JP2890130B2 - 一液型自己硬化性樹脂の製造方法 - Google Patents
一液型自己硬化性樹脂の製造方法Info
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Description
ソシアネート基と水酸基とを併存する接着剤や塗料など
に有用な一液型自己硬化性樹脂の新規な製造方法に関す
る。
イソシアネート系架橋剤で硬化させる二液型または一液
型の塗料は耐薬品性、物性および耐候性等に優れた塗膜
を形成し、自動車用塗料等に幅広く使用されている。
配合時および塗装時等の安全衛生上の問題や該両成分を
混合した後の塗料液のポットライフ(可使時間)が短く
塗装作業中に増粘したり、塗装機器の洗浄が困難になる
等の欠陥がある。また、一液型では、架橋剤のブロック
したポリイソシアネート化合物と基体樹脂との相溶性が
低下し、塗膜の硬化性や光沢、平滑性が劣化するという
欠陥がある。
基含有ラジカル重合性単量体またはそれをブロックした
ものと水酸基含有ラジカル重合性単量体とを共重合して
同一分子内に相補性反応基を導入した自己架橋性樹脂が
特開昭63−186722号等に開示されている。
含有ラジカル重合性単量体と水酸基含有ラジカル重合性
単量体との共重合反応を可能な限り低温で行ってもイソ
シアネート基と水酸基との反応を防ぐことは困難であ
り、重合反応中にゲル化しやすい。特に、上記イソシア
ネート基含有単量体は主としてα−メチルスチレンの誘
導体であるので、アゾ系の重合開始剤では充分な重合率
が得られず、また過酸化物系やカーボネート系の開始剤
を用いても高い重合率を得るためには100℃以上の温度
での重合が必要である。一方、ブロックされたイソシア
ネート基含有単量体を用いると重合反応中にゲル化の恐
れは少ないが、特に、フェノール系やオキシム系などの
ブロック剤でブロックしたイソシアネート基含有単量体
を用いると重合反応が高温(約120〜140℃)であるため
重合中に著しく着色するという欠点があり、又これら以
外のブロック剤では解離温度が高くなるため、得られた
自己硬化性樹脂の硬化のため更に高温(約170℃以上)
に加熱する必要を生じ、低温(約120℃以下)硬化性の
ものが得られにくい。
ねた結果、ゲル化、着色、重合率低下等の問題点を解決
し、しかも低温硬化も可能な新規な一液型自己架橋(硬
化)性樹脂の製造方法の開発に至った。
重合性単量体のみを、又は該単量体と他のラジカル重合
性単量体とを、重合せしめてなる重合体骨格中の該イソ
シアネート基の一部をブロックし、次いで残りの未ブロ
ックイソシアネート基にアルカノールアミンを反応させ
て該重合体骨格中に水素基を導入することを特徴とする
同一分子内にブロックイソシアネート基と水酸基とが併
存する一液型自己硬化性樹脂の製造方法に係る。
ル重合性単量体(以下、「NCOモノマー」と略称するこ
とがある)は1分子中に遊離の未ブロックイソシアネー
ト基とラジカル重合性二重結合とをそれぞれ少なくとも
1個ずつ有する化合物であって、該NCOモノマーを用い
て1分子中に少なくとも2個の遊離の未ブロックイソシ
アネート基を有する重合体(以下、「NCO重合体」と略
称することがある)を製造する。
アネート、2−イソシアネートエチルメタクリレート、
m−またはp−イソプロペニル−α,α′−ジメチルベ
ンジルイソシアネート、および水酸基含有ビニル単量体
とジイソシアネート化合物との等モル付加物などから選
ばれた一種または二種以上を用いることができる。
ル重合性二重結合とをそれぞれ1個以上有する化合物で
あり、例えば、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレ
ートや2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレートな
どのアクリル酸又はメタクリル酸とグリコール(炭素数
2〜20)との等モル付加物などがあげられ、また、ジイ
ソシアネート化合物は1分子中に2個のイソシアネート
基を有するものであり、例えば、トリレンジイソシアネ
