JP7034149B2 - (環状)脂肪族ジイソシアネートのポリイソシアネートを含有する色安定性硬化組成物 - Google Patents

(環状)脂肪族ジイソシアネートのポリイソシアネートを含有する色安定性硬化組成物 Download PDF

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Description

本発明は、(環状)脂肪族ジイソシアネートのポリイソシアネートを含有する新規な色ずれ安定性組成物に関する。
米国特許第6376584号明細書(US6376584B1)には、ポリイソシアネートをジブチルスズジラウレートの存在下でポリオールと反応させたポリウレタン組成物において使用するための種々の安定剤が記載されている。
ポリイソシアネート組成物を触媒と混合し、貯蔵するときに生じる安定性の問題についての開示はない。
米国特許第7122588号明細書(US7122588B2)には、長期耐用性を改善し、変色を抑えるために次亜リン酸のエステルで安定化されているコーティング、なかでもポリウレタンコーティングが記載されている。
ポリイソシアネート組成物を触媒と混合し、貯蔵するときに生じる安定性の問題についての開示はない。さらに、そこに記載されている安定化は依然として不十分であるため、改善された安定化が必要とされている。
独国特許出願公開第19630903号明細書(DE19630903)には、種々のリン化合物および立体障害フェノールを用いたイソシアネートの安定化が記載されている。
イソシアネート基とそれに対して反応性の基との間の反応のための触媒がそのつど存在することについての記載はない。
国際公開第2005/089085号(WO2005/089085)には、イソシアネート基とそれに対して反応性の基との間の反応のための触媒の他に、立体障害フェノールおよび第二級アリールアミンならびにトリアルキル/アリールホスファイトから選択される安定剤混合物を含有する二成分(2K)ポリウレタンコーティング用の硬化剤としてのポリイソシアネート組成物が記載されている。実施例には、ポリイソシアネート組成物、イソシアヌレートのTolonate HDTが、酢酸ブチル/メチルアミルケトン/キシレン(1:1:0.5)中の触媒としてのジブチルスズジラウレートと共に明確に開示されている。
挙げられている立体障害フェノールは、2,4-ジメチル-6-ブチルフェノール、4,4’-メチレンビス(2,6-ジ-tert-ブチルフェノール)、2,6-ジ-tert-ブチル-N,N’-ジメチルアミノ-p-クレゾール、ブチル化ヒドロキシアニソール、2,6-ジ-tert-ブチルフェノール、2,4,6-トリ-tert-ブチルフェノール、2-tert-ブチルフェノール、2,6-ジイソプロピルフェノール、2-メチル-6-tert-ブチルフェノール、2,4-ジメチル-6-tert-ブチルフェノール、4-(N,N-ジメチルアミノメチル)-2,8-ジ-tert-ブチルフェノール、4-エチル-2,6-ジ-tert-ブチルフェノールである。実施例には、BHT(3,5-ビス-tert-ブチル-4-ヒドロキシトルエン)が、全体を通して脂肪族トリアルキルホスファイトと組み合わせて使用されている。
国際公開第2008/116893号(WO2008/116893)、国際公開第2008/116894号(WO2008/116894)、国際公開第2008/116895号(WO2008/116895)の特許明細書に記載されている生成物混合物は、ポリイソシアネート、ルイス酸、二次酸化防止剤、例えばチオエーテル(国際公開第2008/116893号(WO2008/116893))、ホスホナイト(国際公開第2008/116895号(WO2008/116895))またはホスホネート(国際公開第2008/116894号(WO2008/116894))、ならびに任意に立体障害フェノール、酸性安定剤および塗料に一般的な添加剤(lacktypische Additive)を含有する。
国際公開第2013/060614号(WO2013/060614)には、ポリイソシアネート、イソシアネート基とイソシアネートに対して反応性の基との反応を促進することができるルイス酸性有機金属化合物、4未満のpKa値を有するブレンステッド酸、立体障害フェノール、溶媒および任意に塗料に一般的な添加剤を含有するポリイソシアネート組成物が同様に記載されている。
従来の全ての特許出願において、ルイス酸および溶媒の存在下でのポリイソシアネートの貯蔵時の色ずれ安定性の改善は十分に優れていない。
BASF Coatingsによる独国特許出願公開第102008060454号明細書(DE102008060454A1)の請求項1には、(a)ヒドロキシ基含有化合物(A)、(b)加水分解性シラン基を少なくとも部分的に含む遊離基および/またはブロックトイソシアネート基を有する少なくとも1種の飽和化合物(B)、および(c)シラン基を架橋するための少なくとも1種の触媒を(D)含有するコーティング剤において、コーティング剤が、ヒドロキシ基含有化合物(A)として、少なくとも1種の超分岐樹枝状ヒドロキシ官能性ポリエステルを含有することを特徴とし、ここで、ポリエステルの平均少なくとも1個のヒドロキシ官能基が、異性体C~Cモノカルボン酸の群から選択される少なくとも1種の酸でエステル化されている、コーティング剤が記載されている。
請求項9には、触媒がリン含有であり、かつ/または触媒(D)が置換ホスホン酸ジエステルおよび/またはジホスホン酸ジエステル、置換リン酸モノエステルおよび/またはリン酸ジエステルの群から、有利には非環式リン酸ジエステルおよび/または環式リン酸ジエステル、および/または対応するアミンブロックリン酸エステルからなる群から選択されていることを特徴とするコーティング剤が記載されている。ブロックリン酸エステルの例には、Nacure(登録商標)4167が挙げられる。表2によれば、それはポリイソシアネート反応性組成物に添加される。シラン架橋用触媒は、この発明によるコーティング剤の不揮発性成分を基準にして、有利には0.01~20重量%の割合、特に好ましくは0.1~10重量%の割合で用いられる。実施例には、変性ポリイソシアネート当たり>3.3%のNacure(登録商標)4167の使用量が記載されており、これは変性ポリイソシアネート当たり>1.1%の純粋なアミンホスフェートに対応する。コーティングの特徴は、なかでも優れた外観、優れた起伏、および優れた引掻抵抗性である。
ルイス酸の存在下、特にシラン化合物の非存在下でイソシアネート組成物を色ずれに対して安定化させるためのアミンブロックホスフェートまたはアミンブロックホスホネートの使用についての記載はない。アミンブロックホスフェートまたはアミンブロックホスホネートの量は、色ずれ安定化のためにこの出願で使用される量よりもかなり多い。
独国特許出願公開第3328661号明細書(DE3328661)には、芳香族ポリイソシアネートと接着剤および注型エラストマー用のポリオールとを反応させるための潜在的な熱活性化可能な触媒としての1:1の当量比での一官能性もしくは多官能性の第一級、第二級および/または第三級アミンのアンモニウム塩とリンの酸のアルキル化エステルとの使用が記載されている。触媒実施例3には、トリエチルアミンジブチルホスフェートが含まれている。使用例1では、これがポリイソシアネートを基準にして2%で用いられている。
本発明の課題は、イソシアネート基と、これと反応する基との間の反応のための触媒を既に含有し、色ずれ安定性であり、かつ安定化効果が先行技術よりも優れている更なる貯蔵安定性ポリイソシアネート組成物を提供することである。安定化効果は、モノマーイソシアネートの起源とは無関係であるべきである。さらに、添加剤はルイス酸と組み合わせて悪影響を及ぼすべきではない。
この課題は、
- (A)少なくとも1種のモノマーイソシアネートの反応によって得られる少なくとも1種のポリイソシアネートと、
- (B)成分(A)を基準にして10~300重量ppmの量の、(B1)リン含有酸性化合物および(B2)開鎖三置換アミンからなる少なくとも1種の塩と、
- (C)少なくとも1種の立体障害フェノールと、
- (D)任意に少なくとも1種の更なる(二次)酸化防止剤と、
- (E)イソシアネート基とイソシアネートに対して反応性の基との反応を促進することができる少なくとも1種のルイス酸性有機金属化合物と、
- (F)少なくとも1種の溶媒と、
- (G)任意に他の塗料に一般的な添加剤と
を含有するポリイソシアネート組成物によって解決される。
この種のポリイソシアネート組成物は、貯蔵時に経時的に優れた色安定性を有し(低い「色ずれ」)、イソシアネートに対して反応性の基を含む組成物とポリウレタンコーティング中で反応させることができる。
使用されるモノマーイソシアネートは、芳香族、脂肪族または環状脂肪族であってよく、好ましくは脂肪族または環状脂肪族(これは本明細書では略して(環状)脂肪族と呼ぶ)であり、特に好ましくは脂肪族イソシアネートである。
芳香族イソシアネートは、少なくとも1つの芳香族環系、つまり純粋に芳香族化合物を含有するだけでなく芳香脂肪族化合物も含有するものである。
環状脂肪族イソシアネートは、少なくとも1つの環状脂肪族環系を含むものである。
脂肪族イソシアネートは、直鎖または分岐鎖のみを含むもの、つまり非環式化合物である。
モノマーイソシアネートは、好ましくは、ちょうど2個のイソシアネート基を有するジイソシアネートである。しかしながら、それらは、原則として1個のイソシアネート基を有するモノイソシアネートであり得る。
原則として、平均3個以上のイソシアネート基を有する高級イソシアネートも選択肢に入れられる。これらの適切な例には、トリイソシアネート、例えばトリイソシアナトノナン、2’-イソシアナトエチル-(2,6-ジイソシアナトヘキサノエート)、2,4,6-トリイソシアナトトルエン、トリフェニルメタントリイソシアネートもしくは2,4,4’-トリイソシアナトジフェニルエーテル、またはジイソシアネート、トリイソシアネートおよびそれよりも高級なポリイソシアネート(これらは、例えば対応するアニリン/ホルムアルデヒド縮合物をホスゲン化することによって得られ、メチレン架橋を有するポリフェニルポリイソシアネートを構成する)の混合物が含まれる。
これらのモノマーイソシアネートは、イソシアネート基同士の実質的な反応生成物を含まない。
モノマーイソシアネートは、好ましくは、4~20個の炭素原子を有するイソシアネートである。代表的なジイソシアネートの例は、脂肪族ジイソシアネート、例えばテトラメチレンジイソシアネート、1,5-ペンタメチ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(1,6-ジイソシアナトヘキサン)、オクタメチレンジイソシアネート、デカメチレンジイソシアネート、ドデカメチレンジイソシアネート、テトラデカメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネートの誘導体(例えばメチル-もしくはエチル-2,6-ジイソシアナトヘキサノエート)、トリメチルヘキサンジイソシアネートまたはテトラメチルヘキサンジイソシアネート、環状脂肪族ジイソシアネート、例えば1,4-、1,3-もしくは1,2-ジイソシアナトシクロヘキサン、4,4’-もしくは2,4’-ジ(イソシアナトシクロヘキシル)メタン、1-イソシアナト-3,3,5-トリメチル-5-(イソシアナトメチル)シクロヘキサン(イソホロンジイソシアネート)、1,3-もしくは1,4-ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンまたは2,4-もしくは2,6-ジイソシアナト-1-メチルシクロヘキサンおよび3(もしくは4),8(もしくは9)-ビス(イソシアナトメチル)トリシクロ[5.2.1.02.6]デカン異性体混合物、ならびに芳香族ジイソシアネート、例えば2,4-もしくは2,6-トルイレンジイソシアネートおよびその異性体混合物、m-もしくはp-キシリレンジイソシアネート、2,4’-もしくは4,4’-ジイソシアナトジフェニルメタンおよびそれらの異性体混合物、1,3-もしくは1,4-フェニレンジイソシアネート、1-クロロ-2,4-フェニレンジイソシアネート、1,5-ナフチレンジイソシアネート、ジフェニレン-4,4’-ジイソシアネート、4,4’-ジイソシアナト-3,3’-ジメチルジフェニル、3-メチルジフェニルメタン-4,4’-ジイソシアネート、テトラメチルキシリレンジイソシアネート、1,4-ジイソシアナトベンゼンまたはジフェニルエーテル-4,4’-ジイソシアネートである。
