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WO2021221047A1 - 硬化触媒及び樹脂組成物 - Google Patents

硬化触媒及び樹脂組成物 Download PDF

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WO2021221047A1
WO2021221047A1 PCT/JP2021/016748 JP2021016748W WO2021221047A1 WO 2021221047 A1 WO2021221047 A1 WO 2021221047A1 JP 2021016748 W JP2021016748 W JP 2021016748W WO 2021221047 A1 WO2021221047 A1 WO 2021221047A1
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WO
WIPO (PCT)
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group
curing catalyst
carboxy group
powder coating
resin
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Application number
PCT/JP2021/016748
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English (en)
French (fr)
Inventor
直人 井上
剛 田形
元嘉 宮城
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.)
Koei Chemical Co Ltd
Original Assignee
Koei Chemical Co Ltd
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Publication date
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Priority to KR1020227038058A priority patent/KR20230002542A/ko
Priority to EP21797163.9A priority patent/EP4144436A4/en
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    • C08K5/00Use of organic ingredients
    • C08K5/0091Complexes with metal-heteroatom-bonds

Definitions

  • the present invention relates to a curing catalyst and a resin composition.
  • paints that do not generate organic solvents etc. have been attracting attention.
  • technologies related to water-based replacement of organic solvents with water and powder coatings that do not use solvents have been proposed.
  • the powder coating material include epoxy resin type, acrylic resin type, carboxy group-containing resin type (for example, polyester resin type), vinyl resin type and the like.
  • carboxy group-containing resin-based powder coating materials are attracting attention because they have well-balanced coating film performance.
  • Isocyanate-based curing agents are known as curing agents used for carboxy group-containing resin-based powder coating materials, but there is a problem that the blocking agent generated when the coating film is cured causes smoke and tar.
  • the triglycidyl isocyanurate-based curing agent does not contain a blocking agent, it is not preferable in terms of safety because it has effects on the human body such as skin irritation and mutagenicity.
  • the hydroxyalkylamide-based curing agent is preferable from the viewpoint of environmental influence because only water is generated when the coating film is cured (for example, Patent Document 1 and Non-Patent Document 1).
  • a carboxy group-containing resin-based powder coating material using a hydroxyalkylamide-based curing agent can be baked and cured at a relatively low temperature.
  • a thick steel plate or the like is used as the object to be coated, a large amount of heat and time are required to sufficiently transfer heat to the paint and the object to be coated. Therefore, a technique for accelerating the curing of the paint has been required.
  • a curing catalyst that accelerates the curing of a carboxy group-containing resin-based powder coating material using a hydroxyalkylamide-based curing agent has not been proposed so far.
  • the conventional conventional esterification reaction accelerating catalyst cannot obtain the effect of accelerating the reaction between the hydroxyalkylamide-based curing agent and the carboxy group-containing resin, and conversely, the reaction is carried out. The result was a delay.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and is a reaction between a hydroxyalkylamide-based curing agent and a carboxy group-containing resin, particularly, a carboxy group-containing resin-based powder coating material using a hydroxyalkylamide-based curing agent. It is an object of the present invention to provide a curing catalyst that accelerates curing, particularly curing of a polyester resin-based powder coating material.
  • the present invention is a curing catalyst that promotes the reaction between a compound having a ⁇ -hydroxyalkylamide group and a carboxy group-containing resin, and Mo, Cr, V, Fe, Co, Ni, Ga, Zr as metal atoms. , In, Ba, Ce, and Bi, comprising a compound comprising at least one selected from the group consisting of, In, Ba, Ce, and Bi.
  • the present invention is a curing catalyst that promotes the reaction between a compound having a ⁇ -hydroxyalkylamide group and a carboxy group-containing resin, and the curing catalyst is Mo, Cr, Al, V, Fe, Co, It is a curing catalyst containing a metal complex having at least one metal atom selected from the group consisting of Ni, Ga, Zr, In, Ba, Ce, and Bi as a central metal, and the metal complex has the following formula ( The present invention relates to a curing catalyst, which is a metal complex having either the ligand represented by 5) or 8-quinolinolat as a ligand.
  • R 3 and R 4 are independently an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, and an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, respectively.
  • the ligands of the metal complex are acetylacetonate, hexafluoroacetylacetonate, trifluoroacetylacetonate, 1,3-diphenyl-1,3-propanedionate, 2,2,6,6- Tetramethyl-3,5-heptanzionate, 2,4-hexanegeonate, 3,5-heptanezionate, 2-methylhexane-3,5-zionate, 6-methylheptane-2,4-zionate, 2 , 6-Dimethylheptane-3,5-Zionate, 2,2-Dimethylhexane-3,5-Zionate, Methylacetate, Ethylacetacetate, Isopropylacetate, tert-Butylacetate, Methylpropionylacetate, Ethylpropionylacetate , Isopropylpropionyl acetate, tert-butylpropionyl acetate, methylisobut
  • a method for applying a powder coating material wherein the powder coating composition according to [15] and [13] is applied to an object to be coated and cured by heating.
  • a curing catalyst that accelerates the reaction between a hydroxyalkylamide-based curing agent and a carboxy group-containing resin, particularly curing of a powder coating material containing a hydroxyalkylamide-based curing agent and a carboxy group-containing resin, particularly a polyester resin.
  • a curing catalyst that accelerates the curing of a powder coating material can be provided.
  • the resin composition according to the embodiment of the present invention comprises a resin having a carboxy group (hereinafter, may be simply referred to as "carboxy group-containing resin"), a compound having a ⁇ -hydroxyalkylamide group, and a metal atom.
  • a curing catalyst containing a compound containing at least one selected from the group consisting of Mo, Cr, V, Fe, Co, Ni, Ga, Zr, In, Ba, Ce, and Bi. Al may be contained as the metal atom.
  • the use of the resin composition according to the present embodiment is not particularly limited, but it can be suitably used as a powder coating resin composition containing a compound having a ⁇ -hydroxyalkylamide group and a resin having a carboxy group. In particular, it can be suitably used as a powder coating resin composition containing a compound having a ⁇ -hydroxyalkylamide group and a polyester resin having a carboxy group (among others, a polyester resin having a carboxy group at the terminal).
  • the carboxy group-containing resin is not particularly limited as long as it is a resin containing a carboxy group in the molecule, but for example, a polyester resin having a carboxy group (hereinafter, may be simply referred to as "polyester resin”) or a carboxy group. (Hereinafter, it may be referred to as “carboxy group-containing vinyl resin”) and the like, and a polyester resin having a carboxy group and a vinyl resin having a carboxy group can be used in combination.
  • a polyester resin having a carboxy group is preferable, and a polyester resin having a carboxy group at the end is more preferable, because a coating film having excellent corrosion resistance can be formed when it is used as a powder coating material.
  • Polyester resin is synthesized by polycondensing polyvalent carboxylic acid and glycol.
  • the polyvalent carboxylic acid is not particularly limited, and examples thereof include aromatic dicarboxylic acids, saturated aliphatic dicarboxylic acids, and trivalent or higher carboxylic acids.
  • aromatic dicarboxylic acid include isophthalic acid, terephthalic acid, 5-sodium sulfoisophthalic acid, phthalic anhydride, biphenyldicarboxylic acid, naphthalenedicarboxylic acid, 5-tert-butyl-1,3-benzenedicarboxylic acid and the like. Be done.
