WO2021230352A1 - ブロックポリイソシアネート組成物、樹脂組成物、樹脂膜及び積層体 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a blocked polyisocyanate composition, a resin composition, a resin film and a laminate.
- polyurethane resin paint has very excellent wear resistance, chemical resistance and stain resistance.
- polyurethane resin paints using polyisocyanates obtained from aliphatic diisocyanates or alicyclic diisocyanates have further excellent weather resistance, and the demand for them tends to increase.
- polyurethane resin paints are generally two-component, their use is extremely inconvenient. That is, a normal polyurethane resin paint is composed of two components, a polyol and a polyisocyanate, and it is necessary to store the polyol and the polyisocyanate separately and mix them at the time of painting. Further, once both are mixed, the paint gels in a short time and cannot be used.
- the polyurethane resin paint Since the polyurethane resin paint has such a problem, it is extremely difficult to use it for automatic painting in the field of line painting such as automobile painting or weak electric painting. Moreover, since isocyanate easily reacts with water, it cannot be used in water-based paints such as electrodeposition paints. Further, when a paint containing isocyanate is used, it is necessary to sufficiently clean the coating machine and the coating tank at the end of the work, so that the work efficiency is significantly reduced.
- a blocked polyisocyanate in which all active isocyanate groups are blocked with a blocking agent.
- This blocked polyisocyanate does not react with the polyol at room temperature.
- the blocking agent is dissociated, the active isocyanate group is regenerated, and the reaction with the polyol causes a cross-linking reaction, so that the above-mentioned problems can be improved. Therefore, many blocking agents have been studied, and for example, phenol, methyl ethyl ketooxime and the like can be mentioned as typical blocking agents.
- Patent Documents 1 and 2 propose block polyisocyanate compositions that cure at 90 ° C.
- the present invention has been made in view of the above circumstances, has good storage stability when made into a resin composition, and has a low temperature of about 85 ° C. or about 80 ° C. when made into a coating film.
- a block polyisocyanate composition excellent in curability, hardness, strength and solvent resistance and a resin composition, a resin film and a laminate using the block polyisocyanate composition.
- a blocked polyisocyanate composition having an average number of functional groups of 1.6 or more and 2.4 or less.
- the polyol A is 1,4-butanediol or 1,6-hexanediol. , 3-Methyl-1,5-pentanediol, 1,4-cyclohexanedimethanol, glycerol, and one or more polyols selected from the group consisting of polycaprolactone polyols derived from them and ⁇ -caprolactone.
- the polyisocyanate has an average number of isocyanate groups of 3.5 or more, has an isocyanurate group, and is derived from one or more diisocyanates selected from the group consisting of aliphatic diisocyanates and alicyclic diisocyanates.
- R 11 , R 12 and R 13 are alkyl groups which may independently contain one or more substituents selected from the group consisting of hydroxy groups and amino groups, respectively, and R 11 , R 12 and R 13 have a total carbon number of 3 or more and 20 or less, and R 14 , R 15 and R 16 are independently selected from the group consisting of a hydrogen atom or a hydroxy group and an amino group, respectively. It is an alkyl group that may contain one or more substituents, and the wavy line represents a bond. (9) The blocked polyisocyanate composition according to (8) above, wherein the total carbon number of R 11 , R 12 and R 13 in the general formula (I) is 4 or more and 20 or less.
- the total carbon number of R 11 , R 12 and R 13 in the general formula (I) is 4 or more and 20 or less, and R 16 is a hydrogen atom.
- the blocked polyisocyanate composition according to (8) or (9) above which comprises the structural unit (I-1) representing.
- the molar ratio of the hydroxy group contained in the polyol A to the structural unit represented by the general formula (I) is 0.5 / 99.5 to 15/85 (8) to (8).
- the blocked polyisocyanate composition according to any one of the following items (13) The blocked polyisocyanate composition according to any one of (1) to (12) above, wherein a part of the blocked polyisocyanate has a structural unit derived from a hydrophilic compound. (14) The blocked polyisocyanate composition according to (13) above, wherein the hydrophilic compound contains one or more compounds selected from the group consisting of a nonionic compound and an anionic compound.
- the blocked polyisocyanate composition according to any one of (1) to (14) above, wherein the blocking agent contains a malonic acid ester having a secondary alkyl group.
- the blocked polyisocyanate is a blocked polyisocyanate composition containing a structural unit represented by the general formula (I).
- R 11 , R 12 and R 13 are alkyl groups which may independently contain one or more substituents selected from the group consisting of hydroxy groups and amino groups, respectively, and R 11 , R 12 and R 13 have a total carbon number of 4 or more and 20 or less.
- R 14 , R 15 and R 16 are each independently an alkyl group which may contain one or more substituents selected from the group consisting of a hydrogen atom or a hydroxy group and an amino group.
- the wavy line represents the bond.
- the blocked polyisocyanate further contains a structural unit represented by the general formula (II).
- the blocked polyisocyanate according to (16), wherein the molar ratio of the structural unit represented by the general formula (II) to the structural unit represented by the general formula (I) is 4/96 or more and 96/4 or less. Composition.
- R 21 , R 22 , R 23 and R 24 each independently contain a hydrogen atom or one or more substituents selected from the group consisting of hydroxy and amino groups. A good alkyl group. The wavy line represents the bond.
- the polyisocyanate is a polyisocyanate derived from one or more kinds of diisocyanates selected from the group consisting of an aliphatic diisocyanate and an alicyclic diisocyanate. Block polyisocyanate composition.
- the storage stability is good when it is made into a resin composition, and the curability at a low temperature of about 80 ° C. or about 85 ° C. when it is made into a coating film.
- a block polyisocyanate composition having excellent hardness and strength can be provided.
- the resin composition of the above aspect contains the block polyisocyanate composition, has good storage stability, and is excellent in curability, hardness and strength at a low temperature of about 80 ° C. when used as a coating film.
- the resin film of the above aspect is obtained by curing the resin composition, and is excellent in curability, hardness and strength at a low temperature of about 80 ° C.
- the present embodiment a mode for carrying out the present invention (hereinafter referred to as “the present embodiment”) will be described in detail.
- the present invention is not limited to the following embodiments.
- the present invention can be appropriately modified and carried out within the scope of the gist thereof.
- a "polyol” means a compound having two or more hydroxy groups (-OH).
- polyisocyanate means a reaction product in which a plurality of monomer compounds having one or more isocyanate groups (-NCO) are bonded.
- the "constituent unit” means a structure derived from a single molecule monomer in the structure constituting the polyisocyanate or the blocked polyisocyanate.
- a structural unit derived from a malonic acid ester indicates a structure derived from a single molecule of malonic acid ester in a blocked polyisocyanate.
- the structural unit may be a unit directly formed by a (co) polymerization reaction of a monomer, or a unit in which a part of the unit is converted into another structure by treating the (co) polymer. There may be.
- Block polyisocyanate composition of the first embodiment contains a blocked polyisocyanate derived from one or more diisocyanates, an active hydrogen compound, and a blocking agent containing a malonic acid ester.
- the diisocyanate preferably has 4 or more and 30 or less carbon atoms, and specific examples thereof include the following. These diisocyanates may be used alone or in combination of two or more.
- Aromatic diisocyanates such as diphenylmethane-4,4'-diisocyanate (MDI), 1,5-naphthalenediocyanate, tolylene diisocyanate (TDI), xylylene diisocyanate, m-tetramethylxylylene diisocyanate (TMXDI).
- HDI 1,4-tetramethylene diisocyanate
- 1,6-hexamethylene diisocyanate hereinafter, may be referred to as "HDI”
- HDI 1,6-hexamethylene diisocyanate
- MPDI 2-methylpentane-1,5-diisocyanate
- LPI lysine diisocyanate
- Fats such as isophorone diisocyanate (hereinafter sometimes referred to as "IPDI"), 1,3-bis (diisocyanatemethyl) cyclohexane, 4,4'-dicyclohexylmethane diisocyanate, diisocyanate norbornane, di (isocyanatemethyl) norbornane, etc. Cyclic diisocyanate.
- At least one selected from the group consisting of aliphatic diisocyanates and alicyclic diisocyanates is preferably used.
- HDI or IPDI is more preferably used because of its easy industrial availability.
- HDI is more preferably used from the viewpoint of reducing the viscosity of the blocked polyisocyanate component.
- the diisocyanate it is preferable to use a combination of an aliphatic diisocyanate and an alicyclic diisocyanate, and it is particularly preferable to use HDI and IPDI.
- the mass ratio of the structural unit derived from the aliphatic diisocyanate to the structural unit derived from the alicyclic diisocyanate is preferably 50/50 or more and 95/5 or less, preferably 60 /. It is more preferably 40 or more and 92/8 or less, and further preferably 65/35 or more and 90/10 or less.
- the mass ratio of the constituent unit derived from the aliphatic diisocyanate to the constituent unit derived from the alicyclic diisocyanate is at least the above lower limit value, it is more effective to suppress the decrease in the flexibility of the coating film. can do. On the other hand, when it is not more than the above upper limit value, the hardness of the coating film can be further improved.
- the mass ratio of the constituent unit derived from the aliphatic diisocyanate to the constituent unit derived from the alicyclic diisocyanate can be calculated by using, for example, the following method. First, the mass of unreacted aliphatic diisocyanate and the unreacted alicyclic diisocyanate are obtained from the mass of unreacted diisocyanate after the reaction and the concentration of aliphatic diisocyanate and the concentration of alicyclic diisocyanate in the unreacted diisocyanate obtained by gas chromatograph measurement. Calculate the mass of.
- the obtained difference is the fat, respectively. It is the mass of the constituent unit derived from the group diisocyanate and the mass of the constituent unit derived from the alicyclic diisocyanate.
- the mass of the constituent unit derived from the aliphatic diisocyanate by dividing the mass of the constituent unit derived from the aliphatic diisocyanate by the mass of the constituent unit derived from the alicyclic diisocyanate, the mass of the constituent unit derived from the aliphatic diisocyanate with respect to the constituent unit derived from the alicyclic diisocyanate. The ratio is obtained.
- the active hydrogen compound of the present embodiment is a compound containing a hydroxyl group and / or an amino group as an active hydrogen group.
- the number average molecular weight Mn of the active hydrogen compound is 60 or more and 5000 or less, preferably 100 or more and 4700 or less, more preferably 300 or more and 4500 or less, and further preferably 500 or more and 4000 or less.
- the number average molecular weight Mn of the active hydrogen compound is within the above range, it is excellent in curability and strength at a low temperature of about 80 ° C. when used as a coating film.
- the number average molecular weight Mn of the active hydrogen compound is, for example, a polystyrene-based number average molecular weight measured by gel permeation chromatography (GPC). Specifically, it can be measured by using the method described in Examples described later.
- GPC gel permeation chromatography
- the average number of functional groups of the active hydrogen compound is 1.6 or more and 2.4 or less, preferably 1.8 or more and 2.2 or less, and more preferably 1.9 or more and 2.1 or less.
- the average number of functional groups of an active hydrogen compound can be calculated using the following formula. In the formula, "Mn" indicates the number average molecular weight of the active hydrogen compound, “hydroxyl content” indicates the content of hydroxyl groups (% by mass) with respect to 100% by mass of the solid content of the active hydrogen compound, and "17” indicates the content of hydroxyl groups.
- the content of the structural unit derived from the active hydrogen compound is preferably 0.05 parts by mass or more and 10 parts by mass or less, and 0.1 parts by mass or more and 9 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the structural unit derived from the diisocyanate. It is more preferably parts or less, more preferably 0.25 parts by mass or more and 8 parts by mass or less, and further preferably 0.3 parts by mass or more and 7 parts by mass or less.
- the content of the structural unit derived from the active hydrogen compound is more preferably 0.6 parts by mass or more and 9.5 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the structural unit derived from the diisocyanate.
- the content of the structural unit derived from the active hydrogen compound is not more than the above lower limit value with respect to 100 parts by mass of the structural unit derived from the diisocyanate, the curability at a low temperature of about 80 ° C. when the coating film is formed. , Tends to be excellent in hardness and strength.
- the content of the structural unit derived from the active hydrogen compound is not more than the above upper limit value with respect to 100 parts by mass of the structural unit derived from the diisocyanate, gelation during synthesis of the blocked polyisocyanate composition is suppressed. Therefore, the storage stability of the resin composition can be improved.
- the content of the structural unit derived from the active hydrogen compound with respect to 100 parts by mass of the structural unit derived from the diisocyanate can be calculated, for example, from the blending ratio of the raw materials.
- the content of the structural unit derived from the active hydrogen compound with respect to 100 parts by mass of the structural unit derived from the diisocyanate is, for example, nuclear magnetic resonance (NMR), infrared absorption spectroscopy (IR), gas chromatography. It can also be obtained from (GC), mass spectrometry (MS), or the like.
- the active hydrogen compound containing an amino group is not particularly limited, and for example, an aliphatic diamine compound such as ethylenediamine, trimethylenediamine, hexamethylenediamine, octamethylenediamine, phenylenediamine, and 4,4'-methylenebis (phenylamine).
- an aliphatic diamine compound such as ethylenediamine, trimethylenediamine, hexamethylenediamine, octamethylenediamine, phenylenediamine, and 4,4'-methylenebis (phenylamine).
- aromatic diamine compounds such as cyclopentyldiamine, cyclohexyldiamine, 4,4'-diaminodicyclohexylmethane, 1,4-diaminocyclohexane, alicyclic diamine compounds such as isophoronediamine, and aspartic acid ester compounds.
- the active hydrogen compound containing an amino group and a hydroxyl group is not particularly limited, and examples thereof include 1-amino-2-propanol and 5-amino-1-pentanol.
- the active hydrogen compound of the present embodiment preferably contains only a hydroxyl group (hereinafter referred to as polyol A).
- the number average molecular weight Mn of the polyol A is 60 or more and 5000 or less, preferably 100 or more and 4700 or less, more preferably 300 or more and 4500 or less, and further preferably 500 or more and 4000 or less.
- the number average molecular weight Mn of the polyol A is, for example, a polystyrene-based number average molecular weight measured by gel permeation chromatography (GPC). Specifically, it can be measured by using the method described in Examples described later.
- the average number of functional groups of the polyol A is 1.6 or more and 2.4 or less, preferably 1.8 or more and 2.2 or less, and more preferably 1.9 or more and 2.1 or less.
- the average number of functional groups of polyol A can be calculated using the following formula.
- "Mn” indicates the number average molecular weight of the polyol A
- "hydroxyl group content” indicates the hydroxyl group content (mass%) with respect to 100% by mass of the solid content of the polyol A
- “17” indicates the hydroxyl group.
- the molecular weight (g / mol) is shown.
- polyol A examples include 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, 3-methyl-1,5-pentanediol, 1,4-cyclohexanedimethanol, glycerol, and Examples thereof include polycaprolactone polyols derived from them and ⁇ -caprolactone, and one or more polyols selected from the group consisting of polyether polyols, polycarbonate polyols, acrylic polyols and the like.
- one or more diols selected from the group consisting of 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, 3-methyl-1,5-pentanediol, 1,4-cyclohexanedimethanol and glycerol, or these diols.
- ⁇ -caprolactone, polycaprolactone diol is preferred, and the group consists of 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, 3-methyl-1,5-pentanediol and 1,4-cyclohexanedimethanol.
- one or more diols selected from the above, or polycaprolactone diols derived from these diols and ⁇ -caprolactone are preferred.
- Examples of commercially available products of polycaprolactone diol include Daicel's "Plaxel 205UT” (number average molecular weight 530), “Plaxel 220 CPT” (number average molecular weight 2000), “Plaxel 240 CP” (number average molecular weight 4000) and the like. ..
- the blocking agent contains a malonic acid ester.
- the malonic acid ester is not particularly limited, but preferably contains a malonic acid ester having a secondary alkyl group, a malonic acid ester having a primary alkyl group, and a malonic acid ester having a tertiary alkyl group. It is more preferable to contain a malonic acid ester having a tertiary alkyl group and a malonic acid ester having a tertiary alkyl group.
- the blocking agent may contain one type of malonic acid ester having a secondary alkyl group, a malonic acid ester having a primary alkyl group, and one type of malonic acid ester having a tertiary alkyl group, or may contain two or more types in combination. ..
- the malonic acid ester having a primary alkyl group is not particularly limited, and examples thereof include dimethyl malonate, diethyl malonate, dipropyl malonic acid, dibutyl malonate, dicyclohexyl malonic acid, and diphenyl malonate. Among them, diethyl malonate is preferable as the malonic acid ester having a primary alkyl group.
- the malonic acid ester having a secondary alkyl group is not particularly limited, and examples thereof include di-sec-butyl malonic acid, diisopropyl malonic acid, and isopropylethyl malonic acid. Among them, diisopropyl malonic acid is preferable as the malonic acid ester having a secondary alkyl group.
- the malonic acid ester having a tertiary alkyl group is not particularly limited, but for example, di-tert-butyl malate, di-malonate (2-methyl-2-butyl), di-malonate (2-methyl-).
- 2-Pentyl tert-butyl ethyl, malonic acid (2-methyl-2-butyl) ethyl, malonic acid (2-methyl-2-butyl) isopropyl, malonic acid (2-methyl-2-pentyl)
- Examples thereof include ethyl, malonic acid (2-methyl-2-pentyl) isopropyl, malonic acid (2-methyl-2-pentyl) hexyl isopropyl and the like.
- di (2-methyl-2-butyl) malonic acid di (2-methyl-2-pentyl) malonic acid, (2-methyl-2-butyl) isopropyl malonic acid, and (2-methyl-2-butyl) malonic acid.
- Pentyl) ethyl and malonic acid (2-methyl-2-pentyl) isopropyl are preferred, malonic acid (2-methyl-2-butyl) ethyl, malonic acid (2-methyl-2-butyl) isopropyl and malonic acid (2-methyl).
- -2-Pentyl) ethyl, malonic acid (2-methyl-2-pentyl) hexyl isopropyl are preferred, or di-tert-butyl 3-malonate, (2-methyl-2-butyl) isopropyl malonic acid, or malonic acid.
- (2-Methyl-2-pentyl) isopropyl is preferred.
- the malonic acid ester having a tertiary alkyl group a commercially available one may be used, or one synthesized by the method of Reference 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 11-130728) may be used.
- the content of the malonic acid ester having a secondary alkyl group and the malonic acid ester having a tertiary alkyl group is 50 mol% or more with respect to the total molar amount of the total blocking agent used for producing the blocked polyisocyanate. Is more preferable, 70 mol% or more is more preferable, 90 mol% or more is further preferable, 95 mol% or more is particularly preferable, and 100 mol% is most preferable.
- the content of the malonic acid ester having a secondary alkyl group and the malonic acid ester having a tertiary alkyl group is within the above range, the low temperature curability of the resin film can be further improved.
- the blocking agent used for the production of the blocked polyisocyanate is not only a malonic acid ester having a secondary alkyl group and a malonic acid ester having a tertiary alkyl group, but also a storage stability when it is made into a resin composition and when it is made into a resin film.
- Other blocking agents may be further contained as long as the low temperature curability of the ester is not impaired.
- Examples of other blocking agents include 1) alcohol compounds, 2) alkylphenol compounds, 3) phenol compounds, 4) malonic acid esters having a secondary alkyl group, and malonic acid esters having a tertiary alkyl group. Active methylene compounds, 5) mercaptan compounds, 6) acid amide compounds, 7) acidimide compounds, 8) imidazole compounds, 9) urea compounds, 10) oxime compounds, 11) amine compounds, 12 ) Imid-based compounds, 13) heavy sulfites, 14) pyrazole-based compounds, 15) triazole-based compounds and the like. More specific examples of the blocking agent include those shown below.
- Alcohol-based compounds Alcohols such as methanol, ethanol, 2-propanol, n-butanol, sec-butanol, 2-ethyl-1-hexanol, 2-methoxyethanol, 2-etokashiethanol, 2-butoxyethanol and the like.
- Alkylphenol compounds Monos and dialkylphenols having an alkyl group having 4 or more carbon atoms as a substituent.
- alkylphenol compound examples include n-propylphenol, iso-propylphenol, n-butylphenol, sec-butylphenol, tert-butylphenol, n-hexylphenol, 2-ethylhexylphenol, n-octylphenol, and n-nonylphenol.
- Monoalkylphenols such as: di-n-propylphenol, diisopropylphenol, isopropylcresol, di-n-butylphenol, di-tert-butylphenol, di-sec-butylphenol, di-n-octylphenol, di-2-ethylhexylphenol, etc.
- Dialkylphenols such as di-n-nonylphenol.
- Phenolic compounds phenol, cresol, ethylphenol, styrenated phenol, hydroxybenzoic acid ester, etc.
- Active methylene compounds dimethyl malonate, diethyl malonate, methyl acetoacetate, ethyl acetoacetate, methyl isobutanoyl acetate, ethyl isobutanoyl acetate, acetylacetone and the like.
- Mercaptan compounds Butyl mercaptan, dodecyl mercaptan, etc.
- Acid amide compounds acetanilide, acetate amide, ⁇ -caprolactam, ⁇ -valerolactam, ⁇ -butyrolactam and the like.
- Acid imide compound succinimide, maleic acid imide, etc.
- Imidazole compounds imidazole, 2-methylimidazole, etc.
- Urea compounds urea, thiourea, ethylene urea, etc.
- Oxime compounds formaldehyde, acetaldoxime, acetoxime, methylethylketooxime, cyclohexanone oxime and the like.
- Amine-based compounds diphenylamine, aniline, carbazole, din-propylamine, diisopropylamine, isopropylethylamine and the like.
- Imine-based compounds ethyleneimine, polyethyleneimine, etc.
- Sodium bisulfite compound sodium bisulfite or the like.
- Pyrazole compounds pyrazole, 3-methylpyrazole, 3,5-dimethylpyrazole and the like.
- Triazole compounds 3,5-dimethyl-1,2,4-triazole and the like.
- the blocked polyisocyanate composition of the present embodiment may further contain an additive such as a solvent in addition to the above blocked polyisocyanate.
- solvent examples include 1-methylpyrrolidone, ethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, 3-methoxy-3-methyl-.
- the blocked polyisocyanate composition of the first embodiment is not particularly limited, but is obtained, for example, by reacting the diisocyanate with the active hydrogen compound and the blocking agent. These compounds may be reacted simultaneously to produce a blocked polyisocyanate composition.
- the diisocyanate may be reacted with the active hydrogen compound to produce an active hydrogen compound-modified polyisocyanate, and then the active hydrogen compound-modified polyisocyanate may be reacted with a blocking agent to produce a blocked polyisocyanate composition. ..
- the diisocyanate is reacted with the blocking agent to generate a partially blocked polyisocyanate in which some or all of the isocyanate groups of the polyisocyanate are blocked by the blocking agent, and then the partially blocked polyisocyanate and the active hydrogen compound are produced. And may be reacted to produce a blocked polyisocyanate composition.
- the modification reaction between the diisocyanate and the active hydrogen compound can be carried out regardless of the presence or absence of the solvent.
- the amount of the active hydrogen compound added is preferably 0.05 parts by mass or more and 10 parts by mass or less, preferably 0.1 parts by mass or more and 9 parts by mass or less, and 0.25 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of diisocyanate. 8 parts by mass or less is more preferable, and 0.3 parts by mass or more and 7 parts by mass or less is further preferable.
- the amount of the structural unit derived from the active hydrogen compound added is more preferably 0.6 parts by mass or more and 9.5 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the structural unit derived from the diisocyanate.
- the amount of the active hydrogen compound added is not less than the above lower limit, there is a tendency that the coating film is excellent in curability, hardness and strength at a low temperature of about 80 ° C.
- the amount of the active hydrogen compound added is not more than the above upper limit, gelation during synthesis of the blocked polyisocyanate composition can be suppressed, and the storage stability of the resin composition is improved. be able to.
- the active hydrogen compound-modified polyisocyanate preferably contains an isocyanurate group, an allophanate group, a urethane group and / or a urea group.
- the isocyanate group of the above-mentioned diisocyanate and the active hydrogen group of the active hydrogen compound are urethanized and / or uread.
- the reaction temperature at this time can be 20 to 200 ° C.
- the reaction temperature is preferably 50 to 150 ° C, more preferably 50 to 120 ° C, and even more preferably 50 to 100 ° C.
- the reaction time is preferably in the range of 0.5 hours to 24 hours, more preferably 0.5 hours to 10 hours, still more preferably 0.5 hours to 5 hours.
- isocyanurate-forming and allophanate-forming reactions are carried out.
- the urethanization reaction may be carried out after the allophanate reaction or the isocyanurate reaction, or may be carried out at the same time as the allophanate reaction or the isocyanurate reaction, but after the urethane bond is formed by the reaction between the isocyanate group of the diisocyanate and the hydroxyl group of the active hydrogen compound.
- These reactions can be appropriately carried out by selecting an isocyanurate-forming reaction catalyst and reaction conditions.
- the reaction temperature for isocyanurate formation and allophanate formation is 60 to 160 ° C, preferably 70 to 100 ° C.
- the reaction temperature is 60 ° C. or higher, the allophanate reaction tends to proceed easily, and the molar ratio of allophanate group / (alofanate group + urethane group) tends to be high.
- the reaction temperature is 160 ° C. or lower, the resulting polyisocyanate composition tends to be less colored.
- the reaction time for isocyanurate formation and allophanate formation is preferably 1 hour to 10 hours, more preferably 1 hour to 7 hours, and even more preferably 1 hour to 5 hours.
- the reaction time is 1 hour or more, the isocyanurate-forming rate and the allophanate-forming rate tend to be high.
- the reaction time is 10 hours or less, the coloring tends to be less.
- the isocyanurate-forming and allophanate-forming catalysts that can be used in the above are not particularly limited, but for example, those having basicity are preferable.
- tetraalkylammonium hydroxides such as tetramethylammonium and tetraethylammonium
- organic weak salts such as acetic acid and capric acid
- trimethylhydroxypropylammonium and trimethylhydroxyethylammonium are examples of tetraalkylammonium hydroxides such as tetramethylammonium and tetraethylammonium, organic weak salts such as acetic acid and capric acid.
- Hydroxides of hydroxyalkylammoniums such as triethylhydroxypropylammonium and triethylhydroxyethylammonium, organic weak salts such as acetic acid and capric acid, and tin of alkylcarboxylic acids such as (iii) acetic acid, caproic acid, octyl acid and myristic acid.
- alkali metal salts such as zinc and lead
- metal alcoholates such as (iv) sodium and potassium
- aminosilyl group-containing compounds such as hexamethyldisilazane
- (vi) Mannig bases and (vii) tertiary amines.
- Examples thereof include a combination with an epoxy compound and (viii) a phosphorus-based compound such as tributylphosphine.
- a phosphorus-based compound such as tributylphosphine.
- tetraalkylammonium hydroxides and organic weak acid salts are preferable. These catalysts may be added all at once or continuously.
- the catalyst is deactivated.
- an acidic substance such as phosphoric acid or an acidic phosphoric acid ester is added. It can also be deactivated by thermal decomposition or chemical decomposition. Further, it can be deactivated by adsorbing it on activated carbon, alumina, etc. and taking it out of the system.
- the yield of the polyisocyanate composition ((mass of the obtained polyisocyanate composition / total mass of the charged raw materials) ⁇ 100) is preferably 10 to 70% by mass, more preferably 30 to 60% by mass, and is increased.
- the molar ratio of the isocyanate group to the allophanate group and the urethane group can be increased, and by decreasing the molar ratio of the isocyanate group to the allophanate group and the urethane group can be decreased.
- the unreacted diisocyanate monomer is removed by a thin film evaporation can, extraction or the like.
- the concentration of the unreacted diisocyanate monomer in the obtained polyisocyanate composition is preferably 3% by mass or less, more preferably 1% by mass or less, still more preferably 0.5% by mass or less, and even more preferably. Is 0.3% by mass or less.
- concentration of the unreacted diisocyanate monomer is 3% by mass or less, the curability tends to be better.
- At least a part of the active hydrogen compound-modified polyisocyanate may have a structural unit derived from a hydrophilic compound, that is, a hydrophilic group.
- the blocking reaction between the diisocyanate (or active hydrogen compound-modified polyisocyanate) and the blocking agent is not particularly limited, and examples thereof include the following two methods. 1) The diisocyanate (or active hydrogen compound-modified polyisocyanate), the malonic acid ester having the tertiary alkyl group, and the malonic acid ester having the secondary alkyl group or the malonic acid ester having the primary alkyl group. , How to react.
- an alcohol having a chain alkyl group is added to the obtained reaction product, and the ester exchange at the terminal ester moiety of the reaction product is carried out to obtain the alcohol.
- the blocking reaction between the diisocyanate (or active hydrogen compound-modified polyisocyanate) and the blocking agent can be carried out with or without the presence of a solvent.
- a solvent for the blocking agent, one type of malonic acid ester having a primary alkyl group, one type of malonic acid ester having a secondary alkyl group, and one type of malonic acid ester having a tertiary alkyl group may be used, respectively, and two or more types may be used in combination. You may.
- the amount of the blocking agent added may be usually 80 mol% or more and 200 mol% or less, preferably 90 mol% or more and 150 mol% or less, based on the total molar amount of the isocyanate groups.
- the maronic acid ester having a tertiary alkyl group has a secondary alkyl group.
- the molar ratio of the malonic acid ester is preferably more than 5/95 and less than 95/5, preferably 7/93 or more and 93/7 or less.
- the molar ratio is at least the above lower limit value, the storage stability of the resin composition can be improved, and when it is at least the above upper limit value, the low temperature curability when the resin film is formed. Can be made good.
- the content of the non-volatile content with respect to 100 parts by mass of the blocked polyisocyanate composition may be usually 10 parts by mass or more and 95 parts by mass or less, and preferably 20 parts by mass or more and 80 parts by mass or less. , 30 parts by mass or more and 75 parts by mass or less is more preferable.
- an organic metal salt such as tin, zinc or lead, a tertiary amine compound, an alkali metal alcoholate such as sodium or the like may be used as a catalyst.
- the amount of the catalyst added varies depending on the temperature of the blocking reaction and the like, but is usually 0.05 parts by mass or more and 1.5 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of polyisocyanate, and 0.1 parts by mass. It is preferably 1.0 part by mass or less.
- the blocking reaction can generally be carried out at ⁇ 20 ° C. or higher and 150 ° C. or lower, preferably 0 ° C. or higher and 100 ° C. or lower, and more preferably 10 ° C. or higher and 80 ° C. or lower.
- the temperature of the blocking reaction is at least the above lower limit value, the reaction rate can be further increased, and when it is at least the above upper limit value, the side reaction can be further suppressed.
- a neutralization treatment may be performed by adding an acidic compound or the like.
- an acidic compound an inorganic acid may be used or an organic acid may be used.
- the inorganic acid include hydrochloric acid, phosphoric acid, phosphoric acid and the like.
- the organic acid include methanesulfonic acid, p-toluenesulfonic acid, dioctylphthalate, dibutylphthalate and the like.
- the alcohol having a chain alkyl group used in the ester exchange reaction of the method 2) is preferably a monoalcohol, for example, a primary monoalcohol such as methanol, ethanol, propanol, butanol, hexanol, 2-ethylhexanol, etc .; isopropanol.
- the chain alkyl group contained in the alcohol may have the same chain alkyl group as the blocking agent, or may have a different chain alkyl group.
- a monoalcohol having a chain alkyl group having a different number of alkyl substitutions from the blocking agent it is preferable to use a monoalcohol having a chain alkyl group having a different number of alkyl substitutions from the blocking agent.
- a malonic acid ester having a secondary alkyl group is used alone as a blocking agent
- a monoalcohol having a tertiary alkyl group can be used.
- the residual alcohol produced or added alcohol should be removed during the transesterification reaction or after the transesterification reaction by distillation at normal pressure or under reduced pressure. Is preferable. Among them, in order to efficiently proceed the transesterification reaction, it is preferable to remove the generated alcohol by carrying out operations such as distillation during the transesterification reaction. In this case, in order to efficiently remove the alcohol component generated by the exchange reaction, it is more preferable that the alcohol component to be added is higher than the boiling point of the generated alcohol component.
- the transesterification reaction can generally be carried out at 0 ° C. or higher and 150 ° C. or lower, preferably 30 ° C. or higher and 120 ° C. or lower, and more preferably 50 ° C. or higher and 100 ° C. or lower. When the temperature of the transesterification reaction is at least the above lower limit value, the reaction rate can be further increased, and when it is at least the above upper limit value, the side reaction can be further suppressed.
- the amount of the alcohol component in the blocked polyisocyanate composition is preferably 0.05 to 41 parts by mass, more preferably 0.1 to 30 parts by mass, and 0. 5 to 10 parts by mass is more preferable.
- the amount of the alcohol component is at least the above lower limit value, the storage stability of the paint is good, and when it is at least the above upper limit value, thickening at the time of blending the water-based paint can be suppressed.
- Block polyisocyanate composition of the second embodiment contains a blocked polyisocyanate derived from an active hydrogen compound, a polyisocyanate, and a blocking agent containing a malonic acid ester.
- the description of the same configuration as that of the first embodiment may be omitted.
- the polyisocyanate preferably has an isocyanurate group and is derived from one or more diisocyanates selected from the group consisting of aliphatic diisocyanates and alicyclic diisocyanates.
- the average number of isocyanate groups of the polyisocyanate is 3.5 or more, preferably 4.0 or more, more preferably 4.5 or more, still more preferably 4.7 or more.
- the coating film is excellent in curability, hardness and strength at a low temperature of about 80 ° C.
- the upper limit of the average number of isocyanate groups of the polyisocyanate is not limited, and can be, for example, 20, 10, 10 or 8.
- the number average molecular weight Mn of polyisocyanate is, for example, a polystyrene-based number average molecular weight measured by GPC. Specifically, it can be measured by using the method described in Examples described later.
- the isocyanate group content can be measured, for example, by using the method shown below. Weigh 2 g or more and 3 g or less of polyisocyanate into a flask (Wg). Then, 20 mL of toluene is added to dissolve the polyisocyanate. Then, 20 mL of a toluene solution of 2N-butylamine is added, and after mixing, the mixture is allowed to stand at room temperature for 15 minutes. Then 70 mL of isopropyl alcohol is added and mixed. This solution is then titrated into the indicator with a 1N hydrochloric acid solution (Factor F). The obtained titration value is V2 mL.
- the obtained titration value is V1 ml.
- the polyisocyanate is preferably derived from the diisocyanate and the polyol B having an average number of functional groups of 2.9 or more and 8.0 or less. Thereby, the average number of isocyanate groups of the obtained polyisocyanate can be further increased.
- a urethane group is formed by the reaction between the hydroxyl group of the polyol B and the isocyanate group of the diisocyanate.
- the average number of functional groups of the polyol B is preferably 2.9 or more and 8.0 or less, more preferably 3 or more and 8 or less, more preferably 3 or more and 6 or less, still more preferably 3 or more and 5 or less, and particularly preferably 3 or 4.
- the average number of functional groups of polyol B can be calculated, for example, by using the following formula.
- "Mn” indicates the number average molecular weight of the polyol B
- "hydroxyl group content” indicates the hydroxyl group content (mass%) with respect to 100% by mass of the solid content of the polyol B
- “17” indicates the hydroxyl group.
- the molecular weight (g / mol) is shown.
- (Average number of functional groups of polyol B) ⁇ (Mn of polyol B) ⁇ (hydroxyl content) ⁇ 0.01 ⁇ / 17
- the number average molecular weight Mn of the polyol B is preferably 100 or more and 1000 or less, preferably 100 or more and 900 or less, more preferably 100 or more and 800 or less, further preferably 100 or more and 700 or less, further preferably 100 or more and 500 or less, and further preferably 100. More than 400 or less is more preferable, and 100 or more and 350 or less is particularly preferable.
- the blocked polyisocyanate composition is excellent in low temperature curability when formed into a coating film, and is also excellent in hardness and strength.
- the number average molecular weight Mn of the polyol B is, for example, a polystyrene-based number average molecular weight measured by GPC.
- the content of the structural unit derived from the active hydrogen compound is preferably 0.05 parts by mass or more and 10 parts by mass or less, and 0.1 parts by mass or more and 9 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the structural unit derived from the polyisocyanate. More preferably, it is more preferably 0.25 parts by mass or more and 8 parts by mass or less, and further preferably 0.3 parts by mass or more and 7 parts by mass or less.
