JP7443665B2 - Low-temperature dissociation type water-based block polyisocyanate and paint containing it - Google Patents
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Description
本発明は、低温でブロック剤が解離する水系ブロックポリイソシアネート、及びこれを含有する塗料に関する。 The present invention relates to a water-based blocked polyisocyanate whose blocking agent dissociates at low temperatures, and a paint containing the same.
ブロックポリイソシアネートは、イソシアネート基末端前駆体の遊離イソシアネートをイソシアネート基と反応しうる活性水素基を有するブロック剤と反応させることにより封止し、イソシアネート活性を常温では不活性としたものであり、これを加熱するとブロック剤が解離してイソシアネート基が再生されるという性質を持つ。 Blocked polyisocyanate is a product in which the free isocyanate of the isocyanate group-terminated precursor is blocked by reacting with a blocking agent having an active hydrogen group that can react with the isocyanate group, making the isocyanate activity inactive at room temperature. When heated, the blocking agent dissociates and the isocyanate groups are regenerated.
ブロックポリイソシアネートは自動車や航空機、建築材料や家電製品に用いられるプレコートメタルなど、焼付け塗料に広く使用されている。ブロックポリイソシアネートに用いられている汎用的なブロック剤としては、アルコール系、フェノール系、ラクタム系、オキシム系などが知られている。ブロックポリイソシアネートの解離温度は、ポリイソシアネートの種類、ブロック剤の種類、反応相手の種類、触媒の種類・量などによって変わるが、一般的には130~250℃程度である。 Block polyisocyanates are widely used in baking paints, such as pre-coated metals used in automobiles, aircraft, building materials, and home appliances. Alcohol-based, phenol-based, lactam-based, oxime-based, and the like are known as general-purpose blocking agents used in blocked polyisocyanates. The dissociation temperature of blocked polyisocyanate varies depending on the type of polyisocyanate, the type of blocking agent, the type of reaction partner, the type and amount of catalyst, etc., but is generally about 130 to 250°C.
近年では、焼付け塗装時におけるコスト削減や二酸化炭素排出量削減を目的に、また、プラスチック部材への塗装が可能となるよう、従来よりも低温でブロック剤が解離し、且つ、短時間で硬化するブロックポリイソシアネートが求められている。そして、社会的及び産業界からの要請である環境保全性や作業安全性などから、有機溶剤を使用しない水系(水性)の組成物が要望され、水系塗料に使用できるブロックポリイソシアネートへの移行が積極的に行われている。 In recent years, blocking agents have been developed to dissociate at lower temperatures and harden in a shorter time than before, in order to reduce costs and carbon dioxide emissions during baking coating, and to enable coating on plastic parts. Blocked polyisocyanates are needed. In response to social and industrial demands such as environmental protection and work safety, water-based (aqueous) compositions that do not use organic solvents are required, leading to a shift to block polyisocyanates that can be used in water-based paints. It is being actively carried out.
低温解離型ブロックポリイソシアネートに用いられるブロック剤として活性メチレン系が提案されているが(特許文献1)、塗膜を完全硬化させるには100℃程度の加熱が必要であり耐熱性の低いプラスチック部材には使用できない。また、活性メチレン系ブロックポリイソシアネートは常温でも加水分解しやすく、水系塗料とした際の安定性に劣る。 Active methylene-based blocking agents have been proposed as blocking agents for use in low-temperature-dissociating blocked polyisocyanates (Patent Document 1), but heating to approximately 100°C is required to completely cure the coating film, resulting in plastic members with low heat resistance. cannot be used for In addition, activated methylene-based blocked polyisocyanates are easily hydrolyzed even at room temperature and have poor stability when used as water-based paints.
更なる低温解離ブロック剤としてはイミダゾール系が知られ、80~90℃で十分な塗膜硬度が得られるものもあり、プラスチック部材への塗装も可能である。しかしながら、イミダゾール系ブロックポリイソシアネートは水系塗料とした際の安定性が劣るとされ、この特性を包水ゲル形成材に利用する提案もされている(特許文献2)。 Imidazole-based agents are known as further low-temperature dissociation blocking agents, some of which provide sufficient coating hardness at 80 to 90°C, and can also be applied to plastic members. However, imidazole-based blocked polyisocyanates are said to have poor stability when used as water-based paints, and it has also been proposed to utilize this property in water-encapsulated gel-forming materials (Patent Document 2).
イミダゾール系ブロックポリイソシアネートの水分散安定性改善策としては、酸成分を反応させる手法が提案されている(特許文献3)。しかし、酸成分はブロック剤の解離温度上昇や、ブロック剤解離後に再生したイソシアネート基の反応性を低下させるなど、悪影響を及ぼす恐れがある。 As a measure to improve the water dispersion stability of imidazole block polyisocyanate, a method of reacting an acid component has been proposed (Patent Document 3). However, the acid component may have adverse effects, such as increasing the dissociation temperature of the blocking agent and reducing the reactivity of isocyanate groups regenerated after dissociation of the blocking agent.
