WO2018101087A1 - 一液湿気硬化型ポリウレタン組成物 - Google Patents

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Definitions

  • Patent Document 1 for the purpose of providing a moisture-curable polyurethane composition that is excellent in adhesion to glass, metal, plastic, and coated steel sheet without using a primer, and that is also excellent in curability and storage stability, ( A) a urethane prepolymer, (B) a compound having at least one selected from the group consisting of xylene diisocyanate, 1,3- or 1,4-di (isocyanatomethyl) cyclohexane and derivatives thereof and three or more active hydrogens A silane compound (B-1) obtained by adding a reaction product of the above and a compound in which an aromatic ring or a derivative thereof is bonded directly to a nitrogen atom among secondary aminoalkoxysilanes, and two or three isocyanate groups An aromatic ring or its derivative is directly bonded to the nitrogen atom of secondary lys
  • an object of the present invention is to provide a one-component moisture-curable polyurethane composition that is excellent in long-term weather resistance and adhesion to vibration.
  • the present inventors have one morpholine ring for a composition containing a urethane prepolymer having an isocyanate group and an ether compound having two dimethylamino groups.
  • the inventors have found that a desired effect can be obtained by using a morpholine compound, and have reached the present invention.
  • the present invention is based on the above knowledge and the like, and specifically, solves the above problems by the following configuration.
  • the content of the morpholine compound is 0.02 to 1.6 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the urethane prepolymer.
  • the present inventors consider that the difference in the catalytic activity of the compound having a morpholine ring affects the adhesiveness.
  • a compound having a plurality of (two or more) morpholine rings (polymorpholine compound) has a higher catalytic activity on a urethane prepolymer than a morpholine compound having one morpholine ring (monomorpholine compound).
  • the composition containing a urethane prepolymer and a filler such as carbon black
  • the polymorpholine compound is coordinated to the urethane prepolymer due to the high catalytic activity described above.
  • the polyisocyanate used in the production of the urethane prepolymer is not particularly limited as long as it has two or more isocyanate groups in the molecule.
  • Examples of the polyisocyanate used in the production of the urethane prepolymer include tolylene diisocyanate (TDI), diphenylmethane diisocyanate (MDI; for example, 4,4′-diphenylmethane diisocyanate, 2,4′-diphenylmethane diisocyanate), 1 , 4-phenylene diisocyanate, polymethylene polyphenylene polyisocyanate, xylylene diisocyanate (XDI), tetramethylxylylene diisocyanate (TMXDI), tolidine diisocyanate (TODI), 1,5-naphthalene diisocyanate (NDI), triphenylmethane triisocyanate Aromatic polyisocyanates such as; Hexamethylene diisocyanate (
  • the urethane prepolymer is preferably a urethane prepolymer obtained by reacting a polyether polyol and an aromatic polyisocyanate from the viewpoint of excellent adhesiveness and excellent curability, and polyoxypropylene diol and polyoxypropylene triol.
  • a urethane prepolymer obtained by reacting at least one selected from the group consisting of diphenylmethane diisocyanate is more preferable.
  • the urethane prepolymers can be used alone or in combination of two or more.
  • the morpholine compound is preferably dimethylaminoethylmorpholine from the viewpoint that it is excellent due to the effects of the present invention and excellent in thread breakage.
  • the content of the morpholine compound is excellent due to the effects of the present invention, and 0.02 to 1.6 masses relative to 100 mass parts of the urethane prepolymer from the viewpoint of excellent foam resistance, thread breakage or storage stability. Part is preferable, and 0.3 to 1.0 part by weight is more preferable.
  • the composition of the present invention is further provided with at least one organic phosphorus selected from the group consisting of a phosphite compound, a phosphonite compound, a phosphinate compound and a phosphine compound from the viewpoint of excellent thread breakage. It is preferable that a compound is included, and a phosphine compound is more preferable.
  • the organic group that the organic phosphorus compound has other than the phosphorus atom is not particularly limited. For example, an oxygen atom, a hydrocarbon group, and a combination thereof can be mentioned.
  • the hydrocarbon group is not particularly limited. Examples thereof include aliphatic hydrocarbon groups (including linear, branched and alicyclic), aromatic hydrocarbon groups, and combinations thereof.
  • a hydrogen atom may be further bonded to the phosphorus atom of the organic phosphorus compound.
  • composition of the present invention can further contain a tertiary amine.
  • the tertiary amine does not include the morpholine compound and the ether compound.
  • the tertiary amine is a compound in which three hydrocarbon groups are bonded to one nitrogen atom.
  • the content of the metal catalyst is preferably 0.001 to 1.0 part by mass and more preferably 0.008 to 0.08 part by mass with respect to 100 parts by mass of the urethane prepolymer in that the effect of the present invention is superior. preferable.
  • composition of the present invention contains substantially no compound having a plurality of morpholine rings in one molecule.
  • composition of the present invention does not substantially contain a compound having a plurality of morpholine rings means that the content of the compound having a plurality of morpholine rings is 0 to 0.01 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the urethane prepolymer. It means that there is.
  • the robot coating apparatus has a nozzle, and the nozzle has a cut portion (the shape of the cut portion is an isosceles triangle having a base of 8 mm and a height of 12 mm) on the side surface of the tip. While moving the nozzle at a speed of 300 mm / min on the base material, the heated composition is discharged from the cut portion onto the base material at a speed of 2,000 g / min, The object was applied on the substrate.
