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JPH0212490B2 - - Google Patents
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JPH0212490B2 - - Google Patents

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Publication number
JPH0212490B2
JPH0212490B2 JP59006845A JP684584A JPH0212490B2 JP H0212490 B2 JPH0212490 B2 JP H0212490B2 JP 59006845 A JP59006845 A JP 59006845A JP 684584 A JP684584 A JP 684584A JP H0212490 B2 JPH0212490 B2 JP H0212490B2
Authority
JP
Japan
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polyurethane resin
meth
acrylate
polyol
compound
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP59006845A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS60149667A (en
Inventor
Yoshimichi Sakurai
Yoshiharu Ootsuka
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyo Tire Corp
Original Assignee
Toyo Tire and Rubber Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Toyo Tire and Rubber Co Ltd filed Critical Toyo Tire and Rubber Co Ltd
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Publication of JPS60149667A publication Critical patent/JPS60149667A/en
Publication of JPH0212490B2 publication Critical patent/JPH0212490B2/ja
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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は密着性、耐熱性、耐加水分解性に優れ
柔軟かつ強靭な、被覆用組成物に関する。 近年、環境汚染の進行、エネルギーコストの増
加、エネルギーの使用制限などに対して、例えば
電子線、紫外線などの放射線による硬化システム
を用いた材料として放射線硬化性樹脂が注目を浴
びている。かかる感光性組成物としてはポリエス
テル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂など
を骨格として、放射線により重合可能な2重結合
を有する樹脂組成物が多く用いられているが、一
般に揮発性の有機溶剤を含有していないか或いは
少量含むに過ぎず、環境保全の点からみて非常に
好ましく、またエネルギーの節約並びに硬化時間
の短縮などの諸要素を加味した総括的な経済性の
点でも優れているため、塗料、印刷インキ、接着
剤、フレキシブルサーキツトのオーバーレイ及び
その他の被覆材料、プリント基板のソルダーレジ
スト、エツチングレジスト、メツキレジスト及び
プリント回路用インキなどの広い分野に実用化さ
れている。 しかし上記従来の感光性組成物は硬化性、得ら
れた被膜の強靭性又は種々の被着体との密着性の
いずれかに難点があり、その改良が望まれてい
た。 本発明の目的は不飽和ポリウレタン樹脂そのも
のを改質することにより、得られる硬化物に柔軟
かつ強靭な性質を与え、更には種々の被着体との
密着性において大幅に改善された被覆組成物を提
供することにある。 本発明は少なくとも有機ポリイソシアネート、
ポリオール、活性水素を有するエチレン性不飽和
化合物及び4級化剤を反応させて得られる、重合
可能な2重結合を持つ末端基を2ケ以上有し、且
つ第4級アンモニウム塩基を0.05meq/g以上有
する不飽和ポリウレタン樹脂、及び必要により架
橋剤、着色剤等を含有することを特徴とする被覆
用組成物に係る。 本発明の被覆用組成物は優れた硬化性を有し、
得られる被膜は強靭性及び密着性に優れる。特に
第4級アンモニウム塩基の存在により、金属との
密着性に優れ、更には同基の存在によりエチレン
性2重結合の反応性が向上すると考えられ、その
結果厚みのある被覆層でも均一で且つ強固な硬化
が可能となつた。 本発明の不飽和ポリウレタン樹脂は例えば、有
機ポリイソシアネート(A)、ポリオール(B)、活性水
素を有するエチレン性不飽和化合物(U)、2個
以上の活性水素と少なくとも1個の第3級アミノ
基を有する化合物(C)及び必要に応じて鎖伸長剤(D)
を用いて得たポリウレタンを4級化剤(E)により処
理することにより得ることができる。また別の方
法として、有機ポリイソシアネート(A)、ポリオー
ル(B)、活性水素を有するエチレン性不飽和化合物
(U)、2個以上の活性水素と少なくとも1個の第
3級アミノ基を有する分子量500以下の鎖伸長剤
(F)及び必要に応じて通常の鎖伸長剤(D)を用いて得
たポリウレタンを4級化剤(E)により処理すること
により得ることもできる。尚、上記において化合
物(C)又は鎖伸長剤(F)を予め4級化剤(E)により処理
しておくこともできる。 本発明で用いられる有機ポリイソシアネート(A)
としては各種のものが例示されるが、例えばジフ
エニルメタンジイソシアネート(MDI)、トリレ
ンジイソシアネート(TDI)、トリジンジイソシ
アネート(TODI)、キシリレンジイソシアネー
ト(XDI)、ナフチレンジイソシアネート
(NDI)、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、
ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、ジシ
クロヘキシルメタンジイソシアネート
(HMDI)、リジンジイソシアネート(LDI)等の
ジイソシアネート、トリフエニルメタントリイソ
シアネート、ポリメチレンポリフエニルイソシア
ネート(PAPI)、カーボジイミド変性MDI等の
ポリイソシアネートが挙げられ、これらは1種又
は2種以上を同時に用いることができる。 上記ポリオール(B)としては各種のポリエステル
ポリオール、ポリエーテルポリオール、その他の
ポリオールを使用できる。ポリエステルポリオー
ルとしては例えばアジピン酸、スベリン酸、セバ
シン酸、ブラシリン酸等の炭素数4〜20の脂肪族
ジカルボン酸、テレフタル酸、イソフタル酸など
を酸成分とし、エチレングリコール、プロピレン
グリコール、ネオペンチルグリコール、ヘキサメ
チレングリコール等の炭素数1〜6の脂肪族ジオ
ール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリ
コール等のエーテルグリコール、スピログリコー
ル類、N−メチルジエタノールアミン等のN−ア
ルキルジアルカノールアミンなどをポリオール成
分とするポリエステルポリオールあるいはポリカ
プロラクトンポリオール等を用いることができ、
具体例としては例えばポリエチレンアジペートポ
リオール、ポリブチレンアジペートポリオール、
ポリエチレンプロピレンアジペートポリオール等
のアジペート系ポリオール、テレフタル酸系ポリ
オール(例、東洋紡績社、商品名バイロンRUX、
バイロンRV−200L)、ポリカプロラクトンポリ
オール(例、ダイセル化学、商品名プラクセル
212、プラクセル220)等を例示できる。 またポリエーテルポリオールの具体例としては
ポリオキシエチレンポリオール、ポリオキシプロ
ピレンポリオール、ポリオキシテトラメチレンポ
リオール等を挙げることができる。 またその他のポリオールとして、ポリカーボネ
ートポリオール(例、西ドイツ、バイエル社、商
品名デスモフエン2020E)、ポリブタジエンポリ
オール(例、日本曹達、商品名G−1000、G−
2000、G−3000、出光石油化学、商品名Poly bd
R−45HT)、ポリペンタジエンポリオール、ヒ
マシ油系ポリオール等を挙げることができる。こ
れらポリオールは1種又は2種以上を同時に用い
ることができる。 本発明において活性水素を有するエチレン性不
飽和化合物(U)としては各種のものを使用でき
るが、その代表例としてはエチレングリコール、
