JP7474125B2 - Blocked polyisocyanate composition, resin composition, resin film and laminate - Google Patents
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Description
本発明は、ブロックポリイソシアネート組成物、樹脂組成物、樹脂膜及び積層体に関する。 The present invention relates to a blocked polyisocyanate composition, a resin composition, a resin film, and a laminate.
従来、ポリウレタン樹脂塗料は非常に優れた耐摩耗性、耐薬品性及び耐汚染性を有している。特に、脂肪族ジイソシアネート又は脂環族ジイソシアネートから得られたポリイソシアネートを用いたポリウレタン樹脂塗料はさらに耐候性が優れ、その需要は増加する傾向にある。しかしながら、一般にポリウレタン樹脂塗料は二液性であるため、その使用には極めて不便である。即ち、通常のポリウレタン樹脂塗料はポリオール及びポリイソシアネートの二成分からなり、ポリオール及びポリイソシアネートを別々に貯蔵し、塗装時に両者を混合する必要がある。また、一旦両者を混合すると塗料は短時間でゲル化し使用できなくなるという課題を有する。ポリウレタン樹脂塗料はこのような課題を有するため、自動車塗装又は弱電気塗装のようなライン塗装を行う分野において、自動塗装に用いることを極めて困難にしている。また、イソシアネートは水と容易に反応するため、電着塗料の様な水系塗料での使用は不可能である。更に、イソシアネートを含む塗料を用いた場合には、作業終了時の塗装機及び塗装槽の洗浄等を充分に行う必要があるため、作業能率は著しく低下する。 Conventionally, polyurethane resin paints have excellent abrasion resistance, chemical resistance, and stain resistance. In particular, polyurethane resin paints using polyisocyanates obtained from aliphatic diisocyanates or alicyclic diisocyanates have even better weather resistance, and demand for them is increasing. However, polyurethane resin paints are generally two-liquid, making them extremely inconvenient to use. That is, ordinary polyurethane resin paints consist of two components, polyol and polyisocyanate, and it is necessary to store the polyol and polyisocyanate separately and mix them when painting. In addition, once the two are mixed, the paint gels in a short time and becomes unusable. Because polyurethane resin paints have such problems, it is extremely difficult to use them for automatic painting in fields where line painting is performed, such as automobile painting or weak electric painting. In addition, since isocyanates easily react with water, it is impossible to use them with water-based paints such as electrocoating paints. Furthermore, when paints containing isocyanates are used, it is necessary to thoroughly clean the painter and paint tank at the end of work, which significantly reduces work efficiency.
上述の課題を改善するために、従来から、活性なイソシアネート基をすべてブロック剤で封鎖したブロックポリイソシアネートを用いることが提案されている。このブロックポリイソシアネートは、常温ではポリオールと反応しない。しかしながら、加熱することによりブロック剤が解離し、活性なイソシアネート基が再生されてポリオールと反応し架橋反応が起こるので、上述の課題を改善することができる。従って、数多くのブロック剤の検討がなされおり、例えばフェノール、メチルエチルケトオキシム等が代表的なブロック剤として挙げられる。 To improve the above-mentioned problems, it has been proposed to use blocked polyisocyanates in which all active isocyanate groups are blocked with a blocking agent. These blocked polyisocyanates do not react with polyols at room temperature. However, by heating, the blocking agent dissociates, and the active isocyanate groups are regenerated and react with polyols to cause a crosslinking reaction, thereby improving the above-mentioned problems. Therefore, many blocking agents have been investigated, and representative examples include phenol and methyl ethyl ketoxime.
しかしながら、これらのブロック剤を用いたブロックポリイソシアネートを用いた場合には、一般に140℃以上の高い焼付け温度が必要である。高温での焼付けを必要とすることは、エネルギー的に不利であるばかりでなく、基材の耐熱性を必要とし、その用途が限定される要因となる。 However, when using blocked polyisocyanates that use these blocking agents, a high baking temperature of 140°C or higher is generally required. The need for baking at high temperatures is not only disadvantageous in terms of energy, but also requires the substrate to be heat resistant, which limits its applications.
一方、低温焼付け型のブロックポリイソシアネートとして、アセト酢酸エステル、マロン酸ジエステル等の活性メチレン系化合物を用いたブロックポリイソシアネートの研究がなされている。例えば、特許文献1及び2では、90℃で硬化するブロックポリイソシアネート組成物が提案されている。 On the other hand, research has been conducted into low-temperature baked blocked polyisocyanates using active methylene compounds such as acetoacetate esters and malonic acid diesters. For example, Patent Documents 1 and 2 propose blocked polyisocyanate compositions that cure at 90°C.
しかしながら、近年、地球環境保護の観点や、耐熱性の低いプラスチックへの適応が強く求められており、90℃より低い温度で硬化するブロックポリイソシアネート組成物が切望されている。そのような状況下、水酸基を有する水系ポリオール(水分散ポリオール)に対して、混合時に良好な分散性を有し、且つ貯蔵時にゲル化や過度な増粘がなく、80℃以下で硬化性が良いものは未だ知られていない。 However, in recent years, from the perspective of protecting the global environment and in light of the strong demand for adaptation to plastics with low heat resistance, there is a strong demand for blocked polyisocyanate compositions that cure at temperatures below 90°C. Under these circumstances, there is still no known composition that has good dispersibility when mixed with aqueous polyols (water-dispersible polyols) that have hydroxyl groups, does not gel or excessively thicken during storage, and has good curing properties at 80°C or less.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、樹脂組成物としたときの貯蔵安定性が良好であり、且つ、樹脂膜としたときの80℃程度の低温での硬化性が良好であるブロックポリイソシアネート組成物、並びに、前記ブロックポリイソシアネート組成物を用いた樹脂組成物及び樹脂膜を提供する。 The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and provides a blocked polyisocyanate composition that has good storage stability when made into a resin composition and good curing properties at a low temperature of about 80°C when made into a resin film, as well as a resin composition and a resin film using the blocked polyisocyanate composition.
すなわち、本発明は、以下の態様を含む。 That is, the present invention includes the following aspects .
本発明の第1態様に係るブロックポリイソシアネート組成物は、ポリイソシアネートと1種以上の3級アルキル基を有するマロン酸エステルと1種以上の2級アルキル基を有するマロン酸エステルとから誘導されるブロックポリイソシアネートを含むブロックポリイソシアネート組成物であって、前記3級アルキル基を有するマロン酸エステルに由来する構成単位に対する前記2級アルキル基を有するマロン酸エステルに由来する構成単位のモル比が5/95超95/5未満である。The blocked polyisocyanate composition according to a first aspect of the present invention is a blocked polyisocyanate composition comprising a blocked polyisocyanate derived from a polyisocyanate, a malonic acid ester having one or more types of tertiary alkyl groups, and a malonic acid ester having one or more types of secondary alkyl groups, wherein the molar ratio of the constituent units derived from the malonic acid ester having a secondary alkyl group to the constituent units derived from the malonic acid ester having a tertiary alkyl group is greater than 5/95 and less than 95/5.
上記第1態様に係るブロックポリイソシアネート組成物において、前記3級アルキル基を有するマロン酸エステルがマロン酸ジ-tert-ブチルを含み、且つ、前記2級アルキル基を有するマロン酸エステルがマロン酸ジイソプロピルを含む。In the blocked polyisocyanate composition related to the first aspect, the malonate ester having a tertiary alkyl group includes di-tert-butyl malonate, and the malonate ester having a secondary alkyl group includes diisopropyl malonate.
上記第1態様に係るブロックポリイソシアネート組成物において、前記ポリイソシアネートの平均イソシアネート官能基数が2以上であってもよい。In the blocked polyisocyanate composition according to the first aspect, the polyisocyanate may have an average number of isocyanate functional groups of 2 or more.
上記第1態様に係るブロックポリイソシアネート組成物において、前記ポリイソシアネートが脂肪族ジイソシアネート及び脂環族ジイソシアネートからなる群から選択される1種類以上のジイソシアネートから誘導されたポリイソシアネートであってもよい。In the blocked polyisocyanate composition according to the first aspect, the polyisocyanate may be a polyisocyanate derived from one or more diisocyanates selected from the group consisting of aliphatic diisocyanates and alicyclic diisocyanates.
上記第1態様に係るブロックポリイソシアネート組成物の重量平均分子量Mwが2.0×10The weight average molecular weight Mw of the blocked polyisocyanate composition according to the first embodiment is 2.0×10 33 以上であってもよい。It may be more than that.
上記第1態様に係るブロックポリイソシアネート組成物において、前記ブロックポリイソシアネートが、イソシアヌレート基を有してもよい。In the blocked polyisocyanate composition according to the first aspect, the blocked polyisocyanate may have an isocyanurate group.
本発明の第2態様に係る樹脂組成物は、上記第1態様に係るブロックポリイソシアネート組成物と、多価ヒドロキシ化合物と、を含む。A resin composition according to a second aspect of the present invention contains the blocked polyisocyanate composition according to the first aspect and a polyvalent hydroxy compound.
本発明の第3態様に係る樹脂膜は、上記第3態様に係る樹脂組成物を硬化させてなる。 前記樹脂組成物を80℃で30分間加熱して硬化させてなる膜厚40μmの樹脂膜を23℃で1週間保存後にアセトン中に23℃で24時間浸漬した際のゲル分率が82質量%以上であってもよい。The resin film according to the third aspect of the present invention is obtained by curing the resin composition according to the third aspect. The resin composition is heated at 80° C. for 30 minutes to cure the resin film having a thickness of 40 μm. The gel fraction of the resin film may be 82% by mass or more when the resin composition is stored at 23° C. for 1 week and then immersed in acetone at 23° C. for 24 hours.
前記樹脂組成物をガラス上に80℃で30分間加熱して硬化させてなる膜厚40μmの樹脂膜の23℃におけるケーニッヒ硬度が38回以上であってもよい。
前記樹脂組成物を80℃で30分間加熱して硬化させてなる膜厚40μm、幅10mm及び長さ40mmの樹脂膜をチャック間距離20mmとなるようにセットし、23℃、20mm/分の速度で実施された引張試験における最大応力が5MPa以上であってもよい。
The resin composition may be heated on glass at 80° C. for 30 minutes to cure the resin composition, resulting in a resin film having a thickness of 40 μm, which has a Konig hardness at 23° C. of 38 times or more.
The resin composition may be heated at 80°C for 30 minutes to harden the resin film, which has a thickness of 40 µm, a width of 10 mm and a length of 40 mm. The resin film is set so that the chuck distance is 20 mm, and a tensile test is performed at 23°C and at a speed of 20 mm/min, and the maximum stress is 5 MPa or more.
本発明の第4態様に係る積層体は、異なる組成の、上記第3態様に係る樹脂膜を2層以上含む積層体であって、
前記積層体の1層当たりの厚さが1μm以上50μm以下である。
A laminate according to a fourth aspect of the present invention is a laminate including two or more layers of the resin film according to the third aspect having different compositions,
The thickness of each layer of the laminate is 1 μm or more and 50 μm or less.
上記態様のブロックポリイソシアネート組成物によれば、樹脂組成物としたときの貯蔵安定性が良好であり、且つ、樹脂膜としたときの80℃程度の低温での硬化性が良好であるブロックポリイソシアネート組成物を提供することができる。上記態様の樹脂組成物は、貯蔵安定性が良好である。上記態様の樹脂膜は、80℃程度の低温での硬化性が良好である。 The blocked polyisocyanate composition of the above embodiment can provide a blocked polyisocyanate composition that has good storage stability when made into a resin composition and has good curing properties at a low temperature of about 80°C when made into a resin film. The resin composition of the above embodiment has good storage stability. The resin film of the above embodiment has good curing properties at a low temperature of about 80°C.
以下、本発明を実施するための形態(以下、「本実施形態」という)について詳細に説明する。なお、本発明は、以下の本実施形態に限定されるものではない。本発明は、その要旨の範囲内で適宜変更して実施できる。 The following describes in detail the form for carrying out the present invention (hereinafter, referred to as the "present embodiment"). Note that the present invention is not limited to the present embodiment. The present invention can be carried out with appropriate modifications within the scope of its gist.
なお、本明細書において、「ポリオール」とは、2つ以上のヒドロキシ基(-OH)を有する化合物を意味する。
本明細書において、「ポリイソシアネート」とは、1つ以上のイソシアネート基(-NCO)を有する単量体化合物が複数結合した反応物を意味する。
In this specification, the term "polyol" refers to a compound having two or more hydroxyl groups (-OH).
As used herein, the term "polyisocyanate" refers to a reaction product in which multiple monomer compounds having one or more isocyanate groups (--NCO) are bonded together.
本明細書において、「構成単位」とは、ポリイソシアネートやブロックポリイソシアネートを構成する構造において、一分子の単量体に起因する構造を意味する。例えば、マロン酸エステルに由来する構成単位とは、ブロックポリイソシアネート中の一分子のマロン酸エステルに起因する構造を示す。構成単位は、単量体の(共)重合反応によって直接形成された単位であってもよく、(共)重合体を処理することによって該単位の一部が別の構造に変換された単位であってもよい。 In this specification, the term "structural unit" refers to a structure resulting from one molecule of a monomer in the structure that constitutes a polyisocyanate or a blocked polyisocyanate. For example, a structural unit derived from a malonic acid ester refers to a structure resulting from one molecule of a malonic acid ester in a blocked polyisocyanate. The structural unit may be a unit formed directly by a (co)polymerization reaction of a monomer, or may be a unit in which a portion of the unit is converted into a different structure by processing the (co)polymer.
≪ブロックポリイソシアネート組成物≫
本実施形態のポリイソシアネート組成物は、ポリイソシアネートと1種以上のブロック剤とから誘導されるブロックポリイソシアネートを含む。
本実施形態のポリイソシアネート組成物は、下記一般式(I)で表される構成単位(以下、「構成単位(I)」と称する場合がある)及び下記一般式(II)で表される構成単位(以下、「構成単位(II)」と称する場合がある)を含み、下記一般式(I)で表される構成単位に対する下記一般式(II)で表される構成単位のモル比(以下、「構成単位(II)/(I)のモル比」と略記する場合がある)が5/95超95/5未満である。
<Blocked polyisocyanate composition>
The polyisocyanate composition of the present embodiment contains a blocked polyisocyanate derived from a polyisocyanate and one or more blocking agents.
The polyisocyanate composition of the present embodiment contains a structural unit represented by the following general formula (I) (hereinafter may be referred to as "structural unit (I)") and a structural unit represented by the following general formula (II) (hereinafter may be referred to as "structural unit (II)"), and the molar ratio of the structural unit represented by the following general formula (II) to the structural unit represented by the following general formula (I) (hereinafter may be abbreviated as "molar ratio of structural unit (II)/(I)") is greater than 5/95 and less than 95/5.
(一般式(I)中、R11、R12及びR13はそれぞれ独立に、ヒドロキシ基及びアミノ基からなる群より選択される1種以上の置換基を含んでもよいアルキル基である。R14、R15及びR16はそれぞれ独立に、水素原子、又はヒドロキシ基及びアミノ基からなる群より選択される1種以上の置換基を含んでもよいアルキル基である。破線は結合手を表す。) (In general formula (I), R 11 , R 12 and R 13 each independently represent an alkyl group which may contain one or more substituents selected from the group consisting of a hydroxy group and an amino group. R 14 , R 15 and R 16 each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group which may contain one or more substituents selected from the group consisting of a hydroxy group and an amino group. The dashed lines represent bonds.)
(一般式(II)中、R21、R22、R23及びR24はそれぞれ独立に、水素原子、又は、ヒドロキシ基及びアミノ基からなる群より選択される1種以上の置換基を含んでもよいアルキル基である。破線は結合手を表す。) (In general formula (II), R 21 , R 22 , R 23 and R 24 each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group which may contain one or more substituents selected from the group consisting of a hydroxyl group and an amino group. The dashed lines represent bonds.)
本実施形態のポリイソシアネート組成物において、構成単位(II)/(I)のモル比は5/95超95/5未満であり、7/93以上93/7以下が好ましく、10/90以上93/7以下がより好ましく、20/80以上93/7以下がさらに好ましく、30/70以上93/7以下が特に好ましく、35/65以上93/7以下が最も好ましい。モル比が上記下限値以上であることで、樹脂組成物としたときの貯蔵安定性を良好なものとすることができ、上記上限値以下であることで、樹脂膜としたときの低温硬化性を良好なものとすることができる。
モル比は、例えば、ブロックポリイソシアネート組成物をエバポレーターにより50℃以下で溶媒及びその他の成分を飛ばし、減圧乾燥した後、1H-NMR及び13C-NMRにより、構成単位(I)に対する構成単位(II)の組成比を測定することで、構成単位(I)に対する構成単位(II)のモル比を算出することができる。
In the polyisocyanate composition of the present embodiment, the molar ratio of the structural units (II)/(I) is more than 5/95 and less than 95/5, preferably 7/93 or more and 93/7 or less, more preferably 10/90 or more and 93/7 or less, even more preferably 20/80 or more and 93/7 or less, particularly preferably 30/70 or more and 93/7 or less, and most preferably 35/65 or more and 93/7 or less. By having the molar ratio be equal to or more than the lower limit, the storage stability of the resin composition can be improved, and by having the molar ratio be equal to or less than the upper limit, the low-temperature curing property of the resin film can be improved.
The molar ratio of the structural unit (II) to the structural unit (I) can be calculated, for example, by evaporating the blocked polyisocyanate composition at 50 ° C. or less to remove the solvent and other components, drying the composition under reduced pressure, and then measuring the composition ratio of the structural unit (II) to the structural unit (I) by 1 H-NMR and 13 C-NMR.
構成単位(I)は、ブロック剤である3級アルキル基を有するマロン酸エステルに由来し、且つ、構成単位(II)はブロック剤である2級アルキル基を有するマロン酸エステル又は1級アルキル基を有するマロン酸エステルに由来することが好ましい。
すなわち、本実施形態のポリイソシアネート組成物は、ポリイソシアネートと、1種以上の3級アルキル基を有するマロン酸エステルと、1種以上の2級アルキル基を有するマロン酸エステル又は1種以上の1級アルキル基を有するマロン酸エステルとから誘導されるブロックポリイソシアネートを含むことが好ましい。このとき、3級アルキル基を有するマロン酸エステルに由来する構成単位に対する2級アルキル基を有するマロン酸エステルに由来する構成単位のモル比、及び、3級アルキル基を有するマロン酸エステルに由来する構成単位に対する1級アルキル基を有するマロン酸エステルに由来する構成単位のモル比は、それぞれ上記構成単位(II)/(I)のモル比と同様の範囲となる。モル比が上記下限値以上であることで、樹脂組成物としたときの貯蔵安定性を良好なものとすることができ、上記上限値以下であることで、樹脂膜としたときの低温硬化性を良好なものとすることができる。
モル比は、例えば、ブロック剤として使用した3級アルキル基を有するマロン酸エステル、2級アルキル基を有するマロン酸エステル及び1級アルキル基を有するマロン酸エステルのモル量から算出することができる。或いは、モル比は、例えば、ブロックポリイソシアネート組成物をエバポレーターにより50℃以下で溶媒及びその他の成分を飛ばし、減圧乾燥した後、1H-NMR及び13C-NMRにより、3級アルキル基を有するマロン酸エステルに由来する構成単位に対する2級アルキル基を有するマロン酸エステルに由来する構成単位の組成比、又は、3級アルキル基を有するマロン酸エステルに由来する構成単位に対する1級アルキル基を有するマロン酸エステルに由来する構成単位の組成比を測定することで、3級アルキル基を有するマロン酸エステルに由来する構成単位に対する2級アルキル基を有するマロン酸エステルに由来する構成単位のモル比、又は、3級アルキル基を有するマロン酸エステルに由来する構成単位に対する1級アルキル基を有するマロン酸エステルに由来する構成単位のモル比を算出することができる。
It is preferred that the structural unit (I) is derived from a malonic acid ester having a tertiary alkyl group, which is a blocking agent, and that the structural unit (II) is derived from a malonic acid ester having a secondary alkyl group, which is a blocking agent, or a malonic acid ester having a primary alkyl group.
That is, the polyisocyanate composition of the present embodiment preferably contains a polyisocyanate, a malonic acid ester having one or more tertiary alkyl groups, and a blocked polyisocyanate derived from a malonic acid ester having one or more secondary alkyl groups or a malonic acid ester having one or more primary alkyl groups. At this time, the molar ratio of the structural unit derived from a malonic acid ester having a secondary alkyl group to the structural unit derived from a malonic acid ester having a tertiary alkyl group, and the molar ratio of the structural unit derived from a malonic acid ester having a primary alkyl group to the structural unit derived from a malonic acid ester having a tertiary alkyl group are in the same range as the molar ratio of the structural unit (II)/(I). By the molar ratio being equal to or greater than the lower limit, the storage stability of the resin composition can be improved, and by the molar ratio being equal to or less than the upper limit, the low-temperature curing property of the resin film can be improved.
The molar ratio can be calculated, for example, from the molar amounts of the malonic acid ester having a tertiary alkyl group, the malonic acid ester having a secondary alkyl group, and the malonic acid ester having a primary alkyl group used as the blocking agent. Alternatively, the molar ratio can be calculated, for example, by removing the solvent and other components from the blocked polyisocyanate composition at 50 ° C. or less using an evaporator, drying under reduced pressure, and then measuring the composition ratio of the structural units derived from a malonic acid ester having a secondary alkyl group to the structural units derived from a malonic acid ester having a tertiary alkyl group, or the composition ratio of the structural units derived from a malonic acid ester having a primary alkyl group to the structural units derived from a malonic acid ester having a tertiary alkyl group, by 1 H-NMR and 13 C-NMR.
さらに好ましい実施形態としては、本実施形態のブロックポリイソシアネート組成物は、ポリイソシアネートと1種以上の3級アルキル基を有するマロン酸エステルと1種以上の2級アルキル基を有するマロン酸エステルとから誘導されるブロックポリイソシアネートを含む。 In a further preferred embodiment, the blocked polyisocyanate composition of this embodiment contains a blocked polyisocyanate derived from a polyisocyanate, a malonic acid ester having one or more tertiary alkyl groups, and a malonic acid ester having one or more secondary alkyl groups.
本実施形態のブロックポリイソシアネート組成物において、前記3級アルキル基を有するマロン酸エステルに由来する構成単位に対する前記2級アルキル基を有するマロン酸エステルに由来する構成単位のモル比(2級アルキル基を有するマロン酸エステルに由来する構成単位/3級アルキル基を有するマロン酸エステルに由来する構成単位)は、5/95超95/5未満であり、7/93以上93/7以下が好ましく、10/90以上93/7以下がより好ましく、20/80以上93/7以下がさらに好ましく、30/70以上93/7以下が特に好ましく、35/65以上93/7以下が最も好ましい。モル比が上記下限値以上であることで、樹脂組成物としたときの貯蔵安定性を良好なものとすることができ、上記上限値以下であることで、樹脂膜としたときの低温硬化性を良好なものとすることができる。
モル比は、例えば、ブロック剤として使用した3級アルキル基を有するマロン酸エステル及び2級アルキル基を有するマロン酸エステルのモル量から算出することができる。或いは、モル比は、例えば、ブロックポリイソシアネート組成物をエバポレーターにより50℃以下で溶媒及びその他の成分を飛ばし、減圧乾燥した後、1H-NMR及び13C-NMRにより、3級アルキル基を有するマロン酸エステルに由来する構成単位に対する2級アルキル基を有するマロン酸エステルに由来する構成単位の組成比を測定することで、3級アルキル基を有するマロン酸エステルに由来する構成単位に対する2級アルキル基を有するマロン酸エステルに由来する構成単位のモル比を算出することができる。
In the blocked polyisocyanate composition of the present embodiment, the molar ratio of the structural units derived from the malonic acid ester having a secondary alkyl group to the structural units derived from the malonic acid ester having a tertiary alkyl group (structural units derived from the malonic acid ester having a secondary alkyl group/structural units derived from the malonic acid ester having a tertiary alkyl group) is more than 5/95 and less than 95/5, preferably 7/93 or more and 93/7 or less, more preferably 10/90 or more and 93/7 or less, even more preferably 20/80 or more and 93/7 or less, particularly preferably 30/70 or more and 93/7 or less, and most preferably 35/65 or more and 93/7 or less. By having the molar ratio be equal to or more than the lower limit, the storage stability of a resin composition can be improved, and by having the molar ratio be equal to or less than the upper limit, the low-temperature curing property of a resin film can be improved.
The molar ratio can be calculated, for example, from the molar amounts of the malonic acid ester having a tertiary alkyl group and the malonic acid ester having a secondary alkyl group used as the blocking agent. Alternatively, the molar ratio can be calculated, for example, by evaporating the blocked polyisocyanate composition at 50 ° C. or less to remove the solvent and other components, drying the composition under reduced pressure, and then measuring the composition ratio of the structural units derived from the malonic acid ester having a secondary alkyl group to the structural units derived from the malonic acid ester having a tertiary alkyl group by 1 H-NMR and 13 C-NMR.
従来から、3級アルキル基を有するマロン酸エステルによりブロック化されたブロックポリイソシアネートは80℃程度の低温での硬化性に優れることが知られている。しかしながら、反応させるポリオール等の多価ヒドロキシ化合物の水酸基との反応性が高く、主剤と硬化剤とを含む樹脂組成物として貯蔵した際に著しい粘度上昇やゲル化が起きやすいという課題がある。そのため、80℃程度の低温での硬化性と、樹脂組成物としたときの貯蔵安定性とを両立するものは存在しなかった。また、樹脂組成物にアルコール類を添加することで、貯蔵安定性を改善させる方法もあるが、アルコール類を多量に添加することで、ポリオール溶液との相溶性や作製した樹脂膜の物性にも影響する場合があり、低温硬化性と貯蔵安定性を両立することが難しく、また、設計自由度の観点から、アルコール未添加又は少量の添加での組成物が望まれている。 It has been known for some time that blocked polyisocyanates blocked with malonic acid esters having a tertiary alkyl group have excellent curing properties at low temperatures of about 80°C. However, there is a problem that the reaction with the hydroxyl groups of polyhydric hydroxy compounds such as polyols is high, and when a resin composition containing a base agent and a curing agent is stored, a significant increase in viscosity and gelation are likely to occur. Therefore, there has been no resin composition that combines curing properties at low temperatures of about 80°C and storage stability when made into a resin composition. In addition, there is a method of improving storage stability by adding alcohols to the resin composition, but adding a large amount of alcohols may affect the compatibility with the polyol solution and the physical properties of the resin film produced, making it difficult to combine low-temperature curing properties and storage stability. In addition, from the viewpoint of design freedom, a composition that does not contain alcohol or contains a small amount of alcohol is desired.
これに対して、本実施形態のブロックポリイソシアネート組成物は、ブロック剤として、3級アルキル基を有するマロン酸エステル及び2級アルキル基を有するマロン酸エステル又は1級アルキル基を有するマロン酸エステルを組み合わせて用いており、3級アルキル基を有するマロン酸エステルに由来する構成単位に対する2級アルキル基を有するマロン酸エステルに由来する構成単位のモル比、又は、3級アルキル基を有するマロン酸エステルに由来する構成単位に対する1級アルキル基を有するマロン酸エステルに由来する構成単位のモル比が上記範囲内であることで、上記課題を改善することができ、ブロックポリイソシアネート組成物と多価ヒドロキシ化合物との混合液の貯蔵時の粘度上昇やゲル化を効果的に抑制し、良好な貯蔵安定性を発揮することができる。それと同時に、80℃程度の低温での硬化性に優れる樹脂膜が得られる。 In contrast, the blocked polyisocyanate composition of the present embodiment uses a combination of a malonic acid ester having a tertiary alkyl group and a malonic acid ester having a secondary alkyl group or a malonic acid ester having a primary alkyl group as a blocking agent, and the molar ratio of the constituent units derived from the malonic acid ester having a secondary alkyl group to the constituent units derived from the malonic acid ester having a tertiary alkyl group, or the molar ratio of the constituent units derived from the malonic acid ester having a primary alkyl group to the constituent units derived from the malonic acid ester having a tertiary alkyl group, is within the above range, thereby improving the above problem, effectively suppressing the increase in viscosity and gelation during storage of the mixed liquid of the blocked polyisocyanate composition and the polyhydric hydroxy compound, and exhibiting good storage stability. At the same time, a resin film with excellent curing properties at a low temperature of about 80°C is obtained.
以下、本実施形態のブロックポリイソシアネート組成物に含まれる各構成成分について、詳細に説明する。 Below, each component contained in the blocked polyisocyanate composition of this embodiment will be described in detail.
<ブロックポリイソシアネート>
ブロックポリイソシアネートは、ポリイソシアネートとブロック剤との反応物である。すなわち、ブロックポリイソシアネートは、ポリイソシアネート中の少なくとも一部のイソシアネート基がブロック剤でブロック化されている。
<Blocked polyisocyanate>
A blocked polyisocyanate is a reaction product of a polyisocyanate and a blocking agent, i.e., at least a part of the isocyanate groups in the polyisocyanate is blocked with a blocking agent.
本実施形態のポリイソシアネート組成物は、下記一般式(I)で表される構成単位(構成単位(I))及び下記一般式(II)で表される構成単位(構成単位(II))を含む。すなわち、本実施形態のポリイソシアネート組成物において、ブロックポリイソシアネートは、分子内に構成単位(I)及び構成単位(II)の両方を含んでいてもよく、構成単位(I)を含むブロックポリイソシアネートと、構成単位(II)を含むブロックポリイソシアネートの混合物であってもよい。 The polyisocyanate composition of the present embodiment contains a structural unit (structural unit (I)) represented by the following general formula (I) and a structural unit (structural unit (II)) represented by the following general formula (II). That is, in the polyisocyanate composition of the present embodiment, the blocked polyisocyanate may contain both structural unit (I) and structural unit (II) in the molecule, or may be a mixture of a blocked polyisocyanate containing structural unit (I) and a blocked polyisocyanate containing structural unit (II).
