JPH11240936A - ポリイソシアネートオリゴマーおよび該ポリイソシアネートオリゴマーを用いたポリウレタン塗料 - Google Patents

ポリイソシアネートオリゴマーおよび該ポリイソシアネートオリゴマーを用いたポリウレタン塗料

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JPH11240936A
JPH11240936A JP10045271A JP4527198A JPH11240936A JP H11240936 A JPH11240936 A JP H11240936A JP 10045271 A JP10045271 A JP 10045271A JP 4527198 A JP4527198 A JP 4527198A JP H11240936 A JPH11240936 A JP H11240936A
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polyisocyanate oligomer
polyisocyanate
oligomer
cyclohexane
bis
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豊 河野
Goji Koyama
剛司 小山
Takashi Nomura
岳志 野村
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Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】優れた耐候性を有すると共に、塗膜の乾燥性と
密着性も改善されたポリイソシアネートオリゴマーを提
供する。 【解決手段】1,4−ビス(イソシアネートメチル)シ
クロヘキサンから誘導される数平均分子量300〜20
000の範囲にあるポリイソシアネートオリゴマー。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ポリウレタン塗
料、接着剤、バインダー等への利用を目的とする末端に
イソシアネート基を有するポリイソシアネートオリゴマ
ーに関する。
【0002】
【従来の技術】有機イソシアネート化合物は、通常、ジ
イソシアネートモノマーから誘導されるポリイソシアネ
ートオリゴマーとして用いることが多い。ポリイソシア
ネートオリゴマーとしては、ポリウレタン型ポリイソシ
アネートオリゴマー、イソシアヌレート型ポリイソシア
ネートオリゴマー、ウレトジオン型ポリイソシアネート
オリゴマー、ビウレット型ポリイソシアネートオリゴマ
ー、アロファネート型ポリイソシアネートオリゴマー、
ポリウレア型ポリイソシアネートオリゴマーなどがよく
知られている。これらジイソシアネート化合物から誘導
されるポリイソシアネートオリゴマーは、ポリウレタン
塗料用硬化剤、接着剤、フォームなどの原料として広く
用いられている。特にポリウレタン塗料用途では、より
優れた性能を有する様々なポリイソシアネートオリゴマ
ーの開発がなされてきた。
【0003】ジイソシアネート化合物から誘導されるポ
リイソシアネートオリゴマーの中、トルエンジイソシア
ネート、ジフェニルメタンジイソシアネートなどイソシ
アネート基が芳香環に直接結合した、いわゆる芳香族イ
ソシアネートから誘導されるポリイソシアネートオリゴ
マーは、速乾性や耐薬品性に優れる一方で耐候性が極め
て劣るという欠点を持っている。
【0004】一方、ヘキサメチレンジイソシアネート
(以下HDIと称す)やイソホロンジイソシアネート
(以下IPDIと称す)のような脂肪族イソシアネート
から誘導されるポリイソシアネートオリゴマーを用いる
と、耐候性がかなり向上する反面、欠点もある。例え
ば、HDIから誘導されるポリイソシアネートオリゴマ
ーは塗膜に柔軟性がある反面、乾燥時間が長いという欠
点を有する。また、IPDIから誘導されるポリイソシ
アネートオリゴマーは乾燥時間は短いが、塗膜に柔軟性
