JPH09188737A - ウレトジオン基含有ポリ付加生成物、その製法及びそれからなるポリウレタン−粉末塗料製造用架橋剤成分 - Google Patents

ウレトジオン基含有ポリ付加生成物、その製法及びそれからなるポリウレタン−粉末塗料製造用架橋剤成分

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JPH09188737A
JPH09188737A JP8330589A JP33058996A JPH09188737A JP H09188737 A JPH09188737 A JP H09188737A JP 8330589 A JP8330589 A JP 8330589A JP 33058996 A JP33058996 A JP 33058996A JP H09188737 A JPH09188737 A JP H09188737A
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グラース ライナー
Felix Dr Schmitt
シュミット フェリックス
Elmar Dr Wolf
ヴォルフ エルマール
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Huels AG
Chemische Werke Huels AG
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 ウレトジオン基含有ポリ付加生成物並びにポ
リウレタン−粉末塗料系でのその使用を提供する。 【解決手段】 イソホロンイソシアネート−ウレトジオ
ン(IPDI−ウレトジオン)とジ−2級ジアミンとの
反応により得られる、一般式I [式中、Rは、下記式(II): に相応し、かつRは、Rと同じか又は、2〜16個の
C−原子を有する脂環式又は脂肪族線状又は分枝鎖アル
キレン基を表し、Rは、1〜12個のC−原子を有す
る脂環式又は脂肪族炭化水素基又は下記式(III): の基を表し、R、R及びは、1〜14個のC−原
子を有する同じ又は異なる炭化水素基を表し、nは、同
じで、1〜15を表す]のウレトジオン基含有ポリ付加
生成物。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明の目的は、遊離の、部
分的に又は完全に遮断されたイソシアネート基を有する
ウレトジオン基含有ポリ付加生成物、その製法並びにポ
リウレタン−粉末塗料系でのその使用である。
【0002】
【従来の技術】ウレトジオン基含有ジイソシアネート−
ジオール−付加生成物は、ドイツ特許公開(DE−O
S)第3030572号明細書から公知である。ポリウ
レタン−粉末塗料中にそれを使用することは、ドイツ特
許公開(DE−OS)第3030554号明細書中に記
載されている。この化合物の欠点は、その製造に必要な
長い反応時間(0.5〜5時間;ドイツ特許公開(DE
−OS)第3030572号明細書5頁、11行)であ
り、それというのも、この条件下では、ウレトジオン環
の分解を考慮すべきであるためである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の課題
は、公知のウレトジオン基含有ポリ付加生成物の欠点を
有さないウレトジオン基含有ポリ付加生成物を提供する
ことであった。
【0004】
【課題を解決するための手段】この課題は、特許請求に
記載の方法で解決された。
【0005】従って、本発明の目的は、イソホロンジイ
ソシアネート−ウレトジオン(IPDI−ウレトジオ
ン)とジ−2級ジアミンとの反応により得られる、一般
式I:
【0006】
【化4】
【0007】[式中、Rは、式II:
【0008】
【化5】
【0009】に相応し、かつR1は、Rと同じか又は、
2〜16個のC−原子を有する脂環式又は脂肪族線状又
は分枝鎖アルキレン基を表し、R2は、1〜12個のC
−原子を有する脂環式又は脂肪族炭化水素基又は式II
I:
【0010】
【化6】
