JPS6317086B2 - - Google Patents
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- JPS6317086B2 JPS6317086B2 JP54094893A JP9489379A JPS6317086B2 JP S6317086 B2 JPS6317086 B2 JP S6317086B2 JP 54094893 A JP54094893 A JP 54094893A JP 9489379 A JP9489379 A JP 9489379A JP S6317086 B2 JPS6317086 B2 JP S6317086B2
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- group
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、(A)活性水素含有有機化合物と(B)有機
ポリイソシアネート化合物とを含有する硬化性組
成物の改良に関する。
従来、活性水素を有する官能基、例えば水酸基
やカルボキシル基、を分子中に少なくとも2個以
上含有する化合物と有機ポリイソシアネート化合
物との反応により得られる、いわゆるポリウレタ
ン樹脂は、種々の好ましい性質を有することが知
られており、例えばこのポリウレタン樹脂を用い
た塗料は、耐衝撃性、耐摩耗性、などの物理的性
質にすぐれている。しかしその反面、重合体鎖中
にエーテル結合あるいはエステル結合を有するこ
れらのポリウレタン樹脂は、耐水性、耐アルカリ
性などの化学的性質において必ずしも十分でな
く、そのためその用途も制約されている。
これらの欠点を改良するために、いくつかの技
術がこれまでに提案されている。例えば、特公昭
33−8994号は、有機ポリイソシアネート化合物
を、両末端に水酸基を有するジエン系ポリマーに
反応させる方法を開示している。しかしこの方法
は、耐水性の改良には有効であるが、得られる塗
膜の硬度あるいは被塗物への密着性において不十
分である。
また、特公昭46−16823号および特公昭46−
42791号は、有機ポリイソシアネート化合物を反
応せしめる活性水素含有化合物として、1,2−
結合を50%以上有し、両末端に水酸基を有するポ
リブタジエンを使用することを開示している。し
かしこの方法は、ポリブタジエン中の二重結合の
補助的な架橋も併用するものであつて、得られる
塗膜物性の経時的変化および硬度とたゆみ性との
バランスなどにおいて必ずしも十分な性能が得ら
れない。また両末端に水酸基を有するポリブタジ
エンは、工業的に入手可能な有機ポリイソシアネ
ート化合物との相溶性が低く、取り扱いが不便で
あるばかりでなく、その合成法も限定されるため
高価である。さらにこのポリブタジエン中に片末
端にしか水酸基を有さないポリブタジエンが混入
した場合には、得られる硬化物の物理的性能が著
しく低下するという欠点もある。
本発明の目的は、耐衝撃性、耐摩耗性および可
撓性などの物理的性質、耐アルカリ性、耐酸性お
よび耐水性などの化学的性質の両者において好ま
しい性能を有し、かつ被塗物への密着性において
もすぐれている活性水素含有有機化合物と有機ポ
リイソシアネート化合物との組成物を提供するこ
とにある。
本発明者らは以前、マレイン化ポリブタジエン
にモノアルカノールアミンを反応させることによ
り得られる新規水酸基含有ポリブタジエン誘導体
を発明し、この誘導体の水酸基に、アクリル性二
重結合含有有機イソシアネート化合物のイソシア
ネート基を反応させ、ウレタン結合を介して重合
体の側鎖にアクリル性二重結合を含有する有機の
基を結合した化合物が、熱硬化性樹脂あるいは塗
料の原料としてきわめてすぐれた性能を有するこ
とを見出し、先に特願昭54−972号として特許出
願した。
本発明者らは今回さらに、該新規水酸基含有ポ
リブタジエン誘導体のあるものは広範囲にわたる
有機ポリイソシアネートと反応して、優れた性能
の硬化被膜を形成することを見出した。
すなわち本発明は、必須成分として(A)活性水素
含有有機化合物、および(B)有機ポリイソシアネー
ト化合物を含有する硬化性組成分において成分(A)
は、数平均分子量300〜5000を有するブタジエン
重合体および/または共重合体と無水マレイン酸
との付加反応生成物から選ばれる少なくとも一種
のマレイン化ポリブタジエンにモノアルカノール
アミンを反応させることにより得られ、かつサク
シンイミド結合を介して重合体鎖中にヒドロキシ
アルキル基が結合している水酸基含有ポリブタジ
エン誘導体の少なくとも一種であり、そして該成
分(A)と成分(B)の含有量は該有機ポリイソシアネー
ト化合物中のイソシアネート基が、前記水酸基含
有ポリブタジエン誘導体中の水酸基1当量に対し
0.5〜3.0当量であるような割合であることを特徴
とする硬化性組成物である。
本発明でいうブタジエン重合体および/または
共重合体(以下、ポリブタジエンという)とは、
ブタジエン重合体、共重合体、あるいはこれらの
混合物である。ここでいうブタジエン共重合体と
は、ブタジエンとビニルモノマー、例えばスチレ
ンなど、との共重合体あるいはブタジエンとジオ
レフイン、例えばイソプレンなど、との共重合体
であり、共重合体中のブタジエン単位が50%以上
であるものを示す。
ポリブタジエンの数平均分子量は300〜5000、
好ましくは500〜3000である。分子量がこの範囲
より低い場合には、硬化した樹脂や塗膜に所要の
強度が得られず、また耐熱性、耐水性あるいは耐
薬品性などの性能が低下する。一方、分子量がこ
の範囲より高い場合には、粘度が著しく高くな
り、作業性が低下し、均一な硬化物を得ることが
困難となる。
またポリブタジエンのミクロ構造に関して特に
制限はなく、ビニル結合の多い重合体および1,
4−結合の多い重合体のいずれも使用可能であ
る。
前記各種ポリブタジエンは、例えば炭化水素系
溶媒中でアルカリ金属、例えばリチウム、ナトリ
ウムあるいはこれらの有機金属化合物を触媒とし
た重合反応、多環芳香族化合物、例えばナフタレ