がなく、基板との密着性が劣るという欠点がある。脂肪
族イソシアネートから誘導されるポリイソシアネートオ
リゴマーの中でビス(イソシアネートメチル)シクロヘ
キサンから誘導されるポリイソシアネートオリゴマーは
優れた耐候性を有することが知られている。
【0005】特公昭55−29083号には、ウレタン
塗料用プレポリマーの製造法としてω・ω’−ジイソシ
アネートジメチルシクロヘキサンと低分子ポリオールを
反応させ未反応のω・ω’−ジイソシアネートジメチル
シクロヘキサンを抽出除去することが記載されており、
特にω・ω’−ジイソシアネート−1,3−ジメチルシ
クロヘキサン、すなわち1,3−ビス(イソシアネート
メチル)シクロヘキサンから誘導されるポリウレタン結
合を有するイソシアネートオリゴマーは特に溶媒に対す
る溶解性の優れたプレポリマーを与えることが記載され
ている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】以上の如く芳香族イソ
シアネートから誘導されるポリイソシアネートオリゴマ
ーは、速乾性や耐薬品性に優れるが耐候性が劣る。一
方、脂肪族イソシアネートから誘導されるポリイソシア
ネートオリゴマーを用いると耐候性がかなり向上する
が、HDIから誘導されるポリイソシアネートオリゴマ
ーは乾燥時間が長く、またIPDIから誘導されるポリ
イソシアネートオリゴマーは塗膜に柔軟性がなく、基板
との密着性が劣るという欠点を有する。本発明の目的
は、優れた耐候性を有すると共に、塗膜の乾燥性と密着
性も改善されたポリイソシアネートオリゴマーを提供す
ることにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らは上記課題を
解決するために種々の脂肪族イソシアネートから誘導さ
れるポリイソシアネートオリゴマーを検討した結果、
1,3−ビス(イソシアネートメチル)シクロヘキサン
の異性体である1,4−ビス(イソシアネートメチル)
シクロヘキサンから誘導されるポリイソシアネートオリ
ゴマーで、かつ、数平均分子量300〜20000の範
囲にあるポリイソシアネートオリゴマーを用いることに
より、優れた耐候性を有すると共に、乾燥時間が短く、
しかも基板との密着性の良好な塗膜が得られることを見
い出し、本発明に到達した。すなわち、本発明は1,4
−ビス(イソシアネートメチル)シクロヘキサンから誘
導される数平均分子量300〜20000の範囲にある
ポリイソシアネートオリゴマーおよび、1,4−ビス
(イソシアネートメチル)シクロヘキサンから誘導され
る数平均分子量300〜20000の範囲にあるポリイ
ソシアネートオリゴマーとポリオールとを配合してなる
ポリウレタン塗料である。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明に使用される1,4−ビス
(イソシアネートメチル)シクロヘキサンは1,4−ビ
ス(アミノメチル)シクロヘキサンから合成することが
できる。1,4−ビス(イソシアネートメチル)シクロ
ヘキサンはcis体、trans体の幾何異性体が存在
するが、本発明ではいずれか単独でも、また、任意の比
率の混合物でも用いることができる。
【0009】本発明のポリイソシアネートオリゴマーに
は、1,4−ビス(イソシアネートメチル)シクロヘキ
サンから公知の方法により誘導される、ポリウレタン型
ポリイソシアネートオリゴマー、イソシアヌレート型ポ
リイソシアネートオリゴマー、ウレトジオン型ポリイソ
シアネートオリゴマー、ビウレット型ポリイソシアネー
トオリゴマー、アロファネート型ポリイソシアネートオ
リゴマー、ポリウレア型ポリイソシアネートオリゴマー
が用いられる。
【0010】上記のポリイソシアネートオリゴマーの
中、ポリウレタン型ポリイソシアネートオリゴマーは、
1,4−ビス(イソシアネートメチル)シクロヘキサン
と多官能アルコール類を反応させて得られる。イソシア
ヌレート型ポリイソシアネートオリゴマーは、特公昭6
3−27347号や特公平6−25327号に記載され
