説明

グリシジルエステルおよび/またはエーテルとポリオールとの反応から生成されるコーポリマー、ならびにそのコーポリマーのコーティング組成物への使用

コーポリマーおよびこのコーポリマーの合成方法が開示される。このコーポリマーは、グリシジルエステルおよび/またはエーテルと少なくとも2個の官能基を含有するポリオールとの反応から生成され、ここでこのコーポリマーの少なくとも50重量%が3n+Xの反復単位の最小値を含有し、ここでnはモノマー単位であり、そしてXはモノマー単位ならびに/または他の反応物である。このコーポリマーはまた、同じ分子量を有するポリマー性単位を50%より少なく含有し得る。本発明はさらに、このコーポリマーの調製方法、ならびにこのコーポリマーを使用するコーティング組成物を企図する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、グリシジルエステルおよび/またはエーテルとポリオールとの反応から生成されるコーポリマーに関連し、そのようなコーポリマーの生成方法ならびにそのコーポリマーのコーティング組成物への使用に関連する。
【背景技術】
【0002】
コーティングの分野において、環境制限に従う低いVOCを有する、高い固体性コーティング組成物の提供への興味が増している。そのようなコーティング剤の開発への努力として、より低分子量で低い粘性を有する反応性希釈剤が、いくつかのコーティングに代表的に使用される高分子量で高粘性のポリマーと取って代わって用いられている。例えば、グリシジルエステルはポリオールと反応し、非常に狭い分子量分布、すなわち<1.10を有する付加物を形成する。いくつかの例において、グリシジルエステルはポリオールと、グリシジルエステルに対してポリオールのモル数が1:0.4〜1:2.0におよぶ比で反応する。これらの組成物は、環境規則を満たす比較的低いVOCおよび低い粘性を有するコーティング組成物の生成に代表的に使用されるが、この低分子量の構成要素は、粘着性のように妥協した最終のフィルムの性質を有するコーティング剤を生成する。このように、比較的高い分子量のフィルム形成ポリマーの需要があり、それは低いVOCを有する高い固体性コーティング組成物の処方に今でも使用され得る。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【0003】
本発明は、グリシジルエステルおよび/またはエーテルと少なくとも2個の官能基を含有するポリオールとの反応から生成されるコーポリマーを企図し、ここでこのコーポリマーの少なくとも50重量%が3n+Xの反復単位の最小値を含有し、ここでnはモノマー単位であり、そしてXはモノマー単位ならびに/または他の反応物である。
【0004】
本発明はまた、モル比で少なくとも3:1でグリシジルエステルおよび/またはエーテルと少なくとも2個の官能基を含有するポリオールとを反応させ、コーポリマーを形成する工程を含有する、コーポリマーの調製方法を企図し、ここでこのコーポリマーの少なくとも50重量%が3n+Xの反復単位の最小値を含有し、ここでnはモノマー単位であり、そしてXはモノマー単位ならびに/または他の反応物である。
【0005】
本発明のコーポリマーを使用したコーティング組成物もまた、本発明により意図される。このようなコーティング組成物は、官能基を含有する本発明のコーポリマーおよび、このコーポリマーの官能基と反応性のある官能基を有する硬化剤を含有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【0006】
本発明は、コーティング組成物に使用するためのコーポリマーを企図する。本発明のコーポリマーは、グリシジルエステルおよび/またはエーテルとポリオールとの反応生成物である。
【0007】
ある実施形態において、グリシジルエステル、例えばC5〜C12の脂肪族酸のグリシジルエステルが使用される。他の実施形態では、グリシジルエーテル、例えばC5〜C12の脂肪族アルコールのグリシジルエーテルが使用される。グリシジルエステルの例は、分枝カルボン酸、例えばピバル酸およびバルサティク酸(versatic acid)のモノグリシジルエステルである。そのような物質の一つは、CARDURA E10のように市販されている。
【0008】
グリシジルエステルおよび/またはエーテルと反応するポリオールは、2〜16個の範囲の官能基を有するものである。ある実施形態において、ポリオールの官能基は2〜5である。さまざまな分子量のポリオールが使用され得る。他の実施形態において、ポリオールは、300より小さい数平均分子量(Mn)を有する。このようなポリオールのいくつかの例としては、ネオペンチルグリコール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール、トリメチロールプロパン、トリス(ヒドロキシエチル)イソシアヌレートおよびペンタエリトリトールを含有する。
【0009】
ある実施形態において、グリシジルエステルおよび/またはエーテル:ポリオールのモル比は少なくとも3:1である。例えば、3:1、4:1および5:1の比は典型的なもので、それらの任意の変化、すなわち2.8:0.18と同様である。
【0010】
この反応は、触媒存在下で実施され得る。そのような触媒の一つは、オクタン酸スズである。触媒が使用されるならば、グリシジルエステルとポリオールの反応を加速するために十分な量が存在する。この触媒は代表的に、反応物の全体量を基準として0.01%〜1.0%の範囲の量で使用される。
【0011】
上記に示された反応によって生成されたコーポリマーは、分子量分布を有し、それは重量平均分子量Mwの数平均分子量Mnに対する比として定義されるが、1.10よりも大きい。分子量分布は反応で使用されたポリオールの性質および官能基に依存する。以下の表1は、ポリオールのグリシジルエステルに対するモル比と生じたコーポリマーの分子量分布(Mw/Mn)との関係を例示する。
【0012】
【化1】

