JP2020147703A - 粉体塗料組成物、該組成物用触媒 - Google Patents
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Abstract
Description
また、塗着効率が良くかつ余剰塗料を回収再利用できる等の利点があり、自動車部品、産業機械、建築物内外装、家電製品等の保護、美観装飾性、耐久性が要求される幅広い分野で使用されている。
本発明の粉体塗料組成物用触媒は、粉体塗料組成物の硬化反応を促進する触媒である。粉体塗料組成物の詳細は後述する。
本発明者の粉体塗料組成物は、ビスマス組成物(A)で構成された粉体塗料組成物用触媒と、硬化性官能基を有する樹脂(B)を含む。
樹脂(B)は、硬化性官能基を有する樹脂である。硬化性官能基とは、ブロックイソシアネート基、ウレトジオン基等のイソシアネート基を母体とする基と、イソシアネート基の少なくとも一方と反応することができる官能基をいう。硬化性官能基としては、例えば、水酸基、アミノ基、アルキルアミノ基、チオール基、カルボン酸基等が挙げられる。
前記硬化性官能基を含有する樹脂(B)が外部架橋型の樹脂の場合、併用される硬化剤(C)としては、ブロックポリイソシアネート化合物、及び又は、ポリウレトジオン化合物が挙げられる。
本発明の粉体塗料組成物は、必要に応じて、上記各成分に加えて通常の粉体塗料組成物に用いられる着色含量、体質顔料、流動性調整剤、ブロッキング防止剤、表面調整剤、ワキ防止剤、帯電制御剤、脱泡剤等のその他の添加剤を配合することができる。
(製造例1)ビスマス組成物(A1)の製造
攪拌装置、温度計、冷却器を備えた500mL4つ口丸底フラスコに、酸化ビスマス(Bi2O3):46.6g(0.100mol)、化学式(5)で表される安息香酸:24.4g(0.200mol)、イオン交換水:200gを仕込み攪拌した。攪拌しながら加熱し内温を90℃まで昇温し、90℃〜95℃を保ち4時間反応させた。その後、攪拌しながら60℃まで冷却し、吸引濾過、減圧乾燥し白色固体のビスマス組成物(A1):67.1gを得た。EDTAキレート滴定を用いてビスマス含量を測定したところ、60.5%であった。GC分析を用いて安息香酸を定量したところ、35.0%であった。質量%をモル換算するとモル比(安息香酸/ビスマス)=1.00となる。IR測定すると1516cm−1に、COOBiのCO伸縮に相当するピークを確認した。安息香酸のCO伸縮ピークは1687cm−1であり、ビスマス組成物(A1)には、安息香酸から調製した配位子が存在していることが示唆される。
攪拌装置、温度計、冷却器を備えた500mL4つ口丸底フラスコに、酸化ビスマス(Bi2O3):46.6g(0.100mol)、化学式(6)で表されるm−トリル酸:27.2g(0.200mol)、イオン交換水:200gを仕込み、攪拌しながら加熱し内温を90℃まで昇温し、90℃〜95℃を保ち4時間反応させた。その後、攪拌しながら60℃まで冷却し、吸引濾過、減圧乾燥し白色固体のビスマス組成物(A2):70.0gを得た。EDTAキレート滴定を用いてビスマス含量を測定したところ、58.3%であった。GC分析を用いてm−トリル酸を定量したところ、37.5%であった。質量%をモル換算するとモル比(m−トリル酸/ビスマス)=0.99となる。IR測定すると1518cm−1に、COOBiのCO伸縮に相当するピークを確認した。ビスマス組成物(A2)には、m−トリル酸から調製した配位子が存在していることが示唆される。
攪拌装置、温度計、冷却器を備えた500mL4つ口丸底フラスコに、酸化ビスマス(Bi2O3):46.6g(0.100mol)、化学式(7)で表される3,5−ジメチル安息香酸:30.0g(0.200mol)、イオン交換水:170g、2−ブタノール:30gを仕込み、攪拌しながら加熱し内温を90℃まで昇温し、90℃〜95℃を保ち4.5時間反応させた。その後、攪拌しながら60℃まで冷却し、吸引濾過、減圧乾燥し白色固体のビスマス組成物(A3):72.5gを得た。EDTAキレート滴定を用いてビスマス含量を測定したところ、56.1%であった。GC分析を用いて3,5−ジメチル安息香酸を定量したところ、39.7%であった。質量%をモル換算するとモル比(3,5−ジメチル安息香酸/ビスマス)=0.98となる。IR測定すると1518cm−1に、COOBiのCO伸縮に相当するピークを確認した。ビスマス組成物(A3)には、3,5−ジメチル安息香酸から調製した配位子が存在していることが示唆される。
