー羽上の付着物の厚さが1mm以上)
上記の水系コーティング組成物を調製後、目視でディスパー羽における付着物の有無を観察した。
判定方法は以下のとおりとした。
A:付着物がない場合
B:付着物が少ない場合(ディスパー羽上の付着物の厚さが1mm未満)
C:付着物が多い場合(ディスパー羽上の付着物の厚さが1mm以上)
(評価2)塗膜の光沢
上記の水系コーティング組成物を用いて、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。
定められた角度(60°)で、スガ社製の商品名「SUGA UGV-6P」を使用して光沢を測定した。
判定方法は以下のとおりとした。
A:90以上
B:86以上、90未満
C:86未満
上記の水系コーティング組成物を用いて、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。
定められた角度(60°)で、スガ社製の商品名「SUGA UGV-6P」を使用して光沢を測定した。
判定方法は以下のとおりとした。
A:90以上
B:86以上、90未満
C:86未満
(評価3)塗膜の焼き付け黄変
上記の水系コーティング組成物を用いて、ガラス板上に、厚さ40μmの塗膜を塗装し、室温下で15分間セッティングした後、120℃で、30分間焼き付けて硬化塗膜を得た。
スガ社製の商品名「SUGA SM-T45」を使用して黄変を測定した。黄変値はΔbで評価した。
判定方法は以下のとおりとした。
A:2.0未満
B:2.0以上
上記の水系コーティング組成物を用いて、ガラス板上に、厚さ40μmの塗膜を塗装し、室温下で15分間セッティングした後、120℃で、30分間焼き付けて硬化塗膜を得た。
スガ社製の商品名「SUGA SM-T45」を使用して黄変を測定した。黄変値はΔbで評価した。
判定方法は以下のとおりとした。
A:2.0未満
B:2.0以上
(評価4)塗膜の硬度
上記の水系コーティング組成物を用いて、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。鉛筆硬度試験をJIS-K-5600-5-4に準じて行った。
判定方法は以下のとおりとした。
A:2H以上
B:H
C:F以下
上記の水系コーティング組成物を用いて、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。鉛筆硬度試験をJIS-K-5600-5-4に準じて行った。
判定方法は以下のとおりとした。
A:2H以上
B:H
C:F以下
(物性5)不揮発分
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。
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。
(物性6)ポリ(オキシアルキレン)モノアルキルエーテルが変性された割合(変性率)
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(オキシアルキレン)モノアルキルエーテルが変性された割合を%で表したものであり、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
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(オキシアルキレン)モノアルキルエーテルが変性された割合を%で表したものであり、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
(評価5)濁り
10gのポリイソシアネート組成物を25mlのガラスサンプル瓶に入れ、濁りを観察した。判定方法は以下のとおりである。
A:透明、浮遊物なし
B:透明、少量の浮遊物あり
C:白濁、浮遊物あり
10gのポリイソシアネート組成物を25mlのガラスサンプル瓶に入れ、濁りを観察した。判定方法は以下のとおりである。
A:透明、浮遊物なし
B:透明、少量の浮遊物あり
C:白濁、浮遊物あり
(製造例5)
ポリ(オキシアルキレン)モノアルキルエーテルとイオン界面活性剤の混合物A
数平均分子量428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の商品名「MPG-130」(エチレンオキサイド繰り返し単位の平均数:9.0))とジアルキルスルホコハク酸ナトリウム(アニオン性界面活性剤、日本乳化剤株式会社製の商品名「ニューコール290M、不揮発分70質量%」を固形分質量比10:1になるように混合し、120℃、20Torr減圧蒸留によってニューコール290Mの揮発分(水及び溶剤(メタノール))を除いて、ポリ(オキシアルキレン)モノアルキルエーテルとイオン界面活性剤の混合物を得た。
ポリ(オキシアルキレン)モノアルキルエーテルとイオン界面活性剤の混合物A
数平均分子量428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の商品名「MPG-130」(エチレンオキサイド繰り返し単位の平均数:9.0))とジアルキルスルホコハク酸ナトリウム(アニオン性界面活性剤、日本乳化剤株式会社製の商品名「ニューコール290M、不揮発分70質量%」を固形分質量比10:1になるように混合し、120℃、20Torr減圧蒸留によってニューコール290Mの揮発分(水及び溶剤(メタノール))を除いて、ポリ(オキシアルキレン)モノアルキルエーテルとイオン界面活性剤の混合物を得た。
(製造例6)
ポリ(オキシアルキレン)モノアルキルエーテルとイオン界面活性剤の混合物B
数平均分子量428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の商品名「MPG-130」(エチレンオキサイド繰り返し単位の平均数:9.0))とジアルキルスルホコハク酸ナトリウム(アニオン性界面活性剤、日本乳化剤株式会社製の商品名「ニューコール290M」、不揮発分70質量%)を固形分質量比10:2になるように混合し、120℃、20Torr減圧蒸留によってニューコール290Mの揮発分(水及び溶剤(メタノール))を除いて、ポリ(オキシアルキレン)モノアルキルエーテルとイオン界面活性剤の混合物を得た。
ポリ(オキシアルキレン)モノアルキルエーテルとイオン界面活性剤の混合物B
数平均分子量428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の商品名「MPG-130」(エチレンオキサイド繰り返し単位の平均数:9.0))とジアルキルスルホコハク酸ナトリウム(アニオン性界面活性剤、日本乳化剤株式会社製の商品名「ニューコール290M」、不揮発分70質量%)を固形分質量比10:2になるように混合し、120℃、20Torr減圧蒸留によってニューコール290Mの揮発分(水及び溶剤(メタノール))を除いて、ポリ(オキシアルキレン)モノアルキルエーテルとイオン界面活性剤の混合物を得た。
(製造例7)
ポリ(オキシアルキレン)モノアルキルエーテルとイオン界面活性剤の混合物C
