JP3985260B2 - Process for producing modified polyisocyanate for paint - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、塗料用ポリイソシアネートの製造方法に関する。更に詳細には、低粘度であり、かつ、貧溶媒への溶解性が良好な塗料用ポリイソシアネートの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
塗料、接着剤等の硬化剤として、ポリイソシアネート硬化剤が広く使用されている。中でも、イソシアヌレート基を有するポリイソシアネートは、耐候性、耐熱性、耐久性に優れていることが知られている。
【0003】
しかしながら、イソシアヌレート基を有するポリイソシアネートは溶解性が大きいとは言えるものでなく、また、粘度も高い場合が多い。このため、硬化剤としての使用に際しては、溶解力が強く、かつ、毒性の強い酢酸エチル、酢酸ブチル、メチルエチルケトン等の有機溶剤で希釈する必要がある。このような有機溶剤は、臭気の問題や下地の浸食等の危険性がある。更に作業性を向上させるために、固形分を低くする必要がある。
【0004】
このような問題を解決するために、アロファネート基含有ポリイソシアネートを用いることが提案されている。例えば特開平8−325516号公報では、イソシアヌレート基とアロファネート基を有するポリイソシアネートが提案されている。また、特開平10−168155号公報では、特定の分子量を有するポリオールと有機ジイソシアネートから得られるアロファネート基を有するポリイソシアネートが提案されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平8−325516号公報において実際に製造されているポリイソシアネートは、イソシアヌレート基を有しているため、まだ粘度が大きすぎる。また、特開平10−168155号公報では、ポリオールの分子量が大きいため、得られるポリイソシアネートのイソシアネート含量が低くなる。
【0006】
本発明は、上記課題を鑑み、低粘度で貧溶媒に可溶であり、イソシアネート含量が充分な塗料用ポリイソシアネートの製造方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は鋭意検討した結果、助触媒を用いることなく得られたアロファネート基含有ポリイソシアネートの製造方法が、上記課題を解決することを見いだし、本発明を完成させるに至った。
【0008】
すなわち本発明は、実質的に有機溶剤、ウレタン基、ウレトジオン基、イソシアヌレート基を含有せず、25℃における粘度が5,000mPa・s以下、イソシアネート含量が6.1〜9.3質量%である塗料用ポリイソシアネート変性体を、以下の工程にて行うことを特徴とする製造方法である。
(1)ヘキサメチレンジイソシアネート(a)と数平均分子量1,000〜3,000のポリ(オキシプロピレン)ポリオール(b)とを、イソシアネート基を水酸基に対して過剰となる量を仕込み、20〜120℃でウレタン化反応させた後、70〜150℃にてアロファネート化触媒の存在下でウレタン基が実質的に存在しなくなるまでアロファネート化反応させる第一工程。
(2)反応物から遊離のヘキサメチレンジイソシアネート含有量が1質量%以下となるまで未反応のヘキサメチレンジイソシアネート(a)を除去する第二工程。
【0009】
【発明の実施の手段】
本発明に用いられる原料について説明する。
本発明に用いられる有機ジイソシアネート(a)としては、2,4−トリレンジイソシアネート、2,6−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、2,4′−ジフェニルメタンジイソシアネート、2,2′−ジフェニルメタンジイソシアネート、4,4′−ジフェニルエーテルジイソシアネート、2−ニトロジフェニル−4,4′−ジイソシアネート、2,2′−ジフェニルプロパン−4,4′−ジイソシアネート、3,3′−ジメチルジフェニルメタン−4,4′−ジイソシアネート、4,4′−ジフェニルプロパンジイソシアネート、m−フェニレンジイソシアネート、p−フェニレンジイソシアネート、ナフチレン−1,4−ジイソシアネート、ナフチレン−1,5−ジイソシアネート、3,3′−ジメトキシジフェニル−4,4′−ジイソシアネート等の芳香族イソシアネート;ヘキサメチレンジイソシアネート、1,4−テトラメチレンジイソシアネート、2−メチルペンタン−1,5−ジイソシアネート、リジンジイソシアネート等の脂肪族イソシアネート;キシリレン−1,4−ジイソシアネート、キシリレン−1,3−ジイソシアネート等の芳香脂肪族ジイソシアネート;イソホロンジイソシアネート、水素添加トリレンジイソシアネート、水素添加キシレンジイソシアネート、水素添加ジフェニルメタンジイソシアネート、水素添加テトラメチルキシレンジイソシアネート等の脂環族ジイソシアネート等が挙げられる。これらの有機ジイソシアネートは、単独あるいは2種以上の混合物のいずれの形態で用いてもよい。