攪拌装置、温度計、冷却器を備えた500mL4つ口丸底フラスコに、酸化ビスマス(Bi2O3):46.6g(0.100mol)、化学式(8)で表されるp−トリル酸:27.2g(0.200mol)、イオン交換水:150g、2−ブタノール:50gを仕込み、攪拌しながら加熱し内温を90℃まで昇温し、90℃〜95℃を保ち4.5時間反応させた。その後、攪拌しながら60℃まで冷却し、吸引濾過、減圧乾燥し白色固体のビスマス組成物(A4):69.5gを得た。EDTAキレート滴定を用いてビスマス含量を測定したところ、58.3%であった。GC分析を用いてp−トリル酸を定量したところ、37.7%であった。質量%をモル換算するとモル比(p−トリル酸/ビスマス)=0.99となる。IR測定すると1518cm−1に、COOBiのCO伸縮に相当するピークを確認した。ビスマス組成物(A4)には、p−トリル酸から調製した配位子が存在していることが示唆される。
攪拌装置、温度計、冷却器を備えた500mL4つ口丸底フラスコに、酸化ビスマス(Bi2O3):46.6g(0.100mol)、化学式(9)で表される4−メトキシ安息香酸:30.4g(0.200mol)、イオン交換水:170g、2−プロパノール:30gを仕込み、攪拌しながら加熱し内温を90℃まで昇温し、90℃〜95℃を保ち4.5時間反応させた。その後、攪拌しながら60℃まで冷却し、吸引濾過、減圧乾燥し白色固体のビスマス組成物(A5):73.2gを得た。EDTAキレート滴定を用いてビスマス含量を測定したところ、56.0%であった。GC分析を用いて4−メトキシ安息香酸を定量したところ、40.3%であった。質量%をモル換算するとモル比(4−メトキシ安息香酸/ビスマス)=0.99となる。IR測定すると1518cm−1に、COOBiのCO伸縮に相当するピークを確認した。ビスマス組成物(A5)には、4−メトキシ安息香酸から調製した配位子が存在していることが示唆される。
攪拌装置、温度計、冷却器を備えた500mL4つ口丸底フラスコに、酸化ビスマス(Bi2O3):46.6g(0.100mol)、化学式(10)で表される4−アミノ安息香酸:27.4g(0.200mol)、イオン交換水:20g、1,1−ジメチルプロパノール:180gを仕込み、攪拌しながら加熱し内温を90℃まで昇温し、90℃〜95℃を保ち8時間反応させた。その後、攪拌しながら25℃まで冷却し、吸引濾過、減圧乾燥し白色固体のビスマス組成物(A6):69.3gを得た。EDTAキレート滴定を用いてビスマス含量を測定したところ、58.2%であった。GC分析を用いて4−アミノ安息香酸を定量したところ、38.0%であった。質量%をモル換算するとモル比(4−アミノ安息香酸/ビスマス)=1.00となる。IR測定すると1514cm−1に、COOBiのCO伸縮に相当するピークを確認した。ビスマス組成物(A6)には、4−アミノ安息香酸から調製した配位子が存在していることが示唆される。
攪拌装置、温度計、冷却器を備えた500mL4つ口丸底フラスコに、酸化ビスマス(Bi2O3):46.6g(0.100mol)、化学式(11)で表される4−メトキシカルボニル安息香酸:36.0g(0.200mol)、イオン交換水:100g、1,1−ジメチルプロパノール:100gを仕込み、攪拌しながら加熱し内温を90℃まで昇温し、90℃〜95℃を保ち8時間反応させた。その後、攪拌しながら25℃まで冷却し、吸引濾過、減圧乾燥し白色固体のビスマス組成物(A7):77.5gを得た。EDTAキレート滴定を用いてビスマス含量を測定したところ、51.2%であった。GC分析を用いて4−メトキシカルボニル安息香酸を定量したところ、44.1%であった。質量%をモル換算するとモル比(4−メトキシカルボニル安息香酸/ビスマス)=1.00となる。IR測定すると1516cm−1に、COOBiのCO伸縮に相当するピークを確認した。ビスマス組成物(A7)には、4−メトキシカルボニル安息香酸から調製した配位子が存在していることが示唆される。