  • saturated aliphatic dicarboxylic acid examples include succinic acid, adipic acid, azelaic acid, sebacic acid, dodecanedicarboxylic acid, 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid and the like.
  • trivalent or higher carboxylic acid examples include trimellitic acid, trimesic acid, pyromellitic acid and the like.
  • the polyvalent carboxylic acid preferably contains isophthalic acid or terephthalic acid. As the polyvalent carboxylic acid, one kind or two or more kinds can be used.
  • the polyvalent carboxylic acid it is preferable that the total ratio of terephthalic acid and isophthalic acid to the total polyvalent carboxylic acid is 70 mol% or more.
  • a polyvalent carboxylic acid that satisfies the above conditions preferable durability and physical properties of the formed coating film can be obtained.
  • the total ratio of terephthalic acid and isophthalic acid is more preferably 75 mol% or more, and further preferably 80 mol% or more.
  • the glycol is not particularly limited, and examples thereof include aliphatic glycols, alicyclic glycols, aromatic glycols, and trihydric or higher alcohols.
  • examples of the aliphatic glycol include neopentyl glycol, ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 2-methyl-1,3-propanediol, and 2-butyl-2.
  • Examples of the aromatic glycol include an ethylene oxide adduct of bisphenol A and an ethylene oxide adduct of bisphenol S.
  • Examples of trihydric or higher alcohols include trimethylolpropane, pentaerythritol, glycerin and the like.
  • the glycol preferably contains neopentyl glycol, ethylene glycol, and 1,6-hexanediol. As the glycol, one kind or two or more kinds can be used.
  • polyester resin When a polyester resin is used in the present embodiment, it is preferable that 50% or more, preferably 60% or more of the ends of the polyester resin is an aliphatic dicarboxylic acid having 4 to 12 carbon atoms.
  • the acid value of the polyester resin is preferably 10 to 80 mgKOH / g.
  • the acid value of the polyester resin is less than 10 mgKOH / g, sufficient mechanical properties of the formed coating film cannot be obtained. Further, when the acid value of the polyester resin exceeds 80 mgKOH / g, the formed coating film becomes hard and brittle.
  • the molecular weight of the polyester resin is not particularly limited, but can be, for example, 5,000 to 20,000 in terms of mass average molecular weight. By setting the mass average molecular weight of the polyester resin in the above range, the physical properties of the formed coating film can be improved.
  • the glass transition temperature (Tg) of the polyester resin is not particularly limited, but can be, for example, 40 to 70 ° C. By setting the glass transition temperature in the above range, the smoothness of the formed coating film can be improved.
  • the polyester resin can be produced by a known method using the above polyvalent carboxylic acid and glycol as raw materials. For example, it is obtained by carrying out an esterification or transesterification reaction at a temperature of 200 to 280 ° C., and then carrying out a polycondensation reaction at a temperature of 230 to 290 ° C. using a catalyst under a reduced pressure of 5 hPa or less.
  • the molecular weight of the carboxy group-containing vinyl resin is not particularly limited, but for example, the mass average molecular weight is preferably in the range of 2,000 to 200,000, and more preferably in the range of 2,000 to 100,000.
  • the mass average molecular weight of the carboxy group-containing vinyl resin in the above range, the physical properties of the formed coating film can be improved.
  • the glass transition temperature (Tg) of the carboxy group-containing vinyl resin is not particularly limited, but is preferably in the range of 30 to 140 ° C, more preferably in the range of 35 to 120 ° C. If the glass transition temperature (Tg) is less than 30 ° C., the blocking resistance of the coating film may decrease, and if it exceeds 140 ° C., the smoothness of the coating film may decrease.
  • the acid value of the carboxy group-containing vinyl resin is preferably 20 to 200 mgKOH / g, more preferably 25 to 150 mgKOH / g. If the acid value is less than 20 mgKOH / g, the curability may decrease, and if it exceeds 200 mgKOH / g, the corrosion resistance of the coating film may decrease.
  • Examples of the carboxy group-containing vinyl resin include a carboxy group-containing radically polymerizable unsaturated monomer and another radically polymerizable unsaturated monomer in a solution polymerization method, a suspension polymerization method, an emulsion polymerization method, and the like.
  • a carboxy radical-containing vinyl resin obtained by appropriately reacting with a known polymerization method such as a bulk polymerization method and under known polymerization conditions so as to be within the above-mentioned acid value, molecular weight, and glass transition temperature (Tg) range. Can be mentioned.
  • the solvent used in the reaction of water, organic solvent, etc. is removed by distillation under reduced pressure after the reaction.
  • carboxy group-containing radically polymerizable unsaturated monomer examples include unsaturated acids such as acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, maleic acid, and maleic anhydride, or acid anhydrides thereof.
  • radically polymerizable unsaturated monomers include, for example, hydroxyalkyl esters of acrylic acid such as 2-hydroxyethyl (meth) acrylate or methacrylic acid having 2 to 8 carbon atoms; styrene, ⁇ -methinorestyrene, vinyl.
  • Vinyl aromatic compounds such as toluene and ⁇ -chlorostyrene; methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, n-butyl (meth) acrylate, i-butyl (meth) acrylate, tert-butyl (meth) acrylate, 2 -Ethylhexyl (meth) acrylate, n-octyl (meth) acrylate, decyl (meth) acrylate, lauryl (meth) acrylate, stearyl (meth) acrylate, cyclohexyl (meth) acrylate, isobornyl (meth) acrylate, tri Examples thereof include alkyl esters and cyclic alkyl esters having 1 to 24 carbon atoms of acrylic acid such as cyclodecanyl (meth) acrylate or methacrylic acid.
  • a compound having a ⁇ -hydroxyalkylamide group has a plurality of active hydroxyl groups in the molecule and is used as a curing agent for a carboxy group-containing resin.
  • the compound having a ⁇ -hydroxyalkylamide group is a compound that undergoes an esterification reaction with the carboxy group of the carboxy group-containing resin to crosslink the carboxy group-containing resin, and the substituent represented by the following general formula (1) is used. It is preferably a compound having two or more in the molecule.
  • the compound having a ⁇ -hydroxyalkylamide group is more preferably a compound represented by the following general formula (2).
  • R 1 represents a hydrogen atom and an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, which may be the same or different from each other.
  • R 2 represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms or HOCH (R 1 ) CH 2- , which may be the same or different.
  • A represents an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms or a cycloalkylene group having 3 to 10 carbon atoms.
  • R 1 in the above general formulas (1) and (2) a hydrogen atom or a methyl group is preferable.
  • R 2 a HOCH (R 1 ) CH 2 -group is preferable.
  • a in the general formula (2) an alkylene group having 4 to 8 carbon atoms is preferable.
  • the compound having a ⁇ -hydroxyalkylamide group is not particularly limited, but for example, N, N, N', N'-tetrakis (2-hydroxyethyl) adipamide (Primid XL-552, manufactured by EMS), N. , N, N', N'-tetrakis (2-hydroxypropyl) adipamide (Primid QM1260, manufactured by EMS) and the like.