本発明は以上のような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、低温でブロック剤が解離し、且つ、水系塗料とした際の貯蔵安定性が良好な水系ブロックポリイソシアネート、及びこれを含有する塗料を提供することである。 The present invention was made based on the above circumstances, and the object thereof is to provide a water-based blocked polyisocyanate whose blocking agent dissociates at low temperatures and which has good storage stability when made into a water-based paint, and a water-based blocked polyisocyanate that has good storage stability when made into a water-based paint. An object of the present invention is to provide a paint containing the following.
本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意研究を行った結果、特定のイミダゾール系ブロック剤成分を用いて得られる水系ブロックポリイソシアネート、及び、これを含有する塗料が、前記課題を解決することを見出し、本発明を完成するに至った。 The present inventors have conducted extensive research to solve the above problems, and have found that a water-based blocked polyisocyanate obtained using a specific imidazole blocking agent component and a paint containing the same solve the above problems. This discovery led to the completion of the present invention.
すなわち本発明は、以下の[1]~[8]の実施形態を含むものである。 That is, the present invention includes the embodiments [1] to [8] below.
[1]イミダゾール系ブロック剤(a)と、ポリイソシアネート(b)と、ノニオン性親水基含有化合物(c)とから得られる水系ブロックポリイソシアネートであって、イミダゾール系ブロック剤(a)が、2-エチル-4-メチルイミダゾールであることを特徴とする低温解離型水系ブロックポリイソシアネート。 [1] A water-based block polyisocyanate obtained from an imidazole-based blocking agent (a), a polyisocyanate (b), and a nonionic hydrophilic group-containing compound (c), wherein the imidazole-based blocking agent (a) is - A low temperature dissociation type water-based block polyisocyanate characterized by being ethyl-4-methylimidazole.
[2]ポリイソシアネート(b)が、脂肪族ジイソシアネート及び脂環族ジイソシアネートからなる群より選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする、前記[1]に記載の低温解離型水系ブロックポリイソシアネート。 [2] The low temperature dissociation type water-based block polyisocyanate according to [1] above, wherein the polyisocyanate (b) is at least one selected from the group consisting of aliphatic diisocyanates and alicyclic diisocyanates.
[3]ノニオン性親水基含有化合物(c)が、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル及びポリオキシアルキレンエステルからなる群れより選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする、前記[1]又は[2]に記載の低温解離型水系ブロックポリイソシアネート。 [3] The nonionic hydrophilic group-containing compound (c) is at least one selected from the group consisting of polyoxyalkylene alkyl ethers and polyoxyalkylene esters, according to [1] or [2] above. The low temperature dissociation type aqueous block polyisocyanate described above.
[4]ポリイソシアネート(b)が、ヘキサメチレンジイソシアネートから誘導されたイソシアヌレート変性ポリイソシアネートを含むことを特徴とする、前記[1]乃至[3]のいずれかに記載の低温解離型水系ブロックポリイソシアネート。 [4] The low temperature dissociation type water-based block polyisocyanate according to any one of [1] to [3] above, wherein the polyisocyanate (b) contains an isocyanurate-modified polyisocyanate derived from hexamethylene diisocyanate. Isocyanate.
[5]ノニオン性親水基含有化合物(c)が、ポリエチレングリコールモノメチルエーテルであることを特徴とする、前記[1]乃至[4]のいずれかに記載の低温解離型水系ブロックポリイソシアネート。 [5] The low temperature dissociation type water-based block polyisocyanate according to any one of [1] to [4] above, wherein the nonionic hydrophilic group-containing compound (c) is polyethylene glycol monomethyl ether.
[6]前記[1]乃至[5]のいずれかに記載の低温解離型水系ブロックポリイソシアネートと主剤とを含む樹脂組成物。 [6] A resin composition comprising the low-temperature dissociation type water-based block polyisocyanate according to any one of [1] to [5] above and a main ingredient.
[7]前記[6]に記載の樹脂組成物を含む塗料。 [7] A paint comprising the resin composition according to [6] above.
[8]前記[7]に記載の塗料から得られる塗膜。 [8] A coating film obtained from the paint according to [7] above.
本発明によれば、解離温度が低いイミダゾール系ブロック剤を用いたブロックポリイソシアネートでも、水系塗料とした際の貯蔵安定性が良好な水系ブロックポリイソシアネート、及びこれを含む塗料を得ることができる。 According to the present invention, even a blocked polyisocyanate using an imidazole-based blocking agent with a low dissociation temperature can provide a water-based blocked polyisocyanate that has good storage stability when made into a water-based paint, and a paint containing the same.
以下、本発明を詳細に説明する。 The present invention will be explained in detail below.
本発明の低温解離型水系ブロックポリイソシアネート及びこれを含む塗料は、イミダゾール系ブロック剤(a)と、ポリイソシアネート(b)と、ノニオン系親水基含有化合物(c)とから得られる水系ブロックポリイソシアネートであって、イミダゾール系ブロック剤(a)が、2-エチル-4-メチルイミダゾールであることを特徴とする。 The low-temperature dissociation type water-based blocked polyisocyanate and the coating material containing the same of the present invention are water-based blocked polyisocyanates obtained from an imidazole blocking agent (a), a polyisocyanate (b), and a nonionic hydrophilic group-containing compound (c). The imidazole-based blocking agent (a) is 2-ethyl-4-methylimidazole.
