WO2022210289A1 - 塗料組成物、キット、塗膜及び塗膜の形成方法 - Google Patents

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polyisocyanate
coating composition
modified
coating film
modified polyisocyanate
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周人 野口
健二 堀口
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東ソー株式会社
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Definitions

  • the present disclosure relates to coating compositions, kits, coating films, and methods of forming coating films.
  • Hard coat treatment is a method of forming a coating film with high crosslink density and surface hardness. However, once the coating film formed by the hard coating process is scratched, cracks are generated from that site. In addition, when hard-coated plastic molded products are used for automobile exterior parts, sand, pebbles, etc. collide with the molded products while the automobile is running, and fine dents (dents) may occur on the surface (coating surface). etc.). In the case of hard coat treatment, the problem of scratches on the coating film surface can be avoided by thickening the coating film, but thickening the coating film causes a decrease in design and an increase in the weight of exterior parts.
  • Patent Document 1 discloses a polycarbonate diol containing a specific repeating unit and a terminal hydroxyl group, wherein the specific repeating unit has an average carbon number of 3.0 to 4.0. Disclosed is a coating composition comprising a polycarbonate diol, a polyol other than the polycarbonate diol, and an organic polyisocyanate. Patent Document 1 states that this coating composition provides a coating film having both high wound recovery and stain resistance.
  • the coating film made from the coating composition of Patent Document 1 has a long wound recovery time, and it cannot be said that the stain resistance is sufficient.
  • the silicon content in terms of SiO2 is 0.001 to 0.1% by mass based on the total amount of the organic polyisocyanate (A), the acrylic polyol (B) and the polydimethylsiloxane compound.
  • the ratio of the number of moles of isocyanate groups in the isocyanate group-containing compound contained in the coating composition to the number of moles of hydroxyl groups in the hydroxyl group-containing compound contained in the coating composition is 0.8 to 1.3.
  • the coating composition according to any one of [1] to [7].
  • a coating film containing a cured product of the coating composition according to any one of [1] to [8].
  • a method of forming a coating film comprising applying the coating composition according to any one of [1] to [8] onto an adherend and curing it.
  • a coating film that has good stain resistance and excellent self-healing properties against scratches. Further, according to another aspect of the present disclosure, it is possible to provide a coating film that has good smoothness, stain resistance, and adhesion, and that has excellent self-repairing properties against scratches. Further, according to another aspect of the present disclosure, it is possible to provide a coating composition that contributes to the preparation of the coating film, a kit for preparing the coating composition, and a method of forming the coating film.
  • the numerical range indicated using “-” indicates the range including the numerical values before and after “-” as the minimum and maximum values, respectively.
  • the units of numerical values described before and after “-” are the same, unless otherwise specified.
  • the upper and lower limits of the numerical ranges may be replaced with the values shown in the examples.
  • the upper limit value and the lower limit value described individually can be combined arbitrarily.
  • “(meth)acryl” means at least one of acryl and methacryl corresponding thereto.
  • a coating composition includes an organic polyisocyanate (A) and an acrylic polyol (B), the organic polyisocyanate (A) includes a modified polyisocyanate (a), and the modified polyisocyanate (a) is a reaction product of a polyisocyanate component (a1) and a polyol component (a2) or a modified product thereof, the polyisocyanate component (a1) contains an organic diisocyanate or a modified product thereof, and the polyol component (a2 ) contains at least one selected from the group consisting of polytetramethylene glycol and polycarbonate polyols having a number average molecular weight of 200 to 750, and the acrylic polyol (B) has a glass transition temperature of 5 to 30° C., and Contains an acrylic polyol (b) having a hydroxyl value of more than 100 mgKOH/g and not more than 150 mgKOH/g.
  • the coating composition according to one aspect of the present disclosure it is possible to obtain a coating film that has good stain resistance and excellent self-healing properties against scratches. Moreover, according to the coating composition according to one aspect of the present disclosure, it is also possible to obtain a coating film with good smoothness and adhesion.
  • details of the coating composition according to one aspect of the present disclosure and each component that can be contained in the coating composition will be described.
  • Organic polyisocyanate (A) includes modified polyisocyanate (a).
  • the modified polyisocyanate (a) is a reaction product of the polyisocyanate component (a1) and the polyol component (a2) or a modified product thereof.
  • the reaction product may be a urethane-modified polyisocyanate obtained by the reaction of the polyisocyanate component (a1) and the polyol component (a2), an allophanate-modified polyisocyanate obtained by allophanatizing the urethane-modified polyisocyanate, or An isocyanurate-modified polyisocyanate obtained by isocyanurating the urethane-modified polyisocyanate may be used.
  • Modified products include, for example, block modified products of the above reaction products.
  • a block-modified product has a structure in which a part of the isocyanate group is modified with a blocking agent.
  • the blocking agent prevents the reaction between the isocyanate group and water or an active hydrogen group such as a hydroxyl group, thereby suppressing the progress of the reaction in the coating composition. Therefore, according to the block modified product, it is possible to easily make it into one liquid.
  • Modified polyisocyanate (a) which is a block-modified product, is a latent curing agent that reacts with active hydrogen groups when the blocking agent is dissociated by heating and the isocyanate groups are activated again. Details of the blocking agent will be described later.
  • allophanate-modified polyisocyanate and isocyanurate-modified polyisocyanate include block-modified allophanate-modified polyisocyanate and isocyanurate-modified polyisocyanate.
  • the modified polyisocyanate (a) preferably contains allophanate-modified polyisocyanate.
  • allophanate-modified polyisocyanate in the modified polyisocyanate (a), it is possible to obtain a flexible yet tough coating film, it can be made into a liquid with a lower viscosity, and the handling property in painting is improved. The effect is exhibited, and the self-healing property of the coating film is further improved.
  • the modified polyisocyanate (a) may contain the allophanate-modified polyisocyanate and the isocyanurate-modified polyisocyanate from the viewpoint of obtaining a more flexible and tough coating film.
  • the modified polyisocyanate (a) contains an isocyanurate-modified polyisocyanate
  • the resulting coating film (polyurethane resin in the coating film) has an increased glass transition temperature. Impairment of the self-healing property can be suppressed by increasing the content of the structure derived from the polycarbonate polyol.
  • the modified polyisocyanate (a) contains an allophanate-modified polyisocyanate or an isocyanurate-modified polyisocyanate, the smaller the number of urethane groups in the modified polyisocyanate (a), the higher the self-healing property of the coating film. From such a point of view, the modified polyisocyanate (a) may be substantially free of urethane groups.
  • Modified polyisocyanate (a) substantially does not have urethane groups means that the content of urethane-modified polyisocyanate confirmed by proton nuclear magnetic resonance ( 1 H-NMR) spectrum is allophanate-modified polyisocyanate, isocyanurate-modified It means 0.5 mol % or less based on the total amount of polyisocyanate and urethane-modified polyisocyanate.
  • the content (total amount) of the allophanate-modified polyisocyanate and the isocyanurate-modified polyisocyanate in the modified polyisocyanate (a) is the total mass of the modified polyisocyanate (a) from the viewpoint of further improving the self-healing property of the coating film. may be 80% by mass or more, or 90% by mass or more, or may be 100% by mass.
  • the modified polyisocyanate (a) contains an allophanate-modified polyisocyanate and an isocyanurate-modified polyisocyanate
  • the content of the isocyanurate-modified polyisocyanate is the allophanate-modified polyisocyanate from the viewpoint of further improving the self-healing property of the coating film.
  • the total amount of isocyanurate-modified polyisocyanate it may be 30 mol % or less, 20 mol % or less, or 10 mol % or less.
  • the content of the isocyanurate-modified polyisocyanate may be 1 mol% or more based on the total amount of allophanate-modified polyisocyanate and isocyanurate-modified polyisocyanate, from the viewpoint of further improving the stain resistance of the coating film. It may be mol % or more or 3 mol % or more.
  • the content of the isocyanurate-modified polyisocyanate may be 1 to 30 mol %, 2 to 20 mol %, or 3 to 10 mol % from the above viewpoint. The above content can be confirmed by proton nuclear magnetic resonance ( 1 H-NMR) spectrum.
  • the average number of functional groups of the modified polyisocyanate (a) may be 4.0 or more, or may be 4.5 or more, from the viewpoint of obtaining a coating film having excellent self-healing properties.
  • the average number of functional groups of the modified polyisocyanate (a) may be 6.0 or less, or 5.5 or less, from the viewpoint of viscosity.
  • the average functionality of the modified polyisocyanate (a) may be 4.0 to 6.0 or 4.5 to 5.5 from the above viewpoint.
  • the average number of functional groups of the modified polyisocyanate (a) means the average number of isocyanate groups (--NCO) contained per molecule of the modified polyisocyanate (a).
  • the average number of functional groups of the modified polyisocyanate (a) can be calculated from the isocyanate group content (NCO content) of the modified polyisocyanate (a) and the number average molecular weight.
  • the average number of functional groups also includes the number of blocked isocyanate groups.
  • the NCO content of the modified polyisocyanate (a) may be 13.0 to 23.0% by mass, even if it is 14.0% to 22.0% by mass or 15.0 to 21.0% by mass. good.
  • the NCO content of the modified polyisocyanate (a) is 23.0% by mass or less, the self-healing property of the coating film is further improved.
  • the NCO content of the modified polyisocyanate (a) is 13.0% by mass or more, the coating film has good stain resistance.
  • the NCO content is a value measured by the method described in JISK1603-1 (polyurethane raw material aromatic isocyanate test method).
  • the modified polyisocyanate (a) is a block modified product
  • the NCO content of the modified polyisocyanate (a) in an unblocked state (with the blocking agent dissociated) shall be measured.
  • the modified polyisocyanate (a) may have a number average molecular weight of 500 to 8,000, 600 to 7,500 or 700 to 7,000.
  • the modified polyisocyanate (a) has a number average molecular weight of 500 or more, the self-healing property of the coating film is further improved.
  • the modified polyisocyanate (a) has a number average molecular weight of 8,000 or less, the smoothness of the coating film is further improved, and the appearance of the coating film is further improved.
  • the number average molecular weight is a value measured under the following conditions using GPC (gel permeation chromatography).
  • GPC gel permeation chromatography
  • the viscosity of the modified polyisocyanate (a) at 25°C may be 500 to 10000 mPa ⁇ s, 800 to 6000 mPa ⁇ s or 1000 to 3000 mPa ⁇ s.
  • the viscosity of the modified polyisocyanate (a) at 25°C is a value measured using a Brookfield viscometer.
  • the organic polyisocyanate (A) may contain the modified polyisocyanate (a) singly or in combination of two or more. Further, the organic polyisocyanate (A) contains an organic polyisocyanate other than the modified polyisocyanate (a) (for example, the polyisocyanate component (a1) which is a reaction raw material) as long as it does not impair the self-repairing property. good too.
  • the content of the modified polyisocyanate (a) in the organic polyisocyanate (A) is preferably 80% by mass or more, more preferably 90% by mass, based on the total mass of the organic polyisocyanate (A). Yes, more preferably 100% by mass.
  • the content of the free polyisocyanate component (a1) may be 1.0% by mass or less based on the total mass of the organic polyisocyanate (A).
  • polyisocyanate component (a1) and the polyol component (a2) which are reaction raw materials of the modified polyisocyanate (a), and the method for producing the modified polyisocyanate (a) will be described.
  • the polyisocyanate component (a1) is a component composed of an organic compound having multiple isocyanate groups, and includes an organic diisocyanate or a modified product thereof.
  • An organic diisocyanate is an organic compound having two isocyanate groups.
  • Organic diisocyanates include, for example, aromatic diisocyanates, araliphatic diisocyanates, aliphatic diisocyanates and alicyclic diisocyanates. Modified products may be modified products of these organic diisocyanates.
  • Modified compounds include, for example, allophanate-modified polyisocyanate, isocyanurate-modified polyisocyanate, uretdione-modified polyisocyanate, urethane-modified polyisocyanate, burette-modified polyisocyanate, uretimine-modified polyisocyanate, acyl urea-modified polyisocyanate, and the like.
  • the polyisocyanate component (a1) may be one selected from the above organic diisocyanates and modified products, or a mixture of two or more selected from the above organic diisocyanates and modified products.
  • aromatic diisocyanates examples include 2,4-tolylene diisocyanate, 2,6-tolylene diisocyanate, 2,4-tolylene diisocyanate/2,6-tolylene diisocyanate mixture, m-xylylene diisocyanate, p-xylylene diisocyanate, diisocyanate, 4,4'-diphenylmethane diisocyanate, 2,4'-diphenylmethane diisocyanate, 2,4'-diphenylmethane diisocyanate/4,4'-diphenylmethane diisocyanate mixture, 4,4'-diphenyl ether diisocyanate, 2-nitrodiphenyl-4 ,4′-diisocyanate, 2,2′-diphenylpropane-4,4′-diisocyanate, 3,3′-dimethyldiphenylmethane-4,4′-diisocyanate, 4,4′-diphenylpropane di
  • araliphatic diisocyanates include 1,3- or 1,4-xylylene diisocyanate or mixtures thereof, 1,3- or 1,4-bis(1-isocyanato-1-methylethyl)benzene or mixtures thereof, ⁇ , ⁇ '-diisocyanato-1,4-diethylbenzene and the like.
  • aliphatic diisocyanates examples include hexamethylene diisocyanate, tetramethylene diisocyanate, 2-methyl-pentane-1,5-diisocyanate, 3-methyl-pentane-1,5-diisocyanate, lysine diisocyanate, and trioxyethylene diisocyanate. be done.
  • alicyclic diisocyanates examples include isophorone diisocyanate, cyclohexyl diisocyanate, hydrogenated diphenylmethane diisocyanate, norbornane diisocyanate, hydrogenated tolylene diisocyanate, hydrogenated xylene diisocyanate, and hydrogenated tetramethylxylene diisocyanate.
  • organic diisocyanates are preferred, and it is more preferred to use at least one selected from the group consisting of aliphatic diisocyanates and alicyclic diisocyanates.
  • Polyisocyanates having no unsaturated bonds are preferred from the viewpoint of the weather resistance of the coating film. That is, it is more preferable to use at least one selected from the group consisting of aliphatic diisocyanates and alicyclic diisocyanates which do not have unsaturated bonds.
  • hexamethylene diisocyanate is particularly preferable because it is easily available and synthesized, and a coating film having excellent adhesion and self-healing properties can be obtained.
  • the polyisocyanate component (a1) may contain polyisocyanates other than organic diisocyanates and modified products thereof.
  • the content (total amount) of the organic diisocyanate and its modified product in the polyisocyanate component (a1) is preferably 80% by mass or more, more preferably 80% by mass or more, based on the total mass of the polyisocyanate component (a1). It is 90% by mass, more preferably 100% by mass.
  • the polyol component (a2) is a component composed of an organic compound having multiple hydroxyl groups.
  • the polyol component (a2) contains at least one selected from the group consisting of polytetramethylene glycol and polycarbonate polyols having a number average molecular weight of 200-750.
  • Polytetramethylene glycol is a compound having an oxytetramethylene group in its molecular skeleton, and is mainly obtained by ring-opening polymerization of tetrahydrofuran.
  • the number average molecular weight of polytetramethylene glycol is 200 to 750, may be 220 or more or 250 or more, may be 600 or less or 500 or less, and may be 220 to 600 or 250 to 500 .
  • the higher the number average molecular weight of polytetramethylene glycol the easier it is for the self-healing property of the coating film to improve. easy to obtain.
  • a polycarbonate polyol is a compound having a plurality of carbonate groups and a plurality of hydroxyl groups, and is mainly obtained from a dealcoholization reaction or a dephenolation reaction between a low-molecular-weight polyol (for example, a polyol having a molecular weight of 500 or less) and a carbonate.
  • a low-molecular-weight polyol for example, a polyol having a molecular weight of 500 or less
  • the polycarbonate polyol for example, at least one compound selected from the group of compounds represented by ( ⁇ ) below and at least one compound selected from the group of compounds represented by ( ⁇ ) below are subjected to a dealcoholization reaction or dealcoholization reaction.
  • a compound obtained from a phenol reaction (reaction product) can be mentioned.
  • Polycarbonate polyols obtained from the dealcoholization reaction of 1,6-hexanediol and dialkyl carbonate (reaction products of 1,6-hexanediol and dialkyl carbonate ) is preferred.
  • the number average molecular weight of the polycarbonate polyol is 200 to 750, and may be 220 or more, 250 or more, or 300 or more, and may be 600 or less, 500 or less, or 400 or less, 220 to 600, 250 to 500, It may be 300-750 or 200-400.
