JPH1180537A - 無溶剤一液湿気硬化型ポリイソシアネート組成物 - Google Patents
無溶剤一液湿気硬化型ポリイソシアネート組成物Info
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Abstract
応が速やかに進行する無溶剤の一液湿気硬化ポリイソシ
アネート組成物の提供。 【解決手段】 (A)数平均分子量300〜8000の
ポリエーテルポリオールと(B)過剰量のヘキサメチレ
ンジイソシアネートおよび/またはそれを基本骨格とし
て有するポリイソシアネートを反応させたポリイソシア
ネートプレポリマーと、該ポリイソシアネートプレポリ
マーに対して0.005〜2重量%の湿気硬化促進触媒
を混合してなり、不揮発成分が98重量%以上である、
実質的に有機溶剤を含有しない一液湿気硬化型ポリイソ
シアネート組成物。
Description
蒸気)と反応することによって硬化する一液湿気硬化型
ポリイソシアネート組成物で、塗料、シーリング材、防
水材、接着剤として有用な無溶剤の一液湿気硬化型ポリ
イソシアネート組成物に関するものである。
料とした一液湿気硬化型ポリイソシアネート組成物は、
耐水性、耐薬品性等に優れていることは広く知られてい
る。しかし、芳香族ジイソシアネートを原料とした一液
湿気硬化ポリイソシアネートは光により黄変する特徴が
あるため、耐候性を要求される用途への使用は制限され
てきた。さらに、芳香族ジイソシアネートを原料とした
一液湿気硬化ポリイソシアネートは高粘度である。ハン
ドリングを良くし、イソシアネート基と水が反応する際
に発生する二酸化炭素を塗膜から逃がすためには、低粘
度化をはかる必要があり、そのために大量の揮発性有機
溶剤で希釈せざるを得なかった。
針が厳しくなり、アメリカ、ドイツ等ではすでに規制が
行われている。したがって、一液湿気硬化ポリイソシア
ネート組成物も揮発性有機溶剤を削減することが求めら
れている。一方、脂肪族ジイソシアネートを原料とした
ポリイソシアネートは、芳香族ポリイソシアネートと比
較して水との反応が遅いため、一液湿気硬化型ポリイソ
シアネートとして使用した場合、塗膜の硬化までに長時
間必要であり、実用性が極めて低かった。
性と硬化速度を有する、揮発性有機溶剤を含まない一液
湿気硬化型ポリイソシアネート組成物を提供することを
目的とする。
を重ねた結果、特定の構造を有するヘキサメチレンジイ
ソシアネートを基本骨格に有するポリイソシアネートプ
レポリマーに、湿気硬化促進触媒を混合することによっ
て前記課題を解決できることを見い出し、本発明を完成
した。
ルポリオールと(B)過剰量のヘキサメチレンジイソシ
アネートおよび/またはそれを基本骨格として有するポ
リイソシアネートとを反応させたポリイソシアネートプ
レポリマーと、該ポリイソシアネートプレポリマーに対
して0.005〜2重量%の湿気硬化促進触媒を混合し
てなり、不揮発成分が98重量%以上である一液湿気硬
化型ポリイソシアネート組成物。
のポリエーテルポリオールと(C)数平均分子量60〜
600のモノアルコールと(B)過剰量のヘキサメチレ
ンジイソシアネートおよび/またはそれを基本骨格とし
て有するポリイソシアネートとを反応させたポリイソシ
アネートプレポリマーと、該ポリイソシアネートプレポ
リマーに対して0.005〜2重量%の湿気硬化促進触
媒を混合してなり、不揮発成分が98重量%以上である
一液湿気硬化型ポリイソシアネート組成物。
は、ポリエーテルポリオールを使用することによって、
塗膜内部への水蒸気の浸透を容易し、またイソシアネー
ト基と水が反応する際に発生する二酸化炭素を塗膜から
逃がし易くしている。これはポリエーテルポリオールの
水蒸気や二酸化炭素を透過しやすい構造による効果と、
ポリエーテルポリオールを反応させたポリイソシアネー
トプレポリマーの粘度が低く抑えられる効果のためであ
る。
(A)は、例えば、エチレングリコールやプロピレング
リコール、グリセリン等の多価アルコールに、エチレン
オキサイド、プロピレンオキサイド等のアルキレンオキ