本発明で用いるブロック剤(a)は、2-エチル-4-メチルイミダゾールであり、該ブロック剤で封止したポリイソシアネートを用いることで、水系塗料とした際の貯蔵安定性に優れ、且つ、焼き付け温度が低温であっても得られた塗膜の耐溶剤性が良好な、水系ブロックポリイソシアネートを得ることができる。 The blocking agent (a) used in the present invention is 2-ethyl-4-methylimidazole, and by using the polyisocyanate sealed with the blocking agent, it has excellent storage stability when made into a water-based paint, and Even if the baking temperature is low, it is possible to obtain a water-based block polyisocyanate whose resulting coating film has good solvent resistance.
本発明で用いるポリイソシアネート(b)としては、脂肪族系ポリイソシアネート、脂環族系ポリイソシアネート、及びそれらを組み合わせたポリイソシアネートが好ましく、ヘキサメチレンジイソシアネートから誘導されたイソシアヌレート変性ポリイソシアネートを含むことがさらに好ましい。また、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、芳香族系ポリイソシアネート、芳香脂肪族系ポリイソシアネートを併用することもできる。 The polyisocyanate (b) used in the present invention is preferably an aliphatic polyisocyanate, an alicyclic polyisocyanate, or a combination thereof, including an isocyanurate-modified polyisocyanate derived from hexamethylene diisocyanate. is even more preferable. Furthermore, aromatic polyisocyanates and araliphatic polyisocyanates can be used in combination without departing from the spirit of the present invention.
脂肪族系ポリイソシアネートとしては、ヘキサメチレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、2-メチル-ペンタン-1,5-ジイソシアネート、3-メチル-ペンタン-1,5-ジイソシアネート、リジンジイソシアネート、トリオキシエチレンジイソシアネート等を挙げることができる。 Examples of aliphatic polyisocyanates include hexamethylene diisocyanate, tetramethylene diisocyanate, 2-methyl-pentane-1,5-diisocyanate, 3-methyl-pentane-1,5-diisocyanate, lysine diisocyanate, trioxyethylene diisocyanate, etc. be able to.
脂環族系ポリイソシアネートとしては、イソホロンジイソシアネート、シクロヘキシルジイソシアネート、水素添加ジフェニルメタンジイソシアネート、ノルボルナンジイソシアネート、水素添加トリレンジイソシアネート、水素添加キシレンジイソシアネート、水素添加テトラメチルキシレンジイソシアネート等を挙げることができる。 Examples of the alicyclic polyisocyanate include isophorone diisocyanate, cyclohexyl diisocyanate, hydrogenated diphenylmethane diisocyanate, norbornane diisocyanate, hydrogenated tolylene diisocyanate, hydrogenated xylene diisocyanate, and hydrogenated tetramethylxylene diisocyanate.
芳香族系ポリイソシアネートとしては、2,4-トリレンジイソシアネート、2,6-トリレンジイソシアネート、4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート、2,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート、2,2’-ジフェニルメタンジイソシアネート、4,4’-ジフェニルエーテルジイソシアネート、2-ニトロジフェニル-4,4’-ジイソシアネート、2,2’-ジフェニルプロパン-4,4’-ジイソシアネート、3,3’-ジメチルジフェニルメタン-4,4’-ジイソシアネート、4,4’-ジフェニルプロパンジイソシアネート、m-フェニレンジイソシアネート、p-フェニレンジイソシアネート、ナフチレン-1,4-ジイソシアネート、ナフチレン-1,5-ジイソシアネート、3,3’-ジメトキシジフェニル-4,4’-ジイソシアネート等を挙げることができる。 Examples of aromatic polyisocyanates include 2,4-tolylene diisocyanate, 2,6-tolylene diisocyanate, 4,4'-diphenylmethane diisocyanate, 2,4'-diphenylmethane diisocyanate, 2,2'-diphenylmethane diisocyanate, 4, 4'-diphenyl ether diisocyanate, 2-nitrodiphenyl-4,4'-diisocyanate, 2,2'-diphenylpropane-4,4'-diisocyanate, 3,3'-dimethyldiphenylmethane-4,4'-diisocyanate, 4, Examples include 4'-diphenylpropane diisocyanate, m-phenylene diisocyanate, p-phenylene diisocyanate, naphthylene-1,4-diisocyanate, naphthylene-1,5-diisocyanate, 3,3'-dimethoxydiphenyl-4,4'-diisocyanate, etc. be able to.
芳香脂肪族系ポリイソシアネートとしては、1,3-又は1,4-キシレンジイソシアネート、1,3-又は1,4-ビス(1-イソシアナト-1-メチルエチル)ベンゼン、ω,ω’-ジイソシアナト-1,4-ジエチルベンゼン等を挙げることができる。 Examples of the aromatic aliphatic polyisocyanate include 1,3- or 1,4-xylene diisocyanate, 1,3- or 1,4-bis(1-isocyanato-1-methylethyl)benzene, ω,ω'-diisocyanato- Examples include 1,4-diethylbenzene.
また、これらのポリイソシアネートのアロファネート変性体、ウレア変性体、ビウレット変性体、ウレトジオン変性体、イソシアヌレート変性体を併用してもよい。 Further, allophanate modified products, urea modified products, biuret modified products, uretdione modified products, and isocyanurate modified products of these polyisocyanates may be used in combination.