- the coating film is cured at a low temperature of about 80 ° C. There is a tendency for excellent properties, hardness and strength.
- the content of the structural unit derived from the active hydrogen compound is not more than the above upper limit with respect to 100 parts by mass of the structural unit derived from the polyisocyanate, gelation during synthesis of the blocked polyisocyanate composition is suppressed. It is possible to improve the storage stability of the resin composition.
- the content of the structural unit derived from the active hydrogen compound with respect to 100 parts by mass of the structural unit derived from the polyisocyanate can be calculated, for example, from the blending ratio of the raw materials.
- the content of the structural unit derived from the active hydrogen compound with respect to 100 parts by mass of the structural unit derived from the polyisocyanate is, for example, nuclear magnetic resonance (NMR), infrared absorption spectroscopy (IR), or gas chromatography. It can also be obtained from imaging (GC), mass spectrometry (MS), or the like.
- NMR nuclear magnetic resonance
- IR infrared absorption spectroscopy
- MS mass spectrometry
- the blocked polyisocyanate composition of the present embodiment has good storage stability when made into a resin composition, and has a low temperature of about 80 ° C. when made into a coating film. It is possible to achieve both the performance of being excellent in curability. Furthermore, since some of the isocyanate groups of the blocked polyisocyanate are modified with the active hydrogen compound, the storage stability of the resin composition and the curability at a low temperature of about 80 ° C. when the coating film is formed are improved. It can be made better and has excellent hardness and strength when formed into a coating film.
- the blocked polyisocyanate is a reaction product of an active hydrogen compound, a polyisocyanate, and a blocking agent. That is, in the blocked polyisocyanate, at least a part of the isocyanate groups in the polyisocyanate are modified with an active hydrogen compound, and at least a part of the isocyanate groups in the polyisocyanate are blocked with a blocking agent.
- the blocked polyisocyanate preferably contains a structural unit represented by the following general formula (I) (hereinafter, may be referred to as a structural unit (I)).
- R 11 , R 12 and R 13 are alkyl groups which may independently contain one or more substituents selected from the group consisting of a hydroxy group and an amino group, respectively, and R 11 , R 12 and R 13 have a total carbon number of 3 or more and 20 or less, and R 14 , R 15 and R 16 are independently selected from the group consisting of a hydrogen atom or a hydroxy group and an amino group, respectively. It is an alkyl group that may contain one or more substituents, and the wavy line represents the bonding site with the residue of the polyisocyanate excluding the isocyanate group.
- the alkyl group in R 11 , R 12 , R 13 , R 14 , R 15 and R 16 preferably has 1 or more and 20 or less carbon atoms, more preferably 1 or more and 8 or less, and 1 or more and 6 carbon atoms. It is more preferably 1 or more, and particularly preferably 4 or less.
- alkyl group having no substituent examples include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, a tert-butyl group, a sec-butyl group, an isobutyl group, and an n-pentyl group.
- R 11 , R 12 , R 13 , R 14 , R 15 and R 16 are alkyl groups having a substituent
- the substituent is a hydroxy group or an amino group.
- the alkyl group containing a hydroxy group as the substituent include a hydroxymethyl group, a hydroxyethyl group, a hydroxypropyl group and the like.
- the alkyl group containing an amino group as the substituent include an aminomethyl group, an aminoethyl group, an aminopropyl group, an aminobutyl group and the like.
- Examples of the alkyl group containing a hydroxy group and an amino group as the substituent include a hydroxyaminomethyl group, a hydroxyaminoethyl group, a hydroxyaminopropyl group and the like.
- R 11 , R 12 and R 13 each independently have 1 or more and 4 or less carbon atoms because the storage stability when the aqueous resin composition is used and the low temperature curability when the resin film is used are further improved. It is preferably an unsubstituted alkyl group, and more preferably a methyl group or an ethyl group.
- the total carbon number of R 11 , R 12 and R 13 is 3 or more and 20 or less, preferably 4 or more and 20 or less, more preferably 4 or more and 12 or less, and even more preferably 4 or more and 9 or less. , More preferably 4 or more and 6 or less.
- the total carbon number of R 11 , R 12 and R 13 is at least the above lower limit value, the storage stability of the aqueous resin composition can be exhibited.
- it is not more than the above upper limit value low temperature curability can be exhibited.
- R 14 , R 15 and R 16 are each independently an alkyl group (preferably having a carbon number of carbon atoms) which may contain one or more substituents selected from the group consisting of a hydrogen atom or a hydroxy group and an amino group. It is an unsubstituted alkyl group of 1 or more and 4 or less). Among them, it is preferable that at least one of R 14 , R 15 and R 16 is a hydrogen atom, and it is more preferable that only one is a hydrogen atom. Since at least one of R 14 , R 15 and R 16 is a hydrogen atom, it is possible to further improve the storage stability of the aqueous resin composition while maintaining the low temperature curability. That is, it is more preferable that the structural unit (I) includes the structural unit represented by the following general formula (I-1) (hereinafter, may be referred to as the structural unit (I-1)).
- R 11 , R 12 , R 13 , R 14 and R 15 are as described in the general formula (I).
- the wavy line represents the binding site of the polyisocyanate with the residue excluding the isocyanate group.
- the molar ratio of the structural unit (I-1) in the structural unit (I) is more preferably 10 mol% or more, still more preferably 30 mol%.
- the above is more preferably 50 mol% or more, and most preferably 80 mol% or more.
- the polyisocyanate used for producing a blocked polyisocyanate is a reaction product obtained by reacting a plurality of monomer compounds having one or more isocyanate groups (-NCO) (hereinafter, may be referred to as "isocyanate monomer"). Is.
- the isocyanate monomer preferably has 4 or more and 30 or less carbon atoms. Specific examples of the isocyanate monomer include the following. These isocyanate monomers may be used alone or in combination of two or more.
- Aromatic diisocyanates such as diphenylmethane-4,4'-diisocyanate (MDI), 1,5-naphthalenediocyanate, tolylene diisocyanate (TDI), xylylene diisocyanate, m-tetramethylxylylene diisocyanate (TMXDI).
- HDI 1,4-tetramethylene diisocyanate
- 1,6-hexamethylene diisocyanate hereinafter, may be referred to as "HDI”
- HDI 1,6-hexamethylene diisocyanate
- MPDI 2-methylpentane-1,5-diisocyanate
- LPI lysine diisocyanate
- Fats such as isophorone diisocyanate (hereinafter sometimes referred to as "IPDI”), 1,3-bis (diisocyanatemethyl) cyclohexane, 4,4'-dicyclohexylmethane diisocyanate, diisocyanate norbornane, di (isocyanatemethyl) norbornane, etc. Cyclic diisocyanate.
- IPDI isophorone diisocyanate
- NTI 1,3-bis (diisocyanatemethyl) cyclohexane
- 4,4'-dicyclohexylmethane diisocyanate diisocyanate norbornane
- Cyclic diisocyanate Cyclic diisocyanate.
- NTI 4-Isocyanate Methyl-1,8-octamethylene diisocyanate
- HAI 1,3,6-hexamethylene triisocyanate
- GTI Bis (2-isocyanatoethyl) 2-isocyanatoglutarate
- LTI lysine triisocyanate
- the isocyanate monomer used for producing the polyisocyanate one or more kinds of diisocyanates selected from the group consisting of aliphatic diisocyanates and alicyclic diisocyanates are preferable because of their excellent weather resistance. Further, a diisocyanate monomer other than the above-mentioned aliphatic diisocyanate and alicyclic diisocyanate may be further used. Further, the isocyanate monomer is more preferably HDI or IPDI because of its easy industrial availability. Further, the isocyanate monomer is more preferably HDI from the viewpoint of reducing the viscosity of the blocked polyisocyanate component.
- the isocyanate monomer used for producing the polyisocyanate either an aliphatic diisocyanate or an alicyclic diisocyanate may be used alone, or a combination thereof may be used, but the aliphatic diisocyanate and the alicyclic diisocyanate may be used. It is preferable to use a combination of group diisocyanates, and it is particularly preferable to use HDI and IPDI. By using the aliphatic diisocyanate and the alicyclic diisocyanate, the toughness and hardness of the coating film can be further improved.
- the mass ratio of the constituent unit derived from the aliphatic diisocyanate to the constituent unit derived from the alicyclic diisocyanate is preferably 50/50 or more and 95/5 or less, more preferably 60/40 or more and 92/8 or less. It is more preferably 65/35 or more and 90/10 or less.
- the mass ratio of the constituent unit derived from the aliphatic diisocyanate to the constituent unit derived from the alicyclic diisocyanate is at least the above lower limit value, it is more effective to suppress the decrease in the flexibility of the coating film. can do. On the other hand, when it is not more than the above upper limit value, the hardness of the coating film can be further improved.
- the mass ratio of the structural unit derived from the aliphatic diisocyanate to the structural unit derived from the alicyclic diisocyanate can be calculated, for example, by using the method described in the first embodiment.
- the polyisocyanate preferably has an isocyanurate group, and is one selected from the group consisting of an allophanate group, a uretdione group, an iminooxadiazinedione group, an isocyanurate group, a urethane group and a biuret group in addition to the isocyanurate group. It can have the above functional groups.
- polycarbonate B examples include trimethylolpropane, glycerol, polycaprolactone polyols derived from trihydric or higher polyhydric alcohols and ⁇ -caprolactone.
- Commercially available products of polycaprolactone polyol include, for example, Daicel's "Plaxel 303" (number average molecular weight 300), "Plaxel 305" (number average molecular weight 550), “Plaxel 308" (number average molecular weight 850), and “Plaxel 309". "(Number average molecular weight 900) and the like.
- the method for producing polyisocyanate is, for example, an allophanate-forming reaction forming an allophanate group, a uretdione-forming reaction forming a uretdione group, an iminooxadiazidinedione-forming reaction forming an iminooxadiazinedione group, and an isocyanurate-forming reaction forming an isocyanurate group.
- the reaction, the urethanization reaction forming a urethane group, and the biuretization reaction forming a biuret group can be produced at once in the presence of an excess of isocyanate monomer, and the unreacted isocyanate monomer is removed after the reaction is completed.
- the polyisocyanate obtained by the above reaction is a group in which a plurality of the above-mentioned isocyanate monomers are bonded and is composed of an allophanate group, a uretdione group, an iminooxadiazinedione group, an isocyanurate group, a urethane group and a biuret group. It is a reactant having one or more kinds selected from the above.
- the above reactions may be carried out separately, and the obtained polyisocyanates may be mixed at a specific ratio. From the viewpoint of simplicity of production, it is preferable to carry out the above reaction at once to obtain a polyisocyanate, and from the viewpoint of freely adjusting the molar ratio of each functional group, it is preferable to separately produce and then mix.
- An allophanate group-containing polyisocyanate can be obtained by adding an alcohol to an isocyanate monomer and using an allophanate-forming reaction catalyst.
- the alcohol used to form the allophanate group is preferably an alcohol formed only of carbon, hydrogen and oxygen.
- Specific examples of the alcohol include, but are not limited to, monoalcohol, dialcohol and the like. These alcohols may be used alone or in combination of two or more.
- Examples of the monoalcohol include methanol, ethanol, propanol, butanol, pentanol, hexanol, heptanol, octanol, nonanol and the like.
- dialcohol examples include ethylene glycol, 1,3-butanediol, neopentyl glycol, 2-ethylhexanediol and the like.
- the alcohol monoalcohol is preferable, and monoalcohol having a molecular weight of 200 or less is more preferable.
- Examples of the allophanate formation reaction catalyst include, but are not limited to, alkyl carboxylates such as tin, lead, zinc, bismuth, zirconium, and zirconyl.
- alkyl carboxylate (organic tin compound) of tin include tin 2-ethylhexanoate, dibutyltin dilaurate and the like.
- Examples of the lead alkylcarboxylic acid salt (organolead compound) include lead 2-ethylhexanoate.
- Examples of the alkylcarboxylate (organozinc compound) of zinc include zinc 2-ethylhexanoate and the like.
- alkylcarboxylic acid salt of bismuth examples include bismuth 2-ethylhexanoate.
- alkylcarboxylate of zirconium examples include zirconium 2-ethylhexanoate.
- alkylcarboxylate of zirconyl examples include zirconyl 2-ethylhexanoate.
- an isocyanurate group-containing polyisocyanate (hereinafter, may be referred to as "isocyanurate-type polyisocyanate”) is naturally produced.
- isocyanurate-type polyisocyanate an isocyanurate group-containing polyisocyanate
- the lower limit of the amount of the allophanation reaction catalyst used is preferably 10 mass ppm, more preferably 20 mass ppm, and 40 mass ppm with respect to the mass of the charged isocyanate monomer. It is more preferably 80 mass ppm, and particularly preferably 80 mass ppm.
- the upper limit of the amount of the allophanation reaction catalyst used is preferably 1000 mass ppm, more preferably 800 mass ppm, and 600 mass ppm with respect to the mass of the charged isocyanate monomer. It is more preferably 500 mass ppm, and particularly preferably 500 mass ppm.
- the amount of the above-mentioned allophanate reaction catalyst used is preferably 10% by mass or more and 1000% by mass or less, and more preferably 20% by mass or more and 800% by mass or less with respect to the mass of the charged isocyanate monomer. It is more preferably 40% by mass or more and 600% by mass or less, and particularly preferably 80% by mass or more and 500% by mass or less.
- the lower limit of the allophanate reaction temperature is preferably 40 ° C, more preferably 60 ° C, further preferably 80 ° C, and particularly preferably 100 ° C.
- the upper limit of the allophanate reaction temperature is preferably 180 ° C, more preferably 160 ° C, and even more preferably 140 ° C. That is, the allophanate reaction temperature is preferably 40 ° C. or higher and 180 ° C. or lower, more preferably 60 ° C. or higher and 160 ° C. or lower, further preferably 80 ° C. or higher and 140 ° C. or lower, and 100 ° C. or higher. It is particularly preferable that the temperature is 140 ° C. or lower. When the allophanate reaction temperature is equal to or higher than the above lower limit, the reaction rate can be further improved. When the allophanate reaction temperature is not more than the above upper limit value, coloring of polyisocyanate and the like can be more effectively suppressed.
- the uretdione reaction catalyst is not particularly limited, and examples thereof include trialkylphosphine, tris (dialkylamino) phosphine, third phosphine such as cycloalkylphosphine, and Lewis acid.
- examples of the trialkylphosphine include tri-n-butylphosphine and tri-n-octylphosphine.
- Examples of the tris (dialkylamino) phosphine include tris- (dimethylamino) phosphine.
- Examples of the cycloalkylphosphine include cyclohexyl-di-n-hexylphosphine.
- Examples of Lewis acid include boron trifluoride and zinc hydrochloride.
- uretdioneization reaction catalysts can also promote isocyanurate-forming reactions at the same time.
- a deactivating agent for the uretdioneization reaction catalyst such as phosphoric acid and methyl paratoluenesulfonate may be added to stop the uretdioneization reaction when the desired yield is obtained.
- the heating temperature thereof is set. , 120 ° C. or higher is preferable, and 150 ° C. or higher and 170 ° C. or lower is more preferable.
- the heating time is preferably 1 hour or more and 4 hours or less.
- an iminooxadiazinedione formation reaction catalyst is usually used.
- the iminooxadiazine diionization catalyst include those shown in 1) or 2) below.
- the compound ((poly) hydrogen fluoride) of 1) include tetramethylammonium fluoride hydrate and tetraethylammonium fluoride.
- the compound of 2) for example, 3,3,3-trifluorocarboxylic acid, 4,4,4,3,3-pentafluorobutanoic acid, 5,5,5,4,4,3 , 3-Heptafluoropentanoic acid, 3,3-difluoroprop-2-enoic acid and the like.
- the iminooxadiazine diionization reaction catalyst 1) is preferable from the viewpoint of availability, and 2) is preferable from the viewpoint of safety.
- the lower limit of the amount of the iminooxadiazine diionization catalyst used is not particularly limited, but from the viewpoint of reactivity, the mass ratio is preferably 5 ppm and more preferably 10 ppm with respect to the isocyanate monomer such as HDI which is the raw material. , 20 ppm is more preferable.
- the upper limit of the amount of the iminooxadiazine diionization catalyst used is preferably 5000 ppm by mass ratio with respect to the isocyanate monomer such as HDI, which is a raw material, from the viewpoint of suppressing coloration and discoloration of the product and controlling the reaction. 2000 ppm is more preferable, and 500 ppm is even more preferable.
- the amount of the iminooxadiazine diionization catalyst used is preferably 5 ppm or more and 5000 ppm or less, more preferably 10 ppm or more and 2000 ppm or less, and 20 ppm or more in terms of mass ratio with respect to the isocyanate monomer such as HDI as a raw material. More preferably, it is 500 ppm or less.
- the lower limit of the reaction temperature for iminooxadiazinedione formation is not particularly limited, but is preferably 40 ° C, more preferably 50 ° C, and even more preferably 60 ° C from the viewpoint of reaction rate.
- the upper limit of the reaction temperature for iminooxadiazine dioneization is preferably 150 ° C., more preferably 120 ° C., and even more preferably 110 ° C. from the viewpoint of suppressing coloration and discoloration of the product. That is, the reaction temperature for iminooxadiazine dioneization is preferably 40 ° C. or higher and 150 ° C. or lower, more preferably 50 ° C. or higher and 120 ° C. or lower, and even more preferably 60 ° C. or higher and 110 ° C. or lower.
- the iminooxadiazine dioneization reaction can be stopped.
- the iminooxadiazine diionization reaction can be stopped, for example, by adding an acidic compound to the reaction solution.
- the acidic compound include phosphoric acid, acidic phosphoric acid ester, sulfuric acid, hydrochloric acid, sulfonic acid compound and the like. This neutralizes the iminooxadiazine diionization reaction catalyst, or inactivates it by thermal decomposition, chemical decomposition, or the like. After stopping the reaction, if necessary, perform filtration.
- the isocyanurate-forming reaction catalyst is not particularly limited, but is generally preferably one having basicity. Specific examples of the isocyanurate-forming reaction catalyst include those shown below. 1) Hydrooxide of tetraalkylammonium such as tetramethylammonium, tetraethylammonium, tetrabutylammonium, and acetate, propionate, octylate, capricate, myristate, and benzoate of the tetraalkylammonate. Organic weak salts such as.
- aryltrialkylammonium such as benzyltrimethylammonium and trimethylphenylammonium, and acetate, propionate, octylate, capricate, myristate, benzoate and the like of the aryltrialkylammonate.
- Organic weak acid salt 3) Hydroxide of hydroxyalkylammonium such as trimethylhydroxyethylammonium, trimethylhydroxypropylammonium, triethylhydroxyethylammonium, triethylhydroxypropylammonium, and acetate, propionate, octylate, capric acid of the hydroxyalkylammonate.
- Organic weak salts such as salts, myristates and benzoates.
- Metal salts of alkylcarboxylic acids such as acetic acid, propionic acid, caproic acid, octyl acid, caproic acid and myristic acid such as tin, zinc and lead.
- Metallic alcoholates such as sodium and potassium.
- Aminosilyl group-containing compound such as hexamethylene disilazane.
- Mannich bases 8) A mixture of tertiary amines and an epoxy compound. 9) Phosphoric compounds such as tributylphosphine.
- the quaternary ammonium hydrooxide or the quaternary ammonium organic weak acid salt is preferable as the isocyanurate-forming reaction catalyst, and the tetraalkylammonium hydroxide. More preferably, it is an organic weakened salt of tetraalkylammonium, a hydroxide of aryltrialkylammonium, or an organic weakened salt of aryltrialkylammonium.
- the upper limit of the amount of the isocyanurate-forming reaction catalyst used is preferably 1000 mass ppm, more preferably 500 mass ppm, and 100 mass ppm with respect to the mass of the charged isocyanate monomer. Is more preferable.
- the lower limit of the amount of the above-mentioned isocyanurate-forming reaction catalyst used is not particularly limited, but may be, for example, 10 mass ppm.
- the isocyanurate-forming reaction temperature is preferably 50 ° C. or higher and 120 ° C. or lower, and more preferably 60 ° C. or higher and 90 ° C. or lower.
- the isocyanurate-forming reaction temperature is not more than the above upper limit value, coloring of polyisocyanate and the like tend to be more effectively suppressed.
- the isocyanurate-forming reaction is carried out with an acidic compound (for example, phosphoric acid, acidic phosphoric acid). It is stopped by the addition of (ester, etc.).
- an acidic compound for example, phosphoric acid, acidic phosphoric acid.
- ester, etc. In order to obtain polyisocyanate, it is necessary to stop the progress of the reaction at an early stage.
- the initial reaction rate of the isocyanurate-forming reaction is very fast, it is difficult to stop the progress of the reaction at the initial stage, and it is necessary to carefully select the reaction conditions, especially the addition amount and method of the catalyst. be.
- the conversion rate of the isocyanurate-forming reaction for obtaining a polyisocyanate is preferably 10% or more and 60% or less, more preferably 15% or more and 55% or less, and 20% or more and 50% or less. Is even more preferred.
- the conversion rate of the isocyanurate-forming reaction is not more than the above upper limit value, the blocked polyisocyanate component can have a lower viscosity. Further, when the conversion rate of the isocyanurate-forming reaction is at least the above lower limit value, the reaction stop operation can be performed more easily.
- an alcohol having a valence of 1 or more and a valence of 6 or less can be used in addition to the isocyanate monomer.
- examples of alcohols having a valence of 1 or more and 6 or less that can be used include non-polymerizable alcohols and polymerizable alcohols.
- non-polymerizable alcohol as used herein means an alcohol having no polymerizable group.
- the "polymerizable alcohol” means an alcohol obtained by polymerizing a monomer having a polymerizable group and a hydroxyl group.
- non-polymerizable alcohol examples include polyhydric alcohols such as monoalcohols, diols, triols and tetraols.
- monoalcohols include methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, isobutanol, sec-butanol, n-pentanol, n-hexanol, n-octanol, n-nonanol and 2-ethylbutanol.
- diols include ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol, tripropylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 1,2-butanediol, and 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-
- the polymerizable alcohol is not particularly limited, and examples thereof include polyester polyols, polyether polyols, acrylic polyols, and polyolefin polyols.
- the polyester polyols are not particularly limited, and examples thereof include products obtained by a condensation reaction between a dibasic acid alone or a mixture and a polyhydric alcohol alone or a mixture.
- the dibasic acid is not particularly limited, but is at least one selected from the group consisting of carboxylic acids such as succinic acid, adipic acid, sebacic acid, dimer acid, maleic anhydride, phthalic acid anhydride, isophthalic acid, and terephthalic acid. Species dibasic acid can be mentioned.
- the polyhydric alcohol is not particularly limited, and examples thereof include at least one polyhydric alcohol selected from the group consisting of ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol, neopentyl glycol, trimethylolpropane, and glycerol.
- polyester polyols include polycaprolactones obtained by ring-opening polymerization of ⁇ -caprolactone using the above polyhydric alcohol.
- the polyether polyols are not particularly limited, but for example, an alkali metal hydroxide or a strongly basic catalyst is used to add an alkylene oxide alone or a mixture to a polyhydric alcohol alone or a mixture.
- examples thereof include polyether polyols obtained by reacting a polyamine compound with an alkylene oxide, and so-called polymer polyols obtained by polymerizing acrylamide or the like using the above-mentioned polyethers as a medium.
- the alkali metal include lithium, sodium, potassium and the like.
- Examples of the strong basic catalyst include alcoholates, alkylamines and the like.
- Examples of the polyhydric alcohol include those similar to those exemplified in the above polyester polyols.
- examples of the alkylene oxide include ethylene oxide, propylene oxide, butylene oxide, cyclohexene oxide, styrene oxide and the like.
- the polyamine compound include ethylenediamines.
- the acrylic polyols are not particularly limited, but for example, an ethylenically unsaturated bond-containing monomer having a hydroxyl group alone or a mixture thereof and another ethylenically unsaturated bond-containing monomer copolymerizable therewith are used alone. Alternatively, a copolymer of a mixture may be used.
- the ethylenically unsaturated bond-containing monomer having a hydroxyl group is not particularly limited, and for example, hydroxyethyl acrylate, hydroxypropyl acrylate, hydroxybutyl acrylate, hydroxyethyl methacrylate, hydroxypropyl methacrylate, hydroxy methacrylate. Examples include butyl.
- the other ethylenically unsaturated bond-containing monomer copolymerizable with the ethylenically unsaturated bond-containing monomer having a hydroxyl group is not particularly limited, and is, for example, an acrylic acid ester, a methacrylic acid ester, or an unsaturated carboxylic acid. , Unsaturated amides, vinyl monomers, vinyl monomers having a hydrolyzable silyl group.
- acrylic acid ester examples include methyl acrylate, ethyl acrylate, propyl acrylate, isopropyl acrylate, -n-butyl acrylate, isobutyl acrylate, -n-hexyl acrylate, cyclohexyl acrylate, and -2 acrylate.
- -Ethylhexyl, lauryl acrylate, benzyl acrylate, phenyl acrylate and the like can be mentioned.
- methacrylic acid ester examples include methyl methacrylate, ethyl methacrylate, propyl methacrylate, isopropyl methacrylate, -n-butyl methacrylate, isobutyl methacrylate, -n-hexyl methacrylate, cyclohexyl methacrylate, and -2 methacrylic acid.
- -Ethylhexyl, lauryl methacrylate, benzyl methacrylate, phenyl methacrylate and the like can be mentioned.
- unsaturated carboxylic acids examples include acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, itaconic acid and the like.
- Examples of unsaturated amides include acrylamide, methacrylamide, N, N-methylenebisacrylamide, diacetoneacrylamide, diacetonemethacrylamide, maleic acid amide, maleimide and the like.
- Examples of the vinyl-based monomer include glycidyl methacrylate, styrene, vinyltoluene, vinyl acetate, acrylonitrile, dibutyl fumarate and the like.
- Examples of the vinyl-based monomer having a hydrolyzable silyl group include vinyltrimethoxysilane, vinylmethyldimethoxysilane, ⁇ - (meth) acryloxypropyltrimethoxysilane, and the like.
- polyolefin polyols examples include hydroxyl-terminated polybutadiene and hydrogenated products thereof.
- the urethanization reaction catalyst is not particularly limited, and examples thereof include tin-based compounds, zinc-based compounds, and amine-based compounds.
- the urethanization reaction temperature is preferably 50 ° C. or higher and 160 ° C. or lower, and more preferably 60 ° C. or higher and 120 ° C. or lower.
- the urethanization reaction time is preferably 30 minutes or more and 4 hours or less, more preferably 1 hour or more and 3 hours or less, and further preferably 1 hour or more and 2 hours or less.
- the ratio of the molar amount of the isocyanate group of the isocyanate monomer to the molar amount of the hydroxyl group of the polyol B (and, if necessary, an alcohol other than the polyol B) is preferably 2/1 or more and 50/1 or less.
- the polyisocyanate can have a lower viscosity.
- the yield of the urethane group-containing polyisocyanate can be further increased.
- the biuret agent for inducing a biuret group-containing polyisocyanate from an isocyanate monomer is not particularly limited, and is, for example, water, a monohydric tertiary alcohol, or an acid acid. , Organic first monoamine, organic first diamine and the like.
- the isocyanate group is preferably 6 mol or more, more preferably 10 mol or more, and further preferably 10 mol or more and 80 mol or less with respect to 1 mol of the biuret agent.
- the polyisocyanate When the molar amount of the isocyanate group per 1 mol of the biuret agent is at least the above lower limit value, the polyisocyanate has a sufficiently low viscosity, and when it is at least the above upper limit value, the low temperature curability when made into a resin film is further improved. do.
- a solvent may be used in the biuret reaction.
- the solvent may be any one that dissolves an isocyanate monomer and a biuret agent such as water to form a uniform phase under reaction conditions.
- Specific examples of the solvent include ethylene glycol-based solvents and phosphoric acid-based solvents.
- Examples of the ethylene glycol-based solvent include ethylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, ethylene glycol mono-n-propyl ether acetate, ethylene glycol monoisopropyl ether acetate, ethylene glycol mono-n-butyl ether acetate, and ethylene glycol.
- Examples of the phosphoric acid-based solvent include trimethyl phosphate, triethyl phosphate, tripropyl phosphate, tributyl phosphate and the like. These solvents may be used alone or in combination of two or more.
- the ethylene glycol solvent ethylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, ethylene glycol diacetate or diethylene glycol dimethyl ether is preferable.
- trimethyl phosphate or triethyl phosphate is preferable.
- the biuret reaction temperature is preferably 70 ° C. or higher and 200 ° C. or lower, and more preferably 90 ° C. or higher and 180 ° C. or lower. When it is not more than the above upper limit value, coloring of polyisocyanate or the like tends to be prevented more effectively.
- the above-mentioned allophanation reaction, uretdione reaction, iminooxadiazine dione reaction, isocyanurate-forming reaction, urethanization reaction, and biuret-forming reaction may be carried out sequentially, or some of them may be carried out in parallel. May be good.
- the unreacted isocyanate monomer can be removed from the reaction solution after completion of the reaction by thin film distillation, extraction or the like to obtain polyisocyanate.
- an antioxidant or an ultraviolet absorber may be added to the obtained polyisocyanate.
- the antioxidant include hindered phenols such as 2,6-di-tert-butyl-p-cresol.
- the ultraviolet absorber include benzotriazole, benzophenone and the like. These antioxidants and ultraviolet absorbers may be used alone or in combination of two or more. The amount of these additions is preferably 10 mass ppm or more and 500 mass ppm or less with respect to the mass of the polyisocyanate.
- active hydrogen compound The active hydrogen compound in the present embodiment is the same as the active hydrogen compound in the first embodiment.
- polyol A As the active hydrogen compound in this embodiment, polyol A is also preferable.
- the hydroxyl group of the polyol A and the isocyanate group of the polyisocyanate form a urethane bond, and the structural unit derived from the polyol A is bonded to the polyisocyanate.
- the hydroxyl group of the polyol A and the ester group of the blocked polyisocyanate are bonded by a transesterification reaction.
- polyol A examples include 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, 3-methyl-1,5-pentanediol, 1,4-cyclohexanedimethanol, glycerol, and ⁇ -.
- polycaprolactone polyols derived from caprolactone
- one or more diols selected from the group consisting of 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, 3-methyl-1,5-pentanediol, 1,4-cyclohexanedimethanol and glycerol, or these diols.
- Polycaprolactonediol derived from ⁇ -caprolactone and 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, 3-methyl-1,5-pentanediol and 1,4-cyclohexanedimethanol are preferred.
- One or more diols selected from the above, or polycaprolactone diols derived from these diols and ⁇ -caprolactone diols are more preferable, and 1,4-butanediol or polycaprolactone diols are even more preferable.
- Examples of commercially available products of polycaprolactone diol include those described in the first embodiment.
- the molar ratio (OH / structural unit (I)) of the hydroxy group contained in the polyol A to the structural unit (I) is preferably 0.5 / 99.5 to 15/85, and is 6/94. It is more preferably to 15/85.
- the molar ratio (OH / structural unit (I)) is in the above range, the block polyisocyanate composition has a highly flexible structure, and when mixed with the main agent, a crosslinked structure is easily formed. At times, it tends to improve curability, hardness, strength and solvent resistance at low temperatures.
- the content (mol) of the hydroxy group contained in the polyol A is calculated from the blending amount of the polyol A and the blocking agent, or is measured by gas chromatography / mass spectrometry (GC / MS method), and the structural unit (I).
- the content (mol) of is measured by 13 C-NMR.
- the blocking agent contains a malonic acid ester.
- the blocking agent preferably contains a malonic acid ester having a tertiary alkyl group.
- the blocking agent may contain one type of malonic acid ester having a tertiary alkyl group, or may contain two or more types.
- the malonic acid ester having a tertiary alkyl group is not particularly limited, but the same as in the first embodiment can be used.
- the blocking agent preferably contains a malonic acid ester having a secondary alkyl group.
- the blocking agent may contain one type of malonic acid ester having a secondary alkyl group, or may contain two or more types.
- the malonic acid ester having a secondary alkyl group is not particularly limited, but the same as in the first embodiment can be used.
- the blocking agent contains diisopropyl malonic acid as a malonic acid ester having a secondary alkyl group, and di-tert-butyl malonic acid and malonic acid (2-methyl-2) as malonic acid esters having a tertiary alkyl group.
- -Butyl It is preferable to contain isopropyl.
- the blocking agent used for the production of the blocked polyisocyanate is not only a malonic acid ester having a secondary alkyl group and a malonic acid ester having a tertiary alkyl group, but also a storage stability when it is made into a resin composition and when it is made into a resin film.
- Other blocking agents may be further contained as long as the low temperature curability of the ester is not impaired.
- the other blocking agent the same one as in the first embodiment can be used.
- the content of the malonic acid ester having a secondary alkyl group and the malonic acid ester having a tertiary alkyl group is 50 mol% or more with respect to the total molar amount of the total blocking agent used for producing the blocked polyisocyanate. It is preferably 70 mol% or more, more preferably 90 mol% or more, particularly preferably 95 mol% or more, and most preferably 100 mol%.
- the content of the malonic acid ester having a secondary alkyl group and the malonic acid ester having a tertiary alkyl group is within the above range, the low temperature curability of the resin film can be further improved.
- At least a part of the blocked polyisocyanate may have a structural unit derived from a hydrophilic compound, that is, a hydrophilic group.
- the hydrophilic compound is a compound having a hydrophilic group.
- the hydrophilic compound preferably has at least one active hydrogen group for reacting with at least one of the isocyanate groups of the polyisocyanate with respect to one molecule of the hydrophilic compound.
- the active hydrogen group include a hydroxyl group, a mercapto group, a carboxylic acid group, an amino group and a thiol group.
- hydrophilic compound examples include a nonionic compound, a cationic compound, and an anionic compound. These hydrophilic compounds may be used alone or in combination of two or more. Among them, as the hydrophilic compound, a nonionic compound is preferable from the viewpoint of easy availability and less susceptible to electrical interaction with the compound, and anionic from the viewpoint of suppressing a decrease in hardness of the obtained resin film. Compounds are preferred.
- Nonionic compound Specific examples of the nonionic compound include monoalcohols and compounds in which ethylene oxide is added to the hydroxyl groups of alcohols. Examples of the monoalcohol include methanol, ethanol, butanol and the like. Examples of the compound in which ethylene oxide is added to the hydroxyl group of the alcohol include ethylene glycol, diethylene glycol, polyethylene glycol and the like. These nonionic compounds also have an active hydrogen group that reacts with the isocyanate group.
- polyethylene glycol monoalkyl ether in which ethylene oxide is added to the hydroxyl group of the monoalcohol is preferable because the water dispersibility of the blocked polyisocyanate composition can be improved with a small amount of use.
- the number of ethylene oxide additions of the compound to which ethylene oxide is added is preferably 4 or more and 30 or less, and more preferably 4 or more and 25 or less.
- the addition number of ethylene oxide is not less than the above lower limit value, the water dispersibility tends to be more effectively imparted to the blocked polyisocyanate composition, and when the addition number of ethylene oxide is not more than the above upper limit value, it tends to be possible to more effectively impart water dispersibility.
- Precipitates of the blocked polyisocyanate composition tend to be less likely to occur during low temperature storage.
- the lower limit of the amount of nonionic hydrophilic groups added to the blocked polyisocyanate (hereinafter, may be referred to as "content of nonionic hydrophilic groups") is from the viewpoint of water dispersion stability of the blocked polyisocyanate composition. Therefore, 0.1% by mass is preferable, 0.15% by mass is more preferable, 0.20% by mass is further preferable, and 0.25% by mass is particularly preferable with respect to the mass of the solid content of the hydrophilic polyisocyanate composition. preferable.
- the upper limit of the content of the nonionic hydrophilic group is preferably 55% by mass, preferably 50% by mass, based on the mass of the solid content of the blocked polyisocyanate composition from the viewpoint of the water resistance of the obtained resin film.