  • CB carbon black, trade name: Niteron # 200, manufactured by Nisshin Carbon Co., Ltd.
  • Calcium carbonate heavy calcium carbonate, trade name: Super SS, manufactured by Maruo Calcium Co., Ltd.
  • Plasticizer diisononyl phthalate
  • Metal catalyst dioctyltin dilaurate ( Neostan U-810, manufactured by Nitto Kasei)
  • Morpholine compound 1 (X-DM): dimethylaminoethyl morpholine, trade name X-DM, manufactured by Air Products
  • Morpholine compound 2 (ethyl morpholine): Ethyl morpholine, manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.
  • DMDEE Dimorpholino diethyl ether (manufactured by San Apro)
  • Comparative Example 1 not containing a predetermined morpholine compound had low adhesiveness.
  • Comparative Examples 2 and 3 containing a compound having a plurality of morpholine rings instead of containing a predetermined morpholine compound and containing a predetermined ether compound had low adhesiveness.
  • Comparative Example 4 containing no predetermined ether compound had low adhesiveness.
  • Comparative Examples 5 and 6 containing a predetermined morpholine compound and a compound having a plurality of morpholine rings and not containing a predetermined ether compound had low adhesiveness.
  • the composition of this invention was excellent in adhesiveness. Further, when the composition of the present invention further contains a predetermined organophosphorus compound (Examples 15 to 19), the yarn breakage is greater than when the above organophosphorus compound is not contained (Examples 1 to 14, 20, and 21). Excellent in properties. From a comparison between Examples 1 to 11 and Example 12, the content of the morpholine compound is 0.02 to 1.6 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the urethane prepolymer, and / or the above formula (3 ) Is not more than 1.7 (Examples 1 to 11), the content of the morpholine compound is 1.7 parts by mass, and the yarn is more than when x + 10y is 1.8 (Example 12).

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Abstract

本発明は、長期的な、耐候性及び振動性に対する接着性に優れる一液湿気硬化型ポリウレタン組成物の提供を目的とする。本発明は、イソシアネート基を有するウレタンプレポリマーと、モルフォリン環を1個有するモルフォリン化合物と、ジメチルアミノ基を2個有するエーテル化合物と、を含む、一液湿気硬化型ポリウレタン組成物である。

Description

一液湿気硬化型ポリウレタン組成物
 本発明は一液湿気硬化型ポリウレタン組成物に関する。
 従来、自動車用、建築用および構造用のシーリング剤、接着剤等として一液湿気硬化型ポリウレタン組成物が使用されている。
