JP4476056B2 - ポリイソシアネート組成物およびコーティング組成物 - Google Patents
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Description
この問題を解決するため低極性有機溶剤への溶解性が優れたポリイソシアネート組成物の開発が進められてきた。
一方、アロファネート基を有するポリイソシアネートの製造方法としては、主に2つの方法が知られている。ウレタン基を有する有機化合物とイソシアネート基を有する有機化合物を加熱する方法と、アロファネート化触媒を用いる方法である。
特許文献8では、副反応を少なくする方法として、アロファネート化触媒を使用せずに、高温で短時間加熱する方法が記載され、また反応に使用できるジオールとして、1,2−ヒドロキシ−ドデカンが記載されている。しかし、該特許文献には低極性有機溶剤に対する溶解性に関する記載は無く、また該方法はウレトジオン体やその他の複製生物を生成するために、得られたポリイソシアネート組成物は低極性有機溶剤に対する溶解性が低下する。
特許文献10では、アロファネート化反応の助触媒として有機亜リン酸エステルを使用する方法が記載され、使用できるアルコールとして、モノアルコールやジオールが列記されている。しかし、該特許文献には特定のモノアルコールと特定のジオールをアロファネート化したポリイソシアネートに関する記載はなく、またその効果、すなわち低極性有機溶剤に対する溶解性、硬化性、粘度に関する記載もない。
特許文献11では、選択的にアロファネート基を生成させることができる触媒として、ジルコニル基を有する化合物が記載されている。しかし、該特許には炭素数9以上のジオールを使用することも低極性有機溶剤に対する溶解性に関する記述もない。
すなわち本発明は、以下の通りである。
(1)脂肪族ジイソシアネート、脂環式ジイソシアネート、それらから得られるイソシアネートプレポリマーから選ばれる少なくとも1種類のイソシアネート化合物と、炭素数が9〜60の分岐を有するジオール、及び炭素数が2〜50のモノアルコールとを、アロファネート化触媒の存在下に反応させて得られ、アロファネート基/イソシアヌレート基のモル比が100/0〜75/25、ウレトジオン体の含有量が15質量%以下であり、以下の構造(1)で表されるポリイソシアネートおよび(2)で表されるポリイソシアネートを含有する、ポリイソシアネート組成物。
(3)さらに、アニリン点10〜70℃の低極性有機溶剤を含有する、上記(1)記載のポリイソシアネート組成物。
(4)A)水酸基価1〜300mgKOH/gの主剤ポリオール、B)上記のポリイソシアネート組成物を含有する、コーティング組成物。
(5)A)水酸基価1〜300mgKOH/gで、アニリン点10〜70℃の低極性有機溶剤に溶解あるいは分散している主剤ポリオール、B)(1)または(3)のいずれかに記載のポリイソシアネート組成物を含有する、低極性有機溶剤型コーティング組成物。
(6)主剤ポリオールが含フッ素系ポリオールである、上記(5)記載の低極性有機溶剤型コーティング組成物。
本発明では、脂肪族ジイソシアネート、脂環式ジイソシアネート、それらから得られるイソシアネートプレポリマーから選ばれる少なくとも1種類のイソシアネート化合物を用いる。
脂肪族ジイソシアネートとは分子中に脂肪族基のみを有する化合物であり、例えば、テトラメチレンジイソシアネート、ペンタメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート(以下、HDI)、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、等が挙げられる。脂環式ジイソシアネートとは、分子中に環状脂肪族基を有するジイソシアネートであり、例えば、イソホロンジイソシアネート、水添キシリレンジイソシアネート、水添ジフェニルメタンジイソシアネート、1,4−ジイソシアネートシクロヘキサン等が挙げられる。この中でもHDI、イソホロンジイソシアネート、水添キシリレンジイソシアネート、水添ジフェニルメタンジイソシアネートは、工業的に入手し易いため好ましい。中でもHDIは耐候性と塗膜の柔軟性が非常に優れており最も好ましい。以下、脂肪族ジイソシアネートと脂環式ジイソシアネートを総称してジイソシアネートという。