ンあるいはアントラセン、を活性化剤とし、極性
溶媒中、例えばテトラヒドロフラン中でアルカリ
金属を触媒とした重合反応、配位アニオン重合触
媒による重合反応、あるいはラジカル重合触媒を
用いたテロメリセーシヨンなどにより製造するこ
とができる。
本発明でいうマレイン化ポリブタジエンは、前
記ポリブタジエンに無水マレイン酸を付加反応さ
せることにより得られる。付加反応は100〜300℃
において従来より公知の方法、例えば特開昭49−
83795号あるいは特開昭52−98793号に開示された
方法により行うことができる。この際フエニレン
ジアミン類、ピロガロール類あるいはナフトール
類などを少量添加するとゲル化反応を防止するこ
とができる。付加反応における無水マレイン酸の
量は、ポリブタジエン100gに対し、0.1〜0.8モ
ル、好ましくは0.15〜0.6モルである。
本発明でいう水酸基含有ポリブタジエン誘導体
(成分(A))は、前記マレイン化ポリブタジエンに
モノアルカノールアミンを反応させることにより
得られるものであり、サクシンイミド結合を介し
て重合体鎖中にヒドロキシルアルキル基が結合し
ていることを特徴とする。ここでいうモノアルカ
ノールアミンとは、1個のヒドロキシ基と1個の
アミノ基を有する炭素数2〜10の飽和脂肪族炭化
水素であり、モノエタノールアミン、モノプロパ
ノールアミン、モノブタノールアミンなどがその
代表的なものである。
この反応はマレイン化ポリブタジエン中の無水
コハク酸基とアミノ基によりサクシンイミド結合
が生成するイミド化反応であり、マレイン化ポリ
ブタジエンとモノアルカノールアミンとを、溶媒
例えばキシレン、ジグライムの存在下もしくは不
存在下に50〜200℃、好ましくは80〜150℃におい
て加熱混合することにより達成される。またモノ
アルカノールアミンの量は、マレイン化ポリブタ
ジエン中の無水コハク酸基に対して通常0.2〜5.0
モル倍、好ましくは0.8〜1.5モル倍、最も好まし
くは等モルである。この場合、等モル以下のモノ
アルカノールアミンを用い、未反応無水コハク酸
基を残すこともでき、一方過剰のモノアルカノー
ルアミンを用いる場合には、イミド化反応後に未
反応モノアルカノールアミンを蒸留などにより除
去することが好ましい。
イミド化反応において、反応の当初に無水コハ
ク酸基とモノアルカノールアミン中のヒドロキシ
基とが一部反応してエステル結合を作る場合、あ
るいは無水コハク酸基とモノアルカノールアミン
中のアミノ基とが一部反応してアミド結合を作る
場合があるが、反応を継続することにより、この
エステル結合あるいはアミド結合は更に反応して
実質的にイミド結合が生成する。
イミド化反応は、上記の如く一般に円滑に進行
するが、場合によりゲル化反応を伴うこともあ
る。この場合には、イミド化反応に先立つて、あ
らかじめマレイン化ポリブタジエン中の無水コハ
ク酸基をアルコールで半エステ化しておくことに
よりゲル化反応を防止できる。
この半エステル化反応に使用できるアルコール
は、ヒドロキシ基以外はマレイン化ポリブタジエ
ンと実質的に反応する官能基を有しない化合物で
あり、具体的には炭素数1〜20のアルカノールあ
るいはアルコールエーテル、例えばエタノール、
ブタノール、エチルセロソルブあるいはブチルセ
ロソルブなどである。半エステル化反応は、マレ
イン化ポリブタジエンと前記アルコールとを、溶
媒の存在下あるいは不存在下に、50〜200℃で反
応させることにより達成される。
マレイン化ポリブタジエン中の無水コハク酸基
のほぼ全量が半エステル化されたことを確認した
後に、これとモノアルカノールアミンと反応させ
ることにより、イミド化反応が有効に進行する。
すなわち、半エステル化された無水コハク酸基と
アミノ基により、アルコールと水が離脱されてサ
クシンイミド結合が生成し、このイミド化反応を
生成する水を除去しながら行うことにより、半エ
ステル化されたコハク酸基をほぼ定量的にサクシ
ンイミド結合とすることができる。
半エステル化したマレイン化ポリブタジエンと
モノアルカノールアミンとのイミド化反応条件
は、前記マレイン化ポリブタジエンとモノアルカ
ノールアミンとのイミド化反応条件に準ずるもの
である。すなわち、溶媒の存在下あるいは不存在
下、50〜200℃、好ましくは80〜150℃において加
熱混合することによりイミド化反応が進行する。
溶媒の存在下でイミド化反応を行う場合、半エス
テル化反応に用いたアルコールを用いることもで
きるが、後記の有機ポリイソシアネート化合物と
の反応を効果的に行うには、イミド化反応後にア
ルコール、モノエタノールアミンなどを蒸留など
によつて十分除去しておくことが好ましい。モノ
アルカノールアミンの量は、半エステル化された
無水コハク酸基に対して、通常0.2〜5.0モル倍、
好ましくは0.8〜1.5モル倍、最も好ましくは等モ
ルである。
本発明において、水酸基含有ポリブタジエン誘
導体(成分(A))の一部に換えて、活性水素を含有
する多官能性有機化合物を用いることも可能であ
る。このような化合物としては、低分子ポリオー
ル類、例えばグリセリン、ペンタエリスリトール
など、ポリエーテル類、例えばポリオキシアルキ
レンポリオールなど、未端にヒドロキシル基を有
するポリエステル類、例えば脂肪族あるいは芳香
族のジカルボンと過剰のジオールあるいはトリオ
ールとの反応生成物、ポリアミン類、例えばエチ
レンジアミン、ジエチレントリアミンなど、ある
いはこれら各種の化合物の混合物が例示できる。
これら活性水素を含有する多官能性有機化合物の
配合率は、全活性水素含有化合物に対し50重量%
以下、好ましくは30重量%以下が望ましい。
本発明でいう有機ポリイソシアネート化合物
(成分(B))としては、脂肪族または脂環族ポリイ
ソシアネート、具体的には2,2,4−トリメチ
ルヘキサメチレンジイソシアネート、ダイマー酸
からのジイソシアネート、メチルシクロヘキサン
−2,4−ジイソシアネート、イソホロンジイソ
シアネート、4,4′−ジシクロヘキシルメタンジ
イソシアネートなど、あるいは芳香族ポリイソシ