【0010】
上記した有機ジイソシアネートの中では、耐候性等の点を考慮すると、無黄変イソシアネートであるヘキサメチレンジイソシアネートが好適である。
【0011】
本発明に用いられるポリ(オキシプロピレン)ポリオール(b)は、数平均分子量が1,000〜3,000である。数平均分子量が大きすぎる場合は、得られるポリイソシアネートのイソシアネート含量が小さくなり、これを塗料用硬化剤として用いると、塗膜の物性が発現しにくい。また、数平均分子量が小さすぎる場合は、得られるポリイソシアネートが貧溶剤に溶解しにくくなる。
【0012】
本発明で使用されるアロファネート化触媒としては、カルボン酸の金属塩が挙げられる。このカルボン酸としては、酢酸、プロピオン酸、酪酸、カプロン酸、オクチル酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、2−エチルヘキサン酸等の飽和脂肪族カルボン酸、シクロヘキサンカルボン酸、シクロペンタンカルボン酸等の飽和単環カルボン酸、ビシクロ(4.4.0)デカン−2−カルボン酸等の飽和複環カルボン酸、ナフテン酸等の上記したカルボン酸の混合物、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、大豆油脂肪酸、トール油脂肪酸等の不飽和脂肪族カルボン酸、ジフェニル酢酸等の芳香脂肪族カルボン酸、安息香酸、トルイル酸等の芳香族カルボン酸等が挙げられる。また上記カルボン酸の金属塩を構成する金属としては、リチウム、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属、マグネシウム、カルシウム、バリウム等のアルカリ土類金属、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛等の遷移金属、アルミニウム等のホウ素族、スズ、鉛等の炭素族の金属が挙げられる。これらのなかでは、アルキルカルボン酸のスズ、亜鉛、鉛等の金属塩が好ましい。
【0013】
次に具体的工程について説明する。
第一工程は、前述の有機ジイソシアネート(a)と数平均分子量1,000〜3,000のポリ(オキシプロピレン)ポリオール(b)とを、イソシアネート基を水酸基に対して過剰となる量を仕込み、20〜120℃でウレタン化反応させた後、70〜150℃にてアロファネート化触媒の存在下でウレタン基が実質的に存在しなくなるまでアロファネート化反応させる工程である。
【0014】
ここで「イソシアネート基を水酸基に対して過剰となる量」とは、原料仕込みの際、イソシアネート基を水酸基に対して過剰となるという意味であり、イソシアネート基と水酸基のモル比がイソシアネート基/水酸基=8以上が好ましく、10〜50が特に好ましい。
【0015】
ウレタン化反応の反応温度は20〜120℃であり、好ましくは50〜100℃である。なお、ウレタン化反応の際、公知のいわゆるウレタン化触媒を用いることができる。具体的には、ジブチルチンジラウレート、ジオクチルチンジラウレート等の有機金属化合物や、トリエチレンジアミンやトリエチルアミン等の有機アミンやその塩等が挙げられる。
【0016】
ウレタン化反応の反応時間は、触媒の有無や種類、反応温度により異なるが、一般には10時間以内、好ましくは1〜5時間で充分である。
【0017】
ウレタン化反応が終了したら、アロファネート化反応を行う。アロファネート化反応は、前述のアロファネート化触媒を添加し、反応温度を70〜150℃、好ましくは80〜130℃にして行う。反応温度が低すぎる場合は、反応がウレタン基生成までとなり、得られるポリイソシアネートの平均官能基数が低下することになる。このようなポリイソシアネートを塗料に用いると、塗膜物性が不十分となりやすい。反応温度が高すぎる場合は、得られるポリイソシアネートに不必要に熱履歴を与えることになり、生産時のエネルギーが無駄であるばかりか、ポリイソシアネートにダメージを与えることになる。なお、ポリイソシアネートの平均官能基数とは、1分子中に存在するイソシアネート基の平均数である。
【0018】
アロファネート化反応時の触媒使用量はその種類により異なるが、上記(a)と(b)の総和量に対して、0.0005〜1質量%が好ましく、0.001〜0.1質量%がより好ましい。触媒使用量が0.0005質量%未満であると、実質的に反応が遅くなって長時間を要し、他方触媒使用量が1質量%を超えると、反応制御が難しく、また得られたポリイソシアネートを硬化剤とする二液型塗料のポットライフが短くなる等の問題が生じることがある。
【0019】
反応時間は、触媒の種類や添加量、反応温度により異なるが、通常10時間以内、好ましくは1〜5時間で充分である。
【0020】
