JPH0853531A - ブロックドイソシアネートおよびその粉体組成物 - Google Patents
ブロックドイソシアネートおよびその粉体組成物Info
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Abstract
アネートを提供する。 【構成】 本発明のブロックドイソシアネートは、環が
ヒドロキシル化され、且つカルボニル基およびニトリル
基から選ばれた官能基を含む芳香族誘導体とイソシアネ
ートとの縮合により得られ、そしてその見掛けの融点が
少なくとも30℃であることを特徴とする。
Description
ソシアネートに関する。本発明はより詳細にはヒドロキ
シ芳香族誘導体を使用してブロックしたイソシアネート
および粉体の手段によるコーティング技術におけるその
使用に関する。
理由から、コーティング技術および特に塗料技術におい
て溶剤の使用を排除しようとする研究が益々なされてい
る。
ング技術は益々開発されている。
ているが、その使用は粉体の化学的な要求を満たす幾つ
かの化合物に限定されている。
化しうる通常の貯蔵条件下で粉体の形を保つようなブロ
ックドイソシアネート若しくはイソシアネート混合物を
発見することが困難であることによる。これは、これら
の化合物が比較的高い融点および/またはガラス転移温
度(Tg)であるということを必要とするであろう。
融点を有せず、そしてこの場合には、それ故、見かけの
融点はコフラーブロック、または所謂キャピラリータイ
プの方法( 例えば、所謂、「Buchi 」融点) を使用する
ことのいずれかにより決定される。ガラス転移温度は熱
示差分析(DTA) により測定されることができる。
る条件下で反応しうるように充分に低いガラス転移温度
および融点を有するべきである。
間および動物の健康および環境のいずれに対しても有害
であるべきでない。
約を満足する新規のブロックドイソシアネートを提供す
ることである。
ネートを含み、且つ、粉体の手段によりコーティングに
おいて使用されうる組成物を提供することである。
イソシアネートの合成の方法を提供することである。
る、本発明に係るブロックドイソシアネートを使用する
方法を提供することである。
たは混合物としてのブロックドイソシアネートを使用す
ることにより達成され、これは、環がヒドロキシル化さ
れ、且つ、ニトリル基および好ましくはカルボニル基か
ら選ばれる官能基を含む芳香族誘導体とイソシアネート
との縮合により誘導される。
ことができるものが選ばれるべきであり、ここで、この
測定は室温(20 ℃) で行われる。この融点は少なくとも
30℃(1個の有意な数値) であるべきであり、そして有利
には50℃である。
為、粉砕され、そして室温で貯蔵されたときに、24時間
後に同様の粒子サイズを有する化合物が選択される。
少なかれガラス転移温度(Tg)に関連し、それ故、好まし
い化合物は少なくとも10℃(2個の有意な数値) 、有利に
は20℃(1個の、好ましくは2 個の有意な数値) 、そして
好ましくは30℃(2個の有意な数値) であるガラス転移温
度(Tg)を有するものである。
特にヒドロキシ安息香酸アルキル、より特にはパラ- ヒ
ドロキシ安息香酸エステルではアルキルの選択は重要で
ありうる。このように、アルキル部分が直鎖であり、且
つ、2 個以上の炭素を含むエステルは、不充分な高さの
融点を有するか、または、シロップ状であって、1 週間
〜数カ月の長期間の後に始めて結晶化する。そのことは
使用を困難にし、そしてそれ故好ましくない。それ故、
n-プロピル、n-ブチル、およびより一般的にはn-アルキ
ルエステルは使用が困難である。更に、同様の理由から
長鎖、特に炭素数が6 より大きいものも避けられるべき
である。
れる結果を生じるが( 出発材料のその含分が、総量( 質
量) の2%未満、好ましくは1%未満の低いときのみ) 、優
秀でない。イソプロピルおよび特にメチルは好ましい。
基は単結合で、または水素を含むカルコゲン、窒素また
は燐であることができる鎖構成要素、若しくは置換基ま
たは任意に置換されたメチレンを介して環に結合されて
