タイトル: | 公表特許公報(A)_架橋剤として用いられる多官能ポリカルボジイミドの調製方法 |
出願番号: | 2013521731 |
年次: | 2013 |
IPC分類: | C07C 267/00,C08G 18/09,C09D 201/08,C09D 7/12,C07C 263/16,C07B 61/00 |
デルクセン, アンドリース ヨハネス ファン・デル・ブルッヘン,ロブレヒト レオナルドゥス ヨハネス JP 2013538795 公表特許公報(A) 20131017 2013521731 20110606 架橋剤として用いられる多官能ポリカルボジイミドの調製方法 スタール インターナショナル ベー.フェー. 513019335 永井 冬紀 100084412 網屋 美湖 100169018 デルクセン, アンドリース ヨハネス ファン・デル・ブルッヘン,ロブレヒト レオナルドゥス ヨハネス NL 2005163 20100728 C07C 267/00 20060101AFI20130920BHJP C08G 18/09 20060101ALI20130920BHJP C09D 201/08 20060101ALI20130920BHJP C09D 7/12 20060101ALI20130920BHJP C07C 263/16 20060101ALI20130920BHJP C07B 61/00 20060101ALN20130920BHJP JPC07C267/00C08G18/09C09D201/08C09D7/12C07C263/16C07B61/00 300 AP(BW,GH,GM,KE,LR,LS,MW,MZ,NA,SD,SL,SZ,TZ,UG,ZM,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU,TJ,TM),EP(AL,AT,BE,BG,CH,CY,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,FR,GB,GR,HR,HU,IE,IS,IT,LT,LU,LV,MC,MK,MT,NL,NO,PL,PT,RO,RS,SE,SI,SK,SM,TR),OA(BF,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GQ,GW,ML,MR,NE,SN,TD,TG),AE,AG,AL,AM,AO,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BH,BR,BW,BY,BZ,CA,CH,CL,CN,CO,CR,CU,CZ,DE,DK,DM,DO,DZ,EC,EE,EG,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,GT,HN,HR,HU,ID,IL,IN,IS,JP,KE,KG,KM,KN,KP,KR,KZ,LA,LC,LK,LR,LS,LT,LU,LY,MA,MD,ME,MG,MK,MN,MW,MX,MY,MZ,NA,NG,NI,NO,NZ,OM,PE,PG,PH,PL,PT,RO,RS,RU,SC,SD,SE,SG,SK,SL,SM,ST,SV,SY,TH,TJ,TM,TN,TR,TT,TZ,UA,UG,US,UZ,VC,VN,ZA,ZM,ZW NL2011050397 20110606 WO2012015295 20120202 19 20130322 4H006 4H039 4J034 4J038 4H006AA02 4H006AC59 4H006BA53 4H006BC10 4H006BC34 4H039CA71 4H039CL25 4J034AA05 4J034AA06 4J034BA00 4J034CA02 4J034CA03 4J034CA13 4J034CA14 4J034CA21 4J034CA32 4J034CB01 4J034CB03 4J034CD15 4J034DD11 4J034DF01 4J034DF02 4J034DG00 4J034DL02 4J034DM01 4J034HA01 4J034HA07 4J034HC03 4J034HC12 4J034HC17 4J034HC22 4J034HC45 4J034HC46 4J034HC52 4J034HC54 4J034HC61 4J034HC64 4J034HC67 4J034HC71 4J034HC73 4J034RA17 4J038DG011 4J038GA06 4J038JB18 4J038KA03 4J038MA10 ポリカルボジイミド(polycarbodiimides)はカルボン酸官能基を含有する水系ポリマー用の周知の架橋剤である。ポリカルボジイミドの調製および応用の発展の概観(review)がEP1644428(US7439316)に記載されている。特に興味深いのは、架橋に寄与する追加の官能基を有するポリカルボジイミドである。 架橋剤としての多官能ポリカルボジイミドの調製および応用がEP0507407(US5258481)に記載されている。これらの架橋剤はカルボジイミド基と少なくとも1つの他の官能基を含有する。いずれの基も架橋に寄与する。比較的大量(約50%)の溶剤が調製方法において用いられているが、その理由は、さもないと多官能ポリカルボジイミド架橋剤の調製の第1段階の間に粘度が高くなり過ぎるからである。その結果、架橋剤は、比較的大量の揮発性有機化合物を含有することとなり、環境上の理由から今日では望ましくない。加えて、カルボジイミド基の濃度と他の反応性基の濃度は、この方法を用いた場合に、明らかに低くなり、そのため、架橋すべきポリマーの架橋度をよくするためには、比較的大量の多官能ポリカルボジイミド架橋剤が必要とされる。 US6566437とUS4118536の結論と実施例には、アルコキシシラン(alkoxysilane)官能性ポリカルボジイミドをイソシアネート(isocyanate)とアルコキシシラン官能基から調製する方法が記載されているが、このポリカルボジイミドは親水性基を含有しておらず、その結果、水または水系における分散が良好でない。さらに、US6566437の実施例においては、36%の有機溶剤が用いられているので、本方法の利点が得られない。US4118536の実施例は、アルコキシシラン官能性カルボジイミドをアルコキシシラン官能基を有するイソシアネートから調製する方法を記載しているが、当該アルコキシシラン官能性カルボジイミドは、この実施例においては、非常に低い濃度に調製されているので、本方法の利点が得られない。 