- the content of the nonionic hydrophilic group is preferably 0.1% by mass or more and 55% by mass or less, and 0.15% by mass or more and 50% by mass or less with respect to the mass of the solid content of the blocked polyisocyanate composition. More preferably, 0.20% by mass or more and 48% by mass or less is further preferable, and 0.25% by mass or more and 44% by mass or less is particularly preferable.
- the content of the nonionic hydrophilic group is within the above range, the blocked polyisocyanate composition is more dispersed in water, and a homogeneous film tends to be obtained.
- the amount of nonionic hydrophilic groups added to the blocked polyisocyanate is expressed in terms of molar ratio, it is preferably 0.05 mol% or more and 8 mol% or less, preferably 0.10, based on 100 mol% of the isocyanate groups of the raw material polyisocyanate. More preferably, mol% or more and 5 mol% or less, further preferably 0.15 mol% or more and 4 mol% or less, particularly preferably 0.15 mol% or more and 3 mol% or less, and 0.15 mol% or more and 2 mol% or less. Most preferred.
- cationic compound examples include compounds having both a cationic hydrophilic group and an active hydrogen group. Further, a compound having an active hydrogen group such as a glycidyl group and a compound having a cationic hydrophilic group such as sulfide and phosphine may be combined to form a hydrophilic compound. In this case, a compound having an isocyanate group and a compound having an active hydrogen group are reacted in advance to add a functional group such as a glycidyl group, and then a compound such as a sulfide or a phosphine is reacted. From the viewpoint of ease of production, a compound having both a cationic hydrophilic group and an active hydrogen group is preferable.
- the compound having both a cationic hydrophilic group and an active hydrogen group include dimethylethanolamine, diethylethanolamine, diethanolamine, and methyldiethanolamine.
- the tertiary amino group added using these compounds can be quaternized with, for example, dimethyl sulfate or diethyl sulfate.
- the reaction between the cationic compound and the alicyclic polyisocyanate can be reacted in the presence of a solvent.
- the solvent in this case preferably does not contain an active hydrogen group, and specific examples thereof include ethyl acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, and dipropylene glycol dimethyl ether.
- the cationic hydrophilic group added to the blocked polyisocyanate is preferably neutralized with a compound having an anionic group.
- the anionic group include a carboxy group, a sulfonic acid group, a phosphoric acid group, a halogen group, a sulfate group and the like.
- Specific examples of the compound having a carboxyl group include formic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, and lactic acid.
- Specific examples of the compound having a sulfonic acid group include ethanesulfonic acid and the like.
- Specific examples of the compound having a phosphoric acid group include phosphoric acid and acidic phosphoric acid esters.
- the compound having a halogen group examples include hydrochloric acid and the like.
- Specific examples of the compound having a sulfuric acid group include sulfuric acid and the like.
- the compound having an anionic group a compound having a carboxy group is preferable, and acetic acid, propionic acid or butyric acid is more preferable.
- anionic hydrophilic group examples include a carboxy group, a sulfonic acid group, a phosphoric acid group, a halogen group and a sulfate group.
- Specific examples of the anionic compound include compounds having both an anionic group and an active hydrogen group. More specifically, for example, a carboxy group of a monohydroxycarboxylic acid or a polyhydroxycarboxylic acid is anionic. Examples include compounds having as a group. Examples of the monohydroxycarboxylic acid include 1-hydroxyacetic acid, 3-hydroxypropanoic acid, 12-hydroxy-9-octadecanoic acid, hydroxypivalic acid (hydroxypivalic acid), lactic acid and the like.
- Examples of the compound having a carboxy group of the polyhydroxycarboxylic acid as an anionic group include dimethylol acetic acid, 2,2-dimethylol butyric acid, 2,2-dimethylolpentanoic acid, dihydroxysuccinic acid, dimethylolpropionic acid and the like. .. Further, a compound having a sulfonic acid group and an active hydrogen group in combination can be mentioned, and more specifically, for example, isethionic acid and the like can be mentioned. Among them, hydroxypivalic acid or dimethylolpropionic acid is preferable as the compound having both an anionic group and an active hydrogen group.
- the anionic hydrophilic group added to the blocked polyisocyanate is preferably neutralized with an amine compound which is a basic substance.
- the amine compound include ammonia, a water-soluble amino compound and the like.
- the water-soluble amino compound include monoethanolamine, ethylamine, dimethylamine, diethylamine, triethylamine, propylamine, dipropylamine, isopropylamine, diisopropylamine, triethanolamine, butylamine, dibutylamine, 2- Examples thereof include ethylhexylamine, ethylenediamine, propylenediamine, methylethanolamine, dimethylethanolamine, diethylethanolamine, morpholin and the like. Further, tertiary amines such as triethylamine and dimethylethanolamine are also mentioned, and these can also be used. These amine compounds may be used alone or in combination of two or more.
- the blocked polyisocyanate composition of the present embodiment may further contain an additive such as a solvent in addition to the above blocked polyisocyanate.
- an additive such as a solvent in addition to the above blocked polyisocyanate.
- the solvent the same solvent as in the first embodiment can be used.
- the blocked polyisocyanate composition is not particularly limited, but is obtained, for example, by reacting the polyisocyanate with the active hydrogen compound and the blocking agent. These compounds may be reacted simultaneously to produce a blocked polyisocyanate composition. Even if the above polyisocyanate is reacted with the above active hydrogen compound to generate an active hydrogen compound-modified polyisocyanate, and then the active hydrogen compound-modified polyisocyanate is reacted with a blocking agent to produce a blocked polyisocyanate composition. good.
- the polyisocyanate is reacted with the blocking agent to generate a partially blocked polyisocyanate in which some or all of the isocyanate groups of the polyisocyanate are blocked by the blocking agent, and then the partially blocked polyisocyanate and the active hydrogen are used.
- the blocked polyisocyanate composition may be produced by reacting with a compound.
- the modification reaction between the polyisocyanate (or partially blocked polyisocyanate) and the active hydrogen compound can be carried out with or without the presence of a solvent.
- the amount of the active hydrogen compound added is preferably 0.05 parts by mass or more and 10 parts by mass or less, more preferably 0.1 parts by mass or more and 9 parts by mass or less, and 0.25 parts by mass with respect to 100 parts by mass of polyisocyanate. More than 7 parts by mass is more preferable, and more preferably 0.3 parts by mass or more and 7 parts by mass or less.
- the amount of the active hydrogen compound added is not less than the above lower limit, there is a tendency that the coating film is excellent in curability, hardness and strength at a low temperature of about 80 ° C.
- the amount of the active hydrogen compound added is not more than the above upper limit, gelation during synthesis of the blocked polyisocyanate composition can be suppressed, and the storage stability of the resin composition is improved. be able to.
- a solvent that is inert to the isocyanate group may be used.
- the reaction temperature between the polyisocyanate (or partially blocked polyisocyanate) and the active hydrogen compound is preferably 50 ° C. or higher and 160 ° C. or lower, and more preferably 60 ° C. or higher and 120 ° C. or lower.
- the reaction temperature is equal to or higher than the above lower limit, the reactivity tends to be higher. Further, when the reaction temperature is not more than the above upper limit value, coloring and gelation of polyisocyanate tend to be more effectively suppressed.
- the blocking reaction between the polyisocyanate (or the active hydrogen compound-modified polyisocyanate) and the blocking agent is not particularly limited, but is shown below, for example, as in the blocking reaction between the diisocyanate and the blocking agent in the first embodiment.
- the polyisocyanate (or active hydrogen compound modified polyisocyanate) is composed of the malonic acid ester having the tertiary alkyl group, the malonic acid ester having the secondary alkyl group, and the malonic acid ester having the primary alkyl group.
- the alcohol is added to the obtained reactant by reacting with at least one blocking agent selected from the group, and the ester is exchanged at the terminal ester moiety of the reactant.
- the blocking reaction between the polyisocyanate (or the active hydrogen compound-modified polyisocyanate) and the blocking agent can be carried out regardless of the presence or absence of the solvent.
- the amount of the blocking agent added may be usually 80 mol% or more and 200 mol% or less, preferably 90 mol% or more and 150 mol% or less, based on the total molar amount of the isocyanate groups.
- the maronic acid ester having a tertiary alkyl group has a secondary alkyl group.
- the molar ratio of the malonic acid ester is more than 5/95 and less than 95/5, preferably 7/93 or more and 93/7 or less, 10 It is more preferably / 90 or more and 93/7 or less, further preferably 20/80 or more and 93/7 or less, and particularly preferably 30/70 or more and 93/7 or less.
- the molar ratio is at least the above lower limit value, the storage stability of the resin composition can be improved, and when it is at least the above upper limit value, the low temperature curability when the resin film is formed. Can be made good.
- the content of the solvent (nonvolatile content) with respect to 100 parts by mass of the blocked polyisocyanate composition may be usually 10 parts by mass or more and 95 parts by mass or less, and 20 parts by mass or more and 80 parts by mass or less. It is preferably 30 parts by mass or more and 75 parts by mass or less.
- an organic metal salt such as tin, zinc or lead, a tertiary amine compound, an alkali metal alcoholate such as sodium or the like may be used as a catalyst.
- the amount of the catalyst added varies depending on the temperature of the blocking reaction and the like, but is usually 0.05 parts by mass or more and 1.5 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of polyisocyanate, and 0.1 parts by mass. It is preferably 1.0 part by mass or less.
- the blocking reaction can generally be carried out at ⁇ 20 ° C. or higher and 150 ° C. or lower, preferably 0 ° C. or higher and 100 ° C. or lower, and more preferably 10 ° C. or higher and 80 ° C. or lower.
- the temperature of the blocking reaction is at least the above lower limit value, the reaction rate can be further increased, and when it is at least the above upper limit value, the side reaction can be further suppressed.
- a neutralization treatment may be performed by adding an acidic compound or the like.
- the acidic compound the compound described in the first embodiment can be used.
- a transesterification reaction is carried out following the blocking reaction.
- the alcohol having a chain alkyl group used in the transesterification reaction of the method 2) the same alcohol as in the first embodiment can be used.
- the chain alkyl group contained in the alcohol may have the same chain alkyl group as the blocking agent, or may have a different chain alkyl group.
- a malonic acid ester having a secondary alkyl group is used alone as a blocking agent, a monoalcohol having a tertiary alkyl group can be used.
- the residual alcohol produced or added alcohol should be removed during the transesterification reaction or after the transesterification reaction by distillation at normal pressure or under reduced pressure. Is preferable. Among them, in order to efficiently proceed the transesterification reaction, it is preferable to remove the generated alcohol by carrying out operations such as distillation during the transesterification reaction. In this case, in order to efficiently remove the alcohol component generated by the exchange reaction, it is more preferable that the alcohol component to be added is higher than the boiling point of the generated alcohol component.
- the transesterification reaction can generally be carried out at 0 ° C. or higher and 150 ° C. or lower, preferably 30 ° C. or higher and 120 ° C. or lower, and more preferably 50 ° C. or higher and 100 ° C. or lower. When the temperature of the transesterification reaction is at least the above lower limit value, the reaction rate can be further increased, and when it is at least the above upper limit value, the side reaction can be further suppressed.
- the amount of the alcohol component in the blocked polyisocyanate composition is preferably 0.05 to 41 parts by mass, more preferably 0.1 to 30 parts by mass, and 0. 5 to 10 parts by mass is more preferable.
- the amount of the alcohol component is at least the above lower limit value, the storage stability of the paint is good, and when it is at least the above upper limit value, thickening at the time of blending the water-based paint can be suppressed.
- the polyisocyanate, the active hydrogen compound, the blocking agent, and the hydrophilic compound may be reacted.
- the reaction between the polyisocyanate and the active hydrogen compound, the reaction between the polyisocyanate and the hydrophilic compound, and the reaction between the polyisocyanate and the blocking agent can be carried out at the same time, or after any of the reactions has been carried out in advance, two It is also possible to perform reactions after the eyes.
- the reaction between the polyisocyanate and the hydrophilic compound is carried out first to obtain the hydrophilic compound modified polyisocyanate modified by the hydrophilic compound, and then the obtained hydrophilic compound modified polyisocyanate and the active hydrogen compound or a blocking agent are obtained. It is preferable to carry out the reactions with and simultaneously or in sequence.
- the reaction between the hydrophilic compound-modified polyisocyanate and the active hydrogen compound and the reaction between the hydrophilic compound-modified polyisocyanate and the blocking agent may be carried out first.
- the reaction between the polyisocyanate and the hydrophilic compound may use an organic metal salt, a tertiary amine compound, or an alkali metal alcoholate as a catalyst.
- an organic metal salt a tertiary amine compound, or an alkali metal alcoholate
- the metal constituting the organometallic salt include tin, zinc, lead and the like.
- the alkali metal include sodium and the like.
- the reaction temperature between the polyisocyanate and the hydrophilic compound is preferably ⁇ 20 ° C. or higher and 150 ° C. or lower, and more preferably 30 ° C. or higher and 130 ° C. or lower.
- the reaction temperature is equal to or higher than the above lower limit, the reactivity tends to be higher. Further, when the reaction temperature is not more than the above upper limit value, the side reaction tends to be suppressed more effectively.
- hydrophilic compound does not remain in an unreacted state. Since it does not remain in the unreacted state, it tends to more effectively suppress the deterioration of the water dispersion stability of the blocked polyisocyanate composition and the low temperature curability when it is formed into a resin film.
- reaction between the hydrophilic compound-modified polyisocyanate and the active hydrogen compound and the reaction between the hydrophilic compound-modified polyisocyanate and the blocking agent are described as the above-mentioned active hydrogen compound modification reaction and the above-mentioned blocking reaction. Can be used.
- the weight average molecular weight Mw of the block polyisocyanate composition of the present embodiment is preferably from 3.0 ⁇ 10 3 or more, more preferably 3.0 ⁇ 10 3 or more 2.0 ⁇ 10 5 or less, 4.0 ⁇ 10 3 or more It is more preferably 1.5 ⁇ 10 5 or less, and most preferably 4.0 ⁇ 10 3 or more and 7.0 ⁇ 10 4 or less.
- the weight average molecular weight Mw can be measured, for example, by gel permeation chromatography (hereinafter, may be abbreviated as "GPC").
- Block polyisocyanate composition of the third embodiment contains a blocked polyisocyanate derived from a polyisocyanate and one or more blocking agents, and the blocked polyisocyanate contains a structural unit (I).
- the description of the same configuration as that of the first embodiment or the second embodiment may be omitted.
- R 11 , R 12 and R 13 are alkyl groups which may independently contain one or more substituents selected from the group consisting of a hydroxy group and an amino group, respectively, and R 11 , R 12 and R 13 have a total carbon number of 4 or more and 20 or less, and R 14 , R 15 and R 16 are independently selected from the group consisting of a hydrogen atom or a hydroxy group and an amino group, respectively. It is an alkyl group that may contain one or more substituents, and the wavy line represents the bonding site with the residue of the polyisocyanate excluding the isocyanate group.
- the alkyl group in R 11 , R 12 , R 13 , R 14 , R 15 and R 16 preferably has 1 or more and 20 or less carbon atoms, more preferably 1 or more and 8 or less, and 1 or more and 6 carbon atoms. It is more preferably 1 or more, and particularly preferably 4 or less.
- Examples of the alkyl group having no substituent include the same groups as in the second embodiment.
- Examples of the alkyl group containing a hydroxy group as the substituent, the alkyl group containing an amino group as the substituent, and the alkyl group containing the hydroxy group and the amino group as the substituent include the same groups as in the second embodiment.
- R 11 , R 12 and R 13 each independently have 1 or more and 4 or less carbon atoms because the storage stability when the aqueous resin composition is used and the low temperature curability when the resin film is used are further improved. It is preferably an unsubstituted alkyl group, more preferably a methyl group or an ethyl group, but preferably at least one is an ethyl group.
- the total carbon number of R 11 , R 12 and R 13 is 4 or more and 20 or less, more preferably 4 or more and 12 or less, still more preferably 4 or more and 9 or less, still more preferably 4 or more and 6 or less. Is.
- the total carbon number of R 11 , R 12 and R 13 is at least the above lower limit value, the storage stability of the aqueous resin composition can be exhibited.
- it is not more than the above upper limit value low temperature curability can be exhibited.
- it is more preferable that the total number of carbon atoms of R 11 , R 12 and R 13 is 4.
- R 14 , R 15 and R 16 are each independently an alkyl group (preferably having a carbon number of carbon atoms) which may contain one or more substituents selected from the group consisting of a hydrogen atom or a hydroxy group and an amino group. It is an unsubstituted alkyl group of 1 or more and 4 or less). Among them, it is preferable that at least one of R 14 , R 15 and R 16 is a hydrogen atom, and it is more preferable that only one is a hydrogen atom. Since at least one of R 14 , R 15 and R 16 is a hydrogen atom, it is possible to further improve the storage stability of the aqueous resin composition while maintaining the low temperature curability. That is, it is more preferable that the structural unit (I) includes the structural unit represented by the following general formula (I-1) (hereinafter, may be referred to as the structural unit (I-1)).
- R 11 , R 12 , R 13 , R 14 and R 15 are as described in the general formula (I).
- the wavy line represents the binding site of the polyisocyanate with the residue excluding the isocyanate group.
- the molar ratio of the structural unit (I-1) in the structural unit (I) is more preferably 10 mol% or more, still more preferably 30 mol% or more. It is even more preferably 50 mol% or more, even more preferably 80 mol% or more, and even more preferably 90 mol% or more.
- Constuent unit (II) In the molecule of the blocked polyisocyanate contained in the blocked polyisocyanate composition of the present embodiment, a structural unit represented by the following general formula (II) (hereinafter, may be referred to as a structural unit (II)) is further contained. Is preferable.
- R 21 , R 22 , R 23 and R 24 each independently contain a hydrogen atom or one or more substituents selected from the group consisting of a hydroxy group and an amino group. It may be an alkyl group, and the wavy line represents the bonding site with the residue of the polyisocyanate excluding the isocyanate group.
- alkyl group that may contain one or more substituents selected from the group consisting of hydroxy and amino groups in R 21 , R 22 , R 23 and R 24 include the above-mentioned "R 11 , R 12 , R 13 and R 11". The same as those exemplified in " R 14 , R 15 and R 16" can be mentioned.
- R 21 , R 22 , R 23 and R 24 are excellent in storage stability when used as an aqueous resin composition, and therefore have no hydrogen atom or an alkyl having 1 or more and 4 or less carbon atoms.
- a group is preferable, a hydrogen atom, a methyl group, or an ethyl group is more preferable, and a methyl group or an ethyl group is further preferable because it is excellent in low temperature curability.
- R 21 , R 22 , R 23 and R 24 are all methyl groups, the two ester moieties of the malonic acid ester of structural unit (II) are both isopropyl groups.
- R 21 or R 22 is a hydrogen atom and the other is a methyl group
- one of R 23 and R 24 is a hydrogen atom and the other is a methyl group.
- the two ester moieties of the malonic acid ester of structural unit (II) are both ethyl groups.
- R 21 , R 22 , R 23 and R 24 are all methyl groups, that is, the two ester moieties of the malonic acid ester of the constituent unit (II) are both isopropyl groups.
- the molar ratio of the structural unit represented by the general formula (II) to the structural unit represented by the general formula (I) is 4/96 or more and 96/4. It is preferably 5/95 or more and 95/5 or less, more preferably 7/93 or more and 93/7 or less, still more preferably 10/90 or more and 90/10 or less, and 20/80 or more. 85/15 or less is even more preferable, 30/70 or more and 85/15 or less is even more preferable, 35/65 or more and 85/15 or less is even more preferable, and 50/50 or more and 70/30 or less is even more preferable.
- the storage stability of the resin composition can be improved, and when it is at least the above upper limit value, the low temperature when the resin film is formed.
- the curability can be improved.
- the molar ratio is determined by measuring the composition ratio of the constituent unit (II) to the constituent unit (I) by , for example, 1 H-NMR and 13 C-NMR of the blocked polyisocyanate composition with respect to the constituent unit (I). The molar ratio of the structural unit (II) can be calculated.
- R 11 , R 12 and R 13 are all methyl, that is, the blocked polyisocyanate in which at least one ester group of the diester moiety is a tert-butyl group is polyisocyanate at a low temperature of about 85 ° C.
- the aqueous resin composition has high reactivity with water and is blended with the aqueous resin composition to contain a polyvalent hydroxy compound, a curing agent, and water. When stored as an aqueous resin composition containing the above, the viscosity tends to increase and gelation tends to occur.
- the blocked polyisocyanate composition of the present embodiment is blended in the aqueous resin composition because the total carbon number of R 11 , R 12 and R 13 in the structural unit (I) is 4 or more and 20 or less. Even in this case, it is possible to effectively suppress the increase in viscosity and gelation during storage of the mixed solution of the polyvalent hydroxy compound, the curing agent, and water, and to exhibit good storage stability. At the same time, a resin film having excellent curability at a low temperature of about 85 ° C. can be obtained.
- a malonic acid ester having at least a part of the isocyanate groups having a secondary alkyl group or a malonic acid ester having a primary alkyl group may be a blocked polyisocyanate blocked with a malonic acid ester having a primary alkyl group.
- a blocked polyisocyanate in which at least a part of the isocyanate groups in the polyisocyanate is blocked with a malonic acid ester having a secondary alkyl group, or at least a part of the isocyanate groups in the polyisocyanate has a primary alkyl group.
- It may be a mixture of a blocked polyisocyanate blocked with a malonic acid ester and a blocked polyisocyanate blocked with a malonic acid ester in which at least a part of the isocyanate groups in the polyisocyanate have a tertiary alkyl group.
- the blocked polyisocyanate can have one or more functional groups selected from the group consisting of an allophanate group, a uretdione group, an iminooxadiazinedione group, an isocyanurate group, a urethane group and a biuret group. Above all, it is preferable to have an isocyanurate group because it has excellent weather resistance.
- the blocked polyisocyanate contained in the blocked polyisocyanate composition of the present embodiment is derived from the same isocyanate as in the second embodiment, the polyisocyanate obtained by the same method, and at least one blocking agent. NS.
- polyisocyanate (Isocyanate)
- diisocyanates selected from the group consisting of aliphatic diisocyanates and alicyclic diisocyanates can be used because they have excellent weather resistance as in the second embodiment. It is preferably used. Further, HDI or IPDI is more preferably used because of its easy industrial availability. Further, HDI is more preferably used from the viewpoint of reducing the viscosity of the blocked polyisocyanate component.
- the isocyanate monomer used for producing the polyisocyanate either an aliphatic diisocyanate or an alicyclic diisocyanate may be used alone, or a combination thereof may be used, but the aliphatic diisocyanate and the alicyclic diisocyanate may be used. It is preferable to use in combination, and it is particularly preferable to use HDI and IPDI. By using the aliphatic diisocyanate and the alicyclic diisocyanate, the toughness and hardness of the coating film can be further improved.
- the mass ratio of the structural unit derived from the aliphatic diisocyanate to the structural unit derived from the alicyclic diisocyanate is preferably 50/50 or more and 95/5 or less, more preferably 55/45 or more and 93/7 or less, further preferably 60/40 or more and 91/9 or less, and 65/35 or more and 90/10 or less. Is even more preferable.
- the mass ratio of the constituent unit derived from the aliphatic diisocyanate to the constituent unit derived from the alicyclic diisocyanate is at least the above lower limit value, it is more effective to suppress the decrease in the flexibility of the coating film. can do. On the other hand, when it is not more than the above upper limit value, the hardness of the coating film can be further improved.
- the polyisocyanate is preferably derived from the above-mentioned diisocyanate and a polyol having an average number of functional groups of 3.0 or more and 8.0 or less (preferably, the polyol B). Thereby, the average number of isocyanate groups of the polyisocyanate can be increased.
- a urethane group is formed by the reaction between the hydroxyl group of the polyol and the isocyanate group of the diisocyanate monomer.
- the average number of functional groups of the polyol is preferably 3.0 or more and 8.0 or less, more preferably 3 or more and 6 or less, further preferably 3 or more and 5 or less, and particularly preferably 3 or 4.
- the average number of functional groups of the polyol here is the number of hydroxyl groups present in one molecule of the polyol.
- the number average molecular weight of the polyol is preferably 100 or more and 1000 or less, preferably 100 or more and 900 or less, more preferably 100 or more and 600 or less, more preferably 100 or more and 570 or less, and 100 or more, from the viewpoint of improving the hardness and strength of the coating film. 500 or less is further preferable, 100 or more and 400 or less is further preferable, 100 or more and 350 or less is particularly preferable, and 100 or more and 250 or less is most preferable.
- the blocked polyisocyanate composition is excellent in low temperature curability when formed into a coating film, and is particularly excellent in hardness and strength.
- the number average molecular weight Mn of the polyol is, for example, a polystyrene-based number average molecular weight measured by GPC.
- polyols examples include trimethylolpropane, glycerol, polycaprolactone polyols derived from trihydric or higher polyhydric alcohols and ⁇ -caprolactone.
- polycaprolactone polyol examples include the same as those in the second embodiment.
- the polyisocyanate can be produced in the same manner as in the second embodiment. Further, for the purpose of suppressing coloration during storage, for example, an antioxidant or an ultraviolet absorber may be added to the obtained polyisocyanate.
- an antioxidant or an ultraviolet absorber may be added to the obtained polyisocyanate.
- the antioxidant and the ultraviolet absorber one of the above-mentioned ones described in the second embodiment may be used alone, or two or more thereof may be used in combination.
- the amount of these additions is preferably 10 mass ppm or more and 500 mass ppm or less with respect to the mass of the polyisocyanate.
- the average number of isocyanate groups of the polyisocyanate is preferably 2 or more in terms of enhancing the low-temperature curability when the resin film is formed, and both the low-temperature curability when the resin film is used and the compatibility with the polyvalent hydroxy compound are compatible. From the viewpoint, 3 or more and 20 or less are more preferable, 3.2 or more and 10 or less are further preferable, 3.5 or more and 8 or less are particularly preferable, and 4.2 or more and 6 or less are most preferable.
- the average number of isocyanate groups of the polyisocyanate can be determined by the method described in the second embodiment.
- the blocking agent used for producing the blocked polyisocyanate preferably contains a malonic acid ester having a secondary alkyl group or a malonic acid ester having a primary alkyl group, and a malonic acid ester having a tertiary alkyl group. It is more preferable to contain a malonic acid ester having a tertiary alkyl group and a malonic acid ester having a tertiary alkyl group.
- the blocking agent may contain one type of malonic acid ester having a secondary alkyl group, a malonic acid ester having a primary alkyl group, and one type of malonic acid ester having a tertiary alkyl group, or may contain two or more types in combination.
- the malonic acid ester having a primary alkyl group, the malonic acid ester having a secondary alkyl group, and the malonic acid ester having a tertiary alkyl group are not particularly limited, but are the same as those in the first embodiment. Can be used.
- the blocking agent used for the production of the blocked polyisocyanate is not only a malonic acid ester having a secondary alkyl group and a malonic acid ester having a tertiary alkyl group, but also a storage stability when it is made into a resin composition and when it is made into a resin film.
- Other blocking agents may be further contained as long as the low temperature curability of the ester is not impaired.
- the other blocking agent the one described in the first embodiment can be used.
- the content of the malonic acid ester having a secondary alkyl group and the malonic acid ester having a tertiary alkyl group is 50 mol% or more with respect to the total molar amount of the total blocking agent used for producing the blocked polyisocyanate. It is preferably 70 mol% or more, more preferably 90 mol% or more, particularly preferably 95 mol% or more, and most preferably 100 mol%.
- the content of the malonic acid ester having a secondary alkyl group and the malonic acid ester having a tertiary alkyl group is within the above range, the low temperature curability of the resin film can be further improved.
- the blocked polyisocyanate contained in the blocked polyisocyanate composition of the present embodiment may have a part of the isocyanate group modified with a nonionic compound. That is, the blocked polyisocyanate may have a structural unit derived from a nonionic compound introduced into a part of the isocyanate group.
- the nonionic compound the same compound as in the second embodiment can be used.
- the lower limit of the amount of the structural unit derived from the nonionic compound added to the blocked polyisocyanate is the water dispersion stability of the blocked polyisocyanate composition. From the viewpoint, 0.1% by mass is preferable, 0.15% by mass is more preferable, 0.2% by mass is further preferable, and 0.25% by mass is particularly preferable with respect to the mass of the solid content of the blocked polyisocyanate composition. preferable.
- the upper limit of the content of the nonionic compound is preferably 55% by mass, more preferably 50% by mass, based on the mass of the solid content of the blocked polyisocyanate composition, from the viewpoint of the water resistance of the obtained resin film.
- the content of the nonionic compound is preferably 0.1% by mass or more and 55% by mass or less, and more preferably 0.15% by mass or more and 50% by mass or less with respect to the mass of the solid content of the blocked polyisocyanate composition. , 0.20% by mass or more and 48% by mass or less is more preferable, and 0.25% by mass or more and 44% by mass or less is particularly preferable.
- the content of the nonionic compound is within the above range, the blocked polyisocyanate composition is more dispersed in water, and a homogeneous film tends to be obtained.
- the amount of the nonionic compound added to the blocked polyisocyanate is expressed as a molar ratio of 0. 05 mol% or more and 15 mol% or less are preferable, 0.10 mol% or more and 12 mol% or less are more preferable, 0.10 mol% or more and 9 mol% or less are even more preferable, and 0.10 mol% or more and 6 mol% or less. Is more preferable, and 0.15 mol% or more and 4 mol% or less are most preferable.
- At least a part of the blocked polyisocyanate may further have a structural unit derived from a hydrophilic compound other than the nonionic compound, that is, a hydrophilic group other than the nonionic hydrophilic group.
- hydrophilic compounds are compounds having hydrophilic groups other than nonionic hydrophilic groups.
- the other hydrophilic compound includes, in addition to a hydrophilic group other than the nonionic hydrophilic group, an active hydrogen group for reacting with at least one of the isocyanate groups of the polyisocyanate, with respect to one molecule of the other hydrophilic compound. It is preferable to have one or more.
- the active hydrogen group include a hydroxyl group, a mercapto group, a carboxylic acid group, an amino group and a thiol group.
- hydrophilic compounds examples include cationic compounds and anionic compounds. These hydrophilic compounds may be used alone or in combination of two or more. Among them, as the other hydrophilic compound, an anionic compound is preferable from the viewpoint of suppressing a decrease in hardness and strength of the obtained resin film and from the viewpoint of improving emulsifying property. As the cationic compound and the anionic compound, those described in the second embodiment can be used.
- the blocked polyisocyanate composition of the present embodiment may further contain an additive such as a solvent in addition to the above blocked polyisocyanate.
- an additive such as a solvent in addition to the above blocked polyisocyanate.
- the solvent the solvent described in the first embodiment can be used.
- the method for producing the blocked polyisocyanate composition of the present embodiment is not particularly limited, and examples thereof include the following two methods as in the blocking reaction between the polyisocyanate and the blocking agent in the second embodiment. .. 1) A method for reacting the polyisocyanate with the malonic acid ester having the tertiary alkyl group and the malonic acid ester having the secondary alkyl group or the malonic acid ester having the primary alkyl group.
- the method 2 is preferable in consideration of the ease of the process and the ease of controlling the molar ratio of the structural unit (II) / structural unit (I).
- the blocking reaction between the polyisocyanate and the blocking agent can be carried out regardless of the presence or absence of a solvent, and a blocked polyisocyanate can be obtained.
- the blocking agent one type of malonic acid ester having a primary alkyl group, one type of malonic acid ester having a secondary alkyl group, and one type of malonic acid ester having a tertiary alkyl group may be used, respectively, and two or more types may be used in combination. You may.
- the amount of the blocking agent added may be usually 80 mol% or more and 200 mol% or less, preferably 90 mol% or more and 150 mol% or less, based on the total molar amount of the isocyanate groups.
- the molar ratio of the structural unit derived from the malonic acid ester having a secondary alkyl group to the structural unit derived from the malonic acid ester having a tertiary alkyl group [(malonic acid having a secondary alkyl).
- 93 or more and 93/7 or less are more preferable, 10/90 or more and 90/10 or less are further preferable, 20/80 or more and 85/15 or less are further preferable, 30/70 or more and 85/15 or less are particularly preferable, and 35/65. Above 85/15 is the most preferable.
- the molar ratio is at least the above lower limit value, the storage stability of the aqueous resin composition can be improved, and when it is at least the above upper limit value, low temperature curing is performed when the resin film is formed. The sex can be good.
- a solvent that is inert to the isocyanate group may be used.
- a solvent the content of the non-volatile component derived from the polyisocyanate and the blocking agent with respect to 100 parts by mass of the blocked polyisocyanate composition is as described in the second embodiment.
- an organic metal salt such as tin, zinc or lead, a tertiary amine compound, an alkali metal alcoholate such as sodium or the like may be used as a catalyst.
- the amount of the catalyst added and the blocking reaction temperature are as described in the second embodiment.
- a neutralization treatment may be performed by adding an acidic compound or the like.
- the acidic compound the same compound as in the first or second embodiment can be used.
- a hydrophilic compound containing a nonionic compound When a hydrophilic compound containing a nonionic compound is used, it is obtained by reacting the polyisocyanate with the blocking agent and the hydrophilic compound.
- the reaction between the polyisocyanate and the hydrophilic compound including the nonionic compound and the reaction between the polyisocyanate and the blocking agent can be carried out at the same time, or after any reaction is carried out in advance, the second and subsequent reactions are carried out. You can also do it. Above all, the reaction between the polyisocyanate and the hydrophilic compound is performed first to obtain the hydrophilic compound-modified polyisocyanate modified by the hydrophilic compound, and then the reaction between the obtained hydrophilic compound-modified polyisocyanate and the blocking agent is carried out. It is preferable to do so.
- the reaction between the polyisocyanate and the hydrophilic compound can be carried out in the same manner as in the second embodiment. Further, for the reaction between the hydrophilic compound-modified polyisocyanate and the blocking agent, the same method as the blocking reaction between the polyisocyanate and the blocking agent can be used.
- a transesterification reaction is carried out following the blocking reaction.
- the alcohol having a chain alkyl group used in the transesterification reaction of the method 2) the same alcohol as in the first embodiment can be used.
- the chain alkyl group contained in the alcohol may have the same chain alkyl group as the blocking agent, or may have a different chain alkyl group.
- a malonic acid ester having a secondary alkyl group is used alone as a blocking agent, a monoalcohol having a tertiary alkyl group can be used.
- the residual alcohol produced or added alcohol should be removed during the transesterification reaction or after the transesterification reaction by distillation at normal pressure or under reduced pressure. Is preferable. Among them, in order to efficiently proceed the transesterification reaction, it is preferable to remove the generated alcohol by carrying out operations such as distillation during the transesterification reaction. In this case, in order to efficiently remove the alcohol component generated by the exchange reaction, it is more preferable that the alcohol component to be added is higher than the boiling point of the generated alcohol component.
- the transesterification reaction can generally be carried out at 0 ° C. or higher and 150 ° C. or lower, preferably 30 ° C. or higher and 120 ° C. or lower, and more preferably 50 ° C. or higher and 100 ° C. or lower.
- the temperature of the transesterification reaction is at least the above lower limit value, the reaction rate can be further increased, and when it is at least the above upper limit value, the side reaction can be further suppressed.
- the amount of the alcohol component in the blocked polyisocyanate composition is preferably 0.05 to 41 parts by mass, more preferably 0.1 to 30 parts by mass, and 0. 5 to 10 parts by mass is more preferable.
- the amount of the alcohol component is at least the above lower limit value, the storage stability of the paint is good, and when it is at least the above upper limit value, thickening at the time of blending the water-based paint can be suppressed.
- the resin composition of the present embodiment contains the block polyisocyanate composition of the first, second or third embodiment and the polyvalent hydroxy compound.
- the resin composition of the present embodiment can also be said to be a one-component resin composition containing a curing agent component and a main agent component.
- the resin composition of the present embodiment has good storage stability and is excellent in curability, hardness and strength at a low temperature of about 80 ° C. when used as a coating film. Further, the resin composition of the present embodiment is particularly preferably used as an aqueous resin composition because it is excellent in storage stability when made into an aqueous resin composition.
- the constituent components of the resin composition of the present embodiment will be described in detail below.
- multivalent hydroxy compound means a compound having at least two hydroxy groups (hydroxyl groups) in one molecule, and is also referred to as a "polyol".