特に好ましいのは、1,6-ヘキサメチレンジイソシアネート、1,5-ペンタメチレンジイソシアネート、1,3-ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、イソホロンジイソシアネートおよび4,4’-または2,4’-ジ(イソシアナトシクロヘキシル)メタンであり、非常に好ましいのは、イソホロンジイソシアネートおよび1,6-ヘキサメチレンジイソシアネートであり、極めて好ましいのは、1,6-ヘキサメチレンジイソシアネートである。
上記のイソシアネートの混合物も存在し得る。
イソホロンジイソシアネートは、たいていの場合、混合物、具体的にはシス-およびトランス異性体の混合物として、通常、約60:40~90:10(w/w)、好ましくは70:30~90:10の比で存在する。
ジシクロヘキシルメタン-4,4’-ジイソシアネートも同様に、種々のシス-およびトランス異性体の混合物として存在し得る。
本発明では、対応するアミンをホスゲン化することによって得られるジイソシアネートだけでなく、ホスゲンを使用せずに、すなわちホスゲンを含まない方法によって製造されるものも用いることができる。欧州特許出願公開第0126299号明細書(EP-A-0126299(米国特許第4596678号明細書(US4596678))、欧州特許出願公開第126300号明細書(EP-A-126300)(米国特許第4596679号明細書)(US4596679))、および欧州特許出願公開第355443号明細書(EP-A-355443)(米国特許第5087739号明細書(US5087739))によれば、例えば、(環状)脂肪族ジイソシアネート、例として1,6-ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、アルキレン基に6個の炭素原子を有する異性体脂肪族ジイソシアネート、4,4’-もしくは2,4’-ジ(イソシアナトシクロヘキシル)メタン、および1-イソシアナト-3-イソシアナトメチル-3,5,5-トリメチルシクロヘキサン(イソホロンジイソシアネートもしくはIPDI)などは、(環状)脂肪族ジアミンを、例えば尿素およびアルコールと反応させて(環状)脂肪族ビスカルバミン酸エステルを得て、それらを熱開裂に付すことで対応するジイソシアネートおよびアルコールにすることによって製造することができる。合成は、たいていの場合、循環プロセスで、任意にN-非置換カルバミン酸エステル、ジアルキルカーボネートおよび反応プロセスから返送された他の副生成物の存在下で連続的に行われる。このようにして得られたジイソシアネートは、通常、非常に低いか、または測定不可能な割合の塩素化化合物を有し、これは、例えば電子産業における用途で有利である。
本発明の一実施形態において、使用されるイソシアネートは、100重量ppm未満、好ましくは50重量ppm未満、特に30重量ppm未満、非常に好ましくは20重量ppm未満の加水分解性塩素を有する。これは、例えば、ASTM法D4663-98によって測定することができる。全塩素含有量は、例えば、1000重量ppm未満、好ましくは800重量ppm未満、特に好ましくは500重量ppm未満(加水分解後の銀滴定によって決定される)である。
当然、(環状)脂肪族ジアミンと、例えば尿素およびアルコールとの反応、ならびに得られた(環状)脂肪族ビスカルバミン酸エステルの開裂によって得られたモノマーイソシアネートと、対応するアミンをホスゲン化することによって得られたジイソシアネートとからの混合物も用いることができる。
モノマーイソシアネートをオリゴマー化することによって形成することができるポリイソシアネート(A)は、通常、以下のように特徴付けられる。
そのような化合物の平均NCO官能価は、通常、少なくとも1.8であり、8まで、好ましくは2~5、特に好ましくは2.4~4であり得る。
オリゴマー化後のイソシアネート基の含有量は、NCO=42g/molとして計算され、他に示されない限り、通常5~25重量%である。
好ましくは、ポリイソシアネート(A)は、以下の化合物である:
1)芳香族、脂肪族および/または環状脂肪族ジイソシアネートから誘導されるイソシアヌレート基含有ポリイソシアネート。この場合、特に好ましいのは、対応する脂肪族および/または環状脂肪族イソシアナト-イソシアヌレート、特にヘキサメチレンジイソシアネートおよびイソホロンジイソシアネートをベースとするものである。ここで存在するイソシアヌレートは、特に、ジイソシアネートの環状三量体を構成するトリス-イソシアナトアルキル-もしくはトリス-イソシアナトシクロアルキル-イソシアヌレートであるか、または2つ以上のイソシアヌレート環を有するそれらの高級同族体との混合物である。イソシアナト-イソシアヌレートは、一般的に、10~30重量%、特に15~25重量%のNCO含有量、および2.6~8の平均NCO官能価を有する。
イソシアヌレート基含有ポリイソシアネートは、より少ない程度で、ウレタン基および/またはアロファネート基を、好ましくはポリイソシアネートを基準にして2%未満の結合アルコールの含有量で含んでいてもよい。
2)芳香族、脂肪族および/または環状脂肪族的に結合したイソシアネート基、有利には脂肪族および/または環状脂肪族的に結合したイソシアネート基、特にヘキサメチレンジイソシアネートアミンまたはイソホロンジイソシアネートから誘導されたイソシアネート基を有するウレトジオン基含有ポリイソシアネート。ウレトジオンジイソシアネートは、ジイソシアネートの環状二量化生成物である。
ウレトジオン基含有ポリイソシアネートは、他のポリイソシアネート、特に1)で挙げたものとの混合物でしばしば得られる。
ウレトジオン基含有ポリイソシアネートは、通常2~3の官能価を有する。
これには、特に、1~40%、特に3~15%、特に5~10%のモノマーウレトジオン(二量体)の含有量を有する、任意の組成のウレトジオン/イソシアヌレート混合物も含まれる。
このために、ジイソシアネートは、ウレトジオン基だけでなく他のポリイソシアネートも形成される反応条件下で反応させられる、または最初にウレトジオン基が形成され、続いてこれらが他のポリイソシアネートへと反応させられるか、またはジイソシアネートが最初に他のポリイソシアネートへと反応させられ、続いてこれらがウレトジオン基含有生成物へと反応させられる。
3)芳香族、環状脂肪族または脂肪族的に結合した、好ましくは環状脂肪族または脂肪族に結合したイソシアネート基、特にトリス(6-イソシアナトヘキシル)ビウレットまたはその高級同族体との混合物を有するビウレット基含有ポリイソシアネート。これらのビウレット基含有ポリイソシアネートは、一般的に、18~24重量%のNCO含有量および2.8~6の平均NCO官能価を有する。
4)芳香族、脂肪族または環状脂肪族的に結合した、好ましくは脂肪族または環状脂肪族的に結合したイソシアネート基を有するウレタン基および/またはアロファネート基含有ポリイソシアネートであって、例えば、過剰量のジイソシアネート、例えばヘキサメチレンジイソシアネートまたはイソホロンジイソシアネートと、一価もしくは多価アルコールとの反応によって得られる。これらのウレタン基および/またはアロファネート基含有ポリイソシアネートは、一般的に、12~24重量%のNCO含有量および2.0~4.5の平均NCO官能価を有する。そのようなウレタン基および/またはアロファネート基含有ポリイソシアネートは、触媒なしで、または好ましくは触媒、例えばカルボン酸アンモニウムもしくは水酸化アンモニウム、またはアロファネート化触媒、例えばビスマス-、コバルト-、セシウム-、Zn(II)-もしくはZr(IV)化合物の存在下で、そのつど一価、二価もしくは多価、好ましくは一価アルコールの存在下で製造することができる。
これらのウレタン基および/またはアロファネート基含有ポリイソシアネートは、1)で挙げたポリイソシアネートとの混合形態でしばしば生じる。
5)オキサジアジントリオン基を含む、有利にはヘキサメチレンジイソシアネートまたはイソホロンジイソシアネートから誘導されたポリイソシアネート。そのようなオキサジアジントリオン基を含むポリイソシアネートは、ジイソシアネートおよび二酸化炭素から得ることができる。
6)イミノオキサジアジンジオン基を含む、有利にはヘキサメチレンジイソシアネートまたはイソホロンジイソシアネートから誘導されたポリイソシアネート。そのようなオキサジアジントリオン基をイミノオキサジアジンジオン基を含むポリイソシアネートは、特定の触媒を用いてジイソシアネートから製造することができる。
7)ウレトンイミン変性ポリイソシアネート。
8)カルボジイミド変性ポリイソシアネート。
9)例えば独国特許出願公開第10013186号明細書(DE-A1 10013186)または独国特許出願公開第10013187号明細書(DE-A1 10013187)から知られている超分岐ポリイソシアネート。
10)ジ-および/またはポリイソシアネートとアルコールとからのポリウレタン-ポリイソシアネートプレポリマー。
11)ポリ尿素-ポリイソシアネート-プレポリマー。
12)ポリイソシアネート1)~11)、好ましくは1)、3)、4)および6)は、それらの製造後、芳香族、環状脂肪族または脂肪族的に結合した、好ましくは(環状)脂肪族的に結合したイソシアネート基を有するビウレット基またはウレタン基/アロファネート基含有ポリイソシアネートに変換することができる。ビウレット基は、例えば水の添加またはアミンとの反応によって形成される。ウレタン基および/またはアロファネート基は、任意に適切な触媒の存在下で、一価、二価もしくは多価、好ましくは一価のアルコールとの反応によって形成される。これらのビウレット基またはウレタン基/アロファネート基含有ポリイソシアネートは、一般的に、10~25重量%のNCO含有量および3~8の平均NCO官能価を有する。
13)親水性変性ポリイソシアネート、すなわち、1~12で記載した基の他に、NCO反応性基および親水性基を有する分子を上記の分子のイソシアネート基に付加させることによって形式的に生じるものを含むポリイソシアネート。後者は、アルキルポリエチレンオキシドなどの非イオン性基および/またはリン酸、ホスホン酸、硫酸もしくはスルホン酸、またはそれらの塩から誘導されたイオン性基である。
14)デュアルキュア用途のための変性ポリイソシアネート、すなわち、1~11で記載した基の他に、NCO反応性基および紫外線または化学線によって架橋可能な基を有する分子を上記分子のイソシアネート基に付加させることによって形式的に生じるものを含むポリイソシアネート。これらの分子は、例えば、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートおよび他のヒドロキシ-ビニル化合物である。
上で挙げたジイソシアネートまたはポリイソシアネートは、少なくとも部分的にブロックされた形態でも存在し得る。
ブロッキングに使用される化合物のクラスは、D.A.Wicks,Z.W.Wicks,Progress in Organic Coatings,36,148-172(1999),41,1-83 (2001)および43,131-140(2001)に記載されている。
ブロッキングに使用される化合物のクラスの例は、フェノール、イミダゾール、トリアゾール、ピラゾール、オキシム、N-ヒドロキシイミド、ヒドロキシ安息香酸エステル、第二級アミン、ラクタム、CH-酸性環状ケトン、マロン酸エステルまたはアルキルアセトアセテートである。
本発明の好ましい実施態様において、ポリイソシアネートは、イソシアヌレート、ビウレット、ウレタンおよびアロファネートからなる群から、好ましくはイソシアヌレート、ウレタンおよびアロファネートからなる群から選択され、特に好ましくはイソシアヌレート基含有ポリイソシアネートである。
特に好ましい実施形態において、ポリイソシアネートは、1,6-ヘキサメチレンジイソシアネートから誘導されるイソシアヌレート基含有ポリイソシアネートである。
更なる好ましい実施形態において、ポリイソシアネートは、イソシアヌレート基含有ポリイソシアネート、非常に好ましくは1,6-ヘキサメチレンジイソシアネートおよびイソホロンジイソシアネートの混合物である。
特に好ましい実施形態において、ポリイソシアネートは、600~1500mPas、特に1200mPas未満の粘度を有する低粘性ポリイソシアネート、好ましくはイソシアヌレート基含有ポリイソシアネート、200~1600mPas、特に600~1500mPasの粘度を有する低粘性アロファネートおよび/もしくはウレタン、ならびに/またはイミノオキサジアジンジオン基含有ポリイソシアネートを含む混合物である。
本明細書では、特記しない限り、粘度は、コーン-プレートシステムにおいて1000s-1のせん断速度でDIN EN ISO 3219/A.3に従って23℃で示している。
ポリイソシアネートの製造方法は、国際公開第2008/68198号(WO2008/68198)、特にその中の第20頁、第21行目~第27頁、第15行目に記載されているように行うことができ、これを参照により本出願の一部を構成するものとする。