本発明の目的は上述の欠点のない方法を提供することにある。 本発明により提供されるのは、架橋剤として用いられる多官能ポリカルボジイミドの調製方法であって、A.モノ−および/またはポリイソシアネートを80〜180℃において0.05〜5重量%のカルボジイミド触媒の存在下に反応させて、平均値1〜10個のカルボジイミド官能基を持つポリカルボジイミドまたはイソシアネート官能性ポリカルボジイミドを形成すること、およびB.ポリカルボジイミド鎖の形成中または形成後に、前記ポリカルボジイミド鎖の形成において消費されなかったイソシアネート官能基に対して0.05〜1.0当量の、親水性基および1個または複数個のアミンおよび/またはヒドロキシル官能基を含有する化合物を、追加の官能基を含んでいてもよい1個または複数個のアミンおよび/またはヒドロキシル官能基を含有する化合物を用いる残存イソシアネート官能基のキャッピングと同時、以前、もしくは以後に、添加することにより、前記イソシアネート官能性ポリカルボジイミド鎖を停止および/または鎖延長することを含み、 前記工程Aにおいて、1個または複数個の追加の官能基であって、その内の前記イソシアネート基が前記カルボジイミド形成に寄与するものを含有するモノ−および/またはポリイソシアネートが0.5〜30重量%存在し、かつ、 0〜10%の有機溶剤、および/または0〜30%の可塑剤、および/または0〜30%の表面活性成分が、カルボジイミド形成反応、および/または前記キャッピング反応、および/または前記鎖延長反応の間または後に添加されることを特徴とする方法である。 EP0507407において、追加の官能基は、この追加の官能基を含有するヒドロキシルまたはアミン官能性化合物を用いるイソシアネート官能性カルボジイミド・オリゴマーの停止反応により導入される。意外にも、明らかになったのは、本方法の間、追加の反応性官能基がEP0507407に記載の方法に従って導入されず、カルボジイミド形成反応により導入された場合、多官能ポリカルボジイミドの粘度は顕著に低いことである。これにより、溶剤をまったく使用しないことまたは使用しても顕著にその使用量を低減することが可能になるが、一方、水に容易に分散することができる十分に低い粘度を持つ多官能ポリカルボジイミドを得ることが可能である。 カルボジイミド形成反応により追加の反応性官能基を導入することのさらなる利点は、カルボジイミド基と追加の官能基の双方の濃度がより高いことである。その理由は、得られたポリカルボジイミドの平均分子量は、分子量当たりのカルボジイミド官能基の同じ量において、停止反応により追加の官能基が導入されたポリカルボジイミドの平均分子量よりも低いからである。 追加の官能基を持つ既存のポリカルボジイミドと比較した場合の本発明のもう一つの利点は、溶剤の量を顕著に低減することができること、または溶剤の使用を完全になくすことができることである。 ある量の可塑剤を本方法において使用することができる。その理由は、ポリカルボジイミドと可塑剤の混合物の粘度は、ポリカルボジイミド自体の粘度よりも低いからである。これにより、使用が容易になる。若干の親水性を有する可塑剤、例えば、トリブトキシエチルホスフェート(tributoxyethyl phosphate)、テトラエチレングリコールジメチルエーテル(tetraethylene glycol dimethyl ether)またはトリエチレングリコール−モノ−2−ヘキシル−ヘキサノエート(triethylene glycol−mono−2−hexyl−hexanoate)が好適であり、そのため可塑剤と一緒のポリカルボジイミド(polycarbodiimides)は水または水系(aqueous systems)に容易に分散させることができる。 本発明の方法により調整される製品は、ポリマー中に親水性基が導入されているので、水または水系ポリマー分散物(ディスパージョン)に容易に分散させることができる。 本方法において使用することができるモノおよび/またはジイソシアネートの組成にはいくつかの選択肢がある。モノ−イソシアネートは、炭素原子6〜25個を有する直鎖状または分岐鎖状アルキル(alkyl)、アルキレン(alkylene)、アルキル−アリール(alkyl−aryl)またはアルキレン−アリール(alkylene−aryl)基を含有するイソシアネートであり、例えば、アルキル(alkyl)−、シクロアルキル(cycloalkyl)、アルキル−アリール(alkyl−aryl)、またはアリールアルキル(arylalkyl)官能性イソシアネート、例えばヘキシルイソシアネート(hexylisocyanate)、オクチルイソシアネート(octylisocyanate)、ウンデシルイソシアネート(undecylisocyanate)、ドデシルイソシアネート(dodecylisocyanate)、ヘキサデシルイソシアネート(hexadecylisocyanate)、オクタデシルイソシアネート(octadecylisocyanate)、シクロヘキシルイソシアネート(cyclohexylisocyanate)、フェニルイソシアネート(phenylisocyanate)、トリルイソシアネート(tolylisocyanate)、2−ヘプチル−3,4−ビス(9−イソシアナトノニル)−1−ペンチルシクロヘキサン(2−heptyl−3,4−bis(9−isocyanatononyl)−1−pentylcyclohexane)が挙げられる。 さらなる選択肢は、モノ−イソシアネートおよび/またはポリイソシアネート(polyisocyanate)が、ポリイソシアネートと、炭素原子4〜25個を有する直鎖状もしくは分岐状アルキル、アルキレン、アルキル−アリールまたはアルキレン−アリール基を有するヒドロキシル(hydroxyl)−またはアミン(amine)官能性化合物との付加物であることである。 さらなる選択肢は、モノ−イソシアネートが、フッ素原子1〜50個を含有するアルキル、アルキレン、アルキル−アリールまたはアルキレン−アリール基を含有するイソシアネートであることである。これらの例は、フルオロフェニルイソシアネート(fluorophenylisocyanate)、フルオロトリルイソシアネート(fluorotolylisocyanate)および3−(トリフルオロメチル)フェニルイソシアネート(3−(trifluoromethyl)phenylisocyanate)である。 さらなる選択肢は、モノ−イソシアネートおよび/またはポリイソシアネートが、ポリイソシアネートと、1〜50個のフッ素原子を含有するアルキル、アルキレン、アルキル−アリールまたはアルキレン−アリール基を有するヒドロキシル−またはアミン官能性化合物との付加物であることである。 