上記の表1は、前述の反応の特定の傾向を述べている。すなわち、ポリオールの官能基が多ければ多いほど、ならびに/またはポリオールに対するグリシジルエステルのモル比が大きければ大きいほど、より大きい分子量分布になる。表1に示されたポリオールは、本発明の実施に使用され得る特定のポリオールであり、ならびに例示の目的のためだけに示される。他のポリオールで上記に示された特徴を満たすものも企図される。
【0013】
本発明のある実施形態において、コーポリマーは少なくとも500g/モルのMnを有する。他の実施形態において、コーポリマーはまた、50〜300のヒドロキシル価を有し得、コーティング剤処方に使用されるときに硬化剤と架橋し得る。ある実施形態において、グリシジルエステルおよび/またはエーテル:ポリオールのモル比は3:1より大きい、または同等であり、そしてこのポリオールは少なくとも2個の官能基を有する。本発明の実施形態において、生じたコーポリマーは、3n+Xの反復単位の最小値を有するコーポリマーを50重量%含有し、ここでnはモノマー単位であり、そしてXはnと同じまたは異なるモノマー単位ならびに/または他の反応物である。「他の反応物」は例えば、添加物ならびに/または反応中に形成した低分子量の残基を含有する。このコーポリマーが3n+Xの反復単位の最小値を有することの決定は、GPCデータの分析により行われ得る。例えば、以下の実施例1にあてはめると、コーポリマーは3モルのCARDURA Eと1モルのネオペンチルグリコールとの反応より形成され得る。3n+Xの反復単位の最小値を有するコーポリマーを50%より多く達成するには、反応生成物の少なくとも50%は824g/モル(3モルのCARDURA E(Mwが240g/モル)と1モルのネオペンチルグリコール(Mwが104g/モル)に対応する)より大きい分子量を有しなければならない。GPCデータによると、9つのピークが在り、少なくとも4つのピークは824g/モルより大きいピーク分子量を有する。これらのピークは、コーポリマーの全体構成の60.98%を含有する。このように、実施例1は上記に記載の3n+Xの反復単位の最小値を有するコーポリマーを50%より多く有することを満たす、ということが示される。
【0014】
しかし他の実施形態において、このコーポリマーは、同じ分子量を有するポリマー性単位を50%より少なく有する。すなわち、GPC結果において、全ピークの50%より大きい面積%(area percentage)を有する単一のピークがない。また、これもコーポリマーのGPCデータの分析により決定され得る。例示の目的で、実施例1のGPC結果の9つのピークを見ると、最大の面積%ピークは804g/モルの分子量である。このピークは27.73%の面積%を有し、実質的に50%より少ない。
【0015】
本発明はまた、本明細書に記載のコーポリマーを含有するコーティング組成物を企図する。本発明に従うコーティング組成物は、このコーポリマーおよびコーポリマーと反応性のある官能基を有する硬化剤を含有する。いくつかの実施形態において、硬化剤は、さまざまな当業者が認識できる(art−recognized)硬化剤より任意に選択され得、この硬化剤はコーポリマーの官能基と反応性のある官能基を含有する。例えば、適切な硬化剤としては、これらに限定されないが、アミノ樹脂、ポリイソシアネート(ブロック型(blocked)イソシアネートを含有する)、ポリエポキシド、ベータ−ヒドロキシアルキルアミド、ポリ酸、酸無水物、有機金属酸官能性物質、ポリアミン、ポリアミド、ポリオール、ポリ尿素、尿素、ジシアンジアミド、ならびに前述のものの任意の混合物が挙げられる。このブロック型イソシアネートは、任意の当該分野で公知のブロック剤(blocking agent)を本目的のために使用することでブロック化(blocked)され得る、ということは理解されるべきである。例えば、ブロック剤としては、これらに限定されないが、適切なモノアルコール、フェノール性化合物、グリコールエーテル、オキシム、ラクタム、ヘテロ環アミン、イミダゾールならびに/またはアミンが挙げられる。用語「硬化剤」および「架橋剤」は互いに交換して使用され得ることを言及する。
【0016】
本明細書に記載のコーティング組成物は、追加の構成要素、例えば、塗膜形成樹脂で、硬化剤と反応し得る反応性官能基を有するものを含有し得る。この追加の構成要素は、任意の当該分野で周知のさまざまなポリマーより選択されうる。この追加の構成要素は、例えば、アクリルポリマー、ポリエステルポリマー、ポリウレタンポリマー、ポリアミドポリマー、ポリエーテルポリマー、ポリシロキサンポリマー、それらのコーポリマーならびにそれらの混合物より選択され得る。一般的にこれらのポリマーは、当業者に公知の任意の方法で作られた、任意のこれらの型のポリマーであり得る。このようなポリマーは、溶媒を含み得、水に分散し得、乳化し得、または水溶性が限られ得る。この塗膜形成樹脂上の官能基は、任意のさまざまな反応性官能基、例えば、カルボン酸基、アミン基、エポキシド基、ヒドロキシル基、チオール基、カーバメート基、アミド基、尿素基、イソシアネート基(ブロック型イソシアネート基を含有する)、メルカプタン基、およびそれらの組み合わせより選択され得る。追加の構成要素の適切な混合物はまた、本明細書に記載のコーポリマーと使用することが企図される。