【0011】の基を表し、R3、R4及びR5は、1〜1
4個のC−原子を有する同じか、又は異なる炭化水素基
を表し、かつnは、同じで、1〜15を表す]のウレト
ジオン基含有ポリ付加生成物である。
【0012】本発明の化合物は、0.5〜6重量%、有
利に1〜3重量%の遊離のNCO−基含有率、1.3〜
1.7ミリモル/gのウレトジオン基含有率並びに0〜
1.7ミリモル/gの(可逆的又は不可逆的に)遮断さ
れたNCO−基含有率を有する。その融点は、60〜1
70℃の範囲で変動する。これらは、主として、ポリウ
レタン−粉末被覆物質の製造のために好適である。
【0013】本発明のもう1つの目的は、次の反応式:
【0014】
【化7】
【0015】に相応する本発明の化合物の製法である。
【0016】本発明で使用されるウレトジオンは、ドイ
ツ特許公開(DE−OS)第3030513号明細書及
び同第3739549号明細書中に記載されているよう
な、17〜18%の遊離のNCO−含有率を有する、即
ち、多かれ少なかれ、反応生成物中にIPDIの高いポ
リウレトジオン含分が存在するはずであるイソホロンジ
イソシアネート−ウレトジオン(IPDI−ウレトジオ
ン)である。モノマー含有率は、≦1%である。180
〜200℃(0.5時間)の加熱の後に、IPDI−ウ
レトジオンの全NCO−含有率は、37.5〜37.8
%である。
【0017】本発明で使用されるジアミンは、市場で入
手可能なジ−2級ジアミンであるか、又はこれを2工程
で製造し、その際、第1の工程で、2つの1級NH2
基を有する(シクロ)脂肪族ジアミンを、アルデヒド又
はケトンと縮合させてシッフ塩基にし、かつ第2の工程
でシッフ塩基の水素化を行う。シッフ塩基への縮合のた
めには、原則的に全ての(シクロ)脂肪族ジアミン、例
えばエチレンジアミン、1,2−ジアミノプロパン、2
−メチル−ペンタメチレンジアミン、ヘキサメチレンジ
アミン、2,2,4(2,4,4)−トリメチル−ヘキ
サメチレンジアミン、イソホロンジアミン(IPD)、
1,2−ジアミノシクロヘキサン並びに1,3−ビス
(アミノメチル)ベンゼンが、これに該当する。シッフ
塩基の製造のために使用されるカルボニル化合物には、
原則的に、全ての(シクロ)脂肪族アルデヒド及びケト
ンが、これに該当するが、イソブチルアルデヒド、2−
エチルヘキサナール、メチルエチルケトン、メチルイソ
ブチルケトン、ジイソブチルケトン、シクロヘキサノン
及び3,5,5−トリメチルシクロヘキサノンを使用す
るのが有利である。本発明の方法の特に有利な変法で
は、ジ−1級ジアミンとアルキル酸エステル、例えば、
アクリル酸メチルエステル、アクリル酸エチルエステ
ル、アクリル酸ブチルエステル2−エチルヘキシルエス
テルとの反応により得られるようなジ−2級ジアミンを
使用する。ジアミンとアクリル酸エステルとの反応を、
60〜80℃で、モル比1:2で行う。
【0018】大抵、ウレトジオン基含有ポリ付加生成物
の遊離のNCO−基を遮断するのが有利であると判明し
ている。NCO基を不可逆的に遮断する、即ち、焼き入
れ処理で遮断剤が離脱しない場合には、ウレトジオン−
ジアミン−付加生成物の遊離のNCO−基を、モノアル
コール、例えば、メタノール、エタノール、ブタノー
ル、2−エチルヘキサノール、又は2級モノアミン、例
えば、ジブチルアミン、ジ−2−エチルヘキシルアミ
ン、メチルシクロヘキシルアミンと反応させる。遊離の
NCO−基の可逆的な遮断のためには、ケトキシム、例
えば、アセトンオキシム、メチルエチルケトキシム、ア
セトフェノンオキシム及びシクロヘキサノンオキシムを
使用する。
【0019】本発明のウレトジオン基含有ポリ付加生成
物を、次に説明する方法で製造する。この製造を、IP
DI−ウレトジオンn+1モルとジ−2級ジアミンnモ
ルとを反応させ、その際、温度が、40℃を上回らない
ように行う。本発明では、ジ−2級ジアミンとの反応の
前又は後に、遊離のNCO−基と遮断剤とを反応させる
ことができる。
【0020】この反応は、それぞれ溶剤を用いて、又は