 特許文献1には、プライマーを用いずともガラス、金属、プラスチック及び塗装鋼板等との接着性に優れ、さらに硬化性、貯蔵安定性にも優れる湿気硬化型ポリウレタン組成物の提供を目的として、(A)ウレタンプレポリマーと、(B)キシレンジイソシアネート、1,3-あるいは1,4-ジ(イソシアネートメチル)シクロヘキサン及びそれらの誘導体からなる群から選ばれる少なくとも1種と活性水素を3個以上有する化合物との反応物と、2級アミノアルコキシシランのうち窒素原子に直接芳香環又はその誘導体が結合した化合物とを付加させて得られるシラン化合物(B-1)、及びイソシアネート基を2個又は3個有するリジンイソシアネートと、2級アミノアルコキシシランのうち窒素原子に直接芳香環又はその誘導体が結合した化合物とを付加させて得られるリジン骨格を有するシラン化合物(B-2)からなる群から選ばれる少なくとも1種のシラン化合物と、(C)モルフォリン構造及び/又はジメチルアミノ基構造を有する3級アミン系触媒の少なくとも1種と、(D)有機錫系化合物とを含む湿気硬化型ポリウレタン組成物が記載されている。
特開2001-348416号公報
 このようななか、本発明者らは特許文献1を参考にして、ウレタンプレポリマー、並びに、モルフォリン構造及び/又はジメチルアミノ基構造を有する3級アミン系触媒の少なくとも1種等を含有する組成物を調製しこれを評価したところ、このような組成物は、長期的な、耐候性及び振動性に対する接着性が低い場合があることが明らかとなった。
 そこで、本発明は長期的な、耐候性及び振動性に対する接着性に優れる一液湿気硬化型ポリウレタン組成物を提供することを目的とする。
 本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究した結果、イソシアネート基を有するウレタンプレポリマーとジメチルアミノ基を2個有するエーテル化合物とを含む組成物に対して、モルフォリン環を1個有するモルフォリン化合物を用いることによって、所望の効果が得られることを見出し、本発明に至った。
 本発明は上記知見等に基づくものであり、具体的には以下の構成により上記課題を解決するものである。
 1. イソシアネート基を有するウレタンプレポリマーと、
 モルフォリン環を1個有するモルフォリン化合物と、
 ジメチルアミノ基を2個有するエーテル化合物と、を含む、一液湿気硬化型ポリウレタン組成物。
 2. 上記モルフォリン化合物の含有量が、上記ウレタンプレポリマー100質量部に対して、0.02~1.6質量部であり、
 上記エーテル化合物の含有量が、上記ウレタンプレポリマー100質量部に対して、0.002~0.16質量部である、上記1に記載の一液湿気硬化型ポリウレタン組成物。
 3. 上記モルフォリン化合物が、ジメチルアミノエチルモルフォリンである、上記1又は2に記載の一液湿気硬化型ポリウレタン組成物。
 4. 上記エーテル化合物が、ビス(ジメチルアミノエチル)エーテルである、上記1~3のいずれかに記載の一液湿気硬化型ポリウレタン組成物。
 5. さらに、亜リン酸エステル化合物、亜ホスホン酸エステル化合物、亜ホスフィン酸エステル化合物及びホスフィン化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種の有機リン化合物を含む、上記1~4のいずれかに記載の一液湿気硬化型ポリウレタン組成物。
 6. 上記有機リン化合物の含有量が、上記ウレタンプレポリマー100質量部に対して、0.01~1.0質量部である、上記5に記載の一液湿気硬化型ポリウレタン組成物。
 7. 上記有機リン化合物が、トリフェニルホスフィンである、上記5又は6に記載の一液湿気硬化型ポリウレタン組成物。
 本発明の一液湿気硬化型ポリウレタン組成物は、長期的な、耐候性及び振動性に対する接着性に優れる。
 なお、本明細書において、長期的な、耐候性及び振動性に対する接着性を接着性と称する場合がある。
 本発明について以下詳細に説明する。
 なお、本明細書において、「~」を用いて表される数値範囲は、「~」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
 本明細書において、特に断りのない限り、各成分はその成分に該当する物質をそれぞれ単独でまたは2種以上を組み合わせて使用することができる。成分が2種以上の物質を含む場合、成分の含有量は、2種以上の物質の合計の含有量を意味する。
 本明細書において、長期的な、耐候性及び振動性に対する接着性がより優れることを、本発明の効果がより優れるということがある。
[一液湿気硬化型ポリウレタン組成物]
 本発明の一液湿気硬化型ポリウレタン組成物(本発明の組成物)は、
 イソシアネート基を有するウレタンプレポリマーと、
 モルフォリン環を1個有するモルフォリン化合物と、
 ジメチルアミノ基を2個有するエーテル化合物と、を含む、一液湿気硬化型ポリウレタン組成物である。
 本発明の組成物はこのような構成をとるため、所望の効果が得られるものと考えられる。本発明者らはその理由を以下のように推測する。
 チクソ性の高い材料(ウレタンプレポリマーを含有する組成物)はビード成型性に優れるものの、基材(被着体)に対して濡れにくく、接着性が低くなる、と本発明者らは考える。
 また、本発明者らは、モルフォリン環を有する化合物の触媒活性の差が、接着性に影響すると考える。
 一般的に、モルフォリン環を複数(2個以上)有する化合物(ポリモルフォリン化合物)は、モルフォリン環を1個有するモルフォリン化合物(モノモルフォリン化合物)よりもウレタンプレポリマーに対する触媒活性が高い。
 このため、ウレタンプレポリマー及び充填剤(例えばカーボンブラック等)を含有する組成物がポリモルフォリン化合物を含有する場合、上記の触媒活性の高さからポリモルフォリン化合物はウレタンプレポリマーに配位しやすく、配位後のウレタンプレポリマーはモルフォリン環による立体障害を有するので、充填剤に接近しにくくなる。このように、ポリモルフォリン化合物を含有する上記組成物は充填剤に対して濡れにくいと考えられる。
 ここで、上記充填剤を基材(被着体)に置き換えて考えると、上記組成物は、基材(被着体)に対して濡れにくく、接着性が低いと考えられる。
 また、上記の触媒活性の高さからポリモルフォリン化合物の添加量は少なく、このことによっても濡れ性が低下すると本発明者らは推定する。