なお、このとき必要に応じて有機溶剤を用いることができる。この有機溶剤としては、n−ヘキサン、オクタン等の脂肪族炭化水素系有機溶剤、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン等の脂環族炭化水素系有機溶剤、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン系有機溶剤、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸イソブチル等のエステル系有機溶剤、エチレングリコールエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート、3−メチル−3−メトキシブチルアセテート、エチル−3−エトキシプロピオネート等のグリコールエーテルエステル系有機溶剤、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル系有機溶剤、塩化メチル、塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素、臭化メチル、ヨウ化メチレン、ジクロロエタン等のハロゲン化脂肪族炭化水素系有機溶剤、N−メチルピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、ヘキサメチルホスホニルアミド等の極性非プロトン溶剤等が挙げられる。前記溶剤は1種又は2種以上使用することができる。
【0021】
第二工程は、反応物から遊離の有機ジイソシアネート含有量が1質量%以下となるまで未反応の有機ジイソシアネート(a)を除去する工程である。
【0022】
遊離の有機ジイソシアネートを除去する方法としては、蒸留、再沈、抽出等公知の方法が挙げられ、蒸留特に薄膜蒸留が溶剤等を用いることなくできるので好ましい。また、好ましい薄膜蒸留の条件としては、圧力:0.1kPa以下、温度:100〜200℃であり、特に好ましい条件は圧力:0.05kPa以下、温度:120〜180℃である。
【0023】
なお、アロファネート化反応後、触媒毒を添加してアロファネート化反応を停止させると、より好ましくなる。触媒毒添加時期は、アロファネート反応後であれば特に制限はないが、遊離の有機ジイソシアネートを除去する方法に薄膜蒸留法を行う場合は、アロファネート反応後であって薄膜蒸留前に触媒毒の添加を行うのが好ましい。これは、薄膜蒸留時の熱により、副反応が起こるのを防止するためである。
【0024】
触媒毒としては、リン酸、塩酸等の無機酸、スルホン酸基、スルファミン酸基等を有する有機酸及びこれらのエステル類、アシルハライド等公知の物が使用できる。
【0025】
触媒毒の添加量はその種類や触媒の種類により異なるが、触媒の0.5〜2当量となる量が好ましく、0.8〜1.5当量が特に好ましい。触媒毒が少なすぎる場合は、得られるポリイソシアネートの貯蔵安定性が低下しやすい。多すぎる場合は、得られるポリイソシアネートが着色する場合がある。
【0026】
このようにして得られる塗料用ポリイソシアネートの25℃における粘度(固形分=100%換算)は、5,000mPa・s以下であり、好ましくは500〜3,000mPa・sである。また、イソシアネート含量(固形分=100%換算)は5〜15質量%であり、好ましくは6〜12質量%である。
【0027】
本発明によって得られたポリイソシアネートに、必要に応じて、例えば2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェノール等の酸化防止剤や、紫外線吸収剤、顔料、染料、溶剤、難燃剤、加水分解防止剤、潤滑剤、可塑剤、充填剤、貯蔵安定剤等の添加剤を適宜配合することができる。
【0028】
【実施例】
本発明について、実施例、比較例により更に詳細に説明するが、本発明はこれらにより何ら限定されるものではない。なお、実施例、比較例において「%」は「質量%」を意味する。
【0029】
〔塗料ポリイソシアネートの製造〕
実施例1
攪拌機、温度計、冷却器及び窒素ガス導入管のついた容量:1Lの反応器に、HDIを750g、ポリオール−1を250g仕込み、90℃で2時間ウレタン化反応を行った。反応生成物をFT−IRにて分析したところ、水酸基は消失していた。次に2−エチルヘキサン酸鉛を0.2g仕込み、90℃にて3時間反応させた。反応生成物をFT−IR及び13C−NMRにて分析したところ、ウレタン基は消失していた。更にリン酸を0.1g仕込み50℃で1時間停止反応を行った。生成物のイソシアネート含量は33.0%であった。この反応生成物を130℃、0.04kPaの条件にて薄膜蒸留を行い、イソシアネート含量が9.5%、25℃の粘度が920mPa・s、遊離のHDI含有量が0.2%のポリイソシアネートP−1を得た。P−1をFT−IR、13C−NMRにて分析したところ、ウレタン基はその存在が認められず、アロファネート基の存在が確認された。また、ウレトジオン基及びイソシアヌレート基は痕跡程度認められた。