  • N, N, N', N'-tetrakis (2-hydroxyethyl) adipamide (Primid XL-552, manufactured by EMS)
  • N. , N, N', N'-tetrakis (2-hydroxypropyl) adipamide Principal QM1260, manufactured by EMS
  • the mixing ratio of the carboxy group-containing resin and the compound having a ⁇ -hydroxyalkylamide group is such that the molar equivalent ratio of the hydroxyl group of the ⁇ -hydroxyalkylamide group to the carboxy group in the carboxy group-containing resin is 0.7 to 1.2. It is preferable to have.
  • the molar equivalent ratio of the hydroxyl group of the ⁇ -hydroxyalkylamide group is less than 0.7, there are few cross-linking points with the carboxy group-containing resin, and the coating strength is lowered.
  • the molar equivalent ratio of the hydroxyl groups of the ⁇ -hydroxyalkylamide group exceeds 1.2, a preferable coating film appearance cannot be obtained.
  • the curing catalyst is an esterification reaction of a carboxy group of a carboxy group-containing resin with a ⁇ -hydroxyalkylamide group, particularly an esterification reaction of a carboxy group of a polyester resin with a ⁇ -hydroxyalkylamide group, particularly a terminal carboxy group of a polyester resin. Promotes the esterification reaction between and the ⁇ -hydroxyalkylamide group.
  • the curing catalyst contains a compound containing at least one selected from the group consisting of Mo, Cr, V, Fe, Co, Ni, Ga, Zr, In, Ba, Ce, and Bi as metal atoms. Above all, it is preferable to contain a compound containing at least one of Mo and Cr as a metal atom. Most preferably, it contains a compound containing Mo as a metal atom.
  • the curing catalyst may contain a compound containing Al as a metal atom.
  • the esterification reaction between the carboxy group and the ⁇ -hydroxyalkylamide group of the carboxy group-containing resin is not the reaction mechanism represented by the following reaction formula (3), but as shown in the following formula (4), ⁇ -hydroxy. It is presumed to proceed via the cyclization reaction of the alkylamide group.
  • a cyclization reaction is carried out in which the hydroxyl group in the ⁇ -hydroxyalkylamide group is nucleophilically added to the carbon atom of the carbonyl group to form a 5-membered ring in the molecule. ..
  • the 5-membered cyclized ⁇ -hydroxyalkylamide group causes a deprotonation reaction of the carboxy group at the terminal of the carboxy group-containing resin to generate a carboxylate anion.
  • an NO acyl transition occurs as a side reaction.
  • the inventors of the present application have stated that the conventional esterification reaction promoting catalyst promotes the side reaction represented by (v) of the above formula (4) and inhibits the esterification reaction between the carboxy group-containing resin and ⁇ -hydroxyalkylamide. I thought it might be. Therefore, the present inventors have come up with a curing catalyst according to the present embodiment, which is considered to promote the cyclization reaction of ⁇ -hydroxyalkylamide.
  • the curing catalyst preferably contains a metal complex having the above metal atom as a central metal.
  • the ligand of the metal complex include a ligand represented by the following formula (5), 8-quinolinolato and the like.
  • R 3 and R 4 are independently an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, and an aryloxy having 6 to 20 carbon atoms, respectively.
  • An aralkyloxy group having 7 to 12 more preferably an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, an aryl group having 6 to 12 carbon atoms, an aryloxy group having 6 to 12 carbon atoms, and a carbon number of carbon atoms. It is an aralkyl group having 7 to 12 or an aralkyloxy group having 7 to 12 carbon atoms.
  • the alkyl group having 1 to 20 carbon atoms includes a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, a tert-butyl group, an n-pentyl group, an isopentyl group, a neopentyl group and n.
  • alkyl groups are mentioned, preferably methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, tert-butyl group, n-pentyl group, isopentyl group, neopentyl group, n- It is a hexyl group.
  • alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms include a methoxy group, an ethoxy group, an n-propoxy group, an isopropoxy group, an n-butoxy group, an isobutoxy group, a tert-butoxy group, an n-pentyloxy group and an isopentyloxy group.
  • An unsubstituted linear or branched chain having 1 to 1 to carbon atoms such as a neopentyloxy group, an n-hexyloxy group, an n-heptyloxy group, an n-octyloxy group, an n-nonyloxy group, and an n-decyloxy group.
  • Twenty alkoxy groups are mentioned, preferably methoxy group, ethoxy group, n-propoxy group, isopropoxy group, n-butoxy group, isobutoxy group, tert-butoxy group, n-pentyloxy group, isopentyloxy group, neo.
  • aryl group having 6 to 20 carbon atoms include a phenyl group, a toluyl group, a xsilyl group, a naphthyl group, an anthryl group, a phenanthryl group, a phenylphenyl group and the like, and a phenyl group, a toluyl group, a xsilyl group and a naphthyl group are preferable.
  • the aryloxy group having 6 to 20 carbon atoms include a phenyloxy group and a 2-naphthyloxy group.
  • Examples of the aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms include a benzyl group, a phenylethyl group and a methylphenylethyl group.
  • Examples of the aralkyloxy group having 7 to 20 carbon atoms include benzyloxy and phenethyloxy groups.
  • acetylacetonate (2,4-pentanedionate, acac), hexafluoroacetylacetonate, trifluoroacetylacetonate, 1,3-diphenyl-1,3- Propanezionate (dbm), 2,2,6,6-tetramethyl-3,5-heptanzionate (tmhd), 2,4-hexanegeonate, 3,5-heptanzionate, 2-methylhexane- 3,5-Gionate, 6-Methylheptane-2,4-Gionate, 2,6-Dimethylheptane-3,5-Gionate, 2,2-Dimethylhexane-3,5-Gionate, Methylacetacetate, Ethylacetacetate , Isopropylacetate, tert-butylacetate, methylpropionylacetate, ethylpropionylacetate, isopropylpropion
  • a preferable curing promoting effect can be obtained by the metal complex having the above-mentioned ligand is not clear, but for example, when the metal complex has the above-mentioned ligand, the dispersibility of the metal complex in the powder coating is improved. It is possible that the reason is to do so.
  • the curing catalyst may contain a compound other than the metal complex containing the metal atom.
  • examples of the above compounds include metal oxides, metal sulfides, chlorides, lithium salts, sodium salts, potassium salts, ammonium salts, phosphates, silicates, acetates and hydrates thereof.
  • the metal oxide for example, a three-molybdenum oxide (MoO 3), molybdic acid, molybdenum dioxide (MoO 2), molybdenum oxide methoxide (Mo 2 O 5 (OCH 3 ) 2 ⁇ 2CH 3 OH), molybdenum oxide ethoxide (Mo 2 O 5 (OC 2 H 5) 2 ⁇ 2C 2 H 5 OH), molybdenum oxide isopropoxide (Mo 2 O 5 (OCH ( CH 3) 2) 2 ⁇ 2 (CH 3) 2 CHOH), oxide during molybdenum butoxide (Mo 2 O 5 (OC 4 H 9) 2 ⁇ 2 (C 4 H 9 OH), Mo 2 O 5 (OR X) 2 ⁇ 2R Y OH etc.
  • MoO 3 molybdic acid
  • molybdenum dioxide (MoO 2) molybdenum oxide methoxide
  • Mo 2 O 5 (OC 2 H 5) molybdenum oxide ethoxide
  • R X is the number of carbon atoms
  • examples thereof include molybdenum oxide alcoholide compounds represented by alkyl groups 1 to 6 and RY is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms.