ート、4,4′−ジフェニルメタンジイソシアネート、キ
シリレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシア
ネート、リジンジイソシアネート、4,4′−メチレンビ
ス(シクロヘキシルジイソシアネート)、メチルシクロ
ヘキサン−2,4(2,6)−ジイソシアネート、イソホロン
ジイソシアネートおよびトリメチルヘキサンジイソシア
ネートなどがあげられる。
は、2−イソシアネートエチルメタクリレート、m−イ
ソプロペニル−α,α′−ジメチルベンジルイソシアネ
ート、2−ヒドロキシエチルアクリレートとイソホロン
ジイソシアネートとの等モル付加物などである。
他のラジカル重合性単量体と共重合せしめることによっ
て得られる。
性二重結合を有し、かつ活性水素(例えば−OH、>NH、
−NH2など)を有さない化合物が好ましく、具体的には
スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン等の芳
香族ビニル系単量体;メチル(メタ)アクリレート、エ
チル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)、アクリレ
ート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ラウ
リル(メタ)アクリレート、トリデシル(メタ)アクリ
レート、ステアリル(メタ)アクリレート、シクロヘキ
シル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレ
ート等の(メタ)アクリル酸エステル類;ビスコース3
F、同3MF、同8F、同8MF(いずれも大阪有機化学社製、
商品名)、パーフルオロシクロヘキシル(メタ)アクリ
レート、N−2−プロピルパーフルオロオクタンスルホ
ン酸アミドエチル(メタ)アクリレート、フッ化ビニ
ル、フッ化ビニリデン等の含フッ素ビニル系単量体;N,
N′−ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,
N′−ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,
N′−ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,
N′−ジエチル(メタ)アクリルアミド等の含窒素ビニ
ル系単量体;ビニルエチルエーテル、ビニルブチルエー
テル等のビニルエーテル系単量体;および、(メタ)ア
クリル酸グリシジル、3,4−エポキシシクロヘキシルメ
チル(メタ)アクリレート、アリールグリシジルエーテ
ル、メチロールアクリルアミドのアルキルエーテル化
物、(メタ)アクリルアミド、(メタ)アクリル酸クロ
ライド、塩化ビニル、塩化ビニリデン、(メタ)アクリ
ロニトリル、γ−メタクリロキシアルキルトリメトキシ
シラン等が挙げられ、これらは1種もしくは2種以上混
合されて用いられる。
CO重合体1分子中に遊離イソシアネート基を2個以上有
する範囲であれば特に制限されないが、NCOモノマー/
他のラジカル重合性単量体の重量比に基いて100/0〜1/9
9、特に100/0〜10/90の範囲が適している。
ジカル重合性単量体との重合反応は通常活性水素を有し
ない不活性有機溶剤中で行なうことが好ましい。
ート基と反応する活性水素を有しない溶剤を意味し、脂
肪族炭化水素系、芳香族系、エステル系、ケトン系等の
単一、または、混合溶剤が用いられる。これらの溶剤は
水分を含有していることがあるので必要に応じて脱水し
ておくことが好ましい。
のラジカル重合性単量体とを不活性有機溶剤中で、通
常、50〜180℃の温度で、ラジカル重合開始剤を用いて
重合することによって得られる。該重合体の分子量は、
反応濃度、開始剤量等によって調整できる。反応濃度は
ポリマー分で20〜80重量%の範囲で行われる。
酸化ラウロイル、過酸化カプロイル、t−ブチルパーオ
クトエイト、過酸化ジアセチル等の有機過酸化物;アゾ