サイドを付加して得られるポリエチレングリコール、ポ
リプロピレングリコールやテトラヒドロフランを開環重
合したポリテトラメチレンエーテルグリコール等が挙げ
られる。
るものには、ポリエチレングリコール類として、PEG
400、PEG1000、PEG2000(いずれも保
土ヶ谷化学株式会社製)、ポリプロピレングリコール類
として、PPG1000、PPG4000(いずれも保
土ヶ谷化学株式会社製)、エクセノール820、エクセ
ノール840(いずれも旭硝子工業株式会社製、3官能
のポリプロピレングリコール)、ポリテトラメチレング
リコール類として、PTG1000、PTG2000
(いずれも保土ヶ谷化学株式会社製)等が挙げられる。
数平均分子量は300〜8000であり、好ましくは4
00〜8000、より好ましくは400〜7000であ
る。数平均分子量が300未満では、架橋密度が大きく
なりすぎ、塗膜内部への水蒸気の浸透及び二酸化炭素の
膜外への逸散を阻害するため、塗膜内部の硬化反応が遅
くなり、また塗膜内部に二酸化炭素の気泡を発生しやす
くなるため適当ではない。また、8000を超えると、
架橋密度が低くなりすぎるため塗膜が脆弱になるために
適当ではない。
によって、塗膜の架橋密度が適切となり、速い硬化反応
とクリアーで強靭な塗膜を達成することができる。つま
り、塗膜内部への水蒸気の浸透が容易となり、硬化反応
が速やかに進行し、さらに架橋反応の際に発生する二酸
化炭素が膜外へ逃げやすくなる。また、ポリオールの分
子量を適切に選択することによって塗膜の強度を調節す
ることが出来る。即ち、分子量1000以下の低分子量
のポリオールを用いた場合には、硬く、強靭な塗膜を得
ることができ、分子量4000以上の高分子のポリオー
ルを用いた場合には柔らかく、柔軟な塗膜を得ることが
できる。従って、これらポリオール類を適宜選択、ブレ
ンドすることにより塗膜の機械的物性を制御することが
できる。
(A)と併用することができる。モノアルコールは、ポ
リイソシアネートプレポリマーの粘度を低下させ、塗膜
内部への水蒸気の浸透が容易にし、硬化反応が速やかに
進行させる効果とイソシアネート基と水が反応する際に
発生する二酸化炭素が塗膜から逃げやすくなる効果を有
している。
00であり、好ましくは60〜500、より好ましくは
60〜400である。分子量が60未満では、モノアル
コールを用いる効果、即ち、粘度の低下や塗膜内部への
水蒸気の浸透、あるいは塗膜から二酸化炭素が逃げやす
くなる効果が発現できないため好ましくない。また、6
00を越えると、ポリイソシアネートプレポリマーの粘
度がむしろ上昇してしまうため好ましくない。
ば、1−ブタノール、1−オクタノール、1−トリデカ
ノール、セリルアルコール、2−エチル−1−ヘキサノ
ール、5−エチル−2−ノナノール等が挙げられる。本
発明では、(B)過剰量のヘキサメチレンジイソシアネ
ートおよび/またはそれを基本骨格として有するポリイ
ソシアネートを使用する。
的に入手がし易く、耐候性に優れ、硬化反応速度が比較
的早く、ポリイソシアネートプレポリマーの粘度が低く
なるという特徴を有している。また、ヘキサメチレンジ
イソシアネートを基本骨格として有するポリイソシアネ
ートとは、分子内にビュレット、イソシアヌレート、ウ
レタン、ウレトジオン、アロファネート等の構造を有す
るものである。
ジイソシアネートおよび/またはそれを基本骨格として
有するポリイソシアネートとは、イソシアネート基と上
記のポリオール等の水酸基の当量比が1以上であること
を表している。従って、ポリオール等とヘキサメチレン
ジイソシアネートおよび/またはそれを基本骨格として
有するポリイソシアネートを反応させた場合、分子末端
にイソシアネート基が残存することになる。
ルポリオール(A)、さらに(A)と併用するモノアル
コール(C)と、ヘキサメチレンジイソシアネートおよ
び/またはそれを基本骨格として有するポリイソシアネ
ート(B)をウレタン化反応またはアロファネート化反
応することをいう。本発明で用いる湿気硬化促進触媒と
は、2つのイソシアネート基と1つの水分子から、尿素