反応は、例えば、その中の第31頁、第19行目~第31頁、第31行目に記載されているように停止させることができ、後処理は、その中の第31頁、第33行目~第32頁、第40行目に記載されているように行うことができ、これを参照により本出願の一部を構成するものとする。
反応は、選択的にまた好ましくは、α-ヒドロキシカルボン酸アンモニウム触媒について国際公開第2005/087828号(WO2005/087828)に記載されているように行うことができる。反応は、例えば、その中の第11頁、第12行目~第12頁、第5行目に記載されているように停止させることができ、これをそれぞれ参照により本出願の一部を構成するものとする。
反応は、選択的に、中国特許出願公開第10178994号明細書(CN10178994A)または中国特許出願公開第101805304号明細書(CN101805304)に記載されているように行うことができる。
さらに、熱的に不安定な触媒の場合、反応は、反応混合物を少なくとも80℃、好ましくは少なくとも100℃、特に好ましくは少なくとも120℃を超える温度に加熱することによって停止させることも可能である。反応混合物の加熱は、後処理における蒸留による未変換イソシアネートの除去に必要とされるように、この目的のために一般に既に十分である。
熱的に不安定ではない触媒だけでなく、熱的に不安定な触媒の場合も、失活剤を添加することにより、比較的低温で反応を停止させることが可能である。適切な失活剤の例は、塩化水素、リン酸、有機リン酸エステル、例えばリン酸ジブチルまたはリン酸ジエチルヘキシル、およびカルバミン酸エステル、例えばカルバミン酸ヒドロキシアルキルである。
これらの化合物は、反応を停止させるために必要に応じてそのまま添加されるかまたは適切な濃度に希釈される。
塩(B)は、(B1)リン含有酸性化合物および(B2)開鎖アミンからなる。
好ましいリン含有酸性化合物(B1)は、アルキルホスフェート(B1a)、ホスホネート(B1b)およびモノ-O-アルキルホスホナイト(B1c)である。一般式(I)~(V)の化合物を例示する:
Figure 0007034149000001
アルキルホスフェート(B1a)は、例えば、モノ-およびジ-C~C18-アルキルホスフェートおよびそれらの混合物、好ましくはC~C18-アルキル基を有するもの、非常に好ましくはC~C-アルキル基を有するもの、特にC~C-アルキル基を有するもの、およびそれらの混合物である。
モノ-およびジアルキルホスフェートのアルキル基の例は、メチル、エチル、イソプロピル、n-プロピル、n-ブチル、イソブチル、sec-ブチル、tert-ブチル、n-ペンチル、n-ヘキシル、n-ヘプチル、n-オクチル、イソオクチル、2-エチルヘキシル、n-デシル、2-プロピルヘプチル、n-ドデシル、トリデデシル、イソトリデシル、テトラデシル、ペンタデシル、ヘキサデシル、ヘプタデシル、オクタデシル、およびイソオクタデシルである。
好ましくは、リン酸誘導体は、アルキル置換基以外の更なる置換基、特に極性置換基、特にエーテルもしくは第三級アミンなどのヘテロ原子を有する基、またはそれらのオリゴマーおよびポリマーを有しない。ヘテロ原子は、炭素および水素を除く全ての原子を意味すると当業者には理解されている。ヘテロ原子は、例えば、窒素、酸素、硫黄、リン、臭素および塩素である。
ここで、ジアルキルホスフェートのアルキル基は同じでも異なっていてもよく、それらは好ましくは同じである。
モノ-およびジアルキルホスフェートからの混合物は、モノ-またはジアルキルホスフェートと同じ基、例えばエチル基、イソプロピル基、ブチル、2-エチルヘキシル基を含んでいてもよい。アルキル基は好ましくは同じである。
更なる例は、King Industries社からのNacure(登録商標)4000(以前のNacure(登録商標)C 207)およびNacure(登録商標)4054、詳細には定義されていないアルキルリン酸エステル、およびCytec社からのCycat(登録商標)296-9、詳細には定義されていないアルキルリン酸エステルである。
ホスホネート(B1b)は、酸性の性質を有する低原子価リン含有化合物、特に例えばジアルキルホスホネートおよびジアルキルジホスホネートである。
これらの例は、モノ-およびジ-C~C12-アルキルホスホネートおよびそれらの混合物である。C~C12-アルキル基の例は、メチル、エチル、イソプロピル、n-プロピル、n-ブチル、イソブチル、sec-ブチル、tert-ブチル、n-ヘキシル、n-ヘプチル、n-オクチル、n-デシル、n-ドデシル、2-エチルヘキシルおよび2-プロピルヘプチルである。好ましいのは、ジアルキルホスホネート、特に好ましくはC~C-アルキル基を有するもの、非常に好ましくはC-、C-、C-またはC-アルキル基を有するものである。
ここで、ジアルキルホスホネートにおけるアルキル基は同じでも異なっていてもよく、それらは好ましくは同じである。
好ましいホスホネートは、国際公開第2008/116895号(WO2008/116895)、その中の特に第10頁、第38行目~第12頁、第41行目に記載されており、これを参照により本開示の一部を構成するものとする。具体的な例を下記に明示する:
- ホスホン酸ジオクチルエステル、ホスホン酸ジ-n-オクチルエステルIrgafos(登録商標)OPH
- ホスホン酸(2-エチルヘキシル)エステル
- ホスホン酸ジブチルエステル。
モノ-O-アルキルホスホナイト(B1c)は、例えば、9,10-ジヒドロ-9-オキサ-10-ホスファフェナントレン-10-オキシドの誘導体(Sanko(登録商標)HCA;DOPO)である。芳香族系の炭素は、更なるアルキル基によって置換されていてもよい。
Figure 0007034149000002
リン含有酸性化合物(B1)は、好ましくは4未満のpKa値を有する。
開鎖三置換アミン(B2)は、以下の通り記載される:
本発明の意味における開鎖三置換アミン(B2)は、サイクル内にアミン基を有しない。
開鎖三置換アミンB2は、好ましくは一般式
NR
[式中
、R、Rは、それぞれ互いに独立して、アルキル、シクロアルキル、ヒドロキシアルキルまたはアルキルエーテル、好ましくはアルキルまたはアルキルエーテルであり得る]の(環状)脂肪族アミンである。アルキルは、好ましくはC~C18、特に好ましくはC~C13である。アルキルは直鎖または分岐鎖である。分岐鎖アルキル基は、例えば、イソアルキル、2-エチルヘキシル、イソプロピルヘプチルである。シクロアルキルは、好ましくはシクロヘキシル基の誘導体、好ましくはシクロヘキシルである。アルキル基は、同じでも異なっていてもよく、後者の場合、例えば、N,N-ジメチルシクロヘキシルアミン、ジメチルエチルアミン、ジメチルプロピルアミン、ジメチルイソプロピルアミンである。
開鎖三置換アミン(B2)は、アルコール基またはエーテル基などの更なる官能基を含んでいてもよいが、好ましくはない。
好ましい開鎖三置換アミン(B2)は、トリエチルアミン、N,N-ジメチルシクロヘキシルアミンおよびN,N-ジメチルエタノールアミンである。
開鎖三置換アミン(B2)は、ジアミン、例えばN,N,N’,N’-テトラメチル-1,3-プロパンジアミンおよびN,N-ジエチル-N’,N’-1,3-プロパンジアミン、またはトリアミン、例えばN,N,N’,N’’、N’’-ペンタメチルジエチレントリアミンであってもよい。特に好ましくは、開鎖三置換アミン(B2)はちょうど1個のアミン基を有する。
ウレタン形成反応のための触媒として好ましくは使用される1,4-ジアザビシクロ[2.2.2]オクタンまたはジアザビシクロウンデカンなどの少なくとも1つのサイクル内に少なくとも1個のアミン基を有する三置換環状脂肪族アミンは、本発明の意味における開鎖アミンではなく、触媒としてのそれらの機能においてそれとは無関係に存在していてもよい。
本発明の意味においては、立体障害環状アミン(しばしばHALS-またはHAS化合物とも呼ばれる;ヒンダードアミン(光)安定剤)、例えば2,2,6,6-テトラメチルピペリジン、2,6-ジ-tert-ブチルピペリジンおよび/またはそれらの誘導体、例えばビス(2,2,6,6-テトラ-メチル-4-ピペリジル)セバケート(Tinuvin(登録商標)770)(二置換アミン)
Figure 0007034149000003
またはビス-(1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジニル)セバケートと1-メチル-8-(1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジニル)セバケートとの混合物(Tinuvin(登録商標)292)
Figure 0007034149000004
も開鎖三置換アミンではない。
これらは、例えば、BASF SEのTinuvin(登録商標)およびChimassorb(登録商標)ブランドとして入手可能であり、本発明とは無関係に光安定剤として他の機能において用いることができる。
好ましくは、開鎖三置換アミン(B2)に最初に対応する水溶液中の酸のpKa値は、5~14(25℃)、特に好ましくは8.5~12、非常に好ましくは9.5~11.0である。
25℃での水溶液中の対応する酸のpKa値:
トリデカンアミン:10.6(25℃)
トリエチルアミン:11.0(25℃)
トリメチルアミン:9.8(25℃)
ベンジルジメチルアミン:8.9(20℃)
N,N-ジメチルシクロヘキシルアミン:10.0(20℃)。
(B2)および(B1)からなる塩(B)は、例えば、ヘキサデシルホスホコリン、トリエチルアミン、N,N-ジメチルシクロヘキシルアミンまたはN,N-ジメチルエタノールアミンと、ジブチルホスフェート、ジエチルヘキシルホスフェート、ブタノール対リン酸の比が可変であるリン酸ブチルエステル(CAS 12788-93-1)との組合せ;Hordaphos(登録商標)MOB、Hordaphos(登録商標)MDB、モノ-/ジブチルホスフェートからの混合物(Rhodafac(登録商標)PA 80)、またはリン酸イソトリデシルエステル(Crafol(登録商標)AP24)、またはNacure(登録商標)4167もしくはNacure(登録商標)4575について直接塩として、例えば活性成分として、溶媒で希釈したものである。
非極性ポリイソシアネート中の塩(B)の溶解度は限られており、例えば、400重量ppmのNacure(登録商標)4167(約35~40%、塩Bの約~150重量ppmに対応する)は、純粋なイソシアヌレートにもはや完全には溶解しない。
塩(B)は、成分(A)を基準にして、10~300重量ppm、好ましくは20~200重量ppm、特に好ましくは30~100重量ppm、非常に好ましくは30~80重量ppm、特に30~60重量ppmの量で添加される。
好ましくは、リン含有酸性化合物(B1)および開鎖三置換アミン(B2)は、1.2:0.8~0.5:1.5、特に好ましくは1:1~0.8:1.2、非常に好ましくは化学量論的にモル比で用いられる。
本発明の意味における立体障害フェノール(C)は、一次酸化防止剤の機能を有する。これは、通常、フリーラジカルを捕捉する化合物を意味すると当業者には理解されている。
この種の立体障害フェノール類は、例えば、国際公開第2008/116894号(WO2008/116894)に記載されており、好ましくはその中の第14頁、第10行目~第16頁、第10行目に記載されている化合物であり、これを参照により本開示の一部を構成するものとする。
これらは、好ましくは芳香族環にちょうど1個のフェノール性ヒドロキシ基を有するフェノール、特に好ましくはフェノール性ヒドロキシ基に対してオルト位、非常に好ましくはオルト-およびパラ位に置換基、好ましくはアルキル基を有するフェノール、特にアルキル-3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート、またはそのような化合物の置換アルキル誘導体である。
そのようなフェノールはまた、複数のフェノール基を有するポリフェノール系の成分、ペンタエリスリトールテトラキス(3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート)(例えばIrganox(登録商標)1010);エチレンビス(オキシエチレン)ビス(3-(5-tert-ブチル-4-ヒドロキシ-m-トリル)プロピオネート)(例えばIrganox(登録商標)245);3,3’,3’’,5,5’,5’’-ヘキサ-tert-ブチル-α,α’,α’’-(メシチレン-2,4,6-トリル)トリ-p-クレゾール(例えばIrganox(登録商標)1330);1,3,5-トリス(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシベンジル)-1,3,5-トリアジン-2,4,6(1H,3H,5H)-トリオン(例えば、Irganox(登録商標)3114)であってもよい、それぞれCiba Spezialitaetenchemie(現BASF SE)の製品である。