(一般式(I)中、R11、R12及びR13はそれぞれ独立に、ヒドロキシ基及びアミノ基からなる群より選択される1種以上の置換基を含んでもよいアルキル基である。R14、R15及びR16はそれぞれ独立に、水素原子、又はヒドロキシ基及びアミノ基からなる群より選択される1種以上の置換基を含んでもよいアルキル基である。破線は結合手を表す。) (In general formula (I), R 11 , R 12 and R 13 each independently represent an alkyl group which may contain one or more substituents selected from the group consisting of a hydroxy group and an amino group. R 14 , R 15 and R 16 each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group which may contain one or more substituents selected from the group consisting of a hydroxy group and an amino group. The dashed lines represent bonds.)
(一般式(II)中、R21、R22、R23及びR24はそれぞれ独立に、水素原子、又は、ヒドロキシ基及びアミノ基からなる群より選択される1種以上の置換基を含んでもよいアルキル基である。破線は結合手を表す。) (In general formula (II), R 21 , R 22 , R 23 and R 24 each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group which may contain one or more substituents selected from the group consisting of a hydroxyl group and an amino group. The dashed lines represent bonds.)
[構成単位(I)]
一般式(I)において、R11、R12及びR13はそれぞれ独立に、ヒドロキシ基及びアミノ基からなる群より選択される1種以上の置換基を含んでもよいアルキル基である。R14、R15及びR16はそれぞれ独立に、水素原子、又はヒドロキシ基及びアミノ基からなる群より選択される1種以上の置換基を含んでもよいアルキル基である。
[Structural unit (I)]
In formula (I), R 11 , R 12 and R 13 are each independently an alkyl group which may contain one or more substituents selected from the group consisting of a hydroxyl group and an amino group, and R 14 , R 15 and R 16 are each independently a hydrogen atom or an alkyl group which may contain one or more substituents selected from the group consisting of a hydroxyl group and an amino group.
R11、R12、R13、R14、R15及びR16におけるアルキル基としては、炭素数は1以上30以下であることが好ましく、1以上8以下であることがより好ましく、1以上6以下であることがさらに好ましく、1以上4以下であることが特に好ましい。置換基を有しないアルキル基として具体的には、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、tert-ブチル基、sec-ブチル基、イソブチル基、n-ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、tert-ペンチル基、1-メチルブチル基、n-ヘキシル基、2-メチルペンチル基、3-メチルペンチル基、2,2-ジメチルブチル基、2,3-ジメチルブチル基、n-ヘプチル基、2-メチルヘキシル基、3-メチルヘキシル基、2,2-ジメチルペンチル基、2,3-ジメチルペンチル基、2,4-ジメチルペンチル基、3,3-ジメチルペンチル基、3-エチルペンチル基、2,2,3-トリメチルブチル基、n-オクチル基、イソオクチル基、2-エチルヘキシル基、ノニル基、デシル基等が挙げられる。 The alkyl group in R 11 , R 12 , R 13 , R 14 , R 15 and R 16 preferably has 1 or more and 30 or less carbon atoms, more preferably has 1 or more and 8 or less carbon atoms, further preferably has 1 or more and 6 or less carbon atoms, and particularly preferably has 1 or more and 4 or less carbon atoms. Specific examples of the alkyl group having no substituent include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, a tert-butyl group, a sec-butyl group, an isobutyl group, an n-pentyl group, an isopentyl group, a neopentyl group, a tert-pentyl group, a 1-methylbutyl group, an n-hexyl group, a 2-methylpentyl group, a 3-methylpentyl group, a 2,2-dimethylbutyl group, a 2,3-dimethylbutyl group, an n-heptyl group, a 2-methylhexyl group, a 3-methylhexyl group, a 2,2-dimethylpentyl group, a 2,3-dimethylpentyl group, a 2,4-dimethylpentyl group, a 3,3-dimethylpentyl group, a 3-ethylpentyl group, a 2,2,3-trimethylbutyl group, an n-octyl group, an isooctyl group, a 2-ethylhexyl group, a nonyl group, and a decyl group.
また、R11、R12、R13、R14、R15及びR16が置換基を有するアルキル基である場合、置換基はヒドロキシ基又はアミノ基である。
置換基としてヒドロキシ基を含むアルキル基としては、例えば、ヒドロキシメチル基、ヒドロキシエチル基、ヒドロキシプロピル基等が挙げられる。
置換基としてアミノ基を含むアルキル基としては、例えば、アミノメチル基、アミノエチル基、アミノプロピル基、アミノブチル基等が挙げられる。
置換基としてヒドロキシ基及びアミノ基を含むアルキル基としては、例えば、ヒドロキシアミノメチル基、ヒドロキシアミノエチル基、ヒドロキシアミノプロピル基等が挙げられる。
Furthermore, when R 11 , R 12 , R 13 , R 14 , R 15 and R 16 are alkyl groups having a substituent, the substituent is a hydroxy group or an amino group.
Examples of the alkyl group containing a hydroxy group as a substituent include a hydroxymethyl group, a hydroxyethyl group, and a hydroxypropyl group.
Examples of the alkyl group containing an amino group as a substituent include an aminomethyl group, an aminoethyl group, an aminopropyl group, and an aminobutyl group.
Examples of the alkyl group containing a hydroxy group and an amino group as a substituent include a hydroxyaminomethyl group, a hydroxyaminoethyl group, and a hydroxyaminopropyl group.
中でも、R11、R12、R13、R14、R15及びR16におけるアルキル基としては、樹脂膜としたときの低温硬化性に優れることから、炭素数1以上4以下の置換基を有しないアルキル基が好ましく、メチル基、エチル基、又はプロピル基がより好ましく、メチル基がさらに好ましい。
R11、R12、R13、R14、R15及びR16が全てメチル基である場合には、構成単位(I)はマロン酸ジ-tert-ブチルに由来する構成単位である。中でも、R11、R12、R13、R14、R15及びR16が全てメチル基である、すなわち、構成単位(I)はマロン酸ジ-tert-ブチルに由来する構成単位であることが特に好ましい。
Among these, the alkyl group in R 11 , R 12 , R 13 , R 14 , R 15 , and R 16 is preferably an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms and no substituents, more preferably a methyl group, an ethyl group, or a propyl group, and even more preferably a methyl group, because it has excellent low-temperature curing properties when made into a resin film.
When R 11 , R 12 , R 13 , R 14 , R 15 and R 16 are all methyl groups, the structural unit (I) is a structural unit derived from di-tert-butyl malonate. Of these, it is particularly preferable that R 11 , R 12 , R 13 , R 14 , R 15 and R 16 are all methyl groups, that is, the structural unit (I) is a structural unit derived from di-tert-butyl malonate.
[構成単位(II)]
一般式(II)において、R21、R22、R23及びR24はそれぞれ独立に、水素原子、又は、ヒドロキシ基及びアミノ基からなる群より選択される1種以上の置換基を含んでもよいアルキル基である。
[Structural unit (II)]
In general formula (II), R 21 , R 22 , R 23 and R 24 each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group which may contain one or more substituents selected from the group consisting of a hydroxy group and an amino group.
R21、R22、R23及びR24におけるヒドロキシ基及びアミノ基からなる群より選択される1種以上の置換基を含んでもよいアルキル基としては、上記「R11、R12、R13、R14、R15及びR16」において例示されたものと同様のものが挙げられる。 Examples of the alkyl group which may have one or more substituents selected from the group consisting of a hydroxy group and an amino group in R21 , R22 , R23 , and R24 include the same as those exemplified in " R11 , R12 , R13 , R14 , R15 , and R16 " above.
中でも、R21、R22、R23及びR24としては、樹脂組成物としたときの貯蔵安定性に優れることから、水素原子、又は、炭素数1以上4以下の置換基を有しないアルキル基が好ましく、水素原子、メチル基、又は、エチル基がより好ましく、低温硬化性に優れることから、メチル基、又は、エチル基がさらに好ましい。
R21、R22、R23及びR24が全てメチル基である場合には、構成単位(II)はマロン酸ジイソプロピルに由来する構成単位である。R21及びR22のいずれか一方が水素原子であり、他方がメチル基であり、且つ、R23及びR24のいずれか一方が水素原子であり、他方がメチル基である場合には、構成単位(II)はマロン酸ジエチルに由来する構成単位である。中でも、R21、R22、R23及びR24が全てメチル基である、すなわち、構成単位(II)がマロン酸ジイソプロピルに由来する構成単位であることが特に好ましい。
Among these, R 21 , R 22 , R 23 and R 24 are preferably a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms and no substituents, because they have excellent storage stability when made into a resin composition, more preferably a hydrogen atom, a methyl group or an ethyl group, and even more preferably a methyl group or an ethyl group, because they have excellent low-temperature curing properties.
When R 21 , R 22 , R 23 and R 24 are all methyl groups, the structural unit (II) is a structural unit derived from diisopropyl malonate. When one of R 21 and R 22 is a hydrogen atom and the other is a methyl group, and when one of R 23 and R 24 is a hydrogen atom and the other is a methyl group, the structural unit (II) is a structural unit derived from diethyl malonate. Among them, it is particularly preferable that R 21 , R 22 , R 23 and R 24 are all methyl groups, that is, the structural unit (II) is a structural unit derived from diisopropyl malonate.
ブロック剤は、2級アルキル基を有するマロン酸エステル又は1級アルキル基を有するマロン酸エステル、及び、3級アルキル基を有するマロン酸エステルを含むことが好ましく、2級アルキル基を有するマロン酸エステル及び3級アルキル基を有するマロン酸エステルを含むことがより好ましい。本実施形態のブロックポリイソシアネート組成物に含まれるブロックポリイソシアネートとしては、ブロックポリイソシアネートの分子内において、少なくとも一部のイソシアネート基が2級アルキル基を有するマロン酸エステル又は1級アルキル基を有するマロン酸エステル、及び、3級アルキル基を有するマロン酸エステルでブロック化されたブロックポリイソシアネートであってもよい。或いは、ポリイソシアネート中の少なくとも一部のイソシアネート基が2級アルキル基を有するマロン酸エステルでブロック化されたブロックポリイソシアネート、又は、ポリイソシアネート中の少なくとも一部のイソシアネート基が1級アルキル基を有するマロン酸エステルでブロック化されたブロックポリイソシアネート、及び、ポリイソシアネート中の少なくとも一部のイソシアネート基が3級アルキル基を有するマロン酸エステルでブロック化されたブロックポリイソシアネートの混合物であってもよい。 The blocking agent preferably contains a malonic acid ester having a secondary alkyl group or a malonic acid ester having a primary alkyl group, and a malonic acid ester having a tertiary alkyl group, and more preferably contains a malonic acid ester having a secondary alkyl group and a malonic acid ester having a tertiary alkyl group. The blocked polyisocyanate contained in the blocked polyisocyanate composition of this embodiment may be a blocked polyisocyanate in which at least a part of the isocyanate groups in the molecule of the blocked polyisocyanate are blocked with a malonic acid ester having a secondary alkyl group or a malonic acid ester having a primary alkyl group, and a malonic acid ester having a tertiary alkyl group. Alternatively, the blocked polyisocyanate may be a mixture of a blocked polyisocyanate in which at least a part of the isocyanate groups in the polyisocyanate are blocked with a malonic acid ester having a secondary alkyl group, or a blocked polyisocyanate in which at least a part of the isocyanate groups in the polyisocyanate are blocked with a malonic acid ester having a primary alkyl group, and a blocked polyisocyanate in which at least a part of the isocyanate groups in the polyisocyanate are blocked with a malonic acid ester having a tertiary alkyl group.
ブロックポリイソシアネートは、アロファネート基、ウレトジオン基、イミノオキサジアジンジオン基、イソシアヌレート基、ウレタン基及びビウレット基からなる群より選ばれる1種以上の官能基を有することができる。中でも、耐候性が優れることから、イソシアヌレート基を有することが好ましい。 The blocked polyisocyanate may have one or more functional groups selected from the group consisting of an allophanate group, a uretdione group, an iminooxadiazinedione group, an isocyanurate group, a urethane group, and a biuret group. Of these, it is preferable to have an isocyanurate group because it has excellent weather resistance.
[ポリイソシアネート]
ブロックポリイソシアネートの製造に用いられるポリイソシアネートは、1つ以上のイソシアネート基(-NCO)を有する単量体化合物(以下、「イソシアネートモノマー」と称する場合がある)を複数反応させて得られる反応物である。
イソシアネートモノマーとしては、炭素数4以上30以下のものが好ましい。イソシアネートモノマーとして具体的には、例えば、以下のものが例示される。これらイソシアネートモノマーは1種単独で用いてもよく、2種以上組み合わせて用いてもよい。
(1)ジフェニルメタン-4,4’-ジイソシアネート(MDI)、1,5-ナフタレンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート(TDI)、キシリレンジイソシアネート、m-テトラメチルキシリレンジイソシアネート(TMXDI)等の芳香族ジイソシアネート。
(2)1,4-テトラメチレンジイソシアネート、1,6-ヘキサメチレンジイソシアネート(以下、「HDI」と称する場合がある)、2,2,4-トリメチル-1,6-ジイソシアナトヘキサン、2,4,4-トリメチル-1,6-ヘキサメチレンジイソイシアネート、2-メチルペンタン-1,5-ジイソシアネート(MPDI)、リジンジイソシアネート(以下、「LDI」と称する場合がある)等の脂肪族ジイソシアネート。
(3)イソホロンジイソシアネート(以下、「IPDI」と称する場合がある)、1,3-ビス(ジイソシアネートメチル) シクロヘキサン、4,4’-ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、ジイソシアネートノルボルナン、ジ(イソシアネートメチル)ノルボルナン等の脂環族ジイソシアネート。
(4)4-イソシアネートメチル-1,8-オクタメチレンジイソシアネート(以下、「NTI」と称する場合がある)、1,3,6-ヘキサメチレントリイソシアネート(以下、「HTI」と称する場合がある)、ビス(2-イソシアナトエチル)2-イソシアナトグルタレート(以下、「GTI」と称する場合がある)、リジントリイソシアネート(以下、「LTI」と称する場合がある)等のトリイソシアネート。
[Polyisocyanate]
The polyisocyanate used in the production of the blocked polyisocyanate is a reaction product obtained by reacting multiple monomer compounds having one or more isocyanate groups (-NCO) (hereinafter, sometimes referred to as "isocyanate monomers").
The isocyanate monomer is preferably one having a carbon number of 4 to 30. Specific examples of the isocyanate monomer include the following. These isocyanate monomers may be used alone or in combination of two or more.
(1) Aromatic diisocyanates such as diphenylmethane-4,4'-diisocyanate (MDI), 1,5-naphthalene diisocyanate, tolylene diisocyanate (TDI), xylylene diisocyanate, and m-tetramethylxylylene diisocyanate (TMXDI).
(2) Aliphatic diisocyanates such as 1,4-tetramethylene diisocyanate, 1,6-hexamethylene diisocyanate (hereinafter sometimes referred to as "HDI"), 2,2,4-trimethyl-1,6-diisocyanatohexane, 2,4,4-trimethyl-1,6-hexamethylene diisocyanate, 2-methylpentane-1,5-diisocyanate (MPDI), and lysine diisocyanate (hereinafter sometimes referred to as "LDI").
(3) Alicyclic diisocyanates such as isophorone diisocyanate (hereinafter sometimes referred to as "IPDI"), 1,3-bis(diisocyanatemethyl)cyclohexane, 4,4'-dicyclohexylmethane diisocyanate, diisocyanatenorbornane, and di(isocyanatemethyl)norbornane.
(4) Triisocyanates such as 4-isocyanatomethyl-1,8-octamethylene diisocyanate (hereinafter sometimes referred to as "NTI"), 1,3,6-hexamethylene triisocyanate (hereinafter sometimes referred to as "HTI"), bis(2-isocyanatoethyl) 2-isocyanatoglutarate (hereinafter sometimes referred to as "GTI"), and lysine triisocyanate (hereinafter sometimes referred to as "LTI").
中でも、耐候性が優れることから、イソシアネートモノマーとしては、脂肪族ジイソシアネート及び脂環族ジイソシアネートからなる群から選択される1種類以上のジイソシアネートであることが好ましい。また、イソシアネートモノマーとしては、工業的入手の容易さから、HDI又はIPDIであることがより好ましい。また、イソシアネートモノマーとしては、ブロックポリイソシアネート成分を低粘度にする観点から、HDIであることがさらに好ましい。 Among them, the isocyanate monomer is preferably one or more diisocyanates selected from the group consisting of aliphatic diisocyanates and alicyclic diisocyanates, because they have excellent weather resistance. Moreover, the isocyanate monomer is more preferably HDI or IPDI, because they are easily available industrially. Moreover, the isocyanate monomer is even more preferably HDI, because it reduces the viscosity of the blocked polyisocyanate component.
また、ポリイソシアネートの製造に用いられるイソシアネートモノマーとしては、脂肪族ジイソシアネート及び脂環族ジイソシアネートのいずれかを単独で用いてもよく、或いはそれらを組み合わせて用いてもよいが、脂肪族ジイソシアネート及び脂環族ジイソシアネートを組み合わせて用いることが好ましく、HDI及びIPDIを用いることが特に好ましい。脂肪族ジイソシアネート及び脂環族ジイソシアネートを用いることで、塗膜としたときの強靭性及び硬度をより向上させることができる。 As the isocyanate monomer used in the production of polyisocyanate, either an aliphatic diisocyanate or an alicyclic diisocyanate may be used alone or in combination, but it is preferable to use an aliphatic diisocyanate and an alicyclic diisocyanate in combination, and it is particularly preferable to use HDI and IPDI. By using an aliphatic diisocyanate and an alicyclic diisocyanate, the toughness and hardness of the coating film can be further improved.
ポリイソシアネートにおいて、塗膜硬度、強度向上の観点において、脂環族ジイソシアネートに由来する構成単位に対する脂肪族ジイソシアネートに由来する構成単位の質量比(脂肪族ジイソシアネートに由来する構成単位/脂環族ジイソシアネートに由来する構成単位)は、50/50以上95/5以下が好ましく、55/45以上93/7以下がより好ましく、60/40以上91/9以下がさらに好ましく、65/35以上90/10以下がさらに好ましい。
脂環族ジイソシアネートに由来する構成単位に対する脂肪族ジイソシアネートに由来する構成単位の質量比が上記下限値以上であることで、塗膜としたときの可とう性が低下することをより効果的に抑制することができる。一方で、上記上限値以下であることで、塗膜としたときの硬度をより向上させることができる。
脂環族ジイソシアネートに由来する構成単位に対する脂肪族ジイソシアネートに由来する構成単位の質量比は、例えば、以下の方法を用いて算出することができる。まず、反応後の未反応ジイソシアネート質量とガスクロマトグラフ測定により得られたこの未反応ジイソシアネート中の脂肪族ジイソシアネート濃度及び脂環族ジイソシアネート濃度とから、未反応脂肪族ジイソシアネートの質量及び未反応脂環族ジイソシアネートの質量を算出する。次いで、仕込んだ脂肪族ジイソシアネートの質量及び脂環族ジイソシアネートの質量から、上記算出した未反応脂肪族ジイソシアネートの質量及び未反応脂環族ジイソシアネートの質量をそれぞれ差し引いた後、得られた差をそれぞれ脂肪族ジイソシアネートに由来する構成単位の質量、脂環族ジイソシアネートに由来する構成単位の質量とする。次いで、脂肪族ジイソシアネートに由来する構成単位の質量を脂環族ジイソシアネートに由来する構成単位の質量で除することで、脂環族ジイソシアネートに由来する構成単位に対する脂肪族ジイソシアネートに由来する構成単位の質量比が得られる。
In the polyisocyanate, from the viewpoint of improving the coating hardness and strength, the mass ratio of the constituent units derived from an aliphatic diisocyanate to the constituent units derived from an alicyclic diisocyanate (constituent units derived from an aliphatic diisocyanate/constituent units derived from an alicyclic diisocyanate) is preferably from 50/50 to 95/5, more preferably from 55/45 to 93/7, even more preferably from 60/40 to 91/9, and even more preferably from 65/35 to 90/10.
By setting the mass ratio of the constituent units derived from an aliphatic diisocyanate to the constituent units derived from an alicyclic diisocyanate to be equal to or greater than the above lower limit, it is possible to more effectively prevent a decrease in flexibility when the coating film is formed, whereas by setting the mass ratio to be equal to or less than the above upper limit, it is possible to more effectively improve the hardness when the coating film is formed.
The mass ratio of the constituent units derived from the aliphatic diisocyanate to the constituent units derived from the alicyclic diisocyanate can be calculated, for example, by the following method. First, the mass of the unreacted aliphatic diisocyanate and the mass of the unreacted alicyclic diisocyanate are calculated from the mass of the unreacted diisocyanate after the reaction and the aliphatic diisocyanate concentration and the alicyclic diisocyanate concentration in the unreacted diisocyanate obtained by gas chromatography measurement. Next, the mass of the unreacted aliphatic diisocyanate and the mass of the unreacted alicyclic diisocyanate calculated above are subtracted from the mass of the charged aliphatic diisocyanate and the mass of the alicyclic diisocyanate, respectively, and the obtained difference is the mass of the constituent units derived from the aliphatic diisocyanate and the mass of the constituent units derived from the alicyclic diisocyanate, respectively. Next, the mass of the constituent units derived from the aliphatic diisocyanate is divided by the mass of the constituent units derived from the alicyclic diisocyanate to obtain the mass ratio of the constituent units derived from the aliphatic diisocyanate to the constituent units derived from the alicyclic diisocyanate.
(ポリオール)
ポリイソシアネートは、上述したジイソシアネートモノマーと平均水酸基官能基数が3.0以上8.0以下であるポリオールとから誘導されたものであることが好ましい。これにより、得られるポリイソシアネートの平均イソシアネート基数をより大きくすることができる。当該ポリイソシアネートでは、ポリオールBの水酸基と、ジイソシアネートモノマーのイソシアネート基との反応により、ウレタン基が形成されている。
(Polyol)
The polyisocyanate is preferably derived from the above-mentioned diisocyanate monomer and a polyol having an average hydroxyl functional group number of 3.0 to 8.0. This allows the average number of isocyanate groups in the resulting polyisocyanate to be larger. In the polyisocyanate, urethane groups are formed by the reaction between the hydroxyl groups of polyol B and the isocyanate groups of the diisocyanate monomer.
ポリオールの平均水酸基官能基数は3.0以上8.0以下が好ましく、3以上6以下がより好ましく、3以上5以下がさらに好ましく、3又は4が特に好ましい。なお、ここでいうポリオールの平均水酸基官能基数はポリオール1分子内に存在する水酸基の数である。 The average number of hydroxyl functional groups of the polyol is preferably 3.0 or more and 8.0 or less, more preferably 3 or more and 6 or less, even more preferably 3 or more and 5 or less, and particularly preferably 3 or 4. The average number of hydroxyl functional groups of the polyol referred to here is the number of hydroxyl groups present in one molecule of the polyol.
ポリオールの数平均分子量としては、塗膜硬度、強度向上の観点において、100以上1000以下が好ましく、100以上900以下が好ましく、100以上600以下がより好ましく、100以上570以下がより好ましく、100以上500以下がさらに好ましく、100以上400以下がよりさらに好ましく、100以上350以下が特に好ましく、100以上250以下が最も好ましい。
ポリオールの数平均分子量が上記範囲内であることで、ブロックポリイソシアネート組成物は、塗膜としたときの低温硬化性により優れ、且つ、特に硬度や強度により優れる。ポリオールの数平均分子量Mnは、例えば、GPC測定によるポリスチレン基準の数平均分子量である。
From the viewpoint of improving the coating hardness and strength, the number average molecular weight of the polyol is preferably from 100 to 1,000, more preferably from 100 to 900, more preferably from 100 to 600, still more preferably from 100 to 570, even more preferably from 100 to 500, still more preferably from 100 to 400, particularly preferably from 100 to 350, and most preferably from 100 to 250.
When the number average molecular weight of the polyol is within the above range, the blocked polyisocyanate composition has excellent low-temperature curing properties when formed into a coating film, and is particularly excellent in hardness and strength. The number average molecular weight Mn of the polyol is, for example, the number average molecular weight based on polystyrene standards measured by GPC.
このようなポリオールとしては、例えば、トリメチロールプロパン、グリセロール、3価以上の多価アルコールとε-カプロラクトンとから誘導されるポリカプロラクトンポリオール等が挙げられる。
ポリカプロラクトンポリオールの市販品としては、例えば、ダイセル社の「プラクセル303」(数平均分子量300)、「プラクセル305」(数平均分子量550)、「プラクセル308」(数平均分子量850)、「プラクセル309」(数平均分子量900)等が挙げられる。
Examples of such polyols include trimethylolpropane, glycerol, and polycaprolactone polyols derived from trihydric or higher polyhydric alcohols and ε-caprolactone.
Commercially available polycaprolactone polyols include, for example, Daicel Corporation's "PLACCEL 303" (number average molecular weight 300), "PLACCEL 305" (number average molecular weight 550), "PLACCEL 308" (number average molecular weight 850), and "PLACCEL 309" (number average molecular weight 900).
(ポリイソシアネートの製造方法)
ポリイソシアネートの製造方法について、以下に詳細を説明する。
ポリイソシアネートは、例えば、アロファネート基を形成するアロファネート化反応、ウレトジオン基を形成するウレトジオン化反応、イミノオキサジアジンジオン基を形成するイミノオキサジアジンジオン化反応、イソシアヌレート基を形成するイソシアヌレート化反応、ウレタン基を形成するウレタン化反応、及び、ビウレット基を形成するビウレット化反応を、過剰のイソシアネートモノマー存在下で一度に製造して、反応終了後に、未反応のイソシアネートモノマーを除去して得ることができる。すなわち、上記反応により得られるポリイソシアネートは、上述のイソシアネートモノマーが複数結合したものであり、且つ、アロファネート基、ウレトジオン基、イミノオキサジアジンジオン基、イソシアヌレート基、ウレタン基及びビウレット基からなる群より選択される1種類以上を有する反応物である。
また、上記の反応を別々に行ない、それぞれ得たポリイソシアネートを特定比率で混合してもよい。
製造の簡便さからは、上記反応を一度に行いポリイソシアネートを得ることが好ましく、各官能基のモル比を自由に調整する観点からは、別々に製造した後に混合することが好ましい。
(Method for producing polyisocyanate)
The method for producing polyisocyanate will be described in detail below.
The polyisocyanate can be obtained by, for example, carrying out an allophanate reaction to form an allophanate group, a uretdione reaction to form a uretdione group, an iminooxadiazinedione reaction to form an iminooxadiazinedione group, an isocyanurate reaction to form an isocyanurate group, a urethanization reaction to form a urethane group, and a biuret reaction to form a biuret group all at once in the presence of an excess of isocyanate monomer, and removing the unreacted isocyanate monomer after the reaction is completed. That is, the polyisocyanate obtained by the above reaction is a reaction product in which a plurality of the above-mentioned isocyanate monomers are bonded, and which has one or more types selected from the group consisting of an allophanate group, a uretdione group, an iminooxadiazinedione group, an isocyanurate group, a urethane group, and a biuret group.
Alternatively, the above reactions may be carried out separately and the resulting polyisocyanates may be mixed in a specific ratio.
From the viewpoint of ease of production, it is preferable to carry out the above reaction at one time to obtain a polyisocyanate, and from the viewpoint of freely adjusting the molar ratio of each functional group, it is preferable to produce them separately and then mix them.
(1)アロファネート基含有ポリイソシアネートの製造方法
アロファネート基含有ポリイソシアネートは、イソシアネートモノマーにアルコールを添加し、アロファネート化反応触媒を用いることにより得られる。
アロファネート基の形成に用いられるアルコールは、炭素、水素及び酸素のみで形成されるアルコールが好ましい。
前記アルコールとして具体的には、以下に限定されるものではないが、例えば、モノアルコール、ジアルコール等が挙げられる。これらアルコールは1種のみを単独で用いてもよく、2種以上組み合わせて用いてもよい。
モノアルコールとしては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、ヘプタノール、オクタノール、ノナノール等が挙げられる。
ジアルコールとしては、例えば、エチレングリコール、1,3-ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、2-エチルヘキサンジオール等が挙げられる。
中でも、アルコールとしては、モノアルコールが好ましく、分子量200以下のモノアルコールがより好ましい。
(1) Method for Producing Allophanate Group-Containing Polyisocyanate Allophanate group-containing polyisocyanate can be obtained by adding an alcohol to an isocyanate monomer and using an allophanate reaction catalyst.
The alcohol used to form the allophanate group is preferably an alcohol formed only from carbon, hydrogen and oxygen.
Specific examples of the alcohol include, but are not limited to, monoalcohols, dialcohols, etc. These alcohols may be used alone or in combination of two or more.
Examples of monoalcohols include methanol, ethanol, propanol, butanol, pentanol, hexanol, heptanol, octanol, and nonanol.
Examples of the dialcohol include ethylene glycol, 1,3-butanediol, neopentyl glycol, and 2-ethylhexanediol.
Among them, as the alcohol, a monoalcohol is preferable, and a monoalcohol having a molecular weight of 200 or less is more preferable.
アロファネート化反応触媒としては、以下に限定されないが、例えば、錫、鉛、亜鉛、ビスマス、ジルコニウム、ジルコニル等のアルキルカルボン酸塩等が挙げられる。
錫のアルキルカルボン酸塩(有機錫化合物)としては、例えば、2-エチルヘキサン酸錫、ジブチル錫ジラウレート等が挙げられる。
鉛のアルキルカルボン酸塩(有機鉛化合物)としては、例えば、2-エチルヘキサン酸鉛等が挙げられる。
亜鉛のアルキルカルボン酸塩(有機亜鉛化合物)としては、例えば、2-エチルヘキサン酸亜鉛等が挙げられる。
ビスマスのアルキルカルボン酸塩としては、例えば、2-エチルヘキサン酸ビスマス等が挙げられる。
ジルコニウムのアルキルカルボン酸塩としては、例えば、2-エチルヘキサン酸ジルコニウム等が挙げられる。
ジルコニルのアルキルカルボン酸塩としては、例えば、2-エチルヘキサン酸ジルコニル等が挙げられる。これら触媒は、1種を単独又は2種以上を併用することができる。
また、後述するイソシアヌレート化反応触媒もアロファネート化反応触媒となり得る。後述するイソシアヌレート化反応触媒を用いて、アロファネート化反応を行なう場合は、イソシアヌレート基含有ポリイソシアネート(以下、「イソシアヌレート型ポリイソシアネート」と称する場合がある)も当然のことながら生成する。
中でも、アロファネート化反応触媒として、後述するイソシアヌレート化反応触媒を用いて、アロファネート化反応とイソシアヌレート化反応とを行うことが経済的生産上、好ましい。
Examples of the allophanate reaction catalyst include, but are not limited to, alkyl carboxylates of tin, lead, zinc, bismuth, zirconium, zirconyl, and the like.