さらなる選択肢は、モノ−イソシアネートおよび/またはポリイソシアネートが、ポリイソシアネートと、ヒドロキシル官能性シリコーン(hydroxyl functional silicon)もしくはアミン官能性シリコーン(amine functional silicon)、ヒドロキシルアルキル官能性シリコーン(hydroxylalkyl functional silicon)もしくはアミノ−アルキル官能性シリコーン(amino−alkyl functional silicon)との付加物であることである。 ポリカルボジイミドの調製に用いられるポリイソシアネートは、トルエン−2,4−ジイソシアネート(toluene−2,4−diisocyanate)、トルエン−2,6−ジイソシアネート(toluene−2,6−diisocyanate)およびそれらの混合物であり、ジフェニルメタン−4,4−ジイソシアネート(diphenylmethane−4,4−diisocyanate)、1,4−フェニレンジイソシアネート(1,4−phenylenediisocyanate)、ジシクロヘキシル−メタン−4,4′−ジイソシアネート(dicyclohexyl−methane−4,4′−diisocyanate)、3−イソシアナトメチル−3,5,5−トリメチルシクロヘキシルイソシアネート(3−isocyanatomethyl−3,5,5−trimethylcyclo−hexylisocyanate)、1,6−ヘキシルジイソシアネート(1,6−hexyldiisocyanate)、1,4−シクロヘキシルジイソシアネート(1,4−cyclohexyldiisocyanate)、ノルボルニルジイソシアネート(norbonyldiisocyanate)、またはそれらの混合物である。好適に用いられるポリイソシアネートは、ジシクロヘキシルメタン−4,4′−ジイソシアネートまたは3−イソシアナトメチル−3,5,5−トリメチルシクロヘキシルイソシアネートである。 1個または複数個の追加の反応性官能基を含有し、イソシアネート官能性ポリカルボジイミドの形成に寄与するモノ−イソシアネートは、1個または複数個の反応性基を有する、カルボジイミド以外のイソシアネート化合物であって、ポリマー中、または水におけるポリマー分散物、エマルジョンまたは溶液中の官能基に対する反応性を有するもの、あるいはそのままもしくは加水分解後、自己縮合または自己付加能力を有するものである。反応性官能基として使用できるものは、ハロゲン(halogen);アルケニル(alkenyl);アリールアルケン(ary1alkene);アルキニル(alkynyl);アリールアルキン(arylalkyn);アルカジエン(alkadiene);アルデヒド(aldehyde);ジアルキル−アセタール(dialkylacetal);ジチオアセタール(dithioacetal);ケトン(ketone);不飽和アルデヒド(unsaturated aldehyde);ケトン(ketone)またはカルボン酸エステル(carboxylic ester);ニトリル(nitrile);イミン(imine);アルキルアルコキシシラン(alkylalkoxy silane);アルコキシシラン(alkoxy−silane);無水物(anhydride);混合無水物(mixed anhydride);オキシム−保護ジイソシアネート(oxime−protected diisocyanate);ジケトン(diketone);ケトエステル(ketoester);チオケトエステル(thioketoester);ケトチオエステル(ketothioester);チオケトチオエステル(thioketothioester);または1個または複数個のそのような反応性基の混合物;反応性官能基は、反応性環系であってもよく、またはそのような系を含有していてもよい。反応性環系としては求電子性または求核性攻撃の際に開環し得る任意の環系を用いることができる。反応性環系は、任意の3−、4−、5−,6−、7−または8−員環であって、1個または複数個の窒素(nitrogen)および/または酸素(oxygen)、および/またはイオウ(sulphur)、および/またはケト(keto)および/またはケトエノール(keto−enol)官能基を含有するものを用いることができる。そのような反応性環系の例としては、アジリジン(aziridine)、エポキシド(epoxide)、チイラン(thiirane)、アジリン(azirine)、オキシレン(oxirene)、チイレン(thiirene)、アゼチジン(azetidine)、オキセタン(oxetane)、チエタン(thietane)、β−ラクタム(beta−lactam)、β−ラクトン(beta−lactone)、チエタノン(thiethanon)、フラン(furan)、ピロリン(pyrroline)、ジヒドロフラン(dihydrofuran)、ジヒドロチオフェン(dihydrothiophene)、ピロリジン(pyrrolidine)、テトラヒドロフラン(tetrahydrofuran)、テトラヒドロチオフェン(tetrahydrothiophene)、オキサゾリジン(oxazolidine)、ジオキソラン(dioxolane)、オキサチオラン(oxathiolane)、チアゾリジン(thiazolidine)、イミダゾリン(imidazoline),ジチオラン(dithiolane)、ピラゾリジン(pyrazolidine)、ピラゾリン(pyrazoline)、オキサゾリン(oxazoline)、チアゾリン(thiazoline)、イミダゾリン(imidazoline)、ジオキソール(dioxole)、オキサゾロン(oxazolon)、ピロリドン(pyrrolidone)、ブチルラクトン(butyrolactone)、チオブチルラクトン(thiobutyrolactone)、ブチルチオラクトン(butyrothiolactone)、チオブチルチオラクトン(thiobutyrothiolactone)、オキサゾリドン(oxazolidone)、ジオキソラン−2−オン(dioxolane−2−on)、チアゾリジノン(thiazolidinone)、ジヒドロピリジン(dihydropyridine)、テトラヒドロピリジン(tetrahydropyridine)、ピラン(pyran)、ジヒドロピラン(dihydropyran)、テトラヒドロピラン(tetrahydropyra)、コハク酸無水物(succinic acid anhydride)、スクシンイミド(succinimide)、チオピラン(thiopyran)、ジヒドロチオピラン(dihydrothiopyran)、テトラヒドロチオピラン(tetrahydrothiopyran)、ジヒドロピリミジン(dihydropyrimidine)、テトラヒドロピリミジン(tetrahydropyrimidine)、ヘキサヒドロピリミジン(hexahydropyrimidine)、ジオキサン(dioxane)、モルホリン(morpholine)、チアモルホリン(thiamorpholine)、ジチアン(dithiane)およびトリアジン(triazine)が挙げられる。 