ビスイソブチロニトリル、アゾビスα,γ−ジメチルバ
レロニトリル、ジメチルα,α′−アゾイソブチレート
等のアゾ系触媒;ジイソプロピルペルオキシカルボネー
ト等のジアルキルペルオキシジカルボネート、および、
レドックス系開始剤等が使用できる。重合開始剤の濃度
は全単量体の0.01〜15重量%、特に、0.1〜10重量%の
範囲内が好ましい。
線や紫外線等を利用して重合することも可能である。
ファポリメリゼーション法も利用できる。
プロペニル−α,α′−ジメチルベンジルイソシアネー
トを用いる場合には、重合率を上げるために過酸化物系
またはカルボネート系の開始剤を用い、反応は100℃以
上で行うのが好ましい。より好ましくは、アクリレート
系モノマーを併用すると重合率の高いNCO重合体を得や
すい。
合体の分子量は、数平均分子量で500〜50000、好ましく
は、1000〜30000の範囲である。
2個以上有しているが、活性水素を全く有していないこ
とが好ましい。
れる遊離イソシアネート基の一部にブロック剤を反応さ
せてブロックする。つまり、ブロック剤を反応させた後
のNCO重合体は遊離の未ブロックイソシアネート基とブ
ロックされたイソシアネート基とが併存している。
ル、キシレノール、p−エチルフェノール、o−イソプ
ロピルフェノール、p−tert−ブチルフェノール、p−
tert−オクチルフェノール、チモール、p−ナフトー
ル、p−ニトロフェノール、p−クロロフェノールなど
のフェノール系;メタノール、エタノール、ブロパノー
ル、ブタノール、エチレングリコール、メチルセロソル
ブ、ブチルセロソルブ、メチルカルビトール、ベンジル
アルコール、フェニルセロソルブ、フルフリルアルコー
ル、シクロヘキサノールなどのアルコール系;マロン酸
ジメチル、マロン酸ジエチル、アセト酢酸エチルなどの
活性メチレン系;ブチルメルカプタン、チオフェノー
ル、tert−ドデシルメルカプタンなどのメルカプタン
系;アセトアニリド、アセトアニシジド、酢酸アミド、
ベンズアミドなどの酸アミド系;コハク酸イミド、マレ
イン酸イミドなどのイミド系;ジフェニルアミン、フェ
ニルナフチルアミン、アニリン、カルバゾールなどのア
ミン系;イミダゾール、2−エチルイミダゾールなどの
イミダゾール系;尿素、チオ尿素、エチレン尿素などの
尿素系;N−フェニルカルバミン酸フェニル、2−オキサ
ゾリドンなどのカルバミン酸塩系;エチレンイミンなど
のイミン系;ホルムアルドオキシム、アセトアルドオキ
シム、メチルエチルケトオキシム、シクロヘキサノンオ
キシムなどのオキシム系;重亜硫酸ソーダ、重亜硫酸カ
リなどの亜硫酸塩系;β−カプロラクタム、δ−バレロ
ラクタム、γ−ブチロラクタム、β−プロピオラクタム
などのラクタム系;などのものがあげられ、とりわけ好
ましいのはフェノール系、ラクタム系、アルコール系、
オキシム系のものである。
溶液中にブロック剤を配合し、通常、20〜150℃の温度
で行われる。また、必要に応じて、スズ系の触媒を用い
ても良い。
る水酸基量に応じて、あらかじめブロックすべきイソシ
アネート基のモル数を計算し、加えるべきブロック剤の
量を決定する。具体的には、NCO重合体に含まれる遊離
の全イソシアネート基の5〜95モル%、好ましくは20〜
80モル%のイソシアネート基がブロックされるように配
合量を決定することが好ましい。
含まれる残りの未ブロックイソシアネート基にアルカノ
ールアミン中のアミノ基を反応させてNCO重合体に水酸
基を導入する。
が使用でき、例えば、2−(メチルアミノ)エタノー
ル、2−(n−ブチルアミノ)エタノール、2−(ドデ
シルアミノ)エタノール、モノ(又はジ)エタノールア
ミン、ジイソプロパノールアミン、4−ピペリジンエタ
ノール等のモノ−またはジ−アルカノールアミンがあげ
られ、このうち特に好ましくは2−(メチルアミノ)エ
タノール、ジエタノールアミンなどである。
に速いので、通常は、室温程度で短時間で完結する。こ
の工程でNCO重合体中に両官能基(ブロックイソシアネ
ート基と水酸基)が導入されるので、必要以上の高温で