Examples of tin alkylcarboxylates (organotin compounds) include tin 2-ethylhexanoate and dibutyltin dilaurate.
An example of the alkyl carboxylate of lead (organic lead compound) is lead 2-ethylhexanoate.
Examples of zinc alkylcarboxylates (organic zinc compounds) include zinc 2-ethylhexanoate.
An example of the alkyl carboxylate of bismuth is bismuth 2-ethylhexanoate.
An example of the zirconium alkylcarboxylate is zirconium 2-ethylhexanoate.
An example of the zirconyl alkylcarboxylate is zirconyl 2-ethylhexanoate. These catalysts can be used alone or in combination of two or more.
In addition, an isocyanurate reaction catalyst described later can also serve as an allophanate reaction catalyst. When an allophanate reaction is carried out using an isocyanurate reaction catalyst described later, an isocyanurate group-containing polyisocyanate (hereinafter, sometimes referred to as an "isocyanurate-type polyisocyanate") is naturally produced.
Among these, it is preferable from the viewpoint of economical production to carry out the allophanate formation reaction and the isocyanurate formation reaction using an isocyanurate formation catalyst described below as the allophanate formation reaction catalyst.
上述したアロファネート化反応触媒の使用量の下限値は、仕込んだイソシアネートモノマーの質量に対して、10質量ppmであることが好ましく、20質量ppmであることがより好ましく、40質量ppmであることがさらに好ましく、80質量ppmであることが特に好ましい。
上述したアロファネート化反応触媒の使用量の上限値は、仕込んだイソシアネートモノマーの質量に対して、1000質量ppmであることが好ましく、800質量ppmであることがより好ましく、600質量ppmであることがさらに好ましく、500質量ppmであることが特に好ましい。
すなわち、上述したアロファネート化反応触媒の使用量は、仕込んだイソシアネートモノマーの質量に対して、10質量ppm以上1000質量ppm以下であることが好ましく、20質量ppm以上800質量ppm以下であることがより好ましく、40質量ppm以上600質量ppm以下であることがさらに好ましく、80質量ppm以上500質量ppm以下であることが特に好ましい。
The lower limit of the amount of the allophanate reaction catalyst used is preferably 10 ppm by mass, more preferably 20 ppm by mass, further preferably 40 ppm by mass, and particularly preferably 80 ppm by mass, based on the mass of the charged isocyanate monomer.
The upper limit of the amount of the allophanate reaction catalyst used is preferably 1000 ppm by mass, more preferably 800 ppm by mass, further preferably 600 ppm by mass, and particularly preferably 500 ppm by mass, based on the mass of the charged isocyanate monomer.
That is, the amount of the allophanate reaction catalyst used is preferably 10 ppm by mass or more and 1,000 ppm by mass or less, more preferably 20 ppm by mass or more and 800 ppm by mass or less, even more preferably 40 ppm by mass or more and 600 ppm by mass or less, and particularly preferably 80 ppm by mass or more and 500 ppm by mass or less, relative to the mass of the charged isocyanate monomer.
また、アロファネート化反応温度の下限値としては、40℃であることが好ましく、60℃であることがより好ましく、80℃であることがさらに好ましく、100℃であることが特に好ましい。
また、アロファネート化反応温度の上限値としては、180℃であることが好ましく、160℃であることがより好ましく、140℃であることがさらに好ましい。
すなわち、アロファネート化反応温度としては、40℃以上180℃以下であることが好ましく、60℃以上160℃以下であることがより好ましく、80℃以上140℃以下であることがさらに好ましく、100℃以上140℃以下であることが特に好ましい。
アロファネート化反応温度が上記下限値以上であることによって、反応速度をより向上させることが可能である。アロファネート化反応温度が上記上限値以下であることによって、ポリイソシアネートの着色等をより効果的に抑制できる傾向にある。
The lower limit of the allophanate formation reaction temperature is preferably 40°C, more preferably 60°C, further preferably 80°C, and particularly preferably 100°C.
The upper limit of the allophanate reaction temperature is preferably 180°C, more preferably 160°C, and even more preferably 140°C.
That is, the allophanate reaction temperature is preferably 40° C. or higher and 180° C. or lower, more preferably 60° C. or higher and 160° C. or lower, even more preferably 80° C. or higher and 140° C. or lower, and particularly preferably 100° C. or higher and 140° C. or lower.
By setting the allophanate formation reaction temperature to the above lower limit or higher, it is possible to further increase the reaction rate. By setting the allophanate formation reaction temperature to the above upper limit or lower, it is possible to more effectively suppress coloration of the polyisocyanate.
(2)ウレトジオン基含有ポリイソシアネートの製造方法
イソシアネートモノマーからウレトジオン基を有するポリイソシアネートを誘導する場合は、例えば、イソシアネートモノマーを、ウレトジオン化反応触媒を用いて、又は、熱により、多量化することによって製造することができる。
ウレトジオン化反応触媒としては、特に限定されないが、例えば、トリアルキルホスフィン、トリス(ジアルキルアミノ)ホスフィン、シクロアルキルホスフィン等の第3ホスフィン、ルイス酸等が挙げられる。
トリアルキルホスフィンとしては、例えば、トリ-n-ブチルホスフィン、トリ-n-オクチルホスフィン等が挙げられる。
トリス(ジアルキルアミノ)ホスフィンとしては、例えば、トリス-(ジメチルアミノ)ホスフィン等が挙げられる。
シクロアルキルホスフィンとしては、例えば、シクロヘキシル-ジ-n-ヘキシルホスフィン等が挙げられる。
ルイス酸としては、例えば、三フッ化ホウ素、酸塩化亜鉛等が挙げられる。
(2) Method for Producing Uretdione Group-Containing Polyisocyanate When deriving a polyisocyanate having uretdione groups from an isocyanate monomer, the polyisocyanate can be produced, for example, by polymerizing the isocyanate monomer using a uretdione reaction catalyst or by heat.
The uretdione reaction catalyst is not particularly limited, but examples thereof include tertiary phosphines such as trialkylphosphines, tris(dialkylamino)phosphines and cycloalkylphosphines, Lewis acids, and the like.
Examples of the trialkylphosphine include tri-n-butylphosphine and tri-n-octylphosphine.
An example of the tris(dialkylamino)phosphine is tris-(dimethylamino)phosphine.
The cycloalkylphosphine includes, for example, cyclohexyl-di-n-hexylphosphine.
Examples of Lewis acids include boron trifluoride and zinc oxychloride.
ウレトジオン化反応触媒の多くは、同時にイソシアヌレート化反応も促進しうる。
ウレトジオン化反応触媒を用いる場合には、所望の収率となった時点で、リン酸、パラトルエンスルホン酸メチル等のウレトジオン化反応触媒の失活剤を添加してウレトジオン化反応を停止することが好ましい。
また、ウレトジオン化反応触媒を用いることなく、上記脂肪族ジイソシアネート及び上記脂環族ジイソシアネートからなる群より選ばれる1種以上のジイソシアネートを加熱してウレトジオン基を有するポリイソシアネートを得る場合、その加熱温度は、120℃以上が好ましく、150℃以上170℃以下がより好ましい。また、加熱時間は1時間以上4時間以下が好ましい。
Many of the uretdione reaction catalysts can also simultaneously promote the isocyanurate reaction.
When a uretdione-forming reaction catalyst is used, it is preferable to add a deactivator for the uretdione-forming reaction catalyst such as phosphoric acid or methyl paratoluenesulfonate to terminate the uretdione-forming reaction when a desired yield is achieved.
When one or more diisocyanates selected from the group consisting of the aliphatic diisocyanates and the alicyclic diisocyanates are heated to obtain a polyisocyanate having a uretdione group without using a uretdione reaction catalyst, the heating temperature is preferably 120° C. or higher, and more preferably 150° C. or higher and 170° C. or lower. The heating time is preferably 1 hour or longer and 4 hours or shorter.
(3)イミノオキサジアジンジオン基含有ポリイソシアネートの製造方法
イソシアネートモノマーからイミノオキサジアジンジオン基含有ポリイソシアネートを誘導する場合は、通常、イミノオキサジアジンジオン化反応触媒を用いる。
イミノオキサジアジンジオン化触媒としては、例えば、以下の1)又は2)に示すもの等が挙げられる。
1)一般式M[Fn]、又は、一般式M[Fn(HF)m]で表される(ポリ)フッ化水素
(式中、m及びnは、m/n>0の関係を満たす整数である。Mはn荷電カチオン(混合物)又は合計でn価の1個以上のラジカルである。)
2)一般式R1-CR’2-C(O)O-、又は、一般式R2=CR’-C(O)O-で表される化合物と、第4級アンモニウムカチオン、又は、第4級ホスホニウムカチオンとからなる化合物。
(式中、R1及びR2はそれぞれ独立に、直鎖状、分岐鎖状又は環状の、飽和又は不飽和の炭素数1以上30以下のパーフルオロアルキル基である。複数あるR’はそれぞれ独立に水素原子、又は、ヘテロ原子を含んでもよい炭素数1以上20以下のアルキル基若しくはアリール基である。)
(3) Method for Producing Iminooxadiazinedione Group-Containing Polyisocyanate When deriving an iminooxadiazinedione group-containing polyisocyanate from an isocyanate monomer, an iminooxadiazinedione reaction catalyst is usually used.
Examples of the iminooxadiazinedione catalyst include the following 1) and 2).
1) (Poly)hydrogen fluoride represented by the general formula M[F n ] or M[F n (HF) m ] (wherein m and n are integers satisfying the relationship m/n>0. M is an n-charged cation (mixture) or one or more radicals having a valence of n in total).
2) Compounds comprising a compound represented by the general formula R 1 --CR' 2 --C(O)O-- or R 2 ═CR'--C(O)O-- and a quaternary ammonium cation or a quaternary phosphonium cation.
(In the formula, R1 and R2 are each independently a linear, branched or cyclic, saturated or unsaturated perfluoroalkyl group having from 1 to 30 carbon atoms. Each of the multiple R's is independently a hydrogen atom, or an alkyl or aryl group having from 1 to 20 carbon atoms which may contain a heteroatom.)
1)の化合物((ポリ)フッ化水素)として具体的には、例えば、テトラメチルアンモニウムフルオリド水和物、テトラエチルアンモニウムフルオリド等が挙げられる。
2)の化合物として具体的には、例えば、3,3,3-トリフルオロカルボン酸、4,4,4,3,3-ペンタフルオロブタン酸、5,5,5,4,4,3,3-ヘプタフルオロペンタン酸、3,3-ジフルオロプロパ-2-エン酸等が挙げられる。
中でも、イミノオキサジアジンジオン化反応触媒としては、入手容易性の観点からは、1)が好ましく、安全性の観点からは、2)が好ましい。
Specific examples of the compound 1) ((poly)hydrogen fluoride) include tetramethylammonium fluoride hydrate, tetraethylammonium fluoride, and the like.
Specific examples of the compound 2) include 3,3,3-trifluorocarboxylic acid, 4,4,4,3,3-pentafluorobutanoic acid, 5,5,5,4,4,3,3-heptafluoropentanoic acid, and 3,3-difluoroprop-2-enoic acid.
Among them, as the iminooxadiazinedione reaction catalyst, 1) is preferred from the viewpoint of availability, and 2) is preferred from the viewpoint of safety.
イミノオキサジアジンジオン化触媒の使用量の下限値は、特に限定されないが、反応性の観点から、原料であるHDI等のイソシアネートモノマーに対して、質量比で、5ppmが好ましく、10ppmがより好ましく、20ppmがさらに好ましい。
イミノオキサジアジンジオン化触媒の使用量の上限値は、生成物の着色及び変色の抑制や反応制御の観点から、原料であるHDI等のイソシアネートモノマーに対して、質量比で、5000ppmが好ましく、2000ppmがより好ましく、500ppmがさらに好ましい。
すなわち、イミノオキサジアジンジオン化触媒の使用量は、原料であるHDI等のイソシアネートモノマーに対して、質量比で、5ppm以上5000ppm以下であることが好ましく、10ppm以上2000ppm以下がより好ましく、20ppm以上500ppm以下がさらに好ましい。
The lower limit of the amount of the iminooxadiazinedione catalyst used is not particularly limited, but from the viewpoint of reactivity, the amount is preferably 5 ppm by mass, more preferably 10 ppm, and even more preferably 20 ppm, relative to the raw material isocyanate monomer such as HDI.
The upper limit of the amount of the iminooxadiazinedione catalyst used is preferably 5000 ppm, more preferably 2000 ppm, and even more preferably 500 ppm by mass relative to the raw material isocyanate monomer such as HDI, from the viewpoint of suppressing coloration and discoloration of the product and controlling the reaction.
That is, the amount of the iminooxadiazinedione catalyst used is preferably 5 ppm or more and 5000 ppm or less, more preferably 10 ppm or more and 2000 ppm or less, and even more preferably 20 ppm or more and 500 ppm or less, by mass ratio relative to the raw material isocyanate monomer such as HDI.
イミノオキサジアジンジオン化の反応温度の下限値は、特に限定されないが、反応速度の観点から、40℃が好ましく、50℃がより好ましく、60℃がさらに好ましい。
イミノオキサジアジンジオン化の反応温度の上限値は、生成物の着色及び変色の抑制の観点から、150℃が好ましく、120℃がより好ましく、110℃がさらに好ましい。
すなわち、イミノオキサジアジンジオン化の反応温度は、40℃以上150℃以下が好ましく、50℃以上120℃以下がより好ましく、60℃以上110℃以下がさらに好ましい。
The lower limit of the reaction temperature for the iminooxadiazinedione formation is not particularly limited, but from the viewpoint of the reaction rate, it is preferably 40°C, more preferably 50°C, and even more preferably 60°C.
The upper limit of the reaction temperature for the iminooxadiazinedione formation is preferably 150° C., more preferably 120° C., and even more preferably 110° C., from the viewpoint of suppressing coloration and discoloration of the product.
That is, the reaction temperature for the iminooxadiazinedione formation is preferably 40° C. or higher and 150° C. or lower, more preferably 50° C. or higher and 120° C. or lower, and even more preferably 60° C. or higher and 110° C. or lower.
イミノオキサジアジンジオン化反応が所望のイミノオキサジアジンジオン基含有量に達した時点で、イミノオキサジアジンジオン化反応を停止させることができる。イミノオキサジアジンジオン化反応は、例えば、酸性化合物を反応液に添加することで、停止することができる。酸性化合物としては、例えば、リン酸、酸性リン酸エステル、硫酸、塩酸、スルホン酸化合物等が挙げられる。これにより、イミノオキサジアジンジオン化反応触媒を中和させる、又は、熱分解若しくは化学分解等により不活性化させる。反応停止後、必要があれば、ろ過を行う。 When the iminooxadiazinedione reaction reaches the desired iminooxadiazinedione group content, the iminooxadiazinedione reaction can be stopped. The iminooxadiazinedione reaction can be stopped, for example, by adding an acidic compound to the reaction solution. Examples of acidic compounds include phosphoric acid, acidic phosphate esters, sulfuric acid, hydrochloric acid, and sulfonic acid compounds. This neutralizes the iminooxadiazinedione reaction catalyst, or inactivates it by thermal decomposition or chemical decomposition. After the reaction is stopped, filtration is performed if necessary.
(4)イソシアヌレート基含有ポリイソシアネートの製造方法
イソシアネートモノマーからイソシアヌレート基を含有するポリイソシアネートを誘導するための触媒としては、一般的に使用されるイソシアヌレート化反応触媒が挙げられる。
(4) Method for Producing Isocyanurate Group-Containing Polyisocyanate As a catalyst for deriving an isocyanurate group-containing polyisocyanate from an isocyanate monomer, a commonly used isocyanurate reaction catalyst can be mentioned.
イソシアヌレート化反応触媒としては、特に限定されないが、一般に塩基性を有するものであることが好ましい。イソシアヌレート化反応触媒として具体的には、例えば、以下に示すもの等が挙げられる。
1)テトラメチルアンモニウム、テトラエチルアンモニウム、テトラブチルアンモニウム等のテトラアルキルアンモニウムのハイドロオキサイド、及び、前記テトラアルキルアンモニウムの酢酸塩、プロピオン酸塩、オクチル酸塩、カプリン酸塩、ミリスチン酸塩、安息香酸塩等の有機弱酸塩。
2)ベンジルトリメチルアンモニウム、トリメチルフェニルアンモニウム等のアリールトリアルキルアンモニウムのハイドロオキサイド、及び、前記アリールトリアルキルアンモニウムの酢酸塩、プロピオン酸塩、オクチル酸塩、カプリン酸塩、ミリスチン酸塩、安息香酸塩等の有機弱酸塩。
3)トリメチルヒドロキシエチルアンモニウム、トリメチルヒドロキシプロピルアンモニウム、トリエチルヒドロキシエチルアンモニウム、トリエチルヒドロキシプロピルアンモニウム等のヒドロキシアルキルアンモニウムのハイドロオキサイド、及び、前記ヒドロキシアルキルアンモニウムの酢酸塩、プロピオン酸塩、オクチル酸塩、カプリン酸塩、ミリスチン酸塩、安息香酸塩等の有機弱酸塩。
4)酢酸、プロピオン酸、カプロン酸、オクチル酸、カプリン酸、ミリスチン酸等のアルキルカルボン酸の錫、亜鉛、鉛等の金属塩。
5)ナトリウム、カリウム等の金属アルコラート。
6)ヘキサメチレンジシラザン等のアミノシリル基含有化合物。
7)マンニッヒ塩基類。
8)第3級アミン類とエポキシ化合物との混合物。
9)トリブチルホスフィン等の燐系化合物。
The isocyanurate reaction catalyst is not particularly limited, but is preferably a catalyst having basicity in general. Specific examples of the isocyanurate reaction catalyst include the following.
1) Hydroxides of tetraalkylammonium such as tetramethylammonium, tetraethylammonium, and tetrabutylammonium, and organic weak acid salts such as acetates, propionates, octylates, caprates, myristates, and benzoates of the above tetraalkylammonium.
2) Hydroxides of aryltrialkylammonium such as benzyltrimethylammonium and trimethylphenylammonium, and organic weak acid salts such as acetates, propionates, octylates, caprates, myristates, and benzoates of the above aryltrialkylammonium.
3) Hydroxyalkylammonium hydroxides such as trimethylhydroxyethylammonium, trimethylhydroxypropylammonium, triethylhydroxyethylammonium, and triethylhydroxypropylammonium, and organic weak acid salts such as acetates, propionates, octylates, caprates, myristates, and benzoates of the above hydroxyalkylammoniums.
4) Metal salts, such as tin, zinc, lead, etc., of alkyl carboxylic acids, such as acetic acid, propionic acid, caproic acid, octylic acid, capric acid, and myristic acid.
5) Metal alcoholates such as sodium and potassium.
6) Aminosilyl group-containing compounds such as hexamethylenedisilazane.
7) Mannich bases.
8) Mixtures of tertiary amines and epoxy compounds.
9) Phosphorus compounds such as tributylphosphine.
中でも、不要な副生成物を生じさせにくい観点からは、イソシアヌレート化反応触媒としては、4級アンモニウムのハイドロオキサイド又は4級アンモニウムの有機弱酸塩であることが好ましく、テトラアルキルアンモニウムのハイドロオキサイド、テトラアルキルアンモニウムの有機弱酸塩、アリールトリアルキルアンモニウムのハイドロオキサイド、又は、アリールトリアルキルアンモニウムの有機弱酸塩であることがより好ましい。 Among these, from the viewpoint of preventing the generation of unnecessary by-products, the isocyanurate reaction catalyst is preferably a quaternary ammonium hydroxide or an organic weak acid salt of a quaternary ammonium, and more preferably a tetraalkylammonium hydroxide, an organic weak acid salt of a tetraalkylammonium, an aryltrialkylammonium hydroxide, or an organic weak acid salt of an aryltrialkylammonium.
上述したイソシアヌレート化反応触媒の使用量の上限値は、仕込んだイソシアネートモノマーの質量に対して、1000質量ppmであることが好ましく、500質量ppmであることがより好ましく、100質量ppmであることがさらに好ましい。
一方、上述したイソシアヌレート化反応触媒の使用量の下限値は、特別な限定はないが、例えば、10質量ppmであってもよい。
The upper limit of the amount of the isocyanurate reaction catalyst used is preferably 1000 ppm by mass, more preferably 500 ppm by mass, and even more preferably 100 ppm by mass, based on the mass of the charged isocyanate monomer.
On the other hand, the lower limit of the amount of the isocyanurate reaction catalyst used is not particularly limited, and may be, for example, 10 ppm by mass.
イソシアヌレート化反応温度としては、50℃以上120℃以下であることが好ましく、60℃以上90℃以下であることがより好ましい。イソシアヌレート化反応温度が上記上限値以下であることによって、ポリイソシアネートの着色等をより効果的に抑制できる傾向にある。 The isocyanurate reaction temperature is preferably 50°C or higher and 120°C or lower, and more preferably 60°C or higher and 90°C or lower. By keeping the isocyanurate reaction temperature below the upper limit, coloration of the polyisocyanate tends to be more effectively suppressed.
所望の転化率(仕込んだイソシアネートモノマーの質量に対する、イソシアヌレート化反応で生成したポリイソシアネートの質量の割合)になった時点で、イソシアヌレート化反応を、酸性化合物(例えば、リン酸、酸性リン酸エステル等)の添加によって停止する。
なお、ポリイソシアネートを得るためには、反応の進行を初期で停止する必要がある。しかしながら、イソシアヌレート化反応は、初期の反応速度が非常に速いため、反応の進行を初期で停止することに困難が伴い、反応条件、特に触媒の添加量及び添加方法は慎重に選択する必要がある。例えば、触媒の一定時間毎の分割添加方法等が好適なものとして推奨される。
したがって、ポリイソシアネートを得るためのイソシアヌレート化反応の転化率は、10%以上60%以下であることが好ましく、15%以上55%以下であることがより好ましく、20%以上50%以下であることがさらに好ましい。
イソシアヌレート化反応の転化率が上記上限値以下であることによって、ブロックポリイソシアネート成分をより低粘度とすることができる。また、イソシアヌレート化反応の転化率が上記下限値以上であることによって、反応停止操作をより容易に行うことができる。
When a desired conversion rate (the ratio of the mass of polyisocyanate produced in the isocyanuration reaction to the mass of the charged isocyanate monomer) is reached, the isocyanuration reaction is stopped by adding an acidic compound (e.g., phosphoric acid, an acidic phosphoric acid ester, etc.).
In order to obtain polyisocyanate, it is necessary to stop the reaction at an early stage. However, since the reaction rate of the isocyanurate reaction is very fast at the early stage, it is difficult to stop the reaction at an early stage, and therefore the reaction conditions, particularly the amount and method of adding the catalyst, must be carefully selected. For example, a method of adding the catalyst in portions at regular intervals is recommended as a suitable method.
Therefore, the conversion rate of the isocyanurate reaction to obtain a polyisocyanate is preferably 10% or more and 60% or less, more preferably 15% or more and 55% or less, and even more preferably 20% or more and 50% or less.
By setting the conversion rate of the isocyanurate reaction to the upper limit or less, the viscosity of the blocked polyisocyanate component can be made lower. By setting the conversion rate of the isocyanurate reaction to the lower limit or more, the reaction terminating operation can be more easily carried out.
また、イソシアヌレート基を含有するポリイソシアネートを誘導する際に、上記イソシアネートモノマー以外に1価以上6価以下のアルコールを用いることができる。
使用することのできる1価以上6価以下のアルコールとしては、例えば、非重合性アルコール、重合性アルコールが挙げられる。ここでいう「非重合性アルコール」とは、重合性基を有さないアルコールを意味する。一方、「重合性アルコール」とは、重合性基及び水酸基を有する単量体を重合して得られるアルコールを意味する。
非重合性アルコールとしては、例えば、モノアルコール類、ジオール類、トリオール類、テトラオール類等の多価アルコールが挙げられる。
モノアルコール類としては、例えば、メタノール、エタノール、n-プロパノール、イソプロパノール、n-ブタノール、イソブタノール、sec-ブタノール、n-ペンタノール、n-ヘキサノール、n-オクタノール、n-ノナノール、2-エチルブタノール、2,2-ジメチルヘキサノール、2-エチルヘキサノール、シクロヘキサノール、メチルシクロヘキサノール、エチルシクロヘキサノール等が挙げられる。
ジオール類としては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、1,2-プロパンジオール、1,3-プロパンジオール、1,2-ブタンジオール、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、2,3-ブタンジオール、2-メチル-1,2-プロパンジオール、1,5-ペンタンジオール、2-メチル-2,3-ブタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、1,2-ヘキサンジオール、2,5-ヘキサンジオール、2-メチル-2,4-ペンタンジオール、2,3-ジメチル-2,3-ブタンジオール、2-エチル-ヘキサンジオール、1,2-オクタンジオール、1,2-デカンジオール、2,2,4-トリメチルペンタンジオール、2-ブチル-2-エチル-1,3-プロパンジオール、2,2-ジエチル-1,3-プロパンジオール等が挙げられる。
トリオール類としては、例えば、グリセリン、トリメチロールプロパン等が挙げられる。
テトラオール類としては、例えば、ペンタエリトリトール等が挙げられる。
When deriving a polyisocyanate containing an isocyanurate group, a monohydric to hexahydric alcohol can be used in addition to the above-mentioned isocyanate monomer.
Examples of alcohols having a valence of 1 to 6 that can be used include non-polymerizable alcohols and polymerizable alcohols. The term "non-polymerizable alcohol" used herein means an alcohol that does not have a polymerizable group. On the other hand, the term "polymerizable alcohol" means an alcohol obtained by polymerizing a monomer having a polymerizable group and a hydroxyl group.
Examples of the non-polymerizable alcohol include polyhydric alcohols such as monoalcohols, diols, triols, and tetraols.
Examples of monoalcohols include methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, isobutanol, sec-butanol, n-pentanol, n-hexanol, n-octanol, n-nonanol, 2-ethylbutanol, 2,2-dimethylhexanol, 2-ethylhexanol, cyclohexanol, methylcyclohexanol, and ethylcyclohexanol.
Examples of diols include ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol, tripropylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 1,2-butanediol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, 2,3-butanediol, 2-methyl-1,2-propanediol, 1,5-pentanediol, 2-methyl-2,3-butanediol, and 2-methyl-2,3-butanediol. Examples of the hexanediol include hexanediol, 1,6-hexanediol, 1,2-hexanediol, 2,5-hexanediol, 2-methyl-2,4-pentanediol, 2,3-dimethyl-2,3-butanediol, 2-ethyl-hexanediol, 1,2-octanediol, 1,2-decanediol, 2,2,4-trimethylpentanediol, 2-butyl-2-ethyl-1,3-propanediol, and 2,2-diethyl-1,3-propanediol.
Examples of triols include glycerin and trimethylolpropane.
An example of the tetraols is pentaerythritol.
重合性アルコールとしては、特に限定されないが、例えば、ポリエステルポリオール類、ポリエーテルポリオール類、アクリルポリオール類、ポリオレフィンポリオール類等が挙げられる。 Polymerizable alcohols include, but are not limited to, polyester polyols, polyether polyols, acrylic polyols, polyolefin polyols, etc.
ポリエステルポリオール類としては、特に限定されないが、例えば、二塩基酸の単独又は混合物と、多価アルコールの単独又は混合物との縮合反応によって得られる生成物が挙げられる。
二塩基酸としては、特に限定されないが、例えば、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、ダイマー酸、無水マレイン酸、無水フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸等のカルボン酸からなる群より選ばれる少なくとも1種の二塩基酸が挙げられる。
多価アルコールとしては、特に限定されないが、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ネオペンチルグリコール、トリメチロールプロパン、及び、グリセリンからなる群より選ばれる少なくとも1種の多価アルコールが挙げられる。
また、ポリエステルポリオール類としては、例えば、上記多価アルコールを用いて、ε-カプロラクトンを開環重合して得られるようなポリカプロラクトン類等が挙げられる。
The polyester polyols are not particularly limited, but examples thereof include products obtained by a condensation reaction between a dibasic acid alone or a mixture of dibasic acids and a polyhydric alcohol alone or a mixture of polyhydric alcohols.
The dibasic acid is not particularly limited, but examples thereof include at least one dibasic acid selected from the group consisting of carboxylic acids such as succinic acid, adipic acid, sebacic acid, dimer acid, maleic anhydride, phthalic anhydride, isophthalic acid, and terephthalic acid.
The polyhydric alcohol is not particularly limited, but examples thereof include at least one polyhydric alcohol selected from the group consisting of ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol, neopentyl glycol, trimethylolpropane, and glycerin.
Examples of polyester polyols include polycaprolactones obtained by ring-opening polymerization of ε-caprolactone using the above polyhydric alcohols.
ポリエーテルポリオール類としては、特に限定されないが、例えば、アルカリ金属の水酸化物、又は、強塩基性触媒を使用して、多価アルコールの単独又は混合物に、アルキレンオキサイドの単独又は混合物を付加して得られるポリエーテルポリオール類、ポリアミン化合物にアルキレンオキサイドを反応させて得られるポリエーテルポリオール類、上記ポリエーテル類を媒体としてアクリルアミド等を重合して得られるいわゆるポリマーポリオール類が挙げられる。
アルカリ金属としては、例えば、リチウム、ナトリウム、カリウム等が挙げられる。
強塩基性触媒としては、例えば、アルコラート、アルキルアミン等が挙げられる。
多価アルコールとしては、上記ポリエステルポリオール類において例示されたものと同様のものが挙げられる。
アルキレンオキサイドとしては、例えば、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド、シクロヘキセンオキサイド、スチレンオキサイド等が挙げられる。
ポリアミン化合物としては、例えば、エチレンジアミン類等が挙げられる。
The polyether polyols are not particularly limited, but examples thereof include polyether polyols obtained by adding an alkylene oxide or a mixture of an alkylene oxide to a polyhydric alcohol or a mixture of an alkylene oxide using an alkali metal hydroxide or a strong basic catalyst, polyether polyols obtained by reacting an alkylene oxide with a polyamine compound, and so-called polymer polyols obtained by polymerizing acrylamide or the like using the above-mentioned polyethers as a medium.