本発明では、ジイソシアネート、イソシアネートプレポリマーのいずれも使用することができるが、ジイソシアネートを用いた方が低極性有機溶剤に対する溶解性が向上するためより好ましい。
イソシアネート基含有率(以後、NCO%)とは、組成物中に含まれているイソシアネート基の重量分率を示しており、例えば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(ジブチルアミン等)と反応させ、残ったアミンを塩酸などの酸で逆滴定することによって求めることができる。
なお、アロファネート基とイソシアヌレート基のモル比は、1H−NMRにより求めることができる。ヘキサメチレンジイソシアネートおよびそれから得られるイソシアネートプレポリマーを原料として用いたポリイソシアネート組成物を1H−NMRで測定する方法の一例を以下に示す。本発明においてアロファネート基/イソシアヌレート基のモル比は以下の条件で測定したものである。
アロファネート基/イソシアヌレート基=(8.5ppm付近のシグナル面積)/(3.85ppm付近のシグナル面積/6)
更に、ビウレット体、その他のジイソシアネート重合体も、低極性有機溶剤に対する溶解性を低下させるため、含有量が多くなるのは好ましくない。本発明のポリイソシアネート組成物にビウレット体、その他のジイソシアネート重合体が含まれる量の範囲としては、好ましくは20質量%以下、より好ましくは15質量%以下、さらに好ましくは10質量%以下である。
このような有機溶剤の例としては、メチルシクロヘキサン(アニリン点40℃)、エチルシクロヘキサン(アニリン点44℃)、ミネラルスピリット(ミネラルターペン)(アニリン点56℃)、テレビン油(アニリン点20℃)等の他に、一般に石油系炭化水素として市販されているもので、商品名としては、HAWS(シェルジャパン製、アニリン点17℃)、エッソナフサNo.6(エクソンモービル化学製、アニリン点43℃)、LAWS(シェルジャパン製、アニリン点44℃)、ペガゾール3040(エクソンモービル化学製、アニリン点55℃)、Aソルベント(新日本石油製、アニリン点45℃)、クレンゾル(新日本石油製、アニリン点64℃)、ミネラルスピリットA(新日本石油製、アニリン点43℃)、ハイアロム2S(新日本石油製、アニリン点44℃)等、あるいはこれらの有機溶剤の少なくとも1種類と、必要に応じて芳香族炭化水素系溶剤やエステル系溶剤、エーテル系溶剤等を混合したものが挙げられる。
本発明のポリイソシアネート組成物のNCO%は、実質的に溶剤やジイソシアネートを含んでいない状態で8〜22質量%、好ましくは10〜21質量%、より好ましくは12〜20質量%である。8〜22質量%の範囲であれば低極性有機溶剤に十分溶解して、かつ十分な架橋性を有するポリイソシアネート組成物を得ることができる。
本発明のポリイソシアネート組成物は、イソシアネート化合物と炭素数が9〜60の分岐を有するジオール、及び炭素数2〜50のモノアルコールをアロファネート化反応することによって得ることができる。ジオール、モノアルコールは1種類だけ用いても良いし、2種類以上用いても良い。
ジオールとモノアルコールを一緒に、ウレタン化反応とアロファネート化反応方法を行う方法を用いても良いし、ジオールとモノアルコールそれぞれ別に、ウレタン化反応とアロファネート化反応させ、ジオールのアロファネート体、モノアルコールのアロファネート体を独立に製造した後、それらを混合する方法を採ることもできる。
イソシアネート化合物のイソシアネート基とモノアルコールの水酸基とのモル比は、好ましくは4/1〜100/1、より好ましくは5/1〜50/1、さらに好ましくは6/1〜40/1である。イソシアネート化合物のイソシアネート基が4/1以上であれば、イソシアネート化合物が低粘度である。イソシアネート基が100/1以下で生産効率が高い。
ジオールとモノアルコールのモル比は、好ましくは30/70〜90/10、より好ましくは40/60〜85/15、さらに好ましくは45/55〜85/15の割合で混合する。30/70以上でジオールが多くなると、得られるポリイソシアネート組成物は架橋性が十分となり、90/10以下でモノアルコールが多くなると、モノアルコールを用いた効果、すなわち低極性有機溶剤への溶解性が向上する効果や粘度が低くなる効果が現れる。
製造の容易性を考慮すると、ジオールとモノアルコールを一緒に、ウレタン化反応、続いてあるいは同時にアロファネート化反応する方法がより好ましい。