基を生成する反応を促進する触媒である。このような触
媒として、例えば、ジメチルスズジクロライド、ジブチ
ルスズジクロライド、ジオクチルスズジクロライド、モ
ノブチルスズトリクロライド、ジブチルスズジアセテー
ト、ジブチルスズジラウレート、ジブチルスズマレー
ト、ジブチルスズオキサイド、ジオクチルスズオキサイ
ド等のスズ化合物や、トリブチルアミン、テトラメチル
エチレンジアミン、テトラメチルプロパンジアミン、テ
トラメチルヘキサンジアミン、メチルモルフォリン、ジ
メチルピペラジン、トリメチルアミノメチルエタノール
アミン等の3級アミン等が挙げられる。
量は、ポリイソシアネートプレポリマーに対して0.0
05〜2重量%であり、好ましくは0.02〜2重量
%、より好ましくは0.04〜1.5重量%である。
0.005重量%未満では湿気硬化を促進する効果が十
分ではないので適当ではない。2重量%を超えるとポッ
トライフが短くなり、また、貯蔵安定性が低下するため
に適当ではない。ここでいうポットライフとは、空気中
に放置した場合の、塗料あるいはシーリング材等の可使
時間のことである。
シアネート組成物の不揮発成分は、98重量%以上であ
る。98重量%以上とは、実質的に揮発成分を含んでい
ないということである。98重量%未満では、一液湿気
硬化型ポリイソシアネート組成物中に揮発成分を含んで
しまい、塗膜形成時に揮発成分が空気中に放出してしま
うため好ましくない。
ト組成物の粘度は、400〜10000mPa.s(2
5℃)が適当である。400mPs.s未満では、架橋
に関与しない成分が増えて、塗膜が脆弱になる傾向があ
る。10000mPa.sを超えると、イソシアネート
基と水が反応する際に発生する二酸化炭素が塗膜中に残
存する場合がある。
ト組成物のイソシアネート基含有率は、2〜20重量%
が適当である。2重量%未満では、架橋密度が低くなり
脆弱な塗膜となる傾向があり、20重量%を超えると架
橋密度が大きくなり、塗膜内部への水蒸気の浸透及び二
酸化炭素の膜外への逸散が不十分となって、塗膜内部の
硬化反応が遅くなり、また塗膜内部に二酸化炭素の気泡
を発生しやすくなる。所望のイソシアネート基含有率に
するには、ヘキサメチレンジイソシアネートおよび/ま
たはそれを基本骨格として有するポリイソシアネートと
ポリエーテルポリオールあるいはモノアルコールの量を
調整することにより可能である。
中に、目的及び用途に応じて、顔料、レベリング剤、酸
化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、可塑剤、表面活性
剤等の当該技術分野で使用されている各種添加剤を混合
することもできる。本発明のポリイソシアネート組成物
は、上記の如くヘキサメチレンジイソシアネートを原料
としているため、芳香族ジイソシアネートを原料とした
ポリイソシアネート組成物と比較して、耐候性、塗膜の
黄変性に著しく優れている。
たポリイソシアネート組成物と比較して、ポットライフ
が長いという特徴も有している。さらに、本発明のポリ
イソシアネート組成物は、塗膜内部まで硬化反応が速や
かに進行するという特徴も有している。これは、ポリイ
ソシアネート組成物が水蒸気の浸透しやすい構造を有し
ており、さらに湿気硬化促進触媒を混合しているために
達成されたものである。
物は、実質的に揮発成分を含んでいないため、塗膜形成
時に揮発成分を空気中に放出しない特徴も有している。
本発明の一液湿気硬化型ポリイソシアネート組成物は、
耐候性に優れている、ポットライフが長い、硬化反応が
速やかに進行するという特徴を有している。また、金
属、特にアルミや鋼板、ガラス、プラスチック、繊維、
木材等の基材への密着性にも優れているため、塗料、シ
ーリング材、防水材、接着剤、特に、金属と金属、ガラ
スと金属、金属とプラスチック、ガラスとガラス、プラ
スチックとガラス、木材とガラス、金属と繊維、ガラス
と繊維、プラスチックと繊維の接着剤、さらに詳しく用
途を言えば、鏡の裏止め用の接着剤、インキ、コーティ
ング材、特に、紙、布、木材のコーティング材、注型
