JPS61168606A - 粉末被覆架橋剤の製造方法 - Google Patents

粉末被覆架橋剤の製造方法

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JPS61168606A
JPS61168606A JP61004418A JP441886A JPS61168606A JP S61168606 A JPS61168606 A JP S61168606A JP 61004418 A JP61004418 A JP 61004418A JP 441886 A JP441886 A JP 441886A JP S61168606 A JPS61168606 A JP S61168606A
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ペーター・ヘーライン
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は適当なモノマー類のラジカル共重合及び同時的
なイソシアネート基の封鎖によって製造される、封鎖し
たイソシアネート基を有する粉末被覆架橋剤の製造方法
に関するものである。
ポリとドOキシル化合物及びそのとドロキシル基と反応
する、多官能性化合物(架橋剤)に基づく粉末状2成分
被覆剤は、たとえば、自動車の車体部品のラッカー塗装
において、腐食に対する保護のための大規模な被覆工程
における使用を増大しつつある。もっとも一般的に用い
られる架橋剤は、封鎖されたポリイソシアネートであり
、その封鎖されたイソシアネート基は加熱条件下に架橋
的に作用する。
粉末状の被覆剤のためのこれらの架橋剤に対しては、種
々の要求が提起される:かくして、たとえば、ポリヒド
ロキシ化合物と共に固化することなしに貯蔵できること
が期待される。これは架橋剤が少なくとも50℃の軟化
点(DTA)を有する場合に普通に用いられるポリヒド
ロキシル化合物において該当する。さらに、封鎖された
イソシアネート基の高い含量及び熱処理条件下の高い反
応性が望まれる。その上に、架橋剤は工業的な規模で再
現性よく取得することができなくてはならない。
さらにまた、規定した加熱温度又は加熱時間を越える場
合にも被覆が受ける損害が可能な限り僅かである(過加
熱可能性)ことも、粉末状被覆剤に期待されることであ
る。
架橋剤は良好な性質を有する被覆(光沢、流れ弾性)を
与える架橋を経済的に与えるものでなければならない。
約1:1のN00108モル比にある架橋剤及びポリヒ
ドロキシル成分を使用することが推薦さるのが普通であ
るけれども、使用可能な被覆が、遥かに低いNGO10
H比(架橋不足)においてすら、たとえば0.7:1未
満においてすら、取得可能であることがのちに見出され
た(バイエル社文献りレランU12.1980年1月9
日)。
NGO10H比のいっそうの低下が望まれているが、現
在のPLJR系によっては達成することができない。
耐候性を必要とする領域における被覆材料として使用す
るためには、低い紫外吸収性を有する粉末系が必要であ
る。使用するポリエステルは、注型性を有するために大
きな曇の芳香族成分を含有しているから、脂肪族又は脂
環族PLJR架橋剤の使用にもかかわらず、ポリエステ
ル部分がPUR系の主成分を占めているために、耐候性
能は未だ決定的には改善されていない。
その上に、従来のポリイソシアネート架橋剤は、硬ざ/
弾性比に対する特異的な影響は限られた範囲内で可能で
あるに過ぎないという欠点をまぬがれないが、その理由
はこのような架橋剤の開発のためには高いイソシアネー
ト当量重量が望ましく、かくして変性の可能性が実質的
に制限されるからである。
かくして、ドイツ特許公開第3.112.69号におい
ては、ジオール、ポリオール及び封鎖したイソシアネー
ト基を有する混合重合体を個々の成分とする結合剤混合