【0030】
実施例2、3、比較例1、2
表1に示す原料を用いて、実施例1と同様にして、ポリイソシアネートP−2〜5を得た。結果を表1に示す。
【0031】
比較例3
実施例1と同様な反応器に、HDIを800g、モノオール−1を200g仕込み、90℃で2時間ウレタン化反応を行った。反応生成物をFT−IRにて分析したところ、水酸基は消失していた。液温を50℃にした後、カプリン酸カリウムを0.2g仕込み、50℃にて6時間反応させた。更にリン酸を0.1g仕込み50℃で1時間停止反応を行った。生成物のイソシアネート含量は31.3%であった。この反応生成物を130℃、0.04kPaの条件にて薄膜蒸留を行い、イソシアネート含量が13.2%、25℃の粘度が200mPa・s、遊離のHDI含有量が0.2%のポリイソシアネートP−6を得た。P−6をFT−IR、13C−NMRにて分析したところ、ウレトジオン基はその存在が認められず、ウレタン基、アロファネート基及びイソシアヌレート基の存在が確認された。
【0032】
比較例4
表1に示す原料を用いて、比較例3と同様にして、ポリイソシアネートP−7を得た。結果を表1に示す。
【0033】
【表1】
【0034】
表1、実施例1〜3、比較例1〜4において
【0035】
〔塗料ポリイソシアネートの評価〕
応用実施例1〜3、応用比較例1〜4
・貧溶剤希釈試験
得られたポリイソシアネートをソルベントA(日石三菱製貧溶剤)にて希釈して、トレランスを測定した。結果を表2に示す。
【0036】
【表2】
【0037】
【表3】
応用実施例4〜6、応用比較例5〜8
・耐揮発油性(主剤用樹脂との相溶性)
得られたポリイソシアネート、アクリディックA−823(アクリルポリオール溶液、固形分=50%、水酸基価=30mgKOH/g、大日本インキ化学工業製)、ソルベントAを表3に示す配合で混合して、固形分=50%のクリヤー塗料を調製した。その後、調製した塗料を鋼板上に塗布し、20℃、65%RHの条件で1週間静置して、乾燥膜厚30〜40μmの塗膜を形成させた試験片を得た。得られた試験片を25℃のソルベントAに4時間浸漬し、その後の外観を確認した。結果を表3に示す。
【0038】
表2、3より、実施例のポリイソシアネートは、貧溶剤への溶解性、耐揮発油性は良好であったが、比較例のポリイソシアネートは貧溶剤への溶解性、耐揮発油性の両方とも良好となったものはなかった。
【0039】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明によって得られたポリイソシアネートは低粘度であり、貧溶剤への溶解性も良好であった。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for producing a polyisocyanate for paint. More specifically, the present invention relates to a method for producing a polyisocyanate for paint having a low viscosity and good solubility in a poor solvent.
[0002]
[Prior art]
Polyisocyanate curing agents are widely used as curing agents for paints and adhesives. Among these, polyisocyanates having an isocyanurate group are known to be excellent in weather resistance, heat resistance and durability.
[0003]
However, polyisocyanates having an isocyanurate group are not highly soluble and often have high viscosity. For this reason, when used as a curing agent, it is necessary to dilute with an organic solvent such as ethyl acetate, butyl acetate, and methyl ethyl ketone, which have strong dissolving power and strong toxicity. Such an organic solvent has a risk of odor and erosion of the substrate. Further, in order to improve workability, it is necessary to lower the solid content.