プロピレングリコール、1,3−プロパンジオー
ル、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジ
オール、ジエチレングリコール、ジプロピレング
リコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピ
レングリコール等の2価アルコールのモノ(メ
タ)アクリレート、トリメチロールエタン、トリ
メチロールプロパン、グリセリン等の3価アルコ
ールのモノ及びジ(メタ)アクリレート、ペンタ
エリスリトール等の4価以上のアルコールのジ及
びトリ(メタ)アクリレートなどを挙げることが
でき、これらは1種又は2種以上を同様に用いる
ことができる。 2個以上の活性水素と少なくとも1個の第3級
アミノ基を有する化合物(C)としては、例えばN−
メチルジエタノールアミン、N−エチルジエタノ
ールアミン、N−ブチルジエタノールアミン、ビ
ス−ヒドロキシエチルピペラジン、N−フエニル
ジエタノールアミン、N,N−ジメチルアミノ−
2,2−ビスヒドロキシメチルエチルアミン、ま
たN−メチルジエタノールアミンなどのN−アル
キルジアルカノールアミンをポリオール成分とす
るポリエステル等を挙げることができる。 本発明の不飽和ポリウレタン樹脂の合成におい
ては、上記各成分の他に鎖伸長剤(D)を用いること
も任意であり、このような鎖伸長剤としては、例
えば分子量500以下の2〜6官能性のポリオール
及び、分子量500以下の1級又は2級の末端アミ
ノ基を有するジアミン類が挙げられる。適当な鎖
伸長剤としては例えば、 (a) エチレングリコール、ジエチレングリコー
ル、プロピレングリコール、ジプロピレングリ
コール、ブタンジオール、ヘキサンジオール、
グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタ
エリスリトール、ソルビトール、1,4−シク
ロヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサン
ジメタノール、キシリレングリコールなどのポ
リオール類 (b) ヒドラジン、エチレンジアミン、テトラメチ
レンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、1,
4−シクロヘキサンジアミンなどのジアミン類 (c) エタノールアミン、ジエタノールアミン、ト
リエタノールアミンなどのアルカノールアミン
類 (d) ハイドロキノン、ピロガロール、4,4′−イ
ソプロピリデンジフエノール、アニリン及び上
記のポリオール類、ジアミン類、アルカノール
アミン類にプロピレンオキシド及び/又はエチ
レンオキを任意の順序で付加して得られる分子
量500以下のポリオール類などが挙げられる。 4級化剤(E)としては、例えばジメチル硫酸、ジ
エチル硫酸等のジアルキル硫酸、塩化メチル、ヨ
ウ化メチル、臭化エチル、塩化ベンジル等のハロ
ゲン化炭化水素、酢酸、プロピオン酸、モノクロ
レ酢酸等の有機酸、その他各種の無機酸などの各
種の化合物を用いることができる。 また2個以上の活性水素と少なくとも1個の第
3級アミノ基を有する分子量500以下の鎖伸長剤
(F)としては、前記化合物(C)において列挙したもの
と同様の化合物を用いることができる。 本発明の不飽和ポリウレタン樹脂は、上記各成
分を用いて種々の方法により合成される。例えば
有機ポリイソシアネート(A)、ポリオール(B)、エチ
レン性不飽和化合物(U)及び化合物(C)よりウレ
タンを合成し、次いで4級化剤(E)を加えて反応さ
せる方法、(A)と(B)及び(U)より末端NCOプレ
ポリマーを合成し、これに鎖伸長剤(F)を反応さ
せ、次いで(E)を反応させる方法、(A)と(C)より末端
NCOのプレポリマーを合成し、(U)を加えてウ
レタンを合成し、これに(E)を反応させる方法、あ
るいは(A)と(B)及び(U)より末端NCOのプレポ
リマーを合成し、一方(F)と(E)を予め反応させ、こ
れら両者を反応させる方法等を挙げることができ
る。 本発明において各成分の割合は目的とするポリ
ウレタンに応じて広い範囲から適宜決定できる
が、通常活性水素基に対するNCO基の化学当量
比が約0.9〜1.4、好ましくは約0.95〜1.2となる範
囲で反応させるのがよく、反応は通常約30〜130
℃、好ましくは約40〜120℃で行うのが良い。ま
た本発明の4級化剤による処理は、通常約40〜
100℃の範囲で行うのが好ましい。 本発明において、第4級アンモニウム塩基の濃
度は0.05meq/g以上であることが塗膜を迅速か
つ均一に硬化させる上で必要であり、又金属を初
め種々の被着体との密着性を十分にするためにも
必要である。 本発明において不飽和ポリウレタン樹脂は無溶
媒下、有機溶媒の存在下或いは後記にいて述べる
架橋剤として用いるエチレン性不飽和化合物の存
在下に合成することができる。有機溶媒の例とし
てはアセトン、メチルエチルケトン等のケトン
類、酢酸エチル、プロピオン酸メチル等のエステ
ル類、ジオキサン、セロソルブアセテート等のエ
ーテル類、その他ジメチルホルムアミド、ジメチ
ルスルホキシド等を挙げることができる。 本発明では上記の不飽和ポリウレタン樹脂の硬
化に際して、必要に応じ架橋剤としてエチレン性
不飽和化合物を使用することができる。エチレン
性不飽和化合物としては公知の各種の化合物を使
用できるが、その代表的なものとしてスチレン、
ビニルトルエン、クロロスチレン、t−ブチルス
チレン、α−メチルスチレン、ジビニルベンゼ
ン、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸もし
くはメタクリル酸のメチル、エチル、イソプロピ
ル、n−ブチル、t−ブチル、α−エチルヘキシ
ル、n−ノニル、n−デシル、ラウリル、ステア
リルエステル等、アクリル酸もしくはメタクリル
酸のn−ブトキシエチル、シクロヘキシル、フエ
ノキシエチル、テトラヒドロフルフリル、グリシ
ジル、アリル、ベンジル、トリブロモフエニル、
2,3−ジクロロプロピル、3−クロロ−2−ヒ
ドロキシプロピル、N,N−ジメチルアミノエチ
ル、N,N−ジエチルアミノエチル、N−t−ブ
チルアミノエチルエステル等、エチレングリコー
ルモノ(メタ)アクリレート、プロピレングリコ
ールモノ(メタ)アクリレート、ジエチレングリ
コールモノ(メタ)アクリレート、ジプロピレン
グリコールモノ(メタ)アクリレート、分子量
(以下MWと記す)200〜1000のポリエチレングリ
コールモノ(メタ)アクリレート、MW200〜
1000のポリエチレングリコールモノメチルエーテ
ルモノ(メタ)アクリレート、MW200〜1000の
ポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレ
ート、MW200〜1000のポリプロピレングリコー
ルモノメチルエーテルモノ(メタ)アクリレー
ト、MW200〜1000のポリエチレングリコールモ
ノエチルエーテルモノ(メタ)アクリレート、
MW200〜1000のポリプロピレングリコールモノ
エチルエーテルモノ(メタ)アクリレート、エチ
レングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピ
レングリコールジ(メタ)アクリレート、1,3
−プロパンジオールジ(メタ)アクリレート、
1,4−ブタンジオールジ(メタ)アクリレー
ト、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレ
ート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アク
リレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)ア
クリレート、ポリプロピレングリコールジ(メ
タ)アクリレート、グリセリンジ(メタ)アクリ
レート、グリセリントリ(メタ)アクリレート、
トリメチロールエタンジ(メタ)アクリレート、
トリメチロールエタントリ(メタ)アクリレー
ト、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリ
レート、アクリルアミド、N,N−ジメチルアク
リルアミド、N,N−ジエチルアクリルアミド、
エチレンビスアクリルアミド、ジアリルフタレー
ト、トリアリルイソシアヌレート、ジブチルフマ
レート、酢酸ビニル等が挙げられる。但しウレタ
ン化反応を行う際に存在させる場合は上記のうち
活性水素を有するエチレン性不飽和化合物は除外
されるべきである。 上記架橋剤の中でも特に好ましい化合物は一般
(式中Aは炭素数2〜4のアルキレン基又はハロ
アルキレン基を示す)で表わされ、具体例として
はエチレングリコール、プロピレングリコール、
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
ジオール等のモノメタクリレート、3−クロロ−
2−ヒドロキシプロピルメタクリレート等を挙げ