本発明で用いるノニオン系親水基含有化合物(c)としては、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル、ポリオキシアルキレンエステル、及びそれらを組み合わせたノニオン系親水基含有化合物を好ましく使用できる。 As the nonionic hydrophilic group-containing compound (c) used in the present invention, polyoxyalkylene alkyl ethers, polyoxyalkylene esters, and nonionic hydrophilic group-containing compounds that are combinations thereof can be preferably used.
ポリオキシアルキレンアルキルエーテルとしては、例えば、ポリエチレングリコールモノメチルエーテル、ポリエチレングリコールモノドデシルエーテル、ポリエチレングリコールモノセチルエーテル、ポリエチレングリコールモノオレイルエーテル、エチレングリコールモノドデシルエーテル、ジエチレングリコールモノドデシルエーテル、トリエチレングリコールモノドデシルエーテル、テトラエチレングリコールモノドデシルエーテル、ペンタエチレングリコールモノドデシルエーテル、ヘキサエチレングリコールモノドデシルエーテル、オクタエチレングリコールモノドデシルエーテル等を挙げることができる。 Examples of the polyoxyalkylene alkyl ether include polyethylene glycol monomethyl ether, polyethylene glycol monododecyl ether, polyethylene glycol monocetyl ether, polyethylene glycol monooleyl ether, ethylene glycol monododecyl ether, diethylene glycol monododecyl ether, and triethylene glycol monododecyl ether. , tetraethylene glycol monododecyl ether, pentaethylene glycol monododecyl ether, hexaethylene glycol monododecyl ether, octaethylene glycol monododecyl ether, and the like.
ポリオキシアルキレンエステルとしては、例えば、ポリエチレングリコールモノラウレート、ポリエチレングリコールモノステアレート等を挙げることができる。 Examples of the polyoxyalkylene ester include polyethylene glycol monolaurate, polyethylene glycol monostearate, and the like.
これらの中でもポリオキシアルキレンアルキルエーテルが好ましく、ポリエチレングリコールモノメチルエーテルが最も好ましい。また、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル、ポリオキシアルキレンエステルの数平均分子量としては、400~4000が好ましく、400~1000が最も好ましい。 Among these, polyoxyalkylene alkyl ether is preferred, and polyethylene glycol monomethyl ether is most preferred. Further, the number average molecular weight of the polyoxyalkylene alkyl ether and polyoxyalkylene ester is preferably 400 to 4,000, most preferably 400 to 1,000.
本発明におけるブロックポリイソシアネートは、例えば、前記した(a)~(c)成分を有機溶媒に投入し、以下に示すウレタン化反応・ブロック化反応条件に従って反応させることにより製造できる。 The blocked polyisocyanate in the present invention can be produced, for example, by adding the components (a) to (c) described above to an organic solvent and reacting them according to the urethanization reaction/blocking reaction conditions shown below.
反応工程としては、まず、ポリイソシアネートとノニオン性親水基含有化合物によるウレタン化を行う。ノニオン性親水基含有化合物の仕込量は、ポリイソシアネートに対して1~30質量%であり、好ましくは2~20質量%である。このウレタン化反応は、無触媒でも反応が進行するが、公知のウレタン化反応触媒を使用し、反応を促進させることもできる。ウレタン化反応の反応温度は通常20~200℃、ウレタン化反応の時間は、触媒の有無・添加量、溶剤の種類、固形分濃度、および温度により異なるが、通常1~10時間である。 As a reaction step, first, urethanization is performed using a polyisocyanate and a nonionic hydrophilic group-containing compound. The amount of the nonionic hydrophilic group-containing compound charged is 1 to 30% by mass, preferably 2 to 20% by mass, based on the polyisocyanate. This urethanization reaction proceeds even without a catalyst, but the reaction can also be accelerated using a known urethanization reaction catalyst. The reaction temperature for the urethanization reaction is usually 20 to 200° C., and the time for the urethanization reaction is usually 1 to 10 hours, although it varies depending on the presence or absence of a catalyst, the amount added, the type of solvent, the solid content concentration, and the temperature.
ウレタン化反応時は、イソシアネート基に対して不活性な有機溶剤にて、任意の固形分に希釈してもよい。 During the urethanization reaction, it may be diluted to an arbitrary solid content with an organic solvent inert to isocyanate groups.
有機溶剤としては、例えば、トルエン、キシレンなどの芳香族系、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどのケトン系、酢酸エチル、酢酸ブチルなどのエステル系、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールジエチルエーテルなどのグリコールエーテル系が挙げられる。これらの溶剤は、単独、又は2種以上を組み合わせて用いることができる。 Examples of organic solvents include aromatic solvents such as toluene and xylene; ketone solvents such as acetone, methyl ethyl ketone, and methyl isobutyl ketone; ester solvents such as ethyl acetate and butyl acetate; ethylene glycol monoethyl ether acetate and propylene glycol monomethyl ether acetate. and glycol ether systems such as diethylene glycol diethyl ether. These solvents can be used alone or in combination of two or more.
