JP2018028019A - Polyisocyanate composition, aqueous coating composition, and cured coating film thereof - Google Patents
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Abstract
【課題】低粘度であり、貯蔵安定性及び湿気安定性を有し、水性塗料として用いたときの主剤との混合安定性が良い、ポリイソシアネート組成物を提供すること。【解決手段】1,6−ジイソシアナトヘキサンを含む脂肪族ジイソシアネートから得られ、イソシアヌレート基、ウレトジオン基、ウレトンイミノ基、及びイミノオキサジアジンジオン基を含有し、前記ウレトンイミノ基/前記イソシアヌレート基のモル比率が0.0010〜0.0050であり、前記イミノオキサジアジンジオン基/前記イソシアヌレート基のモル比率が0.00050〜0.30であり、かつ、プラズマ発光分光分析におけるリン濃度が1〜50ppmである、ポリイソシアネート組成物。【選択図】なしDisclosed is a polyisocyanate composition having low viscosity, storage stability and moisture stability, and good mixing stability with a main agent when used as an aqueous paint. The uretonimino group / the isocyanurate group is obtained from an aliphatic diisocyanate containing 1,6-diisocyanatohexane and contains an isocyanurate group, a uretdione group, a uretonimino group, and an iminooxadiazinedione group. The molar ratio of the iminooxadiazinedione group / isocyanurate group is 0.00050-0.30, and the phosphorus concentration in plasma emission spectrometry is A polyisocyanate composition which is 1 to 50 ppm. [Selection figure] None
Description
本発明は、ポリイソシアネート組成物、水性塗料組成物及びその硬化塗膜に関する。 The present invention relates to a polyisocyanate composition, an aqueous coating composition and a cured coating film thereof.
ヒドロキシル基を有する主剤(いわゆるポリオール)と、硬化剤としてのポリイソシアネートからなる2成分型硬化樹脂は、常温でも硬化が可能であり、かつ優れた機械的性能や耐薬品性、耐久性などの性能を発現することから、各種の塗料や粘接着剤などの用途において幅広く使用されている。
近年、地球環境保護や労働安全衛生などの観点から、2成分型硬化樹脂のなかでも、水性化の開発が活発に行なわれている。例えば、特許文献1に記載されているように、ポリイソシアネート組成物に親水性成分を含有させることにより水系主剤への配合性を付与したものがある。例えば、特許文献2および3に記載されているように、特定構造・特定粘度を有する硬化剤を有することにより、水系主剤への配合性を付与したものがある。
A two-component curable resin composed of a hydroxyl group-containing main component (so-called polyol) and a polyisocyanate as a curing agent can be cured at room temperature, and has excellent mechanical performance, chemical resistance, durability, and the like. Therefore, it is widely used in various applications such as paints and adhesives.
In recent years, water-based development has been actively developed among two-component curable resins from the viewpoints of global environmental protection and occupational safety and health. For example, as described in Patent Document 1, there is one in which a polyisocyanate composition is provided with a compounding property to an aqueous main agent by containing a hydrophilic component. For example, as described in Patent Documents 2 and 3, there are those imparting a compounding property to an aqueous main agent by having a curing agent having a specific structure and a specific viscosity.
特許文献1に記載されている技術を用いることにより、親水性成分を含有させたイソシアネート組成物は、水性塗料組成物として用いることが可能であるが、この技術で得られる該ポリイソシアネート組成物には親水性基が含まれていることにより、耐水性が低下する問題を有している。特許文献2および3に記載されている技術を用いることにより、低粘度のポリイソシアネートを得て、水性塗料組成物に用いることが可能である。しかしながら、この技術で得られるポリイソシアネート組成物は水性塗料に用いたときの主剤との混合安定性が不十分であるという問題を有している。
そこで、本発明は、低粘度であり、貯蔵安定性及び湿気安定性を有し、水性塗料として用いたときの主剤との混合安定性が良い、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。
By using the technique described in Patent Document 1, an isocyanate composition containing a hydrophilic component can be used as an aqueous coating composition, but the polyisocyanate composition obtained by this technique Has a problem that water resistance decreases due to the inclusion of a hydrophilic group. By using the techniques described in Patent Documents 2 and 3, it is possible to obtain a low-viscosity polyisocyanate and use it in an aqueous coating composition. However, the polyisocyanate composition obtained by this technique has a problem that the mixing stability with the main agent is insufficient when used in an aqueous paint.
Therefore, an object of the present invention is to provide a polyisocyanate composition that has low viscosity, has storage stability and moisture stability, and has good mixing stability with the main agent when used as an aqueous paint. .
本発明者らが鋭意研究した結果、少なくとも1,6−ジイソシアナトヘキサン(HDI)を含む脂肪族ジイソシアネートから得られ、かつ、イソシアヌレート基、ウレトジオン基、ウレトンイミノ基、及びイミノオキサジアジンジオン基を含有し、当該イソシアヌレート基に対する当該ウレトンイミノ基、及び当該イソシアヌレート基に対する当該イミノオキサジアジンジオン基のモル比率が特定の範囲であり、リン濃度が特定の範囲であるポリイソシアネート組成物が、低粘度であり、貯蔵安定性及び湿気安定性に優れ、かつ、水性塗料の主剤と配合したときの安定性に優れることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は以下のとおりである。
As a result of intensive studies by the present inventors, it is obtained from an aliphatic diisocyanate containing at least 1,6-diisocyanatohexane (HDI), and isocyanurate group, uretdione group, uretonimino group, and iminooxadiazinedione group. A polyisocyanate composition in which the molar ratio of the uretonimino group to the isocyanurate group and the iminooxadiazinedione group to the isocyanurate group is in a specific range, and the phosphorus concentration is in a specific range, It has been found that it has a low viscosity, is excellent in storage stability and moisture stability, and is excellent in stability when blended with a main ingredient of a water-based paint, thereby completing the present invention.
That is, the present invention is as follows.
[1]
1,6−ジイソシアナトヘキサンを含む脂肪族ジイソシアネートから得られ、
イソシアヌレート基、ウレトジオン基、ウレトンイミノ基、及びイミノオキサジアジンジオン基を含有し、
前記ウレトンイミノ基/前記イソシアヌレート基のモル比率が0.0010〜0.0050であり、前記イミノオキサジアジンジオン基/前記イソシアヌレート基のモル比率が0.00050〜0.30であり、かつ、
プラズマ発光分光分析におけるリン濃度が1〜50ppmである、
ポリイソシアネート組成物。
[2]
水性アクリルポリオール、表面張力調整剤、及び、[1]に記載のポリイソシアネート組成物を含む水性塗料組成物。
[3]
[2]に記載の水性塗料組成物を硬化させた塗膜。
[1]
Obtained from an aliphatic diisocyanate containing 1,6-diisocyanatohexane,
Containing an isocyanurate group, a uretdione group, a uretonimino group, and an iminooxadiazinedione group;
The molar ratio of the uretonimino group / the isocyanurate group is 0.0010 to 0.0050, the molar ratio of the iminooxadiazinedione group / the isocyanurate group is 0.00050 to 0.30, and
The phosphorus concentration in plasma emission spectroscopy is 1-50 ppm,
Polyisocyanate composition.
[2]
An aqueous coating composition comprising an aqueous acrylic polyol, a surface tension adjusting agent, and the polyisocyanate composition according to [1].
[3]
The coating film which hardened the water-based coating composition as described in [2].
本発明によれば、低粘度であり、貯蔵安定性及び湿気安定性に優れ、主剤との混合安定性に優れるポリイソシアネート組成物を提供可能である。 According to the present invention, it is possible to provide a polyisocyanate composition having a low viscosity, excellent storage stability and moisture stability, and excellent mixing stability with the main agent.
以下、本発明を実施するための形態(以下、単に「本実施形態」という。)について詳細に説明する。以下の本実施形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明を以下の内容に限定する趣旨ではない。本発明は、その要旨の範囲内で適宜に変形して実施できる。なお、特に断りがない限り、「(メタ)アクリル」はメタクリルとアクリルを包含し、「(メタ)アクリレート」はメタクリレートとアクリレートを包含するものとする。 Hereinafter, a mode for carrying out the present invention (hereinafter simply referred to as “the present embodiment”) will be described in detail. The following embodiments are examples for explaining the present invention, and are not intended to limit the present invention to the following contents. The present invention can be implemented with appropriate modifications within the scope of the gist thereof. Unless otherwise specified, “(meth) acryl” includes methacryl and acryl, and “(meth) acrylate” includes methacrylate and acrylate.
〔ポリイソシアネート組成物〕
本実施形態のポリイソシアネート組成物は、少なくとも1,6−ジイソシアナトヘキサン(以下、HDIとも称す)を含む脂肪族ジイソシアネートから得られ、かつ、イソシアヌレート基、ウレトジオン基、ウレトンイミノ基、及びイミノオキサジアジンジオン基を含有する。
また、上記ウレトンイミノ基/上記イソシアヌレート基、及び上記イミノオキサジアジンジオン基/上記イソシアヌレート基のモル比率が以下のとおり特定範囲内である。すなわち、本実施形態のポリイソシアナート組成物は、ウレトンイミノ基/イソシアヌレート基のモル比率が0.0010〜0.0050であり、イミノオキサジアジンジオン基/イソシアヌレート基のモル比率が0.00050〜0.30である。
さらに、本実施形態のポリイソシアナート組成物は、プラズマ発光分光分析におけるリン濃度が1〜50ppmである。
本実施形態のポリイソシアネート組成物は、上記構成を有しているため、低粘度であり、貯蔵安定性及び湿気安定性に優れ、水性塗料の主剤と配合したときの安定性に優れ、かつ、写像性に優れる塗膜を形成することができる。
[Polyisocyanate composition]
The polyisocyanate composition of the present embodiment is obtained from an aliphatic diisocyanate containing at least 1,6-diisocyanatohexane (hereinafter also referred to as HDI), and isocyanurate group, uretdione group, uretonimino group, and iminooxa Contains a diazinedione group.
Further, the molar ratios of the uretonimino group / the isocyanurate group and the iminooxadiazinedione group / the isocyanurate group are within a specific range as follows. That is, in the polyisocyanate composition of the present embodiment, the molar ratio of uretonimino group / isocyanurate group is 0.0010 to 0.0050, and the molar ratio of iminooxadiazinedione group / isocyanurate group is 0.00050. ~ 0.30.
Furthermore, the polyisocyanate composition of the present embodiment has a phosphorus concentration in the plasma emission spectroscopic analysis of 1 to 50 ppm.
Since the polyisocyanate composition of the present embodiment has the above-described configuration, it has a low viscosity, is excellent in storage stability and moisture stability, is excellent in stability when blended with a main ingredient of an aqueous paint, and A coating film excellent in image clarity can be formed.
(脂肪族ジイシソアネート)
本実施形態における脂肪族ジイソシアネートは、少なくともHDIを含む。工業的入手の容易さ、及びポリイソシアネート製造時の反応性の観点から、本実施形態のポリイソシアネート組成物は、HDIを含む脂肪族ジイソシアネートから得られるポリイソシアネート組成物である。
脂肪族ジイソシアネートとして、HDIの他に、以下に限定されるものではないが、例えば、炭素数4〜30のもの(HDIを除く)を含んでいてもよい。具体的には、1,4−ジイソシアナトブタン、1,5−ジイソシアナトペンタン、2,2,4−トリメチル−1,6−ジイソシアナトヘキサン、リジンジイソシアネートなどが挙げられる。
(Aliphatic diisocyanate)
The aliphatic diisocyanate in this embodiment contains at least HDI. From the viewpoint of industrial availability and reactivity during production of the polyisocyanate, the polyisocyanate composition of the present embodiment is a polyisocyanate composition obtained from an aliphatic diisocyanate containing HDI.
The aliphatic diisocyanate is not limited to the following in addition to HDI, but may include, for example, those having 4 to 30 carbon atoms (excluding HDI). Specific examples include 1,4-diisocyanatobutane, 1,5-diisocyanatopentane, 2,2,4-trimethyl-1,6-diisocyanatohexane, and lysine diisocyanate.
本実施形態のポリイソシアネート組成物は、脂環族ジイソシアネートに由来する単位を一部含んでもよい。脂環族ジイソシアネートとしては、以下に限定されるものではないが、例えば、炭素数8〜30のものが好ましく、具体的には、イソホロンジイソシアネート(以下、IPDIと記載する。)、1,3−ビス(イソシアネートメチル)−シクロヘキサン、4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、ノルボルネンジイソシアネート、水添キシリレンジイソシアネートなどが挙げられる。中でも、耐候性、工業的入手の容易さの観点から、脂環族ジイソシアネートとしてはIPDIが好ましい。脂環族ジイソシアネートは1種のみを単独で使用してもいいし、2種以上を併用してもよい。 The polyisocyanate composition of this embodiment may include a part of units derived from alicyclic diisocyanate. The alicyclic diisocyanate is not limited to the following, but for example, those having 8 to 30 carbon atoms are preferable. Specifically, isophorone diisocyanate (hereinafter referred to as IPDI), 1,3- Bis (isocyanatemethyl) -cyclohexane, 4,4′-dicyclohexylmethane diisocyanate, norbornene diisocyanate, hydrogenated xylylene diisocyanate, and the like. Of these, IPDI is preferred as the alicyclic diisocyanate from the viewpoint of weather resistance and industrial availability. Only one type of alicyclic diisocyanate may be used alone, or two or more types may be used in combination.
本実施形態のポリイソシアネート組成物は、イソシアヌレート基を含有する。本実施形態のポリイソシアネート組成物の構成成分の1つである、イソシアヌレート基とは、ジイソシアネート(以下、「ジイソシアネートモノマー」とも称す)3分子からなる、ポリイソシアネート由来の官能基であり、下記式(II)で示されるものである(以下、イソシアヌレート基を「イソシアヌレート3量体」とも称す)。 The polyisocyanate composition of this embodiment contains an isocyanurate group. The isocyanurate group, which is one of the constituent components of the polyisocyanate composition of the present embodiment, is a functional group derived from polyisocyanate consisting of three molecules of diisocyanate (hereinafter also referred to as “diisocyanate monomer”). (II) (hereinafter, the isocyanurate group is also referred to as “isocyanurate trimer”).
本実施形態のポリイソシアネート組成物におけるイソシアヌレート3量体の濃度は、特に限定されないが、該ポリイソシアネート組成物全量に対して、55〜95質量%であることが好ましく、60〜95質量%であることがより好ましい。本実施形態のポリイソシアネート組成物の粘度を低減する観点から、上記濃度は55質量%以上であることが好ましく、ポリイソシアネート組成物の収率を高く保つ観点から、95質量%以下であることが好ましい。イソシアヌレート3量体の濃度は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(以下、「GPC」と記載する場合がある。)により測定することができる。 The concentration of the isocyanurate trimer in the polyisocyanate composition of the present embodiment is not particularly limited, but is preferably 55 to 95 mass% with respect to the total amount of the polyisocyanate composition, and is 60 to 95 mass%. More preferably. From the viewpoint of reducing the viscosity of the polyisocyanate composition of the present embodiment, the concentration is preferably 55% by mass or more, and from the viewpoint of keeping the yield of the polyisocyanate composition high, it is 95% by mass or less. preferable. The concentration of the isocyanurate trimer can be measured by gel permeation chromatography (hereinafter sometimes referred to as “GPC”).
本実施形態のポリイソシアネート組成物は、ウレトジオン基を含有する。ウレトジオン基を含有することにより、ポリイソシアネート組成物の粘度を低下させることができる。本実施形態のポリイソシアネート組成物の構成成分の1つである、ウレトジオン基とは、ジイソシアネートモノマー2分子からなる、ポリイソシアネート由来の官能基であり、下記式(III)で示されるものである。 The polyisocyanate composition of this embodiment contains a uretdione group. By containing the uretdione group, the viscosity of the polyisocyanate composition can be reduced. The uretdione group, which is one of the components of the polyisocyanate composition of the present embodiment, is a polyisocyanate-derived functional group composed of two molecules of a diisocyanate monomer, and is represented by the following formula (III).
本実施形態のポリイソシアネート組成物において、ウレトジオン基/イソシアヌレート基のモル比率は、特に限定されるものではないが、0.010〜0.50であることが好ましい。上記モル比率の下限値は、より好ましくは0.15であり、さらに好ましくは0.20であり、さらにより好ましくは0.30である。上記モル比率の上限値は、より好ましくは0.45であり、さらに好ましくは0.40であり、さらにより好ましくは0.38である。本実施形態のポリイソシアネート組成物の粘度を低下させる観点から、上記モル比率は0.010以上であることが好ましく、架橋性を向上させる観点から0.50以上であることが好ましい。ウレトジオン基/イソシアヌレート基のモル比率は、13C−NMRの測定によって求めることができる。具体的には後述する実施例に記載の方法に準じて測定することができる。 In the polyisocyanate composition of the present embodiment, the molar ratio of uretdione group / isocyanurate group is not particularly limited, but is preferably 0.010 to 0.50. The lower limit value of the molar ratio is more preferably 0.15, still more preferably 0.20, and still more preferably 0.30. The upper limit of the molar ratio is more preferably 0.45, still more preferably 0.40, and still more preferably 0.38. From the viewpoint of reducing the viscosity of the polyisocyanate composition of the present embodiment, the molar ratio is preferably 0.010 or more, and preferably 0.50 or more from the viewpoint of improving crosslinkability. The molar ratio of uretdione group / isocyanurate group can be determined by measurement of 13 C-NMR. Specifically, it can measure according to the method as described in the Example mentioned later.
ウレトジオン基/イソシアヌレート基のモル比率を、0.010〜0.50の範囲に制御する方法としては、例えば、1,6−ジイソシアナトヘキサンを含む脂肪族ジイソシアネートのイソシアヌレート化反応を実施した後、触媒を失活させ、その後に140〜160℃程度の温度、好ましくは145〜165℃で、数時間程度、好ましくは1時間〜3時間反応させることにより制御する方法や、1,6−ジイソシアナトヘキサンを含む脂肪族ジイソシアネートのイソシアヌレート化反応を実施することにより得られたポリイソシアネート組成物に、1,6−ジイソシアナトヘキサンを含む脂肪族ジイソシアネートに対し、第3ホスフィン等のウレトジオン化触媒を添加し、20〜80℃程度の温度で、数時間から数十時間程度、反応させたポリイソシアネート組成物を一部混合される方法が挙げられる。上記方法の中でも、入手の容易さの観点から、前者の1,6−ジイソシアナトヘキサンを含む脂肪族ジイソシアネートのイソシアヌレート化反応を実施した後、触媒を失活させ、その後に145〜165℃程度の温度で数時間程度反応させる方法が好ましい。 As a method for controlling the molar ratio of uretdione group / isocyanurate group to a range of 0.010 to 0.50, for example, an isocyanurate reaction of an aliphatic diisocyanate containing 1,6-diisocyanatohexane was performed. Thereafter, the catalyst is deactivated, and then controlled by reacting at a temperature of about 140 to 160 ° C., preferably 145 to 165 ° C. for about several hours, preferably 1 to 3 hours, A polyisocyanate composition obtained by carrying out an isocyanurate reaction of an aliphatic diisocyanate containing diisocyanatohexane, and an uretdione such as a tertiary phosphine with respect to an aliphatic diisocyanate containing 1,6-diisocyanatohexane. The catalyst was added and reacted at a temperature of about 20 to 80 ° C. for several hours to several tens of hours. And a method to be partially mixed with the polyisocyanate composition. Among the above methods, from the viewpoint of availability, the former isocyanurate-forming reaction of an aliphatic diisocyanate containing 1,6-diisocyanatohexane was performed, the catalyst was deactivated, and then 145 to 165 ° C. A method of reacting at a temperature of about several hours is preferable.