[0004]
In order to solve such problems, it has been proposed to use an allophanate group-containing polyisocyanate. For example, JP-A-8-325516 proposes a polyisocyanate having an isocyanurate group and an allophanate group. Japanese Patent Laid-Open No. 10-168155 proposes a polyisocyanate having an allophanate group obtained from a polyol having a specific molecular weight and an organic diisocyanate.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the polyisocyanate actually produced in JP-A-8-325516 has an isocyanurate group, the viscosity is still too high. In JP-A-10-168155, since the polyol has a large molecular weight, the resulting polyisocyanate has a low isocyanate content.
[0006]
An object of this invention is to provide the manufacturing method of the polyisocyanate for coating materials which is low-viscosity, is soluble in a poor solvent, and has sufficient isocyanate content in view of the said subject.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
As a result of intensive studies, the present inventors have found that a method for producing an allophanate group-containing polyisocyanate obtained without using a co-catalyst solves the above problems, and has completed the present invention.
[0008]
That is, the present invention contains substantially no organic solvent, urethane group, uretdione group, isocyanurate group, a viscosity at 25 ° C. of 5,000 mPa · s or less, and an isocyanate content of 6.1 to 9.3 mass%. A polyisocyanate- modified product for paint is produced by the following steps.
(1) Hexamethylene diisocyanate (a) and a poly (oxypropylene) polyol (b) having a number average molecular weight of 1,000 to 3,000 are charged in an amount in which the isocyanate group is excessive with respect to the hydroxyl group, and 20 to 120. A first step of urethanization reaction at 70 ° C., followed by allophanatization reaction at 70 to 150 ° C. in the presence of an allophanate catalyst until substantially no urethane group is present.
(2) A second step of removing unreacted hexamethylene diisocyanate (a) from the reaction product until the free hexamethylene diisocyanate content is 1% by mass or less.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The raw material used for this invention is demonstrated.
Examples of the organic diisocyanate (a) used in the present invention include 2,4-tolylene diisocyanate, 2,6-tolylene diisocyanate, 4,4'-diphenylmethane diisocyanate, 2,4'-diphenylmethane diisocyanate, 2,2'- Diphenylmethane diisocyanate, 4,4'-diphenyl ether diisocyanate, 2-nitrodiphenyl-4,4'-diisocyanate, 2,2'-diphenylpropane-4,4'-diisocyanate, 3,3'-dimethyldiphenylmethane-4,4 ' -Diisocyanate, 4,4'-diphenylpropane diisocyanate, m-phenylene diisocyanate, p-phenylene diisocyanate, naphthylene-1,4-diisocyanate, naphthylene-1,5-diisocyanate, 3,3 ' Aromatic isocyanates such as dimethoxydiphenyl-4,4'-diisocyanate; aliphatic isocyanates such as hexamethylene diisocyanate, 1,4-tetramethylene diisocyanate, 2-methylpentane-1,5-diisocyanate, lysine diisocyanate; xylylene-1, Aroaliphatic diisocyanates such as 4-diisocyanate and xylylene-1,3-diisocyanate; alicyclic diisocyanates such as isophorone diisocyanate, hydrogenated tolylene diisocyanate, hydrogenated xylene diisocyanate, hydrogenated diphenylmethane diisocyanate, and hydrogenated tetramethylxylene diisocyanate Is mentioned. These organic diisocyanates may be used alone or in the form of a mixture of two or more.
[0010]
Among the above organic diisocyanates, hexamethylene diisocyanate, which is a non-yellowing isocyanate, is suitable in consideration of weather resistance and the like.
[0011]
The poly (oxypropylene) polyol (b) used in the present invention has a number average molecular weight of 1,000 to 3,000. When the number average molecular weight is too large, the isocyanate content of the resulting polyisocyanate becomes small, and when this is used as a curing agent for paints, the physical properties of the coating film are hardly exhibited. Moreover, when a number average molecular weight is too small, the obtained polyisocyanate becomes difficult to dissolve in a poor solvent.