  • metal sulfides include molybdenum disulfide (MoS 2). ), Molybdenum trisulfide (MoS 3 ) and the like.
  • Examples of the chloride include molybdenum dichloride and the like.
  • the lithium salt include lithium molybdate (Li 2 MoO 4 ) and the like.
  • Examples of the salt include sodium molybdate (Na 2 MoO 4 ) and the like.
  • Examples of the potassium salt include potassium molybdate (K 2 MoO 4 ) and the like.
  • ammonium salt examples include hepta molybdenum. Examples thereof include ammonium acid ((NH 4 ) 6 (Mo 7 O 24 )), ammonium molybdate and the like ((NH 4 ) 2 MoO 4 ).
  • phosphate examples include 12 molybdenum (VI) phosphate (12 MoO). 3 ⁇ H 3 PO 4 ), 12 molybdenum (VI) ammonium phosphate ((NH 4 ) 3 PO 4 ⁇ 12MoO 3 ), 12 molybdenum (VI) sodium phosphate (Na 3 PO 4 ⁇ 12MoO 3 ) and the like can be mentioned. .
  • the silicate for example, 12 as the molybdo (VI) such as silicic acid (Si (OH) 4 ⁇ 12MoO 3) can be mentioned.
  • acetates for example, molybdenum (II) acetate dimer ( ⁇ Mo ( OAc) 2 ⁇ 2 ), molybdenum diacetate (VI) (MoO 2 (OAc) 2 ) and the like can be mentioned.
  • the BET specific surface area of the metal oxide as a curing catalyst is preferably 1.0 m 2 / g or more, and more preferably 13 m 2 / g or more.
  • the content of the curing catalyst is preferably 0.01 to 30% by weight in the resin composition, particularly the powder coating composition. If the content of the curing catalyst is less than 0.01% by weight, preferable curability cannot be obtained. Even if the content of the curing catalyst is increased by more than 30% by weight, no further effect can be obtained.
  • the content of the curing catalyst is more preferably 0.1 to 10% by weight.
  • the resin composition according to the present embodiment may contain known components other than the above as long as the effects of the present invention are not impaired.
  • non-reactive resins thermosetting resins, photocurable resins, curing agents used in combination with compounds having ⁇ -hydroxyalkylamide groups, photoinitiators, sensitizers, leveling agents, light stabilizers, antioxidants.
  • Pigments, fillers, adhesion-imparting agents, pinhole inhibitors and the like may be contained.
  • the average particle size of the powder coating composition is not particularly limited, but is appropriate, for example, depending on the coating method of the powder coating composition described later.
  • the average particle size can be selected.
  • the particle size of the powder coating composition can be 15 to 50 ⁇ m.
  • the particle size of the powder coating composition can be 50 to 200 ⁇ m.
  • the particle size of the powder coating composition means the volume average particle size (D50) unless otherwise specified.
  • the volume average particle size can be measured by using a known method such as a laser diffraction method.
  • the method for producing the resin composition according to the present embodiment includes a method for adding and mixing a compound having a ⁇ -hydroxyalkylamide group to a carboxy group-containing resin and the curing catalyst of the present invention, a compound having a ⁇ -hydroxyalkylamide group, and a method for producing the resin composition.
  • Examples thereof include a method of adding the curing catalyst of the present invention to a resin composition containing a carboxy group-containing resin, and the mixing order and mixing method are not particularly limited.
  • the conditions for heat-curing the resin composition according to the present embodiment include functional groups involved in curing ( ⁇ -hydroxyalkylamide groups of a compound having a carboxy group and a ⁇ -hydroxyalkylamide group of a carboxy group-containing resin) and curing.
  • the heating temperature is preferably 180 ° C. or lower, more preferably 150 to 170 ° C. Since the resin composition according to the present embodiment contains a curing catalyst, even when the heat curing temperature is set to the above, preferable curability can be obtained at a lower temperature than the conventional resin composition.
  • the method for producing the powder coating composition according to the present embodiment includes a method of adding and mixing the curing catalyst of the present invention to a commercially available powder coating composition, or a premixing step and a melt kneading step described later. Examples thereof include a method having a crushing step and a classification step.
  • the method for adding and mixing the curing catalyst according to the present embodiment to a commercially available powder coating composition is not particularly limited, but for example, the present embodiment is applied to the particle surface of a commercially available powder coating composition by spray coating or the like. Examples thereof include a method of uniformly spraying the curing catalyst according to the form. Further, the resin composition may be pulverized and classified to form a powder coating material.
  • a method for producing a powder coating composition having a premixing step, a melt kneading step, a crushing step, and a classification step will be described.
  • the carboxy group-containing resin, the compound having a ⁇ -hydroxyalkylamide group, the curing catalyst, and if necessary, additives and the like are mixed with a Henschel mixer having a high-speed rotor, a super mixer, and the like. Mix dry by machine. In addition to the above, mixing may be performed using a Nauter mixer or the like having a low-speed rotary blade.
  • the curing catalyst can be uniformly dispersed in the powder coating composition, and a preferable curing promoting effect can be obtained.
  • the mixture after the dry mixing is melt kneaded using various types of extruders.
  • various types of extruders such as single-screw, two-screw, and planetary gears can be used.
  • Each component is kneaded in a molten state to make it uniform.
  • the conditions for melt kneading are not particularly limited, and can be carried out under temperature conditions of, for example, 70 to 140 ° C. It is preferable that the melt-kneaded mixture is cooled by a cooling roll, a cooling conveyor, or the like to be solidified into pellets.
  • the mixture that has been homogenized in the melt kneading process and has become pellets is crushed.
  • the pellets can be crushed using a crusher such as a pin mill, a hammer mill, or a jet mill.
  • the mixture crushed in the crushing step is classified into those having a specific particle size using a vibration sieve, an ultrasonic sieve, a cyclone type classifier, or the like.
  • a plurality of the above classifiers may be used in combination.
  • the classification step at least one of particles having a diameter of less than 10 ⁇ m and particles having a diameter of more than 100 ⁇ m is removed, for example. As a result, the powder coating composition according to the present embodiment can be obtained.
  • the method for coating the powder coating composition according to the present embodiment is carried out by applying the powder coating composition to one side or both sides of the object to be coated, drying the powder coating composition as necessary, and heat-curing the composition.
  • the coating method of the powder coating composition is not particularly limited, and an electrostatic coating method, an electrostatic spraying method, a spraying method, a fluidized immersion method, a spraying method, a spraying method, a thermal spraying method, a plasma spraying method, or the like can be used. can.
  • the conditions for heat-curing the powder coating composition include the amount of functional groups involved in curing ( ⁇ -hydroxyalkylamide groups of compounds having a carboxy group and ⁇ -hydroxyalkylamide group of a carboxy group-containing resin) and a curing catalyst.
  • the heating temperature is preferably 180 ° C. or lower, more preferably 150 to 170 ° C. Since the powder coating composition according to the present embodiment contains a curing catalyst, even when the heat curing temperature is set to the above, preferable curing property can be obtained at a lower temperature than the conventional powder coating composition. Be done.