 一方、ウレタンプレポリマー及び充填剤を含有する組成物がモノモルフォリン化合物を含有する場合、モノモルフォリン化合物はポリモルフォリン化合物よりも触媒活性が低く、ウレタンプレポリマーに対する作用が緩やかである反面、ウレタンプレポリマーはモルフォリン環による立体障害の影響を受けにくく、充填剤に対して作用しやすい。このように、モノモルフォリン化合物を含有する上記組成物は充填剤に対して濡れやすいと考えられる。
 ここで、上記充填剤を基材(被着体)に置き換えて考えると、上記組成物は基材(被着体)に対して濡れやすく、接着性に優れると考えられる。
 また、上記の触媒活性の低さからモノモルフォリン化合物はその添加量を多くできる。このため、上記組成物は充填剤及び基材に対して濡れやすい、又は、より濡れやすくなると考えられる。
 さらに、本発明の組成物は、上記モルフォリン環を1個有するモルフォリン化合物以外に、モルフォリン環よりも立体障害の小さいジメチルアミノ基を2個有するエーテル化合物を含有するため、充填剤及び基材に対して濡れやすいと推定する。
 このように、本発明の組成物は、触媒として、モルフォリン環を1個有するモルフォリン化合物と、ジメチルアミノ基を2個有するエーテル化合物とを併用することによって、接着性に優れると考えられる。
 以下、本発明の組成物に含有される各成分について詳述する。
<ウレタンプレポリマー>
 本発明の組成物は、イソシアネート基を有するウレタンプレポリマーを含有する。
 ウレタンプレポリマーはイソシアネート基を末端に有することが好ましい態様の1つとして挙げられる。
 1分子のウレタンプレポリマーは、イソシアネート基を複数有することが好ましく、イソシアネート基を2個有することがより好ましい。
 イソシアネート基の含有量は、ウレタンプレポリマー全量に対して0.5~5質量%が好ましい。
 ウレタンプレポリマーの製造の際に使用されるポリイソシアネートは、分子内にイソシアネート基を2個以上有するものであれば特に限定されない。
 ウレタンプレポリマーの製造の際に使用されるポリイソシアネートとしては、例えば、トリレンジイソシアネート(TDI)、ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI;例えば、4,4′-ジフェニルメタンジイソシアネート、2,4′-ジフェニルメタンジイソシアネート)、1,4-フェニレンジイソシアネート、ポリメチレンポリフェニレンポリイソシアネート、キシリレンジイソシアネート(XDI)、テトラメチルキシリレンジイソシアネート(TMXDI)、トリジンジイソシアネート(TODI)、1,5-ナフタレンジイソシアネート(NDI)、トリフェニルメタントリイソシアネートのような芳香族ポリイソシアネート;
 ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート(TMHDI)、リジンジイソシアネート、ノルボルナンジイソシアネート(NBDI)、トランスシクロヘキサン-1,4-ジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、ビス(イソシアネートメチル)シクロヘキサン(H6XDI)、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(H12MDI)のような、脂肪族ポリイソシアネート(脂環式ポリイソシアネートを含む);
 これらのカルボジイミド変性ポリイソシアネート;
 これらのイソシアヌレート変性ポリイソシアネートが挙げられる。
 ポリイソシアネートは、硬化性に優れる理由から、芳香族ポリイソシアネートが好ましく、MDIがより好ましい。
 ウレタンプレポリマーの製造の際に使用される1分子中に2個以上の活性水素含有基を有する化合物(活性水素化合物)は特に限定されない。活性水素含有基としては、例えば、水酸(OH)基、アミノ基、イミノ基が挙げられる。
 活性水素化合物としては、例えば、1分子中に2個以上の水酸(OH)基を有するポリオール化合物等が好適に挙げられ、中でも、ポリオール化合物であることが好ましい。
 ウレタンプレポリマーの製造の際に使用されるポリオール化合物は、ヒドロキシ基を2個以上有する化合物であれば特に限定されない。例えば、ポリエーテルポリオール;ポリエステルポリオール;アクリルポリオール、ポリブタジエンジオール、水素添加されたポリブタジエンポリオールなどの炭素-炭素結合を主鎖骨格に有するポリマーポリオール;低分子多価アルコール類;これらの混合ポリオールが挙げられる。なかでも、ポリエーテルポリオールが好ましい態様の1つとして挙げられる。
 ポリエーテルポリオールは、主鎖としてポリエーテルを有し、ヒドロキシ基を2個以上有する化合物であれば特に制限されない。ポリエーテルとは、エーテル結合を2以上有する基であり、その具体例としては、例えば、構造単位-Ra-O-Rb-を合計して2個以上有する基が挙げられる。ここで、上記構造単位中、RaおよびRbは、それぞれ独立して、炭化水素基を表す。炭化水素基は特に制限されない。例えば、炭素数1~10の直鎖状のアルキレン基が挙げられる。
 ポリエーテルポリオールとしては、例えば、ポリオキシエチレンジオール(ポリエチレングリコール)、ポリオキシプロピレンジオール(ポリプロピレングリコール:PPG)、ポリオキシプロピレントリオール、エチレンオキサイド/プロピレンオキサイド共重合体、ポリテトラメチレンエーテルグリコール(PTMEG)、ポリテトラエチレングリコール、ソルビトール系ポリオール等が挙げられる。
 ポリエーテルポリオールは、ポリイソアネートとの相溶性に優れるという観点から、ポリプロピレングリコール、ポリオキシプロピレントリオールが好ましい。