- polyol a compound having at least two hydroxy groups (hydroxyl groups) in one molecule
- polyol include aliphatic hydrocarbon polyols, polyether polyols, polyester polyols, epoxy resins, fluorine-containing polyols, and acrylic polyols.
- the polyvalent hydroxy compound is preferably polyester polyols, fluorine-containing polyols or acrylic polyols.
- aliphatic hydrocarbon polyols examples include hydroxyl-terminated polybutadiene and hydrogenated products thereof.
- polyether polyols examples include those obtained by using any of the following methods (1) to (3).
- the polyhydric alcohol include glycerol and propylene glycol.
- Examples of the alkylene oxide include ethylene oxide and propylene oxide.
- Examples of the polyfunctional compound include ethylenediamine and ethanolamines.
- polyester polyols examples include the polyester polyols according to any one of (1) and (2) below.
- polyester polyol resins obtained by a condensation reaction between a dibasic acid alone or a mixture of two or more kinds and a polyhydric alcohol alone or a mixture of two or more kinds.
- Polycaprolactones obtained by ring-opening polymerization of ⁇ -caprolactone with a polyhydric alcohol.
- dibasic acid include carboxylic acids such as succinic acid, adipic acid, dimer acid, maleic anhydride, phthalic acid anhydride, isophthalic acid, terephthalic acid, and 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid.
- polyhydric alcohol examples include ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol, 1,4-butanediol, neopentyl glycol, 1,6-hexanediol, trimethylpentanediol, cyclohexanediol, trimethylolpropane, glycerol, and pentaerythritol. , 2-Methylolpropanediol, ethoxylated trimethylolpropane and the like.
- Epoxy resins examples include novolak type epoxy resin, ⁇ -methylepicro type epoxy resin, cyclic oxylan type epoxy resin, glycidyl ether type epoxy resin, glycol ether type epoxy resin, epoxy type aliphatic unsaturated compound, and epoxidized fatty acid.
- Epoxy resins such as esters, ester-type polyvalent carboxylic acids, aminoglycidyl-type epoxy resins, halogenated epoxy resins, resorcin-type epoxy resins, and resins obtained by modifying these epoxy resins with amino compounds, polyamide compounds, and the like can be mentioned. Be done.
- fluorine-containing polyols examples include fluoroolefins, cyclohexyl vinyl ethers, and hydroxys disclosed in Reference 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 57-34107) and Reference 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 61-275311). Examples thereof include copolymers such as alkyl vinyl ether and monocarboxylic acid vinyl ester.
- the acrylic polyols are, for example, a polymerizable monomer having one or more active hydrogens in one molecule, or a polymerizable monomer having one or more active hydrogens in one molecule, and if necessary. , Is obtained by copolymerizing the polymerizable monomer with another copolymerizable monomer.
- Examples of the polymerizable monomer having one or more active hydrogens in one molecule include those shown in the following (i) to (iii). These may be used alone or in combination of two or more.
- (Iii) (meth) acrylic acid esters having polyvalent active hydrogen such as acrylic acid monoester or methacrylic acid monoester of glycerol, acrylic acid monoester or methacrylic acid monoester of trimethylolpropane.
- Examples of other monomers copolymerizable with the polymerizable monomer include those shown in the following (i) to (v). These may be used alone or in combination of two or more.
- (I) Acrylic acid esters such as methyl acrylate, ethyl acrylate, isopropyl acrylate, -n-butyl acrylate, and -2-ethylhexyl acrylate.
- Methacrylic acid esters such as methyl methacrylate, ethyl methacrylate, isopropyl methacrylate, -n-butyl methacrylate, isobutyl methacrylate, -n-hexyl methacrylate, cyclohexyl methacrylate, lauryl methacrylate, and glycidyl methacrylate. ..
- Unsaturated carboxylic acids such as acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, and itaconic acid.
- Unsaturated amides such as acrylamide, N-methylolacrylamide, and diacetoneacrylamide.
- Styrene vinyltoluene, vinyl acetate, acrylonitrile, etc.
- an acrylic polyol obtained by copolymerizing a polymerizable ultraviolet stable monomer disclosed in Reference 3 Japanese Patent Laid-Open No. 1-261409
- Reference Document 4 Japanese Patent Laid-Open No. 3-006273
- the polymerizable ultraviolet-stable monomer for example, 4- (meth) acryloyloxy-2, 2,6,6-tetramethylpiperidine, 4- (meth) acryloylamino-2, 2,6 , 6-Tetramethylpiperidine, 1-crotonoyl-4-crotonoyloxy-2, 2,6,6-tetramethylpiperidine, 2-hydroxy-4- (3-methacryloxy-2-hydroxypropoxy) benzophenone and the like. Be done.
- the above monomer component is solution-polymerized in the presence of a known radical polymerization initiator such as a peroxide or an azo compound, and if necessary, diluted with an organic solvent or the like to obtain an acrylic polyol. Can be done.
- a known radical polymerization initiator such as a peroxide or an azo compound
- an aqueous-based base acrylic polyol When an aqueous-based base acrylic polyol is obtained, it can be produced by a known method such as a method of solution-polymerizing an olefinically unsaturated compound to convert it into an aqueous layer or an emulsion polymerization. In that case, water solubility or water dispersibility can be imparted by neutralizing an acidic portion such as a carboxylic acid-containing monomer such as acrylic acid or methacrylic acid or a sulfonic acid-containing monomer with an amine or ammonia.
- a carboxylic acid-containing monomer such as acrylic acid or methacrylic acid or a sulfonic acid-containing monomer with an amine or ammonia.
- the hydroxyl value of the polyvalent hydroxy compound contained in the resin composition of the present embodiment is preferably 5 mgKOH / g or more and 300 mgKOH / g or less, more preferably 10 mgKOH / g or more and 280 mgKOH / g or less, and 30 mgKOH / g or more and 250 mgKOH or less. It is more preferably / g or less.
- a resin film having various physical properties such as tensile strength can be obtained.
- the hydroxyl group of the polyvalent hydroxy compound is at least the above lower limit value, the crosslink density of urethane due to the reaction with polyisocyanate is further increased, and the function of urethane bonding is more easily exhibited.
- the hydroxyl group of the polyvalent hydroxy compound is not more than the above upper limit value, the crosslink density does not increase too much, and the mechanical properties of the resin film become better.
- the hydroxyl value of the polyvalent hydroxy compound is measured by, for example, a potentiometric titration method, and is calculated as a value with respect to the solid content in the polyvalent hydroxy compound.
- the glass transition temperature Tg of the polyvalent hydroxy compound contained in the resin composition of the present embodiment is preferably 0 ° C. or higher and 100 ° C. or lower, more preferably 0 ° C. or higher and 90 ° C. or lower, and further preferably 0 ° C. or higher and 80 ° C. or lower. It is particularly preferable that the temperature is °C or more and 70 °C or less.
- the glass transition temperature of the polyvalent hydroxy compound can be measured, for example, by using the method described in Examples described later.
- Weight average molecular weight Mw of multivalent hydroxy compound The weight average molecular weight Mw of polyhydroxy compounds, more that it is 2.0 ⁇ 10 5 or less 5.0 ⁇ 10 3 or more preferably, 1.5 ⁇ 10 5 or less 5.0 ⁇ 10 3 or more preferably, further preferably 5.0 ⁇ 10 3 or more 1.0 ⁇ 10 5 or less.
- the weight average molecular weight Mw of the multivalent hydroxy compound is within the above range, a resin film having various physical properties such as tensile strength can be obtained.
- the weight average molecular weight Mw of the multivalent hydroxy compound can be measured, for example, by using the method described in Examples described later.
- the molar equivalent ratio (NCO / OH) of the isocyanate group of the blocked polyisocyanate composition to the hydroxyl group of the polyvalent hydroxy compound contained in the resin composition of the present embodiment is determined by the required physical properties of the resin film, but is usually determined. , 0.01 or more and 22.5 or less.
- the content of the blocked polyisocyanate may be an amount such that the molar equivalent ratio of the isocyanate group of the blocked polyisocyanate to the hydroxyl group of the polyvalent hydroxy compound is within the above range, for example, polyvalent. It is preferably 1 part by mass or more and 200 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the hydroxy compound, more preferably 5 parts by mass or more and 180 parts by mass or less, and further preferably 10 parts by mass or more and 150 parts by mass or less.
- a resin film having various physical properties such as tensile strength can be obtained.
- the content of blocked polyisocyanate can be calculated, for example, from the blending amount, or identified and quantified using nuclear magnetic resonance (NMR) method and gas chromatography / mass spectrometry (GC / MS method). Can also be calculated.
- the resin composition of the present embodiment may further contain other additives.
- Other additives include, for example, a curing agent capable of reacting with a crosslinkable functional group in a polyvalent hydroxy compound, a curing catalyst, a solvent, pigments (constituent pigments, coloring pigments, metallic pigments, etc.), ultraviolet absorbers, and photostabilizing agents. Examples thereof include agents, radical stabilizers, anti-yellowing agents that suppress coloration during the baking process, coating surface adjusting agents, flow adjusting agents, pigment dispersants, defoaming agents, thickening agents, and film forming aids.
- curing agent examples include melamine resin, urea resin, epoxy group-containing compound or resin, carboxyl group-containing compound or resin, acid anhydride, alkoxysilane group-containing compound or resin, hydrazide compound and the like.
- the curing catalyst may be a basic compound or a Lewis acidic compound.
- the basic compound include metal hydroxides, metal alkoxides, metal carboxylates, metal acetyl acetylates, hydroxides of onium salts, onium carboxylates, halides of onium salts, and metal salts of active methylene compounds. Examples thereof include onium salts of active methylene compounds, aminosilanes, amines, phosphines and the like.
- the onium salt an ammonium salt, a phosphonium salt or a sulfonium salt is suitable.
- the Lewis acidic compound include an organic tin compound, an organic zinc compound, an organic titanium compound, and an organic zirconium compound.
- Examples of the solvent include the same solvents as those exemplified in the block polyisocyanate composition.
- pigments substitution pigments, coloring pigments, metallic pigments, etc.
- ultraviolet absorbers light stabilizers, radical stabilizers, anti-yellowing agents that suppress coloring during the baking process
- coating surface adjusting agents coating surface adjusting agents
- flow adjusting agents pigments
- pigments substitution pigments, coloring pigments, metallic pigments, etc.
- ultraviolet absorbers light stabilizers, radical stabilizers, anti-yellowing agents that suppress coloring during the baking process
- coating surface adjusting agents coating surface adjusting agents
- flow adjusting agents pigments
- pigments as the dispersant, defoaming agent, thickener and film-forming auxiliary, known ones can be appropriately selected and used.
- the resin composition of the present embodiment can be used for both solvent-based and water-based, it is preferably used as a water-based resin composition.
- a polyvalent hydroxy compound or an aqueous dispersion thereof or a water-soluble substance is added to a crosslinkable functional group in the polyvalent hydroxy compound, if necessary.
- Curing agents, curing catalysts, solvents, pigments (constituent pigments, coloring pigments, metallic pigments, etc.) that can react with UV absorbers, light stabilizers, radical stabilizers, anti-yellowing agents that suppress coloring during the baking process, Add additives such as coating surface conditioner, flow conditioner, pigment dispersant, defoamer, thickener, and film-forming aid.
- the blocked polyisocyanate composition or an aqueous dispersion thereof is added as a curing agent, and if necessary, water or a solvent is further added to adjust the viscosity. Then, by forcibly stirring with a stirring device, a water-based resin composition (water-based resin composition) can be obtained.
- a curing agent or a curing catalyst capable of reacting with a polyvalent hydroxy compound or a diluted solution thereof with a crosslinkable functional group in the polyvalent hydroxy compound, if necessary, is used.
- Solvents pigments (constitution pigments, coloring pigments, metallic pigments, etc.), ultraviolet absorbers, light stabilizers, radical stabilizers, anti-yellowing agents that suppress coloring during the baking process, coating surface adjusting agents, flow adjusting agents, Add additives such as pigment dispersants, defoamers, thickeners, and film-forming aids.
- the block polyisocyanate composition is added as a curing agent, and if necessary, a solvent is further added to adjust the viscosity.
- the solvent-based resin composition can be obtained by stirring by hand or using a stirring device such as a magella.
- the resin film of the present embodiment is obtained by curing the above resin composition.
- the resin film of the present embodiment is excellent in curability, hardness and strength at a low temperature of about 80 ° C.
- the resin film of the present embodiment is cured by coating the above resin composition on a base material by a known method such as roll coating, curtain flow coating, spray coating, bell coating, electrostatic coating, and heating. It can be obtained by.
- the heating temperature is preferably about 70 ° C. or higher and about 120 ° C. or lower, more preferably about 70 ° C. or higher and about 110 ° C. or lower, and further preferably about 75 ° C. or higher and about 100 ° C. or lower.
- the heating time is preferably about 1 minute or more and about 60 minutes or less, and more preferably about 2 minutes or more and about 40 minutes or less.
- the base material is not particularly limited, and is, for example, an outer panel of an automobile body such as a passenger car, a truck, a motorcycle, or a bus; an automobile part such as a bumper; an outer panel of a household electric product such as a mobile phone or an audio device.
- Part Various films and the like are mentioned, and among them, the outer panel part of the automobile body or the automobile part is preferable.
- the material of the base material is not particularly limited, and is, for example, iron, aluminum, brass, copper, tin, stainless steel, zinc-plated steel, zinc alloy (Zn-Al, Zn-Ni, Zn-Fe, etc.) plating.
- Metallic materials such as steel; polyethylene resin, polypropylene resin, acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS) resin, polyamide resin, acrylic resin, vinylidene chloride resin, polycarbonate resin, polyurethane resin, resins such as epoxy resin, various FRP, etc.
- ABS acrylonitrile-butadiene-styrene
- polyamide resin acrylic resin, vinylidene chloride resin
- polycarbonate resin polyurethane resin
- resins such as epoxy resin, various FRP, etc.
- plastic materials inorganic materials such as glass, cement and concrete; wood; fiber materials such as paper and cloth, and among them, metal materials or plastic materials are preferable.
- the base material is obtained by subjecting the surface of the metal material or the metal surface of a vehicle body or the like molded from the metal material to a surface treatment such as a phosphate treatment, a chromate treatment, or a composite oxide treatment. Further, a coating film may be formed on the coating film.
- the base material on which the coating film is formed may be one in which a surface treatment is applied as necessary and an undercoat coating film is formed on the base material, for example, a vehicle body in which an undercoat coating film is formed by an electrodeposition paint. good.
- the base material may be a surface of the above-mentioned plastic material or a plastic surface of an automobile part or the like molded from the above-mentioned metal material, which has been subjected to a desired surface treatment. Further, the base material may be a combination of a plastic material and a metal material.
- a resin film having a thickness of 40 ⁇ m obtained by heating and curing the resin composition at 80 ° C. for 30 minutes is stored at 23 ° C. for 1 week and then acetone.
- the gel content when immersed in 23 ° C. for 24 hours is preferably 82% by mass or more, more preferably 83% by mass or more, further preferably 84% by mass or more, and 85% by mass. % Or more is more preferable, and 86% by mass or more is even more preferable.
- the gel fraction is at least the above lower limit value, the low temperature curability can be improved.
- the upper limit of the gel fraction is not particularly limited, but may be, for example, 100% by mass. As a specific method for measuring the gel fraction, for example, the method shown in Examples described later can be used.
- the resin film of the present embodiment has a König hardness at 23 ° C. of a resin film having a film thickness of 40 ⁇ m obtained by heating and curing the resin composition on glass at 80 ° C. for 30 minutes. Is preferably 40 times or more, more preferably 45 times or more, further preferably 50 times or more, further preferably 55 times or more, and further preferably 60 times or more. preferable.
- the König hardness is at least the above lower limit value, a resin film having better hardness can be obtained.
- the upper limit of the König hardness is not particularly limited, but may be, for example, 160 times. As a specific method for measuring the König hardness, for example, the method shown in Examples described later can be used.
- the resin film of the present embodiment has a maximum tensile stress at 23 ° C. of a resin film having a film thickness of 40 ⁇ m obtained by heating and curing the resin composition at 80 ° C. for 30 minutes. It is preferably 0 MPa or more, more preferably 15 MPa or more, further preferably 20 MPa or more, and particularly preferably 25 MPa or more.
- the maximum tensile stress at 23 ° C. is at least the above lower limit value, a resin film having better strength can be obtained.
- the upper limit of the maximum tensile stress at 23 ° C. is not particularly limited, but may be, for example, 100 MPa. As a specific method for measuring the maximum tensile stress at 23 ° C., for example, the method shown in Examples described later can be used.
- the resin film of this embodiment has excellent low-temperature curability, it is suitably used for products in various fields where energy saving is required and as a coating film of a material having low heat resistance.
- the laminate of the present embodiment contains two or more resin films of the above resin films having different compositions.
- the thickness of one layer of the resin film is 1 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less.
- the laminate of the present embodiment is excellent in low temperature curability by containing the above resin film.
- the laminate of the present embodiment may include two or more layers of the above resin film having the same composition.
- the laminated body of the present embodiment is formed by laminating various coating films including the resin film on the adherend.
- the adherend include glass, various metals, porous members, various coated members, cured sealing materials, rubbers, leathers, fibers, non-woven fabrics, resin films and plates, and ultraviolet curing. Examples thereof include a mold acrylic resin layer and a layer made of inks.
- the various metals include aluminum, iron, galvanized steel sheet, copper, stainless steel and the like.
- the porous member include wood, paper, mortar, stone and the like.
- the various coatings include fluorine coating, urethane coating, acrylic urethane coating and the like.
- Examples of the cured sealant include silicone-based, modified silicone-based, urethane-based, and the like.
- the rubbers include natural rubber and synthetic rubber.
- Examples of the leathers include natural leathers and artificial leathers.
- Examples of the fibers include plant fibers, animal fibers, carbon fibers, glass fibers and the like.
- Examples of the resins used as raw materials for the films and plates of the resins include polyvinyl chloride, polyester, acrylic, polycarbonate, triacetyl cellulose, and polyolefin.
- Examples of the inks include printing inks and UV inks.
- the laminate of the present embodiment is coated with the above resin compositions having different compositions by using known methods such as roll coating, curtain flow coating, spray coating, bell coating, and electrostatic coating on the adherend. It can be obtained by heating and curing, or by heating and curing all the layers together after painting.
- the laminate of the present embodiment can include, for example, a layer composed of other known components such as a primer layer, an adhesive layer, and a decorative layer.
- the number average molecular weight and the weight average molecular weight are the polystyrene-based number average molecular weight and the weight average molecular weight measured by gel permeation chromatography (GPC) using the following apparatus.
- GPC gel permeation chromatography
- Glass transition temperature Tg Glass transition temperature The glass transition temperature of the polyvalent hydroxy compound is determined by removing the organic solvent and water in the polyvalent hydroxy compound solution under reduced pressure and then vacuum-drying the polyvalent hydroxy compound using a differential scanning calorimetry (DSC) measuring device. The value measured under the condition of 5 ° C./min was used as the glass transition temperature.
- DSC differential scanning calorimetry
- the polyvalent hydroxy compound OHP1 and each blocked isocyanate composition are blended so that the ratio of the molar amount of isocyanate groups to the molar amount of hydroxyl groups (isocyanate group / hydroxyl group) is 1, and then 2-propanol is further blended.
- the resin composition was prepared so as to have a solid content of 35% by mass.
- polyisocyanate P1-1 an isocyanurate-type polyisocyanate (hereinafter, may be referred to as "polyisocyanate P1-1").
- the obtained polyisocyanate P1-1 had an NCO content of 18.6% by mass, a number average molecular weight of 1220, and an average number of isocyanate groups of 5.4.
- 1 H-NMR analysis was performed on the obtained polyisocyanate P1-1, and it was confirmed that the isocyanurate group was present.
- polyisocyanate P1-2 an isocyanurate-type polyisocyanate (hereinafter, may be referred to as "polyisocyanate P1-2").
- the obtained polyisocyanate P1-2 had an NCO content of 19.0% by mass, a number average molecular weight of 1170, and an average number of isocyanate groups of 5.3.
- 1 H-NMR analysis was performed on the obtained polyisocyanate P1-2, and it was confirmed that an isocyanurate group was present.
- polyisocyanate P1-3 an isocyanurate-type polyisocyanate (hereinafter, may be referred to as "polyisocyanate P1-3").
- the obtained polyisocyanate P1-3 had an NCO content of 18.9% by mass, a number average molecular weight of 1130, and an average number of isocyanate groups of 5.1.
- 1 H-NMR analysis was performed on the obtained polyisocyanate P1-3, and it was confirmed that an isocyanurate group was present.
- polyisocyanate P1-4 an isocyanurate-type polyisocyanate (hereinafter, may be referred to as "polyisocyanate P1-4").
- the obtained polyisocyanate P1-4 had an NCO content of 22.0% by mass, a number average molecular weight of 655, and an average number of isocyanate groups of 3.43.
- 1 H-NMR analysis was performed on the obtained polyisocyanate P1-4, and it was confirmed that an isocyanurate group was present.
- polyisocyanate P1-5 had an NCO content of 19.3% by mass, a number average molecular weight of 970, and an average number of isocyanate groups of 4.4.
- 1 H-NMR analysis was performed on the obtained polyisocyanate P1-5, and it was confirmed that an isocyanurate group was present.
- Example 1-1 Manufacturing of Block Polyisocyanate Composition BL-a1-1)
- Polyisocyanate P1-1 100 parts by mass obtained in Synthesis Example 1-1, polycaprolactone diol (hereinafter, "C1") in a four-necked flask equipped with a thermometer, a stirring blade and a reflux cooling tube under a nitrogen stream.
- C1 polycaprolactone diol
- the reaction mixture was cooled to 40 ° C., and diisopropyl malate (hereinafter, may be referred to as “B1”) was added in an amount of 50 mol% based on 100 mol% of isocyanate groups, and di-tert-butyl malate (hereinafter, “B1”). (Sometimes referred to as "B2”) is charged in an amount of 50 mol% with respect to 100 mol% of isocyanate groups, and further added with dipropylene glycol dimethyl ether (DPDM) to prepare a solid content of 60% by mass. bottom.
- DPDM dipropylene glycol dimethyl ether
- Examples 1-2 to 1-14, 1-17 to 1-21, 1-23, 1-26 and Comparative Examples 1-1 to 1-2] (blocked polyisocyanate compositions BL-a1-2 to BL) -Manufacturing of a1-14, BL-a1-17 to BL-a1-21, BL-a1-23, BL-a1-26, and BL-b1-1 to BL-b1-2)
- Each blocked polyisocyanate composition was produced by the same method as in Example 1-1 except that the types and blending amounts of the polyisocyanate, the polyol and the blocking agent were as shown in Tables 1 to 6.
- Example 1-15 Manufacturing of Block Polyisocyanate Composition BL-a1-15
- isocyanate P1-1 100 parts by mass of the polyisocyanate obtained in Synthesis Example 1-1 and diisopropyl malonate (B1) were placed under a nitrogen stream. 50 mol% with respect to 100 mol% of the group and di-tert-butyl malonate (B2) were charged so as to be 50 mol% with respect to 100 mol% of the isocyanate group, and further, dipropylene glycol dimethyl ether (DPDM). was added to prepare the solid content to be 60% by mass.
- DPDM dipropylene glycol dimethyl ether
- Example 1-16 Manufacturing of Block Polyisocyanate Composition BL-a1-16
- Polycaprolactone P1-2 100 parts by mass, polycaprolactone diol (C1) (Dycel) obtained in Synthesis Example 1-2 in a four-necked flask equipped with a thermometer, a stirring blade and a reflux cooling tube under a nitrogen stream.
- Plaxel 205UT (trade name), number average molecular weight 530, average number of functional groups 2): 0.59 parts by mass (0.50 mol% with respect to 100 mol% of isocyanate groups), methoxypolyethylene glycol (MPG- 081, Ethylene oxide repeating unit: 15, manufactured by Nippon Emulsifier Co., Ltd.): 2-Ethylhexyl acid phosphate (Johoku Chemical Industry Co., Ltd.) in an amount of 0.5 mol% with respect to 100 mol% of the isocyanate group of polyisocyanate P1-2.
- JP-508T (trade name) manufactured by the same company): 0.008 parts by mass and dipropylene glycol dimethyl ether (DPDM): 54.2 parts by mass were mixed, and the reaction was carried out at 80 ° C. for 4 hours.
- the reaction mixture was cooled to 40 ° C., and diisopropyl malate (B1) was added to 70 mol% with respect to 100 mol% of isocyanate groups, and di-tert-butyl malate (B2) was added to 30 with respect to 100 mol% of isocyanate groups. It was charged to a molar% and further added with dipropylene glycol dimethyl ether (DPDM) to prepare a solid content of 60% by mass.
- DPDM dipropylene glycol dimethyl ether
- Polycaprolactone 205UT (trade name), number average molecular weight 530, average number of functional groups 2): 5.9 parts by mass (0.50 mol% with respect to 100 mol% of isocyanate groups), 2-ethylhexyl acid phosphate (2) Johoku Chemical Industry Co., Ltd., "JP-508T” (trade name)): 0.008 parts by mass and dipropylene glycol dimethyl ether (DPDM): 57.0 parts by mass are mixed and reacted at 80 ° C. for 3 hours. went.
- DPDM dipropylene glycol dimethyl ether
- the reaction solution is cooled to 40 ° C., diisopropyl malonic acid (B1) is charged in equimolarity with the isocyanate group, and dipropylene glycol dimethyl ether (DPDM) is further added so that the solid content becomes 60% by mass.
- DPDM dipropylene glycol dimethyl ether
- a methanol solution containing sodium methylate (28% by mass with respect to the total mass of the solution): 1.1 parts by mass was added dropwise, and then the outer bath was adjusted so that the solution temperature became 47 ° C.
- the blocking reaction was carried out at 47 ° C. for 6 hours or more to obtain a blocked polyisocyanate composition intermediate.
- the blocked polyisocyanate composition BL-a1-22 was obtained.
- Polycaprolactone 205UT (trade name), number average molecular weight 530, average number of functional groups 2): 5.9 parts by mass (0.50 mol% with respect to 100 mol% of isocyanate groups), 2-ethylhexyl acid phosphate (2) Johoku Chemical Industry Co., Ltd., "JP-508T” (trade name)): 0.008 parts by mass and dipropylene glycol dimethyl ether (DPDM): 57.0 parts by mass are mixed and reacted at 80 ° C. for 3 hours. went.
- DPDM dipropylene glycol dimethyl ether
- the reaction solution is cooled to 40 ° C., diisopropyl malonic acid (B1) is charged in equimolarity with the isocyanate group, and dipropylene glycol dimethyl ether (DPDM) is further added so that the solid content becomes 60% by mass.
- DPDM dipropylene glycol dimethyl ether
- a methanol solution containing sodium methylate (28% by mass with respect to the total mass of the solution): 1.1 parts by mass was added dropwise, and then the outer bath was adjusted so that the solution temperature became 47 ° C.
- the blocking reaction was carried out at 47 ° C. for 6 hours or more to obtain a blocked polyisocyanate composition intermediate.
- the block polyisocyanate composition BL-1-24 was obtained.
- Example 1-25 Manufacturing of Block Polyisocyanate Composition BL-a1-25)
- 100 parts by mass of the polyisocyanate P1-1 100 parts obtained in Synthesis Example 1-1 and diisopropyl malonate (B1) were socinated under a nitrogen stream.
- the mixture was charged to be equimolar to the group, and further added with dipropylene glycol dimethyl ether (DPDM) to prepare a solid content of 60% by mass.
- DPDM dipropylene glycol dimethyl ether
- the block polyisocyanate composition BL-a1-25 was obtained.
- Blocking agent B1 Diisopropyl malonic acid
- B2 Di-tert-butyl malonic acid
- B3 Di (2-methyl-2-butyl) malonic acid
- the blocked polyisocyanate compositions BL-a1-1 to BL-a1-16 have good storage stability when used as a resin composition, and have good storage stability. When used as a coating film, it was excellent in curability, hardness and strength at a low temperature of about 80 ° C.
- the blocked polyisocyanate compositions BL-a1-1 to BL-a1-4 in which the blending amount of the polyol A is different, the smaller the blending amount of the polyol A, the more the coating film is coated.
- the curability, hardness and strength at a low temperature of about 80 ° C. tended to be more excellent.
- Block polyisocyanate compositions BL-a1-2, BL-a1-11 and BL-a1-12 (Examples 1-2, 1-11 and 1-12) having different molar ratios of the blocking agent B1 to the blocking agent B2.
- B1 / B2 is 70/30 or less
- the coating film is superior in curability and hardness at a low temperature of about 80 ° C.
- B1 / B2 is 50/50
- the strength was used.
- polyisocyanate P2-1 an isocyanurate-type polyisocyanate (hereinafter, may be referred to as "polyisocyanate P2-1").
- the obtained polyisocyanate P2-1 had an NCO content of 18.8% by mass, a number average molecular weight of 1180, and an average number of isocyanate groups of 5.3.
- 1 H-NMR analysis was performed on the obtained polyisocyanate P2-1, and it was confirmed that the isocyanurate group was present.
- the obtained polyisocyanate P2-2 had an NCO content of 22.2% by mass, a number average molecular weight of 650, and an average number of isocyanate groups of 3.4.
- 1 H-NMR analysis was performed on the obtained polyisocyanate P2-2, and it was confirmed that an isocyanurate group was present.
- ethylene oxide repeating unit 15, manufactured by Nippon Emulsifier Co., Ltd.: 15 parts by mass (amount of 5 mol% with respect to 100 mol% of isocyanate groups of polyisocyanate P2-1), 2-ethylhexyl acid phosphate ( JP-508T, manufactured by Johoku Chemical Industry Co., Ltd.): 0.08 parts by mass and dipropylene glycol dimethyl ether (DPDM) were mixed and stirred at 120 ° C. for 2 hours to obtain polyisocyanate P2-3.
- the NCO content of the obtained polyisocyanate P2-3 was 14.0% by mass, and the average number of isocyanate groups was 5.0.
- the NCO content of the obtained polyisocyanate P2-4 was 16.2% by mass, and the average number of isocyanate groups was 3.2.
- Example 2-1 (Production of Block Polyisocyanate Composition BL-a2-1) Polyisocyanate P2-3: 100 parts by mass, diisopropyl malate: 43.9% by mass obtained in Synthesis Example 2-3 under a nitrogen stream in a four-necked flask equipped with a thermometer, a stirring blade and a reflux condenser. Parts (70 mol% with respect to 100 mol% of NCO group) and 23.0 parts by mass of malonic acid (2-methyl-2-pentyl) isopropyl: 23.0 parts by mass (30 mol% with respect to 100 mol% of NCO group) were charged.
- DPDM dipropylene glycol dimethyl ether
- Example 2-2 (Production of Block Polyisocyanate Composition BL-a2-2) Polyisocyanate P2-3: 100 parts by mass, diisopropyl malate: 43.9% by mass obtained in Synthesis Example 2-3 under a nitrogen stream in a four-necked flask equipped with a thermometer, a stirring blade and a reflux condenser. Parts (70 mol% with respect to 100 mol% of NCO group) and 21.6 parts by mass (30 mol% with respect to 100 mol% of NCO group) of malonic acid (2-methyl-2-butyl) isopropyl were charged. Further, dipropylene glycol dimethyl ether (DPDM) was added to prepare the solid content to 60% by mass.
- DPDM dipropylene glycol dimethyl ether
- Example 2-3 Manufacturing of Block Polyisocyanate Composition BL-a2-3) Polyisocyanate P2-3: 100 parts by mass, diisopropyl malate: 63.9% by mass obtained in Synthesis Example 2-3 under a nitrogen stream in a four-necked flask equipped with a thermometer, a stirring blade and a reflux condenser. A portion (102 mol% with respect to 100 mol% of NCO group) was charged, and dipropylene glycol dimethyl ether (DPDM) was further added to prepare the solid content to 60% by mass.
- DPDM dipropylene glycol dimethyl ether
- Example 2-4 (Production of Block Polyisocyanate Composition BL-a2-4) Polyisocyanate P2-3: 100 parts by mass, diisopropyl malate: 63.9% by mass obtained in Synthesis Example 2-3 under a nitrogen stream in a four-necked flask equipped with a thermometer, a stirring blade and a reflux condenser. A portion (102 mol% with respect to 100 mol% of NCO group) was charged, and dipropylene glycol dimethyl ether (DPDM) was further added to prepare the solid content to 60% by mass.
- DPDM dipropylene glycol dimethyl ether
- Example 2-5 (Manufacturing of Block Polyisocyanate Composition BL-a2-5)
- Polyisocyanate P2-3 100 parts by mass, diisopropyl malate: 31.3% by mass obtained in Synthesis Example 2-3 under a nitrogen stream in a four-necked flask equipped with a thermometer, a stirring blade and a reflux condenser. Parts (50 mol% with respect to 100 mol% of NCO group) and 34.0 parts by mass of malonic acid (2-methyl-2-butyl) isopropyl: 34.0 parts by mass (50 mol% with respect to 100 mol% of NCO group) were charged.
- DPDM dipropylene glycol dimethyl ether
- Example 2-6 (Production of Block Polyisocyanate Composition BL-a2-6) Polyisocyanate P2-3: 100 parts by mass, diisopropyl malate: 60.2% by mass obtained in Synthesis Example 2-3 under a nitrogen stream in a four-necked flask equipped with a thermometer, a stirring blade and a reflux condenser. Parts (96 mol% with respect to 100 mol% of NCO group) and isopropyl malonic acid (2-methyl-2-butyl): 2.9 parts by mass (4 mol% with respect to 100 mol% of NCO group) were charged. Further, dipropylene glycol dimethyl ether (DPDM) was added to prepare the solid content to 60% by mass.
- DPDM dipropylene glycol dimethyl ether
- Example 2-7 (Production of Block Polyisocyanate Composition BL-a2-7) Polyisocyanate P2-3: 100 parts by mass, diethyl malate: 54.4 mass obtained in Synthesis Example 2-3 under a nitrogen stream in a four-necked flask equipped with a thermometer, stirring blade and reflux condenser. A portion (102 mol% with respect to 100 mol% of NCO group) was charged, and dipropylene glycol dimethyl ether (DPDM) was further added to prepare the solid content to 60% by mass.
- DPDM dipropylene glycol dimethyl ether
- Example 2-8 (Production of Block Polyisocyanate Composition BL-a2-8) Polyisocyanate P2-3: 100 parts by mass, diisopropyl malate: 63.9% by mass obtained in Synthesis Example 2-3 under a nitrogen stream in a four-necked flask equipped with a thermometer, a stirring blade and a reflux condenser. A portion (102 mol% with respect to 100 mol% of NCO group) was charged, and dipropylene glycol dimethyl ether (DPDM) was further added to prepare the solid content to 60% by mass.
- DPDM dipropylene glycol dimethyl ether
- Example 2-9 (Production of Block Polyisocyanate Composition BL-a2-9)
- Polyisocyanate P2-4 100 parts by mass, diisopropyl malate: 73.9% by mass obtained in Synthesis Example 2-4 in a four-necked flask equipped with a thermometer, a stirring blade and a reflux condenser under a nitrogen stream. A portion (102 mol% with respect to 100 mol% of NCO group) was charged, and dipropylene glycol dimethyl ether (DPDM) was further added to prepare the solid content to 60% by mass.
- DPDM dipropylene glycol dimethyl ether
- Example 2-10 (Manufacturing of Block Polyisocyanate Composition BL-a2-10) Polyisocyanate P2-3: 100 parts by mass, diisopropyl malate: 63.9% by mass obtained in Synthesis Example 2-3 under a nitrogen stream in a four-necked flask equipped with a thermometer, a stirring blade and a reflux condenser. A portion (102 mol% with respect to 100 mol% of NCO group) was charged, and dipropylene glycol dimethyl ether (DPDM) was further added to prepare the solid content to 60% by mass.
- DPDM dipropylene glycol dimethyl ether
- Example 2-11 Manufacturing of Block Polyisocyanate Composition BL-a2-11)
- the polyisocyanate P2-3 100 parts by mass and diisopropyl malate: 12,5 parts by mass obtained in Synthesis Example 2-3 under a nitrogen stream.