次に、上記反応にて得られたイソシアネート基末端前駆体と、ブロック剤とによるブロック化反応を行う。ブロック化反応の反応温度は、通常20~200℃、ブロック化反応の時間は通常1~20時間である。ブロック剤の仕込量は、遊離イソシアネート基に対して1.0~2.0倍モル量であり、好ましくは1.0~1.5倍モル量である。ブロック剤の添加時に発熱が大きい場合は、数回に分けて添加するか、滴下添加して急激な発熱を抑制する。 Next, a blocking reaction is performed using the isocyanate group-terminated precursor obtained in the above reaction and a blocking agent. The reaction temperature of the blocking reaction is usually 20 to 200°C, and the blocking reaction time is usually 1 to 20 hours. The amount of the blocking agent charged is 1.0 to 2.0 times, preferably 1.0 to 1.5 times, by molar amount based on the free isocyanate group. If a large amount of heat is generated when adding the blocking agent, add it in several portions or add it dropwise to suppress the rapid heat generation.
更に必要に応じて、顔料、分散安定剤、粘度調整剤、レベリング剤、ゲル化防止剤、光安定剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、耐熱性向上剤、無機及び有機充填剤、可塑剤、滑剤、帯電防止剤、補強材等を添加することができる。 Furthermore, if necessary, pigments, dispersion stabilizers, viscosity modifiers, leveling agents, antigelation agents, light stabilizers, antioxidants, ultraviolet absorbers, heat resistance improvers, inorganic and organic fillers, plasticizers, A lubricant, an antistatic agent, a reinforcing material, etc. can be added.
本発明における塗料は、前述の水系ブロックポリイソシアネートを含むものである。なお、塗料の主剤に用いられる水系(水性)樹脂は、活性水素基を有しているものが好ましく、具体的には、例えばポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、飽和又は不飽和ポリエステル樹脂、飽和脂肪酸又は不飽和脂肪酸で変性したアルキド樹脂、アクリル樹脂、フッ素樹脂、エポキシ樹脂、セルロース樹脂等が挙げられる。更には、光沢、肉持感、硬度、耐久性、柔軟性、乾燥性等の塗膜性能やコストを考慮すると、飽和又は不飽和ポリエステル樹脂、飽和脂肪酸又は不飽和脂肪酸で変性したアルキド樹脂、アクリル樹脂が好ましい。 The coating material in the present invention contains the above-mentioned water-based block polyisocyanate. The water-based (aqueous) resin used as the main component of the paint preferably has an active hydrogen group, and specifically, for example, polyurethane resin, polyamide resin, saturated or unsaturated polyester resin, saturated fatty acid or unsaturated resin. Examples include alkyd resins modified with saturated fatty acids, acrylic resins, fluororesins, epoxy resins, and cellulose resins. Furthermore, considering coating performance such as gloss, texture, hardness, durability, flexibility, drying properties, and cost, we recommend using saturated or unsaturated polyester resins, alkyd resins modified with saturated or unsaturated fatty acids, and acrylics. Resins are preferred.
本発明の塗料における水系ブロックポリイソシアネートと主剤の配合比率は、水系ブロックポリイソシアネートの有効イソシアネート基/主剤中の活性水素基=1/9~9/1(モル比)であり、好ましくは4/6~6/4(モル比)である。この範囲を外れる場合は、塗膜が硬化し難くなる。なお、水系ブロックポリイソシアネートの有効イソシアネート基とは、ブロック剤でブロックされたイソシアネート基であり、ブロック剤が解離することにより活性水素基と反応し得る有効なイソシアネート基となる。 The blending ratio of the water-based block polyisocyanate and the main ingredient in the paint of the present invention is effective isocyanate groups in the water-based block polyisocyanate/active hydrogen groups in the main ingredient = 1/9 to 9/1 (molar ratio), preferably 4/ The molar ratio is 6 to 6/4. If it is outside this range, the coating film will be difficult to cure. Note that the effective isocyanate group of the water-based blocked polyisocyanate is an isocyanate group blocked with a blocking agent, and when the blocking agent dissociates, it becomes an effective isocyanate group that can react with an active hydrogen group.
本発明で得られた塗料の塗装方法は、特に限定されるものではなく、公知の手法から適宜選択すればよい。また、塗布量、塗膜の厚み等は、被塗装面の材質等に応じて適宜なものとすればよい。塗膜の硬化条件は、ブロック剤、主剤の種類等にもよるが、本発明の水系ブロックポリイソシアネートであれば80℃、30分で十分硬化する。 The method for applying the paint obtained in the present invention is not particularly limited, and may be appropriately selected from known methods. Further, the amount of coating, the thickness of the coating film, etc. may be determined as appropriate depending on the material of the surface to be coated. The conditions for curing the coating film depend on the type of blocking agent, main agent, etc., but the water-based blocked polyisocyanate of the present invention can be sufficiently cured at 80° C. for 30 minutes.