本実施形態のポリイソシアネート組成物は、ウレトンイミノ基を含有する。本実施形態のポリイソシアネート組成物の構成成分の1つである、ウレトンイミノ基とは、ジイソシアネートモノマー3分子からなる、ポリイソシアネート由来の官能基であり、下記式(IV)で示されるものである。 The polyisocyanate composition of this embodiment contains a uretonimino group. The uretonimino group, which is one of the components of the polyisocyanate composition of the present embodiment, is a polyisocyanate-derived functional group composed of three molecules of a diisocyanate monomer, and is represented by the following formula (IV).
ウレトンイミノ基/イソシアヌレート基のモル比率は、0.0010〜0.0050である。上記モル比率の下限値は、好ましくは0.0012であり、より好ましくは0.0015であり、さらに好ましくは0.0020である。上記モル比率の上限値は、好ましくは0.0045であり、より好ましくは0.0040であり、さらに好ましくは0.0035である。上記モル比率が0.0010以上であることで、本実施形態のポリイソシアネート組成物の湿気安定性が良好となり、0.0050以下であることで、貯蔵後のジイソシアネートモノマー濃度の増加を抑制することができる。ウレトンイミノ基/イソシアヌレート基のモル比率は、後述する実施例に記載する方法により測定することができる。 The molar ratio of uretonimino group / isocyanurate group is 0.0010 to 0.0050. The lower limit of the molar ratio is preferably 0.0012, more preferably 0.0015, and still more preferably 0.0020. The upper limit of the molar ratio is preferably 0.0045, more preferably 0.0040, and still more preferably 0.0035. When the molar ratio is 0.0010 or more, the moisture stability of the polyisocyanate composition of the present embodiment is good, and when it is 0.0050 or less, an increase in the diisocyanate monomer concentration after storage is suppressed. Can do. The molar ratio of uretonimino group / isocyanurate group can be measured by the method described in Examples described later.
ウレトンイミノ基/イソシアヌレート基のモル比率を、0.0010〜0.0050の範囲に制御する方法としては、例えば、1,6−ジイソシアナトヘキサンを含む脂肪族ジイソシアネートのイソシアヌレート化反応を実施した後、触媒を失活させ、その後に140〜160℃程度の温度、好ましくは145〜155℃で、数時間程度、好ましくは1時間〜3時間反応させることにより制御する方法や、上記で得たポリイソシアネート組成物に、1,6−ジイソシアナトヘキサンを含む脂肪族ジイソシアネートに対し、1−ブチルホスホラン等のヘテロ環含有リン系化合物を触媒とし、20〜80℃程度の温度で、数時間から数十時間程度、反応させたポリイソシアネート組成物を一部混合される方法が挙げられる。上記方法の中でも、入手の容易さの観点から、前者の1,6−ジイソシアナトヘキサンを含む脂肪族ジイソシアネートのイソシアヌレート化反応を実施した後、触媒を失活させ、その後に140〜160℃程度の温度で数時間程度反応させる方法が好ましい。 As a method for controlling the molar ratio of uretonimino group / isocyanurate group to a range of 0.0010 to 0.0050, for example, an isocyanurate reaction of an aliphatic diisocyanate containing 1,6-diisocyanatohexane was performed. Thereafter, the catalyst was deactivated, and then controlled by reacting at a temperature of about 140 to 160 ° C., preferably 145 to 155 ° C. for about several hours, preferably 1 to 3 hours. For polyisocyanate composition, aliphatic diisocyanate containing 1,6-diisocyanatohexane and a phosphorus-containing phosphorus compound such as 1-butylphosphorane as a catalyst at a temperature of about 20 to 80 ° C. for several hours And a method of partially mixing the reacted polyisocyanate composition for about several tens of hours. Among the above methods, from the viewpoint of availability, the former isocyanurate-forming reaction of aliphatic diisocyanate containing 1,6-diisocyanatohexane was performed, and then the catalyst was deactivated, and then 140 to 160 ° C. A method of reacting at a temperature of about several hours is preferable.
本実施形態のポリイソシアネート組成物は、イミノオキサジアジンジオン基を含有する。本実施形態のポリイソシアネート組成物の構成成分の1つである、イミノオキサジアジンジオン基とは、ジイソシアネートモノマー3分子からなる、ポリイソシアネート由来の官能基であり、下記式(V)で示されるものである。 The polyisocyanate composition of this embodiment contains an iminooxadiazinedione group. The iminooxadiazinedione group, which is one of the components of the polyisocyanate composition of the present embodiment, is a polyisocyanate-derived functional group composed of three diisocyanate monomers, and is represented by the following formula (V). Is.
本実施形態のポリイソシアネート組成物におけるイミノオキサジアジンジオン基/イソシアヌレート基のモル比率は、0.00050〜0.30である。上記モル比率の下限値は、好ましくは0.0010であり、より好ましくは0.0015であり、さらに好ましくは0.0020であり、さらにより好ましくは0.0025である。上記モル比率の上限値は、好ましくは0.20であり、より好ましくは0.10であり、さらに好ましくは0.050であり、さらにより好ましくは0.025である。上記モル比率が0.00050以上であることにより、本実施形態のポリイソシアネート組成物の湿気安定性を発現でき、上記モル比率が0.30以下であることにより、写像性に優れた塗膜が形成可能なポリイソシアネート組成物となる。イミノオキサジアジンジオン基/イソシアヌレート基のモル比率は、後述する実施例に記載する方法により測定することができる。 The molar ratio of iminooxadiazinedione group / isocyanurate group in the polyisocyanate composition of the present embodiment is 0.00050 to 0.30. The lower limit of the molar ratio is preferably 0.0010, more preferably 0.0015, still more preferably 0.0020, and still more preferably 0.0025. The upper limit of the molar ratio is preferably 0.20, more preferably 0.10, still more preferably 0.050, and even more preferably 0.025. When the molar ratio is 0.00050 or more, moisture stability of the polyisocyanate composition of the present embodiment can be expressed, and when the molar ratio is 0.30 or less, a coating film having excellent image clarity is obtained. It becomes a polyisocyanate composition that can be formed. The molar ratio of iminooxadiazinedione group / isocyanurate group can be measured by the method described in Examples described later.
イミノオキサジアジンジオン基/イソシアヌレート基のモル比率を上記範囲に制御する方法としては、例えば、1,6−ジイソシアナトヘキサンを含む脂肪族ジイソシアネートのイソシアヌレート化反応を実施した後、触媒を失活させ、その後に、140〜160℃程度の温度で、数時間程度反応させることにより制御する方法や、上記で得たポリイソシアネート組成物に、1,6−ジイソシアナトヘキサンを含む脂肪族ジイソシアネートに対し、1−ブチルホスホラン等のヘテロ環含有リン系化合物を触媒とし、20〜80℃程度の温度で、数時間から数十時間程度、反応させたポリイソシアネート組成物を一部混合される方法が挙げられる。上記の中でも、入手の容易さの観点から、前者の1,6−ジイソシアナトヘキサンを含む脂肪族ジイソシアネートのイソシアヌレート化反応を実施した後、触媒を失活させ、その後に、140〜160℃程度の温度で、数時間程度反応させる方法が好ましい。 As a method of controlling the molar ratio of iminooxadiazinedione group / isocyanurate group within the above range, for example, after carrying out the isocyanuration reaction of aliphatic diisocyanate containing 1,6-diisocyanatohexane, the catalyst is used. A method of controlling by deactivation and then reacting at a temperature of about 140 to 160 ° C. for about several hours, or an aliphatic containing 1,6-diisocyanatohexane in the polyisocyanate composition obtained above. The diisocyanate is partially mixed with a polyisocyanate composition reacted for several hours to several tens of hours at a temperature of about 20 to 80 ° C. using a phosphorus-containing phosphorus compound such as 1-butylphosphorane as a catalyst. Method. Among the above, from the viewpoint of easy availability, after the former isocyanurate-forming reaction of aliphatic diisocyanate containing 1,6-diisocyanatohexane, the catalyst is deactivated, and thereafter 140 to 160 ° C. A method of reacting at a temperature of about several hours is preferable.
本実施形態のポリイソシアネート組成物は、下記式(I)で表される、イソシアヌレート・ウレトジオン結合4量体をさらに含むことが好ましい。イソシアヌレート・ウレトジオン結合4量体とは、ジイソシアネートモノマー4分子からなる、ポリイソシアネート由来の4分子構造であり、下記式(I)で示されるものである。 The polyisocyanate composition of this embodiment preferably further contains an isocyanurate / uretdione-bonded tetramer represented by the following formula (I). The isocyanurate / uretdione bond tetramer is a polyisocyanate-derived tetramolecular structure composed of four diisocyanate monomers and is represented by the following formula (I).
本実施形態のポリイソシアネート組成物においては、イソシアヌレート・ウレトジオン結合4量体/イソシアヌレート3量体の存在比率は、特に限定されるものではないが、液体クロマトグラフィーにおける面積比率で、0.010〜0.10であることが好ましい。上記面積比率の下限値は、より好ましくは0.020であり、さらに好ましくは0.030であり、さらにより好ましくは0.050である。上記面積比率の上限値は、好ましくは0.090であり、さらに好ましくは0.085であり、さらにより好ましくは0.080である。上記面積比率が0.010以上であることで、ポリイソシアネート組成物を用いた塗膜の写像性がより良好となる傾向にあり、上記面積比率が0.10以下であることで、貯蔵後のジイソシアネートモノマーの増加をさらに低減することができる傾向にある。イソシアヌレート・ウレトジオン結合4量体/イソシアヌレート3量体の存在比率は、後述する実施例に記載の方法により測定することができる。 In the polyisocyanate composition of the present embodiment, the abundance ratio of isocyanurate / uretdione-bonded tetramer / isocyanurate trimer is not particularly limited, but is 0.010 as an area ratio in liquid chromatography. It is preferably ˜0.10. The lower limit value of the area ratio is more preferably 0.020, still more preferably 0.030, and still more preferably 0.050. The upper limit of the area ratio is preferably 0.090, more preferably 0.085, and even more preferably 0.080. When the area ratio is 0.010 or more, the image clarity of the coating film using the polyisocyanate composition tends to be better, and when the area ratio is 0.10 or less, There is a tendency that the increase in the diisocyanate monomer can be further reduced. The abundance ratio of isocyanurate / uretdione-bonded tetramer / isocyanurate trimer can be measured by the method described in the examples described later.
イソシアヌレート・ウレトジオン結合4量体/イソシアヌレート3量体の存在比率、すなわち、液体クロマトグラフィーにおける面積比率を上記範囲に制御する方法としては、例えば、1,6−ジイソシアナトヘキサンを含む脂肪族ジイソシアネートのイソシアヌレート化反応を実施した後、触媒を失活させ、その後、140〜170℃程度の温度で数時間程度反応させることにより、制御する方法が挙げられる。 As a method for controlling the isocyanurate / uretdione-bonded tetramer / isocyanurate trimer abundance ratio, that is, the area ratio in liquid chromatography within the above range, for example, an aliphatic containing 1,6-diisocyanatohexane After carrying out the isocyanurate-forming reaction of diisocyanate, the catalyst is deactivated, and then the reaction is carried out at a temperature of about 140 to 170 ° C. for about several hours.
また、本実施形態のポリイソシアネート組成物には、アロファネート基が含まれてもよい。アロファネート基は、アルコールの水酸基と、脂肪族ジイソシアネート中のイソシアネート基を反応させることによって形成され、下記式(VI)で示されるものである。 Moreover, the polyisocyanate composition of this embodiment may contain an allophanate group. An allophanate group is formed by reacting a hydroxyl group of alcohol with an isocyanate group in an aliphatic diisocyanate, and is represented by the following formula (VI).
アロファネート基を形成するために用い得るアルコールとしては、炭素、水素及び酸素のみで形成されるアルコールが好ましく、より好ましくはモノアルコールである。分子量200以下のモノアルコールがさらに好ましい。上記アルコールとしては、以下に限定されるものではないが、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、ヘプタノール、オクタノール、ノナノール等のモノアルコール;エチレングリコール、1,3−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、2−エチルヘキサンジオール等のジアルコール;等が挙げられる。これらは1種のみを単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。 The alcohol that can be used to form the allophanate group is preferably an alcohol formed only of carbon, hydrogen and oxygen, and more preferably a monoalcohol. A monoalcohol having a molecular weight of 200 or less is more preferable. Examples of the alcohol include, but are not limited to, monoalcohols such as methanol, ethanol, propanol, butanol, pentanol, hexanol, heptanol, octanol, and nonanol; ethylene glycol, 1,3-butanediol, And dialcohols such as neopentyl glycol and 2-ethylhexanediol. These may be used alone or in combination of two or more.
アルコールから誘導されるアロファネート基/イソシアヌレート基のモル比率は、好ましくは0.010〜0.20であり、より好ましくは0.010〜0.10、さらに好ましくは0.010〜0.05である。架橋性を向上させる観点から、0.20以下であることが好ましい。アロファネート基/イソシアヌレート基のモル比率は、後述する実施例に記載する方法により測定することができる。 The molar ratio of allophanate group / isocyanurate group derived from alcohol is preferably 0.010 to 0.20, more preferably 0.010 to 0.10, and still more preferably 0.010 to 0.05. is there. From the viewpoint of improving the crosslinkability, it is preferably 0.20 or less. The molar ratio of allophanate group / isocyanurate group can be measured by the method described in Examples described later.
また、本実施形態のポリイソシアネート組成物には、上記以外に、ウレタン基、ウレア基、ビュレット基、カルボジイミド基等が含まれてもよい。 In addition to the above, the polyisocyanate composition of the present embodiment may contain a urethane group, a urea group, a burette group, a carbodiimide group, and the like.
本実施形態のポリイソシアネート組成物中のリン濃度は、1ppm〜50ppmである。上記リン濃度の下限値は、好ましくは2ppm以上である。上記リン濃度の上限値は、好ましくは45ppm、より好ましくは40ppm、さらに好ましくは35ppmである。リン濃度の上限値を50ppmにすることで、本実施形態のポリイソシアネート組成物の主剤との混合安定性を向上させることができる。リン濃度の下限値を1ppmにすることで、ポリイソシアネート組成物の貯蔵安定性を向上させることができる。本実施形態のポリイソシアネート組成物のリン濃度は、プラズマ発光分光分析で測定された濃度であり、具体的には後述する方法により測定することができる。また、ポリイソシアネート組成物のリン濃度は、後述するポリイソシアネートの製造時に添加するリン化合物の添加量、濾過条件の調整等により調整することができる。 The phosphorus concentration in the polyisocyanate composition of this embodiment is 1 ppm to 50 ppm. The lower limit of the phosphorus concentration is preferably 2 ppm or more. The upper limit of the phosphorus concentration is preferably 45 ppm, more preferably 40 ppm, and even more preferably 35 ppm. By setting the upper limit of the phosphorus concentration to 50 ppm, the mixing stability with the main component of the polyisocyanate composition of this embodiment can be improved. By setting the lower limit of the phosphorus concentration to 1 ppm, the storage stability of the polyisocyanate composition can be improved. The phosphorus concentration of the polyisocyanate composition of the present embodiment is a concentration measured by plasma emission spectroscopic analysis, and can be specifically measured by a method described later. Moreover, the phosphorus concentration of the polyisocyanate composition can be adjusted by adjusting the amount of phosphorus compound added during the production of the polyisocyanate described later, filtration conditions, and the like.
本実施形態のポリイソシアネート組成物中のジイソシアネートモノマー濃度は、好ましくは1.0質量%以下であり、より好ましくは0.5質量%以下であり、さらに好ましくは0.3質量%以下であり、さらにより好ましくは0.2質量%以下である。架橋性を向上させる観点から、1.0質量%以下であることが好ましい。本実施形態のポリイソシアネート組成物中のジイソシアネートモノマー濃度は、後述するHDIモノマー質量濃度の測定に準じた方法により測定することができる。 The diisocyanate monomer concentration in the polyisocyanate composition of the present embodiment is preferably 1.0% by mass or less, more preferably 0.5% by mass or less, still more preferably 0.3% by mass or less, More preferably, it is 0.2 mass% or less. From the viewpoint of improving the crosslinkability, it is preferably 1.0% by mass or less. The diisocyanate monomer concentration in the polyisocyanate composition of the present embodiment can be measured by a method according to the measurement of the HDI monomer mass concentration described later.
本実施形態のポリイソシアネート組成物の、25℃における粘度は特に限定されないが、100〜1500mPa・sであることが好ましい。上記粘度の下限値は、好ましくは140mPa・sであり、さらに好ましくは180mPa・sであり、さらにより好ましくは200mPa・sであり、よりさらに好ましくは220mPa・sである。上記粘度の上限値は、好ましくは1000mPa・sであり、さらに好ましくは800mPa・sであり、さらにより好ましくは700mPa・sであり、よりさらに好ましくは600mPa・sである。架橋性を向上させる観点から、100mPa・s以上であることが好ましく、ポリイソシアネート組成物を使用した塗膜の写像性を高くできる観点から、1500mPa・s以下であることが好ましい。本実施形態のポリイソシアネート組成物の粘度は、不揮発性分を98質量%以上に精製したポリイソシアネート組成物を、E型粘度計(トキメック社製)を用いることによって測定することができ、具体的には後述する実施例に記載の方法により測定することができる。 Although the viscosity in 25 degreeC of the polyisocyanate composition of this embodiment is not specifically limited, It is preferable that it is 100-1500 mPa * s. The lower limit of the viscosity is preferably 140 mPa · s, more preferably 180 mPa · s, still more preferably 200 mPa · s, and still more preferably 220 mPa · s. The upper limit of the viscosity is preferably 1000 mPa · s, more preferably 800 mPa · s, still more preferably 700 mPa · s, and even more preferably 600 mPa · s. From the viewpoint of improving the crosslinkability, it is preferably 100 mPa · s or more, and from the viewpoint of enhancing the image clarity of the coating film using the polyisocyanate composition, it is preferably 1500 mPa · s or less. The viscosity of the polyisocyanate composition of the present embodiment can be measured by using a polyisocyanate composition having a nonvolatile content purified to 98% by mass or more by using an E-type viscometer (manufactured by Tokimec). It can be measured by the method described in Examples described later.
本実施形態のポリイソシアネート組成物のイソシアネート基の含有率(NCO含有率)は、好ましくは21〜25質量%である。NCO含有率の下限値は、より好ましくは22質量%であり、NCO含有率の上限値はより好ましくは24質量%である。塗膜硬度等の塗膜物性を良好とする観点から、NCO含有率は21質量%以上であることが好ましく、ジイソシアネートモノマー濃度を低減する観点から25質量%以下であることが好ましい。NCO含有率は、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ることができる。なお、NCO含有率は、ポリイソシアネート組成物の固形分に対する値であり、ポリイソシアネート組成物の固形分は、後述する不揮発分測定に記載の方法に準じて測定することができる。 The isocyanate group content (NCO content) of the polyisocyanate composition of the present embodiment is preferably 21 to 25% by mass. The lower limit value of the NCO content rate is more preferably 22% by mass, and the upper limit value of the NCO content rate is more preferably 24% by mass. The NCO content is preferably 21% by mass or more from the viewpoint of improving the coating film properties such as coating film hardness, and is preferably 25% by mass or less from the viewpoint of reducing the diisocyanate monomer concentration. The NCO content can be obtained by back titration with 1N hydrochloric acid after neutralizing the isocyanate group of the polyisocyanate composition with an excess of 2N amine. In addition, NCO content rate is a value with respect to solid content of a polyisocyanate composition, and solid content of a polyisocyanate composition can be measured according to the method as described in the non-volatile content measurement mentioned later.