[0012]
Examples of the allophanatization catalyst used in the present invention include metal salts of carboxylic acids. Examples of the carboxylic acid include acetic acid, propionic acid, butyric acid, caproic acid, octylic acid, lauric acid, myristic acid, palmitic acid, stearic acid, 2-ethylhexanoic acid and other saturated aliphatic carboxylic acids, cyclohexanecarboxylic acid, and cyclopentane. Saturated monocyclic carboxylic acids such as carboxylic acids, saturated polycyclic carboxylic acids such as bicyclo (4.4.0) decane-2-carboxylic acid, mixtures of the above carboxylic acids such as naphthenic acid, oleic acid, linoleic acid, linolenic acid Examples thereof include unsaturated aliphatic carboxylic acids such as acids, soybean oil fatty acids and tall oil fatty acids, aromatic aliphatic carboxylic acids such as diphenylacetic acid, and aromatic carboxylic acids such as benzoic acid and toluic acid. The metal constituting the metal salt of the carboxylic acid includes alkali metals such as lithium, sodium and potassium, alkaline earth metals such as magnesium, calcium and barium, transitions such as manganese, iron, cobalt, nickel, copper and zinc. Examples thereof include metals, boron group such as aluminum, and carbon group metals such as tin and lead. Of these, metal salts of alkylcarboxylic acid such as tin, zinc and lead are preferred.
[0013]
Next, specific steps will be described.
In the first step, the above-mentioned organic diisocyanate (a) and poly (oxypropylene) polyol (b) having a number average molecular weight of 1,000 to 3,000 are charged in an amount that makes the isocyanate group excessive with respect to the hydroxyl group, In this process, after urethanization reaction at 20 to 120 ° C., allophanatization reaction is carried out at 70 to 150 ° C. in the presence of the allophanatization catalyst until substantially no urethane group is present.
[0014]
Here, the “amount of isocyanate group in excess with respect to the hydroxyl group” means that the isocyanate group becomes excessive with respect to the hydroxyl group when the raw material is charged, and the molar ratio of isocyanate group to hydroxyl group is isocyanate group / hydroxyl group. = 8 or more is preferable, and 10 to 50 is particularly preferable.
[0015]
The reaction temperature of the urethanization reaction is 20 to 120 ° C, preferably 50 to 100 ° C. In the urethanization reaction, a known so-called urethanization catalyst can be used. Specific examples thereof include organic metal compounds such as dibutyltin dilaurate and dioctyltin dilaurate, organic amines such as triethylenediamine and triethylamine, and salts thereof.
[0016]
The reaction time for the urethanization reaction varies depending on the presence or absence of the catalyst, the type thereof, and the reaction temperature.
[0017]
When the urethanization reaction is completed, an allophanate reaction is performed. The allophanatization reaction is carried out by adding the above-mentioned allophanate catalyst and setting the reaction temperature to 70 to 150 ° C, preferably 80 to 130 ° C. When the reaction temperature is too low, the reaction reaches the formation of urethane groups, and the average number of functional groups of the resulting polyisocyanate decreases. When such a polyisocyanate is used in a coating material, the physical properties of the coating film tend to be insufficient. If the reaction temperature is too high, the resulting polyisocyanate is unnecessarily given a thermal history, which not only wastes energy during production but also damages the polyisocyanate. The average number of functional groups of polyisocyanate is the average number of isocyanate groups present in one molecule.
[0018]
The amount of catalyst used during the allophanatization reaction varies depending on the type, but is preferably 0.0005 to 1% by mass, and 0.001 to 0.1% by mass with respect to the total amount of the above (a) and (b). More preferred. When the amount of the catalyst used is less than 0.0005% by mass, the reaction is substantially delayed and takes a long time. On the other hand, when the amount of the catalyst used exceeds 1% by mass, it is difficult to control the reaction, and the obtained poly Problems such as shortening the pot life of a two-component paint containing isocyanate as a curing agent may occur.
[0019]
The reaction time varies depending on the type of catalyst, the amount added, and the reaction temperature, but is usually within 10 hours, preferably 1 to 5 hours.
[0020]
At this time, an organic solvent can be used as necessary. Examples of the organic solvent include aliphatic hydrocarbon organic solvents such as n-hexane and octane, alicyclic hydrocarbon organic solvents such as cyclohexane and methylcyclohexane, ketone organics such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, and cyclohexanone. Solvents, ester organic solvents such as methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate, isobutyl acetate, ethylene glycol ethyl ether acetate, propylene glycol methyl ether acetate, 3-methyl-3-methoxybutyl acetate, ethyl-3-ethoxypropionate Glycol ether ester organic solvents such as diethyl ether, tetrahydrofuran, dioxane and other organic solvents such as methyl chloride, methylene chloride, chloroform, carbon tetrachloride, methyl bromide, methylene iodide, Halogenated aliphatic hydrocarbon organic solvents chloroethane, etc., N- methylpyrrolidone, dimethylformamide, dimethylacetamide, dimethyl sulfoxide, polar aprotic solvents such as hexamethylphosphoric phosphonyl amides. The said solvent can be used 1 type, or 2 or more types.
