JPH064692B2 - ウレタン樹脂組成物 - Google Patents

ウレタン樹脂組成物

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JPH064692B2
JPH064692B2 JP59232161A JP23216184A JPH064692B2 JP H064692 B2 JPH064692 B2 JP H064692B2 JP 59232161 A JP59232161 A JP 59232161A JP 23216184 A JP23216184 A JP 23216184A JP H064692 B2 JPH064692 B2 JP H064692B2
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は乾燥性,耐候性にすぐれ、しかも塗膜の性能が
良好なウレタン樹脂組成物に関する。
従来の技術 従来よりアクリルポリオールと脂肪族ポリイソシアネー
ト化合物とからなる2液型ポリウレタン塗料は、その優
れた性質から自動車補修,家電製品,屋根瓦,化学プラ
ント,建築物の外装などに広く使用されている。これら
に使用されている脂肪族ポリイソシアネートとしては、
一般にω,ω′−ジイソシアネートジメチルベンゼン
(以下、XDIと略する),ビス(イソシアネートメチ
ル)シクロヘキサン(以下、H6XDIと略する),3−イ
ソシアネートメチル−3,5,5−トリメチルシクロヘ
キシルイソシアネート(以下、IPDIと略する),4,
4′−メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)
(以下、H12MDIと略する),ヘキサメチレンジイソシア
ネート(以下、HDIと略する),トリメチルヘキサメチ
レンジイソシアネート(以下、TMHDIと略する)などの
誘導体が用いられている。しかしこれらの脂肪族イソシ
アネート誘導体とアクリルポリオールからなる塗膜は、
第1表に示したような物性関係にあり、前記用途におい
て要求される物性をバランスよく保有しているものはな
い。
たとえば自動車補修用塗料は上記要求物性を全て満足す
る必要がある。この問題を解決するため、ヘキサメチレ
ンジイソシアネート誘導体と3−イソシアネートメチル
−3,5,5トリメチルシクロヘキシルイソシアネート
誘導体とからなるポリイソシアネート混合物をイソシア
ネート成分として使用する方法が提案されているが(特
公昭55−19273号公報)上記要求物性を全て満足
させるに到っていない。
発明が解決しようとする問題点 本発明は、乾燥性,機械的物性,耐候性および耐薬品性
のいずれの点でもすぐれたウレタン樹脂組成物を提供す
ることにある。
問題点を解決するための手段 前述のような事情に鑑み、乾燥性,機械的物性,耐候
性,耐薬品性などの塗膜物性について改良研究をおこな
った結果、α,α,α′,α′−テトラメチル−キシリ
レンジイソシアネート誘導体とヘキサメチレンジイソシ
アネート誘導体をそれぞれ特定割合で混合すると好結果
が得られることを知見し、この知見に基づき本発明を完
成するに至った。
すなわち、本発明は、i)α,α,α′,α′−テトラメ
チル−キシリレンジイソシアネート(以下、TMXDIと略
する)誘導体とヘキサメチレンジイソシアネート誘導体
との固形分重量比が20/80〜80/20であるポリイ
ソシアネート成分とアクリルポリオールとを含有してな
るウレタン樹脂組成物に関する。
本発明に用いられるTMXDIとは、m−TMXDI,p−TMXDI
およびそれらの混合物などがあげられ、これらは次の構
造式を有しており、たとえば米国特許第3,290,350
号明細書,第4,130,577号明細書,第4,439,616号
明細書などに記載の方法で製造される。
本発明に用いられるTMXDI誘導体としては、前述のm−T
MXDI,p−TMXDIあるいはそれらの混合物と低分子量ポ
リオールとをイソシアネート基が過剰の状態で反応させ
ることにより得られる末端にイソシアネート基をもつプ
レポリマーなどがあげられる。
このプレポリマーを製造するのに用いられる低分子量ポ
リオールとしては、たとえばエチレングリコール,プロ
ピレングリコール,1,2−ブチレングリコール,1,
3−ブチレングリコール,1,6−ヘキサンジオール,
ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール,ネオ
