JP2018002718A - アルコキシシラン官能化アロファネート - Google Patents
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Abstract
【課題】アルコキシシラン官能化アロファネート、該アロファネートを製造する方法、及び該アロファネートの使用を提供する。【解決手段】本発明によるアルコキシシラン官能化アロファネートは、A)式1Rn(OR1)3−nSi−R2−NH−(C=O)−OR3式1[式中、R、R1、R2及びR3は、互いに独立して、炭素原子1〜8個を有する炭化水素基を意味し、前記の基は、線状、分枝状若しくは環状であってよく、又は互いに一緒になって環を形成してもよく、かつnは0〜2を意味する]の少なくとも1種のアルコキシシラン基含有モノウレタンA)と、B)少なくとも1種のジイソシアネートB)との、A)対B)のモル比3:1〜1.5:1における反応生成物を含有する。【選択図】なし
Description
本発明は、アルコキシシラン官能化アロファネート、該アロファネートを製造する方法、及び該アロファネートの使用に関する。
ポリウレタンは、何十年も前から塗料系、接着剤系、シーラント系及びプラスチック系の高価な構成成分として確立されてきた。その際、追加的なアルコキシシラン基が、第一にシロキサン構造及びポリシロキサン構造の形成によって、例えば、架橋密度、耐化学薬品性及び耐引掻き性に関して重要な役割を果たし得る。
アルコキシシラン基を有するだけでなく、イソシアネート基も有する分子は、反応生成物として生じる官能基、シロキサン及びポリウレタン基を、1つの成分によって導入する可能性を提供する。そのような物質は、例えばイソシアナトアルキルトリアルコキシシランの形態ですでに久しく使用されている。
イソシアナトアルキルトリアルコキシシランとアルコールとから製造されたアルコキシシラン末端化ポリウレタンも同様に知られており、これは例えば、高度に架橋されたハード(硬質)コーティング剤(例えば国際公開第2013/189882号(WO2013/189882A2))を製造するために用いられている。しかしながら、これらのアルコキシシラン末端化ポリウレタンが、室温で硬化する系において唯一の結合剤として用いられる場合、中程度の硬度でしかコーティングが得られない。それゆえ、従来技術の欠点を克服する新規の結合剤の需要が存在する。
アロファネート含有結合剤が以前から知られている。アルコキシシラン官能化アロファネートも知られている。ここで、以下に述べるが、構造の点でも適用の点でも本発明によるアルコキシシラン官能化アロファネートに一致しない種々のタイプのものを区別することが重要である。
例えば、国際公開第2008/043722号(WO2008/043722A1)に記載されているアロファネートIII(1)は、NCO末端化アロファネート含有ポリウレタンI(1)をイソシアネート反応性アルコキシシランII(1)(例えば、アミノアルキルトリアルコキシシラン)と反応させることによって得られる。したがって、この場合、アロファネート基は、ポリウレタン鎖の中心にあり、かつアルコキシシラン官能基は、尿素官能基と関連した末端イソシアネート基を介して結合されている(構造III(1)、式1)。
独国特許出願公開第102005041953号明細書(DE102005041953A1)は、平均分子量3000〜20000g/molを有するポリオールI(2)と、過剰量のイソシアナトプロピルトリメトキシシランII(2)とを反応させることで、ポリウレタン形成III(2)後に、アロファネート単位当たり2個のアルコキシシラン官能基を有するアロファネートIV(2)が形成することを記載している。
独国特許出願公開第102005041954号明細書(DE102005041954A1)では、ポリウレタンI(3)にイソシアナトプロピルトリメトキシシランII(3)を混合し、アロファネート構造が形成するまで加熱する。この場合、アルコキシシラン基は、アロファネート基III(3)の末端窒素に付加される(式3)。
J. Kozakiewicz et alは、イソシアナトプロピルトリメトキシシランI(4)をメタノールと反応させて相応のウレタンII(4)を形成し、引き続きヘキサメチレンジイソシアネート三量体III(4)と反応させることを発表していた(Progress in Organic Coatings 72 (2011) 120-130)。これにより生じる高粘性のアロファネートIV(4)では、アルコキシシラン官能基は、アロファネート基の第三級中心アミンに付いている(式4)。
アロファネート官能基は、記載された適用において、ヒドロキシ官能化ポリエステルポリオールの架橋剤として用いられていたヘキサメチレンジイソシアネート三量体のブロッキング剤として機能する。
今日でも、特別な性質を持つ新規のシラン含有結合剤の需要が存在している。
J. Kozakiewicz et al、Progress in Organic Coatings 72 (2011) 120-130)
本発明の課題は、高度に架橋された、硬質コーティングの開発のために適している新規のシラン含有化合物を提供することであった。