 ポリエーテルポリオールの重量平均分子量は、イソシアネートとの反応によって得られるウレタンプレポリマーの粘度が常温において適度な流動性を有することができるという観点から、500~20,000であることが好ましい。本発明において上記重量平均分子量は、GPC法(溶媒:テトラヒドロフラン(THF))により得られたポリスチレン換算値である。
 ウレタンプレポリマーは、接着性により優れ、硬化性に優れるという観点から、ポリエーテルポリオールと芳香族ポリイソシアネートとを反応させてなるウレタンプレポリマーであることが好ましく、ポリオキシプロピレンジオール及びポリオキシプロピレントリオールからなる群から選ばれる少なくとも1種とジフェニルメタンジイソシアネートとを反応させることによって得られるウレタンプレポリマーがより好ましい。
 ウレタンプレポリマーはそれぞれ単独でまたは2種以上を組み合わせて使用することができる。
 ウレタンプレポリマーの製造方法は特に制限されない。例えば、活性水素化合物が有する活性水素含有基(例えばヒドロキシ基)1モルに対し、1.5~2.5モルのイソシアネート基が反応するようにポリイソシアネートを使用し、これらを混合して反応させることによってウレタンプレポリマーを製造することができる。
<モルフォリン化合物>
 本発明の組成物に含有されるモルフォリン化合物は、モルフォリン環を1個有する。
 モルフォリン環が有する窒素原子には、ヘテロ原子を有してもよい炭化水素基が結合することが好ましい。
 炭化水素基は特に制限されない。例えば、脂肪族炭化水素基(直鎖状、分岐状及び脂環式を含む。)、芳香族炭化水素基、並びに、これらの組合せが挙げられる。
 ヘテロ原子としては、例えば、酸素原子、窒素原子、硫黄原子が挙げられる。
 モルフォリン化合物を構成する窒素原子は第3級アミンを形成することが好ましい態様の1つとして挙げられる。
 モルフォリン化合物としては例えば、下記式(1)で表される化合物が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
 式(1)中、R1、R2及びR3はそれぞれ独立に炭化水素基を表す。
 R1は炭素数1~8のアルキレン基が好ましく、エチレン基がより好ましい。
 R2は炭素数1~3のアルキル基が好ましく、メチル基がより好ましい。R3も同様である。
 モルフォリン化合物は、本発明の効果により優れ、糸切れ性に優れるという観点から、ジメチルアミノエチルモルフォリンが好ましい。
(モルフォリン化合物の含有量)
 モルフォリン化合物の含有量は、本発明の効果により優れ、耐発泡性、糸切れ性又は貯蔵安定性に優れるという観点から、ウレタンプレポリマー100質量部に対して、0.02~1.6質量部が好ましく、0.3~1.0質量部がより好ましい。
<エーテル化合物>
 本発明の組成物に含有されるエーテル化合物は、ジメチルアミノ基を2個有し、かつ、エーテル結合を有する化合物である。
 なお、上記エーテル化合物は上記モルフォリン化合物を含まない。
 ジメチルアミノ基は、エーテル結合を構成する酸素原子に結合する炭化水素基と結合することができる。炭化水素基は特に制限されない。炭化水素基としては、例えば、脂肪族炭化水素基(直鎖状、分岐状及び脂環式を含む。)、芳香族炭化水素基、並びに、これらの組合せが挙げられる。脂肪族炭化水素基としては、例えば、炭素数1~10の(直鎖状の)アルキレン基が挙げられる。
 エーテル化合物としては、例えば、下記式(2)で表される化合物が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
 式(2)中、R4及びR5はそれぞれ独立に炭化水素基を表す。
 R4は炭素数1~6のアルキレン基が好ましく、エチレン基がより好ましい。R5も同様である。
 エーテル化合物は、本発明の効果により優れ、糸切れ性に優れるという観点から、ビス(ジメチルアミノエチル)エーテルが好ましい。
(エーテル化合物の含有量)
 エーテル化合物の含有量は、本発明の効果により優れ、糸切れ性に優れるという観点から、ウレタンプレポリマー100質量部に対して、0.002~0.16質量部が好ましく、0.008~0.10質量部がより好ましい。
(モルフォリン化合物及びエーテル化合物の含有量)
 ウレタンプレポリマー100質量部に対して使用される、モルフォリン化合物の含有量:x質量部とエーテル化合物の含有量:y質量部とは、本発明の効果により優れ、糸切れ性、耐発泡性又は貯蔵安定性に優れるという観点から、下記式(3)を満たすことが好ましい。x+10yの上限は、糸切れ性に優れるという観点から、1.7以下がより好ましい。
0.2≦x+10y≦1.8   (3)
 式(3)において、x、yはいずれも0より大きい。
(有機リン化合物)
 本発明の組成物は、糸切れ性に優れるという観点から、さらに、亜リン酸エステル化合物、亜ホスホン酸エステル化合物、亜ホスフィン酸エステル化合物及びホスフィン化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種の有機リン化合物を含むことが好ましく、ホスフィン化合物がより好ましい。
 有機リン化合物がリン原子以外に有する有機基は特に制限されない。例えば、酸素原子、炭化水素基及びこれらの組合せが挙げられる。炭化水素基は特に制限されない。例えば、脂肪族炭化水素基(直鎖状、分岐状及び脂環式を含む。)、芳香族炭化水素基、並びに、これらの組合せが挙げられる。
 有機リン化合物が有するリン原子に上記有機基の他にさらに水素原子が結合してもよい。
・ホスフィン化合物
 本明細書において、ホスフィン化合物は、PH3が有する水素原子のうちの少なくとも1個又は全部が炭化水素基に置換された化合物を意味する。
 ホスフィン化合物としては、例えば、トリフェニルホスフィン(TPP)、トリオルトトリルホスフィン、トリメタトリルホスフィン、トリパラトリルホスフィン、トリス-4-メトキシフェニルホスフィンのような、リン原子に3個の芳香族炭化水素基が結合するホスフィン化合物;