ることができる。 本発明において、不飽和ポリウレタン樹脂とエ
チレン性不飽和化合物との割合は、重量比で前
者:後者が20:80ないし95:5が好ましく、50:
50ないし80:20がより好ましい。 本発明の組成物を安定に貯蔵することを目的と
して、公知の熱重合禁止剤を添加することができ
る。これらの熱重合禁止剤は、光硬化反応を抑制
することなく熱重合反応(暗反応)のみを防止す
るものであることが望ましく、従つてその添加量
は不飽和ポリウレタン樹脂と架橋剤の総量に対し
て0.01〜2.5重量%、好ましくは0.005〜1重量%
の範囲であることが望ましい。更に本発明では、
必要に応じて通常使用される着色剤、分散剤、潤
滑剤、研摩剤、帯電防止剤等の添加剤を加えるこ
とができる。 本発明の組成物は、上記の各成分を公知の各種
の方法により混合して得られるが、例えばミキサ
ー、ロールミル、ボールミル、サンドミル、高速
インペラー等を利用できる。 本発明の組成物は公知の方法により硬化させる
ことができ、例えば電子線により硬化させる場合
は加速電圧100〜1000KeV、好ましくは150〜
300KeVの電子線照射装置を用いて、不活性ガス
雰囲気で全吸収線量が0.5〜20Mrad、好ましくは
2〜15Mradとなるように照射して硬化物を得る
ことができる。また本発明においては他の硬化手
段、例えば赤外線、高周波もしくはマイクロ波の
ごとき熱エネルギーによるもの、すなわち加熱硬
化させる方法、水銀灯、キセノンランプ等から得
られる紫外線により硬化させる方法、或いはX
線、γ線など他の放射線を照射して硬化させる方
法を使用することもできる。 本発明において前記した電子線やX線、γ線な
ど、物質に吸収されて2次電子を放出する作用を
有する高エネルギーの電離性放射線を用いる場合
には、特に重合開始剤を添加しなくても良いが、
他の加熱或いは紫外線による硬化の際には、熱重
合開始剤或いは光重合開始剤を添加することが好
ましい。 以上に述べたように本発明の組成物は、分子鎖
中に親水性の第4級アンモニウム塩基を含む不飽
和ポリウレタン樹脂を含有することを特長とし、
優れた硬化性を有し、得られる被膜は強靭で特に
金属との密着性に優れ、更に厚塗りすることが可
能である。 以下に合成例及び実施例を挙げて詳しく説明す
る。尚、単に部又は%とあるのは重量部又は重量
%を示す。 合成例 1 撹拌装置付き反応器にTDI(138.5g)を入れ80
℃に加温し、バイロンRV200L(分子量2030)
807.2g、ジブチルスズジラウレート0.2g及びメ
チルエチルケトン(MEK)261.0gの混合溶液を
徐々に滴下し、撹拌しながら約3時間半反応さ
せ、次に2−ヒドロキシエチルアクリレート
(HEA)45.1g、ハイドロキノン2.1gの混合液を
同様に滴下して更に約3時間反応させた後、N−
フエニルジエタノールアミン34.0gを徐々に添加
する。約2時間反応させた後、液温を60℃に下げ
て、ジメチル硫酸16.9gを少しずつ添加して約30
分間反応させて、固形分80%、固形分中の第4級
アンモニウム塩基の濃度が0.10meq/gの不飽和
ポリウレタン樹脂溶液()を得た。 合成例 2 撹拌装置付き反応器にMDI(212.0g)を入れ約
80℃に加温し、ポリオキシテトラメチレングリコ
ール(分子量1000)112.3g、バイロンRUX(分
子量1920)327.3g、ジブチルスズジラウレート
0.15g、MEK196.2gの混合溶液を滴下し、撹拌
しながら約4時間反応させ、次ぎにHEA62.5g、
ハイドロキノン1.55gの混合溶液を滴下して、更
に3時間反応させた後、N−メチルジエタノール
アミンの95wt%をジメチル硫酸で処理した溶液
69.0gを徐々に加えて約2時間反応させ、固形分
80%で、固形分中の第4級アンモニウム塩基の濃
度が0.35meq/gの不飽和ポリウレタン樹脂
()を得た。 合成例 3 撹拌装置付き反応器にMDI(247.0g)を入れ約
80℃に加温し、プラクセル210(分子量980)277.3
g、バイロンRV−200L(分子量1840)184.2g、
ジブチルスズジラウレート0.18g、ジオキサン
357.5gの混合溶液を滴下し、約3時間半反応さ
せ、次にHEA68.7g、ハイドロキノン1.69gの混
合溶液を滴下して、約2時間半反応させた後、エ
チレングリコール5.7g及びN−メチルジエタノ
ールアミン24.0gを徐々に滴下して約1時間半反
応させた。60℃に冷却後、ジメチル硫酸25.4gを
少しずつ添加して約30分間反応させ、固形分70
%、固形分中の第4級アンモニウム塩基の濃度が
0.24meq/gの不飽和ポリウレタン樹脂溶液
()を得た。 合成例 4 合成例1においてジメチル硫酸を除いた以外は
同様にして不飽和ポリウレタン樹脂溶液()を
得た。 合成例 5 合成例2において、N−メチルジエタノールア
ミンをジメチル硫酸で処理しないで用いた以外は
同様にして不飽和ポリウレタン樹脂溶液()を
得た。 合成例 6 合成例3において、N−メチルジエタノールア
ミンの代わりにエチレングリコールを用いた以外
は同時にして不飽和ポリウレタン樹脂溶液()
を得た。 実施例1〜5及び比較例1〜5 上記合成例において得られた不飽和ポリウレタ
ン樹脂溶液を用いて、第1表及び第2表に示す組
成物で混合し、ボールミルにて40時間混練して被
覆用組成物を得た。 また塗膜の作製については上記組成物を、表面
を脱脂処理した厚さ50μの鋼板上に、アプリケー
ターを用いて乾燥厚みが30μとなるように塗布
し、80℃のオープン中にて5分間乾燥させた後、
カーテンビームタイプの電子線照射装置を用い
て、加速電圧150KeV、ビーム電流7.4mAで、
10Mradの照射線量となるように照射して塗膜を
硬化させた。 得られた塗膜の物性をJIS K5400に準拠して測
定した。尚、表においてPUは不飽和ポリウレタ
ン樹脂溶液(部は固形分換算)、HEMAはヒドロ
キシエチルメタクリレート、HPMAはヒドロキ
シプロピルメタクリレート、EMAはエチルメタ
クリレート、HDAは1,6−ヘキサンジオール
ジアクリレート、TMP−tAはトリメチロールプ
ロパントリアクリレート、THF−Aはテトラヒ
ドロフルフリルアクリレートを示す。デユポン衝
撃は500gの荷重を用い、単位はcmである。
The present invention relates to a coating composition that is flexible and strong and has excellent adhesion, heat resistance, and hydrolysis resistance. In recent years, radiation-curable resins have been attracting attention as materials using curing systems using radiation such as electron beams and ultraviolet rays in response to the progress of environmental pollution, increases in energy costs, and restrictions on energy use. As such photosensitive compositions, resin compositions having a backbone of polyester resin, polyurethane resin, epoxy resin, etc. and having double bonds that can be polymerized by radiation are often used, but they generally do not contain volatile organic solvents. It is very desirable from the point of view of environmental conservation, as it contains no or only a small amount of paint. It has been put to practical use in a wide range of fields, including printing inks, adhesives, flexible circuit overlays and other coating materials, solder resists for printed circuit boards, etching resists, plating resists, and inks for printed circuits. However, the above-mentioned conventional photosensitive compositions have drawbacks in either curability, toughness of the obtained coating, or adhesion to various adherends, and improvements have been desired. The purpose of the present invention is to provide a coating composition that provides flexibility and toughness to the resulting cured product by modifying the unsaturated polyurethane resin itself, and that also has significantly improved adhesion to various adherends. Our goal is to provide the following. The present invention provides at least organic polyisocyanate,