1個または複数個の追加の反応性官能基を含有し、イソシアネート官能性ポリカルボジイミドの形成に寄与するモノ−イソシアネートは、好ましくは、トリメトキシシラン(trimethoxysilane)、ジメトキシメチルシラン(dimethoxymethylsilane)またはトリエトキシシラン(triethoxysilane)基を含有するイソシアネート化合物であるが、その理由は、これらのアルコキシシラン基がそのまま、または加水分解後、自己縮合による架橋反応に効果的に寄与するからである。 追加の反応性基を含有するモノ−イソシアネートまたはポリイソシアネート、好ましくは(3−イソシアナトプロピル)トリメトキシシラン((3−isocyanatopropyl)trimethoxysilane)、(3−イソシアナトプロピル)トリエトキシシラン((3−isocyanatopropyl)triethoxysilane)または(3−イソシアナトプロピル)メチルジメトキシシラン((3−isocyanatopropyl)methyldimethoxysilane)である。 本方法において使用されるカルボジイミド触媒としては任意の慣用のカルボジイミド触媒を用いることができるが、好ましくは1−メチルホスホレン−オキシド(1−methylphospholene−oxide)が用いられる。 親水性基と1個または複数個のアミンおよび/またはヒドロキシル官能基とを含有する化合物は、分子量が100〜3000ダルトン(Dalton)のポリエトキシ(polyethoxy)モノ−またはジオール(diol)、分子量が100〜3000ダルトンおよびエトキシ/プロポキシ比が100/0〜25/75のポリエトキシ/ポリプロポキシ(polyethoxy/polypropoxy)モノ−またはジオール、分子量が100〜3000ダルトンのポリエトキシモノ−またはジアミン(diamine)、分子量が100〜3000ダルトンおよびエトキシ/プロポキシ比が100/0〜25/75のポリエトキシ/ポリプロポキシモノ−またはジアミン、ペンダント・ポリアルコキシ鎖(pendant polyalkoxy chain)を含有するジオールまたはジアミン、ヒドロキシル−またはアミンアルキルスルホネート、またはジアルキルアミノアルキル(dialkylamino)−アルコールまたはアミン、あるいはそれらの混合物である。 1個または複数個のアミンおよび/またはヒドロキシル官能基を1個または複数個の追加の反応性官能基とともに含有する化合物は、1個または複数個の反応性基であって、ポリマー中または水へのポリマー分散物、エマルジョンまたは溶液中の官能基に対する反応性を有するもの、あるいは、例えば自己縮合または自己付加により、相当する基に対する反応性を有する反応性基を有する化合物である。これらの反応性官能基は、ハロゲン;アルケニル;アリールアルケン;アルキニル;アリールアルキン;アルカジエン;アルデヒド;ジアルキルアセタール;ジチオアセタール;ケトン;不飽和アルデヒド;ケトンまたはカルボン酸エステル;ニトリル;イミン;アルキルアルコキシシラン;アルコキシシラン;無水物;混合無水物;オキシム−保護ジイソシアネート;ジケトン;ケトエステル;チオケトエステル;ケトチオエステル;チオケトチオエステル;または1個または複数個のそのような反応性基の混合物であってもよい。反応性官能基は反応性環系であってもよく、あるいは反応性環系を含有するものであってもよい。反応性環系は、求電子性または求核性攻撃に際して開環し得る環系であれば任意のものを用いることができる。反応性環系は、1個または複数個の窒素および/または酸素および/またはイオウおよび/またはケトおよび/またはケト−エノール官能基を含有する任意の3、4、5、6、7または8員環であってもよい。そのような反応性環系の例として挙げられるのは、アジリジン(aziridine)、エポキシド(epoxide)、チイラン(thiirane)、アジリン(azirine)、オキシレン(oxirene)、チイレン(thiirene)、アゼチジン(azetidine)、オキセタン(oxetane)、チエタン(thietane)、β−ラクタム(beta−lactam)、β−ラクトン(beta−lactone)、チエタノン(thiethanon)、フラン(furan)、ピロリン(pyrroline)、ジヒドロフラン(dihydrofuran)、ジヒドロチオフェン(dihydrothiophene)、ピロリジン(pyrrolidine)、テトラヒドロフラン(tetrahydrofuran)、テトラヒドロチオフェン(tetrahydrothiophene)、オキサゾリジン(oxazolidine)、ジオキソラン(dioxolane)、オキサチオラン(oxathiolane)、チアゾリジン(thiazolidine)、イミダゾリン(imidazoline)、ジチオラン(dithiolane)、ピラゾリジン(pyrazolidine)、ピラゾリン(pyrazoline)、オキサゾリン(oxazoline)、チアゾリン(thiazoline)、イミダゾリン(imidazoline)、ジオキソール(dioxole)、オキサゾロン(oxazolon)、ピロリドン(pyrrolidone)、ブチルラクトン(butyrolactone), チオブチルラクトン(thiobutyrolactone)、ブチルチオラクトン(butyrothiolactone)、チオブチルチオラクトン(thiobutyrothiolactone)、オキサゾリドン(oxazolidone)、ジオキソラン−2−オン(dioxolane−2−on)、チアゾリジノン(thiazolidinone)、ジヒドロピリジン(dihydropyridine)、テトラヒドロピリジン(tetrahydropyridine)、ピラン(pyran)、ジヒドロピラン(dihydropyran)、テトラヒドロピラン(tetrahydropyran)、コハク酸無水物(succinic acid anhydride)、スクシンイミド(succinimide)、チオピラン(thiopyran)、ジヒドロチオピラン(dihydrothiopyran)、テトラヒドロチオピラン(tetrahydrothiopyran)、ジヒドロピリミジン(dihydropyrimidine)、テトラヒドロピリミジン(tetrahydropyrimidine)、ヘキサヒドロピリミジン(hexahydropyrimidine)、ジオキサン(dioxane)、モルホリン(morpholine)、チアモルホリン(thiamorpholine)、ジチアン(dithiane)およびトリアジン(triazine)である。 