この課題は、本発明に従ったアルコキシシラン官能化アロファネートによって解決される。
驚くべきことに、本発明によるアルコキシシラン官能化アロファネートは、塗料、接着剤又はシーラントとしての使用に適していることが判明した。特に、本発明によるアルコキシシラン官能化アロファネートは、高度に架橋された、とりわけ硬質のコーティングの開発のために用いることができる。この場合、本発明によるアルコキシシラン官能化アロファネートは、低温硬化及び高温硬化の両方における唯一の結合剤として、必要に応じて無溶媒で用いることすらできる。
本発明の対象は、
A)式1
Rn(OR1)3−nSi−R2−NH−(C=O)−OR3 式1
[式中、R、R1、R2及びR3は、互いに独立して、炭素原子1〜8個を有する炭化水素基を意味し、これらの基は、線状、分枝状若しくは環状であってよく、又は互いに一緒になって環を形成してもよく、かつnは0〜2を意味する]の少なくとも1種の、好ましくは1種のアルコキシシラン基含有モノウレタンA)と、
B)少なくとも1種のジイソシアネートB)との、
A)対B)のモル比3:1〜1.5:1、好ましくは2.5:1〜1.8:1、とりわけ好ましくは2:1における反応生成物
を含有するアルコキシシラン官能化アロファネートである。
A)式1
Rn(OR1)3−nSi−R2−NH−(C=O)−OR3 式1
[式中、R、R1、R2及びR3は、互いに独立して、炭素原子1〜8個を有する炭化水素基を意味し、これらの基は、線状、分枝状若しくは環状であってよく、又は互いに一緒になって環を形成してもよく、かつnは0〜2を意味する]の少なくとも1種の、好ましくは1種のアルコキシシラン基含有モノウレタンA)と、
B)少なくとも1種のジイソシアネートB)との、
A)対B)のモル比3:1〜1.5:1、好ましくは2.5:1〜1.8:1、とりわけ好ましくは2:1における反応生成物
を含有するアルコキシシラン官能化アロファネートである。
ここで、上述の反応生成物を含有するアルコキシシラン官能化アロファネートは、特に、それ自体がモノウレタンとジイソシアネートとの反応生成物からなるか、又は場合によっては反応生成物中に存在する未反応イソシアネート基から誘導された、若しくはさらに反応されたアロファネートを意味するものとする。好ましくは,上述の反応生成物は、それ自体がモノウレタンとジイソシアネートとの反応生成物からなるか、又は場合によっては反応生成物中に存在する未反応のイソシアネート基から誘導されている、すなわち、反応されている、若しくはキャップされているアロファネートである。特に好ましくは、上述の反応生成物は、それ自体がモノウレタンとジイソシアネートとの反応生成物からなるか、又は場合によっては反応生成物中に存在する未反応のイソシアネート基から少なくとも1種のアルコールと反応されているアロファネートである。
本発明によるアロファネートは、少なくとも1種のモノウレタンと少なくとも1種のジイソシアネートとの反応からわかるように、ジイソシアネートは1個若しくは2個のモノウレタンと部分的に又は完全に反応し得ることから、平均して1個又は2個のアロファネート単位を有する付加物である。しかしながら、好ましくは、本発明によるアロファネートは、2個のアロファネート単位を有する。
反応生成物は、上述の化学量論比において、少なくとも1種のモノウレタンと少なくとも1種のジイソシアネートとの反応によって得られる。好ましくは、反応生成物は、1種のモノウレタンと少なくとも1種のジイソシアネートとを上述の化学量論比で反応させることによって得られる。さらに好ましくは、反応生成物は、1種のモノウレタンと1種のジイソシアネートとを上述の化学量論比で反応させることによって得られる。
「1種の」モノウレタンと「1種の」ジイソシアネートとは、ここでは特に、そのつど、実験式のそれぞれのモノウレタンとそれぞれのジイソシアネートとを意味するものとする。
本発明の好ましい対象は、A)対B)のモル比3:1〜1.5:1、好ましくは2.5:1〜1.8:1、とりわけ好ましくは2:1において反応された、上記で定義されるA)とB)との反応生成物からなるアルコキシシラン官能化アロファネートである。
本発明の対象はまた、
A)式1
Rn(OR1)3−nSi−R2−NH−(C=O)−OR3 式1
[式中、R、R1、R2及びR3は、互いに独立して、炭素原子1〜8個を有する炭化水素基を意味し、ここで、これらは、線状、分枝状若しくは環状であってよく、又は互いに一緒になって環を形成してもよく、かつnは0〜2を意味する]の少なくとも1種の、好ましくは1種のアルコキシシラン基含有モノウレタンA)と、
B)少なくとも1種のジイソシアネートB)とを、
A)対B)のモル比3:1〜1.5:1、好ましくは2.5:1〜1.8:1、とりわけ好ましくは2:1において、
C)任意に、少なくとも1種の触媒C)の存在下で反応させ、そして
D)任意に、B)のNCO基の残量をアルコールD)と反応させる
ことによって得られるアルコキシシラン官能化アロファネートである。
A)式1
Rn(OR1)3−nSi−R2−NH−(C=O)−OR3 式1
[式中、R、R1、R2及びR3は、互いに独立して、炭素原子1〜8個を有する炭化水素基を意味し、ここで、これらは、線状、分枝状若しくは環状であってよく、又は互いに一緒になって環を形成してもよく、かつnは0〜2を意味する]の少なくとも1種の、好ましくは1種のアルコキシシラン基含有モノウレタンA)と、