本実施形態のポリイソシアネート組成物中の固形分の数平均分子量は、特に限定されないが、400〜1,000であることが好ましい。数平均分子量の下限値は、より好ましくは430であり、さらに好ましくは460であり、さらにより好ましくは480である。数平均分子量の上限値は、より好ましくは800であり、さらに好ましくは700であり、さらにより好ましくは600である。数平均分子量を400以上とすることで、得られるポリイソシアネート組成物の収率が一層向上する傾向にある。数平均分子量を1,000以下とすることで、得られる塗膜の写像性が一層向上する傾向にある。数平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によって求めることができる。 The number average molecular weight of the solid content in the polyisocyanate composition of the present embodiment is not particularly limited, but is preferably 400 to 1,000. The lower limit of the number average molecular weight is more preferably 430, even more preferably 460, and even more preferably 480. The upper limit of the number average molecular weight is more preferably 800, still more preferably 700, and even more preferably 600. By setting the number average molecular weight to 400 or more, the yield of the resulting polyisocyanate composition tends to be further improved. By setting the number average molecular weight to 1,000 or less, the image clarity of the obtained coating film tends to be further improved. The number average molecular weight can be determined by gel permeation chromatography (GPC).
〔ポリイソシアネート組成物の製造方法〕
以下、本実施形態のポリイソシアネート組成物の製造方法の一例を説明する。本実施形態のポリイソシアネート組成物の原料は、少なくともHDI(1,6−ジイソシアナトヘキサン)を用いる。本実施形態のポリイソシアネート組成物は、ジイソシアネートモノマー中のイソシアネート基から誘導されるイソシアヌレート基を形成するイソシアヌレート化反応、ウレトジオン基を形成するウレトジオン化反応、ウレトンイミノ基を形成するウレトンイミノ化反応、イミノオキサジアジンジオン基を形成するイミノオキサジアジンジオン化反応をそれぞれ逐次、またはそのいくつかを並行して、過剰のジイソシアネートモノマー存在下で行い、反応終了後、未反応のジイソシアネートモノマーを除去することにより得られる。また、上記の4反応を別々に実施させたものを混合することによっても得られる。入手の容易さから、上記4反応をそれぞれ逐次行う、あるいは、そのいくつかを並行して実施する方法が好ましい。さらに、副原料として、アルキルモノアルコール、アルキルジオール等のアルコール等も併用することができる、ここで、アルコールを用いる場合には、上述したように、ポリイソシアネート組成物におけるアロファネート基/イソシアヌレート基のモル比率が0.010〜0.20の範囲となるように用いることが好ましい。
[Method for producing polyisocyanate composition]
Hereinafter, an example of the manufacturing method of the polyisocyanate composition of this embodiment is demonstrated. At least HDI (1,6-diisocyanatohexane) is used as a raw material for the polyisocyanate composition of the present embodiment. The polyisocyanate composition of the present embodiment includes an isocyanurate reaction for forming an isocyanurate group derived from an isocyanate group in a diisocyanate monomer, a uretdione reaction for forming a uretdione group, a ureton imino reaction for forming a ureton imino group, an imino The iminooxadiazine diionization reaction to form an oxadiazinedione group is carried out sequentially or in parallel in the presence of excess diisocyanate monomer, and after the reaction is completed, unreacted diisocyanate monomer is removed. Is obtained. It can also be obtained by mixing the above four reactions separately. From the viewpoint of availability, a method in which the above four reactions are sequentially performed or some of them are performed in parallel is preferable. Furthermore, alcohols such as alkyl monoalcohols and alkyl diols can be used in combination as auxiliary materials. Here, when using alcohols, as described above, allophanate groups / isocyanurate groups in the polyisocyanate composition are used. It is preferable that the molar ratio is in the range of 0.010 to 0.20.
好ましくは、原料である、HDIを含むジイソシアネートモノマーや上記した副原料に重合触媒を添加し、所定の重合度に到達するまで反応を進行させた後、必要に応じて未反応のHDIを含むジイソシアネートモノマーを除去することによってポリイソシアネート組成物を得ることができる。 Preferably, a polymerization catalyst is added to the raw material, diisocyanate monomer containing HDI or the above-mentioned auxiliary raw material, the reaction is allowed to proceed until a predetermined degree of polymerization is reached, and then diisocyanate containing unreacted HDI as required. A polyisocyanate composition can be obtained by removing the monomer.
ジイソシアネートモノマーからイソシアヌレート基含有ポリイソシアネートを誘導する場合は、通常、イソシアヌレート化反応触媒を用いる。イソシアヌレート化反応触媒としては塩基性を有するものが好ましい。このようなイソシアヌレート化反応触媒の具体的な例を以下1)〜7)に示す。 When the isocyanurate group-containing polyisocyanate is derived from a diisocyanate monomer, an isocyanurate-forming catalyst is usually used. As the isocyanurate reaction catalyst, those having basicity are preferable. Specific examples of such an isocyanuration reaction catalyst are shown in the following 1) to 7).
1)テトラメチルアンモニウム、テトラエチルアンモニウム等のテトラアルキルアンモニウムのヒドロオキシドや、例えば、酢酸、カプリン酸等との有機弱酸塩;
2)トリメチルヒドロキシプロピルアンモニウム、トリメチルヒドロキシエチルアンモニウム、トリエチルヒドロキシプロピルアンモニウム、トリエチルヒドロキシエチルアンモニウム等のヒドロキシアルキルアンモニウムのヒドロオキシドや、例えば、酢酸、カプリン酸等との有機弱酸塩;
3)酢酸、カプロン酸、オクチル酸、ミリスチン酸等のアルキルカルボン酸の、例えば、錫、亜鉛、鉛、ナトリウム、カリウム等との金属塩;
4)ナトリウム、カリウム等の金属アルコラート;
5)ヘキサメチルジシラザン等のアミノシリル基含有化合物;
6)マンニッヒ塩基類;
7)第3級アミン類とエポキシ化合物との併用;
1) Tetraalkylammonium hydroxide such as tetramethylammonium and tetraethylammonium, and organic weak acid salts such as acetic acid and capric acid;
2) Hydroxyalkylammonium hydroxides such as trimethylhydroxypropylammonium, trimethylhydroxyethylammonium, triethylhydroxypropylammonium, triethylhydroxyethylammonium and the like, and organic weak acid salts with, for example, acetic acid and capric acid;
3) Metal salts of alkyl carboxylic acids such as acetic acid, caproic acid, octylic acid, myristic acid, for example, tin, zinc, lead, sodium, potassium, etc .;
4) Metal alcoholates such as sodium and potassium;
5) Aminosilyl group-containing compounds such as hexamethyldisilazane;
6) Mannich bases;
7) Combined use of tertiary amines and epoxy compounds;
触媒効率の観点から、上記1)、2)及び3)が好ましい。より好ましくは、1)の有機弱酸塩である。 From the viewpoint of catalyst efficiency, the above 1), 2) and 3) are preferable. More preferably, it is an organic weak acid salt of 1).
上述した触媒を、仕込んだジイソシアネートの質量に対して10〜1000ppm、より好ましくは10〜500ppm、さらに好ましくは10〜100ppmの量で使用し、イソシアヌレート化反応温度を50〜120℃で行うことが好ましい。反応温度の下限値は、54℃であることがより好ましく、57℃であることがさらに好ましく、60℃であるさらにより好ましい。また、反応温度の上限値は、100℃であることがより好ましく、90℃であることがさらに好ましくは、80℃であることがさらにより好ましい。イソシアヌレート化反応温度が120℃以下であることにより、着色等の特性変化が抑制できる傾向にある。 The above-described catalyst is used in an amount of 10 to 1000 ppm, more preferably 10 to 500 ppm, and still more preferably 10 to 100 ppm with respect to the mass of the charged diisocyanate, and the isocyanuration reaction temperature is performed at 50 to 120 ° C. preferable. The lower limit of the reaction temperature is more preferably 54 ° C., further preferably 57 ° C., and still more preferably 60 ° C. Further, the upper limit value of the reaction temperature is more preferably 100 ° C., further preferably 90 ° C., still more preferably 80 ° C. When the isocyanuration reaction temperature is 120 ° C. or lower, changes in characteristics such as coloring tend to be suppressed.
本実施形態のポリイソシアネート組成物に存在するウレトジオン基は、ウレトジオン化反応触媒を用いることにより得られる。上記ウレトジオン化反応触媒の具体的な化合物としては、以下に限定されないが、例えば、第3ホスフィンである、トリ−n−ブチルホスフィン、トリ−n−オクチルホスフィン等のトリアルキルホスフィン;トリス−(ジメチルアミノ)ホスフィン等のトリス(ジアルキルアミノ)ホスフィン;シクロヘキシル−ジ−n−ヘキシルホスフィン等のシクロアルキルホスフィンが挙げられる。これらの化合物の多くは、同時にイソシアヌレート化反応も促進し、ウレトジオン基含有ポリイソシアネートに加えてイソシアヌレート基含有ポリイソシアネートを生成する。所望の収率となった時点で、リン酸、パラトルエンスルホン酸メチル等のウレトジオン化反応触媒の失活剤を添加してウレトジオン化反応を停止する。上述した触媒は、仕込んだジイソシアネートの質量に対して、10〜10000ppm、好ましくは10〜1000ppm、より好ましくは10〜500ppmの量で使用される。ウレトジオン化は、反応温度を20〜120℃で行うことが好ましい。反応温度の下限値は、25℃であることがより好ましく、30℃であることがさらに好ましく、35℃であることがさらにより好ましい。また、反応温度の上限値は、110℃であることがより好ましく、100℃であることがさらに好ましく、90℃であることがさらにより好ましい。ウレトジオン化反応温度が120℃以下であることにより、着色等の特性変化が抑制できる傾向にある。 The uretdione group present in the polyisocyanate composition of the present embodiment can be obtained by using a uretdione reaction catalyst. Specific examples of the uretdiionization reaction catalyst include, but are not limited to, trialkylphosphines such as tri-n-butylphosphine and tri-n-octylphosphine, which are tertiary phosphines; And tris (dialkylamino) phosphine such as amino) phosphine; and cycloalkylphosphine such as cyclohexyl-di-n-hexylphosphine. Many of these compounds simultaneously promote the isocyanuration reaction and produce isocyanurate group-containing polyisocyanates in addition to uretdione group-containing polyisocyanates. When the desired yield is reached, a quencher for the uretdione reaction catalyst such as phosphoric acid or methyl paratoluenesulfonate is added to stop the uretdione reaction. The catalyst described above is used in an amount of 10 to 10000 ppm, preferably 10 to 1000 ppm, more preferably 10 to 500 ppm, based on the mass of the charged diisocyanate. The uretdione formation is preferably performed at a reaction temperature of 20 to 120 ° C. The lower limit of the reaction temperature is more preferably 25 ° C., further preferably 30 ° C., and still more preferably 35 ° C. Further, the upper limit value of the reaction temperature is more preferably 110 ° C., further preferably 100 ° C., and still more preferably 90 ° C. When the uretdioneization reaction temperature is 120 ° C. or lower, characteristic changes such as coloring tend to be suppressed.
また、上記のようなウレトジオン化反応触媒を用いることなく、ジイソシアネートのモノマーを加熱することによりウレトジオン基を得ることもできる。その加熱温度としては、130℃〜180℃が好ましい。加熱温度の下限値としては、より好ましくは140℃であり、さらに好ましくは145℃であり、さらにより好ましくは150℃であり、よりさらに好ましくは155℃である。また、加熱温度の上限値としては、より好ましくは170℃であり、さらに好ましくは165℃であり、さらにより好ましくは162℃であり、よりさらに好ましくは160℃である。 Moreover, a uretdione group can also be obtained by heating the monomer of a diisocyanate, without using the above uretdione-ized reaction catalysts. The heating temperature is preferably 130 ° C to 180 ° C. The lower limit of the heating temperature is more preferably 140 ° C, still more preferably 145 ° C, even more preferably 150 ° C, and even more preferably 155 ° C. Moreover, as an upper limit of heating temperature, More preferably, it is 170 degreeC, More preferably, it is 165 degreeC, More preferably, it is 162 degreeC, More preferably, it is 160 degreeC.
また、加熱時間は0.2時間〜8.0時間であることが好ましい。加熱時間の下限値は、より好ましくは0.4時間であり、さらに好ましくは0.6時間であり、さらにより好ましくは0.8時間であり、よりさらに好ましくは1.0時間である。加熱時間の上限値は、より好ましくは6.0時間であり、さらに好ましくは4.0時間であり、さらにより好ましくは3.0時間であり、よりさらに好ましくは2.0時間である。加熱時間を0.2時間以上とすることで、低粘度化を発現できることができる傾向にあり、8.0時間以下とすることで、ポリイソシアネート自体の着色を抑制することができる傾向にある。 Moreover, it is preferable that heating time is 0.2 hours-8.0 hours. The lower limit of the heating time is more preferably 0.4 hours, still more preferably 0.6 hours, still more preferably 0.8 hours, and even more preferably 1.0 hours. The upper limit of the heating time is more preferably 6.0 hours, further preferably 4.0 hours, still more preferably 3.0 hours, and even more preferably 2.0 hours. When the heating time is set to 0.2 hours or longer, viscosity tends to be reduced, and when the heating time is set to 8.0 hours or shorter, coloring of the polyisocyanate itself tends to be suppressed.
ウレトジオン化反応触媒を使用せずに、本実施形態のポリイソシアネート組成物を得る場合、加熱のみによるウレトジオン化反応と上述したイソシアヌレート化反応が終了した後、未反応ジイソシアネートモノマーを除去することが、未反応ジイソシアネートモノマー濃度の低減、得られたポリイソシアネート組成物の貯蔵後の分子量変化率の低減、高温焼付時の黄変性の低減の観点から好ましい。 When the polyisocyanate composition of the present embodiment is obtained without using the uretdione reaction catalyst, after the uretdione reaction by heating alone and the above-mentioned isocyanurate reaction are completed, the unreacted diisocyanate monomer can be removed. It is preferable from the viewpoints of reducing the unreacted diisocyanate monomer concentration, reducing the rate of change in molecular weight after storage of the obtained polyisocyanate composition, and reducing yellowing during high-temperature baking.
本実施形態のポリイソシアネート組成物に存在するウレトンイミノ基は、ウレトンイミノ化反応触媒を用いて、反応させることにより得られる。上記ウレトンイミノ化反応触媒の具体的な化合物の例としては、以下に限定されないが、例えば、ヘテロ環含有リン系化合物である1−メチル−1−ホスホラン、1−エチル−1−ホスホラン、1−プロピル−1−ホスホラン、1−ブチル−1−ホスホラン、1−ペンチル−1−ホスホラン、1−ヘキシル−1−ホスホラン、1−オクチル−1−ホスホラン、9−メチル−9−ホスファビシクロノナン、9−エチル−9−ホスファビシクロノナン、9−プロピル−9−ホスファビシクロノナン、9−ブチル−9−ホスファビシクロノナン、9−ペンチル−9−ホスファビシクロノナン、9−ヘキシル−9−ホスファビシクロノナン、9−オクチル−9−ホスファビシクロノナン、9−ドデシル−9−ホスファビシクロノナン、9−エイコシル−9−ホスファビシクロノナンが挙げられる。これらの化合物の多くは、同時にイソシアヌレート化反応、ウレトジオン化反応も促進し、ウレトンイミノ基含有ポリイソシアネートに加えてイソシアヌレート基含有ポリイソシアネート、ウレトジオン基含有ポリイソシアネートを生成する。所望の収率となった時点で、リン酸、メチルトルエンスルホネート、酸塩化物ならびに硫黄等のウレトンイミノ化反応触媒の失活剤を添加してウレトンイミノ化反応を停止する。上述した触媒は、仕込んだジイソシアネートの質量に対して、10〜10000ppm、好ましくは10〜1000ppm、より好ましくは10〜500ppmの量で使用される。ウレトンイミノ化は反応温度を20〜120℃で行うことが好ましい。反応温度の下限値は、より好ましく25℃であり、さらに好ましくは30℃であり、さらにより好ましくは35℃である。また、反応温度の上限値は、より好ましくは110℃であり、さらに好ましくは100℃であり、さらにより好ましくは90℃である。ウレトンイミノ化反応温度が120℃以下であることにより、着色等の特性変化が抑制できる傾向にある。 The ureton imino group present in the polyisocyanate composition of the present embodiment is obtained by reacting using a ureton imination reaction catalyst. Specific examples of the ureton imination reaction catalyst include, but are not limited to, for example, 1-methyl-1-phosphorane, 1-ethyl-1-phosphorane, 1-propyl, which are heterocycle-containing phosphorus compounds. -1-phosphorane, 1-butyl-1-phosphorane, 1-pentyl-1-phosphorane, 1-hexyl-1-phosphorane, 1-octyl-1-phosphorane, 9-methyl-9-phosphabicyclononane, 9- Ethyl-9-phosphabicyclononane, 9-propyl-9-phosphabicyclononane, 9-butyl-9-phosphabicyclononane, 9-pentyl-9-phosphabicyclononane, 9-hexyl-9-phospha Bicyclononane, 9-octyl-9-phosphabicyclononane, 9-dodecyl-9-phosphabicyclononane, 9-eicosyl 9-phosphabicyclo triazacyclononane and the like. Many of these compounds simultaneously promote the isocyanurate formation reaction and the uretdione formation reaction, and in addition to the uretonimino group-containing polyisocyanate, produce isocyanurate group-containing polyisocyanate and uretdione group-containing polyisocyanate. When the desired yield is reached, a quencher for the ureton imination catalyst such as phosphoric acid, methyltoluenesulfonate, acid chloride and sulfur is added to stop the ureton imination reaction. The catalyst described above is used in an amount of 10 to 10000 ppm, preferably 10 to 1000 ppm, more preferably 10 to 500 ppm, based on the mass of the charged diisocyanate. Ureton iminization is preferably carried out at a reaction temperature of 20 to 120 ° C. The lower limit of the reaction temperature is more preferably 25 ° C, still more preferably 30 ° C, and even more preferably 35 ° C. Moreover, the upper limit of reaction temperature becomes like this. More preferably, it is 110 degreeC, More preferably, it is 100 degreeC, More preferably, it is 90 degreeC. When the ureton imination reaction temperature is 120 ° C. or lower, characteristic changes such as coloring tend to be suppressed.
また、上記のようなウレトンイミノ化反応触媒を用いることなく、ジイソシアネートのモノマーを加熱することによりウレトンイミノ基を得ることもできる。その加熱温度としては、130℃〜180℃が好ましい。上記加熱温度の下限値としては、より好ましくは140℃であり、さらに好ましくは145℃であり、さらにより好ましくは150℃であり、よりさらに好ましくは155℃である。また、上記加熱温度の上限値は、より好ましくは170℃であり、さらに好ましくは165℃であり、さらにより好ましくは162℃であり、よりさらに好ましくは160℃である。加熱温度を120℃以上とすることにより、ウレトンイミノ化反応を効率よく進行させることができる傾向にある。また、加熱温度を180℃以下とすることにより、ポリイソシアネート自体の着色を抑制することができる傾向にある。 Moreover, a ureton imino group can also be obtained by heating the monomer of diisocyanate, without using the above ureton imination reaction catalyst. The heating temperature is preferably 130 ° C to 180 ° C. The lower limit of the heating temperature is more preferably 140 ° C, still more preferably 145 ° C, still more preferably 150 ° C, and even more preferably 155 ° C. The upper limit of the heating temperature is more preferably 170 ° C, further preferably 165 ° C, still more preferably 162 ° C, and still more preferably 160 ° C. When the heating temperature is 120 ° C. or higher, the ureton iminization reaction tends to proceed efficiently. Moreover, it exists in the tendency which can suppress coloring of polyisocyanate itself by making heating temperature into 180 degrees C or less.
また、設定温度での加熱時間は、0.2時間〜8.0時間であることが好ましい。加熱時間の下限値は、より好ましくは0.4時間であり、さらに好ましくは0.6時間であり、さらにより好ましくは0.8時間であり、よりさらに好ましくは1.0時間である。加熱時間の上限値は、より好ましくは6.0時間であり、さらに好ましくは5.0時間であり、さらにより好ましくは4.0時間であり、よりさらに好ましくは3.0時間である。加熱時間を0.2時間以上とすることで、低粘度化を発現できることができる傾向にあり、加熱時間を8.0時間以下とすることで、ポリイソシアネート自体の着色を抑制することができる傾向にある。 The heating time at the set temperature is preferably 0.2 hours to 8.0 hours. The lower limit of the heating time is more preferably 0.4 hours, still more preferably 0.6 hours, still more preferably 0.8 hours, and even more preferably 1.0 hours. The upper limit of the heating time is more preferably 6.0 hours, still more preferably 5.0 hours, still more preferably 4.0 hours, and even more preferably 3.0 hours. When the heating time is 0.2 hours or more, there is a tendency that low viscosity can be exhibited, and when the heating time is 8.0 hours or less, the coloration of the polyisocyanate itself tends to be suppressed. It is in.