反応性プロトンを含有する化合物は、例えば2−メチルアジリジン(2−methylaziridine)、4,4−ジメチルオキサゾリジン(4,4−dimethyloxazolidine)、チアゾリジン(thiazolidine)等におけるように、当該環系が反応性プロトンを含有する場合、環系であってもよい。反応性プロトンはヒドロキシル化合物またはアミン化合物に存在していてもよい。これらは、追加の官能基または反応性環系に直接にもしくは任意の(optional)アルキル、シクロアルキルまたはアリール基により結合されていてもよく、その例としては、1−(2−ヒドロキシエチル)−エチレンイミン(1−(2−hydroxyethyl)−ethyleneimine)、グリシドール(glycidol)、N−シクロヘキシル−3−ヒドロキシ−アゼチジン(N−cyclo−hexyl−3−hydroxy−azetidine)、2−エチル−3−ヒドロキシエチル−2−メチル−オキサゾリジン(2−ethyl−3−hydroxyethyl−2−methyl−oxazolidine)、4−エチル−4−ヒドロキシ−オキサゾリン(4−ethyl−4−hydroxy−oxazoline)、アリルアルコール(allyl alcohol)、メチルエチルケトンオキシム(methylethylketone oxime)、1−アミノ−3−(トリエトキシシリル)−プロパン(l−amino−3−(triethoxysilyl)−propane)、1−アミノ−3−(トリメトキシシリル)−プロパン(1−amino−3−(trimethoxysilyl)−propane)が挙げられる。さらなる選択肢は、反応性プロトンがヒドロキシル化合物またはアミン化合物に存在し、これらが追加の官能基に直接結合され、または任意の(optional)1個または複数個の追加の官能基上のアルキル、シクロアルキルまたはアリール基により結合されることである。一つの例は、ジ−(3−トリメトキシシリルプロピル)−アミン(di−(3−trimethoxy−silylpropyl)−amine)である。また、例えばN−(3−トリメトキシシリルプロピル)−1,2−ジアミノエタン(N−(3−trimethoxysilylpropyl)−1,2−diaminoethane)のような、2個以上の反応性プロトンを持つ化合物を使用してもよい。 可塑剤は、フタル酸アルキルエステル(phtalic acid alkylesters)、アジピン酸アルキルエステル(adipic acid alkylesters)、セバシン酸アルキルエステル(sebacic acid alkyl esters)、ドデカン酸アルキルエステル(dodecanoic acid alkyl esters)、ポリエステル(polyesters)、ホスフェートエステル(phosphate esters)、ポリエーテル(polyethers)、ポリエーテル−ポリエステル(polyether−polyesters)、脂肪酸エステル(fatty acid esters)、通常または修飾された天然油または鉱油、スルホネート化油(sulphonated oils)、エトキシ化油(ethoxylated oils)、エポキシ化油(epoxidized oils)、脂肪酸(fatty acids)、スルホンアミド(sulfonamides)、ファットリカー(fat liquors)、レシチン(lecithine)またはそれらの混合物よりなる群から選ばれる可塑剤である。ポリカルボジイミドを可塑剤を用いて水または水系に容易に分散させることができるので、若干の親水性を有する可塑剤、例えばトリブトキシエチルホスフェート(tributoxy ethylphosphate)、テトラエチレングリコールジメチルエーテル(tetraethylene glycol dimethyl ether)またはトリエチレングリコール−モノ−2−ヘキシル−ヘキサノエート(triethylene glycol−mono−2−hexyl−hexanoate)が好ましい。 表面活性材料は、塗装業界において使用されている慣用のイオン性(ionic)または非イオン性(non−ionic)表面活性剤であるが、ヒドロキシルまたはアミン官能性型のものを除く。イソシアネート官能性ポリカルボジイミドと、親水性基を1個または複数個のヒドロキシルまたはアミン基とともに含有する化合物との反応は、ポリマー業界において使用される慣用の触媒を用いて行われる。 本発明は、さらに、コーティング混合物であって、架橋剤としてのポリカルボジイミドと水に分散されたポリマーとを包含し、該ポリマーはカルボン酸官能基を含有するものであり、かつ該コーティング混合物は溶剤を含有していてもよいコーティング混合物に関する。 これらのポリマーの例としては、ポリウレタン(polyurethanes)、アクリレートまたはメタアクリレートポリマーもしくはコポリマー、ポリビニルアセテート(polyvinylacetates)、ラテックス(latexes)が挙げられる。 さらに、このコーティング混合物は、有機溶剤または慣用の添加物、例えば懸濁剤(emulsifiers)、着色剤(colorants)、顔料(pigments)、湿潤剤(wetting agents)、均染剤(leveling agents)、シリコーン(silicones)、充填剤(fillers)、可塑剤(plasticizers)、艶消し剤(matting agents)等を含有していてもよい。 最後に、本発明の範囲は、上述のコーティング混合物を基体に塗布し、水および存在する場合は、溶剤を蒸発することにより得られる硬化された材料(cured material)にも及ぶ。 