数平均分子量428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の商品名「MPG-130」(エチレンオキサイド繰り返し単位の平均数:9.0))とジアルキルスルホコハク酸ナトリウム(アニオン性界面活性剤、日本乳化剤株式会社製の商品名「ニューコール290M、不揮発分70質量%」を固形分質量比10:5になるように混合し、120℃、20Torr減圧蒸留によってニューコール290Mの揮発分(水及び溶剤(メタノール))を除いて、ポリ(オキシアルキレン)モノアルキルエーテルとイオン界面活性剤の混合物を得た。
ポリ(オキシアルキレン)モノアルキルエーテルとイオン界面活性剤の混合物C
数平均分子量428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の商品名「MPG-130」(エチレンオキサイド繰り返し単位の平均数:9.0))とジアルキルスルホコハク酸ナトリウム(アニオン性界面活性剤、日本乳化剤株式会社製の商品名「ニューコール290M、不揮発分70質量%」を固形分質量比10:5になるように混合し、120℃、20Torr減圧蒸留によってニューコール290Mの揮発分(水及び溶剤(メタノール))を除いて、ポリ(オキシアルキレン)モノアルキルエーテルとイオン界面活性剤の混合物を得た。
(実施例6)
ポリイソシアネート(旭化成株式会社製、商品名「TPA-100」)90質量部に、数平均分子量428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の商品名「MPG-130」(エチレンオキサイド繰り返し単位の平均数:9.0)10質量部、製造例1で得られたポリ(オキシアルキレン)アルキルエーテルリン酸A-1を0.016質量部添加し、窒素下、120℃で3時間撹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組成物を得た。
得られた組成物は、不揮発分:100%、イソシアネート基含有率:19.6質量%、粘度:1600mPa・sであった。得られた組成物中のポリエチレングリコールモノメチルエーテルの変性率は4.3%であった。
ポリイソシアネート(旭化成株式会社製、商品名「TPA-100」)90質量部に、数平均分子量428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の商品名「MPG-130」(エチレンオキサイド繰り返し単位の平均数:9.0)10質量部、製造例1で得られたポリ(オキシアルキレン)アルキルエーテルリン酸A-1を0.016質量部添加し、窒素下、120℃で3時間撹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組成物を得た。
得られた組成物は、不揮発分:100%、イソシアネート基含有率:19.6質量%、粘度:1600mPa・sであった。得られた組成物中のポリエチレングリコールモノメチルエーテルの変性率は4.3%であった。
(実施例7)
ポリイソシアネート(旭化成株式会社製、商品名「TPA-100」)90質量部に、数平均分子量428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の商品名「MPG-130」(エチレンオキサイド繰り返し単位の平均数:9.0))10質量部、製造例1で得られたポリ(オキシアルキレン)アルキルエーテルリン酸A-1を0.045質量部添加し、窒素下、120℃で3時間撹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組成物を得た。
得られた組成物は、不揮発分:100%、イソシアネート基含有率:19.6質量%、粘度:1600mPa・sであった。得られた組成物中のポリエチレングリコールモノメチルエーテルの変性率は4.4%であった。
ポリイソシアネート(旭化成株式会社製、商品名「TPA-100」)90質量部に、数平均分子量428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の商品名「MPG-130」(エチレンオキサイド繰り返し単位の平均数:9.0))10質量部、製造例1で得られたポリ(オキシアルキレン)アルキルエーテルリン酸A-1を0.045質量部添加し、窒素下、120℃で3時間撹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組成物を得た。
得られた組成物は、不揮発分:100%、イソシアネート基含有率:19.6質量%、粘度:1600mPa・sであった。得られた組成物中のポリエチレングリコールモノメチルエーテルの変性率は4.4%であった。
(実施例8)
ポリイソシアネート(旭化成株式会社製、商品名「TPA-100」)90質量部に、数平均分子量428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の商品名「MPG-130」(エチレンオキサイド繰り返し単位の平均数:9.0))10質量部、製造例1で得られたポリ(オキシアルキレン)アルキルエーテルリン酸A-1を0.088質量部添加し、窒素下、120℃で3時間撹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組成物を得た。
得られた組成物は、不揮発分:100%、イソシアネート基含有率:19.5質量%、粘度:1600mPa・sであった。得られた組成物中のポリエチレングリコールモノメチルエーテルの変性率は4.2%であった。
ポリイソシアネート(旭化成株式会社製、商品名「TPA-100」)90質量部に、数平均分子量428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の商品名「MPG-130」(エチレンオキサイド繰り返し単位の平均数:9.0))10質量部、製造例1で得られたポリ(オキシアルキレン)アルキルエーテルリン酸A-1を0.088質量部添加し、窒素下、120℃で3時間撹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組成物を得た。
得られた組成物は、不揮発分:100%、イソシアネート基含有率:19.5質量%、粘度:1600mPa・sであった。得られた組成物中のポリエチレングリコールモノメチルエーテルの変性率は4.2%であった。
(実施例9)
ポリイソシアネート(旭化成株式会社製、商品名「TPA-100」)80質量部に、数平均分子量428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の商品名「MPG-130」(エチレンオキサイド繰り返し単位の平均数:9.0))20質量部、製造例1で得られたポリ(オキシアルキレン)アルキルエーテルリン酸A-1を0.045質量部添加し、窒素下、120℃で3時間撹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組成物を得た。
得られた組成物は、不揮発分:100%、イソシアネート基含有率:16.8質量%、粘度:1700mPa・sであった。得られた組成物中のポリエチレングリコールモノメチルエーテルの変性率は10.7%であった。