窒素雰囲気下、攪拌装置、温度計、冷却器を備えた10L4つ口丸底フラスコに、塩化ビスマス(和光純薬工業社製):500g(1.58mol)、エタノール:365g、トルエン:2175gを加え攪拌し、加熱昇温して30分間還流させた。20%ナトリウムエトキシドエタノール溶液(和光純薬工業社製):1620g(4.76mol)を加熱還流下4時間かけて滴下し、その後3時間加熱還流した。その後、攪拌しながら20℃まで冷却し、不溶物を窒素雰囲気下、吸引濾過し、ビスマストリエトキシド溶液:4340gを得た。EDTAキレート滴定を用いてビスマス濃度を測定したところ、Bi濃度:0.336mol/kgであった。
窒素雰囲気下、攪拌装置、温度計、冷却器を備えた1L4つ口丸底フラスコに、ビスマストリエトキシド0.336mol/kg溶液300g(0.10mol)を仕込み、攪拌しながら、化学式(12)で表される1,3−ジフェニル−1,3−プロパンジオン(以下、ジベンゾイルメタンと記載):9.0g(0.040mol)をトルエン50gに溶解した溶液を内温20〜30℃に保ちながら15分間かけて滴下し、続いて安息香酸:6.1g(0.050mol)をトルエン50gに溶解した溶液を同温度範囲に内温を保ちながら15分間かけて滴下した。そのまま同温度範囲で1時間攪拌した後、加熱昇温し内温が100℃になるまで溶媒を常圧で留去した。攪拌しながら内温を20℃まで冷却し、イオン交換水:4.5g(0.25mol)を内温20〜30℃の範囲で5分間かけて滴下し、同温度範囲でそのまま1時間攪拌した。以下製造例8と同様の操作を行い、淡黄色固体のビスマス組成物(A9)を36.1g得た。キレート滴定を用いてビスマス含量を測定したところ、56.1%であった。GC分析を用いて有機成分を定量したところ、安息香酸が16.4%、ジベンゾイルメタンが24.0%であった。質量%をモル換算するとモル比(安息香酸/ビスマス)=0.50、モル比(ジベンゾイルメタン/ビスマス)=0.40となる。
窒素雰囲気下、攪拌装置、温度計、冷却器を備えた1L4つ口丸底フラスコに、ビスマストリエトキシド0.336mol/kg溶液300g(0.10mol)を仕込み、攪拌しながら、ジベンゾイルメタン2.3g(0.01mol)をトルエン30gに溶解した溶液を内温20〜30℃に保ちながら15分間かけて滴下し、続いて安息香酸8.5g(0.070mol)をトルエン70gに溶解した溶液を同温度範囲に内温保ちながら15分間かけて滴下した。そのまま同温度範囲で1時間攪拌した後、加熱昇温し内温が100℃になるまで溶媒を常圧で留去した。攪拌しながら内温を20℃まで冷却し、イオン交換水:4.5g(0.25mol)を内温20〜30℃の範囲で5分間かけて滴下し、同温度範囲でそのまま1時間攪拌した。以下製造例8と同様の操作を行い、ビスマス組成物(A10)を32.2g得た。キレート滴定を用いてビスマス含量を測定したところ、64.7%であった。GC分析を用いて有機成分を定量したところ、安息香酸が26.1%、ジベンゾイルメタンが6.5%であった。質量%をモル換算するとモル比(安息香酸/ビスマス)=0.70、モル比(ジベンゾイルメタン/ビスマス)=0.09となる。
(製造例11)水酸基含有アクリル樹脂B3の製造
