JP2009280665A - ポリカーボネートジオールを含有する硬化性塗料用組成物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】(a)、(b)及び(c)を必須成分として含有することを特徴とする硬化性塗料用組成物;(a)1分子中に少なくとも2つ以上のイソシアナート基を有するポリイソシアナート化合物;(b)下記式(1)及び(2)の繰り返し単位からなる脂肪族ポリカーボネートジオール;
−[−O−(−CH2−)4−O−CO−]− (2)(c)平均粒子径が0.1〜10μm以下のシリカ系艶消し剤。
【選択図】なし
Description
(1) (a)1分子中に少なくとも2つ以上のイソシアナート基を有するポリイソシアナート化合物;
(b)下記式(1)及び(2)の繰り返し単位からなり、(1)と(2)の割合が(1)/(2)=90/10から30/70(モル比)であり、数平均分子量が550から3500であって、末端基が水酸基である脂肪族ポリカーボネートジオール;及び
(c)平均粒子径が0.1から10μmのシリカ系艶消し剤
を必須成分として含有する硬化性塗料用組成物であって、前記(c)のシリカ系艶消し剤を、前記硬化性塗料用組成物の全固形分において3から30質量%含有する組成物。
(2) 前記硬化性塗料組成物が、更に下記(d)を前記硬化性塗料用組成物の全固形分において0から30質量%含有する(但し、0質量%は除く)、(1)に記載の硬化性塗料用組成物;
(d)平均粒子径が2〜20μmのポリウレタン粒子。
(3) 前記ポリイソシアナート化合物(a)が、1分子中に少なくとも2.5以上のイソシアナート基を有する、(1)又は(2)に記載の硬化性塗料用組成物。
(4) 更に不活性有機溶剤を0から90質量%含有する(但し、0質量%は除く)、(1)又は(2)記載の硬化性塗料用組成物。
本発明者らは、各種ポリカーボネートジオールを本用途に検討した結果、上記特定の構造のカーボネートジオールを用いることにより、磨耗性等の物理的強度と化学的耐性のバランスに優れた塗料が得られることを見出した。
1.OH価
無水酢酸12.5gをピリジン50mlでメスアップしアセチル化試薬を調製した。100mlナスフラスコに、測定するサンプルを2.5〜5.0g精秤する。アセチル化試薬5mlとトルエン10mlをホールピペットで添加後、冷却管を取り付けて、100℃で1hr撹拌加熱する。蒸留水2.5mlをホールピペットで添加、さらに10min加熱撹拌する。2〜3min冷却後、エタノールを12.5ml添加し、指示薬としてフェノールフタレインを2〜3滴入れた後に、0.5mol/lエタノール性水酸化カリウムで滴定する。アセチル化試薬5ml、トルエン10ml、蒸留水2.5mlを100mlナスフラスコに入れ、10分間加熱撹拌した後、同様に滴定を行う(空試験)。この結果をもとに、下記数式(i)でOH価を計算した。
OH価(mg−KOH/g)={(b−a)×28.05×f}/e (i)
a:サンプルの滴定量(ml)
b:空試験の滴定量(ml)
e:サンプル重量(g)
f:滴定液のファクター
実施例、比較例中のポリマーの末端は、13C−NMR(270MHz)の測定により、実質的に全てがヒドロキシル基であった。さらに、ポリマー中の酸価をKOHによる滴定により測定したが、実施例、比較例のポリマー全てが0.01以下であった。従って、得られたポリマーの数平均分子量は下式(ii)により求められる。
数平均分子量=2/(OH価×10―3/56.11) (ii)
本発明のポリカーボネートジオールの共重合組成比は、以下のように測定した。