ポリイソシアネート(旭化成株式会社製、商品名「TPA-100」)80質量部に、数平均分子量428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の商品名「MPG-130」(エチレンオキサイド繰り返し単位の平均数:9.0))20質量部、製造例1で得られたポリ(オキシアルキレン)アルキルエーテルリン酸A-1を0.045質量部添加し、窒素下、120℃で3時間撹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組成物を得た。
得られた組成物は、不揮発分:100%、イソシアネート基含有率:16.8質量%、粘度:1700mPa・sであった。得られた組成物中のポリエチレングリコールモノメチルエーテルの変性率は10.7%であった。
(実施例10)
ポリイソシアネート(旭化成株式会社製、商品名「TPA-100」)75質量部に、数平均分子量428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の商品名「MPG-130」(エチレンオキサイド繰り返し単位の平均数:9.0))25質量部、製造例1で得られたポリ(オキシアルキレン)アルキルエーテルリン酸A-1を0.045質量部添加し、窒素下、120℃で3時間撹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組成物を得た。
得られた組成物は、不揮発分:100%、イソシアネート基含有率:14.6質量%、粘度:1720mPa・sであった。得られた組成物中のポリエチレングリコールモノメチルエーテルの変性率は14.2%であった。
ポリイソシアネート(旭化成株式会社製、商品名「TPA-100」)75質量部に、数平均分子量428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の商品名「MPG-130」(エチレンオキサイド繰り返し単位の平均数:9.0))25質量部、製造例1で得られたポリ(オキシアルキレン)アルキルエーテルリン酸A-1を0.045質量部添加し、窒素下、120℃で3時間撹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組成物を得た。
得られた組成物は、不揮発分:100%、イソシアネート基含有率:14.6質量%、粘度:1720mPa・sであった。得られた組成物中のポリエチレングリコールモノメチルエーテルの変性率は14.2%であった。
(実施例11)
ポリイソシアネート(旭化成株式会社製、商品名「TPA-100」)90質量部に、製造例5で得られた11.0質量部のポリ(オキシアルキレン)モノアルキルエーテルとイオン界面活性剤の混合物A、製造例1で得られたポリ(オキシアルキレン)アルキルエーテルリン酸A-1を0.015質量部添加し、窒素下、120℃で3時間撹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組成物を得た。
得られた組成物は、不揮発分:100%、イソシアネート基含有率:19.5質量%、粘度:1600mPa・sであった。得られた組成物中のポリエチレングリコールモノメチルエーテルの変性率は4.5%であった。
ポリイソシアネート(旭化成株式会社製、商品名「TPA-100」)90質量部に、製造例5で得られた11.0質量部のポリ(オキシアルキレン)モノアルキルエーテルとイオン界面活性剤の混合物A、製造例1で得られたポリ(オキシアルキレン)アルキルエーテルリン酸A-1を0.015質量部添加し、窒素下、120℃で3時間撹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組成物を得た。
得られた組成物は、不揮発分:100%、イソシアネート基含有率:19.5質量%、粘度:1600mPa・sであった。得られた組成物中のポリエチレングリコールモノメチルエーテルの変性率は4.5%であった。
(実施例12)
ポリイソシアネート(旭化成株式会社製、商品名「TPA-100」)90質量部に、製造例6で得られた12.0質量部のポリ(オキシアルキレン)モノアルキルエーテルとイオン界面活性剤の混合物B、製造例1で得られたポリ(オキシアルキレン)アルキルエーテルリン酸A-1を0.015質量部添加し、窒素下、120℃で3時間撹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組成物を得た。
得られた組成物は、不揮発分:100%、イソシアネート基含有率:19.5質量%、粘度:1600mPa・sであった。得られた組成物中のポリエチレングリコールモノメチルエーテルの変性率は4.5%であった。
ポリイソシアネート(旭化成株式会社製、商品名「TPA-100」)90質量部に、製造例6で得られた12.0質量部のポリ(オキシアルキレン)モノアルキルエーテルとイオン界面活性剤の混合物B、製造例1で得られたポリ(オキシアルキレン)アルキルエーテルリン酸A-1を0.015質量部添加し、窒素下、120℃で3時間撹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組成物を得た。
得られた組成物は、不揮発分:100%、イソシアネート基含有率:19.5質量%、粘度:1600mPa・sであった。得られた組成物中のポリエチレングリコールモノメチルエーテルの変性率は4.5%であった。
(実施例13)
ポリイソシアネート(旭化成株式会社製、商品名「TPA-100」)90質量部に、数平均分子量428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の商品名「SGG-06009」(エチレンオキサイド繰り返し単位の平均数:8.0))10質量部、製造例1で得られたポリ(オキシアルキレン)アルキルエーテルリン酸A-1を0.045質量部添加し、窒素下、120℃で3時間撹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組成物を得た。
得られた組成物は、不揮発分:100%、イソシアネート基含有率:19.4質量%、粘度:1550mPa・sであった。得られた組成物中のポリエチレングリコールモノメチルエーテルの変性率は5.3%であった。
ポリイソシアネート(旭化成株式会社製、商品名「TPA-100」)90質量部に、数平均分子量428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の商品名「SGG-06009」(エチレンオキサイド繰り返し単位の平均数:8.0))10質量部、製造例1で得られたポリ(オキシアルキレン)アルキルエーテルリン酸A-1を0.045質量部添加し、窒素下、120℃で3時間撹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組成物を得た。
得られた組成物は、不揮発分:100%、イソシアネート基含有率:19.4質量%、粘度:1550mPa・sであった。得られた組成物中のポリエチレングリコールモノメチルエーテルの変性率は5.3%であった。