本発明の水系ブロックポリイソシアネートは、水系塗料として貯蔵安定性が劣るとされるイミダゾール系ブロック剤であっても、特定のブロック剤として2-エチル-4-メチルイミダゾール用いれば、ブロック剤解離温度が低く、且つ、貯蔵安定性に優れる水系塗料を得ることが可能となった。この水系ブロックポリイソシアネートを用いた塗料は、硬化条件がマイルドであるため、加熱硬化時のエネルギーが少なく、環境やコスト的に有利なものとなった。また、耐熱温度の低いプラスチック部材への塗装も可能となった。 Even if the water-based blocked polyisocyanate of the present invention is an imidazole-based blocking agent that is said to have poor storage stability as a water-based paint, if 2-ethyl-4-methylimidazole is used as a specific blocking agent, the dissociation temperature of the blocking agent can be lowered. It has now become possible to obtain a water-based paint with low storage stability and excellent storage stability. Paints using this water-based block polyisocyanate have mild curing conditions and require less energy during heat curing, making them advantageous in terms of the environment and cost. It has also become possible to paint plastic parts with low heat resistance.
以下、本発明の実施例及び比較例について詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 Examples and comparative examples of the present invention will be described in detail below, but the present invention is not limited thereto.
<実施例1> 〔水系ブロックポリイソシアネートの製造1〕
撹拌機、温度計、加熱装置、窒素シール管、冷却管を組んだ4ツ口フラスコに、コロネートHXR(東ソー社製、ヘキサメチレンジイソシアネート三量体、NCO含有量21.8質量%、商品名)を403g、MPG-081(日本乳化剤社製、ポリエチレングリコールモノメチルエーテル、商品名)を80g、ジエチルジグリコール(日本乳化剤社製、ジエチレングリコールジエチルエーテル、商品名)を300g仕込み、フラスコ内を窒素置換して、撹拌しながら80℃に加温し、同温度で4時間反応させ、イソシアネート基末端前駆体を得た。続いて、得られたイソシアネート基末端前駆体に、2-エチル-4-メチルイミダゾール217gを、反応温度が80℃を超えないよう、2分割して仕込んだ。初期の発熱が収まった後、60℃で10時間反応させ、赤外吸収スペクトル(IR測定)にて、NCO基のピーク(2270cm-1付近)が消失したところで室温まで冷却し、水系ブロックポリイソシアネートBI-1を得た。
<Example 1> [Production 1 of water-based block polyisocyanate]
Coronate HXR (manufactured by Tosoh Corporation, hexamethylene diisocyanate trimer, NCO content 21.8% by mass, trade name) was placed in a four-necked flask equipped with a stirrer, thermometer, heating device, nitrogen seal tube, and cooling tube. 403 g of MPG-081 (manufactured by Nippon Nyukazai Co., Ltd., polyethylene glycol monomethyl ether, trade name), and 300 g of diethyl diglycol (manufactured by Nippon Nyukazai Co., Ltd., diethylene glycol diethyl ether, trade name) were charged, and the inside of the flask was replaced with nitrogen. The mixture was heated to 80° C. with stirring, and reacted at the same temperature for 4 hours to obtain an isocyanate group-terminated precursor. Subsequently, 217 g of 2-ethyl-4-methylimidazole was charged into the obtained isocyanate group-terminated precursor in two portions so that the reaction temperature did not exceed 80°C. After the initial heat generation subsided, the reaction was carried out at 60°C for 10 hours, and when the NCO group peak (around 2270 cm -1 ) disappeared in the infrared absorption spectrum (IR measurement), the water-based block polyisocyanate was cooled to room temperature. Obtained BI-1.
<比較例1> 〔ブロックポリイソシアネートの製造2〕
実施例1と同様の製造装置に、コロネートHXRを452g、MPG-081を89g、ジエチルジグリコールを300g仕込み、フラスコ内を窒素置換して、撹拌しながら80℃に加温し、同温度で4時間反応させ、イソシアネート基末端前駆体を得た。続いて、得られたイソシアネート基末端前駆体に、イミダゾール159gを、反応温度が80℃を超えないよう、2分割して仕込んだ。初期の発熱が収まった後、60℃で10時間反応させ、赤外吸収スペクトル(IR測定)にて、NCO基のピーク(2270cm-1付近)が消失したところで室温まで冷却し、水系ブロックポリイソシアネートBI-2を得た。
<Comparative Example 1> [Production of block polyisocyanate 2]
Into the same manufacturing apparatus as in Example 1, 452 g of Coronate HXR, 89 g of MPG-081, and 300 g of diethyl diglycol were charged, the inside of the flask was purged with nitrogen, and the temperature was heated to 80°C with stirring. The reaction was carried out for a period of time to obtain an isocyanate group-terminated precursor. Subsequently, 159 g of imidazole was charged into the obtained isocyanate group-terminated precursor in two portions so that the reaction temperature did not exceed 80°C. After the initial heat generation subsided, the reaction was carried out at 60°C for 10 hours, and when the NCO group peak (around 2270 cm -1 ) disappeared in the infrared absorption spectrum (IR measurement), the water-based block polyisocyanate was cooled to room temperature. Obtained BI-2.