  • the object to be coated of the powder coating composition according to the present embodiment is not particularly limited, but for example, an inorganic base material such as glass or ceramic, polycarbonate, polyester, urethane, acrylic, polyacetate cellulose, polyamide, polyimide, polystyrene, etc. , Resin materials such as epoxy resin, polyolefin, polycycloolefin, polyvinyl alcohol, and various metal plates such as iron plate, steel plate, aluminum plate, and stainless steel plate. Since the powder coating composition according to the present embodiment has preferable curability, a preferable coating film can be obtained even when a thick metal plate or the like is used as the object to be coated.
  • an inorganic base material such as glass or ceramic, polycarbonate, polyester, urethane, acrylic, polyacetate cellulose, polyamide, polyimide, polystyrene, etc.
  • Resin materials such as epoxy resin, polyolefin, polycycloolefin, polyvinyl alcohol, and various metal plates such as iron plate, steel
  • the powder coating composition according to the present embodiment may be directly coated on the object to be coated, or may be surface-treated by a known method and then coated with the powder coating composition. good. Further, the powder coating composition according to the present embodiment may be coated on the coating film to which a known undercoat coating such as an electrodeposition coating material or a primer is applied to the object to be coated.
  • a known undercoat coating such as an electrodeposition coating material or a primer is applied to the object to be coated.
  • the film thickness of the coating film can be set to, for example, 5 to 1000 ⁇ m. From the viewpoint of preventing see-through of the coating film and generation of air bubbles, the film thickness of the coating film may be 20 to 150 ⁇ m. In applications where weather resistance is highly required, the film thickness of the coating film may be 100 to 200 ⁇ m.
  • 1 1 H-NMR analysis and IR analysis were performed under the following conditions.
  • 1 H-NMR analysis 1 H-NMR analysis was carried out at 400 MHz using a nuclear magnetic resonance apparatus AV400 manufactured by Bruker Co., Ltd. and DMSO-d6 as a solvent.
  • -IR analysis IR analysis was performed using FTS-165 (manufactured by Bio-Rad Laboratories, Inc.).
  • FTS-165 manufactured by Bio-Rad Laboratories, Inc.
  • IR analysis was performed using FTS-165 (manufactured by Bio-Rad Laboratories, Inc.).
  • the IR analysis was performed by the ATR method using FT / IR-6600 manufactured by JASCO Corporation.
  • the sources of various reagents in the synthetic examples described below are as follows. Dibenzoylmethane (Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd.), Acetylacetone (Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd.), Acetic acid (Genuine Chemical Co., Ltd.), Anhydrous Acetic Acid (Fuji Film Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), 8-Kinolinol (Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd.) Company), Nitrate (Fuji Film Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), Sodium Molybate Dihydrate (Fuji Film Wako Pure Chemical Industries, Ltd.)
  • Example 1-1 As a powder coating material containing a polyester resin and a compound having a ⁇ -hydroxyalkylamide group, a commercially available powder coating material, PE780 Line Gray (manufactured by Kuboko Paint Co., Ltd.) was used. To 150 mg of the above powder coating material, 1.5 mg (1.0% by weight) of bis (acetylacetonate) molybdenum (VI) dioxide (MoO 2 (acac) 2) was added as a curing catalyst, and in Example 1-1. It was used as a sample for evaluating the powder coating composition.
  • PE780 Line Gray manufactured by Kuboko Paint Co., Ltd.
  • acac indicates acetylacetonate (2,4-pentanedionate)
  • tmhd indicates 2,2,6,6-tetramethyl-3,5-heptanedionate.
  • dbm indicates 1,3-diphenyl-1,3-propanedionate.
  • Examples 2-1 to 2-8 and Comparative Examples 2-1 to 2-3 were the same as those of Example 1-1, except that the compounds shown in Table 1 were used as catalysts and the amounts shown in Table 1 were used. Evaluation samples were prepared under the same conditions. Examples of synthesis of each catalyst are shown below.
  • Examples 1-17, 1-18, 1-19 and 1-20 were carried out using molybdenum trioxide (MoO 3 ) having a BET specific surface area shown in Table 1 as a catalyst.
  • MoO 3 of Example 1-17 manufactured by Genuine Chemical Co., Ltd.
  • MoO 3 of Example 1-18 average particle size: 13-80 nm, manufacturer: EM Japan Co., Ltd.
  • Examples 1-19 to 1- 20 MoO 3 average particle size: 100 nm, manufacturer: Sigma-Aldrich
  • MoO 2 (acac) 2 Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd.
  • MoO 2 (tmhd) 2 STREM Chemicals
  • Al (acac) 3 Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd.
  • VO (acac) 2 Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd.
  • Cr (acac) 3 Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd.
  • Fe molybdenum trioxide
  • Ph 2 NH 2 (OTf) of Comparative Example 2-2 is a compound (diphenylammonium trifluoromethanesulfonate) having a structure represented by the following formula (7), and a compound manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. was used.
  • ZnTAC24 of Comparative Example 2-3 was a compound having a structure represented by the following formula (8) (oxo [hexa (trifluoroacetic acid)] tetrazinc trifluoroacetic acid adduct] and was manufactured by Strem Chemicals. ..
  • the BET specific surface area of the molybdenum trioxide used in Examples 1-17, 1-18, 1-19 and 1-20 was measured as follows.
  • molybdenum trioxide was placed in a pretreatment device for adsorption measurement (device name: BELPREP-vacII manufactured by Microtrac Bell Co., Ltd.) and evacuated by vacuum heating at 120 ° C. for 8 hours.
  • the amount of nitrogen adsorbed on the pretreated molybdenum trioxide was measured by a constant-capacity gas adsorption method at a liquid nitrogen temperature (77K) using a nitrogen adsorption measuring device (device name: BELSORP-miniII manufactured by Microtrac Bell Co., Ltd.). Measured by.
  • the adsorption measurement program mounted on the BELSORP-miniII was used. From the measured nitrogen adsorption amount, the specific surface area was calculated by the BET method using the analysis program mounted on BELSORP-miniII.
  • the measurement conditions are as follows. Adsorption temperature: 77K Adsorbent: Nitrogen Saturated vapor pressure: Measured Adsorbate cross-sectional area: 0.162 nm 2 Equilibrium wait time: 500 sec The equilibrium waiting time is the waiting time after reaching the adsorption equilibrium state (a state in which the pressure change at the time of adsorption / desorption becomes a predetermined value or less).
  • the catalyst can be uniformly dispersed in the powder coating material while heating, so that the curing acceleration property of the catalyst can be preferably evaluated.
  • Hot plate rise waiting time 10 seconds The time required from the start of measurement to reaching the torque determination value of 120% was defined as the curing time.
  • the non-catalyst data was measured under the same conditions as in Comparative Example 1-1, and used as the reference values shown in Table 1.
  • the relative value of the curing time with respect to the reference value is shown in Table 1 as the relative value of the curing time.
  • the relative value of the curing time was smaller than 1, it was evaluated that the curing catalyst promoted the curing of the powder coating composition. The results are shown in Table 1.
  • a THF suspension was prepared using the powder coating composition evaluation samples of Examples 1-1 to 1-3 and Comparative Example 1-1.
  • the amount of catalyst shown in Table 1 was added to 100 parts by weight of the powder coating material, and 200 parts by weight of THF (tetrahydrofuran) was added to uniformly disperse the powder coating material and the catalyst in THF to prepare a THF suspension.