材、エラストマー、プラスチック原料等幅広い分野に使
用することが出来る。
明を説明する。なお、本発明で用いた測定方法を下記に
示す。 〔イソシアネート基含有率(以下、NCO含有率とい
う)〕ポリイソシアネート組成物のイソシアネート基を
過剰のアミンで中和した後、塩酸による逆滴定によって
求めた。
社;DVM−B型)により25℃、60rpmで測定し
た。 〔不揮発分〕直径5.5cmのアルミ皿に、約0.1g
のポリイソシアネート組成物を精秤し、105℃で3時
間加熱した後、加熱後のポリイソシアネート組成物を精
秤し以下の式から求めた。
組成物重量)/(加熱前のポリイソシアネート重量)×
100% 〔数平均分子量〕ゲルパーミエーションクロマトグラフ
ィー(GPC)を用い、下記に従って測定した。
ム:東ソー(株)G1000HXL、G2000HX
L、G3000HXL、キャリアー:THF、検出方
法:視差屈折計、データ処理器:東ソー(株)CP−8
000にて測定した。数平均分子量2000以上の場合
は、カラム:東ソー(株)G2000HXL、G400
0HXL、G5000HXL、キャリアー:THF、検
測方法:視差屈折計、データ処理器:東ソー(株)Ch
romatocoder21にて測定した。
で触れ、ベト付き感がなくなる時間で求めた。 〔塗膜のイソシアネート基の反応率〕FT−IR(日本
分光株式会社;FT/IR−700)を用いて、イソシ
アネート基の減少率を測定することで求めた。
株式会社;SMカラーコンピューターモデルSM−5)
で、塗膜のY値を測定し求めた。
口フラスコにヘキサメチレンジイソシアネート(以下、
HDIという)を500gと2−エチルヘキサノール5
0gとエクセノール840(旭硝子株式会社製、ポリプ
ロピレングリコール、数平均分子量6500)47gを
仕込み、撹拌下90℃で2時間ウレタン化反応を行っ
た。90℃で、イソシアヌレート化触媒としてテトラメ
チルアンモニウムカプリエートを0.02g加えた。4
時間後、反応液の屈折率上昇が0.015となった時点
で、リン酸0.1gを加え反応を停止した。
3Tor.(150℃)、2回目0.2Tor.で未反
応のHDIを除去した。得られたポリイソシアネートプ
レポリマーは283gで、粘度1000mPa・s、N
CO含有率14.6%、不揮発分は99.2重量%であ
った。得られたポリイソシアネートプレポリマーに、ジ
ブチルスズジラウレートをポリイソシアネートプレポリ
マーに対して0.1重量%混合し、ポリイソシアネート
組成物を得た。
を、ガラス板上に厚さ100μm、及び500μmの厚
さで塗布し、20℃65%RHで放置した。厚さ500
μmの塗膜には気泡等は全く観察されなかった。厚さ1
00μmの塗膜のタックフリーは12時間であった。厚
さ100μmの塗膜のイソシアネート基反応率を測定す
ると、1日目80%、7日目では100%であった。
のポリイソシアネート組成物を20℃65%RHで1週
間放置した後、サンシャインウェザーメーターで促進耐
候性試験を行ったところ、黄色値の上昇は1000時間
で1.5であった。
00gとPPG1000(保土ヶ谷化学製、数平均分子
量1000)を20gと水を1.9g加え、撹拌下16
0℃で1時間ビウレット反応を行った。ついで、実施例
1と同様にして未反応のHDIを除去した。
2400mPa.s、NCO含有率19.0%、不揮発
分は98.8重量%であった。得られたポリイソシアネ
ートプレポリマーに、ジブチルスズジラウレートをポリ
イソシアネートプレポリマーに対して0.3重量%混合
し、ポリイソシアネート組成物を得た。
を、ガラス板上に厚さ100μm、及び500μmの厚
さで塗布し、20℃65%RHで放置した。厚さ500
μmの塗膜には僅かの気泡しか観察されなかった。厚さ
100μmの塗膜のタックフリーは8時間であった。塗
膜のイソシアネート基反応率を測定すると、1日目65
%、7日目では100%であった。
のポリイソシアネート組成物を20℃65%RHで1週
間放置した後、サンシャインウェザーメーターで促進耐
候性試験を行ったところ、黄色値の上昇は1000時間