<比較例2> 〔ブロックポリイソシアネートの製造3〕
実施例1と同様の製造装置に、コロネートHXRを432g、MPG-081を85g、ジエチルジグリコールを300g仕込み、フラスコ内を窒素置換して、撹拌しながら80℃に加温し、同温度で4時間反応させ、イソシアネート基末端前駆体を得た。続いて、得られたイソシアネート基末端前駆体に、2-メチルイミダゾール183gを反応温度が80℃を超えないよう、2分割して仕込んだ。初期の発熱が収まった後、60℃で10時間反応させ、赤外吸収スペクトル(IR測定)にて、NCO基のピーク(2270cm-1付近)が消失したところで室温まで冷却し、水系ブロックポリイソシアネートBI-3を得た。
<Comparative Example 2> [Production of block polyisocyanate 3]
Into the same manufacturing apparatus as in Example 1, 432 g of Coronate HXR, 85 g of MPG-081, and 300 g of diethyl diglycol were charged, the inside of the flask was purged with nitrogen, and the temperature was heated to 80°C with stirring. The reaction was carried out for a period of time to obtain an isocyanate group-terminated precursor. Subsequently, 183 g of 2-methylimidazole was charged into the obtained isocyanate group-terminated precursor in two portions so that the reaction temperature did not exceed 80°C. After the initial heat generation subsided, the reaction was carried out at 60°C for 10 hours, and when the NCO group peak (around 2270 cm -1 ) disappeared in the infrared absorption spectrum (IR measurement), the water-based block polyisocyanate was cooled to room temperature. Obtained BI-3.
<比較例3> 〔ブロックポリイソシアネートの製造4〕
実施例1と同様の製造装置に、コロネートHXRを419g、MPG-081を83g、ジエチルジグリコールを300g仕込み、フラスコ内を窒素置換して、撹拌しながら80℃に加温し、同温度で4時間反応させ、イソシアネート基末端前駆体を得た。続いて、得られたイソシアネート基末端前駆体に、2-エチルイミダゾール199gを反応温度が80℃を超えないよう、2分割して仕込んだ。初期の発熱が収まった後、60℃で10時間反応させ、赤外吸収スペクトル(IR測定)にて、NCO基のピーク(2270cm-1付近)が消失したところで室温まで冷却し、水系ブロックポリイソシアネートBI-4を得た。
<Comparative Example 3> [Production of block polyisocyanate 4]
Into the same manufacturing apparatus as in Example 1, 419 g of Coronate HXR, 83 g of MPG-081, and 300 g of diethyl diglycol were charged, the inside of the flask was purged with nitrogen, the temperature was heated to 80°C with stirring, and the The reaction was carried out for a period of time to obtain an isocyanate group-terminated precursor. Subsequently, 199 g of 2-ethylimidazole was charged into the obtained isocyanate group-terminated precursor in two portions so that the reaction temperature did not exceed 80°C. After the initial heat generation subsided, the reaction was carried out at 60°C for 10 hours, and when the NCO group peak (around 2270 cm -1 ) disappeared in the infrared absorption spectrum (IR measurement), the water-based block polyisocyanate was cooled to room temperature. Obtained BI-4.
<比較例4> 〔ブロックポリイソシアネートの製造5〕
実施例1と同様の製造装置に、コロネートHXRを431g、MPG-081を85g、ジエチルジグリコールを300g仕込み、フラスコ内を窒素置換して、撹拌しながら80℃に加温し、同温度で4時間反応させ、イソシアネート基末端前駆体を得た。続いて、得られたイソシアネート基末端前駆体に、メチルエチルケトキシム184gを反応温度が80℃を超えないよう、2分割して仕込んだ。初期の発熱が収まった後、60℃で10時間反応させ、赤外吸収スペクトル(IR測定)にて、NCO基のピーク(2270cm-1付近)が消失したところで室温まで冷却し、水系ブロックポリイソシアネートBI-5を得た。水系ブロックポリイソシアネートBI-1~5の組成を表1に示す。
<Comparative Example 4> [Production of block polyisocyanate 5]
Into the same manufacturing apparatus as in Example 1, 431 g of Coronate HXR, 85 g of MPG-081, and 300 g of diethyl diglycol were charged, the inside of the flask was purged with nitrogen, and the temperature was heated to 80°C with stirring. The reaction was carried out for a period of time to obtain an isocyanate group-terminated precursor. Subsequently, 184 g of methyl ethyl ketoxime was charged into the obtained isocyanate group-terminated precursor in two portions so that the reaction temperature did not exceed 80°C. After the initial heat generation subsided, the reaction was carried out at 60°C for 10 hours, and when the NCO group peak (around 2270 cm -1 ) disappeared in the infrared absorption spectrum (IR measurement), the water-based block polyisocyanate was cooled to room temperature. Obtained BI-5. Table 1 shows the compositions of the water-based block polyisocyanates BI-1 to BI-5.
〔塗料配合液貯蔵安定性評価〕
<塗料P-1>
水系ブロックポリイソシアネートBI-1を100g、バーノックWE-304(DIC社製、アクリルエマルション、固形分濃度45質量%、水酸基価43mgKOH/g、商品名)を457g、水を133g混合し、塗料P-1を得た。得られた塗料P-1を200mLサンプル瓶に150g入れ、40℃恒温槽に保管して塗料外観を確認した。5日間ゲル化しなければ良好と言える。
[Paint formulation storage stability evaluation]
<Paint P-1>
100g of water-based block polyisocyanate BI-1, 457g of Burnock WE-304 (manufactured by DIC, acrylic emulsion, solid content concentration 45% by mass, hydroxyl value 43mgKOH/g, trade name) and 133g of water were mixed, and paint P- I got 1. 150 g of the obtained paint P-1 was placed in a 200 mL sample bottle and stored in a constant temperature bath at 40°C to check the appearance of the paint. It can be said that it is good if it does not gel for 5 days.