アネート、具体的には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′−ジフエニルメタンジイソシアネート、m
−フエニレンジイソシアネート、1,5−ナフタ
レンジイソシアネートなどが例示できる。
またこれら有機ポリイソシアネート化合物のイ
ソシアネート基をブロツク化したものも使用でき
る。この場合ブロツク化剤としては、フエノー
ル、メチルエチルケトンオキシム、ε−カプロラ
クタムあるいはブタノールなどが好ましい。
本発明において、水酸基含有ポリブタジエン誘
導体(成分(A))と有機ポリイソシアネート化合物
(成分(B))とは、単に両者を使用直前に混合して
おき使用時に硬化させることも可能であり、また
ゲル化を起こさない条件において両者をあらかじ
め反応させておきイソシアネート基を含有するポ
リブタジエン誘導体として使用することも可能で
ある。すなわち、水酸基含有ポリブタジエン誘導
体中の水酸基と有機ポリイソシアネート化合物中
のイソシアネート基とのウレタン結合によつて組
成物が硬化する。この反応は、水酸基含有ポリブ
タジエン誘導体あるいは有機ポリイソシアネート
化合物の種類によつては常温においても進行する
が、両者を40〜80℃に加熱することによつてきわ
めて速やかに進行する。またブロツク化した有機
ポリイソシアネート化合物を使用する場合には
100〜250℃に加熱することが好ましい。これらの
硬化反応を促進するために触媒を使用することも
可能である。触媒としては、第三アミン類、例え
ばトリエチルアミン、ジメチルベンジルアミン、
テトラメチルプロピレンジアミン、トリエチレン
アミン、N−アルキルモルホリンなど、有機金属
化合物類、例えばスタナスオクトエート、ジブチ
ル錫ジラウレート、テトラブチルチタネート、ト
リアルキルホスフイン、トリアルキルアンチモ
ン、ナフテン酸コバルト、ナフテン酸鉛などが使
用できる。
有機ポリイソシアネート化合物は、水酸基含有
ポリブタジエン誘導体中、あるいは該水酸基含有
ポリブタジエン誘導体と活性水素含有多官能性化
合物との混合物中に含まれる水酸基1当量に対
し、イソシアネート基で0.5〜3.0当量、好ましく
は0.7〜2.0当量となるような割合で使用すること
が好ましい。
また本発明の組成物において、必要に応じて溶
剤を使用することができる。溶剤としては、水酸
基含有ポリブタジエンを溶解することができ、か
つイソシアネート基に対して不活性なものが好ま
しく、具体的には、炭化水素類、例えばベンゼ
ン、トルエン、キシレン、シクロヘキサンなど、
エステル類、例えば酢酸エチル、酢酸ブチルな
ど、ケトン類、例えばメチルエチルケトン、メチ
ルイソブチルケトンなど、セロソルブアセテート
類、例えばエチレングリコールモノエチルエーテ
ルアセテートなどを例示することができる。
更に、顔料、充填剤、酸化防止剤あるいは紫外
線防止剤などを必要に応じて配合することもでき
る。
以下、合成例、実施例および比較例により本発
明により具体的に説明する。
合成例 1
() ベンジルナトリウムを開始剤とし、ベンゼ
ン溶媒中でトルエンを連鎖移動剤として用いて
40℃でブタジエンを重合させ、数平均分子量
700、1,2−結合含有量60%のブタジエン重
合体を得た。
() 上記()で得たブタジエン重合体1000
g、無水マレイン酸390g、アンチゲン3C2g、
キシレン10gを還流冷却器を備えた3セパラ
ブルフラスコにとり、窒素置換した後195℃で
5時間反応させた。反応終了後、溶媒および未
反応物を減圧下に留去し、酸価160mgKOH/g
のマレイン化ポリブタジエンを得た。
() 上記()で得たマレイン化ブタジエン
1000g、ブチルセロソルブ506gを還流冷却器
を備えた3セパラブルフラスコにとり、120
℃に加熱し、同温度に4時間撹拌を続けた。次
にフラスコ内容物の温度を80℃に下げ、174.5
gのモノエタノールアミンを30分間かけて滴下
した。滴下終了後ただちに150℃に昇温し、流
出する水を除きながら同温度に5時間保持し
た。しかる後減圧下に溶媒および反応によつて
生じたが水、未反応物を留去し、サクシンイミ
ド結合を介して重合体鎖中にヒドロキシアルキ
ル基が結合している水酸基含有するポリブタジ
エン誘導体を得た。
合成例 2
ニツケル系触媒を用いた配位アニオン重合によ
つて得られた数平均分子量900の高シス−1、4
型液状ポリブタジエン1000gと無水マレイン酸
356gから合成例1と同様の操作で酸価150mg
KOH/gのマレイン化ポリブタジエンを得た。
上記マレイン化ポリブタジエン1000gを506g
のブチルセロソルブに溶解し、合成例1と同様の
操作で174.5gのモノエタノールアミンと反応さ
せ、サクシンイミド結合を介して重合体鎖中にヒ
ドロキシアルキル基が結合している水酸基含有す
るポリブタジエン誘導体を得た。
合成例1および2により得た水酸基含有ポリブ
タジエン誘導体を用いて、以下に示す実施例1〜
4の硬化性組成物を製造した。これを軟鋼テスト
パネルに塗布し、塗膜を形成させた後、その塗膜
の物理的性質および化学的性質をJIS K5400「塗
料一般試験方法」により評価した。その結果を表
1に示す。
実施例 1
合成例1で合成した水酸基を含有するポリブタ
ジエン誘導体を酢酸ブチルに溶解し、この溶液に
水酸基1当量に対してイソシアネート基が1当量
となる割合で4,4′−ジフエニルメタンジイソシ
アネートを混合し、さらに酢酸ブチルを添加して
40重量%の溶液を調製した。この溶液を予め充分
に脱脂、乾燥した150×70×0.7mmの軟鋼テストパ
ネルにアプリケーターを用いて塗布し、20℃で24
時間放置した後、80℃で1時間焼付を行なつて塗
膜を形成せしめた。
実施例 2
合成例1で合成した水酸基を含有するポリブタ
ジエン誘導体の水酸基1当量に対してイソシアネ
ート基が1当量となる割合で4,4′−ジフエニル
メタンジイソシアネートのフエノールブロツク化
物を混合し、微量のジブチル錫ジラウレートを添
加した後に、酢酸ブチルで希釈して40重量%の溶
液を調製した。この溶液を実施例1と同じ方法で