A polyol, an ethylenically unsaturated compound having active hydrogen, and a quaternizing agent, which have two or more terminal groups having a polymerizable double bond, and which contain a quaternary ammonium base of 0.05 meq/ The present invention relates to a coating composition characterized in that it contains an unsaturated polyurethane resin having a polyurethane resin of at least 100 g, and optionally a crosslinking agent, a coloring agent, and the like. The coating composition of the present invention has excellent curability,
The resulting coating has excellent toughness and adhesion. In particular, the presence of quaternary ammonium bases provides excellent adhesion to metals, and the presence of quaternary ammonium bases is thought to improve the reactivity of ethylenic double bonds.As a result, even thick coating layers can be coated uniformly and Strong curing is now possible. The unsaturated polyurethane resin of the present invention includes, for example, an organic polyisocyanate (A), a polyol (B), an ethylenically unsaturated compound (U) having active hydrogen, two or more active hydrogens and at least one tertiary amino acid. A compound having a group (C) and, if necessary, a chain extender (D)
It can be obtained by treating polyurethane obtained using a quaternizing agent (E) with a quaternizing agent (E). As another method, an organic polyisocyanate (A), a polyol (B), an ethylenically unsaturated compound (U) having active hydrogen, a molecular weight having two or more active hydrogens and at least one tertiary amino group, Chain extender below 500
It can also be obtained by treating polyurethane obtained using (F) and, if necessary, a conventional chain extender (D), with a quaternizing agent (E). In addition, in the above, the compound (C) or the chain extender (F) can also be treated with the quaternizing agent (E) in advance. Organic polyisocyanate (A) used in the present invention
Examples of the diisocyanate include diphenylmethane diisocyanate (MDI), tolylene diisocyanate (TDI), tolidine diisocyanate (TODI), xylylene diisocyanate (XDI), naphthylene diisocyanate (NDI), and isophorone diisocyanate ( IPDI),
Examples include diisocyanates such as hexamethylene diisocyanate (HDI), dicyclohexylmethane diisocyanate (HMDI), and lysine diisocyanate (LDI), and polyisocyanates such as triphenylmethane triisocyanate, polymethylene polyphenyl isocyanate (PAPI), and carbodiimide-modified MDI. can be used alone or in combination of two or more. As the polyol (B), various polyester polyols, polyether polyols, and other polyols can be used. Examples of polyester polyols include aliphatic dicarboxylic acids having 4 to 20 carbon atoms such as adipic acid, suberic acid, sebacic acid, and brassylic acid, terephthalic acid, and isophthalic acid as acid components, and ethylene glycol, propylene glycol, neopentyl glycol, Polyester polyols whose polyol components include aliphatic diols having 1 to 6 carbon atoms such as hexamethylene glycol, ether glycols such as diethylene glycol and dipropylene glycol, spiroglycols, and N-alkyl dialkanolamines such as N-methyldiethanolamine; Polycaprolactone polyol etc. can be used,
Specific examples include polyethylene adipate polyol, polybutylene adipate polyol,
Adipate polyols such as polyethylene propylene adipate polyol, terephthalic acid polyols (e.g. Toyobo Co., Ltd., product name Vylon RUX,
Vylon RV-200L), polycaprolactone polyol (e.g., Daicel Chemical, trade name Plaxel)