<塗料P-2~5>
表2に示す組成で、塗料P-1と同様の調製方法で、塗料P-2~5を得た。塗料P-2~5について塗料P-1と同様の評価方法で、塗料配合液貯蔵安定性を評価した。
<Paint P-2~5>
Paints P-2 to 5 were obtained with the compositions shown in Table 2 using the same preparation method as paint P-1. The storage stability of paint formulations for paints P-2 to P-5 was evaluated using the same evaluation method as paint P-1.
塗料配合は表2に、塗料配合液貯蔵安定性評価については表4に、それぞれ示す。 The paint formulations are shown in Table 2, and the storage stability evaluation of the paint formulations is shown in Table 4.
〔塗膜耐溶剤性評価〕
<塗料P-6>
水系ブロックポリイソシアネートBI-1を100g、バーノックWE-306(DIC社製、アクリルエマルション、固形分濃度45質量%、水酸基価100mgKOH/g)を196g、水を100g混合し、塗料P-6を得た。得られた塗料P-6について、以下条件で塗膜の耐溶剤性を評価した。
・試験条件
試験片:SPCC-SB鋼板に100μm(wet)になるよう塗料P-6を塗布。
養生:上記塗膜を室温で30分静置後、80℃恒温槽にて30分焼付ける。
評価:メチルエチルケトンを染み込ませた脱脂綿を500gの荷重をかけて擦るように硬化塗膜をラビングし、50往復後の塗膜に損傷が無ければ良好と言える。
[Coating film solvent resistance evaluation]
<Paint P-6>
100g of water-based block polyisocyanate BI-1, 196g of Burnock WE-306 (manufactured by DIC, acrylic emulsion, solid content concentration 45% by mass, hydroxyl value 100mgKOH/g) and 100g of water were mixed to obtain paint P-6. Ta. The solvent resistance of the coating film of the obtained paint P-6 was evaluated under the following conditions.
・Test conditions Test piece: Paint P-6 was applied to a SPCC-SB steel plate to a thickness of 100 μm (wet).
Curing: After leaving the above coating film at room temperature for 30 minutes, it is baked for 30 minutes in an 80°C constant temperature bath.
Evaluation: The cured coating film was rubbed with absorbent cotton impregnated with methyl ethyl ketone under a load of 500 g, and if there was no damage to the coating film after 50 strokes, it was said to be good.
<塗料P-7~10>
表3に示す組成で、塗料P-6と同様の調製方法で、塗料P-7~10を得た。塗料P-7~10について塗料P-6と同様の評価方法で、塗膜耐溶剤性を評価した。
<Paint P-7~10>
Paints P-7 to 10 were obtained with the compositions shown in Table 3 using the same preparation method as paint P-6. The solvent resistance of paint films P-7 to P-10 was evaluated using the same evaluation method as paint P-6.
塗料配合は表3に、塗膜耐溶剤性評価については表4に、それぞれ示す。 The paint formulation is shown in Table 3, and the evaluation of the solvent resistance of the paint film is shown in Table 4.
表4に示すように、本発明の水系ブロックポリイソシアネートを用いた塗料は、ブロック剤として用いた2-エチル-4-メチルイミダゾールの効果により、塗料の貯蔵安定性に優れ、且つ80℃という低温でもブロック剤の解離が良好であり、すなわち主剤との反応が十分に進行し、耐溶剤性に優れる塗膜が得られることがわかる。 As shown in Table 4, the paint using the water-based blocked polyisocyanate of the present invention has excellent storage stability due to the effect of 2-ethyl-4-methylimidazole used as a blocking agent, and can be stored at a low temperature of 80°C. However, it can be seen that the dissociation of the blocking agent was good, that is, the reaction with the main agent progressed sufficiently, and a coating film with excellent solvent resistance was obtained.
Claims (7)
イミダゾール系ブロック剤(a)が、2-エチル-4-メチルイミダゾールであり、
ノニオン性親水基含有化合物(c)が、ポリオキシアルキレンモノアルキルエーテル及びポリオキシアルキレンモノエステルからなる群より選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする低温解離型水系ブロックポリイソシアネート。 A water-based block polyisocyanate obtained from an imidazole-based blocking agent (a), a polyisocyanate (b), and a nonionic hydrophilic group-containing compound (c),
The imidazole-based blocking agent (a) is 2-ethyl-4-methylimidazole,
A low temperature dissociation type water-based block polyisocyanate, characterized in that the nonionic hydrophilic group-containing compound (c) is at least one selected from the group consisting of polyoxyalkylene monoalkyl ethers and polyoxyalkylene monoesters .
活性水素基を有する主剤と、を含む樹脂組成物。 The low temperature dissociation type water-based block polyisocyanate according to any one of claims 1 to 4,
A resin composition comprising a main agent having an active hydrogen group.
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