(実施例14)
ポリイソシアネート(旭化成株式会社製、商品名「TPA-100」)90質量部に、製造例7で得られた15.0質量部のポリ(オキシアルキレン)モノアルキルエーテルとイオン界面活性剤の混合物C、製造例1で得られたポリ(オキシアルキレン)アルキルエーテルリン酸A-1を0.015質量部添加し、窒素下、120℃で3時間撹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組成物を得た。
得られた組成物は、不揮発分:100%、イソシアネート基含有率:19.4質量%、粘度:1600mPa・sであった。得られた組成物中のポリエチレングリコールモノメチルエーテルの変性率は4.5%であった。
ポリイソシアネート(旭化成株式会社製、商品名「TPA-100」)90質量部に、製造例7で得られた15.0質量部のポリ(オキシアルキレン)モノアルキルエーテルとイオン界面活性剤の混合物C、製造例1で得られたポリ(オキシアルキレン)アルキルエーテルリン酸A-1を0.015質量部添加し、窒素下、120℃で3時間撹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組成物を得た。
得られた組成物は、不揮発分:100%、イソシアネート基含有率:19.4質量%、粘度:1600mPa・sであった。得られた組成物中のポリエチレングリコールモノメチルエーテルの変性率は4.5%であった。
(実施例15)
ポリイソシアネート(旭化成株式会社製、商品名「TPA-100」)90質量部に、数平均分子量428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の商品名「MPG-130」(エチレンオキサイド繰り返し単位の平均数:9.0))10質量部、製造例2で得られたポリ(オキシアルキレン)アルキルエーテルリン酸A-2を0.035質量部添加し、窒素下、120℃で3時間撹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組成物を得た。
得られた組成物は、不揮発分:100%、イソシアネート基含有率:19.5質量%、粘度:1580mPa・sであった。得られた組成物中のポリエチレングリコールモノメチルエーテルの変性率は4.4%であった。
ポリイソシアネート(旭化成株式会社製、商品名「TPA-100」)90質量部に、数平均分子量428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の商品名「MPG-130」(エチレンオキサイド繰り返し単位の平均数:9.0))10質量部、製造例2で得られたポリ(オキシアルキレン)アルキルエーテルリン酸A-2を0.035質量部添加し、窒素下、120℃で3時間撹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組成物を得た。
得られた組成物は、不揮発分:100%、イソシアネート基含有率:19.5質量%、粘度:1580mPa・sであった。得られた組成物中のポリエチレングリコールモノメチルエーテルの変性率は4.4%であった。
(実施例16)
ポリイソシアネート(旭化成株式会社製、商品名「TPA-100」)90質量部に、数平均分子量428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の商品名「MPG-130」(エチレンオキサイド繰り返し単位の平均数:9.0))10質量部、製造例3で得られたポリ(オキシアルキレン)アルキルエーテルリン酸A-3を0.057質量部添加し、窒素下、120℃で3時間撹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組成物を得た。
得られた組成物は、不揮発分:100%、イソシアネート基含有率:19.6質量%、粘度:1600mPa・sであった。得られた組成物中のポリエチレングリコールモノメチルエーテルの変性率は4.4%であった。
ポリイソシアネート(旭化成株式会社製、商品名「TPA-100」)90質量部に、数平均分子量428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の商品名「MPG-130」(エチレンオキサイド繰り返し単位の平均数:9.0))10質量部、製造例3で得られたポリ(オキシアルキレン)アルキルエーテルリン酸A-3を0.057質量部添加し、窒素下、120℃で3時間撹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組成物を得た。
得られた組成物は、不揮発分:100%、イソシアネート基含有率:19.6質量%、粘度:1600mPa・sであった。得られた組成物中のポリエチレングリコールモノメチルエーテルの変性率は4.4%であった。
(実施例17)
ポリイソシアネート(旭化成株式会社製、商品名「TPA-100」)87質量部に、数平均分子量428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の商品名「MPG-130」(エチレンオキサイド繰り返し単位の平均数:9.0))2質量部、製造例5で得られた11.0質量部のポリ(オキシアルキレン)モノアルキルエーテルとイオン界面活性剤の混合物A、製造例1で得られたポリ(オキシアルキレン)アルキルエーテルリン酸A-1を0.016質量部添加し、窒素下、120℃で3時間撹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組成物を得た。
得られた組成物は、不揮発分:100%、イソシアネート基含有率:18.6質量%、粘度:1600mPa・sであった。得られた組成物中のポリエチレングリコールモノメチルエーテルの変性率は5.6%であった。
ポリイソシアネート(旭化成株式会社製、商品名「TPA-100」)87質量部に、数平均分子量428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の商品名「MPG-130」(エチレンオキサイド繰り返し単位の平均数:9.0))2質量部、製造例5で得られた11.0質量部のポリ(オキシアルキレン)モノアルキルエーテルとイオン界面活性剤の混合物A、製造例1で得られたポリ(オキシアルキレン)アルキルエーテルリン酸A-1を0.016質量部添加し、窒素下、120℃で3時間撹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組成物を得た。
得られた組成物は、不揮発分:100%、イソシアネート基含有率:18.6質量%、粘度:1600mPa・sであった。得られた組成物中のポリエチレングリコールモノメチルエーテルの変性率は5.6%であった。
(実施例18)
ポリイソシアネート(旭化成株式会社製、商品名「TPA-100」)85質量部に、3-(シクロヘキシルアミノ)-プロパンスルホン酸(CAPSと表記)10質量部、ジメチルシクロヘキシルアミン5質量部および製造例3で得られたポリ(オキシアルキレン)アルキルエーテルリン酸A-3を0.054質量部添加し、窒素下、80℃で10時間撹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組成物を得た。