212, Praxel 220), etc. Specific examples of polyether polyols include polyoxyethylene polyol, polyoxypropylene polyol, polyoxytetramethylene polyol, and the like. In addition, other polyols include polycarbonate polyol (e.g., West Germany, Bayer AG, trade name Desmofene 2020E), polybutadiene polyol (e.g., Nippon Soda, trade name G-1000, G-
2000, G-3000, Idemitsu Petrochemical, product name Poly bd
R-45HT), polypentadiene polyol, castor oil polyol, and the like. These polyols can be used alone or in combination of two or more. In the present invention, various types of ethylenically unsaturated compounds (U) having active hydrogen can be used, but representative examples include ethylene glycol,
Propylene glycol, 1,3-propanediol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, diethylene glycol, dipropylene glycol, polyethylene glycol, mono(meth)acrylate of dihydric alcohol such as polypropylene glycol, trimethylolethane , mono- and di(meth)acrylates of trihydric alcohols such as trimethylolpropane and glycerin, and di- and tri(meth)acrylates of tetrahydric or higher alcohols such as pentaerythritol. More than one species can be used as well. Examples of the compound (C) having two or more active hydrogens and at least one tertiary amino group include N-
Methyldiethanolamine, N-ethyldiethanolamine, N-butyldiethanolamine, bis-hydroxyethylpiperazine, N-phenyldiethanolamine, N,N-dimethylamino-
Examples include polyesters containing N-alkyl dialkanolamines such as 2,2-bishydroxymethylethylamine and N-methyldiethanolamine as polyol components. In the synthesis of the unsaturated polyurethane resin of the present invention, it is optional to use a chain extender (D) in addition to the above-mentioned components, and such chain extenders include, for example, 2- to 6-functional chain extenders with a molecular weight of 500 or less. Examples include polyols having a molecular weight of 500 or less and diamines having a primary or secondary terminal amino group. Suitable chain extenders include (a) ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol, butanediol, hexanediol,
Polyols such as glycerin, trimethylolpropane, pentaerythritol, sorbitol, 1,4-cyclohexanediol, 1,4-cyclohexanedimethanol, xylylene glycol (b) hydrazine, ethylenediamine, tetramethylenediamine, hexamethylenediamine, 1,
Diamines such as 4-cyclohexanediamine (c) Alkanolamines such as ethanolamine, diethanolamine, and triethanolamine (d) Hydroquinone, pyrogallol, 4,4'-isopropylidene diphenol, aniline, and the above polyols and diamines , polyols with a molecular weight of 500 or less obtained by adding propylene oxide and/or ethylene oxide to alkanolamines in any order. Examples of the quaternizing agent (E) include dialkyl sulfates such as dimethyl sulfate and diethyl sulfate, halogenated hydrocarbons such as methyl chloride, methyl iodide, ethyl bromide, and benzyl chloride, acetic acid, propionic acid, and monochloroacetic acid. Various compounds such as organic acids and various other inorganic acids can be used. Also, a chain extender having a molecular weight of 500 or less and having two or more active hydrogen atoms and at least one tertiary amino group.
As (F), the same compounds as those listed for compound (C) can be used. The unsaturated polyurethane resin of the present invention is synthesized by various methods using the above-mentioned components. For example, a method in which urethane is synthesized from an organic polyisocyanate (A), a polyol (B), an ethylenically unsaturated compound (U), and a compound (C), and then a quaternizing agent (E) is added and reacted; (A) A method of synthesizing a terminal NCO prepolymer from (B) and (U), reacting it with a chain extender (F), and then reacting (E),