物から成る粉末状被覆剤が記されている。混合重合体の
製造は、(メタ)アクリル酸エステル及び/又はアクリ
ロニトリルとビニルイソシアネート及びCH−1OH−
又はNH−酸性封鎖剤の付加物、並びに場合によっては
、そのほかの共重合可能なエチレン性不飽和化合物の共
重合を包含する。
オルガニックコーティングアプライドポリマーサイエン
スプロシーディング(Org、 C’oat。
Appl、  Polym、 SCi、 Proc、)
第48巻、185 (1983)、998〜1002及
び1003〜1007頁においては、共重合体中の封鎖
されたメタクリル酸イソシアナトエチルの使用を記して
おり、これは粉末状被覆材料のための結合剤成分として
も使用することができる。
かくして、不飽和イソシアネートは共重合前に最初の反
応段階において封鎖剤と反応させなければならず、その
うちに始めて残りのモノマーと反応させる。これは費用
がかかり、エネルギーを要し且つやっかいである。その
上に、粉末状結合剤の製造のためのその後の塊状又は溶
液重合において問題が生じるおそれがある。
ここに、共重合を一反応段階においてパ疑似溶液重合”
として行ない、その間に封鎖剤が共重合のための反応媒
体として及びイソシアネート基に対する反応相手として
の両方の役目を果すならば、上記の諸問題を排除するこ
とができるということが見出された。かくして、多段階
反応及び塊状重合又は、後続する溶剤の除去を伴なう、
溶液重合の決点が除かれる。
本発明は: (工)3〜90モル%、好ましくは5〜70モル%のラ
ジカル重合可能なイソシアネートと(II)97〜10
モル%、好ましくは95〜30モル%のラジカル重合可
能なモノマーとを共重合させ、共重合は好ましくは封鎖
剤の存在において行ない、但しここで(I)及び(If
)において示した百分率の合計は100であり且つ共重
合体は約1000〜100,000、好ましくは約10
00〜50,000の平均分子量を有することを特徴と
する、共重合体と封鎖剤に基づく粉末被覆架橋剤の製造
方法を提供する。
一般に、ラジカル重合の可能なイソシアネートとしては
、市販のすべてのモノマーを使用することができる。
その例としては以下のものを挙げることができる:たと
えば、アクリル酸2−イソシアナトエチル、メタクリル
酸2−イソシアナトエチル、アクリル酸3−イワシナト
ー2.3−ジメチルプロピル、メタクリル酸3−イソシ
アナト−2,3−ジメチルプロピルのような、単官能性
イソシアネートのアクリル酸又はメタクリル酸誘導体、
置換又は非置換ビニルイソシアネート又は多官能性イソ
シアネートとヒドロキシ(メタ)アクリル酸エステルの
反応生成物など。
成分(II)としては、アクリル酸又はメタクリル酸と
1〜20炭素原子を含有する、場合によってはエチレン
性不飽和の、モノアルコールとのエステルが用いられる
1〜20炭素原子を含有する、場合によってはエチレン
性不飽和の、モノアルコールによるアクリル酸及びメタ
クリル酸のエステルとしては、以下のものを用いること
ができるニアクリル酸又はメタクリル酸の、たとえば、
メチル、エチル、プロピル、ブチル、2−エチルヘキシ
ル又はラウリルエステル;たとえばメチルグリコール(
メタ)アクリレート又はメチルジグリコール(メタ)ア
クリレートのような、エーテル又はチオエーテル基を含
有する、3〜20炭素原子を有するモノアルコールによ
るアクリル酸及びメタクリル酸エステル。
これらのアクリル酸又はメタクリル酸エステルは、重量
で95%に至るまでを、OH,CH,NH又はSH酸性
基を含有していない、それと共重合できる1種以上の他
のオレフィン性不飽和化合物、たとえば、アクリロニト
リル、メタクリロニトリル、アクリル酸ジヒドロジシク
ロペンタジェニル、たとえばビニルメチルエーテル、ビ
ニルエチル−エーテル、ビニルプロピルエーテル、ビニ
ルイソブチルエーテル、ビニル−2−エチルヘキシルエ