得られた組成物は、不揮発分:100%、イソシアネート基含有率:18.0質量%、粘度:9200mPa・sであった。
ポリイソシアネート(旭化成株式会社製、商品名「TPA-100」)85質量部に、3-(シクロヘキシルアミノ)-プロパンスルホン酸(CAPSと表記)10質量部、ジメチルシクロヘキシルアミン5質量部および製造例3で得られたポリ(オキシアルキレン)アルキルエーテルリン酸A-3を0.054質量部添加し、窒素下、80℃で10時間撹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組成物を得た。
得られた組成物は、不揮発分:100%、イソシアネート基含有率:18.0質量%、粘度:9200mPa・sであった。
(比較例3)
ポリイソシアネート(旭化成株式会社製、商品名「TPA-100」)90質量部に、数平均分子量428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の商品名「MPG-130」(エチレンオキサイド繰り返し単位の平均数:9.0))10質量添加し、窒素下、120℃で3時間撹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組成物を得た。
得られた組成物は、不揮発分:100%、イソシアネート基含有率:19.6質量%、粘度:1600mPa・sであった。得られた組成物中のポリエチレングリコールモノメチルエーテルの変性率は4.3%であった。
ポリイソシアネート(旭化成株式会社製、商品名「TPA-100」)90質量部に、数平均分子量428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の商品名「MPG-130」(エチレンオキサイド繰り返し単位の平均数:9.0))10質量添加し、窒素下、120℃で3時間撹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組成物を得た。
得られた組成物は、不揮発分:100%、イソシアネート基含有率:19.6質量%、粘度:1600mPa・sであった。得られた組成物中のポリエチレングリコールモノメチルエーテルの変性率は4.3%であった。
(比較例4)
ポリイソシアネート(旭化成株式会社製、商品名「TPA-100」)90質量部に、数平均分子量428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の商品名「MPG-130」(エチレンオキサイド繰り返し単位の平均数:9.0))10質量部、製造例1で得られたポリ(オキシアルキレン)アルキルエーテルリン酸A-1を0.192質量部添加し、窒素下、120℃で3時間撹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組成物を得た。
得られた組成物は、不揮発分:100%、イソシアネート基含有率:19.6質量%、粘度:1600mPa・sであった。得られた組成物中のポリエチレングリコールモノメチルエーテルの変性率は4.1%であった。
ポリイソシアネート(旭化成株式会社製、商品名「TPA-100」)90質量部に、数平均分子量428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の商品名「MPG-130」(エチレンオキサイド繰り返し単位の平均数:9.0))10質量部、製造例1で得られたポリ(オキシアルキレン)アルキルエーテルリン酸A-1を0.192質量部添加し、窒素下、120℃で3時間撹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組成物を得た。
得られた組成物は、不揮発分:100%、イソシアネート基含有率:19.6質量%、粘度:1600mPa・sであった。得られた組成物中のポリエチレングリコールモノメチルエーテルの変性率は4.1%であった。
(比較例5)
ポリイソシアネート(旭化成株式会社製、商品名「TPA-100」)90質量部に、数平均分子量428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の商品名「MPG-130」(エチレンオキサイド繰り返し単位の平均数:9.0))10質量部、窒素下、120℃で3時間撹拌して反応を行った。その後、2-エチルヘキシルアシッドホスフェート(城北化学株式会社製の商品名「JP-508T」 モノ体/ジ体(モル比)=1/1)を0.008質量部添加により、変性ポリイソシアネートを含む組成物を得た。
得られた組成物は、不揮発分:100%、イソシアネート基含有率:19.6質量%、粘度:1600mPa・sであった。得られた組成物中のポリエチレングリコールモノメチルエーテルの変性率は4.2%であった。
ポリイソシアネート(旭化成株式会社製、商品名「TPA-100」)90質量部に、数平均分子量428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の商品名「MPG-130」(エチレンオキサイド繰り返し単位の平均数:9.0))10質量部、窒素下、120℃で3時間撹拌して反応を行った。その後、2-エチルヘキシルアシッドホスフェート(城北化学株式会社製の商品名「JP-508T」 モノ体/ジ体(モル比)=1/1)を0.008質量部添加により、変性ポリイソシアネートを含む組成物を得た。
得られた組成物は、不揮発分:100%、イソシアネート基含有率:19.6質量%、粘度:1600mPa・sであった。得られた組成物中のポリエチレングリコールモノメチルエーテルの変性率は4.2%であった。
実施例6~18、及び比較例3~5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の各種物性、評価結果を表2及び3に示す。
実施例6~18、及び比較例3~5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の評価として、以下のように水系コーティング組成物を作成した。
[水系コーティング組成物及び塗膜]
MACRYNAL VSM2521W/42WAB(Allnex社製商品名、アクリルポリオール、固形分42%、水酸基4.2質量%)91.5質量部、BYK028(BYK社製商品名)0.5質量部、Acrysol RM5000(DOW Chemicals社製商品名)0.5質量部、Acrysol SCT275(DOW Chemicals社製商品名)0.5質量部、脱イオン水7.0質量部と、各実施例で得られたポリイソシアネート組成物26.3質量部とを混合し、水系コーティング組成物を得た。更に上記混合物に、水系コーティング組成物の固形分が42%になるように脱イオン水を加え、ディスパー羽を使用し、300rpmで5分間撹拌し、水系コーティング組成物を作成した。作成した水系コーティング組成物を用いて、組成物、塗膜の評価を行った。評価結果を表2及び3に示す。