対応する製品は、例えば、以下の商品名で入手可能である:Irganox(登録商標)(BASF SE)、住友社のSumilizer(登録商標)、Great Lakes社のLowinox(登録商標)、Cytec社のCyanox(登録商標)。
他の可能な例は、チオジエチレンビス[3-[3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル]プロピオネート](Irganox(登録商標)1035)および6,6’-ジ-tert-ブチル-2,2’-チオジ-p-クレゾール(例えばIrganox(登録商標)1081)(それぞれBASF SEの製品)である。
好ましいのは、2,6-ジ-tert-ブチル-4-メチルフェノール(BHT);イソオクチル-3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート(Irganox(登録商標)1135、CAS番号146598-26-7)、オクタデシル-3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート(Irganox(登録商標)1076、CAS番号2082-79-3)およびペンタエリスリトールテトラキス(3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート(CAS番号6683-19-8;例えばIrganox(登録商標)1010)である。
二次酸化防止剤(D)は、好ましくは、ホスファイト、ホスホナイト、ホスホネートおよびチオエーテルからなる群から選択される。
ホスファイトは、同じであるかもしくは異なる脂肪族基または芳香族基(これらは環状またはスピロ構造を形成してもよい)としてR、R、Rを有するP(OR)(OR)(OR)型の化合物である。
好ましいホスホナイトは、国際公開第2008/116894号(WO2008/116894)、特にその中の第11頁、第8行目~第14頁、第8行目に記載されており、これを参照により本開示の一部を構成するものとする。
ホスホネートは、化合物(B1b)に対応し、二次酸化防止剤(D)と塩(B)の酸(B1)としての二重機能を有する。
好ましいチオエーテルは、国際公開第2008/116893号(WO2008/116893)、特にその中の第11頁、第1行目~第15頁、第37行目に記載されており、これを参照により本開示の一部を構成するものとする。
ルイス酸性有機金属化合物(E)として、例えば、スズ化合物、例えば有機カルボン酸のスズ(II)塩など、例えばスズ(II)ジアセテート、スズ(II)ジオクトエート、スズ(II)ビス(エチルヘキサノエート)およびスズ(II)ジラウレート、ならびに有機カルボン酸のジアルキルスズ(IV)塩、例えばジメチルスズジアセテート、ジブチルスズジアセテート、ジブチルスズジブチレート、ジブチルスズビス(2-エチルヘキサノエート)、ジブチルスズジラウレート、ジブチルスズマレエート、ジオクチルスズジラウレートおよびジオクチルスズジアセテートが選択肢に入れられる。
更なる好ましいルイス酸性有機金属化合物は、亜鉛塩、例えば亜鉛(II)ジアセテートおよび亜鉛(II)ジオクテートである。
スズおよび亜鉛を含まない代替物として、なかでもビスマス、ジルコニウム、チタン、アルミニウム、鉄、マンガン、ニッケルおよびコバルトの有機金属塩が用いられる。
これらは、例えば、ジルコニウムテトラアセチルアセトネート(例えばKing Industries社のK-KAT(登録商標)4205);ジルコニウムジオネート(例えばKing Industries社のK-KAT(登録商標)XC-9213;XC-A209およびXC-6212);ビスマス化合物、特にトリカルボキシレート(例えばKing Industries社のK-KAT(登録商標)348、XC-B221;XC-C227、XC8203);アルミニウムジオネート(例えばKing Industries社のK-KAT(登録商標)5218)である。それ以外に、スズおよび亜鉛を含まない触媒も、例えば、Borchers社のBorchi(登録商標)Kat、Goldschmidt社のTKまたはShepherd,Lausanne社のBICAT(登録商標)の商品名で提供されている。
ビスマスおよびコバルト触媒、セリウムオクトエートなどのセリウム塩、ならびにセシウム塩も触媒として用いることができる。
ビスマス触媒は、特にビスマスカルボキシレート、特にビスマスオクトエート、ビスマスエチルヘキサノエート、ビスマスネオデカノエートまたはビスマスピバレートである;例えば、King IndustriesからのK-KAT 348およびXK-601、TIB ChemicalsからのTIB KAT 716、716LA、716XLA、718、720、789およびShepherd Lausanne社のもの、ならびに例えばビスマス-および亜鉛オルガニルの触媒混合物。
更なる金属触媒は、Blank et al著、Progress in Organic Coatings,1999,vol.35,pages 19-29に記載されている。
これらの触媒は、溶媒系、水系および/またはブロック系に適している。
モリブデン触媒、タングステン触媒およびバナジウム触媒は、特に、国際公開第2004/076519号(WO2004/076519)および国際公開第2004/076520号(WO2004/076520)にブロックトポリイソシアネートの変換について記載されている。
セシウム塩も触媒として用いることができる。ここで、セシウム塩として、以下のアニオンを用いる化合物が選択肢に入れられる:F、Cl、ClO、ClO 、ClO 、Br、I、IO 、CN、OCN、NO 、NO 、HCO 、CO 2-、S2-、SH、HSO 、SO 2-、HSO 、SO 2-、S 2-、S 2-、S 2-、S 2-、S 2-、S 2-、HPO 、HPO 、HPO 2-、PO 3-、P 4-、(OC2n+1、(C2n-1、(C2n-3および(Cn+12n-22-(nは1~20の数を表す)。ここで好ましいのは、アニオンが式(C2n-1および(Cn+12n-22-(n=1~20)に従うカルボン酸セシウムである。特に好ましいセシウム塩は、アニオンとして一般式(C2n-1のモノカルボキシレート(nは1~20の数を表す)を有する。これに関連して、ホルメート、アセテート、プロピオネート、ヘキサノエートおよび2-エチルヘキサノエートが特に挙げられる。
好ましいルイス酸性有機金属化合物は、ジメチルスズジアセテート、ジブチルスズジブチレート、ジブチルスズビス(2-エチルヘキサノエート)、ジブチルスズジラウレート、ジオクチルスズジラウレート、亜鉛(II)ジアセテート、亜鉛(II)ジオクトエート、ジルコニウムアセチルアセトネートおよびジルコニウム2,2,6,6-テトラメチル-3,5-ヘプタンジオネートおよびビスマス化合物である。
特に好ましいのはジブチルスズジラウレートである。
さらに、溶媒または溶媒混合物(F)も存在する。
ポリイソシアネート組成物以外にも、バインダー成分および場合により更なる成分のために用いることができる溶媒は、イソシアネート基またはキャップトイソシアネート基に対して反応性の基を有さず、かつポリイソシアネートが少なくとも10%重量%の程度まで、好ましくは少なくとも25重量%の程度まで、特に好ましくは少なくとも50重量%の程度まで、非常に好ましくは少なくとも75重量%の程度まで、特に少なくとも90重量%の程度まで、特に少なくとも95重量%の程度まで可溶である溶媒である。
この種の溶媒の例は、芳香族(アルキル化ベンゼンおよびナフタレンを含む)および/または(環状)脂肪族炭化水素およびそれらの混合物、塩素化炭化水素、ケトン、エステル、アルコキシル化アルカン酸アルキルエステル、エーテル、または溶媒の混合物である。
好ましい芳香族炭化水素混合物は、主に芳香族C~C14炭化水素を含み、かつ110℃~300℃の沸点範囲を含み得るものであり、特に好ましいのは、トルエン、o-、m-またはp-キシレン、トリメチルベンゼン異性体、テトラメチルベンゼン異性体、エチルベンゼン、クメン、テトラヒドロナフタレンおよびこれらの化合物を含む混合物である。
これらの例は、ExxonMobil Chemical社のSolvesso(登録商標)、特にSolvesso(登録商標)100(CAS番号64742-95-6、主にCおよびC10-芳香族、沸点範囲:約154℃~178℃)、150(沸点範囲:約182~207℃)および200(CAS番号64742-94-5)ならびにShell社のShellsol(登録商標)、Petrochem Carless社のCaromax(登録商標)(例えばCaromax(登録商標)18)およびDHC社のHydrosol(例えばHydrosol(登録商標)A170)である。パラフィン、シクロパラフィンおよび芳香族化合物からの炭化水素混合物もまた、Kristalloel(例えばKristalloel 30、沸点範囲:約158℃~198℃もしくはKristalloel 60:CAS番号64742-82-1)、ホワイトスピリット(例えば同様にCAS番号64742-82-1)またはソルベントナフサ(軽質:沸点範囲:約155℃~180℃、重質:沸点範囲:約225℃~300℃)の商品名で市販されている。この種の炭化水素混合物の芳香族含有量は、通常90重量%超、好ましくは95重量%超、特に好ましくは98重量%超、非常に好ましくは99重量%超である。ナフタレンの含有量が特に少ない炭化水素混合物を用いることが有利であり得る。
(環状)脂肪族炭化水素は、例えば、デカリン、アルキル化デカリンならびに直鎖または分岐鎖アルカンおよび/またはシクロアルカンの異性体混合物である。
脂肪族炭化水素の含有量は、通常5重量%未満、好ましくは2.5重量%未満、特に好ましくは1重量%未満である。エステルは、例えば、n-酢酸ブチル、酢酸エチル、1-メトキシプロピルアセテート-2,2-メトキシエチルアセテートである。
エーテルは、例えば、THF、ジオキサンおよびエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコールまたはトリプロピレングリコールのジメチルエーテル、ジエチルエーテルまたはジ-n-ブチルエーテルである。
ケトンは、例えば、アセトン、ジエチルケトン、エチルメチルケトン、イソブチルメチルケトン、メチルアミルケトンおよびtert-ブチルメチルケトンである。
例えば、極性塩(B)のための溶媒としてより適している場合、アルコールを溶媒として少量で用いることも可能である。
好ましい溶媒は、n-酢酸ブチル、エチルアセテート、1-メトキシプロピルアセテート-2,2-メトキシエチルアセテート、およびそれらの混合物、特に上記の芳香族炭化水素混合物との混合物、特にキシレンおよびSolvesso(登録商標)100である。
この種の混合物は、5:1~1:5の体積比、好ましくは4:1~1:4の体積比、特に好ましくは3:1~1:3の体積比、非常に好ましくは2:1~1:2の体積比で調製することができる。
好ましい例は、酢酸ブチル/キシレン、メトキシプロピルアセテート/キシレン1:1、酢酸ブチル/ソルベントナフサ100 1:1、酢酸ブチル/Solvesso(登録商標)100 1:2およびKristalloel 30/Shellsol(登録商標)A 3:1である。
好ましいのは、酢酸ブチル、1-メトキシプロピルアセテート-2、メチルアミルケトン、キシレンおよびSolvesso(登録商標)100である。
溶媒は、課題設定に関して様々な問題がある。ケトンまたは芳香族混合物(例えばソルベントナフサ混合物)を含む本発明によるポリイソシアネート組成物は、貯蔵時の色数の発生に関して特に大きな影響を持つ。対照的に、エステル、エーテル、キシレンなどの比較的狭い芳香族留分およびその異性体混合物はそれほど問題ではない。芳香族混合物と同様に、キシレンも同様に発色に関与し得るベンジル水素原子を有するという点で驚くべきことである。それに加えて、ソルベントナフサ混合物は、供給源および貯蔵時間に応じて、ポリイソシアネート組成物中で使用されたときに色数のずれに対して明らかに異なる影響を及ぼし得る。
好ましい形態において、ポリイソシアネート(A)は、リン含有酸性化合物(B1)および開鎖アミン(B2)からの塩(B)、ならびに立体障害フェノール(C)および場合により更なる酸化防止剤(D)とのブレンドで、更なる加工のための第一の工程において提供される。
次いで、これらの混合物は、第二の工程において、場合により更なる成分(B)~(G)を添加することによって本発明によるポリイソシアネート組成物に変換される。