100mlのナスフラスコにサンプルを1g取り、エタノール30g、水酸化カリウム4gを入れて、100℃で1hr反応する。室温まで冷却後、指示薬にフェノールフタレインを2〜3滴添加し、塩酸で中和する。冷蔵庫で1hr冷却後、沈殿した塩を濾過で除去し、ガスクロマトグラフィーにより分析を行った。分析は、カラムとしてDB−WAX(J&W製)をつけたガスクロマトグラフィーGC−14B(島津製作所製)を用い、ジエチレングリコールジエチルエステルを内標として、検出器をFIDとして行った。なお、カラムの昇温プロファイルは、60℃で5分保持した後、10℃/minで250℃まで昇温した。
ガラス板上に形成したフィルムについて、ペンドラム式硬度計で測定した。ガラス板上に塗布した塗装サンプルを装置に置き、振幅が5°になった時点かから振幅が2°になるまでの時間を測定した(t)。塗装していないガラス板につき、同様の測定を行い振幅が5°になった時点かから振幅が2°になるまでの時間を測定した(t0)。硬度(X)は以下の式で計算した。数値は、大きいほど塗膜表面が硬い。
硬度:X=t/t0
JIS K5600−5−8の方法に準じ、テーバー型磨耗試験機を用い測定した。磨耗試験前の重量と磨耗試験(500回転)後の塗膜板の重量変化を測定し表記した。
JIS K5600−4−7の方法に準じ、85°での塗膜表面の光沢度を測定した。
塗膜表面を手で触った感触によりソフト感を評価した。判定結果は以下の表記で表した。
◎:たいへん良好なソフト感 ○:良好なソフト感 △:まずまず良好なソフト感 ×:ソフトとは感じられない
塗膜表面を手で触った時の感触により評価した。判定結果は以下の表記で表した。
○:べたつかない △:少々ベタツキ感あり ×:べたつく
1)耐酸性:0.1N H2SO4水溶液に24h室温で浸漬後の塗膜外観を目視判定。
◎:外観に変化なし ○:外観にほぼ変化なし △:極小さい膨れ
×:明確な膨れ
2)耐アルカリ性:0.1N NaOH水溶液に室温で24h浸漬後の塗膜外観を目視判定。
◎:外観に変化なし ○:外観にほぼ変化なし △:極小さい膨れ
×:明確な膨れ
3)耐エタノール性:50%EtOH水溶液に室温で4h浸漬後の塗膜外観を目視判定。
◎:外観に変化なし ○:外観にほぼ変化なし △:極小さい膨れ
×:明確な膨れ
4)耐オレイン酸性:0.1gのオレイン酸を塗膜上に付着させ、4h後に塗膜の外観を目視判定。
◎:外観に変化なし ○:外観にほぼ変化なし △:極小さい膨れ
×:明確な膨れ
攪拌機、温度計、頭頂に還流ヘッドを有する真空ジャッケト付きオルダーショウを備えた2Lセパラブルフラスコに、2−メチル−1,3−プロパンジオール528g、1,4−ブタンジオール132g、エチレンカーボネート650gを仕込み、70℃で撹拌溶解した後、触媒として酢酸鉛三水和物を0.015g入れた。175℃に設定したオイルバスで加熱し、フラスコの内温140℃、真空度1.0〜1.5kPaで、還流ヘッドから還流比4で留分の一部を抜きながら、12hr反応した。その後、オルダーショウを単蒸留装置に取り替え、温度を180℃に設定したオイルバスで加熱し、フラスコの内温140〜150℃、真空度を0.5kPaまで落として、セパラブルフラスコ内に残った、ジオールとエチレンカーボネートを除去した。その後、オイルバスの設定温度を185℃に上げ、フラスコの内温160〜165℃で、生成するジオールを除去しながら、さらに4hr反応した。この反応により、常温で粘ちょうな液体が得られた。得られた反応物のOH価は56.1(分子量2000)、共重合組成は2−メチル−1,3−プロパンジオール/1,4−ブタンジオール=80/20(モル比)であった。
製造例1において、2−メチル−1,3−プロパンジオール330g、1,4−ブタンジオール330gを用いた以外は同様の方法で合成した。得られた反応物のOH価は56.1(分子量2000)、共重合組成は2−メチル−1,3−プロパンジオール/1,4−ブタンジオール=50/50(モル比)であった。