いることができる。
が介入すると電子吸引性効果が低下し、または消失する
のであれば、環上に他に電子吸引性基が存在せず、また
はこの基が必然的に電子が欠乏している( 例えば、6 員
複素環) のでない限り、環と電子吸引性基の直接結合が
好ましい。
含む鎖構成要素、または、より低い程度にメチルは好ま
しく、周期律表の第二列( 酸素を含む列) の元素を基礎
とする鎖構成要素は好ましい。
のブロックドイソシアネートはポリイソシアネートから
誘導され、即ち、少なくとも2 個のイソシアネート官能
基を有するもの、有利には2 個より多くのイソシアネー
トを有するもの( これらは一般に多かれ少なかれ縮合オ
リゴマーの混合物であるので、分数であることができ
る) から誘導され、それは通常、それ自体、単一のジイ
ソシアネートの予備縮合または予備重合から誘導された
ものであり、または、基本ジイソシアネート、即ち、他
のイソシアネート官能基との縮合( ビウレットの場合)
を受けておらず、または重合( ダイマーまたはトライマ
ー、特にイソシアヌル環を表すものの場合) を受けてい
ないイソシアネート官能基を含むものである。基本イソ
シアネートとして、少なくとも2 個のイソシアネート官
能基を含む炭化水素骨格からなるものを挙げることがで
きる。前記骨格はしばしばアリーレン基、アルキレン基
( アラルキレンを含む) 、例えば、ポリメチレン( 一般
にそして好ましくはヘキサメチレン) 、またはIPDIを形
成させるために必要なものである。骨格は特定の末端で
はアルキルであり、そして残りがアリールであることが
できる。これらの基本イソシアネートの平均分子量は有
利には大きくても300(1 個の有意な数値) であり、好ま
しくは大きくても200(1 個の有意な数値) である。
らの予備縮合体の平均分子量は2000(1個の有意な数値)
以下であり、より一般的には1000( 1 個の有意な数値、
好ましくは2 個の有意な数値) である。
シアネートの中で、ビウレットタイプおよび二量体化ま
たは三量体化が4-、5-または6 員環を導くであろうもの
が挙げられる。6 員環の中で、種々のジイソシアネート
同士の、他のイソシアネートとの( モノ- 、ジ- 若しく
はポリイソシアネート) 、または二酸化炭素とのホモ若
しくはヘテロ三量体から誘導されたイソシアヌル環が挙
げられ、この場合、イソシアヌル環の窒素は酸素で置換
されている。
1 個の脂肪族イソシアネート官能基を有するものであ
り、言い換えれば、本発明によりブロックされた少なく
とも1個のイソシアネート官能基が、有利に水素原子、
好ましくは二個の水素原子を有するSP3 タイプの炭素を
介して骨格に結合している。
能する、環がヒドロキシル化された芳香族誘導体は、有
利には式(I)
置換基R 、ニトリルおよびカルボニル基から選ばれたm
個の極性基Z 、およびp 個のヒドロキシル基と結合して
いる。)
あり、且つ、n+m+p の総数は置換可能な環の要素の数以
下であり、p は有利には2 以下であり、そして好ましく
は1である。
くは1 である。
くは0 、1 および2 から選ばれ、そしてより好ましくは
0 である。
そして、一般には、炭化水素鎖であり、通常には用語の
語源上の意味でのアルキル鎖、即ち、ヒドロキシル官能
基が除去されたアルコールである置換基を表す。
環を形成してよく、それは例えば、芳香族であってよ
い。
る基から選ばれる。これらの官能基の中で、アルコキシ
カルボニル基( または、言い換えればエステル官能基)
、アミド基、ケトン基が挙げられ、好ましい条件は、
カルボニル官能基( エステル、ケトンまたはアミド) に
対してα- 位に酸性水素を有せず( 言い換えれば、官能
基は有利には水素を含まず、または、含むとしても、こ
のpKa は少なくとも約20であり(1個の、好ましくは2 個
の有意な数値) 、そして好ましくは少なくとも約25であ
る);それ故、好ましいアミド( ラクトンまたは尿素まで
も含む) は有利には置換されており、好ましくはアミド
官能基の窒素上に水素がないようにまたは反応性水素が