さらに、ウレトンイミノ化反応温度に昇温、降温させる速度は、0.5℃/分〜2.5℃/分であることが好ましい。上記速度の下限値としては、より好ましくは0.6℃/分であり、さらに好ましくは0.8℃/分であり、さらにより好ましくは1.0℃/分である。また、上記速度の上限値としては、より好ましく2.3℃/分であり、さらに好ましくは2.15℃/分であり、さらにより好ましくは2.0℃/分である。昇温、降温させる速度が0.5℃/分以上であることにより、製造時間を短時間で終了することが可能である傾向にある。昇温、降温させる速度が2.5℃/分以下であることにより、ウレトンイミノ化反応を効率よく進行させることができる傾向にある。ウレトンイミノ化反応触媒を使用せずに、本実施形態のポリイソシアネート組成物を得る場合、加熱のみによるウレトンイミノ化反応と上述したイソシアヌレート化反応、ウレトジオン化反応が終了した後、未反応ジイソシアネートモノマーを除去することが、未反応ジイソシアネートモノマー濃度の低減、得られたポリイソシアネート組成物の貯蔵後のジイソシアネートモノマー増加量の低減の観点から好ましい。 Furthermore, it is preferable that the rate of temperature increase / decrease to the ureton imination reaction temperature is 0.5 ° C./min to 2.5 ° C./min. The lower limit of the speed is more preferably 0.6 ° C./min, still more preferably 0.8 ° C./min, and even more preferably 1.0 ° C./min. Moreover, as an upper limit of the said speed | rate, it is 2.3 degreeC / min more preferably, More preferably, it is 2.15 degreeC / min, More preferably, it is 2.0 degreeC / min. When the rate of temperature increase / decrease is 0.5 ° C./min or more, the production time tends to be completed in a short time. When the rate of temperature increase / decrease is 2.5 ° C./min or less, the ureton iminization reaction tends to proceed efficiently. When the polyisocyanate composition of this embodiment is obtained without using a ureton imination reaction catalyst, the unreacted diisocyanate monomer is removed after the ureton iminization reaction by heating alone, the above-described isocyanurate reaction, and uretdione reaction are completed. It is preferable to reduce the concentration of unreacted diisocyanate monomer and reduce the amount of diisocyanate monomer increased after storage of the obtained polyisocyanate composition.
本実施形態のポリイソシアネート組成物に存在するイソシアヌレート・ウレトジオン結合4量体は、以下に示すウレトジオン化反応触媒を用いることにより得られる。上記ウレトジオン化反応触媒の具体的な化合物としては、以下に限定されないが、例えば、第3ホスフィンである、トリ−n−ブチルホスフィン、トリ−n−オクチルホスフィン等のトリアルキルホスフィン;トリス−(ジメチルアミノ)ホスフィン等のトリス(ジアルキルアミノ)ホスフィン;シクロヘキシル−ジ−n−ヘキシルホスフィン等のシクロアルキルホスフィンが挙げられる。これらの化合物の多くは、ウレトジオン化反応に加えて、イソシアヌレート化反応も促進する。そのため、ウレトジオン基含有ポリイソシアネート、イソシアヌレート基含有ポリイソシアネート、イソシアヌレート・ウレトジオン結合4量体を生成する。所望の収率となった時点で、リン酸、パラトルエンスルホン酸メチル等のウレトジオン化反応触媒の失活剤を添加してウレトジオン化反応を停止する。上述した触媒は、仕込んだジイソシアネートの質量に対して、10〜10000ppm、より好ましくは10〜1000ppm、さらに好ましくは10〜500ppmの量で使用される。ウレトジオン化は反応温度を20〜120℃で行うことが好ましい。反応温度の下限値としては、より好ましくは25℃であり、さらに好ましくは30℃であり、さらにより好ましくは35℃である。また、反応温度の上限値は、より好ましくは110℃であり、さらに好ましくは100℃であり、さらにより好ましくは90℃である。ウレトジオン化反応温度が120℃以下であることにより、着色等の特性変化が抑制できる傾向にある。 The isocyanurate / uretdione-bonded tetramer present in the polyisocyanate composition of the present embodiment can be obtained by using the following uretdione-forming reaction catalyst. Specific examples of the uretdiionization reaction catalyst include, but are not limited to, trialkylphosphines such as tri-n-butylphosphine and tri-n-octylphosphine, which are tertiary phosphines; And tris (dialkylamino) phosphine such as amino) phosphine; and cycloalkylphosphine such as cyclohexyl-di-n-hexylphosphine. Many of these compounds also promote isocyanuration reactions in addition to uretdioneation reactions. Therefore, a uretdione group-containing polyisocyanate, an isocyanurate group-containing polyisocyanate, and an isocyanurate / uretdione-bonded tetramer are produced. When the desired yield is reached, a quencher for the uretdione reaction catalyst such as phosphoric acid or methyl paratoluenesulfonate is added to stop the uretdione reaction. The catalyst described above is used in an amount of 10 to 10000 ppm, more preferably 10 to 1000 ppm, and still more preferably 10 to 500 ppm, based on the mass of the charged diisocyanate. The uretdione formation is preferably performed at a reaction temperature of 20 to 120 ° C. As a lower limit of reaction temperature, More preferably, it is 25 degreeC, More preferably, it is 30 degreeC, More preferably, it is 35 degreeC. Moreover, the upper limit of reaction temperature becomes like this. More preferably, it is 110 degreeC, More preferably, it is 100 degreeC, More preferably, it is 90 degreeC. When the uretdioneization reaction temperature is 120 ° C. or lower, characteristic changes such as coloring tend to be suppressed.
また、上記のようなウレトジオン化反応触媒を用いることなく、上記イソシアヌレート化反応後に、120〜180℃で加熱することにより、イソシアヌレート・ウレトジオン結合構造を得ることもできる。加熱温度の下限値としては、より好ましくは130℃であり、さらに好ましくは140℃であり、さらにより好ましくは145℃である。また、加熱温度の上限値としては、より好ましくは175℃であり、さらに好ましくは170℃であり、さらにより好ましくは165℃である。 Further, an isocyanurate / uretdione bond structure can be obtained by heating at 120 to 180 ° C. after the isocyanuration reaction without using the uretdioneation reaction catalyst as described above. As a lower limit of heating temperature, More preferably, it is 130 degreeC, More preferably, it is 140 degreeC, More preferably, it is 145 degreeC. Moreover, as an upper limit of heating temperature, More preferably, it is 175 degreeC, More preferably, it is 170 degreeC, More preferably, it is 165 degreeC.
また、加熱時間は0.2時間〜8.0時間であることが好ましい。加熱時間の下限値は、より好ましくは0.4時間であり、さらに好ましくは0.6時間であり、さらにより好ましくは0.8時間であり、よりさらに好ましくは1.0時間である。加熱時間の上限値は、より好ましくは6.0時間であり、さらに好ましくは4.0時間であり、さらにより好ましくは3.0時間であり、よりさらに好ましくは2.0時間である。加熱時間を0.2時間以上とすることで、低粘度化を発現できることができる傾向にあり、8.0時間以下とすることで、ポリイソシアネート自体の着色を抑制することができる傾向にある。ウレトジオン化反応触媒を使用せずに、本実施形態のポリイソシアネート組成物を得る場合、イソシアヌレート化反応後、加熱することにより、イソシアヌレート・ウレトジオン結合4量体を形成された後、未反応ジイソシアネートモノマーを除去することが、未反応ジイソシアネートモノマー濃度の低減、得られたポリイソシアネート組成物の貯蔵後のジイソシアネートモノマー増加量の低減の観点から好ましい。 Moreover, it is preferable that heating time is 0.2 hours-8.0 hours. The lower limit of the heating time is more preferably 0.4 hours, still more preferably 0.6 hours, still more preferably 0.8 hours, and even more preferably 1.0 hours. The upper limit of the heating time is more preferably 6.0 hours, further preferably 4.0 hours, still more preferably 3.0 hours, and even more preferably 2.0 hours. When the heating time is set to 0.2 hours or longer, viscosity tends to be reduced, and when the heating time is set to 8.0 hours or shorter, coloring of the polyisocyanate itself tends to be suppressed. When the polyisocyanate composition of the present embodiment is obtained without using the uretdione reaction catalyst, the isocyanurate / uretodione bond tetramer is formed by heating after the isocyanuration reaction, and then the unreacted diisocyanate. It is preferable to remove the monomer from the viewpoint of reducing the concentration of the unreacted diisocyanate monomer and reducing the amount of increase in the diisocyanate monomer after storage of the obtained polyisocyanate composition.
本実施形態のポリイソシアネート組成物に存在するアロファネート基は、HDIを含むジイソシアネートモノマーにアルキルモノアルコール、アルキルジオール等のアルコール等を併用し、アロファネート化反応触媒を用いることにより得られる。本実施形態に用いることのできるアルコールとは、以下に限定されないが、炭素、水素及び酸素のみで形成されるアルコールが好ましく、モノアルコールがより好ましい。さらに好ましくは分子量200以下のアルコールである。上記アルコールとしては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、ヘプタノール、オクタノール、ノナノール等のモノアルコール;エチレングリコール、1,3−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、2−エチルヘキサンジオール等のジアルコール;等が挙げられ、これらの2種以上を併用してもよい。 The allophanate group present in the polyisocyanate composition of the present embodiment can be obtained by using an alcohol such as alkyl monoalcohol and alkyl diol in combination with a diisocyanate monomer containing HDI and using an allophanate reaction catalyst. Although alcohol which can be used for this embodiment is not limited to the following, alcohol formed only with carbon, hydrogen, and oxygen is preferred, and monoalcohol is more preferred. More preferred is an alcohol having a molecular weight of 200 or less. Examples of the alcohol include monoalcohols such as methanol, ethanol, propanol, butanol, pentanol, hexanol, heptanol, octanol, and nonanol; ethylene glycol, 1,3-butanediol, neopentyl glycol, 2-ethylhexanediol, and the like. These two alcohols may be used, and two or more of these may be used in combination.
アルコールの添加量は、以下に限定されないが、HDIを含むジイソシアネートモノマーのイソシアネート基とアルコールの水酸基との当量比で、1000/1から10/1であり、好ましくは1000/1から100/1である。上記当量比の上限値が10/1以上であることで、イソシアネート基平均数を確保することができる傾向にある。上記アロファネート化反応触媒の具体的な化合物としては、以下に限定されないが、例えば、錫、鉛、亜鉛、ビスマス、ジルコニウム、ジルコニル等のアルキルカルボン酸塩である、2−エチルヘキサン酸錫、ジブチル錫ジラウレート等の有機錫化合物;2−エチルヘキサン酸鉛等の有機鉛化合物;2−エチルヘキサン酸亜鉛等の有機亜鉛化合物;2−エチルヘキサン酸ビスマス;2−エチルヘキサン酸ジルコニウム;2−エチルヘキサン酸ジルコニル;等が挙げられる。 The addition amount of the alcohol is not limited to the following, but the equivalent ratio of the isocyanate group of the diisocyanate monomer containing HDI to the hydroxyl group of the alcohol is 1000/1 to 10/1, preferably 1000/1 to 100/1. is there. When the upper limit of the equivalent ratio is 10/1 or more, the average number of isocyanate groups tends to be ensured. Specific compounds of the allophanatization reaction catalyst include, but are not limited to, for example, tin 2-ethylhexanoate, dibutyltin, which are alkyl carboxylates such as tin, lead, zinc, bismuth, zirconium, zirconyl, and the like. Organic tin compounds such as dilaurate; Organic lead compounds such as lead 2-ethylhexanoate; Organic zinc compounds such as zinc 2-ethylhexanoate; Bismuth 2-ethylhexanoate; Zirconium 2-ethylhexanoate; 2-ethylhexanoic acid Zirconyl; and the like.
アロファネート化反応は、所望の収率となった時点で、リン酸、パラトルエンスルホン酸メチル等のアロファネート化反応触媒の失活剤を添加して停止される。上述した触媒は、仕込んだジイソシアネートの質量に対して、10〜10000ppm、より好ましくは10〜1000ppm、さらに好ましくは10〜500ppmの量で使用される。アロファネート化は、反応温度を60〜160℃で行うことが好ましい。反応温度の下限値は、より好ましくは70℃であり、さらに好ましくは80℃であり、さらにより好ましくは90℃である。また、反応温度の上限値は、より好ましくは155℃であり、さらに好ましくは150℃であり、さらにより好ましくは145℃である。アロファネート化反応温度が160℃以下であることにより、着色等の特性変化を抑制できる傾向にある。 When the desired yield is obtained, the allophanatization reaction is stopped by adding a deactivating agent for the allophanate reaction catalyst such as phosphoric acid or methyl paratoluenesulfonate. The catalyst described above is used in an amount of 10 to 10000 ppm, more preferably 10 to 1000 ppm, and still more preferably 10 to 500 ppm, based on the mass of the charged diisocyanate. Allophanatization is preferably performed at a reaction temperature of 60 to 160 ° C. The lower limit of reaction temperature becomes like this. More preferably, it is 70 degreeC, More preferably, it is 80 degreeC, More preferably, it is 90 degreeC. Moreover, the upper limit of reaction temperature becomes like this. More preferably, it is 155 degreeC, More preferably, it is 150 degreeC, More preferably, it is 145 degreeC. When the allophanatization reaction temperature is 160 ° C. or lower, changes in characteristics such as coloring tend to be suppressed.
また、加熱時間は0.2時間〜8.0時間であることが好ましい。加熱時間の下限値は、より好ましくは0.4時間であり、さらに好ましくは0.6時間であり、さらにより好ましくは0.8時間であり、よりさらに好ましくは1.0時間である。加熱時間の上限値は、より好ましくは6.0時間であり、さらに好ましくは4.0時間であり、さらにより好ましくは3.0時間であり、よりさらに好ましくは2.0時間である。加熱時間を0.2時間以上とすることで、低粘度化を発現できることができる傾向にあり、加熱時間を8.0時間以下とすることで、ポリイソシアネート自体の着色を抑制することができる傾向にある。 Moreover, it is preferable that heating time is 0.2 hours-8.0 hours. The lower limit of the heating time is more preferably 0.4 hours, still more preferably 0.6 hours, still more preferably 0.8 hours, and even more preferably 1.0 hours. The upper limit of the heating time is more preferably 6.0 hours, further preferably 4.0 hours, still more preferably 3.0 hours, and even more preferably 2.0 hours. When the heating time is 0.2 hours or more, there is a tendency that low viscosity can be exhibited, and when the heating time is 8.0 hours or less, the coloration of the polyisocyanate itself tends to be suppressed. It is in.
また、上記のイソシアヌレート化反応触媒もアロファネート化反応触媒となり得る。上記のイソシアヌレート化反応触媒を用いて、アロファネート化反応を行う場合、イソシアヌレート基含有ポリイソシアネートも当然のことながら生成する。アロファネート化反応触媒として、上記したイソシアヌレート化反応触媒を用い、アロファネート化反応とイソシアヌレート反応を同時に行うことは、経済的生産性の観点から、好ましい。 The above isocyanuration reaction catalyst can also be an allophanatization reaction catalyst. When performing the allophanatization reaction using the above isocyanurate reaction catalyst, the isocyanurate group-containing polyisocyanate is naturally produced. From the viewpoint of economic productivity, it is preferable to use the above isocyanurate reaction catalyst as the allophanate reaction catalyst and simultaneously perform the allophanate reaction and the isocyanurate reaction.
上述した、イソシアヌレート化反応、ウレトジオン化反応、ウレトンイミノ化反応、イソシアヌレート・ウレトジオン結合4量体形成反応は、それぞれを逐次行うこともできるし、そのいくつかを並行して行うこともできる。
また、アロファネート化反応を伴う場合には、好ましくは、イソシアヌレート化反応とアロファネート化反応を並行して先行させ、その後、ウレトジオン化反応、ウレトンイミノ化反応、イソシアヌレート・ウレトジオン結合4量体形成反応を行う。
イソシアヌレート化反応とアロファネート化反応を共通した触媒を用いて同時に行い、その後、熱によるウレトジオン化反応、ウレトンイミノ化反応、イソシアヌレート・ウレトジオン結合4量体形成反応を行うことは、製造工程の簡略化の観点から、より好ましい。
The above-described isocyanurate reaction, uretdione reaction, ureton iminization reaction, and isocyanurate / uretdione bond tetramer formation reaction can be performed sequentially or some of them can be performed in parallel.
Further, when the allophanation reaction is involved, preferably, the isocyanuration reaction and the allophanation reaction are preceded in parallel, and thereafter, the uretdioneation reaction, the ureton imination reaction, the isocyanurate / uretdione bond tetramer formation reaction are performed. Do.
Isocyanurate reaction and allophanate reaction are simultaneously performed using a common catalyst, followed by thermal uretdione reaction, ureton iminization reaction, isocyanurate / uretdione bond tetramer formation reaction, simplifying the production process From the viewpoint of, it is more preferable.
重合反応が所望の重合度に達した時点で、重合反応を停止させる。重合反応の停止は、以下に限定されないが、例えば、リン酸、酸性リン酸エステル、硫酸、塩酸、スルホン酸化合物の酸性化合物を反応液に添加して重合反応触媒を中和することや、あるいは、重合反応触媒を熱分解、化学分解すること等により不活性化させることで達成できる。 When the polymerization reaction reaches a desired degree of polymerization, the polymerization reaction is stopped. The termination of the polymerization reaction is not limited to the following, for example, neutralizing the polymerization reaction catalyst by adding an acidic compound of phosphoric acid, acidic phosphate ester, sulfuric acid, hydrochloric acid, sulfonic acid compound to the reaction solution, or It can be achieved by inactivating the polymerization reaction catalyst by thermal decomposition, chemical decomposition, or the like.
反応停止直後の反応液は、通常未反応のジイソシアネートモノマーを含むため、これを薄膜蒸発缶、抽出等の後処理で除去することが好ましい。ポリイソシアネート組成物に含有されるジイソシアネートモノマー濃度は、上記後処理を行うことで、1.0質量%以下に制御することが好ましい。本実施形態のポリイソシアネート組成物におけるジイソシアネートモノマー濃度の上限値は、より好ましくは0.7質量%以下であり、さらに好ましくは0.5質量%以下であり、さらにより好ましくは0.3質量%以下であり、よりさらに好ましくは0.2質量%以下である。ジイソシアネートモノマー濃度を上記上限値以下とすることで、本実施形態のポリイソシアネート組成物の毒性を一層低減でき、安全性を向上させることができる傾向にある。 Since the reaction solution immediately after stopping the reaction usually contains an unreacted diisocyanate monomer, it is preferable to remove this by a post-treatment such as a thin film evaporator or extraction. The concentration of the diisocyanate monomer contained in the polyisocyanate composition is preferably controlled to 1.0% by mass or less by performing the post-treatment. The upper limit value of the diisocyanate monomer concentration in the polyisocyanate composition of the present embodiment is more preferably 0.7% by mass or less, still more preferably 0.5% by mass or less, and still more preferably 0.3% by mass. Or less, more preferably 0.2% by mass or less. By setting the diisocyanate monomer concentration to be equal to or lower than the above upper limit value, the toxicity of the polyisocyanate composition of this embodiment can be further reduced, and the safety tends to be improved.