ウレタン化反応は、好ましくは0〜200℃、より好ましくは20〜150℃、さらに好ましくは40〜120℃で、好ましくは10分〜24時間、より好ましくは15分〜15時間、さらに好ましくは20分〜10時間行われる。0℃以上で反応が速く、200℃以下でウレトジオン化などの副反応が抑制され、また着色も抑制される。時間は、10分以上であれば反応を完結させることが可能となり、24時間以下であれば生産効率に問題が無く、また副反応も抑制される。ウレタン化反応は、無触媒で、またはスズ系、アミン系などの触媒の存在下で行う事ができる。
これらの触媒の中で、更に好ましいのは亜鉛を含む化合物、鉛を含む化合物、スズを含む化合物、ジルコニウムを含む化合物、ビスマスを含む化合物であり、より好ましいのは、ジルコニウムを含む化合物、ビスマスを含む化合物、最も好ましいのはジルコニウムを含む化合物である。
鉛を含む化合物とは、分子中に鉛を含む化合物であり、2−エチルヘキサン酸鉛、オクタン酸鉛、ナフテン酸鉛等の有機カルボン酸鉛やアルコキシ鉛が好ましい。
スズを含む化合物とは、分子中にスズを含む化合物であり、有機酸のスズ(II)塩、有機酸スズ塩並びに、スズ(II)ハロゲン化物、アルコキシスズが例としてあげられる。好ましいスズ化合物の例は、スズ(II)の塩化物、臭化物、ヨウ化物、2−エチルヘキサン酸スズ、オクタン酸スズ、ジブチルスズジラウレートである。
ビスマスを含む化合物とは、分子中にビスマスを含む化合物である。ビスマスを含む化合物として、例えばハロゲン化ビスマス、ビスマスカルボン酸塩などが挙げられる。特にビスマスカルボン酸塩が好ましい。
アロファネート化触媒の使用量は、反応液総質量を基準にして、好ましくは0.001〜2.0質量%、より好ましくは、0.01〜0.5質量%の量にて用いられる。0.001質量%以上で触媒の効果が十分に発揮できる。2重量%以下で、アロファネート化反応の制御が容易である。
本発明におけるアロファネート化反応は、好ましくは20〜200℃の温度で行われる。より好ましくは、30〜180℃であり、さらに好ましくは40〜160℃である。より一層好ましくは90〜150℃であり、最も好ましいのは110〜150℃である。20℃以上で、アロファネート化触媒の量が少なくなると共に、反応の終結までに必要な時間が短い。また200℃以下で、ウレトジオン化などの副反応が抑制され、また、反応生成物の着色が問題とならない。
本発明のポリイソシアネート組成物を製造する際のアロファネート化反応においては、ウレタン基からアロファネート基への変換率は、出来るだけ高くすることが好ましい。ウレタン基からアロファネート基へ変換する事により、低極性有機溶剤に対する溶解性やポリイソシアネート組成物の粘度を維持したまま、イソシアネート基の官能基数を高くする事が可能となる。
本発明における反応の過程は、反応液のNCO%を測定するか、屈折率を測定する事により追跡できる。
反応終了後、ポリイソシアネート組成物からは、未反応のジイソシアネートや溶媒を分離しても良い。安全性を考えると、未反応のジイソシアネートは分離した方が好ましい。未反応のジイソシアネートや溶媒を分離する方法として、例えば、薄膜蒸留法や溶剤抽出法が挙げられる。
本発明における反応は、一つの反応器で、ウレタン化反応、アロファネート化反応を行うことができる。または、二つの反応器を連結し、ウレタン化反応の工程とアロファネート化反応の工程を分けて実施することが出来る。または数基の反応器を縦に並べて配置する事により、連続的に実施する事ができる。
本発明のコーティング組成物で用いる主剤ポリオールとしては、例えば脂肪族炭化水素ポリオール類、含フッ素系ポリオール類、含ケイ素系ポリオール類、ポリエーテルポリオール類、ポリエステルポリオール類、ポリカーボネートポリオール類、エポキシ樹脂類、アクリルポリオール類、及びアルキドポリオール類等の中の1種類またはその混合物などが挙げられる。
本発明の主剤ポリオールの水酸基価は、1〜300mgKOH/g、好ましくは4〜250mgKOH/g、より好ましくは8〜200mgKOH/gである。1mgKOH/g以上で架橋が十分となる。300mgKOH/g以下であれば塗膜の柔軟性が十分である。