 ジフェニルシクロヘキシルホスフィン、ジシクロヘキシルフェニルホスフィン、トリシクロヘキシルホスフィンのような、1分子中にリン原子を1個有し、上記リン原子に芳香族炭化水素基及び脂肪族炭化水素基を3個有するホスフィン化合物;
 トリオクチルホスフィン、トリブチルホスフィンのような、リン原子に3個の脂肪族炭化水素基を有するホスフィン化合物;
 1,2-ビス(ジフェニルホスフィノ)エタン、1,3-ビス(ジフェニルホスフィノ)プロパン、1,4-ビス(ジフェニルホスフィノ)ブタンのような1分子中にリン原子を複数有するホスフィン化合物などが挙げられる。
 なかでも、ホスフィン化合物は、糸切れ性に優れるという観点から、少なくとも芳香族炭化水素基を有するホスフィン化合物が好ましく、リン原子に3個の芳香族炭化水素基が結合するホスフィン化合物がより好ましく、トリフェニルホスフィンがさらに好ましい。
・有機リン化合物の含有量
 有機リン化合物の含有量は、本発明の効果により優れ、糸切れ性に優れるという観点から、ウレタンプレポリマー100質量部に対して、0.01~1.0質量部が好ましく、0.08~0.8質量部がより好ましい。
(第3級アミン)
 本発明の組成物は、さらに、第3級アミンを含有することができる。
 なお、上記第3級アミンは、上記モルフォリン化合物及び上記エーテル化合物を含まない。
 上記第3級アミンは、3つの炭化水素基が1つの窒素原子に結合する化合物である。
 第3級アミンとしては例えば、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン、トリアミルアミン、トリヘキシルアミン、トリオクチルアミン、トリラウリルアミン、ジメチルエチルアミン、ジメチルプロピルアミン、ジメチルブチルアミン、ジメチルアミルアミン、ジメチルヘキシルアミン、ジメチルシクロヘキシルアミン、ジメチルオクチルアミン、ジメチルラウリルアミン、トリアリルアミン、テトラメチルエチレンジアミン、トリエチレンジアミン、1,8-ジアザビシクロ〔5.4.0〕ウンデセン-1、1,4-ジアザビシクロ〔2.2.2〕オクタン、トリエタノールアミン、N,N′-ジメチルピペラジン、テトラメチルブタンジアミン、ビス(2,2-モルフォリノエチル)エーテル等が挙げられる。
 第3級アミンの含有量は、本発明の効果により優れ、硬化性、貯蔵安定性、作業性のバランスに優れるという観点から、ウレタンプレポリマー100質量部に対して、[(x+10y)/2]質量部以下であることが好ましい。
 上記(x+10y)/2におけるxは、ウレタンプレポリマー100質量部に対して使用されるモルフォリン化合物の含有量(質量部)である。
 上記(x+10y)/2におけるyは、ウレタンプレポリマー100質量部に対して使用されるエーテル化合物の含有量(質量部)である。
(金属触媒)
 本発明の組成物はさらに金属触媒を含有することができる。
 上記金属触媒はイソシアネート基の反応を促進できる化合物であれば特に制限されない。例えば、有機金属触媒、有機基を有さない金属のみからなる金属触媒(無機金属触媒ともいう)が挙げられる。
 金属触媒が有する金属としては、例えば、錫、ビスマス、チタンが挙げられる。
 有機金属触媒が有する有機基は特に制限されない。有機金属触媒としては、金属のカルボン酸塩、アルコキシド、錯体が挙げられる。有機金属触媒は、例えば、カルボン酸イオン、アルキル基、カルボン酸、アルコキシ基及び配位子からなる群から選ばれる少なくとも1種を有することができる。カルボン酸イオン、アルキル基、カルボン酸、アルコキシ基及び配位子は特に制限されない。
 金属触媒は有機錫触媒を含むことが好ましい。
 有機錫触媒としては、例えば、ジオクチル錫ジラウレート、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫マレエート、第一錫オクテート、ジブチル錫ジアセチルアセトネート、ジオクチル錫マレエートのような錫のカルボン酸塩;1,3-ジアセトキシ-1,1,3,3-テトラブチル-ジスタノキサンとエチルシリケートとをモル比が1:0.8~1:1.2となるように反応させた反応物等が挙げられる。
 金属触媒の含有量は、本発明の効果により優れるという点で、ウレタンプレポリマー100質量部に対して、0.001~1.0質量部が好ましく、0.008~0.08質量部がより好ましい。
 本発明の組成物はさらに添加剤を含有することができる。添加剤としては例えば、カーボンブラック又は炭酸カルシウムのような充填剤;フタル酸ジイソノニルのような可塑剤;表面潤滑剤、レベリング剤、酸化防止剤、腐食防止剤、光安定剤、紫外線吸収剤、チクソ付与剤が挙げられる。添加剤の種類、含有量は、適宜選択することができる。
 充填剤の含有量は、ウレタンプレポリマー100質量部に対して、10~120質量部が好ましい。
 可塑剤の含有量は、ウレタンプレポリマー100質量部に対して、10~120質量部が好ましい。
 本発明の組成物は、1分子中にモルフォリン環を複数有する化合物を実質的に含有しないことが好ましい態様の1つとして挙げられる。
 本発明の組成物がモルフォリン環を複数有する化合物を実質的に含有しないとは、モルフォリン環を複数有する化合物の含有量がウレタンプレポリマー100質量部に対して0~0.01質量部であることを意味する。
(製造方法)
 本発明の組成物はその製造方法について特に制限されない。例えば、上記必須成分を混合することによって製造することができる。必要に応じて任意成分を上記必須成分に加えて混合してもよい。
(使用方法)
 本発明の組成物は、1液型である。
 本発明の組成物は、湿気によって硬化することができる。本発明の組成物は、例えば、大気中の湿気によって-20~+50℃の条件下で硬化することができる。