で1.8であった。
00gと2−エチルヘキサノール41.3gを仕込み、
撹拌下90℃で2時間ウレタン化反応を行った。90℃
で、イソシアヌレート化触媒としてテトラメチルアンモ
ニウムカプリエートを0.02g加えた。4時間後、反
応液の屈折率上昇が0.014となった時点で、リン酸
0.1gを加え反応を停止した。
DIを除去した。得られたポリイソシアネートプレポリ
マー216.5gとエクセノール840を64.7gを
用いて、120℃5時間反応させ、ポリイソシアネート
プレポリマーを得た。このポリイソシアネートプレポリ
マーは、粘度1500mPa・s、NCO含有率13.
5%、不揮発分は99.1重量%であった。
に、ジブチルスズジラウレートをポリイソシアネートプ
レポリマーに対して0.6重量%混合し、ポリイソシア
ネート組成物を得た。上記で得られたポリイソシアネー
ト組成物を、ガラス板上に厚さ100μm、及び500
μmの厚さで塗布し、20℃65%RHで放置した。厚
さ500μmの塗膜には気泡等は全く観察されなかっ
た。厚さ100μmの塗膜のタックフリーは7時間であ
った。塗膜のイソシアネート基反応率を測定すると、1
日目70%、7日目では100%であった。
のポリイソシアネート組成物を20℃65%RHで1週
間放置した後、サンシャインウェザーメーターで促進耐
候性試験を行ったところ、黄色値の上昇は1000時間
で1.4であった。
00g仕込み、60℃で、イソシアヌレート化触媒とし
てテトラメチルアンモニウムカプリエートを0.02g
加えた。4時間後、反応液の屈折率上昇が0.010と
なった時点で、リン酸0.1gを加え反応を停止した。
た。得られたポリイソシアネートプレポリマーは205
gであり、透明の液体で、粘度1500mPa・s、N
CO含有率23.0%、不揮発分99.3%であった。
得られたポリイソシアネートプレポリマーに、ジブチル
スズジラウレートをポリイソシアネートプレポリマーに
対して0.3重量%混合し、ポリイソシアネート組成物
を得た。
を、ガラス板上に厚さ100μm、及び500μmの厚
さで塗布し、20℃65%RHで放置した。厚さ500
μmの塗膜には多数の気泡が観察された。厚さ100μ
mの塗膜のタックフリーは7時間であった。塗膜のイソ
シアネート基反応率を測定すると、1日目50%、7日
目では100%であった。
たポリイソシアネート組成物を20℃65%RHで1週
間放置した後、サンシャインウェザーメーターで促進耐
候性試験を行ったところ、黄色値の上昇は1000時間
で1.2であった。
イソシアネート500gと2−エチルヘキサノール50
gとエクセノール840(旭硝子株式会社製、ポリプロ
ピレングリコール、数平均分子量6500)47gを仕
込み、撹拌下90℃で2時間ウレタン化反応を行った。
90℃で、イソシアヌレート化触媒としてテトラメチル
アンモニウムカプリエートを0.02g加えた。4時間
後、反応液の屈折率上昇が0.015となった時点で、
リン酸0.1gを加え反応を停止した。
は303gであり、透明の液体で、粘度3800mPa
・s、NCO含有率12.2%であった。得られたポリ
イソシアネートプレポリマーに、ジブチルスズジラウレ
ートをポリイソシアネートプレポリマーに対して0.3
重量%混合し、ポリイソシアネート組成物を得た。
をガラス板上に厚さ100μm、及び500μmの厚さ
で塗布し、20℃65%RHで放置した。厚さ500μ
mの塗膜には多数の気泡が観察された。塗膜のタックフ
リーは8時間であった。塗膜のイソシアネート基反応率
を測定すると、1日目70%、7日目では100%であ
った。
ポリイソシアネート組成物を20℃65%RHで1週間
放置した後、サンシャインウェザーメーターで促進耐候
性試験を行ったところ、黄色値の上昇は1000時間で
24であった。
ート組成物は、耐候性に優れている、ポットライフが長
い、硬化反応が速やかに進行する、基材への密着性に優
れている、揮発性有機溶剤を含んでいないという優れた
特徴を有している。従って、塗料、シーリング材、防水