A method of synthesizing a prepolymer of NCO, adding (U) to synthesize urethane, and reacting this with (E), or a method of synthesizing a prepolymer of terminal NCO from (A), (B), and (U). On the other hand, examples include a method in which (F) and (E) are reacted in advance and then both are reacted. In the present invention, the ratio of each component can be appropriately determined from a wide range depending on the desired polyurethane, but it is usually within a range where the chemical equivalent ratio of NCO groups to active hydrogen groups is about 0.9 to 1.4, preferably about 0.95 to 1.2. It is best to react, and the reaction is usually about 30 to 130
℃, preferably about 40 to 120℃. Further, the treatment with the quaternizing agent of the present invention is usually about 40 to
Preferably, the temperature is 100°C. In the present invention, it is necessary for the concentration of the quaternary ammonium base to be 0.05 meq/g or more in order to cure the coating film quickly and uniformly, and also to improve the adhesion to various adherends including metals. It is also necessary for sufficiency. In the present invention, the unsaturated polyurethane resin can be synthesized without a solvent, in the presence of an organic solvent, or in the presence of an ethylenically unsaturated compound used as a crosslinking agent described later. Examples of organic solvents include ketones such as acetone and methyl ethyl ketone, esters such as ethyl acetate and methyl propionate, ethers such as dioxane and cellosolve acetate, and dimethylformamide and dimethyl sulfoxide. In the present invention, an ethylenically unsaturated compound can be used as a crosslinking agent if necessary when curing the unsaturated polyurethane resin. Various known compounds can be used as ethylenically unsaturated compounds, but typical examples include styrene,
Vinyltoluene, chlorostyrene, t-butylstyrene, α-methylstyrene, divinylbenzene, acrylic acid, methacrylic acid, methyl, ethyl, isopropyl, n-butyl, t-butyl, α-ethylhexyl, n -Nonyl, n-decyl, lauryl, stearyl esters, etc., n-butoxyethyl, cyclohexyl, phenoxyethyl, tetrahydrofurfuryl, glycidyl, allyl, benzyl, tribromophenyl of acrylic acid or methacrylic acid,
2,3-dichloropropyl, 3-chloro-2-hydroxypropyl, N,N-dimethylaminoethyl, N,N-diethylaminoethyl, Nt-butylaminoethyl ester, etc., ethylene glycol mono(meth)acrylate, propylene Glycol mono(meth)acrylate, diethylene glycol mono(meth)acrylate, dipropylene glycol mono(meth)acrylate, polyethylene glycol mono(meth)acrylate with molecular weight (hereinafter referred to as MW) 200-1000, MW200-
1000 polyethylene glycol monomethyl ether mono(meth)acrylate, MW200~1000 polypropylene glycol mono(meth)acrylate, MW200~1000 polypropylene glycol monomethyl ether mono(meth)acrylate, MW200~1000 polyethylene glycol monoethyl ether mono(meth)acrylate ) acrylate,
MW200-1000 polypropylene glycol monoethyl ether mono(meth)acrylate, ethylene glycol di(meth)acrylate, propylene glycol di(meth)acrylate, 1,3
- propanediol di(meth)acrylate,
1,4-butanediol di(meth)acrylate, neopentyl glycol di(meth)acrylate, 1,6-hexanediol di(meth)acrylate, polyethylene glycol di(meth)acrylate, polypropylene glycol di(meth)acrylate, glycerin di(meth)acrylate, glycerin tri(meth)acrylate,
trimethylolethane di(meth)acrylate,
Trimethylolethane tri(meth)acrylate, trimethylolpropane tri(meth)acrylate, acrylamide, N,N-dimethylacrylamide, N,N-diethylacrylamide,
Examples include ethylene bisacrylamide, diallyl phthalate, triallyl isocyanurate, dibutyl fumarate, and vinyl acetate. However, if present during the urethanization reaction, ethylenically unsaturated compounds having active hydrogen should be excluded from the above. Among the above crosslinking agents, particularly preferred compounds have the general formula (In the formula, A represents an alkylene group or haloalkylene group having 2 to 4 carbon atoms), and specific examples include ethylene glycol, propylene glycol,
Monomethacrylates such as 1,3-propanediol, 1,2-butanediol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, 3-chloro-
Examples include 2-hydroxypropyl methacrylate. In the present invention, the ratio of the unsaturated polyurethane resin to the ethylenically unsaturated compound is preferably 20:80 to 95:5, and 50:5 by weight.