好適な基体としては、例えば、皮革、合成皮革、プラスチック、例えばポリウレタン、ポリアクリレート、ポリエチレン、ポリプロピレン、PVCまたはポリエステル、紙、ボール紙(paper board)、繊維(textile)、不織布(non−woven)、布(cloth)、発泡体(foam)、木材(wood)、ガラス、金属、アスファルト、石、コンクリート等が挙げられる。 本発明は、さらに下記の実施例により説明されるが、これらに限定されるものではない。もちろん、数多くの他の実施形態が可能であり、それらはすべて本発明の保護の範囲内のものである。 実施例1〜26:多官能ポリカルボジイミドの調製 窒素雰囲気下、ジイソシアネート、オクタデシルイソシアネート(octadecylisocyanate)(以下、ODIC)および表1に示す追加の官能基を有するイソシアネートの混合物と、1−メチルホスホレン−l−オキシド(1−methylphospholene−l−oxide)を撹拌下140℃に加熱し、表1に示すように、ポリマー中のカルボジイミド官能基の所望の理論量に相当するNCO−含量が得られるまで加熱を継続した。反応時間は4〜8時間であった。次いで、この混合物を90〜100℃に冷却した。ヒドロキシル官能性化合物を表1に示すように添加した。0.01重量%のジブチルスズラウレート(dibutyl tin laurate)またはビスマスカルボキシレート(bismuth carboxylate)を触媒として添加し、上記混合物を90〜100℃においてさらに反応させ、NCO−含量を、ヒドロキシル官能性化合物の反応による消尽に相当する量となるまで、低下させた。アミン官能性化合物を、表1に示すように、後にまたは同時に添加した。反応の完了を赤外分析法により確認した。可塑剤の添加を、表1に示すように、上述のプロセス工程の間またはその後に行なった。サンプルを50℃における安定性試験に付した。2週間毎に得られたカルボジイミドを確認した。これらの製品は50℃において少なくとも8週間安定であった。 実施例27 比較例:追加の官能基を含有するイソシアネートを用いない多官能ポリカルボジイミドの調製 窒素雰囲気下、表1に示すジイソシアネートと、1−メチルホスホレン−l−オキシドの混合物を撹拌下140℃に加熱し、表1に示すように、ポリマー中のカルボジイミド官能基の所望の理論量に相当するNCO−含量が得られるまで加熱を継続した。次いで、この混合物を90〜100℃に冷却した。ヒドロキシル官能性化合物を表1に示すように添加した。0.01重量%のジブチルスズラウレート(dibutyl tin laureate)を触媒として添加し、この混合物を90〜100℃においてさらに反応させ、NCO−含量がヒドロキシル官能性化合物の反応による消尽に相当する量となるまで、NCO−含量を低下させた。次いで、アミン官能性化合物を表1に示すように添加した。反応の完了を赤外分析法により確認した。 実施例27の粘度を実施例1〜4および10〜26の粘度と比較すると、実施例1〜4の粘度と実施例10〜26の粘度は実施例27の粘度よりもずっと低いが、ポリマー中のカルボジイミド官能基の理論量は同じである。また、実施例5および7の粘度は、実施例27の粘度よりもずっと低いが、一方、ポリマー中のカルボジイミド官能基の理論量は実施例5および7の方が実施例27よりも高い。 実施例28: 実施例2、12,13、15、19、23および24の製品および比較例としての実施例27の製品をポリウレタン分散物中の架橋剤(crosslinker)として用いた試験 実施例2、12,13、15、19、23および24の製品6重量%をRU−13−085(ポリウレタン分散物、Stahl Europe社)またはトップコート処方(数種類のポリウレタン分散物を含む混合物、Stahl Europe社)と混合した。比較例27の場合、まず溶剤を用いて1:1希釈を行って加工性を改善し、次いでこの希釈物12重量%をRU−13−085またはトップコート処方と混合した。各分散物を200μmの厚さでガラス板上に塗布し、この塗膜を設けたガラス板を室温にて1日間乾燥し、次いでオーブン中で80℃にて1時間乾燥した。乾燥された塗膜のサンプルに対して溶剤としてエタノールまたはMEK(メチル−エチルケトン、または2−ブタノン(2−butanone))を用いて溶剤取り込み試験を行なった。この試験において、乾燥され秤量された塗膜はエタノールまたはMEKに1時間浸漬され、次いでこの塗膜の重量の増加が測定された。 この溶剤取り込み試験における重量増加は、架橋の度合いを示すものであり、重量の増加が少ないほど架橋の度合いが高いことを示す。さらにこれらの塗膜の機械的性質および伸びをMTS Synergy 200装置を用いて測定した。機械的性質は架橋の度合いを示すものであり、一定の歪みにおいてストレス値が大きいほど架橋の程度が高いことを示す。試験の結果を表2に示す。 これらの結果から、2、12,13、15、19、23および24の製品の架橋剤を用いて行なった架橋は、比較例27を用いた場合の架橋の程度に匹敵するが、このことは塗膜が伸張されたときに得られる塗膜における歪みが匹敵していることおよび塗膜がエタノールまたはMEK中に浸漬されるときの重量増加が匹敵していることにより実証される。 架橋剤として用いられる多官能ポリカルボジイミドの調製方法であって、A.モノ−および/またはポリイソシアネートを80〜180℃において0.05〜5重量%のカルボジイミド触媒の存在下に反応させて、平均値1〜10カルボジイミド官能基を持つポリカルボジイミドまたはイソシアネート官能性ポリカルボジイミドを形成すること、およびB.ポリカルボジイミド鎖の形成中または形成後に、前記ポリカルボジイミド鎖の形成において消費されなかったイソシアネート官能基に対して0.05〜1.0当量の、親水性基および1個または複数個のアミンおよび/またはヒドロキシル官能基を含有する化合物を、追加の官能基を含んでいてもよい1個または複数個のアミンおよび/またはヒドロキシル官能基を含有する化合物を用いる残存イソシアネート官能基のキャッピングと同時、以前、もしくは以後に、添加することにより、前記イソシアネート官能性ポリカルボジイミド鎖を停止および/または鎖延長することを含み、 前記工程Aにおいて、1個または複数個の追加の官能基であって、その内の前記イソシアネート基が前記カルボジイミド形成に寄与するものを含有するモノ−および/またはポリイソシアネートが0.5〜30重量%存在し、かつ、 0〜10%の有機溶剤、および/または0〜30%の可塑剤、および/または0〜30%の表面活性成分が、カルボジイミド形成反応、および/または前記キャッピング反応、および/または前記鎖延長反応の間または後に添加されることを特徴とする方法。 