軟鋼テストパネルに塗布し、次いで160℃で30分
間焼付けを行つた。
実施例 3
合成例2の水酸基を含有するポリブタジエン誘
導体の水酸基1当量に対してイソシアネート基が
1当量となる割合で4,4′−ジフエニルメタンジ
イソシアネートを混合し、実施例1と全く同様に
して塗膜を形成せしめた。
実施例 4
合成例2の水酸基を含有するポリブタジエン誘
導体の水酸基1当量に対してイソシアネート基が
1当量となる割合で4,4′−ジフエニルメタンジ
イソシアネートのカプロラクタム、メチルエチル
ケトンオキシム(4:6)ブロツク化物を混合し
た。微量のジブチル錫ジラウレートを添加した後
に酢酸ブチルで希釈して40重量%の溶液を調製し
た。この溶液を実施例1と同じ方法で軟鋼テスト
パネルに塗布し、次いで180℃で30分間焼付けた。
表1の結果から明らかな如く実施例1〜4の組
成物は、いずれも物理的性質および化学的性質の
両者においてきわめてすぐれた性能を示し、硬化
性組成物として好ましく使用できるものである。
比較例 1
水酸基価205〜221のポリエステル型ポリオール
(バイエル社製デスモフエン1100)の水酸基1当
量に対しイソシアネート基が1当量となる割合で
4,4′−ジフエニルメタンジイソシアネートのフ
エノールブロツク化物を混合し、実施例1と全く
同様に塗膜を作成し160℃で30分間焼付けた。こ
の塗膜の性能を表1に示した。この組成物はゴバ
ン目試験および各種化学的性質において性能が不
十分であつた。
比較例 2
水酸基価120の両末端水酸基を有する1,2−
ポリブタジエン(NISSO PB G−1000)の水酸
基1当量に対しイソシアネート基が1当量となる
割合で4,4′−ジフエニルメタンジイソシアネー
トのフエノールブロツク化物を混合し、酢酸ブチ
ルで希釈して40重量%溶液としようとしたが、相
分離を起こし均一な溶液が得られなかつた。激し
くかきまぜて懸濁した溶液をアプリケーターで塗
布し焼付けたが、平滑な塗膜が得られず物性を測
定することができなかつた。
比較例 3
合成例1()で得られたマレイン化ポリブタ
ジエンを酢酸ブチルに溶解し、この溶液中の酸無
水物基に対し等モルとなる割合で4,4′−ジフエ
ニルメタンジイソシアネートを混合し、さらに酢
酸ブチルを添加して40重量%の溶液とした。
この溶液を実施例1と同様にテストパネルに塗
布して加熱したところ、塗膜の表面及び内部に発
泡が生じ、表面は凹凸となつて平滑な塗膜は得ら
れず、物性の測定は不可能であつた。また、テス
トパネルへの密着性も悪く、耐酸性、耐アルカリ
性は不合格であつた。
【表】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to improvements in curable compositions containing (A) an active hydrogen-containing organic compound and (B) an organic polyisocyanate compound. Conventionally, so-called polyurethane resins, which are obtained by reacting organic polyisocyanate compounds with compounds containing at least two active hydrogen-containing functional groups, such as hydroxyl groups and carboxyl groups, in the molecule, have various desirable properties. For example, paints using this polyurethane resin have excellent physical properties such as impact resistance and abrasion resistance. However, on the other hand, these polyurethane resins having ether bonds or ester bonds in their polymer chains do not necessarily have sufficient chemical properties such as water resistance and alkali resistance, and their uses are therefore restricted. Several techniques have been proposed so far to improve these shortcomings. For example, Tokko Akira
No. 33-8994 discloses a method of reacting an organic polyisocyanate compound with a diene polymer having hydroxyl groups at both ends. However, although this method is effective in improving water resistance, it is insufficient in terms of the hardness of the resulting coating film or its adhesion to the object being coated. Also, Special Publication No. 16823 and Special Publication No. 16823 and Special Publication No. 16823
No. 42791 discloses 1,2- as an active hydrogen-containing compound with which an organic polyisocyanate compound is reacted.