- DPDM dipropylene glycol dimethyl ether
- Example 2-12 (Manufacturing of Block Polyisocyanate Composition BL-a2-12) Polyisocyanate P2-3: 100 parts by mass, diisopropyl malate: 63.9% by mass obtained in Synthesis Example 2-3 under a nitrogen stream in a four-necked flask equipped with a thermometer, a stirring blade and a reflux condenser. A portion (102 mol% with respect to 100 mol% of NCO group) was charged, and dipropylene glycol dimethyl ether (DPDM) was further added to prepare the solid content to 60% by mass.
- DPDM dipropylene glycol dimethyl ether
- Example 2-13 (Manufacturing of Block Polyisocyanate Composition BL-a2-13) Polyisocyanate P2-3: 100 parts by mass, diisopropyl malate: 43.9 mass obtained in Synthesis Example 2-3 under a nitrogen stream in a four-necked flask equipped with a thermometer, a stirring blade and a reflux condenser. Parts (70 mol% with respect to 100 mol% of NCO group) and di (2-methyl-2-butyl) malonate: 24.4 parts by mass (30 mol% with respect to 100 mol% of NCO group) are charged. Further, dipropylene glycol dimethyl ether (DPDM) was added to prepare the solid content to 60% by mass.
- DPDM dipropylene glycol dimethyl ether
- the blocked polyisocyanate compositions BL-a2-1 to BL-a2-10 (Example 2 ) in which the total number of carbon atoms of R 11 , R 12 and R 13 in the structural unit (I) is 4 or more.
- the storage stability of the resin composition was particularly good, and the solvent resistance of the resin film was good.
- the BL-a2-3 used tended to have better low-temperature curability and König hardness when made into a resin film than BL-a2-7 using diethyl malonate.
- the blocked polyisocyanate compositions BL-a2-8 and BL-a2-9 (Examples 2-8 and 2-9) in which the types of polyisocyanates used in the blocking reaction are different, the poly having a larger average number of isocyanate groups is used.
- the blocked polyisocyanate composition BL-a2-8 using isocyanate tended to have better low-temperature curability and König hardness when formed into a resin film.
- the block polyisocyanate composition BL-b2-1 (Comparative Example 2-1) and the block polyisocyanate composition BL-, wherein the total carbon number of R 11 , R 12 and R 13 in the structural unit (I) is 3.
- the low-temperature curability, König hardness and solvent property of the resin film should be kept good.
- the storage stability of the aqueous resin composition was inferior.
- the water-based resin composition is used. Although the storage stability was good, the low-temperature curability, König hardness, and solvent resistance of the resin film were inferior.
- the storage stability of the resin composition is good, and the curability, hardness and strength of the coating film at a low temperature of about 80 ° C. It is possible to provide an excellent blocked polyisocyanate composition.
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Abstract
Description
本願は、2020年5月15日に、日本に出願された特願2020-085957号、および、2020年11月13日に、日本に出願された特願2020-189538号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
(1) 1種以上のジイソシアネートと、活性水素化合物と、マロン酸エステルを含むブロック剤と、から誘導されるブロックポリイソシアネートを含むブロックポリイソシアネート組成物であって、前記活性水素化合物は、数平均分子量が60以上5000以下であり、且つ、平均官能基数が1.6以上2.4以下である、ブロックポリイソシアネート組成物。
(2) 活性水素化合物と、ポリイソシアネートと、マロン酸エステルを含むブロック剤と、から誘導されるブロックポリイソシアネートを含むブロックポリイソシアネート組成物であって、前記活性水素化合物は、数平均分子量が60以上5000以下であり、且つ、平均官能基数が1.6以上2.4以下である、ブロックポリイソシアネート組成物。
(3) 前記活性水素化合物が、ポリオールAである前記(1)又は(2)に記載のブロックポリイソシアネート組成物
(4) 前記ポリオールAは、1,4-ブタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、1,4-シクロヘキサンジメタノール、グリセロール、及びそれらとε-カプロラクトンとから誘導されるポリカプロラクトンポリオールからなる群より選ばれる1種以上のポリオールである、前記(3)に記載のブロックポリイソシアネート組成物。
(5) 前記ポリイソシアネートに由来する構成単位100質量部に対する、前記活性水素化合物に由来する構成単位の含有量が0.05質量部以上10質量部以下である、前記(2)~(4)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。
(6) 前記ポリイソシアネートは、平均イソシアネート基数が3.5以上であり、イソシアヌレート基を有し、且つ、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なる群より選ばれる1種以上のジイソシアネートから誘導されたポリイソシアネートである、前記(2)~(5)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。
(7) 前記ポリイソシアネートは、ジイソシアネートと、平均官能基数が2.9以上8.0以下であるポリオールBとから誘導されたものである、前記(2)~(5)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。
(8) 前記ブロックポリイソシアネートは、一般式(I)で表される構成単位を含む、前記(2)~(7)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。
(9) 前記一般式(I)中、R11、R12及びR13の合計炭素数が4以上20以下である、前記(8)記載のブロックポリイソシアネート組成物。
(10) 前記一般式(I)で表される構成単位として、前記一般式(I)中、R11、R12及びR13の合計炭素数が4以上20以下であり、R16が水素原子を表す構成単位(I-1)を含む、前記(8)または(9)に記載のブロックポリイソシアネート組成物。
(11) 前記一般式(I)で表される構成単位として、前記一般式(I)中、R11、R12及びR13は、それぞれ独立に、無置換のアルキル基であり、R14、R15及びR16は、それぞれ独立に、水素原子、又は無置換のアルキル基である構成単位を含む、前記(8)~(10)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。
(12) 前記ポリオールAに含まれるヒドロキシ基と、前記一般式(I)で表される構成単位との、モル比が0.5/99.5~15/85である前記(8)~(11)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。
(13) 前記ブロックポリイソシアネートの一部が、親水性化合物から誘導される構成単位を有する、前記(1)~(12)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。
(14) 前記親水性化合物がノニオン性化合物及びアニオン性化合物からなる群より選ばれる1種以上の化合物を含む、前記(13)に記載のブロックポリイソシアネート組成物。
(15) 前記ブロック剤は、2級アルキル基を有するマロン酸エステルを含む、前記(1)~(14)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) ポリイソシアネートと1種以上のブロック剤とから誘導されるブロックポリイソシアネートを含むブロックポリイソシアネート組成物であって、
前記ブロックポリイソシアネートは、一般式(I)で表される構成単位を含む、ブロックポリイソシアネート組成物。
(17) 前記ブロックポリイソシアネートは、一般式(II)で表される構成単位を更に含み、
前記一般式(I)で表される構成単位に対する前記一般式(II)で表される構成単位のモル比が4/96以上96/4以下である、前記(16)に記載のブロックポリイソシアネート組成物。
(18) 一般式(I)で表される構成単位として、R16が水素原子を表す構成単位(I-1)を含む、前記(16)又は(17)に記載のブロックポリイソシアネート組成物。
(19) 前記一般式(I)において、R11、R12及びR13がそれぞれ独立に、メチル基、又はエチル基である、前記(16)~(18)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) 前記ポリイソシアネートのイソシアネート基の一部が、ノニオン性化合物によって変性されている、前記(16)~(19)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の平均イソシアネート基数が2以上である、前記(16)~(20)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) 前記ポリイソシアネートが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なる群から選択される1種類以上のジイソシアネートから誘導されたポリイソシアネートである、前記(16)~(21)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) 前記ブロックポリイソシアネートが、イソシアヌレート基を有する、前記(16)~(22)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。
(24) 前記(1)~(23)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、多価ヒドロキシ化合物と、を含む、樹脂組成物。
(25) 前記(24)に記載の樹脂組成物を硬化させてなる、樹脂膜。
(26) 異なる組成の、前記(25)に記載の樹脂膜を2層以上含む積層体であって、
前記積層体の1層当たりの厚さが1μm以上50μm以下である、積層体。
(27) 前記(1)~(15)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の製造方法であって、ポリイソシアネート組成物と、マロン酸エステルを含むブロック剤とを、反応させる第一工程と、第一工程で得られたブロックポリイソシアネート組成物と活性水素化合物とを反応させる第二工程と、を含む、ブロックポリイソシアネート組成物の製造方法。
本明細書において、「ポリイソシアネート」とは、1つ以上のイソシアネート基(-NCO)を有する単量体化合物が複数結合した反応物を意味する。
本発明の第1の実施形態のブロックポリイソシアネート組成物は、1種以上のジイソシアネートと、活性水素化合物と、マロン酸エステルを含むブロック剤と、から誘導されるブロックポリイソシアネートを含む。
ジイソシアネートとしては、炭素数4以上30以下のものが好ましく、具体的には、例えば、以下のものが例示される。これらジイソシアネートは1種単独で用いてもよく、2種以上組み合わせて用いてもよい。
(1)ジフェニルメタン-4,4’-ジイソシアネート(MDI)、1,5-ナフタレンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート(TDI)、キシリレンジイソシアネート、m-テトラメチルキシリレンジイソシアネート(TMXDI)等の芳香族ジイソシアネート。
(2)1,4-テトラメチレンジイソシアネート、1,6-ヘキサメチレンジイソシアネート(以下、「HDI」と称する場合がある)、2,2,4-トリメチル-1,6-ジイソシアナトヘキサン、2,4,4-トリメチル-1,6-ヘキサメチレンジイソイシアネート、2-メチルペンタン-1,5-ジイソシアネート(MPDI)、リジンジイソシアネート(以下、「LDI」と称する場合がある)等の脂肪族ジイソシアネート。
(3)イソホロンジイソシアネート(以下、「IPDI」と称する場合がある)、1,3-ビス(ジイソシアネートメチル) シクロヘキサン、4,4’-ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、ジイソシアネートノルボルナン、ジ(イソシアネートメチル)ノルボルナン等の脂環族ジイソシアネート。
また、ジイソシアネートとしては、脂肪族ジイソシアネート及び脂環族ジイソシアネートを組み合わせて用いることが好ましく、HDI及びIPDIを用いることが特に好ましい。脂肪族ジイソシアネート及び脂環族ジイソシアネートを組み合わせて用いることで、塗膜としたときの強靭性及び硬度をより向上させることができる。
脂環族ジイソシアネートに由来する構成単位に対する脂肪族ジイソシアネートに由来する構成単位の質量比が上記下限値以上であることで、塗膜としたときの可とう性が低下することをより効果的に抑制することができる。一方で、上記上限値以下であることで、塗膜としたときの硬度をより向上させることができる。
本実施形態の活性水素化合物は、活性水素基として、水酸基及び/又はアミノ基を含む化合物である。
活性水素化合物の数平均分子量Mnは60以上5000以下であり、100以上4700以下が好ましく、300以上4500以下がより好ましく、500以上4000以下がさらに好ましい。活性水素化合物の数平均分子量Mnが上記範囲内であることで、塗膜としたときの80℃程度の低温での硬化性及び強度に優れる。
活性水素化合物の数平均分子量Mnは、例えば、ゲルパーミエーションクロマトグラフ(GPC)測定によるポリスチレン基準の数平均分子量である。具体的には、後述する実施例に記載の方法を用いて測定することができる。
活性水素化合物の平均官能基数は、以下の式を用いて算出することができる。なお、式中、「Mn」は活性水素化合物の数平均分子量を示し、「水酸基含有率」は活性水素化合物の固形分100質量%に対する水酸基の含有率(質量%)を示し、「17」は水酸基の分子量(g/mol)を示し、「アミノ基含有率」は活性水素化合物100質量%に対するアミノ基の含有率(質量%)を示し、「15」はアミノ基の分子量(g/mol)を示す。
(活性水素化合物の平均官能基数)={(活性水素化合物のMn)×(水酸基含有率)×0.01}/17+{(活性水素化合物のMn)×(アミノ基含有率)×0.01}/15
前記ジイソシアネートに由来する構成単位100質量部に対する、前記活性水素化合物に由来する構成単位の含有量が上記下限値以上であることで、塗膜としたときの、80℃程度の低温での硬化性、硬度及び強度に優れる傾向がみられる。一方、前記ジイソシアネートに由来する構成単位100質量部に対する、前記活性水素化合物に由来する構成単位の含有量が上記上限値以下であることで、ブロックポリイソシアネート組成物の合成時におけるゲル化を抑制することができ、樹脂組成物としたときの貯蔵安定性を良好にすることができる。
本実施形態の活性水素化合物は、水酸基のみを含むものが好ましい(以下ポリオールAと記載する)。
ポリオールAの数平均分子量Mnは60以上5000以下であり、100以上4700以下が好ましく、300以上4500以下がより好ましく、500以上4000以下がさらに好ましい。ポリオールAの数平均分子量Mnが上記範囲内であることで、塗膜としたときの80℃程度の低温での硬化性及び強度に優れる。ポリオールAの数平均分子量Mnは、例えば、ゲルパーミエーションクロマトグラフ(GPC)測定によるポリスチレン基準の数平均分子量である。具体的には、後述する実施例に記載の方法を用いて測定することができる。
(ポリオールAの平均官能基数)={(ポリオールAのMn)×(水酸基含有率)×0.01}/17
ポリカプロラクトンジオールの市販品としては、例えば、ダイセル社の「プラクセル205UT」(数平均分子量530)、「プラクセル220CPT」(数平均分子量2000)、「プラクセル240CP」(数平均分子量4000)等が挙げられる。
ブロック剤は、マロン酸エステルを含む。マロン酸エステルとしては、特に限定はないが、2級アルキル基を有するマロン酸エステル又は1級アルキル基を有するマロン酸エステル、及び、3級アルキル基を有するマロン酸エステルを含むことが好ましく、2級アルキル基を有するマロン酸エステル及び3級アルキル基を有するマロン酸エステルを含むことがより好ましい。ブロック剤は、2級アルキル基を有するマロン酸エステル、1級アルキル基を有するマロン酸エステル、及び3級アルキル基を有するマロン酸エステルをそれぞれ1種類含んでもよく、2種以上組み合わせて含んでもよい。
3級アルキル基を有するマロン酸エステルは、市販のものを使用してもよく、或いは、参考文献1(特開平11-130728号)の方法を用いて、合成したものを使用してもよい。
上記2級アルキル基を有するマロン酸エステル及び3級アルキル基を有するマロン酸エステルの含有量が上記範囲内であることにより、樹脂膜としたときの低温硬化性をより向上させることができる。
ブロックポリイソシアネートの製造に用いられるブロック剤は、2級アルキル基を有するマロン酸エステル及び3級アルキル基を有するマロン酸エステル以外に、樹脂組成物としたときの貯蔵安定性及び樹脂膜としたときの低温硬化性を阻害しない範囲内で、さらに、他のブロック剤を含んでもよい。
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及びジアルキルフェノール類。アルキルフェノール系化合物として具体的には、例えば、n-プロピルフェノール、iso-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、tert-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-tert-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。
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、イソブタノイル酢酸メチル、イソブタノイル酢酸エチル、アセチルアセトン等。
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等。
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-ブチロラクタム等。
7)酸イミド系化合物:コハク酸イミド、マレイン酸イミド等。
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等。
9)尿素系化合物:尿素、チオ尿素、エチレン尿素等。
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、ジー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等。
12)イミン系化合物:エチレンイミン、ポリエチレンイミン等。
13)重亜硫酸塩化合物:重亜硫酸ソーダ等。
14)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等。
15)トリアゾール系化合物:3,5-ジメチル-1,2,4-トリアゾール等。
本実施形態のブロックポリイソシアネート組成物は、上記ブロックポリイソシアネートに加えて、溶剤等の添加剤を更に含むことができる。
第1の実施形態のブロックポリイソシアネート組成物は、特に限定されないが、例えば、上記ジイソシアネートと上記活性水素化合物と上記ブロック剤とを反応させて得られる。これら化合物を同時に反応させて、ブロックポリイソシアネート組成物を製造してもよい。上記ジイソシアネートと上記活性水素化合物とを反応させて活性水素化合物変性ポリイソシアネートを生成させた後、活性水素化合物変性ポリイソシアネートとブロック剤とを反応させて、ブロックポリイソシアネート組成物を製造してもよい。或いは、上記ジイソシアネートと上記ブロック剤とを反応させてポリイソシアネートのイソシアネート基の一部あるいは全部がブロック剤によりブロック化された部分ブロックポリイソシアネートを生成させた後、部分ブロックポリイソシアネートと上記活性水素化合物とを反応させて、ブロックポリイソシアネート組成物を製造してもよい。
活性水素化合物の添加量は、ジイソシアネート100質量部に対して0.05質量部以上10質量部以下であることが好ましく、0.1質量部以上9質量部以下が好ましく、0.25質量部以上8質量部以下がより好ましく、0.3質量部以上7質量部以下がさらに好ましい。あるいは、前記ジイソシアネートに由来する構成単位100質量部に対する、前記活性水素化合物に由来する構成単位の添加量は、0.6質量部以上9.5質量部以下であることがより好ましい。活性水素化合物の添加量が上記下限値以上であることで、塗膜としたときの、80℃程度の低温での硬化性、硬度及び強度に優れる傾向がみられる。一方、活性水素化合物の添加量が上記上限値以下であることで、ブロックポリイソシアネート組成物の合成時におけるゲル化を抑制することができ、樹脂組成物としたときの貯蔵安定性を良好にすることができる。
活性水素化合物変性ポリイソシアネートには、イソシアヌレート基、アロファネート基、ウレタン基及び/又はウレア基を含むことが好ましい。
まず、上記したジイソシアネートのイソシアネート基と活性水素化合物の活性水素基を、ウレタン化、及び/又は、ウレア化させる。この際の反応温度は、20~200℃とすることができる。上記反応温度は、好ましくは50~150℃であり、より好ましくは50~120℃であり、さらに好ましくは50~100℃である。50℃以上である場合、反応が進みやすくなる傾向にあり、200℃以下である場合、得られるポリイソシアネート組成物の着色が少なくなる傾向にある。反応時間は、0.5時間~24時間の範囲が好ましく、0.5時間~10時間がより好ましく、0.5時間~5時間がさらに好ましい。
ウレタン化反応は、アロファネート反応、イソシアヌレート反応後に行っても、あるいは、アロファネート反応、イソシアヌレート反応と同時に行ってもよいが、ジイソシアネートのイソシアネート基と活性水素化合物の水酸基の反応によりウレタン結合を形成後、イソシアヌレート化反応と同時にアロファネート化反応を行わせることが好ましい。これらの反応は、イソシアヌレート化反応触媒と反応条件の選択により適宜進行させることができる。
ポリイソシアネート組成物の収率((得られたポリイソシアネート組成物の質量/仕込み原料の合計質量)×100)は好ましくは10~70質量%、より好ましくは30~60質量%であり、高くすることでアロファネート基及びウレタン基に対する、イソシアネート基のモル比を高くすることができ、低くすることでアロファネート基及びウレタン基に対する、イソシアネート基のモル比を低くすることができる。
活性水素化合物変性ポリイソシアネートの少なくとも一部は、親水性化合物から誘導される構成単位、すなわち、親水性基を有していてもよい。
1)上記ジイソシアネート(又は活性水素化合物変性ポリイソシアネート)と、上記3級アルキル基を有するマロン酸エステル、及び、上記2級アルキル基を有するマロン酸エステル又は上記1級アルキル基を有するマロン酸エステルと、を反応させる方法。
2)上記ジイソシアネート(又は活性水素化合物変性ポリイソシアネート)と、上記3級アルキル基を有するマロン酸エステル、上記2級アルキル基を有するマロン酸エステル及び上記1級アルキル基を有するマロン酸エステルからなる群より選ばれる少なくとも1種以上のブロック剤と、を反応させて、得られた反応物に鎖状アルキル基を有するアルコールを添加して、前記反応物の末端エステル部位のエステル交換により、前記アルコールに由来するアルキル基を導入する方法。
ブロック剤の添加量は、通常は、イソシアネート基のモル総量に対して80モル%以上200モル%以下であってよく、90モル%以上150モル%以下であることが好ましい。
溶剤を用いる場合、ブロックポリイソシアネート組成物100質量部に対する不揮発分の含有量は、通常は、10質量部以上95質量部以下であってよく、20質量部以上80質量部以下であることが好ましく、30質量部以上75質量部以下であることがより好ましい。
触媒の添加量は、ブロック化反応の温度等により変動するが、通常は、ポリイソシアネート100質量部に対して0.05質量部以上1.5質量部以下であってよく、0.1質量部以上1.0質量部以下であることが好ましい。
前記酸性化合物としては、無機酸を用いてもよく、有機酸を用いてもよい。無機酸としては、例えば、塩酸、亜燐酸、燐酸等が挙げられる。有機酸としては、例えば、メタンスルホン酸、p-トルエンスルホン酸、ジオクチルフタレート、ジブチルフタレート等が挙げられる。
2)の方法のエステル交換反応に用いられる鎖状アルキル基を有するアルコールとしては、モノアルコールが好ましく、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ヘキサノール、2-エチルヘキサノール等の1級モノアルコール;イソプロパノール、2-ブタノール、2-ペンタノール、2-ヘキサノール等の2級モノアルコール;tert-ブタノール、2-メチル-2-ブタノール、2―メチル-2-ペンタノール、2-メチル-2-ヘキサノール、2-メチル-2-ヘプタノール、2-メチル-2-オクタノール、3-メチル-3-ペンタノール、3-エチル-3-ヘキサノール、3-エチル-3-オクタノール等の3級モノアルコール等が挙げられる。
また、アルコールが有する鎖状アルキル基は、前記ブロック剤と同じ鎖状アルキル基を有するものであってもよく、異なる鎖状アルキル基を有するものであってもよい。前記ブロック剤と異なる鎖状アルキル基を有するものである場合には、前記ブロック剤とアルキル置換の数が異なる鎖状アルキル基を有するモノアルコールを用いることが好ましい。具体的には、例えば、ブロック剤として、2級アルキル基を有するマロン酸エステルを1種単独で用いた場合には、3級アルキル基を有するモノアルコールを用いることができる。
その中でも、エステル交換反応を効率よく進行させるため、エステル交換反応時に、蒸留等の作業を実施することにより、発生したアルコールを除去することが好ましい。この場合、交換反応により発生したアルコール成分を効率よく除去するために、添加するアルコール成分は、発生したアルコール成分の沸点よりも高いことがより好ましい。
エステル交換反応は、一般に0℃以上150℃以下で行うことができ、30℃以上120℃以下で行うことが好ましく、50℃以上100℃以下で行うことがより好ましい。エステル交換反応の温度が上記下限値以上であることにより、反応速度をより高めることができ、上記上限値以下であることにより、副反応をより抑制することができる。
本発明の第2の実施形態のブロックポリイソシアネート組成物は、活性水素化合物と、ポリイソシアネートと、マロン酸エステルを含むブロック剤と、から誘導されるブロックポリイソシアネートを含む。
前記第1の実施形態と同様の構成については、その説明を省略する場合がある。
ポリイソシアネートの平均イソシアネート基数は、例えば、ポリイソシアネートの数平均分子量Mn及びイソシアネート基含有率(NCO含有率)から下記式を用いて求めることができる。
平均イソシアネート基数=(ポリイソシアネートのMn×NCO含有率×0.01)/42
フラスコにポリイソシアネート2g以上3g以下を精秤する(Wg)。次いで、トルエン20mLを添加し、ポリイソシアネートを溶解する。次いで、2規定のジ-n-ブチルアミンのトルエン溶液20mLを添加し、混合後、15分間室温放置する。次いで、イソプロピルアルコール70mLを加え、混合する。次いで、この液を1規定塩酸溶液(ファクターF)で、指示薬に滴定する。得られた滴定値をV2mLとする。次いで、ポリイソシアネート無しで、得られた滴定値をV1mlとする。次いで、下記式からポリイソシアネートのイソシアネート基(NCO)含有率(質量%)を算出する。
イソシアネート基(NCO)含有率(質量%)=(V1-V2)×F×42/(W×1000)×100
(ポリオールBの平均官能基数)={(ポリオールBのMn)×(水酸基含有率)×0.01}/17
ポリオールの数平均分子量Mnが上記範囲内であることで、ブロックポリイソシアネート組成物は、塗膜としたときの低温硬化性により優れ、且つ硬度や強度により優れる。ポリオールBの数平均分子量Mnは、例えば、GPC測定によるポリスチレン基準の数平均分子量である。
前記ポリイソシアネートに由来する構成単位100質量部に対する、前記活性水素化合物に由来する構成単位の含有量は、例えば、原料の配合比から算出することができる。或いは、前記ポリイソシアネートに由来する構成単位100質量部に対する、前記活性水素化合物に由来する構成単位の含有量は、例えば、核磁気共鳴法(NMR)、赤外吸収分光法(IR)、ガスクロマトグラフィー(GC)、質量分析法(MS)等から求めることもできる。
ブロックポリイソシアネートは、活性水素化合物と、ポリイソシアネートと、ブロック剤と、の反応物である。すなわち、ブロックポリイソシアネートは、ポリイソシアネート中の少なくとも一部のイソシアネート基が活性水素化合物により変性されており、且つ、ポリイソシアネート中の少なくとも一部のイソシアネート基がブロック剤でブロック化されている。
ブロックポリイソシアネートは、下記一般式(I)で表される構成単位(以下、構成単位(I)と呼ぶことがある)を含むことが好ましい。
置換基としてヒドロキシ基を含むアルキル基としては、例えば、ヒドロキシメチル基、ヒドロキシエチル基、ヒドロキシプロピル基等が挙げられる。
置換基としてアミノ基を含むアルキル基としては、例えば、アミノメチル基、アミノエチル基、アミノプロピル基、アミノブチル基等が挙げられる。
置換基としてヒドロキシ基及びアミノ基を含むアルキル基としては、例えば、ヒドロキシアミノメチル基、ヒドロキシアミノエチル基、ヒドロキシアミノプロピル基等が挙げられる。
R11、R12及びR13の合計炭素数が上記下限値以上であることにより、水系樹脂組成物としたときの貯蔵安定性を発現することができる。一方で、上記上限値以下であることにより、低温硬化性を発現させることができる。
中でも、R14、R15及びR16のうち、少なくとも1つが水素原子であることが好ましく、1つのみが水素原子であることがより好ましい。R14、R15及びR16のうち、少なくとも1つが水素原子であることで、低温硬化性を維持しつつ、水系樹脂組成物としたときの貯蔵安定性をより向上させることができる。つまり、構成単位(I)として、下記一般式(I-1)に示す構成単位(以下、構成単位(I-1)と呼ぶことがある)を含むことがより好ましい。
ブロックポリイソシアネートの製造に用いられるポリイソシアネートは、1つ以上のイソシアネート基(-NCO)を有する単量体化合物(以下、「イソシアネートモノマー」と称する場合がある)を複数反応させて得られる反応物である。
イソシアネートモノマーとしては、炭素数4以上30以下のものが好ましい。イソシアネートモノマーとして具体的には、例えば、以下のものが例示される。これらイソシアネートモノマーは1種単独で用いてもよく、2種以上組み合わせて用いてもよい。
(1)ジフェニルメタン-4,4’-ジイソシアネート(MDI)、1,5-ナフタレンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート(TDI)、キシリレンジイソシアネート、m-テトラメチルキシリレンジイソシアネート(TMXDI)等の芳香族ジイソシアネート。
(2)1,4-テトラメチレンジイソシアネート、1,6-ヘキサメチレンジイソシアネート(以下、「HDI」と称する場合がある)、2,2,4-トリメチル-1,6-ジイソシアナトヘキサン、2,4,4-トリメチル-1,6-ヘキサメチレンジイソイシアネート、2-メチルペンタン-1,5-ジイソシアネート(MPDI)、リジンジイソシアネート(以下、「LDI」と称する場合がある)等の脂肪族ジイソシアネート。
(3)イソホロンジイソシアネート(以下、「IPDI」と称する場合がある)、1,3-ビス(ジイソシアネートメチル) シクロヘキサン、4,4’-ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、ジイソシアネートノルボルナン、ジ(イソシアネートメチル)ノルボルナン等の脂環族ジイソシアネート。
(4)4-イソシアネートメチル-1,8-オクタメチレンジイソシアネート(以下、「NTI」と称する場合がある)、1,3,6-ヘキサメチレントリイソシアネート(以下、「HTI」と称する場合がある)、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(以下、「GTI」と称する場合がある)、リジントリイソシアネート(以下、「LTI」と称する場合がある)等のトリイソシアネート。
脂環族ジイソシアネートに由来する構成単位に対する脂肪族ジイソシアネートに由来する構成単位の質量比が上記下限値以上であることで、塗膜としたときの可とう性が低下することをより効果的に抑制することができる。一方で、上記上限値以下であることで、塗膜としたときの硬度をより向上させることができる。
脂環族ジイソシアネートに由来する構成単位に対する脂肪族ジイソシアネートに由来する構成単位の質量比は、例えば、前記第1の実施形態で記載の方法を用いて算出することができる。
ポリオールBとしては、例えば、トリメチロールプロパン、グリセロール、3価以上の多価アルコールとε-カプロラクトンとから誘導されるポリカプロラクトンポリオール等が挙げられる。
ポリカプロラクトンポリオールの市販品としては、例えば、ダイセル社の「プラクセル303」(数平均分子量300)、「プラクセル305」(数平均分子量550)、「プラクセル308」(数平均分子量850)、「プラクセル309」(数平均分子量900)等が挙げられる。
ポリイソシアネートの製造方法について、以下に詳細を説明する。
ポリイソシアネートは、例えば、アロファネート基を形成するアロファネート化反応、ウレトジオン基を形成するウレトジオン化反応、イミノオキサジアジンジオン基を形成するイミノオキサジアジンジオン化反応、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、ウレタン基を形成するウレタン化反応、及び、ビウレット基を形成するビウレット化反応を、過剰のイソシアネートモノマー存在下で一度に製造して、反応終了後に、未反応のイソシアネートモノマーを除去して得ることができる。すなわち、上記反応により得られるポリイソシアネートは、上述のイソシアネートモノマーが複数結合したものであり、且つ、アロファネート基、ウレトジオン基、イミノオキサジアジンジオン基、イソシアヌレート基、ウレタン基及びビウレット基からなる群より選択される1種類以上を有する反応物である。
また、上記の反応を別々に行ない、それぞれ得たポリイソシアネートを特定比率で混合してもよい。
製造の簡便さからは、上記反応を一度に行いポリイソシアネートを得ることが好ましく、各官能基のモル比を自由に調整する観点からは、別々に製造した後に混合することが好ましい。
アロファネート基含有ポリイソシアネートは、イソシアネートモノマーにアルコールを添加し、アロファネート化反応触媒を用いることにより得られる。
アロファネート基の形成に用いられるアルコールは、炭素、水素及び酸素のみで形成されるアルコールが好ましい。
前記アルコールとして具体的には、以下に限定されるものではないが、例えば、モノアルコール、ジアルコール等が挙げられる。これらアルコールは1種のみを単独で用いてもよく、2種以上組み合わせて用いてもよい。
モノアルコールとしては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、ヘプタノール、オクタノール、ノナノール等が挙げられる。
ジアルコールとしては、例えば、エチレングリコール、1,3-ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、2-エチルヘキサンジオール等が挙げられる。
中でも、アルコールとしては、モノアルコールが好ましく、分子量200以下のモノアルコールがより好ましい。
錫のアルキルカルボン酸塩(有機錫化合物)としては、例えば、2-エチルヘキサン酸錫、ジブチル錫ジラウレート等が挙げられる。
鉛のアルキルカルボン酸塩(有機鉛化合物)としては、例えば、2-エチルヘキサン酸鉛等が挙げられる。
亜鉛のアルキルカルボン酸塩(有機亜鉛化合物)としては、例えば、2-エチルヘキサン酸亜鉛等が挙げられる。