ているようにテトラアルキルアンモニウム塩、有機酸の
アルカリ金属塩等の公知の3量化触媒を用いて得られ
る。またウレトジオン型ポリイソシアネートオリゴマー
は、特開平6−172735号に記載されているように
トリアルキルホスフィン類を触媒として得られる。ビウ
レット型ポリイソシアネートオリゴマーは、水などのビ
ウレット化剤を反応させて得られる。アロファネート型
ポリイソシアネートオリゴマーは、ウレタン基を持った
化合物と反応させることにより得られる。ポリウレア型
ポリイソシアネートオリゴマーはアミノ基を有する化合
物と反応させることにより得られる。なお本発明のポリ
イソシアネートオリゴマーは、以上の方法を2種以上組
み合わせて得られたポリイソシアネートオリゴマーを用
いることができる。
【0011】本発明におけるポリイソシアネートオリゴ
マーは、通常の分子量分布を持っており、未反応の1,
4−ビス(イソシアネートメチル)シクロヘキサンを含
んでいてもよいが、安全性などの理由で未反応の1,4
−ビス(イソシアネートメチル)シクロヘキサンの含有
量は少ない方がよい。本発明におけるポリイソシアネー
トオリゴマーから蒸留や抽出などの操作により、未反応
の1,4−ビス(イソシアネートメチル)シクロヘキサ
ンを除去してもよい。本発明によるポリイソシアネート
オリゴマーの数平均分子量は300〜20000であ
る。数平均分子量が300以下であると、1,4−ビス
(イソシアネートメチル)シクロヘキサンの分子量が1
94であることから未反応1,4−ビス(イソシアネー
トメチル)シクロヘキサンを多量に含んでいて、安全性
などの点で好ましくない。また数平均分子量が2000
0を越えると、その流動性が悪くなり、高粘度になるこ
とや、使用する揮発溶剤が多量に必要になることなどか
ら、作業性などの点で好ましくない。
【0012】また本発明のポリウレタン塗料を得るため
に用いられるポリオールとしては、アクリルポリオール
類、含フッ素ポリオール類、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、
エポキシポリオール類、ポリカーボネートポリオール類
が挙げられる。これらのポリオールの中で、耐候性、乾
燥性、基板への密着性の点で、アクリルポリオール類お
よび含フッ素ポリオール類が好ましい。
【0013】
【実施例】次に、実施例および比較例により本発明をさ
らに詳細に説明する。但し本発明はこれらの実施例によ
り制限されるものではない。
【0014】実施例1 還流冷却管、攪拌棒、熱電対及び滴下ろうとを取り付け
た1リットルのフラスコに、1,4−ビス(イソシアネ
ートメチル)シクロヘキサン(以下1,4−BICと称
す)500.6g(2.58mol)を入れ、窒素気流
下で100℃に加熱・保持した。トリメチロールプロパ
ン(以下TMPと称す)43.2g(0.32mol)
を2時間で滴下し、その後温度を100℃に保持したま
ま3時間反応させた。反応終了後、真空度1torrで
未反応1,4−BICを留去し、ポリイソシアネートオ
リゴマー201.2gを得た。1,4−BICの含量は
0.1重量%であった。このポリイソシアネートオリゴ
マーの数平均分子量は1200であった。このポリイソ
シアネートオリゴマーに酢酸エチルを加え、均一に混合
し、固形分濃度75重量%のポリイソシアネートオリゴ
マーを得た。そのときの粘度は25℃で2500mPa
・sで、NCO当量は353であった。
【0015】実施例2 還流冷却管、攪拌棒、熱電対及び滴下ろうとを取り付け
た1リットルのフラスコに、1,4−BIC500.2
g(2.58mol)を入れ、窒素気流下で60℃に加
熱・保持した。テトラメチルアンモニウムの2−エチル
ヘキサン酸塩(35%エチルセルソルブ溶液)1.65
gを滴下した。反応溶液を60〜70℃で1時間反応を
行い、その後リン酸0.65gを添加して反応を終了し
た。反応終了後、真空度1torrで未反応1,4−B
ICを留去し、ポリイソシアネートオリゴマー114.