本実施形態のポリイソシアネート組成物は、反応停止後、あるいは薄膜蒸発缶、抽出等で未反応のポリイソシアネートモノマーを除去した後に、濾過させて得られる。濾過をすることにより、ポリイソシアネート組成物に含まれるリン濃度を1ppm〜50ppmにすることができる。濾過には、例えば、メンブレンフィルターや、デプスプリーツ等のフィルターを用いることができる。前記フィルターのポアサイズは1μm〜10μmであることが好ましく、1μm〜8μmであることがより好ましい。ポアサイズを1μm以上とすることで、ポリイソシアネート組成物の生産性を向上でき、10μm以下とすることで、リン濃度をより低減することができる。素材としては特に限定されないが、PTFE、ナイロン、ポリプロピレン、ポリエステルなどを用いることができる。濾過は、1回又は2回以上行ってもよい。濾過を行う温度は、フィルターの素材にもよるが、30℃〜100℃で行うことが好ましい。濾過を行う温度を30℃以上とすることで、ポリイソシアネート組成物やポリイソシアネート組成物の反応液の粘度を下げることができ、生産性を落とすことなく濾過することができる。濾過を行う温度を100℃以下とすることで、リン濃度をより低減することができる。 The polyisocyanate composition of the present embodiment is obtained by filtration after stopping the reaction or after removing unreacted polyisocyanate monomer by a thin film evaporator, extraction or the like. By filtering, the phosphorus concentration contained in the polyisocyanate composition can be adjusted to 1 ppm to 50 ppm. For the filtration, for example, a filter such as a membrane filter or depths can be used. The pore size of the filter is preferably 1 μm to 10 μm, and more preferably 1 μm to 8 μm. By setting the pore size to 1 μm or more, the productivity of the polyisocyanate composition can be improved, and by setting the pore size to 10 μm or less, the phosphorus concentration can be further reduced. Although it does not specifically limit as a raw material, PTFE, nylon, a polypropylene, polyester, etc. can be used. Filtration may be performed once or twice or more. The temperature at which filtration is performed depends on the material of the filter, but is preferably 30 ° C to 100 ° C. By setting the temperature at which filtration is performed to 30 ° C. or higher, the viscosity of the polyisocyanate composition or the reaction liquid of the polyisocyanate composition can be lowered, and filtration can be performed without reducing productivity. By setting the temperature at which filtration is performed to 100 ° C. or less, the phosphorus concentration can be further reduced.
〔水性塗料組成物〕
本実施形態のポリイソシアネート組成物は、水性塗料組成物の硬化剤等として好適に用いることができる。本実施形態の水性塗料組成物は、上述した本実施形態のポリイソシアネート組成物と、水性アクリルポリオール、表面張力調整剤を含有することが好ましい。
[Water-based paint composition]
The polyisocyanate composition of the present embodiment can be suitably used as a curing agent for an aqueous coating composition. The aqueous coating composition of the present embodiment preferably contains the above-described polyisocyanate composition of the present embodiment, an aqueous acrylic polyol, and a surface tension adjusting agent.
本実施形態の水性塗料組成物における水性アクリルポリオールは、耐候性、耐薬品性、及び硬度の観点から、好適に用いられ、種類は特に限定されない。上記水性アクリルポリオールとしては、主成分である水、及び、必要に応じて少量の有機溶剤を含有する媒体中に、水性アクリルポリオールが分散もしくは乳化された樹脂が好適に用いられる。上記樹脂の組成、ガラス転移温度、粒子径、分子量、並びにヒドロキシル基濃度などは、水性塗料組成物の用途や目的によって設計することができ、上記樹脂は、数多くの製品として市販されている。また、水性アクリルポリオールに、ポリエステル系樹脂、及びポリウレタン系樹脂などが複合したものも用いることができる。 The water-based acrylic polyol in the water-based coating composition of the present embodiment is suitably used from the viewpoint of weather resistance, chemical resistance, and hardness, and the type is not particularly limited. As the aqueous acrylic polyol, a resin in which the aqueous acrylic polyol is dispersed or emulsified in a medium containing water as a main component and, if necessary, a small amount of an organic solvent is preferably used. The composition, glass transition temperature, particle diameter, molecular weight, hydroxyl group concentration, and the like of the resin can be designed according to the use and purpose of the aqueous coating composition, and the resin is commercially available as a number of products. Moreover, what compounded polyester-type resin, polyurethane-type resin, etc. in the aqueous | water-based acrylic polyol can also be used.
前記樹脂のガラス転移温度は、水性塗料組成物の用途や目的によって様々であり、限定されないが、一般に、弾性塗料など柔軟性が必要な用途では低い値に設定され、硬質塗料など硬さが必要な用途では高い値に設定される。通常、ガラス転移温度は−50℃から80℃程度である。 The glass transition temperature of the resin varies depending on the application and purpose of the aqueous coating composition, and is not limited. Generally, however, it is set to a low value in applications that require flexibility such as an elastic coating, and hardness such as a hard coating is required. For high usage, set to a high value. Usually, the glass transition temperature is about -50 ° C to 80 ° C.
前記樹脂の粒子径は、分散安定性や粘度及び形成される水性塗料組成物の各種性能の観点から、通常、平均粒子径として、おおよそ50nm以上400nm以下に設定される。本実施形態における主剤との混合安定性の観点から、前記樹脂の粒子径は200nm以下が好ましい。 The particle diameter of the resin is usually set to approximately 50 nm to 400 nm as an average particle diameter from the viewpoints of dispersion stability, viscosity, and various performances of the aqueous coating composition to be formed. From the viewpoint of mixing stability with the main agent in the present embodiment, the particle diameter of the resin is preferably 200 nm or less.
前記樹脂のヒドロキシル基濃度は、用途や目的から適宜設定され、樹脂分中のヒドロキシル基の重量%として、通常0.5%以上5%以下程度である。 The hydroxyl group concentration of the resin is appropriately set depending on the application and purpose, and is usually about 0.5% or more and 5% or less as the weight% of the hydroxyl group in the resin component.
水性アクリルポリオールは、ヒドロキシル基を有するエチレン性不飽和結合含有単量体の1種又は2種以上と、これと共重合可能な他のエチレン性不飽和結合含有単量体の1種又は2種以上とを共重合させることにより得られる。
上記共重合は、一般的な溶液重合あるいは乳化重合によって行なわれ、分子量の調節にはメルカプタン類などの連鎖移動剤が用いられる。乳化重合による場合は水に乳化した樹脂が直接得られるが、溶液重合による場合は、重合の後で行なわれる水分散化に必要な量のカルボキシル基含有モノマーを共重合させることが必要である。重合終了後にそのカルボキシル基をアンモニアやアミンなどの塩基性化合物で中和し、水を加えることによってポリオールの水分散体を得ることができる。好ましくはその後に蒸留により溶液重合時に用いた有機溶剤を除去する。
The aqueous acrylic polyol is one or two or more of ethylenically unsaturated bond-containing monomers having a hydroxyl group and one or two of other ethylenically unsaturated bond-containing monomers copolymerizable therewith. It is obtained by copolymerizing the above.
The copolymerization is carried out by general solution polymerization or emulsion polymerization, and a chain transfer agent such as mercaptans is used for adjusting the molecular weight. In the case of emulsion polymerization, a resin emulsified in water can be obtained directly, but in the case of solution polymerization, it is necessary to copolymerize an amount of a carboxyl group-containing monomer necessary for water dispersion performed after polymerization. After completion of the polymerization, the carboxyl group is neutralized with a basic compound such as ammonia or amine, and water is added to obtain an aqueous dispersion of polyol. Preferably, the organic solvent used during the solution polymerization is then removed by distillation.
ヒドロキシル基を有するエチレン性不飽和結合含有単量体としては、例えば、アクリル酸−2−ヒドロキシエチル、アクリル酸−3−ヒドロキシプロピル、アクリル酸−4−ヒドロキシブチル、メタクリル酸−2−ヒドロキシエチル、メタクリル酸−3−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸−4−ヒドロキシブチルなどが挙げられる。中でも、好ましくは、アクリル酸−2−ヒドロキシエチル、メタクリル酸−2−ヒドロキシエチルである。 Examples of the ethylenically unsaturated bond-containing monomer having a hydroxyl group include 2-hydroxyethyl acrylate, 3-hydroxypropyl acrylate, 4-hydroxybutyl acrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, Examples include methacrylic acid-3-hydroxypropyl, methacrylic acid-4-hydroxybutyl, and the like. Among them, preferred are 2-hydroxyethyl acrylate and 2-hydroxyethyl methacrylate.
上記共重合可能な他のエチレン性不飽和結合含有単量体としては、例えば、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸−n−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸−n−ヘキシル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸−2−エチルヘキシル、アクリル酸ラウリル、などのアクリル酸エステル;メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸−n−ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸−n−ヘキシル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸−2−エチルヘキシル、メタクリル酸ラウリルなどのメタクリル酸エステル;アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、イタコン酸などの不飽和カルボン酸;アクリルアミド、メタクリルアミド、N,N−メチレンビスアクリルアミド、ダイアセトンアクリルアミドなどの不飽和アミド;メタクリル酸グリシジルなどのグリシジル基含有単量体;スチレン、ビニルトルエン、酢酸ビニル、アクリロニトリル、フマル酸ジブチルなどのビニル系単量体;ビニルトリメトキシシラン、ビニルメチルジメトキシシラン、γ−(メタ)アクリロキシプロピルトリメトキシシランなどの加水分解性シリル基含有単量体などが挙げられる。 Examples of the other copolymerizable monomer having an ethylenically unsaturated bond include ethyl acrylate, propyl acrylate, isopropyl acrylate, acrylate-n-butyl, acrylate isobutyl, and acrylate-n-hexyl. Acrylates such as cyclohexyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, lauryl acrylate, etc .; methyl methacrylate, ethyl methacrylate, propyl methacrylate, isopropyl methacrylate, -n-butyl methacrylate, isobutyl methacrylate, methacryl Methacrylic acid esters such as acid-n-hexyl, cyclohexyl methacrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, and lauryl methacrylate; unsaturated carboxylic acids such as acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, and itaconic acid; , Methacrylamide, N, N-methylenebisacrylamide, diacetone acrylamide, etc .; glycidyl group-containing monomers such as glycidyl methacrylate; vinyls such as styrene, vinyl toluene, vinyl acetate, acrylonitrile, dibutyl fumarate Monomer; Hydrolyzable silyl group-containing monomers such as vinyltrimethoxysilane, vinylmethyldimethoxysilane, and γ- (meth) acryloxypropyltrimethoxysilane.
市販されている水性アクリルポリオールとしては、Setaqua6510、Setaqua6515、Setaqua6520(Nuplex Resin社製)、Macrynal VSM2521w、Macrynal VSM6299w、Macrynal SM6810、Macrynal SM6825、Macrynal SM6826w(Allnex Belgium SA/NV社製)などが挙げられる。 Commercially available water-based acrylic polyols include Setaqua 6510, Setaqua 6515, Setaqua 6520 (manufactured by Nuplex Resin), Macrynal VSM2521w, Macrynal VSM6299w, Macryal SM6810, Macryn SM6825, Macryl SM6810, and Macrial SM6825.
前記ポリエステル系樹脂としては、例えば、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、ダイマー酸、無水マレイン酸、無水フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸などのカルボン酸の群から選ばれた二塩基酸の単独又は混合物、及び必要に応じてスルホン酸塩含有のポリカルボン酸と、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、ヘキシレングリコール、ジエチレングリコール、ネオペンチルグリコール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、グリセリンなどの群から選ばれた多価アルコールなどの単独又は混合物との縮合反応や、例えば多価アルコールを用いたε−カプロラクトンの開環重合により得られる。分子量の調節は重合度の調節により行なわれる。重合終了後にポリエステル系樹脂中のカルボキシル基をアンモニアやアミンなどの塩基性化合物で中和するなどし、水を加えることによってポリエステル系樹脂の水分散体として得ることができる。重合や水分散化に際して有機溶剤を用いる場合、好ましくは水分散した後に蒸留により有機溶剤を除去する。 As the polyester resin, for example, a dibasic acid selected from the group of carboxylic acids such as succinic acid, adipic acid, sebacic acid, dimer acid, maleic anhydride, phthalic anhydride, isophthalic acid, terephthalic acid alone or A mixture, and optionally a sulfonate-containing polycarboxylic acid and selected from the group of ethylene glycol, propylene glycol, butylene glycol, hexylene glycol, diethylene glycol, neopentyl glycol, trimethylolpropane, pentaerythritol, glycerin, etc. It can be obtained by condensation reaction with a single or mixture of polyhydric alcohols or by ring-opening polymerization of ε-caprolactone using polyhydric alcohols. The molecular weight is adjusted by adjusting the degree of polymerization. After completion of the polymerization, a carboxyl group in the polyester resin can be neutralized with a basic compound such as ammonia or amine, and water can be added to obtain a water dispersion of the polyester resin. When an organic solvent is used for polymerization or water dispersion, the organic solvent is preferably removed by distillation after water dispersion.
前記ポリウレタン系樹脂としては、一般にポリウレタンディスパージョンと言われるものが用いられ、例えば、イソホロンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、メチレンジフェニルジイソシアネート、水添メチレンジフェニルジイソシアネートなどのジイソシアネート化合物とポリエステルジオールやポリカーボネートジオールなどとの反応によるプレポリマー化反応を、ジメチロールプロピオン酸などのカルボキシル基含有ジオールの必要量の存在下で行ない、カルボキシル基を三級アミンなどで中和した後、水を加えることにより水分散化させ、その後速やかにエチレンジアミンやイソホロンジアミンなどのジアミン化合物などを加えて鎖伸長を行なうことにより得ることができる。分子量の調節はプレポリマー化反応時のイソシアネート基とヒドロキシル基の比率や鎖伸長の条件によって行なわれる。プレポリマー化反応に際して有機溶剤を用いる場合、好ましくは鎖伸長した後に蒸留により有機溶剤を除去する。なお、ポリウレタンディスパージョンは、それ自体が強靭な樹脂であるため、本実施形態における水系2成分型硬化樹脂用の主剤としては、所定量のヒドロキシル基を導入させたものに加え、ヒドロキシル基を有しないか、有する場合でもヒドロキシル基含有量が小さなものも用いることができる。 As the polyurethane resin, what is commonly referred to as polyurethane dispersion is used, for example, a diisocyanate compound such as isophorone diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, methylene diphenyl diisocyanate, hydrogenated methylene diphenyl diisocyanate, and polyester diol or polycarbonate diol. A prepolymerization reaction by reaction is performed in the presence of a necessary amount of a carboxyl group-containing diol such as dimethylolpropionic acid, and after neutralizing the carboxyl group with a tertiary amine, etc., water is dispersed by adding water, Thereafter, it can be obtained by adding a diamine compound such as ethylene diamine or isophorone diamine immediately and performing chain extension. The molecular weight is adjusted depending on the ratio of isocyanate groups to hydroxyl groups during the prepolymerization reaction and the conditions of chain extension. When an organic solvent is used in the prepolymerization reaction, the organic solvent is preferably removed by distillation after chain extension. In addition, since the polyurethane dispersion itself is a tough resin, the main component for the aqueous two-component curable resin in the present embodiment has a hydroxyl group in addition to the one having a predetermined amount of hydroxyl group introduced therein. Even when it has, it can use what has a small hydroxyl group content.
本実施形態の水性塗料組成物の製造に際しては、硬化剤であるポリイソシアネート組成物中のイソシアネート基と水との反応を考慮し、イソシアネート基と水性アクリルポリオール中のヒドロキシル基の比率は、イソシアネート基が過剰となる条件で行なうことが好ましい。通常、ヒドロキシル基に対するイソシアネート基のモル比率は、1.1倍から1.5倍に設定される。また、ポリイソシアネート組成物を、イソシアネート基との反応性を有さない有機溶剤で予め希釈することは、水系主剤との配合安定性を改良する効果があるため好ましい。 In the production of the aqueous coating composition of the present embodiment, considering the reaction between the isocyanate group in the polyisocyanate composition as a curing agent and water, the ratio of the hydroxyl group in the isocyanate group and the aqueous acrylic polyol is It is preferable to carry out under the condition that becomes excessive. Usually, the molar ratio of isocyanate groups to hydroxyl groups is set from 1.1 times to 1.5 times. In addition, it is preferable to dilute the polyisocyanate composition in advance with an organic solvent that does not have reactivity with the isocyanate group because of the effect of improving the blending stability with the aqueous main agent.
希釈に用いることができる有機溶剤としては、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、酢酸ブチル、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、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、及びブチルカルビトールアセテートなどを、単独あるいは混合して用いることができる。中でもエチレングリコールモノブ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、及びジプロピレングリコールジメチルエーテルは、水性塗料組成物から得られる塗膜の写像性を改良する効果が高いため好ましい。ただし、地球環境保護や労働安全衛生などの観点から、これら有機溶剤の使用量は可能な限り少なくすることが望ましく、希釈に用いる有機溶剤量は、硬化剤との合計量に基づき、50質量%以下であることが好ましい。 As an organic solvent that can be used for dilution, ethylene glycol monobutyl ether acetate, butyl acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, diethylene glycol diethyl ether, dipropylene glycol dimethyl ether, butyl carbitol acetate, etc. are used alone or in combination. Can do. Among these, ethylene glycol monobutyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, diethylene glycol diethyl ether, and dipropylene glycol dimethyl ether are preferable because they have a high effect of improving the image clarity of a coating film obtained from an aqueous coating composition. However, from the viewpoints of global environmental protection and occupational safety and health, it is desirable to reduce the amount of these organic solvents as much as possible. The amount of organic solvent used for dilution is 50% by mass based on the total amount with the curing agent. The following is preferable.
また、水性塗料組成物から得られる塗膜の外観を改良するため、本実施形態のポリイソシアネート組成物に、親水基を含有する、いわゆる水分散性のポリイソシアネートを予め混合することも可能であるが、形成される硬化樹脂組成物の耐水性や耐候性の観点からは、本実施形態のポリイソシアネート組成物との合計量に基づき、50質量%以下であることが好ましい。なお、このような水分散性ポリイソシアネートを混合する場合においても、粘度を下げて取り扱い上の利便性を向上させるため、上記の有機溶剤を用いて予め希釈することも可能である。この場合も有機溶剤の使用量は可能な限り少なくすることが望ましく、希釈に用いる有機溶剤量は、本実施形態のポリイソシアネート組成物と水分散性ポリイソシアネートとの合計量に基づき、30質量%以下であることが好ましい。 In addition, in order to improve the appearance of the coating film obtained from the aqueous coating composition, it is also possible to previously mix a so-called water-dispersible polyisocyanate containing a hydrophilic group with the polyisocyanate composition of the present embodiment. However, from the viewpoint of water resistance and weather resistance of the formed cured resin composition, it is preferably 50% by mass or less based on the total amount with the polyisocyanate composition of the present embodiment. Even when such a water-dispersible polyisocyanate is mixed, it can be diluted in advance with the above-mentioned organic solvent in order to reduce the viscosity and improve the convenience in handling. In this case as well, it is desirable to reduce the amount of the organic solvent used as much as possible. The amount of the organic solvent used for dilution is 30% by mass based on the total amount of the polyisocyanate composition of the present embodiment and the water-dispersible polyisocyanate. The following is preferable.
水性塗料組成物は、手撹拌や撹拌機を用いて製造できる。配合に要する時間は、配合方法にもよるが、通常1分から30分程度である。 The aqueous coating composition can be produced using hand stirring or a stirrer. The time required for blending is usually about 1 to 30 minutes, depending on the blending method.
本実施形態の水性塗料組成物に、表面張力調整剤を用いることは、塗膜外観性を付与する上で好ましい。表面張力調整剤の種類は、特に限定されず、シリコン系、アクリル系などを用いることができる。表面張力調整剤は、水性ポリオールの樹脂分に対して0.05質量%〜5質量%用いることが好ましい。表面張力調整剤が0.05質量%以上であることで、塗膜外観性を付与でき、表面張力調整剤が5質量%以下であることで、耐水性を付与できる。 It is preferable to use a surface tension adjusting agent for the water-based coating composition of this embodiment in order to impart coating film appearance. The type of the surface tension adjusting agent is not particularly limited, and silicon-based, acrylic-based and the like can be used. The surface tension adjusting agent is preferably used in an amount of 0.05% by mass to 5% by mass with respect to the resin content of the aqueous polyol. When the surface tension modifier is 0.05% by mass or more, coating film appearance can be imparted, and when the surface tension modifier is 5% by mass or less, water resistance can be imparted.