  • THF tetrahydrofuran
  • 1 ml of the above THF suspension was added dropwise to an aluminum plate (44 ⁇ 66 ⁇ 0.2 mm), and the suspension was applied by a spin coating method (3000 rpm, 20 sec).
  • the aluminum plate coated with the THF suspension was put into an oven (160 ° C., 15 min) to cure the coating film, and a coating film was formed on the aluminum plate.
  • the film thickness of the coating film was measured, it was about 8 ⁇ m.
  • the catalyst can also be uniformly dispersed in the powder coating material by the above-mentioned suspension method using THF, and the curing acceleration property of the catalyst can be preferably evaluated.
  • Example 1-1 to 1-3 and Comparative Example 1-1 on which the coating film was formed were subjected to a rubbing test to evaluate the curability of the coating film.
  • the surface of the coating film was rubbed 50 times back and forth with absorbent cotton containing xylene, and then the state of the coating film was visually observed and evaluated based on the following evaluation criteria.
  • the results are shown in Table 2. 2: Almost no change is observed in the coating film. 1: Dissolution of the coating film is observed in a region of less than 50% of the coating film.
  • the powder coating composition evaluation sample of the example has a curing time relative value smaller than 1 as compared with the powder coating composition evaluation sample of the comparative example, and the curing of the powder coating is promoted. It has been shown.
  • the powder coating composition evaluation sample of the example showed higher curability at a low temperature of about 160 ° C. than the powder coating composition evaluation sample of the comparative example.

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Abstract

ヒドロキシアルキルアミド系硬化剤とカルボキシ基含有樹脂との反応、とりわけ、ヒドロキシアルキルアミド系硬化剤を用いたカルボキシ基含有樹脂系粉体塗料の硬化、特にポリエステル樹脂系粉体塗料の硬化を促進させる、硬化触媒を提供すること。 β-ヒドロキシアルキルアミド基を有する化合物と、カルボキシ基含有樹脂の反応を促進する硬化触媒であり、金属原子としてMo、Cr、V、Fe、Co、Ni、Ga、Zr、In、Ba、Ce、及びBiからなる群より選ばれる少なくともいずれか1つを含む化合物を含有する、硬化触媒。上記金属原子はMoであることが好ましい。上記金属原子にはAlが含まれていてもよい。

Description

硬化触媒及び樹脂組成物
 本発明は、硬化触媒及び樹脂組成物に関する。
 従来、環境や人体への影響を鑑み、有機溶剤等の発生を伴わない塗料が注目されている。例えば、有機溶剤を水に置き換える水性化や、溶剤を使用しない粉体塗料に関する技術が提案されている。粉体塗料としてはエポキシ樹脂系、アクリル樹脂系、カルボキシ基含有樹脂系(例えば、ポリエステル樹脂系等)、ビニル樹脂系等が挙げられる。中でもカルボキシ基含有樹脂系粉体塗料はバランスの取れた塗膜性能を有するため注目を集めている。
 カルボキシ基含有樹脂系粉体塗料に用いられる硬化剤としては、イソシアナート系硬化剤が知られているが、塗膜硬化時に発生するブロック剤が煙やヤニの原因となる問題がある。また、トリグリシジルイソシアヌレート系硬化剤はブロック剤を含有しないものの、皮膚刺激性、変異原性等、人体への影響が認められることから、安全上好ましくない。一方、ヒドロキシアルキルアミド系硬化剤は、塗膜硬化時に水のみが発生するため、環境影響の観点から好ましい(例えば、特許文献1、非特許文献1)。
特開2001-254048号公報
"Low-Temperature-Curing Powder Coatings System",Paint&Coatings Industry,2018,October
 ヒドロキシアルキルアミド系硬化剤を用いたカルボキシ基含有樹脂系粉体塗料は、比較的低温での焼付硬化が可能とされている。しかし、例えば厚手の鋼板等を被塗装体とする場合、熱を塗料及び被塗装体に十分に伝達させるには多くの熱量と時間とを必要とする。このため、塗料の硬化を促進させる技術が求められていた。しかし、ヒドロキシアルキルアミド系硬化剤を用いたカルボキシ基含有樹脂系粉体塗料の硬化を促進させる硬化触媒については、従来提案されていなかった。また、本発明者らが検討を行ったところ、従来の従来のエステル化反応促進触媒では、ヒドロキシアルキルアミド系硬化剤とカルボキシ基含有樹脂との反応を促進させる効果が得られず、逆に反応を遅延させてしまう結果となった。
 本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、ヒドロキシアルキルアミド系硬化剤とカルボキシ基含有樹脂との反応、とりわけ、ヒドロキシアルキルアミド系硬化剤を用いたカルボキシ基含有樹脂系粉体塗料の硬化、特にポリエステル樹脂系粉体塗料の硬化を促進させる、硬化触媒を提供することを目的とする。
 [1] 本発明は、β-ヒドロキシアルキルアミド基を有する化合物と、カルボキシ基含有樹脂の反応を促進する硬化触媒であり、金属原子としてMo、Cr、V、Fe、Co、Ni、Ga、Zr、In、Ba、Ce、及びBiからなる群より選ばれる少なくともいずれか1つを含む化合物を含有する、硬化触媒に関する。
 [2] 前記硬化触媒が前記金属原子を含む、金属酸化物、金属硫化物、塩化物、リチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩、リン酸塩、ケイ酸塩、酢酸塩及びこれらの水和物のうちいずれかである、[1]に記載の硬化触媒。