本発明によるポリイソシアネート組成物は、例えば以下の組成を有している:
(A)20~95重量%、好ましくは30~90重量%、特に好ましくは40~80重量%のポリイソシアネート(A)、
(B)10~300重量ppm、好ましくは20~200重量ppm、特に好ましくは30~100重量ppmの塩(B)、
(C)20~2000重量ppm、好ましくは50~1000重量ppm、特に好ましくは100~600重量ppm、非常に好ましくは100~300重量ppmの立体障害フェノール(C)、
(D)20~1000重量ppm、好ましくは50~600重量ppm、特に好ましくは100~300重量ppmの更なる酸化防止剤(D)、および
(E)5~2000重量ppm、好ましくは10~1000重量ppm、特に好ましくは20~300重量ppmのルイス酸性化合物(E)、
(F)5~80重量%、好ましくは70~10重量%、特に好ましくは60~20重量%の溶媒(F)(ただし、(A)と(F)の合計は常に100重量%であり、重量ppmの数値はポリイソシアネート(A)に対するものである)、
(G)成分(A)~(F)に加えて場合により追加の塗料に一般的な添加剤。
成分(G)が存在する場合、これらは成分(A)~(F)の組成の%数値に含めて計算されない。
本発明によるポリイソシアネート組成物は、ポリウレタンコーティング中の少なくとも1種のバインダーに加えて硬化剤として有利に用いることができる。
ここで、バインダーとの反応は、場合によりポリイソシアネート組成物の対応する貯蔵により必要とされる長期間後に行うことができる。ポリイソシアネート組成物は、好ましくは室温で貯蔵されるが、より高い温度で貯蔵することもできる。実際には、そのようなポリイソシアネート組成物を、40℃、60℃、さらには80℃までの温度に加熱することが全く可能である。
バインダーは、例えば、ポリアクリレートポリオール、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリウレタンポリオール;ポリ尿素ポリオール;ポリエステルポリアクリレートポリオール;ポリエステルポリウレタンポリオール;ポリウレタンポリアクリレートポリオール、ポリウレタン変性アルキド樹脂;脂肪酸変性ポリエステルポリウレタンポリオール、アリルエーテルとのコポリマー、例えば異なるガラス転移温度を有する上記の物質群のグラフトポリマー、および上記のバインダーの混合物であってよい。好ましいのは、ポリアクリレートポリオール、ポリエステルポリオールおよびポリウレタンポリオールである。
DIN53240-2(電位差測定)に従って測定される好ましいOH価は、ポリエステルについては固体樹脂1g当たり40~350mgKOH、好ましくは固体樹脂1g当たり80~180mgKOH、およびポリアクリレートオールについては固体樹脂1g当たり15~250mgKOH、好ましくは固体樹脂1g当たり80~160mgKOHである。
さらに、バインダーは、DIN EN ISO 3682(電位差測定)に従って、200mgKOH/gまで、好ましくは最大150mgKOH/gまで、特に好ましくは最大100mgKOH/gまでの酸価を有し得る。
特に好ましいバインダーは、ポリアクリレートポリオールおよびポリエステルオールである。
ポリアクリレートポリオールは、好ましくは、少なくとも500g/mol、特に好ましくは少なくとも1200g/molの分子量Mを有する。分子量Mは、原則として、上限は設けられておらず、好ましくは50,000g/molまで、特に好ましくは20,000g/molまで、非常に好ましくは10,000g/molまで、特に5,000g/molまでであり得る。
ヒドロキシ官能性モノマー(下記参照)は、0.5~8重量%、有利には1~5重量%のポリマーのヒドロキシ基含有量に一般的に対応する、ポリマーの上記ヒドロキシル価をもたらすような量で共重合において使用される。
これらは、少なくとも1種のヒドロキシ基含有(メタ)アクリレートと、(メタ)アクリル酸アルキルエステル、ビニル芳香族、α,β-不飽和カルボン酸および他のモノマーからなる群から選択される少なくとも1種の更なる重合性コモノマーとのヒドロキシ基含有コポリマーである。
(メタ)アクリル酸アルキルエステルとして、例えばC~C20-アルキル(メタ)アクリレートが挙げられ、ビニル芳香族は、20個までの炭素原子を有するものであり、α,β-不飽和カルボン酸には、その無水物も含まれ、他のモノマーは、例えば20個までの炭素原子を含むカルボン酸のビニルエステル、エチレン性不飽和ニトリル、1~10個の炭素原子を含むアルコールのビニルエーテル、あまり好ましくはないが2~8個の炭素原子および1または2個の二重結合を有する脂肪族炭化水素である。
好ましい(メタ)アクリル酸アルキルエステルは、メチルメタクリレート、メチルアクリレート、n-ブチルアクリレート、エチルアクリレートおよび2-エチルヘキシルアクリレートなどのC~C10-アルキル基を有するものである。
特に(メタ)アクリル酸アルキルエステルの混合物も適している。
1~20個の炭素原子を有するカルボン酸のビニルエステルは、例えば、ラウリン酸ビニル、ステアリン酸ビニル、プロピオン酸ビニルおよび酢酸ビニルである。
α,β-不飽和カルボン酸およびそれらの無水物は、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、フマル酸、クロトン酸、イタコン酸、マレイン酸または無水マレイン酸、好ましくはアクリル酸であり得る。
ヒドロキシ官能性モノマーとして、アクリル酸、メタクリル酸(本明細書では略して「(メタ)アクリル酸」と呼ぶ)などのα,β-不飽和カルボン酸と、有利には2~20個の炭素原子および少なくとも2個のヒドロキシ基を有するジオールまたはポリオール、例えばエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,2-プロピレングリコール、1,3-プロピレングリコール、1,1-ジメチル-1,2-エタンジオール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ペンタエチレングリコール、トリプロピレングリコール、1,4-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールエステル、2-エチル-1,3-プロパンジオール、2-メチル-1,3-プロパンジオール、2-ブチル-2-エチル-1,3-プロパンジオール、1,6-ヘキサンジオール、2-メチル-1,5-ペンタンジオール、2-エチル-1,4-ブタンジオール、2-エチル-1,3-ヘキサンジオール、2,4-ジエチル-オクタン-1,3-ジオール、2,2-ビス(4-ヒドロキシシクロヘキシル)プロパン、1,1-、1,2-、1,3-および1,4-ビス(ヒドロキシメチル)シクロヘキサン、1,2-、1,3-または1,4-シクロヘキサンジオール、グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、トリメチロールブタン、ペンタエリスリトール、ジトリメチロールプロパン、ジペンタエリスリトール、ソルビトール、マンニトール、ジグリセロール、トレイトール、エリスリトール、アドニトール(リビトール)、アラビトール(リキシトール)、キシリトール、ダルシトール(ガラクチトール)、マルチトール、イソマルト、162~4500、好ましくは250~2000の分子量を有するポリTHF、134~2000の分子量を有するポリ-1,3-プロパンジオールもしくはポリプロピレングリコールまたは238~2000の分子量を有するポリエチレングリコールとのモノエステルが挙げられる。
好ましいのは、2-ヒドロキシエチルアクリレート、2-ヒドロキシエチルメタクリレート、2-もしくは3-ヒドロキシプロピルアクリレート、1,4-ブタンジオールモノアクリレートまたは3-(アクリロイルオキシ)-2-ヒドロキシプロピルアクリレートであり、特に好ましいのは、2-ヒドロキシエチルアクリレートおよび/または2-ヒドロキシエチルメタクリレートである。
ビニル芳香族化合物として、例えば、ビニルトルエン、α-ブチルスチレン、α-メチルスチレン、4-n-ブチルスチレン、4-n-デシルスチレン、有利にはスチレンが選択肢に入れられる。
ニトリルの例は、アクリロニトリルおよびメタクリロニトリルである。
適切なビニルエーテルは、例えば、ビニルメチルエーテル、ビニルイソブチルエーテル、ビニルヘキシルエーテルおよびビニルオクチルエーテルである。
2~8個の炭素原子および1または2個のオレフィン性二重結合を有する非芳香族炭化水素として、ブタジエン、イソプレン、ならびにエチレン、プロピレンおよびイソブチレンが挙げられる。
さらに、N-ビニルホルムアミド、N-ビニルピロリドン、およびN-ビニルカプロラクタムが使用可能であり、さらに、エチレン性不飽和酸、特にカルボン酸、酸無水物または酸アミド、およびビニルイミダゾールも使用可能である。例えばグリシジルアクリレートもしくはグリシジルメタクリレートなどのエポキシド基含有コモノマー、またはN-メトキシメチルアクリルアミドもしくはN-メタクリルアミドなどのもモノマーも少量で併用することができる。
好ましいのは、アルコール基に1~18個、有利には1~8個の炭素原子を有するアクリル酸および/またはメタクリル酸のエステル、例えばメチルアクリレート、エチルアクリレート、イソプロピルアクリレート、n-プロピルアクリレート、n-ブチルアクリレート、2-エチルヘキシルアクリレート、n-ステアリルアクリレート、これらのアクリレートに対応するメタクリレート、スチレン、アルキル置換スチレン、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、酢酸ビニルもしくはステアリン酸ビニル、またはこの種のモノマーの任意の混合物である。
ヒドロキシ基含有モノマーは、ヒドロキシ基を有する(メタ)アクリレートの共重合において、他の重合性モノマー、好ましくはラジカル重合性モノマー、好ましくは50重量%超がC~C20-、好ましくはC~C-アルキル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸、20個までの炭素原子を有するビニル芳香族、20個までの炭素原子を含むカルボン酸のビニルエステル、ビニルハロゲン化物、4~8個の炭素原子および1または2個の二重結合を有する非芳香族炭化水素、不飽和ニトリルならびにそれらの混合物からなるものとの混合物において用いられる。特に好ましいのは、ヒドロキシ基含有モノマーの他に、60重量%超がC~C10-アルキル(メタ)アクリレート、スチレンおよびその誘導体またはそれらの混合物からなるポリマーである。
ポリマーは、従来の方法による重合に従って製造することができる。有利には、ポリマーは乳化重合または有機溶液中で製造される。連続または不連続重合法が可能である。不連続法にはバッチ法および供給法が含まれ、後者が好ましい。供給法では、溶媒を単独でまたはモノマー混合物の一部と共に初めに装入し、重合温度に加熱し、モノマー初期装入物の場合の重合はラジカル的に開始し、残りのモノマー混合物は開始剤混合物と一緒に1~10時間、有利には3~6時間にわたって計量供給する。続いて任意に、重合を少なくとも99%の変換率まで実施するために再活性化する。
更なるバインダーは、例えば、ポリカルボン酸、特にジカルボン酸とポリオール、特にジオールとの縮合によって得られるポリエステルポリオールである。重合のためのポリエステルポリオールの適切な官能価を保証するために、トリオール、テトラオールなどだけでなく、三酸なども部分的に用いられる。
ポリエステルポリオールは、例えば、Ullmanns Enzyklopaedie der technischen Chemie[Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry],4th edition,vol.19,p.62~65から知られている。二価アルコールと二塩基性カルボン酸との反応によって得られるポリエステルポリオールを用いることが好ましい。遊離ポリカルボン酸を使用する代わりに、対応する無水ポリカルボン酸もしくは対応する低級アルコールのポリカルボン酸エステルまたはそれらの混合物を使用してポリエステルポリオールを製造することもできる。ポリカルボン酸は、脂肪族、環状脂肪族、芳香族または複素環式であってもよく、任意には例えばハロゲン原子で置換されていてもよく、かつ/または不飽和であってもよい。その例としては、以下のものが挙げられる:
シュウ酸、マレイン酸、フマル酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、セバシン酸、ドデカン二酸、o-フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、トリメリット酸、アゼライン酸、1,4-シクロヘキサンジカルボン酸またはテトラヒドロフタル酸、スベリン酸、アゼライン酸、無水フタル酸、無水テトラヒドロフタル酸、無水ヘキサヒドロフタル酸、無水テトラクロロフタル酸、無水エンドメチレンテトラヒドロフタル酸、無水グルタル酸、無水マレイン酸、二量体脂肪酸、それらの異性体および水素化生成物、ならびに無水物またはジアルキルエステルなどのエステル化誘導体、例えば、前記酸のC~C-アルキルエステル、好ましくはメチルエステル、エチルエステルまたはn-ブチルエステルが用いられる。好ましいのは、一般式HOOC-(CH-COOH(yは、1~20の数、好ましくは2~20の偶数である)のジカルボン酸であり、特に好ましいのは、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸およびドデカンジカルボン酸である。
ポリエステルオールの製造に有用な多価アルコールとして、1,2-プロパンジオール、エチレングリコール、2,2-ジメチル-1,2-エタンジオール、1,3-プロパンジオール、1,2-ブタンジオール、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、3-メチルペンタン-1,5-ジオール、2-エチルヘキサン-1,3-ジオール、2,4-ジエチルオクタン-1,3-ジオール、1,6-ヘキサンジオール、162~4500、好ましくは250~2000のモル質量を有するポリTHF、134~1178のモル質量を有するポリ-1,3-プロパンジオール、134~898のモル質量を有するポリ-1,2-プロパンジオール、106~458のモル質量を有するポリエチレングリコール、ネオペンチルグリコール、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールエステル、2-エチル-1,3-プロパンジオール、2-メチル-1,3-プロパンジオール、2,2-ビス(4-ヒドロキシシクロヘキシル)プロパン、1,1-、1,2-、1,3-および1,4-シクロヘキサンジメタノール、1,2-、1,3-または1,4-シクロヘキサンジオール、トリメチロールブタン、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン、ネオペンチルグリコール、ペンタエリスリトール、グリセリン、ジトリメチロールプロパン、ジペンタエリスリトール、ソルビトール、マンニトール、ジグリセロール、トレイトール、エリスリトール、アドニトール(リビトール)、アラビトール(リキシトール)、キシリトール、ダルシトール(ガラクチトール)、マルチトールまたはイソマルト(これらは上記の通り任意にアルコキシル化されていてもよい)が選択肢に入れられる。
好ましいのは、一般式HO-(CH-OH[式中、xは1~20の数、好ましくは2~20の偶数である]のアルコールである。好ましいのは、エチレングリコール、ブタン-1,4-ジオール、ヘキサン-1,6-ジオール、オクタン-1,8-ジオールおよびドデカン-1,12-ジオールである。さらに好ましいのは、ネオペンチルグリコールである。
さらに、例えば、ホスゲンを、ポリエステルポリオールの構造成分として挙げた過剰量の低分子量アルコールと反応させることによって得ることができるポリカーボネートジオールも選択肢に入れられる。
適切な他のポリエステルジオールはラクトンをベースとし、これは、ラクトンのホモポリマーまたはコポリマー、好ましくは適切な二官能性スターター分子へのラクトンの末端ヒドロキシ基含有付加生成物である。ラクトンとして選択肢に入れられるのは、好ましくは一般式HO-(CH-COOH[式中、zは1~20の数であり、かつメチレン単位の1個の水素原子はC~C-アルキル基で置換されていてもよい]の化合物から誘導されるものである。例は、ε-カプロラクトン、β-プロピオラクトン、γ-ブチロラクトンおよび/またはメチル-ε-カプロラクトン、4-ヒドロキシ安息香酸、6-ヒドロキシ-2-ナフタレン酸またはピバロラクトンならびにそれらの混合物である。適切なスターター成分は、例えば、ポリエステルポリオールのための構造成分として上述した低分子量二価アルコールである。対応するε-カプロラクトンのポリマーが特に好ましい。ラクトンポリマーを製造するためのスターターとして低級ポリエステルジオールまたはポリエーテルジオールも用いることができる。ラクトンのポリマーの代わりに、ラクトンに対応するヒドロキシカルボン酸の対応する化学的に等価な重縮合物も用いることができる。
ポリウレタンコーティングでは、800~4000g/molのポリエステルのモル質量Mが慣例であるが、ここで使用されるポリエステルはそれに限定されない。
他の適切なバインダーは、エチレンオキシド、プロピレンオキシドおよび/またはブチレンオキシド、好ましくはエチレンオキシドおよび/またはプロピレンオキシド、特に好ましくはエチレンオキシドをH-活性成分に付加することによって製造されるポリエーテルオールである。ブタンジオールからの重縮合物も同様に適している。ポリウレタンコーティングでは、500~2000g/molのポリエーテルのモル質量が慣例であるが、ここで使用されるポリエーテルはそれに限定されない。
ポリマーは、いわゆる反応性希釈剤によって少なくとも部分的に置き換えられてもよい。これらは、ブロックされた第二級もしくは第一級アミン(アルジミンおよびケチミン)、または立体障害および/もしくは電子不足の第二級アミノ基を有する化合物、例えば欧州特許出願公開第403921号明細書(EP403921)または国際公開第2007/39133号(WO2007/39133)に記載のアスパラギン酸エステルであり得る。
更なる塗料に一般的な添加剤(G)として、例えば、以下のものを使用することができる:更なる酸化防止剤、UV吸収剤などのUV安定剤および適切なフリーラジカル捕捉剤(特にHALS化合物、ヒンダードアミン光安定剤)、活性化剤(促進剤)、乾燥剤、充填剤、顔料、着色剤、帯電防止剤、難燃剤、増粘剤、チキソトロープ剤、界面活性剤、粘度調整剤、可塑剤またはキレート剤。好ましいのはUV安定剤である。
適切なUV吸収剤には、オキサニリド、トリアジンおよびベンゾトリアゾール(例えばこれはBASF SEのTinuvin(登録商標)ブランドとして入手可能)およびベンゾフェノン(例えばBASF SEのChimassorb(登録商標)81)である。例えば、95%の3-(2H-ベンゾトリアゾール-2-イル)-5-(1,1-ジメチルエチル)-4-ヒドロキシ-ベンゼンプロピオン酸のC-分岐鎖および直鎖アルキルエステル;5%の1-メトキシ-2-プロピルアセテート(例えばTinuvin(登録商標)384)およびα-[3-[3-(2H-ベンゾトリアゾール-2-イル)-5-(1,1-ジメチルエチル)-4-ヒドロキシフェニル]-1-オキソプロピル]-ω-ヒドロキシポリ(オキソ-1,2-エタンジイル)(例えばTinuvin(登録商標)1130)が好ましく、それぞれ例えばBASF SEの製品である。DL-α-トコフェロール、トコフェロール、ケイ皮酸誘導体およびシアノアクリレートも同様にこの目的のために用いることができる。
これらは、単独でまたは適切なフリーラジカル捕捉剤、例えば、立体障害アミン(しばしばHALS-またはHAS化合物とも呼ばれる;ヒンダードアミン(光)安定剤)、例えば2,2,6,6-テトラメチルピペリジン、2,6-ジ-tert-ブチルピペリジンまたはそれらの誘導体、例えばビス(2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)セバケートと一緒に用いることができる。これらは、例えばBASF SEのTinuvin(登録商標)ブランドおよびChimassorb(登録商標)ブランドとして入手可能である。しかしながら、ルイス酸と一緒に用いることが好ましいのは、N-アルキル化されているヒンダードアミンであり、例えはビス(1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジニル)-[[3,5-ビス(1,1-ジメチルエチル)-4-ヒドロキシフェニル]メチル]ブチルマロネート(例えばBASF SEのTinuvin(登録商標)144);ビス(1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジニル)セバケートとメチル(1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジニル)セバケートとからの混合物(例えばBASF SEのTinuvin(登録商標)292);またはN-(O-アルキル化)のもの、例えばデカン二酸ビス(2,2,6,6-テトラメチル-1-(オクチルオキシ)-4-ピペリジニル)エステル、1,1-ジメチルエチルヒドロペルオキシドおよびオクタンとの反応生成物(例えばBASF SEのTinuvin(登録商標)123)、特にHALS-トリアジン「シクロヘキサンと過酸化N-ブチル-2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジンアミン-2,4,6-トリクロロ-1,3,5-トリアジンとの反応生成物との2-アミノエタノールの反応生成物」(例えば、BASF SEのTinuvin(登録商標)152)である。
UV安定剤は、通常、調製物中に含まれる固形成分を基準にして、0.1~5.0重量%の量で用いられる。
増粘剤として、フリーラジカル(共)重合(コ)ポリマーの他に、ヒドロキシメチルセルロースまたはベントナイトなどの通常の有機および無機増粘剤も選択肢に入れられる。
キレート剤として、例えば、エチレンジアミン酢酸およびその塩、ならびにβ-ジケトンを使用することができる。
さらに、成分(G)として、充填剤、着色剤および/または顔料が含まれていてもよい。
本来の意味での顔料は、CD Roempp Chemie Lexikon-Version 1.0,Stuttgart/New York:Georg Thieme Verlag 1995によれば、DIN55943を参照すると、粒子状の「適用媒体に実質的に不溶性の、有機または無機の有色または無彩色の着色剤」である。
ここで、実質的に不溶性とは、25℃で適用媒体1000g当たり1g未満、好ましくは適用媒体1000g当たり0.5g未満、特に好ましくは0.25g未満、非常に好ましくは0.1g未満、特に0.05g未満の溶解度を示すことを意味する。
本来の意味での顔料の例には、吸収顔料および/または効果顔料、好ましくは吸収顔料の任意の所望の系が含まれる。この場合、顔料成分の数および選択に全く制限はない。それらは、例えば工程a)に記載されているように、例えば所望の色彩印象などのそれぞれの要件に所望通りに適合させることができる。例えば、標準化された混合コート系の全ての顔料成分を基礎とすることが可能である。
効果顔料は、小板状の構造を示し、かつ表面被覆に特定の装飾的色効果を与える全ての顔料であると理解される。効果顔料は、例えば、車両仕上げおよび工業用コーティングにおいて通常使用可能な効果を付与する全ての顔料である。この種の効果顔料の例は、アルミニウム、鉄または銅顔料などの純粋な金属顔料;二酸化チタン被覆雲母、酸化鉄被覆雲母、混合酸化物被覆雲母(例えば二酸化チタンとFeまたは二酸化チタンとCr)、金属酸化物被覆アルミニウムなどの干渉顔料、または液晶顔料である。
着色吸収顔料は、例えば、コーティング産業において通常使用可能な有機または無機吸収顔料である。有機吸収顔料の例は、アゾ顔料、フタロシアニン顔料、キナクリドン顔料、およびピロロピロール顔料である。無機吸収顔料の例は、酸化鉄顔料、二酸化チタンおよびカーボンブラックである。
染料も同様に着色剤であり、適用媒体中でのそれらの溶解度の点で顔料とは異なり、すなわち、それらは25℃で適用媒体1000g中で1gの溶解度を有する。
染料の例は、アゾ、アジン、アントラキノン、アクリジン、シアニン、オキサジン、ポリメチン、チアジンおよびトリアリールメタン染料である。これらの染料は、塩基性またはカチオン性染料、媒染染料、直接染料、分散染料、現像染料、バット染料、金属錯体染料、反応染料、酸性染料、硫黄染料、カップリング染料または直接染料(Substantive Farbstoffe)として使用することができる。