製造例1において、2−メチル−1,3−プロパンジオール231g、1,4−ブタンジオール429gを用いた以外は同様の方法で合成した。得られた反応物のOH価は56.1(分子量2000)、共重合組成は2−メチル−1,3−プロパンジオール/1,4−ブタンジオール=35/65(モル比)であった。
製造例1の2Lセパラブルフラスコに、2−メチル−1,3−プロパンジオール330g、1,4−ブタンジオール330g、エチレンカーボネート650gを仕込み、70℃で撹拌溶解した後、触媒として酢酸鉛三水和物を0.015g入れた。175℃に設定したオイルバスで加熱し、フラスコの内温140℃、真空度1.0〜1.5kPaで、還流ヘッドから還流比4で留分の一部を抜きながら、12hr反応した。その後、オルダーショウを単蒸留装置に取り替え、温度を180℃に設定したオイルバスで加熱し、フラスコの内温140〜150℃、真空度を0.5kPaまで落として、セパラブルフラスコ内に残った、ジオールとエチレンカーボネートを除去した。得られた反応物のOH価は140.3(分子量800)、共重合組成は2−メチル−1,3−プロパンジオール/1,4−ブタンジオール=50/50(モル比)であった。
製造例1において、2−メチル−1,3−プロパンジオール627g、1,4−ブタンジオール33gを用いた以外は同様の方法で合成した。得られた反応物のOH価は56.1(分子量2000)、共重合組成は2−メチル−1,3−プロパンジオール/1,4−ブタンジオール=95/5(モル比)であった。
製造例1において、2−メチル−1,3−プロパンジオール132g、1,4−ブタンジオール528gを用いた以外は同様の方法で合成した。得られた反応物のOH価は56.1(分子量2000)、共重合組成は2−メチル−1,3−プロパンジオール/1,4−ブタンジオール=20/80(モル比)であった。
製造例4において、2−メチル−1,3−プロパンジオール330g、1,4−ブタンジオール330gを用いた以外は同様の方法で合成した。得られた反応物のOH価は224.4(分子量500)、共重合組成は2−メチル−1,3−プロパンジオール/1,4−ブタンジオール=50/50(モル比)であった。
製造例1において、2−メチル−1,3−プロパンジオール330g、1,4−ブタンジオール330gを用いたことと、オイルバスの設定を185℃に上げたときに、フラスコの内温160〜165℃で、生成するジオールを除去する時間を延長した以外は同様の方法で合成した。得られた反応物のOH価は28.1(分子量4000)、共重合組成は2−メチル−1,3−プロパンジオール/1,4−ブタンジオール=50/50(モル比)であった。
製造例1において、1,5−ペンタンンジオール382g、1,6−ヘキサンジオール433gを用いた以外は同様の方法で合成した。得られた反応物のOH価は56.1(分子量2000)、共重合組成は1,5−ペンタンンジオール/1,6−ヘキサンジオール=50/50(モル比)であった。
製造例1で得られたポリカーボネートジオール(PCDL−1: 2−メチル−1,3−プロパンジオールと1,4−ブタンジオールとを80/20のモル比で共重合して得られたポリカーボネートジオールで、分子量2000)41.58g、艶消し剤AcemattOK−500(平均粒径3μm、Degussa社製)5g、レベリング剤BYK−331(BYKケミカル社製)0.75g、ジブチル錫ジラウレート(Air Product社製)1.25g、及びシンナーとしてキシレン/酢酸ブチル(70/30)の混合溶媒を、最終的な塗料固形分が50%になるように添加して拌機し塗料主剤を得た。これに硬化剤としてデュラネートTPA−100(旭化成ケミカルズ社製:ヘキサメチレンジイソシアナート系イソシアヌレート型硬化剤、固形分100%、NCO含量=23.1wt%)を8.42g添加、混合して塗布液を作製した。これをアクリロニトリル−ブタジエン−スチレン(ABS)樹脂板上に塗布した後、80℃で2時間加熱硬化させ膜厚み30〜40μmの塗膜を得た。塗料配合とその諸物性を表1に示した。