B)少なくとも1種のジイソシアネートB)とを、
A)対B)のモル比3:1〜1.5:1、好ましくは2.5:1〜1.8:1、とりわけ好ましくは2:1において、
C)任意に、少なくとも1種の触媒C)の存在下で反応させ、そして
D)任意に、B)のNCO基の残量をアルコールD)と反応させる
ことによって得られるアルコキシシラン官能化アロファネートである。
好ましくは、R、R1、R2及びR3は、同時に又は互いに独立して、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、sec−ブチル又はtert−ブチルである。
好ましくは、n=0である。
好ましくは、R1及びR3は、同時に又は互いに独立して、メチル又はエチルである。
好ましくは、R2は、メチル又はプロピルである。
好ましいのは、nが0であり、R1及びR3が、同時に又は互いに独立して、メチル又はエチルであり、かつR2が、同時に又は互いに独立して、メチル又はプロピルである化合物である。
好ましくは、R3=R1である。
好ましいのは、nが0であり、かつR2が、メチル又はプロピルであり、かつR1が、メチル又はエチルであり、かつR3=R1である化合物である。
好ましくは、n=0である。
好ましくは、R1及びR3は、同時に又は互いに独立して、メチル又はエチルである。
好ましくは、R2は、メチル又はプロピルである。
好ましいのは、nが0であり、R1及びR3が、同時に又は互いに独立して、メチル又はエチルであり、かつR2が、同時に又は互いに独立して、メチル又はプロピルである化合物である。
好ましくは、R3=R1である。
好ましいのは、nが0であり、かつR2が、メチル又はプロピルであり、かつR1が、メチル又はエチルであり、かつR3=R1である化合物である。
極めて好ましいのは、nが0であり、R1及びR3が、メチルであり、かつR2が、プロピル、N−トリメトキシシリルプロピルメチルカルバメートである化合物である。
アルコキシシラン基含有モノウレタンA)とジイソシアネートB)との本発明による反応後、最終生成物中のNCO含有量は、好ましくは3質量%未満、とりわけ好ましくは1質量%未満、極めて好ましくは0.2質量%未満である。
本発明により用いられるジイソシアネートB)は、任意の脂肪族、脂環式及び/又は(環式)脂肪族ジイソシアネートであってよい。好ましい実施形態では、本明細書中で使用される「(環式)脂肪族ジイソシアネート」なる用語は、例えばイソホロンジイソシアネートの場合のように、1個の分子において環に結合したNCO基と脂肪族基に結合したNCO基とが同時に存在することを意味する。好ましい実施形態では、本明細書中で使用される「脂環式ジイソシアネート」なる用語は、脂環式環に直接結合したNCO基のみを有するジイソシアネート、例えば、ジイソシアナトジシクロヘキシルメタン(H12MDI)を意味する。
ジイソシアネートB)としての使用に好適な脂肪族ジイソシアネートは、好ましくは炭素原子3〜16個、より好ましくは炭素原子4〜12個を有する線状及び/又は分枝状のアルキレン基を含む。好適な脂環式又は(環式)脂肪族ジイソシアネートは、好ましくは炭素原子4〜18個、より好ましくは炭素原子6〜15個を有するシクロアルキレン基を含む。適切なジイソシアネートの好ましい例には、シクロヘキサンジイソシアネート、メチルシクロヘキサンジイソシアネート、エチルシクロヘキサンジイソシアネート、プロピルシクロヘキサンジイソシアネート、メチルジエチルシクロヘキサンジイソシアネート、プロパンジイソシアネート、ブタンジイソシアネート、ペンタンジイソシアネート、ヘキサンジイソシアネート、ヘプタンジイソシアネート、オクタンジイソシアネート、ノナンジイソシアネート、例えば4−イソシアナトメチル−1,8−オクタンジイソシアネート(TIN)、デカンジイソシアネート及びデカントリイソシアネート、ウンデカンジイソシアネート及びウンデカントリイソシアネート、ドデカンジイソシアネート及びドデカントリイソシアネートが含まれる。同様に好適なのは、4−メチル−シクロヘキサン−1,3−ジイソシアネート、2−ブチル−2−エチルペンタメチレン−ジイソシアネート、3(4)−イソシアナトメチル−1−メチルシクロヘキシルイソシアネート、2−イソシアナトプロピルシクロヘキシル−イソシアネート、2,4’−メチレンビス(シクロヘキシル)ジイソシアネート及び/又は1,4−ジイソシアナト−4−メチルペンタンである。