色彩的に不活性な充填剤は、一方では色彩的に効果がなく(すなわち低い固有吸収を示し、かつ被覆媒体の屈折率と同様の屈折率である)、他方では、表面被覆、すなわち塗布された塗膜中での効果顔料の配向(平行配向)、さらには、コーティングまたはコーティング組成物の特性、例えば硬度またはレオロジーにも影響を及ぼすことができる全ての物質/化合物であると理解される。以下では、例示的に使用可能な不活性物質/化合物を挙げているが、色彩的に不活性なトポロジーに影響を与える充填剤の概念をこれらの例に限定するものではない。定義を満たす適切な不活性充填剤は、例えば、透明もしくは半透明の充填剤または顔料、例えばシリカゲル、blancfixe、ケイ藻土、タルク、炭酸カルシウム、カオリン、硫酸バリウム、ケイ酸マグネシウム、ケイ酸アルミニウム、結晶性二酸化ケイ素、非晶質シリカ、酸化アルミニウム、例えば、大きさの例が0.1~50μmのガラス、セラミックまたはポリマーからなるミクロスフェアまたは中空ミクロススフェアなどであり得る。さらに、不活性充填剤として、例えば、尿素-ホルムアルデヒド縮合物、微粉化ポリオレフィンワックスおよび微粉化アミドワックスなどの任意の固体不活性有機粒子を用いることができる。不活性充填剤は、そのつど混合物で用いることもできる。しかしながら、有利にはそのつど1種の充填剤のみが用いられる。
好ましい充填剤には、ケイ酸塩、例えばDegussa社のAerosil(登録商標)などの四塩化ケイ素の加水分解によって得られるケイ酸塩、ケイ質土、タルク、ケイ酸アルミニウム、ケイ酸マグネシウム、および炭酸カルシウムなどが含まれる。
好ましくは、ポリイソシアネート組成物は、乾燥剤、充填剤、顔料、染料、難燃剤または増粘剤を含まない。これらは、好ましくはポリイソシアネートと反応性の組成物中に存在する。
フィルムを硬化させるために、ポリイソシアネート組成物とバインダーとは、イソシアネート基とイソシアネートに対して反応性の基とのモル比0.2:1~5:1、好ましくは0.8:1~1.2:1、特に0.9:1~1.1:1で互いに混合され、ここで、場合により更なるコーティング構成成分を混合することが可能であり、この混合物は基材に塗布され、かつ150℃までの周囲温度で硬化させられる。
本発明の文脈における「硬化」は、少なくとも所望の非粘着性が生じるまで、基材に塗布されたコーティング組成物材料を少なくとも上記の温度になるまで加熱することによって基材上に非粘着性の被覆を形成することを意味すると理解される。
本明細書の文脈において、コーティング組成物は、少なくともフィルムを形成し、硬化後に非粘着性の被覆を形成する目的で少なくとも1つの基材を被覆することを意図した成分を意味すると理解される。
基材は、当業者に知られている慣用の方法に従って被覆され、ここで、被覆すべき基材に少なくとも1種のコーティング組成物を所望の厚さで施与し、コーティング組成物中に任意に含まれる揮発性成分を、任意に加熱しながら除去する。この操作は、所望されるならば1回以上繰り返すことができる。基材への塗布は、例えば、スプレー塗り、こて塗り、ナイフ塗り、ブラシ塗り、ロール塗り、ローラー塗り、流し塗り、積層、インモールド成形または共押出しのような公知の方法で行うことができる。
硬化すべきそのような層の厚さは、(溶媒がコーティング材料から除去されている状態のコーティング材料を基準にして)0.1μm~数mm、好ましくは1~2,000μm、特に好ましくは5~200μm、非常に好ましくは5~60μmであり得る。
さらに、本発明による多層塗料系でコーティングされた基材も本発明の対象である。
そのようなポリウレタンコーティングは、特に高い塗布信頼性、屋外耐候性、光学的品質、耐溶媒性、耐薬品性および耐水性を必要とする用途に特に適している。
得られる二成分コーティング組成物および塗料配合物(ここではポリイソシアネート組成物(A)~(G)と、それと反応する組成物の意味での二成分)は、木材、単板、紙、厚紙、板紙、布地、フィルム、皮革、不織布、プラスチック表面、ガラス、セラミック、鉱物建材、例えば成形セメントブロックおよび繊維セメントスラブまたは金属(これらは、それぞれ任意に前被覆または前処理されていてもよい)などの基材の被覆に適している。
この種のコーティング組成物は、屋内もしくは屋外用被覆として、または屋内もしくは屋外用被覆において、すなわち、日光に曝される用途、好ましくは建物の一部、(大型の)車両および航空機の被覆、ならびに工業用途、農業および建設分野における商用車、装飾用塗料、橋、建物、電柱、タンク、コンテナ、パイプライン、発電所、化学プラント、船舶、クレーン、パイル、シートパイル、バルブ、パイプ、建具、フランジ、カップリング、ホール、屋根および構造用鋼、家具、窓、ドア、フローリング、缶の塗装およびコイル塗装、床面の塗装(駐車場や病院など)、自動車塗装における用途、OEMおよび補修用途に適している。
好ましい形態において、この種のコーティング組成物は、周囲温度~80℃、好ましくは~60℃、特に好ましくは~40℃の温度で用いられる。好ましくは、それらは、大型機械、航空機、大型車両および補修用途などの、高温では硬化することができないものである。
別の好ましい用途において、塗料混合物は、110~150℃、好ましくは120~140℃で(例えばOEM用途のために)硬化される。
特に、本発明によるコーティング組成物は、クリアコート、ベースコートおよびトップコート、プライマーおよびプライマーサーフェーサーとして用いられる。
本発明によるポリイソシアネート組成物の利点は、それらがウレタン化触媒の存在下で長期間にわたってポリイソシアネート混合物を色安定性に保つことである。
本発明のポリイソシアネート組成物の更なる利点は、それらが(空気)湿気に曝された際の溶媒中での貯蔵中に貯蔵時のより高い凝集安定性を有することである。ポリイソシアネート組成物がルイス酸性有機金属化合物を含まない場合も同様である。
この種のポリイソシアネート組成物は、塗料、接着剤およびシーラントにおける硬化剤として用いることができる。
それらの高い色安定性の結果として、ポリイソシアネート組成物は、クリアコート用のコーティング組成物にとって特に興味深いものである。
ポリイソシアネート組成物は、特に最終使用者により、特に補修およびいくつかの工業用途のために長期間貯蔵される。
実施例
原料:
ポリイソシアネート(A):ヘキサメチレンジイソシアネートに基づくイソシアヌレート。
ポリイソシアネート(A1):Basonat HI 100;BASF SEのポリイソシアヌレート。生成物のNCO含有量:22.0%、粘度:2900mPas。
ポリイソシアネート(A2):Basonat HI 2000; BASF SEの低粘度ポリイソシアヌレート。生成物のNCO含有量:23.2%、粘度:1214mPas。
ポリイソシアネート(A3)、ポリイソシアヌレート:
ヘキサメチレンジイソシアネートHDIを、ヘキサメチレンジイソシアネートを基準にして、触媒として70重量ppmのヒドロキシイソ酪酸ベンジルトリメチルアンモニウム(エチレングリコール中60%)の存在下で、110、120および130℃にて三反応器カスケード中で変換した。ヘキサメチレンジイソシアネートを多段階プロセスで留去した。生成物のNCO含有量:22.2%、粘度:2900mPas。
ポリイソシアネート(A4)、低粘度ポリイソシアヌレート:
ヘキサメチレンジイソシアネートHDIを、ヘキサメチレンジイソシアネートを基準にして、触媒として34重量ppmのヒドロキシイソ酪酸ベンジルトリメチルアンモニウム(エチレングリコール中60%)の存在下で、100/120/140℃にて三反応器カスケード中で変換した。ヘキサメチレンジイソシアネートを多段階プロセスで留去した。200重量ppmのIrganox(登録商標)1135および200重量ppmのIrgafos OPHの添加。生成物のNCO含有量:23.1%、粘度:1320mPas。実施例において、添加剤は安定剤のリストに含まれている。
ポリイソシアネート(A5)、国際公開第2013060614号(WO2013060614)の実施例A1に対応するポリイソシアヌレート:
ヘキサメチレンジイソシアネートHDIを、ヘキサメチレンジイソシアネートを基準にして、触媒として32重量ppmのヒドロキシイソ酪酸ベンジルトリメチルアンモニウム(エチルヘキサノール中5%)の存在下で、120℃にて多段反応器カスケード中で20分の反応器当たりの平均処理時間で変換した。ヘキサメチレンジイソシアネートを基準にして12重量ppmのジ-(2-エチルヘキシル)ホスフェート(メチルグリコール中の10%溶液)で反応を化学的に停止させた。ヘキサメチレンジイソシアネートを真空留去した。300重量ppmのメトキシ酢酸および100重量ppmのBHTの添加。生成物のNCO含有量:22.2%、色数21:Hz;粘度:2620mPas。
塩B
リン含有酸性化合物(B1)
ジ(2-エチルヘキシル)ホスフェート;DEHP;Lanxess社の製品
リン酸ジブチル;DBP;Lanxess社の製品
Hordaphos(登録商標)MDB:Clariant社のリン酸ブチルエステル(≧80%;1~10%n-ブタノール)
Hordaphos(登録商標)MOB:Clariant社のリン酸ブチルエステル(≧80%;≦10%リン酸)
Rhodafac(登録商標)PA 80;Solvay社のリン酸ジブチルおよびリン酸ブチルからの混合物、0~1%リン酸、0~4%ブタノール。
当量比は化学量論から計算した。およそ50重量ppmのDEHP、38重量ppmのDBP、28重量ppmのHordaphos(登録商標)MDB、28重量ppmのHordaphos(登録商標)MOB、33重量ppmのRhodafac(登録商標)PA80。Nacure(登録商標)4167は、製造業者のデータによれば、モノリン酸を部分的に含み、かつC~C10ではなくCの混合物が存在するとしても、通常は25%の活性成分、例えば50重量ppmのDEHPを用いて200重量ppmで計算した。
開鎖三置換アミン(B2)
トリエチルアミン:Aldrich社の製品
N,N-ジメチルシクロヘキシルアミン:Aldrich社の製品
N,N-ジメチルエタノールアミン:Aldrich社の製品。
本発明によらないアミン:
Tinuvin(登録商標)770:ビス-(2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジニル)-セバケート
Figure 0007034149000005
Tinuvin(登録商標)292:ビス-(1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジニル)セバケートと1-メチル-8-(1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジニル)セバケートとの混合物
Figure 0007034149000006
塩B:Nacure(登録商標)4167:30~40%のプロパン-2-オール、20~30%の2-メチルプロパン-1-オールに溶解したKing Industries/Worlee社のアミン中和ホスフェート。リン酸、モノ-またはジ(C~C10)アルキルエステルおよびアルキルアミンからの30~40%の反応生成物。メラミン樹脂(リン酸エステル)の触媒作用に関連した25%の「活性」成分。
立体障害フェノール(C):
BHT、Sigma-Aldrich社の2,6-ビス-tert-ブチル-4-メチルフェノール
ペンタエリスリトールテトラキス(3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート)、BASF SEのIrganox(登録商標)1010(I.1010)
オクタデシル-3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート、BASF SEのIrganox(登録商標)1076(I.1076)
イソオクチル-3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート、BASF SEのIrganox(登録商標)1135(I.1135)。
酸化防止剤(D):
トリフェニルホスファイト:Aldrich社のTppt
トリブチルホスファイト:Aldrich社のTBP
ジオクチルホスホネート:BASF SEのIrgafos(登録商標)OPH(OPH)。
触媒(E):
触媒:Sigma-Aldrich社のジブチルスズジラウレート(DBTL、DBTDL)。
溶媒(F):
ソルベントナフサ(沸点範囲:約170~180℃):Solvesso(登録商標)100
Aldrich社のメチルアミルケトン。
更なる酸添加物:
N.5076 Nacure(登録商標)5076(King Industries);ドデシルベンゼンスルホン酸。
ポリイソシアネート(A)を、
配合1:50%のポリイソシアネート、50%のSolvesso(登録商標)100.1000重量ppmのDBTL/Solvesso(登録商標)100
配合2:50%のポリイソシアネート、50%のメチルアミルケトン.1000重量ppmのDBTL/メチルアミルケトン