ペンチルグリコール,ネオペンチルグリコールヒドロキ
シピパリン酸エステル,トリエチレングリコール,水添
ビスフェノールA,キシリレングリコール,1,4−ブ
チレングリコールなどの2価アルコール,たとえばグリ
セリン,トリメチロールエタン,トリメチロールプロパ
ン,1,2,6−ヘキサントリオールなどの3価アルコ
ール,たとえばペンタエリスリトールなどの4価アルコ
ール,上記ポリオールのプロピレンオキサイドあるいは
エチレンオキサイド付加物などがあげられる。
これらのポリオールは単独あるいは混合して使用しても
よい。TMXDIと上記低分子量ポリオールからなるプレポ
リマーは、一般にはNCO基/OH基(当量比)が約2.0〜
15,好ましくは約4〜8で、通常40〜140℃,好
ましくは70〜100℃で反応をおこなった後、必要な
らば未反応のイソシアネートモノマーを通常おこなわれ
ている薄膜蒸留法または描出法などで取り除くことがで
きる。この反応には、錫系,鉛系,亜鉛系,鉄系などの
有機金属触媒を用いてもよい。
本発明に用いられるHDI誘導体としては、HDIと前述の低
分子量ポリオールとをイソシアネート基が過剰の状態で
前記TMXDIと低分子量ポリオールの場合と同様な方法で
反応させて得られる末端にイソシアネート基をもつプレ
ポリマー、HDIと水あるいはアミン類、(例、イソブチ
ルアミン,n−プロピルアミン,アリルアミンなど)と
反応させて得られるビュレット化物あるいは有機ジイソ
シアネートのダイマー化,トリマー化触媒として公知の
触媒を用いて反応させることにより得られるダイマー化
物やトリマー化物などがあげられる。これらのポリイソ
シアネートは単独あるいは混合して用いることができ
る。
TMXDI誘導体とHDI誘導体の混合割合は、固形分換算で重
量比が20/80〜80/20,好ましくは、30/7
0〜70/30程度となる量である。TMXDI誘導体の割
合が20/80に満たない場合、塗膜の乾燥性が悪くな
り、ゴミの付着,流水,メタリックカラーの泳ぎなどが
起る。一方、TMXDI誘導体の割合が80/20をこえる
と、機械的物性が低下し、塗膜の可撓性,付着性,耐衝
撃性が悪くなる。
これらのポリイソシアネート混合物には、作業性をよく
するためにNCO基に対して活性な水素を持たない有機溶
剤を使用することが多い。このような有機溶剤として
は、たとえば酢酸エチル,酢酸 n−ブチル,酢酸イソ
ブチルなどのエステル系溶剤、たとえば2−エトキシエ
チルアセテートなどのエーテルエステル系溶剤、たとえ
ばトルエン,キシレンなどの芳香族炭化水素系溶剤、た
とえばメチルエチルケトン,メチルイソブチルケトン,
シクロヘキサノンなどのケトン系溶剤などが使用でき
る。
本発明に用いられるアクリルポリオールとしては、たと
えば分子量が1,000〜100,000,水酸基価が20
〜200,特に60〜120のものがあげられる。この
ようなアクリルポリオールは、たとえばメタクリル酸−
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,アクリル酸−2−ヒドロキシエチル,アクリ
ル酸ヒドロキシプロピル,N−メチロールアクリルアミ
ドなどの水酸基含有モノマーを、たとえばスチレン,メ
タクリル酸メチル,メタクリル酸エチル,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
第3ブチル,アクリロニトリル,メタクリロニトリル,
アクリル酸メチル,アクリル酸エチル,アクリル酸−n
−ブチル,アクリル酸イソブチル,アクリル酸第3ブチ
ル,アクリル酸−2−エチルヘキシル,メタクリル酸−
2−エチルヘキシルなどと共重合することにより得られ
る。さらに必要ならば、たとえば2−ジエチルアミノエ
チルメタクリレート,メタクリル酸第3ブチルアミノエ
チルなどのアミノ基含有モノマー,たとえばアクリル酸
グリシジル,メタクリル酸グリシジルなどのグリシジル
基含有モノマー,たとえばアクリルアミド,メタクリル
アミドなどのアミド基含有モノマーあるいはたとえばア
クリル酸,メタクリル酸,無水マレイン酸,クロトン
酸,フマル酸,イタコン酸などの酸基含有モノマーさら
には,たとえばフマル酸エステル,イタコ酸エステルな
どを上記モノマーに共重合させて得られるものでもよ
い。
アクリルポリオールの分子量が1,000より小さくなれ