反応を進めるとブロック剤が一部解離して両官能基間の
反応が起こり増粘したりゲル化したりすることがあるの
で、70℃以下の温度で行うのが好ましい。
のNCO重合体中に残存している未ブロックイソシアネー
ト基のすべてに反応するに必要な量を配合することが好
ましい。また、アルカノールアミンのうち、ジアルカノ
ールアミンを用いるとモノアルカノールアミンに比べて
2倍量の水酸基が導入でき効率が良い。
イソシアネート基と水酸基の量が等量になる様にすれば
自己架橋性塗膜としての架橋度は最も高くなるが、塗料
や接着剤に用いる場合には素地、層間との密着性等を考
慮してどちらか一方の官能基が過剰になるようにするこ
とが好ましく、水酸基価(mgKOH/g)が25〜250、イソシ
アネート基価(g/1000g)は15〜250の範囲が適してい
る。
において活性水素を有する重合性単量体や溶剤などを使
用することがないのでゲル化することが全くない。ま
た、本発明ではNCO重合体にブロック剤を反応させるの
で、ブロック剤はイソシアネート基と反応させるのに必
要な温度に加熱すればよく、例えばフェノール系やオキ
シム系などの高温で着色しやすいブロック剤は高温に加
熱することなく約100℃以下でイソシアネート基をブロ
ックでき、着色することが全くなく、しかも低温(約10
0℃以下)で解離するので低温硬化用として有利であ
る。また、解離温度が高いブロック剤であっても、該ブ
ロック剤とNCO重合体との反応は容易に行なわれゲル化
することは全くない。
の両方を含有する自己硬化性樹脂は塗料、接着剤等に用
いられる。
面調整剤、劣化防止剤等を必要に応じて添加して、一液
型塗料として使用される。さらにその他のポリオール、
反応性希釈剤および架橋剤(例えば、メラミンプラス
ト、ブロックイソシアネート、エポキシ系、酸系、アル
コキシシラン系等)を配合することもできる。また、各
種の硬化触媒も使用しうる。
しくは、80〜150℃の温度下で硬化して三次元架橋体を
あたえる。
明はこれによって何ら限定されるものではない。
〔%〕は原則として重量に基づく。
シレン65部を入れ、110℃に加熱保持して、2−イソシ
アネートエチルメタクリレート40部、スチレン15部、n
−ブチルメタクリレート30部、2−エチルヘキシルメタ
クリレート15部およびアゾビスイソブチロニトリル2.5
部の混合物を3時間かけて滴下した。
0.5部の混合液を1時間かけて滴下し、さらに1時間熟
成した後、30℃まで冷却してNCO重合体(数平均分子量
約9000)液を得た。(この反応液をNCO重合体液〔A〕
と称する。) さらに、撹拌しながら、メチルエチルケトンオキシム
(ブロック剤)11.2部を15分かけて滴下し1時間熟成し
た。ついで、9.7部の2−(メチルアミノ)エタノール
を15分かけて滴下し30分熟成し反応を完了させた。
己硬化性樹脂液はやや黄味を帯びた透明な液で、ガード
ナー粘度はMであり、30℃にて一月間貯蔵後も増粘は認
められなかった。
ト基価54.2g/1000g樹脂であった。
たり0.2%添加しても液の貯蔵安定性は良好であった。
で、メチルエチルケトンオキシム14.9部を加えて遊離イ
ソシアネート基の2/3をブロック化し、ついで残りのす
べてを水酸基化するために2−(メチルアミノ)エタノ
ールを6.5部加えて反応を完結させた。
ードナー粘度はKであり、30℃にて一月間貯蔵後も増粘
は認められなかった。
は72.2であった(単位は実施例1と同一である)。
シレン65部を入れ、130℃に加熱保持して、m−イソプ
ロペニル−α,α′−ジメチルベンジルイソシアネート
50部、n−ブチルメタクリレート30部、2−エチルヘキ
シルメタクリレート20部およびt−ブチルペルオキシイ
ソプロピルカーボネート3,5部の混合物を3時間かけて
滴下した。
ソプロピルカーボネート1.0部の混合液を1時間かけて
滴下し、さらに1時間熟成した後、30℃まで冷却してNC
O重合体(数平均分子量約6500)液を得た(この反応液
をNCO重合体液〔B〕と称する。)。
10.8部を15分かけて滴下し2時間熟成した。ついで、9.