【0017】
本発明に従うコーティング化合物はさらに、慣用的な添加物を含有し得、例えば、顔料、充填剤、ならびに他のコーティング添加物、例えば流れ剤(flow agents)、UV吸収剤および同類のものが挙げられる。
【0018】
いくつかの実施形態において、コーティング剤はカラー顔料およびカラーコーティングのために使用される同類のものを含有し得る。他の実施形態において、このコーティング剤はクリアコーティングとして使用され得る。
【0019】
ある実施形態において、コーティング組成物は2つの構成要素を含有する。第一の構成要素は、本発明のコーポリマーを含有し、ならびに任意の上記に記載の反応性の基を有する追加の構成要素を含有し得る。第二の構成要素は硬化剤を含有し得る。2つの構成要素の系における硬化剤は、ブロック化される必要はない。この2つの構成要素は、コーティングを塗布する直前に混合される。触媒は、第一のまたは第二の構成要素のいずれかに添加され得る。この触媒は、構成要素を混合すると、硬化剤と第一の構成要素との反応を増進する。このような触媒は当業者に周知である。
【0020】
他の実施形態において、コーティング組成物は1つの構成要素を含有する。1つの構成要素の系では、コーポリマーおよび硬化剤は単一の構成要素として混合される。追加のヒドロキシル含有ポリマーが加えられ得、それは上記に記載されている。1つの構成要素の系では、硬化剤は、コーポリマーまたは追加のヒドロキシル含有ポリマーと室温で反応しないが、昇温条件下で反応するようなものであるべきである。このような硬化剤の例としては、ブロック型ポリイソシアネートおよびアミノ樹脂が挙げられる。触媒はまた、1つの構成要素の系に使用され得る。
【0021】
この組成物は慣習的な方法により塗布され得、はけ、浸漬、フローコーティング(flow coating)、スプレーおよび同類のものが含まれるが、スプレーによりもっともよく塗布される。さらに基面への組成物の塗布の後に、コーティングは硬化される。硬化は室温、または昇温条件下で実施され得る。いくつかの実施形態において、組成物は溶媒の蒸発を受ける。硬化技術は、本明細書の観点から当業者に明らかである。
【0022】
本発明のコーポリマーを含有する、本発明に従うコーティング組成物は、3.5lb/galより低いまたは同等のような、低いVOCを有するよう処方され得る。さらに、この組成物はスプレー塗布に適切な粘性に処方され得る。特定の実施形態において、スプレーに適切な粘性は、代表的に60cpsより低いまたは同等である。
【0023】
本明細書中で使用する場合、他に特別に述べられていないならば、すべての数、例えば値、範囲、量またはパーセントを示す数は、その用語が明白に示されてなくても、単語「約」より始められたかのように、読まれ得る。本明細書に記載された任意の数的な範囲は、本明細書で包括されたすべての下位範囲を包含することが意図される。複数形は単数形を包含し、逆もまた同じである。例えば、本発明において、反応物は「a」グリシジルエステルおよび/またはエーテルならびに「a」ポリオールと記載されるが、グリシジルエステルとグリシジルエーテルの混合物およびポリオールの混合物も企図される。さらに、本明細書中で使用する場合、用語「ポリマー」は、プレポリマー、オリゴマー、ならびにホモポリマーおよびコーポリマーの両方に言及することが意味され、接頭語「ポリ」は2つまたはそれより多く、に言及する。
【実施例】
【0024】
以下の実施例は、本発明を例示することを意図し、そしていかなる方法でも本発明を限定するように解釈されるべきではない。
【0025】
以下の実施例1〜18はさまざまなグリシジル−ポリオール反応生成物を例示する。以下の実施例において、GPCデータは、屈折率検出計を有するWaters Alliance 2695 GPCでサンプルを分析することにより得られた。このカラムは、Milford、MA 01757に本社を有するWaters Coporationより市販のPL Gel混合のEカラムであった。このGPCは重量平均分子量、Mwおよび数平均分子量、Mnを決定するために使用された。多分散性は、MwをMnで割ることで計算された。GPCより得られた実際のデータは、実施例1に提供される。残りの実施例の性質は、同様の様式で計算されたが、GPCデータは省略されている。
【0026】
(実施例1)
スターラー、熱電対、冷却管および窒素吹き込み管を備えた反応容器を、104.1g(1.0モル)のネオペンチルグリコール、720.2g(3.0モル)のCARDURA E10P(Hexion Specialty Chemicalsより市販)、および0.828gのオクタン酸スズで満たし、130℃に加熱した。反応は141℃まで発熱した。反応温度を150℃まで上げ、この内容物をエポキシ当量が13,000より大きくなるまで撹拌した。
【0027】
生じた生成物は58,000のエポキシ当量、61.8秒の時間気泡管粘性(a timed bubble tube viscosity)、50〜60のAPHAカラー(color)、192.6mg KOH/gのヒドロキシル価を有した。以下は、本コーポリマーのGPCデータの結果である:
【0028】
【化2】