実施例1のポリカーボネートジオールの替わりに製造例2で作製したポリカーボネートジオール−2(PCDL−2: 2−メチル−1,3−プロパンジオールと1,4−ブタンジオールとを50/50のモル比で共重合して得られたポリカーボネートジオールで、数平均分子量2000)を用いた以外は、実施例1と同様の方法で塗料を作成した。塗料配合とその諸物性を表1に示した。
実施例1のポリカーボネートジオールの替わりに製造例3で作製したポリカーボネートジオール−3(PCDL−3: 2−メチル−1,3−プロパンジオールと1,4−ブタンジオールとを35/65のモル比で共重合して得られたポリカーボネートジオールで、数平均分子量2000)を用いた以外は、実施例1と同様の方法で塗料を作成した。塗料配合とその諸物性を表1に示した。
実施例1のポリカーボネートジオールの替わりに製造例4で作製したポリカーボネートジオール−4(PCDL−4: 2−メチル−1,3−プロパンジオールと1,4−ブタンジオールとを50/50のモル比で共重合して得られたポリカーボネートジオールで、数平均分子量800)33.2gを用い、デュラネートTPA−100の添加量を16.8gとした以外は、実施例1と同様の方法で塗料を作成した。塗料配合とその諸物性を表1に示した。
実施例2の硬化剤の替わりに、デュラネート24A−100(旭化成ケミカルズ社製:ヘキサメチレンジイソシアナート系ビュレット型硬化剤、固形分100%、NCO含量=23.5wt%)を8.29gとした以外は実施例2と同様に塗料を作成した。塗料配合とその諸物性を表1に示した。
実施例2で艶消し剤OK−500の添加量を15gにした以外は実施例2と同様の方法で塗料を作製した。塗料配合とその諸物性は表1に示した。
実施例2で艶消し剤OK−500の添加量を3gにした以外は実施例2と同様の方法で塗料を作製した。塗料配合とその諸物性は表1に示した。
実施例2で艶消し剤OK−500のかわりにシリカ1(粒径0.5μm)5gを使用した以外は実施例2と同様の方法で塗料を作製した。塗料配合とその諸物性は表1に示した。
実施例2で艶消し剤OK−500のかわりにAcemattHK440(平均粒径7μm、Degussa社製)5g使用した以外は実施例2と同様の方法で塗料を作製した。塗料配合とその諸物性は表1に示した。
ポリウレタン粒子(アートパール、C−800BK、平均粒子径=6μm、根上工業株式会社製)7gを使用した以外は実施例2と同様に塗料を作成した。塗料配合とその諸物性を表2に示した。
窒素ガスで充分に置換し、乾燥させた2LオートクレーブにアデカポリエーテルG−700(旭電化工業株式会社製、グリセリンPO付加物、水酸基価225mg/KOHg)175gとヘキサメチレンジイソシアネート101gを仕込み、120℃で20時間撹拌、反応させた。その後減圧下で未反応のヘキサメチレンジイソシアネートを除去した後トルエンを加えて不揮発分90%の合成物(I)を得た。2L撹拌機付きセパラブルフラスコに水970gを仕込み、この中ヘメトローズ90SH−100(信越化学株式会社製品;メチルセルロース)30gを溶解して分散媒を作成した。該分散媒を1000rpm撹拌下に合成物(I)250gをトルエン87gで希釈した溶液を加え、懸濁液を作成した。撹拌継続下に懸濁液を60℃に昇温し、1.5時間反応した後室温まで冷却し、固液分離し、水で充分洗浄した後70℃、20時間乾燥して平均粒子径4μmのウレタン粒子(ビーズ1)を得た。実施例10のポリウレタン粒子の替わりに、上記方法にて合成したポリウレタン粒子を使用した以外は実施例2と同様に塗料を作成した。塗料配合とその諸物性を表2に示した。
ポリウレタン粒子(アートパール、C−400BK、平均粒子径=14μm、根上工業株式会社製)7gを使用した以外は実施例2と同様に塗料を作成した。塗料配合とその諸物性を表2に示した。