  • the larger the number-average molecular weight of the polycarbonate polyol the easier it is for the self-repairing property of the coating film to be improved.
  • the polyol component (a2) may contain polyols other than polytetramethylene glycol and polycarbonate polyols (other polyols).
  • the modified polyisocyanate (a) is selected from the group consisting of a polyisocyanate component (a1) (eg, an organic diisocyanate or a modified product thereof), and polytetramethylene glycol and polycarbonate polyols having a number average molecular weight of 200 to 750. It may be a reaction product of at least one and another polyol.
  • the content (total amount) of polytetramethylene glycol and polycarbonate polyol in the polyol component (a2) is preferably 80% by mass or more, more preferably 90% by mass, based on the total mass of the polyol component (a2). % by mass, more preferably 100% by mass.
  • polystyrene resins include, for example, ethylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 1,2-butanediol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, 1,5- Pentanediol, 1,6-hexanediol, 1,8-octanediol, 1,9-nonanediol, 3-methyl-1,5-pentanediol, 2-ethyl-1,3-hexanediol, 3,3- Dimethylolheptane, diethylene glycol, dipropylene glycol, neopentyl glycol, cyclohexane-1,4-diol, cyclohexane-1,4-dimethanol, dimer diol, ethylene oxide adduct of bisphenol A, propylene oxide adduct of bisphenol A, bis( ⁇ -hydroxye
  • polyester polyols As other polyols, polyester polyols, polyether polyols, acrylic polyols, polyolefin polyols, fluorine-based polyols, animal and vegetable oil-based polyols, etc. can also be used.
  • Modified polyisocyanate (a) can be obtained, for example, through the following first to fourth steps.
  • 1st step The polyisocyanate component (a1) and the polyol component (a2) are charged in such an amount that the isocyanate groups are excessive relative to the hydroxyl groups, and urethanized to obtain an isocyanate group-terminated prepolymer I.
  • 2nd step A catalyst is introduced into isocyanate group-terminated prepolymer I, and allophanatization is allowed to proceed at 70 to 150° C. to produce isocyanate group-terminated prepolymer II.
  • - Third step The reaction is stopped by adding a reaction terminator to the isocyanate group-terminated prepolymer II.
  • - Fourth step The free polyisocyanate component (a1) is removed by thin film distillation or solvent extraction of the isocyanate group-terminated prepolymer II to obtain the modified polyisocyanate (a).
  • the reaction proceeds under nitrogen gas or dry air flow.
  • the first to third steps may be carried out in the presence of an organic solvent, or may be carried out in the absence of an organic solvent.
  • organic solvents that do not affect the reaction can be used as the organic solvent.
  • organic solvents include aliphatic hydrocarbons such as octane; alicyclic hydrocarbons such as cyclohexane and methylcyclohexane; ketones such as methyl isobutyl ketone and cyclohexanone; esters such as butyl acetate and isobutyl acetate; glycol ether esters such as glycol ethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, 3-methyl-3-methoxybutyl acetate and ethyl-3-ethoxypropionate; ethers such as dioxane; halogenated hydrocarbons; polar aprotic solvents such as N-methylpyrrolidone, dimethylformamide, dimethylacetamide, dimethylsulfoxide and hexamethylphosphonylamide; These organic solvents may be used singly or in combination of two or more
  • Step 1 Step of producing isocyanate group-terminated prepolymer I
  • an isocyanate group-terminated prepolymer I is produced by reacting the polyisocyanate component (a1) and the polyol component (a2).
  • the amounts of the polyisocyanate component (a1) and the polyol component (a2) to be charged are such that the isocyanate groups are in excess of the hydroxyl groups.
  • the ratio R' is 40 or less, the increase in the amount of polyisocyanate containing urethane groups contained in the obtained modified polyisocyanate (a) is further suppressed, the decrease in the number of functional groups is further suppressed, and the production The properties and yields are further improved.
  • the temperature at which the polyisocyanate component (a1) and the polyol component (a2) are reacted is, for example, 20 to 120°C, and may be 20 to 100°C or 50 to 100°C.
  • the reaction time for the urethanization reaction varies depending on the presence or absence, type and temperature of the catalyst, but is generally within 10 hours, and may be 1 to 5 hours.
  • a known urethanization catalyst can be used during the urethanization reaction.
  • urethanization catalysts include organometallic compounds such as dibutyltin diacetate, dibutyltin dilaurate, and dioctyltin dilaurate; organic amines such as triethylenediamine and triethylamine, and salts thereof; and the like. These catalysts may be used singly or in combination of two or more.
  • Step 2 Step of producing isocyanate group-terminated prepolymer II
  • an isocyanate group-terminated prepolymer II is produced by performing an allophanatization reaction after the urethanization reaction in the first step.
  • the allophanatization reaction may be performed simultaneously (in parallel) with the urethanization reaction, or may be performed after the completion of the urethanization reaction.
  • the reaction may be performed in the presence of the urethanization catalyst and the allophanatization catalyst.
  • the allophanatization reaction is performed after the completion of the urethanization reaction, the urethanization reaction is performed for a predetermined time in the presence of the urethanization catalyst and in the absence of the allophanatization catalyst, and then the allophanatization catalyst is added. Allophanatization reaction may be carried out.
  • the allophanatization catalyst can be appropriately selected from known catalysts and used.
  • metal salts of carboxylic acids metal salts of alkali metals such as lithium, sodium, potassium; metal salts of metals; metal salts of other typical metals such as tin and lead; metal salts of transition metals such as manganese, iron, cobalt, nickel, copper, zinc and zirconium;
  • Carboxylic acids include, for example, monocarboxylic acids and polycarboxylic acids.
  • allophanatization catalysts include zirconium octylate.
  • the allophanatization catalyst may be used singly or in combination of two or more.
  • the amount of the allophanatization catalyst used may be 0.001 to 0.1% by mass, and 0.005 to 0.03% by mass, based on the total mass of the polyisocyanate component (a1) and the polyol component (a2). may be When the amount of the allophanatization catalyst used is 0.001% by mass or more, the allophanatization reaction proceeds more easily, the amount of by-products of the urethane-modified polyisocyanate is suppressed, and the decrease in the number of functional groups of the resulting polyisocyanate is further suppressed. be done. Further, when the amount of the allophanatization catalyst used is 0.1% by mass or less, the storage stability is further improved.
  • the reaction temperature for the allophanatization reaction is preferably 70 to 150°C, more preferably 90 to 130°C.
  • the reaction temperature is 70° C. or higher, the allophanate-modified polyisocyanate is more likely to be produced, and the amount of by-products of the urethane-modified polyisocyanate is further suppressed, so that the decrease in the number of functional groups of the obtained polyisocyanate is further suppressed.
  • the reaction temperature is 150° C. or lower, the formation of by-products of the isocyanurate-modified polyisocyanate is suppressed, and the self-healing property is further improved.
  • the allophanatization reaction is preferably carried out until substantially no urethane groups are present.
  • the urethane group is substantially absent means that the content of the urethane-modified polyisocyanate confirmed by the proton nuclear magnetic resonance ( 1 H-NMR) spectrum is allophanate-modified polyisocyanate, isocyanurate-modified polyisocyanate, It means 0.5 mol % or less based on the total amount of isocyanate and urethane-modified polyisocyanate.
  • R′ the ratio of isocyanurate-modified polyisocyanate (based on the total amount of allophanate-modified polyisocyanate and isocyanurate-modified polyisocyanate) can be set to 30 mol % or less.
  • reaction stop step In the third step, after the allophanatization reaction in the second step, a reaction terminator for deactivating the catalyst is added to terminate the allophanatization reaction.
  • the reaction terminator may be added after completion of the allophanatization reaction (after urethane groups are substantially absent). However, in order to suppress the progress of side reactions, it is preferable to add the reaction terminator immediately after the end of the allophanatization reaction.
  • reaction terminator examples include inorganic acids such as phosphoric acid and hydrochloric acid, organic acids having a sulfonic acid group and a sulfamic acid group, esters thereof, and known compounds such as acyl halides. . These may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more types.
  • the amount of reaction terminator added varies depending on the type of catalyst, but may be 0.5 to 10 equivalents, or may be 0.8 to 5.0 equivalents, relative to the amount of catalyst added.
  • the addition amount of the reaction terminator is 0.5 equivalent or more, the storage stability of the resulting modified polyisocyanate is further improved.
  • the amount of the reaction terminator added is 10 equivalents or less, coloration can be further suppressed.
  • the polyisocyanate component (a1) is preferably removed to a residual content of 1.0% by mass or less, and more preferably removed to a residual content of less than 1.0% by mass.
  • the residual content is 1.0% by mass or less, the odor is further reduced and the storage stability is further improved.
  • the removal of the polyisocyanate component (a1) is preferably carried out by thin film distillation.
  • Thin film distillation can be carried out at 120 to 140° C. under a high vacuum of 10 to 100 Pa, for example.
  • the method for producing the modified polyisocyanate (a) according to one embodiment has been described above, the method for producing the modified polyisocyanate (a) is not limited to the above-described embodiment.
  • the isocyanate group-terminated prepolymer I obtained in the first step may be used as the modified polyisocyanate (a) without performing the second to fourth steps.
  • a step of modifying (blocking) some of the isocyanate groups with a blocking agent may be performed after the fourth step.
  • blocking agents include phenol, cresol, xylenol, nitrophenol, chlorophenol, ethylphenol, p-hydroxydiphenyl, t-butylphenol, o-isopropylphenol, o-sec-butylphenol, p-nonylphenol, pt- Phenolic blocking agents such as octylphenol, hydroxybenzoic acid and hydroxybenzoic acid esters; Lactam blocking agents such as ⁇ -caprolactam, ⁇ -valerolactam, ⁇ -butyrolactam and ⁇ -propiolactam; Active methylene-based blocking agents such as ethyl acetoacetate, methyl acetoacetate, and acetylacetone; methanol, ethanol, n-propyl alcohol, isopropyl
  • carbamate blocking agents such as phenyl N-phenylcarbamate and 2-oxazolidone
  • imine blocking agents such as ethyleneimine and propyleneimine
  • sulfite-based blocking agents such as sodium bisulfite and potassium bisulfite; and the like.
  • isocyanurate modification may mainly proceed by using an isocyanurate catalyst instead of the allophanat catalyst.
  • Acrylic polyol (B) includes acrylic polyol (b).
  • "acrylic polyol” means a polymer containing a (meth)acrylic monomer as a monomer unit and having a plurality of hydroxyl groups.
  • the acrylic polyol (b) may be a homopolymer obtained by polymerizing one (meth)acrylic monomer, or may be a copolymer obtained by copolymerizing two or more (meth)acrylic monomers.
  • the acrylic polyol (b) may contain monomers other than the (meth)acrylic acrylic monomer as a monomer unit, but from the viewpoint of achieving both a predetermined glass transition temperature and a hydroxyl value, only the (meth)acrylic acrylic monomer is used as a monomer unit. It is preferably included as a unit.
  • a homopolymer obtained by polymerizing one type of (meth)acrylic monomer includes a homopolymer of a (meth)acrylic acid hydroxy compound.
  • Copolymers obtained by copolymerizing two or more (meth)acrylic monomers include copolymers obtained by copolymerizing (meth)acrylic acid esters and (meth)acrylic acid hydroxy compounds.
  • the (meth)acrylic acid ester is at least one selected from the group consisting of acrylic acid esters and methacrylic acid esters.
  • the (meth)acrylic acid hydroxy compound is at least one selected from the group consisting of acrylic acid hydroxy compounds and methacrylic acid hydroxy compounds, which has one or more hydroxyl groups that can serve as reaction sites in its molecule.
  • the glass transition temperature (glass transition point, Tg) of acrylic polyol (b) is 5 to 30°C. If the acrylic polyol (b) has a glass transition temperature of less than 5°C, the self-healing property against repeated scratches and stain resistance during outdoor use may be lowered. Further, when the glass transition temperature of the acrylic polyol (b) exceeds 30°C, the self-repairing property at room temperature (eg, 5 to 35°C) and low temperature (eg, below 5°C) may deteriorate.
  • the glass transition temperature of the acrylic polyol (b) may be 10° C. or higher or 15° C. or higher from the viewpoint of better self-healing properties against repeated scratches and better stain resistance when used outdoors.
  • the glass transition temperature of the acrylic polyol (b) may be 25° C. or lower or 20° C. or lower from the viewpoint of better self-healing properties at room temperature and low temperature.
  • the glass transition temperature of the acrylic polyol (b) may be 10 to 25°C or 15 to 20°C from the above viewpoint.
  • the polyol (b) having a glass transition temperature within the above range can be synthesized by adjusting the type and compounding ratio of the monomer components. For example, when the acrylic polyol (b) is a copolymer, Fox An acrylic polyol (b) having a glass transition temperature within the above range can be obtained by estimating the glass transition temperature from the formula and setting the mixing ratio of the monomer components.
  • the glass transition temperature of the above acrylic polyol (b) is determined by measuring the inflection point of DSC in accordance with JIS K7121.
  • the hydroxyl value of acrylic polyol (b) is more than 100 mgKOH/g and 150 mgKOH/g or less. If the hydroxyl value of the acrylic polyol (b) is out of this range, the self-healing property, stain resistance and smoothness may be deteriorated.
  • the hydroxyl value of the acrylic polyol (b) may be 120 mgKOH/g or more or 140 mgKOH/g or more from the viewpoint of better stain resistance and smoothness.
  • the hydroxyl value of the acrylic polyol (b) may be 130 mgKOH/g or less or 110 mgKOH/g or less from the viewpoint of better self-healing properties.
  • the hydroxyl value of the acrylic polyol (b) is 120 to 150 mgKOH/g, 140 to 150 mgKOH/g, 120 to 130 mgKOH/g, more than 100 and 130 mgKOH/g or less, or more than 100 and 110 mgKOH/g or less. It's okay.
  • the hydroxyl value of the acrylic polyol (b) is a value measured by a method according to JISK1557.
  • the acrylic polyol (b) is, for example, a mixture of a (meth)acrylic monomer and a polymerization initiator by applying energy (light energy such as ultraviolet rays, electron beams, heat energy, etc.) to (meth) It can be obtained by polymerizing an acrylic monomer.
  • the acrylic polyol (b) can be a thermal polymer or a photopolymer.
  • the acrylic polyol (b) may be a thermal polymer in that it tends to be a polymer in which the polymerization reaction and the cross-linking reaction are completed.
  • the acrylic polyol (B) may contain one type of acrylic polyol (b) alone, or may contain two or more types in combination.
  • the acrylic polyol (B) may also contain an acrylic polyol (b') other than the acrylic polyol (b) (one or both of the glass transition temperature and the hydroxyl value are outside the above ranges).
  • the content of the acrylic polyol (b') in the acrylic polyol (B) is based on the total mass of the acrylic polyol (B), from the viewpoint of making it easier to obtain a coating film having better self-healing properties and stain resistance. , 50% by mass or less (eg, 0 to 50% by mass), 30% by mass or less, or 10% by mass or less.
  • (Meth)acrylic acid esters include, for example, alkyl esters having an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms.
  • Examples of such (meth)acrylate esters include methyl (meth)acrylate, ethyl (meth)acrylate, propyl (meth)acrylate, butyl (meth)acrylate, pentyl (meth)acrylate, ( (Meth)acrylic acids such as hexyl methacrylate, 2-ethylhexyl (meth)acrylate, octyl (meth)acrylate, nonyl (meth)acrylate, decyl (meth)acrylate and dodecyl (meth)acrylate Alkyl ester; (meth)acrylic acid cycloalkyl ester such as cyclohexyl (meth)acrylate (product of esterification reaction of (meth)acrylic acid and alicyclic alcohol); phenyl (meth)
  • the (meth)acrylic acid hydroxy compound has one or more hydroxyl groups in the molecule that can act as reaction points with the polyisocyanate composition.
  • Examples of (meth)acrylic acid hydroxy compounds include acrylic acids such as 2-hydroxyethyl acrylate, 2-hydroxypropyl acrylate, 4-hydroxybutyl acrylate, 3-hydroxy-2,2-dimethylpropyl acrylate, and pentaerythritol triacrylate.
  • hydroxy compounds such as 2-hydroxyethyl methacrylate, 2-hydroxypropyl methacrylate, 4-hydroxybutyl methacrylate, 3-hydroxy-2,2-dimethylpropyl methacrylate and pentaerythritol trimethacrylate;
  • These (meth)acrylic acid hydroxy compounds may be used singly or in combination of two or more.