 [3] また、本発明は、β-ヒドロキシアルキルアミド基を有する化合物と、カルボキシ基含有樹脂の反応を促進する硬化触媒であり、前記硬化触媒はMo、Cr、Al、V、Fe、Co、Ni、Ga、Zr、In、Ba、Ce、及びBiからなる群より選ばれる少なくともいずれか1つの金属原子を中心金属とする金属錯体を含有する硬化触媒であり、前記金属錯体が、下記式(5)で表される配位子又は8-キノリノラトのうちいずれかを配位子とする金属錯体である、硬化触媒に関する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
(式(5)中、R及びRはそれぞれ独立に炭素数1~20のアルキル基、炭素数1~20のアルコキシ基、炭素数6~20のアリール基、炭素数6~20のアリールオキシ基、炭素数7~20のアラルキル基又は炭素数7~20のアラルキルオキシ基である。)
 [4] 前記金属錯体の配位子が、アセチルアセトナート、ヘキサフルオロアセチルアセトナート、トリフルオロアセチルアセトナート、1,3-ジフェニル-1,3-プロパンジオナート、2,2,6,6-テトラメチル-3,5-ヘプタンジオナート、2,4-ヘキサンジオナート、3,5-ヘプタンジオナート、2-メチルヘキサン-3,5-ジオナート、6-メチルヘプタン-2,4-ジオナート、2,6-ジメチルヘプタン-3,5-ジオナート、2,2-ジメチルヘキサン-3,5-ジオナート、メチルアセトアセテート、エチルアセトアセテート、イソプロピルアセトアセテート、tert-ブチルアセトアセテート、メチルプロピオニルアセテート、エチルプロピオニルアセテート、イソプロピルプロピオニルアセテート、tert-ブチルプロピオニルアセテート、メチルイソブチリルアセテート、エチルイソブチリルアセテート、イソプロピルイソブチリルアセテート、tert-ブチルイソブチリルアセテート、メチルピバロイルアセテート、エチルピバロイルアセテート、イソプロピルピバロイルアセテート、tert-ブチルピバロイルアセテート、及び8-キノリノラトのうちいずれかである、[3]に記載の硬化触媒。
 [5] 前記金属原子がMoである、[1]~[4]のいずれかに記載の硬化触媒。
 [6] 前記硬化触媒が三酸化モリブデンである[1]に記載の硬化触媒。
 [7] BET比表面積が1.0m/g以上である[1]、[2]、[5]又は[6]に記載の硬化触媒。
 [8] 前記硬化触媒がβ-ヒドロキシアルキルアミド基を有する化合物とカルボキシ基含有樹脂とを含有する粉体塗料用の、硬化触媒である[1]~[7]のいずれかに記載の硬化触媒。
 [9] 前記カルボキシ基含有樹脂がカルボキシ基を有するポリエステル樹脂である、[1]~[8]のいずれかに記載の硬化触媒。
 [10] β-ヒドロキシアルキルアミド基を有する化合物と、カルボキシ基含有樹脂と、[1]~[9]のいずれかに記載の硬化触媒と、を含む樹脂組成物。
 [11] 前記硬化触媒を、0.01~30重量%含有する、[10]に記載の樹脂組成物。
 [12] 前記カルボキシ基含有樹脂がカルボキシ基を有するポリエステル樹脂である[10]又は[11]に記載の樹脂組成物。
 [13] β-ヒドロキシアルキルアミド基を有する化合物と、カルボキシ基含有樹脂と[1]~[9]のいずれかに記載の硬化触媒と、を含む粉体塗料組成物。
 [14] 予備混合工程と、溶融混錬工程と、粉砕工程と、分級工程と、を有し、前記予備混合工程において、前記カルボキシ基含有樹脂と、前記β-ヒドロキシアルキルアミド基を有する化合物と、前記硬化触媒と、が混合される、[13]に記載の粉体塗料組成物の製造方法。
 [15] [13]に記載の粉体塗料組成物を被塗装体に塗装し、加熱硬化させる、粉体塗料の塗装方法。
 本発明によれば、ヒドロキシアルキルアミド系硬化剤とカルボキシ基含有樹脂との反応の促進させる硬化触媒、とりわけ、ヒドロキシアルキルアミド系硬化剤とカルボキシ基含有樹脂を含む粉体塗料の硬化、特にポリエステル樹脂系粉体塗料の硬化を促進させる、硬化触媒を提供できる。
 以下、本発明の実施形態について説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されず、本発明の目的を達成できる範囲内で適宜変更が可能である。
<樹脂組成物>
 本発明の実施形態に係る樹脂組成物は、カルボキシ基を有する樹脂(以下、単に「カルボキシ基含有樹脂」と記載する場合がある)と、β-ヒドロキシアルキルアミド基を有する化合物と、金属原子としてMo、Cr、V、Fe、Co、Ni、Ga、Zr、In、Ba、Ce、及びBiからなる群より選ばれる少なくともいずれか1つを含む化合物を含有する硬化触媒と、を含む。金属原子としては、Alが含まれていてもよい。本実施形態に係る樹脂組成物の用途は特に限定されないが、とりわけβ-ヒドロキシアルキルアミド基を有する化合物とカルボキシ基を有する樹脂とを含む粉体塗料樹脂組成物として好適に使用できる。特に、β-ヒドロキシアルキルアミド基を有する化合物とカルボキシ基を有するポリエステル樹脂(なかでも末端にカルボキシ基を有するポリエステル樹脂)とを含む粉体塗料樹脂組成物として好適に使用できる。
 カルボキシ基含有樹脂としては、分子内にカルボキシ基を含有する樹脂であれば特に限定されないが、たとえば、カルボキシ基を有するポリエステル樹脂(以下、単に「ポリエステル樹脂」と記載する場合がある)やカルボキシ基を有するビニル系樹脂(以下、「カルボキシ基含有ビニル系樹脂」と記載する場合がある)等が挙げられ、カルボキシ基を有するポリエステル樹脂とカルボキシ基を有するビニル系樹脂を併用することもできる。粉体塗料としたときに耐食性に優れた塗膜が形成できることなどから、カルボキシ基含有樹脂としては、カルボキシ基を有するポリエステル樹脂が好ましく、カルボキシ基を末端に有するポリエステル樹脂がより好ましい。
 ポリエステル樹脂は、多価カルボン酸とグリコールとを重縮合することにより合成される。
 多価カルボン酸としては、特に制限されないが、例えば、芳香族ジカルボン酸、飽和脂肪族ジカルボン酸、三価以上のカルボン酸等が挙げられる。芳香族ジカルボン酸としては、例えば、イソフタル酸、テレフタル酸、5-ナトリウムスルホイソフタル酸、無水フタル酸、ビフェニルジカルボン酸、ナフタレンジカルボン酸、5-tert-ブチル-1,3-ベンゼンジカルボン酸等が挙げられる。飽和脂肪族ジカルボン酸としては、例えば、コハク酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカンジカルボン酸、1,4-シクロヘキサンジカルボン酸等が挙げられる。三価以上のカルボン酸としては、例えば、トリメリット酸、トリメシン酸、ピロメリット酸等が挙げられる。多価カルボン酸としては、イソフタル酸又はテレフタル酸が含まれることが好ましい。上記多価カルボン酸は1種又は2種以上を用いることができる。
 多価カルボン酸としては、全多価カルボン酸中に占めるテレフタル酸とイソフタル酸の合計の割合が70mol%以上であることが好ましい。多価カルボン酸として上記を満たすものを用いることで、形成される塗膜の好ましい耐久性及び物性が得られる。上記テレフタル酸とイソフタル酸の合計の割合は、75mol%以上であることがより好ましく、80mol%以上であることが更に好ましい。
 グリコールとしては、特に制限されないが、例えば、脂肪族グリコール、脂環族グリコール、芳香族グリコール、三価以上のアルコール等が挙げられる。脂肪族グリコールとしては、例えば、ネオペンチルグリコール、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、1,2-プロパンジオール、1,3-プロパンジオール、2-メチル-1,3-プロパンジオール、2-ブチル-2-エチル-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、1,2-ペンタンジオール、1,4-ペンタンジオール、2,3-ペンタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,4-ヘキサンジオール、1,5-ヘキサンジオール、1,6-ヘキサンジオール、2,5-ヘキサンジオール、等が挙げられる。脂環族グリコールとしては、例えば、1,4-シクロヘキサンジメタノール、1,4-シクロヘキサンジオール等が挙げられる。芳香族グリコールとしては、例えば、ビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物、ビスフェノールSのエチレンオキサイド付加物等が挙げられる。三価以上のアルコールとしては、例えば、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、グリセリン等が挙げられる。グリコールとしては、ネオペンチルグリコール、エチレングリコール、1,6-ヘキサンジオールが含まれることが好ましい。上記グリコールは1種又は2種以上を用いることができる。