ポリウレタン粒子(アートパール、C−800BK、平均粒子径=6μm、根上工業株式会社製)4gを使用した以外は実施例2と同様に塗料を作成した。塗料配合とその諸物性を表2に示した。
ポリウレタン粒子(アートパール、C−800BK、平均粒子径=6μm、根上工業株式会社製)10gを使用した以外は実施例2と同様に塗料を作成した。塗料配合とその諸物性を表2に示した。
実施例1のポリカーボネートジオールの替わりに製造例5で作製したポリカーボネートジオール−5(PCDL−5: 2−メチル−1,3−プロパンジオールと1,4−ブタンジオールを95/5のモル比で共重合して得られたポリカーボネートジオールで、数平均分子量2000)を用いた以外は、実施例1と同様の方法で塗料を作成した。塗料配合とその諸物性を表3に示した。
実施例1のポリカーボネートジオールの替わりにポリカーボネートジオール−6(PCDL−6: 2−メチル−1,3−プロパンジオールと1,4−ブタンジオールとを20/80のモル比で共重合して得られたポリカーボネートジオールで、数平均分子量2000)を用いた以外は、実施例1と同様の方法で塗料を作成した。塗料配合とその諸物性を表3に示した。
実施例1のポリカーボネートジオールの替わりにポリカーボネートジオール−7(PCDL−7: 2−メチル−1,3−プロパンジオールと1,4−ブタンジオールとを50/50のモル比で共重合して得られたポリカーボネートジオールで、数平均分子量500)を用いた以外は、実施例1と同様の方法で塗料を作成した。塗料配合とその諸物性を表3に示した。
実施例1のポリカーボネートジオールの替わりにポリカーボネートジオール−8(PCDL−8: 2−メチル−1,3−プロパンジオールと1,4−ブタンジオールとを50/50のモル比で共重合して得られたポリカーボネートジオールで、数平均分子量4000)を用いた以外は、実施例1と同様の方法で塗料を作成した。塗料配合とその諸物性を表3に示した。
実施例1のポリカーボネートジオールの替わりに製造例9で作製したポリカーボネートジオール−9(PCDL−9: 1,5−ペンタンジオールと1,6−ヘキサンジオールとを50/50のモル比で共重合して得られたポリカーボネートジオールで、数平均分子量2000)を用いた以外は、実施例1と同様の方法で塗料を作成した。塗料配合とその諸物性を表3に示した。
実施例2の艶消し剤OK−500のかわりに、クォートロンPL−2(粒径0.02μm、固形分20%、扶桑化学工業社製)5gを使用した以外は実施例2と同様の方法で塗料を作製した。塗料配合とその諸物性は表3に示した。
実施例2の艶消し剤OK−500のかわりに、シリカ2(粒径30μm)5gを使用した以外は実施例2と同様の方法で塗料を作製した。塗料配合とその諸物性は表3に示した。
実施例2の艶消し剤OK−500を1g使用した以外は実施例2と同様の方法で塗料を作製した。塗料配合とその諸物性は表3に示した。
実施例2の艶消し剤OK−500を25g使用した以外は実施例2と同様の方法で塗料を作製した。塗料配合とその諸物性は表3に示した。
Claims (4)
- 前記硬化性塗料用組成物が、更に下記(d)を硬化性塗料用組成物の全固形分において0から30質量%含有する(但し、0質量%は除く)、請求項1に記載の硬化性塗料用組成物;
(d)平均粒子径が2から20μmのポリウレタン粒子。 - 前記ポリイソシアナート化合物(a)が、1分子中に少なくとも2.5以上のイソシアナート基を有する、請求項1又は2に記載の硬化性塗料用組成物。
- 更に不活性有機溶剤を0から90質量%含有する(但し、0質量%は除く)、請求項1又は2記載の硬化性塗料用組成物。
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