Examples of the alkali metal include lithium, sodium, and potassium.
Examples of the strong basic catalyst include alcoholates and alkylamines.
Examples of the polyhydric alcohol include the same ones as those exemplified for the polyester polyols above.
Examples of the alkylene oxide include ethylene oxide, propylene oxide, butylene oxide, cyclohexene oxide, and styrene oxide.
Examples of the polyamine compound include ethylenediamines.
アクリルポリオール類としては、特に限定されないが、例えば、水酸基を有するエチレン性不飽和結合含有単量体の単独又は混合物と、これと共重合可能な他のエチレン性不飽和結合含有単量体の単独又は混合物とを共重合したものが挙げられる。
水酸基を有するエチレン性不飽和結合含有単量体としては、特に限定されないが、例えば、アクリル酸ヒドロキシエチル、アクリル酸ヒドロキシプロピル、アクリル酸ヒドロキシブチル、メタクリル酸ヒドロキシエチル、メタクリル酸ヒドロキシプロピル、メタクリル酸ヒドロキシブチル等が挙げられる。
水酸基を有するエチレン性不飽和結合含有単量体と共重合可能な他のエチレン性不飽和結合含有単量体としては、特に限定されないが、例えば、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、不飽和カルボン酸、不飽和アミド、ビニル系単量体、加水分解性シリル基を有するビニル系単量体が挙げられる。
アクリル酸エステルとしては、例えば、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸-n-ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸-n-ヘキシル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸-2-エチルヘキシル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸ベンジル、アクリル酸フェニル等が挙げられる。
メタクリル酸エステルとしては、例えば、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸-n-ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸-n-ヘキシル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸-2-エチルヘキシル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸ベンジル、メタクリル酸フェニル等が挙げられる。
不飽和カルボン酸としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、イタコン酸等が挙げられる。
不飽和アミドとしては、例えば、アクリルアミド、メタクリルアミド、N,N-メチレンビスアクリルアミド、ダイアセトンアクリルアミド、ダイアセトンメタクリルアミド、マレイン酸アミド、マレイミド等が挙げられる。
ビニル系単量体としては、例えば、メタクリル酸グリシジル、スチレン、ビニルトルエン、酢酸ビニル、アクリロニトリル、フマル酸ジブチル等が挙げられる。
加水分解性シリル基を有するビニル系単量体としては、例えば、ビニルトリメトキシシラン、ビニルメチルジメトキシシラン、γ-(メタ)アクリロキシプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。
The acrylic polyols are not particularly limited, but examples thereof include copolymers of a single or mixture of ethylenically unsaturated bond-containing monomers having a hydroxyl group and a single or mixture of other ethylenically unsaturated bond-containing monomers copolymerizable therewith.
The ethylenically unsaturated bond-containing monomer having a hydroxyl group is not particularly limited, but examples thereof include hydroxyethyl acrylate, hydroxypropyl acrylate, hydroxybutyl acrylate, hydroxyethyl methacrylate, hydroxypropyl methacrylate, and hydroxybutyl methacrylate.
The other ethylenically unsaturated bond-containing monomer copolymerizable with the ethylenically unsaturated bond-containing monomer having a hydroxyl group is not particularly limited, and examples thereof include acrylic acid esters, methacrylic acid esters, unsaturated carboxylic acids, unsaturated amides, vinyl-based monomers, and vinyl-based monomers having a hydrolyzable silyl group.
Examples of acrylic esters include methyl acrylate, ethyl acrylate, propyl acrylate, isopropyl acrylate, n-butyl acrylate, isobutyl acrylate, n-hexyl acrylate, cyclohexyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, lauryl acrylate, benzyl acrylate, and phenyl acrylate.
Examples of methacrylic acid esters include methyl methacrylate, ethyl methacrylate, propyl methacrylate, isopropyl methacrylate, n-butyl methacrylate, isobutyl methacrylate, n-hexyl methacrylate, cyclohexyl methacrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, lauryl methacrylate, benzyl methacrylate, and phenyl methacrylate.
Examples of the unsaturated carboxylic acid include acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, and itaconic acid.
Examples of the unsaturated amide include acrylamide, methacrylamide, N,N-methylenebisacrylamide, diacetone acrylamide, diacetone methacrylamide, maleic acid amide, and maleimide.
Examples of the vinyl monomer include glycidyl methacrylate, styrene, vinyl toluene, vinyl acetate, acrylonitrile, and dibutyl fumarate.
Examples of vinyl monomers having a hydrolyzable silyl group include vinyltrimethoxysilane, vinylmethyldimethoxysilane, and γ-(meth)acryloxypropyltrimethoxysilane.
ポリオレフィンポリオール類としては、例えば、末端水酸基化ポリブタジエン及びその水素添加物等が挙げられる。 Examples of polyolefin polyols include hydroxyl-terminated polybutadiene and its hydrogenated products.
(5)ウレタン基含有ポリイソシアネートの製造方法
イソシアネートモノマーからウレタン基を含有するポリイソシアネートを誘導する場合は、例えば、過剰のイソシアネートモノマーと、上記ポリオールと、必要に応じて上記ポリオール以外のアルコールと、を混合し、必要に応じてウレタン化反応触媒を添加することで製造することができる。
前記ポリオールとしては、上記「ポリオール」において例示されたものと同様ものが挙げられる。
前記ポリオール以外のアルコールとしては、上記「イソシアヌレート基含有ポリイソシアネートの製造方法」において例示されたもののうち、上記「ポリオール」において例示されたものを除くものが挙げられる。
ウレタン化反応触媒としては、特に限定されないが、例えば、スズ系化合物、亜鉛系化合物、アミン系化合物等が挙げられる。
ウレタン化反応温度としては、50℃以上160℃以下であることが好ましく、60℃以上120℃以下であることがより好ましい。
ウレタン化反応温度が上記上限値以下であることによって、ポリイソシアネートの着色等をより効果的に抑制できる傾向にある。
また、ウレタン化反応時間としては、30分以上4時間以下であることが好ましく、1時間以上3時間以下であることがより好ましく、1時間以上2時間以下であることがさらに好ましい。
ポリオール(及び、必要に応じてポリオール以外のアルコール)の水酸基のモル量に対するイソシアネートモノマーのイソシアネート基のモル量の比は、2/1以上50/1以下が好ましい。当該モル比が上記下限値以上であることによって、ポリイソシアネートをより低粘度とすることができる。当該モル比が上記上限値以下であることによって、ウレタン基含有ポリイソシアネートの収率をより高められる。
(5) Method for Producing Urethane Group-Containing Polyisocyanate When deriving a polyisocyanate containing a urethane group from an isocyanate monomer, it can be produced by, for example, mixing an excess of the isocyanate monomer, the polyol, and, if necessary, an alcohol other than the polyol, and, if necessary, adding a urethanization reaction catalyst.
Examples of the polyol include those exemplified in the above "polyol".
Examples of the alcohol other than the polyol include those exemplified in the above "Method for producing an isocyanurate group-containing polyisocyanate" except for those exemplified in the above "Polyol".
The urethanization reaction catalyst is not particularly limited, but examples thereof include tin-based compounds, zinc-based compounds, and amine-based compounds.
The urethanization reaction temperature is preferably from 50°C to 160°C, and more preferably from 60°C to 120°C.
By controlling the urethane-forming reaction temperature to be equal to or lower than the above upper limit, coloration of the polyisocyanate tends to be more effectively suppressed.
The urethane reaction time is preferably from 30 minutes to 4 hours, more preferably from 1 hour to 3 hours, and even more preferably from 1 hour to 2 hours.
The molar ratio of the isocyanate group of the isocyanate monomer to the molar amount of the hydroxyl group of the polyol (and, if necessary, the alcohol other than the polyol) is preferably 2/1 or more and 50/1 or less. When the molar ratio is equal to or more than the lower limit, the viscosity of the polyisocyanate can be made lower. When the molar ratio is equal to or less than the upper limit, the yield of the urethane group-containing polyisocyanate can be increased.
(6)ビウレット基含有ポリイソシアネートの製造方法
イソシアネートモノマーからビウレット基を含有するポリイソシアネートを誘導するためのビウレット化剤としては、特に限定されないが、例えば、水、1価の第3級アルコール、蟻酸、有機第1モノアミン、有機第1ジアミン等が挙げられる。
ビウレット化剤1モルに対して、イソシアネート基を6モル以上とすることが好ましく、10モル以上とすることがより好ましく、10モル以上80モル以下とすることがさらに好ましい。ビウレット化剤1モルに対するイソシアネート基のモル量が上記下限値以上であれば、ポリイソシアネートが十分に低粘度になり、上記上限値以下であれば、樹脂膜としたときの低温硬化性がより向上する。
(6) Method for Producing Biuret Group-Containing Polyisocyanate The biuret-forming agent for deriving a biuret group-containing polyisocyanate from an isocyanate monomer is not particularly limited, and examples thereof include water, a monohydric tertiary alcohol, formic acid, an organic primary monoamine, and an organic primary diamine.
The amount of isocyanate groups per mole of the biuretizing agent is preferably 6 moles or more, more preferably 10 moles or more, and even more preferably 10 moles or more and 80 moles or less. When the amount of molar isocyanate groups per mole of the biuretizing agent is equal to or more than the lower limit, the viscosity of the polyisocyanate becomes sufficiently low, and when it is equal to or less than the upper limit, the low-temperature curing property of the resin film is further improved.
また、ビウレット化反応の際に溶剤を用いてもよい。溶剤は、イソシアネートモノマーと水等のビウレット化剤を溶解し、反応条件下で均一相を形成させるものであればよい。
前記溶剤として具体的には、例えば、エチレングリコール系溶剤、リン酸系溶剤等が挙げられる。
エチレングリコール系溶剤としては、例えば、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノ-n-プロピルエーテルアセテート、エチレングリコールモノイソプロピルエーテルアセテート、エチレングリコールモノ-n-ブチルエーテルアセテート、エチレングリコールジアセテート、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールジ-n-プロピルエーテル、エチレングリコールジイソプロピルエーテル、エチレングリコールジ-n-ブチルエーテル、エチレングリコールメチルエチルエーテル、エチレングリコールメチルイソプロピルエーテル、エチレングリコールメチル-n-ブチルエーテル、エチレングリコールエチル-n-プロピルエーテル、エチレングリコールエチルイソプロピルエーテル、エチレングリコールエチル-n-ブチルエーテル、エチレングリコール-n-プロピル-n-ブチルエーテル、エチレングリコールイソプロピル-n-ブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノ-n-プロピルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノイソプロピルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノ-n-ブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールジアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジ-n-プロピルエーテル、ジエチレングリコールジイソプロピルエーテル、ジエチレングリコールジ-n-ブチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、ジエチレングリコールメチルイソプロピルエーテル、ジエチレングリコールメチル-n-プロピルエーテル、ジエチレングリコールメチル-n-ブチルエーテル、ジエチレングリコールエチルイソプロピルエーテル、ジエチレングリコールエチル-n-プロピルエーテル、ジエチレングリコールエチル-n-ブチルエーテル、ジエチレングリコール-n-プロピル-n-ブチルエーテル、ジエチレングリコールイソプロピル-n-ブチルエーテル等が挙げられる。
リン酸系溶剤としては、例えば、リン酸トリメチル、リン酸トリエチル、リン酸トリプロピル、リン酸トリブチル等が挙げられる。
これらの溶剤は単独又は2種以上を混合して使用してもよい。
中でも、エチレングリコール系溶剤としては、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールジアセテート又はジエチレングリコールジメチルエーテルが好ましい。
また、リン酸系溶剤としては、リン酸トリメチル又はリン酸トリエチルが好ましい。
A solvent may be used in the biuretization reaction. The solvent may be any solvent that dissolves the isocyanate monomer and the biuretization agent such as water and forms a homogeneous phase under the reaction conditions.
Specific examples of the solvent include ethylene glycol-based solvents and phosphoric acid-based solvents.
Examples of ethylene glycol solvents include ethylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, ethylene glycol mono-n-propyl ether acetate, ethylene glycol monoisopropyl ether acetate, ethylene glycol mono-n-butyl ether acetate, ethylene glycol diacetate, ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, ethylene glycol di-n-propyl ether, ethylene glycol diisopropyl ether, ethylene glycol di-n-butyl ether, ethylene glycol methyl ethyl ether, ethylene glycol methyl isopropyl ether, ethylene glycol methyl-n-butyl ether, ethylene glycol ethyl-n-propyl ether, ethylene glycol ethyl isopropyl ether, ethylene glycol ethyl-n-butyl ether, ethylene glycol-n-propyl-n-butyl ether, ethylene glycol isopropyl-n-butyl ether, diethylene glycol monomethyl ether acetate, diethylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol mono-n-propyl ether acetate, diethylene glycol monoisopropyl ether acetate, diethylene glycol mono-n-butyl ether acetate, diethylene glycol diacetate, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol di-n-propyl ether, diethylene glycol diisopropyl ether, diethylene glycol di-n-butyl ether, diethylene glycol methyl ethyl ether, diethylene glycol methyl isopropyl ether, diethylene glycol methyl-n-propyl ether, diethylene glycol methyl-n-butyl ether, diethylene glycol ethyl isopropyl ether, diethylene glycol ethyl-n-propyl ether, diethylene glycol ethyl-n-butyl ether, diethylene glycol-n-propyl-n-butyl ether, diethylene glycol isopropyl-n-butyl ether, and the like.
Examples of the phosphoric acid-based solvent include trimethyl phosphate, triethyl phosphate, tripropyl phosphate, and tributyl phosphate.
These solvents may be used alone or in combination of two or more.
Among these, the ethylene glycol solvent is preferably ethylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, ethylene glycol diacetate, or diethylene glycol dimethyl ether.
As the phosphoric acid-based solvent, trimethyl phosphate or triethyl phosphate is preferred.
ビウレット化反応温度としては、70℃以上200℃以下が好ましく、90℃以上180℃以下がより好ましい。上記上限値以下であることで、ポリイソシアネートの着色等をより効果的に防止できる傾向にある。 The biuretization reaction temperature is preferably 70°C or higher and 200°C or lower, and more preferably 90°C or higher and 180°C or lower. By keeping the temperature below the upper limit, discoloration of the polyisocyanate tends to be more effectively prevented.
上述したアロファネート化反応、ウレトジオン化反応、イミノオキサジアジンジオン化反応、イソシアヌレート化反応、ウレタン化反応、及び、ビウレット化反応は、それぞれ逐次行ってもよく、そのいくつかを並行して行ってもよい。
反応終了後の反応液から、未反応イソシアネートモノマーを薄膜蒸留、抽出等により除去し、ポリイソシアネートを得ることができる。
The above-mentioned allophanate formation reaction, uretdione formation reaction, iminooxadiazinedione formation reaction, isocyanurate formation reaction, urethanization reaction, and biuret formation reaction may be carried out successively, or some of them may be carried out in parallel.
After the reaction is completed, unreacted isocyanate monomer is removed from the reaction solution by thin-film distillation, extraction, or the like to obtain a polyisocyanate.
また、得られたポリイソシアネートに対して、例えば、貯蔵時の着色を抑制する目的で、酸化防止剤や紫外線吸収剤を添加してもよい。
酸化防止剤としては、例えば、2,6-ジ-tert-ブチル-p-クレゾール等のヒンダードフェノール等が挙げられる。紫外線吸収剤としては、例えば、ベンゾトリアゾール、ベンゾフェノン等が挙げられる。これら酸化防止剤や紫外線吸収剤は、1種を単独又は2種以上を併用してもよい。これらの添加量は、ポリイソシアネートの質量に対して、10質量ppm以上500質量ppm以下であることが好ましい。
Furthermore, an antioxidant or an ultraviolet absorber may be added to the obtained polyisocyanate, for example, for the purpose of suppressing coloration during storage.
Examples of the antioxidant include hindered phenols such as 2,6-di-tert-butyl-p-cresol. Examples of the ultraviolet absorber include benzotriazole and benzophenone. These antioxidants and ultraviolet absorbers may be used alone or in combination of two or more. The amount of these added is preferably 10 ppm by mass or more and 500 ppm by mass or less based on the mass of the polyisocyanate.
(ポリイソシアネートの平均イソシアネート官能基数)
ポリイソシアネートの平均イソシアネート官能基数は、樹脂膜としたときの低温硬化性を高める点で、2以上が好ましく、樹脂膜としたときの低温硬化性、及び、多価アルコール化合物との相溶性の両立の観点から、3以上20以下がより好ましく、3.3以上10以下がさらに好ましく、3.8以上9以下が特に好ましく、4.2以上8以下が最も好ましい。
ポリイソシアネートの平均イソシアネート官能基数は、後述する実施例に記載の方法を用いて測定することができる。
(Average number of isocyanate functional groups of polyisocyanate)
The average number of isocyanate functional groups of the polyisocyanate is preferably 2 or more from the viewpoint of improving the low-temperature curing property when formed into a resin film, and from the viewpoint of both the low-temperature curing property when formed into a resin film and the compatibility with the polyhydric alcohol compound, it is more preferably 3 to 20, even more preferably 3.3 to 10, particularly preferably 3.8 to 9, and most preferably 4.2 to 8.
The average number of isocyanate functional groups of the polyisocyanate can be measured by the method described in the Examples below.
[ブロック剤]
ブロックポリイソシアネートの製造に用いられるブロック剤は、2級アルキル基を有するマロン酸エステル又は1級アルキル基を有するマロン酸エステル、及び、3級アルキル基を有するマロン酸エステルを含むことが好ましく、2級アルキル基を有するマロン酸エステル及び3級アルキル基を有するマロン酸エステルを含むことがより好ましい。ブロック剤は、2級アルキル基を有するマロン酸エステル、1級アルキル基を有するマロン酸エステル、及び3級アルキル基を有するマロン酸エステルをそれぞれ1種類含んでもよく、2種以上組み合わせて含んでもよい。
[Blocking agent]
The blocking agent used in the production of the blocked polyisocyanate preferably contains a malonic acid ester having a secondary alkyl group or a malonic acid ester having a primary alkyl group, and a malonic acid ester having a tertiary alkyl group, and more preferably contains a malonic acid ester having a secondary alkyl group and a malonic acid ester having a tertiary alkyl group. The blocking agent may contain one type each of the malonic acid ester having a secondary alkyl group, the malonic acid ester having a primary alkyl group, and the malonic acid ester having a tertiary alkyl group, or may contain two or more types in combination.
1級アルキル基を有するマロン酸エステルとしては、特別な限定はないが、例えば、マロン酸ジメチル、マロン酸ジエチル、マロン酸ジプロピル、マロン酸ジブチル、マロン酸ジシクロヘキシル、マロン酸ジフェニル等が挙げられる。中でも、1級アルキル基を有するマロン酸エステルとしては、マロン酸ジエチルが好ましい。 Malonic acid esters having a primary alkyl group are not particularly limited, but examples include dimethyl malonate, diethyl malonate, dipropyl malonate, dibutyl malonate, dicyclohexyl malonate, diphenyl malonate, etc. Among these, diethyl malonate is preferred as a malonic acid ester having a primary alkyl group.
2級アルキル基を有するマロン酸エステルとしては、特別な限定はないが、例えば、マロン酸ジ-sec-ブチル、マロン酸ジイソプロピル、マロン酸イソプロピルエチル等が挙げられる。中でも、2級アルキル基を有するマロン酸エステルとしては、マロン酸ジイソプロピルが好ましい。 Malonic acid esters having a secondary alkyl group are not particularly limited, but examples include di-sec-butyl malonate, diisopropyl malonate, and isopropylethyl malonate. Of these, diisopropyl malonate is preferred as a malonic acid ester having a secondary alkyl group.
3級アルキル基を有するマロン酸エステルとしては、特別な限定はないが、例えば、マロン酸ジ-tert-ブチル、マロン酸ジ-tert-ペンチル、マロン酸tert-ブチルエチル等が挙げられる。中でも、マロン酸ジ-tert-ブチルが好ましい。 Malonic acid esters having a tertiary alkyl group are not particularly limited, but examples include di-tert-butyl malonate, di-tert-pentyl malonate, and tert-butylethyl malonate. Of these, di-tert-butyl malonate is preferred.
中でも、ブロック剤としては、2級アルキル基を有するマロン酸エステルとしてマロン酸ジイソプロピルを含み、且つ、3級アルキル基を有するマロン酸エステルとしてマロン酸ジ-tert-ブチルを含むことが好ましい。 Among them, it is preferable that the blocking agent contains diisopropyl malonate as a malonic acid ester having a secondary alkyl group, and di-tert-butyl malonate as a malonic acid ester having a tertiary alkyl group.
(その他ブロック剤)
ブロックポリイソシアネートの製造に用いられるブロック剤は、2級アルキル基を有するマロン酸エステル及び3級アルキル基を有するマロン酸エステル以外に、樹脂組成物としたときの貯蔵安定性及び樹脂膜としたときの低温硬化性を阻害しない範囲内で、さらに、他のブロック剤を含んでもよい。
なお、ブロックポリイソシアネートの製造に用いられる全ブロック剤のモル総量に対して、上記2級アルキル基を有するマロン酸エステル及び3級アルキル基を有するマロン酸エステルの含有量が50モル%以上であることが好ましく、70モル%以上であることがより好ましく、90モル%以上であることがさらに好ましく、95モル%以上であることが特に好ましく、100モル%以上であることが最も好ましい。
上記2級アルキル基を有するマロン酸エステル及び3級アルキル基を有するマロン酸エステルの含有量が上記範囲内であることにより、樹脂膜としたときの低温硬化性をより向上させることができる。
(Other blocking agents)
The blocking agent used in the production of the blocked polyisocyanate may further contain other blocking agents in addition to the malonic acid ester having a secondary alkyl group and the malonic acid ester having a tertiary alkyl group, within the range that does not impair the storage stability when made into a resin composition and the low-temperature curing property when made into a resin film.
The content of the malonic acid ester having a secondary alkyl group and the malonic acid ester having a tertiary alkyl group relative to the total molar amount of all blocking agents used in the production of the blocked polyisocyanate is preferably 50 mol % or more, more preferably 70 mol % or more, even more preferably 90 mol % or more, particularly preferably 95 mol % or more, and most preferably 100 mol % or more.
By ensuring that the content of the malonic acid ester having a secondary alkyl group and the malonic acid ester having a tertiary alkyl group is within the above range, the low temperature curing property of the resin film formed can be further improved.
他のブロック剤としては、例えば、1)アルコール系化合物、2)アルキルフェノール系化合物、3)フェノール系化合物、4)2級アルキル基を有するマロン酸エステル及び3級アルキル基を有するマロン酸エステル以外の活性メチレン系化合物、5)メルカプタン系化合物、6)酸アミド系化合物、7)酸イミド系化合物、8)イミダゾール系化合物、9)尿素系化合物、10)オキシム系化合物、11)アミン系化合物、12)イミド系化合物、13)重亜硫酸塩、14)ピラゾール系化合物、15)トリアゾール系化合物等が挙げられる。ブロック剤としてより具体的には、以下に示すもの等が挙げられる。 Other blocking agents include, for example, 1) alcohol-based compounds, 2) alkylphenol-based compounds, 3) phenol-based compounds, 4) active methylene-based compounds other than malonic acid esters having a secondary alkyl group and malonic acid esters having a tertiary alkyl group, 5) mercaptan-based compounds, 6) acid amide-based compounds, 7) acid imide-based compounds, 8) imidazole-based compounds, 9) urea-based compounds, 10) oxime-based compounds, 11) amine-based compounds, 12) imide-based compounds, 13) bisulfites, 14) pyrazole-based compounds, 15) triazole-based compounds, etc. More specifically, the following blocking agents can be used:
1)アルコール系化合物:メタノール、エタノール、2-プロパノール、n-ブタノール、sec-ブタノール、2-エチル-1-ヘキサノール、2-メトキシエタノール、2-エトカシエタノール、2-ブトキシエタノール等のアルコール類。
2)アルキルフェノール系化合物:炭素原子数4以上のアルキル基を置換基として有するモノ及びジアルキルフェノール類。アルキルフェノール系化合物として具体的には、例えば、n-プロピルフェノール、iso-プロピルフェノール、n-ブチルフェノール、sec-ブチルフェノール、tert-ブチルフェノール、n-ヘキシルフェノール、2-エチルヘキシルフェノール、n-オクチルフェノール、n-ノニルフェノール等のモノアルキルフェノール類;ジ-n-プロピルフェノール、ジイソプロピルフェノール、イソプロピルクレゾール、ジ-n-ブチルフェノール、ジ-tert-ブチルフェノール、ジ-sec-ブチルフェノール、ジ-n-オクチルフェノール、ジ-2-エチルヘキシルフェノール、ジ-n-ノニルフェノール等のジアルキルフェノール類。
3)フェノール系化合物:フェノール、クレゾール、エチルフェノール、スチレン化フェノール、ヒドロキシ安息香酸エステル等。
4)活性メチレン系化合物:アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、イソブタノイル酢酸メチル、イソブタノイル酢酸エチル、アセチルアセトン等。
5)メルカプタン系化合物:ブチルメルカプタン、ドデシルメルカプタン等。
6)酸アミド系化合物:アセトアニリド、酢酸アミド、ε-カプロラクタム、δ-バレロラクタム、γ-ブチロラクタム等。
7)酸イミド系化合物:コハク酸イミド、マレイン酸イミド等。
8)イミダゾール系化合物:イミダゾール、2-メチルイミダゾール等。
9)尿素系化合物:尿素、チオ尿素、エチレン尿素等。
10)オキシム系化合物:ホルムアルドオキシム、アセトアルドオキシム、アセトオキシム、メチルエチルケトオキシム、シクロヘキサノンオキシム等。
11)アミン系化合物:ジフェニルアミン、アニリン、カルバゾール、ジーn-プロピルアミン、ジイソプロピルアミン、イソプロピルエチルアミン等。
12)イミン系化合物:エチレンイミン、ポリエチレンイミン等。
13)重亜硫酸塩化合物:重亜硫酸ソーダ等。
14)ピラゾール系化合物:ピラゾール、3-メチルピラゾール、3,5-ジメチルピラゾール等。
15)トリアゾール系化合物:3,5-ジメチル-1,2,4-トリアゾール等。
1) Alcohol compounds: alcohols such as methanol, ethanol, 2-propanol, n-butanol, sec-butanol, 2-ethyl-1-hexanol, 2-methoxyethanol, 2-ethoxyethanol, and 2-butoxyethanol.
2) Alkylphenol compounds: mono- and di-alkylphenols having an alkyl group having 4 or more carbon atoms as a substituent. Specific examples of the alkylphenol compounds include monoalkylphenols such as n-propylphenol, iso-propylphenol, n-butylphenol, sec-butylphenol, tert-butylphenol, n-hexylphenol, 2-ethylhexylphenol, n-octylphenol, and n-nonylphenol; and dialkylphenols such as di-n-propylphenol, diisopropylphenol, isopropyl cresol, di-n-butylphenol, di-tert-butylphenol, di-sec-butylphenol, di-n-octylphenol, di-2-ethylhexylphenol, and di-n-nonylphenol.
3) Phenolic compounds: phenol, cresol, ethylphenol, styrenated phenol, hydroxybenzoic acid esters, etc.
4) Active methylene compounds: methyl acetoacetate, ethyl acetoacetate, methyl isobutanoylacetate, ethyl isobutanoylacetate, acetylacetone, etc.
5) Mercaptan compounds: butyl mercaptan, dodecyl mercaptan, etc.
6) Acid amide compounds: acetanilide, acetic acid amide, ε-caprolactam, δ-valerolactam, γ-butyrolactam, etc.
7) Acid imide compounds: succinimide, maleimide, etc.
8) Imidazole compounds: imidazole, 2-methylimidazole, etc.
9) Urea compounds: urea, thiourea, ethyleneurea, etc.
10) Oxime compounds: formaldoxime, acetaldoxime, acetoxime, methyl ethyl ketoxime, cyclohexanone oxime, etc.
11) Amine compounds: diphenylamine, aniline, carbazole, di-n-propylamine, diisopropylamine, isopropylethylamine, etc.
12) Imine compounds: ethyleneimine, polyethyleneimine, etc.
13) Bisulfite compounds: sodium bisulfite, etc.
14) Pyrazole compounds: pyrazole, 3-methylpyrazole, 3,5-dimethylpyrazole, etc.
15) Triazole compounds: 3,5-dimethyl-1,2,4-triazole, etc.
[親水性化合物]
ブロックポリイソシアネートの少なくとも一部は、親水性化合物から誘導される構成単位、すなわち、親水性基を有していてもよい。
[Hydrophilic Compound]
At least a portion of the blocked polyisocyanate may have a structural unit derived from a hydrophilic compound, that is, a hydrophilic group.
親水性化合物は、親水性基を有する化合物である。親水性化合物は、親水性基に加えて、ポリイソシアネートが有するイソシアネート基の少なくとも1つと反応するための活性水素基を、親水性化合物1分子に対して、1つ以上有することが好ましい。活性水素基として、具体的には、水酸基、メルカプト基、カルボン酸基、アミノ基、チオール基が挙げられる。 The hydrophilic compound is a compound having a hydrophilic group. In addition to the hydrophilic group, the hydrophilic compound preferably has at least one active hydrogen group per molecule of the hydrophilic compound, which reacts with at least one isocyanate group of the polyisocyanate. Specific examples of active hydrogen groups include hydroxyl groups, mercapto groups, carboxylic acid groups, amino groups, and thiol groups.
親水性化合物としては、ノニオン性化合物、カチオン性化合物、アニオン性化合物が挙げられる。これら親水性化合物は、1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。中でも、親水性化合物としては、入手容易性及び配合物との電気的な相互作用を受けにくいという観点で、ノニオン性化合物が好ましく、得られる樹脂膜の硬度や強度の低下を抑制する観点、及び、乳化性向上の観点で、アニオン性化合物が好ましい。 Examples of hydrophilic compounds include nonionic compounds, cationic compounds, and anionic compounds. These hydrophilic compounds may be used alone or in combination of two or more. Among them, nonionic compounds are preferred as hydrophilic compounds from the viewpoints of availability and resistance to electrical interaction with the compound, and anionic compounds are preferred from the viewpoints of suppressing a decrease in the hardness and strength of the resulting resin film and improving emulsifiability.