本発明のコーティング組成物のイソシアネート基と水酸基のモル比は、好ましくは10/1〜1/10、より好ましくは5/1〜1/5、さらに好ましくは3/1〜1/3である。イソシアネート基と水酸基のモル比が10/1〜1/10の範囲であれば架橋能力が十分である。
硬化促進用の触媒の例としては、ジブチルスズジラウレート、ジオクチルスズラウレート、ジブチルスズジアセテート等のジアルキルスズジカルボキシレートや、ジブチルスズオキサイド等のスズオキサイド化合物、2−エチルヘキサン酸スズ、2−エチルヘキサン酸亜鉛、コバルト塩等の金属カルボン酸塩、トリエチルアミン、ピリジン、メチルピリジン、ベンジルジメチルアミン、N,N−ジメチルシクロヘキシルアミン、N−メチルピペリジン、ペンタメチルジエチレントリアミン、N,N’−エンドエチレンピペラジン、及びN,N’−ジメチルピペラジンのような3級アミン類等があげられる。
従って、本発明のポリイソシアネート組成物を用いたコーティング組成物は、塗料、インキ、接着剤、インキ、注型材、エラストマー、フォーム、プラスチック材料の原料として使用することができる。中でも、建築用塗料、重防食用塗料、自動車用塗料、家電用塗料、パソコンや携帯電話等の情報機器用塗料に用いることができる。特に、塗り替え用途の建築外装塗料、重防食用途に適している。
数平均官能基数は、(数平均分子量×NCO含有率)/42で求めた。
数平均分子量は、GPC(使用機器:HLC−8120(商品名、東ソー株式会社製)、使用カラム:TSK GEL SuperH1000、TSK GEL SuperH2000、TSK GEL SuperH3000(何れも商品名、東ソー株式会社製)、試料濃度:5wt/vol%、キャリア:THF、検出方法:視差屈折計、流出量0.6ml/min.、カラム温度30℃)を用いて測定した。GPCの検量線は、分子量50000〜2050のポリスチレン(ジーエルサイエンス株式会社製、商品名、PSS−06(Mw50000)、BK13007(Mp=20000、Mw/Mn=1.03)、PSS−08(Mw=9000)、PSS−09(Mw=4000)、5040−35125(Mp=2050、Mw/Mn=1.05)と、HDI系ポリイソシアネート組成物(商品名、デュラネートTPA−100、旭化成ケミカルズ株式会社製)のイソシアヌレート体の3量体〜7量体(イソシアヌレート3量体分子量=504、イソシアヌレート5量体分子量=840、イソシアヌレート7量体分子量=1176)及びHDI(分子量=168)を標準として作成した。
ウレトジオン体の含有量の測定は、上記記載のGPCの分子量336程度のピークの面積の割合を測定することで求めた。
NCO含有率は、イソシアネート基を過剰の2Nアミンで中和した後、1N塩酸による逆滴定によって求めた。
標準ローター(1°34’×R24)を用いた。回転数は、以下の通り。
100r.p.m. (128mPa.s未満の場合)
50r.p.m. (128mPa.s〜256mPa.sの場合)
20r.p.m. (256mPa.s〜640mPa.sの場合)
10r.p.m. (640mPa.s〜1280mPa.sの場合)
5r.p.m. (1280mPa.s〜2560mPa.sの場合)
低極性有機溶剤への溶解性は、20℃の条件で、ポリイソシアネート組成物に対して、低極性有機溶剤を攪拌しながら徐々に加えていき、濁り始めた時点の質量を測定し、以下の式で求めた。
低極性有機溶剤への溶解性=((濁り始めた時点の低極性有機溶剤の質量(g)×100%)/(ポリイソシアネート組成物の質量(g))
攪拌器、温度計、冷却管を取り付けた四ッ口フラスコの内部を窒素置換し、HDI 1200gとイソブタノール53gを仕込み、攪拌下90℃で1時間ウレタン化反応を行った。130℃で、アロファネート化触媒として2−エチルヘキサン酸ジルコニルの固形分20%ミネラルスピリット溶液(日本化学産業株式会社製、商品名「ニッカオクチックスジルコニウム12%」をミネラルスピリットで希釈したもの)を0.42g加えた。60分後、反応液の屈折率上昇が0.0055となった時点でピロリン酸の固形分39%エタノール溶液(太平化学産業製、商品名「工業用リン酸(105%)」をエタノールで固形分39%に希釈したもの)を0.56g(アロファネート化触媒に対して8.0倍モル)を加え反応を停止した。
得られたモノアルコールのアロファネート体は透明の液体であり、収量306g、粘度100mPa.s、NCO含有率19.4%であった。NMRを測定した所、アロファネート/イソシアヌレートのモル比は97/3であり、ウレトジオン体の含有量は4質量%であった。このモノアルコールのアロファネート体をM−1とする。