このコーポリマーは1174の重量平均分子量(Mw)、882の数平均分子量およびTHF中で1.3の多分散性を有した。
【0029】
(実施例2)
スターラー、熱電対、冷却管および窒素吹き込み管を備えた反応容器を、52.0g(0.5モル)のネオペンチルグリコール、479.4g(2モル)のCARDURA E10Pおよび0.531gのオクタン酸スズで満たし、130℃に加熱した。反応は144℃まで発熱した。反応温度を150℃まで上げ、この内容物をエポキシ当量が13,000より大きくなるまで撹拌した。
【0030】
生じた生成物は223,600のエポキシ当量、89.6秒の時間気泡管粘性、50〜60のAPHAカラー、155.9mg KOH/gのヒドロキシル価を有し、1147のピーク分子量、1372の重量平均分子量、1036の数平均分子量およびTHF中で1.3の多分散性を有した。
【0031】
(実施例3)
スターラー、熱電対、冷却管および窒素吹き込み管を備えた反応容器を、131.8g(0.9モル)の2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、647.6g(2.7モル)のCARDURA E10Pおよび0.792gのオクタン酸スズで満たし、130℃に加熱した。反応は139℃まで発熱した。反応温度を150℃まで上げ、この内容物をエポキシ当量が13,000より大きくなるまで撹拌した。
【0032】
生じた生成物は25,873のエポキシ当量、38.8秒の時間気泡管粘性、50〜60のAPHAカラー、152.4mg KOH/gのヒドロキシル価を有し、835のピーク分子量、1132の重量平均分子量、817の数平均分子量およびTHF中で1.4の多分散性を有した。
【0033】
(実施例4)
スターラー、熱電対、冷却管および窒素吹き込み管を備えた反応容器を、117.3g(0.8モル)の2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、767.4g(3.2モル)のCARDURA E10Pおよび0.889gのオクタン酸スズで満たし、130℃に加熱した。反応は145℃まで発熱した。反応温度を150℃まで上げ、この内容物をエポキシ当量が13,000より大きくなるまで撹拌した。
【0034】
生じた生成物は15,948のエポキシ当量、65.8秒の時間気泡管粘性、50〜60のAPHAカラー、143.9mg KOH/gのヒドロキシル価を有した。
【0035】
(実施例5)
スターラー、熱電対、冷却管および窒素吹き込み管を備えた反応容器を、115.3g(0.8モル)の1,4−シクロヘキサンジメタノール、576.1g(2.4モル)のCARDURA E10Pおよび0.691gのオクタン酸スズで満たし、130℃に加熱した。反応は143℃まで発熱した。反応温度を150℃まで上げ、この内容物をエポキシ当量が13,000より大きくなるまで撹拌した。
【0036】
生じた生成物は35,854のエポキシ当量、3分18.8秒の時間気泡管粘性、100〜150のAPHAカラー、174.4mg KOH/gのヒドロキシル価を有し、1320のピーク分子量、1277の重量平均分子量、788の数平均分子量およびTHF中で1.6の多分散性を有した。
【0037】
(実施例6)
スターラー、熱電対、冷却管および窒素吹き込み管を備えた反応容器を、93.8g(0.65モル)の1,4−シクロヘキサンジメタノール、624.2g(2.6モル)のCARDURA E10Pおよび0.721gのオクタン酸スズで満たし、130℃に加熱した。反応は146℃まで発熱した。反応温度を150℃まで上げ、この内容物をエポキシ当量が13,000より大きくなるまで撹拌した。
【0038】
生じた生成物は18,055のエポキシ当量、3分2.6秒の時間気泡管粘性、70〜80のAPHAカラー、156.5mg KOH/gのヒドロキシル価を有した。
【0039】
(実施例7)
スターラー、熱電対、冷却管および窒素吹き込み管を備えた反応容器を、115.2g(0.8モル)のUnoxol 3,4−ジオール(Dow Chemicalより市販の1,3−ジメチロールシクロヘキサンおよび1,4−ジメチロールシクロヘキサンの混合物)、576.0g(2.4モル)のCARDURA E10Pおよび0.69gのオクタン酸スズで満たし、130℃に加熱した。反応は136℃まで発熱した。反応温度を150℃まで上げ、この内容物をエポキシ当量が13,000より大きくなるまで撹拌した。
【0040】
生じた生成物は17,161のエポキシ当量、4分17.6秒の時間気泡管粘性、50〜60のAPHAカラー、131.2mg KOH/gのヒドロキシル価を有した。
【0041】
(実施例8)
スターラー、熱電対、冷却管および窒素吹き込み管を備えた反応容器を、93.4g(0.65モル)のUnoxol 3,4−ジオール(Dow Chemicalより市販)、623.8g(2.6モル)のCARDURA E10Pおよび0.718gのオクタン酸スズで満たし、130℃に加熱した。反応は141℃まで発熱した。反応温度を150℃まで上げ、この内容物をエポキシ当量が13,000より大きくなるまで撹拌した。追加の0.32はこの反応を加速するために加えられた。
【0042】
生じた生成物は44,406のエポキシ当量、2分27.5秒の時間気泡管粘性、200〜250のAPHAカラー、177.3mg KOH/gのヒドロキシル価を有した。
【0043】
(実施例9)
スターラー、熱電対、冷却管および窒素吹き込み管を備えた反応容器を、114.1g(0.85モル)のトリメチロールプロパン、612.0g(2.55モル)のCARDURA E10Pおよび0.0.731gのオクタン酸スズで満たし、130℃に加熱した。反応は138℃まで発熱した。反応温度を150℃まで上げ、この内容物をエポキシ当量が13,000より大きくなるまで撹拌した。
【0044】
生じた生成物は18,202のエポキシ当量、2分45.4秒の時間気泡管粘性、40〜50のAPHAカラー、231.8mg KOH/gのヒドロキシル価を有し、878のピーク分子量、1146の重量平均分子量、938の数平均分子量およびTHF中で1.2の多分散性を有した。
【0045】
(実施例10)
スターラー、熱電対、冷却管および窒素吹き込み管を備えた反応容器を、93.9g(0.7モル)のトリメチロールプロパン、672.2g(2.8モル)のCARDURA E10Pおよび0.778gのオクタン酸スズで満たし、130℃に加熱した。反応は141℃まで発熱した。反応温度を150℃まで上げ、この内容物をエポキシ当量が13,000より大きくなるまで撹拌した。追加の0.32gのオクタン酸スズは、この反応を加速するために加えられた。