[0021]
The second step is a step of removing unreacted organic diisocyanate (a) from the reaction product until the free organic diisocyanate content is 1% by mass or less.
[0022]
Examples of the method for removing free organic diisocyanate include known methods such as distillation, reprecipitation, and extraction. Distillation, particularly thin-film distillation, can be performed without using a solvent or the like, which is preferable. Further, preferable conditions for thin film distillation are pressure: 0.1 kPa or less, temperature: 100 to 200 ° C., and particularly preferable conditions are pressure: 0.05 kPa or less and temperature: 120 to 180 ° C.
[0023]
It is more preferable to add a catalyst poison after the allophanate reaction to stop the allophanate reaction. The catalyst poisoning time is not particularly limited as long as it is after the allophanate reaction. However, when the thin film distillation method is used to remove the free organic diisocyanate, the catalyst poison should be added after the allophanate reaction and before the thin film distillation. It is preferred to do so. This is to prevent side reactions from occurring due to heat during thin film distillation.
[0024]
As the catalyst poison, known acids such as inorganic acids such as phosphoric acid and hydrochloric acid, organic acids having a sulfonic acid group, a sulfamic acid group and the like, esters thereof, acyl halides and the like can be used.
[0025]
The addition amount of the catalyst poison varies depending on the type and the type of the catalyst, but an amount that is 0.5 to 2 equivalents of the catalyst is preferable, and 0.8 to 1.5 equivalents is particularly preferable. When there is too little catalyst poison, the storage stability of the polyisocyanate obtained tends to fall. When there are too many, the obtained polyisocyanate may color.
[0026]
The viscosity of the polyisocyanate for paints thus obtained at 25 ° C. (solid content = 100% conversion) is 5,000 mPa · s or less, preferably 500 to 3,000 mPa · s. Moreover, isocyanate content (solid content = 100% conversion) is 5-15 mass%, Preferably it is 6-12 mass%.
[0027]
To the polyisocyanate obtained by the present invention, for example, an antioxidant such as 2,6-di-tert-butyl-4-methylphenol, an ultraviolet absorber, a pigment, a dye, a solvent, a flame retardant, Additives such as hydrolysis inhibitors, lubricants, plasticizers, fillers, storage stabilizers and the like can be appropriately blended.
[0028]
【Example】
The present invention will be described in more detail with reference to examples and comparative examples, but the present invention is not limited thereto. In Examples and Comparative Examples, “%” means “% by mass”.
[0029]
[Manufacture of paint polyisocyanate]
Example 1
A volume of 1 L reactor equipped with a stirrer, a thermometer, a cooler, and a nitrogen gas introduction tube was charged with 750 g of HDI and 250 g of polyol-1 and subjected to urethanization reaction at 90 ° C. for 2 hours. When the reaction product was analyzed by FT-IR, the hydroxyl group had disappeared. Next, 0.2 g of lead 2-ethylhexanoate was charged and reacted at 90 ° C. for 3 hours. When the reaction product was analyzed by FT-IR and 13 C-NMR, the urethane group had disappeared. Furthermore, 0.1 g of phosphoric acid was added and a stop reaction was carried out at 50 ° C. for 1 hour. The isocyanate content of the product was 33.0%. This reaction product was subjected to thin-film distillation under the conditions of 130 ° C. and 0.04 kPa, a polyisocyanate having an isocyanate content of 9.5%, a viscosity at 25 ° C. of 920 mPa · s, and a free HDI content of 0.2%. P-1 was obtained. When P-1 was analyzed by FT-IR and 13 C-NMR, the presence of urethane group was not recognized, and the presence of allophanate group was confirmed. Further, traces of uretdione groups and isocyanurate groups were observed.
[0030]
Examples 2 and 3, Comparative Examples 1 and 2
Using the raw materials shown in Table 1, polyisocyanates P-2 to 5 were obtained in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.