  • the polymerization initiator includes thermal polymerization initiators and photopolymerization initiators.
  • a polymerization initiator is appropriately selected depending on the polymerization method.
  • thermal polymerization initiators include peroxydicarbonates such as di-2-ethylhexylperoxydicarbonate; t-butyl peroxybenzoate, t-butylperoxy-2-ethylhexanoate, t-butylperoxyisopropyl carbonate, t - peroxyesters such as hexylperoxyisopropyl carbonate; di(t-butylperoxy)-2-methylcyclohexane, di(t-butylperoxy)3,3,5-trimethylcyclohexane and di(t-butylperoxy)cyclohexane peroxyketals; and the like.
  • peroxydicarbonates such as di-2-ethylhexylperoxydicarbonate
  • t-butyl peroxybenzoate t-butylperoxy-2-ethylhexanoate
  • t-butylperoxyisopropyl carbonate t -
  • photopolymerization initiators include acetophenone, methoxyacetophenone, 2,2-diethoxyacetophenone, p-dimethylaminoacetophenone, 2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone, ⁇ -hydroxy- ⁇ , ⁇ '-dimethylacetophenone.
  • the coating composition may contain a polydimethylsiloxane compound.
  • a polydimethylsiloxane compound By using a polydimethylsiloxane compound, not only can the smoothness and stain resistance of the coating film be further improved, but also the scratch resistance can be further improved while maintaining the self-healing property. Therefore, by using a polydimethylsiloxane compound, even if the thickness of the coating film obtained by coating is a thin film of less than 20 ⁇ m, it is possible to achieve both high self-healing property and scratch resistance. Become.
  • the polydimethylsiloxane compound includes not only polydimethylsiloxane (dimethylpolysiloxane) but also modified polydimethylsiloxane.
  • Modified polydimethylsiloxane includes, for example, a modified polydimethylsiloxane with a compound having at least one hydroxyl group. Such modifications have at least one hydroxyl group.
  • polydimethylsiloxane compounds include dimethylpolysiloxane having an acrylic moiety-acrylic block copolymer, dimethylpolysiloxane having a polyether moiety-polyether block copolymer, and dimethylpolysiloxane having a polyester moiety-polyester block copolymer.
  • polymers, and dimethylpolysiloxane-polyether-polyester block copolymers having a polyether portion and a polyester portion. Any of the above copolymers may have at least one hydroxyl group in its structure (in the acrylic portion, polyether portion or polyester portion).
  • the additive Since the polydimethylsiloxane compound has at least one hydroxyl group in its structure, the additive reacts with the polyisocyanate, and after the coating film is formed, the additive hardly bleeds out, and the stain resistance is improved. is easily obtained, and excellent recoatability is easily obtained.
  • polydimethylsiloxane compounds those having two or more hydroxyl groups and acrylic blocks are not considered to be acrylic polyols (B).
  • dimethylpolysiloxane-acrylic block copolymer examples include BYK-SILCLEAN3700 (manufactured by BYK-Chemie Japan, number average molecular weight: 7600, silicon content (in terms of SiO 2 ): 1% by mass).
  • dimethylpolysiloxane-polyether block copolymers examples include BYK-377 (number average molecular weight: 1400, silicon content: 18% by mass), BYK-SILCLEAN3720 (number average molecular weight: 1100, silicon content: 17 mass %), BYK-9200 (number average molecular weight: 4600, silicon content: 36% by mass), BYK-9201 (number average molecular weight: 4100, silicon content: 20% by mass), BYK-9204 (number average molecular weight: 5700 , Silicon content: 26% by mass), BYK-9205 (number average molecular weight: 4800, silicon content: 37% by mass), BYK-9206 (number average molecular weight: 5400, silicon content: 34% by mass), BYK- 9210 (number average molecular weight: 4200, silicon content: 14% by mass), BYK-9211 (number average molecular weight: 4900, silicon content: 37% by mass), BYK-
  • dimethylpolysiloxane-polyester block copolymer examples include BYK-370 (manufactured by BYK-Chemie Japan, number average molecular weight: 2100, silicon content: 8% by mass).
  • dimethylpolysiloxane-polyether-polyester block copolymer examples include BYK-375 (manufactured by BYK-Chemie Japan, number average molecular weight: 2200, silicon content: 15% by mass).
  • the number average molecular weight of the polydimethylsiloxane compound may be 1000-15000, 1500-12000 or 2000-8000.
  • the polydimethylsiloxane compound has a number average molecular weight of 1,000 or more, the self-healing property of the coating film is further improved.
  • the number average molecular weight of the polydimethylsiloxane compound is 15,000 or less, the smoothness of the coating film is further improved, and the appearance of the coating film is further improved.
  • the silicon content of the polydimethylsiloxane compound is 0.1% by mass based on the total mass of the polydimethylsiloxane compound, from the viewpoint of further improving the smoothness, slip properties, stain resistance, and scratch resistance of the coating film. or more, and may be 0.5% by mass or more, or 1.0% by mass or more.
  • the silicon content of the polydimethylsiloxane compound may be 50% by mass or less based on the total mass of the polydimethylsiloxane compound, from the viewpoint of further suppressing the occurrence of repelling and further suppressing the deterioration of recoatability. % by mass or less, 40% by mass or less, 15% by mass or less, 10% by mass or less, or 5.0% by mass or less.
  • the silicon content of the polydimethylsiloxane compound is 0.1 to 50% by mass, 0.1 to 15% by mass, 0.5 to 45% by mass, 0, based on the total mass of the polydimethylsiloxane compound. .5 to 10% by weight, 1.0 to 40% by weight or 1.0 to 5.0% by weight.
  • the above silicon content is a value converted to SiO 2 and is a value measured by a thermogravimetric-differential thermal analysis (TG-DTA) method.
  • the polydimethylsiloxane compound may be used singly or in combination of two or more.
  • the amount of the polydimethylsiloxane compound added is such that the silicon content in terms of SiO 2 in the coating composition (based on the total amount of the organic polyisocyanate (A), the acrylic polyol (B) and the polydimethylsiloxane compound) is within the range described later. You can adjust the amount.
  • the polydimethylsiloxane compound may be added when mixing the acrylic polyol (B) and the organic polyisocyanate (A).
  • the organic polyisocyanate (A), the acrylic polyol (B), and the polydimethylsiloxane compound may be mixed and stirred when forming the coating film.
  • the polydimethylsiloxane compound may be incorporated into the organic polyisocyanate (A) by reacting it with the organic polyisocyanate in advance.
  • the organic polyisocyanate (A) (for example, the modified polyisocyanate (a)) may be an organic polyisocyanate modified with a polydimethylsiloxane compound.
  • the reaction solution obtained by the reaction of the polydimethylsiloxane compound and the organic polyisocyanate may be mixed and stirred with the acrylic polyol (B) when forming the coating film.
  • Paint additives include, for example, not only those that impart leveling properties and stain resistance to paint films, but also those for further improving scratch resistance while maintaining self-healing properties.
  • the coating additive makes it easier to achieve both self-repairability and scratch resistance in practical use even when the coating film is thin.
  • additives include antioxidants such as 2,6-di-tert-butyl-4-methylphenol, ultraviolet absorbers, pigments, dyes, solvents, flame retardants, hydrolysis inhibitors, lubricants, and plasticizers. , fillers, antistatic agents, dispersants, catalysts, storage stabilizers, thickeners and the like.
  • a known urethanization catalyst can be used as the catalyst.
  • organometallic compounds such as dibutyltin diacetate, dibutyltin dilaurate, and dioctyltin dilaurate, and organic amines such as triethylenediamine, triethylamine, diazabicycloundecene, and diazabicyclononene, and salts thereof.
  • organometallic compounds such as dibutyltin diacetate, dibutyltin dilaurate, and dioctyltin dilaurate
  • organic amines such as triethylenediamine, triethylamine, diazabicycloundecene, and diazabicyclononene, and salts thereof.
  • Ratio R (M NCO /M OH ) further suppresses excessive hydroxyl groups, further improves water resistance and moist heat resistance, and further suppresses a decrease in crosslink density, and improves durability (stain resistance, etc.) and coating film properties.
  • the mechanical strength it may be 0.8 or more, 0.9 or more, or 1.0 or more.
  • the ratio R is selected from the viewpoints of 1. It may be 3 or less, and may be 1.2 or less or 1.1 or less.
  • the ratio R may be 0.8 to 1.3, 0.9 to 1.2 or 1.0 to 1.1 from the above viewpoint.
  • the ratio of the number of moles of the isocyanate groups in the organic polyisocyanate (A) to the sum of the number of moles of the hydroxyl groups in the acrylic polyol (B) and the hydroxyl groups in the polydimethylsiloxane compound is 0.8. ⁇ 1.3.
  • the silicon content in terms of SiO 2 in the coating composition is 0.001 to 0.1% by mass based on the total amount of the organic polyisocyanate (A), the acrylic polyol (B) and the polydimethylsiloxane compound. is preferred.
  • the silicon content is 0.001% by mass or more, the smoothness, slip properties, stain resistance, and scratch resistance of the obtained coating film are further improved.
  • the silicon content is 0.1% by mass or less, it is possible to further suppress the occurrence of cissing and further suppress the deterioration of recoating properties.
  • the silicon content may be 0.002% by mass or more, 0.005% by mass or more, or 0.01% by mass or more, and 0.09% by mass or less, or 0.05% by mass. % or less.
  • the "total amount of the organic polyisocyanate (A), the acrylic polyol (B) and the polydimethylsiloxane compound” can be rephrased as "the total resin solid content”.
  • the coating composition comprises, for example, the organic polyisocyanate (A), the acrylic polyol (B), and optionally the polydimethylsiloxane compound and/or the additive, and the ratio R and the silicon content are in the above ranges. It can be prepared by mixing so that
  • the coating composition according to one aspect of the present disclosure it is possible to obtain a coating film that has both high self-repairability and stain resistance.
  • the coating composition according to one aspect of the present disclosure is a surface coating film of automobile exterior materials that require fine workability, high designability, and weight reduction of exterior parts, and plastic molded products. It can be suitably used for forming applications.
  • the coating composition contains the organic polyisocyanate (A) and at least It may contain a reaction product with a polydimethylsiloxane compound having one hydroxyl group.
  • a kit according to an aspect of the present disclosure is a kit for preparing the coating composition described above (a coating composition preparation kit), for example, the first agent containing the organic polyisocyanate (A), the acrylic and a second agent containing a polyol (B).
  • the organic polyisocyanate (A) contained in the first agent includes a modified polyisocyanate (for example, polyisocyanate component (a1) and the reaction product of the polyol component (a2) or its modified product, and the reaction product of the polydimethylsiloxane compound).
  • the paint composition preparation kit may further comprise agents other than the first agent and the second agent.
  • Other agents may include, for example, the polydimethylsiloxane compounds described above.
  • the first agent and the second agent may be prepared by mixing them so that the above coating composition is obtained, and the first agent, the second agent, and the first agent and the second agent It may be prepared to obtain the coating composition by mixing other agents.
  • the polydimethylsiloxane compound when preparing a coating composition containing the above polydimethylsiloxane compound, the polydimethylsiloxane compound may be blended in the first agent and / or the second agent, and the polydimethylsiloxane compound is added to the other agent. may be blended.
  • the above-described additives that can be contained in the coating composition may be contained in any of the first agent, the second agent and other agents.
  • the first agent, the second agent, and optionally other agents may be mixed so that the ratio R falls within the range described above.
  • a coating film according to an aspect of the present disclosure is a self-repairing coating film and includes a cured product of the coating composition described above.
  • the coating film can exhibit self-repairing properties within 1 hour at room temperature (eg, 5 to 35° C.) or by heating at 40 to 60° C., for example.
  • the coating film can exhibit good smoothness under high humidity conditions and good stain resistance.
  • the present inventors presume that the smoothness is improved by improving the drying property and moisture resistance, and the staining resistance is improved by improving the crosslink density.
  • the cured product of the coating composition contains a polyurethane resin having a urethane structure produced by the urethanization reaction between the organic polyisocyanate (A) and the acrylic polyol (B).
  • the urethane structure contained in the polyurethane resin includes, in addition to the urethane group (--CONH--), the reaction residue of the organic polyisocyanate (A) and the reaction residue of the acrylic polyol (B), and optionally polydimethylsiloxane. Contains reactive residues of compounds (polydimethylsiloxane compounds with at least one hydroxyl group).
  • the thickness of the coating film is, for example, 5 to 40 ⁇ m.
  • the coating may be a thin film with a thickness of less than 20 ⁇ m.
  • the thickness of the coating film is less than 20 ⁇ m (for example 5 ⁇ m), the smoothness, stain resistance and adhesion are good, and the self-healing property against scratches is excellent.
  • a coating film is usually formed on an adherend. That is, one aspect of the present disclosure includes an adherend and a coating film formed on the adherend. The adherend will be described later.
  • a method of forming a coating film according to one aspect of the present disclosure includes applying the coating composition described above onto an adherend and curing the coating composition. The details of the adherend are as described above.
  • adherends include stainless steel, phosphate-treated steel, zinc steel, iron, copper, aluminum, brass, glass, acrylic polyol, polycarbonate resin, polyethylene terephthalate resin, polyethylene naphthalate resin, polybutylene phthalate resin, polystyrene resin.
  • the surface-treated material may be a molded article (surface-treated molded article) of olefin resin such as polyethylene or polypropylene that has been subjected to surface treatment such as corona discharge treatment.
  • the adherend may have another coating film on its surface that can serve as an intermediate layer.
  • the coating composition may be applied directly onto the surface of the above-described molded body, or may be applied over another coating film that has been base-coated on the surface of the above-described molded body.
  • the other coating film may be a single layer or multiple layers.
  • the coating composition may be applied by a method such as spraying, brushing, or immersion. According to the coating composition according to one aspect of the present disclosure, a coating film having excellent smoothness and self-repairing properties can be obtained even by spray coating, which is easily affected by humidity.
  • the coating composition may be cured, for example, by heating. Heating for curing may be heating for drying. That is, when the coating composition contains a solvent, the coating composition may be cured at the same time as (in parallel with) drying to remove the solvent.
  • the heating temperature may be, for example, 60-150°C.
  • the heating time may be, for example, 1 to 10 hours.
  • the NCO content disclosed in this example is a value measured according to the method described in JISK1603-1 (Polyurethane raw material aromatic isocyanate test method).
  • the viscosity disclosed in the examples is a value obtained by measuring the viscosity at 25° C. with a No. 4 rotor using a B-type viscometer (manufactured by Tokyo Keiki Co., Ltd., model "DVL-BII").
  • the free HDI content disclosed in this example is a value calculated from the peak area ratio of hexamethylene diisocyanate in the polyisocyanate composition by performing GPC (HLC-8120 manufactured by Tosoh) measurement.
  • the silicon content disclosed in this example is determined by the thermogravimetric-differential thermal analysis (TG-DTA) method by determining the mass residual rate after holding at 500 ° C. for 30 minutes in a nitrogen atmosphere, and the mass residual rate is the silica residual rate. This is a value obtained by calculating the SiO 2 equivalent value as a value equivalent to .
  • TG-DTA thermogravimetric-differential thermal analysis
  • Synthesis example 1 890 g of hexamethylene diisocyanate (manufactured by Tosoh Corporation, NCO content: 49.9% by mass, hereinafter referred to as "HDI") is placed in a 1 L four-necked flask equipped with a stirrer, thermometer, condenser and dropping funnel. , and 110 g of PTMG-250 (manufactured by BASF, polytetramethylene glycol, trade name: Poly THF250, number average molecular weight 250) were charged, and the urethanization reaction was carried out at 80° C. for 2 hours under a nitrogen stream.
  • PTMG-250 manufactured by BASF, polytetramethylene glycol, trade name: Poly THF250, number average molecular weight 250
  • zirconium octylate (trade name: zirconyl octylate, manufactured by Daiichi Kigenso Kagaku Kogyo Co., Ltd., hereinafter referred to as "OctZr") was added, and an allophanatization reaction was carried out at 110°C for 2 hours.
  • NCO content reached 37.0% by mass
  • JP-508 (trade name, manufactured by Johoku Kagaku Kogyo Co., Ltd., acid phosphate ester) was added to terminate the reaction, and the reaction solution was cooled to room temperature. cooled. This reaction liquid was subjected to thin film distillation at 130° C. and 0.04 kPa to remove unreacted HDI to obtain polyisocyanate P1.