MACRYNAL VSM2521W/42WAB(Allnex社製商品名、アクリルポリオール、固形分42%、水酸基4.2質量%)91.5質量部、BYK028(BYK社製商品名)0.5質量部、Acrysol RM5000(DOW Chemicals社製商品名)0.5質量部、Acrysol SCT275(DOW Chemicals社製商品名)0.5質量部、脱イオン水7.0質量部と、各実施例で得られたポリイソシアネート組成物26.3質量部とを混合し、水系コーティング組成物を得た。更に上記混合物に、水系コーティング組成物の固形分が42%になるように脱イオン水を加え、ディスパー羽を使用し、300rpmで5分間撹拌し、水系コーティング組成物を作成した。作成した水系コーティング組成物を用いて、組成物、塗膜の評価を行った。評価結果を表2及び3に示す。
(物性5)イソシアヌレート3量体濃度
ポリイソシアネートに対して、下記の装置を用い、ゲルパーミエーションクロマトグラフ(GPC)測定を行い、下記式(A)より、ジイソシアネートの3倍の分子量に相当するピーク面積%を、ポリイソシアネート組成物中のイソシアヌレート3量体含有量(3量体濃度)として、下記式(A)に従って算出した。
ポリイソシアネートに対して、下記の装置を用い、ゲルパーミエーションクロマトグラフ(GPC)測定を行い、下記式(A)より、ジイソシアネートの3倍の分子量に相当するピーク面積%を、ポリイソシアネート組成物中のイソシアヌレート3量体含有量(3量体濃度)として、下記式(A)に従って算出した。
装置:東ソー(株)HLC-8320
カラム:東ソー(株)TSK GEL SuperH1000×1本
TSK GEL SuperH2000×1本
TSK GEL SuperH3000×1本
キャリアー:テトラハイドロフラン
流速:0.6mL/分
試料濃度:1.0質量%
注入量:20μL
温度:40℃
検出方法:示差屈折計
カラム:東ソー(株)TSK GEL SuperH1000×1本
TSK GEL SuperH2000×1本
TSK GEL SuperH3000×1本
キャリアー:テトラハイドロフラン
流速:0.6mL/分
試料濃度:1.0質量%
注入量:20μL
温度:40℃
検出方法:示差屈折計
(物性6)アロファネート基とイソシアヌレート基のモル比率
ポリイソシアネート又はブロックポリイソシアネート組成物に対して、イソシアヌレート基に対するアロファネート基のモル比率(アロファネート基/イソシアヌレート基)を、Bruker社製の商品名「FT-NMR DPX-400」を用いて、プロトン核磁気共鳴スペクトル(1H-NMR)の測定から求めた。
ポリイソシアネート又はブロックポリイソシアネート組成物に対して、イソシアヌレート基に対するアロファネート基のモル比率(アロファネート基/イソシアヌレート基)を、Bruker社製の商品名「FT-NMR DPX-400」を用いて、プロトン核磁気共鳴スペクトル(1H-NMR)の測定から求めた。
具体的には、ポリイソシアネート組成物又はブロックポリイソシアネート組成物を、重水素クロロホルムに10質量%の濃度で溶解させて(ポリイソシアネート総質量に対して0.03質量%テトラメチルシランを添加し)、NMR測定サンプルを作製した。化学シフト基準はテトラメチルシランの水素のシグナルを0ppmとした。NMR測定サンプルを1H-NMRにて測定し、8.5ppm付近のアロファネート基の窒素原子に結合した水素原子(アロファネート基1molに対して1molの水素原子)のシグナルと、3.8ppm付近のイソシアヌレート基のイソシアヌレート環の窒素原子に隣接したメチレン基の水素原子(イソシアヌレート基1モルに対して6molの水素原子)のシグナルの面積比を求め、下記式(C)により、アロファネート基/イソシアヌレート基のモル比率を算出した。
(評価6)水分散性
水分散体として、ブロックポリイソシアネート組成物が30質量%となるよう水で調製し、目視で沈殿物の有無を観察した。沈殿物がない場合をA、沈殿物がある場合をBとして評価した。
水分散体として、ブロックポリイソシアネート組成物が30質量%となるよう水で調製し、目視で沈殿物の有無を観察した。沈殿物がない場合をA、沈殿物がある場合をBとして評価した。
(評価7)貯蔵安定性(沈殿物の有無)
水分散体として、ブロックポリイソシアネート組成物が30質量%となるよう水で調製し、23℃で1年保管した後、目視で沈殿物の有無を観察した。沈殿物がない場合をA、沈殿物がある場合をBとして評価した。
水分散体として、ブロックポリイソシアネート組成物が30質量%となるよう水で調製し、23℃で1年保管した後、目視で沈殿物の有無を観察した。沈殿物がない場合をA、沈殿物がある場合をBとして評価した。
(評価8)貯蔵安定性(透過率変化)
水分散体として、ブロックポリイソシアネート組成物が30質量%となるよう水で調製し、23℃で1年保管した後、紫外可視分光光度計(紫外可視分光光度計 日本分光株式会社製、型式:V-650)にて波長550nmの透過率を1cmセルで測定した。透過率が5%以上である場合をA、1%以上5%未満である場合をB、1%未満である場合をCとして評価した。
水分散体として、ブロックポリイソシアネート組成物が30質量%となるよう水で調製し、23℃で1年保管した後、紫外可視分光光度計(紫外可視分光光度計 日本分光株式会社製、型式:V-650)にて波長550nmの透過率を1cmセルで測定した。透過率が5%以上である場合をA、1%以上5%未満である場合をB、1%未満である場合をCとして評価した。
(製造例8)ポリイソシアネートB-3
撹拌機、温度計、還流冷却管、窒素吹き込み管及び滴下ロートを取り付けた4ツ口フラスコ内を窒素雰囲気にし、1,6-ジイソシアナトヘキサン(以下、「HDI」とも表す。)1000g、3官能ポリオール(水酸基平均数3)であるポリカプロラクトン系ポリエステルトリオール(ダイセル株式会社製の商品名「プラクセル303」、分子量300、以下「PCL303」とも表す。)100g及び2-エチルヘキサノール(以下、「2EHOH」とも表す。)30gを仕込み、撹拌下、反応器内の温度(ウレタン化温度)を90℃にして1時間保持した。その後、反応器内の温度(ヌレート化温度)を80℃に保持し、イソシアヌレート化反応触媒であるテトラメチルアンモニウムカプリエートを添加し、収率が50%になった時点で燐酸を添加して反応を停止した。得られた反応液をろ過した後、薄膜蒸発缶を用いて未反応のHDIを除去してポリイソシアネートB-3を得た。得られたポリイソシアネートの各種物性を表4に示す。
撹拌機、温度計、還流冷却管、窒素吹き込み管及び滴下ロートを取り付けた4ツ口フラスコ内を窒素雰囲気にし、1,6-ジイソシアナトヘキサン(以下、「HDI」とも表す。)1000g、3官能ポリオール(水酸基平均数3)であるポリカプロラクトン系ポリエステルトリオール(ダイセル株式会社製の商品名「プラクセル303」、分子量300、以下「PCL303」とも表す。)100g及び2-エチルヘキサノール(以下、「2EHOH」とも表す。)30gを仕込み、撹拌下、反応器内の温度(ウレタン化温度)を90℃にして1時間保持した。その後、反応器内の温度(ヌレート化温度)を80℃に保持し、イソシアヌレート化反応触媒であるテトラメチルアンモニウムカプリエートを添加し、収率が50%になった時点で燐酸を添加して反応を停止した。得られた反応液をろ過した後、薄膜蒸発缶を用いて未反応のHDIを除去してポリイソシアネートB-3を得た。得られたポリイソシアネートの各種物性を表4に示す。