ないように充分に置換されており、ここで、Y は2 価の
基、有利には-O- 、-S- 、-NR'- 、-CR'R"- から選ば
れ、R'およびR"は炭化水素基から選ばれ、それは有利に
は1 〜6 個の炭素原子のアルキル基、より有利には1 〜
4 個の炭素原子のアルキル基であり、好ましくはメチル
であり、より好ましくは水素であり、そしてY は好まし
くは単結合である。
カルボニル基から選ばれる) には、例えば、サリチル酸
のように基Z に隣接していないことが好ましい。
個より多くの環は有利には縮合複素環若しくは同素環で
ある。Arには2 個より多くの環を含まないことが好まし
く、そして好ましくは1 個より多くの環を含まない。
素環からなることができ、通常には供給容易性から考え
て同素環である。しかし、6 員複素環の利点は、対応す
る同素環よりも非常に低い開放温度を有することであ
り、それは強調されるべきである。
炭素の総数は20以下、好ましくは10個以下(1個の有意な
数値) であることが望ましい。
炭素または窒素およびこれらの原子の価数に必要な数の
置換基からなる。
の中で、ベンゼン環に結合した酸が挙げられる。このよ
うに、メタ- ヒドロキシ- およびパラ- ヒドロキシ- 安
息香酸並びにそのエステルは良好な結果を提供する。
物または得られる化合物の混合物は少なくとも30℃、好
ましくは50℃である見掛け融点を有することが望まし
い。
は40℃であることも好ましい。
に反応するような本発明に係る化合物を選ぶことは好ま
しい。反応は90% 以上に達したならば完全と考えられ
る。本発明に最も有利なイソシアネートは、窒素原子が
SP3 混成の炭素およびより詳細には脂肪族イソシアネー
トに結合したものであり、特に、ポリメチレンジイソシ
アネートおよびその種々の縮合誘導体( ビウレット等)
およびその二- および三量体化誘導体に結合したもので
ある。
基の百分率が5%以下、有利には3%以下、好ましくは1%以
下であることが好ましく、そして時々必要である。最も
高い融点またはガラス転移温度は0.5%未満の百分率のと
きに得られる。環がヒドロキシル化された芳香族誘導体
の含分は有利には低く、即ち、5%以下であり、有利には
3%以下であり、好ましくは1%以下である。
に、本発明は本発明に係るブロックドポリイソシアネー
トまたはブロックドポリイソシアネート混合物を含む粉
体組成物にも関する。
ばしばn が1 〜99の数であるタイプdnの記号として参照
される。この記号は多くの技術分野においてよく知られ
ているが、化学の分野ではあまり使用されておらず、そ
のため、その意味を説明しておくことが有用であろう。
この記号は、粒子のn%( 重量基準であるが、重量は材料
の量ではなく、力であるから、より正確には質量基準で
ある) は前記サイズ以下である。
クドイソシアネートは、有利には粒子集合体を構成し(
それは遊離には補助反応体と別個である) 、そのd90 は
200ミクロン以下、有利には100 ミクロン以下、好まし
くは50ミクロン以下であり、この粒子集合体は少なくと
も1 ミクロン、有利には5 ミクロン、好ましくは10ミク
ロンであるd10 を有する。
のポリオール( 少なくともジオール) を含み、特定の場
合にはポリアミドを含む。アミン基または- オール( フ
ェノールまたは好ましくはアルコール) から選ばれた少
なくとも2 個の官能基を有する多官能性化合物を有する
ことも好ましく、そして上記の化合物は更に他の官能基
( 例えば、カルボン酸またはスルホン酸基にような酸官
能基) を有することもできるが、これらの官能基は縮合
または架橋を阻害しない場合に限る。
また、それ自体が粉体を形成し、そして上記の記載のよ
うな融点およびガラス転移温度の制限を満たす。
℃である融点を有することが好ましく、そして少なくと
も50℃の温度で粉体の焼結がないような軟化温度を有す
ることが更に望ましい。
ることも好ましい。
の触媒、一般にそして好ましくは錫または亜鉛を基礎と
した触媒をも含む。
いて一般的な添加剤、例えば、充填剤、顔料(TiO2 等)
および物性( 表面張力、老化および光に対する耐性、使