合成例1と同様の装置に、HDI 1200gと2−エチルヘキサノール93gを仕込み、攪拌化130℃で1時間ウレタン化反応を行った。アロファネート化触媒として合成例1と同様に2−エチルヘキサン酸ジルコニルの固形分20%ミネラルスピリット溶液を0.42g加えた。60分後、反応液の屈折率の上昇が0.0055となった時点で、ピロリン酸の固形分39%エタノール溶液を0.56gを加え、反応を停止した。
得られたモノアルコールのアロファネート体は透明の液体であり、収量330g、粘度100mPa.s、NCO含有率17.4%であった。NMRを測定した所、アロファネート基/イソシアヌレート基のモル比は97/3であり、ウレトジオン体の含有量は3質量%であった。このモノアルコールのアロファネート体をM−2とする。
合成例1と同様の装置に、HDI 800gと12−ヒドロキシステアリルアルコール(商品名「ソバモール912」、コグニスジャパン株式会社製、水酸基価:345〜365mgKOH/g)50.6gを仕込み、攪拌化130℃で1時間ウレタン化反応を行った。アロファネート化触媒として合成例1と同様に2−エチルヘキサン酸ジルコニルの固形分20%ミネラルスピリット溶液を0.51g加えた。30分後、反応液の屈折率の上昇が0.0035となった時点で、ピロリン酸の固形分50%ブタノール溶液0.070g(触媒に対して1.05倍モル)を加え、反応を停止した。
得られたポリイソシアネート組成物は透明の液体であり、収量170g、粘度750mPa.s、NCO含有率16.6%、数平均の官能基数は3.9であった。NMRを測定した所、アロファネート/イソシアヌレートのモル比は97/3であり、ウレトジオン体の含有量は4質量%であった。HAWS(シェルジャパン製の低極性有機溶剤)に対する溶解性は、2000%以上、Aソルベント(新日本石油製の低極性有機溶剤)に対する溶解性は、2000%以上であった。このポリイソシアネート組成物をP−1とする。
合成例1と同様の装置に、HDI 1200gと2−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオール(和光純薬株式会社製の試薬)38.2gを仕込み、攪拌化130℃で1時間ウレタン化反応を行った。アロファネート化触媒として合成例1と同様に2−エチルヘキサン酸ジルコニルの固形分20%ミネラルスピリット溶液を0.45gを加えた。30分後、反応液の屈折率の上昇が0.0035となった時点で、ピロリン酸の固形分50%ブタノール溶液0.060g(触媒に対して1.05倍モル)を加え、反応を停止した。
得られたポリイソシアネート組成物は透明の液体であり、収量210g、粘度1600mPa.s、NCO含有率19.5%、数平均の官能基数は3.8であった。NMRを測定した所、アロファネート/イソシアヌレートのモル比は97/3であり、ウレトジオン体の含有量は4質量%であった。HAWS(シェルジャパン製の低極性有機溶剤)に対する溶解性は、2000%以上、ミネラルスピリット(キシダ化学製の試薬)に対する溶解性は、10%であった。このポリイソシアネート組成物をP−2とする。
合成例1と同様の装置に、HDI 1084gとダイマー酸を還元したジオール(商品名「ソバモール908」、高純度ダイマーアルコール、分子式:C36H72O2、分子量:約536、水酸基価=190〜220mgKOH/g、コグニスジャパン株式会社製)118gを仕込み、攪拌化130℃で1時間ウレタン化反応を行った。アロファネート化触媒として合成例1と同様に2−エチルヘキサン酸ジルコニルの固形分20%ミネラルスピリット溶液を0.42g加えた。30分後、反応液の屈折率の上昇が0.0036となった時点で、ピロリン酸の固形分50%ブタノール溶液0.058g(触媒に対して1.05倍モル)を加え、反応を停止した。
得られたポリイソシアネート組成物は透明の液体であり、収量270g、粘度1700mPa.s、NCO含有率13.9%、数平均の官能基数は4.2であった。NMRを測定した所、アロファネート/イソシアヌレートのモル比は97/3であり、ウレトジオン体の含有量は4質量%であった。HAWS(シェルジャパン製の低極性有機溶剤)に対する溶解性は、2000%以上、LAWS(シェルジャパンの低極性有機溶剤)に対する溶解性は、2000%以上であった。このポリイソシアネート組成物をP−3とする。