用いずに行うことができる。溶剤を使用する場合には、
群、芳香族炭化水素、エステル又はケトン、例えば、ト
ルエン、酢酸エチル又は酢酸ブチル、アセトン、メチル
エチルケトン、メチルイソブチルケトン、並びにこれら
の溶剤の任意の混合物から選択することができる。有利
な溶剤は、アセトンである。
【0021】有利な1実施形では、本発明の化合物の製
造を、IPDI−ウレトジオンのアセトン溶液に、室温
で、ジ−2級ジアミンを、反応溶液の温度が40℃を上
回らないように配量して行う。ジアミン添加の終了の後
に、反応が終了する。次いで、アセトンを留去させる
が、これは、反応生成物が、なお遊離のNCO−基を有
すべき場合である。しかし、反応生成物が、遊離のNC
O−基を有すべきではない場合には、遮断剤との反応
を、約60℃で続ける。遮断剤としてアルコールを使用
する場合には、IPDIウレトジオンを、約70℃で、
アルコールと溶剤不含で反応させ、かつ室温でOH/N
CO−反応を行った後に、ジ−2級ジアミンとの反応
を、アセトン中で実施するのが有利であることが判明し
ている。
【0022】溶剤を放棄する場合には、反応を、連続的
に、強力ニーダー中で行い、その際、二軸押出機を使用
するのが有利である。
【0023】本発明のもう1つの目的は、本発明の化合
物を、ポリウレタン−粉末塗料の製造のために使用する
ことである。本発明のポリウレタン−粉末塗料系は、本
発明のウレトジオン基含有ポリ付加生成物とヒドロキシ
ル基含有ポリマーとの組み合わせからなる。
【0024】本発明のPUR−粉末塗料の製造のための
ポリオール成分としては、原則的に全てのOH−基含有
ポリマー、例えば、エポキシド樹脂、ヒドロキシアクリ
レートがこれに該当するが、2〜5、有利に3〜4.2
のOH−官能性、1800〜5000、有利に2300
〜4500の平均分子量、25〜120mgKOH/
g、有利に30〜90mgKOH/gのOH−数及び≧
70〜≦120℃、有利に≧75〜≦100℃の融点を
有するヒドロキシル基含有ポリエステルが有利である。
【0025】このポリエステルの製造のために有利なカ
ルボン酸は、脂肪族、脂環式、芳香族及び/又はヘテロ
環状物質であってよく、かつ場合によりハロゲン原子に
より置換されており、かつ/又は不飽和であってよい。
このための例としては:コハク酸、アジピン酸、スベリ
ン酸、アゼライン酸、セバシン酸、フタル酸、テレフタ
ル酸、イソフタル酸、トリメリト酸、ピロメリト酸、テ
トラヒドロフタル酸、エンドメチレンテトラヒドロフタ
ル酸、グルタル酸、マレイン酸及びフマル酸もしくは、
入手可能であれば、それらのアルデヒド、テレフタル酸
ジメチルエステル、更に、環状モノカルボン酸、例えば
安息香酸、p−t−ブチル安息香酸又はヘキサヒドロ安
息香酸を挙げることができる。
【0026】本発明の方法で使用されるポリエステルを
製造するための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−1,2及びプ
ロピレングリコール−1,3、ブチレングリコール−
1,4及びブチレングリコール−2,3、ヘキサンジオ
ール−1,6、オクタンジオール−1,8、ネオペンチ
ルグリコール、シクロヘキサンジオール、ビス−(1,
4−ヒドロキシメチル)−シクロヘキサン、2,2−ビ
ス−(4−ヒドロキシシクロヘキシル)−プロパン、
2,2−ビス−[4−(β−ヒドロキシエトキシ)−フ
ェニル]−プロパン、2−メチル−プロパンジオール−
1,3、3−メチル−ペンタンジオール−1,5、2,
2,4(2,4,4)−トリメチルヘキサンジオール−
1,6、グリセリン、トリメチロールプロパン、トリメ
チロールエタン、ヘキサントリオール−1,2,6、ブ
タントリオール−1,2,4、トリス−(β−ヒドロキ
シエチル)−イソ−シアヌレート、ペンタエリトリッ
ト、マンニット及びソルビット並びにジエチレングリコ
ール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコ
ール、ジプロピレングリコール、ポリプロピレングリコ
ール、ポリブチレングリコール、キシリレングリコール
及びヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールエス
テルが、これに該当する。
【0027】ポリエステルは、自体公知の方法で、例え
ば、Methoden der Organischen Chemie(Houben-Weyl),
Bd.14/2, 1-5,21-23,40-44(Georg Thieme Verlag, Stut
tgart, 1963)中に記載されているように、不活性雰囲気
下に、100〜260℃、有利に130〜220℃の温
度で、溶融物の形で、又は共沸法で縮合させることによ
り得ることができる。
【0028】OH成分として使用することができる有利
なアクリレート樹脂は、ホモポリマー又はコポリマーで
あり、その際、例えば、次のモノマーを出発生成物とし
て選択することができる:アクリル酸及びメタクリル酸
と2〜8個のC原子を有する二価の、飽和脂肪族アルコ
ールとのエステル、例えば、2−ヒドロキシエチルアク
リレート、2−ヒドロキシプロピルアクリレート、4−
ヒドロキシブチルアクリレート及び相応するメタクリル
酸エステル。
【0029】勿論、ヒドロキシル基含有ポリマーとし
て、数種の物質の混合物も使用することができる。
【0030】ヒドロキシル基含有ポリマーとウレトジオ
ン基含有ポリイソシアネートとの混合比を一般に、OH
基に対して、NCO−基0.6〜1.2、有利に0.8
〜1.1、特に有利に1.0であるように選択する。
【0031】その他の助剤及び添加剤としては、触媒、
顔料、填料、及び流転剤を、本発明の方法に使用するこ
とができる。
【0032】イソシアネート成分を、PUR−粉末塗料
の製造のために、適当なヒドロキシル基含有ポリマー及
び場合により触媒並びに顔料及び慣用の助剤、例えば填
料及び流転剤、例えばシリコーン油、アクリレート樹脂
と一緒に混合し、かつ溶融状態で均質化する。これを、
適当な装置、例えば、加熱可能なニーダー中で、有利に
押し出しにより行い、その際、130〜140℃の温度
限界を越えるべきではない。押し出された材料を、室温
まで冷却し、かつ適当に破砕した後に、噴霧可能な粉末
に粉砕する。噴霧可能な粉末の適当な基材への施与は、
公知の方法、例えば、静電粉末噴霧、流動浸漬塗装、静
電流動浸漬塗装により行うことができる。粉末施与の後
に、被覆された材料を硬化させるために、150〜22
0℃の温度に60〜4分間、有利に、160〜200℃
に30〜6分間加熱する。
【0033】
【実施例】次に、本発明の目的を、例に基づき詳述す
る。
【0034】例 A)本発明の化合物のための出発化合物の製造 1.NCO−成分 NCO−成分として、ドイツ特許公開(DE−OS)第
3739549号明細書に記載されているIPDI−ウ
レトジオンを使用する。2工程で製造し、その際、第1
工程でIPDIを、4−ジメチルアミノピリジン1%と
共に、室温で約72時間放置する。その後、触媒を予め
失活化させずに、未反応のIPDIを触媒と一緒に、1
20℃/0.1ミリバールでの薄層蒸留により分離除去
する。残留物は、遊離のNCO17〜18%及び遊離の
IPDI0.5〜1%の含有率を有し、残留触媒含有率
は、0.01〜0.1%である。
【0035】2.ジ−2級ジアミンの製造 一般的な製造処方 N,N′−二置換されたジアミンの製造を、2工程で行
う:第1の工程で、激しい撹拌下に、アルデヒド又はケ
トンを、ジアミンに(モル比2:1)、反応混合物の温
度が40℃を上回らないように滴加する。アルデヒドも
しくはケトンの添加を行った後に、なお40℃で1時間
撹拌する。引き続き、水相を、有機相から分離除去す
る。残留水の分離除去のために、有機相を、60℃及び
10ミリバールで、水がもはや留出しなくなるまで加熱
する。第2の工程で、ジシッフ塩基の水素化を、Co−
接触で、125℃及び300atで行う。引き続き、粗
製生物を蒸留する。
【0036】
【表1】