  • Polyisocyanate P1 has an NCO content of 16.2% by mass, a transparent liquid in appearance, a number average molecular weight of 1,400, and an average functional group number of 5 calculated from the NCO content and the number average molecular weight. .4, a viscosity at 25° C. of 2,000 mPa ⁇ s and a free HDI content of 0.2% by weight. It was confirmed by proton nuclear magnetic resonance ( 1 H-NMR) spectrum that polyisocyanate P1 mainly contained allophanate-modified polyisocyanate and slightly contained isocyanurate-modified polyisocyanate. Also, the content of the isocyanurate-modified polyisocyanate was 2 mol % based on the total amount of allophanate-modified polyisocyanate and isocyanurate-modified polyisocyanate.
  • Polyisocyanate P2 has an NCO content of 15.9% by mass, a transparent liquid in appearance, a number average molecular weight of 1,350, and an average functional group number of 5 calculated from the NCO content and the number average molecular weight. .1, a viscosity at 25° C. of 4,000 mPa ⁇ s and a free HDI content of 0.2% by weight. It was confirmed by proton nuclear magnetic resonance ( 1 H-NMR) spectrum that polyisocyanate P2 mainly contained allophanate-modified polyisocyanate and slightly contained isocyanurate-modified polyisocyanate. Also, the content of the isocyanurate-modified polyisocyanate was 2 mol % based on the total amount of allophanate-modified polyisocyanate and isocyanurate-modified polyisocyanate.
  • Polyisocyanate P3 has an NCO content of 13.2% by mass, a number average molecular weight of 1,450, an average functional group number of 4.6 calculated from the NCO content and the number average molecular weight, and a temperature of 25°C. It had a viscosity of 6,000 mPa ⁇ s and a free HDI content of 0.2% by mass. It was confirmed by proton nuclear magnetic resonance ( 1 H-NMR) spectrum that polyisocyanate P3 mainly contained allophanate-modified polyisocyanate and slightly contained isocyanurate-modified polyisocyanate. The content of the isocyanurate-modified polyisocyanate was 3 mol % based on the total amount of allophanate-modified polyisocyanate and isocyanurate-modified polyisocyanate.
  • Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 5 [Preparation of coating composition]
  • the materials shown in Tables 2 and 3 were mixed in the amounts (unit: g) shown in Tables 2 and 3 to prepare coating compositions 1 to 15 of Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 5, respectively.
  • the ratio R in Tables 2 and 3 is the number of moles of hydroxyl groups in the hydroxyl-containing compound contained in the coating composition (the sum of the number of moles of hydroxyl groups in the acrylic polyol and the number of moles of hydroxyl groups in the polydimethylsiloxane compound) [M OH ], the ratio [M NCO /M OH ] of the number of moles of isocyanate groups in the isocyanate group-containing compound contained in the coating composition (the number of moles of isocyanate groups in the organic polyisocyanate) [M NCO ]. .
  • Si content in Tables 2 and 3 is the silicon content in terms of SiO 2 in the coating composition measured by the method described above (based on the total amount of organic polyisocyanate, acrylic polyol and polydimethylsiloxane compound). is shown.
  • Stain resistance was evaluated according to the following evaluation criteria. If the evaluation was A, it was determined that the stain resistance was good. [Evaluation criteria] ⁇ A: Color difference is less than 1 ⁇ B: Color difference is 1 or more and less than 2 ⁇ C: Color difference is 2 or more

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Abstract

有機ポリイソシアネート(A)と、アクリルポリオール(B)と、を含み、有機ポリイソシアネート(A)が、変性ポリイソシアネート(a)を含み、変性ポリイソシアネート(a)が、ポリイソシアネート成分(a1)とポリオール成分(a2)との反応生成物又はその変性体であり、ポリイソシアネート成分(a1)が、有機ジイソシアネート又はその変性体を含み、ポリオール成分(a2)が、数平均分子量200~750の、ポリテトラメチレングリコール及びポリカーボネートポリオールからなる群より選ばれる少なくとも1種を含み、アクリルポリオール(B)が、ガラス転移温度が5~30℃であり、かつ、水酸基価が100mgKOH/gを超えて150mgKOH/g以下であるアクリルポリオール(b)を含む、塗料組成物。

Description

塗料組成物、キット、塗膜及び塗膜の形成方法
 本開示は、塗料組成物、キット、塗膜及び塗膜の形成方法に関する。
 プラスチック成形品の表面に耐擦傷性、耐汚染性等に優れた塗膜を形成するハードコート処理が知られている。ハードコート処理は、架橋密度及び表面硬度が高い塗膜を形成する方法である。しかしながら、ハードコート処理によって形成された塗膜に一度傷がつくと、その部位からクラックが発生してしまう。また、ハードコート処理したプラスチック成形品を自動車の外装部品に使用した場合、自動車の走行中に成形品に砂、小石等が衝突し、その表面(塗膜面)に、微細な打痕(へこみ等)といった傷が生じてしまう。ハードコート処理の場合、塗膜を厚くすることで塗膜面に生じる傷の問題を回避し得るが、塗膜の厚膜化は、意匠性の低下及び外装部品の重量化の原因となる。
 そこで、ハードコート処理に代えて、外力を吸収し傷を復元させる機能(以下、「自己修復性」という。)を有する塗料組成物により塗膜を形成するソフトコート処理が普及してきている。ソフトコート処理用の塗料組成物として、例えば特許文献1は、特定の繰り返し単位と末端水酸基とを含むポリカーボネートジオールであって、その特定の繰り返し単位の平均炭素数が3.0~4.0であるポリカーボネートジオールと、該ポリカーボネートジオール以外のポリオールと、有機ポリイソシアネートと、を含む塗料組成物を開示している。特許文献1では、この塗料組成物により、高い傷回復性と耐汚染性とを併せ持つ塗膜が得られるとされている。
特開2019-137840号公報
 しかしながら、特許文献1の塗料組成物による塗膜は、傷回復時間が長く、また、耐汚染性も充分とはいえない。
 本開示の一態様は、耐汚染性が良好であり、かつ、傷に対する自己修復性に優れる塗膜を提供することに向けられている。また、本開示の他の態様は、平滑性、耐汚染性、及び密着性が良好であり、かつ、傷に対する自己修復性に優れる塗膜を提供することに向けられている。また、本開示の他の態様は、上記塗膜の作製に資する塗料組成物、該塗料組成物を調製するためのキット及び上記塗膜の形成方法を提供することに向けられている。
 本開示の各態様は、以下の[1]~[11]に示す実施形態を含む。
[1] 有機ポリイソシアネート(A)と、アクリルポリオール(B)と、を含み、前記有機ポリイソシアネート(A)が、変性ポリイソシアネート(a)を含み、前記変性ポリイソシアネート(a)が、ポリイソシアネート成分(a1)とポリオール成分(a2)との反応生成物又はその変性体であり、前記ポリイソシアネート成分(a1)が、有機ジイソシアネート又はその変性体を含み、前記ポリオール成分(a2)が、数平均分子量200~750の、ポリテトラメチレングリコール及びポリカーボネートポリオールからなる群より選ばれる少なくとも1種を含み、前記アクリルポリオール(B)が、ガラス転移温度が5~30℃であり、かつ、水酸基価が100mgKOH/gを超えて150mgKOH/g以下であるアクリルポリオール(b)を含む、塗料組成物。
[2] 前記変性ポリイソシアネート(a)の平均官能基数が、4.0~6.0である、[1]に記載の塗料組成物。
[3] 前記ポリイソシアネート成分(a1)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より選ばれる少なくとも1種を含む、[1]又は[2]に記載の塗料組成物。
[4] 前記変性ポリイソシアネート(a)が、アロファネート変性ポリイソシアネートを含む、[1]~[3]のいずれかに記載の塗料組成物。
[5] 前記変性ポリイソシアネート(a)が、イソシアヌレート変性ポリイソシアネートを更に含む、[4]に記載の塗料組成物。
[6] ポリジメチルシロキサン化合物を更に含む、[1]~[5]のいずれかに記載の塗料組成物。
[7] SiO換算のケイ素含有量が、前記有機ポリイソシアネート(A)と前記アクリルポリオール(B)と前記ポリジメチルシロキサン化合物との合計量を基準として、0.001~0.1質量%である、[6]に記載の塗料組成物。
[8] 前記塗料組成物に含まれる水酸基含有化合物中の水酸基のモル数に対する、前記塗料組成物に含まれるイソシアネート基含有化合物中のイソシアネート基のモル数の比が、0.8~1.3である、[1]~[7]のいずれかに記載の塗料組成物。
[9] [1]~[8]のいずれかに記載の塗料組成物を調製するためのキットであって、前記有機ポリイソシアネート(A)を含む第一剤と、前記アクリルポリオール(B)を含む第二剤と、を備える、キット。
[10] [1]~[8]のいずれかに記載の塗料組成物の硬化物を含む、塗膜。
[11] [1]~[8]のいずれかに記載の塗料組成物を被着体上に塗布し、硬化させることを備える、塗膜の形成方法。
 本開示の一態様によれば、耐汚染性が良好であり、かつ、傷に対する自己修復性に優れる塗膜を提供することができる。また、本開示の他の態様によれば、平滑性、耐汚染性、及び密着性が良好であり、かつ、傷に対する自己修復性に優れる塗膜を提供することができる。また、本開示の他の態様によれば、上記塗膜の作製に資する塗料組成物、該塗料組成物を調製するためのキット及び上記塗膜の形成方法を提供することができる。
 本開示の各態様を実施するための例示的な実施形態についてさらに詳細に説明する。ただし、本開示は以下の実施形態に限定されるものではない。
 なお、本明細書中、「~」を用いて示された数値範囲は、「~」の前後に記載される数値をそれぞれ最小値及び最大値として含む範囲を示す。また、具体的に明示する場合を除き、「~」の前後に記載される数値の単位は同じである。また、本明細書中に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。また、個別に記載した上限値及び下限値は任意に組み合わせ可能である。また、本明細書において、「(メタ)アクリル」とは、アクリル、及び、それに対応するメタクリルの少なくとも一方を意味する。
<塗料組成物>
 本開示の一態様に係る塗料組成物は、有機ポリイソシアネート(A)と、アクリルポリオール(B)と、を含み、有機ポリイソシアネート(A)は、変性ポリイソシアネート(a)を含み、変性ポリイソシアネート(a)は、ポリイソシアネート成分(a1)とポリオール成分(a2)との反応生成物又はその変性体であり、ポリイソシアネート成分(a1)は、有機ジイソシアネート又はその変性体を含み、ポリオール成分(a2)は、数平均分子量200~750の、ポリテトラメチレングリコール及びポリカーボネートポリオールからなる群より選ばれる少なくとも1種を含み、アクリルポリオール(B)は、ガラス転移温度が5~30℃であり、かつ、水酸基価が100mgKOH/gを超えて150mgKOH/g以下であるアクリルポリオール(b)を含む。
 本開示の一態様に係る塗料組成物によれば耐汚染性が良好であり、かつ、傷に対する自己修復性に優れる塗膜を得ることができる。また、本開示の一態様に係る塗料組成物によれば、平滑性及び密着性も良好な塗膜を得ることもできる。以下、本開示の一態様に係る塗料組成物及び該塗料組成物に含まれ得る各成分の詳細を説明する。
(有機ポリイソシアネート(A))
 有機ポリイソシアネート(A)は、変性ポリイソシアネート(a)を含む。変性ポリイソシアネート(a)は、ポリイソシアネート成分(a1)とポリオール成分(a2)との反応生成物又はその変性体である。
 反応生成物は、ポリイソシアネート成分(a1)とポリオール成分(a2)との反応により得られるウレタン変性ポリイソシアネートであってよく、該ウレタン変性ポリイソシアネートがアロファネート化されてなるアロファネート変性ポリイソシアネート、又は、該ウレタン変性ポリイソシアネートがイソシアヌレート化されてなるイソシアヌレート変性ポリイソシアネートであってもよい。
 変性体としては、例えば、上記反応生成物のブロック変性体等が挙げられる。ブロック変性体は、イソシアネート基の一部がブロック剤で変性された構造を有する。ブロック剤は、イソシアネート基をブロック化することで、イソシアネート基と水分及び水酸基等の活性水素基との反応を防ぎ、塗料組成物中での反応の進行を抑制する。そのため、ブロック変性体によれば、容易に一液化が可能となる。ブロック変性体である変性ポリイソシアネート(a)は、加熱によってブロック剤が解離し、再びイソシアネート基が活性化することで、活性水素基と反応する潜在性の硬化剤である。ブロック剤の詳細は後述する。なお、以下の説明において、アロファネート変性ポリイソシアネート及びイソシアヌレート変性ポリイソシアネートには、ブロック変性された、アロファネート変性ポリイソシアネート及びイソシアヌレート変性ポリイソシアネートが包含される。
 変性ポリイソシアネート(a)は、アロファネート変性ポリイソシアネートを含むことが好ましい。変性ポリイソシアネート(a)がアロファネート変性ポリイソシアネートを含むことにより、柔軟でありながら強靭な塗膜を得ることができる、より低粘度な液状とすることができ、塗装におけるハンドリング性が良好となるといった効果が奏され、塗膜の自己修復性がさらに良好になる。