ーテル、ビニルオクタデシルエーテルのようなビニルエ
ーテル類、プロピオン酸ビニル又は安息香酸ビニル、無
水マレイン酸、無水テトラヒドロフタル酸、マレイン酸
、イタコン酸、シトラコン酸又はメサコン酸の場合によ
ってはエーテルあるいはチオエーテル基を含有し且つ1
〜20炭素原子を有するモノアルコールによるジエステ
ル、たとえばマレイン酸ジメチルエステル、−ジエチル
エステル、−ジプロピルエステル、−ジブチルエステル
、−ジー2−エチルヘキシルエーテル、又は−ジラウリ
ルエステル、1〜20炭素原子を有する七ノーアルコー
ルによるクロトン酸エステル、たとえばクロトン酸メチ
ル−1−エチル−1−ブOビルー1−ブチルー1−2−
エチルへキシル−又は−ラウリルエステル、複素環式N
−ビニル化合物、たとえばN−ビニルビロール、N−ビ
ニルピロリドン、N−ビニルピロリジン、N−ビニル−
1,2,3,4−テトラヒドロキノリン、N−ビニルピ
ペリジン、N−ビニルカプロラクタム、N−ビニルカル
バゾール、N−ビニルイミダゾール、N−ビニル−2−
メチルイミダゾール、ビニル芳香族化合物、たとえばス
チレン、p−t−プチルスチレン、ビニルトルエン、α
−メチルスチレン、3〜20炭素原子を有するモノオレ
フィン、たとえばプロペン、ブテン、ペンテン、ヘキサ
ノ、イソブチレン、及びジオレフィン、たとえばブタジ
ェン及びイソプレン、並びに下記一般式(I>に相当す
るモノアルコールによるアクリル酸及びメタクリル酸エ
ステル ここでR”=−CnHzh − R”  、  Rコ − −Cn  Hコ―v1++n
−1〜20、好ましくは1〜8 たとえば、アクリル酸ジエチルアミノエチル、ジメチル
アミノアクリレートなどによって置き替えてあってもよ
い。
(メタ)アクリル酸エステルが成分(II)として好適
である。上記のモノマーの混合物を用いることもできや
。重合可能なエチレン性不飽和化合物(II)は重量で
10〜95%、好ましくは30〜90%である。
本発明のイソシアネート基含有共重合体の製造は、常法
によって、たとえばラジカル熱共重合によって、好まし
くは溶融物中の、ラジカルレドックス重合(たとえばド
イツ特許公開筒3.245゜298@)によって、又は
ラジカル光化学開始共重合(たとえばドイツ特許公開筒
3.245.297号)によって行なうことができる。
重合は70〜200℃、好ましくは100〜180℃の
温度で行なうことができる。モノマー又は溶剤の物理的
性質によっては、圧力下の重合が必要なこともある。
モノマー(I>及び(II)は、重合に対して用いられ
るものと実質的に同じ比で共重合体樹脂中に組み込まれ
、重合した単位は実質的に統計的に分布している。
同時に溶剤を使用する場合には、たとえば、メチルエチ
ルケトン、トルエン、キシレンなどのような不活性溶剤
が好適である。
モノマー(I)及び(II)の共重合は封鎖剤の存在に
おいて行なうことが好ましく、それをイソシアネート基
の完全な封鎖に対して十分な量で反応器中に導入する。
それによって共重合体の製造が同時的なイソシアネート
官能基の封鎖と共に1段階で達成される。
ラジカル共重合を行なうための好適な開始剤は、たとえ
ば、アゾ−ビス−イソ醋酸ニトリル、アゾ−ビス−2−
メチルムレ0ニトリル、1.1−−アゾ−ビス−1−シ
クロヘキサンニトリル及び2゜2′−アゾ−ビス−イソ
醋酸アルキルエステルのような、脂肪族アゾ化合物;た
とえば、アセチル、プロピオニル又はブチリルペルオキ
シドのようなジアシルペルオキシド;ブロモ、ニトロ、
メチル又はメトキシ基置換過酸化ベンゾイル、並びにラ
ウロイルペルオキシド;たとえばジエチル、シイツブ0
ビル、ジシクロヘキシル、並びにジベンジルペルオキシ
ジカーボネートのようなペルオキシジカーボネート;過
オクタン酸t−ブチル又は過酢酸t−ブチルフェニル;
並びに、たとえばt−プチルーN−(フェニルペルオキ