ビスマスのアルキルカルボン酸塩としては、例えば、2-エチルヘキサン酸ビスマス等が挙げられる。
ジルコニウムのアルキルカルボン酸塩としては、例えば、2-エチルヘキサン酸ジルコニウム等が挙げられる。
ジルコニルのアルキルカルボン酸塩としては、例えば、2-エチルヘキサン酸ジルコニル等が挙げられる。これら触媒は、1種を単独又は2種以上を併用することができる。
また、後述するイソシアヌレート化反応触媒もアロファネート化反応触媒となり得る。後述す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なう場合は、イソシアヌレート基含有ポリイソシアネート(以下、「イソシアヌレート型ポリイソシアネート」と称する場合がある)も当然のことながら生成する。
中でも、アロファネート化反応触媒として、後述す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とイソシアヌレート化反応とを行うことが経済的生産上、好ましい。
上述したアロファネート化反応触媒の使用量の上限値は、仕込んだイソシアネートモノマーの質量に対して、1000質量ppmであることが好ましく、800質量ppmであることがより好ましく、600質量ppmであることがさらに好ましく、500質量ppmであることが特に好ましい。
すなわち、上述したアロファネート化反応触媒の使用量は、仕込んだイソシアネートモノマーの質量に対して、10質量ppm以上1000質量ppm以下であることが好ましく、20質量ppm以上800質量ppm以下であることがより好ましく、40質量ppm以上600質量ppm以下であることがさらに好ましく、80質量ppm以上500質量ppm以下であることが特に好ましい。
また、アロファネート化反応温度の上限値としては、180℃であることが好ましく、160℃であることがより好ましく、140℃であることがさらに好ましい。
すなわち、アロファネート化反応温度としては、40℃以上180℃以下であることが好ましく、60℃以上160℃以下であることがより好ましく、80℃以上140℃以下であることがさらに好ましく、100℃以上140℃以下であることが特に好ましい。
アロファネート化反応温度が上記下限値以上であることによって、反応速度をより向上させることが可能である。アロファネート化反応温度が上記上限値以下であることによって、ポリイソシアネートの着色等をより効果的に抑制できる傾向にある。
イソシアネートモノマーからウレトジオン基を有するポリイソシアネートを誘導する場合は、例えば、イソシアネートモノマーを、ウレトジオン化反応触媒を用いて、又は、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、トリアルキルホスフィン、トリス(ジアルキルアミノ)ホスフィン、シクロアルキルホスフィン等の第3ホスフィン、ルイス酸等が挙げられる。
トリアルキルホスフィンとしては、例えば、トリ-n-ブチルホスフィン、トリ-n-オクチルホスフィン等が挙げられる。
トリス(ジアルキルアミノ)ホスフィンとしては、例えば、トリス-(ジメチルアミノ)ホスフィン等が挙げられる。
シクロアルキルホスフィンとしては、例えば、シクロヘキシル-ジ-n-ヘキシルホスフィン等が挙げられる。
ルイス酸としては、例えば、三フッ化ホウ素、酸塩化亜鉛等が挙げられる。
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等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、上記脂肪族ジイソシアネート及び上記脂環族ジイソシアネートからなる群より選ばれる1種以上の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、120℃以上が好ましく、150℃以上170℃以下がより好ましい。また、加熱時間は1時間以上4時間以下が好ましい。
イソシアネートモノマーからイミノオキサジアジンジオン基含有ポリイソシアネートを誘導する場合は、通常、イミノオキサジアジンジオン化反応触媒を用いる。
イミノオキサジアジンジオン化触媒としては、例えば、以下の1)又は2)に示すもの等が挙げられる。
1)一般式M[Fn]、又は、一般式M[Fn(HF)m]で表される(ポリ)フッ化水素(式中、m及びnは、m/n>0の関係を満たす整数である。Mはn荷電カチオン(混合物)又は合計でn価の1個以上のラジカルである。)
2)一般式R1-CR’2-C(O)O-、又は、一般式R2=CR’-C(O)O-で表される化合物と、第4級アンモニウムカチオン、又は、第4級ホスホニウムカチオンとからなる化合物(式中、R1及びR2は、それぞれ独立に、直鎖状、分岐鎖状又は環状の、飽和又は不飽和の炭素数1以上30以下のパーフルオロアルキル基である。複数あるR’はそれぞれ独立に水素原子、又は、ヘテロ原子を含んでもよい炭素数1以上20以下のアルキル基若しくはアリール基である。)
2)の化合物として、具体的には、例えば、3,3,3-トリフルオロカルボン酸、4,4,4,3,3-ペンタフルオロブタン酸、5,5,5,4,4,3,3-ヘプタフルオロペンタン酸、3,3-ジフルオロプロパ-2-エン酸等が挙げられる。
中でも、イミノオキサジアジンジオン化反応触媒としては、入手容易性の観点からは、1)が好ましく、安全性の観点からは、2)が好ましい。
イミノオキサジアジンジオン化触媒の使用量の上限値は、生成物の着色及び変色の抑制や反応制御の観点から、原料であるHDI等のイソシアネートモノマーに対して、質量比で、5000ppmが好ましく、2000ppmがより好ましく、500ppmがさらに好ましい。
すなわち、イミノオキサジアジンジオン化触媒の使用量は、原料であるHDI等のイソシアネートモノマーに対して、質量比で、5ppm以上5000ppm以下であることが好ましく、10ppm以上2000ppm以下がより好ましく、20ppm以上500ppm以下がさらに好ましい。
イミノオキサジアジンジオン化の反応温度の上限値は、生成物の着色及び変色の抑制の観点から、150℃が好ましく、120℃がより好ましく、110℃がさらに好ましい。
すなわち、イミノオキサジアジンジオン化の反応温度は、40℃以上150℃以下が好ましく、50℃以上120℃以下がより好ましく、60℃以上110℃以下がさらに好ましい。
イソシアネートモノマーからイソシアヌレート基を含有するポリイソシアネートを誘導するための触媒としては、一般的に使用されるイソシアヌレート化反応触媒が挙げられる。
1)テトラ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のハイドロオキサイド、及び、前記テトラアルキルアンモニウムの酢酸塩、プロピオン酸塩、オクチル酸塩、カプリン酸塩、ミリスチン酸塩、安息香酸塩等の有機弱酸塩。
2)ベンジルトリメチルアンモニウム、トリメチルフェニルアンモニウム等のアリールトリアルキルアンモニウムのハイドロオキサイド、及び、前記アリールトリアルキルアンモニウムの酢酸塩、プロピオン酸塩、オクチル酸塩、カプリン酸塩、ミリスチン酸塩、安息香酸塩等の有機弱酸塩。
3)トリメチルヒドロキシエチルアンモニウム、トリメ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、トリエチルヒドロキシプロピルアンモニウム等のヒドロキシアルキルアンモニウムのハイドロオキサイド、及び、前記ヒドロキシアルキルアンモニウムの酢酸塩、プロピオン酸塩、オクチル酸塩、カプリン酸塩、ミリスチン酸塩、安息香酸塩等の有機弱酸塩。
4)酢酸、プロピオン酸、カプロン酸、オクチル酸、カプリン酸、ミリスチン酸等のアルキルカルボン酸の錫、亜鉛、鉛等の金属塩。
5)ナトリウム、カリウム等の金属アルコラート。
6)ヘキサメチレンジシラザン等のアミノシリル基含有化合物。
7)マンニッヒ塩基類。
8)第3級アミン類とエポキシ化合物との混合物。
9)トリブチルホスフィン等の燐系化合物。
一方、上述したイソシアヌレート化反応触媒の使用量の下限値は、特別な限定はないが、例えば、10質量ppmであってもよい。
なお、ポリイソシアネートを得るためには、反応の進行を初期で停止する必要がある。しかしながら、イソシアヌレート化反応は、初期の反応速度が非常に速いため、反応の進行を初期で停止することに困難が伴い、反応条件、特に触媒の添加量及び添加方法は慎重に選択する必要がある。例えば、触媒の一定時間毎の分割添加方法等が好適なものとして推奨される。
したがって、ポリイソシアネートを得るためのイソシアヌレート化反応の転化率は、10%以上60%以下であることが好ましく、15%以上55%以下であることがより好ましく、20%以上50%以下であることがさらに好ましい。
イソシアヌレート化反応の転化率が上記上限値以下であることによって、ブロックポリイソシアネート成分をより低粘度とすることができる。また、イソシアヌレート化反応の転化率が上記下限値以上であることによって、反応停止操作をより容易に行うことができる。
使用することのできる1価以上6価以下のアルコールとしては、例えば、非重合性アルコール、重合性アルコールが挙げられる。ここでいう「非重合性アルコール」とは、重合性基を有さないアルコールを意味する。一方、「重合性アルコール」とは、重合性基及び水酸基を有する単量体を重合して得られるアルコールを意味する。
モノアルコール類としては、例えば、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、sec-ブタノール、n-ペンタノール、n-ヘキサノール、n-オクタノール、n-ノナノール、2-エチルブタノール、2,2-ジメチルヘキサノール、2-エチルヘキサノール、シクロヘキサノール、メチルシクロヘキサノール、エチルシクロヘキサノール等が挙げられる。
ジオール類としては、例えば、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が挙げられる。
トリオール類としては、例えば、グリセロール、トリメチロールプロパン等が挙げられる。
テトラオール類としては、例えば、ペンタエリトリトール等が挙げられる。
ポリエステルポリオール類としては、特に限定されないが、例えば、二塩基酸の単独又は混合物と、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生成物が挙げられる。
二塩基酸としては、特に限定されないが、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、テレフタル酸等のカルボン酸からなる群より選ばれる少なくとも1種の二塩基酸が挙げられる。
多価アルコールとしては、特に限定されないが、例えば、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、グリセロール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が挙げられる。
また、ポリエステルポリオール類としては、例えば、上記多価アルコールを用いて、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等が挙げられる。
アルカリ金属としては、例えば、リチウム、ナトリウム、カリウム等が挙げられる。
強塩基性触媒としては、例えば、アルコラート、アルキルアミン等が挙げられる。
多価アルコールとしては、上記ポリエステルポリオール類において例示されたものと同様のものが挙げられる。
アルキレンオキサイドとしては、例えば、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が挙げられる。
ポリアミン化合物としては、例えば、エチレンジアミン類等が挙げられる。
水酸基を有するエチレン性不飽和結合含有単量体としては、特に限定されないが、例えば、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等が挙げられる。
水酸基を有するエチレン性不飽和結合含有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、特に限定されないが、例えば、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、不飽和カルボン酸、不飽和アミド、ビニル系単量体、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。
アクリル酸エステルとしては、例えば、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が挙げられる。
メタクリル酸エステルとしては、例えば、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が挙げられる。
不飽和カルボン酸としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、イタコン酸等が挙げられる。
不飽和アミドとしては、例えば、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、マレイミド等が挙げられる。
ビニル系単量体としては、例えば、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が挙げられる。
加水分解性シリル基を有するビニル系単量体としては、例えば、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が挙げられる。
イソシアネートモノマーからウレタン基を含有するポリイソシアネートを誘導する場合は、例えば、過剰のイソシアネートモノマーと、上記ポリオールBと、必要に応じて上記ポリオールB以外のアルコールと、を混合し、必要に応じてウレタン化反応触媒を添加することで製造することができる。
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、アミン系化合物等が挙げられる。
ウレタン化反応温度が上記上限値以下であることによって、ポリイソシアネートの着色等をより効果的に抑制できる傾向にある。
また、ウレタン化反応時間としては、30分以上4時間以下であることが好ましく、1時間以上3時間以下であることがより好ましく、1時間以上2時間以下であることがさらに好ましい。
ポリオールB(及び、必要に応じてポリオールB以外のアルコール)の水酸基のモル量に対するイソシアネートモノマーのイソシアネート基のモル量の比は、2/1以上50/1以下が好ましい。当該モル比が上記下限値以上であることによって、ポリイソシアネートをより低粘度とすることができる。当該モル比が上記上限値以下であることによって、ウレタン基含有ポリイソシアネートの収率をより高められる。
イソシアネートモノマーからビウレット基を含有するポリイソシアネートを誘導するためのビウレット化剤としては、特に限定されないが、例えば、水、1価の第3級アルコール、蟻酸、有機第1モノアミン、有機第1ジアミン等が挙げられる。
ビウレット化剤1モルに対して、イソシアネート基を6モル以上とすることが好ましく、10モル以上とすることがより好ましく、10モル以上80モル以下とすることがさらに好ましい。ビウレット化剤1モルに対するイソシアネート基のモル量が上記下限値以上であれば、ポリイソシアネートが十分に低粘度になり、上記上限値以下であれば、樹脂膜としたときの低温硬化性がより向上する。
前記溶剤として具体的には、例えば、エチレングリコール系溶剤、リン酸系溶剤等が挙げられる。
エチレングリコール系溶剤としては、例えば、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノ-n-プロピルエーテルアセテート、エチレングリコールモノイソプロピルエーテルアセテート、エチレングリコールモノ-n-ブチルエーテルアセテート、エチレングリコールジアセテート、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールジ-n-プロピルエーテル、エチレングリコールジイソプロピルエーテル、エチレングリコールジ-n-ブチルエーテル、エチレングリコールメチルエチルエーテル、エチレングリコールメチルイソプロピルエーテル、エチレングリコールメチル-n-ブチルエーテル、エチレングリコールエチル-n-プロピルエーテル、エチレングリコールエチルイソプロピルエーテル、エチレングリコールエチル-n-ブチルエーテル、エチレングリコール-n-プロピル-n-ブチルエーテル、エチレングリコールイソプロピル-n-ブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノ-n-プロピルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノイソプロピルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノ-n-ブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールジアセテート、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、ジエチレングリコールジ-n-プロピルエーテル、ジエチレングリコールジイソプロピルエーテル、ジエチレングリコールジ-n-ブチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、ジエチレングリコールメチルイソプロピルエーテル、ジエチレングリコールメチル-n-プロピルエーテル、ジエチレングリコールメチル-n-ブチルエーテル、ジエチレングリコールエチルイソプロピルエーテル、ジエチレングリコールエチル-n-プロピルエーテル、ジエチレングリコールエチル-n-ブチルエーテル、ジエチレングリコール-n-プロピル-n-ブチルエーテル、ジエチレングリコールイソプロピル-n-ブチルエーテル等が挙げられる。
リン酸系溶剤としては、例えば、リン酸トリメチル、リン酸トリエチル、リン酸トリプロピル、リン酸トリブチル等が挙げられる。
これらの溶剤は単独又は2種以上を混合して使用してもよい。
中でも、エチレングリコール系溶剤としては、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールジアセテート又はジエチレングリコールジメチルエーテルが好ましい。
また、リン酸系溶剤としては、リン酸トリメチル又はリン酸トリエチルが好ましい。
反応終了後の反応液から、未反応イソシアネートモノマーを薄膜蒸留、抽出等により除去し、ポリイソシアネートを得ることができる。
酸化防止剤としては、例えば、2,6-ジ-tert-ブチル-p-クレゾール等のヒンダードフェノール等が挙げられる。紫外線吸収剤としては、例えば、ベンゾトリアゾール、ベンゾフェノン等が挙げられる。これら酸化防止剤や紫外線吸収剤は、1種を単独又は2種以上を併用してもよい。これらの添加量は、ポリイソシアネートの質量に対して、10質量ppm以上500質量ppm以下であることが好ましい。
本実施形態における活性水素化合物は、第1の実施形態における活性水素化合物と同じである。
本実施形態における活性水素化合物としても、ポリオールAが好ましい。
ブロックポリイソシアネートの分子内において、ポリオールAの水酸基とポリイソシアネートのイソシアネート基とがウレタン結合を形成し、ポリオールAに由来する構成単位がポリイソシアネートに結合している。或いは、ポリオールAの水酸基とブロックポリイソシアネートのエステル基とが、エステル交換反応により結合している。
ポリカプロラクトンジオールの市販品としては、第1の実施形態で記載のものが挙げられる。
ポリオールAに含まれるヒドロキシ基の含有量(モル)は、ポリオールA及びブロック剤の配合量から算出、または、ガスクロマトグラフィー/質量分析法(GC/MS法)により測定され、構成単位(I)の含有量(モル)は、13C-NMRにより測定される。
ブロック剤は、マロン酸エステルを含む。
ブロック剤は、3級アルキル基を有するマロン酸エステルを含むことが好ましい。ブロック剤は、3級アルキル基を有するマロン酸エステルを1種類含んでもよく、2種以上含んでもよい。
3級アルキル基を有するマロン酸エステルとしては、特別な限定はないが、第1の実施形態と同様のものが使用できる。
ブロック剤は、2級アルキル基を有するマロン酸エステルを含むことが好ましい。ブロック剤は、2級アルキル基を有するマロン酸エステルを1種類含んでもよく、2種以上含んでもよい。
2級アルキル基を有するマロン酸エステルとしては、特別な限定はないが、第1の実施形態と同様のものが使用できる。
ブロックポリイソシアネートの製造に用いられるブロック剤は、2級アルキル基を有するマロン酸エステル及び3級アルキル基を有するマロン酸エステル以外に、樹脂組成物としたときの貯蔵安定性及び樹脂膜としたときの低温硬化性を阻害しない範囲内で、さらに、他のブロック剤を含んでもよい。他のブロック剤としては、前記第1の実施形態と同様のものを用いることができる。
上記2級アルキル基を有するマロン酸エステル及び3級アルキル基を有するマロン酸エステルの含有量が上記範囲内であることにより、樹脂膜としたときの低温硬化性をより向上させることができる。
ブロックポリイソシアネートの少なくとも一部は、親水性化合物から誘導される構成単位、すなわち、親水性基を有していてもよい。
ノニオン性化合物として、具体的には、モノアルコール、アルコールの水酸基にエチレンオキサイドを付加した化合物が挙げられる。モノアルコールとしては、例えば、メタノール、エタノール、ブタノール等が挙げられる。アルコールの水酸基にエチレンオキサイドを付加した化合物としては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール等が挙げられる。これらノニオン性化合物は、イソシアネート基と反応する活性水素基も有する。
中でも、ノニオン性化合物としては、少ない使用量でブロックポリイソシアネート組成物の水分散性を向上できることから、モノアルコールの水酸基にエチレンオキサイドを付加したポリエチレングリコールモノアルキルエーテルが好ましい。
また、ノニオン性親水性基の含有量の上限値は、得られる樹脂膜の耐水性の観点から、ブロックポリイソシアネート組成物の固形分の質量に対して、55質量%が好ましく、50質量%がより好ましく、48質量%がさらに好ましく、44質量%が特に好ましい。
すなわち、ノニオン性親水性基の含有量は、ブロックポリイソシアネート組成物の固形分の質量に対して、0.1質量%以上55質量%以下が好ましく、0.15質量%以上50質量%以下がより好ましく、0.20質量%以上48質量%以下がさらに好ましく、0.25質量%以上44質量%以下が特に好ましい。
ノニオン性親水性基の含有量が上記範囲内であることにより、ブロックポリイソシアネート組成物がより水に分散し、均質な膜が得られる傾向にある。
カチオン性化合物として、具体的には、カチオン性親水性基と活性水素基とを併せて有する化合物が挙げられる。また、グリシジル基等の活性水素基を有する化合物と、スルフィド、ホスフィン等のカチオン性親水性基を有する化合物を併せて、親水性化合物としてもよい。この場合は、予め、イソシアネート基を有する化合物と活性水素基を有する化合物を反応させ、グリシジル基等の官能基を付加し、その後、スルフィド、ホスフィン等の化合物を反応させる。製造の容易性の観点からは、カチオン性親水性基と活性水素基とを併せて有する化合物が好ましい。
カルボキシル基を有する化合物として、具体的には、例えば、蟻酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、乳酸等が挙げられる。
スルホン酸基を有する化合物として、具体的には、例えば、エタンスルホン酸等が挙げられる。
燐酸基を有する化合物として、具体的には、例えば、燐酸、酸性燐酸エステル等が挙げられる。
ハロゲン基を有する化合物として、具体的には、例えば、塩酸等が挙げられる。
硫酸基を有する化合物として、具体的には、例えば、硫酸等が挙げられる。
中でも、アニオン性基を有する化合物としては、カルボキシ基を有する化合物が好ましく、酢酸、プロピオン酸又は酪酸がより好ましい。
アニオン性親水性基として、具体的には、カルボキシ基、スルホン酸基、燐酸基、ハロゲン基、硫酸基が挙げられる。
アニオン性化合物として、具体的には、アニオン性基と活性水素基とを併せて有する化合物が挙げられ、より具体的には、例えば、モノヒドロキシカルボン酸、ポリヒドロキシカルボン酸のカルボキシ基をアニオン性基として有する化合物が挙げられる。
モノヒドロキシカルボン酸としては、例えば、1-ヒドロキシ酢酸、3-ヒドロキシプロパン酸、12-ヒドロキシ-9-オクタデカン酸、ヒドロキシピバル酸(ヒドロキシピバリン酸)、乳酸等が挙げられる。
ポリヒドロキシカルボン酸のカルボキシ基をアニオン性基として有する化合物としては、例えば、ジメチロール酢酸、2,2-ジメチロール酪酸、2,2-ジメチロールペンタン酸、ジヒドロキシコハク酸、ジメチロールプロピオン酸等が挙げられる。
また、スルホン酸基と活性水素基とを併せて有する化合物も挙げられ、より具体的には、例えば、イセチオン酸等が挙げられる。
中でも、アニオン性基と活性水素基とを併せて有する化合物としては、ヒドロキシピバル酸又はジメチロールプロピオン酸が好ましい。
アミン系化合物として、具体的には、例えば、アンモニア、水溶性アミノ化合物等が挙げられる。
水溶性アミノ化合物として、具体的には、例えば、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、モルホリン等が挙げられる。また、トリエチルアミン、ジメチルエタノールアミン等の第3級アミンも挙げられ、これらを用いることもできる。これらのアミン系化合物は1種単独で用いてもよく、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、上記ブロックポリイソシアネートに加えて、溶剤等の添加剤を更に含むことができる。
溶剤としては、前記第1の実施形態と同様のものを用いることができる。
ブロックポリイソシアネート組成物は、特に限定されないが、例えば、上記ポリイソシアネートと上記活性水素化合物と上記ブロック剤とを反応させて得られる。これら化合物を同時に反応させて、ブロックポリイソシアネート組成物を製造してもよい。上記ポリイソシアネートと上記活性水素化合物とを反応させて活性水素化合物変性ポリイソシアネートを生成させた後、活性水素化合物変性ポリイソシアネートとブロック剤とを反応させて、ブロックポリイソシアネート組成物を製造してもよい。或いは、上記ポリイソシアネートと上記ブロック剤とを反応させてポリイソシアネートのイソシアネート基の一部あるいは全部がブロック剤によりブロック化された部分ブロックポリイソシアネートを生成させた後、部分ブロックポリイソシアネートと上記活性水素化合物とを反応させて、ブロックポリイソシアネート組成物を製造してもよい。
活性水素化合物の添加量は、ポリイソシアネート100質量部に対して0.05質量部以上10質量部以下であることが好ましく、0.1質量部以上9質量部以下がより好ましく、0.25質量部以上8質量部以下がよりさらに好ましく、0.3質量部以上7質量部以下がよりさらに好ましい。活性水素化合物の添加量が上記下限値以上であることで、塗膜としたときの、80℃程度の低温での硬化性、硬度及び強度に優れる傾向がみられる。一方、活性水素化合物の添加量が上記上限値以下であることで、ブロックポリイソシアネート組成物の合成時におけるゲル化を抑制することができ、樹脂組成物としたときの貯蔵安定性を良好にすることができる。
ポリイソシアネート(又は部分ブロックポリイソシアネート)と活性水素化合物との反応温度は、50℃以上160℃以下であることが好ましく、60℃以上120℃以下であることがより好ましい。
反応温度が上記下限値以上であることで、反応性をより高くできる傾向にある。また、反応温度が上記上限値以下であることによって、ポリイソシアネートの着色やゲル化等をより効果的に抑制できる傾向にある。
1)上記ポリイソシアネート(又は活性水素化合物変性ポリイソシアネート)と、上記3級アルキル基を有するマロン酸エステル、及び、上記2級アルキル基を有するマロン酸エステル又は上記1級アルキル基を有するマロン酸エステルと、を反応させる方法。
2)上記ポリイソシアネート(又は活性水素化合物変性ポリイソシアネート)と、上記3級アルキル基を有するマロン酸エステル、上記2級アルキル基を有するマロン酸エステル及び上記1級アルキル基を有するマロン酸エステルからなる群より選ばれる少なくとも1種以上のブロック剤と、を反応させて、得られた反応物に鎖状アルキル基を有するアルコールを添加して、前記反応物の末端エステル部位のエステル交換により、前記アルコールに由来するアルキル基を導入する方法。
ポリイソシアネート(又は活性水素化合物変性ポリイソシアネート)とブロック剤とのブロック化反応は、溶剤の存在の有無に関わらず行うことができる。
溶剤を用いる場合、ブロックポリイソシアネート組成物100質量部に対する溶剤(不揮発分)の含有量は、通常は、10質量部以上95質量部以下であってよく、20質量部以上80質量部以下であることが好ましく、30質量部以上75質量部以下であることがより好ましい。
触媒の添加量は、ブロック化反応の温度等により変動するが、通常は、ポリイソシアネート100質量部に対して0.05質量部以上1.5質量部以下であってよく、0.1質量部以上1.0質量部以下であることが好ましい。
前記酸性化合物としては、前記第1の実施形態に記載のものを用いることができる。
2)の方法のエステル交換反応に用いられる鎖状アルキル基を有するアルコールとしては、前記第1の実施形態と同様のものを用いることができる―。
また、アルコールが有する鎖状アルキル基は、前記ブロック剤と同じ鎖状アルキル基を有するものであってもよく、異なる鎖状アルキル基を有するものであってもよい。前記ブロック剤と異なる鎖状アルキル基を有するものである場合には、前記ブロック剤とアルキル置換の数が異なる鎖状アルキル基を有するモノアルコールを用いることが好ましい。具体的には、例えば、ブロック剤として、2級アルキル基を有するマロン酸エステルを1種単独で用いた場合には、3級アルキル基を有するモノアルコールを用いることができる。
その中でも、エステル交換反応を効率よく進行させるため、エステル交換反応時に、蒸留等の作業を実施することにより、発生したアルコールを除去することが好ましい。この場合、交換反応により発生したアルコール成分を効率よく除去するために、添加するアルコール成分は、発生したアルコール成分の沸点よりも高いことがより好ましい。
エステル交換反応は、一般に0℃以上150℃以下で行うことができ、30℃以上120℃以下で行うことが好ましく、50℃以上100℃以下で行うことがより好ましい。エステル交換反応の温度が上記下限値以上であることにより、反応速度をより高めることができ、上記上限値以下であることにより、副反応をより抑制することができる。
[重量平均分子量Mw]
本実施形態のブロックポリイソシアネート組成物の重量平均分子量Mwは3.0×103以上が好ましく、3.0×103以上2.0×105以下がより好ましく、4.0×103以上1.5×105以下がさらに好ましく、4.0×103以上7.0×104以下が最も好ましい。重量平均分子量Mwが上記範囲内であることで、ブロックポリイソシアネート組成物の粘度をより良好に保つことができる。重量平均分子量Mwは、例えば、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(以下、「GPC」と略記する場合がある)により測定することができる。
本発明の第3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1種以上のブロック剤とから誘導されるブロックポリイソシアネートを含み、前記ブロックポリイソシアネートは、構成単位(I)を含む。
本実施形態において、前記第1の実施形態または前記第2の実施形態と同様の構成について、その説明を省略する場合がある。
[構成単位(I)]
本実施形態のブロックポリイソシアネート組成物に含まれるブロックポリイソシアネートの分子内において、下記一般式(I)で表される構成単位(I)を含む。
置換基としてヒドロキシ基を含むアルキル基、置換基としてアミノ基を含むアルキル基、および、置換基としてヒドロキシ基及びアミノ基を含むアルキル基として、第2の実施形態と同様の基が挙げられる。
中でも、水系樹脂組成物としたときの貯蔵安定性及び樹脂膜としたときの低温硬化性がより向上することから、R11、R12及びR13が、それぞれ独立に、炭素数1以上4以下の無置換のアルキル基であることが好ましく、メチル基またはエチル基であることがより好ましいが、少なくとも一つがエチル基であることが好ましい。
R11、R12及びR13の合計炭素数が上記下限値以上であることにより、水系樹脂組成物としたときの貯蔵安定性を発現することができる。一方で、上記上限値以下であることにより、低温硬化性を発現させることができる。また、塗膜とした時の耐溶剤性の観点から、R11、R12及びR13の合計炭素数は4であることがより好ましい。
中でも、R14、R15及びR16のうち、少なくとも1つが水素原子であることが好ましく、1つのみが水素原子であることがより好ましい。R14、R15及びR16のうち、少なくとも1つが水素原子であることで、低温硬化性を維持しつつ、水系樹脂組成物としたときの貯蔵安定性をより向上させることができる。つまり、構成単位(I)として、下記一般式(I-1)に示す構成単位(以下、構成単位(I-1)と呼ぶことがある)を含むことがより好ましい。
本実施形態のブロックポリイソシアネート組成物に含まれるブロックポリイソシアネートの分子内において、下記一般式(II)で表される構成単位(以下、構成単位(II)と呼ぶことがある)を更に含むことが好ましい。
R21、R22、R23及びR24が全てメチル基である場合には、構成単位(II)のマロン酸エステルの2つのエステル部位は、ともに、イソプロピル基となる。また、R21及びR22のいずれか一方が水素原子であり、他方がメチル基であり、且つ、R23及びR24のいずれか一方が水素原子であり、他方がメチル基である場合には、構成単位(II)のマロン酸エステルの2つのエステル部位は、ともに、エチル基となる。中でも、R21、R22、R23及びR24が全てメチル基である、すなわち、構成単位(II)のマロン酸エステルの2つのエステル部位がともにイソプロピル基であることが特に好ましい。
モル比は、例えば、ブロックポリイソシアネート組成物を、1H-NMR及び13C-NMRにより、構成単位(I)に対する構成単位(II)の組成比を測定することで、構成単位(I)に対する構成単位(II)のモル比を算出することができる。
これに対して、本実施形態のブロックポリイソシアネート組成物は、構成単位(I)におけるR11、R12及びR13の合計炭素数が4以上20以下であることにより、水系樹脂組成物に配合した場合であっても、多価ヒドロキシ化合物、硬化剤、及び水の混合液の貯蔵時の粘度上昇やゲル化を効果的に抑制し、良好な貯蔵安定性を発揮することができる。それと同時に、85℃程度の低温での硬化性に優れる樹脂膜が得られる。
ブロックポリイソシアネートは、アロファネート基、ウレトジオン基、イミノオキサジアジンジオン基、イソシアヌレート基、ウレタン基及びビウレット基からなる群より選ばれる1種以上の官能基を有することができる。中でも、耐候性が優れることから、イソシアヌレート基を有することが好ましい。
(イソシアネート)
ポリイソシアネートの製造に用いられるイソシアネートモノマーとしては、前記第2の実施形態と同様に、耐候性が優れることから、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なる群から選択される1種類以上のジイソシアネートが好ましく用いられる。また、工業的入手の容易さから、HDI又はIPDIがより好ましく用いられる。また、ブロックポリイソシアネート成分を低粘度にする観点から、HDIがさらに好ましく用いられる。
脂環族ジイソシアネートに由来する構成単位に対する脂肪族ジイソシアネートに由来する構成単位の質量比が上記下限値以上であることで、塗膜としたときの可とう性が低下することをより効果的に抑制することができる。一方で、上記上限値以下であることで、塗膜としたときの硬度をより向上させることができる。
ポリイソシアネートは、上述したジイソシアネートと平均官能基数が3.0以上8.0以下であるポリオール(好ましくは、前記ポリオールB)とから誘導されたものであることが好ましい。これにより、ポリイソシアネートの平均イソシアネート基数をより大きくすることができる。当該ポリイソシアネートでは、ポリオールの水酸基と、ジイソシアネートモノマーのイソシアネート基との反応により、ウレタン基が形成されている。
ポリオールの数平均分子量が上記範囲内であることで、ブロックポリイソシアネート組成物は、塗膜としたときの低温硬化性により優れ、且つ、特に硬度や強度により優れる。ポリオールの数平均分子量Mnは、例えば、GPC測定によるポリスチレン基準の数平均分子量である。
ポリカプロラクトンポリオールの市販品としては、前記第2の実施形態と同様のものが挙げられる。
ポリイソシアネートは、前記第2の実施形態と同様に製造することができる。
また、得られたポリイソシアネートに対して、例えば、貯蔵時の着色を抑制する目的で、酸化防止剤や紫外線吸収剤を添加してもよい。酸化防止剤や紫外線吸収剤として、前記第2の実施形態で記載の1種を単独で、又は、2種以上を併用することができる。これらの添加量は、ポリイソシアネートの質量に対して、10質量ppm以上500質量ppm以下であることが好ましい。
ポリイソシアネートの平均イソシアネート基数は、樹脂膜としたときの低温硬化性を高める点で、2以上が好ましく、樹脂膜としたときの低温硬化性、及び、多価ヒドロキシ化合物との相溶性の両立の観点から、3以上20以下がより好ましく、3.2以上10以下がさらに好ましく、3.5以上8以下が特に好ましく、4.2以上6以下が最も好ましい。
ポリイソシアネートの平均イソシアネート基数は、前記第2の実施形態で記載の方法で求めることができる。
ブロックポリイソシアネートの製造に用いられるブロック剤は、2級アルキル基を有するマロン酸エステル又は1級アルキル基を有するマロン酸エステル、及び、3級アルキル基を有するマロン酸エステルを含むことが好ましく、2級アルキル基を有するマロン酸エステル及び3級アルキル基を有するマロン酸エステルを含むことがより好ましい。ブロック剤は、2級アルキル基を有するマロン酸エステル、1級アルキル基を有するマロン酸エステル、及び3級アルキル基を有するマロン酸エステルをそれぞれ1種類含んでもよく、2種以上組み合わせて含んでもよい。
1級アルキル基を有するマロン酸エステル、2級アルキル基を有するマロン酸エステル、および、3級アルキル基を有するマロン酸エステルとしては、特別な限定はないが、前記第1の実施形態と同様のものを用いることができる。
ブロックポリイソシアネートの製造に用いられるブロック剤は、2級アルキル基を有するマロン酸エステル及び3級アルキル基を有するマロン酸エステル以外に、樹脂組成物としたときの貯蔵安定性及び樹脂膜としたときの低温硬化性を阻害しない範囲内で、さらに、他のブロック剤を含んでもよい。他のブロック剤としては、前記第1の実施形態で記載のものを用いることができる。
ブロックポリイソシアネートの製造に用いられる全ブロック剤のモル総量に対して、上記2級アルキル基を有するマロン酸エステル及び3級アルキル基を有するマロン酸エステルの含有量が50モル%以上であることが好ましく、70モル%以上であることがより好ましく、90モル%以上であることがさらに好ましく、95モル%以上であることが特に好ましく、100モル%であることが最も好ましい。
上記2級アルキル基を有するマロン酸エステル及び3級アルキル基を有するマロン酸エステルの含有量が上記範囲内であることにより、樹脂膜としたときの低温硬化性をより向上させることができる。