It discloses the use of polybutadiene having 50% or more bonds and having hydroxyl groups at both ends. However, this method also uses auxiliary cross-linking of the double bonds in polybutadiene, and does not necessarily provide sufficient performance in terms of changes in the physical properties of the resulting coating film over time and the balance between hardness and flexibility. do not have. Moreover, polybutadiene having hydroxyl groups at both ends has low compatibility with industrially available organic polyisocyanate compounds, is not only inconvenient to handle, but also has a limited synthesis method, making it expensive. Furthermore, if a polybutadiene having a hydroxyl group at only one end is mixed into the polybutadiene, there is a drawback that the physical properties of the resulting cured product are significantly reduced. The object of the present invention is to have favorable performance in both physical properties such as impact resistance, abrasion resistance and flexibility, and chemical properties such as alkali resistance, acid resistance and water resistance, and to An object of the present invention is to provide a composition of an active hydrogen-containing organic compound and an organic polyisocyanate compound, which has excellent adhesion. The present inventors previously invented a new hydroxyl group-containing polybutadiene derivative obtained by reacting maleated polybutadiene with a monoalkanolamine, and reacted the isocyanate group of an acrylic double bond-containing organic isocyanate compound with the hydroxyl group of this derivative. They discovered that a compound in which an organic group containing an acrylic double bond is bonded to the side chain of a polymer via a urethane bond has extremely excellent performance as a raw material for thermosetting resins or paints. A patent application was filed as Japanese Patent Application No. 1972-972. The inventors have now further discovered that certain of the novel hydroxyl-containing polybutadiene derivatives react with a wide range of organic polyisocyanates to form cured films of excellent performance. That is, the present invention provides a curable composition containing (A) an active hydrogen-containing organic compound and (B) an organic polyisocyanate compound as essential components.
is obtained by reacting a monoalkanolamine with at least one maleated polybutadiene selected from the addition reaction product of a butadiene polymer and/or copolymer having a number average molecular weight of 300 to 5000 and maleic anhydride, and at least one type of hydroxyl group-containing polybutadiene derivative in which a hydroxyalkyl group is bonded to the polymer chain via a succinimide bond, and the content of component (A) and component (B) is within the range of the organic polyisocyanate compound. isocyanate group per equivalent of hydroxyl group in the hydroxyl group-containing polybutadiene derivative.
A curable composition characterized in that the proportion is between 0.5 and 3.0 equivalents. The butadiene polymer and/or copolymer (hereinafter referred to as polybutadiene) in the present invention is
It is a butadiene polymer, a copolymer, or a mixture thereof. The butadiene copolymer referred to herein is a copolymer of butadiene and a vinyl monomer such as styrene, or a copolymer of butadiene and a diolefin such as isoprene, and the butadiene units in the copolymer are 50 % or more. The number average molecular weight of polybutadiene is 300-5000,
Preferably it is 500-3000. If the molecular weight is lower than this range, the cured resin or coating film will not have the required strength, and performances such as heat resistance, water resistance, and chemical resistance will deteriorate. On the other hand, when the molecular weight is higher than this range, the viscosity becomes significantly high, workability decreases, and it becomes difficult to obtain a uniform cured product. There are no particular restrictions on the microstructure of polybutadiene, and polymers with many vinyl bonds and 1,
Any 4-bond rich polymer can be used. The above-mentioned various polybutadienes can be produced by, for example, a polymerization reaction in a hydrocarbon solvent using an alkali metal, such as lithium, sodium, or an organometallic compound thereof, or a polycyclic aromatic compound, such as naphthalene or anthracene, as an activator. It can be produced by a polymerization reaction using an alkali metal as a catalyst, a polymerization reaction using a coordination anion polymerization catalyst, or telomerization using a radical polymerization catalyst in a solvent, for example, tetrahydrofuran. The maleated polybutadiene referred to in the present invention is obtained by subjecting the polybutadiene to an addition reaction with maleic anhydride. Addition reaction is 100-300℃
Conventionally known methods, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 1987-
This can be carried out by the method disclosed in No. 83795 or Japanese Patent Application Laid-Open No. 52-98793. At this time, gelation reaction can be prevented by adding a small amount of phenylene diamines, pyrogallols, naphthols, or the like. The amount of maleic anhydride in the addition reaction is 0.1 to 0.8 mol, preferably 0.15 to 0.6 mol, per 100 g of polybutadiene. The hydroxyl group-containing polybutadiene derivative (component (A)) referred to in the present invention is obtained by reacting the maleated polybutadiene with a monoalkanolamine, and a hydroxyl alkyl group is bonded to the polymer chain via a succinimide bond. It is characterized by the fact that The monoalkanolamine mentioned here is a saturated aliphatic hydrocarbon having 2 to 10 carbon atoms and having one hydroxyl group and one amino group, and includes monoethanolamine, monopropanolamine, monobutanolamine, etc. It is representative. This reaction is an imidization reaction in which a succinimide bond is formed by the succinic anhydride group and amino group in maleated polybutadiene, and maleated polybutadiene and monoalkanolamine are mixed in the presence or absence of a solvent such as xylene or diglyme. This is achieved by heating and mixing at 50-200°C, preferably 80-150°C. The amount of monoalkanolamine is usually 0.2 to 5.0 relative to the succinic anhydride group in the maleated polybutadiene.