好ましいジイソシアネートB)は、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、2,2’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(2,2’−H12MDI)、2,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(2,4’−H12MDI)、4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(4,4’−H12MDI)、2−メチルペンタンジイソシアネート(MPDI)、ペンタンジイソシアネート、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート(2,2,4−TMDI)、2,4,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート(2,4,4−TMDI)、ノルボルナンジイソシアネート(NBDI)、メチレンジフェニルジイソシアネート(MDI)、トルイジンジイソシアネート(TDI)、テトラメチルキシリレンジイソシアネート(TMXDI)、キシリレンジイソシアネート(MXDI)の個々のもの又は混合物である。
とりわけ好ましい実施形態では、ジイソシアネートB)は、IPDI及び/又は4,4’−H12MDI及び/又はHDI及び/又は2,2,4−TMDIと2,4,4−TMDIとの混合物である。
本発明の対象はまた、
A)式1
Rn(OR1)3−nSi−R2−NH−(C=O)−OR3 式1
[式中、R、R1、R2及びR3は、互いに独立して、炭素原子1〜8個を有する炭化水素基を意味し、これらの基は、線状、分枝状若しくは環状であってよく、又は互いに一緒になって環を形成してもよく、かつnは0〜2を意味する]の少なくとも1種の、好ましくは1種のアルコキシシラン基含有モノウレタンA)と、
B)少なくとも1種のジイソシアネートB)とを、
A)対B)のモル比3:1〜1.5:1、好ましくは2.5:1〜1.8:1、とりわけ好ましくは2:1において、
C)任意に、少なくとも1種の触媒C)の存在下で反応させ、そして
D)任意に、B)のNCO基の残量をアルコールD)と反応させる
ことによってアルコキシシラン官能化アロファネートを製造する方法である。
A)式1
Rn(OR1)3−nSi−R2−NH−(C=O)−OR3 式1
[式中、R、R1、R2及びR3は、互いに独立して、炭素原子1〜8個を有する炭化水素基を意味し、これらの基は、線状、分枝状若しくは環状であってよく、又は互いに一緒になって環を形成してもよく、かつnは0〜2を意味する]の少なくとも1種の、好ましくは1種のアルコキシシラン基含有モノウレタンA)と、
B)少なくとも1種のジイソシアネートB)とを、
A)対B)のモル比3:1〜1.5:1、好ましくは2.5:1〜1.8:1、とりわけ好ましくは2:1において、
C)任意に、少なくとも1種の触媒C)の存在下で反応させ、そして
D)任意に、B)のNCO基の残量をアルコールD)と反応させる
ことによってアルコキシシラン官能化アロファネートを製造する方法である。
本発明によるアロファネートの製造は、一般的には、無溶媒で、又は非プロトン性溶媒を使用して行われ、その際、反応は、不連続的又は連続的に行ってよい。反応は、適切な装置、例えば、撹拌槽、押出機、スタティックミキサー、混練チャンバーで実施される。反応は、室温、すなわち15℃〜40℃の範囲の温度、特に15℃〜25℃の範囲の温度で実施することができる。しかしながら、好ましくは、80℃〜220℃の範囲、特に80℃〜120℃の範囲のより高い温度が使用される。反応は、水を排除して実施される。好ましくは、反応は、無溶媒で実施される。
反応を促進するために、有利には、ウレタン化学において公知の触媒C)、例えば、スズ若しくは亜鉛を含有する化合物といった有機金属化合物、塩、例えば塩化Zn(II)及び/又は塩基を使用することができる。例として適しているのは、Sn、Bi、Zn及び他の金属のカルボキシレート、例えば、ジラウリン酸ジブチルスズ、オクタン酸スズ、亜鉛エチルヘキサノエート、ネオデカン酸ビスマスなど、第三級アミン、例えば1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン(DABCO)、1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ−7−エン(DBU)、1,5−ジアザビシクロ[4.3.0]ノン−5−エン(DBN)、トリエチルアミン、アミジン、グアニジンなど、並びに第四級アンモニウム塩、好ましくはテトラアルキルアンモニウム塩及び/又は第四級ホスホニウム塩である。
触媒C)として、金属アセチルアセトネートも考慮される。これらに関する例が、亜鉛アセチルアセトネート、リチウムアセチルアセトネート、鉄アセチルアセトネート及びスズアセチルアセトネートの単独のもの又は混合物である。好ましくは、亜鉛アセチルアセトネート又は亜鉛エチルヘキサノエートが用いられる。そのほかに、触媒として、第四級アンモニウムアセチルアセトネート又は第四級ホスホニウムアセチルアセトネートが考慮される。
本発明によるアルコキシシラン基含有モノウレタンA)とジイソシアネートB)との反応後、NCO含有量は、好ましくは3質量%未満、とりわけ好ましくは1質量%未満、極めて好ましくは0.2質量%未満である。NCO含有量が3質量%から0.2質量%の間にある場合、B)のNCO基の残量はアルコールD)と、NCO基対アルコールD)のOH基の比0.8:1〜1.2:1、好ましくは0.9:1〜1.1:1において反応され、その際、化学量論的反応、すなわち1:1の比がとりわけ好ましい。好ましくは、B)からのNCO基の残量とアルコールD)との反応は、30〜150℃の範囲の温度、特に50〜150℃の範囲の温度で行われる。反応は、水を排除して実施される。好ましくは、反応は、無溶媒で実施される。