用容易性等) を向上させるための添加剤を含む。
中において、フェノール類タイプの化合物のようなヒド
ロキシ芳香族化合物と、遊離のまたは部分的に遊離のイ
ソシアネート化合物とを接触させることからなる。
ーが下記の条件において安定なときには、合成は溶剤な
しに、溶融状態で行われうる。その後、最終製品は冷却
され、冷却は、例えば、反応混合物を冷壁に注ぐことに
より行われる急速冷却により得られうるフレークを製造
することにより行われる。得られたフレークは粉砕され
ることができる。良好な( 即ち、低い) 残存イソシアネ
ート官能基百分率を得るために、化学量論に非常に近い
量で環がヒドロキシル化された芳香族誘導体を導入する
ことが重要である。若干化学量論過剰量(0.5〜2%、好ま
しくは1%以下)は好ましい。
を加えることも好ましく、これらの縮合触媒はしばしば
錫または第三級アミンを基礎とする。
の、好ましくは2 個の有意な数値)であり、好ましくは8
0℃以下であり、そして有利には少なくとも50℃であ
り、好ましくは少なくとも60℃である。実際、もし過剰
に加熱されたならば、遊離イソシアネートの百分率が高
すぎるようになる危険がある。
は、初期のイソシアネートの1 リットル当たり少なくと
も50、好ましくは100 、そしてより好ましくは少なくと
も200gを溶解するのに充分に極性であるように選ばれ
る。
的な結晶化法により、そして好ましくは、結晶化の必要
性なしに沈殿を起こさせるのに充分に無極性の沈殿用化
合物の添加により、沈殿されるべきである。
り、そして、通常、石油エーテルタイプまたはヘキサン
若しくはヘプタンタイプの軽質炭化水素タイプの化合物
である。軽質アルコール( 即ち、6 個以下の、好ましく
は4 個の炭素原子を含むアルコール) のエーテルを単独
または混合物として使用することも可能である。
またはアルケンタイプの化合物は一般に使用される。
る。
HDT の合成 次の成分が500ml 反応器中に装填される。 - トロネートHDT (登録商標)の商品名で販売されるヘ
キサメチレンジイソシアネート三量体-54.2g(NCO当量=2
2.1%) - Solvesso 100(登録商標)=25g、 その後、数回の部分に分けて、攪拌しながら、室温にお
いて次の成分を加える。 - メチルp-ヒドロキシベンゾエート=47.6g(0.31 モル)
、 反応混合物を60℃に加熱し、そしてNCO 官能基が消失す
るまでこの温度を維持する。冷却後、所望の生成物( ブ
ロックドイソシアネート) が沈殿する。それを粉末に
し、そしてn-ヘキサンを使用して洗浄する。 - n-ヘキサン=41.2g 反応混合物( 塊) を濾過して、得られた固形分をヘキサ
ン数回分で洗浄し、その後、粉砕して、再び乾燥する。 - 得られた塊=95.7g - 融点=85 ℃ NMR で観測される3 個のピーク: 7.8ppm( カルバメートの窒素により保有された水素) 7.9ppm( カルバミド酸エステル基に対してオルト位の芳
香族水素) 7.10ppm(カルボニル基に対してオルト位の芳香族水素)
OH=1、この2 種の粉体の混合物は50μn 未満の粒子サイ
ズの完全に均質混合物が得られるまで粉砕される。この
粉体の少量をスチールプレート上に300 μm の厚さの層
として適用し、そして30〜60分間、種々の温度で加熱処
理する。
溶剤性により定性化される。 (1)VG=非常に良好であり、M=中位である。 (2) メチルエチルケトンの液滴の付着性およびフィルム
劣化観測、D=溶剤作用によりフィルムが劣化され、I=溶
剤作用後にフィルムが無傷である。
物を加熱し、そして攪拌し、そして約100 ℃で、この媒
体は完全に無色透明である。それを120 ℃に加熱し、そ
してこの温度を1 時間保持する。冷却後、生成物は若干
粘着性の硬質ガムの形である。 Tg=8℃ ジブチルアミンで検定して、遊離NCO 基含分は約10% で
あると決定される。
物を加熱し、そして攪拌し、そして約100 ℃で、この媒
体は完全に無色透明である。それを100 ℃に維持した