合成例1と同様の装置に、HDI 736.8gと12−ヒドロキシステアリルアルコール(商品名「ソバモール912」コグニスジャパン株式会社製)55.4gとイソブチルアルコール6.8gを仕込み、攪拌化90℃1時間反応後、130℃に昇温して更に1時間ウレタン化反応を行った。アロファネート化触媒として合成例1と同様に2−エチルヘキサン酸ジルコニルの固形分20%ミネラルスピリット溶液を0.48g加えた。50分後、反応液の屈折率の上昇が0.0035となった時点で、ピロリン酸の固形分50%ブタノール溶液0.066g(触媒に対して1.05倍モル)を加え、反応を停止した。
得られたポリイソシアネート組成物は透明の液体であり、収量219g、粘度630mPa.s、NCO含有率16.8%、数平均の官能基数は3.5であった。NMRを測定した所、アロファネート/イソシアヌレートのモル比は97/3であり、ウレトジオン体の含有量は3質量%であった。HAWS(シェルジャパン製の低極性有機溶剤、アニリン点17℃)に対する溶解性は、2000%以上、ミネラルスピリット(キシダ化学製の試薬、アニリン点56℃)に対する溶解性は、2000%以上であった。また、LAWS(シェルケミカルズジャパン株式会社製、アニリン点43℃)に対する溶解性は、2000%以上、Aソルベント(新日本石油化学株式会社製、アニリン点45℃)に対する溶解性は2000%以上、シェルゾールS(イソパラフィン系の溶剤、シェルケミカルズジャパン株式会社製、アニリン点78℃)と酢酸ブチルを70/30の重量比で混合した溶剤(アニリン点44℃(実測値)、JIS K 2256に記載の方法で測定)に対する溶解性は2000%以上であった。このポリイソシアネート組成物をP−4とする。
合成例1と同様の装置に、HDI 743.0gと12−ヒドロキシステアリルアルコール(商品名「ソバモール912」、コグニスジャパン株式会社製)45.3gとイソブチルアルコール11.7gを仕込み、攪拌化90℃1時間反応後、130℃に昇温して更に1時間ウレタン化反応を行った。アロファネート化触媒として合成例1と同様に2−エチルヘキサン酸ジルコニルの固形分20%ミネラルスピリット溶液を0.48g加えた。70分後、反応液の屈折率の上昇が0.0035となった時点で、ピロリン酸の固形分50%ブタノール溶液0.066g(触媒に対して1.05倍モル)を加え、反応を停止した。
得られたポリイソシアネート組成物は透明の液体であり、収量220g、粘度490mPa.s、NCO含有率17.3%、数平均の官能基数は3.2であった。NMRを測定した所、アロファネート/イソシアヌレートのモル比は97/3あり、ウレトジオン体の含有量は4質量%であった。HAWS(シェルジャパン製の低極性有機溶剤、アニリン点17℃)に対する溶解性は、2000%以上、ミネラルスピリット(キシダ化学製の試薬、アニリン点56℃)に対する溶解性は、2000%以上であった。また、LAWS(シェルケミカルズジャパン株式会社製、アニリン点43℃)に対する溶解性は、2000%以上、Aソルベント(新日本石油化学株式会社製、アニリン点45℃)に対する溶解性は2000%以上、シェルゾールS(イソパラフィン系の溶剤、シェルケミカルズジャパン株式会社製、アニリン点78℃)と酢酸ブチルを70/30の重量比で混合した溶剤(アニリン点44℃(実測値)、JIS K 2256に記載の方法で測定)に対する溶解性は2000%以上であった。このポリイソシアネートをP−5とする。
合成例1と同様の装置に、HDI 734.8gと12−ヒドロキシステアリルアルコール(商品名「ソバモール912」、コグニスジャパン株式会社製)45.2gと2−エチルヘキサノール20.0gを仕込み、攪拌下130℃1時間ウレタン化反応を行った。アロファネート化触媒として合成例1と同様に2−エチルヘキサン酸ジルコニルの固形分20%ミネラルスピリット溶液を0.48g加えた。70分後、反応液の屈折率の上昇が0.0035となった時点で、ピロリン酸の固形分50%ブタノール溶液0.066g(触媒に対して1.05倍モル)を加え、反応を停止した。