用いられる好ましいアルコールD)は、ヒドロキシル官能基が第一級、第二級又は第三級炭素原子に結合している線状又は分枝状のアルコールである。ジオール又はポリオールを用いることも可能である。とりわけ好ましいのは、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、1−ブタノール、2−ブタノール、ペンタノール、エチル−2−ヘキサノール、1−ヘキサノールである。極めて好ましいのは、エタノール、プロパノール及び1−ブタノールである。
本発明の対象はまた、
A)式1
Rn(OR1)3−nSi−R2−NH−(C=O)−OR3 式1
[式中、R、R1、R2及びR3は、互いに独立して、炭素原子1〜8個を有する炭化水素基を意味し、ここで、これらは、線状、分枝状若しくは環状であってよく、又は互いに一緒になって環を形成してもよく、かつnは0〜2を意味する]の少なくとも1種の、好ましくは1種のアルコキシシラン基含有モノウレタンA)と、
B)少なくとも1種のジイソシアネートB)との、
A)対B)のモル比3:1〜1.5:1における反応生成物
を含有するアルコキシシラン官能化アロファネート
を含有するか、又は該アロファネートからなるコーティング剤及び接着剤である。
A)式1
Rn(OR1)3−nSi−R2−NH−(C=O)−OR3 式1
[式中、R、R1、R2及びR3は、互いに独立して、炭素原子1〜8個を有する炭化水素基を意味し、ここで、これらは、線状、分枝状若しくは環状であってよく、又は互いに一緒になって環を形成してもよく、かつnは0〜2を意味する]の少なくとも1種の、好ましくは1種のアルコキシシラン基含有モノウレタンA)と、
B)少なくとも1種のジイソシアネートB)との、
A)対B)のモル比3:1〜1.5:1における反応生成物
を含有するアルコキシシラン官能化アロファネート
を含有するか、又は該アロファネートからなるコーティング剤及び接着剤である。
本発明の対象はまた、金属、プラスチック、ガラス、木材、MDF(中密度繊維板)若しくは皮革基材又はその他の耐熱性下地用のコーティング組成物及び塗料組成物中での本発明によるアルコキシシラン官能化アロファネートの使用である。
本発明の対象はまた、金属、プラスチック、ガラス、木材、MDF若しくは皮革基材又はその他の耐熱性下地の接着用の接着剤組成物中でのアルコキシシラン官能化アロファネートの使用である。
本発明をさらに、以下の非限定的な実施例によって具体的に示すが、これらにより、本発明の更なる特徴、実施形態、態様及び利点を認識することができる。
実施例:
供給原料:
Vestanat(登録商標)EP−UPMS:トリメトキシシリルプロピルメチルカルバメート(Evonik Resource Efficiency GmbH)
Vestanat(登録商標)IPDI:イソホロンジイソシアネート(Evonik Resource Efficiency GmbH)
Vestanat TMDI:2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート(2,2,4−TMDI)と2,4,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネートとからなる混合物(Evonik Resource Efficiency GmbH)
Vestanat(登録商標)HT 2500/100:ヘキサメチレン−1,6−ジイソシアネート、ホモポリマー(イソシアヌレート型)(Evonik Resource Efficiency GmbH)
Vestanat(登録商標)EP Cat 11B:ブタノール中テトラエチルアンモニウムベンゾエート(Evonik Resource Efficiency GmbH)
Tegoglide(登録商標)410:ポリエーテルシロキサンコポリマーをベースとする滑剤及び粘着防止剤(Evonik Resource Efficiency GmbH)
供給原料:
Vestanat(登録商標)EP−UPMS:トリメトキシシリルプロピルメチルカルバメート(Evonik Resource Efficiency GmbH)
Vestanat(登録商標)IPDI:イソホロンジイソシアネート(Evonik Resource Efficiency GmbH)
Vestanat TMDI:2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート(2,2,4−TMDI)と2,4,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネートとからなる混合物(Evonik Resource Efficiency GmbH)
Vestanat(登録商標)HT 2500/100:ヘキサメチレン−1,6−ジイソシアネート、ホモポリマー(イソシアヌレート型)(Evonik Resource Efficiency GmbH)
Vestanat(登録商標)EP Cat 11B:ブタノール中テトラエチルアンモニウムベンゾエート(Evonik Resource Efficiency GmbH)