請求項1記載の方法であって、 前記追加の官能基を含有するモノ−および/またはポリイソシアネートの前記追加の官能基は、ハロゲン;アルケニル;アリールアルケン;アルキニル;アリールアルキン;アルカジエン;アルデヒド;ジアルキルアセタール;ジチオアセタール;ケトン;不飽和アルデヒド;ケトンもしくはカルボン酸エステル;ニトリル;イミン;アルキルアルコキシシラン;アルコキシシラン;無水物;混合無水物;オキシム−保護ジイソシアネート;ジケトン;ケトエステル;チオケトエステル;ケトチオエステル;チオケトチオエステル;または1個または複数個の反応性基の混合物であることを特徴とする方法。 請求項1または2のいずれか一項記載の方法であって、 前記追加の官能基を含有するモノ−および/またはポリイソシアネートはトリメトキシシラン、ジメトキシメチルシランまたはトリエトキシシランを追加の反応性官能基として含有することを特徴とする方法。 請求項1記載の方法であって、 前記追加の官能基を含有するモノ−および/またはポリイソシアネートは、追加の反応性官能基として1個または複数個の窒素および/または酸素および/またはイオウおよび/またはケトおよび/またはケト−エノール官能基を含有する3、4、5、6、7または8員環を含有することを特徴とする方法。 請求項1〜3のいずれか一項記載の方法であって、 前記追加の官能基を含有するモノ−および/またはポリイソシアネートは、(3−イソシアナトプロピル)トリメトキシシラン、(3−イソシアナトプロピル)トリエトキシシランまたは(3−イソシアナトプロピル)メチルジメトキシシランであることを特徴とする方法。 請求項1記載の方法であって、 前記ポリカルボジイミド架橋剤は溶剤を含有しないことを特徴とする方法。 請求項1〜6のいずれか一項記載の方法であって、 前記ポリカルボジイミド架橋剤は可塑剤を含有しないことを特徴とする方法。 請求項1〜7のいずれか一項記載の方法であって、 前記可塑剤はホスフェートエステル、ポリエーテル−ポリエステルまたはポリエーテルであることを特徴とする方法。 請求項1〜8のいずれか一項記載の方法であって、 前記1個または複数個のアミンおよび/またはヒドロキシル官能基と、1個または複数個の追加の反応性官能基とを含有する化合物は、追加の反応性官能基を含有し、該追加の反応性官能基は、ハロゲン;アルケニル;アリールアルケン;アルキニル;アリールアルキン;アルカジエン;アルデヒド;ジアルキルアセタール;ジチオアセタール;ケトン;不飽和アルデヒド;ケトンもしくはカルボン酸エステル;ニトリル;イミン;アルキルアルコキシシラン;アルコキシシラン;無水物;混合無水物;オキシム−保護ジイソシアネート;ジケトン;ケトエステル;チオケトエステル;ケトチオエステル;チオケトチオエステル;または1個または複数個のそのような反応性基の混合物であることを特徴とする方法。 請求項1〜9のいずれか一項記載の方法であって、 前記1個または複数個のアミンおよび/またはヒドロキシル官能基と、1個または複数個の追加の反応性官能基とを含有する化合物における前記追加の反応性官能基は、好ましくは、トリメトキシシラン、トリエトキシシラン、エポキシド、アジリジンまたはオキサゾリジン基であることを特徴とする方法。 請求項1記載の方法であって、 前記ポリイソシアネートはジシクロヘキシルメタン−4,4′−ジイソシアネートまたは3−イソシアナトメチル−3,5,5−トリメチル−シクロヘキシルイソシアネートであることを特徴とする方法。 請求項1〜11のいずれか一項記載の方法であって、 前記親水性基および1個または複数個のアミンおよび/またはヒドロキシル官能基を含有する化合物は、分子量が100〜3000ダルトンのポリエトキシモノ−またはジオール、分子量が100〜3000ダルトンおよびエトキシ/プロポキシ比が100/0〜25/75のポリエトキシ/ポリプロポキシモノ−またはジオール、分子量が100〜3000ダルトンのポリエトキシモノ−またはジアミン、分子量が100〜3000ダルトンおよびエトキシ/プロポキシ比が100/0〜25/75のポリエトキシ/ポリプロポキシモノ−またはジアミン、ペンダント・ポリアルコキシ鎖を含有するジオールまたはジアミン、ヒドロキシル−またはアミンアルキルスルホネート、またはジアルキルアミノ−アルキル−アルコールまたはアミン、あるいはそれらの混合物であることを特徴とする方法。 請求項1〜12のいずれか一項記載の方法であって、 前記ポリ−イソシアネートに対して0.05〜0.30当量のモノ−もしくはポリオールまたはモノ−もしくはポリアミンを前記ポリカルボジイミド鎖の形成中、前または後に添加し、前記モノ−もしくはポリオールまたはモノ−もしくはポリアミンは、モノ−もしくはポリヒドロキシアルカン、ポリエーテルモノ−もしくはポリオール、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリカプロラクタムポリオール、モノ―もしくはポリアミノアルカンまたはポリエーテルモノ−もしくはポリアミンであることを特徴とする方法。 架橋剤としての請求項1〜13のいずれか一項記載の前記ポリカルボジイミドと、水に分散されたポリマーであってカルボン酸官能基を含有するポリマーとを包含するコーティング混合物。 請求項14記載のコーティング混合物を基体に塗布し、前記水および、存在する場合は、前記溶剤を蒸発させることにより得られる硬化された材料。 架橋剤として用いられる多官能ポリカルボジイミドの調製方法であって、架橋剤として使用される多官能ポリカルボジイミドの調整方法であり、ポリカルボジイミドの調製がモノ−およびポリイソシアネートを1個または複数個の追加の反応性官能基を含有するモノ−またはポリイソシアネートの存在下、およびカルボジイミド触媒の存在下に反応させ、次いでポリカルボジイミド鎖を停止または鎖延長することにより行なわれる。0〜10%の有機溶剤および/または0〜30%の可塑剤および/または0〜30%の表面活性成分が製品に、ポリカルボジイミド形成反応および/またはキャッピング反応および/または鎖延長反応の間、前または後に添加される。さらに、本発明はこのポリカルボジイミドを架橋剤として用いるコーティング混合物およびこのコーティング混合物を用いて得られる硬化された材料に関する。【選択図】なし20120925A16333全文3 架橋剤として用いられる多官能ポリカルボジイミドの調製方法であって、A.