3gを得た。1,4−BICの含量は0.4重量%であ
った。このポリイソシアネートオリゴマーの数平均分子
量は752であった。このポリイソシアネートオリゴマ
ーに酢酸ブチルを加え、均一に混合し、固形分濃度70
重量%のポリイソシアネートオリゴマーを得た。その粘
度は25℃で710mPa・sで、NCO当量は305
であった。
【0016】比較例1 還流冷却管、攪拌棒、熱電対及び滴下ろうとを取り付け
た1リットルのフラスコに、1,3−ビス(イソシアネ
ートメチル)シクロヘキサン(以下1,3−BICと称
す)1737.8g(8.95mol)を入れ、窒素気
流下で100℃に加熱・保持した。トリメチロールプロ
パン(TMP)136.6g(1.12mol)を2時
間で滴下し、その後温度を100℃に保持したまま3時
間反応させた。反応終了後、真空度1torrで未反応
1,3−BICを留去し、ポリイソシアネートオリゴマ
ー380.9gを得た。1,3−BICの含量は0.5
重量%であった。このポリイソシアネートオリゴマーの
数平均分子量は1100であった。このポリイソシアネ
ートオリゴマーに酢酸エチルを加え、均一に混合し、固
形分濃度75重量%のポリイソシアネートオリゴマーを
得た。その粘度は25℃で2300mPa・sで、NC
O当量は367であった。
【0017】比較例2 還流冷却管、攪拌棒、熱電対及び滴下ろうとを取り付け
た1リットルのフラスコに、1,3−BIC743.0
g(2.58mol)を入れ、窒素気流下で60℃に加
熱・保持した。テトラメチルアンモニウムの2−エチル
ヘキサン酸塩(35%エチルセルソルブ溶液)1.40
gを滴下した。反応溶液を60〜70℃で1時間反応を
行い、リン酸0.70gを添加して反応を終了した。反
応終了後、真空度1torrで未反応1,3−BICを
留去し、ポリイソシアネートオリゴマー241.3gを
得た。1,3−BICの含量は0.4重量%であった。
このポリイソシアネートオリゴマーの数平均分子量は6
41であった。このポリイソシアネートオリゴマーに酢
酸ブチルを加え、均一に混合し、固形分濃度70重量%
のポリイソシアネートオリゴマーを得た。その粘度は2
5℃で270mPa・sで、NCO当量は314であっ
た。
【0018】試験結果例1、2 実施例1、2および比較例1、2で得られたポリイソシ
アネートオリゴマーとアクリルポリオール(大日本化学
工業(株)製アクリディックA801)とをNCO/O
H=1.0となるように配合し、乾燥膜厚20〜30μ
mとなるように表面処理をした軟鋼板に塗装し、23
℃、50RH%で7日間乾燥して、透明な塗膜を得た。
この塗膜をJISK5400およびJISZ2251に
基づいた性能試験を行った。これらの結果を表1および
表2に示す。
【0019】
【表1】 (試験結果例1) 完全乾燥時間 エリクセン値 デュポン衝撃値 実施例1 155分 8mm以上 20cm 比較例1 180分 0.5mm 10cm
【0020】
【表2】 (試験結果例2) 完全乾燥時間 表面のヌープ硬度 デュポン衝撃値 実施例2 70分 12.3 20cm 比較例2 80分 9.74 10cm
【0021】なお、表1および表2における測定値は以
下の方法によった。 完全乾燥時間: JISK5400に準拠した。 エリクセン値: JISK5400に準拠し、最大値を
8mmとした。 デュポン衝撃値:JISK5400に準拠した。 ヌープ硬度: JISZ2251に準拠し、加重0.
2452N、保持時間10秒とした。
【0022】表1および表2の結果より、本発明の1,
4−ビス(イソシアネートメチル)シクロヘキサンより
誘導されたポリイソシアネートオリゴマーは、乾燥時
間、塗板への密着性、表面硬度のいずれも良好な硬化塗
膜を与えることが分かる。
【0023】
【発明の効果】本発明の1,4−ビス(イソシアネート
メチル)シクロヘキサンから誘導されるポリイソシアネ
ートオリゴマーを用いると、耐候性に優れ、乾燥時間が
短く、しかも基板との密着性の良好な塗膜が得ることが
できる。従って本発明のポリイソシアネートオリゴマー
は、塗料、接着剤、バインダー等に極めて有利に用いる
ことができる。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 1,4−ビス(イソシアネートメチル)
    シクロヘキサンから誘導される数平均分子量300〜2
    0000の範囲にあるポリイソシアネートオリゴマー。
  2. 【請求項2】 1,4−ビス(イソシアネートメチル)
    シクロヘキサンから誘導される数平均分子量300〜2
    0000の範囲にあるポリイソシアネートオリゴマーと
    ポリオールとを配合してなるポリウレタン塗料。
JP10045271A 1998-02-26 1998-02-26 ポリイソシアネートオリゴマーおよび該ポリイソシアネートオリゴマーを用いたポリウレタン塗料 Pending JPH11240936A (ja)

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