で、成分(B)~(D)の実験で特定した濃度により25mLで、30mLの用量を有する密閉されたスクリュートップ容器中で、空気を排除するための空気循環オーブン中50℃で窒素雰囲気下に貯蔵した。微量の空気は排除していない。1回測定した後、測定溶液をスクリュートップ容器に注ぎ戻し、溶液に窒素ブランケットを施し、スクリュートップ容器を注意深く閉じた。
成分(A)および(F)の重量%の値は、ポリイソシアネート(A)および溶媒(F)を基準にした100%の全重量に関する。化合物(B)~(E)の重量ppmの濃度は、ポリイソシアネート(A)の総量を基準にした、それぞれ希釈されていない状態における化合物(B)~(E)に関する。表には、添加剤の量を重量ppmで示している。
色数は、5mLの容量を有する5cmの測定キュベット中でLange社のLico 150上のDIN EN 1557に従ったAPHAで測定する。許容誤差は目標値20Hz(5、実測値18Hz);目標値102Hz(10、実測値99Hz);目標値202Hz(20、実測値197Hz)に対するものである。色数は、直接(貯蔵開始直前)および貯蔵後に異なる期間にわたって測定する。
例「B」(ここでは成分Bではない)を、参照「R」と直接比較した。
ルイス酸DBTLと添加剤との相互作用:
酢酸ブチル中のアミンを含まない5重量%のDBTLと5重量%のDEHPとからの混合物は、直ちに非常に大量の白色沈殿物を生じた(充填高さのほぼ100%)。5%のDBTLと0.5%のDEHPまたは0.5%のDBTLと0.05%のDEHPを用いても、その間に沈殿物が生じ、これは数時間後に初めて溶解した。場合によっては塗料の曇り度を伴うDEHPとDBTLとの不利な相互作用があると考えることができる。
酢酸ブチル中の5重量%のDBTLおよび5重量%のDEHPおよび本発明によるリン酸アンモニウムとしての1.8%のトリエチルアミンとからの混合物は、DBTL/DEHPを用いた場合より沈殿物は約4分の1になった。5%のDBTL、0.5%のDEHPおよび0.18%のトリエチルアミンまたは0.5%のDBTL、0.05%のDEHPおよび0.018%のトリエチルアミンのより低い濃度では、沈殿物は、組合せ後に明らかに素早く溶解した。本発明によるリン酸アンモニウムとDBTLとの不都合な相互作用、または少なくとも明らかに低い相互作用はないと考えられる。
貯蔵試験:
Figure 0007034149000007
1:国際公開第2013060614号(WO2013060614)の例2、PIC A1
遊離酸を有する先行技術と比較して本発明による塩(B)を添加すると、より優れた色ずれが得られる。
Figure 0007034149000008
1:国際公開第2013060614号(WO2013060614)の例6、PIC A2
遊離酸を有する先行技術と比較して本発明による塩(B)を添加すると、より優れた色ずれが観察される。
Figure 0007034149000009
Nacure(登録商標)4167は、Nacure(登録商標)4167を含まない試料と比較して色ずれを改善する。
Figure 0007034149000010
Nacure(登録商標)4167は、塩(B)を含まない試料および塩(B)の代わりに酸を有する試料と比較して色ずれを改善する。
Figure 0007034149000011
約14%の化学量論的過剰のアミン。それ以外は、酸とアミンは等モルである。
アミン(B2)を酸(B1)に添加すると色ずれが改善される。
Figure 0007034149000012
塩(B)を有する例は、有しない場合よりも良好である。
Figure 0007034149000013
塩(B)を有する例は、有しない場合よりも良好である。
Figure 0007034149000014
塩(B)を有する例は、有しない場合よりも良好である。
Figure 0007034149000015
塩(B)を有する例は、有しない場合よりも良好である。
性能試験において、例えば、乾燥、振り子硬度の発生、引掻抵抗性、耐エッチング性、クロスカット、エリクセンカッピングまたは耐候性において、塗料、例えばポリイソシアネート/ポリアクリレートまたはポリイソシアネート/ポリアクリレート/ポリエステルの欠点は見られなかった。

Claims (19)

  1. - (A)少なくとも1種のモノマーイソシアネートの反応によって得られる少なくとも1種のポリイソシアネートと、
    - (B)成分(A)を基準にして10~300重量ppmの量の、(B1)リン含有酸性化合物および(B2)開鎖三置換アミンからなる少なくとも1種の塩と、
    - (C)少なくとも1種の立体障害フェノールと、
    - (D)任意に少なくとも1種の更なる酸化防止剤と、
    - (E)イソシアネート基とイソシアネートに対して反応性の基との反応を促進することができる少なくとも1種のルイス酸性有機金属化合物と、
    - (F)少なくとも1種の溶媒と、
    - (G)場合により他の塗料に一般的な添加剤と
    を含有するポリイソシアネート組成物。
  2. 前記モノマーイソシアネートが、1,6-ヘキサメチレンジイソシアネート、1,5-ペンタメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、1,3-ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、4,4’-ジ(イソシアナトシクロヘキシル)メタンおよび2,4’-ジ(イソシアナトシクロヘキシル)メタンからなる群から選択されるジイソシアネートであることを特徴とする、請求項1記載のポリイソシアネート組成物。
  3. 前記ポリイソシアネート(A)が、イソシアヌレート基、ビウレット基、ウレタン基、アロファネート基および/またはイミノオキサジアジンジオン基を有することを特徴とする、請求項1または2記載のポリイソシアネート組成物。
  4. 前記ポリイソシアネート(A)が、カルボン酸アンモニウム触媒、水酸化アンモニウム触媒またはα-ヒドロキシカルボン酸アンモニウム触媒を使用して製造されたイソシアヌレート基、アロファネート基および/またはウレタン基を含むことを特徴とする、請求項1から3までのいずれか1項記載のポリイソシアネート組成物。
  5. 前記ポリイソシアネート(A)が、イソシアヌレート基を含み、かつ500~4000mPasの粘度を有するポリイソシアネート、ならびに/または場合によりイソシアヌレートおよび/もしくはウレタンを含み、かつ150~1600mPasの粘度を有する低粘度アロファネート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項記載のポリイソシアネート組成物。
  6. 前記リン含有酸性化合物(B1)が、アルキルホスフェート(B1a)、ホスホネート(B1b)およびモノ-O-アルキルホスホナイト(B1c)からなる群から選択されることを特徴とする、請求項1から5までのいずれか1項記載のポリイソシアネート組成物。
  7. 前記リン含有酸性化合物(B1)が、一般式(I)~(V)
    Figure 0007034149000016
    [式中、
    およびRは、それぞれ互いに独立して、アルキルである]のうちの1つを有することを特徴とする、請求項1から6までのいずれか1項記載のポリイソシアネート組成物。
  8. 前記開鎖三置換アミン(B2)が、トリアルキルアミンであることを特徴とする、請求項1から7までのいずれか1項記載のポリイソシアネート組成物。
  9. 前記開鎖三置換アミン(B2)が、水溶液中のpKa値が(25℃で)5~14である第一の対応する酸を有することを特徴とする、請求項1から8までのいずれか1項記載のポリイソシアネート組成物。
  10. 前記リン含有酸性化合物(B1)と前記開鎖三置換アミン(B2)とが、1.2:0.8~0.5:1.5のモル比で用いら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項記載のポリイソシアネート組成物。
  11. 前記化合物(C)が、1芳香族環当たりちょうど1個のフェノール性ヒドロキシ基を有し、かつ該フェノール性ヒドロキシ基に対して少なくとも1つのオルト位に、置換されていてもよいtert-ブチル基を有することを特徴とする、請求項1から10までのいずれか1項記載のポリイソシアネート組成物。
  12. 前記化合物(C)が、2,6-ビス-tert-ブチル-4-メチルフェノール(BHT)、3-[3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル]プロピオン酸アルキルエステル、ペンタエリスリトールテトラキス(3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート)、3,3’,3’’,5,5’,5’’-ヘキサ-tert-ブチル-α,α’,α’’-(メシチレン-2,4,6-トリル)トリ-p-クレゾール、1,3,5-トリス(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシベンジル)-1,3,5-トリアジン-2,4,6(1H,3H,5H)-トリオン、オクチル-3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート、C~C-アルキル-3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネートおよびオクタデシル-3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネートからなる群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項記載のポリイソシアネート組成物。
  13. 前記更なる酸化防止剤(D)が、ホスファイト、ホスホナイト、ホスホネートおよびチオエーテルの群から選択されることを特徴とする、請求項1から12までのいずれか1項記載のポリイソシアネート組成物。
  14. 前記ルイス酸性有機金属化合物(E)が、スズ、亜鉛、チタン、ジルコニウム、およびビスマスからなる群から選択される金属、またはそのような化合物の混合物を含むことを特徴とする、請求項1から13までのいずれか1項記載のポリイソシアネート組成物。
  15. 前記溶媒(F)が、芳香族炭化水素、(環状)脂肪族炭化水素、ケトン、エステル、エーテル、エーテルエステルおよびカーボネートからなる群から選択されることを特徴とする、請求項1から14までのいずれか1項記載のポリイソシアネート組成物。
  16. ポリイソシアネート(A)の他に、イソシアネート基とイソシアネートに対して反応性の基との反応を促進することができる少なくとも1種のルイス酸性有機金属化合物(E)を含むポリイソシアネート組成物を安定化させる方法において、前記ポリイソシアネート(A)を基準にして10~300重量ppmの量の、リン含有酸性化合物(B1)および開鎖三置換アミン(B2)からなる少なくとも1種の塩(B)、ならびに少なくとも1種の立体障害フェノール(C)、任意に少なくとも1種の更なる酸化防止剤(D)、少なくとも1種の溶媒(F)、および場合により他の塗料に一般的な添加剤(G)を前記ポリイソシアネート組成物にさらに添加することを特徴とする、方法。
  17. 請求項1から15までのいずれか1項記載のポリイソシアネート組成物を、イソシアネートに対して反応性の基を含む少なくとも1種のバインダーと反応させることを特徴とする、ポリウレタンコーティングを製造する方法。
  18. 請求項1から15までのいずれか1項記載のポリイソシアネート組成物を、ポリアクリレートポリオール、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリウレタンポリオール、ポリ尿素ポリオール、ポリエーテルオール、ポリカーボネート、ポリエステルポリアクリレートポリオール、ポリエステルポリウレタンポリオール、ポリウレタンポリアクリレートポリオール、ポリウレタン変性アルキド樹脂、脂肪酸変性ポリエステルポリウレタンポリオール、アリルエーテルとのコポリマー、および上記の物質群からのコポリマーまたはグラフトポリマーからなる群から選択される少なくとも1種のバインダーと反応させることを特徴とする、ポリウレタンコーティングを製造する方法。
  19. 補修、自動車補修、大型車両補修ならびに木材、プラスチックおよびOEM塗装の分野における、農業および建設分野の商用車におけるプライマー、プライマーサーフェーサー、着色トップコート、ベースコートおよびクリアコートにおけるコーティング剤中の硬化剤としての、ならびに接着剤およびシーラントにおける硬化剤としての、請求項1から15までのいずれか1項記載のポリイソシアネート組成物の使用。
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