シ)−カーバメート又はt−ブチル−N−(2,3−ジ
クロロ−又は−4−クロロ−フェニル−ペルオキシ)カ
ーバメートのような、ペルオキシカーバメートである。
その他の好適な過酸化物は、t−ブチル−とドロペルオ
キシド、ジ−t−ブチルペルオキシド、クメンヒドロペ
ルオキシド、ジ−クメンペルオキシド及び過ピバリン酸
t−ブチルである。
開始剤は、全モノマーに基づいて、重量で0゜2〜15
.0%の量で用いればよい。
場合によっては、重合中に全モノマーに基づいて重量で
0.1〜5%の量で通常の調節剤を用いてもよい。
重合後に、140〜200℃の濃度において共重合体か
ら揮発性成分を除去することができる。
これは、たとえば、蛇管式蒸発器中に不活性ガス、たと
えば窒素又は蒸気、を樹脂溶融物1kg当り0゜1〜1
1113の量で通じることによって常圧下に、あるいは
、たとえば落下膜蒸発器、薄層蒸発器、スクリュー蒸発
器、フラッシュ蒸発器又は噴霧蒸発器のような、蒸発装
置中で減圧下に、の何れかで行なうことができる。条件
は封鎖剤が架橋剤中にとどまっているような具合に選ぶ
。このような方法は溶剤を同時的に使用する場合におい
ても常に使用すべきであるが、架橋剤の注型性を確実に
するためには、はとんど定量的に揮発性成分を除去しな
ければならないからである。
共重合体樹脂の平均分子量と分子的不均一性は、溶離剤
としてテトラヒドロフランを使用するスチラゲル上のゲ
ルパーミェーションクロマトグラフィー(GPC)を用
いて測定した。それによって分子量平均値1y1w及び
llnは、一般的な較正基準[Z、グルービシツク、P
、レンゾ及びH,ベノイド、ジャーナルポリマーサイエ
ンス、パートB1ボリマーレターズ5 (1967)7
53]の確立後に、クロマトグラムの分布から求められ
る。重合体は、500〜100.000の平均分子量M
n 、好まL<4L1000〜50.OOOのMn及び
0.5〜200の分子量不均一度U CU−Mw/富n
−1;百W−重量平均分子量、Mn −数平均分子量)
を有している。
イソシアネートに対する封鎖剤として適する化合物は、
たとえば、“有機化学の方法″(ツーベン−ワイル)、
14/2巻、ゲオルグチーメ出版、スタットガルト、1
963.61〜70頁中に記されている。好適な封鎖剤
は、たとえばδ−バレロラクタム、ピロリドン、ブタノ
ンオキシム、マロン酸エステル誘導体、トリアゾールな
どのよう・な、ラクタム、特にε−カプロラクタム、で
ある。
しかしながら、たとえば、単官能性アルコールのような
、その他の適当な封鎖剤を用いることもできる。
封鎖剤による反応は、架橋剤が実質的に全くイソシアネ
ート基を含有しない(すなわち重量で0゜5%未満)こ
とを確実にするような具合に行なう。
封鎖反応は適当な触媒、たとえば第三アミン又はアルカ
リ金属フエルレート、によって促進することができる。
この反応は一般に溶剤の存在なしで行なわれるが、しか
しながら、粘度を制御するための不活性溶剤の使用が望
ましいこともある。
好適な実施形態は同時的に生じる共重合を伴なう同時的
な封鎖である。
封鎖したイソシアネート基を含有する重合体の製造前、
製造中又は製造後に、封鎖基の脱離反応及び架橋剤と反
応する化合物、特にポリヒドロキシル化合物による架橋
反応を促進する触媒、たとえば有機金属化合物、特に有
機錫化合物を添加することができる。
有機錫化合物としては、場合によっては混合物として、
下記のものを使用することが好ましい:たとえば酢酸錫
(■)、オクタン駿錫(■)、エチルヘキサン酸錫(I
I)及びラウリン酸錫(If)のような、カルボン酸の
錫(If)塩、並びに錫(IV )化合物、たとえばジ
ブチル錫オキシド、ジブチル錫ジクロリド、酢酸ジブチ
ル錫、ジラウリル酸ジブチル錫、マレイン酸ジブチル錫
又はジ酢酸ジオクチル。添加量は、封鎖された架橋剤に
基づいて7重量で0.05〜10%である。