得られたポリイソシアネート組成物は透明の液体であり、収量226g、粘度470mPa.s、NCO含有率16.4%、数平均の官能基数は3.2であった。NMRを測定した所、アロファネート/イソシアヌレートのモル比は97/3であり、ウレトジオン体の含有量は4質量%であった。HAWS(シェルジャパン製の低極性有機溶剤、アニリン点17℃)に対する溶解性は、2000%以上、ミネラルスピリット(キシダ化学製の試薬、アニリン点56℃)に対する溶解性は、2000%以上であった。また、LAWS(シェルケミカルズジャパン株式会社製、アニリン点43℃)に対する溶解性は、2000%以上、Aソルベント(新日本石油化学株式会社製、アニリン点45℃)に対する溶解性は2000%以上、シェルゾールS(イソパラフィン系の溶剤、シェルケミカルズジャパン株式会社製、アニリン点78℃)と酢酸ブチルを70/30の重量比で混合した溶剤(アニリン点44℃(実測値)、JIS K 2256に記載の方法で測定)に対する溶解性は2000%以上であった。このポリイソシアネート組成物をP−6とする。
モノアルコールのアロファネート体M1〜M2とポリイソシアネート組成物P−1〜P−3を混合して、ポリイソシアネート組成物P7〜P18を得た。各ポリイソシアネートの混合比(質量比)とNCO%、粘度、数平均官能基数、HAWS(シェルジャパン製の低極性有機溶剤、アニリン点17℃)に対する溶解性、ミネラルスピリット(キシダ化学製の試薬、アニリン点56℃)に対する溶解性、およびAソルベント(新日本石油化学株式会社製、アニリン点45℃)に対する溶解性、LAWS(シェルケミカルズジャパン株式会社製、アニリン点43℃)に対する溶解性、シェルゾールS(イソパラフィン系の溶剤、シェルケミカルズジャパン株式会社製、アニリン点78℃)と酢酸ブチルを70/30の重量比で混合した溶剤(アニリン点44℃(実測値)、JIS K 2256に記載の方法で測定)に対する溶解性を表1に記す。
合成例1と同様の装置にHDI 500gと2−エチル−ヘキサノール50gを仕込み、攪拌下90℃1時間ウレタン化反応を行った。イソシアヌレート化/アロファネ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0.03gを加えた。3時間後、反応液の屈折率の上昇が0.015となった時点で、リン酸の85%水溶液0.07gを加え、反応を停止した。
得られたポリイソシアネート組成物は透明の液体であり、収量258g、粘度410mPa.s、NCO含有率17.6%、数平均の官能基数は2.5であった。NMRを測定した所、アロファネート/イソシアヌレートのモル比は63/37であり、ウレトジオン体の含有量は1質量%以下であった。HAWS(シェルジャパン製の低極性有機溶剤、アニリン点17℃)に対する溶解性は、2000%以上、ミネラルスピリット(キシダ化学製の試薬、アニリン点56℃)に対する溶解性は、450%であった。また、LAWS(シェルケミカルズジャパン株式会社製、アニリン点43℃)に対する溶解性は、400%、Aソルベント(新日本石油化学株式会社製、アニリン点45℃)に対する溶解性は400%、シェルゾールS(イソパラフィン系の溶剤、シェルケミカルズジャパン株式会社製、アニリン点78℃)と酢酸ブチルを70/30の重量比で混合した溶剤(アニリン点44℃(実測値)、JIS K 2256に記載の方法で測定)に対する溶解性は400%であった。このポリイソシアネート組成物をH−1とする。
合成例1と同様の装置にHDI 500gと2−エチル−ヘキサノール15gを仕込み、攪拌下90℃1時間ウレタン化反応を行った。イソシアヌレート化/アロファネ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0.03gを加えた。3時間後、反応液の屈折率の上昇が0.011となった時点で、リン酸の85%水溶液0.07gを加え、反応を停止した。
得られたポリイソシアネート組成物は透明の液体であり、収量143g、粘度500mPa.s、NCO含有率%、数平均の官能基数は2.8であった。NMRを測定した所、アロファネート/イソシアヌレートのモル比は35/65であり、ウレトジオン体の含有量は1質量%以下であった。HAWS(シェルジャパン製の低極性有機溶剤、アニリン点17℃)に対する溶解性は、2000%以上、ミネラルスピリット(キシダ化学製の試薬、アニリン点56℃)に対する溶解性は、40%であった。このポリイソシアネート組成物をH−2とする。