 変性ポリイソシアネート(a)は、より柔軟で強靭な塗膜を得る観点から、該アロファネート変性ポリイソシアネートとイソシアヌレート変性ポリイソシアネートとを含んでもよい。変性ポリイソシアネート(a)がイソシアヌレート変性ポリイソシアネートを含むことで、得られる塗膜(塗膜中のポリウレタン樹脂)のガラス転移温度は上昇するが、該ガラス転移温度を下降させるために、例えば、ポリカーボネートポリオール由来の構造の含有量を増やすことで自己修復性が損なわれることを抑制できる。
 変性ポリイソシアネート(a)がアロファネート変性ポリイソシアネート又はイソシアヌレート変性ポリイソシアネートを含む場合、変性ポリイソシアネート(a)中のウレタン基の数が少ないほど塗膜の自己修復性を高めることができる。このような観点では、変性ポリイソシアネート(a)はウレタン基を実質的に有しなくてもよい。変性ポリイソシアネート(a)がウレタン基を実質的に有しないとは、プロトン核磁気共鳴(H-NMR)スペクトルにより確認されるウレタン変性ポリイソシアネートの含有量が、アロファネート変性ポリイソシアネート、イソシアヌレート変性ポリイソシアネート及びウレタン変性ポリイソシアネートの総量を基準として、0.5モル%以下となることを意味する。
 変性ポリイソシアネート(a)中のアロファネート変性ポリイソシアネート及びイソシアヌレート変性ポリイソシアネートの含有量(合計量)は、塗膜の自己修復性がさらに良好になる観点では、変性ポリイソシアネート(a)の全質量を基準として、80質量%以上又は90質量%以上であってよく、100質量%であってもよい。
 変性ポリイソシアネート(a)が、アロファネート変性ポリイソシアネート及びイソシアヌレート変性ポリイソシアネートを含む場合、イソシアヌレート変性ポリイソシアネートの含有量は、塗膜の自己修復性がさらに良好になる観点では、アロファネート変性ポリイソシアネート及びイソシアヌレート変性ポリイソシアネートの総量を基準として、30モル%以下であってよく、20モル%以下又は10モル%以下であってもよい。イソシアヌレート変性ポリイソシアネートの含有量は、塗膜の耐汚染性がさらに良好になる観点で、アロファネート変性ポリイソシアネート及びイソシアヌレート変性ポリイソシアネートの総量を基準として、1モル%以上であってよく、2モル%以上又は3モル%以上であってもよい。イソシアヌレート変性ポリイソシアネートの含有量は、上記観点から、1~30モル%、2~20モル%又は3~10モル%であってよい。上記含有量は、プロトン核磁気共鳴(H-NMR)スペクトルによって確認することができる。
 変性ポリイソシアネート(a)の平均官能基数は、自己修復性により優れる塗膜が得られる観点では、4.0以上であってよく、4.5以上であってもよい。変性ポリイソシアネート(a)の平均官能基数は、粘度の観点では、6.0以下であってよく、5.5以下であってもよい。変性ポリイソシアネート(a)の平均官能基数は、上記観点から、4.0~6.0又は4.5~5.5であってよい。
 本明細書中、変性ポリイソシアネート(a)の平均官能基数とは、変性ポリイソシアネート(a)1分子あたりに含まれるイソシアネート基(-NCO)の数の平均値を意味する。変性ポリイソシアネート(a)の平均官能基数は、変性ポリイソシアネート(a)のイソシアネート基含有量(NCO含有量)と、数平均分子量とから算出することができる。変性ポリイソシアネート(a)がブロック変性体である場合、平均官能基数には、ブロック化されたイソシアネート基の数も含まれる。
 変性ポリイソシアネート(a)のNCO含有量は、13.0~23.0質量%であってよく、14.0%~22.0質量%又は15.0~21.0質量%であってもよい。変性ポリイソシアネート(a)のNCO含有量が23.0質量%以下の場合には塗膜の自己修復性がさらに良好になる。変性ポリイソシアネート(a)のNCO含有量が13.0質量%以上であると、塗膜の耐汚染性が良好となる。
 本明細書中、NCO含有量は、JISK1603-1(ポリウレタン原料芳香族イソシアネート試験方法)に記載の方法により測定される値である。ただし、変性ポリイソシアネート(a)がブロック変性体である場合、ブロック化されていない状態(ブロック剤を解離させた状態)での変性ポリイソシアネート(a)のNCO含有量を測定するものとする。
 変性ポリイソシアネート(a)の数平均分子量は、500~8,000であってよく、600~7,500又は700~7,000であってもよい。変性ポリイソシアネート(a)の数平均分子量が500以上の場合には塗膜の自己修復性がさらに良好になる。変性ポリイソシアネート(a)の数平均分子量が8,000以下であると、塗膜の平滑性がさらに良好となり、塗膜外観がさらに良好となる。
 本明細書中、数平均分子量は、GPC(ゲル浸透クロマトグラフィ)を用いて、下記の条件で測定される値である。ただし、変性ポリイソシアネート(a)がブロック変性体である場合、ブロック化されていない状態(ブロック剤を解離させた状態)での変性ポリイソシアネート(a)の数平均分子量を測定するものとする。
[条件]
 ・測定器:「HLC-8120」(東ソー社製)
 ・カラム:「TSKguardcolumn HXL-L」(東ソー社製)
  粒径=6μm、サイズ=6mmID×30cm×4本
 ・キャリア:テトラヒドロフラン(THF)
 ・検出器:視差屈折
 ・サンプル:0.1%THF溶液
 ・検量線:ポリスチレン
 変性ポリイソシアネート(a)の25℃での粘度は、500~10000mPa・sであってよく、800~6000mPa・s又は1000~3000mPa・sであってもよい。変性ポリイソシアネート(a)の)の25℃での粘度が上記範囲であると、塗膜形成性が良好となり、塗膜の平滑性がさらに良好となり、塗膜外観がさらに良好となる。変性ポリイソシアネート(a)の25℃での粘度は、B型粘度計を用いて測定される値である。
 有機ポリイソシアネート(A)は、変性ポリイソシアネート(a)を1種単独で含んでいてよく、2種以上の組み合わせで含んでいてもよい。また、有機ポリイソシアネート(A)は、自己修復性を損なわない範囲であれば、変性ポリイソシアネート(a)以外の有機ポリイソシアネート(例えば、反応原料であるポリイソシアネート成分(a1))を含んでいてもよい。ただし、有機ポリイソシアネート(A)中の変性ポリイソシアネート(a)の含有量は、有機ポリイソシアネート(A)の全質量を基準として、好ましくは80質量%以上であり、より好ましくは90質量%であり、さらに好ましくは100質量%である。遊離のポリイソシアネート成分(a1)の含有量は、有機ポリイソシアネート(A)の全質量を基準として、1.0質量%以下であってよい。
 次に、変性ポリイソシアネート(a)の反応原料であるポリイソシアネート成分(a1)及びポリオール成分(a2)、並びに、変性ポリイソシアネート(a)の製造方法について説明する。
[ポリイソシアネート成分(a1)]
 ポリイソシアネート成分(a1)は、イソシアネート基を複数有する有機化合物で構成される成分であり、有機ジイソシアネート又はその変性体を含む。有機ジイソシアネートは、イソシアネート基を2個有する有機化合物である。有機ジイソシアネートとしては、例えば、芳香族ジイソシアネート、芳香脂肪族ジイソシアネート、脂肪族ジイソシアネート及び脂環族ジイソシアネートが挙げられる。変性体は、これらの有機ジイソシアネートの変性体であってよい。変性体としては、例えば、アロファネート変性ポリイソシアネート、イソシアヌレート変性ポリイソシアネート、ウレトジオン変性ポリイソシアネート、ウレタン変性ポリイソシアネート、ビュレット変性ポリイソシアネート、ウレトイミン変性ポリイソシアネート、アシルウレア変性ポリイソシアネート等が挙げられる。ポリイソシアネート成分(a1)は、上記有機ジイソシアネート及び変性体の中から選択される1種であってよく、上記有機ジイソシアネート及び変性体の中から選択される2種以上の混合物であってもよい。
 芳香族ジイソシアネートとしては、例えば、2,4-トリレンジイソシアネート、2,6-トリレンジイソシアネート、2,4-トリレンジイソシアネート/2,6-トリレンジイソシアネート混合物、m-キシリレンジイソシアネート、p-キシリレンジイソシアネート、4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート、2,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート、2,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート/4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート混合物、4,4’-ジフェニルエーテルジイソシアネート、2-ニトロジフェニル-4,4’-ジイソシアネート、2,2’-ジフェニルプロパン-4,4’-ジイソシアネート、3,3’-ジメチルジフェニルメタン-4,4’-ジイソシアネート、4,4’-ジフェニルプロパンジイソシアネート、m-フェニレンジイソシアネート、p-フェニレンジイソシアネート、ナフチレン-1,4-ジイソシアネート、ナフチレン-1,5-ジイソシアネート、3,3’-ジメトキシジフェニル-4,4’-ジイソシアネート等が挙げられる。
 芳香脂肪族ジイソシアネートとしては、例えば、1,3-若しくは1,4-キシリレンジイソシアネート又はその混合物、1,3-若しくは1,4-ビス(1-イソシアナト-1-メチルエチル)ベンゼン又はその混合物、ω,ω’-ジイソシアナト-1,4-ジエチルベンゼン等が挙げられる。
 脂肪族ジイソシアネートとしては、例えば、ヘキサメチレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、2-メチル-ペンタン-1,5-ジイソシアネート、3-メチル-ペンタン-1,5-ジイソシアネート、リジンジイソシアネート、トリオキシエチレンジイソシアネート等が挙げられる。
 脂環族ジイソシアネートとしては、例えば、イソホロンジイソシアネート、シクロヘキシルジイソシアネート、水素添加ジフェニルメタンジイソシアネート、ノルボルナンジイソシアネート、水素添加トリレンジイソシアネート、水素添加キシレンジイソシアネート、水素添加テトラメチルキシレンジイソシアネート等が挙げられる。
 塗膜の耐候性の観点では、有機ジイソシアネートが好ましく、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少なくとも1種を用いることがより好ましい。また、塗膜の耐候性の観点では、不飽和結合を有しないポリイソシアネートが好ましい。すなわち、不飽和結合を有しない、脂肪族ジイソシアネート及び脂環族ジイソシアネートからなる群より選ばれる少なくとも1種を用いることがさらに好ましい。中でも、入手及び合成が容易であり、さらに優れた密着性と自己修復性を有する塗膜が得られる点で、ヘキサメチレンジイソシアネートが特に好ましい。
 ポリイソシアネート成分(a1)は、有機ジイソシアネート及びその変性体以外のポリイソシアネートを含んでいてもよい。ただし、ポリイソシアネート成分(a1)中の有機ジイソシアネート及びその変性体の含有量(合計量)は、ポリイソシアネート成分(a1)の全質量を基準として、好ましくは80質量%以上であり、より好ましくは90質量%であり、さらに好ましくは100質量%である。
[ポリオール成分(a2)]
 ポリオール成分(a2)は、水酸基を複数有する有機化合物で構成される成分である。ポリオール成分(a2)は、数平均分子量200~750の、ポリテトラメチレングリコール及びポリカーボネートポリオールからなる群より選ばれる少なくとも1種を含む。
 ポリテトラメチレングリコールは、オキシテトラメチレン基を分子骨格中に有する化合物であり、主にテトラヒドロフランの開環重合によって得られる。ポリテトラメチレングリコールの数平均分子量は、200~750であり、220以上又は250以上であってもよく、600以下又は500以下であってもよく、220~600又は250~500であってもよい。ポリテトラメチレングリコールの数平均分子量が大きいほど塗膜の自己修復性が向上しやすく、ポリテトラメチレングリコールの数平均分子量が小さいほど、塗膜の平滑性が良好なりやすく、良好な塗膜外観が得られやすい。
 ポリカーボネートポリオールは、複数のカーボネート基と複数の水酸基を有する化合物であり、主に、低分子ポリオール(例えば分子量が500以下のポリオール)とカーボネートとの脱アルコール反応又は脱フェノール反応から得られる。ポリカーボネートポリオールとしては、例えば、以下の(α)に示される化合物群から選択される少なくとも1種と、以下の(β)に示される化合物群から選択される少なくとも1種との脱アルコール反応又は脱フェノール反応から得られる化合物(反応生成物)が挙げられる。
(α):エチレングリコール、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、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、1,8-オクタンジオール、1,9-ノナンジオール、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、3,3-ジメチロールヘプタン、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、シクロヘキサン-1,4-ジオール、シクロヘキサン-1,4-ジメタノール、ダイマージオール、ビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物、ビス(β-ヒドロキシエチル)ベンゼン、キシリレングリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等の低分子ポリオール
(β):ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート等のジアルキルカーボネート類;エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等のアルキレンカーボネート類;ジフェニルカーボネート、ジナフチルカーボネート、ジアントリルカーボネート、ジフェナントリルカーボネート、ジインダニルカーボネート、テトラヒドロナフチルカーボネート等のジアリールカーボネート類;などのカーボネート
 ポリカーボネートポリオールとしては、塗膜の耐汚染性をより高める観点では、1,6-ヘキサンジオールとジアルキルカーボネートとの脱アルコール反応から得られるもの(1,6-ヘキサンジオールとジアルキルカーボネートとの反応生成物)が好ましい。
 ポリカーボネートポリオールの数平均分子量は、200~750であり、220以上、250以上又は300以上であってもよく、600以下、500以下又は400以下であってもよく、220~600、250~500、300~750又は200~400であってもよい。ポリカーボネートポリオールの数平均分子量が大きいほど塗膜の自己修復性が向上しやすく、ポリカーボネートポリオールの数平均分子量が小さいほど、塗膜の平滑性が良好なりやすく、良好な塗膜外観が得られやすい。
 ポリオール成分(a2)は、ポリテトラメチレングリコール及びポリカーボネートポリオール以外のポリオール(他のポリオール)を含んでいてもよい。換言すれば、変性ポリイソシアネート(a)は、ポリイソシアネート成分(a1)(例えば有機ジイソシアネート又はその変性体)と、数平均分子量200~750の、ポリテトラメチレングリコール及びポリカーボネートポリオールからなる群より選ばれる少なくとも1種と、他のポリオールと、の反応生成物であってよい。ただし、ポリオール成分(a2)中のポリテトラメチレングリコール及びポリカーボネートポリオールの含有量(合計量)は、ポリオール成分(a2)の全質量を基準として、好ましくは80質量%以上であり、より好ましくは90質量%であり、さらに好ましくは100質量%である。
 他のポリオールとしては、例えば、エチレングリコール、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、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、1,8-オクタンジオール、1,9-ノナンジオール、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、2-エチル-1,3-ヘキサンジオール、3,3-ジメチロールヘプタン、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、シクロヘキサン-1,4-ジオール、シクロヘキサン-1,4-ジメタノール、ダイマージオール、ビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物、ビス(β-ヒドロキシエチル)ベンゼン、キシリレングリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等が挙げられる。他のポリオールとしては、1種の化合物を用いてよく、2種以上の化合物を組み合わせて用いてもよい。
 他のポリオールとして、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、アクリルポリオール、ポリオレフィンポリオール、フッ素系ポリオール、動植物油系ポリオール等を用いることもできる。
[変性ポリイソシアネート(a)の製造方法]
 変性ポリイソシアネート(a)は、例えば、下記第1工程~第4工程を経て得ることができる。
・第1工程:ポリイソシアネート成分(a1)と、ポリオール成分(a2)とを、水酸基に対してイソシアネート基が過剰になる量で仕込み、ウレタン化反応させてイソシアネート基末端プレポリマーIを得る。
・第2工程:イソシアネート基末端プレポリマーIに触媒を仕込み、70~150℃にてアロファネート化を進行させて、イソシアネート基末端プレポリマーIIを製造する。