【0037】B:本発明の化合物の製造 一般的な製造処方 IPDI−ウレトジオンのアセトン溶液に、室温で、激
しい撹拌下にジ−2級ジアミンを、反応溶液の温度が、
40℃を上回らないように配量する。ジアミンの添加の
終了の後に、反応が実際に終了し、アセトン除去を行
う。IPDI−ウレトジオン/ジアミン−付加生成物
(モル比:IPDI−ウレトジオン:ジアミン=(n+
1):n)の遊離のNCO−基をオキシム又は2級モノ
アミンで遮断すべき場合には、IPDI−ウレトジオン
/ジアミン−反応の後に、遮断剤を、約40℃で、少量
づつ配量し、かつ更に、60℃で約1時間加熱して処理
する。この後、アセトン除去を行う。IPDI−ウレト
ジオン/ジアミン−付加生成物の遊離のNCO−基を、
アルコール(HO−R5)で遮断すべき場合には、次の
処理法が有利であることが判明している: a)塊状での約70℃(0.5時間)でのIPDI−ウ
レトジオンとアルコールとの反応、 b)引き続く冷却及びアセトン中への溶解、 c)このアセトン溶液とジ−2級ジアミンとの反応。
【0038】
【表2】
【0039】
【表3】
【0040】C)ポリウレタン−粉末塗料 C)1.ポリオール成分 C)2に記載の粉末塗料の製造のために、オキシエステ
ルのポリオール成分として、次のデータを有するHoechs
t社のALFTALAT AN 739を使用した: OH−数: 55〜60mgKOH/g 酸価: 2〜4 溶融範囲: 82〜90℃ ガラス転移温度: >50℃ 粘度(160℃): 24〜29000mPa・s。
【0041】C)2.PUR−粉末塗料の製造 −一般
的な製造処方 破砕された生成物、架橋剤(B)、ポリエステルC)
1.、流転剤−マスターバッチ、触媒−マスターバッチ
を、白色顔料と共に、エッジミル中で完全混和し、引き
続き、押出機中で最大130℃までで均質化する。冷却
の後に、押出物を破砕し、かつピンディスクミル(Stift
muehle)で、粒度<100μmに粉砕する。こうして製
造された粉末を、静電粉末噴射装置を用いて60KV
で、脱脂された、もしくは前処理された薄板鉄上に施与
し、かつ空気循環乾燥箱中で、180〜200℃の温度
で焼き入れする。
【0042】流転剤−マスターバッチ 流転剤(アクリル酸ブチル及びアクリル酸2−エチルヘ
キシルの市販のコポリマー)10重量%を、ポリエステ
ルC)1中に溶融状態で均質化させ、硬化の後に破砕す
る。
【0043】触媒−マスターバッチ 触媒(ジブチルスズジラウレート(DBTL))5重量
%を、ポリエステルC)1中に、溶融状態で均質化し、
かつ硬化の後に破砕する。
【0044】次の表に記載のPUR−粉末塗料は、Ti
2(白色顔料)40重量%並びに流転剤及びベンゾイ
ンそれぞれ0.5重量%及びDBTL0.15重量%を
含有する。OH:NCO−比は、1:1である。
【0045】次の表中の略記号は、次の意味を有する: SD=層圧(μm)、 HK=Koenigによる硬度(DIN53157)、 HB=Buchholzによる硬度(DIN53153)、 ET=Erichsenによる深度(DIN53156)、 GG60°=Gardnerによる光沢の測定(ASTM−D
5233)、 KSd=球衝撃(直接)、 KSi=球衝撃(間接)。
【0046】
【表4】
【0047】
【表5】
【0048】
【表6】

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ウレトジオン基含有ポリ付加生成物にお
    いて、イソホロンジイソシアネート−ウレトジオン(I
    PDI−ウレトジオン)とジ−2級ジアミンとの反応に
    より得られる、一般式I: 【化1】 [式中、Rは、式II: 【化2】 に相応し、かつR1は、Rと同じか又は、2〜16個の
    C−原子を有する脂環式又は脂肪族線状又は分枝鎖アル
    キレン基を表し、 R2は、1〜12個のC−原子を有する脂環式又は脂肪
    族炭化水素基又は式III: 【化3】 の基を表し、 R3、R4及び5は、1〜14個のC−原子を有する同じ