市販のHDI系イソシアヌレート型ポリイソシアネート(商品名「デュラネートTKA−100P」、旭化成株式会社製、粘度2600mPa.s、NCO含有率=21.4%)を比較例3のポリイソシアネート組成物H−3として使用する。数平均官能基数は3.4であった。また、HAWS(シェルジャパン製の低極性有機溶剤、アニリン点17℃)に対する溶解性は、20%、ミネラルスピリット(キシダ化学製の試薬、アニリン点56℃)に対する溶解性は、10%以下であった。
合成例4(ジオールのアロファネート体2)で合成したP−2の低極性溶剤への溶解性を測定した。
HAWS(シェルジャパン製の低極性有機溶剤、アニリン点17℃)に対する溶解性は、2000%以上、ミネラルスピリット(キシダ化学製の試薬、アニリン点56℃)に対する溶解性は、10%であった。また、シェルゾールSと酢酸ブチルを70/30の重量比で混合した溶剤(アニリン点44℃(実測値)、JIS K 2256に記載の方法で測定)に対する溶解性は10%であった。
実施例1〜3及び実施例7、実施例13で得たポリイソシアネートP−4〜P−6、及びP−10、P−16を用いて、低極性有機溶剤型アクリルポリオール(商品名「ヒタロイド6500」、水酸基価=38mgKOH/g(固形分計算値)、Tg=38℃、固形分=50%、粘度=9000mPa.s、希釈溶剤=ミネラルターペン/ソルベッソ100=41/9(アニリン点31℃(実測値)、ミネラルスピリット(Mineral Turpentine、キシダ化学製の試薬)/ソルベッソ100(商品名、エクソンモービル有限会社製)=41/9(質量比)で混合した溶剤のアニリン点、JIS K 2256に記載の方法で測定)、日立化成工業株式会社製)とイソシアネート基/水酸基のモル比が1/1で塗料組成物を調製した。混合した際の塗料粘度を表2に記す。なお、表2では、粘度7500mPa.s以下を○、7500〜8000mPa.sを△、8000mPa.s以上を×という記号で記す。
合成例1で得たモノアルコールのアロファネート体M1及び比較例1〜3で得たポリイソシアネートH−1〜H−3を用いて実施例19と同様の主剤、NCO/OH比で塗料組成物を調整した。混合した際の塗料粘度を表2に記す。
得られた塗料をアプリケーターにて膜厚が50ミクロンになるように塗布した。塗膜状態と20℃で1日乾燥した場合のゲル分率の結果を表2に示す。
Claims (6)
- 脂肪族ジイソシアネート、脂環式ジイソシアネート、それらから得られるイソシアネートプレポリマーから選ばれる少なくとも1種類のイソシアネート化合物と、炭素数が9〜60の分岐を有するジオール、及び炭素数が2〜50のモノアルコールとを、アロファネート化触媒の存在下に反応させて得られ、アロファネート基/イソシアヌレート基のモル比が100/0〜75/25、ウレトジオン体の含有量が15質量%以下であり、以下の構造(1)で表されるポリイソシアネートおよび(2)で表されるポリイソシアネートを含有する、ポリイソシアネート組成物。
- 脂肪族ジイソシアネート、脂環式ジイソシアネート、それらから得られるイソシアネートプレポリマーから選ばれる少なくとも1種類のイソシアネート化合物と、炭素数が9〜60の分岐を有するジオール、及び炭素数が2〜50のモノアルコールを原料としてウレタン化反応およびアロファネート化反応を行うポリイソシアネート組成物の製造方法であって、ポリイソシアネート組成物のアロファネート基/イソシアヌレート基のモル比が100/0〜75/25、ウレトジオン体の含有量が15質量%以下となるようにアロファネート化触媒の存在下にアロファネート化反応を行う、請求項1記載のポリイソシアネート組成物の製造方法。
- さらに、アニリン点10〜70℃の低極性有機溶剤を含有する、請求項1記載のポリイソシアネート組成物。
- A)水酸基価1〜300mgKOH/gの主剤ポリオール、B)請求項1に記載のポリイソシアネート組成物を含有する、コーティング組成物。
- A)水酸基価1〜300mgKOH/gで、アニリン点10〜70℃の低極性有機溶剤に溶解あるいは分散している主剤ポリオール、B)請求項1、請求項3のいずれかに記載のポリイソシアネート組成物を含有する、低極性有機溶剤型コーティング組成物。
- 主剤ポリオールが含フッ素系ポリオールである、請求項5記載の低極性有機溶剤型コーティング組成物。
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