 なお、本発明において「一液湿気硬化型ポリウレタン組成物」のポリウレタンは、広義のポリウレタン、つまり、イソシアネート基から誘導される化合物を意味する。
 本発明の組成物の用途としては、例えば、接着剤が挙げられる。
 本発明の組成物を適用することができる被着体(基材)は特に制限されない。例えば、金属(塗板、電着塗装鋼板を含む。)、プラスチック、ゴム、ガラスが挙げられる。
 被着体に対して必要に応じてプライマーを使用してもよい。プライマーは特に制限されない。例えば、イソシアネート基、及び/又は、アルコキシシリル基のような加水分解性シリル基を有する化合物を含有する組成物が挙げられる。
 本発明の組成物は、例えば、車体と窓ガラスとの接着剤;ロケットピン及びヒンジのような部品と窓ガラスとの接着剤として使用することができる。
 以下に実施例を示して本発明を具体的に説明する。ただし本発明はこれらに限定されない。
<組成物の製造>
 下記第1表の各成分を同表に示す組成(質量部)で用いて、これらを撹拌機で混合し、組成物を製造した。
 なお、第1表におけるウレタンプレポリマーの量はウレタンプレポリマーの正味の量である。
<評価>
 上記のとおり製造された各組成物を用いて以下の評価を行った。結果を第1表に示す。
(接着性)
・評価サンプルの作製
 被着体としてガラス(縦25mm×横100mm×厚み0.8mm)を1枚準備した。上記のとおり製造された各組成物を室温下で上記ガラスに塗布した。電着塗装鋼板(電着塗料の商品名GT-10LF、関西ペイント社製。プライマー無し)を上記ガラスと重ね合わせて両被着体を圧着した。上記電着塗装鋼板と上記ガラスとの接合部(電着塗装鋼板とガラスとが重なる部分)の長さを10mmとした。接合部における組成物の厚さは5mmであった。上記圧着後、これを、20℃、65%RHの条件下に7日間おいて、評価用サンプルを作製した。
・サイクル/振動複合試験
・・サイクル試験
 まず上記のとおり作製された各評価サンプルを用いて、下記の一連の条件Aを20サイクル繰り返すサイクル試験を行った。
・・・一連の条件A
 まず、上記各評価サンプルを、-30℃の条件下に3時間置き、次いで20℃、65%RHの条件下に0.5時間置き、次いで100℃の条件下に20時間置き、最後に20℃、65%RHの条件下に0.5時間置いた。上記を一連の条件Aという。上記一連の条件Aを1サイクルとする。
・・振動試験
 上記サイクル試験の後の評価サンプルに対して、振動を、せん断応力150N、振動数10Hzの条件下で100万回与える振動試験を行った。
・・引張剪断試験
 上記振動試験の後の各評価サンプルを用いて、JIS K6850:1999に準じて引張速度200mm/分、20℃の条件下で引張剪断試験を行った。
・接着性の評価基準
 引張剪断試験後の各評価サンプルにおいて、接着剤(組成物が硬化した部分)が凝集破壊した場合を接着性(長期的な、耐候性及び振動性に対する接着性)に優れると評価し、これを「○」と表示した。
 各評価サンプルにおいて、接着剤が凝集破壊しなかった場合(例えば、評価サンプルにおいて接着剤が界面破壊した場合、又は、振動試験中に評価サンプルが破壊した場合)を接着性が悪いと評価し、これを「×」と表示した。
 上記のとおり、サイクル/振動複合試験では、サイクル試験において-30℃~+100℃という広い温度範囲、及び、20℃、65%RHでの降雨を想定した条件等を設定し、上記サイクル試験と振動試験とを組み合わせることによって、組成物の硬化物が屋外で長期間さまざまな気象環境及び振動に晒されることを再現した。
 また、サイクル/振動複合試験後の接着性を、長期的な、耐候性及び振動性に対する接着性として評価した。
(耐発泡性)
・発泡試験
 縦15cm、横2.5cmの電着塗装鋼板(電着塗料の商品名GT-10LF、関西ペイント社製)にプライマー(商品名M(RC-50E)、横浜ゴム社製)を塗布した。
 一方、縦15cm、横2.5cmのガラスにプライマー(商品名G(MS-90):横浜ゴム製)を塗布した。
 上記のとおり製造された各組成物を、プライマー塗布した上記ガラスに塗布し、これにプライマー塗布した上記鋼板を重ねて、圧締し、耐発泡性評価用サンプルを作製した。
 上記耐発泡性評価用サンプルにおいて、上記ガラスと上記鋼板との間の組成物の厚さは5mmであり、上記ガラスと上記鋼板との重なり部分の長さは10cmであった。
 上記のとおり作製した耐発泡性評価用サンプルを、35℃、90%RHの条件下で硬化させた。
 硬化後の耐発泡性評価用サンプルを切り開き、組成物の硬化物において発泡が存在するか否かを目視で確認した。
・発泡性の評価基準
 上記硬化物において発泡がなかった場合、耐発泡性に優れると評価し、これを「○」と表示した。
 発泡が接着界面にあり、上記硬化物(接着剤)全体に対する発泡部分の面積が10%以下の場合、耐発泡性がやや悪いと評価し、これを「△」と表示した。
 発泡が接着界面にあり上記硬化物(接着剤)全体に対する発泡部分の面積が10%よりも大きい場合、又は、接着界面以外に気泡が見られた場合、耐発泡性が非常に悪いと評価し、これを「×」と表示した。
(糸切れ性)
・吐出試験
 上記のとおり製造された各組成物を35℃に加温し、これをロボット塗布装置に投入した。ロボット塗布装置はノズルを有し、上記ノズルはその先端の側面にカット部(カット部の形状は底辺8mm、高さ12mmの2等辺三角形)を有する。
 基材の上で300mm/分の速度で上記ノズルを移動させながら、上記カット部から上記加温した各組成物を2,000g/分の速度で基材の上に吐出して、上記各組成物を基材の上に付与した。組成物はノズルによって断面として底辺8mm、高さ12mmの2等辺三角形を有する三角柱の形状で基材上に付与された。
 吐出開始後、ノズルから組成物の吐出を止め、ノズルの移動は上記のとおりに続けた。