【0046】
生じた生成物は24,023のエポキシ当量、3分10.1秒の時間気泡管粘性、40〜50のAPHAカラー、203.4mg KOH/gのヒドロキシル価を有した。
【0047】
(実施例11)
スターラー、熱電対、冷却管および窒素吹き込み管を備えた反応容器を、195.7g(0.75モル)のトリスヒドロキシエチルイソシアヌレート、540.1g(2.25モル)のCARDURA E10Pおよび0.745gのオクタン酸スズで満たし、130℃に加熱した。反応は138℃まで発熱した。反応温度を165℃まで上げ、この内容物をエポキシ当量が13,000より大きくなるまで撹拌した。
【0048】
生じた生成物は81,182のエポキシ当量、17分14.1秒の時間気泡管粘性、500より大きいAPHAカラー、202.7mg KOH/gのヒドロキシル価を有した。
【0049】
(実施例12)
スターラー、熱電対、冷却管および窒素吹き込み管を備えた反応容器を、117.5g(0.6モル)のトリスヒドロキシエチルイソシアヌレート、648.2g(2.4モル)のCARDURA E10Pおよび0.778gのオクタン酸スズで満たし、130℃に加熱した。反応は138℃まで発熱した。反応温度を165℃まで上げ、この内容物をエポキシ当量が13,000より大きくなるまで撹拌した。
【0050】
生じた生成物は19,203のエポキシ当量、12分34.6秒の時間気泡管粘性、500より大きいAPHAカラー、178.3mg KOH/gのヒドロキシル価を有し、1370のピーク分子量、1436の重量平均分子量、1023の数平均分子量およびTHF中で1.4の多分散性を有した。
【0051】
(実施例13)
スターラー、熱電対、冷却管および窒素吹き込み管を備えた反応容器を、115.8g(0.75モル)のペンタエリトリトール、661.3g(2.55モル)のCARDURA E10Pおよび0.718gのオクタン酸スズで満たし、130℃に加熱した。反応は138℃まで発熱した。このペンタエリトリトールを溶解するため、反応温度を徐々に180℃まで上げ、この内容物をエポキシ当量が13,000より大きくなるまで撹拌した。
【0052】
生じた生成物は84,833のエポキシ当量、7分14.3秒の時間気泡管粘性、100〜150のAPHAカラー、272.9mg KOH/gのヒドロキシル価を有した。
【0053】
(実施例14)
スターラー、熱電対、冷却管および窒素吹き込み管を備えた反応容器を、88.4g(0.65モル)のペンタエリトリトール、623.3g(2.4モル)のCARDURA E10Pおよび0.718gのオクタン酸スズで満たし、130℃に加熱した。反応は138℃まで発熱した。このペンタエリトリトールを溶解するため、反応温度を徐々に180℃まで上げ、この内容物をエポキシ当量が13,000より大きくなるまで撹拌した。
【0054】
生じた生成物は68,000のエポキシ当量、4分47.1秒の時間気泡管粘性、50〜60のAPHAカラー、219.0mg KOH/gのヒドロキシル価を有し、1477のピーク分子量、1373の重量平均分子量、1140の数平均分子量およびTHF中で1.2の多分散性を有した。
【0055】
(実施例15)
スターラー、熱電対、冷却管および窒素吹き込み管を備えた反応容器を、36.1g(0.25モル)の1,4−シクロヘキサンジメタノール、33.5g(0.25モル)のトリメチロールプロパン、360.2g(1.50モル)のCARDURA E10Pおよび0.408gのオクタン酸スズで満たし、130℃に加熱した。反応は133℃まで発熱した。反応温度を150℃まで上げ、この内容物をエポキシ当量が13,000より大きくなるまで撹拌した。
【0056】
生じた生成物は33,018のエポキシ当量、3分45.4秒の時間気泡管粘性、30〜40のAPHAカラーを有し、1222のピーク分子量、1273の重量平均分子量、721の数平均分子量およびTHF中で1.8の多分散性を有した。
【0057】
(実施例16)
スターラー、熱電対、冷却管および窒素吹き込み管を備えた反応容器を、292.3g(2.0モル)の2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、268.2g(2.0モル)のトリメチロールプロパン、2881.0g(12.0モル)のCARDURA E10Pおよび3.179gのオクタン酸スズで満たし、130℃に加熱した。反応は141℃まで発熱した。反応温度を150℃まで上げ、この内容物をエポキシ当量が13,000より大きくなるまで撹拌した。
【0058】
生じた生成物は18,044のエポキシ当量、88.0秒の時間気泡管粘性、20〜30のAPHAカラーおよび8.29lb/galの密度を有し、1199のピーク分子量、1166の重量平均分子量、828の数平均分子量およびTHF中で1.4の多分散性を有した。
【0059】
(実施例17)
スターラー、熱電対、冷却管および窒素吹き込み管を備えた反応容器を、312.5g(0.18モル)のBoltorn H20樹脂性ポリオール(Perstorp Polyols,Inc.より市販)、711.8g(2.82モル)のGlydexx N−10(Exxon Chemicalより市販)および1.02gのオクタン酸スズで満たし、130℃に加熱した。反応は139℃まで発熱した。反応温度を150℃まで上げ、この内容物をエポキシ当量が13,000より大きくなるまで撹拌した。
【0060】
生じた生成物は110℃/1時間で98.2%の固体含有量、25680センチポイズのBrookfield粘性、298.1mg KOH/gのヒドロキシル価、および3045の重量平均分子量および1281の数平均分子量を、THF中で有した。
【0061】
(実施例18)
スターラー、熱電対、冷却管および窒素吹き込み管を備えた反応容器を、357.5g(0.22モル)のBoltorn H20樹脂性ポリオール(Perstorp Polyols,Inc.より市販)、609.5g(2.41モル)のGlydexx N−10(Exxon Chemicalより市販)および0.97gのオクタン酸スズで満たし、130℃に加熱した。反応は139℃まで発熱した。反応温度を150℃まで上げ、この内容物をエポキシ当量が13,000より大きくなるまで撹拌した。