The molar ratio is preferably 0.8 to 1.5 molar times, most preferably equimolar. In this case, it is possible to use less than the same mole of monoalkanolamine and leave unreacted succinic anhydride groups; on the other hand, when using an excess of monoalkanolamine, unreacted monoalkanolamine can be removed by distillation etc. after the imidization reaction. It is preferable to remove it. In the imidization reaction, when the succinic anhydride group and the hydroxyl group in the monoalkanolamine partially react to form an ester bond at the beginning of the reaction, or when the succinic anhydride group and the amino group in the monoalkanolamine react together, In some cases, an amide bond is formed through a partial reaction, but by continuing the reaction, this ester bond or amide bond further reacts to substantially form an imide bond. The imidization reaction generally proceeds smoothly as described above, but may be accompanied by a gelation reaction in some cases. In this case, the gelation reaction can be prevented by semi-esterifying the succinic anhydride groups in the maleated polybutadiene with alcohol prior to the imidization reaction. Alcohols that can be used in this half-esterification reaction are compounds that do not have any functional groups that substantially react with maleated polybutadiene other than hydroxyl groups, and specifically, alkanols or alcohol ethers having 1 to 20 carbon atoms, such as ethanol. ,
These include butanol, ethyl cellosolve, or butyl cellosolve. The half-esterification reaction is achieved by reacting the maleated polybutadiene and the alcohol at 50 to 200°C in the presence or absence of a solvent. After confirming that almost all of the succinic anhydride groups in the maleated polybutadiene have been half-esterified, the imidization reaction proceeds effectively by reacting this with a monoalkanolamine.
That is, the alcohol and water are separated by the half-esterified succinic anhydride group and the amino group to form a succinimide bond, and by performing this imidization reaction while removing the generated water, half-esterification is achieved. Succinic acid groups can be converted into succinimide bonds almost quantitatively. The conditions for the imidization reaction between the half-esterified maleated polybutadiene and the monoalkanolamine are similar to the conditions for the imidization reaction between the maleated polybutadiene and the monoalkanolamine described above. That is, the imidization reaction proceeds by heating and mixing at 50 to 200°C, preferably 80 to 150°C, in the presence or absence of a solvent.
When performing the imidization reaction in the presence of a solvent, the alcohol used in the half-esterification reaction can also be used, but in order to effectively perform the reaction with the organic polyisocyanate compound described later, alcohol, It is preferable to sufficiently remove monoethanolamine and the like by distillation or the like. The amount of monoalkanolamine is usually 0.2 to 5.0 times the mole of the half-esterified succinic anhydride group.
Preferably it is 0.8 to 1.5 times the mole, most preferably equimolar. In the present invention, it is also possible to use a polyfunctional organic compound containing active hydrogen in place of a part of the hydroxyl group-containing polybutadiene derivative (component (A)). Such compounds include low-molecular polyols such as glycerin and pentaerythritol, polyethers such as polyoxyalkylene polyols, polyesters having hydroxyl groups at the ends, such as aliphatic or aromatic dicarboxylic acids, and excess Examples include reaction products with diols or triols, polyamines such as ethylenediamine and diethylenetriamine, and mixtures of these various compounds.
The blending ratio of these active hydrogen-containing polyfunctional organic compounds is 50% by weight based on the total active hydrogen-containing compounds.