使用すべき触媒の例、及び触媒の機能についての詳細は
、クンストストラフハンドブック、第■巻、ごューウエ
ッグ及びヘヒトレン著、カールハンセン出版、ミュンヘ
ン1966、たとえば96〜102頁、に記されている
封鎖した架橋剤への触媒の添加のための特定の方法は、
架橋剤の融点よりも高い温度における触媒の添加とその
後の急速な冷却の組み合わせを包含する。工業的な規模
においては、これは反応容器からの排出中の混合による
添加によって実施することが好ましい。
架橋剤と触媒は、たとえば、静的混合機(たとえば“ズ
ルツアーB K M ”混合機)のような混合装置によ
って、相互に確実に分布させることができる。その後の
冷却は、種々な方法によって、たとえば冷却した不活性
ガスを通じることによって、又は水冷した金属帯に接触
させることによって、行なうことができる。
本発明に従って1造される架橋剤は、広範囲の化合物、
好ましくはポリヒドロキシル化合物の硬化のために、用
いることができる。これらの例は、水酸基含有ポリエス
テル、ポリエーテル、ポリ(メタ)アクリル酸エステル
、ポリウレタン、ポリウレタン(メタ)アクリル酸エス
テル及びごニル重合体、ドイツ特許公告第1,957.
483号: 2.064.098号:2.105.77
7号;2.819.827号;2.960.366号:
イギリス特許第798;米国特許第3,787.521
号:3.857.818号;3,914.333号;3
,919,346号;3,959.405号;3.97
6.719号;3.993.849号:3,998,9
05@;4,044.070号;4.069.275号
;4,150.211号:4.211.691号及び′
°メトーデンデルオルガニツシエンヒエミー″(ツーベ
ン−ワイル)、第14/2巻、グオルグチーメ出版、ス
タットガルト1963.1〜46真中に記されているよ
うな重合体である。
好適なポリヒドロキシル化合物は、40〜140℃、特
に45〜100℃の軟化温度(示差熱分析によって測定
)、30〜200、特に40〜130のヒトOキシル価
、及び400〜20,0OO1特にi ooo〜10.
○OOの、数平均として測定した、分子量を有するもの
である。
特に好適なポリヒドロキシル化合物は、重量で50〜6
5%の芳香族ポリカルボン酸の基及び重量で30〜45
%の脂肪族ジオールと重量で2〜8%、好ましくは約5
%の脂肪族トリオールの基を含有するポリエステル:(
メタ)アクリル酸アルキルエステルと(メタ)アクリル
酸ヒドロキシアルキルエステルの共重合体:及びスチレ
ンとカルボキシル基が少なくとも部分的にエチレンオキ
シドによってエステル化しであるマレイン酸との共重合
体でる。
直ちに使用できる粉末状の被覆材料の製造のためには、
ポリヒドロキシル化合物及び本発明に従って製造した架
橋剤を混合し且つ場合によっては、たとえば二酸チタン
のような顔料、たとえばポリアクリル酸ブチル又はシリ
コーン化合物のような水平化剤、及びその他の通常の添
加剤によって処理し、次いで、好ましくは100〜12
0℃の温度において、押出機又はこねまぜ機上で溶融物
として均質化する。架橋剤とポリヒドロキシル化合物の
混合は、架橋剤の成分の共重合をポリヒドロキシル化合
物の存在において行なうことにより、架橋剤の製造の間
に生じるような具合に行なうこともできる。固化した固
体材料を粉砕し且つふるいにかけることによって0.1
1IIIl1以上の粒子を除く。ポリヒドロキシル化合
物及び本発明に従って製造した架橋剤は、ポリヒドロキ
シル化合物の1ヒドロキシル基当りに全体で0.3〜1
.2、好まφくは0.5〜1.0の(遊離及び封鎖され
た)イソシアネート基が存在するような比率で使用する
このようにして製造した粉末状の被覆剤は、通常の粉末
被覆方法、たとえば静電的粉末噴霧又は粉末塗装、によ
って被覆すべき成形物に対して使用することができる。