後、ジブチルアミンで検定する。 100 ℃で1 時間: 遊離NCO=6.2% 100 ℃で2 時間: 遊離NCO=5.6% 100 ℃で5 時間: 遊離NCO=5.6%
物を加熱し、そして攪拌し、そして約100 ℃で、この媒
体は完全に無色透明である。反応混合物を徐々に60℃に
まで冷却し、この温度を維持する。遊離NCO 基含分はジ
ブチルアミンにより検定されることにより測定される。 60℃で30分間: 遊離NCO=3.1% 60℃で1 時間: 遊離NCO=2.6% 60℃で4 時間: 遊離NCO=2.6%
物を加熱し、そして攪拌し、そして約100 ℃で、この媒
体は完全に無色透明である。反応混合物を徐々に60℃に
まで冷却し、この温度を維持する。遊離NCO 基含分はジ
ブチルアミンにより検定されることにより測定される。 60℃で3 時間: 遊離NCO=1.2% 更に0.5gのTEA を反応媒体中に加え、再び、温度を維持
した後、遊離NCO 基を検定する。 60℃で3 時間: 遊離NCO=0.2% 冷却後、生成物は粉砕されうる硬質ガムの形である。 Tg=24 ℃
ートの代わりに次の製品を使用する。 p-ヒドロキシ安息香酸エチル:88.9g(0.529モル) 冷却後、生成物は固体ガムの形である。 Tg=18.8 ℃
ートの代わりに次の製品を使用する。 p-ヒドロキシ安息香酸ブチル:77.8g(0.529モル) 冷却後、生成物は固体ガムの形である。 Tg=5.5℃
ートの代わりに次の製品を使用する。 p-ヒドロキシ安息香酸イソプロピル:73.1g(0.529モル) 冷却後、生成物は固体ガムの形である。 Tg=23 ℃
ブロックされたTolonate HDTを次のように配合した。 -I=38.3g -Johnson 587(登録商標)=61.7g (% OH=2.8%) 即ち、NCO/OH比=1:1 この2 種の粉体の混合物は、粒子サイズ50μm 未満の完
全に均質な混合物が得られるまで粉砕される。この粉体
の少量をスチールプレート上に200 μm の厚さの層とし
て適用し、そして種々の温度で30分間、加熱処理する。 硬化 30 分間 試験溶剤 加熱された間の硬度 (2) (1) 130 ℃ D M 140 ℃ D M 150 ℃ D M 160 ℃ I VG
溶剤性により定性化される。 (1)VG=非常に良好であり、M=中位である。 (2) メチルエチルケトンの液滴の付着性およびフィルム
劣化観測、D=溶剤作用によりフィルムが劣化され、I=溶
剤作用後にフィルムが無傷である。
Claims (25)
- 【請求項1】 環がヒドロキシル化され、且つカルボニ
ル基およびニトリル基から選ばれた官能基を含む芳香族
誘導体とイソシアネートとの縮合により得られ、そして
その見掛けの融点が少なくとも30℃であることを特徴と
するブロックドイソシアネート。 - 【請求項2】 前記イソシアネートがポリイソシアネー
トであることを特徴とする請求項1記載のブロックドイ
ソシアネート。 - 【請求項3】 前記(ポリ)イソシアネートが少なくと
も1種の基本ジイソシアネート、そして好ましくは少な
くとも部分的に脂肪族である基本ジイソシアネートから
誘導されることを特徴とするブロックドイソシアネー
ト。 - 【請求項4】 前記イソシアネートが1種以上の基本イ
ソシアネート(その少なくとも1種は有利には脂肪族で
ある。)のビウレットまたはトライマータイプの化合物
であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項記
載のブロックドイソシアネート。 - 【請求項5】 前記ヒドロキシル化芳香族誘導体が、式 Ar(R) n (Y-Z) m (OH)p (I) ( 式中、R は芳香族残基であり、R は炭化水素置換基で
あり、一般に、アルキル置換基であり、Z はニトリル基
およびカルボニル基から選ばれ、Y は二価の基から選ば
れ、有利には単結合、-O- 、-S- 、-NR'- 、-CR'R"- で
あり、R'およびR"は炭化水素基から選ばれ、前記炭化水
素基は有利には1 〜6 個の、より有利には1 〜4 個の炭
素原子のアルキル基であり、好ましくはメチルであり、