The content is preferably 30% by weight or less. The organic polyisocyanate compound (component (B)) in the present invention includes aliphatic or alicyclic polyisocyanates, specifically 2,2,4-trimethylhexamethylene diisocyanate, diisocyanate from dimer acid, methylcyclohexane- 2,4-diisocyanate, isophorone diisocyanate, 4,4'-dicyclohexylmethane diisocyanate, etc., or aromatic polyisocyanate, specifically 2,4-tolylene diisocyanate, 2,6-tolylene diisocyanate,
4,4'-diphenylmethane diisocyanate, m
Examples include -phenylene diisocyanate and 1,5-naphthalene diisocyanate. Furthermore, organic polyisocyanate compounds in which the isocyanate groups are blocked can also be used. In this case, the blocking agent is preferably phenol, methyl ethyl ketone oxime, ε-caprolactam or butanol. In the present invention, the hydroxyl group-containing polybutadiene derivative (component (A)) and the organic polyisocyanate compound (component (B)) can be simply mixed together immediately before use and then cured at the time of use, or it is possible to form a gel. It is also possible to react the two in advance under conditions that do not cause chemical reaction, and then use it as a polybutadiene derivative containing an isocyanate group. That is, the composition is cured by the urethane bond between the hydroxyl group in the hydroxyl group-containing polybutadiene derivative and the isocyanate group in the organic polyisocyanate compound. This reaction may proceed at room temperature depending on the type of hydroxyl group-containing polybutadiene derivative or organic polyisocyanate compound, but it proceeds extremely quickly by heating both to 40 to 80°C. In addition, when using blocked organic polyisocyanate compounds,
Preferably, it is heated to 100-250°C. It is also possible to use catalysts to accelerate these curing reactions. As a catalyst, tertiary amines such as triethylamine, dimethylbenzylamine,
Organometallic compounds such as tetramethylpropylene diamine, triethylene amine, N-alkylmorpholine, such as stannath octoate, dibutyltin dilaurate, tetrabutyl titanate, trialkylphosphine, trialkylantimony, cobalt naphthenate, lead naphthenate etc. can be used. The organic polyisocyanate compound contains 0.5 to 3.0 equivalents of isocyanate groups, preferably 0.7 equivalents of hydroxyl groups contained in the hydroxyl group-containing polybutadiene derivative or the mixture of the hydroxyl group-containing polybutadiene derivative and the active hydrogen-containing polyfunctional compound. It is preferable to use it in such a proportion that the amount becomes ~2.0 equivalents. Further, in the composition of the present invention, a solvent can be used if necessary. The solvent is preferably one that can dissolve the hydroxyl group-containing polybutadiene and is inert to isocyanate groups, specifically hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene, cyclohexane, etc.
Examples include esters such as ethyl acetate and butyl acetate, ketones such as methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone, and cellosolve acetates such as ethylene glycol monoethyl ether acetate. Furthermore, pigments, fillers, antioxidants, ultraviolet inhibitors, and the like may be added as necessary. The present invention will be specifically explained below using synthesis examples, examples, and comparative examples. Synthesis Example 1 () Using benzyl sodium as an initiator and toluene as a chain transfer agent in a benzene solvent.
Polymerize butadiene at 40°C to determine the number average molecular weight.
700, a butadiene polymer having a 1,2-bond content of 60% was obtained. () Butadiene polymer obtained in () above 1000
g, maleic anhydride 390g, antigen 3C2g,
10 g of xylene was placed in a 3-separable flask equipped with a reflux condenser, and the flask was purged with nitrogen, followed by reaction at 195° C. for 5 hours. After the reaction, the solvent and unreacted substances were distilled off under reduced pressure, and the acid value was 160 mgKOH/g.
of maleated polybutadiene was obtained. () Maleated butadiene obtained in () above
Add 1000 g and 506 g of butyl cellosolve to a 3-separable flask equipped with a reflux condenser, and add 120 g of butyl cellosolve.
℃ and continued stirring at the same temperature for 4 hours. The temperature of the flask contents was then reduced to 80°C and 174.5
g of monoethanolamine was added dropwise over 30 minutes. Immediately after the completion of the dropwise addition, the temperature was raised to 150°C, and maintained at the same temperature for 5 hours while removing water that flowed out. Thereafter, the solvent, water generated by the reaction, and unreacted substances were distilled off under reduced pressure to obtain a hydroxyl group-containing polybutadiene derivative in which a hydroxyalkyl group was bonded to the polymer chain via a succinimide bond. . Synthesis Example 2 High cis-1,4 with a number average molecular weight of 900 obtained by coordination anionic polymerization using a nickel catalyst
1000g of liquid polybutadiene and maleic anhydride
From 356g, acid value 150mg was obtained using the same procedure as in Synthesis Example 1.
KOH/g of maleated polybutadiene was obtained. 506g of 1000g of the above maleated polybutadiene
was dissolved in butyl cellosolve and reacted with 174.5 g of monoethanolamine in the same manner as in Synthesis Example 1 to obtain a hydroxyl group-containing polybutadiene derivative in which a hydroxyalkyl group was bonded to the polymer chain via a succinimide bond. . Using the hydroxyl group-containing polybutadiene derivatives obtained in Synthesis Examples 1 and 2, the following Examples 1 to 2 were prepared.
A curable composition of No. 4 was produced. This was applied to a mild steel test panel to form a coating film, and the physical and chemical properties of the coating film were evaluated according to JIS K5400 "General Test Methods for Coatings." The results are shown in Table 1. Example 1 The hydroxyl group-containing polybutadiene derivative synthesized in Synthesis Example 1 was dissolved in butyl acetate, and 4,4'-diphenylmethane diisocyanate was added to this solution at a ratio of 1 equivalent of isocyanate group to 1 equivalent of hydroxyl group. Mix and add more butyl acetate.
A 40% by weight solution was prepared. This solution was applied using an applicator to a 150 x 70 x 0.7 mm mild steel test panel that had been thoroughly degreased and dried in advance, and was heated at 20℃ for 24 hours.