・第3工程:イソシアネート基末端プレポリマーIIに反応停止剤を添加することによって、反応の停止を行う。
・第4工程:イソシアネート基末端プレポリマーIIの薄膜蒸留又は溶剤抽出によって遊離のポリイソシアネート成分(a1)を除去し、変性ポリイソシアネート(a)を得る。
 上記第1工程~第3工程においては、窒素ガス、又は乾燥空気気流下で反応を進行させる。上記第1工程~第3工程は、有機溶剤の存在下で行ってよく、有機溶剤の非存在下で行ってもよい。
 有機溶剤としては、反応に影響を与えない各種有機溶剤を用いることができる。有機溶剤としては、例えば、オクタン等の脂肪族炭化水素類;シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン等の脂環族炭化水素類;メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類;酢酸ブチル、酢酸イソブチル等のエステル類;エチレングリコールエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、3-メチル-3-メトキシブチルアセテート、エチル-3-エトキシプロピオネート等のグリコールエーテルエステル類;ジオキサン等のエーテル類;ヨウ化メチレン、モノクロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素類;N-メチルピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、ヘキサメチルホスホニルアミド等の極性非プロトン溶剤;などが挙げられる。これらの有機溶剤は、1種を単独で用いてよく、2種以上の組み合わせで用いてもよい。
 次に、アロファネート変性を主に進行させる変性ポリイソシアネート(a)の製造工程を例に、一実施形態に係る変性ポリイソシアネート(a)の製造方法についてさらに詳細に説明する。
[第1工程:イソシアネート基末端プレポリマーIを製造する工程]
 第1工程では、ポリイソシアネート成分(a1)及びポリオール成分(a2)を反応させることにより、イソシアネート基末端プレポリマーIを製造する。ポリイソシアネート成分(a1)及びポリオール成分(a2)の仕込み量は、水酸基に対してイソシアネート基が過剰になる量とする。
 「水酸基に対してイソシアネート基が過剰になる量」としては、ポリイソシアネート成分(a1)中のイソシアネート基のモル数(M’NCO)と、ポリオール成分(a2)中の水酸基のモル数(M’OH)との比R’(=M’NCO/M’OH)が6~40になる量であってよく、比R’が7~30になる量であってもよい。比R’が6以上であると、得られる変性ポリイソシアネート(a)中のイソシアヌレート変性ポリイソシアネートが過剰となることをさらに抑制できる。比R’が40以下であると、得られる変性ポリイソシアネート(a)中に含まれるウレタン基を含有しているポリイソシアネートの量の増加がさらに抑制され、官能基数の低下がさらに抑制され、生産性や収率がさらに向上する。
 ポリイソシアネート成分(a1)及びポリオール成分(a2)を反応させる温度(ウレタン化反応温度)は、例えば、20~120℃であり、20~100℃又は50~100℃であってもよい。ウレタン化反応の反応時間は、触媒の有無、種類、及び温度により異なるが、一般には10時間以内であり、1~5時間であってもよい。
 ウレタン化反応の際には、公知のウレタン化触媒を用いることができる。ウレタン化触媒としては、例えば、ジブチル錫ジアセテート、ジブチル錫ジラウレート、ジオクチル錫ジラウレート等の有機金属化合物;トリエチレンジアミンやトリエチルアミン等の有機アミン及びその塩;などが挙げられる。これらの触媒は、1種単独で用いてよく、2種以上の組み合わせで用いてもよい。
[第2工程:イソシアネート基末端プレポリマーIIを製造する工程]
 第2工程では、上記第1工程のウレタン化反応の後、さらにアロファネート化反応を行うことで、イソシアネート基末端プレポリマーIIを製造する。このとき、アロファネート化反応は、ウレタン化反応と同時に(並行して)行ってもよく、ウレタン化反応完了後に行ってもよい。
 ウレタン化反応とアロファネート化反応とを同時に(並行して)行う場合には、ウレタン化触媒とアロファネート化触媒との存在下で反応を行えばよい。一方、ウレタン化反応完了後にアロファネート化反応を行う場合には、ウレタン化触媒の存在下、かつ、アロファネート化触媒の非存在下で、所定時間ウレタン化反応を行った後、アロファネート化触媒を添加してアロファネート化反応を行えばよい。
 アロファネート化触媒としては、公知の触媒から適宜選択して用いることができ、例えば、カルボン酸の金属塩(リチウム、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属の金属塩;マグネシウム、カルシウム、バリウム等のアルカリ土類金属の金属塩;スズ、鉛等のその他の典型金属の金属塩;マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、ジルコニウム等の遷移金属の金属塩;など)を用いることができる。カルボン酸としては、例えば、モノカルボン酸類、ポリカルボン酸類が挙げられる。
 アロファネート化触媒の具体例としては、オクチル酸ジルコニウム等が挙げられる。アロファネート化触媒は、1種単独で用いてよく、2種以上の組み合わせで用いてもよい。
 アロファネート化触媒の使用量は、ポリイソシアネート成分(a1)とポリオール成分(a2)の合計質量に対して、0.001~0.1質量%であってよく、0.005~0.03質量%であってもよい。アロファネート化触媒の使用量が0.001質量%以上であると、アロファネート化反応がより進行しやすく、ウレタン変性ポリイソシアネートの副生成物量が抑制され、得られるポリイソシアネートの官能基数の低下がさらに抑制される。また、アロファネート化触媒の使用量が0.1質量%以下であると、貯蔵安定性がさらに向上する。
 アロファネート化反応の反応温度は70~150℃が好ましく、90~130℃がより好ましい。反応温度が70℃以上であると、アロファネート変性ポリイソシアネートがさらに生成しやすくなり、ウレタン変性ポリイソシアネートの副生成物量がさらに抑制されるため、得られるポリイソシアネートの官能基数の低下がさらに抑制される。また、反応温度が150℃以下であると、イソシアヌレート変性ポリイソシアネートの副生成物が抑制され、自己修復性がさらに向上する。
 アロファネート化反応は、ウレタン基が実質的に存在しなくなるまで行うことが好ましい。ここで、「ウレタン基が実質的に存在しなくなる」とは、プロトン核磁気共鳴(H-NMR)スペクトルにより確認されるウレタン変性ポリイソシアネートの含有量が、アロファネート変性ポリイソシアネート、イソシアヌレート変性ポリイソシアネート及びウレタン変性ポリイソシアネートの総量を基準として、0.5モル%以下となることを意味する。
 上記第2工程では、主にアロファネート化反応が進行するが、上述したように、上記第1工程における比R’(=M’NCO/M’OH)を調整することで、部分的にイソシアヌレート化反応を進行させることもできる。例えば、比R’を10以上とすることで、イソシアヌレート変性ポリイソシアネートの含有量(アロファネート変性ポリイソシアネート及びイソシアヌレート変性ポリイソシアネートの総量基準)を30モル%以下とすることができる。
[第3工程:反応停止工程]
 第3工程では、上記第2工程のアロファネート化反応後、触媒を失活させる反応停止剤を添加してアロファネート化反応を停止させる。反応停止剤の添加時期は、アロファネート化反応の終了後(ウレタン基が実質的に存在しなくなった後)であってよい。ただし、副反応の進行を抑制するためにも、アロファネート化反応の終了後速やかに反応停止剤を添加することが好ましい。
 反応停止剤としては、例えば、リン酸、塩酸等の無機酸、スルホン酸基、スルファミン酸基等を有する有機酸、これらのエステル類、及び、アシルハライド等の公知の化合物を使用することができる。これらは、1種単独で用いてよく、2種以上の組み合わせで用いてもよい。
 反応停止剤の添加量は触媒の種類によって異なるが、触媒の添加量に対して、0.5~10当量であってよく、0.8~5.0当量であってもよい。反応停止剤の添加量が0.5当量以上であると、得られる変性ポリイソシアネートの貯蔵安定性がさらに向上する。反応停止剤の添加量が10当量以下であると、着色をさらに抑制できる。反応が停止した後、遊離の未反応のポリイソシアネート成分(a1)を除去する精製工程を経ることができる。
[第4工程:精製工程]
 第4工程では、反応混合物中に存在している遊離の未反応のポリイソシアネート成分(a1)を除去する。また、反応工程で有機溶剤を使用した場合には、この精製工程で除去することができる。
 ポリイソシアネート成分(a1)は、1.0質量%以下の残留含有率まで除去することが好ましく、1.0質量%未満の残留含有率まで除去することがより好ましい。残留含有率が1.0質量%以下であると、臭気がさらに低減され、貯蔵安定性がさらに良好になる。
 ポリイソシアネート成分(a1)の除去は、薄膜蒸留により行うことが好ましい。薄膜蒸留は、例えば10~100Paの高真空下、120~140℃における薄膜蒸留により行うことができる。
 以上、一実施形態に係る変性ポリイソシアネート(a)の製造方法について説明したが、変性ポリイソシアネート(a)の製造方法は、上述した実施形態に限られない。
 例えば、他の一実施形態では、第2工程~第4工程を実施せず、第1工程で得られたイソシアネート基末端プレポリマーIを変性ポリイソシアネート(a)として用いてよい。
 また、例えば、他の一実施形態では、第4工程の後に、イソシアネート基の一部をブロック剤で変性(ブロック)する工程を実施してよい。ブロック剤としては、例えば、フェノール、クレゾール、キシレノール、ニトロフェノール、クロロフェノール、エチルフェノール、p-ヒドロキシジフェニル、t-ブチルフェノール、o-イソプロピルフェノール、o-sec-ブチルフェノール、p-ノニルフェノール、p-t-オクチルフェノール、ヒドロキシ安息香酸、ヒドロキシ安息香酸エステル等のフェノール系ブロック剤;ε-カプロラクタム、δ-バレロラクタム、γ-ブチロラクタム、β-プロピオラクタム等のラクタム系ブロック剤;マロン酸ジエチル、マロン酸ジメチル、アセト酢酸エチル、アセト酢酸メチル、アセチルアセトン等の活性メチレン系ブロック剤;メタノール、エタノール、n-プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、n-ブチルアルコール、イソブチルアルコール、t-ブチルアルコール、n-アミルアルコール、t-アミルアルコール、ラウリルアルコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ベンジルアルコール、メトキシメタノール、グリコール酸、グリコール酸メチル、グリコール酸エチル、グリコール酸ブチル等のグリコール酸エステル、乳酸、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸ブチル等の乳酸エステル、メチロール尿素、メチロールメラミン、ジアセトンアルコール、エチレンクロルヒドリン、エチレンブロムヒドリン、1,3-ジクロロ-2-プロパノール、ω-ハイドロパーフルオロアルコール、アセトシアンヒドリン等のアルコール系ブロック剤;ブチルメルカプタン、ヘキシルメルカプタン、t-ブチルメルカプタン、t-ドデシルメルカプタン、2-メルカプトベンゾチアゾール、チオフェノール、メチルチオフェノール、エチルチオフェノール等のメルカプタン系ブロック剤;アセトアニリド、アセトアニシジド、アセトトルイド、アクリルアミド、メタクリルアミド、酢酸アミド、ステアリン酸アミド、ベンズアミド等の酸アミド系ブロック剤;コハク酸イミド、フタル酸イミド、マレイン酸イミド等のイミド系ブロック剤;ジフェニルアミン、フェニルナフチルアミン、キシリジン、N-フェニルキシリジン、カルバゾール、アニリン、ナフチルアミン、ブチルアミン、ジブチルアミン、ブチルフェニルアミン等のアミン系ブロック剤;イミダゾール、2-エチルイミダゾール等のイミダゾール系ブロック剤;尿素、チオ尿素、エチレン尿素、エチレンチオ尿素、1,3-ジフェニル尿素等の尿素系ブロック剤;N-フェニルカルバミン酸フェニル、2-オキサゾリドン等のカルバミン酸塩系ブロック剤;エチレンイミン、プロピレンイミン等のイミン系ブロック剤;ホルムアミドキシム、アセトアルドキシム、アセトキシム、メチルエチルケトオキシム、ジアセチルモノオキシム、ベンゾフェノンオキシム、シクロヘキサノンオキシム等のオキシム系ブロック剤;重亜硫酸ナトリウム、重亜硫酸カリウム等の亜硫酸塩系ブロック剤;などが挙げられる。これらのブロック剤は、1種単独で用いてよく、2種以上の組み合わせで用いてもよい。
 また、例えば、アロファネート化触媒の代わりにイソシアヌレート化触媒を用いることにより、イソシアヌレート変性を主に進行させてもよい。アロファネート変性、イソシアヌレート変性の進行度合いは、各種触媒の選択、上記比R’(=M’NCO/M’OH)により、調整することができる。
(アクリルポリオール(B))
 アクリルポリオール(B)は、アクリルポリオール(b)を含む。ここで、「アクリルポリオール」とは、(メタ)アクリルモノマーをモノマー単位として含み、複数の水酸基を有する重合体を意味する。
 アクリルポリオール(b)は、1種の(メタ)アクリルモノマーが重合した単独重合体であってよく、2種以上の(メタ)アクリルモノマーが共重合した共重合体であってもよい。アクリルポリオール(b)は、モノマー単位として(メタ)アクリルアクリルモノマー以外のモノマーを含んでいてもよいが、所定のガラス転移温度と水酸基価を両立する観点では、(メタ)アクリルアクリルモノマーのみをモノマー単位として含むことが好ましい。
 1種の(メタ)アクリルモノマーが重合した単独重合体としては、(メタ)アクリル酸ヒドロキシ化合物の単独重合体が挙げられる。2種以上の(メタ)アクリルモノマーが共重合した共重合体としては、(メタ)アクリル酸エステルと、(メタ)アクリル酸ヒドロキシ化合物と、が共重合した共重合体が挙げられる。
 ここで、(メタ)アクリル酸エステルは、アクリル酸エステル及びメタクリル酸エステルからなる群より選ばれる少なくとも1種である。(メタ)アクリル酸ヒドロキシ化合物は、反応点となりうる水酸基をその分子内に1個以上有する、アクリル酸ヒドロキシ化合物及びメタクリル酸ヒドロキシ化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種である。
 アクリルポリオール(b)のガラス転移温度(ガラス転移点、Tg)は、5~30℃である。アクリルポリオール(b)のガラス転移温度が5℃未満であると、繰り返しの傷に対する自己修復性及び屋外で使用する際の耐汚染性が低下することがある。また、アクリルポリオール(b)のガラス転移温度が30℃を超えると、常温(例えば5~35℃)及び低温(例えば5℃未満)における自己修復性が低下することがある。アクリルポリオール(b)のガラス転移温度は、繰り返しの傷に対する自己修復性及び屋外で使用する際の耐汚染性がより良好となる観点から、10℃以上又は15℃以上であってもよい。アクリルポリオール(b)のガラス転移温度は、常温及び低温における自己修復性がより良好となる観点から、25℃以下又は20℃以下であってもよい。アクリルポリオール(b)のガラス転移温度は、上記観点から、10~25℃又は15~20℃であってもよい。上記範囲のガラス転移温度を有するポリオール(b)は、モノマー成分の種類及び配合比を調整することにより合成可能であり、例えば、アクリルポリオール(b)が共重合体である場合には、Foxの式によりガラス転移温度を推算し、モノマー成分の配合比率を設定することで、上記範囲のガラス転移温度を有するアクリルポリオール(b)を得ることができる。
 上記アクリルポリオール(b)のガラス転移温度は、JIS K7121に準拠し、DSCの変曲点を測定することで求められる。
 アクリルポリオール(b)の水酸基価は、100mgKOH/gを超えて150mgKOH/g以下である。アクリルポリオール(b)の水酸基価がこのような範囲外となると、自己修復性、耐汚染性及び平滑性が低下することがある。アクリルポリオール(b)の水酸基価は、耐汚染及び平滑性がより良好となる観点から、120mgKOH/g以上又は140mgKOH/g以上であってもよい。アクリルポリオール(b)の水酸基価は、自己修復性がより良好となる観点から、130mgKOH/g以下又は110mgKOH/g以下であってもよい。アクリルポリオール(b)の水酸基価は、上記観点から、120~150mgKOH/g、140~150mgKOH/g、120~130mgKOH/g、100を超えて130mgKOH/g以下又は100を超えて110mgKOH/g以下であってよい。上記アクリルポリオール(b)の水酸基価は、JISK1557に準じた方法により測定される値である。
 アクリルポリオール(b)は、例えば、(メタ)アクリルモノマーと、重合開始剤との混合物に対して、エネルギー(紫外線、電子線等の光エネルギー、熱エネルギーなど)を付与することで、(メタ)アクリルモノマーを重合させることにより得ることができる。換言すれば、アクリルポリオール(b)は、熱重合体又は光重合体であり得る。重合反応及び架橋反応が完結した重合体となりやすい点で、アクリルポリオール(b)は熱重合体であってよい。
 アクリルポリオール(B)は、アクリルポリオール(b)を1種単独で含んでいてよく、2種以上の組み合わせで含んでいてもよい。また、アクリルポリオール(B)は、アクリルポリオール(b)以外のアクリルポリオール(b’)(ガラス転移温度及び水酸基価の一方又は両方が上記範囲外であるアクリルポリオール)を含んでいてもよい。
 アクリルポリオール(B)中のアクリルポリオール(b’)の含有量は、より良好な自己修復性及び耐汚染を有する塗膜が得られやすくなる観点から、アクリルポリオール(B)の全質量を基準として、50質量%以下(例えば0~50質量%)であってよく、30質量%以下又は10質量%以下であってもよい。