【0062】
生じた生成物は110℃/1時間で98.7%の固体含有量、22570センチポイズのBrookfield粘性、234.4mg KOH/gのヒドロキシル価、および2940の重量平均分子量および1277の数平均分子量を、THF中で有した。
【0063】
以下の実施例19〜22は、さまざまなヒドロキシル含有アクリルポリマーの調製を例示する。
【0064】
(実施例19)
スターラー、ポンプつき滴下ろうと、熱電対、冷却管および窒素吹き込み管を備えた反応容器を、490.0gのPMアセテートで満たし、還流した(144℃)。2つの供給物、ここではAおよびBと区別するが、これらを、反応容器の内容物が還流条件を維持しながら、徐々に、および同時に3時間かけて加えた。供給物Aは、43.3gのPMアセテートおよび120.1gのミネラルスピリット中50%t−ブチルパーオクトエートの溶液の混合物からなった。供給物Bは、250.1gのメチルメタクリレート、319.8gのスチレン、136.9gのブチルメタクリレート、67.1gのブチルアクリレート、100.0gのヒドロキシエチルメタクリレート、102.0gのヒドロキシプロピルメタクリレート、17.0gの、アクリル酸およびCARDURA E10Pのモル比率が1/1からなるモノマー、ならびに7.0gのアクリル酸よりなった。この2つの供給物AおよびBの添加が完了した後、滴下ろうとを19.3gのPMアセテートでリンスし、この容器の内容物をさらに15分間還流させた。次に、38.5gのPMアセテートおよびt−ブチルパーオクトエートからなる追加の供給物を30分間かけて加えた。この滴下ろうとを28.9gのPMアセテートでリンスし、容器の内容物をさらに30分間還流させた。その後、加熱を停止し、28.9gのPMアセテートを加え、そして容器の内容物を室温まで冷ました。
【0065】
この生じた生成物は、110℃/1時間で測定して58.82重量%の全固体含有量を有し、24.2秒の時間気泡管粘性、4.25mg KOH/gの酸価を有し、それぞれ0.15重量%、0.12重量%、0.12重量%および0.28重量%の、メチルメタクリレート、ブチルメタクリレート、ヒドロキシエチルメタクリレートおよびヒドロキシプロピルメタクリレートの残量を有し、7452のピーク分子量、7878の重量平均分子量および2230の数平均分子量を、THF中で有した。
【0066】
(実施例20)
スターラー、ポンプつき滴下ろうと、熱電対、冷却管および窒素吹き込み管を備えた反応容器を、489.28gのCARDURA E10Pで満たし、200℃に加熱した。619.86gのスチレン、536.30gのヒドロキシプロピルメタクリレート、484.2gのメチルメタクリレート、123.20gのアクリル酸、11.46gのトリフェニルホスファイト、および40.00gのジ−t−ブチルパーオキサイドよりなる供給物を、反応容器の内容物が205℃を維持しながら、徐々に、および同時に2時間かけて加えた。添加が完了した後、容器の内容物を15分間撹拌し、563.22gのn−プロピルプロピオネートを加えながら、室温まで冷ました。
【0067】
この生じた生成物は、110℃/1時間で測定して73.80重量%の全固体含有量を有し、Z5+の気泡管粘性、1.13mg KOH/gの酸価、112.2mg KOH/gのヒドロキシル価、80のAPHAカラーを有し、それぞれ0.07重量%、0.65重量%、0.89重量%および1.07重量%の、スチレン、ヒドロキシプロピルメタクリレート、メチルメタクリレートおよびCARDURA E10Pの残量を有し、1793のピーク分子量、2564の重量平均分子量および910の数平均分子量を、THF中で有した。
【0068】
(実施例21)
スターラー、ポンプつき滴下ろうと、熱電対、冷却管および窒素吹き込み管を備えた反応容器を、620.1gのCARDURA E10Pで満たし、200℃に加熱した。2つの供給物、ここではAおよびBと区別するが、これらを、反応容器の内容物が200〜205℃を維持しながら、徐々に、および同時に2時間かけて加えた。供給物Aは、836.9gのスチレン、653.7gのヒドロキシエチルメタクリレート、653.7gのメチルメタクリレート、166.3gのアクリル酸、および15.0gのトリイソデシルホスファイトよりなった。供給物Bは、52.1gのジ−t−ブチルパーオキサイドよりなった。添加が完了した後、容器の内容物を15分間撹拌し、760.1gのn−プロピルプロピオネートを加えながら、室温まで冷ました。
【0069】
この生じた生成物は、110℃/1時間で測定して74.94重量%の全固体含有量を有し、3分22.8秒の時間気泡管粘性、0.21mg KOH/gの酸価、8.81lb/galの密度、20〜30のAPHAカラーを有した。
【0070】
(実施例22)
スターラー、ポンプつき滴下ろうと、熱電対、冷却管および窒素吹き込み管を備えた反応容器を、846.2gのPMアセテートで満たし、還流した(145℃)。2つの供給物、ここではAおよびBと区別するが、これらを、反応容器の内容物が還流条件を維持しながら、徐々に、および同時に、それぞれ3時間35分および3時間かけて加えた。供給物Aは、85.0gのPMアセテートおよび336.3gのミネラルスピリット中50%t−ブチルパーオクトエートの溶液の混合物からなった。供給物Bは、545.9gのイソボルニルメタクリレート、698.2gのスチレン、335.9gのブチルメタクリレート、146.0gのブチルアクリレート、441.1gのヒドロキシエチルメタクリレート、および15.3gのアクリル酸よりなった。この2つの供給物AおよびBの添加が完了した後、滴下ろうとをそれぞれ42.0g、および63.1gのPMアセテートでリンスし、この容器の内容物をさらに30分間還流させた。その後、加熱を停止し、63.1gのPMアセテートを加え、そして容器の内容物を室温まで冷ました。
【0071】
この生じた生成物は、110℃/1時間で測定して65.40重量%の全固体含有量を有し、40.25秒の時間気泡管粘性、5.83mg KOH/gの酸価、5〜10のAPHAカラー、8.61lb/galの密度を有し、5801のピーク分子量、6424の重量平均分子量および2156の数平均分子量を、THF中で有した。
(コーティング組成物の実施例)
以下の実施例22〜37は、本発明のコーポリマーを使用するコーティング組成物を例示する。
【0072】
(実施例23)
【0073】
【化3】