(ノニオン性化合物)
ノニオン性化合物として、具体的には、モノアルコール、アルコールの水酸基にエチレンオキサイドを付加した化合物が挙げられる。モノアルコールとしては、例えば、メタノール、エタノール、ブタノール等が挙げられる。アルコールの水酸基にエチレンオキサイドを付加した化合物としては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール等が挙げられる。これらノニオン性化合物は、イソシアネート基と反応する活性水素基も有する。
中でも、ノニオン性化合物としては、少ない使用量でブロックポリイソシアネート組成物の水分散性を向上できることから、モノアルコールの水酸基にエチレンオキサイドを付加したポリエチレングリコールモノアルキルエーテルが好ましい。
(Nonionic compounds)
Specific examples of nonionic compounds include monoalcohols and compounds in which ethylene oxide is added to the hydroxyl group of an alcohol. Examples of monoalcohols include methanol, ethanol, butanol, etc. Examples of compounds in which ethylene oxide is added to the hydroxyl group of an alcohol include ethylene glycol, diethylene glycol, polyethylene glycol, etc. These nonionic compounds also have active hydrogen groups that react with isocyanate groups.
Among these, as the nonionic compound, polyethylene glycol monoalkyl ether in which ethylene oxide is added to the hydroxyl group of a monoalcohol is preferred, since it can improve the water dispersibility of the blocked polyisocyanate composition with a small amount of use.
エチレンオキサイドを付加した化合物のエチレンオキサイドの付加数としては、4以上30以下が好ましく、4以上25以下がより好ましい。エチレンオキサイドの付加数が上記下限値以上であることで、ブロックポリイソシアネート組成物に水分散性をより効果的に付与できる傾向にあり、エチレンオキサイドの付加数が上記上限値以下であることで、低温貯蔵時にブロックポリイソシアネート組成物の析出物がより発生しにくい傾向にある。 The number of ethylene oxide additions in the compound to which ethylene oxide is added is preferably 4 or more and 30 or less, more preferably 4 or more and 25 or less. When the number of ethylene oxide additions is equal to or more than the above lower limit, water dispersibility tends to be more effectively imparted to the blocked polyisocyanate composition, and when the number of ethylene oxide additions is equal to or less than the above upper limit, precipitation of the blocked polyisocyanate composition during low-temperature storage tends to be less likely to occur.
ブロックポリイソシアネートに付加されるノニオン性親水性基の量(以下、「ノニオン性親水性基の含有量」と称する場合がある)の下限値は、ブロックポリイソシアネート組成物の水分散安定性の観点から、親水性ポリイソシアネート組成物の固形分の質量に対して、0.1質量%が好ましく、0.15質量%がより好ましく、0.2質量%がさらに好ましく、0.25質量%が特に好ましい。
また、ノニオン性親水性基の含有量の上限値は、得られる樹脂膜の耐水性の観点から、ブロックポリイソシアネート組成物の固形分の質量に対して、55質量%が好ましく、50質量%がより好ましく、48質量%がさらに好ましく、44質量%が特に好ましい。
すなわち、ノニオン性親水性基の含有量は、ブロックポリイソシアネート組成物の固形分の質量に対して、0.1質量%以上55質量%以下が好ましく、0.15質量%以上50質量%以下がより好ましく、0.20質量%以上48質量%以下がさらに好ましく、0.25質量%以上44質量%以下が特に好ましい。
ノニオン性親水性基の含有量が上記範囲内であることにより、ブロックポリイソシアネート組成物がより水に分散し、均質な膜が得られる傾向にある。
The lower limit of the amount of nonionic hydrophilic groups added to the blocked polyisocyanate (hereinafter, may be referred to as the "content of nonionic hydrophilic groups") is preferably 0.1 mass%, more preferably 0.15 mass%, further preferably 0.2 mass%, and particularly preferably 0.25 mass%, relative to the mass of the solid content of the hydrophilic polyisocyanate composition, from the viewpoint of the aqueous dispersion stability of the blocked polyisocyanate composition.
In addition, the upper limit of the content of the nonionic hydrophilic group is preferably 55 mass%, more preferably 50 mass%, even more preferably 48 mass%, and particularly preferably 44 mass%, relative to the mass of the solid content of the blocked polyisocyanate composition, from the viewpoint of the water resistance of the obtained resin film.
That is, the content of the nonionic hydrophilic group is preferably 0.1 mass % or more and 55 mass % or less, more preferably 0.15 mass % or more and 50 mass % or less, even more preferably 0.20 mass % or more and 48 mass % or less, and particularly preferably 0.25 mass % or more and 44 mass % or less, based on the mass of the solid content of the blocked polyisocyanate composition.
When the content of the nonionic hydrophilic group is within the above range, the blocked polyisocyanate composition tends to be more dispersible in water, and a homogeneous film tends to be obtained.
得られる樹脂膜の硬度や強度の低下を抑制する観点で、ブロックポリイソシアネートに付加されるノニオン性親水性基の量をモル比で表すと、原料ポリイソシアネートのイソシアネート基100モル%に対して、0.05モル%以上15モル%以下が好ましく、0.10モル%以上12モル%以下がより好ましく、0.10モル%以上8モル%以下がさらにより好ましく、0.10モル%以上6モル%以下がさらに好ましく、0.15モル%以上4モル%以下がよりさらに好ましく、0.15モル%以上3モル%以下が特に好ましく、0.15モル%以上2モル%以下が最も好ましい。 From the viewpoint of suppressing a decrease in the hardness and strength of the resulting resin film, the amount of nonionic hydrophilic groups added to the blocked polyisocyanate, expressed as a molar ratio, is preferably 0.05 mol% to 15 mol% relative to 100 mol% of the isocyanate groups in the raw material polyisocyanate, more preferably 0.10 mol% to 12 mol%, even more preferably 0.10 mol% to 8 mol%, even more preferably 0.10 mol% to 6 mol%, even more preferably 0.15 mol% to 4 mol%, particularly preferably 0.15 mol% to 3 mol%, and most preferably 0.15 mol% to 2 mol%.
(カチオン性化合物)
カチオン性化合物として、具体的には、カチオン性親水性基と活性水素基とを併せて有する化合物が挙げられる。また、グリシジル基等の活性水素基を有する化合物と、スルフィド、ホスフィン等のカチオン性親水性基を有する化合物を併せて、親水性化合物としてもよい。この場合は、予め、イソシアネート基を有する化合物と活性水素基を有する化合物を反応させ、グリシジル基等の官能基を付加し、その後、スルフィド、ホスフィン等の化合物を反応させる。製造の容易性の観点からは、カチオン性親水性基と活性水素基とを併せて有する化合物が好ましい。
(Cationic Compound)
As the cationic compound, specifically, a compound having both a cationic hydrophilic group and an active hydrogen group can be mentioned.In addition, a compound having an active hydrogen group such as a glycidyl group and a compound having a cationic hydrophilic group such as sulfide or phosphine can be combined to form a hydrophilic compound.In this case, a compound having an isocyanate group and a compound having an active hydrogen group are reacted in advance, a functional group such as a glycidyl group is added, and then a compound such as sulfide or phosphine is reacted.From the viewpoint of ease of production, a compound having both a cationic hydrophilic group and an active hydrogen group is preferred.
カチオン性親水性基と活性水素基とを併せて有する化合物として、具体的には、例えば、ジメチルエタノールアミン、ジエチルエタノールアミン、ジエタノールアミン、メチルジエタノールアミン等が挙げられる。また、これらの化合物を用いて付加された三級アミノ基は、例えば、硫酸ジメチル、硫酸ジエチルで四級化することもできる。 Specific examples of compounds having both a cationic hydrophilic group and an active hydrogen group include dimethylethanolamine, diethylethanolamine, diethanolamine, and methyldiethanolamine. Tertiary amino groups added using these compounds can also be quaternized with, for example, dimethyl sulfate or diethyl sulfate.
カチオン性化合物と脂環族ポリイソシアネートとの反応は、溶剤の存在下で反応させることができる。この場合の溶剤は、活性水素基を含まないものが好ましく、具体的には、例えば、酢酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールジメチルエーテル等が挙げられる。 The reaction between the cationic compound and the alicyclic polyisocyanate can be carried out in the presence of a solvent. In this case, the solvent is preferably one that does not contain an active hydrogen group, and specific examples include ethyl acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, and dipropylene glycol dimethyl ether.
ブロックポリイソシアネートに付加されたカチオン性親水性基は、アニオン性基を有する化合物で中和されることが好ましい。このアニオン性基として、具体的には、例えば、カルボキシ基、スルホン酸基、燐酸基、ハロゲン基、硫酸基等が挙げられる。
カルボキシル基を有する化合物として、具体的には、例えば、蟻酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、乳酸等が挙げられる。
スルホン酸基を有する化合物として、具体的には、例えば、エタンスルホン酸等が挙げられる。
燐酸基を有する化合物として、具体的には、例えば、燐酸、酸性燐酸エステル等が挙げられる。
ハロゲン基を有する化合物として、具体的には、例えば、塩酸等が挙げられる。
硫酸基を有する化合物として、具体的には、例えば、硫酸等が挙げられる。
中でも、アニオン性基を有する化合物としては、カルボキシ基を有する化合物が好ましく、酢酸、プロピオン酸又は酪酸がより好ましい。
The cationic hydrophilic group added to the blocked polyisocyanate is preferably neutralized with a compound having an anionic group, such as a carboxy group, a sulfonic acid group, a phosphoric acid group, a halogen group, or a sulfate group.
Specific examples of compounds having a carboxyl group include formic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, and lactic acid.
A specific example of a compound having a sulfonic acid group is ethanesulfonic acid.
Specific examples of compounds having a phosphoric acid group include phosphoric acid and acidic phosphate esters.
A specific example of the compound having a halogen group is hydrochloric acid.
Specific examples of compounds having a sulfate group include sulfuric acid.
Among them, as the compound having an anionic group, a compound having a carboxy group is preferable, and acetic acid, propionic acid or butyric acid is more preferable.
(アニオン性化合物)
アニオン性親水性基として、具体的には、カルボキシ基、スルホン酸基、燐酸基、ハロゲン基、硫酸基が挙げられる。
アニオン性化合物として、具体的には、アニオン性基と活性水素基とを併せて有する化合物が挙げられ、より具体的には、例えば、モノヒドロキシカルボン酸、ポリヒドロキシカルボン酸のカルボキシ基をアニオン性基として有する化合物が挙げられる。
モノヒドロキシカルボン酸としては、例えば、1-ヒドロキシ酢酸、3-ヒドロキシプロパン酸、12-ヒドロキシ-9-オクタデカン酸、ヒドロキシピバル酸(ヒドロキシピバリン酸)、乳酸等が挙げられる。
ポリヒドロキシカルボン酸のカルボキシ基をアニオン性基として有する化合物としては、例えば、ジメチロール酢酸、2,2-ジメチロール酪酸、2,2-ジメチロールペンタン酸、ジヒドロキシコハク酸、ジメチロールプロピオン酸等が挙げられる。
また、スルホン酸基と活性水素基とを併せて有する化合物も挙げられ、より具体的には、例えば、イセチオン酸等が挙げられる。
中でも、アニオン性基と活性水素基とを併せて有する化合物としては、ヒドロキシピバル酸又はジメチロールプロピオン酸が好ましい。
(Anionic Compounds)
Specific examples of the anionic hydrophilic group include a carboxy group, a sulfonic acid group, a phosphoric acid group, a halogen group, and a sulfate group.
Specific examples of the anionic compound include compounds having both an anionic group and an active hydrogen group, and more specific examples of the anionic compound include compounds having a carboxy group of a monohydroxycarboxylic acid or polyhydroxycarboxylic acid as the anionic group.
Examples of monohydroxycarboxylic acids include 1-hydroxyacetic acid, 3-hydroxypropanoic acid, 12-hydroxy-9-octadecanoic acid, hydroxypivalic acid, and lactic acid.
Examples of compounds having a carboxy group of a polyhydroxycarboxylic acid as an anionic group include dimethylol acetic acid, 2,2-dimethylol butyric acid, 2,2-dimethylol pentanoic acid, dihydroxysuccinic acid, and dimethylol propionic acid.
Further, compounds having both a sulfonic acid group and an active hydrogen group are also included, and more specifically, for example, isethionic acid is included.
Among these, hydroxypivalic acid or dimethylolpropionic acid is preferred as a compound having both an anionic group and an active hydrogen group.
ブロックポリイソシアネートに付加されたアニオン性親水性基は、塩基性物質であるアミン系化合物で中和することが好ましい。
アミン系化合物として、具体的には、例えば、アンモニア、水溶性アミノ化合物等が挙げられる。
水溶性アミノ化合物として、具体的には、例えば、モノエタノールアミン、エチルアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、プロピルアミン、ジプロピルアミン、イソプロピルアミン、ジイソプロピルアミン、トリエタノールアミン、ブチルアミン、ジブチルアミン、2-エチルヘキシルアミン、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、メチルエタノールアミン、ジメチルエタノールアミン、ジエチルエタノールアミン、モルホリン等が挙げられる。また、トリエチルアミン、ジメチルエタノールアミン等の第3級アミンも挙げられ、これらを用いることもできる。これらのアミン系化合物は1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
The anionic hydrophilic group added to the blocked polyisocyanate is preferably neutralized with an amine compound, which is a basic substance.
Specific examples of the amine compound include ammonia and water-soluble amino compounds.
Specific examples of water-soluble amino compounds include monoethanolamine, ethylamine, dimethylamine, diethylamine, triethylamine, propylamine, dipropylamine, isopropylamine, diisopropylamine, triethanolamine, butylamine, dibutylamine, 2-ethylhexylamine, ethylenediamine, propylenediamine, methylethanolamine, dimethylethanolamine, diethylethanolamine, and morpholine. Tertiary amines such as triethylamine and dimethylethanolamine can also be used. These amine compounds may be used alone or in combination of two or more.
<その他構成成分>
本実施形態のブロックポリイソシアネート組成物は、上記ブロックポリイソシアネートに加えて、溶剤等の添加剤を更に含むことができる。
<Other components>
The blocked polyisocyanate composition of the present embodiment may further contain additives such as a solvent, in addition to the blocked polyisocyanate.
溶剤としては、例えば、1-メチルピロリドン、エチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、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メチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、3-メトキシ-3-メチル-1-ブタノール、エチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル(DPDM)、プロピレングリコールジメチルエーテル、メチルエチルケトン、アセトン、メチルイソブチルケトン、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エタノール、メタノール、iso-プロパノール、1-プロパノール、iso-ブタノール、1-ブタノール、tert-ブタノール、2-エチルヘキサノール、シクロヘキサノール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、1,4-ブタンジオール、1,3-ブタンジオール、酢酸エチル、酢酸イソプロピル、酢酸ブチル、トルエン、キシレン、ペンタン、iso-ペンタン、ヘキサン、iso-ヘキサン、シクロヘキサン、ソルベントナフサ、ミネラルスピリット等が挙げられる。これら溶剤を、1種単独で用いてもよく、2種以上組み合わせて用いてもよい。水への分散性の観点から、溶剤としては、水への溶解度が5質量%以上のものが好ましく、具体的には、DPDMが好ましい。 Examples of solvents include 1-methylpyrrolidone, ethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, 3-methoxy-3-methyl-1-butanol, ethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, ethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, dipropylene glycol dimethyl ether (DPDM), propylene glycol dimethyl ether, methyl ethyl ketone, and acetonitrile. Examples of the solvent include ethanol, methyl isobutyl ketone, propylene glycol monomethyl ether acetate, ethanol, methanol, iso-propanol, 1-propanol, iso-butanol, 1-butanol, tert-butanol, 2-ethylhexanol, cyclohexanol, ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol, 1,4-butanediol, 1,3-butanediol, ethyl acetate, isopropyl acetate, butyl acetate, toluene, xylene, pentane, iso-pentane, hexane, iso-hexane, cyclohexane, solvent naphtha, and mineral spirits. These solvents may be used alone or in combination of two or more. From the viewpoint of dispersibility in water, the solvent is preferably one having a solubility in water of 5% by mass or more, and specifically, DPDM is preferred.
<ブロックポリイソシアネート組成物の製造方法>
ブロックポリイソシアネート組成物は、特に限定されないが、例えば、以下に示す2つの方法が挙げられる。
1)上記ポリイソシアネートと、上記3級アルキル基を有するマロン酸エステル、及び、上記2級アルキル基を有するマロン酸エステル又は上記1級アルキル基を有するマロン酸エステルと、を反応させる方法;
2)上記ポリイソシアネートと、上記3級アルキル基を有するマロン酸エステル、上記2級アルキル基を有するマロン酸エステル及び上記1級アルキル基を有するマロン酸エステルからなる群より選ばれる少なくとも1種以上のブロック剤と、を反応させて、得られた反応物に鎖状アルキル基を有するアルコールを添加して、前記反応物の末端エステル部位のエステル交換により、前記アルコールに由来するアルキル基を導入し、その後、残留したアルコールを減圧留去等により除去する方法。
<Method for producing blocked polyisocyanate composition>
The blocked polyisocyanate composition is not particularly limited, but examples thereof include the following two methods.
1) A method of reacting the polyisocyanate with the malonic acid ester having a tertiary alkyl group, and the malonic acid ester having a secondary alkyl group or the malonic acid ester having a primary alkyl group;
2) A method in which the above polyisocyanate is reacted with at least one blocking agent selected from the group consisting of the above malonic acid ester having a tertiary alkyl group, the above malonic acid ester having a secondary alkyl group, and the above malonic acid ester having a primary alkyl group, and an alcohol having a chain alkyl group is added to the obtained reaction product to introduce an alkyl group derived from the alcohol by transesterification of the terminal ester site of the reaction product, and then the remaining alcohol is removed by distillation under reduced pressure or the like.
2)の方法で用いられる鎖状アルキル基を有するアルコールとしては、モノアルコールが好ましく、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール等の直鎖状アルキル基を有するモノアルコール;イソプロパノール、イソブタノール、tert-ブタノール等の分岐鎖状アルキル基を有するモノアルコール等が挙げられる。また、アルコールが有する鎖状アルキル基は、前記ブロック剤と同じ鎖状アルキル基を有するものであってもよく、異なる鎖状アルキル基を有するものであってもよい。前記ブロック剤と異なる鎖状アルキル基を有するものである場合には、前記ブロック剤とアルキル置換の数が異なる鎖状アルキル基を有するモノアルコールを用いることが好ましい。具体的には、例えば、ブロック剤として、2級アルキル基を有するマロン酸エステルを1種単独で用いた場合には、3級アルキル基を有するモノアルコールを用いることができる。 As the alcohol having a chain alkyl group used in the method 2), a monoalcohol is preferable, and examples thereof include monoalcohols having a linear alkyl group such as methanol, ethanol, propanol, and butanol; and monoalcohols having a branched alkyl group such as isopropanol, isobutanol, and tert-butanol. The chain alkyl group of the alcohol may have the same chain alkyl group as that of the blocking agent, or may have a different chain alkyl group. When the chain alkyl group is different from that of the blocking agent, it is preferable to use a monoalcohol having a chain alkyl group with a different number of alkyl substitutions from that of the blocking agent. Specifically, for example, when a single malonic acid ester having a secondary alkyl group is used as the blocking agent, a monoalcohol having a tertiary alkyl group can be used.
上記2つの方法のうち、工程の容易さ及び構成単位(II)/構成単位(I)のモル比の制御のしやすさを考慮して、1)の方法が好ましい。 Of the above two methods, method 1) is preferred, taking into consideration the ease of the process and the ease of controlling the molar ratio of structural unit (II)/structural unit (I).
ポリイソシアネートとブロック剤とのブロック化反応は、溶剤の存在の有無に関わらず行うことができ、ブロックポリイソシアネートが得られる。
なお、ブロック剤は、1級アルキル基を有するマロン酸エステル、2級アルキル基を有するマロン酸エステル及び3級アルキル基を有するマロン酸エステルをそれぞれ1種類用いてもよく、2種以上組み合わせて用いてもよい。
ブロック剤の添加量は、通常は、イソシアネート基のモル総量に対して80モル%以上200モル%以下であってよく、90モル%以上150モル%以下であることが好ましい。
The blocking reaction between the polyisocyanate and the blocking agent can be carried out regardless of the presence or absence of a solvent, to give a blocked polyisocyanate.
The blocking agent may be one of malonic acid esters having a primary alkyl group, one of malonic acid esters having a secondary alkyl group, and one of malonic acid esters having a tertiary alkyl group, or a combination of two or more of them.
The amount of the blocking agent added may usually be 80 mol % or more and 200 mol % or less, and preferably 90 mol % or more and 150 mol % or less, based on the total molar amount of isocyanate groups.
また、添加するブロック剤中において、3級アルキル基を有するマロン酸エステルに由来する構成単位に対する2級アルキル基を有するマロン酸エステルに由来する構成単位のモル比[(2級アルキルを有するマロン酸エステル)/(3級アルキルを有するマロン酸エステル)]、及び、3級アルキル基を有するマロン酸エステルに由来する構成単位に対する1級アルキル基を有するマロン酸エステルに由来する構成単位のモル比[(1級アルキル基を有するマロン酸エステル)/(3級アルキルを有するマロン酸エステル)]は、それぞれ5/95超95/5未満であり、7/93以上93/7以下が好ましく、10/90以上93/7以下がより好ましく、20/80以上93/7以下がさらに好ましく、30/70以上93/7以下が特に好ましく、35/65以上93/7以下が最も好ましい。モル比が上記下限値以上であることで、樹脂組成物としたときの貯蔵安定性を良好なものとすることができ、上記上限値以下であることで、樹脂膜としたときの低温硬化性を良好なものとすることができる。 In addition, in the blocking agent to be added, the molar ratio of the structural units derived from malonic acid ester having a secondary alkyl group to the structural units derived from malonic acid ester having a tertiary alkyl group [(malonic acid ester having a secondary alkyl group)/(malonic acid ester having a tertiary alkyl group)], and the molar ratio of the structural units derived from malonic acid ester having a primary alkyl group to the structural units derived from malonic acid ester having a tertiary alkyl group [(malonic acid ester having a primary alkyl group)/(malonic acid ester having a tertiary alkyl group)] are each more than 5/95 and less than 95/5, preferably 7/93 or more and 93/7 or less, more preferably 10/90 or more and 93/7 or less, even more preferably 20/80 or more and 93/7 or less, particularly preferably 30/70 or more and 93/7 or less, and most preferably 35/65 or more and 93/7 or less. By having the molar ratio be equal to or more than the lower limit, the storage stability of the resin composition can be improved, and by having the molar ratio be equal to or less than the upper limit, the low-temperature curing property of the resin film can be improved.
また、溶剤を用いる場合、イソシアネート基に対して不活性な溶剤を用いればよい。
溶剤を用いる場合、ブロックポリイソシアネート組成物100質量部に対するポリイソシアネート及びブロック剤に由来する不揮発分の含有量は、通常は、10質量部以上95質量部以下であってよく、20質量部以上80質量部以下であることが好ましく、30質量部以上75質量部以下であることがより好ましい。
In addition, when a solvent is used, it is sufficient to use a solvent that is inactive to an isocyanate group.
When a solvent is used, the content of non-volatile matters derived from the polyisocyanate and the blocking agent per 100 parts by mass of the blocked polyisocyanate composition may usually be 10 parts by mass or more and 95 parts by mass or less, preferably 20 parts by mass or more and 80 parts by mass or less, and more preferably 30 parts by mass or more and 75 parts by mass or less.
ブロック化反応に際して、錫、亜鉛、鉛等の有機金属塩、3級アミン系化合物及びナトリウム等のアルカリ金属のアルコラート等を触媒として用いてもよい。
触媒の添加量は、ブロック化反応の温度等により変動するが、通常は、ポリイソシアネート100質量部に対して0.05質量部以上1.5質量部以下であってよく、0.1質量部以上1.0質量部以下であることが好ましい。
In the blocking reaction, an organic metal salt of tin, zinc, lead or the like, a tertiary amine compound, an alcoholate of an alkali metal such as sodium, or the like may be used as a catalyst.
The amount of catalyst added varies depending on the temperature of the blocking reaction, etc., but is usually from 0.05 to 1.5 parts by mass, and preferably from 0.1 to 1.0 part by mass, per 100 parts by mass of polyisocyanate.
ブロック化反応は、一般に-20℃以上150℃以下で行うことができ、0℃以上100℃以下で行うことが好ましく、10℃以上80℃以下で行うことがより好ましい。ブロック化反応の温度が上記下限値以上であることにより、反応速度をより高めることができ、上記上限値以下であることにより、副反応をより抑制することができる。
ブロック化反応後には、酸性化合物等の添加で中和処理してもよい。
前記酸性化合物としては、無機酸を用いてもよく、有機酸を用いてもよい。無機酸としては、例えば、塩酸、亜燐酸、燐酸等が挙げられる。有機酸としては、例えば、メタンスルホン酸、p-トルエンスルホン酸、ジオクチルフタレート、ジブチルフタレート等が挙げられる。
The blocking reaction can generally be carried out at −20° C. or higher and 150° C. or lower, preferably at 0° C. or higher and 100° C. or lower, and more preferably at 10° C. or higher and 80° C. or lower. When the temperature of the blocking reaction is equal to or higher than the above lower limit, the reaction rate can be increased, and when the temperature is equal to or lower than the above upper limit, side reactions can be suppressed.
After the blocking reaction, a neutralization treatment may be carried out by adding an acidic compound or the like.
The acidic compound may be an inorganic acid or an organic acid. Examples of the inorganic acid include hydrochloric acid, phosphorous acid, and phosphoric acid. Examples of the organic acid include methanesulfonic acid, p-toluenesulfonic acid, dioctyl phthalate, and dibutyl phthalate.
また、親水性化合物を用いる場合には、上記ポリイソシアネートと上記ブロック剤と上記親水性化合物とを反応させて得られる。 When a hydrophilic compound is used, the polyisocyanate is reacted with the blocking agent and the hydrophilic compound to obtain the resin.
ポリイソシアネートと親水性化合物との反応、及び、ポリイソシアネートとブロック剤との反応を同時に行うこともでき、又は、予めいずれの反応を行った後に、2つ目以降の反応を行うこともできる。中でも、ポリイソシアネートと親水性化合物との反応を先に行い、親水性化合物により変性された親水性化合物変性ポリイソシアネートを得た後、得られた親水性化合物変性ポリイソシアネートとブロック剤との反応を行うことが好ましい。 The reaction between the polyisocyanate and the hydrophilic compound and the reaction between the polyisocyanate and the blocking agent can be carried out simultaneously, or one of the reactions can be carried out in advance before the second or subsequent reaction is carried out. In particular, it is preferable to carry out the reaction between the polyisocyanate and the hydrophilic compound first, obtain a hydrophilic compound-modified polyisocyanate modified with the hydrophilic compound, and then react the obtained hydrophilic compound-modified polyisocyanate with the blocking agent.
ポリイソシアネートと親水性化合物との反応は、有機金属塩、3級アミン系化合物、アルカリ金属のアルコラートを触媒として用いてもよい。前記有機金属塩を構成する金属としては、例えば、錫、亜鉛、鉛等が挙げられる。前記アルカリ金属としては、例えば、ナトリウム等が挙げられる。 The reaction between the polyisocyanate and the hydrophilic compound may be carried out using an organic metal salt, a tertiary amine compound, or an alcoholate of an alkali metal as a catalyst. Examples of the metal constituting the organic metal salt include tin, zinc, and lead. Examples of the alkali metal include sodium.
ポリイソシアネートと親水性化合物との反応温度は、-20℃以上150℃以下が好ましく、30℃以上130℃以下がより好ましい。反応温度が上記下限値以上であることで、反応性をより高くできる傾向にある。また、反応温度が上記上限値以下であることで、副反応をより効果的に抑制できる傾向にある。 The reaction temperature between the polyisocyanate and the hydrophilic compound is preferably -20°C or higher and 150°C or lower, and more preferably 30°C or higher and 130°C or lower. When the reaction temperature is equal to or higher than the lower limit, the reactivity tends to be higher. Also, when the reaction temperature is equal to or lower than the upper limit, side reactions tend to be more effectively suppressed.
親水性化合物が未反応状態で残存しないよう、完全にポリイソシアネートと反応させることが好ましい。未反応状態で残存しないことにより、ブロックポリイソシアネート組成物の水分散安定性、及び、樹脂膜としたときの低温硬化性の低下をより効果的に抑制する傾向にある。 It is preferable to completely react the hydrophilic compound with the polyisocyanate so that no unreacted hydrophilic compound remains. This tends to more effectively suppress the deterioration of the aqueous dispersion stability of the blocked polyisocyanate composition and the low-temperature curing properties when made into a resin film.
親水性化合物変性ポリイソシアネートとブロック剤との反応は、上述のブロック化反応として記載された方法を用いることができる。 The reaction between the hydrophilic compound-modified polyisocyanate and the blocking agent can be carried out using the method described above as the blocking reaction.
<ブロックポリイソシアネート組成物の特性>
[重量平均分子量Mw]
本実施形態のブロックポリイソシアネート組成物の重量平均分子量Mwは2.0×103以上が好ましく、2.0×103以上2.0×105以下がより好ましく、4.0×103以上1.5×105以下がさらに好ましく、4.0×103以上1.0×105以下が特に好ましく、4.0×103以上7.0×104以下が最も好ましい。重量平均分子量Mwが上記範囲内であることで、ブロックポリイソシアネート組成物の粘度をより良好に保つことができる。重量平均分子量Mwは、例えば、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(以下、「GPC」と略記する場合がある)により測定することができる。
<Characteristics of Blocked Polyisocyanate Composition>
[Weight average molecular weight Mw]
The weight average molecular weight Mw of the blocked polyisocyanate composition of this embodiment is preferably 2.0 x 10 3 or more, more preferably 2.0 x 10 3 or more and 2.0 x 10 5 or less, even more preferably 4.0 x 10 3 or more and 1.5 x 10 5 or less, particularly preferably 4.0 x 10 3 or more and 1.0 x 10 5 or less, and most preferably 4.0 x 10 3 or more and 7.0 x 10 4 or less. By having the weight average molecular weight Mw within the above range, the viscosity of the blocked polyisocyanate composition can be maintained better. The weight average molecular weight Mw can be measured, for example, by gel permeation chromatography (hereinafter sometimes abbreviated as "GPC").