Tegoglide(登録商標)410:ポリエーテルシロキサンコポリマーをベースとする滑剤及び粘着防止剤(Evonik Resource Efficiency GmbH)
1.製造
実施例1
アルコキシシラン官能化アロファネート1
Vestanat(登録商標)EP−UPMS 340.2g、亜鉛(II)エチルヘキサノエート0.3g及びVestanat(登録商標)IPDI 159.7gを、還流冷却器を備えた三つ口フラスコに装入し、窒素ブランケットを行い、撹拌しながら100℃に加熱した。20時間の加熱後、NCO1.4質量%のNCO含有量を得た。次いで、ブタノール10.84gを添加し、NCO0.1質量%未満のNCO含有量に達するまで100℃で1時間加熱した。室温に冷却した後、本発明によるアルコキシシラン官能化アロファネート1が、14.3mPas(23℃)の粘度を有する透明な液体として得られる。
実施例1
アルコキシシラン官能化アロファネート1
Vestanat(登録商標)EP−UPMS 340.2g、亜鉛(II)エチルヘキサノエート0.3g及びVestanat(登録商標)IPDI 159.7gを、還流冷却器を備えた三つ口フラスコに装入し、窒素ブランケットを行い、撹拌しながら100℃に加熱した。20時間の加熱後、NCO1.4質量%のNCO含有量を得た。次いで、ブタノール10.84gを添加し、NCO0.1質量%未満のNCO含有量に達するまで100℃で1時間加熱した。室温に冷却した後、本発明によるアルコキシシラン官能化アロファネート1が、14.3mPas(23℃)の粘度を有する透明な液体として得られる。
実施例2
アルコキシシラン官能化アロファネート2
Vestanat(登録商標)EP−UPMS 474.6g、亜鉛(II)エチルヘキサノエート0.22g及びVestanat(登録商標)TMDI 211.8gを、還流冷却器を備えた三つ口フラスコに装入し、窒素ブランケットを行い、撹拌しながら100℃に加熱した。24時間の加熱後、NCO0.8質量%のNCO含有量を得た。次いで、ブタノール10.35gを添加し、NCO0.1質量%未満のNCO含有量に達するまで65℃で3時間加熱した。室温に冷却した後、本発明によるアルコキシシラン官能化アロファネート2が、1170mPas(23℃)の粘度を有する透明な液体として得られる。
アルコキシシラン官能化アロファネート2
Vestanat(登録商標)EP−UPMS 474.6g、亜鉛(II)エチルヘキサノエート0.22g及びVestanat(登録商標)TMDI 211.8gを、還流冷却器を備えた三つ口フラスコに装入し、窒素ブランケットを行い、撹拌しながら100℃に加熱した。24時間の加熱後、NCO0.8質量%のNCO含有量を得た。次いで、ブタノール10.35gを添加し、NCO0.1質量%未満のNCO含有量に達するまで65℃で3時間加熱した。室温に冷却した後、本発明によるアルコキシシラン官能化アロファネート2が、1170mPas(23℃)の粘度を有する透明な液体として得られる。
比較例3A
アルコキシシラン官能化アロファネート3A(比較例)
Vestanat(登録商標)EP−UPMS 44.3g、亜鉛(II)エチルヘキサノエート0.01g及びVestanat(登録商標)HT 2500/100 35.7gを、還流冷却器を備えた三つ口フラスコに装入し、窒素ブランケットを行い、0.1質量%未満のNCO含有量に達するまで撹拌しながら100℃に加熱した。次いで、高温状態のまま粘度低下のために酢酸ブチル20gを添加した。このようにして得られたアルコキシシラン官能化アロファネート3aは、750mPas(23℃)の粘度を有する透明な液体である。
アルコキシシラン官能化アロファネート3A(比較例)
Vestanat(登録商標)EP−UPMS 44.3g、亜鉛(II)エチルヘキサノエート0.01g及びVestanat(登録商標)HT 2500/100 35.7gを、還流冷却器を備えた三つ口フラスコに装入し、窒素ブランケットを行い、0.1質量%未満のNCO含有量に達するまで撹拌しながら100℃に加熱した。次いで、高温状態のまま粘度低下のために酢酸ブチル20gを添加した。このようにして得られたアルコキシシラン官能化アロファネート3aは、750mPas(23℃)の粘度を有する透明な液体である。
比較例3B
アルコキシシラン官能化アロファネート3B(比較例)
Vestanat(登録商標)EP−UPMS 335.7g、亜鉛(II)エチルヘキサノエート0.076g、Vestanat(登録商標)HT 2500/100 273.8g及びキシレン152gを、還流冷却器を備えた三つ口フラスコに装入し、窒素ブランケットを行い、1.0質量%のNCO含有量に達するまで撹拌しながら100℃に加熱した。次いで、ブタノール13.58gを添加し、NCO0.1質量%未満のNCO含有量に達するまで100℃で0.5時間加熱した。このようにして得られたアルコキシシラン官能化アロファネート3bは、542mPas(23℃)の粘度を有する透明な液体である。
アルコキシシラン官能化アロファネート3B(比較例)