(実施例24)
【0074】
【化4】

(実施例25)
【0075】
【化5】

(実施例26)
【0076】
【化6】

(実施例27)
【0077】
【化7】

(実施例28)
【0078】
【化8】

(実施例29)
【0079】
【化9】

(実施例30)
【0080】
【化10】

(実施例31)
【0081】
【化11】

(実施例32)
【0082】
【化12】

(実施例33)
【0083】
【化13】

(実施例34)
【0084】
【化14】

(実施例35)
【0085】
【化15】

(実施例36)
【0086】
【化16】

(実施例37)
【0087】
【化17】

上記の実施例は、商品名として引用され得る物質、またはさもなくば物質の性質が明らかでない物質を含有する。以下の定義は、そのような名前を明らかにするために提供される:
アミルプロピオネート(ペンチルプロピオネート)溶媒は、Midland、MIに拠点を有するDow Chemical Co.より市販されている。
【0088】
BYK 300流れ添加剤(flow additive)は、Wallingford、CTに拠点を有するByk Chemieより市販されている。
【0089】
ブチルアセテートウレタングレード溶媒は、Kingsport、TNに拠点を有するEastman Chemical Co.より市販されている。
【0090】
ブチルセロソルブアセテート(EBアセテート)溶媒は、Kingsport、TNに拠点を有するEastman Chemical Co.より市販されている。
【0091】
CHISORB 328 UV吸収剤は、Taiwan、R.O.C.に拠点を有するCHITEC Chemical Co.より市販されている。
【0092】
Desmodur N−3400脂肪族ポリイソシアネートは、Pittsburgh、PAに拠点を有するBayerより市販されている。
【0093】
Desmodur Z 4470 BA脂肪族ポリイソシアネートは、Pittsburgh、PAに拠点を有するBayerより市販されている。
【0094】
DBTDL(ジブチルスズジラウレート)DABCO T−12は、Allentown、PAに拠点を有するAir Productsより市販されている。
【0095】
MIBK(メチルイソブチルケトン)溶媒は、Kingsport、TNに拠点を有するEastman Chemical Co.より市販されている。
【0096】
プロピオン酸は、Milwaukee、WIに拠点を有するAldrich Chemical Co.より市販されている。
【0097】
PMアセテート溶媒は、Kingsport、TNに拠点を有するEastman Chemical Co.より市販されている。
【0098】
上記の実施例で使用された溶媒混合物#7は、以下の調合を有する:
【0099】
【化18】

SOLVESSO 100、芳香族溶媒は、Houston、TXに拠点を有するExxon Mobil Corp.より市販されている。
【0100】
TINUVIN 292、かさ高いアミンの光安定剤(light stabilizer)は、Tarrytown、NYに拠点を有するCIBA Specialty Chemical Corp.より市販されている。
【0101】
実施例23〜37の組成物は、DeVilbiss GTI Millennium 重力スプレーガンを用いて、以下の基面上にスプレー塗布された:
ACT Laboratories,Inc.(Hillsdale、MIにある)より市販の、APR43741 コーティング金属基面を、600グリットペーパーで磨いた。次に、PPG Industries(Pittsburgh PAにある)より市販の、PPG Global BC 色番号3964のベースコートを磨いた基面上に塗布し、そして室温で30分間溶媒を蒸発させた。実施例23〜37のクリアコート(clearcoat)を、このベースコートに塗布し、室温で硬化した。このクリアコートは、乾燥したフィルムで2〜3ミルの厚さを有した。以下の表2は、上記の実施例のコーティング組成物の物理的性質を例示する。
【0102】
【化19】