≪樹脂組成物≫
本実施形態の樹脂組成物は、上記ブロックポリイソシアネート組成物と、多価ヒドロキシ化合物とを含む。本実施形態の樹脂組成物は、硬化剤成分と、主剤成分とを含む一液型樹脂組成物ということもできる。
<Resin composition>
The resin composition of the present embodiment includes the above-mentioned blocked polyisocyanate composition and a polyvalent hydroxy compound. The resin composition of the present embodiment can also be said to be a one-liquid type resin composition including a curing agent component and a base component.
本実施形態の樹脂組成物は、貯蔵安定性に優れ、低温硬化性に優れる樹脂膜が得られる。
本実施形態の樹脂組成物の構成成分について、以下に詳細を説明する。
The resin composition of the present embodiment can provide a resin film that has excellent storage stability and low-temperature curing properties.
The components of the resin composition of the present embodiment will be described in detail below.
<多価ヒドロキシ化合物>
本明細書において、「多価ヒドロキシ化合物」とは、一分子中に少なくとも2個のヒドロキシ基(水酸基)を有する化合物を意味し、「ポリオール」とも呼ばれる。
前記多価ヒドロキシ化合物として具体的には、例えば、脂肪族炭化水素ポリオール類、ポリエーテルポリオール類、ポリエステルポリオール類、エポキシ樹脂類、含フッ素ポリオール類、アクリルポリオール類等が挙げられる。
中でも、多価ヒドロキシ化合物としては、ポリエステルポリオール類、含フッ素ポリオール類又はアクリルポリオール類であることが好ましい。
<Polyhydroxy Compound>
In this specification, the term "polyhydric hydroxy compound" refers to a compound having at least two hydroxy groups (hydroxyl groups) in one molecule, and is also called a "polyol."
Specific examples of the polyhydric hydroxy compound include aliphatic hydrocarbon polyols, polyether polyols, polyester polyols, epoxy resins, fluorine-containing polyols, and acrylic polyols.
Among these, the polyhydric hydroxy compound is preferably a polyester polyol, a fluorine-containing polyol or an acrylic polyol.
[脂肪族炭化水素ポリオール類]
前記脂肪族炭化水素ポリオール類としては、例えば、末端水酸基化ポリブタジエンやその水素添加物等が挙げられる。
[Aliphatic Hydrocarbon Polyols]
Examples of the aliphatic hydrocarbon polyols include hydroxyl-terminated polybutadiene and hydrogenated products thereof.
[ポリエーテルポリオール類]
前記ポリエーテルポリオール類としては、例えば、以下(1)~(3)のいずれかの方法等を用いて得られるものが挙げられる。
(1)多価アルコールの単独又は混合物に、アルキレンオキサイドの単独又は混合物を付加して得られるポリエーテルポリオール類又はポリテトラメチレングリコール類。
(2)アルキレンオキサイドに多官能化合物を反応させて得られるポリエーテルポリオール類。
(3)(1)又は(2)で得られたポリエーテルポリオール類を媒体としてアクリルアミド等を重合して得られる、いわゆるポリマーポリオール類。
前記多価アルコールとしては、例えば、グリセリンやプロピレングリコール等が挙げられる。
前記アルキレンオキサイドとしては、例えば、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド等が挙げられる。
前記多官能化合物としては、例えば、エチレンジアミン、エタノールアミン類等が挙げられる。
[Polyether polyols]
Examples of the polyether polyols include those obtained by any one of the following methods (1) to (3).
(1) Polyether polyols or polytetramethylene glycols obtained by adding an alkylene oxide, either alone or in a mixture, to a polyhydric alcohol, either alone or in a mixture.
(2) Polyether polyols obtained by reacting alkylene oxides with polyfunctional compounds.
(3) Polymer polyols obtained by polymerizing acrylamide or the like using the polyether polyols obtained in (1) or (2) as a medium.
Examples of the polyhydric alcohol include glycerin and propylene glycol.
Examples of the alkylene oxide include ethylene oxide and propylene oxide.
Examples of the polyfunctional compound include ethylenediamine and ethanolamines.
[ポリエステルポリオール類]
前記ポリエステルポリオール類としては、例えば、以下の(1)又は(2)のいずれかのポリエステルポリオール類等が挙げられる。
(1)二塩基酸の単独又は2種類以上の混合物と、多価アルコールの単独又は2種類以上の混合物との縮合反応によって得られるポリエステルポリオール樹脂類。
(2)ε-カプロラクトンを多価アルコールで開環重合して得られるポリカプロラクトン類。
前記二塩基酸としては、例えば、コハク酸、アジピン酸、ダイマー酸、無水マレイン酸、無水フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、1,4-シクロヘキサンジカルボン酸等のカルボン酸等が挙げられる。
前記多価アルコールとしては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、1,4-ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,6-ヘキサンジオール、トリメチルペンタンジオール、シクロヘキサンジオール、トリメチロールプロパン、グリセリン、ペンタエリスリトール、2-メチロールプロパンジオール、エトキシ化トリメチロールプロパン等が挙げられる。
[Polyester polyols]
Examples of the polyester polyols include the following polyester polyols (1) and (2).
(1) Polyester polyol resins obtained by a condensation reaction between a dibasic acid alone or a mixture of two or more kinds and a polyhydric alcohol alone or a mixture of two or more kinds.
(2) Polycaprolactones obtained by ring-opening polymerization of ε-caprolactone with polyhydric alcohols.
Examples of the dibasic acid include carboxylic acids such as succinic acid, adipic acid, dimer acid, maleic anhydride, phthalic anhydride, isophthalic acid, terephthalic acid, and 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid.
Examples of the polyhydric alcohol include ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol, 1,4-butanediol, neopentyl glycol, 1,6-hexanediol, trimethylpentanediol, cyclohexanediol, trimethylolpropane, glycerin, pentaerythritol, 2-methylolpropanediol, and ethoxylated trimethylolpropane.
[エポキシ樹脂類]
前記エポキシ樹脂類としては、例えば、ノボラック型エポキシ樹脂、β-メチルエピクロ型エポキシ樹脂、環状オキシラン型エポキシ樹脂、グリシジルエーテル型エポキシ樹脂、グリコールエーテル型エポキシ樹脂、エポキシ型脂肪族不飽和化合物、エポキシ化脂肪酸エステル、エステル型多価カルボン酸、アミノグリシジル型エポキシ樹脂、ハロゲン化型エポキシ樹脂、レゾルシン型エポキシ樹脂等のエポキシ樹脂類、及びこれらエポキシ樹脂をアミノ化合物、ポリアミド化合物等で変性した樹脂類等が挙げられる。
[Epoxy resins]
Examples of the epoxy resins include novolac type epoxy resins, β-methylepicrotype epoxy resins, cyclic oxirane type epoxy resins, glycidyl ether type epoxy resins, glycol ether type epoxy resins, epoxy type aliphatic unsaturated compounds, epoxidized fatty acid esters, ester type polycarboxylic acids, aminoglycidyl type epoxy resins, halogenated type epoxy resins, and resorcinol type epoxy resins, as well as resins obtained by modifying these epoxy resins with amino compounds, polyamide compounds, or the like.
[含フッ素ポリオール類]
前記含フッ素ポリオール類としては、例えば、参考文献1(特開昭57-34107号公報)、参考文献2(特開昭61-275311号公報)等で開示されているフルオロオレフィン、シクロヘキシルビニルエーテル、ヒドロキシアルキルビニルエーテル、モノカルボン酸ビニルエステル等の共重合体等が挙げられる。
[Fluorine-containing polyols]
Examples of the fluorine-containing polyols include copolymers of fluoroolefins, cyclohexyl vinyl ethers, hydroxyalkyl vinyl ethers, and monocarboxylic acid vinyl esters, which are disclosed in Reference Document 1 (JP-A-57-34107) and Reference Document 2 (JP-A-61-275311), etc.
[アクリルポリオール類]
前記アクリルポリオール類は、例えば、一分子中に1個以上の活性水素を有する重合性モノマーを重合させる、又は、一分子中に1個以上の活性水素を持つ重合性モノマーと、必要に応じて、当該重合性モノマーと共重合可能な他のモノマーとを、共重合させることによって得られる。
[Acrylic polyols]
The acrylic polyols can be obtained, for example, by polymerizing a polymerizable monomer having one or more active hydrogens in one molecule, or by copolymerizing a polymerizable monomer having one or more active hydrogens in one molecule with another monomer copolymerizable with the polymerizable monomer, as necessary.
前記一分子中に1個以上の活性水素を有する重合性モノマーとしては、例えば、以下(i)~(iii)に示すものが挙げられる。これらを1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
(i)アクリル酸-2-ヒドロキシエチル、アクリル酸-2-ヒドロキシプロピル、アクリル酸-2-ヒドロキシブチル等の活性水素を持つアクリル酸エステル類。
(ii)メタクリル酸-2-ヒドロキシエチル、メタクリル酸-2-ヒドロキシプロピル、メタクリル酸-2-ヒドロキシブチル等の活性水素を持つメタクリル酸エステル類。
(iii)グリセリンのアクリル酸モノエステル又はメタクリル酸モノエステル、トリメチロールプロパンのアクリル酸モノエステル又はメタクリル酸モノエステル等の多価活性水素を有する(メタ)アクリル酸エステル類。
Examples of the polymerizable monomer having one or more active hydrogens in one molecule include the following (i) to (iii). These may be used alone or in combination of two or more.
(i) Acrylic esters having active hydrogen, such as 2-hydroxyethyl acrylate, 2-hydroxypropyl acrylate, and 2-hydroxybutyl acrylate.
(ii) Methacrylic acid esters having active hydrogen, such as 2-hydroxyethyl methacrylate, 2-hydroxypropyl methacrylate, and 2-hydroxybutyl methacrylate.
(iii) (meth)acrylic acid esters having polyvalent active hydrogen, such as acrylic acid monoesters or methacrylic acid monoesters of glycerin, and acrylic acid monoesters or methacrylic acid monoesters of trimethylolpropane.
前記重合性モノマーと共重合可能な他のモノマーとしては、例えば、以下の(i)~(v)に示すものが挙げられる。これらを1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
(i)アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸-n-ブチル、アクリル酸-2-エチルヘキシル等のアクリル酸エステル類。
(ii)メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸-n-ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸-n-ヘキシル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸グリシジル等のメタクリル酸エステル類。
(iii)アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、イタコン酸等の不飽和カルボン酸。
(iv)アクリルアミド、N-メチロールアクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド等の不飽和アミド。
(v)スチレン、ビニルトルエン、酢酸ビニル、アクリロニトリル等。
Examples of other monomers copolymerizable with the polymerizable monomer include the following (i) to (v). These may be used alone or in combination of two or more.
(i) Acrylic acid esters such as methyl acrylate, ethyl acrylate, isopropyl acrylate, n-butyl acrylate, and 2-ethylhexyl acrylate.
(ii) Methacrylic acid esters such as methyl methacrylate, ethyl methacrylate, isopropyl methacrylate, n-butyl methacrylate, isobutyl methacrylate, n-hexyl methacrylate, cyclohexyl methacrylate, lauryl methacrylate, and glycidyl methacrylate.
(iii) Unsaturated carboxylic acids such as acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, and itaconic acid.
(iv) Unsaturated amides such as acrylamide, N-methylol acrylamide, and diacetone acrylamide.
(v) Styrene, vinyl toluene, vinyl acetate, acrylonitrile, etc.
また、参考文献3(特開平1-261409号公報)及び参考文献4(特開平3-006273号公報)等で開示されている重合性紫外線安定性単量体を共重合して得られるアクリルポリオール類等が挙げられる。 Other examples include acrylic polyols obtained by copolymerizing polymerizable ultraviolet-stable monomers, as disclosed in Reference 3 (JP Patent Publication 1-261409 A) and Reference 4 (JP Patent Publication 3-006273 A).
前記重合性紫外線安定性単量体として具体的には、例えば、4-(メタ)アクリロイルオキシ-2、2、6、6-テトラメチルピペリジン、4-(メタ)アクリロイルアミノ-2、2、6、6-テトラメチルピペリジン、1-クロトノイル-4-クロトノイルオキシ-2、2、6、6-テトラメチルピペリジン、2-ヒドロキシ-4-(3-メタクリルオキシ-2-ヒドロキシプロポキシ)ベンゾフェノン等が挙げられる。 Specific examples of the polymerizable ultraviolet-stable monomer include 4-(meth)acryloyloxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidine, 4-(meth)acryloylamino-2,2,6,6-tetramethylpiperidine, 1-crotonoyl-4-crotonoyloxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidine, and 2-hydroxy-4-(3-methacryloxy-2-hydroxypropoxy)benzophenone.
例えば、上記の単量体成分を、公知の過酸化物やアゾ化合物等のラジカル重合開始剤の存在下で溶液重合し、必要に応じて有機溶剤等で希釈することによって、アクリルポリオールを得ることができる。 For example, the above monomer components can be solution polymerized in the presence of a known radical polymerization initiator such as a peroxide or an azo compound, and then diluted with an organic solvent, etc., as necessary, to obtain an acrylic polyol.
水系ベースアクリルポリオールを得る場合には、オレフィン性不飽和化合物を溶液重合し、水層に転換する方法や乳化重合等の公知の方法で製造することができる。その場合、アクリル酸、メタクリル酸等のカルボン酸含有モノマーやスルホン酸含有モノマー等の酸性部分をアミンやアンモニアで中和することによって水溶性又は水分散性を付与することができる。 Water-based acrylic polyols can be produced by known methods such as a method of solution polymerization of an olefinic unsaturated compound and converting it into an aqueous phase, or emulsion polymerization. In this case, water-solubility or water-dispersibility can be imparted by neutralizing the acidic moieties of carboxylic acid-containing monomers such as acrylic acid and methacrylic acid, and sulfonic acid-containing monomers, with amines or ammonia.
[多価ヒドロキシ化合物の水酸基価及び酸価]
本実施形態の樹脂組成物に含まれる多価ヒドロキシ化合物の水酸基価は、5mgKOH/g以上300mgKOH/g以下であることが好ましい。
多価ヒドロキシ化合物の水酸基が上記下限値以上であることにより、ポリイソシアネートとの反応によるウレタンの架橋密度をより増やし、ウレタン結合の機能をより発揮しやすくなる。一方、多価ヒドロキシ化合物の水酸基が上記上限値以下であることにより、架橋密度が増えすぎず、樹脂膜の機械的物性がより良好となる。
[Hydroxyl value and acid value of polyhydric hydroxy compound]
The hydroxyl value of the polyhydric hydroxy compound contained in the resin composition of this embodiment is preferably 5 mgKOH/g or more and 300 mgKOH/g or less.
When the hydroxyl group of the polyhydric hydroxy compound is equal to or greater than the lower limit, the crosslink density of the urethane due to the reaction with the polyisocyanate is increased, and the function of the urethane bond is more easily exhibited. On the other hand, when the hydroxyl group of the polyhydric hydroxy compound is equal to or less than the upper limit, the crosslink density does not increase too much, and the mechanical properties of the resin film are improved.
[NCO/OH]
本実施形態の樹脂組成物に含まれる多価ヒドロキシ化合物の水酸基に対するブロックポリイソシアネート組成物のイソシアネート基のモル当量比(NCO/OH)は、必要とする樹脂膜の物性により決定されるが、通常、0.01以上22.5以下である。
[NCO/OH]
The molar equivalent ratio (NCO/OH) of the isocyanate groups of the blocked polyisocyanate composition to the hydroxyl groups of the polyvalent hydroxy compound contained in the resin composition of the present embodiment is determined depending on the required physical properties of the resin film, but is usually 0.01 or more and 22.5 or less.
<その他添加剤>
本実施形態の樹脂組成物は、その他添加剤を更に含んでもよい。
その他添加剤としては、例えば、多価ヒドロキシ化合物中の架橋性官能基と反応しうる硬化剤、硬化触媒、溶剤、顔料類(体質顔料、着色顔料、メタリック顔料等)、紫外線吸収剤、光安定剤、ラジカル安定剤、焼付工程時の着色を抑える黄変防止剤、塗面調整剤、流動調整剤、顔料分散剤、消泡剤、増粘剤、造膜助剤等が挙げられる。
<Other additives>
The resin composition of the present embodiment may further contain other additives.
Examples of other additives include curing agents capable of reacting with crosslinkable functional groups in the polyhydric hydroxy compound, curing catalysts, solvents, pigments (extender pigments, colored pigments, metallic pigments, etc.), ultraviolet absorbers, light stabilizers, radical stabilizers, yellowing inhibitors that suppress coloring during the baking process, coating surface conditioners, flow conditioners, pigment dispersants, defoamers, thickeners, film-forming assistants, and the like.
前記硬化剤としては、例えば、メラミン樹脂、尿素樹脂、エポキシ基含有化合物又は樹脂、カルボキシル基含有化合物又は樹脂、酸無水物、アルコキシシラン基含有化合物又は樹脂、ヒドラジド化合物等が挙げられる。 Examples of the curing agent include melamine resins, urea resins, epoxy group-containing compounds or resins, carboxyl group-containing compounds or resins, acid anhydrides, alkoxysilane group-containing compounds or resins, and hydrazide compounds.
前記硬化触媒としては、塩基性化合物であってもよく、ルイス酸性化合物であってもよい。
前記塩基性化合物としては、例えば、金属ヒドロキシド、金属アルコキシド、金属カルボキシレート、金属アセチルアセチネート、オニウム塩の水酸化物、オニウムカルボキシレート、オニウム塩のハロゲン化物、活性メチレン系化合物の金属塩、活性メチレン系化合物のオニウム塩、アミノシラン類、アミン類、ホスフィン類等が挙げられる。前記オニウム塩としては、アンモニウム塩、ホスホニウム塩又はスルホニウム塩が好適である。
前記ルイス酸性化合物としては、例えば、有機スズ化合物、有機亜鉛化合物、有機チタン化合物、有機ジルコニウム化合物等が挙げられる。
The curing catalyst may be a basic compound or a Lewis acid compound.
Examples of the basic compound include metal hydroxides, metal alkoxides, metal carboxylates, metal acetylacetinates, hydroxides of onium salts, onium carboxylates, halides of onium salts, metal salts of active methylene compounds, onium salts of active methylene compounds, aminosilanes, amines, phosphines, etc. As the onium salts, ammonium salts, phosphonium salts, or sulfonium salts are preferable.
Examples of the Lewis acid compound include an organotin compound, an organozinc compound, an organotitanium compound, and an organozirconium compound.
前記溶剤としては、上記ブロックポリイソシアネート組成物において例示されたものと同様のものが挙げられる。 The solvent may be the same as those exemplified in the blocked polyisocyanate composition above.
また、顔料類(体質顔料、着色顔料、メタリック顔料等)、紫外線吸収剤、光安定剤、ラジカル安定剤、焼付工程時の着色を抑える黄変防止剤、塗面調整剤、流動調整剤、顔料分散剤、消泡剤、増粘剤及び造膜助剤としては、公知のものを適宜選択して用いることができる。 In addition, known pigments (extender pigments, color pigments, metallic pigments, etc.), ultraviolet absorbers, light stabilizers, radical stabilizers, yellowing inhibitors that suppress coloring during the baking process, coating surface conditioners, flow conditioners, pigment dispersants, defoamers, thickeners, and film-forming aids can be appropriately selected and used.
<樹脂組成物の製造方法>
本実施形態の樹脂組成物は、溶剤ベース、水系ベースどちらにも使用可能であるが、水系ベースで貯蔵安定性が良好である樹脂組成物はこれまでに知られていなかったことから、水系ベースの樹脂組成物として好適に用いられる。
<Method of producing resin composition>
The resin composition of the present embodiment can be used as either a solvent-based or aqueous-based resin composition, but since no aqueous-based resin composition having good storage stability has been known to date, it is preferably used as an aqueous-based resin composition.
水系ベースの樹脂組成物(水系樹脂組成物)を製造する場合には、まず、多価ヒドロキシ化合物又はその水分散体若しくは水溶物に、必要に応じて、多価ヒドロキシ化合物中の架橋性官能基と反応しうる硬化剤、硬化触媒、溶剤、顔料類(体質顔料、着色顔料、メタリック顔料等)、紫外線吸収剤、光安定剤、ラジカル安定剤、焼付工程時の着色を抑える黄変防止剤、塗面調整剤、流動調整剤、顔料分散剤、消泡剤、増粘剤、造膜助剤等の添加剤を加える。次いで、上記ブロックポリイソシアネート組成物又はその水分散体を硬化剤として添加し、必要に応じて、水や溶剤を更に添加して、粘度を調整する。次いで、攪拌機器により強制攪拌することによって、水系ベースの樹脂組成物(水系樹脂組成物)を得ることができる。 When producing a water-based resin composition (water-based resin composition), first, additives such as a curing agent capable of reacting with a crosslinkable functional group in the polyhydroxy compound, a curing catalyst, a solvent, pigments (body pigments, coloring pigments, metallic pigments, etc.), an ultraviolet absorber, a light stabilizer, a radical stabilizer, an anti-yellowing agent for suppressing coloring during the baking process, a coating surface conditioner, a flow conditioner, a pigment dispersant, an antifoaming agent, a thickener, and a film-forming aid are added to the polyhydroxy compound or its water dispersion or water solution as necessary. Next, the above-mentioned blocked polyisocyanate composition or its water dispersion is added as a curing agent, and water or a solvent is further added as necessary to adjust the viscosity. Next, the mixture is forcedly stirred with a stirring device to obtain a water-based resin composition (water-based resin composition).
溶剤ベースの樹脂組成物を製造する場合には、まず、多価ヒドロキシ化合物又はその溶剤希釈物に、必要に応じて、多価ヒドロキシ化合物中の架橋性官能基と反応しうる硬化剤、硬化触媒、溶剤、顔料類(体質顔料、着色顔料、メタリック顔料等)、紫外線吸収剤、光安定剤、ラジカル安定剤、焼付工程時の着色を抑える黄変防止剤、塗面調整剤、流動調整剤、顔料分散剤、消泡剤、増粘剤、造膜助剤等の添加剤を加える。次いで、上記ブロックポリイソシアネート組成物を硬化剤として添加し、必要に応じて、溶剤を更に添加して、粘度を調整する。次いで、手攪拌又はマゼラー等の攪拌機器を用いて攪拌することによって、溶剤ベースの樹脂組成物を得ることができる。 When producing a solvent-based resin composition, first, additives such as a curing agent capable of reacting with the crosslinkable functional group in the polyhydroxy compound, a curing catalyst, a solvent, pigments (body pigments, coloring pigments, metallic pigments, etc.), UV absorbers, light stabilizers, radical stabilizers, yellowing inhibitors for suppressing coloring during the baking process, coating surface conditioners, flow conditioners, pigment dispersants, defoamers, thickeners, and film-forming aids are added to the polyhydroxy compound or its solvent dilution as necessary. Next, the above-mentioned blocked polyisocyanate composition is added as a curing agent, and a solvent is further added as necessary to adjust the viscosity. Next, the solvent-based resin composition can be obtained by stirring by hand or using a stirring device such as a mixer.
≪樹脂膜≫
本実施形態の樹脂膜は、上記樹脂組成物を硬化させてなる。本実施形態の樹脂膜は、低温硬化性が良好である。
<Resin film>
The resin film of the present embodiment is formed by curing the above-mentioned resin composition. The resin film of the present embodiment has good low-temperature curing properties.
本実施形態の樹脂膜は、上記樹脂組成物を、基材にロール塗装、カーテンフロー塗装、スプレー塗装、ベル塗装、静電塗装等の公知の方法を用いて塗装し、加熱することで硬化させることで得られる。 The resin film of this embodiment is obtained by applying the resin composition to a substrate using a known method such as roll coating, curtain flow coating, spray coating, bell coating, or electrostatic coating, and then curing the composition by heating.
加熱温度は、省エネルギー及び基材の耐熱性の観点から、約70℃以上約120℃以下が好ましく、約70℃以上約110℃以下がより好ましく、約75℃以上約100℃以下がさらに好ましい。
加熱時間は、省エネルギー及び基材の耐熱性の観点から、約1分間以上約60分間以下が好ましく、約2分間以上約40分間以下がより好ましい。
From the viewpoints of energy saving and heat resistance of the substrate, the heating temperature is preferably from about 70° C. to about 120° C., more preferably from about 70° C. to about 110° C., and even more preferably from about 75° C. to about 100° C.
From the viewpoints of energy saving and heat resistance of the base material, the heating time is preferably from about 1 minute to about 60 minutes, and more preferably from about 2 minutes to about 40 minutes.
基材としては、特に限定されるものではなく、例えば、乗用車、トラック、オートバイ、バス等の自動車車体の外板部;バンパー等の自動車部品;携帯電話、オーディオ機器等の家庭電気製品の外板部;各種フィルム等は挙げられ、中でも、自動車車体の外板部又は自動車部品が好ましい。 The substrate is not particularly limited, and examples thereof include the outer panels of automobile bodies such as passenger cars, trucks, motorcycles, and buses; automobile parts such as bumpers; the outer panels of household electrical appliances such as mobile phones and audio equipment; and various films, among which the outer panels of automobile bodies or automobile parts are preferred.
基材の材質は、特に限定されるものではなく、例えば、鉄、アルミニウム、真鍮、銅、ブリキ、ステンレス鋼、亜鉛メッキ鋼、亜鉛合金(Zn-Al、Zn-Ni、Zn-Fe等)メッキ鋼等の金属材料;ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン(ABS)樹脂、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂、塩化ビニリデン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂等の樹脂類、各種のFRP等のプラスチック材料;ガラス、セメント、コンクリート等の無機材料;木材;紙、布等の繊維材料等が挙げられ、中でも、金属材料又はプラスチック材料が好ましい。 The material of the substrate is not particularly limited, and examples thereof include metal materials such as iron, aluminum, brass, copper, tinplate, stainless steel, zinc-plated steel, zinc alloy (Zn-Al, Zn-Ni, Zn-Fe, etc.) plated steel; resins such as polyethylene resin, polypropylene resin, acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS) resin, polyamide resin, acrylic resin, vinylidene chloride resin, polycarbonate resin, polyurethane resin, epoxy resin, and various plastic materials such as FRP; inorganic materials such as glass, cement, and concrete; wood; and fibrous materials such as paper and cloth, among which metal materials and plastic materials are preferred.
基材は、上記金属材料の表面、又は、上記金属材料から成形された車体等の金属表面に、リン酸塩処理、クロメート処理、複合酸化物処理等の表面処理が施されたものであってもよく、さらに、その上に塗膜が形成されているものであってもよい。塗膜が形成された基材としては、必要に応じて表面処理を施し、その上に下塗り塗膜が形成されたもの、例えば、電着塗料によって下塗り塗膜が形成された車体であってもよい。基材は、上記プラスチック材料の表面、又は、上記金属材料から成形された自動車部品等のプラスチック表面に、所望による表面処理を行ったものであってもよい。また、基材は、プラスチック材料と金属材料とが組み合わさったものであってもよい。 The substrate may be the surface of the above-mentioned metal material, or the metal surface of a car body or the like formed from the above-mentioned metal material, which has been subjected to a surface treatment such as phosphate treatment, chromate treatment, complex oxide treatment, or the like, and further may be one on which a coating film has been formed. The substrate on which a coating film has been formed may be one on which a surface treatment has been performed as necessary and on which a primer coating film has been formed, for example, a car body on which a primer coating film has been formed by electrochemical paint. The substrate may be the surface of the above-mentioned plastic material, or the plastic surface of an automobile part or the like formed from the above-mentioned metal material, which has been subjected to a surface treatment as desired. The substrate may also be one in which a plastic material and a metal material are combined.
本実施形態の樹脂膜は、後述する実施例に示すように、上記樹脂組成物を80℃で30分間加熱して硬化させてなる膜厚40μmの樹脂膜を、23℃で1週間保存後にアセトン中に23℃で24時間浸漬した際のゲル分率が82質量%以上であることが好ましく、85質量%以上がより好ましく、86質量%以上がさらに好ましい。ゲル分率が上記下限値以上であることで、低温硬化性がより良好なものとすることができる。一方、ゲル分率の上限値は特に限定されないが、例えば100質量%とすることができる。ゲル分率の具体的な測定方法は、例えば、後述する実施例に示す方法を用いることができる。 As shown in the examples described later, the resin film of this embodiment is a 40 μm thick resin film obtained by heating the resin composition at 80° C. for 30 minutes to cure the resin composition, and when the resin film is stored at 23° C. for one week and then immersed in acetone at 23° C. for 24 hours, the gel fraction is preferably 82% by mass or more, more preferably 85% by mass or more, and even more preferably 86% by mass or more. By having a gel fraction equal to or greater than the above lower limit, the low-temperature curing property can be improved. On the other hand, the upper limit of the gel fraction is not particularly limited, but can be, for example, 100% by mass. A specific method for measuring the gel fraction can be, for example, the method shown in the examples described later.
本実施形態の樹脂膜は、後述する実施例に示すように、上記樹脂組成物をガラス上に80℃下で30分間加熱して硬化させてなる膜厚40μmの樹脂膜の23℃におけるケーニッヒ硬度が38回以上であることが好ましく、40回以上であることがより好ましく、50回以上であることがさらに好ましく、55回以上であることが特に好ましい。23℃におけるケーニッヒ硬度が上記下限値以上であることで、より良好な硬度の樹脂膜とすることができる。一方、23℃におけるケーニッヒ硬度の上限値は特に限定されないが、例えば140回とすることができる。23℃におけるケーニッヒ硬度の具体的な測定方法は、例えば、後述する実施例に示す方法を用いることができる。 As shown in the examples described later, the resin film of this embodiment is a 40 μm thick resin film formed by heating the above resin composition on glass at 80° C. for 30 minutes to harden the resin composition, and the Konig hardness at 23° C. is preferably 38 or more, more preferably 40 or more, even more preferably 50 or more, and particularly preferably 55 or more. By having the Konig hardness at 23° C. be equal to or greater than the above lower limit, a resin film with better hardness can be obtained. On the other hand, the upper limit of the Konig hardness at 23° C. is not particularly limited, but can be, for example, 140. A specific method for measuring the Konig hardness at 23° C. can be, for example, the method shown in the examples described later.