 次に、アクリルポリオール(b)の反応原料となり得る(メタ)アクリル酸エステル及び(メタ)アクリル酸ヒドロキシ化合物、並びに、重合開始剤について説明する。
[(メタ)アクリル酸エステル]
 (メタ)アクリル酸エステルとしては、例えば、炭素数1~20のアルキル基を有するアルキルエステルが挙げられる。このような(メタ)アクリル酸エステルとしては、例えば、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸プロピル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸ペンチル、(メタ)アクリル酸ヘキシル、(メタ)アクリル酸-2-エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸オクチル、(メタ)アクリル酸ノニル、(メタ)アクリル酸デシル、(メタ)アクリル酸ドデシル等の(メタ)アクリル酸アルキルエステル;シクロヘキシル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸シクロアルキルエステル((メタ)アクリル酸と脂環族アルコールとのエステル化反応による生成物);(メタ)アクリル酸フェニル、(メタ)アクリル酸ベンジル等の(メタ)アクリル酸アリールエステル;などが挙げられる。このような(メタ)アクリル酸エステルは、1種単独で用いてよく、2種以上の組み合わせで用いてもよい。
[(メタ)アクリル酸ヒドロキシ化合物]
 (メタ)アクリル酸ヒドロキシ化合物は、ポリイソシアネート組成物との反応点となりうる水酸基を分子内に1個以上有する。(メタ)アクリル酸ヒドロキシ化合物としては、例えば、2-ヒドロキシエチルアクリレート、2-ヒドロキシプロピルアクリレート、4-ヒドロキシブチルアクリレート、3-ヒドロキシ-2,2-ジメチルプロピルアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート等のアクリル酸ヒドロキシ化合物;2-ヒドロキシエチルメタクリレート、2-ヒドロキシプロピルメタクリレート、4-ヒドロキシブチルメタクリレート、3-ヒドロキシ-2,2-ジメチルプロピルメタクリレート、ペンタエリスリトールトリメタクリレート等のメタクリル酸ヒドロキシ化合物;などが挙げられる。これらの(メタ)アクリル酸ヒドロキシ化合物は、1種単独で用いてよく、2種以上の組み合わせで用いてもよい。
[重合開始剤]
 重合開始剤としては、熱重合開始剤、光重合開始剤が挙げられる。重合開始剤は、重合方法によって適宜選択される。
 熱重合開始剤としては、例えば、ジ-2-エチルヘキシルペルオキシジカーボネート等のペルオキシジカーボネート類;t-ブチルペルオキシベンゾエート、t-ブチルペルオキシ-2-エチルヘキサノエート、t-ブチルペルオキシイソプロピルカーボネート、t-ヘキシルペルオキシイソプロピルカーボネート等のペルオキシエステル類;ジ(t-ブチルペルオキシ)-2-メチルシクロヘキサン、ジ(t-ブチルペルオキシ)3,3,5-トリメチルシクロヘキサン及びジ(t-ブチルペルオキシ)シクロヘキサン等のペルオキシケタール類;などが挙げられる。
 光重合開始剤としては、例えば、アセトフェノン、メトキシアセトフェノン、2,2-ジエトキシアセトフェノン、p-ジメチルアミノアセトフェノン、2,2-ジメトキシ-2-フェニルアセトフェノン、α-ヒドロキシ-α,α’-ジメチルアセトフェノン、2-ヒドロキシ-2-シクロヘキシルアセトフェノン、2-メチル-1[4-(メチルチオ)フェニル]-2-モンフォリノプロパノン-1等のアセトフェノン類;ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルブチルエーテル等のベンゾインエーテル類;ベンゾフェノン、2-クロロベンゾフェノン、p,p’-ジクロロベンゾフェノン、N,N’-テトラメチル-4,4’-ジアミノベンゾフェノン、4-(2-ヒドロキシエトキシ)フェニル(2-ヒドロキシ-2-プロピル)ケトン等のケトン類;チオキサンソン、2-クロロチオキサンソン、2-メチルチオキサンソン等のチオキサンソン類;ビスアシルホスフィンオキサイド、ベンゾイルホスフィンオキサイド等のホスフィン酸化物;ベンジルジメチルケタール等のケタール類;カンファン-2,3-ジオン、フェナントレンキノン等のキノン類;などが挙げられる。
(ポリジメチルシロキサン化合物)
 塗料組成物は、ポリジメチルシロキサン化合物を含んでいてもよい。ポリジメチルシロキサン化合物を用いることで、塗膜の平滑性及び耐汚染性をさらに向上させることができるだけでなく、自己修復性を維持したまま、耐擦傷性を更に向上させることができる。そのため、ポリジメチルシロキサン化合物を用いることで、コーティングにより得られる塗膜の厚さが20μm未満の薄膜となる場合であっても、自己修復性と耐擦傷性とを高度に両立することが可能となる。
 ここで、ポリジメチルシロキサン化合物には、ポリジメチルシロキサン(ジメチルポリシロキサン)の他、ポリジメチルシロキサンの変性体が包含される。ポリジメチルシロキサンの変性体としては、例えば、ポリジメチルシロキサンに少なくとも1個の水酸基を有する化合物による変性体が挙げられる。このような変性体は、少なくとも1個の水酸基を有する。
 ポリジメチルシロキサン化合物としては、例えば、アクリル部を有するジメチルポリシロキサン-アクリルブロック共重合体、ポリエーテル部を有するジメチルポリシロキサン-ポリエーテルブロック共重合体、ポリエステル部を有するジメチルポリシロキサン-ポリエステルブロック共重合体、及びポリエーテル部とポリエステル部を有するジメチルポリシロキサン-ポリエーテル-ポリエステルブロック共重合体等が挙げられる。上記共重合体はいずれもその構造中(アクリル部中、ポリエーテル部中又はポリエステル部中)に少なくとも1個の水酸基を有していてよい。ポリジメチルシロキサン化合物がその構造中に少なくとも1個の水酸基を有することで、添加剤とポリイソシアネートとが反応し、塗膜形成後において、添加剤がブリードアウトし難くなり、耐汚染性の向上効果が得られやすくなる、優れたリコート性が得られやすくなるといった効果が奏される。なお、ポリジメチルシロキサン化合物のうち、2個以上の水酸基を有し、かつ、アクリルブロックを有するものは、上記アクリルポリオール(B)には該当しないものとする。
 ジメチルポリシロキサン-アクリルブロック共重合体としては、例えば、BYK-SILCLEAN3700(ビックケミー・ジャパン社製、数平均分子量:7600、ケイ素含有量(SiO換算):1質量%)等が挙げられる。
 ジメチルポリシロキサン-ポリエーテルブロック共重合体としては、例えば、BYK-377(数平均分子量:1400、ケイ素含有量:18質量%)、BYK-SILCLEAN3720(数平均分子量:1100、ケイ素含有量:17質量%)、BYK-9200(数平均分子量:4600、ケイ素含有量:36質量%)、BYK-9201(数平均分子量:4100、ケイ素含有量:20質量%)、BYK-9204(数平均分子量:5700、ケイ素含有量:26質量%)、BYK-9205(数平均分子量:4800、ケイ素含有量:37質量%)、BYK-9206(数平均分子量:5400、ケイ素含有量:34質量%)、BYK-9210(数平均分子量:4200、ケイ素含有量:14質量%)、BYK-9211(数平均分子量:4900、ケイ素含有量:37質量%)、BYK-9215(数平均分子量:4500、ケイ素含有量:29質量%)、BYK-9230(数平均分子量:6000、ケイ素含有量:20質量%)、BYK-9241(数平均分子量:6000、ケイ素含有量:22質量%)、BYK-9242(数平均分子量:10500、ケイ素含有量:16質量%)、BYK-9247(数平均分子量:5400、ケイ素含有量:25質量%)、BYK-9420(数平均分子量:2500、ケイ素含有量:33質量%)、BYK-9001(数平均分子量:6800、ケイ素含有量:22質量%)、BYK-9004(数平均分子量:6800、ケイ素含有量:17質量%)、BYK-9020(数平均分子量:10500、ケイ素含有量:17質量%)等が挙げられる。上記製品はいずれもビックケミー・ジャパン社製の製品である。
 ジメチルポリシロキサン-ポリエステルブロック共重合体としては、例えば、BYK-370(ビックケミー・ジャパン社製、数平均分子量:2100、ケイ素含有量:8質量%)等が挙げられる。
 ジメチルポリシロキサン-ポリエーテル-ポリエステルブロック共重合体としては、BYK-375(ビックケミー・ジャパン社製、数平均分子量:2200、ケイ素含有量:15質量%)等が挙げられる。
 ポリジメチルシロキサン化合物の数平均分子量は、1000~15000であってよく、1500~12000又は2000~8000であってもよい。ポリジメチルシロキサン化合物の数平均分子量が1000以上の場合には塗膜の自己修復性がさらに良好になる。ポリジメチルシロキサン化合物の数平均分子量が15000以下であると、塗膜の平滑性がさらに良好となり、塗膜外観がさらに良好となる。
 ポリジメチルシロキサン化合物のケイ素含有量は、塗膜の平滑性、スリップ性、耐汚染性、及び耐擦傷性をさらに向上させる観点から、ポリジメチルシロキサン化合物の全質量を基準として、0.1質量%以上であってよく、0.5質量%以上又は1.0質量%以上であってもよい。ポリジメチルシロキサン化合物のケイ素含有量は、ハジキの発生をさらに抑制し、リコート性の低下をさらに抑制できる観点から、ポリジメチルシロキサン化合物の全質量を基準として、50質量%以下であってよく、45質量%以下、40質量%以下、15質量%以下、10質量%以下又は5.0質量%以下であってもよい。ポリジメチルシロキサン化合物のケイ素含有量は、上記観点から、ポリジメチルシロキサン化合物の全質量を基準として、0.1~50質量%、0.1~15質量%、0.5~45質量%、0.5~10質量%、1.0~40質量%又は1.0~5.0質量%であってよい。なお、上記ケイ素含有量は、SiO換算値であり、熱重量-示差熱分析(TG-DTA)法により測定される値である。
 ポリジメチルシロキサン化合物は、1種単独で用いてよく、2種以上の組み合わせで用いてもよい。
 ポリジメチルシロキサン化合物の添加量は、塗料組成物中のSiO換算のケイ素含有量(有機ポリイソシアネート(A)とアクリルポリオール(B)とポリジメチルシロキサン化合物との合計量基準)が後述する範囲の量となるように調整してよい。
 ポリジメチルシロキサン化合物は、アクリルポリオール(B)と有機ポリイソシアネート(A)との混合時に添加されてよい。例えば、塗膜形成の際に、有機ポリイソシアネート(A)とアクリルポリオール(B)とポリジメチルシロキサン化合物とを混合撹拌してよい。また、ポリジメチルシロキサン化合物が少なくとも1個の水酸基を有する場合、該ポリジメチルシロキサン化合物は、予め有機ポリイソシアネートと反応させることで、有機ポリイソシアネート(A)中に取り込まれていてもよい。換言すれば、有機ポリイソシアネート(A)(例えば、変性ポリイソシアネート(a))が、ポリジメチルシロキサン化合物により変性された有機ポリイソシアネートであってもよい。この場合、ポリジメチルシロキサン化合物と有機ポリイソシアネートとの反応により得られた反応液を、塗膜形成の際にアクリルポリオール(B)と混合撹拌して使用してよい。
(他の成分)
 塗料組成物は、必要に応じて、種々の塗料添加剤を使用することができる。塗料添加剤としては、例えば、塗膜のレベリング性、及び耐汚染性を付与するもののみならず、自己修復性を維持したまま耐擦傷性を更に向上させるためのものが挙げられる。塗料添加剤よって、塗膜が薄い場合であっても、実使用上の自己修復性と耐擦傷性とを両立することがより容易となる。添加剤としては、例えば、2,6-ジ-tert-ブチル-4-メチルフェノール等の酸化防止剤、紫外線吸収剤、顔料、染料、溶剤、難燃剤、加水分解抑制剤、潤滑剤、可塑剤、充填材、帯電防止剤、分散剤、触媒、貯蔵安定剤、増粘剤等が挙げられる。
 触媒としては、公知のウレタン化触媒を用いることができる。例えば、ジブチル錫ジアセテート、ジブチル錫ジラウレート、ジオクチル錫ジラウレート等の有機金属化合物、トリエチレンジアミン、トリエチルアミン、ジアザビシクロウンデセン、ジアザビシクロノネン等の有機アミン及びその塩などが挙げられる。これらの触媒は、単独で使用してよく、2種以上を併用してもよい。触媒は、塗膜を形成する際に配合されてもよい。
(MNCO/MOH
 塗料組成物に含まれる水酸基含有化合物中の水酸基のモル数(MOH)に対する、塗料組成物に含まれるイソシアネート基含有化合物中のイソシアネート基のモル数(MNCO)の比R(=MNCO/MOH)は、水酸基が過剰になることがさらに抑制され、耐水性及び耐湿熱性がさらに向上する観点、及び、架橋密度の低下がさらに抑制され、耐久性(耐汚染性等)及び塗膜の機械的強度がさらに向上する観点から、0.8以上であってよく、0.9以上又は1.0以上であってもよい。比Rは、イソシアネート基が過剰になることがさらに抑制され、イソシアヌレート基及びウレア基が過剰に生成することが抑制され、塗膜の柔軟性及び自己修復性がさらに向上する観点から、1.3以下であってよく、1.2以下又は1.1以下あってもよい。比Rは、上記観点から、0.8~1.3、0.9~1.2又は1.0~1.1であってよい。
 上記と同様の観点から、アクリルポリオール(B)中の水酸基及びポリジメチルシロキサン化合物中の水酸基のモル数の総和に対する、有機ポリイソシアネート(A)中のイソシアネート基のモル数の比が、0.8~1.3であってもよい。
(ケイ素含有量)
 塗料組成物中のSiO換算のケイ素含有量は、有機ポリイソシアネート(A)とアクリルポリオール(B)とポリジメチルシロキサン化合物との合計量を基準として、0.001~0.1質量%であることが好ましい。上記ケイ素含有量が0.001質量%以上であると、得られる塗膜の平滑性、スリップ性、耐汚染性、及び耐擦傷性がさらに優れる。上記ケイ素含有量が0.1質量%以下であると、ハジキの発生をさらに抑制し、リコート性の低下をさらに抑制できる。上記ケイ素含有量は、上記と同様の観点から、0.002質量%以上、0.005質量%以上又は0.01質量%以上であってもよく、0.09質量%以下又は0.05質量%以下であってもよい。なお、「有機ポリイソシアネート(A)とアクリルポリオール(B)とポリジメチルシロキサン化合物との合計量」は「全樹脂固形分の量」と言い換えることができる。
 上記塗料組成物は、例えば、上記有機ポリイソシアネート(A)と、上記アクリルポリオール(B)と、場合によりポリジメチルシロキサン化合物及び/又は上記添加剤と、を、比R及びケイ素含有量が上記範囲となるように混合して調製することができる。
 上述したように本開示の一態様に係る塗料組成物によれば、高い自己修復性と耐汚染性が両立された塗膜を得ることができる。また、自己修復性及び耐汚染性のみならず、平滑性及び密着性に優れる塗膜を得ることもできる。特に、上記ポリジメチルシロキサン化合物を用いる場合には、高い自己修復性と耐汚染性が両立された20μm未満の薄膜の塗膜を得ることができる。これらのことから、本開示の一態様に係る塗料組成物は、微細加工性、高意匠性、及び外装部品の軽量化が求められる自動車外装材の部材、並びに、プラスチック成形品の表面塗膜を形成する用途に好適に用いることができる。
 以上、本開示の一態様に係る塗料組成物について説明したが、本開示の塗料組成物及びその製造方法は上記態様に限定されない。例えば、塗料組成物は、上記有機ポリイソシアネート(A)及びポリジメチルシロキサン化合物に代えて、又は、上記有機ポリイソシアネート(A)及びポリジメチルシロキサン化合物に加えて、上記有機ポリイソシアネート(A)と少なくとも1個の水酸基を有するポリジメチルシロキサン化合物との反応生成物を含んでいてもよい。
<キット>
 本開示の一態様に係るキットは、上述した塗料組成物を調製するためのキット(塗料組成物調製用キット)であり、例えば、上記有機ポリイソシアネート(A)を含む第一剤と、上記アクリルポリオール(B)を含む第二剤と、を備える。ここで、上記第一剤に含まれる有機ポリイソシアネート(A)には、有機ポリイソシアネートと少なくとも1個の水酸基を有するポリジメチルシロキサン化合物との反応生成物である変性ポリイソシアネート(例えば、ポリイソシアネート成分(a1)とポリオール成分(a2)との反応生成物又はその変性体と、ポリジメチルシロキサン化合物との反応生成物)が含まれる。
 塗料組成物調製用キットは、第一剤及び第二剤以外の他の剤を更に備えていてもよい。他の剤は、例えば、上記ポリジメチルシロキサン化合物を含んでいてよい。
 第一剤及び第二剤は、これらを混合することにより、上記塗料組成物が得られるように調製されていてよく、第一剤と、第二剤と、第一剤及び第二剤以外の他の剤を混合することにより、上記塗料組成物が得られるように調製されていてもよい。例えば、上記ポリジメチルシロキサン化合物を含む塗料組成物を調製する場合には、第一剤及び/又は第二剤中にポリジメチルシロキサン化合物が配合されてよく、他の剤に、ポリジメチルシロキサン化合物が配合されていてもよい。塗料組成物に含まれ得る上述した添加剤は、第一剤、第二剤及び他の剤のいずれに含まれていてもよい。
 塗料組成物調製用キットの使用時には、例えば、比Rが上述した範囲となるように、第一剤と、第二剤と、任意で使用される他の剤とを混合してよい。
<塗膜>
 本開示の一態様に係る塗膜は、自己修復型の塗膜であり、上述した塗料組成物の硬化物を含む。該塗膜は、例えば、常温(例えば5~35℃)下、又は、40~60℃の加温により、1時間以内での自己修復性を発現し得る。また、上記塗膜は、湿度が高い条件下での良好な平滑性と、良好な耐汚染性を発現し得る。本発明者等は、乾燥性及び耐湿性の向上によって上記平滑性が向上され、架橋密度の向上によって上記耐汚染性が向上されると推察している。