材、接着剤、インキ、コーティング材、注型材、エラス
トマー、プラスチック原料等幅広い分野にきわめて有用
である。
Claims (2)
- 【請求項1】 (A)数平均分子量300〜8000の
ポリエーテルポリオールと(B)過剰量のヘキサメチレ
ンジイソシアネートおよび/またはそれを基本骨格とし
て有するポリイソシアネートとを反応させたポリイソシ
アネートプレポリマーと、該ポリイソシアネートプレポ
リマーに対して0.005〜2重量%の湿気硬化促進触
媒を混合してなり、不揮発成分が98重量%以上である
一液湿気硬化型ポリイソシアネート組成物。 - 【請求項2】 (A)数平均分子量300〜8000の
ポリエーテルポリオールと(C)数平均分子量60〜6
00のモノアルコールと(B)過剰量のヘキサメチレン
ジイソシアネートおよび/またはそれを基本骨格として
有するポリイソシアネートとを反応させたポリイソシア
ネートプレポリマーと、該ポリイソシアネートプレポリ
マーに対して0.005〜2重量%の湿気硬化促進触媒
を混合してなり、不揮発成分が98重量%以上である一
液湿気硬化型ポリイソシアネート組成物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23818997A JP3897410B2 (ja) | 1997-09-03 | 1997-09-03 | 塗料用無溶剤一液湿気硬化型ポリイソシアネート組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23818997A JP3897410B2 (ja) | 1997-09-03 | 1997-09-03 | 塗料用無溶剤一液湿気硬化型ポリイソシアネート組成物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1180537A true JPH1180537A (ja) | 1999-03-26 |
| JP3897410B2 JP3897410B2 (ja) | 2007-03-22 |
Family
ID=17026494
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23818997A Expired - Fee Related JP3897410B2 (ja) | 1997-09-03 | 1997-09-03 | 塗料用無溶剤一液湿気硬化型ポリイソシアネート組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3897410B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012207198A (ja) * | 2011-03-11 | 2012-10-25 | Tokuyama Corp | フォトクロミック組成物、および光学物品 |
| JP2023044204A (ja) * | 2021-09-17 | 2023-03-30 | 旭化成株式会社 | 一液湿気硬化型ポリイソシアネート組成物、一液湿気硬化型塗料組成物及び塗膜 |
-
1997
- 1997-09-03 JP JP23818997A patent/JP3897410B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012207198A (ja) * | 2011-03-11 | 2012-10-25 | Tokuyama Corp | フォトクロミック組成物、および光学物品 |
| JP2023044204A (ja) * | 2021-09-17 | 2023-03-30 | 旭化成株式会社 | 一液湿気硬化型ポリイソシアネート組成物、一液湿気硬化型塗料組成物及び塗膜 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3897410B2 (ja) | 2007-03-22 |
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