本実施形態の樹脂膜は、後述する実施例に示すように、上記樹脂組成物を80℃で30分間加熱して硬化させてなる膜厚40μm、幅10mm及び長さ40mmの樹脂膜をチャック間距離20mmとなるようにセットし、23℃環境下、20mm/分の速度で実施された引張試験における最大応力が5MPa以上であることが好ましく、10MPa以上であることがより好ましく、15MPa以上であることがさらに好ましく、20MPa以上であることが特に好ましい。引張最大応力が上記下限値以上であることで、より良好な強度の樹脂膜とすることができる。一方、引張最大応力の上限値は特に限定されないが、例えば100MPaとすることができる。引張最大応力の具体的な測定方法は、例えば、後述する実施例に示す方法を用いることができる。 As shown in the examples described later, the resin film of this embodiment is a resin film having a thickness of 40 μm, a width of 10 mm, and a length of 40 mm, which is obtained by heating and curing the resin composition at 80° C. for 30 minutes. The resin film is set so that the chuck distance is 20 mm, and the maximum stress in a tensile test performed at a speed of 20 mm/min in a 23° C. environment is preferably 5 MPa or more, more preferably 10 MPa or more, even more preferably 15 MPa or more, and particularly preferably 20 MPa or more. By having the maximum tensile stress be equal to or greater than the above lower limit, a resin film with better strength can be obtained. On the other hand, the upper limit of the maximum tensile stress is not particularly limited, but can be, for example, 100 MPa. A specific method for measuring the maximum tensile stress can be, for example, the method shown in the examples described later.
本実施形態の樹脂膜は低温硬化性に優れることから、省エネルギー化が求められる種々の分野の製品や、耐熱性の低い材料の塗膜として好適に用いられる。 The resin film of this embodiment has excellent low-temperature curing properties, making it suitable for use in products in various fields where energy conservation is required, and as a coating for materials with low heat resistance.
≪積層体≫
本実施形態の積層体は、異なる組成の、上記樹脂膜の樹脂膜を2層以上含む。樹脂膜の1層当たりの厚さは、1μm以上50μm以下である。本実施形態の積層体は、上記樹脂膜を含むことで、低温硬化性に優れる。
<Laminate>
The laminate of the present embodiment includes two or more layers of the resin film having different compositions. The thickness of each resin film is 1 μm or more and 50 μm or less. The laminate of the present embodiment includes the resin film, and thus has excellent low-temperature curing properties.
本実施形態の積層体は、同じ組成の上記樹脂膜を2層以上含むこともできる。 The laminate of this embodiment can also contain two or more layers of the above resin film of the same composition.
また、本実施形態の積層体は、被着体上に上記樹脂膜を含む各種の塗膜を積層させてなる。
被着体としては、例えば、ガラス、各種金属、多孔質部材、各種塗装が施された部材、シーリング材硬化物、ゴム類、皮革類、繊維類、不織布、樹脂類のフィルム及びプレート、紫外線硬化型アクリル樹脂層、インキ類からなる層が挙げられる。前記各種金属としては、例えば、アルミニウム、鉄、亜鉛鋼板、銅、ステンレス等が挙げられる。前記多孔質部材としては、例えば、木材、紙、モルタル、石材等が挙げられる。前記各種塗装としては、例えば、フッ素塗装、ウレタン塗装、アクリルウレタン塗装等が挙げられる。前記シーリング材硬化物としては、例えば、シリコーン系、変性シリコーン系、ウレタン系等が挙げられる。前記ゴム類としては、例えば、天然ゴム、合成ゴム等が挙げられる。前記皮革類としては、例えば、天然皮革、人工皮革等が挙げられる。前記繊維類としては、例えば、植物系繊維、動物系繊維、炭素繊維、ガラス繊維等が挙げられる。前記樹脂類のフィルム及びプレートの原料となる樹脂類としては、例えば、ポリ塩化ビニル、ポリエステル、アクリル、ポリカーボネート、トリアセチルセルロース、ポリオレフィン等が挙げられる。前記インキ類としては、印刷インキ、UVインキ等が挙げられる。
The laminate of the present embodiment is formed by laminating various coating films including the above-mentioned resin film on an adherend.
Examples of the adherend include glass, various metals, porous members, members with various coatings, cured sealants, rubbers, leathers, fibers, nonwoven fabrics, resin films and plates, ultraviolet-cured acrylic resin layers, and layers made of inks. Examples of the various metals include aluminum, iron, galvanized steel sheets, copper, and stainless steel. Examples of the porous members include wood, paper, mortar, and stone. Examples of the various coatings include fluorine coatings, urethane coatings, and acrylic urethane coatings. Examples of the cured sealants include silicone-based, modified silicone-based, and urethane-based. Examples of the rubbers include natural rubber and synthetic rubber. Examples of the leathers include natural leather and artificial leather. Examples of the fibers include plant-based fibers, animal-based fibers, carbon fibers, and glass fibers. Examples of the resins that are the raw materials for the resin films and plates include polyvinyl chloride, polyester, acrylic, polycarbonate, triacetyl cellulose, and polyolefin. Examples of the inks include printing inks and UV inks.
本実施形態の積層体は、異なる組成の、上記樹脂組成物を、被着体にロール塗装、カーテンフロー塗装、スプレー塗装、ベル塗装、静電塗装等の公知の方法を用いてそれぞれ塗装し、それぞれ加熱して硬化させる、或いは、全ての層を塗装後にまとめて加熱して硬化させることで得られる。 The laminate of this embodiment can be obtained by applying different layers of the above resin composition to an adherend using known methods such as roll coating, curtain flow coating, spray coating, bell coating, and electrostatic coating, and then heating and curing each layer, or by applying all layers and then heating and curing them together.
本実施形態の積層体は、上記樹脂膜に加えて、例えば、プライマー層、接着剤層、加飾層等、その他公知の成分からなる層を含むことができる。 The laminate of this embodiment may include, in addition to the resin film, layers made of other known components, such as a primer layer, an adhesive layer, a decorative layer, etc.
以下、本実施形態を実施例及び比較例に基づいて更に詳しく説明するが、本実施形態は、以下の実施例により何ら限定されるものではない。
以下において、実施例21~23、及び25は参考例とする。
Hereinafter, the present embodiment will be described in more detail based on examples and comparative examples, but the present embodiment is not limited to the following examples in any way.
In the following, Examples 21 to 23 and 25 are considered as reference examples.
<試験項目>
実施例及び比較例で得られたブロックポリイソシアネート組成物について、以下に示す方法に従い、各物性の測定及び各評価を行った。
<Test items>
For the blocked polyisocyanate compositions obtained in the examples and comparative examples, the physical properties were measured and evaluated according to the methods described below.
[物性1]
(イソシアネート基(NCO)含有率)
ポリイソシアネートのNCO含有率を測定するために、ブロック剤によるブロック化前のポリイソシアネートを測定試料として用いた。
[Physical Properties 1]
(Isocyanate group (NCO) content)
In order to measure the NCO content of the polyisocyanate, the polyisocyanate before being blocked with a blocking agent was used as a measurement sample.
まず、フラスコに測定試料2g以上3g以下を精秤した(Wg)。次いで、トルエン20mLを添加し、測定試料を溶解した。次いで、2規定のジ-n-ブチルアミンのトルエン溶液20mLを添加し、混合後、15分間室温放置した。次いで、イソプロピルアルコール70mLを加え、混合した。次いで、この液を1規定塩酸溶液(ファクターF)で、指示薬に滴定した。得られた滴定値をV2mLとした。次いで、ポリイソシアネート試料無しで、得られた滴定値をV1mlとした。次いで、下記式からポリイソシアネートのイソシアネート基(NCO)含有率(質量%)を算出した。 First, 2 g to 3 g of the measurement sample was weighed out (Wg) into a flask. Next, 20 mL of toluene was added to dissolve the measurement sample. Next, 20 mL of a 2N toluene solution of di-n-butylamine was added, mixed, and left at room temperature for 15 minutes. Next, 70 mL of isopropyl alcohol was added and mixed. Next, this liquid was titrated with a 1N hydrochloric acid solution (Factor F) as an indicator. The titration value obtained was V2 mL. Next, the titration value obtained without the polyisocyanate sample was V1 ml. Next, the isocyanate group (NCO) content (mass%) of the polyisocyanate was calculated from the following formula.
イソシアネート基(NCO)含有率(質量%) = (V1-V2)×F×42/(W×1000)×100 Isocyanate group (NCO) content (mass%) = (V1-V2) x F x 42/(W x 1000) x 100
[物性2]
(数平均分子量及び重量平均分子量)
数平均分子量及び重量平均分子量は下記の装置を用いたゲルパーミエーションクロマトグラフ(GPC)測定によるポリスチレン基準の数平均分子量及び重量平均分子量である。ポリイソシアネートの数平均分子量を測定するために、ブロック剤によるブロック化前のポリイソシアネートを測定試料として用いた。また、重量平均分子量については、ブロックポリイソシアネート組成物をそのまま測定試料として用いた。測定条件を以下に示す。
[Physical Properties 2]
(Number average molecular weight and weight average molecular weight)
The number average molecular weight and weight average molecular weight are polystyrene-based number average molecular weight and weight average molecular weight measured by gel permeation chromatography (GPC) using the following equipment. To measure the number average molecular weight of the polyisocyanate, the polyisocyanate before blocking with a blocking agent was used as the measurement sample. For the weight average molecular weight, the blocked polyisocyanate composition was used as it was as the measurement sample. The measurement conditions are shown below.
(測定条件)
装置:東ソー(株)製、HLC-802A
カラム:東ソー(株)製、G1000HXL×1本
G2000HXL×1本
G3000HXL×1本
キャリアー:テトラヒドロフラン
検出方法:示差屈折計
(Measurement condition)
Apparatus: Tosoh Corporation, HLC-802A
Column: Tosoh Corporation, G1000HXL x 1
G2000HXL x 1
G3000HXL x 1 Carrier: Tetrahydrofuran Detection method: Differential refractometer
[物性3]
(平均イソシアネート官能基数)
ポリイソシアネートの平均イソシアネート官能基数(平均NCO数)は、下記式により求めた。なお、式中、「Mn」は、ブロック剤によるブロック化前のポリイソシアネートの数平均分子量であり、上記「物性2」において測定された値を用いた。「NCO含有率」は、ブロック剤によるブロック化前に測定したポリイソシアネートのイソシアネート基含有率であり、上記「物性1」において算出された値を用いた。
[Physical Properties 3]
(Average number of isocyanate functional groups)
The average number of isocyanate functional groups (average NCO number) of the polyisocyanate was calculated by the following formula. In the formula, "Mn" is the number average molecular weight of the polyisocyanate before blocking with a blocking agent, and the value measured in the above "Physical Properties 2" was used. "NCO content" is the isocyanate group content of the polyisocyanate measured before blocking with a blocking agent, and the value calculated in the above "Physical Properties 1" was used.
平均イソシアネート官能基数 = (Mn×NCO含有率×0.01)/42 Average number of isocyanate functional groups = (Mn x NCO content x 0.01)/42
[物性4]
(ブロックポリイソシアネート組成物の固形分量)
ブロックポリイソシアネート組成物の固形分量は、次のように求めた。
まず、底直径38mmのアルミ皿を精秤した。次いで、アルミ皿上に実施例及び比較例で製造されたブロックポリイソシアネート組成物約1gを乗せた状態で精秤した(W1)。次いで、ブロックポリイソシアネート組成物を均一厚さに調整した。次いで、アルミ皿に乗せた状態のブロックポリイソシアネート組成物を105℃のオーブンで1時間保持した。次いで、アルミ皿が室温になった後、アルミ皿に残存したブロックポリイソシアネート組成物を精秤した(W2)。次いで、下記式からブロックポリイソシアネート組成物の固形分量(質量%)を算出した。
[Physical Properties 4]
(Solid content of blocked polyisocyanate composition)
The solids content of the blocked polyisocyanate composition was determined as follows.
First, an aluminum dish with a bottom diameter of 38 mm was precisely weighed. Next, about 1 g of the blocked polyisocyanate composition produced in the Examples and Comparative Examples was precisely weighed on the aluminum dish (W1). Next, the blocked polyisocyanate composition was adjusted to a uniform thickness. Next, the blocked polyisocyanate composition placed on the aluminum dish was kept in an oven at 105°C for 1 hour. Next, after the aluminum dish reached room temperature, the blocked polyisocyanate composition remaining on the aluminum dish was precisely weighed (W2). Next, the solid content (mass%) of the blocked polyisocyanate composition was calculated from the following formula.
ブロックポリイソシアネート組成物の固形分量(質量%) = W2/W1×100 Solid content of blocked polyisocyanate composition (mass%) = W2/W1 x 100
[物性5]
(構成単位(II)/構成単位(I)のモル比)
構成単位(I)に対する構成単位(II)のモル比((II)/(I)のモル比)は、ブロックポリイソシアネート組成物をエバポレーターにより50℃以下で溶媒及びその他の成分を飛ばし、減圧乾燥した後、1H-NMR及び13C-NMRにより、構成単位(I)に対する構成単位(II)の組成比を測定することで、構成単位(I)に対する構成単位(II)のモル比を算出した。
[Physical Properties 5]
(Molar ratio of structural unit (II)/structural unit (I))
The molar ratio of the structural unit (II) to the structural unit (I) (the molar ratio of (II)/(I)) was calculated by evaporating the blocked polyisocyanate composition at 50° C. or less to remove the solvent and other components, drying the composition under reduced pressure, and then measuring the composition ratio of the structural unit (II) to the structural unit (I) by 1 H-NMR and 13 C-NMR.
[樹脂組成物の作製]
アクリルポリオール(Allnex社製 「Setalux1152」(商品名)、OH%(on solids)=4.2、Acid value(mgKOH/g)=4.8、固形分61質量%)と、各ブロックポリイソシアネート組成物を、水酸基のモル量に対するイソシアネート基のモル量の比(イソシアネート基/水酸基)が1となるように配合し、さらに酢酸ブチルを配合して、固形分33質量%になるように調製し、樹脂組成物を得た。
[Preparation of resin composition]
An acrylic polyol ("Setalux 1152" (product name) manufactured by Allnex Corporation, OH% (on solids) = 4.2, Acid value (mg KOH/g) = 4.8, solid content 61 mass%) and each blocked polyisocyanate composition were blended so that the ratio of the molar amount of isocyanate groups to the molar amount of hydroxyl groups (isocyanate groups/hydroxyl groups) was 1, and butyl acetate was further blended to adjust the solid content to 33 mass%, thereby obtaining a resin composition.
[評価1]
(貯蔵安定性)
得られた樹脂組成物20gについて、初期粘度、及び、20mLガラス瓶にて、23℃で24時間貯蔵した時の粘度を測定(粘度計:東機産業社製 RE-85R)した。初期粘度に対する貯蔵後の粘度の比を算出した。なお、初期粘度に対する貯蔵後の粘度の比が5.0以下であり、ゲル化や沈殿がみられないものを良好であると評価し、良好レベルの差を以下の評価基準により表した。
[Evaluation 1]
(Storage Stability)
For 20 g of the obtained resin composition, the initial viscosity and the viscosity after storage in a 20 mL glass bottle at 23° C. for 24 hours were measured (viscometer: RE-85R manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd.). The ratio of the viscosity after storage to the initial viscosity was calculated. Note that a viscosity ratio after storage of 5.0 or less to the initial viscosity and no gelation or precipitation was observed was evaluated as good, and the difference in the good level was expressed according to the following evaluation criteria.
(評価基準)
◎:非常に良好、初期粘度に対する貯蔵後の粘度の比が2.0以下
〇〇:良好、初期粘度に対する貯蔵後の粘度の比が2.0超3.0以下
〇:概ね良好、初期粘度に対する貯蔵後の粘度の比が3.0超5.0以下
(Evaluation criteria)
◎: Very good, the ratio of viscosity after storage to the initial viscosity is 2.0 or less. 〇〇: Good, the ratio of viscosity after storage to the initial viscosity is more than 2.0 and less than 3.0. 〇: Generally good, the ratio of viscosity after storage to the initial viscosity is more than 3.0 and less than 5.0.
[評価2]
(低温硬化性)
得られた樹脂組成物をポリプロピレン(PP)板上に乾燥膜厚40μmになるよう塗装した後、80℃で30分間加熱乾燥し、樹脂膜を得た。得られた樹脂膜を常温(23℃)で1週間保管し、ゲル分率の測定を行なった。ゲル分率は、樹脂膜をアセトン中に23℃で24時間浸漬した際の未溶解部分質量を浸漬前質量で除した値の百分率(質量%)として求めた。なお、ゲル分率が82質量%以上であるものを良好であると評価した。
[Evaluation 2]
(Low temperature curing)
The obtained resin composition was applied to a polypropylene (PP) plate so that the dry film thickness was 40 μm, and then heated and dried at 80 ° C for 30 minutes to obtain a resin film. The obtained resin film was stored at room temperature (23 ° C) for one week, and the gel fraction was measured. The gel fraction was calculated as a percentage (mass %) of the value obtained by dividing the undissolved mass of the resin film when it was immersed in acetone at 23 ° C for 24 hours by the mass before immersion. In addition, a gel fraction of 82 mass % or more was evaluated as good.
[評価3]
(ケーニッヒ硬度)
上記「評価2」と同様の方法を用いて、ガラス板上に樹脂膜を得た。得られた樹脂膜について、ケーニッヒ硬度計(BYK Gardner社のPendulum hardness tester)を用いて、23℃環境下でケーニッヒ硬度(回)を測定した。なお、ケーニッヒ硬度が38回以上であるものを良好であると評価した。
[Evaluation 3]
(Konig hardness)
A resin film was obtained on a glass plate using the same method as in "Evaluation 2" above. The obtained resin film was measured for Konig hardness (times) in a 23°C environment using a Konig hardness tester (Pendulum hardness tester from BYK Gardner). A Konig hardness of 38 times or more was evaluated as good.
[評価4]
(引張最大応力)
得られた樹脂組成物をポリプロピレン(PP)板上に乾燥膜厚40μmになるよう塗装した後、80℃で30分間加熱乾燥し、樹脂膜を得た。得られた樹脂膜を幅10mm、長さ40mmにカットし、チャック間距離が20mmになるようにセットし、23℃環境下、20mm/分の速度で引張試験を実施した。その時の最大点応力を引張最大応力とした。なお、引張最大応力が5MPa以上であるものを良好であると評価した。
[Evaluation 4]
(Maximum tensile stress)
The obtained resin composition was applied to a polypropylene (PP) plate so that the dry film thickness was 40 μm, and then heated and dried at 80 ° C for 30 minutes to obtain a resin film. The obtained resin film was cut to a width of 10 mm and a length of 40 mm, set so that the chuck distance was 20 mm, and a tensile test was performed at a speed of 20 mm / min in a 23 ° C environment. The maximum point stress at that time was taken as the maximum tensile stress. In addition, a maximum tensile stress of 5 MPa or more was evaluated as good.
<ポリイソシアネートの合成>
[合成例1]
(ポリイソシアネートP-1の合成)
温度計、攪拌羽根及び還流冷却管を取り付けた四ツ口フラスコに、窒素気流下で、HDI:100質量部、及び、3価アルコールとε-カプロラクトンとから誘導されるポリエステルポリオール(ダイセル化学社製、「プラクセル303」(商品名)、平均水酸基官能基数:3、数平均分子量300):5.2質量部を仕込み、撹拌下反応器内温度を88℃に1時間保持しウレタン化反応を行った。その後反応器内温度を62℃に保持し、イソシアヌレート化触媒テトラメチルアンモニウムカプリエートを加え、収率が51質量%になった時点で燐酸を添加し反応を停止した。反応液をろ過した後、薄膜蒸発缶を用いて未反応のHDIを除去して、イソシアヌレート型ポリイソシアネート(以下、「ポリイソシアネートP-1」と称する場合がある)を得た。得られたポリイソシアネートP-1のNCO含有率は18.8質量%、数平均分子量は1180、平均イソシアネート基数は5.3であった。また、得られたポリイソシアネートP-1について1H-NMR分析を行い、イソシアヌレート基が存在することを確認した。
<Synthesis of Polyisocyanate>
[Synthesis Example 1]
(Synthesis of Polyisocyanate P-1)
In a four-neck flask equipped with a thermometer, a stirring blade, and a reflux condenser, 100 parts by mass of HDI and 5.2 parts by mass of a polyester polyol derived from a trihydric alcohol and ε-caprolactone (manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd., "Placcel 303" (trade name), average number of hydroxyl groups: 3, number average molecular weight: 300) were charged under a nitrogen gas flow, and the temperature inside the reactor was kept at 88°C for 1 hour under stirring to carry out a urethane reaction. Thereafter, the temperature inside the reactor was kept at 62°C, and an isocyanurate catalyst tetramethylammonium caprylate was added, and when the yield reached 51% by mass, phosphoric acid was added to stop the reaction. After filtering the reaction liquid, unreacted HDI was removed using a thin-film evaporator to obtain an isocyanurate-type polyisocyanate (hereinafter, sometimes referred to as "polyisocyanate P-1"). The NCO content of the obtained polyisocyanate P-1 was 18.8% by mass, the number average molecular weight was 1180, and the average number of isocyanate groups was 5.3. Furthermore, the obtained polyisocyanate P-1 was subjected to 1 H-NMR analysis, which confirmed the presence of isocyanurate groups.
[合成例2]
(ポリイソシアネートP-2の合成)
温度計、攪拌羽根及び還流冷却管を取り付けた四ツ口フラスコに、窒素気流下で、HDI:80質量部、IPDI:20質量部、及び、3価アルコールとε-カプロラクトンとから誘導されるポリエステルポリオール(ダイセル化学社製、「プラクセル303」(商品名)、平均水酸基官能基数:3、数平均分子量300):5.2質量部を仕込み、撹拌下反応器内温度を88℃に1時間保持しウレタン化反応を行った。その後反応器内温度を62℃に保持し、イソシアヌレート化触媒テトラメチルアンモニウムカプリエートを加え、収率が51質量%になった時点で燐酸を添加し反応を停止した。反応液をろ過した後、薄膜蒸発缶を用いて未反応のHDI及びIPDIを除去して、イソシアヌレート型ポリイソシアネート(以下、「ポリイソシアネートP-2」と称する場合がある)を得た。得られたポリイソシアネートP-2のNCO含有率は18.0質量%、数平均分子量は1200、平均イソシアネート基数は5.1であった。また、得られたポリイソシアネートP-2について1H-NMR分析を行い、イソシアヌレート基が存在することを確認した。
[Synthesis Example 2]
(Synthesis of Polyisocyanate P-2)
In a four-neck flask equipped with a thermometer, a stirring blade, and a reflux condenser, 80 parts by mass of HDI, 20 parts by mass of IPDI, and 5.2 parts by mass of a polyester polyol derived from a trihydric alcohol and ε-caprolactone (manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd., "Placcel 303" (trade name), average number of hydroxyl groups: 3, number average molecular weight: 300) were charged under a nitrogen gas flow, and the temperature inside the reactor was kept at 88°C for 1 hour under stirring to carry out a urethane reaction. Thereafter, the temperature inside the reactor was kept at 62°C, and an isocyanurate catalyst tetramethylammonium caprylate was added, and when the yield reached 51% by mass, phosphoric acid was added to stop the reaction. The reaction liquid was filtered, and unreacted HDI and IPDI were removed using a thin-film evaporator to obtain an isocyanurate-type polyisocyanate (hereinafter, sometimes referred to as "polyisocyanate P-2"). The obtained polyisocyanate P-2 had an NCO content of 18.0% by mass, a number average molecular weight of 1200, and an average number of isocyanate groups of 5.1. Furthermore, the obtained polyisocyanate P-2 was subjected to 1 H-NMR analysis, and it was confirmed that an isocyanurate group was present.
[合成例3]
(ポリイソシアネートP-3の合成)
温度計、攪拌羽根及び還流冷却管を取り付けた四ツ口フラスコに、窒素気流下で、HDI:70質量部、IPDI:30質量部、及び、3価アルコールである、トリメチロールプロパン(平均水酸基官能基数:3、分子量:134):3.2質量部を仕込み、撹拌下反応器内温度を85℃に1時間保持しウレタン化反応を行った。その後反応器内温度を78℃に保持し、イソシアヌレート化触媒テトラメチルアンモニウムカプリエート:0.012質量部を加え、収率が45質量%になった時点で燐酸を添加し反応を停止した。反応液をろ過した後、薄膜蒸発缶を用いて未反応のHDI及びIPDIを除去して、イソシアヌレート型ポリイソシアネート(以下、「ポリイソシアネートP-3」と称する場合がある)を得た。得られたポリイソシアネートP-3のNCO含有率は18.9質量%、数平均分子量は1200、平均イソシアネート基数は5.4であった。また、得られたポリイソシアネートP-3について1H-NMR分析を行い、イソシアヌレート基が存在することを確認した。
[Synthesis Example 3]
(Synthesis of Polyisocyanate P-3)
In a four-neck flask equipped with a thermometer, a stirring blade, and a reflux condenser, 70 parts by mass of HDI, 30 parts by mass of IPDI, and 3.2 parts by mass of trimethylolpropane (average number of hydroxyl functional groups: 3, molecular weight: 134), which is a trihydric alcohol, were charged under a nitrogen gas flow, and the temperature inside the reactor was kept at 85° C. for 1 hour under stirring to carry out a urethane reaction. Thereafter, the temperature inside the reactor was kept at 78° C., and 0.012 parts by mass of an isocyanurate catalyst tetramethylammonium caprylate was added, and when the yield reached 45% by mass, phosphoric acid was added to stop the reaction. After filtering the reaction liquid, unreacted HDI and IPDI were removed using a thin-film evaporator to obtain an isocyanurate-type polyisocyanate (hereinafter, sometimes referred to as "polyisocyanate P-3"). The NCO content of the obtained polyisocyanate P-3 was 18.9% by mass, the number average molecular weight was 1200, and the average number of isocyanate groups was 5.4. Furthermore, the obtained polyisocyanate P-3 was subjected to 1 H-NMR analysis, which confirmed the presence of isocyanurate groups.
[合成例4]
(ポリイソシアネートP-4の合成)
温度計、攪拌羽根及び還流冷却管を取り付けた四ツ口フラスコに、窒素気流下で、HDI:70質量部、IPDI:30質量部、及び、3価アルコールである、トリメチロールプロパン(平均水酸基官能基数:3、分子量:134):2.6質量部を仕込み、撹拌下反応器内温度を91℃に1時間保持しウレタン化反応を行った。その後反応器内温度を77℃に保持し、イソシアヌレート化触媒テトラメチルアンモニウムカプリエート:0.012質量部を加え、収率が45質量%になった時点で燐酸を添加し反応を停止した。反応液をろ過した後、薄膜蒸発缶を用いて未反応のHDI及びIPDIを除去して、イソシアヌレート型ポリイソシアネート(以下、「ポリイソシアネートP-4」と称する場合がある)を得た。得られたポリイソシアネートP-4のNCO含有率は19.1質量%、数平均分子量は1070、平均イソシアネート基数は4.9であった。また、得られたポリイソシアネートP-4について1H-NMR分析を行い、イソシアヌレート基が存在することを確認した。
[Synthesis Example 4]
(Synthesis of Polyisocyanate P-4)
In a four-neck flask equipped with a thermometer, a stirring blade, and a reflux condenser, 70 parts by mass of HDI, 30 parts by mass of IPDI, and 2.6 parts by mass of trimethylolpropane (average number of hydroxyl functional groups: 3, molecular weight: 134), which is a trihydric alcohol, were charged under a nitrogen gas flow, and the temperature inside the reactor was kept at 91° C. for 1 hour under stirring to carry out a urethane reaction. Thereafter, the temperature inside the reactor was kept at 77° C., and 0.012 parts by mass of an isocyanurate catalyst tetramethylammonium caprylate was added, and when the yield reached 45% by mass, phosphoric acid was added to stop the reaction. After filtering the reaction liquid, unreacted HDI and IPDI were removed using a thin-film evaporator to obtain an isocyanurate-type polyisocyanate (hereinafter, sometimes referred to as "polyisocyanate P-4"). The NCO content of the obtained polyisocyanate P-4 was 19.1% by mass, the number average molecular weight was 1070, and the average number of isocyanate groups was 4.9. Furthermore, the obtained polyisocyanate P-4 was subjected to 1 H-NMR analysis, which confirmed the presence of isocyanurate groups.
[合成例5]
(ポリイソシアネートP-5の合成)
温度計、攪拌羽根及び還流冷却管を取り付けた四ツ口フラスコに、窒素気流下で、HDI:69質量部、IPDI:31質量部、及び、3価アルコールである、トリメチロールプロパン(平均水酸基官能基数:3、分子量:134):2.56質量部を仕込み、撹拌下反応器内温度を91℃に1時間保持しウレタン化反応を行った。その後反応器内温度を78℃に保持し、イソシアヌレート化触媒テトラメチルアンモニウムカプリエート:0.0124質量部を加え、収率が45質量%になった時点で燐酸を添加し反応を停止した。反応液をろ過した後、薄膜蒸発缶を用いて未反応のHDI及びIPDIを除去して、イソシアヌレート型ポリイソシアネート(以下、「ポリイソシアネートP-5」と称する場合がある)を得た。得られたポリイソシアネートP-5のNCO含有率は18.3質量%、数平均分子量は1420、平均イソシアネート基数は6.2であった。また、得られたポリイソシアネートP-5について1H-NMR分析を行い、イソシアヌレート基が存在することを確認した。
[Synthesis Example 5]
(Synthesis of Polyisocyanate P-5)
In a four-neck flask equipped with a thermometer, a stirring blade, and a reflux condenser, 69 parts by mass of HDI, 31 parts by mass of IPDI, and 2.56 parts by mass of trimethylolpropane (average number of hydroxyl functional groups: 3, molecular weight: 134), which is a trihydric alcohol, were charged under a nitrogen gas flow, and the temperature inside the reactor was kept at 91° C. for 1 hour under stirring to carry out a urethane reaction. Thereafter, the temperature inside the reactor was kept at 78° C., and 0.0124 parts by mass of an isocyanurate catalyst tetramethylammonium caprylate was added, and when the yield reached 45% by mass, phosphoric acid was added to stop the reaction. After filtering the reaction liquid, unreacted HDI and IPDI were removed using a thin-film evaporator to obtain an isocyanurate-type polyisocyanate (hereinafter, sometimes referred to as "polyisocyanate P-5"). The NCO content of the obtained polyisocyanate P-5 was 18.3% by mass, the number average molecular weight was 1420, and the average number of isocyanate groups was 6.2. Furthermore, the obtained polyisocyanate P-5 was subjected to 1 H-NMR analysis, which confirmed the presence of isocyanurate groups.