 ノズルから組成物の吐出を止めた後、基材の上に付与された組成物とノズルの間で組成物が糸切れするまで、ノズルの移動を続けた。
・ノズル先端に残った組成物の長さの測定
 組成物が糸切れした後、ノズルの移動を停止した。
 ノズルの移動を停止後、ノズルの先端において、ノズルのカット部から出ている組成物の長さ(ノズルのカット部から上記組成物の先端まで)を測定した。ノズルの先端に残った組成物の先端がカーブしている場合は、カット部から出ている組成物及びノズルを側面から見て、カット部から出ている組成物の中心線に沿って、ノズルのカット部から出ている組成物の長さを測定した。
・糸切れ性の評価基準
 測定された上記長さが30mm以下であった場合、糸切れ性に非常に優れると評価し、これを「○」と表示した。
 上記長さが30mmを超え50mm以下であった場合、糸切れ性にやや優れると評価し、これを「△」と表示した。
 上記長さが50mmを超えた場合、糸切れ性が悪いと評価し、これを「×」と表示した。
 糸切れ性に優れることによって、基材の上において組成物の塗布が要求されていない部分に組成物が付着して基材上を組成物で汚すことがなく、作業性に優れる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
 第1表に示した各成分の詳細は以下のとおりである。
・ウレタンプレポリマー:ポリオキシプロピレンジオール(重量平均分子量2000)500g、ポリオキシプロピレントリオール(重量平均分子量5000)750g、および4,4′-ジイソシアネートフェニルメタン(分子量250)214gを混合し(この時NCO/OH=1.8)、さらにフタル酸ジイソノニル160gを加えて、窒素気流中、80℃で24時間撹拌を行い、反応させて、イソシアネート基を1.95%含有するウレタンプレポリマーを合成した。
 ・CB:カーボンブラック、商品名ニテロン#200 新日化カーボン社製
 ・炭酸カルシウム:重質炭酸カルシウム、商品名Super SS、丸尾カルシウム社製
 ・可塑剤:フタル酸ジイソノニル
 ・金属触媒:ジオクチル錫ジラウレート(ネオスタンU-810、日東化成社製)
 ・有機リン化合物(TPP):トリフェニルホスフィン、城北化学社製
・モルフォリン化合物1(X-DM):ジメチルアミノエチルモルフォリン、商品名X-DM、エアプロダクツ社製
・モルフォリン化合物2(エチルモルフォリン):エチルモルフォリン、関東化学社製
・エーテル化合物1(BL-19):ビス(ジメチルアミノエチル)エーテル、商品名BL-19、エアプロダクツ社製
 ・比較モルフォリン化合物(DMDEE):ジモルフォリノジエチルエーテル(サンアプロ社製)
 第1表に示す結果から明らかなように、所定のモルフォリン化合物を含有しない比較例1は接着性が低かった。
 また、所定のモルフォリン化合物を含有せず代わりにモルフォリン環を複数有する化合物を含有し、所定のエーテル化合物を含有する比較例2、3は接着性が低かった。
 所定のエーテル化合物を含有しない比較例4は接着性が低かった。
 また、所定のモルフォリン化合物及びモルフォリン環を複数有する化合物を含有し、所定のエーテル化合物を含有しない比較例5、6は接着性が低かった。
 これに対して、本発明の組成物は接着性に優れた。
 また、本発明の組成物がさらに所定の有機リン化合物を含有する場合(実施例15~19)、上記有機リン化合物を含有しない場合(実施例1~14、20、21)よりも、糸切れ性に優れた。
 実施例1~11と実施例12との比較から、モルフォリン化合物の含有量がウレタンプレポリマー100質量部に対して0.02~1.6質量部である、及び/又は、上記式(3)におけるx+10yが1.7以下である場合(実施例1~11)、モルフォリン化合物の含有量が1.7質量部であり、x+10yが1.8である場合(実施例12)よりも糸切れ性に優れた。
 実施例1~11と実施例13、14との比較から、モルフォリン化合物及びエーテル化合物の含有量が上記式(3)を満たす場合、上記式(3)を満たさない場合(実施例13、14)よりも、耐発泡性又は糸切れ性に優れた。

Claims (7)

  1.  イソシアネート基を有するウレタンプレポリマーと、
     モルフォリン環を1個有するモルフォリン化合物と、
     ジメチルアミノ基を2個有するエーテル化合物と、を含む、一液湿気硬化型ポリウレタン組成物。
  2.  前記モルフォリン化合物の含有量が、前記ウレタンプレポリマー100質量部に対して、0.02~1.6質量部であり、
     前記エーテル化合物の含有量が、前記ウレタンプレポリマー100質量部に対して、0.002~0.16質量部である、請求項1に記載の一液湿気硬化型ポリウレタン組成物。
  3.  前記モルフォリン化合物が、ジメチルアミノエチルモルフォリンである、請求項1又は2に記載の一液湿気硬化型ポリウレタン組成物。
  4.  前記エーテル化合物が、ビス(ジメチルアミノエチル)エーテルである、請求項1~3のいずれか1項に記載の一液湿気硬化型ポリウレタン組成物。
  5.  さらに、亜リン酸エステル化合物、亜ホスホン酸エステル化合物、亜ホスフィン酸エステル化合物及びホスフィン化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種の有機リン化合物を含む、請求項1~4のいずれか1項に記載の一液湿気硬化型ポリウレタン組成物。
  6.  前記有機リン化合物の含有量が、前記ウレタンプレポリマー100質量部に対して、0.01~1.0質量部である、請求項5に記載の一液湿気硬化型ポリウレタン組成物。
  7.  前記有機リン化合物が、トリフェニルホスフィンである、請求項5又は6に記載の一液湿気硬化型ポリウレタン組成物。
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