上記シリコン系としては、市販品を用いることができ、例えば、BYK−302、BYK−307、BYK−325、BYK−331、BYK−333、BYK−342、BYK−347、BYK−348、BYK−349、BYK−378、BYK−3455(BYK社製)、Tego wet KL245、Tego wet 250、Tego wet 260、Tego wet 265、Tego wet 270、Tego wet 280(Evonic Tego Chemie社製)が挙げられる。これらは単独でも構わないし、複数を併用しても構わない。 A commercial item can be used as said silicon system, for example, BYK-302, BYK-307, BYK-325, BYK-331, BYK-333, BYK-342, BYK-347, BYK-348, BYK-. 349, BYK-378, BYK-3455 (manufactured by BYK), Tego wet KL245, Tego wet 250, Tego wet 260, Tego wet 265, Tego wet 270, and Tego wet 280 (Evoic Tego). These may be used alone or in combination.
上記アクリル系としては、市販品を用いることができ、例えば、BYK−381、BYK−3441(BYK社製)などが挙げられる。これらは単独でも構わないし、複数を併用しても構わない。 A commercial item can be used as said acrylic type, for example, BYK-381, BYK-3441 (made by BYK) etc. are mentioned. These may be used alone or in combination.
水性塗料組成物の製造に際しては、必要に応じて、例えば、錫、亜鉛、鉛等のカルボン酸等の有機金属化合物などの硬化促進剤;例えば、ヒンダードフェノールなどの酸化防止剤;例えば、ベンゾトリアゾール、ベンゾフェノンなどの紫外線吸収剤;例えば、ヒンダードアミンなどの光安定剤;例えば、酸化チタン、カーボンブラック、インジゴ、キナクリドン、パールマイカ、アルミペーストなどの顔料;その他レオロジーコントロール剤;分散剤;消泡剤;などの添加剤を配合することが可能である。 In the production of the aqueous coating composition, if necessary, for example, a curing accelerator such as an organic metal compound such as carboxylic acid such as tin, zinc and lead; for example, an antioxidant such as hindered phenol; UV absorbers such as triazole and benzophenone; light stabilizers such as hindered amines; pigments such as titanium oxide, carbon black, indigo, quinacridone, pearl mica, and aluminum paste; other rheology control agents; dispersants; It is possible to add additives such as;
紫外線吸収剤および/または光安定剤を水性塗料組成物中に含有させることは、高耐候性を付与する上で好ましい。紫外線吸収剤と光安定剤を併用すると、水性塗料組成物を硬化させた塗膜が特に耐候性に優れるため好ましい。紫外線吸収剤および/または光安定剤は、水性ポリオールの樹脂分に対して0.1質量%〜5質量%用いることが好ましい。 Inclusion of an ultraviolet absorber and / or a light stabilizer in the aqueous coating composition is preferable for imparting high weather resistance. When an ultraviolet absorber and a light stabilizer are used in combination, a coating film obtained by curing an aqueous coating composition is preferable because it is particularly excellent in weather resistance. It is preferable to use 0.1 mass%-5 mass% of ultraviolet absorbers and / or light stabilizers with respect to the resin content of the aqueous polyol.
ベンゾトリアゾール系の紫外線吸収剤の具体例としては、2−(2’−ヒドロキシ−5’−メチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−5’−tert−ブチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−3’,5’−ジ−tert−ブチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2−ヒドロキシ−5−tert−オクチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2−ヒドロキシ−3,5−ジ−tert−オクチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−[2’−ヒドロキシ−3’,5’−ビス(α,α’−ジメチルベンジル)フェニル]ベンゾトリアゾール)、メチル−3−[3−tert−ブチル−5−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−4−ヒドロキシフェニル]プロピオネートとポリエチレングリコール(分子量300)との縮合物(BASF社製、製品名:TINUVIN1130)、イソオクチル−3−[3−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−5−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル]プロピオネート(BASF社製、製品名:TINUVIN384)、2−(3−ドデシル−5−メチル−2−ヒドロキシフェニル)ベンゾトリアゾール(BASF社製、製品名:TINUVIN571)、2−(2’−ヒドロキシ−3’−tert−ブチル−5’−メチルフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−3’,5’−ジ−tert−アミルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−4’−オクトキシフェニル)ベンゾトリアゾール、2−[2’−ヒドロキシ−3’−(3’’,4’’,5’’,6’’−テトラヒドロフタルイミドメチル)−5’−メチルフェニル]ベンゾトリアゾール、2,2−メチレンビス[4−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)−6−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)フェノール]、2−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−4,6−ビス(1−メチル−1−フェニルエチル)フェノール(BASF社製、製品名:TINUVIN900)などが挙げられる。 Specific examples of the benzotriazole type ultraviolet absorber include 2- (2′-hydroxy-5′-methylphenyl) benzotriazole, 2- (2′-hydroxy-5′-tert-butylphenyl) benzotriazole, 2 -(2'-hydroxy-3 ', 5'-di-tert-butylphenyl) benzotriazole, 2- (2-hydroxy-5-tert-octylphenyl) benzotriazole, 2- (2-hydroxy-3,5 -Di-tert-octylphenyl) benzotriazole, 2- [2′-hydroxy-3 ′, 5′-bis (α, α′-dimethylbenzyl) phenyl] benzotriazole), methyl-3- [3-tert- Butyl-5- (2H-benzotriazol-2-yl) -4-hydroxyphenyl] propionate and polyethylene Condensate with N-glycol (molecular weight 300) (BASF, product name: TINUVIN 1130), isooctyl-3- [3- (2H-benzotriazol-2-yl) -5-tert-butyl-4-hydroxyphenyl] Propionate (manufactured by BASF, product name: TINUVIN384), 2- (3-dodecyl-5-methyl-2-hydroxyphenyl) benzotriazole (manufactured by BASF, product name: TINUVIN571), 2- (2′-hydroxy-3) '-Tert-butyl-5'-methylphenyl) -5-chlorobenzotriazole, 2- (2'-hydroxy-3', 5'-di-tert-amylphenyl) benzotriazole, 2- (2'-hydroxy -4'-octoxyphenyl) benzotriazole, 2- [2'-hydroxy-3 -(3 ", 4", 5 ", 6" -tetrahydrophthalimidomethyl) -5'-methylphenyl] benzotriazole, 2,2-methylenebis [4- (1,1,3,3-tetra Methylbutyl) -6- (2H-benzotriazol-2-yl) phenol], 2- (2H-benzotriazol-2-yl) -4,6-bis (1-methyl-1-phenylethyl) phenol (BASF) And a product name: TINUVIN900).
トリアジン系紫外線吸収剤としては、TINUVIN400(製品名、BASF社製)などが挙げられる。 Examples of the triazine ultraviolet absorber include TINUVIN400 (product name, manufactured by BASF).
ヒンダードアミン系光安定剤の具体例としては、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)サクシネート、ビス(2,2,6,6−テトラメチルピペリジル)セバケート、ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)2−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)−2−ブチルマロネート、1−[2−[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピニルオキシ]エチル]−4−[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピニルオキシ]−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)セバケートとメチル−1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル−セバケートの混合物(BASF社製、製品名:TINUVIN292)、ビス(1−オクトキシ−2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)セバケート、TINUVIN123(製品名、BASF社製)などが挙げられる。 Specific examples of the hindered amine light stabilizer include bis (2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl) succinate, bis (2,2,6,6-tetramethylpiperidyl) sebacate, bis (1, 2,2,6,6-pentamethyl-4-piperidyl) 2- (3,5-di-tert-butyl-4-hydroxybenzyl) -2-butylmalonate, 1- [2- [3- (3 5-Di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl) propynyloxy] ethyl] -4- [3- (3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl) propynyloxy] -2,2,6 6-tetramethylpiperidine, bis (1,2,2,6,6-pentamethyl-4-piperidyl) sebacate and methyl-1,2,2,6,6-pentamethyl-4-piperidyl-sebake Mixture (BASF, product name: TINUVIN292), bis (1-octoxy-2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl) sebacate, TINUVIN123 (product name, manufactured by BASF), etc. .
本実施形態の水性塗料組成物を硬化させて得られた塗膜は、写像性に優れる。そのため、自動車、バス、鉄道車両、建築機械、農業機械、建築物の床や壁や屋根、金属製品、モルタルやコンクリート製品、木工製品、プラスチック製品、ケイ酸カルシウム板や石膏ボードなどの窯業系建材など好ましく利用でき、スプレー塗装、ローラー塗装、カーテンフロー塗装、エアーナイフ塗装、グラビア塗装、ハケ塗りなどの一般的な方法を用いることができる。 The coating film obtained by curing the aqueous coating composition of this embodiment is excellent in image clarity. Therefore, automobiles, buses, railway vehicles, construction machinery, agricultural machinery, building floors, walls and roofs, metal products, mortar and concrete products, woodwork products, plastic products, ceramic building materials such as calcium silicate boards and plaster boards, etc. It can be preferably used, and general methods such as spray coating, roller coating, curtain flow coating, air knife coating, gravure coating and brush coating can be used.
本実の施形態における水性塗料組成物は、比較的長い可使時間を有しているが、製造後は、雰囲気温度によっても異なるが、1時間から3時間程度の間に使用することが好ましい。 Although the water-based paint composition in the present embodiment has a relatively long pot life, it is preferably used for about 1 to 3 hours after manufacture, although it varies depending on the ambient temperature. .
〔塗膜の製造方法〕
本実施形態の塗膜は、本実施形態の水性塗料組成物を硬化させた塗膜である。また、本実施形態の塗膜の製造方法は、本実施形態の塗料組成物を硬化させる工程を有する。硬化は自然乾燥により行なうことができるし、温風や赤外線などによる加熱乾燥も可能である。このように構成されているため、本実施形態の塗膜は、写像性に優れる。
[Method for producing coating film]
The coating film of the present embodiment is a coating film obtained by curing the aqueous coating composition of the present embodiment. Moreover, the manufacturing method of the coating film of this embodiment has the process of hardening the coating composition of this embodiment. Curing can be performed by natural drying, or by heat drying with warm air or infrared rays. Since it is comprised in this way, the coating film of this embodiment is excellent in image clarity.
〔湿気安定化方法〕
本実施形態のポリイソシアネート組成物の湿気安定化方法とは、1,6−ジイソシアナトヘキサンを含む脂肪族ジイソシアネートから得られ、かつ、イソシアヌレート基、ウレトジオン基、ウレトンイミノ基、及びイミノオキサジアジンジオン基を含有するポリイソシアネート組成物の湿気安定化方法である。また、上記イソシアヌレート基に対する上記ウレトンイミノ基のモル比(ウレトンイミノ基/イソシアヌレート基)を0.0010〜0.0050とし、かつ、上記イソシアヌレート基に対する上記イミノオキサジアジンジオン基のモル比(イミノオキサジアジンジオン基/イソシアヌレート基)を0.00050〜0.30とする。上記(ウレトンイミノ基/イソシアヌレート基)のモル比と、上記(イミノオキサジアジンジオン基/イソシアヌレート基)のモル比を、上記数値範囲内とすることにより、本実施形態のポリイソシアネート組成物において、湿気安定性の向上が図られる。
[Moisture stabilization method]
The moisture stabilization method of the polyisocyanate composition of the present embodiment is obtained from an aliphatic diisocyanate containing 1,6-diisocyanatohexane, and isocyanurate group, uretdione group, uretonimino group, and iminooxadiazine It is a moisture stabilization method of a polyisocyanate composition containing a dione group. The molar ratio of the uretonimino group to the isocyanurate group (uretonimino group / isocyanurate group) is set to 0.0010 to 0.0050, and the molar ratio of the iminooxadiazinedione group to the isocyanurate group (imino (Oxadiazindione group / isocyanurate group) is 0.00050 to 0.30. In the polyisocyanate composition of the present embodiment, the molar ratio of (uretonimino group / isocyanurate group) and the molar ratio of (iminooxadiazinedione group / isocyanurate group) are within the above numerical range. In addition, moisture stability is improved.
本実施形態のポリイソシアネート組成物の湿気安定化を図る観点から、上記(ウレトンイミノ基/イソシアヌレート基)のモル比は、0.0012〜0.0045が好ましく、0.0015〜0.0040がより好ましく、0.0020〜0.0035であることがさらに好ましい。また、(イミノオキサジアジンジオン基/イソシアヌレート基)のモル比は、0.0008〜0.20が好ましく、0.0012〜0.10がより好ましく、0.0016〜0.050がさらに好ましく、0.0020〜0.025であることがさらにより好ましい。なお、「湿気安定性」とは、本実施形態のポリイソシアネート組成物を、飽和湿度条件下で放置したとき、長時間ゲル状態にならずに維持し得る性質をいう。具体的には、後述する実施例に記載する方法により検証することができる。 From the viewpoint of stabilizing the moisture of the polyisocyanate composition of the present embodiment, the molar ratio of (uretonimino group / isocyanurate group) is preferably 0.0012 to 0.0045, more preferably 0.0015 to 0.0040. Preferably, it is 0.0020 to 0.0035. The molar ratio of (iminooxadiazinedione group / isocyanurate group) is preferably 0.0008 to 0.20, more preferably 0.0012 to 0.10, and still more preferably 0.0016 to 0.050. More preferably, it is 0.0020-0.025. “Moisture stability” refers to the property that the polyisocyanate composition of the present embodiment can be maintained without being in a gel state for a long time when left under saturated humidity conditions. Specifically, it can be verified by the method described in Examples described later.
以下、本実施形態を実施例及び比較例に基づいてさらに詳しく説明するが、本実施形態は、以下の実施例により何ら限定されるものではない。 Hereinafter, although this embodiment is demonstrated in more detail based on an Example and a comparative example, this embodiment is not limited at all by the following examples.
〔特性の測定方法〕
<粘度>
粘度は、E型粘度計(トキメック社製)を用いて25℃で測定した。測定に際しては、標準ローター(1°34’×R24)を用いた。回転数は、以下のとおりとした。
100rpm (128mPa・s未満の場合)
50rpm (128mPa・s以上256mPa・s未満の場合)
20rpm (256mPa・s以上640mPa・s未満の場合)
10rpm (640mPa・s以上1280mPa・s未満の場合)
5rpm (1280mPa・s以上2560mPa・s未満の場合)
なお、後述する各実施例及び各比較例で製造したポリイソシアネート組成物の不揮発分を以下に記載の方法によって調べ、その値が98質量%以上であったものは、そのまま測定に供した。
[Measurement method of characteristics]
<Viscosity>
The viscosity was measured at 25 ° C. using an E-type viscometer (manufactured by Tokimec). In the measurement, a standard rotor (1 ° 34 ′ × R24) was used. The number of rotations was as follows.
100 rpm (when less than 128 mPa · s)
50 rpm (128 mPa · s or more and less than 256 mPa · s)
20 rpm (256 mPa · s or more and less than 640 mPa · s)
10 rpm (in the case of 640 mPa · s or more and less than 1280 mPa · s)
5 rpm (in the case of 1280 mPa · s or more and less than 2560 mPa · s)
In addition, the non volatile matter of the polyisocyanate composition manufactured by each Example and each comparative example mentioned later was investigated by the method of the following description, and what was the value of 98 mass% or more was used for the measurement as it was.
<不揮発分>
不揮発分は、ポリイソシアネート組成物を、105℃、3時間加熱した場合の残存量から、下記式により求めた。
不揮発分(質量%)=(105℃、3時間加熱後のポリイソシアネート組成物の質量)/(加熱前のポリイソシアネート組成物の質量)×100
<Nonvolatile content>
The non-volatile content was calculated | required by the following formula from the residual amount at the time of heating a polyisocyanate composition at 105 degreeC for 3 hours.
Nonvolatile content (mass%) = (mass of polyisocyanate composition after heating at 105 ° C. for 3 hours) / (mass of polyisocyanate composition before heating) × 100
<NCO含有率>
NCO含有率(質量%)は、測定試料中の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。なお、後述する実施例及び比較例で製造したポリイソシアネート組成物の不揮発分を上述した方法によって調べ、その値が98質量%以上であったものは、そのまま測定に供した。
<NCO content>
The NCO content (mass%) was determined by back titration with 1N hydrochloric acid after neutralizing the isocyanate group in the measurement sample with excess 2N amine. In addition, the non volatile matter of the polyisocyanate composition manufactured by the Example and comparative example which are mentioned later was investigated by the method mentioned above, and the thing whose value was 98 mass% or more was used for the measurement as it was.
<HDIモノマー質量濃度>
まず、20mLサンプル瓶をデジタル天秤に乗せ試料を約1g精秤した。次に、ニトロベンゼン(内部標準液)を0.03〜0.04g加え精秤した。さらに、酢酸エチルを約9mL加えた後、蓋をしっかりしてよく混合し、サンプルを調製した。上記調製液を以下の条件で、ガスクロマトグラフィー分析し、定量した。
装置:SHIMADZU(株)GC−8A
カラム:信和化工(株)Silicone OV−17
カラムオーブン温度;120℃
インジェクション/ディテクター温度;160℃
<HDI monomer mass concentration>
First, a 20 mL sample bottle was placed on a digital balance, and about 1 g of the sample was precisely weighed. Next, 0.03 to 0.04 g of nitrobenzene (internal standard solution) was added and precisely weighed. Furthermore, after adding about 9 mL of ethyl acetate, the lid was tightly mixed well to prepare a sample. The above prepared solution was analyzed by gas chromatography under the following conditions and quantified.
Apparatus: SHIMADZU Co., Ltd. GC-8A
Column: Shinwa Kako Co., Ltd. Silicone OV-17
Column oven temperature: 120 ° C
Injection / detector temperature; 160 ° C
<ウレトジオン基/イソシアヌレート基、ウレトンイミノ基/イソシアヌレート基、イミノオキサジアジンジオン基/イソシアヌレート基、アロファネート基/イソシアヌレート基のモル比率>
BrukerBiospin社製 Avance600(商品名)を用いた、13C−NMRの測定により、ウレトジオン基/イソシアヌレート基、ウレトンイミノ基/イソシアヌレート基、イミノオキサジアジンジオン基/イソシアヌレート基、アロファネート基/イソシアヌレート基のモル比率をそれぞれ求めた。具体的な測定条件は以下のとおりとした。
<Mole ratio of uretdione group / isocyanurate group, uretonimino group / isocyanurate group, iminooxadiazinedione group / isocyanurate group, allophanate group / isocyanurate group>
By measuring 13 C-NMR using Avance 600 (trade name) manufactured by Bruker Biospin, uretdione group / isocyanurate group, ureton imino group / isocyanurate group, iminooxadiazinedione group / isocyanurate group, allophanate group / isocyanurate The molar ratio of groups was determined respectively. Specific measurement conditions were as follows.
13C−NMR装置:AVANCE600(ブルカーバイオスピン社製)
クライオプローブ:CP DUL 600S3 C/H−D−05 Z
(ブルカーバイオスピン社製)
共鳴周波数:150MHz
濃度:60wt/vol%
シフト基準:CDCl3(77ppm)
積算回数:10000回
パルスプログラム:zgpg30(プロトン完全デカップリング法、待ち時間2秒)
13 C-NMR apparatus: AVANCE 600 (manufactured by Bruker Biospin)
Cryoprobe: CP DUL 600S3 C / HD-05 Z
(Bruker Biospin)
Resonance frequency: 150 MHz
Concentration: 60 wt / vol%
Shift standard: CDCl 3 (77 ppm)
Integration number: 10,000 times Pulse program: zgpg30 (proton complete decoupling method, waiting time 2 seconds)
なお、上記測定においては、以下のシグナルの積分値を、測定している炭素の数で除し、その値から各モル比率を求めた。
イソシアヌレート基:148.6ppm付近:積分値÷3
ウレトジオン基:157.5ppm付近:積分値÷2
アロファネート基:154ppm付近:積分値÷1
ウレトンイミノ基:159.5ppm付近:積分値÷1
イミノオキサジアジンジオン基:137.3ppm付近:積分値÷1
In addition, in the said measurement, the integrated value of the following signals was divided | segmented by the number of the carbon currently measured, and each molar ratio was calculated | required from the value.