本実施形態のブロックポリイソシアネート組成物に含まれるブロックポリイソシアネートは、イソシアネート基の一部がノニオン性化合物で変性されていてもよい。すなわち、ブロックポリイソシアネートは、イソシアネート基の一部にノニオン性化合物に由来する構成単位が導入されていてもよい。
ノニオン性化合物としては、前記第2の実施形態と同様のものを用いることができる。
また、ノニオン性化合物の含有量の上限値は、得られる樹脂膜の耐水性の観点から、ブロックポリイソシアネート組成物の固形分の質量に対して、55質量%が好ましく、50質量%がより好ましく、48質量%がさらに好ましく、44質量%が特に好ましい。
すなわち、ノニオン性化合物の含有量は、ブロックポリイソシアネート組成物の固形分の質量に対して、0.1質量%以上55質量%以下が好ましく、0.15質量%以上50質量%以下がより好ましく、0.20質量%以上48質量%以下がさらに好ましく、0.25質量%以上44質量%以下が特に好ましい。
ノニオン性化合物の含有量が上記範囲内であることにより、ブロックポリイソシアネート組成物がより水に分散し、均質な膜が得られる傾向にある。
ブロックポリイソシアネートの少なくとも一部は、ノニオン性化合物以外の親水性化合物から誘導される構成単位、すなわち、ノニオン性親水性基以外の親水性基を更に有していてもよい。
カチオン性化合物およびアニオン性化合物としては、前記第2の実施形態で記載のもの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は、上記ブロックポリイソシアネートに加えて、溶剤等の添加剤を更に含むことができる。溶剤としては、前記第1の実施形態で記載のもの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の製造方法としては、特に限定されないが、前記第2の実施形態におけるポリイソシアネートとブロック剤とのブロック化反応と同様に、以下に示す2つの方法が挙げられる。
1)上記ポリイソシアネートと、上記3級アルキル基を有するマロン酸エステル、及び、上記2級アルキル基を有するマロン酸エステル又は上記1級アルキル基を有するマロン酸エステルと、を反応させる方法。
2)上記ポリイソシアネートと、上記3級アルキル基を有するマロン酸エステル、上記2級アルキル基を有するマロン酸エステル及び上記1級アルキル基を有するマロン酸エステルからなる群より選ばれる少なくとも1種以上のブロック剤と、を反応させて、得られた反応物に鎖状アルキル基を有するアルコールを添加して、前記反応物の末端エステル部位のエステル交換により、前記アルコールに由来するアルキル基を導入する方法。
なお、ブロック剤は、1級アルキル基を有するマロン酸エステル、2級アルキル基を有するマロン酸エステル及び3級アルキル基を有するマロン酸エステルをそれぞれ1種類用いてもよく、2種以上組み合わせて用いてもよい。
ブロック剤の添加量は、通常は、イソシアネート基のモル総量に対して80モル%以上200モル%以下であってよく、90モル%以上150モル%以下であることが好ましい。
溶剤を用いる場合、ブロックポリイソシアネート組成物100質量部に対するポリイソシアネート及びブロック剤に由来する不揮発分の含有量は、前記第2の実施形態に記載の通りである。
触媒の添加量、ブロック化反応温度は、前記第2の実施形態の記載の通りである。
ブロック化反応後には、酸性化合物等の添加で中和処理してもよい。前記酸性化合物としては、前記第1または2の実施形態と同様のものを用いることができる。
ポリイソシアネートとノニオン性化合物を含む親水性化合物との反応、及び、ポリイソシアネートとブロック剤との反応を同時に行うこともでき、又は、予めいずれの反応を行った後に、2つ目以降の反応を行うこともできる。中でも、ポリイソシアネートと親水性化合物との反応を先に行い、親水性化合物により変性された親水性化合物変性ポリイソシアネートを得た後、得られた親水性化合物変性ポリイソシアネートとブロック剤との反応を行うことが好ましい。
また、親水性化合物変性ポリイソシアネートとブロック剤との反応は、上述のポリイソシアネートとブロック剤とのブロック化反応と同じ方法を用いることができる。
2)の方法のエステル交換反応に用いられる鎖状アルキル基を有するアルコールとしては、前記第1の実施形態と同じものを用いることができる。
また、アルコールが有する鎖状アルキル基は、前記ブロック剤と同じ鎖状アルキル基を有するものであってもよく、異なる鎖状アルキル基を有するものであってもよい。前記ブロック剤と異なる鎖状アルキル基を有するものである場合には、前記ブロック剤とアルキル置換の数が異なる鎖状アルキル基を有するモノアルコールを用いることが好ましい。具体的には、例えば、ブロック剤として、2級アルキル基を有するマロン酸エステルを1種単独で用いた場合には、3級アルキル基を有するモノアルコールを用いることができる。
その中でも、エステル交換反応を効率よく進行させるため、エステル交換反応時に、蒸留等の作業を実施することにより、発生したアルコールを除去することが好ましい。この場合、交換反応により発生したアルコール成分を効率よく除去するために、添加するアルコール成分は、発生したアルコール成分の沸点よりも高いことがより好ましい。
[重量平均分子量Mw]
本実施形態のブロックポリイソシアネート組成物の重量平均分子量Mwは、前記第2の実施形態と同様である。
本実施形態の樹脂組成物は、上記第1、第2または第3の実施形態のブロックポリイソシアネート組成物と、多価ヒドロキシ化合物とを含む。本実施形態の樹脂組成物は、硬化剤成分と、主剤成分とを含む一液型樹脂組成物ということもできる。
また、本実施形態の樹脂組成物は、水系樹脂組成物としたときの貯蔵安定性に優れることから、水系樹脂組成物として特に好適に用いられる。
本実施形態の樹脂組成物の構成成分について、以下に詳細を説明する。
本明細書において、「多価ヒドロキシ化合物」とは、一分子中に少なくとも2個のヒドロキシ基(水酸基)を有する化合物を意味し、「ポリオール」とも呼ばれる。
前記多価ヒドロキシ化合物として具体的には、例えば、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、含フッ素ポリオール類、アクリルポリオール類等が挙げられる。
中でも、多価ヒドロキシ化合物としては、ポリエステルポリオール類、含フッ素ポリオール類又はアクリルポリオール類であることが好ましい。
前記脂肪族炭化水素ポリオール類としては、例えば、末端水酸基化ポリブタジエンやその水素添加物等が挙げられる。
前記ポリエーテルポリオール類としては、例えば、以下(1)~(3)のいずれかの方法等を用いて得られるものが挙げられる。
(1)多価アルコールの単独又は混合物に、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又はポリテトラメチレングリコール類。
(2)アルキレンオキサイドに多官能化合物を反応させて得られるポリエーテルポリオール類。
(3)(1)又は(2)で得られた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。
前記多価アルコールとしては、例えば、グリセロールやプロピレングリコール等が挙げられる。
前記アルキレンオキサイドとしては、例えば、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド等が挙げられる。
前記多官能化合物としては、例えば、エチレンジアミン、エタノールアミン類等が挙げられる。
前記ポリエステルポリオール類としては、例えば、以下の(1)又は(2)のいずれかのポリエステルポリオール類等が挙げられる。
(1)二塩基酸の単独又は2種類以上の混合物と、多価アルコールの単独又は2種類以上の混合物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樹脂類。
(2)ε-カプロラクトンを多価アルコールで開環重合して得られるポリカプロラクトン類。
前記二塩基酸としては、例えば、コハク酸、アジピン酸、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、1,4-シクロヘキサンジカルボン酸等のカルボン酸等が挙げられる。
前記多価アルコールとしては、例えば、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、1,4-ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,6-ヘキサンジオール、トリメチルペンタンジオール、シクロヘキサンジオール、トリメチロールプロパン、グリセロール、ペンタエリスリトール、2-メチロールプロパンジオール、エトキシ化トリメチロールプロパン等が挙げられる。
前記エポキシ樹脂類としては、例えば、ノボラック型エポキシ樹脂、β-メチルエピクロ型エポキシ樹脂、環状オキシラン型エポキシ樹脂、グリシジルエーテル型エポキシ樹脂、グリコールエーテル型エポキシ樹脂、エポキシ型脂肪族不飽和化合物、エポキシ化脂肪酸エステル、エステル型多価カルボン酸、アミノグリシジル型エポキシ樹脂、ハロゲン化型エポキシ樹脂、レゾルシン型エポキシ樹脂等のエポキシ樹脂類、及び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等が挙げられる。
前記含フッ素ポリオール類としては、例えば、参考文献1(特開昭57-34107号公報)、参考文献2(特開昭61-275311号公報)等で開示されているフルオロオレフィン、シクロヘキシルビニルエーテル、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等が挙げられる。
前記アクリルポリオール類は、例えば、一分子中に1個以上の活性水素を有する重合性モノマーを重合させる、又は、一分子中に1個以上の活性水素を持つ重合性モノマーと、必要に応じて、当該重合性モノマーと共重合可能な他のモノマーとを、共重合させることによって得られる。
(i)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類。
(ii)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-ヒドロキシブチル等の活性水素を持つメタクリル酸エステル類。
(iii)グリセロール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、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等の多価活性水素を有する(メタ)アクリル酸エステル類。
(i)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類。
(ii)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、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸グリシジル等のメタクリル酸エステル類。
(iii)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。
(iv)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。
(v)スチレン、ビニルトルエン、酢酸ビニル、アクリロニトリル等。
本実施形態の樹脂組成物に含まれる多価ヒドロキシ化合物の水酸基価は、5mgKOH/g以上300mgKOH/g以下であることが好ましく、10mgKOH/g以上280mgKOH/g以下がより好ましく、30mgKOH/g以上250mgKOH/g以下がさらに好ましい。多価ヒドロキシ化合物の水酸基価が上記範囲内であることで、引張強度等の各種物性により優れる樹脂膜が得られる。具体的には、多価ヒドロキシ化合物の水酸基が上記下限値以上であることにより、ポリイソシアネートとの反応によるウレタンの架橋密度をより増やし、ウレタン結合の機能をより発揮しやすくなる。一方、多価ヒドロキシ化合物の水酸基が上記上限値以下であることにより、架橋密度が増えすぎず、樹脂膜の機械的物性がより良好となる。多価ヒドロキシ化合物の水酸基価は、例えば、電位差滴定法により測定し、多価ヒドロキシ化合物中の固形分に対する値として算出される。
本実施形態の樹脂組成物に含まれる多価ヒドロキシ化合物のガラス転移温度Tgは0℃以上100℃以下が好ましく、0℃以上90℃以下がより好ましく、0℃以上80℃以下がさらに好ましく、5℃以上70℃以下が特に好ましい。多価ヒドロキシ化合物のガラス転移温度が上記範囲内であることで、引張強度により優れる樹脂膜が得られる。多価ヒドロキシ化合物のガラス転移温度は、例えば、後述する実施例に記載の方法を用いて測定することができる。
多価ヒドロキシ化合物の重量平均分子量Mwは、5.0×103以上2.0×105以下であることが好ましく、5.0×103以上1.5×105以下であることがより好ましく、5.0×103以上1.0×105以下であることがさらに好ましい。多価ヒドロキシ化合物の重量平均分子量Mwが上記範囲内であることで、引張強度等の各種物性により優れる樹脂膜が得られる。多価ヒドロキシ化合物の重量平均分子量Mwは、例えば、後述する実施例に記載の方法を用いて測定することができる。
本実施形態の樹脂組成物に含まれる多価ヒドロキシ化合物の水酸基に対するブロックポリイソシアネート組成物のイソシアネート基のモル当量比(NCO/OH)は、必要とする樹脂膜の物性により決定されるが、通常、0.01以上22.5以下である。
本実施形態の樹脂組成物において、ブロックポリイソシアネートの含有量は、多価ヒドロキシ化合物の水酸基に対するブロックポリイソシアネートのイソシアネート基のモル当量比が上記範囲内となる量であればよく、例えば、多価ヒドロキシ化合物100質量部に対して、1質量部以上200質量部以下であることが好ましましく、5質量部以上180質量部以下がより好ましく、10質量部以上150質量部以下がさらに好ましい。ブロックポリイソシアネートの含有量が上記範囲内であることで、引張強度等の各種物性により優れる樹脂膜が得られる。ブロックポリイソシアネートの含有量は、例えば、配合量から算出することもでき、或いは、核磁気共鳴(NMR)法及びガスクロマトグラフィー/質量分析法(GC/MS法)を用いて、同定及び定量して算出することもできる。
本実施形態の樹脂組成物は、その他添加剤を更に含んでもよい。
その他添加剤としては、例えば、多価ヒドロキシ化合物中の架橋性官能基と反応しうる硬化剤、硬化触媒、溶剤、顔料類(体質顔料、着色顔料、メタリック顔料等)、紫外線吸収剤、光安定剤、ラジカル安定剤、焼付工程時の着色を抑える黄変防止剤、塗面調整剤、流動調整剤、顔料分散剤、消泡剤、増粘剤、造膜助剤等が挙げられる。
前記塩基性化合物としては、例えば、金属ヒドロキシド、金属アルコキシド、金属カルボキシレート、金属アセチルアセチネート、オニウム塩の水酸化物、オニウムカルボキシレート、オニウム塩のハロゲン化物、活性メチレン系化合物の金属塩、活性メチレン系化合物のオニウム塩、アミノシラン類、アミン類、ホスフィン類等が挙げられる。前記オニウム塩としては、アンモニウム塩、ホスホニウム塩又はスルホニウム塩が好適である。
前記ルイス酸性化合物としては、例えば、有機スズ化合物、有機亜鉛化合物、有機チタン化合物、有機ジルコニウム化合物等が挙げられる。
本実施形態の樹脂組成物は、溶剤ベース、水系ベースどちらにも使用可能であるが、水系ベースの樹脂組成物として好適に用いられる。
本実施形態の樹脂膜は、上記樹脂組成物を硬化させてなる。本実施形態の樹脂膜は、80℃程度の低温での硬化性、硬度及び強度に優れる。
加熱時間は、省エネルギー及び基材の耐熱性の観点から、約1分間以上約60分間以下が好ましく、約2分間以上約40分間以下がより好ましい。
本実施形態の積層体は、異なる組成の、上記樹脂膜の樹脂膜を2層以上含む。樹脂膜の1層当たりの厚さは、1μm以上50μm以下である。本実施形態の積層体は、上記樹脂膜を含むことで、低温硬化性に優れる。
被着体としては、例えば、ガラス、各種金属、多孔質部材、各種塗装が施された部材、シーリング材硬化物、ゴム類、皮革類、繊維類、不織布、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、インキ類からなる層が挙げられる。
前記各種金属としては、例えば、アルミニウム、鉄、亜鉛鋼板、銅、ステンレス等が挙げられる。
前記多孔質部材としては、例えば、木材、紙、モルタル、石材等が挙げられる。
前記各種塗装としては、例えば、フッ素塗装、ウレタン塗装、アクリルウレタン塗装等が挙げられる。
前記シーリング材硬化物としては、例えば、シリコーン系、変性シリコーン系、ウレタン系等が挙げられる。前記ゴム類としては、例えば、天然ゴム、合成ゴム等が挙げられる。
前記皮革類としては、例えば、天然皮革、人工皮革等が挙げられる。
前記繊維類としては、例えば、植物系繊維、動物系繊維、炭素繊維、ガラス繊維等が挙げられる。
前記樹脂類のフィルム及びプレートの原料となる樹脂類としては、例えば、ポリ塩化ビニル、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、ポリオレフィン等が挙げられる。
前記インキ類としては、印刷インキ、UVインキ等が挙げられる。
実施例及び比較例で得られたブロックポリイソシアネート組成物について、以下に示す方法に従い、各物性の測定及び各評価を行った。
(イソシアネート基(NCO)含有率)
ポリイソシアネートのNCO含有率を測定するために、ブロック剤によるブロック化前のポリイソシアネートを測定試料として用いた。
まず、フラスコに測定試料2g以上3g以下を精秤した(Wg)。次いで、トルエン20mLを添加し、測定試料を溶解した。次いで、2規定のジ-n-ブチルアミンのトルエン溶液20mLを添加し、混合後、15分間室温放置した。次いで、イソプロピルアルコール70mLを加え、混合した。次いで、この液を1規定塩酸溶液(ファクターF)で、指示薬に滴定した。得られた滴定値をV2mLとした。次いで、ポリイソシアネート試料無しで、得られた滴定値をV1mlとした。次いで、下記式からポリイソシアネートのイソシアネート基(NCO)含有率(質量%)を算出した。
イソシアネート基(NCO)含有率(質量%)=(V1-V2)×F×42/(W×1000)×100
(数平均分子量及び重量平均分子量)
数平均分子量及び重量平均分子量は下記の装置を用いたゲルパーミエーションクロマトグラフ(GPC)測定によるポリスチレン基準の数平均分子量及び重量平均分子量である。
ポリイソシアネートの数平均分子量を測定するために、ブロック剤によるブロック化前のポリイソシアネートを測定試料として用いた。
重量平均分子量については、ブロックポリイソシアネート組成物又は多価ヒドロキシ化合物をそのまま測定試料として用いた。測定条件を以下に示す。
装置:東ソー(株)製、HLC-802A
カラム:東ソー(株)製、G1000HXL×1本
G2000HXL×1本
G3000HXL×1本
キャリアー:テトラヒドロフラン
検出方法:示差屈折計
(平均イソシアネート基数)
ポリイソシアネートの平均イソシアネート基数(平均NCO数)は、下記式により求めた。なお、式中、「Mn」は、ブロック剤によるブロック化前のポリイソシアネートの数平均分子量であり、上記「物性2」において測定された値を用いた。「NCO含有率」は、ブロック剤によるブロック化前に測定したポリイソシアネートのイソシアネート基含有率であり、上記「物性1」において算出された値を用いた。
平均イソシアネート基数=(Mn×NCO含有率×0.01)/42
(ブロックポリイソシアネート組成物の固形分量)
ブロックポリイソシアネート組成物の固形分量は、次のように求めた。
まず、底直径38mmのアルミ皿を精秤した。次いで、アルミ皿上に実施例及び比較例で製造されたブロックポリイソシアネート組成物約1gを乗せた状態で精秤した(W1)。次いで、ブロックポリイソシアネート組成物を均一厚さに調整した。次いで、アルミ皿に乗せた状態のブロックポリイソシアネート組成物を105℃のオーブンで1時間保持した。次いで、アルミ皿が室温になった後、アルミ皿に残存したブロックポリイソシアネート組成物を精秤した(W2)。次いで、下記式からブロックポリイソシアネート組成物の固形分量(質量%)を算出した。
ブロックポリイソシアネート組成物の固形分量(質量%)=W2/W1×100
(水酸基価)
多価ヒドロキシ化合物の水酸基価は、電位差滴定法により測定し算出した。また、水酸基価は多価ヒドロキシ化合物中の固形分に対する値である。
(ガラス転移温度Tg)
多価ヒドロキシ化合物のガラス転移温度は、多価ヒドロキシ化合物溶液中の有機溶剤及び水分を減圧下で飛ばした後、真空乾燥したものを、示差走査熱量(DSC)測定装置を用いて、昇温速度5℃/分の条件で測定した値をガラス転移温度として用いた。
(ポリオールAに含まれるヒドロキシ基と、構成単位(I)とのモル比(OH/構成単位(I))
ブロックポリイソシアネート組成物中のポリオールAに含まれるヒドロキシ基の含有量(モル)と、構成単位(I)とのモル比は、ポリオールA及びブロック剤の配合量から算出した。
または、ポリオールAに含まれるヒドロキシ基の含有量(モル)は、ガスクロマトグラフィー/質量分析法(GC/MS法)により測定、構成単位(I)の含有量(モル)は、13C-NMRにより測定することで、モル量を算出し、そのモル比率を求めた。
(ポリオールAに含まれるヒドロキシ基の含有量(モル))
ブロックポリイソシアネート組成物にブロックポリイソシアネート組成物中の有効イソシアネート基モル量に対し5倍モルの2-エチルヘキサノールを添加した後に、120℃で5時間加熱した。加熱後の反応液をガスクロマトグラフィー/質量分析法(GC/MS法)により、発生したポリオールA成分を測定することで、ブロックポリイソシアネート組成物中のポリオールAに含まれるヒドロキシ基の含有量(モル)を算出した。
装置:アジレント・テクロノジー株式会社製「Agilent 7890、5977」
カラム:アジレント・テクロノジー株式会社製「HP-5MS」(L30m、I.D0.250mm、Film0.25um)
キャリアガス:ヘリウム
検出器:MSD
イオン化方:EI
注入口温度:320℃
トランスファー温度:320℃
オーブン温度:40℃(5分保持)→(20℃/分昇温)→320℃(10分保持)
スピリット比:1/1000
質量範囲:m/z 10~800
注入量:0.5μL
ブロックポリイソシアネート組成物中の構成単位(I)の含有量は、13C-NMRにより算出した。
装置:日本電子製「JEOL-ECZ500(SC)」(商品名)
溶剤:重クロロホルム
積算回数:5120回
試料濃度:50wt/vol%
ケミカルシフト基準:重クロロホルムを77.0ppmとした。
ブロックポリイソシアネート組成物中の構成単位(I)に対する構成単位(I-1)のモル比率(構成単位(I-1)/構成単位(I))は、以下に示す方法を用いて算出した。
具体的には、日本電子製「JEOL-ECZ500(SC)」(商品名)を用いた、13C-NMRの測定により、構成単位(I)(構成単位(I-1)を含む)の合計モル量と構成単位(I-1)のモル量を算出し、そのモル比率を求めた。
装置:日本電子製「JEOL-ECZ500(SC)」(商品名)
溶剤:重クロロホルム
積算回数:5120回
試料濃度:50wt/vol%
ケミカルシフト基準:重クロロホルムを77.0ppmとした。
(構成単位(II)/構成単位(I)のモル比)
構成単位(I)に対する、構成単位(II)のモル比(構成単位(II)/構成単位(I))は、ブロックポリイソシアネート組成物をエバポレーターにより50℃以下で溶媒及びその他の成分を飛ばし、減圧乾燥した後、13C-NMRにより、構成単位(I)に対する構成単位(II)の組成比を測定することで、構成単位(I)に対する構成単位(II)のモル比を算出した。
装置:日本電子製「JEOL-ECZ500(SC)」(商品名)
溶剤:重クロロホルム
積算回数:5120回
試料濃度:50wt/vol%
ケミカルシフト基準:重クロロホルムを77.0ppmとした。
(ブロックポリイソシアネート中のモノアルコール量)
ブロックポリイソシアネート組成物中のモノアルコール量(質量%)は、ガスクロマトグラフ測定により、定量した。
装置:SHIMADZU製 GC-2014
カラム:Agilent J&W DB-1 (L30m, I.D0.25mm, Film1.00um)
キャリアガス:ヘリウム
検出器:FID
注入口温度:100℃
検出器温度:220℃
オーブン温度:40℃(5分保持)→(10℃/分昇温)→150℃(5分保持)
注入量:0.3μL
多価ヒドロキシ化合物OHP1と、各ブロックイソシアネート組成物を、水酸基のモル量に対するイソシアネート基のモル量の比(イソシアネート基/水酸基)が1となるように配合し、さらに2-プロパノールを配合して、固形分35質量%になるように調製して、樹脂組成物を得た。
多価ヒドロキシ化合物OHP1と、各ブロックイソシアネート組成物を、水酸基のモル量に対するイソシアネート基のモル量の比(イソシアネート基/水酸基)が1となるように配合し、さらに酢酸ブチルを配合して、固形分35質量%になるように調製して、樹脂組成物を得た。
(貯蔵安定性)
上記「樹脂組成物の製造1-1」で得られた樹脂組成物について、初期粘度、及び、40℃で10日間貯蔵した後の粘度を測定(粘度計:東機産業社製 RE-85R)した。次いで、初期粘度に対する貯蔵後の粘度の比を算出した。算出された初期粘度に対する貯蔵後の粘度の比から以下の評価基準に従って貯蔵安定性を評価した。
A:初期粘度に対する貯蔵後の粘度の比が2.0以下
B:初期粘度に対する貯蔵後の粘度の比が2.0超3.0以下
C:ゲル化
(低温硬化性:ゲル分率)
上記「樹脂組成物の製造1-2」で得られた樹脂組成物をポリプロピレン(PP)板上に乾燥膜厚40μmになるよう塗装した後、80℃で30分間加熱乾燥し、樹脂膜を得た。得られた樹脂膜を常温(23℃)で1週間保管し、ゲル分率の測定を行なった。ゲル分率は、樹脂膜をアセトン中に23℃で24時間浸漬した際の未溶解部分質量を浸漬前質量で除した値の百分率(質量%)として求めた。なお、ゲル分率が82質量%以上であるものを良好であると評価した。
(ケーニッヒ硬度)
上記「樹脂組成物の製造1-2」で得られた樹脂組成物をガラス板上に乾燥膜厚40μmになるよう塗装した後、80℃で30分間加熱乾燥し、樹脂膜を得た。得られた樹脂膜について、ケーニッヒ硬度計(BYK Gardner社のPendulum hardness tester)を用いて23℃環境下でのケーニッヒ硬度(回)を測定した。なお、ケーニッヒ硬度が40回以上であるものを良好であると評価した。
(強度:引張最大応力)
上記「樹脂組成物の製造1-2」で得られた樹脂組成物をポリプロピレン(PP)板上に乾燥膜厚40μmになるよう塗装した後、80℃で30分間加熱乾燥し、樹脂膜を得た。得られた樹脂膜を幅10mm、長さ40mmにカットし、チャック間距離が20mmになるようにセットし、23℃環境下、20mm/分の速度で引張試験を実施した。その時の最大点応力を引張最大応力とした。なお、引張最大応力が10.0MPa以上であるものを良好であると評価した。
(耐溶剤性(キシレンラビング試験))
得られた水系樹脂組成物をガラス板上に乾燥膜厚40μmになるよう塗装した後、85℃で30分間加熱乾燥し、樹脂膜を得た。得られた樹脂膜を常温(23℃)で1日間保管した樹脂膜を、23℃でキシレンを染み込ませた綿棒で3cmの長さを20往復回擦り、樹脂膜の状態を観察した。樹脂膜の状態から、以下の評価基準に従い、耐溶剤性を評価した。評価結果がB以上であるものを耐溶剤性が良好であると評価した。
A:ほぼ劣化が見られない
B:ラビング部で、一部、筋が見られた
C:ラビング部で筋が見られ、かつ、薄膜化が見られた
D:ラビング部の樹脂膜が全て溶解した箇所が存在した
[合成例1-1]
(ポリイソシアネートP1-1の合成)
温度計、攪拌羽根及び還流冷却管を取り付けた四ツ口フラスコに、窒素気流下で、HDI:100質量部、及び、3価アルコールとε-カプロラクトンとから誘導されるポリエステルポリオール(ポリカプロラクトントリオール)(ダイセル化学社製、「プラクセル303」(商品名)、平均官能基数:3、数平均分子量300):5.3質量部を仕込み、撹拌下反応器内温度を89℃に1時間保持しウレタン化反応を行った。その後反応器内温度を63℃に保持し、イソシアヌレート化触媒テトラメチルアンモニウムカプリエートを加え、収率が52質量%になった時点で燐酸を添加し反応を停止した。反応液をろ過した後、薄膜蒸発缶を用いて未反応のHDIを除去して、イソシアヌレート型ポリイソシアネート(以下、「ポリイソシアネートP1-1」と称する場合がある)を得た。
得られたポリイソシアネートP1-1のNCO含有率は18.6質量%、数平均分子量は1220、平均イソシアネート基数は5.4であった。また、得られたポリイソシアネートP1-1について1H-NMR分析を行い、イソシアヌレート基が存在することを確認した。
(ポリイソシアネートP1-2の合成)
温度計、攪拌羽根及び還流冷却管を取り付けた四ツ口フラスコに、窒素気流下で、HDI:81質量部、IPDI:19質量部、及び、3価アルコールである、トリメチロールプロパン(平均官能基数:3、分子量:134):3.35質量部を仕込み、撹拌下反応器内温度を88℃に1時間保持しウレタン化反応を行った。その後反応器内温度を78℃に保持し、イソシアヌレート化触媒テトラメチルアンモニウムカプリエート:0.012質量部を加え、収率が44質量%になった時点で燐酸を添加し反応を停止した。反応液をろ過した後、薄膜蒸発缶を用いて未反応のHDI及びIPDIを除去して、イソシアヌレート型ポリイソシアネート(以下、「ポリイソシアネートP1-2」と称する場合がある)を得た。得られたポリイソシアネートP1-2のNCO含有率は19.0質量%、数平均分子量は1170、平均イソシアネート基数は5.3であった。また、得られたポリイソシアネートP1-2について1H-NMR分析を行い、イソシアヌレート基が存在することを確認した。
(ポリイソシアネートP1-3の合成)
温度計、攪拌羽根及び還流冷却管を取り付けた四ツ口フラスコに、窒素気流下で、HDI:70質量部、IPDI:30質量部、及び、3価アルコールである、トリメチロールプロパン(平均官能基数:3、分子量:134):2.9質量部を仕込み、撹拌下反応器内温度を88℃に1時間保持しウレタン化反応を行った。その後反応器内温度を78℃に保持し、イソシアヌレート化触媒テトラメチルアンモニウムカプリエート:0.012質量部を加え、収率が44質量%になった時点で燐酸を添加し反応を停止した。反応液をろ過した後、薄膜蒸発缶を用いて未反応のHDI及びIPDIを除去して、イソシアヌレート型ポリイソシアネート(以下、「ポリイソシアネートP1-3」と称する場合がある)を得た。得られたポリイソシアネートP1-3のNCO含有率は18.9質量%、数平均分子量は1130、平均イソシアネート基数は5.1であった。また、得られたポリイソシアネートP1-3について1H-NMR分析を行い、イソシアヌレート基が存在することを確認した。
(ポリイソシアネートP1-4の合成)
温度計、攪拌羽根及び還流冷却管を取り付けた四ツ口フラスコに、窒素気流下で、HDI:100質量部を仕込み、撹拌下反応器内温度を60℃に保持し、トリメチルベンジルアンモニウム・ハイドロオキサイド0.095質量部を加え、4.5時間後、転化率が40質量%になった時点で燐酸0.02質量部を添加し反応を停止した。反応液をろ過した後、薄膜蒸発缶を用いて未反応のHDIを除去して、イソシアヌレート型ポリイソシアネート(以下、「ポリイソシアネートP1-4」と称する場合がある)を得た。得られたポリイソシアネートP1-4のNCO含有率は22.0質量%、数平均分子量は655、平均イソシアネート基数は3.43であった。また、得られたポリイソシアネートP1-4について1H-NMR分析を行い、イソシアヌレート基が存在することを確認した。
(ポリイソシアネートP1-5の合成)
温度計、攪拌羽根及び還流冷却管を取り付けた四ツ口フラスコに、窒素気流下で、HDI:600質量部、2価アルコールである1,3-ブタンジオール10.8部を仕込み、撹拌下反応器内温度を90℃1時間保持しウレタン化反応を行った。その後反応器内温度を80℃に保持し、イソシアヌレート化触媒としてテトラメチルアンモニウムカプリエート0.03部を加えて、反応液の屈折率を測定し、収率が55%になった時点で燐酸を添加し反応を停止した。反応液をろ過した後、薄膜蒸発缶を用いて未反応のHDIを除去して、イソシアヌレート型ポリイソシアネート(以下、「ポリイソシアネートP1-5」と称する場合がある)を得た。得られたポリイソシアネートP1-5のNCO含有率は19.3質量%、数平均分子量は970、平均イソシアネート基数は4.4であった。また、得られたポリイソシアネートP1-5について1H-NMR分析を行い、イソシアヌレート基が存在することを確認した。
[実施例1-1]
(ブロックポリイソシアネート組成物BL-a1-1の製造)
温度計、攪拌羽根及び還流冷却管を取り付けた四ツ口フラスコに、窒素気流下で、合成例1-1で得られたポリイソシアネートP1-1:100質量部、ポリカプロラクトンジオール(以下、「C1」と称する場合がある)(ダイセル社製、「プラクセル205UT」(商品名)、数平均分子量530、平均官能基数2):0.59質量部(イソシアネート基100モル%に対して0.50モル%)、2-エチルヘキシルアシッドホスフェート(城北化学工業株式会社製、「JP-508T」(商品名)):0.008質量部、及び、ジプロピレングリコールジメチルエーテル(DPDM):54.2質量部を混合し、80℃で3時間反応を行った。反応液を40℃まで冷却し、マロン酸ジイソプロピル(以下、「B1」と称する場合がある)をイソシアネート基100モル%に対して50モル%、及び、マロン酸ジ-tert-ブチル(以下、「B2」と称する場合がある)をイソシアネート基100モル%に対して50モル%となるように仕込み、さらに、ジプロピレングリコールジメチルエーテル(DPDM)を加えて、固形分が60質量%となるように調製した。次いで、攪拌しながら、ナトリウムメチラート(溶液の総質量に対して28質量%)含有メタノール溶液:1.1質量部を滴下した後、溶液温度が47℃になるように外浴を調整し、47℃で6時間以上ブロック化反応させた。赤外分光法(IR)によりイソシアネート基のピークの消失を確認した後、ブロックポリイソシアネート組成物BL-a1-1を得た。得られたブロックポリイソシアネート組成物BL-a1-1について、固形分は60.0質量%、重量平均分子量2.1×104であった。
ポリイソシアネート、ポリオール及びブロック剤の種類及び配合量を表1~6に示す通りとした以外は、実施例1-1と同様の方法を用いて、各ブロックポリイソシアネート組成物を製造した。
(ブロックポリイソシアネート組成物BL-a1-15の製造)
温度計、攪拌羽根及び還流冷却管を取り付けた四ツ口フラスコに、窒素気流下で、合成例1-1で得られたポリイソシアネートP1-1:100質量部、マロン酸ジイソプロピル(B1)をイソシアネート基100モル%に対して50モル%、及び、マロン酸ジ-tert-ブチル(B2)をイソシアネート基100モル%に対して50モル%となるように仕込み、さらに、ジプロピレングリコールジメチルエーテル(DPDM)を加えて、固形分が60質量%となるように調製した。次いで、攪拌しながら、ナトリウムメチラート(溶液の総質量に対して28質量%)含有メタノール溶液:1.1質量部を滴下した後、溶液温度が47℃になるように外浴を調整し、47℃で6時間以上ブロック化反応させた。続いて、ポリカプロラクトンジオール(C1)(ダイセル社製、「プラクセル205UT」(商品名)、数平均分子量530、平均官能基数2)を0.59質量部加え、溶液温度が80℃になるように外浴を調整し、2時間反応させて、ブロックポリイソシアネート組成物BL-a1-15を得た。得られたブロックポリイソシアネート組成物BL-a1-15について、固形分は60.1質量%、重量平均分子量1.8×104であった。
(ブロックポリイソシアネート組成物BL-a1-16の製造)
温度計、攪拌羽根及び還流冷却管を取り付けた四ツ口フラスコに、窒素気流下で、合成例1-2で得られたポリイソシアネートP1-2:100質量部、ポリカプロラクトンジオール(C1)(ダイセル社製、「プラクセル205UT」(商品名)、数平均分子量530、平均官能基数2):0.59質量部(イソシアネート基100モル%に対して0.50モル%)、メトキシポリエチレングリコール(MPG-081、エチレンオキサイド繰り返し単位:15個、日本乳化剤株式会社製):ポリイソシアネートP1-2のイソシアネート基100モル%に対して0.5モル%となる量、2-エチルヘキシルアシッドホスフェート(城北化学工業株式会社製、「JP-508T」(商品名)):0.008質量部、及び、ジプロピレングリコールジメチルエーテル(DPDM):54.2質量部を混合し、80℃で4時間反応を行った。反応液を40℃まで冷却し、マロン酸ジイソプロピル(B1)をイソシアネート基100モル%に対して70モル%、及び、マロン酸ジ-tert-ブチル(B2)をイソシアネート基100モル%に対して30モル%となるように仕込み、さらに、ジプロピレングリコールジメチルエーテル(DPDM)を加えて、固形分が60質量%となるように調製した。次いで、攪拌しながら、ナトリウムメチラート(溶液の総質量に対して28質量%)含有メタノール溶液:1.1質量部を滴下した後、溶液温度が47℃になるように外浴を調整し、47℃で6時間以上ブロック化反応させた。赤外分光法(IR)によりイソシアネート基のピークの消失を確認した後、ブロックポリイソシアネート組成物BL-a1-16を得た。得られたブロックポリイソシアネート組成物BL-a1-16について、固形分は60.0質量%、重量平均分子量2.0×104であった。
(ブロックポリイソシアネート組成物BL-a1-22の製造)
温度計、攪拌羽根及び還流冷却管を取り付けた四ツ口フラスコに、窒素気流下で、合成例1-1で得られたポリイソシアネートP1-1:100質量部、ポリカプロラクトンジオール(C1)(ダイセル社製、「プラクセル205UT」(商品名)、数平均分子量530、平均官能基数2):5.9質量部(イソシアネート基100モル%に対して0.50モル%)、2-エチルヘキシルアシッドホスフェート(城北化学工業株式会社製、「JP-508T」(商品名)):0.008質量部、及び、ジプロピレングリコールジメチルエーテル(DPDM):57.0質量部を混合し、80℃で3時間反応を行った。反応液を40℃まで冷却し、マロン酸ジイソプロピル(B1)をイソシアネート基と等モルになるように仕込み、さらに、ジプロピレングリコールジメチルエーテル(DPDM)を加えて、固形分が60質量%となるように調製した。次いで、攪拌しながら、ナトリウムメチラート(溶液の総質量に対して28質量%)含有メタノール溶液:1.1質量部を滴下した後、溶液温度が47℃になるように外浴を調整し、47℃で6時間以上ブロック化反応させ、ブロックポリイソシアネート組成物中間体を得た。その後、tert-ブタノールをブロックイソシアネート基に対して200モル%を添加し、発生したイソプロピルアルコールを常圧下蒸留により、取り除きながら、80℃で3時間反応させた。その後、さらに、60℃で減圧下(50kPa)、イソプロパノール、及びtert-ブタノールを留去し、最後に、ジプロピレングリコールジメチルエーテル(DPDM)を添加することで、固形分を60質量%に調整し、ブロックポリイソシアネート組成物BL-a1-22得た。得られたブロックポリイソシアネート組成物BL-a1-22について、固形分は60.0質量%、重量平均分子量9.0×103であった。
(ブロックポリイソシアネート組成物BL-a1-24の製造)