[0031]
Comparative Example 3
The same reactor as in Example 1 was charged with 800 g of HDI and 200 g of monool-1 and subjected to urethanization reaction at 90 ° C. for 2 hours. When the reaction product was analyzed by FT-IR, the hydroxyl group had disappeared. After the liquid temperature was adjusted to 50 ° C., 0.2 g of potassium caprate was charged and reacted at 50 ° C. for 6 hours. Furthermore, 0.1 g of phosphoric acid was added and a stop reaction was carried out at 50 ° C. for 1 hour. The isocyanate content of the product was 31.3%. This reaction product was subjected to thin-film distillation under the conditions of 130 ° C. and 0.04 kPa, a polyisocyanate having an isocyanate content of 13.2%, a viscosity at 25 ° C. of 200 mPa · s, and a free HDI content of 0.2%. P-6 was obtained. When P-6 was analyzed by FT-IR and 13 C-NMR, the presence of a uretdione group was not recognized, and the presence of a urethane group, an allophanate group and an isocyanurate group was confirmed.
[0032]
Comparative Example 4
Polyisocyanate P-7 was obtained in the same manner as in Comparative Example 3 using the raw materials shown in Table 1. The results are shown in Table 1.
[0033]
[Table 1]
[0034]
In Table 1, Examples 1-3 and Comparative Examples 1-4
[0035]
[Evaluation of paint polyisocyanate]
Application Examples 1-3, Application Comparative Examples 1-4
-Poor solvent dilution test The obtained polyisocyanate was diluted with Solvent A (Niseki Mitsubishi-made poor solvent), and the tolerance was measured. The results are shown in Table 2.
[0036]
[Table 2]
[0037]
[Table 3]
Application Examples 4-6, Application Comparative Examples 5-8
・ Volatile oil resistance (compatibility with main resin)
The resulting polyisocyanate, Acrydic A-823 (acrylic polyol solution, solid content = 50%, hydroxyl value = 30 mg KOH / g, manufactured by Dainippon Ink and Chemicals), Solvent A were mixed in the formulation shown in Table 3, A clear paint having a solid content of 50% was prepared. Then, the prepared coating material was apply | coated on the steel plate, and it left still for one week on 20 degreeC and 65% RH conditions, and obtained the test piece which formed the coating film with a dry film thickness of 30-40 micrometers. The obtained test piece was immersed in Solvent A at 25 ° C. for 4 hours, and the subsequent appearance was confirmed. The results are shown in Table 3.
[0038]
From Tables 2 and 3, the polyisocyanate of the example had good solubility in a poor solvent and resistance to volatile oil, but the polyisocyanate of the comparative example had both good solubility in poor solvent and resistance to volatile oil. There was nothing that became.
[0039]
【The invention's effect】
As described above, the polyisocyanate obtained by the present invention has a low viscosity and good solubility in a poor solvent.
Claims (1)
(1)ヘキサメチレンジイソシアネート(a)と数平均分子量1,000〜3,000のポリ(オキシプロピレン)ポリオール(b)とを、イソシアネート基を水酸基に対して過剰となる量を仕込み、20〜120℃でウレタン化反応させた後、70〜150℃にてアロファネート化触媒の存在下でウレタン基が実質的に存在しなくなるまでアロファネート化反応させる第一工程。
(2)反応物から遊離のヘキサメチレンジイソシアネート含有量が1質量%以下となるまで未反応のヘキサメチレンジイソシアネート(a)を除去する第二工程。Polyisocyanate for paints substantially free of organic solvent, urethane group, uretdione group and isocyanurate group, having a viscosity at 25 ° C. of 5,000 mPa · s or less and an isocyanate content of 6.1 to 9.3 mass% The manufacturing method characterized by performing a modified body in the following processes.
(1) Hexamethylene diisocyanate (a) and a poly (oxypropylene) polyol (b) having a number average molecular weight of 1,000 to 3,000 are charged in an amount in which the isocyanate group is excessive with respect to the hydroxyl group, and 20 to 120. A first step in which allophanatization reaction is carried out at 70 to 150 ° C. in the presence of the allophanatization catalyst until substantially no urethane group is present after urethanization reaction at ° C.
(2) A second step of removing unreacted hexamethylene diisocyanate (a) from the reaction product until the free hexamethylene diisocyanate content is 1% by mass or less.
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