50 to 80:20 is more preferred. For the purpose of stably storing the composition of the present invention, a known thermal polymerization inhibitor can be added. It is desirable that these thermal polymerization inhibitors prevent only the thermal polymerization reaction (dark reaction) without inhibiting the photocuring reaction, so the amount added should be based on the total amount of the unsaturated polyurethane resin and crosslinking agent. 0.01 to 2.5% by weight, preferably 0.005 to 1% by weight
It is desirable that it be within the range of . Furthermore, in the present invention,
If necessary, commonly used additives such as colorants, dispersants, lubricants, abrasives, and antistatic agents can be added. The composition of the present invention can be obtained by mixing the above-mentioned components by various known methods, and for example, a mixer, roll mill, ball mill, sand mill, high-speed impeller, etc. can be used. The composition of the present invention can be cured by a known method. For example, when curing with an electron beam, the accelerating voltage is 100 to 1000 KeV, preferably 150 to 1000 KeV.
A cured product can be obtained by irradiating in an inert gas atmosphere using a 300 KeV electron beam irradiation device such that the total absorbed dose is 0.5 to 20 Mrad, preferably 2 to 15 Mrad. In addition, in the present invention, other curing means, such as methods using thermal energy such as infrared rays, high frequency waves, or microwaves, i.e., methods of curing by heating, methods of curing using ultraviolet rays obtained from mercury lamps, xenon lamps, etc., or
A method of curing by irradiating with other radiation such as rays or gamma rays can also be used. In the present invention, when using high-energy ionizing radiation such as electron beams, X-rays, and γ-rays, which have the effect of being absorbed by substances and emitting secondary electrons, it is not necessary to add a polymerization initiator. is also good, but
When curing by heating or ultraviolet rays, it is preferable to add a thermal polymerization initiator or a photopolymerization initiator. As described above, the composition of the present invention is characterized by containing an unsaturated polyurethane resin containing a hydrophilic quaternary ammonium base in its molecular chain,
It has excellent curability, and the resulting coating is tough, has excellent adhesion to metals, and can be applied thickly. A detailed explanation will be given below with reference to synthesis examples and examples. Note that "parts" or "%" simply means parts by weight or percent by weight. Synthesis example 1 Place TDI (138.5g) in a reactor equipped with a stirring device and
Warmed to °C, Byron RV200L (molecular weight 2030)
A mixed solution of 807.2 g of dibutyltin dilaurate (HEA), 0.2 g of dibutyltin dilaurate, and 261.0 g of methyl ethyl ketone (MEK) was gradually added dropwise and reacted for about 3 and a half hours with stirring. The mixed solution was added dropwise in the same manner and the reaction was continued for about 3 hours.
Gradually add 34.0 g of phenyldiethanolamine. After reacting for about 2 hours, the temperature of the liquid was lowered to 60℃, and 16.9 g of dimethyl sulfate was added little by little.
The reaction was carried out for a minute to obtain an unsaturated polyurethane resin solution () having a solid content of 80% and a quaternary ammonium base concentration of 0.10 meq/g in the solid content. Synthesis Example 2 Put MDI (212.0 g) into a reactor equipped with a stirring device and approx.
Heated to 80℃, polyoxytetramethylene glycol (molecular weight 1000) 112.3g, Byron RUX (molecular weight 1920) 327.3g, dibutyltin dilaurate
A mixed solution of 0.15g of MEK and 196.2g of MEK was added dropwise and reacted for about 4 hours with stirring, followed by 62.5g of HEA and 196.2g of MEK.