Vestanat(登録商標)EP−UPMS 335.7g、亜鉛(II)エチルヘキサノエート0.076g、Vestanat(登録商標)HT 2500/100 273.8g及びキシレン152gを、還流冷却器を備えた三つ口フラスコに装入し、窒素ブランケットを行い、1.0質量%のNCO含有量に達するまで撹拌しながら100℃に加熱した。次いで、ブタノール13.58gを添加し、NCO0.1質量%未満のNCO含有量に達するまで100℃で0.5時間加熱した。このようにして得られたアルコキシシラン官能化アロファネート3bは、542mPas(23℃)の粘度を有する透明な液体である。
2.コーティング剤としてのアルコキシシラン官能化アロファネートからのクリアコートの製造
本発明によるクリアコート及び比較例の調製のために、表1及び2に示した組成物の成分を、加工直前に互いに混合した。
本発明によるクリアコート及び比較例の調製のために、表1及び2に示した組成物の成分を、加工直前に互いに混合した。
23℃におけるDIN4カップ中での流出時間として測定した調製物の粘度は、約60秒であった。
機械的特性データを決定するために、すべての塗料を100μmのドクターブレードでリン酸塩処理鋼板(Chemetall Gardobond 26S/60/OC)に塗布し、室温(23℃)(表3)及び140℃(表4)でそれぞれ硬化させた。
本発明によるアルコキシシラン官能化アロファネート1又は2を含有するコーティングI及びIIの塗膜特性(Lackeigenschaften)は、比較例IIIa及びbより顕著に高い振り子強度を示す。特に、塗料IIIa及びbにおける三重官能化生成物の場合、より高い架橋度に基づき、より高い硬度が予想される。
本発明によるアルコキシシラン官能化アロファネート1を含有するコーティングIVの塗膜特性は、比較例Va及びbより顕著に高い振り子強度を示す。特に、塗料Va及びbにおける三重官能化生成物の場合、より高い架橋度に基づき、より高い硬度が予想される。そのうえ、コーティングIVは、その光沢表面により、光沢なしのコーティングVaよりも良好な外観を呈する。
表3及び4の結果から、本発明によるアルコキシシラン官能化アロファネートを、高度に架橋された、とりわけ硬質コーティングの開発のために用いることができ、その際、これらのアロファネートのみが、低温硬化及び高温硬化の両方における唯一の結合剤として、必要に応じて無溶媒で用いることすらできることが裏付けられる。
Claims (21)
- A)式1
Rn(OR1)3−nSi−R2−NH−(C=O)−OR3 式1
[式中、R、R1、R2及びR3は、互いに独立して、炭素原子1〜8個を有する炭化水素基を意味し、前記の基は、線状、分枝状若しくは環状であってよく、又は互いに一緒になって環を形成してもよく、かつnは0〜2を意味する]の少なくとも1種のアルコキシシラン基含有モノウレタンA)と、
B)少なくとも1種のジイソシアネートB)との、
A)対B)のモル比3:1〜1.5:1における反応生成物
を含有するアルコキシシラン官能化アロファネート。 - A)式1
Rn(OR1)3−nSi−R2−NH−(C=O)−OR3 式1
[式中、R、R1、R2及びR3は、互いに独立して、炭素原子1〜8個を有する炭化水素基を意味し、前記の基は、線状、分枝状若しくは環状であってよく、又は互いに一緒になって環を形成してもよく、かつnは0〜2を意味する]の少なくとも1種のアルコキシシラン基含有モノウレタンA)と、
B)少なくとも1種のジイソシアネートB)とを、
A)対B)のモル比3:1〜1.5:1、好ましくは2.5:1〜1.8:1、とりわけ好ましくは2:1において、
C)任意に、少なくとも1種の触媒C)の存在下で反応させ、そして
D)任意に、B)のNCO基の残量をアルコールD)と反応させる
ことによって得られるアルコキシシラン官能化アロファネート。 - A)対B)のモル比が、2.5:1〜1.8:1、とりわけ好ましくは2:1であることを特徴とする、請求項1又は2に記載のアルコキシシラン官能化アロファネート。
- R、R1、R2及びR3が、同時に又は互いに独立して、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、sec−ブチル又はtert−ブチルであることを特徴とする、請求項1から3までのいずれか1項に記載のアルコキシシラン官能化アロファネート。
- nが0であり、R1及びR3が、同時に又は互いに独立して、メチル又はエチルであり、かつR2が、同時に又は互いに独立して、メチル又はプロピルであることを特徴とする、請求項1から4までのいずれか1項に記載のアルコキシシラン官能化アロファネート。
- nが0であり、R2が、メチル又はプロピルであり、R1が、メチル又はエチルであり、かつR3=R1であることを特徴とする、請求項1から5までのいずれか1項に記載のアルコキシシラン官能化アロファネート。
- nが0であり、R1及びR3がメチルであり、かつR2がプロピルであることを特徴とする、請求項1から6までのいずれか1項に記載のアルコキシシラン官能化アロファネート。