3部の2−(メチルアミノ)エタノールを15分かけて滴
下し30分熟成し反応を完了させた。
で、ガードナー粘度はPであり、30℃にて一月間貯蔵後
も増粘は認められなかった。
ト基価52.2g/1000g樹脂であった。
たり0.2%添加しても液の貯蔵安定性は良好であった。
チルエチルケトンオキシム14.4部を加えて遊離イソシア
ネート基の2/3をブロック化し、ついで残りのすべてを
水酸基化するためにジエタノールアミン8.7部を加えて
反応を完結させた。
液であった。ガードナー粘度はOであり、30℃にて一月
間貯蔵後も増粘は認められなかった。
は69.6であった(単位は前記に同じ)。
シレン65部を入れ、110℃に加熱保持して、イソホロン
ジイソシアネート/2−ヒドロキシエチルアクリレートの
等モル付加物45部、スチレン15部、n−ブチルメタクリ
レート25部、2−エチルヘキシルメタクリレート15部お
よびアゾビスイソブチロニトリル2.5部の混合物を3時
間かけて滴下した。
0.5部の混合液を1時間かけて滴下し、さらに1時間熟
成した後、30℃まで冷却してNCO重合体(数平均分子量
約9000)液を得た(この反応液をNCO重合体液〔C〕と
称する。)。
5分かけて滴下し1時間熟成した。ついで、7.1部の2−
(メチルアミノ)エタノールを15分かけて滴下し30分熟
成し反応を完了させた。
た。ガードナー粘度はPであり、30℃にて一月間貯蔵後
も増粘は認められなかった。
アネート基価39.6g/1000g樹脂であった。
たり0.2%添加しても液の貯蔵安定性は良好であった。
シレン65部を入れ、110℃に加熱保持して、2−イソシ
アネートエチルメタクリレート20部、スチレン15部、2
−エチルヘキシルメタクリレート20部、n−ブチルメタ
クリレート30部、2−ヒドロキシエチルアクリレート15
部およびアゾビスイソブチロニトリル2.5部の混合物を
3時間かけて滴下し、重合しようとしたが、滴下を開始
して30分後にゲル化した。
ルケトンオキシムを加える前に、2−(メチルアミノ)
エタノールを加えたところ1時間後にゲル化した。
シレン65部を入れ、130℃に加熱保持して、m−イソプ
ロペニル−α,α′−ジメチルベンジルイソシアネート
のメチルエチルケトンオキシム等モルブロック体30部、
n−ブチルメタクリレート20部、2−ブチルメタクリレ
ート30部、2−エチルヘキシルメタクリレート20部およ
びt−ブチルペルオキシイソプロピルカーボネート3.5
部の混合物を3時間かけて滴下した。
ゲル化状態であり、また、液の色はヘリイゲ色数計で15
であり、茶褐色であった。
この後の工程は、取り止めた。
合開始剤をアゾビスイソブチロニトリルに置き換えて重
合を行ったところ、最終の重合率は76%しかなく、ま
た、液の色も同様に茶褐色であったため、その後の反応
は取り止めた。
固形分当たり0.2%添加した系、および添加しない系の
貯蔵安定性およびこれらの液をブリキ板に乾燥膜厚が約
60μmになるように塗布して、120℃、140℃にて30分間
焼き付けて硬化塗膜のゲル分率を測定した(ゲル分率は
アセトンでリフラックス温度にて7時間抽出して測定し
た)。
階以下を良好とした。
出後の溶剤非抽出成分の重量分率。
(%)。
Claims (2)
- 【請求項1】イソシアネート基含有ラジカル重合性単量
体のみを、又は該単量体と他のラジカル重合性単量体と
を、重合せしめてなる重合体骨格中の該イソシアネート
基の一部をブロックし、次いで残りの未ブロックイソシ
アネート基にアルカノールアミノを反応させて該重合体
骨格中に水酸基を導入することを特徴とする同一分子内
にブロックイソシアネート基と水酸基とが併存する一液
型自己硬化性樹脂の製造方法。 - 【請求項2】イソシアネート基含有ラジカル重合性単量
体が、メタクリロイルイソシアネート、2−イソシアネ
ートエチルメタクリレート、m−またはp−イソプロペ
ニル−α,α′−ジメチルベンジルイソシアネート、及
び水酸基含有ビニル単量体とジイソシアネート化合物と
の等モル付加物から選ばれた1種又は2種以上である請
求項1に記載の製造方法。
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2056185A JP2890130B2 (ja) | 1990-03-06 | 1990-03-06 | 一液型自己硬化性樹脂の製造方法 |
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