より好ましくは水素であり、n+m+p はArの置換可能な環
構成要素数以下である。)であることを特徴とするブロ
ックドイソシアネート。 - 【請求項6】 p が1 であり、且つ、m が有利には2 以
下であることを特徴とする請求項5記載のブロックドイ
ソシアネート。 - 【請求項7】 Z が - アルコキシカルボニル、 - アミド、および、カルボニル基に隣接する炭素上に水
素がないことを条件とするアルキルカルボニルからなる
群より選ばれる請求項5または6のいずれか1項に記載
のブロックドイソシアネート。 - 【請求項8】 ヒドロキシル基が官能基Z に隣接しない
ことを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項記載のブ
ロックドイソシアネート。 - 【請求項9】 Arが炭素または窒素をベースとする6 員
芳香環であることを特徴とする請求項1〜8のいずれか
1項記載のブロックドイソシアネート。 - 【請求項10】 前記ヒドロキシル化芳香族誘導体がパ
ラ- またはメタ- ヒドロキシ安息香酸誘導体であること
を特徴とする請求項1〜9のいずれか1項記載のブロッ
クドイソシアネート。 - 【請求項11】 前記ヒドロキシル化芳香族誘導体がパ
ラヒドロキシベンゾニトリル誘導体であることを特徴と
する請求項1〜9のいずれか1項記載のブロックドイソ
シアネート。 - 【請求項12】 見掛けの融点が少なくとも30℃である
ことを特徴とする請求項1〜11のいずれか1項記載の
ブロックドイソシアネート。 - 【請求項13】 ガラス転移温度が少なくとも10℃であ
ることを特徴とする請求項1〜12のいずれか1項記載
のブロックドイソシアネート。 - 【請求項14】 イソシアネート基のうちの1 個の基の
少なくとも1 個の窒素がSP3 - 混成の炭素に結合してい
ることを特徴とする請求項1〜13のいずれか1項記載
のブロックドイソシアネート。 - 【請求項15】 請求項1〜14のいずれか1項記載の
ブロックドイソシアネートを粉体の形で含むことを特徴
とする粉体組成物であって、特にコーティング用の組成
物。 - 【請求項16】 亜鉛または錫を基礎とする触媒を更に
含むことを特徴とする請求項15記載の組成物。 - 【請求項17】 ポリオール粉体を更に含むことを特徴
とする請求項15または16のいずれか1項記載の組成
物。 - 【請求項18】 ポリアミドを粉体の形で更に含むこと
を特徴とする請求項15〜17のいずれか1項記載の組
成物。 - 【請求項19】 請求項1〜14のいずれか1項記載の
前記ブロックドイソシアネートが独立した粒子の集合体
からなることを特徴とする請求項15〜18のいずれか
1項記載の組成物。 - 【請求項20】 請求項1〜14のいずれか1項記載の
前記ブロックドイソシアネートを合成する方法であっ
て、前記ヒドロキシル化芳香族誘導体と前記イソシアネ
ートとを接触させることを含むことを特徴とする方法。 - 【請求項21】 アルカンまたはアルケンタイプの無極
性溶剤の添加の手段によるブロックドイソシアネートの
沈殿工程を更に含むことを特徴とする請求項20記載の
方法。 - 【請求項22】 前記沈殿工程の無極性溶剤が約C4 −
C20のアルカンであることを特徴とする請求項20また
は21のいずれか1項記載の方法。 - 【請求項23】 前記溶剤は、イソシアネートが1 リッ
トル当たり少なくとも50g 、有利には100g、そして好ま
しくは200gの程度まで可溶性であることを特徴とする請
求項20〜22のいずれか1項記載の方法。 - 【請求項24】 請求項1〜14記載の化合物の粉体を
導入することを含み、前記粉体が100 ℃〜250 ℃の温度
に加熱され、有利には130 ℃〜200 ℃に加熱されること
を特徴とし、そして前記組成物がポリオールを含むこと
を特徴とする粉体を架橋する方法。 - 【請求項25】 請求項15〜19記載のいずれか1項
記載の粉体組成物を使用して得られたコーティング。
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