- ジイソシアネートB)が、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、2,2’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(2,2’−H12MDI)、2,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(2,4’−H12MDI)、4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(4,4’−H12MDI)、2−メチルペンタンジイソシアネート(MPDI)、ペンタンジイソシアネート、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート(2,2,4−TMDI)、2,4,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート(2,4,4−TMDI)、ノルボルナンジイソシアネート(NBDI)、メチレンジフェニルジイソシアネート(MDI)、トルイジンジイソシアネート(TDI)、テトラメチルキシリレンジイソシアネート(TMXDI)、キシリレンジイソシアネート(MXDI)から、個々に又は混合物として選択されることを特徴とする、請求項1から7までのいずれか1項に記載のアルコキシシラン官能化アロファネート。
- ジイソシアネートB)が、IPDI、4,4’−H12MDI、HDI及び2,2,4−TMDIと2,4,4−TMDIとの混合物から、単独で又は混合物として選択されることを特徴とする、請求項1から8までのいずれか1項に記載のアルコキシシラン官能化アロファネート。
- 成分C)が、金属カルボキシレート、第三級アミン、アミジン、グアニジン、第四級アンモニウム塩、テトラアルキルアンモニウム塩、第四級ホスホニウム塩、金属アセチルアセトネート、第四級アンモニウムアセチルアセトネート、第四級ホスホニウムアセチルアセトネートからなる群から、単独で又は混合物として選択されることを特徴とする、請求項1から9までのいずれか1項に記載のアルコキシシラン官能化アロファネート。
- 成分C)が、亜鉛アセチルアセトネート及び/又は亜鉛エチルヘキサノエートであることを特徴とする、請求項1から10までのいずれか1項に記載のアルコキシシラン官能化アロファネート。
- アルコールD)が、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、1−ブタノール、2−ブタノール、ペンタノール、エチル−2−ヘキサノール、1−ヘキサノールから選択されることを特徴とする、請求項1から11までのいずれか1項に記載のアルコキシシラン官能化アロファネート。
- A)式1
Rn(OR1)3−nSi−R2−NH−(C=O)−OR3 式1
[式中、R、R1、R2及びR3は、互いに独立して、炭素原子1〜8個を有する炭化水素基を意味し、前記の基は、線状、分枝状若しくは環状であってよく、又は互いに一緒になって環を形成してもよく、かつnは0〜2を意味する]の少なくとも1種のアルコキシシラン基含有モノウレタンA)と、
B)少なくとも1種のジイソシアネートB)とを、
A)対B)のモル比3:1〜1.5:1、好ましくは2.5:1〜1.8:1、とりわけ好ましくは2:1において、
C)任意に、少なくとも1種の触媒C)の存在下で反応させ、そして
D)任意に、B)のNCO基の残量をアルコールD)と反応させる
ことによって、請求項1から12までのいずれか1項に記載のアルコキシシラン官能化アロファネートを製造する方法。 - 反応を、15〜40℃の範囲の温度で、特に15〜25℃の範囲の温度で実施することを特徴とする、請求項13に記載の方法。
- 反応を、80〜220℃の範囲の温度で、特に80〜120℃の範囲の温度で実施することを特徴とする、請求項13に記載の方法。
- B)のNCO基の残量とアルコールD)との反応を、30〜150℃の範囲の温度で、特に50〜150℃の範囲の温度で実施することを特徴とする、請求項13から15までのいずれか1項に記載の方法。
- 反応を、触媒C)としての亜鉛アセチルアセトネート及び/又は亜鉛エチルヘキサノエートの存在下で実施することを特徴とする、請求項13から16までのいずれか1項に記載の方法。
- B)のNCO基の残量とアルコールD)とを、NCO基対アルコールD)のOH基の比0.8:1〜1.2:1、好ましくは0.9:1〜1.1:1において、とりわけ好ましくは1:1の比で化学量論的反応によって反応させることを特徴とする、請求項13から17までのいずれか1項に記載の方法。
- 金属、プラスチック、ガラス、木材、MDF(中密度繊維板)若しくは皮革基材、又はその他の耐熱性下地用のコーティング組成物及び塗料組成物中での、請求項1から12までのいずれか1項に記載のアルコキシシラン官能化アロファネートの使用。
- 金属、プラスチック、ガラス、木材、MDF若しくは皮革基材又はその他の耐熱性下地の接着用の接着剤組成物中での、請求項1から12までのいずれか1項に記載のアルコキシシラン官能化アロファネートの使用。
- 請求項1から12までのいずれか1項に記載の少なくとも1種のアルコキシシラン官能化アロファネートを含有するコーティング剤、接着剤又はシーラント。
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