ば可撓性,耐候性,耐薬品性などの塗膜物性が低下し、
一方分子量が100,000より大きくなれば粘度が高く
なり、塗装作業性が悪くなることがある。また水酸基価
が20より小さくなれば、塗膜の耐薬品性が悪くなり、
200より大きくなれば可撓性,耐衝撃,密着性が悪く
なることがある。
本発明のウレタン樹脂組成物はi)上記TMXDI誘導体とHDI
誘導体とのポリイソシアネート成分とii)上記アクリル
ポリオールを含有する2液型のポリウレタン樹脂組成物
である。
上記i)成分とii)成分との配合割合はNCO基/OH基の当量
比が約0.2〜3.0,特に約0.7〜1.5が好ましい。
本発明の組成物はそのまゝクリアー塗料や接着剤等とし
ても使用することができるが、着色顔料や体質顔料,シ
リコン系,アミン系,ポリエーテル系,ポリエステル
系,ヒマシ油系,合成ワックス系,ベントナイト系など
の分散剤、消泡剤,レベリング剤,揺変剤,ベンゾトリ
アゾール系,ヒンダードアミン系,ヒンダードフェノー
ル系,などの安定剤,錫系,鉛系,亜鉛系,鉄系などの
反応触媒などを加えてもよい。
塗装は通常エアースプレーガンやエアレススプレーガン
などを用いておこなわれるが、その他に刷毛,ロールコ
ーター,フローコーター,ディッピング,静電塗装など
でも塗装できる。これらの塗装方法に適した粘度に調整
するために前述の溶剤およびその混合物が使用される。
「発明の効果」 かくして得られる本発明のウレタン樹脂組成物は、塗膜
の乾燥性,機械的物性,耐候性,耐薬品性にすぐれてお
り、たとえば自動車補修用塗料などとして有利に用いら
れる。
以下実施例ならびに比較例をあげ、本発明を更に具体的
に説明する。
なお、部および%は重量基準で表わしたものである。
参考例1. イソシアネート誘導体の製造 (i)TMXDIプレポリマー(a)の製造 m−TMXDI976部,トリメチロールプロパン(以下、T
MPと略する)44.7部,ジブチルチンジラウレート0.0
5部を反応器に仕込み、N2気流中で攪拌しながら80〜
85℃で4時間、ウレタン化反応をおこなった。アミン
当量法により反応が終結したことを確認し反応混合物を
冷却した。つぎに過剰のm−TMXDIを薄膜蒸留器にて壁
面温度150〜155℃、圧力0.1〜0.2mmHgの条件で
除去した。得られたm−TMXDI−TMPプレポリマーを酢酸
エチルで希釈し固形分75%,NCO基当量440,粘度
2,100cps(25℃)のプレポリマー溶液を得た。
(ii)TMXDIプレポリマー(b)の製造 m−TMXDI976部,TMP31.3部,1,3−ブチレング
リコール(以下、1,3−BGと略する)13.5部,1,
1,3,3−テトラブチル−1,3−ジアセトキシジス
タノキサン0.02部を反応器に仕込みN2気流中で攪拌し
ながら80〜85℃で4時間ウレタン化反応をおこなっ
た。アミン当量法により反応が終結したことを確認し、
この反応混合物を冷却した。つぎに過剰のm−TMXDIを
抽出塔を用いて抽剤としてn−Hexane,温度40℃の条
件で、除去した。得られたm−TMXDI−TMP−1,3−BG
プレポリマーを酢酸エチルで希釈し固形分75%、NCO
基当量445,粘度1,800cps(25℃)のプレポリマ
ー溶液を得た。
(iii)HDI誘導体(c)の製造 HDI840部,リン酸トリメチル252部,蒸留水9部
を反応器に仕込み攪拌しながら65〜75℃で2時間ウ
レア化反応をおこなった。発生するCO2ガス量によりウ
レア化が終結したことを確認し、つぎに110〜125
℃に昇温し3.5時間ビュレット化反応をおこなった。こ
の反応液を冷却し、未反応のm−TMXDIおよびリン酸ト
リメチルを、薄膜蒸留器を用いて壁温145〜150
℃,圧力0.1〜0.2mmHg,の条件で除去した。このHDI
ビュレット化物を酢酸エチルで希釈しNCO基当量24
1,粘度110cps(25℃),固形分75%の溶液を
得た。
参考例2. (i)アクリルポリオールの製造 メチルメタクリレート46.8部,n−ブチルアクリレー
ト28.0部,アクリル酸2.0部,2−ヒドロキシエチル
メタクリレート23.2部をトルエン50部,酢酸ブチル
50部中で常法により共重合させて、分子量13,00
0,水酸基価50,粘度550cps(25℃),固形分
50%のアクリルポリオール溶液を得た。
(ii)ホワイトエナメルの製造 上記アクリルポリオール1122部,タイペーク513.