After leaving it for an hour, it was baked at 80°C for 1 hour to form a coating film. Example 2 A phenol-blocked product of 4,4'-diphenylmethane diisocyanate was mixed at a ratio of 1 equivalent of isocyanate group to 1 equivalent of hydroxyl group of the polybutadiene derivative containing hydroxyl group synthesized in Synthesis Example 1, and a trace amount of After adding dibutyltin dilaurate, a 40% by weight solution was prepared by diluting with butyl acetate. This solution was applied to mild steel test panels in the same manner as in Example 1 and then baked at 160°C for 30 minutes. Example 3 4,4'-diphenylmethane diisocyanate was mixed at a ratio of 1 equivalent of isocyanate group to 1 equivalent of hydroxyl group in the polybutadiene derivative containing hydroxyl group of Synthesis Example 2, and the same procedure as in Example 1 was carried out. A coating film was formed. Example 4 A caprolactam, methyl ethyl ketone oxime (4:6) blocked product of 4,4'-diphenylmethane diisocyanate was added at a ratio of 1 equivalent of isocyanate group to 1 equivalent of hydroxyl group in the hydroxyl group-containing polybutadiene derivative of Synthesis Example 2. were mixed. A 40% by weight solution was prepared by adding a trace amount of dibutyltin dilaurate and then diluting with butyl acetate. This solution was applied to mild steel test panels in the same manner as in Example 1 and then baked at 180°C for 30 minutes. As is clear from the results in Table 1, the compositions of Examples 1 to 4 all exhibit extremely excellent performance in both physical and chemical properties, and can be preferably used as curable compositions. Comparative Example 1 A phenol-blocked product of 4,4'-diphenylmethane diisocyanate was mixed in such a ratio that the isocyanate group was 1 equivalent to 1 equivalent of the hydroxyl group of a polyester polyol having a hydroxyl value of 205 to 221 (Desmophene 1100 manufactured by Bayer AG). A coating film was prepared in exactly the same manner as in Example 1 and baked at 160°C for 30 minutes. The performance of this coating film is shown in Table 1. This composition performed poorly in the Goban eye test and various chemical properties. Comparative Example 2 1,2- having hydroxyl groups at both ends with a hydroxyl value of 120
Mix a phenol-blocked product of 4,4'-diphenylmethane diisocyanate in a ratio of 1 equivalent of isocyanate group to 1 equivalent of hydroxyl group of polybutadiene (NISSO PB G-1000), and dilute with butyl acetate to make a 40% by weight solution. However, phase separation occurred and a homogeneous solution could not be obtained. A solution that had been stirred vigorously and suspended was applied with an applicator and baked, but a smooth coating film could not be obtained and physical properties could not be measured. Comparative Example 3 The maleated polybutadiene obtained in Synthesis Example 1 () was dissolved in butyl acetate, and 4,4'-diphenylmethane diisocyanate was mixed in an equimolar ratio to the acid anhydride groups in this solution. Then, butyl acetate was added to make a 40% by weight solution. When this solution was applied to a test panel and heated in the same manner as in Example 1, foaming occurred on the surface and inside of the coating film, the surface became uneven and a smooth coating film could not be obtained, and the physical properties could not be measured. It was possible. Furthermore, the adhesion to the test panel was poor, and the acid resistance and alkali resistance failed. 【table】
Claims (1)
平均分子量300〜5000を有するブタジエン重合体
および/または共重合体と無水マレイン酸との付
加反応生成物から選ばれる少なくとも一種のマレ
イン化ポリブタジエンにモノアルカノールアミン
を反応させることにより得られ、かつサクシンイ
ミド結合を介して重合体鎖中にヒドロキシアルキ
ル基が結合している水酸基含有ポリブタジエン誘
導体の少なくとも一種であり、そして、成分(A)と
成分(B)の含有量は、該有機ポリイソシアネート化
合物中のイソシアネート基が、前記水酸基含有ポ
リブタジエン誘導体中の水酸基1当量に対し0.5
〜3.0当量であるような割合であることを特徴と
する硬化性組成物。 2 成分(A)の水酸基含有ポリブタジエンの一部
を、他の活性水素含有有機化合物で置き換え、そ
して該他の活性水素含有有機化合物の使用量は、
全活性水素含有有機化合物の50重量%以下とする
特許請求の範囲第1項記載の組成物。[Scope of Claims] 1. In a curable composition containing as essential components (A) an active hydrogen-containing organic compound and (B) an organic polyisocyanate compound, component (A) has a number average molecular weight of 300 to 5000. It is obtained by reacting a monoalkanolamine with at least one maleated polybutadiene selected from the addition reaction product of a butadiene polymer and/or copolymer and maleic anhydride, and is attached to the polymer chain via a succinimide bond. is at least one kind of hydroxyl group-containing polybutadiene derivative in which a hydroxyalkyl group is bonded to the organic polyisocyanate compound, and the content of component (A) and component (B) is such that the isocyanate group in the organic polyisocyanate compound is at least one of the hydroxyl group-containing polybutadiene derivatives. 0.5 per equivalent of hydroxyl group in derivative
A curable composition characterized in that the proportion is such that the proportion is ~3.0 equivalents. 2. Part of the hydroxyl group-containing polybutadiene in component (A) is replaced with another active hydrogen-containing organic compound, and the amount of the other active hydrogen-containing organic compound is:
The composition according to claim 1, wherein the content of the total active hydrogen-containing organic compounds is 50% by weight or less.
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