 塗料組成物の硬化物は、有機ポリイソシアネート(A)とアクリルポリオール(B)とのウレタン化反応により生成するウレタン構造を有するポリウレタン樹脂を含む。ポリウレタン樹脂に含まれるウレタン構造は、ウレタン基(-CONH-)の他に、有機ポリイソシアネート(A)の反応残基とアクリルポリオール(B)の反応残基とを含み、場合により、ポリジメチルシロキサン化合物(少なくとも1個の水酸基を有するポリジメチルシロキサン化合物)の反応残基を含む。
 塗膜の厚さは、例えば、5~40μmである。塗膜は、厚さ20μm未満の薄膜であってもよい。塗料組成物が上記ポリジメチルシロキサン化合物(又は上記有機ポリイソシアネート(A)と少なくとも1個の水酸基を有するポリジメチルシロキサン化合物との反応生成物)を含む場合、塗膜の厚さが20μm未満(例えば5μm)であっても、平滑性、耐汚染性及び密着性が良好であり傷に対する自己修復性に優れる。
 塗膜は、通常、被着体上に形成されている。すなわち、本開示の一態様は、被着体と、被着体上に形成された塗膜とを備える。被着体については後述する。
<塗膜の形成方法>
 本開示の一態様にかかる塗膜の形成方法は、上述した塗料組成物を被着体上に塗布し、硬化させることを備える。被着体の詳細は上述したとおりである。
 被着体としては、例えば、ステンレス、リン酸処理鋼、亜鉛鋼、鉄、銅、アルミニウム、真鍮、ガラス、アクリルポリオール、ポリカーボネート樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、ポリブチレンフタレート樹脂、ポリスチレン樹脂、AS樹脂、ABS樹脂、ポリカーボネート-ABS樹脂、6-ナイロン樹脂、6,6-ナイロン樹脂、MXD6ナイロン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリウレタン樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ポリアセタール樹脂、塩素化ポリオレフィン樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、NBR樹脂、クロロプレン樹脂、SBR樹脂、SEBS樹脂等の素材で成形された成形体及び該成形体の表面処理物などが挙げられる。表面処理物は、コロナ放電処理等の表面処理を施されたポリエチレン、ポリプロピレンなどのオレフィン樹脂の成形体(表面処理成形体)であってもよい。
 上記被着体は、その表面に中間形成層となり得る他の塗膜を有していてもよい。換言すると、塗料組成物は、上述した成形体の表面上に直接塗布されてよく、上述した成形体の表面上にベース塗装された他の塗膜の上に塗布されてもよい。他の塗膜は1層であってもよく、多層であってもよい。
 塗料組成物の塗布は、スプレー、刷毛、浸漬等の方法であってよい。本開示の一態様にかかる塗料組成物によれば、湿度の影響を受けやすいスプレー塗装であっても、平滑性及び自己修復性に優れた塗膜が得られる。
 塗料組成物の硬化は、例えば、加熱により行ってよい。硬化のための加熱は、乾燥のための加熱であってもよい。すなわち、塗料組成物が溶剤を含む場合には、溶媒の除去のための乾燥と同時に(並行して)塗料組成物を硬化させてよい。加熱温度は、例えば、60~150℃であってよい。加熱時間は、例えば、1~10時間であってよい。
 以下、本開示に係る実施例を説明するが、本開示はこれらの実施例に限定して解釈されるものではない。
<数平均分子量の測定>
 本実施例に開示される数平均分子量は、以下の条件で測定した値である。
[条件]
 ・測定器:「HLC-8120」(東ソー社製)
 ・カラム:「TSKguardcolumn HXL-L」(東ソー社製)
  粒径=6μm、サイズ=6mmID×30cm×4本
 ・キャリア:テトラヒドロフラン(THF)
 ・検出器:視差屈折
 ・サンプル:0.1%THF溶液
 ・検量線:ポリスチレン
<NCO含量の測定>
 本実施例に開示されるNCO含量はJISK1603-1(ポリウレタン原料芳香族イソシアネート試験方法)に記載の方法に従って測定した値である。
<粘度の測定>
 本実施例に開示される粘度はB型粘度計(東京計器社製、型式「DVL-BII型」)を用い4号ローターにて25℃での粘度を測定して得た値である。
<遊離HDI含有量の測定>
 本実施例に開示される遊離HDI含有量は、GPC(東ソー製HLC-8120)測定を実施し、ポリイソシアネート組成物中のヘキサメチレンジイソシアネートのピークの面積比から算出した値である。
<ケイ素含有量の測定>
 本実施例に開示されるケイ素含有量は、熱重量-示差熱分析(TG-DTA)法により、窒素雰囲気中500℃30分間保持後の質量残存率を求め、該質量残存率がシリカ残存率に相当するものとしてSiO換算値を算出することで得た値である。
<変性ポリイソシアネートの合成>
(合成例1)
 撹拌機、温度計、冷却管及び滴下ロートを備えた容量1Lの四つ口フラスコに、ヘキサメチレンジイソシアネート(東ソー社製、NCO含有量:49.9質量%、以下「HDI」という。)を890g、及び、PTMG-250(BASF社製、ポリテトラメチレングリコール、商品名:Poly THF250、数平均分子量250)を110g仕込み、窒素気流下、80℃でウレタン化反応を2時間行った。その後、オクチル酸ジルコニウム(商品名:オクチル酸ジルコニール、第一稀元素化学工業社製、以下「OctZr」という。)を0.05g添加し、110℃でアロファネート化反応を2時間行った。NCO含有量が37.0質量%に達した後、JP-508(商品名、城北化学工業社製、酸性リン酸エステル)を0.5g添加することで停止反応を行い、反応液を室温に冷却した。この反応液を130℃、0.04kPaで薄膜蒸留することで未反応のHDIを除去し、ポリイソシアネートP1を得た。
 ポリイソシアネートP1は、NCO含有量が16.2質量%であり、外観が透明液体であり、数平均分子量が1,400であり、NCO含有量と数平均分子量から計算された平均官能基数が5.4であり、25℃での粘度が2,000mPa・sであり、遊離HDI含有量が0.2質量%であった。ポリイソシアネートP1は、アロファネート変性ポリイソシアネートを主に含み、わずかにイソシアヌレート変性ポリイソシアネートを含むことをプロトン核磁気共鳴(H-NMR)スペクトルにより確認した。また、イソシアヌレート変性ポリイソシアネートの含有量は、アロファネート変性ポリイソシアネート及びイソシアヌレート変性ポリイソシアネートの総量を基準として、2モル%であった。
(合成例2)
 撹拌機、温度計、冷却管及び滴下ロートを備えた容量1Lの四つ口フラスコに、HDIを880g、及び、PCD-250(ポリヘキサメチレンポリカーボネートジオール、数平均分子量250)を120g仕込み、窒素気流下、80℃でウレタン化反応を2時間行った。その後、OctZrを0.05g添加し、110℃でアロファネート化反応を2時間行った。NCO含有量が35.9質量%に達した後、JP-508を0.05g添加することで停止反応を行い、反応液を室温に冷却した。この反応液を130℃、0.04kPaで薄膜蒸留することで未反応のHDIを除去し、ポリイソシアネートP2を得た。
 ポリイソシアネートP2は、NCO含有量が15.9質量%であり、外観が透明液体であり、数平均分子量が1,350であり、NCO含有量と数平均分子量から計算された平均官能基数が5.1であり、25℃での粘度が4,000mPa・sであり、遊離HDI含有量が0.2質量%であった。ポリイソシアネートP2は、アロファネート変性ポリイソシアネートを主に含み、わずかにイソシアヌレート変性ポリイソシアネートを含むことをプロトン核磁気共鳴(H-NMR)スペクトルにより確認した。また、イソシアヌレート変性ポリイソシアネートの含有量は、アロファネート変性ポリイソシアネート及びイソシアヌレート変性ポリイソシアネートの総量を基準として、2モル%であった。
(合成例3)
 撹拌機、温度計、冷却管及び滴下ロートを備えた容量1Lの四つ口フラスコに、HDIを870g、及び、PCD-500(ポリヘキサメチレンポリカーボネートジオール、数平均分子量500)を130g仕込み、窒素気流下、80℃でウレタン化反応を2時間行った。その後、OctZrを0.05g添加し、110℃でアロファネート化反応を2時間行った。NCO含有量が39.1質量%に達した後、JP-508を0.05g添加することで停止反応を行い、反応液を室温に冷却した。この反応液を130℃、0.04kPaで薄膜蒸留することで未反応のHDIを除去し、ポリイソシアネートP3を得た。
 ポリイソシアネートP3は、NCO含有量が13.2質量%であり、数平均分子量が1,450であり、NCO含有量と数平均分子量から計算された平均官能基数が4.6あり、25℃の粘度が6,000mPa・sであり、遊離HDI含有量が0.2質量%であった。ポリイソシアネートP3は、アロファネート変性ポリイソシアネートを主に含み、わずかにイソシアヌレート変性ポリイソシアネートを含むことをプロトン核磁気共鳴(H-NMR)スペクトルにより確認した。また、イソシアヌレート変性ポリイソシアネートの含有量は、アロファネート変性ポリイソシアネート及びイソシアヌレート変性ポリイソシアネートの総量を基準として、3モル%であった。
<アクリルポリオール(B)の合成>
(合成例4)
 攪拌機、温度計、冷却管及び滴下ロートを備えた容量300ミリリットルの四つ口フラスコに、酢酸ブチルを70g仕込み、120℃に昇温した。次いで、滴下ロートに、メタクリル酸メチル(三菱ガス化学社製、以下「MMA」という。)を38.0g、アクリル酸ブチル(日本触媒社製、以下「BA」という。)を26.0g、2-ヒドロキシエチルアクリレート(社製、以下「2HEA」という。)を31.0g、イソボニルアクリレート(共栄社化学社製、以下「IBXA」という。)を5.0g、及び、パーブチルO(日油社製、t-ブチルペルオキシ-2-エチルヘキサノエート)を2g加えて混合液を調製した後、この混合液を反応槽に4時間かけて滴下した。その後、反応液を120℃で1時間保持した。次いで、滴下ロートに、酢酸ブチルを30g、及び、パーブチルOを1g加えて混合液を調製した後、この混合液を反応槽に1時間かけて滴下した。その後、120℃で3時間保持し室温に冷却した。これにより、アクリルポリオール1の溶液(AP1)を得た。
 AP1中のアクリルポリオール1の水酸基価をJISK1557に準じた方法により測定したところ、アクリルポリオール1の水酸基価は150.0mgKOH/gであった。また、AP1の外観は透明液体であり、AP1の固形分量(アクリルポリオール1の含有量)は50質量%であり、アクリルポリオール1のガラス転移温度(以下「Tg」という。)は15℃であった。
(合成例5~10)
 表1に記載の原料及び仕込み比にて、合成例4と同様の操作を行い、アクリルポリオール2~7の溶液(AP2~7、固形分量:50質量%)を得た。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
<実施例1~10及び比較例1~5>
[塗料組成物の調製]
 表2~3に示す材料を表2~3に示す配合量(単位:g)で混合し、実施例1~10及び比較例1~5の塗料組成物1~15をそれぞれ調製した。表2~3中の比Rは、塗料組成物に含まれる水酸基含有化合物中の水酸基のモル数(アクリルポリオール中の水酸基のモル数とポリジメチルシロキサン化合物中の水酸基のモル数の合計)[MOH]に対する、塗料組成物に含まれるイソシアネート基含有化合物中のイソシアネート基のモル数(有機ポリイソシアネート中のイソシアネート基のモル数)[MNCO]の比[MNCO/MOH]を示している。また、表2~3中のSi含有量は、上述した方法で測定される塗料組成物中のSiO換算のケイ素含有量(有機ポリイソシアネートとアクリルポリオールとポリジメチルシロキサン化合物との合計量基準)を示している。
[塗膜の作製]
 以下の条件で、塗料組成物1~15のそれぞれを被着体上に塗装し、塗料組成物を硬化させて、実施例1~10及び比較例1~5の塗膜をそれぞれ得た。なお、被着体としては、アクリル樹脂板(クラレ社製、2mm厚)又は熱可塑性ポリウレタンフィルムを使用した。
(塗装条件)
 ・塗装方法:アプリケーターを使用
 ・湿度条件:50%RH
 ・温度条件:23℃
 ・乾燥(硬化)条件:80℃で5時間強制乾燥
 ・膜厚:約20μm
<評価>
 上記で得られた実施例1~10及び比較例1~5の塗膜に対し、以下の評価試験1~4を実施した。なお、評価試験1,3及び4では、被着体にアクリル樹脂板(クラレ社製、2mm厚)を使用して作製した塗膜を用い、評価試験2では、被着体に熱可塑性ポリウレタンフィルムを使用して作製した塗膜を用いた。
(評価試験1:塗膜外観(平滑性))
 JISZ8741に準じて、ヘイズ-グロスリフレクトメーター(BYK―Additives&Instruments社製)で、60°における塗膜の光沢度を測定し、下記評価基準により塗膜外観を評価した。評価がAであれば塗膜外観が良好であるとした。なお、本評価において塗膜の外観が良好であることは、実質的に、平滑性が良好であることも意味する。
[評価基準]
・A:光沢度が80%以上
・B:光沢度が80%未満
(評価試験2:耐汚染性)
 Sharpy社製黒マジックにて塗膜表面を汚染後、温度23℃、湿度50%RHの環境下において1時間静置した。静置後、エタノールを染み込ませたガーゼで汚染された上記塗膜表面を拭き、汚染前後における色差をspectro2guide(BYK-Gardner社製)を用いて下記式より算出した。
色差=[(ΔL+(Δa+(Δb1/2
 下記評価基準により耐汚染性を評価した。評価がAであれば耐汚染性が良好であるとした。
[評価基準]
・A:色差が1未満
・B:色差が1以上2未満
・C:色差が2以上
(評価試験3:自己修復性)
 温度23℃、50%RHの環境下、塗膜を真鍮製のワイヤーブラシでこすって該塗膜の表面に傷を付けた。目視にて傷の修復度合いを観測し、傷を付けた後、傷が完全に修復するまでの時間を測定した。評価がA又はBであれば自己修復性が良好であるとした。
[評価基準]
・A:室温で1時間以内に傷が修復する
・B:室温では1時間以内に傷が修復しないが、50℃で加温した場合、1時間以内で傷跡が修復する
・C:室温であっても50℃で加温した場合であっても、1時間以内では傷が修復しない
(評価試験4:密着性)
 JIS5600-5-6に準じて、クロスカット法による付着性試験を実施し、下記評価基準により密着性を評価した。評価がAであれば密着性が良好であるとした。
[評価基準]
・A:分類0~1
・B:分類2~5
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 表2~3中の各原料の詳細は以下のとおり。
・ポリイソシアネートP1~P3:合成例1~3で合成したポリイソシアネートP1~P3
・ポリイソシアネートP4:HDIイソシアヌレート(商品名:コロネートHXR、東ソー社製)
・AP1~AP7:合成例4~10で合成したアクリルポリオールの溶液AP1~AP7
・U-CAT SA102:(サンアプロ社製、ウレタン化触媒、DBUの2-エチルヘキサン酸塩)
・BYK-SILCLEAN3700:(ビックケミー・ジャパン社製、ジメチルポリシロキサン-アクリルブロック共重合体、数平均分子量:7600、ケイ素含有量(SiO換算):1%)

Claims (11)

  1.  有機ポリイソシアネート(A)と、アクリルポリオール(B)と、を含み、
     前記有機ポリイソシアネート(A)が、変性ポリイソシアネート(a)を含み、
     前記変性ポリイソシアネート(a)が、ポリイソシアネート成分(a1)とポリオール成分(a2)との反応生成物又はその変性体であり、
     前記ポリイソシアネート成分(a1)が、有機ジイソシアネート又はその変性体を含み、
     前記ポリオール成分(a2)が、数平均分子量200~750の、ポリテトラメチレングリコール及びポリカーボネートポリオールからなる群より選ばれる少なくとも1種を含み、
     前記アクリルポリオール(B)が、ガラス転移温度が5~30℃であり、かつ、水酸基価が100mgKOH/gを超えて150mgKOH/g以下であるアクリルポリオール(b)を含む、塗料組成物。
  2.  前記変性ポリイソシアネート(a)の平均官能基数が、4.0~6.0である、請求項1に記載の塗料組成物。
  3.  前記ポリイソシアネート成分(a1)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より選ばれる少なくとも1種を含む、請求項1又は2に記載の塗料組成物。
  4.  前記変性ポリイソシアネート(a)が、アロファネート変性ポリイソシアネートを含む、請求項1~3のいずれか一項に記載の塗料組成物。
  5.  前記変性ポリイソシアネート(a)が、イソシアヌレート変性ポリイソシアネートを更に含む、請求項4に記載の塗料組成物。
  6.  ポリジメチルシロキサン化合物を更に含む、請求項1~5のいずれか一項に記載の塗料組成物。
  7.  SiO換算のケイ素含有量が、前記有機ポリイソシアネート(A)と前記アクリルポリオール(B)と前記ポリジメチルシロキサン化合物との合計量を基準として、0.001~0.1質量%である、請求項6に記載の塗料組成物。
  8.  前記塗料組成物に含まれる水酸基含有化合物中の水酸基のモル数に対する、前記塗料組成物に含まれるイソシアネート基含有化合物中のイソシアネート基のモル数の比が、0.8~1.3である、請求項1~7のいずれか一項に記載の塗料組成物。
  9.  請求項1~8のいずれか一項に記載の塗料組成物を調製するためのキットであって、
     前記有機ポリイソシアネート(A)を含む第一剤と、前記アクリルポリオール(B)を含む第二剤と、を備える、キット。
  10.  請求項1~8のいずれか一項に記載の塗料組成物の硬化物を含む、塗膜。
  11.  請求項1~8のいずれか一項に記載の塗料組成物を被着体上に塗布し、硬化させることを備える、塗膜の形成方法。
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