窒素導入缶、攪拌装置、温度計、冷却器及び滴下漏斗を備えた反応器に、キシレン65部を仕込み攪拌しながら130℃に加熱した。そこへ予め秤量混合したモノマー開始剤混合物(メタクリル酸メチル:60部、メタクリル酸ブチル:30部、メタクリル酸2−ヒドロキシエチル:10部、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート:5部)を、内温127〜133℃に保ち3時間かけて滴下した。同温度範囲で30分間攪拌し、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート:0.1部をキシレン7部に溶解した溶液を滴下し、同温度範囲で1時間攪拌し、キシレンを減圧により留去して水酸基含有アクリル樹脂B3を得た。水酸基価を測定したところ41mgKOH/gであった。
<<実施例・比較例>>
下記の硬化性官能基含有樹脂、硬化剤、触媒、添加剤、顔料を表1〜表4に記載の配合比率(質量部)にてヘンシルミキサーで混合し、約100℃で押し出し混練し、吐出した混練物を粉砕して160メッシュ篩で分級して粉体塗料組成物を得た。
B1:AGC社製、水酸基含有フッ素樹脂 ルミフロンLF710F、水酸基価45mgKOH/g
B2:DIC社製、水酸基含有ポリエステル樹脂 ファインディックM−8020、水酸基価28mgKOH/g
B3:製造例11の水酸基含有アクリル樹脂、水酸基価41mgKOH/g
C1:Covestro社、ε−カプロラクタムブロックポリイソシアネートCrelan UI、全NCO量:11.5%
C2:Covestro社、ポリウレトジオン化合物Crelan EF403、全NCO量:13.5%
安息香酸ビスマス(III):Bi(C6H5CO2)3、三津和化学薬品社製
酢酸酸化ビスマス(III):BiO(CH3CO2)、三津和化学薬品社製
クエン酸ビスマス(III):[O2CCH2C(OH)(CO2)CH2CO2]Bi、Aldrich社製
アルミン酸ビスマス水和物:Bi(AlO2)3・ XH2O、Aldrich社製
表面調整剤:BASF社製、アクロナール4F(アクリルポリマー)
ベンゾイン:東京化成工業社製
酸化チタン:古川ケミカルズ社製、FR−41
粉体塗料組成物をリン酸亜鉛処理した鋼板に静電塗装し200℃20分間焼付けした硬化塗膜をメチルイソブチルケトンに浸したガーゼで約2kg/cm3の圧力で30回擦り、外観を目視で判定し、以下の基準で塗膜の硬化性を評価した。評価結果を表1〜表4に示す。
X:表面に多量の傷、及び又は、塗膜が溶解し試験板素地が露出
Claims (7)
- ビスマス組成物(A)で構成された粉体塗料組成物用触媒であって、
前記ビスマス組成物(A)は、芳香族カルボン酸配位子の数/ビスマス原子の数で定義される芳香族カルボン酸平均配位数が0.1〜2.0であり、
前記芳香族カルボン酸配位子は、下記化学式(1)で表される芳香族カルボン酸から調製した配位子である、粉体塗料組成物用触媒。
- 請求項1に記載の触媒であって、
前記ビスマス組成物(A)は、下記化学式(2)で表される基を有するビスマス化合物を含有する、触媒。
- 請求項1又は請求項2に記載の触媒であって、
前記ビスマス組成物(A)は、ジケトン配位子の数/ビスマス原子の数で定義されるジケトン平均配位数が0.1〜2.0であり、
前記ジケトン配位子は、下記化学式(3)で表されるβジケトンから調製した配位子である、触媒。
- 請求項1〜請求項3の何れか1つに記載の触媒であって、
前記ビスマス組成物(A)は、下記化学式(4)で表される構造を有するビスマス化合物を含有する、触媒。
- 触媒と、樹脂(B)を含む粉体塗料組成物であって、
前記触媒は、請求項1〜請求項4の何れか1つに記載の粉体塗料組成物用触媒であり、
前記樹脂は、硬化性官能基を有する、粉体塗料組成物。 - 請求項5に記載の粉体塗料組成物であって、
前記樹脂(B)がブロックイソシアネート基とウレトジオン基の少なくとも一方を有するか、又は前記粉体塗料組成物が硬化剤(C)を含有し、
前記硬化剤(C)は、ブロックポリイソシアネート化合物とポリウレトジオン化合物の少なくとも一方を含有する、粉体塗料組成物。 - 請求項5又は請求項6に記載の粉体塗料組成物であって、
前記硬化性官能基が水酸基である、粉体塗料組成物。
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