温度計、攪拌羽根及び還流冷却管を取り付けた四ツ口フラスコに、窒素気流下で、合成例1-1で得られたポリイソシアネートP1-1:100質量部、ポリカプロラクトンジオール(C1)(ダイセル社製、「プラクセル205UT」(商品名)、数平均分子量530、平均官能基数2):5.9質量部(イソシアネート基100モル%に対して0.50モル%)、2-エチルヘキシルアシッドホスフェート(城北化学工業株式会社製、「JP-508T」(商品名)):0.008質量部、及び、ジプロピレングリコールジメチルエーテル(DPDM):57.0質量部を混合し、80℃で3時間反応を行った。反応液を40℃まで冷却し、マロン酸ジイソプロピル(B1)をイソシアネート基と等モルになるように仕込み、さらに、ジプロピレングリコールジメチルエーテル(DPDM)を加えて、固形分が60質量%となるように調製した。次いで、攪拌しながら、ナトリウムメチラート(溶液の総質量に対して28質量%)含有メタノール溶液:1.1質量部を滴下した後、溶液温度が47℃になるように外浴を調整し、47℃で6時間以上ブロック化反応させ、ブロックポリイソシアネート組成物中間体を得た。その後、2-メチル-2-ブタノールをブロックイソシアネート基に対して200モル%を添加し、発生したイソプロピルアルコールを常圧下蒸留により、取り除きながら、110℃で5時間反応させた。その後、さらに、60℃で減圧下(50kPa)、イソプロパノール、及び2-メチル-2-ブタノールを留去し、最後に、ジプロピレングリコールジメチルエーテル(DPDM)を添加することで、固形分を60質量%に調整し、ブロックポリイソシアネート組成物BL-a1-24得た。得られたブロックポリイソシアネート組成物BL-a1-24について、固形分は60.0質量%、重量平均分子量9.0×103であった。
(ブロックポリイソシアネート組成物BL-a1-25の製造)
温度計、攪拌羽根及び還流冷却管を取り付けた四ツ口フラスコに、窒素気流下で、合成例1-1で得られたポリイソシアネートP1-1:100質量部、マロン酸ジイソプロピル(B1)をソシアネート基と等モルになるように仕込み、さらに、ジプロピレングリコールジメチルエーテル(DPDM)を加えて、固形分が60質量%となるように調製した。次いで、攪拌しながら、ナトリウムメチラート(溶液の総質量に対して28質量%)含有メタノール溶液:1.1質量部を滴下した後、溶液温度が47℃になるように外浴を調整し、47℃で6時間以上ブロック化反応させた。続いて、ポリカプロラクトンジオール(C1)(ダイセル社製、「プラクセル205UT」(商品名)、数平均分子量530、平均官能基数2)を5.9質量部加え、溶液温度が80℃になるように外浴を調整し、2時間反応させた。その後、2-メチル-2-ブタノールをブロックイソシアネート基に対して200モル%を添加し、発生したイソプロピルアルコールを常圧下蒸留により、取り除きながら、110℃で5時間反応させた。その後、さらに、60℃で減圧下(50kPa)、イソプロパノール、及び2-メチル-2-ブタノールを留去し、最後に、ジプロピレングリコールジメチルエーテル(DPDM)を添加することで、固形分を60質量%に調整し、ブロックポリイソシアネート組成物BL-a1-25を得た。得られたブロックポリイソシアネート組成物BL-a1-25について、固形分は60.0質量%、重量平均分子量9.0×103であった。
[製造例1]
(多価ヒドロキシ化合物OHP1の製造)
撹拌装置、温度計、冷却管、窒素ガス導入口を備えた四ツ口フラスコにプロピレングリコールモノメチルエーテル:29質量部を仕込み、窒素ガス通気下で110℃に昇温した。110℃に達した後、窒素ガスの通気を止め、2-ヒドロキシエチルメタクリレート:22.3質量部、メチルメタクリレート:8.0質量部、ブチルアクリレート:26.1質量部、スチレン:42.3質量部、アクリル酸:1.3質量部、及び、2,2’-アゾビス(イソブチロニトリル):1.9質量部からなる混合物を5.5時間かけて滴下した。次いで、115℃で窒素ガスをフローしながら3時間攪拌した後、30℃まで冷却し、続いてエバポレーターにより溶媒を除去した。次いで、酢酸ブチルを投入し、固形分量60質量%のアクリルポリオール系樹脂である多価ヒドロキシ化合物OHP1の溶液を得た。多価ヒドロキシ化合物OHP1は、重量平均分子量Mw2.73×104、水酸基価139mgKOH/g、ガラス転移温度Tgは29.8℃であった。
(ポリオールA)
C1:ポリカプロラクトンジオール(ダイセル社製、「プラクセル205UT」(商品名)、数平均分子量530、平均官能基数2)
C2:ポリカプロラクトンジオール(ダイセル社製、「プラクセル220CPT」(商品名)、数平均分子量2000、平均官能基数2)
C3:ポリカプロラクトンジオール(ダイセル社製、「プラクセル240CP」(商品名)、数平均分子量4000、平均官能基数2)
C4:1,4-ブタンジオール(分子量90.12、水酸基数2)
C5:1,3-ブタンジオール(分子量90.12、水酸基数2)
B1:マロン酸ジイソプロピル
B2:マロン酸ジ-tert-ブチル
B3:マロン酸ジ(2-メチル-2-ブチル)
ポリオールAの配合量が異なるブロックポリイソシアネート組成物BL-a1-1~BL-a1-4(実施例1-1~1-4)の比較において、ポリオールAの配合量が減少するほど、塗膜としたときの、80℃程度の低温での硬化性、硬度及び強度がより優れる傾向がみられた。
ブロック剤B2に対するブロック剤B1のモル比が異なるブロックポリイソシアネート組成物BL-a1-2、BL-a1-11及びBL-a1-12(実施例1-2、1-11及び1-12)の比較において、B1/B2が70/30以下であるほうが塗膜としたときの、80℃程度の低温での硬化性及び硬度により優れ、B1/B2が50/50であるほうが塗膜としたときの強度が特に優れる傾向がみられた。
使用したポリイソシアネートの種類が異なるブロックポリイソシアネート組成物BL-a1-11、BL-a1-13及びBL-a1-14(実施例1-11、1-13及び1-14)の比較において、ポリイソシアネートの平均イソシアネート基数が小さくなるほど、塗膜としたときの硬度がより優れる傾向がみられ、一方で、ポリイソシアネートの平均イソシアネート基数が大きくなるほど、80℃程度の低温での硬化性がより優れる傾向がみられた。
ポリオールAによる変性を行わなかったブロックポリイソシアネート組成物BL-b1-1~BL-b1-2(比較例1-1及び1-2)では、樹脂組成物としたときの貯蔵安定性は良好であったが、塗膜としたときの、80℃程度の低温での硬化性、硬度及び強度、および耐溶剤性が劣っていた。
水系主剤アクリルポリオール(Nuplex社製、「Setaqua(登録商標)6515」(商品名)、OH(モル%)(on solids)=3.3、Acid value(mgKOH/g)=9.9、固形分45質量%)と、各ブロックポリイソシアネート組成物を、水酸基のモル量に対するイソシアネート基のモル量の比(イソシアネート基/水酸基)が0.80となるように配合した。さらにイオン交換水を配合して、微量のジメチルアミノエタノールを添加し、pHが8.0以上8.5以下程度、固形分45質量%になるように調製した。次いで、溶液を、ホモディスパーを用いて1000rpmで15分間撹拌し、脱泡後、水系樹脂組成物を得た。
(低温硬化性)
得られた樹脂組成物をポリプロピレン(PP)板上に乾燥膜厚40μmになるよう塗装した後、85℃で30分間加熱乾燥し、樹脂膜を得た。得られた樹脂膜を常温(23℃)で1週間保管し、ゲル分率の測定を行なった。ゲル分率は、樹脂膜をアセトン中に23℃で24時間浸漬した際の未溶解部分質量を浸漬前質量で除した値の百分率(質量%)として求めた。得られたゲル分率から以下の評価基準に従い、低温硬化性を評価した。評価結果がC以上であるものを低温硬化性が良好であると評価した。
A:初期ゲル分率85質量%以上
B:初期ゲル分率82質量%以上85質量%未満
C:初期ゲル分率78質量%以上82質量%未満
D:初期ゲル分率70質量%以上78質量%未満
E:初期ゲル分率70質量%未満
(貯蔵安定性)
得られた水系樹脂組成物20gについて、40℃で3日間貯蔵した後、貯蔵後の水系樹脂組成物を用いて、貯蔵前のゲル分率(初期ゲル分率)及び貯蔵後のゲル分率を測定した。ゲル分率の求め方は、「評価2-1」に記載の方法を用いた。ゲル分率保持率を、下記式を用いて算出した。
ゲル分率保持率(%)=(貯蔵後ゲル分率)/(初期ゲル分率)×100
A:ゲル分率保持率90%以上
B:ゲル分率保持率80%以上90%未満
C:ゲル分率保持率73%以上80%未満
D:ゲル分率保持率67%以上73%未満
E:ゲル分率保持率60%以上67%未満
F:ゲル分率保持率60%以上
(ケーニッヒ硬度)
上記「評価2-1」と同様の方法を用いて、ガラス板上に樹脂膜を得た。得られた樹脂膜について、ケーニッヒ硬度計(BYK Gardner社のPendulum hardness tester)を用いて、23℃環境下でケーニッヒ硬度(回)を測定した。ケーニッヒ硬度の値から、以下の評価基準に従い、ケーニッヒ硬度を評価した。評価結果がB以上であるものをケーニッヒ硬度が良好であると評価した。
A:30回以上
B:25回以上29回以下
C:20回以上24回以下
D:19回以下
(耐溶剤性(エタノールラビング試験))
得られた水系樹脂組成物をガラス板上に乾燥膜厚40μmになるよう塗装した後、85℃で30分間加熱乾燥し、樹脂膜を得た。得られた樹脂膜を常温(23℃)で1日間保管した樹脂膜を、23℃でエタノールを染み込ませた綿棒で3cmの長さを20往復回擦り、樹脂膜の状態を観察した。樹脂膜の状態から、以下の評価基準に従い、耐溶剤性を評価した。評価結果がB以上であるものを耐溶剤性が良好であると評価した。
A:ほぼ劣化が見られない
B:ラビング部で、一部、筋が見られた
C:ラビング部で筋が見られ、かつ、薄膜化が見られた
D:ラビング部の樹脂膜が全て溶解した箇所が存在した
[合成例2-1]
(ポリイソシアネートP2-1の合成)
温度計、攪拌羽根及び還流冷却管を取り付けた四ツ口フラスコに、窒素気流下で、HDI:100質量部、及び、3価アルコールとε-カプロラクトンとから誘導されるポリエステルポリオール(ダイセル化学社製、「プラクセル303」(商品名)、平均官能基数:3、数平均分子量300):5.2質量部を仕込み、撹拌下反応器内温度を88℃に1時間保持しウレタン化反応を行った。その後反応器内温度を62℃に保持し、イソシアヌレート化触媒テトラメチルアンモニウムカプリエートを加え、収率が51質量%になった時点で燐酸を添加し反応を停止した。反応液をろ過した後、薄膜蒸発缶を用いて未反応のHDIを除去して、イソシアヌレート型ポリイソシアネート(以下、「ポリイソシアネートP2-1」と称する場合がある)を得た。得られたポリイソシアネートP2-1のNCO含有率は18.8質量%、数平均分子量は1180、平均イソシアネート基数は5.3であった。また、得られたポリイソシアネートP2-1について1H-NMR分析を行い、イソシアヌレート基が存在することを確認した。
(ポリイソシアネートP2-2の合成)
温度計、攪拌羽根及び還流冷却管を取り付けた四ツ口フラスコに、窒素気流下で、HDI:100質量部を仕込み、反応器内温度を60℃に保持し、イソシアヌレート化触媒テトラメチルアンモニウムカプリエートを加え、収率が38質量%になった時点で燐酸を添加し反応を停止した。反応液をろ過した後、薄膜蒸発缶を用いて未反応のHDIを除去して、イソシアヌレート型ポリイソシアネート(以下、「ポリイソシアネートP2-2」と称する場合がある)を得た。得られたポリイソシアネートP2-2のNCO含有率は22.2質量%、数平均分子量は650、平均イソシアネート基数は3.4であった。また、得られたポリイソシアネートP2-2について1H-NMR分析を行い、イソシアヌレート基が存在することを確認した。
(ポリイソシアネートP2-3の合成)
温度計、攪拌羽根及び還流冷却管を取り付けた四ツ口フラスコに、窒素気流下で、ポリイソシアネートP2-1:100質量部、ジプロピレングリコールジメチルエーテル(DPDM):13質量部、メトキシポリエチレングリコール(MPG-081、エチレンオキサイド繰り返し単位:15個、日本乳化剤株式会社製):15質量部(ポリイソシアネートP2-1のイソシアネート基100モル%に対して5モル%となる量)、2-エチルヘキシルアシッドホスフェート(JP-508T、城北化学工業株式会社製):0.08質量部、及び、ジプロピレングリコールジメチルエーテル(DPDM)を混合し120℃で2時間撹拌して、ポリイソシアネートP2-3を得た。得られたポリイソシアネートP2-3のNCO含有率は14.0質量%、平均イソシアネート基数は5.0であった。
(ポリイソシアネートP2-4の合成)
温度計、攪拌羽根及び還流冷却管を取り付けた四ツ口フラスコに、窒素気流下で、ポリイソシアネートP2-2:100質量部、ジプロピレングリコールジメチルエーテル(DPDM):13質量部、メトキシポリエチレングリコール(MPG-081、エチレンオキサイド繰り返し単位:15個、日本乳化剤株式会社製):18質量部(ポリイソシアネートP2-2のイソシアネート基100モル%に対して5モル%)、2-エチルヘキシルアシッドホスフェート(JP-508T、城北化学工業株式会社製):0.08質量部、及び、ジプロピレングリコールジメチルエーテル(DPDM)を混合し120℃で2時間撹拌して、ポリイソシアネートP2-4を得た。得られたポリイソシアネートP2-4のNCO含有率は16.2質量%、平均イソシアネート基数は3.2であった。
[実施例2-1]
(ブロックポリイソシアネート組成物BL-a2-1の製造)
温度計、攪拌羽根及び還流冷却管を取り付けた四ツ口フラスコに、窒素気流下で、合成例2-3で得られたポリイソシアネートP2-3:100質量部、マロン酸ジイソプロピル:43.9質量部(NCO基100モル%に対して70モル%)、及び、マロン酸(2-メチルー2-ペンチル)イソプロピル:23.0質量部(NCO基100モル%に対して30モル%)を仕込み、さらに、ジプロピレングリコールジメチルエーテル(DPDM)を加えて、固形分が60質量%となるように調製した。次いで、攪拌しながら、ナトリウムメチラート(溶液の総質量に対して28質量%)含有メタノール溶液:1.0質量部を滴下した後、溶液温度が55℃になるように外浴を調整し、55℃で5時間ブロック化反応させ、固形分60質量%の、ブロックポリイソシアネート組成物BL-a2-1を得た。
(ブロックポリイソシアネート組成物BL-a2-2の製造)
温度計、攪拌羽根及び還流冷却管を取り付けた四ツ口フラスコに、窒素気流下で、合成例2-3で得られたポリイソシアネートP2-3:100質量部、マロン酸ジイソプロピル:43.9質量部(NCO基100モル%に対して70モル%)、及び、マロン酸(2-メチルー2-ブチル)イソプロピル:21.6質量部(NCO基100モル%に対して30モル%)を仕込み、さらに、ジプロピレングリコールジメチルエーテル(DPDM)を加えて、固形分が60質量%となるように調製した。次いで、攪拌しながら、ナトリウムメチラート(溶液の総質量に対して28質量%)含有メタノール溶液:1.0質量部を滴下した後、溶液温度が55℃になるように外浴を調整し、55℃で5時間ブロック化反応させ、固形分60質量%の、ブロックポリイソシアネート組成物BL-a2-2を得た。
(ブロックポリイソシアネート組成物BL-a2-3の製造)
温度計、攪拌羽根及び還流冷却管を取り付けた四ツ口フラスコに、窒素気流下で、合成例2-3で得られたポリイソシアネートP2-3:100質量部、マロン酸ジイソプロピル:63.9質量部(NCO基100モル%に対して102モル%)を仕込み、さらに、ジプロピレングリコールジメチルエーテル(DPDM)を加えて、固形分が60質量%となるように調製した。次いで、攪拌しながら、ナトリウムメチラート(溶液の総質量に対して28質量%)含有メタノール溶液:1.0質量部を滴下した後、溶液温度が55℃になるように外浴を調整し、55℃で5時間ブロック化反応させ、固形分60質量%の、ブロックポリイソシアネート組成物中間体を得た。その後、2-メチル-2-ブタノール:30質量部(ブロックイソシアネート基に対して100モル%)を添加し、発生したイソプロピルアルコールを常圧下蒸留により、取り除きながら、80℃で3時間反応させた。その後、さらに、60℃で減圧下(50kPa)、イソプロパノール、及び2-メチル-2-ブタノールを留去し、最後に、ジプロピレングリコールジメチルエーテル(DPDM)を添加することで、固形分を60質量%に調整し、ブロックポリイソシアネート組成物BL-a2-3を得た。
(ブロックポリイソシアネート組成物BL-a2-4の製造)
温度計、攪拌羽根及び還流冷却管を取り付けた四ツ口フラスコに、窒素気流下で、合成例2-3で得られたポリイソシアネートP2-3:100質量部、マロン酸ジイソプロピル:63.9質量部(NCO基100モル%に対して102モル%)を仕込み、さらに、ジプロピレングリコールジメチルエーテル(DPDM)を加えて、固形分が60質量%となるように調製した。次いで、攪拌しながら、ナトリウムメチラート(溶液の総質量に対して28質量%)含有メタノール溶液:1.0質量部を滴下した後、溶液温度が55℃になるように外浴を調整し、55℃で5時間ブロック化反応させ、固形分60質量%の、ブロックポリイソシアネート組成物中間体を得た。その後、2-メチル-2-ブタノール:15質量部(ブロックイソシアネート基に対して50モル%)を添加し、発生したイソプロピルアルコールを常圧下蒸留により、取り除きながら、80℃で3時間反応させた。その後、さらに、60℃で減圧下(50kPa)、イソプロパノール、及び2-メチル-2-ブタノールを留去し、最後に、ジプロピレングリコールジメチルエーテル(DPDM)を添加することで、固形分を60質量%に調整し、ブロックポリイソシアネート組成物BL-a2-4を得た。
(ブロックポリイソシアネート組成物BL-a2-5の製造)
温度計、攪拌羽根及び還流冷却管を取り付けた四ツ口フラスコに、窒素気流下で、合成例2-3で得られたポリイソシアネートP2-3:100質量部、マロン酸ジイソプロピル:31.3質量部(NCO基100モル%に対して50モル%)、及び、マロン酸(2-メチルー2-ブチル)イソプロピル:34.0質量部(NCO基100モル%に対して50モル%)を仕込み、さらに、ジプロピレングリコールジメチルエーテル(DPDM)を加えて、固形分が60質量%となるように調製した。次いで、攪拌しながら、ナトリウムメチラート(溶液の総質量に対して28質量%)含有メタノール溶液:1.0質量部を滴下した後、溶液温度が55℃になるように外浴を調整し、55℃で5時間ブロック化反応させ、固形分60質量%の、ブロックポリイソシアネート組成物BL-a2-5を得た。
(ブロックポリイソシアネート組成物BL-a2-6の製造)
温度計、攪拌羽根及び還流冷却管を取り付けた四ツ口フラスコに、窒素気流下で、合成例2-3で得られたポリイソシアネートP2-3:100質量部、マロン酸ジイソプロピル:60.2質量部(NCO基100モル%に対して96モル%)、及び、マロン酸(2-メチルー2-ブチル)イソプロピル:2.9質量部(NCO基100モル%に対して4モル%)を仕込み、さらに、ジプロピレングリコールジメチルエーテル(DPDM)を加えて、固形分が60質量%となるように調製した。次いで、攪拌しながら、ナトリウムメチラート(溶液の総質量に対して28質量%)含有メタノール溶液:1.0質量部を滴下した後、溶液温度が55℃になるように外浴を調整し、55℃で5時間ブロック化反応させ、固形分60質量%の、ブロックポリイソシアネート組成物BL-a2-6を得た。
(ブロックポリイソシアネート組成物BL-a2-7の製造)
温度計、攪拌羽根及び還流冷却管を取り付けた四ツ口フラスコに、窒素気流下で、合成例2-3で得られたポリイソシアネートP2-3:100質量部、マロン酸ジエチル:54.4質量部(NCO基100モル%に対して102モル%)を仕込み、さらに、ジプロピレングリコールジメチルエーテル(DPDM)を加えて、固形分が60質量%となるように調製した。次いで、攪拌しながら、ナトリウムメチラート(溶液の総質量に対して28質量%)含有メタノール溶液:1.0質量部を滴下した後、溶液温度が55℃になるように外浴を調整し、55℃で5時間ブロック化反応させ、固形分60質量%の、ブロックポリイソシアネート組成物中間体を得た。その後、2-メチル-2-ブタノール:30質量部(ブロックイソシアネート基に対して100モル%)を添加し、発生したエタノールを 常圧下蒸留により、取り除きながら、80℃で5時間反応させた。その後、さらに、60℃で減圧下(50kPa)、エタノール、及び2-メチル-2-ブタノールを留去し、最後に、ジプロピレングリコールジメチルエーテル(DPDM)を添加することで、固形分を60質量%に調整し、ブロックポリイソシアネート組成物BL-a2-7を得た。
(ブロックポリイソシアネート組成物BL-a2-8の製造)
温度計、攪拌羽根及び還流冷却管を取り付けた四ツ口フラスコに、窒素気流下で、合成例2-3で得られたポリイソシアネートP2-3:100質量部、マロン酸ジイソプロピル:63.9質量部(NCO基100モル%に対して102モル%)を仕込み、さらに、ジプロピレングリコールジメチルエーテル(DPDM)を加えて、固形分が60質量%となるように調製した。次いで、攪拌しながら、ナトリウムメチラート(溶液の総質量に対して28質量%)含有メタノール溶液:1.0質量部を滴下した後、溶液温度が55℃になるように外浴を調整し、55℃で5時間ブロック化反応させ、固形分60質量%の、ブロックポリイソシアネート組成物中間体を得た。その後、3-メチル-3-ペンタノール:34.8質量部(ブロックイソシアネート基に対して100モル%)を添加し、発生したイソプロピルアルコールを常圧下蒸留により、取り除きながら、80℃で3時間反応させた。その後、さらに、60℃で減圧下(50kPa)、イソプロパノール、及び3-メチル-3-ペンタノールを留去し、最後に、ジプロピレングリコールジメチルエーテル(DPDM)を添加することで、固形分を60質量%に調整し、ブロックポリイソシアネート組成物BL-a2-8を得た。
(ブロックポリイソシアネート組成物BL-a2-9の製造)
温度計、攪拌羽根及び還流冷却管を取り付けた四ツ口フラスコに、窒素気流下で、合成例2-4で得られたポリイソシアネートP2-4:100質量部、マロン酸ジイソプロピル:73.9質量部(NCO基100モル%に対して102モル%)を仕込み、さらに、ジプロピレングリコールジメチルエーテル(DPDM)を加えて、固形分が60質量%となるように調製した。次いで、攪拌しながら、ナトリウムメチラート(溶液の総質量に対して28質量%)含有メタノール溶液:1.0質量部を滴下した後、溶液温度が55℃になるように外浴を調整し、55℃で5時間ブロック化反応させ、固形分60質量%の、ブロックポリイソシアネート組成物中間体を得た。その後、3-メチル-3-ペンタノール:40.2質量部(ブロックイソシアネート基に対して100モル%)を添加し、発生したイソプロピルアルコールを常圧下蒸留により、取り除きながら、80℃で3時間反応させた。その後、さらに、60℃で減圧下(50kPa)、イソプロパノール、及び3-メチル-3-ペンタノールを留去し、最後に、ジプロピレングリコールジメチルエーテル(DPDM)を添加することで、固形分を60質量%に調整し、ブロックポリイソシアネート組成物BL-a2-9を得た。
(ブロックポリイソシアネート組成物BL-a2-10の製造)
温度計、攪拌羽根及び還流冷却管を取り付けた四ツ口フラスコに、窒素気流下で、合成例2-3で得られたポリイソシアネートP2-3:100質量部、マロン酸ジイソプロピル:63.9質量部(NCO基100モル%に対して102モル%)を仕込み、さらに、ジプロピレングリコールジメチルエーテル(DPDM)を加えて、固形分が60質量%となるように調製した。次いで、攪拌しながら、ナトリウムメチラート(溶液の総質量に対して28質量%)含有メタノール溶液:1.0質量部を滴下した後、溶液温度が55℃になるように外浴を調整し、55℃で5時間ブロック化反応させ、固形分60質量%の、ブロックポリイソシアネート組成物中間体を得た。その後、3-エチル-3-ヘキサノール:43.3質量部(ブロックイソシアネート基に対して100モル%)を添加し、発生したイソプロピルアルコールを常圧下蒸留により、取り除きながら、80℃で3時間反応させた。その後、さらに、60℃で減圧下(30kPa)、イソプロパノール、及び3-エチル-3-ヘキサノールを留去し、最後に、ジプロピレングリコールジメチルエーテル(DPDM)を添加することで、固形分を60質量%に調整し、ブロックポリイソシアネート組成物BL-a2-10を得た。
(ブロックポリイソシアネート組成物BL-a2-11の製造)
温度計、攪拌羽根及び還流冷却管を取り付けた四ツ口フラスコに、窒素気流下で、合成例2-3で得られたポリイソシアネートP2-3:100質量部、マロン酸ジイソプロピル:12,5質量部(NCO基100モル%に対して20モル%)、及び、マロン酸(2-メチルー2-ブチル)イソプロピル:57.5質量部(NCO基100モル%に対して80モル%)を仕込み、さらに、ジプロピレングリコールジメチルエーテル(DPDM)を加えて、固形分が60質量%となるように調製した。次いで、攪拌しながら、ナトリウムメチラート(溶液の総質量に対して28質量%)含有メタノール溶液:1.0質量部を滴下した後、溶液温度が55℃になるように外浴を調整し、55℃で5時間ブロック化反応させ、固形分60質量%の、ブロックポリイソシアネート組成物BL-a2-11を得た。
(ブロックポリイソシアネート組成物BL-a2-12の製造)
温度計、攪拌羽根及び還流冷却管を取り付けた四ツ口フラスコに、窒素気流下で、合成例2-3で得られたポリイソシアネートP2-3:100質量部、マロン酸ジイソプロピル:63.9質量部(NCO基100モル%に対して102モル%)を仕込み、さらに、ジプロピレングリコールジメチルエーテル(DPDM)を加えて、固形分が60質量%となるように調製した。次いで、攪拌しながら、ナトリウムメチラート(溶液の総質量に対して28質量%)含有メタノール溶液:1.0質量部を滴下した後、溶液温度が55℃になるように外浴を調整し、55℃で5時間ブロック化反応させ、固形分60質量%の、ブロックポリイソシアネート組成物中間体を得た。その後、2-メチル-2-ブタノール:75質量部(ブロックイソシアネート基に対して250モル%)を添加し、発生したイソプロピルアルコールを常圧下蒸留により、取り除きながら、80℃で3時間反応させた。その後、さらに、60℃で減圧下(50kPa)、イソプロパノール、及び2-メチル-2-ブタノールを留去し、最後に、ジプロピレングリコールジメチルエーテル(DPDM)を添加することで、固形分を60質量%に調整し、ブロックポリイソシアネート組成物BL-a2-12を得た。
(ブロックポリイソシアネート組成物BL-a2-13の製造)
温度計、攪拌羽根及び還流冷却管を取り付けた四ツ口フラスコに、窒素気流下で、合成例2-3で得られたポリイソシアネートP2-3:100質量部、マロン酸ジイソプロピル:43.9質量部(NCO基100モル%に対して70モル%)、及び、マロン酸ジ(2-メチル-2-ブチル):24.4質量部(NCO基100モル%に対して30モル%)を仕込み、さらに、ジプロピレングリコールジメチルエーテル(DPDM)を加えて、固形分が60質量%となるように調製した。次いで、攪拌しながら、ナトリウムメチラート(溶液の総質量に対して28質量%)含有メタノール溶液:1.0質量部を滴下した後、溶液温度が55℃になるように外浴を調整し、55℃で5時間ブロック化反応させ、固形分60質量%の、ブロックポリイソシアネート組成物BL-a2-13を得た。
(ブロックポリイソシアネート組成物BL-b2-1の製造)
温度計、攪拌羽根及び還流冷却管を取り付けた四ツ口フラスコに、窒素気流下で、合成例2-3で得られたポリイソシアネートP2-3:100質量部、マロン酸ジイソプロピル:43.9質量部(NCO基100モル%に対して70モル%)、及び、マロン酸ジ-tert-ブチル:50.5質量部(NCO基100モル%に対して30モル%)を仕込み、さらに、ジプロピレングリコールジメチルエーテル(DPDM)を加えて、固形分が60質量%となるように調製した。次いで、攪拌しながら、ナトリウムメチラート(溶液の総質量に対して28質量%)含有メタノール溶液:1.0質量部を滴下した後、溶液温度が55℃になるように外浴を調整し、55℃で5時間ブロック化反応させ、固形分60質量%の、ブロックポリイソシアネート組成物BL-b2-1を得た。
(ブロックポリイソシアネート組成物BL-b2-2の製造)
温度計、攪拌羽根及び還流冷却管を取り付けた四ツ口フラスコに、窒素気流下で、合成例2-3で得られたポリイソシアネートP2-3:100質量部、マロン酸ジイソプロピル:63.9質量部(NCO基100モル%に対して102モル%)を仕込み、さらに、ジプロピレングリコールジメチルエーテル(DPDM)を加えて、固形分が60質量%となるように調製した。次いで、攪拌しながら、ナトリウムメチラート(溶液の総質量に対して28質量%)含有メタノール溶液:1.0質量部を滴下した後、溶液温度が55℃になるように外浴を調整し、55℃で5時間ブロック化反応させ、固形分60質量%の、ブロックポリイソシアネート組成物BL-b2-2を得た。
(ブロックポリイソシアネート組成物BL-b2-3の製造)
温度計、攪拌羽根及び還流冷却管を取り付けた四ツ口フラスコに、窒素気流下で、合成例2-3で得られたポリイソシアネートP2-3:100質量部、マロン酸ジエチル:54.3質量部(NCO基100モル%に対して102モル%)を仕込み、さらに、ジプロピレングリコールジメチルエーテル(DPDM)を加えて、固形分が60質量%となるように調製した。次いで、攪拌しながら、ナトリウムメチラート(溶液の総質量に対して28質量%)含有メタノール溶液:1.0質量部を滴下した後、溶液温度が55℃になるように外浴を調整し、55℃で5時間ブロック化反応させ、固形分60質量%の、ブロックポリイソシアネート組成物BL-b2-3を得た。
(ブロックポリイソシアネート組成物BL-b2-4の製造)
温度計、攪拌羽根及び還流冷却管を取り付けた四ツ口フラスコに、窒素気流下で、合成例2-3で得られたポリイソシアネートP2-3:100質量部、マロン酸ジイソプロピル:63.9質量部(NCO基100モル%に対して102モル%)を仕込み、さらに、ジプロピレングリコールジメチルエーテル(DPDM)を加えて、固形分が60質量%となるように調製した。次いで、攪拌しながら、ナトリウムメチラート(溶液の総質量に対して28質量%)含有メタノール溶液:1.0質量部を滴下した後、溶液温度が55℃になるように外浴を調整し、55℃で5時間ブロック化反応させ、固形分60質量%の、ブロックポリイソシアネート組成物中間体を得た。その後、tert-ブタノール:49.3質量部(ブロックイソシアネート基に対して150モル%)を添加し、還流下、80℃で5時間反応させた。その後、さらに、60℃、減圧下(50kPa)で、イソプロパノール、tert-ブタノールを留去し、最後に、ジプロピレングリコールジメチルエーテル(DPDM)を添加することで、固形分を60質量%に調整し、ブロックポリイソシアネート組成物BL-b2-4を得た。
(ブロックポリイソシアネート組成物BL-b2-5の製造)
温度計、攪拌羽根及び還流冷却管を取り付けた四ツ口フラスコに、窒素気流下で、合成例2-3で得られたポリイソシアネートP2-3:100質量部、マロン酸ジ-tert-ブチル:73.4質量部(NCO基100モル%に対して102モル%)を仕込み、さらに、ジプロピレングリコールジメチルエーテル(DPDM)を加えて、固形分が60質量%となるように調製した。次いで、攪拌しながら、ナトリウムメチラート(溶液の総質量に対して28質量%)含有メタノール溶液:1.0質量部を滴下した後、溶液温度が55℃になるように外浴を調整し、55℃で5時間ブロック化反応させ、固形分60質量%の、ブロックポリイソシアネート組成物BL-b2-5を得た。
また、構成単位(II)/構成単位(I)のモル比が異なるブロックポリイソシアネート組成物BL-a2-2~BL-a2-6(実施例2-2~2-6)において、構成単位(II)/構成単位(I)のモル比が小さくなるほど、樹脂膜としたときの低温硬化性及びケーニッヒ硬度がより優れる傾向がみられた。一方で、構成単位(II)/構成単位(I)のモル比が大きくなるほど、貯蔵安定性がより優れる傾向がみられた。
構成単位(I)におけるR11、R12及びR13のアルキル基の異なるブロックポリイソシアネート組成物BL-a2-3及びBL-a2-10(実施例2-3及び2-10)において、R11、R12及びR13の炭素合計数が4であるブロックポリイソシアネート組成物BL-a2-3のほうが、樹脂膜としたときの低温硬化性、ケーニッヒ硬度及び耐溶剤性がより優れる傾向がみられた。
また、構成単位(II)の由来となるブロック剤の種類が異なるブロックポリイソシアネート組成物BL-a2-3及びBL-a2-7(実施例2-3及び2-7)において、マロン酸ジイソプロピルを使用したBL-a2-3では、マロン酸ジエチルを使用したBL-a2-7よりも、樹脂膜としたときの低温硬化性及びケーニッヒ硬度がより優れる傾向が見られた。
また、ブロック化反応に使用したポリイソシアネートの種類が異なるブロックポリイソシアネート組成物BL-a2-8及びBL-a2-9(実施例2-8及び2-9)において、平均イソシアネート基数がより大きいポリイソシアネートを使用したブロックポリイソシアネート組成物BL-a2-8のほうが、樹脂膜としたときの低温硬化性及びケーニッヒ硬度がより優れる傾向が見られた。
また、構成単位(I)を含まないブロックポリイソシアネート組成物BL-b2-2(比較例2-2)及びブロックポリイソシアネートBL-b2-3(比較例2-3)では、水系樹脂組成物としたときの貯蔵安定性を良好に保つことができたが、樹脂膜としたときの低温硬化性、ケーニッヒ硬度、及び耐溶剤性が劣っていた。
Claims (27)
- 1種以上のジイソシアネートと、活性水素化合物と、マロン酸エステルを含むブロック剤と、から誘導されるブロックポリイソシアネートを含むブロックポリイソシアネート組成物であって、前記活性水素化合物は、数平均分子量が60以上5000以下であり、且つ、平均官能基数が1.6以上2.4以下である、ブロックポリイソシアネート組成物。
- 活性水素化合物と、ポリイソシアネートと、マロン酸エステルを含むブロック剤と、から誘導されるブロックポリイソシアネートを含むブロックポリイソシアネート組成物であって、前記活性水素化合物は、数平均分子量が60以上5000以下であり、且つ、平均官能基数が1.6以上2.4以下である、ブロックポリイソシアネート組成物。
- 前記活性水素化合物が、ポリオールAである請求項1又は2に記載のブロックポリイソシアネート組成物。
- 前記ポリオールAは、1,4-ブタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、1,4-シクロヘキサンジメタノール、グリセロール、及びそれらとε-カプロラクトンとから誘導されるポリカプロラクトンポリオールからなる群より選ばれる1種以上のポリオールである、請求項3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に由来する構成単位100質量部に対する、前記活性水素化合物に由来する構成単位の含有量が0.05質量部以上10質量部以下である、請求項2~4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、平均イソシアネート基数が3.5以上であり、イソシアヌレート基を有し、且つ、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なる群より選ばれる1種以上のジイソシアネートから誘導されたポリイソシアネートである、請求項2~5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、ジイソシアネートと、平均官能基数が2.9以上8.0以下であるポリオールBとから誘導されたものである、請求項2~5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。
- 前記一般式(I)中、R11、R12及びR13の合計炭素数が4以上20以下である、請求項8記載のブロックポリイソシアネート組成物。
- 前記一般式(I)で表される構成単位として、前記一般式(I)中、R11、R12及びR13の合計炭素数が4以上20以下であり、R16が水素原子を表す構成単位(I-1)を含む、請求項8または9に記載のブロックポリイソシアネート組成物。
- 前記一般式(I)で表される構成単位として、前記一般式(I)中、R11、R12及びR13は、それぞれ独立に、無置換のアルキル基であり、R14、R15及びR16は、それぞれ独立に、水素原子、又は無置換のアルキル基である構成単位を含む、請求項8~10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。
- 前記ポリオールAに含まれるヒドロキシ基と、前記一般式(I)で表される構成単位との、モル比が0.5/99.5~15/85である請求項8~11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の一部が、親水性化合物から誘導される構成単位を有する、請求項1~12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。
- 前記親水性化合物がノニオン性化合物及びアニオン性化合物からなる群より選ばれる1種以上の化合物を含む、請求項13に記載のブロックポリイソシアネート組成物。
- 前記ブロック剤は、2級アルキル基を有するマロン酸エステルを含む、請求項1~14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。
- ポリイソシアネートと1種以上のブロック剤とから誘導されるブロックポリイソシアネートを含むブロックポリイソシアネート組成物であって、
前記ブロックポリイソシアネートは、一般式(I)で表される構成単位を含む、ブロックポリイソシアネート組成物。
- 一般式(I)で表される構成単位として、R16が水素原子を表す構成単位(I-1)を含む、請求項16又は17に記載のブロックポリイソシアネート組成物。
- 前記一般式(I)において、R11、R12及びR13がそれぞれ独立に、メチル基、又はエチル基である、請求項16~18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のイソシアネート基の一部が、ノニオン性化合物によって変性されている、請求項16~19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の平均イソシアネート基数が2以上である、請求項16~20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が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なる群から選択される1種類以上のジイソシアネートから誘導されたポリイソシアネートである、請求項16~21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を有する、請求項16~22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。
- 請求項1~23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、多価ヒドロキシ化合物と、を含む、樹脂組成物。
- 請求項24に記載の樹脂組成物を硬化させてなる、樹脂膜。
- 異なる組成の、請求項25に記載の樹脂膜を2層以上含む積層体であって、
前記積層体の1層当たりの厚さが1μm以上50μm以下である、積層体。 - 請求項1~15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の製造方法であって、ポリイソシアネート組成物と、マロン酸エステルを含むブロック剤とを、反応させる第一工程と、第一工程で得られたブロックポリイソシアネート組成物と活性水素化合物とを反応させる第二工程と、を含む、ブロックポリイソシアネート組成物の製造方法。
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