モノ−および/またはポリイソシアネートを80〜180℃において0.05〜5重量%のカルボジイミド触媒の存在下に反応させて、平均値1〜10カルボジイミド官能基を持つポリカルボジイミドまたはイソシアネート官能性ポリカルボジイミドを形成すること、およびB.ポリカルボジイミド鎖の形成中または形成後に、前記ポリカルボジイミド鎖の形成において消費されなかったイソシアネート官能基に対して0.05〜1.0当量の、親水性基および1個または複数個のアミンおよび/またはヒドロキシル官能基を含有する化合物を、追加の官能基を含んでいてもよい1個または複数個のアミンおよび/またはヒドロキシル官能基を含有する化合物を用いる残存イソシアネート官能基のキャッピングと同時、以前、もしくは以後に、添加することにより、前記イソシアネート官能性ポリカルボジイミド鎖を停止および/または鎖延長することを含み、 前記工程Aにおいて、1個または複数個の追加の官能基を含有する1個または複数個のモノ−および/またはポリイソシアネートであって、その内の前記イソシアネート基が前記カルボジイミド形成に寄与するものが0.5〜30重量%存在し、前記追加の官能基は、ハロゲン、アルケニル、アリールアルケン、アルキニル、アリールアルキン、アルカジエン、アルデヒド、ジアルキルアセタール、ジチオアセタール、ケトン、不飽和アルデヒド、ケトンもしくはカルボン酸エステル、ニトリル、イミン、アルキルアルコキシシラン、アルコキシシラン、無水物、混合無水物、オキシム−保護ジイソシアネート、ジケトン、ケトエステル、チオケトエステル、ケトチオエステル、チオケトチオエステル、または1個または複数個の反応性の混合物であり、かつ、 0〜10%の有機溶剤、および/または0〜30%の可塑剤、および/または0〜30%の表面活性成分が、カルボジイミド形成反応、および/または前記キャッピング反応、および/または前記鎖延長反応の間または後に添加されることを特徴とする方法。 請求項1記載の方法であって、 前記追加の官能基を含有するモノ−および/またはポリイソシアネートはトリメトキシシラン、ジメトキシメチルシランまたはトリエトキシシランを追加の反応性官能基として含有することを特徴とする方法。 請求項1記載の方法であって、 前記追加の官能基を含有するモノ−および/またはポリイソシアネートは、追加の反応性官能基として1個または複数個の窒素および/または酸素および/またはイオウおよび/またはケトおよび/またはケト−エノール官能基を含有する3、4、5、6、7または8員環を含有することを特徴とする方法。 請求項1〜3のいずれか一項記載の方法であって、 前記追加の官能基を含有するモノ−および/またはポリイソシアネートは、(3−イソシアナトプロピル)トリメトキシシラン、(3−イソシアナトプロピル)トリエトキシシランまたは(3−イソシアナトプロピル)メチルジメトキシシランであることを特徴とする方法。 請求項1記載の方法であって、 前記ポリカルボジイミド架橋剤は溶剤を含有しないことを特徴とする方法。 請求項1〜5のいずれか一項記載の方法であって、 前記ポリカルボジイミド架橋剤は可塑剤を含有しないことを特徴とする方法。 請求項1〜6のいずれか一項記載の方法であって、 前記可塑剤はホスフェートエステル、ポリエーテル−ポリエステルまたはポリエーテルであることを特徴とする方法。 請求項1〜7のいずれか一項記載の方法であって、 前記1個または複数個のアミンおよび/またはヒドロキシル官能基と、1個または複数個の追加の反応性官能基とを含有する化合物は、追加の反応性官能基を含有し、該追加の反応性官能基は、ハロゲン;アルケニル;アリールアルケン;アルキニル;アリールアルキン;アルカジエン;アルデヒド;ジアルキルアセタール;ジチオアセタール;ケトン;不飽和アルデヒド;ケトンもしくはカルボン酸エステル;ニトリル;イミン;アルキルアルコキシシラン;アルコキシシラン;無水物;混合無水物;オキシム−保護ジイソシアネート;ジケトン;ケトエステル;チオケトエステル;ケトチオエステル;チオケトチオエステル;または1個または複数個のそのような反応性基の混合物であることをことを特徴とする方法。 請求項8記載の方法であって、 前記1個または複数個のアミンおよび/またはヒドロキシル官能基と、1個または複数個の追加の反応性官能基とを含有する化合物における前記追加の反応性官能基は、好ましくは、トリメトキシシラン、トリエトキシシラン、エポキシド、アジリジンまたはオキサゾリジン基であることを特徴とする方法。 請求項1記載の方法であって、 前記ポリイソシアネートはジシクロヘキシルメタン−4,4′−ジイソシアネートまたは3−イソシアナトメチル−3,5,5−トリメチル−シクロヘキシルイソシアネートであることを特徴とする方法。 請求項1〜10のいずれか一項記載の方法であって、 前記親水性基および1個または複数個のアミンおよび/またはヒドロキシル官能基を含有する化合物は、分子量が100〜3000ダルトンのポリエトキシモノ−またはジオール、分子量が100〜3000ダルトンおよびエトキシ/プロポキシ比が100/0〜25/75のポリエトキシ/ポリプロポキシモノ−またはジオール、分子量が100〜3000ダルトンのポリエトキシモノ−またはジアミン、分子量が100〜3000ダルトンおよびエトキシ/プロポキシ比が100/0〜25/75のポリエトキシ/ポリプロポキシモノ−またはジアミン、ペンダント・ポリアルコキシ鎖を含有するジオールまたはジアミン、ヒドロキシル−またはアミンアルキルスルホネート、またはジアルキルアミノ−アルキル−アルコールまたはアミン、あるいはそれらの混合物であることを特徴とする方法。 請求項1〜11のいずれか一項記載の方法であって、 前記ポリ−イソシアネートに対して0.05〜0.30当量のモノ−もしくはポリオールまたはモノ−もしくはポリアミンを前記ポリカルボジイミド鎖の形成中、前または後に添加し、前記モノ−もしくはポリオールまたはモノ−もしくはポリアミンは、モノ−もしくはポリヒドロキシアルカン、ポリエーテルモノ−もしくはポリオール、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリカプロラクタムポリオール、モノ―もしくはポリアミノアルカンまたはポリエーテルモノ−もしくはポリアミンであることを特徴とする方法。 架橋剤としての請求項1〜12のいずれか一項記載の前記ポリカルボジイミドと、水に分散されたポリマーであってカルボン酸官能基を含有するポリマーとを包含するコーティング混合物。 請求項13記載のコーティング混合物を基体に適用、前記水および、存在する場合は、前記溶剤とを蒸発させることにより得られる硬化された材料。