−粘性は、BROOKFIELD Viscometer Model LVTによって60rpmで、式の構成要素(初期)を混合させてすぐ後に測定され、ならびに混合1時間後に再度測定された。
−ダスト時間は、塗布した後に綿球をさまざまな時間にコーティング上に置き、そしてそのパネルを逆さにした後にその綿球がきれいに落ちる時間を記録することにより測定された。
−光沢は、BYK−Gardner Micro−TRI−Glossmeterで測定された。
−Konig硬度は、BYK−Gardner Pendulum Hardness Testerで測定された。
【0103】
本発明の特定の実施形態が、例示の目的のために前述に記載されている一方で、本発明の詳細に対する非常に多くの変化は、添付した特許請求の範囲に規定された本発明より逸脱することなく、行われ得る、ということは当業者に明白である。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
グリシジルエステルおよび/またはエーテルと少なくとも2個の官能基を含有するポリオールとの反応から生成されるコーポリマーであって、ここで該コーポリマーの少なくとも50重量%が3n+Xの反復単位の最小値を含有し、ここでnはモノマー単位であり、そしてXはモノマー単位ならびに/または他の反応物である、コーポリマー。
【請求項2】
請求項1に記載のコーポリマーであって、50%より少ない前記コーポリマーが、同じ分子量を有するポリマー性単位を含有する、コーポリマー。
【請求項3】
請求項1に記載のコーポリマーであって、ポリオールに対するグリシジルエステルおよび/またはエーテルのモル比が少なくとも3:1である、コーポリマー。
【請求項4】
請求項1に記載のコーポリマーであって、少なくとも500g/モルの数平均分子量(Mn)を有する、コーポリマー。
【請求項5】
請求項1に記載のコーポリマーであって、前記グリシジルエステルがC〜C12の分枝脂肪族酸を含有する、コーポリマー。
【請求項6】
請求項1に記載のコーポリマーであって、前記ポリオールが300より少ない数平均分子量(Mn)を有する、コーポリマー。
【請求項7】
請求項6に記載のコーポリマーであって、前記ポリオールがネオペンチルグリコール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール、トリメチロールプロパン、トリス(ヒドロキシエチル)イソシアヌレートおよび/またはペンタエリトリトールを含有する、コーポリマー。
【請求項8】
請求項1に記載のコーポリマーであって、1.10より大きい分子量分布を有する、コーポリマー。
【請求項9】
請求項1に記載のコーポリマーであって、前記ポリオールが2〜16個の官能基を含有する、コーポリマー。
【請求項10】
請求項9に記載のコーポリマーであって、前記ポリオールが2〜5個の官能基を含有する、コーポリマー。
【請求項11】
請求項1に記載のコーポリマーであって、50〜300のヒドロキシル価を有する、コーポリマー。
【請求項12】
コーポリマーを調製するための方法であって、少なくとも3:1のモル比でグリシジルエステルおよび/またはエーテルと、少なくとも2個の官能基を有するポリオールを反応させてコーポリマーを形成する工程を包含し、ここで該コーポリマーの少なくとも50重量%が3n+Xの反復単位の最小値を包含し、ここでnはモノマー単位であり、そしてXはモノマー単位または他の反応物である、方法。
【請求項13】
請求項12に記載の方法であって、50%より少ない前記コーポリマーが、同じ分子量を有するポリマー性単位を含有する、方法。
【請求項14】
請求項12に記載の方法であって、前記コーポリマーが少なくとも500g/モルの数平均分子量(Mn)を有する、方法。
【請求項15】
請求項12に記載の方法であって、前記グリシジルエステルがC5〜C12の分枝脂肪族酸である、方法。
【請求項16】
請求項12に記載の方法であって、前記ポリオールが300より少ない数平均分子量(Mn)を有する、方法。
【請求項17】
請求項16に記載の方法であって、前記ポリオールが、ネオペンチルグリコール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール、トリメチロールプロパン、トリス(ヒドロキシエチル)イソシアヌレートおよびペンタエリトリトールより少なくとも1つ選択されたポリオールを含有する、方法。
【請求項18】
請求項12に記載の方法であって、前記ポリオールが少なくとも2〜約16個の官能基を含有する、方法。
【請求項19】
請求項18に記載の方法であって、前記ポリオールが少なくとも約2〜約5個の範囲の官能基を含有する、方法。
【請求項20】
コーティング組成物であって、
a.反応性官能基を有する、請求項1に記載のコーポリマー;
ならびに
b.該コーポリマーの該官能基と反応性をもつ官能基を有する硬化剤
を含有する、コーティング組成物。
【請求項21】
請求項20に記載のコーティング組成物であって、前記硬化剤および/または前記コーポリマーの官能基と反応性をもつ官能基を有する、追加の構成要素をさらに含有する、コーティング組成物。
【請求項22】
請求項21に記載のコーティング組成物であって、前記追加の構成要素がポリエステル、アクリルポリマー、および/またはポリウレタンを含有する、コーティング組成物。
【請求項23】
請求項20に記載のコーティング組成物であって、前記硬化剤がポリイソシアネートおよび/または酸無水物を含有する、コーティング組成物。
【請求項24】
請求項20に記載のコーティング組成物であって、前記組成物が2つの構成要素の系であり、第一の構成要素が前記コーポリマーを含有し、そして第二の構成要素が前記硬化剤を含有する、コーティング組成物。
【請求項25】
請求項20に記載のコーティング組成物であって、前記硬化剤構成要素がブロック型(blocked)ポリイソシアネートまたはアミノ樹脂を含有する、コーティング組成物。
【請求項26】
請求項25に記載のコーティング組成物であって、前記組成物が1つの構成要素の系である、コーティング組成物。
【請求項27】
グリシジルエステルおよび/もしくはエーテルとポリオールとの反応から生成されたコーポリマーであって、ここで該ポリオールは少なくとも2個の官能基を含有し、そして該コーポリマーの少なくとも50重量%が3n+Xに従う反復単位を含有し、ここでnはモノマー単位であり、そしてXはモノマー単位または他の反応物であり、該コーポリマーが1.10より大きい分子量分布を有する、コーポリマー。

【公表番号】特表2009−516764(P2009−516764A)
【公表日】平成21年4月23日(2009.4.23)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−541249(P2008−541249)
【出願日】平成18年11月13日(2006.11.13)
【国際出願番号】PCT/US2006/043980
【国際公開番号】WO2007/061664
【国際公開日】平成19年5月31日(2007.5.31)
【出願人】(599087017)ピーピージー インダストリーズ オハイオ, インコーポレイテッド (267)
【Fターム(参考)】