Isocyanurate group: around 148.6 ppm: integral value ÷ 3
Uretodione group: Around 157.5 ppm: integral value / 2
Allophanate group: around 154 ppm: integral value / 1
Uretonimino group: around 159.5 ppm: integral value ÷ 1
Iminooxadiazinedione group: around 137.3 ppm: integral value ÷ 1
<イソシアヌレート・ウレトジオン結合4量体/イソシアヌレート3量体の比率>
ポリイソシアネート組成物における、3個の1,6−イソシアナトヘキサンが重合したイソシアヌレート3量体(化合物αとも称す)に対する、4個の1,6−イソシアナトヘキサンが重合したイソシアヌレート・ウレトジオン結合4量体(化合物βとも称す)の存在比率を以下の方法に準拠して求めた。具体的には、ポリイソシアネート組成物中の化合物α及び化合物βの末端イソシアナト基をメタノールでウレタン化し、それを液体クロマトグラフ質量分析計(LC/MS)で分析した。以下に、サンプルの調製方法、測定方法を記載する。
<Ratio of isocyanurate / uretdione bond tetramer / isocyanurate trimer>
Isocyanurate-uretdione bond polymerized with four 1,6-isocyanatohexanes to isocyanurate trimer polymerized with three 1,6-isocyanatohexanes in polyisocyanate composition (also referred to as compound α) The abundance ratio of the tetramer (also referred to as compound β) was determined according to the following method. Specifically, the terminal isocyanate groups of compound α and compound β in the polyisocyanate composition were urethanated with methanol and analyzed with a liquid chromatograph mass spectrometer (LC / MS). The sample preparation method and measurement method are described below.
(1)サンプルの調製方法
ポリイソシアネート組成物100mgを秤量し、10mg/mLになるようにメタノールを添加した。その後、2日間静置して、存在するイソシアネート基を完全にメタノールと反応させて、メタノール溶液を準備した。
(1) Preparation method of sample 100 mg of polyisocyanate compositions were weighed, and methanol was added so that it might become 10 mg / mL. Then, it left still for 2 days, the isocyanate group which exists was made to react with methanol completely, and the methanol solution was prepared.
(2)測定方法
上記で得たメタノール溶液について、以下の装置を用いて測定した。
(2) Measuring method About the methanol solution obtained above, it measured using the following apparatuses.
・LC
装置:Waters ACQUITY UPLC
カラム:Phenomenex,Kinetex 2.6μ XB−C18 100A
(内径2.1mm、長さ50mm)
カラム温度:40℃
検出:220nm
流速:0.3mL/分
移動相:以下、A、B液のグラジェント
A=水(0.05%ギ酸)、B=アセトニトリル(0.05%ギ酸)
グラジェント条件
時間(分) A% B%
0 60 40
12 0 100
12.1 60 40
20 60 40
注入量:1μL
・MS
装置:Waters,Synapt G2
イオン化:ESI
モード:Positive
スキャンレンジ:m/z250〜2000
3個のHDIが重合したイソシアヌレート3量体のメタノール付加体(化合物α;下記式(VII))に対する、4個のHDIが重合したイソシアヌレート・ウレトジオン結合4量体のメタノール付加体(化合物β;下記式(VIII))のピーク面積比(β/α)で算出した。化合物αは、リテンションタイム1.55分付近に、検出イオン(m/z)601で検出された。化合物βは、リテンションタイム3.44分付近に、検出イオン(m/z)769で検出された。なお、下記式(VII)、(VIII)において、Meはメチル基を示す。
・ LC
Device: Waters ACQUITY UPLC
Column: Phenomenex, Kinetex 2.6μ XB-C18 100A
(Inner diameter 2.1mm, length 50mm)
Column temperature: 40 ° C
Detection: 220nm
Flow rate: 0.3 mL / min Mobile phase: A and B liquid gradients below
A = water (0.05% formic acid), B = acetonitrile (0.05% formic acid)
Gradient conditions
Time (minutes) A% B%
0 60 40
12 0 100
12.1 60 40
20 60 40
Injection volume: 1 μL
・ MS
Equipment: Waters, Synapt G2
Ionization: ESI
Mode: Positive
Scan range: m / z 250-2000
Isocyanurate trimer methanol adduct polymerized with 3 HDIs (compound α; the following formula (VII)), methanol adducts of isocyanurate / uretdione-bonded tetramers polymerized with 4 HDIs (compound β) The peak area ratio (β / α) of the following formula (VIII)). Compound α was detected with detection ions (m / z) 601 at a retention time of about 1.55 minutes. Compound β was detected with detection ions (m / z) 769 at a retention time of around 3.44 minutes. In the following formulas (VII) and (VIII), Me represents a methyl group.
<貯蔵後ジイソシアネートモノマー(DI)増加量>
ポリイソシアネート組成物を窒素雰囲気下、40℃で30日間貯蔵後、上記HDIモノマー質量濃度の測定条件のガスクロマトグラフ測定によりジイソシアネートモノマー濃度を測定した。貯蔵後のジイソシアネートモノマー濃度増加が0.15質量%以下を「◎」、0.15質量%超0.20質量%以下を「○」、0.20質量%超0.25質量%以下を「△」、0.25質量%を超える場合を「×」で表した。
<Increase amount of diisocyanate monomer (DI) after storage>
After storing the polyisocyanate composition in a nitrogen atmosphere at 40 ° C. for 30 days, the diisocyanate monomer concentration was measured by gas chromatographic measurement under the above-mentioned measurement conditions for the HDI monomer mass concentration. Increase in diisocyanate monomer concentration after storage is 0.15% by mass or less “◎”, more than 0.15% by mass 0.20% by mass or less “◯”, more than 0.20% by mass 0.25% by mass or less “ The case where “Δ” exceeds 0.25% by mass is represented by “x”.
<湿気安定性>
ポリイソシアネート組成物5.0g、酢酸ブチル5.0gを混合し、20℃、飽和湿度条件にて、ゲル化状態になるまでの日数を評価した。ゲル化状態になるまでの日数が2日未満の場合を「×」、2日以上3日未満の場合を「△」、3日以上4日未満の場合を「○」とし、4日以上の場合を「◎」とした。
<Moisture stability>
A polyisocyanate composition (5.0 g) and butyl acetate (5.0 g) were mixed, and the number of days until the gelled state was reached was evaluated at 20 ° C. and saturated humidity. When the number of days until gelation is less than 2 days, “×”, when 2 days or more and less than 3 days, “△”, when 3 days or more and less than 4 days, “○”, and 4 days or more The case was designated as “◎”.
<ポリイソシアネート組成物中のリン濃度の測定>
ポリイソシアネート組成物中のリン濃度(質量基準)は、以下の方法によって測定した。まず、試料約1.5gをコニカルビーカーに秤量し、濃硫酸20mLを加え、ヒーター上で加熱した。分解終了後、過酸化水素水を5mL加えた。その後、分解液が3〜5mL程度になるまでヒーター上で濃縮した。放冷後、純水で50mL容量のデジチューブに流し込み、25mLにメスアップし、混合し、測定試料とした。波長213.618nmに設定したプラズマ発光分光分析装置に測定試料を導入し定量した。
装置:プラズマ発光分光分析装置 サーモフイッシャーサイエンティフィック社製
型式:iCAP6300Duo
測定波長:213.618nm
<Measurement of phosphorus concentration in polyisocyanate composition>
The phosphorus concentration (mass basis) in the polyisocyanate composition was measured by the following method. First, about 1.5 g of a sample was weighed into a conical beaker, 20 mL of concentrated sulfuric acid was added, and the mixture was heated on a heater. After completion of the decomposition, 5 mL of hydrogen peroxide water was added. Then, it concentrated on the heater until the decomposition liquid became about 3-5 mL. After cooling, it was poured into a 50 mL capacity digital tube with pure water, made up to 25 mL, mixed, and used as a measurement sample. A measurement sample was introduced into a plasma emission spectrometer set to a wavelength of 213.618 nm and quantified.
Apparatus: Plasma emission spectroscopic analyzer Thermo Fisher Scientific Model: iCAP6300Duo
Measurement wavelength: 213.618 nm
<主剤混合安定性>
後述の水性塗料組成物を乾燥膜厚が約40μmになるようにガラス板に塗装し、23℃/50%RHの雰囲気下で7日間乾燥させた。5cm×5cmの塗膜表面に存在する凝集物を確認し、1個以下を○、2〜5個を△、6個以上を×とした。
<Main ingredient mixing stability>
A water-based coating composition described later was applied to a glass plate so that the dry film thickness was about 40 μm, and dried for 7 days in an atmosphere of 23 ° C./50% RH. Aggregates present on the surface of the 5 cm × 5 cm coating film were confirmed, and 1 or less was evaluated as ◯, 2 to 5 as Δ, and 6 or more as X.
<光沢>
脱油したアルミニウム板上に予め市販の溶剤系2液アクリルウレタン白エナメル塗料をスプレー塗装してセッティングし、その後80℃2時間乾燥し、室温で2週間以上養生させ、60度光沢値が10%以下になるまで表面を#1000のサンドペーパーで研磨したものを基材として準備した。その基材上に、後述の水性塗料組成物を乾燥膜厚が約40μmになるようにエアースプレーを用いて塗装し、23℃/50%RHの雰囲気下で7日間乾燥させた。その後、光沢計(スガ試験機株式会社製デジタル変角光沢計UDV−6P(商品名))を用い、JIS Z8741の条件で60度光沢値を測定した。
60度光沢値が90%以上を○、90%未満80%以上を△、80%未満を×と評価し
た。
<Glossy>
Sprayed with a commercially available solvent-based two-component acrylic urethane white enamel coating on a deoiled aluminum plate in advance, then dried at 80 ° C for 2 hours, cured at room temperature for 2 weeks, and 60% gloss value of 10% A substrate whose surface was polished with # 1000 sandpaper was prepared as a substrate until it became the following. On the substrate, an aqueous coating composition described later was applied using an air spray so that the dry film thickness was about 40 μm, and dried for 7 days in an atmosphere of 23 ° C./50% RH. Thereafter, a gloss value of 60 degrees was measured under the conditions of JIS Z8741 using a gloss meter (digital variable angle gloss meter UDV-6P (trade name) manufactured by Suga Test Instruments Co., Ltd.).
The 60 ° gloss value was evaluated as ○ when 90% or more, △ when less than 90% and 80% or more, and × when less than 80%.
<写像性>
軟鋼板(SPCC SB)をアセトンで脱油し、脱油した軟鋼板上に、後述の水性塗料組成物を乾燥膜厚が約40μmになるようにエアースプレーを用いて塗装し、23℃/50%RHの雰囲気下で7日間乾燥させた。その後、写像測定計(コニカミノルタ株式会社製ローポイントIQ−S(商品名))を用い、ASTM−D5767の条件で写像性(DOI値)を測定した。
写像性が80以上を◎、60以上80未満を○、60未満を×と評価した。
<Image clarity>
A mild steel plate (SPCC SB) was deoiled with acetone, and an aqueous coating composition described later was applied onto the degreased mild steel plate using an air spray so that the dry film thickness was about 40 μm, and 23 ° C./50 It was dried for 7 days under an atmosphere of% RH. Thereafter, the image clarity (DOI value) was measured under the conditions of ASTM-D5767 using a mapping meter (Low Point IQ-S (trade name) manufactured by Konica Minolta, Inc.).
The image clarity was evaluated as ◎ for 80 or more, ◯ for 60 or more and less than 80, and × for less than 60.
〔ポリイソシアネート組成物の調製〕
(実施例1)
撹拌機、温度計、還流冷却管、窒素吹き込み管、及び滴下ロートを取り付けた4ツ口フラスコ内を窒素雰囲気にし、HDI 6,000g、イソブタノール7.0gを仕込み、撹拌下反応器内温度を80℃、2時間保持した。その後、イソシアヌレート化触媒トリメチル−2−メチル−2−ヒドロキシエチルアンモニウムヒドロキシドをイソブタノールで5質量%に希釈した溶液5.0gを加え、イソシアヌレート化反応を行い、反応液のNCO含有率が44.6質量%になった時点でリン酸を添加し反応を停止した。この反応で増加したウレトジオン2量体濃度は1.0質量%以下であった。この後、昇温速度1.6℃/分の速度で、160℃まで昇温させ、160℃で、1時間保持した。その後、降温速度1.5℃/分の速度で、40℃まで降温させた。この加熱によりウレトジオン基並びに、ウレトンイミノ基、イソシアヌレート・ウレトジオン結合構造が生成した。得られた反応液をポアサイズ3μmのPTFEフィルター(商品名:T300A090C、ADVANTEC社製)を用いて濾過した。薄膜蒸発缶を用いて、160℃、0.2Torrの条件で2回精製し、不揮発分99.5質量%、粘度520mPa・s(25℃)、NCO含有率23.1質量%、HDIモノマー濃度0.11質量%、リン濃度4ppmのポリイソシアネート組成物P−1を得た。
また、13C−NMR測定によりウレトジオン基/イソシアヌレート基のモル比率は0.32、ウレトンイミノ基/イソシアヌレート基のモル比率は0.0022、イミノオキサジアジンジオン基/イソシアヌレート基のモル比率は0.0038、アロファネート基/イソシアヌレート基のモル比率は0.07であった。また、液体クロマトグラフィーによるイソシアヌレート・ウレトジオン結合4量体/イソシアヌレート3量体の面積比は0.065であった。その後、ポリイソシアネート組成物の貯蔵後ジイソシアネート(DI)増加量、湿気安定性を評価した。評価結果を表1に示す。
(Preparation of polyisocyanate composition)
Example 1
A four-necked flask equipped with a stirrer, thermometer, reflux condenser, nitrogen blowing tube, and dropping funnel is placed in a nitrogen atmosphere, charged with 6,000 g of HDI and 7.0 g of isobutanol, and the temperature inside the reactor under stirring is increased. Hold at 80 ° C. for 2 hours. Thereafter, 5.0 g of a solution obtained by diluting the isocyanuration catalyst trimethyl-2-methyl-2-hydroxyethylammonium hydroxide with isobutanol to 5% by mass is added to conduct an isocyanuration reaction, and the NCO content of the reaction solution is When it reached 44.6% by mass, phosphoric acid was added to stop the reaction. The uretdione dimer concentration increased by this reaction was 1.0 mass% or less. Thereafter, the temperature was raised to 160 ° C. at a temperature raising rate of 1.6 ° C./min, and held at 160 ° C. for 1 hour. Thereafter, the temperature was lowered to 40 ° C. at a rate of 1.5 ° C./min. This heating produced a uretdione group, a uretonimino group, and an isocyanurate / uretdione bond structure. The obtained reaction solution was filtered using a PTFE filter (trade name: T300A090C, manufactured by ADVANTEC) having a pore size of 3 μm. Using a thin film evaporator, purification was performed twice at 160 ° C. and 0.2 Torr, non-volatile content 99.5% by mass, viscosity 520 mPa · s (25 ° C.), NCO content 23.1% by mass, HDI monomer concentration A polyisocyanate composition P-1 having 0.11% by mass and a phosphorus concentration of 4 ppm was obtained.
Further, the molar ratio of uretdione group / isocyanurate group was 0.32, the molar ratio of uretonimino group / isocyanurate group was 0.0022, and the molar ratio of iminooxadiazinedione group / isocyanurate group was 13 C-NMR measurement. The molar ratio of 0.0038 and allophanate group / isocyanurate group was 0.07. The area ratio of isocyanurate / uretdione-bonded tetramer / isocyanurate trimer by liquid chromatography was 0.065. Thereafter, the amount of diisocyanate (DI) increased after storage of the polyisocyanate composition and the moisture stability were evaluated. The evaluation results are shown in Table 1.
(実施例2)
撹拌機、温度計、還流冷却管、窒素吹き込み管、滴下ロートを取り付けた4ツ口フラスコ内を窒素雰囲気にし、HDI 6,000g、イソブタノール11.0gを仕込み、撹拌下反応器内温度を80℃、2時間保持した。その後、イソシアヌレート化触媒トリメチル−2−メチル−2−ヒドロキシエチルアンモニウムヒドロキシドをイソブタノールで5質量%に希釈した溶液5.0gを加え、イソシアヌレート化反応を行い、反応液のNCO含有率が45.5質量%になった時点でリン酸を添加し反応を停止した。この反応で増加したウレトジオン2量体濃度は1.0質量%以下であった。この後、昇温速度1.6℃/分の速度で、160℃まで昇温させ、160℃で、1時間保持した。その後、降温速度1.5℃/分の速度で、40℃まで降温させた。この加熱によりウレトジオン基並びに、ウレトンイミノ基、イソシアヌレート・ウレトジオン結合構造が生成した。得られた反応液をポアサイズ3μmのPTFEフィルター(商品名:T300A090C、ADVANTEC社製)を用いて濾過した。薄膜蒸発缶を用いて、160℃、0.2Torrの条件で2回精製し、不揮発分99.5質量%、粘度280mPa・s(25℃)、NCO含有率23.2質量%、HDIモノマー濃度0.11質量%、リン濃度3ppmのポリイソシアネート組成物P−2を得た。その後の測定、評価は実施例1と同様に行った。評価結果を表1に示す。
(Example 2)
A four-necked flask equipped with a stirrer, thermometer, reflux condenser, nitrogen blowing tube, and dropping funnel was placed in a nitrogen atmosphere, charged with 6,000 g of HDI and 11.0 g of isobutanol, and the reactor temperature was 80 with stirring. Hold at 2 ° C. for 2 hours. Thereafter, 5.0 g of a solution obtained by diluting the isocyanuration catalyst trimethyl-2-methyl-2-hydroxyethylammonium hydroxide with isobutanol to 5% by mass is added to conduct an isocyanuration reaction, and the NCO content of the reaction solution is When it reached 45.5% by mass, phosphoric acid was added to stop the reaction. The uretdione dimer concentration increased by this reaction was 1.0 mass% or less. Thereafter, the temperature was raised to 160 ° C. at a temperature raising rate of 1.6 ° C./min, and held at 160 ° C. for 1 hour. Thereafter, the temperature was lowered to 40 ° C. at a rate of 1.5 ° C./min. This heating produced a uretdione group, a uretonimino group, and an isocyanurate / uretdione bond structure. The obtained reaction solution was filtered using a PTFE filter (trade name: T300A090C, manufactured by ADVANTEC) having a pore size of 3 μm. Using a thin film evaporator, it was purified twice under the conditions of 160 ° C. and 0.2 Torr, non-volatile content 99.5% by mass, viscosity 280 mPa · s (25 ° C.), NCO content 23.2% by mass, HDI monomer concentration A polyisocyanate composition P-2 having 0.11% by mass and a phosphorus concentration of 3 ppm was obtained. Subsequent measurement and evaluation were performed in the same manner as in Example 1. The evaluation results are shown in Table 1.
(実施例3)
イソシアヌレート化反応後の反応液の昇温速度、降温速度をそれぞれ、2.2℃/分、2.4℃/分に変更した。その他の条件は実施例1と同様に行い、ポリイソシアネート組成物P−3を得た。また、その後の測定、評価は実施例1と同様に行った。評価結果を表1に示す。
(Example 3)
The temperature increase rate and temperature decrease rate of the reaction solution after the isocyanuration reaction were changed to 2.2 ° C./min and 2.4 ° C./min, respectively. Other conditions were the same as in Example 1 to obtain a polyisocyanate composition P-3. Subsequent measurements and evaluations were performed in the same manner as in Example 1. The evaluation results are shown in Table 1.