(製造例9~10)ポリイソシアネートB-4、ポリイソシアネートB-5
製造例8と同様の装置の4ツ口フラスコ内を窒素雰囲気にし、原料を表4に示すように変更した以外は製造例7と同様にしてポリイソシアネートB-4及びポリイソシアネートB-5を得た。得られたポリイソシアネートの各種物性を表4に示す。
製造例8と同様の装置の4ツ口フラスコ内を窒素雰囲気にし、原料を表4に示すように変更した以外は製造例7と同様にしてポリイソシアネートB-4及びポリイソシアネートB-5を得た。得られたポリイソシアネートの各種物性を表4に示す。
(ブロックポリイソシアネート組成物及びその水分散体)
(実施例19)
製造例8と同様の装置に、ポリイソシアネートB-3を100g、ノニオン系親水基化合物である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の商品名「MPG-081」、数平均分子量690、分散度1.1、表中「ポリ(オキシアルキレン)モノアルキルエーテルC-1」と表す。)を35.9g、ポリ(オキシアルキレン)アルキルエーテルリン酸A-3を0.038g仕込み、120℃で、4時間保持した。反応器内の温度を60℃まで下げ、ブロック剤D-1であるメチルエチルケトオキシムを34.8g添加し、赤外スペクトル(日本分光社製の商品名「FT/IR-4000」)でイソシアネート基の特性吸収がなくなったことを確認し、ブロックポリイソシアネート組成物を得た。その後、製造したブロックポリイソシアネート組成物に水を4393.0部添加し、30分間撹拌混合し、水分散体を得た。得られたブロックポリイソシアネート組成物の各種物性及び評価の結果を表5に示す。
(実施例19)
製造例8と同様の装置に、ポリイソシアネートB-3を100g、ノニオン系親水基化合物である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の商品名「MPG-081」、数平均分子量690、分散度1.1、表中「ポリ(オキシアルキレン)モノアルキルエーテルC-1」と表す。)を35.9g、ポリ(オキシアルキレン)アルキルエーテルリン酸A-3を0.038g仕込み、120℃で、4時間保持した。反応器内の温度を60℃まで下げ、ブロック剤D-1であるメチルエチルケトオキシムを34.8g添加し、赤外スペクトル(日本分光社製の商品名「FT/IR-4000」)でイソシアネート基の特性吸収がなくなったことを確認し、ブロックポリイソシアネート組成物を得た。その後、製造したブロックポリイソシアネート組成物に水を4393.0部添加し、30分間撹拌混合し、水分散体を得た。得られたブロックポリイソシアネート組成物の各種物性及び評価の結果を表5に示す。
(実施例20~30、比較例6~7)
原料を表5~6に示すように変更した以外は実施例19と同様にして各種ブロックポリイソシアネート組成物及びそれらの水分散体を得た。得られたブロックポリイソシアネート組成物の各種物性及び評価の結果を表5~6に示す。なお、表中のポリ(オキシアルキレン)モノアルキルエーテルC-2は、日本油脂株式会社社製の商品名「ユニオックスM1000」(数平均分子量1000)、ブロック剤D-2は、3,5-ジメチルピラゾールである
原料を表5~6に示すように変更した以外は実施例19と同様にして各種ブロックポリイソシアネート組成物及びそれらの水分散体を得た。得られたブロックポリイソシアネート組成物の各種物性及び評価の結果を表5~6に示す。なお、表中のポリ(オキシアルキレン)モノアルキルエーテルC-2は、日本油脂株式会社社製の商品名「ユニオックスM1000」(数平均分子量1000)、ブロック剤D-2は、3,5-ジメチルピラゾールである
(評価9)塗膜の硬化性
水系コーティング組成物を、ポリプロピレン板上に、樹脂膜厚が50μmになるようにアプリケーター塗装し、室温下で15分間セッティングした後、160℃で、30分間焼き付けて硬化塗膜を得た。塗膜を剥離して、その質量を測定した。この塗膜(フィルム)を23℃で24時間アセトンに浸漬した。浸漬後、塗膜を105℃で、60分間乾燥した後、その質量を測定した。浸漬前の質量に対する、浸漬後の質量の割合(ゲル分率:%)にて硬化性を評価した。ゲル分率が85%を超える場合はAと表し、ゲル分率が85%未満の場合はBとして評価した。
水系コーティング組成物を、ポリプロピレン板上に、樹脂膜厚が50μmになるようにアプリケーター塗装し、室温下で15分間セッティングした後、160℃で、30分間焼き付けて硬化塗膜を得た。塗膜を剥離して、その質量を測定した。この塗膜(フィルム)を23℃で24時間アセトンに浸漬した。浸漬後、塗膜を105℃で、60分間乾燥した後、その質量を測定した。浸漬前の質量に対する、浸漬後の質量の割合(ゲル分率:%)にて硬化性を評価した。ゲル分率が85%を超える場合はAと表し、ゲル分率が85%未満の場合はBとして評価した。
(評価10)塗膜の光沢
水系コーティング組成物を、ガラス板上に、樹脂膜厚が50μmになるようにアプリケーター塗装し、室温下で15分間セッティングした後、160℃で、30分間焼き付けて硬化塗膜を得た。
スガ社製の商品名「SUGA HDM-2DP」を使用してヘイズ値を測定した。
測定値が1.0未満場合はAと表し、1.0以上の場合はBとして評価した。
水系コーティング組成物を、ガラス板上に、樹脂膜厚が50μmになるようにアプリケーター塗装し、室温下で15分間セッティングした後、160℃で、30分間焼き付けて硬化塗膜を得た。
スガ社製の商品名「SUGA HDM-2DP」を使用してヘイズ値を測定した。
測定値が1.0未満場合はAと表し、1.0以上の場合はBとして評価した。
(評価11)塗膜の密着性
水系コーティング組成物を、軟鋼板に、樹脂膜厚が50μmになるようにアプリケーター塗装し、室温下で15分間静置した後、160℃で、30分間焼き付けて硬化塗膜を得た。密着性試験をJIS K5600-5-6に準じて行った。100マス中90マス以上残っていた場合はAと表し、90マス未満の場合Bとした。
水系コーティング組成物を、軟鋼板に、樹脂膜厚が50μmになるようにアプリケーター塗装し、室温下で15分間静置した後、160℃で、30分間焼き付けて硬化塗膜を得た。密着性試験をJIS K5600-5-6に準じて行った。100マス中90マス以上残っていた場合はAと表し、90マス未満の場合Bとした。
(評価12)塗膜の耐水性
水系コーティング組成物を、ポリプロピレン板上に、樹脂膜厚が50μmになるようにアプリケーター塗装し、室温下で15分間静置した後、160℃で、30分間焼き付けて硬化塗膜を得た。この硬化塗膜を、40℃の水に24時間浸漬したときの外観変化を浸漬前後で目視観察し、白化がない場合をA、白化がある場合をBとして評価した。