After adding a mixed solution of 1.55 g of hydroquinone dropwise and reacting for another 3 hours, a solution of 95 wt% of N-methyldiethanolamine treated with dimethyl sulfuric acid was added.
69.0g was gradually added and reacted for about 2 hours to reduce the solid content.
80%, an unsaturated polyurethane resin () with a concentration of quaternary ammonium base in the solid content of 0.35 meq/g was obtained. Synthesis Example 3 Put MDI (247.0g) into a reactor equipped with a stirrer and add approx.
Warm to 80℃ and add Plaxel 210 (molecular weight 980) 277.3
g, Byron RV-200L (molecular weight 1840) 184.2g,
Dibutyltin dilaurate 0.18g, dioxane
357.5g of the mixed solution was added dropwise and reacted for about 3.5 hours, then a mixed solution of 68.7g of HEA and 1.69g of hydroquinone was added dropwise and reacted for about 2.5 hours, and then 5.7g of ethylene glycol and N-methyl 24.0 g of diethanolamine was gradually added dropwise, and the mixture was allowed to react for about 1.5 hours. After cooling to 60℃, 25.4g of dimethyl sulfate was added little by little and reacted for about 30 minutes until the solid content was 70.
%, the concentration of quaternary ammonium base in the solid content is
A 0.24 meq/g unsaturated polyurethane resin solution () was obtained. Synthesis Example 4 An unsaturated polyurethane resin solution () was obtained in the same manner as in Synthesis Example 1 except that dimethyl sulfate was removed. Synthesis Example 5 An unsaturated polyurethane resin solution () was obtained in the same manner as in Synthesis Example 2 except that N-methyldiethanolamine was used without being treated with dimethyl sulfuric acid. Synthesis Example 6 An unsaturated polyurethane resin solution () was prepared at the same time as in Synthesis Example 3 except that ethylene glycol was used instead of N-methyldiethanolamine.
I got it. Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 5 The unsaturated polyurethane resin solutions obtained in the above synthesis examples were mixed with the compositions shown in Tables 1 and 2, and kneaded in a ball mill for 40 hours. A coating composition was obtained. Regarding the preparation of the coating film, the above composition was applied to a 50μ thick steel plate with a degreased surface using an applicator so that the dry thickness was 30μ, and dried for 5 minutes in an open air at 80℃. After letting
Using a curtain beam type electron beam irradiation device, with an acceleration voltage of 150 KeV and a beam current of 7.4 mA,
The coating film was cured by irradiation at an irradiation dose of 10 Mrad. The physical properties of the resulting coating film were measured in accordance with JIS K5400. In addition, in the table, PU is unsaturated polyurethane resin solution (parts are based on solid content), HEMA is hydroxyethyl methacrylate, HPMA is hydroxypropyl methacrylate, EMA is ethyl methacrylate, HDA is 1,6-hexanediol diacrylate, TMP-tA indicates trimethylolpropane triacrylate, and THF-A indicates tetrahydrofurfuryl acrylate. The Dupont impact uses a load of 500g and is measured in cm.

【表】【table】

【表】【table】

【表】【table】

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 少なくとも有機ポリイソシアネート、ポリオ
ール、活性水素を有するエチレン性不飽和化合物
及び4級化剤を反応させて得られる、重合可能な
2重結合を持つ末端基を2ケ以上有し、且つ第4
級アンモニウム塩基を0.05meq/g以上有する不
飽和ポリウレタン樹脂、及び必要により架橋剤、
着色剤等を含有することを特徴とする被覆用組成
物。 2 上記不飽和ポリウレタン樹脂のポリオール成
分の一部又は全部が、2個以上の活性水素と少な
くとも1個の第3級アミノ基を有する化合物であ
る請求の範囲第1項に記載の組成物。 3 上記不飽和ポリウレタン樹脂が、2個以上の
活性水素と少なくとも1個の第3級アミノ基を有
する分子量500以下の鎖伸長剤を用いて得られた
ものである請求の範囲第1項に記載の組成物。 4 上記鎖伸長剤を予め4級化剤により処理する
請求の範囲第3項に記載の組成物。 5 架橋剤が下記一般式 (式中Aは炭素数2〜4のアルキレン基又はハロ
アルキレン基を示す)で表わされるエチレン性不
飽和化合物である請求の範囲第1項に記載の組成
物。 6 放射線により硬化するものである請求の範囲
第1項に記載の組成物。
[Claims] 1. A compound having two or more terminal groups having a polymerizable double bond, obtained by reacting at least an organic polyisocyanate, a polyol, an ethylenically unsaturated compound having active hydrogen, and a quaternizing agent. and the fourth
an unsaturated polyurethane resin having a grade ammonium base of 0.05 meq/g or more, and if necessary a crosslinking agent,
A coating composition characterized by containing a colorant and the like. 2. The composition according to claim 1, wherein part or all of the polyol component of the unsaturated polyurethane resin is a compound having two or more active hydrogens and at least one tertiary amino group. 3. According to claim 1, the unsaturated polyurethane resin is obtained using a chain extender having a molecular weight of 500 or less and having two or more active hydrogens and at least one tertiary amino group. Composition of. 4. The composition according to claim 3, wherein the chain extender is treated with a quaternizing agent in advance. 5 The crosslinking agent has the following general formula The composition according to claim 1, which is an ethylenically unsaturated compound represented by the formula (wherein A represents an alkylene group or a haloalkylene group having 2 to 4 carbon atoms). 6. The composition according to claim 1, which is curable by radiation.
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