(実施例4)
イソシアヌレート化反応後の反応液の加温条件を155℃、1.0時間に変更した。
その他の条件は実施例1と同様に行い、ポリイソシアネート組成物P−4を得た。
また、その後の測定、評価は実施例1と同様に行った。評価結果を表1に示す。
Example 4
The heating condition of the reaction solution after the isocyanuration reaction was changed to 155 ° C. and 1.0 hour.
Other conditions were the same as in Example 1 to obtain a polyisocyanate composition P-4.
Subsequent measurements and evaluations were performed in the same manner as in Example 1. The evaluation results are shown in Table 1.
(実施例5)
イソシアヌレート化反応後の反応液の加温条件を165℃、5.0時間に変更した。その他の条件は実施例1と同様に行い、ポリイソシアネート組成物P−5を得た。また、その後の測定、評価は実施例1と同様に行った。評価結果を表1に示す。
(Example 5)
The heating condition of the reaction solution after the isocyanuration reaction was changed to 165 ° C. and 5.0 hours. Other conditions were the same as in Example 1 to obtain a polyisocyanate composition P-5. Subsequent measurements and evaluations were performed in the same manner as in Example 1. The evaluation results are shown in Table 1.
(比較例1)
イソシアヌレート化反応後の反応液の昇温速度、降温速度をそれぞれ、2.6℃/分、4.5℃/分に変更した。その他の条件は実施例1と同様に行い、ポリイソシアネート組成物C−1を得た。また、その後の測定、評価は実施例1と同様に行った。評価結果を表2に示す。
(Comparative Example 1)
The temperature increase rate and temperature decrease rate of the reaction solution after the isocyanuration reaction were changed to 2.6 ° C./min and 4.5 ° C./min, respectively. Other conditions were the same as in Example 1 to obtain a polyisocyanate composition C-1. Subsequent measurements and evaluations were performed in the same manner as in Example 1. The evaluation results are shown in Table 2.
(比較例2)
イソシアヌレート化反応後、昇温速度0.3℃/分の速度で、165℃まで昇温させ、165℃で、8時間保持した。その後、降温速度0.3℃/分の速度で、40℃まで降温させた。その他の条件は実施例1と同様に行い、ポリイソシアネート組成物C−2を得た。また、その後の測定、評価は実施例1と同様に行った。評価結果を表2に示す。
(Comparative Example 2)
After the isocyanuration reaction, the temperature was raised to 165 ° C. at a rate of temperature rise of 0.3 ° C./min, and held at 165 ° C. for 8 hours. Thereafter, the temperature was lowered to 40 ° C. at a rate of 0.3 ° C./min. Other conditions were the same as in Example 1 to obtain a polyisocyanate composition C-2. Subsequent measurements and evaluations were performed in the same manner as in Example 1. The evaluation results are shown in Table 2.
(比較例3)
撹拌機、温度計、還流冷却管、窒素吹き込み管、滴下ロートを取り付けた4ツ口フラスコ内を窒素雰囲気にし、HDI 6,000g、イソブタノール7.0gを仕込み、撹拌下反応器内温度を80℃、2時間保持した。その後、イソシアヌレート化触媒トリメチル−2−メチル−2−ヒドロキシエチルアンモニウムヒドロキシドをイソブタノールで5質.0量%に希釈した溶液5.0gを加え、イソシアヌレート化反応を行い、反応液のNCO含有率が44.1質量%になった時点でリン酸を添加し、反応を停止した。この反応で増加したウレトジオン2量体濃度は1.0質量%以下であった。反応液を更に100℃、1時間保持した。得られた反応液をポアサイズ3μmのPTFEフィルター(商品名:T300A090C、ADVANTEC社製)を用いて濾過した。薄膜蒸発缶を用いて、160℃、0.2Torrの条件で2回精製し、不揮発分99.5質量%、粘度1050mPa・s(25℃)、NCO含有率23.1質量%、HDIモノマー濃度0.09質量%、リン濃度20ppmのポリイソシアネート組成物C−3を得た。また、その後の測定、評価は実施例1と同様に行った。評価結果を表2に示す。
(Comparative Example 3)
A four-necked flask equipped with a stirrer, thermometer, reflux condenser, nitrogen blowing tube, and dropping funnel was placed in a nitrogen atmosphere, charged with 6,000 g of HDI and 7.0 g of isobutanol, and the reactor temperature was 80 with stirring. Hold at 2 ° C. for 2 hours. Thereafter, the isocyanurate conversion catalyst trimethyl-2-methyl-2-hydroxyethylammonium hydroxide was mixed with isobutanol. 5.0 g of a solution diluted to 0% by weight was added to carry out an isocyanuration reaction. When the NCO content of the reaction solution reached 44.1% by mass, phosphoric acid was added to stop the reaction. The uretdione dimer concentration increased by this reaction was 1.0 mass% or less. The reaction solution was further maintained at 100 ° C. for 1 hour. The obtained reaction solution was filtered using a PTFE filter (trade name: T300A090C, manufactured by ADVANTEC) having a pore size of 3 μm. Using a thin film evaporator, it was purified twice under the conditions of 160 ° C. and 0.2 Torr, non-volatile content 99.5% by mass, viscosity 1050 mPa · s (25 ° C.), NCO content 23.1% by mass, HDI monomer concentration Polyisocyanate composition C-3 having 0.09% by mass and a phosphorus concentration of 20 ppm was obtained. Subsequent measurements and evaluations were performed in the same manner as in Example 1. The evaluation results are shown in Table 2.
(比較例4)
撹拌機、温度計、還流冷却管、窒素吹き込み管、滴下ロートを取り付けた4ツ口フラスコ内を窒素雰囲気にし、HDI 6,000gを仕込み、撹拌下反応器内温度を30℃、2時間保持した。その後、14.8g(0.1mol)の1−ブチルホスホランを添加し、15時間保持した。その後、3.6g(0.11mol)の元素状硫黄の添加により、反応を停止した。得られた反応液をポアサイズ3μmのPTFEフィルター(商品名:T300A090C、ADVANTEC社製)を用いて濾過した。薄膜蒸発缶を用いて、160℃、0.2Torrの条件で2回精製し、不揮発分99.5質量%、粘度1000mPa・s(25℃)、NCO含有率23.3質量%、HDIモノマー濃度0.12質量%、リン濃度100ppm超のポリイソシアネート組成物C−4を得た。また、その後の測定、評価は実施例1と同様に行った。評価結果を表2に示す。
(Comparative Example 4)
A four-necked flask equipped with a stirrer, thermometer, reflux condenser, nitrogen blowing tube, and dropping funnel was placed in a nitrogen atmosphere, 6,000 g of HDI was charged, and the reactor internal temperature was maintained at 30 ° C. for 2 hours with stirring. . Thereafter, 14.8 g (0.1 mol) of 1-butylphosphorane was added and held for 15 hours. Thereafter, the reaction was stopped by adding 3.6 g (0.11 mol) of elemental sulfur. The obtained reaction solution was filtered using a PTFE filter (trade name: T300A090C, manufactured by ADVANTEC) having a pore size of 3 μm. Using a thin film evaporator, purified twice at 160 ° C. and 0.2 Torr, non-volatile content 99.5% by mass, viscosity 1000 mPa · s (25 ° C.), NCO content 23.3% by mass, HDI monomer concentration Polyisocyanate composition C-4 having 0.12% by mass and a phosphorus concentration of more than 100 ppm was obtained. Subsequent measurements and evaluations were performed in the same manner as in Example 1. The evaluation results are shown in Table 2.
(比較例5)
撹拌機、温度計、窒素吹き込み管を取り付けた4ツ口フラスコ内を窒素雰囲気にし、比較例1で得たポリイソシアネート組成物C−1 700g、比較例5で得たポリイソシアネート組成物C−4 300gを仕込み、40℃、2時間撹拌し、ポリイソシアネート組成物C−5を得た。また、その後の測定、評価は実施例1と同様に行った。評価結果を表1に示す。
(Comparative Example 5)
A four-necked flask equipped with a stirrer, a thermometer, and a nitrogen blowing tube was placed in a nitrogen atmosphere, 700 g of the polyisocyanate composition C-1 obtained in Comparative Example 1, and the polyisocyanate composition C-4 obtained in Comparative Example 5 300 g was charged and stirred at 40 ° C. for 2 hours to obtain a polyisocyanate composition C-5. Subsequent measurements and evaluations were performed in the same manner as in Example 1. The evaluation results are shown in Table 1.
(実施例6)
撹拌機、温度計、窒素吹き込み管を取り付けた4ツ口フラスコ内を窒素雰囲気にし、比較例1で得たポリイソシアネート組成物C−1 820g、比較例4で得たポリイソシアネート組成物C−4 180gを仕込み、40℃、2時間撹拌し、ポリイソシアネート組成物P−6を得た。また、その後の測定、評価は実施例1と同様に行った。評価結果を表1に示す。
(Example 6)
A four-necked flask equipped with a stirrer, a thermometer, and a nitrogen blowing tube was placed in a nitrogen atmosphere, 820 g of the polyisocyanate composition C-1 obtained in Comparative Example 1, and the polyisocyanate composition C-4 obtained in Comparative Example 4 180 g was charged and stirred at 40 ° C. for 2 hours to obtain a polyisocyanate composition P-6. Subsequent measurements and evaluations were performed in the same manner as in Example 1. The evaluation results are shown in Table 1.
(比較例6)
撹拌機、温度計、還流冷却管、窒素吹き込み管、及び滴下ロートを取り付けた4ツ口フラスコ内を窒素雰囲気にし、HDI 6,000g、イソブタノール7.0gを仕込み、撹拌下反応器内温度を80℃、2時間保持した。その後、イソシアヌレート化触媒トリメチル−2−メチル−2−ヒドロキシエチルアンモニウムヒドロキシドをイソブタノールで5質量%に希釈した溶液5.0gを加え、イソシアヌレート化反応を行い、反応液のNCO含有率が44.6質量%になった時点でリン酸を添加し反応を停止した。この反応で増加したウレトジオン2量体濃度は1.0質量%以下であった。この後、昇温速度1.6℃/分の速度で、160℃まで昇温させ、160℃で、1時間保持した。その後、降温速度1.5℃/分の速度で、40℃まで降温させた。この加熱によりウレトジオン基並びに、ウレトンイミノ基、イソシアヌレート・ウレトジオン結合構造が生成した。薄膜蒸発缶を用いて、160℃、0.2Torrの条件で2回精製し、不揮発分99.5質量%、粘度520mPa・s(25℃)、NCO含有率23.1質量%、HDIモノマー濃度0.11質量%、リン濃度100ppm超のポリイソシアネート組成物C−6を得た。また、その後の測定、評価は実施例1と同様に行った。評価結果を表2に示す。
(Comparative Example 6)
A four-necked flask equipped with a stirrer, thermometer, reflux condenser, nitrogen blowing tube, and dropping funnel is placed in a nitrogen atmosphere, charged with 6,000 g of HDI and 7.0 g of isobutanol, and the temperature inside the reactor under stirring is increased. Hold at 80 ° C. for 2 hours. Thereafter, 5.0 g of a solution obtained by diluting the isocyanuration catalyst trimethyl-2-methyl-2-hydroxyethylammonium hydroxide with isobutanol to 5% by mass is added to conduct an isocyanuration reaction, and the NCO content of the reaction solution is When it reached 44.6% by mass, phosphoric acid was added to stop the reaction. The uretdione dimer concentration increased by this reaction was 1.0 mass% or less. Thereafter, the temperature was raised to 160 ° C. at a temperature raising rate of 1.6 ° C./min, and held at 160 ° C. for 1 hour. Thereafter, the temperature was lowered to 40 ° C. at a rate of 1.5 ° C./min. This heating produced a uretdione group, a uretonimino group, and an isocyanurate / uretdione bond structure. Using a thin film evaporator, purification was performed twice at 160 ° C. and 0.2 Torr, non-volatile content 99.5% by mass, viscosity 520 mPa · s (25 ° C.), NCO content 23.1% by mass, HDI monomer concentration Polyisocyanate composition C-6 having 0.11% by mass and a phosphorus concentration of more than 100 ppm was obtained. Subsequent measurements and evaluations were performed in the same manner as in Example 1. The evaluation results are shown in Table 2.
(比較例7)
イソシアヌレート化反応後の反応液を、ポアサイズ0.1μmのPTFEフィルター(商品名:T010A090C、ADVANTEC社製)を用いて濾過した。濾過に、実施例1の10倍以上の時間を要した。その他の条件は実施例1と同様に行い、ポリイソシアネート組成物C−7を得た。また、その後の測定、評価は実施例1と同様に行った。評価結果を表2に示す。
(Comparative Example 7)
The reaction solution after the isocyanuration reaction was filtered using a PTFE filter (trade name: T010A090C, manufactured by ADVANTEC) having a pore size of 0.1 μm. The filtration took 10 times or more the time of Example 1. Other conditions were the same as in Example 1 to obtain a polyisocyanate composition C-7. Subsequent measurements and evaluations were performed in the same manner as in Example 1. The evaluation results are shown in Table 2.
以下、表1及び表2において、「B/Aモル比率」は13C−NMRにおける積分値より算出した(ウレトジオン基吸収×1/2)/(イソシアヌレート基吸収×1/3)を示し、「C/Aモル比率」は13C−NMRにおける積分値より算出した(ウレトンイミノ基吸収)/(イソシアヌレート基吸収×1/3)を示し、「D/Aモル比率」は13C−NMRにおける積分値より算出した(イミノオキサジアジンジオン基吸収)/(イソシアヌレート基吸収×1/3)を示し、「E/Aモル比率」は13C−NMRにおける積分値より算出した(アロファネート基吸収)/(イソシアヌレート基吸収×1/3)を示し、「F/A比率」は液体クロマトグラフィーにおける面積比より算出した(イソシアヌレート・ウレトジオン結合4量体)/(イソシアヌレート3量体)を示した。 Hereinafter, in Tables 1 and 2, “B / A molar ratio” indicates (uretdione group absorption × 1/2) / (isocyanurate group absorption × 1/3) calculated from an integrated value in 13 C-NMR. “C / A molar ratio” indicates (uretonimino group absorption) / (isocyanurate group absorption × 1/3) calculated from an integrated value in 13 C-NMR, and “D / A molar ratio” is 13 C-NMR. (Iminooxadiazinedione group absorption) / (isocyanurate group absorption × 1/3) calculated from the integrated value, and “E / A molar ratio” calculated from the integrated value in 13 C-NMR (allophanate group absorption) ) / (Isocyanurate group absorption × 1/3), and “F / A ratio” was calculated from the area ratio in liquid chromatography (isocyanurate / uretdione-bonded tetramer) / (isocyanate) Nurate trimer).
〔水性塗料組成物の作製〕
(実施例7)
水性アクリルポリールSetaqua6515(OH含有量3.3%、不揮発分45%)62.23gを容器に計り取り、撹拌しながらレベリング剤BYK−348(BYK社製)を0.10g、Tego Wet 270(Evonic Tego Chemie社製)を0.10g、紫外線吸収剤Tinuvin 1130(BASF社製)を0.65g、光安定剤Tinuvin 292(BASF社製)を0.32g、水を4.51g添加し、5分間撹拌した。これに、実施例1で作製したポリイソシアネート組成物P−1の64重量部を、希釈溶剤としてブチルグリコールアセテート36重量部で予め混合したものを、イソシアネート基とヒドロキシル基のモル比が、NCO/OH=1.5になるように(22.7g)加え、10分間撹拌することにより、水性塗料組成物を作製した。主剤との混合安定性の評価結果を表3に示す。また、基材に塗布、乾燥させた後の塗膜物性を表3に示す。
[Production of water-based paint composition]
(Example 7)
Aqueous acrylic polyol Setaqua 6515 (OH content 3.3%, non-volatile content 45%) 62.23 g was weighed into a container, and while stirring, 0.10 g of leveling agent BYK-348 (manufactured by BYK), Tego Wet 270 ( 0.10 g of Evonic Tego Chemie), 0.65 g of UV absorber Tinuvin 1130 (BASF), 0.32 g of light stabilizer Tinuvin 292 (BASF), 4.51 g of water, and 5 Stir for minutes. To this, 64 parts by weight of the polyisocyanate composition P-1 prepared in Example 1 was previously mixed with 36 parts by weight of butyl glycol acetate as a diluent solvent, and the molar ratio of isocyanate groups to hydroxyl groups was NCO / An aqueous coating composition was prepared by adding OH = 1.5 (22.7 g) and stirring for 10 minutes. The evaluation results of the mixing stability with the main agent are shown in Table 3. In addition, Table 3 shows the physical properties of the coating film after being applied to the substrate and dried.
(実施例8〜12、比較例8〜14)
実施例7と同様の手順で水性塗料組成物を作製した。主剤との混合安定性の評価結果を表3および表4に示す。また、基材に塗布、乾燥させた後の塗膜物性を表3および表4に示す。
(Examples 8-12, Comparative Examples 8-14)
A water-based coating composition was prepared in the same procedure as in Example 7. Tables 3 and 4 show the results of evaluation of the mixing stability with the main agent. Table 3 and Table 4 show the physical properties of the coating film after being applied to the substrate and dried.
実施例1〜6のポリイソシアネート組成物は、低粘度であり、貯蔵安定性、湿気安定性に優れ、実施例7〜12の水性塗料組成物は、主剤との混合安定性、光沢、写像性に優れることが確認された。 The polyisocyanate compositions of Examples 1 to 6 have a low viscosity and excellent storage stability and moisture stability. The aqueous coating compositions of Examples 7 to 12 have mixing stability with the main agent, gloss, and image clarity. It was confirmed to be excellent.
本発明に係るポリイソシアネート組成物を硬化剤として用いた水性塗料組成物は、ロール塗装、カーテンフロー塗装、スプレー塗装、ベル塗装、静電塗装等の塗料として利用することができる。また、鋼板、表面処理鋼板等の金属、及びプラスチック、木材、フィルム、無機材料等の素材へのプライマーや上中塗り塗料として用いることもできる。さらに、防錆鋼板を含むプレコートメタル、自動車塗装等に耐熱性、美粧性(表面平滑性、鮮鋭性)等を付与する塗料としても有用である。またさらに、接着剤、粘着剤、エラストマー、フォーム、表面処理剤等のウレタン原料としても有用である。 The aqueous coating composition using the polyisocyanate composition according to the present invention as a curing agent can be used as a coating such as roll coating, curtain flow coating, spray coating, bell coating, electrostatic coating and the like. Moreover, it can also be used as a primer or top intermediate coating material for metals such as steel plates and surface-treated steel plates, and materials such as plastics, wood, films and inorganic materials. Furthermore, it is also useful as a paint for imparting heat resistance, cosmetic properties (surface smoothness, sharpness), etc. to pre-coated metals including rust-proof steel plates and automobile coatings. Furthermore, it is also useful as a urethane raw material for adhesives, pressure-sensitive adhesives, elastomers, foams, surface treatment agents and the like.
Claims (3)
イソシアヌレート基、ウレトジオン基、ウレトンイミノ基、及びイミノオキサジアジンジオン基を含有し、
前記ウレトンイミノ基/前記イソシアヌレート基のモル比率が0.0010〜0.0050であり、前記イミノオキサジアジンジオン基/前記イソシアヌレート基のモル比率が0.00050〜0.30であり、かつ、
プラズマ発光分光分析におけるリン濃度が1〜50ppmである、
ポリイソシアネート組成物。 Obtained from an aliphatic diisocyanate containing 1,6-diisocyanatohexane,
Containing an isocyanurate group, a uretdione group, a uretonimino group, and an iminooxadiazinedione group;
The molar ratio of the uretonimino group / the isocyanurate group is 0.0010 to 0.0050, the molar ratio of the iminooxadiazinedione group / the isocyanurate group is 0.00050 to 0.30, and
The phosphorus concentration in plasma emission spectroscopy is 1-50 ppm,
Polyisocyanate composition.
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