水系コーティング組成物を、ポリプロピレン板上に、樹脂膜厚が50μmになるようにアプリケーター塗装し、室温下で15分間静置した後、160℃で、30分間焼き付けて硬化塗膜を得た。この硬化塗膜を、40℃の水に24時間浸漬したときの外観変化を浸漬前後で目視観察し、白化がない場合をA、白化がある場合をBとして評価した。
(実施例31)
SETAQUA6510(Nuplex Resin社製商品名、アクリルポリオール、固形分42%、水酸基4.2質量%)100gと実施例19で製造した水分散体144.5gを混合し、固形分濃度35質量%の水系コーティング組成物を得た。この水系コーティング組成物を用い、評価9~12の方法でそれぞれ塗膜形成、特性評価を行った。各種評価の結果を表7に示す。
SETAQUA6510(Nuplex Resin社製商品名、アクリルポリオール、固形分42%、水酸基4.2質量%)100gと実施例19で製造した水分散体144.5gを混合し、固形分濃度35質量%の水系コーティング組成物を得た。この水系コーティング組成物を用い、評価9~12の方法でそれぞれ塗膜形成、特性評価を行った。各種評価の結果を表7に示す。
(実施例32~43、比較例8~9)
表7及び8に記載した水分散体を使用した以外は、実施例31と同様に実施した。各種評価の結果を表7及び8に示す。
表7及び8に記載した水分散体を使用した以外は、実施例31と同様に実施した。各種評価の結果を表7及び8に示す。
本発明に係るポリイソシアネート組成物及びブロックポリイソシアネート組成物、及びこれを含むコーティング組成物又は水系コーティング組成物は、各種表面に対する塗料、繊維処理剤等の分野で好適に利用できる。
Claims (30)
- ポリイソシアネートと、ポリ(オキシアルキレン)アルキルエーテルリン酸と、を含むポリイソシアネート組成物であって、
前記ポリ(オキシアルキレン)アルキルエーテルリン酸の含有量が、前記ポリイソシアネート組成物の0.03g/mLメタノール溶液とビス(2-エチルヘキシル)ホスフェートの1000質量ppmメタノール溶液を等量混合した測定試料のLC-MSでの測定において、ビス(2-エチルヘキシル)ホスフェートに対するピーク面積比で0.1以上、9.6以下である、ポリイソシアネート組成物。 - 前記ポリイソシアネートがポリイソシアネートと親水性化合物との反応で得られる変性ポリイソシアネートである請求項1に記載のポリイソシアネート組成物。
- 前記親水性化合物がポリ(オキシアルキレン)モノアルキルエーテルである請求項2に記載のポリイソシアネート組成物。
- 前記ポリ(オキシアルキレン)アルキルエーテルリン酸が、ポリ(オキシエチレン)アルキルエーテルリン酸である請求項1~3のいずれか1項に記載のポリイソシアネート組成物。
- 前記式(1)のR1又はR2が炭素数1~20のアルキル基である、請求項5に記載のポリイソシアネート組成物。
- 前記変性ポリイソシアネートにおける、ポリ(オキシアルキレン)モノアルキルエーテルで変性されたイソシアネート基の割合(変性率)が0.1%以上、50.0%以下である、請求項3~7のいずれか1項に記載のポリイソシアネート組成物。
- 前記ポリイソシアネートが、脂肪族ジイソシアネート及び/または脂環族ジイソシアネートから得られる、請求項1~8のいずれか1項に記載のポリイソシアネート組成物。
- 前記ポリイソシアネート組成物の総質量に対する、リン原子の含有量が質量基準で1ppm~100ppmである、請求項1~9のいずれか1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ブロック剤との反応で得られるブロックポリイソシアネートと、
ポリ(オキシアルキレン)アルキルエーテルリン酸を含むブロックポリイソシアネート組成物であって、
前記ポリ(オキシアルキレン)アルキルエーテルリン酸の含有量が、前記ブロックポリイソシアネート組成物の0.03g/mLメタノール溶液とビス(2-エチルヘキシル)ホスフェートの1000ppmメタノール溶液を等量混合した測定試料のLC-MSでの測定において、ビス(2-エチルヘキシル)ホスフェートに対するピーク面積比で0.1以上、1.0以下である、ブロックポリイソシアネート組成物。 - 前記ブロックポリイソシアネートがポリイソシアネートと親水性化合物とブロック剤の反応で得られる請求項11に記載のブロックポリイソシアネート組成物。
- 前記親水性化合物がポリ(オキシアルキレン)モノアルキルエーテルである請求項12に記載のブロックポリイソシアネート組成物。
- 前記ポリ(オキシアルキレン)アルキルエーテルリン酸が、ポリ(オキシエチレン)アルキルエーテルリン酸である請求項11~13のいずれか1項に記載のブロックポリイソシアネート組成物。
- 前記式(1)のR1又はR2が炭素数1~20のアルキル基である、請求項15に記載のブロックポリイソシアネート組成物。
- 前記ポリイソシアネートが、脂肪族ジイソシアネート及び/または脂環族ジイソシアネートから得られたものである、請求項11~17のいずれか1項に記載のブロックポリイソシアネート組成物。
- 前記ブロックポリイソシアネート組成物の総質量に対する、リン原子の含有量が質量基準で1ppm~100ppmである、請求項11~18のいずれか1項に記載のブロックポリイソシアネート組成物。
- 前記ブロックポリイソシアネートがイソシアヌレート基とアロファネート基を有し、
前記イソシアヌレート基に対する前記アロファネート基のモル比率が、10/90以上90/10以下である請求項11~19のいずれか1項に記載のブロックポリイソシアネート組成物。 - 前記ポリイソシアネートは、イソシアヌレート3量体を、前記ポリイソシアネートの総質量に対して、10質量%以上50質量%以下含有する、請求項11~20のいずれか1項に記載のブロックポリイソシアネート組成物。
- 前記ブロック剤が、オキシム系化合物、ピラゾール系化合物、活性メチレン系化合物、アミン系化合物、及び酸アミド系化合物からなる群から選ばれる1種以上を含む、請求項11~21のいずれか1項に記載のブロックポリイソシアネート組成物。
- 前記ブロック剤がピラゾール系化合物またはオキシム系化合物である、請求項22に記載のブロックポリイソシアネート組成物。
- 請求項11~23のいずれか1項に記載のブロックポリイソシアネート組成物と、水と、を含む、水分散体。
- 請求項1~10のいずれか一項に記載のポリイソシアネート組成物と、少なくとも一種の主剤とを含む、コーティング組成物。
- 請求項11~23のいずれか1項に記載のブロックポリイソシアネート組成物と、少なくとも1種の主剤とを含む、コーティング組成物。
- 請求項25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。
- 請求項24に記載の水分散体と、少なくとも1種の主剤とを含む、水系コーティング組成物。
- 基材と、請求項25又は26に記載の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。
- 基材と、請求項27又は28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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