[合成例6]
(ポリイソシアネートP-6の合成)
温度計、攪拌羽根及び還流冷却管を取り付けた四ツ口フラスコに、窒素気流下で、HDI:80質量部、IPDI:20質量部、及び、3価アルコールである、トリメチロールプロパン(平均水酸基官能基数:3、分子量:134):3.5質量部を仕込み、撹拌下反応器内温度を92℃に1時間保持しウレタン化反応を行った。その後反応器内温度を77℃に保持し、イソシアヌレート化触媒テトラメチルアンモニウムカプリエート:0.012質量部を加え、収率が45質量%になった時点で燐酸を添加し反応を停止した。反応液をろ過した後、薄膜蒸発缶を用いて未反応のHDI及びIPDIを除去して、イソシアヌレート型ポリイソシアネート(以下、「ポリイソシアネートP-6」と称する場合がある)を得た。得られたポリイソシアネートP-6のNCO含有率は19.0質量%、数平均分子量は1240、平均イソシアネート基数は5.6であった。また、得られたポリイソシアネートP-6について1H-NMR分析を行い、イソシアヌレート基が存在することを確認した。
[Synthesis Example 6]
(Synthesis of Polyisocyanate P-6)
In a four-neck flask equipped with a thermometer, a stirring blade, and a reflux condenser, 80 parts by mass of HDI, 20 parts by mass of IPDI, and 3.5 parts by mass of trimethylolpropane (average number of hydroxyl functional groups: 3, molecular weight: 134), which is a trihydric alcohol, were charged under a nitrogen gas flow, and the temperature inside the reactor was kept at 92°C for 1 hour under stirring to carry out a urethane reaction. Thereafter, the temperature inside the reactor was kept at 77°C, and 0.012 parts by mass of an isocyanurate catalyst tetramethylammonium caprylate was added, and when the yield reached 45% by mass, phosphoric acid was added to stop the reaction. After filtering the reaction liquid, unreacted HDI and IPDI were removed using a thin-film evaporator to obtain an isocyanurate-type polyisocyanate (hereinafter, sometimes referred to as "polyisocyanate P-6"). The NCO content of the obtained polyisocyanate P-6 was 19.0% by mass, the number average molecular weight was 1240, and the average number of isocyanate groups was 5.6. Furthermore, the obtained polyisocyanate P-6 was subjected to 1 H-NMR analysis, which confirmed the presence of isocyanurate groups.
[合成例7]
(ポリイソシアネートP-7の合成)
温度計、攪拌羽根及び還流冷却管を取り付けた四ツ口フラスコに、窒素気流下で、ポリイソシアネートP-1:100質量部、メトキシポリエチレングリコール(MPG-081、エチレンオキサイド繰り返し単位:15個、日本乳化剤株式会社製):ポリイソシアネートP-1のイソシアネート基100モル%に対して0.5モル%となる量、2-エチルヘキシルアシッドホスフェート(JP-508T、城北化学工業株式会社製):0.08質量部、及び、ジプロピレングリコールジメチルエーテル(DPDM)を混合し120℃で2時間撹拌して、ポリイソシアネートP-7を得た。
[Synthesis Example 7]
(Synthesis of Polyisocyanate P-7)
Polyisocyanate P-1: 100 parts by mass, methoxypolyethylene glycol (MPG-081, ethylene oxide repeating unit: 15, manufactured by Nippon Nyukazai Co., Ltd.) in an amount of 0.5 mol % relative to 100 mol % of isocyanate groups in Polyisocyanate P-1, 2-ethylhexyl acid phosphate (JP-508T, manufactured by Johoku Chemical Industry Co., Ltd.) : 0.08 parts by mass, and dipropylene glycol dimethyl ether (DPDM) were mixed in a four-neck flask equipped with a thermometer, a stirring blade, and a reflux condenser under a nitrogen stream, and the mixture was stirred at 120°C for 2 hours to obtain Polyisocyanate P-7.
[合成例8]
(ポリイソシアネートP-8の合成)
温度計、攪拌羽根及び還流冷却管を取り付けた四ツ口フラスコに、窒素気流下で、ポリイソシアネートP-4:100質量部、メトキシポリエチレングリコール(MPG-081、エチレンオキサイド繰り返し単位:15個、日本乳化剤株式会社製):ポリイソシアネートP-4のイソシアネート基100モル%に対して0.5モル%、2-エチルヘキシルアシッドホスフェート(JP-508T、城北化学工業株式会社製):0.08質量部、及び、ジプロピレングリコールジメチルエーテル(DPDM)を混合し120℃で2時間撹拌して、ポリイソシアネートP-8を得た。
[Synthesis Example 8]
(Synthesis of Polyisocyanate P-8)
In a four-neck flask equipped with a thermometer, a stirring blade, and a reflux condenser, 100 parts by mass of polyisocyanate P-4, methoxypolyethylene glycol (MPG-081, ethylene oxide repeating units: 15, manufactured by Nippon Nyukazai Co., Ltd.): 0.5 mol % relative to 100 mol % of isocyanate groups in polyisocyanate P-4, 0.08 parts by mass of 2-ethylhexyl acid phosphate (JP-508T, manufactured by Johoku Chemical Industry Co., Ltd.), and dipropylene glycol dimethyl ether (DPDM) were mixed under a nitrogen stream and stirred at 120° C. for 2 hours to obtain polyisocyanate P-8.
[合成例9]
(ポリイソシアネートP-9の合成)
温度計、攪拌羽根及び還流冷却管を取り付けた四ツ口フラスコに、窒素気流下で、ポリイソシアネートP-1:100質量部、メトキシポリエチレングリコール(MPG-081、エチレンオキサイド繰り返し単位:15個、日本乳化剤株式会社製):6.0質量部(ポリイソシアネートP-1のイソシアネート基100モル%に対して2.0モル%となる量)、2-エチルヘキシルアシッドホスフェート(JP-508T、城北化学工業株式会社製):0.08質量部、及び、ジプロピレングリコールジメチルエーテル(DPDM)を混合し120℃で2時間撹拌して、ポリイソシアネートP-9を得た。
[Synthesis Example 9]
(Synthesis of Polyisocyanate P-9)
In a four-neck flask equipped with a thermometer, a stirring blade, and a reflux condenser, 100 parts by mass of polyisocyanate P-1, 6.0 parts by mass of methoxypolyethylene glycol (MPG-081, ethylene oxide repeating unit: 15, manufactured by Nippon Nyukazai Co., Ltd.) (amount equivalent to 2.0 mol % relative to 100 mol % of isocyanate groups in polyisocyanate P-1), 0.08 parts by mass of 2-ethylhexyl acid phosphate (JP-508T, manufactured by Johoku Chemical Industry Co., Ltd.), and dipropylene glycol dimethyl ether (DPDM) were mixed under a nitrogen stream and stirred at 120° C. for 2 hours to obtain polyisocyanate P-9.
<ブロックポリイソシアネート組成物の製造>
[実施例1]
(ブロックポリイソシアネート組成物BL-a1の製造)
温度計、攪拌羽根及び還流冷却管を取り付けた四ツ口フラスコに、窒素気流下で、合成例1で得られたポリイソシアネートP-1:100質量部、マロン酸ジイソプロピル:6.8質量部(NCO基100モル%に対して20モル%)、及び、マロン酸ジ-tert-ブチル:74.9質量部(NCO基100モル%に対して80モル%)を仕込み、さらに、ジプロピレングリコールジメチルエーテル(DPDM)を加えて、固形分が60質量%となるように調製した。次いで、攪拌しながら、ナトリウムメチラート(溶液の総質量に対して28質量%)含有メタノール溶液:1.0質量部を滴下した後、溶液温度が55℃になるように外浴を調整し、55℃で5時間ブロック化反応させて、ブロックポリイソシアネート組成物BL-a1を得た。得られたブロックポリイソシアネート組成物BL-a1について、固形分は60.1質量%、重量平均分子量5.39×103であった。
<Production of Blocked Polyisocyanate Composition>
[Example 1]
(Production of blocked polyisocyanate composition BL-a1)
In a four-neck flask equipped with a thermometer, a stirring blade, and a reflux condenser, 100 parts by mass of the polyisocyanate P-1 obtained in Synthesis Example 1, 6.8 parts by mass of diisopropyl malonate (20 mol% relative to 100 mol% of NCO groups), and 74.9 parts by mass of di-tert-butyl malonate (80 mol% relative to 100 mol% of NCO groups) were charged under a nitrogen stream, and dipropylene glycol dimethyl ether (DPDM) was further added to adjust the solid content to 60% by mass. Next, while stirring, 1.0 part by mass of a methanol solution containing sodium methylate (28% by mass relative to the total mass of the solution) was dropped, and the external bath was adjusted so that the solution temperature was 55°C, and the blocking reaction was carried out at 55°C for 5 hours to obtain a blocked polyisocyanate composition BL-a1. The obtained blocked polyisocyanate composition BL-a1 had a solid content of 60.1% by mass and a weight average molecular weight of 5.39 x 10 3 .
[実施例2~10及び比較例1~3]
(ブロックポリイソシアネート組成物BL-a2~BL-a10及びBL-b1~BL-b3の製造)
表1~3に記載のブロック剤の種類及び配合比率とした以外は、実施例1と同様の方法を用いて、ブロックポリイソシアネート組成物BL-a2~BL-a10及びBL-b1~BL-b3を製造した。
[Examples 2 to 10 and Comparative Examples 1 to 3]
(Production of blocked polyisocyanate compositions BL-a2 to BL-a10 and BL-b1 to BL-b3)
Blocked polyisocyanate compositions BL-a2 to BL-a10 and BL-b1 to BL-b3 were produced in the same manner as in Example 1, except that the types and blending ratios of the blocking agents shown in Tables 1 to 3 were used.
[実施例11]
(ブロックポリイソシアネート組成物BL-a11)
温度計、攪拌羽根及び還流冷却管を取り付けた四ツ口フラスコに、窒素気流下で、合成例3で得られたポリイソシアネートP-3:100質量部、マロン酸ジイソプロピル:NCO基100モル%に対して60モル%となる量、及び、マロン酸ジ-tert-ブチル:NCO基100モル%に対して40モル%となる量を仕込み、さらに、ジプロピレングリコールジメチルエーテル(DPDM)を加えて、固形分が60質量%となるように調製した。次いで、攪拌しながら、ナトリウムメチラート(溶液の総質量に対して28質量%)含有メタノール溶液:1.2質量部を滴下した後、溶液温度が55℃になるように外浴を調整し、53℃で8時間以上ブロック化反応させて、ブロックポリイソシアネート組成物BL-a11を得た。得られたブロックポリイソシアネート組成物BL-a11について、固形分は60.1質量%、重量平均分子量7.94×103であった。
[Example 11]
(Blocked polyisocyanate composition BL-a11)
In a four-neck flask equipped with a thermometer, a stirring blade and a reflux condenser, 100 parts by mass of polyisocyanate P-3 obtained in Synthesis Example 3, diisopropyl malonate: 60 mol% relative to 100 mol% of NCO groups, and di-tert-butyl malonate: 40 mol% relative to 100 mol% of NCO groups were charged under nitrogen gas flow, and dipropylene glycol dimethyl ether (DPDM) was further added to adjust the solid content to 60% by mass. Next, while stirring, 1.2 parts by mass of a methanol solution containing sodium methylate (28% by mass relative to the total mass of the solution) was dropped, and the outer bath was adjusted so that the solution temperature was 55 ° C., and the blocking reaction was carried out at 53 ° C. for 8 hours or more to obtain a blocked polyisocyanate composition BL-a11. The obtained blocked polyisocyanate composition BL-a11 had a solid content of 60.1% by mass and a weight average molecular weight of 7.94 × 10 3 .
[実施例12~23]
(ブロックポリイソシアネート組成物BL-a12~BL-a23)
表4~6に記載の、ポリイソシアネートの種類、並びに、ブロック剤の種類及び配合比率とした以外は、実施例11と同様の方法を用いて、ブロックポリイソシアネート組成物BL-a12~BL-a23を製造した。
[Examples 12 to 23]
(Blocked polyisocyanate compositions BL-a12 to BL-a23)
Blocked polyisocyanate compositions BL-a12 to BL-a23 were produced in the same manner as in Example 11, except that the types of polyisocyanates and the types and blending ratios of blocking agents were as shown in Tables 4 to 6.
[実施例24]
(ブロックポリイソシアネート組成物BL-a24)
温度計、攪拌羽根及び還流冷却管を取り付けた四ツ口フラスコに、窒素気流下で、合成例1で得られたポリイソシアネートP-1:100質量部、マロン酸ジイソプロピル:NCO基100モル%に対して80モル%となる量、及び、マロン酸ジ-tert-ブチル:NCO基100モル%に対して20モル%となる量を仕込み、さらに、ジプロピレングリコールジメチルエーテル(DPDM)を加えて、固形分が60質量%となるように調製した。次いで、攪拌しながら、ナトリウムメチラート(溶液の総質量に対して28質量%)含有メタノール溶液:1.0質量部を滴下した後、溶液温度が53℃になるように外浴を調整し、53℃で6時間以上ブロック化反応させて、赤外分光(IR)法でイソシアネート基のピークの消失を確認した。その後、tert-ブタノール:ポリイソシアネートP-1の初期NCO基(ブロック化反応前のNCO基)100モル%に対して100モル%となる量を添加し、80℃で2時間反応させた。その後、反応液中に残存するtert-ブタノール及びエステル交換反応で生成したイソプロパノールを減圧留去により除去し、さらに、減圧留去時に取り除かれたジプロピレングリコールジメチルエーテル(DPDM)を追加し、ブロックポリイソシアネート組成物BL-a24を得た。得られたブロックポリイソシアネート組成物BL-a24について、固形分は60.2質量%、重量平均分子量8.31×103であった。
[Example 24]
(Blocked polyisocyanate composition BL-a24)
In a four-neck flask equipped with a thermometer, a stirring blade and a reflux condenser, 100 parts by mass of polyisocyanate P-1 obtained in Synthesis Example 1, diisopropyl malonate: 80 mol% relative to 100 mol% of NCO groups, and di-tert-butyl malonate: 20 mol% relative to 100 mol% of NCO groups were charged under nitrogen gas flow, and dipropylene glycol dimethyl ether (DPDM) was further added to adjust the solid content to 60% by mass. Next, while stirring, 1.0 part by mass of a methanol solution containing sodium methylate (28% by mass relative to the total mass of the solution) was dropped, and the external bath was adjusted so that the solution temperature was 53 ° C., and the blocking reaction was carried out at 53 ° C. for 6 hours or more, and the disappearance of the peak of the isocyanate group was confirmed by infrared spectroscopy (IR) method. Thereafter, tert-butanol was added in an amount equivalent to 100 mol% relative to 100 mol% of the initial NCO groups (NCO groups before the blocking reaction) of polyisocyanate P-1, and the mixture was allowed to react at 80°C for 2 hours. Thereafter, the tert-butanol remaining in the reaction solution and the isopropanol produced by the transesterification reaction were removed by distillation under reduced pressure, and dipropylene glycol dimethyl ether (DPDM) removed during the distillation under reduced pressure was added to obtain a blocked polyisocyanate composition BL-a24. The obtained blocked polyisocyanate composition BL-a24 had a solid content of 60.2 mass% and a weight average molecular weight of 8.31 x 103 .
[実施例25]
(ブロックポリイソシアネート組成物BL-a25)
温度計、攪拌羽根及び還流冷却管を取り付けた四ツ口フラスコに、窒素気流下で、合成例1で得られたポリイソシアネートP-1:100質量部、マロン酸ジイソプロピル:84.2質量部(NCO基100モル%に対して100モル%となる量)を仕込み、さらに、ジプロピレングリコールジメチルエーテル(DPDM)を加えて、固形分が60質量%となるように調製した。次いで、攪拌しながら、ナトリウムメチラート(溶液の総質量に対して28質量%)含有メタノール溶液:1.0質量部を滴下した後、溶液温度が48℃になるように外浴を調整し、48℃で6時間以上ブロック化反応させて、IR法でイソシアネート基のピークの消失を確認した。その後、tert-ブタノール:66.4質量部(ポリイソシアネートP-1の初期NCO基100モル%に対して200モル%となる量)を添加し、80℃で4時間反応させた。その後、反応液中に残存するtert-ブタノール、及び、エステル交換反応で生成したイソプロパノールを減圧留去により除去し、さらに、減圧留去時に取り除かれたジプロピレングリコールジメチルエーテル(DPDM)を追加し、ブロックポリイソシアネート組成物BL-a25を得た。得られたブロックポリイソシアネート組成物BL-a25について、固形分は60.1質量%、重量平均分子量6.83×103であった。
[Example 25]
(Blocked polyisocyanate composition BL-a25)
In a four-neck flask equipped with a thermometer, a stirring blade and a reflux condenser, 100 parts by mass of polyisocyanate P-1 obtained in Synthesis Example 1, 84.2 parts by mass of diisopropyl malonate (amount equivalent to 100 mol% relative to 100 mol% of NCO groups) were charged under nitrogen gas flow, and dipropylene glycol dimethyl ether (DPDM) was further added to adjust the solid content to 60% by mass. Next, while stirring, 1.0 part by mass of a methanol solution containing sodium methylate (28% by mass relative to the total mass of the solution) was dropped, and the outer bath was adjusted so that the solution temperature was 48 ° C., and the blocking reaction was carried out at 48 ° C. for 6 hours or more, and the disappearance of the peak of the isocyanate group was confirmed by the IR method. Thereafter, 66.4 parts by mass of tert-butanol (amount equivalent to 200 mol% relative to 100 mol% of the initial NCO groups of polyisocyanate P-1) was added, and the reaction was carried out at 80 ° C. for 4 hours. Thereafter, the tert-butanol remaining in the reaction solution and the isopropanol produced by the transesterification reaction were removed by vacuum distillation, and further, dipropylene glycol dimethyl ether (DPDM) removed during the vacuum distillation was added to obtain a blocked polyisocyanate composition BL-a25. The obtained blocked polyisocyanate composition BL-a25 had a solid content of 60.1% by mass and a weight average molecular weight of 6.83 × 103 .
[実施例26]
(ブロックポリイソシアネート組成物BL-a26)
表6に記載の、ポリイソシアネートの種類、並びに、ブロック剤の種類及び配合比率とした以外は、実施例1と同様の方法を用いて、ブロックポリイソシアネート組成物BL-a26を製造した。
[Example 26]
(Blocked polyisocyanate composition BL-a26)
A blocked polyisocyanate composition BL-a26 was produced in the same manner as in Example 1, except that the types of polyisocyanate and the types and blending ratios of blocking agents were as shown in Table 6.
なお、ブロックポリイソシアネート組成物BL-a26は、以下の方法を用いて樹脂組成物を調製した。
水系アクリルポリオール主剤(Nuplex社製、「Setaqua(登録商標)6515」(商品名)、OH(%)(on solids)=3.3、Acid value(mgKOH/g)=9.9、固形分45質量%)と、ブロックポリイソシアネート組成物BL-a26を、水酸基のモル量に対するイソシアネート基のモル量の比(イソシアネート基/水酸基)が0.80となるように配合した。さらにイオン交換水を配合して、微量のジメチルアミノエタノールを添加し、pHが8.0以上8.5以下程度、固形分45質量%になるように調製した。次いで、溶液をホモディスパーを用いて1000rpmで15分間撹拌し、脱泡後、樹脂組成物を得た。得られた樹脂組成物について、上記と同様の方法を用いて、低温硬化性を評価した。
The blocked polyisocyanate composition BL-a26 was prepared as a resin composition by the following method.
A water-based acrylic polyol base agent (Nuplex Corporation, "Setaqua (registered trademark) 6515" (trade name), OH (%) (on solids) = 3.3, Acid value (mg KOH / g) = 9.9, solid content 45 mass%) and blocked polyisocyanate composition BL-a26 were mixed so that the ratio of the molar amount of isocyanate groups to the molar amount of hydroxyl groups (isocyanate group / hydroxyl group) was 0.80. Further, ion exchange water was mixed, and a trace amount of dimethylaminoethanol was added to adjust the pH to about 8.0 to 8.5 and the solid content to 45 mass%. Next, the solution was stirred at 1000 rpm using a homodisper for 15 minutes, and after defoaming, a resin composition was obtained. The obtained resin composition was evaluated for low temperature curing property using the same method as above.
また、実施例及び比較例で得られたブロックポリイソシアネート組成物について、上記方法を用いて、各種評価を行った。結果を以下の表1~6に示す。 In addition, various evaluations were performed using the above-mentioned methods on the blocked polyisocyanate compositions obtained in the examples and comparative examples. The results are shown in Tables 1 to 6 below.
なお、表1~6において、ブロック剤の種類は以下に示すとおりである。
(ブロック剤)
B-1:マロン酸ジイソプロピル
B-2:マロン酸ジ-tert-ブチル
B-3:マロン酸ジエチル
In Tables 1 to 6, the types of blocking agents are as follows:
(Blocking agent)
B-1: Diisopropyl malonate B-2: Di-tert-butyl malonate B-3: Diethyl malonate
表1~6から、構成単位(II)/構成単位(I)のモル比が20/80以上92/8以下であるブロックポリイソシアネート組成物BL-a1~BL-a26(実施例1~26)では、樹脂組成物としたときの貯蔵安定性が良好であり、且つ、樹脂膜としたときの低温硬化性、ケーニッヒ硬度及び引張最大応力が良好であった。
また、構成単位(II)/構成単位(I)のモル比が異なるブロックポリイソシアネート組成物BL-a1~BL-a9及びBL-a11~BL-a15(実施例1~9及び11~15)において、構成単位(II)/構成単位(I)のモル比が小さくなるほど、すなわち、B-2の割合が多くなるほど、樹脂膜としたときのケーニッヒ硬度がより優れる傾向がみられた。一方で、構成単位(II)/構成単位(I)のモル比が大きくなるほど、すなわち、B-1の割合が多くなるほど、樹脂組成物としたときの貯蔵安定性がより優れる傾向がみられた。さらに、構成単位(II)/構成単位(I)のモル比が90/10以下であるブロックポリイソシアネート組成物BL-a1~BL-a8及びBL-a11~BL-a15(実施例1~8及び11~15)では、樹脂組成物としたときの引張最大応力がより優れる傾向がみられた。
また、HDI及びIPDIに由来する構成単位を含むポリイソシアネートを用いたブロックポリイソシアネート組成物BL-a10~BL-a18及びBL-a20(実施例10~18及び20)では、樹脂膜としたときのケーニッヒ硬度及び引張最大応力が特に優れる傾向がみられた。
親水性化合物に由来する構成単位を含むポリイソシアネートを用いたブロックポリイソシアネート組成物BL-a19(実施例19)では、親水性化合物に由来する構成単位を含まないポリイソシアネートを用いたブロックポリイソシアネート組成物BL-a6(実施例6)に比べて、樹脂膜としたときの低温硬化性、ケーニッヒ硬度及び引張最大応力がより優れる傾向がみられた。
使用したブロック剤の組み合わせが異なるブロックポリイソシアネート組成物BL-a2、BL-a4及びBL-a6、並びに、BL-a21~BL-a23(実施例2、4、6及び21~23)において、3級アルキル基を有するマロン酸エステルと2級アルキル基を有するマロン酸エステルを用いたブロックポリイソシアネート組成物BL-a2、BL-a4及びBL-a6(実施例2、4及び6)では、樹脂膜としたときの低温硬化性、ケーニッヒ硬度及び引張最大応力がより優れる傾向がみられた。
As can be seen from Tables 1 to 6, the blocked polyisocyanate compositions BL-a1 to BL-a26 (Examples 1 to 26), in which the molar ratio of the structural unit (II)/structural unit (I) was 20/80 or more and 92/8 or less, had good storage stability when made into a resin composition, and also had good low-temperature curing properties, Konig hardness, and maximum tensile stress when made into a resin film.
In addition, in the blocked polyisocyanate compositions BL-a1 to BL-a9 and BL-a11 to BL-a15 (Examples 1 to 9 and 11 to 15) having different molar ratios of the structural unit (II)/structural unit (I), the smaller the molar ratio of the structural unit (II)/structural unit (I), i.e., the higher the proportion of B-2, the better the Konig hardness when formed into a resin film. On the other hand, the larger the molar ratio of the structural unit (II)/structural unit (I), i.e., the higher the proportion of B-1, the better the storage stability when formed into a resin composition. Furthermore, in the blocked polyisocyanate compositions BL-a1 to BL-a8 and BL-a11 to BL-a15 (Examples 1 to 8 and 11 to 15) in which the molar ratio of the structural unit (II)/structural unit (I) is 90/10 or less, the resin composition tended to have a better maximum tensile stress.
In addition, in the blocked polyisocyanate compositions BL-a10 to BL-a18 and BL-a20 (Examples 10 to 18 and 20) using polyisocyanates containing structural units derived from HDI and IPDI, the Konig hardness and maximum tensile stress when formed into a resin film tended to be particularly excellent.
Block polyisocyanate composition BL-a19 (Example 19) using a polyisocyanate containing a structural unit derived from a hydrophilic compound tended to be superior in low-temperature curing properties, Konig hardness, and maximum tensile stress when made into a resin film, compared with block polyisocyanate composition BL-a6 (Example 6) using a polyisocyanate not containing a structural unit derived from a hydrophilic compound.
Among the blocked polyisocyanate compositions BL-a2, BL-a4, BL-a6, and BL-a21 to BL-a23 (Examples 2, 4, 6, and 21 to 23) which used different combinations of blocking agents, the blocked polyisocyanate compositions BL-a2, BL-a4, and BL-a6 (Examples 2, 4, and 6) which used a malonic acid ester having a tertiary alkyl group and a malonic acid ester having a secondary alkyl group tended to have better low-temperature curing properties, Konig hardness, and maximum tensile stress when formed into a resin film.
一方、マロン酸ジイソプロピル(B-1)を単独で用いたブロックポリイソシアネート組成物BL-b1(比較例1)では、樹脂組成物としたときの貯蔵安定性を良好に保つことができたが、樹脂膜としたときの低温硬化性及びケーニッヒ硬度が劣っていた。
また、マロン酸ジ-tert-ブチル(B-2)を単独で用いたブロックポリイソシアネート組成物BL-b2(比較例2)では、樹脂膜としたときの低温硬化性及びケーニッヒ硬度を良好に保つことができたが、樹脂組成物としたときの貯蔵安定性が劣っていた。
構成単位(II)/構成単位(I)のモル比が5/95であるブロックポリイソシアネート組成物BL-b3(比較例3)では、樹脂膜としたときの低温硬化性及びケーニッヒ硬度を良好に保つことができたが、樹脂組成物としたときの貯蔵安定性が劣っていた。
On the other hand, in the blocked polyisocyanate composition BL-b1 (Comparative Example 1) in which diisopropyl malonate (B-1) was used alone, the storage stability was excellent when made into a resin composition, but the low-temperature curing property and Konig hardness were poor when made into a resin film.
In addition, in the blocked polyisocyanate composition BL-b2 (Comparative Example 2) in which di-tert-butyl malonate (B-2) was used alone, the low-temperature curing property and Konig hardness were kept good when made into a resin film, but the storage stability was poor when made into a resin composition.
In the blocked polyisocyanate composition BL-b3 (Comparative Example 3) in which the molar ratio of the structural unit (II)/structural unit (I) was 5/95, the low-temperature curing properties and Konig hardness were excellent when made into a resin film, but the storage stability was poor when made into a resin composition.
本実施形態のブロックポリイソシアネート組成物によれば、樹脂組成物としたときの貯蔵安定性が良好であり、且つ、樹脂膜としたときの80℃程度の低温での硬化性が良好であるブロックポリイソシアネート組成物を提供することができる。本実施形態の樹脂組成物は、前記ブロックポリイソシアネート組成物を含み、貯蔵安定性が良好である。また、本実施形態の樹脂組成物は、低温硬化性に優れる樹脂膜が得られることから、耐熱性の低い材料の塗装に好適に用いられる。 The blocked polyisocyanate composition of this embodiment can provide a blocked polyisocyanate composition that has good storage stability when made into a resin composition and has good curing properties at a low temperature of about 80°C when made into a resin film. The resin composition of this embodiment contains the blocked polyisocyanate composition and has good storage stability. In addition, the resin composition of this embodiment can provide a resin film that has excellent low-temperature curing properties, and is therefore suitable for use in coating materials with low heat resistance.
Claims (11)
前記3級アルキル基を有するマロン酸エステルに由来する構成単位に対する前記2級アルキル基を有するマロン酸エステルに由来する構成単位のモル比が5/95超95/5未満であり、
前記3級アルキル基を有するマロン酸エステルがマロン酸ジ-tert-ブチルを含み、且つ、前記2級アルキル基を有するマロン酸エステルがマロン酸ジイソプロピルを含む、ブロックポリイソシアネート組成物。 A blocked polyisocyanate composition comprising a blocked polyisocyanate derived from a polyisocyanate, a malonic acid ester having one or more tertiary alkyl groups, and a malonic acid ester having one or more secondary alkyl groups,
a molar ratio of the structural units derived from a malonic acid ester having a secondary alkyl group to the structural units derived from a malonic acid ester having a tertiary alkyl group is greater than 5/95 and less than 95/5;
The blocked polyisocyanate composition , wherein the malonic acid ester having a tertiary alkyl group comprises di-tert-butyl malonate, and the malonic acid ester having a secondary alkyl group comprises diisopropyl malonate .
前記積層体の1層当たりの厚さが1μm以上50μm以下である、積層体。 A laminate comprising two or more layers of the resin film according to any one of claims 7 to 10 , each layer having a different composition,
The laminate has a thickness of 1 μm or more and 50 μm or less per layer.
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