6部(酸化チタン:石原産業(株)製),キシレン26
4,4部,酢酸ブチル164.4部,BYK−354 2.0部
(BYK−マリンクロット社)をペブルミルにて25時間
混練をおこない、水酸基当量2,000のホワイトエナメ
ルを得た。
実施例1. 参考例2で得られたホワイトエナメル2,000部、m−
TMXDIプレポリマー(a)246.8部,HDI誘導体(c)105.
8部を混合し、酢酸エチル/セロソルブアセテート=5
0/50の混合溶媒でスプレー粘度に希釈後、リン酸鉄
処理した延間圧延鋼板に30−40μの膜厚になるよう
に塗布し常温で7日間養生した。この塗膜物性を第2表
に示した。
この実施例の配合割合は次の通りである。
m−TMXDIプレポリマー(a)/HDI誘導体(c)=70/30
(固形分重量比) ポリイソシアネート混合物のNCO基数/アクリルポリオ
ールのOH基数=1.0 実施例2. 実施例1と同様に次の配合割合で混合した塗料の塗膜物
性を第2表に示した。
m−TMXDIプレポリマー(a)/HDI誘導体(c)=50/50
(固形分重量比) ポリイソシアネート混合物のNCO基数/アクリルポリオ
ールのOH基数=1.0 実施例3. 実施例1と同様に次の配合割合で混合した塗料の塗膜物
性を第2表に示した。
m−TMXDIプレポリマー(a)/HDI誘導体(c)=30/70
(固形分重量比) ポリイソシアネート混合物のNCO基数/アクリルポリオ
ールのOH基数=1.0 実施例4, 実施例1と同様に次の配合割合で混合した塗料の塗膜物
性を第2表に示した。
m−TMXDIプレポリマー(b)/HDI誘導体(c)=50/50
(固形分重量比) ポリイソシアネート混合物のNCO基数/アクリルポリオ
ールのOH基数=0.7 実施例5. 実施例1と同様に次の配合割合で混合した塗料の塗膜物
性を第2表に示した。
m−TMXDIプレポリマー(b)/HDI誘導体(c)=50/50
(固形分重量比) ポリイソシアネート混合物のNCO基数/アクリルポリオ
ールのOH基数=1.5 比較例1. 実施例1と同様に次の配合割合で混合した塗料の塗膜物
性を第2表に示した。
m−TMXDIプレポリマー(a)/HDI誘導体(c)=90/10
(固形分重量比) ポリイソシアネート混合物のNCO基数/アクリルポリオ
ールのOH基数=1.0 比較例2. 実施例1と同様に次の配合割合で混合した塗料の塗膜物
性を第2表に示した。
m−TMXDIプレポリマー(a)/HDI誘導体(c)=10/90
(固形分重量比) ポリイソシアネート混合物のNCO基数/アクリルポリオ
ールのOH基数=1.0 比較例3. 参考例2のホワイトエナメル2.000部、IPDIとTMPの
プレポリマー150部(NCO基当量400,固形分75
%:タケネートD−140N:武田薬品工業(株)
製),参考例1のHDI誘導体150部の配合割合で混合
した塗料の塗膜物性を第2表に示した。
この比較例の配合割合は次の通りである。
IPCIプレポリマー/HDI誘導体(c)=50/50(固形分
重量比) ポリイソシアネート混合物のNCO基数/アクリルポリオ
ールのOH基数=1.0

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】i)α,α,α′,α′−テトラメチル−
    キシリレンジイソシアネート誘導体とヘキサメチレンジ
    イソシアネート誘導体との固形分重量比が20/80〜
    80/20であるポリイソシアネート成分と
  2. 【請求項2】ii)アクリルポリオールとを含有してな
    るウレタン樹脂組成物
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