被覆の硬化は130〜220℃、好ましくは150〜1
90℃の温度に加熱することによって行なうことができ
る。低い加熱温度又は加熱時間においてすら、顕著な耐
腐食保護性と、きわめて良好な高温色安定性及び卓越し
た耐候性を有する、硬く、光沢のある弾性被覆が得られ
る。
本発明による架橋剤の使用は、粉末被覆製造のみに限定
する必要はない。いうまでもなく、本発明による架橋剤
は、たとえば、溶解した一成分系の製造のために、溶剤
の添加後に、他の領域においても用いることができる。
実施例において示した部数及び百分率は、相反する指示
がない限りは、重量による部数又は重量による百分率で
ある。
ff1−二 7509のε−カプロラクタムを、攪拌機、内部温度計
及び還流冷却器を備え且つ170℃に加熱した重合反応
器中に窒素化に入れる。10659のメタクリル酸イソ
シアナトエチル、530gのアクリル酸ブチル及び53
59のメタクリル酸メチルから成るモノマー混合物及び
同時に120gのジ−t−ブチルペルオキシドを、攪拌
した溶融封鎖剤中に、モノマーに対しては3時間、開始
剤に対しては4時間かけて加える。反応の完了後に樹脂
溶融物を流し出すと、53℃の軟化温度(DTA測定)
、重量で〈0.1%の遊離NGO含量、及び重量で9.
62%の封鎖NCO値を有する固体重合生成物が生じる
実権例 2 モノマーとして1490g (分子1290>の量のメ
タクリル酸ヒドロキシエチルとへキサメチレンジイソシ
アナートの1=1付加物、545gのアクリル酸ブチル
及び280gのメタクリル酸メチルを使用し、それらを
170℃において、565gのε−カプロラクタム中に
、同時に1209のジ−t−ブチルペルオキシドと共に
計り入れるほかは、実施例1と同様にして製造する。生
成物の排出と冷却後に、58℃のDTA軟化点、重量で
く0.1%の′ri離イソシアネート含量及び重量で7
.0%の封鎖したイソシアネート値を有する架橋剤が生
じる。
L1匠−1 モノマーとして9129の量のメタクリル酸ヒドロキシ
エチルとトルイレン−2,4−ジイソシアネートの付加
物(分子量304) 、615gのアクリル酸ブチル及
び1020gのメタクリル酸メチルを使用し、それらを
170”Cにおいて、333oのε−カプロラクタム中
に、120+11のジ−t−ブチルペルオキシドと同時
に計り入れる以外は、実施例1におけると同様にして製
造を行なう。生成物の排出と冷却後に、62℃のDTA
軟化点、重量で〈0.1%の遊離イソシアネート含量及
び重量で4.2%の封鎖したイソシアネート値を有する
架橋剤が生じる。
特許出願人 バイエル・アクチェンゲゼルー・]

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、( I )3〜90モル%、好ましくは5〜70モル
    %のラジカル重合可能なイソシアネート、及び (II)97〜10モル%、好ましくは95〜30モル%
    のラジカル重合可能なモノマーを共重合させ、その際共
    重合を、( I )及び(II)中に示した百分率の合計は
    100であり且つ共重合体は約1000〜100000
    の平均分子量を有することを条件として、好ましくは封
    鎖剤の存在において行なうことを特徴とする、共重合体
    及び封鎖剤に基ずく粉末被覆架橋剤の製造方法。 2、成分(II)として1〜20炭素原子を有する、場合
    によっては不飽和の、モノアルコールによるアクリル酸
    又はメタクリル酸のエステルを使用することを特徴とす
    る、特許請求の範囲第1項記載の方法。
JP61004418A 1985-01-18 1986-01-14 粉末被覆架橋剤の製造方法 Pending JPS61168606A (ja)

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