    又は異なる炭化水素基を表し、かつnは、同じで、1〜
    15を表す]のウレトジオン基含有ポリ付加生成物。
  2. 【請求項2】 NCO−基が、部分的に又は完全に遮断
    剤で遮断されている、請求項1に記載のウレトジオン基
    含有ポリ付加生成物。
  3. 【請求項3】 可逆的に又は不可逆的に遮断されてい
    る、請求項1又は2に記載のウレトジオン基含有ポリ付
    加生成物。
  4. 【請求項4】 可逆的遮断剤として、ケトキシムを使用
    する、請求項3に記載のウレトジオン基含有ポリ付加生
    成物。
  5. 【請求項5】 アセトンオキシム、メチルエチルケトキ
    シム、アセトフェノンオキシム又はシクロヘキサノンオ
    キシムを使用する、請求項4に記載のウレトジオン基含
    有ポリ付加生成物。
  6. 【請求項6】 不可逆的遮断剤として、モノアルコール
    及び/又は2級アミンを使用する、請求項3に記載のウ
    レトジオン基含有ポリ付加生成物。
  7. 【請求項7】 メタノール、エタノール、ブタノール、
    2−エチルヘキサノール、ジブチルアミン、ジ−2−エ
    チルヘキシルアミン又はメチルシクロヘキシルアミンを
    使用する、請求項6に記載のウレトジオン基含有ポリ付
    加生成物。
  8. 【請求項8】 ジ−2級ジアミンとして、ジ−1級ジア
    ミンとカルボニル化合物とを縮合させてシッフ塩基に
    し、引き続き水素化することにより、又はジ−1級ジア
    ミンとアクリル酸エステルとを反応させることにより得
    られるようなものを使用する、請求項1から7のいずれ
    かに記載のウレトジオン基含有ポリ付加生成物。
  9. 【請求項9】 ジ−1級ジアミンとして、エチレンジア
    ミン、1,2−ジアミノプロパン、2−メチル−ペンタ
    メチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、2,2,
    4(2,4,4)−トリメチルヘキサメチレンジアミ
    ン、イソホロンジアミン(IPD)、1,2−ジアミノ
    シクロヘキサン又は1,3−ビス(アミノメチル)ベン
    ゼンを使用する、請求項8に記載のウレトジオン基含有
    ポリ付加生成物。
  10. 【請求項10】 カルボニル化合物として、アルデヒド
    及びケトンを使用する、請求項8に記載のウレトジオン
    基含有ポリ付加生成物。
  11. 【請求項11】 イソブチルアルデヒド、2−エチルヘ
    キサナール、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケ
    トン、ジイソブチルケトン、シクロヘキサノン又は3,
    5,5−トリメチルシクロヘキサノンを使用する、請求
    項10に記載のウレトジオン基含有ポリ付加生成物。
  12. 【請求項12】 請求項1から11のいずれかに記載の
    化合物の製法において、IPDI−ウレトジオンn+1
    モルとジ−2級ジアミンnモルとを、温度が40℃を上
    回らないように反応させ、その際、nは、同じで、1〜
    15であってよい、請求項1から11のいずれかに記載
    の化合物の製法。
  13. 【請求項13】 遊離のNCO−基を、ジ−2級ジアミ
    ンとの反応の前又は後に遮断剤と反応させる、請求項1
    2に記載の方法。
  14. 【請求項14】 請求項1から11のいずれかに記載の
    化合物を含有する、ポリウレタン−粉末塗料製造用架橋
    剤成分。
JP8330589A 1995-12-14 1996-12-11 ウレトジオン基含有ポリ付加生成物、その製法及びそれからなるポリウレタン−粉末塗料製造用架橋剤成分 Pending JPH09188737A (ja)

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