 本実施形態において、ポリエステル樹脂を使用する場合、ポリエステル樹脂の末端の50%以上、好ましくは60%以上が炭素数4~12の脂肪族ジカルボン酸であることが好ましい。
 ポリエステル樹脂の酸価は、10~80mgKOH/gであることが好ましい。ポリエステル樹脂の酸価が10mgKOH/g未満である場合、形成される塗膜の十分な機械的物性が得られない。また、ポリエステル樹脂の酸価が80mgKOH/gを超える場合、形成される塗膜が固く脆いものになる。
 ポリエステル樹脂の分子量は、特に制限されないが、例えば質量平均分子量で5,000~20,000とすることができる。ポリエステル樹脂の質量平均分子量を上記範囲とすることで、形成される塗膜の物性を向上できる。
 ポリエステル樹脂のガラス転移温度(Tg)は、特に制限されないが、例えば、40~70℃とすることができる。ガラス転移温度を上記範囲とすることで、形成される塗膜の平滑性を向上できる。
 ポリエステル樹脂は、上記多価カルボン酸及びグリコールを原料とし、公知の方法によって製造できる。例えば200~280℃の温度でエステル化又はエステル交換反応を行った後、5hPa以下の減圧下で触媒を用い、好ましくは230~290℃の温度で重縮合反応を行うことで得られる。
 カルボキシ基含有ビニル系樹脂の分子量は、特に制限されないが、例えば質量平均分子量で2,000~200,000の範囲のものが好ましく、2,000~100,000の範囲ものがより好ましい。カルボキシ基含有ビニル系樹脂の質量平均分子量を上記範囲とすることで、形成される塗膜の物性を向上できる。
 カルボキシ基含有ビニル系樹脂のガラス転移温度(Tg)は、特に制限されないが、例えば、30~140℃の範囲であるものが好ましく35~120℃の範囲であるのがより好ましい。ガラス転移温度(Tg)が30℃未満であると塗膜の耐ブロッキング性が低下するおそれがあり、140℃を超えると塗膜の平滑性が低下するおそれがある。
 カルボキシ基含有ビニル系樹脂の酸価は、20~200mgKOH/gであることが好ましく、25~150mgKOH/gであるのがより好ましい。酸価が20mgKOH/g未満であると硬化性が低下するおそれがあり、200mgKOH/gを超えると塗膜の耐食性が低下するおそれがある。
 カルボキシ基含有ビニル系樹脂としては、例えば、カルボキシ基含有ラジカル重合性不飽和単量体と、その他のラジカル重合性不飽和単量体とを、溶液重合法、懸濁重合法、エマルション重合法、バルク重合法等の公知の重合法、かつ公知の重合条件で、上記した酸価、分子量、ガラス転移温度(Tg)の範囲になるように、適宜反応させて得られるカルボキシ基含有ビニル系樹脂が挙げられる。水、有機溶剤等の反応で使用した溶媒は、反応後に減圧留去等により除去される。
 カルボキシ基含有ラジカル重合性不飽和単量体としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、無水マレイン酸等の不飽和酸またはその酸無水物が挙げられる。
 その他のラジカル重合性不飽和単量体としては、例えば、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート等のアクリル酸またはメタクリル酸の炭素数2~8のヒドロキシアルキルエステル;スチレン、α-メチノレスチレン、ビニルトルエン、α-クロロスチレン等のビニル芳香族化合物;メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n-ブチル(メタ)アクリレート、i-ブチル(メタ)アクリレート、tert-ブチル(メタ)アクリレート、2-エチルへキシル(メタ)アクリレート、n-オクチル(メタ)アクリレート、デシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、シクロへキシル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、トリシクロデカニル(メタ)アクリレート等のアクリル酸またはメタクリル酸の炭素数1~24のアルキルエステルまたは環状アルキルエステル等が挙げられる。
 β-ヒドロキシアルキルアミド基を有する化合物は、分子内に複数の活性水酸基を有し、カルボキシ基含有樹脂の硬化剤として用いられる。β-ヒドロキシアルキルアミド基を有する化合物は、上記カルボキシ基含有樹脂のカルボキシ基とエステル化反応を行い、カルボキシ基含有樹脂を架橋する化合物であり、以下一般式(1)で表される置換基を分子内に2以上有する化合物であることが好ましい。β-ヒドロキシアルキルアミド基を有する化合物は、以下一般式(2)で表される化合物であることがより好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
 一般式(1)及び(2)中、Rは同一又は相異なってもよい、水素原子、炭素数1~4のアルキル基を表す。Rは同一又は相異なってもよい、水素原子、炭素数1~5のアルキル基又はHOCH(R)CH-を表す。一般式(2)中、Aは炭素数1~10のアルキレン基又は炭素数3~10のシクロアルキレン基を表す。
 上記一般式(1)及び(2)中のRとしては、水素原子、又はメチル基が好ましい。Rとしては、HOCH(R)CH-基が好ましい。上記一般式(2)中のAとしては、炭素数4~8のアルキレン基が好ましい。
 上記β-ヒドロキシアルキルアミド基を有する化合物としては、特に制限されないが、例えば、N,N,N’,N’-テトラキス(2-ヒドロキシエチル)アジパミド(Primid XL-552、EMS社製)、N,N,N’,N’-テトラキス(2-ヒドロキシプロピル)アジパミド(Primid QM1260、EMS社製)等が挙げられる。β-ヒドロキシアルキルアミド基を有する化合物は、1種又は2種以上を用いることができる。
 カルボキシ基含有樹脂とβ-ヒドロキシアルキルアミド基を有する化合物との配合割合は、カルボキシ基含有樹脂中のカルボキシ基に対するβ-ヒドロキシアルキルアミド基の水酸基のモル当量比が0.7~1.2であることが好ましい。β-ヒドロキシアルキルアミド基の水酸基の上記モル当量比が0.7未満である場合、カルボキシ基含有樹脂との架橋点が少なく、塗膜強度が低下する。β-ヒドロキシアルキルアミド基の水酸基の上記モル当量比が1.2を超える場合、好ましい塗膜外観が得られない。
<硬化触媒>
 硬化触媒は、カルボキシ基含有樹脂のカルボキシ基とβ-ヒドロキシアルキルアミド基とのエステル化反応、とりわけポリエステル樹脂のカルボキシ基とβ-ヒドロキシアルキルアミド基とのエステル化反応、特にポリエステル樹脂の末端カルボキシ基とβ-ヒドロキシアルキルアミド基とのエステル化反応を促進させる。硬化触媒は、金属原子としてMo、Cr、V、Fe、Co、Ni、Ga、Zr、In、Ba、Ce、及びBiからなる群より選ばれる少なくともいずれか1つを含む化合物を含有する。中でも、金属原子としてMo及びCrのうち少なくともいずれかを含む化合物を含有することが好ましい。金属原子としてMoを含む化合物を含有することが最も好ましい。硬化触媒は、金属原子としてAlを含む化合物を含んでいてもよい。
 カルボキシ基含有樹脂のカルボキシ基とβ-ヒドロキシアルキルアミド基とのエステル化反応が、下記反応式(3)で表される反応機構を辿るエステル化反応で進行している場合、従来のエステル化反応促進触媒であってもカルボキシ基含有樹脂中のカルボキシ基とβ-ヒドロキシアルキルアミド基とのエステル化反応を促進させる効果があるように考えられる。しかし、本発明者らの検討によれば、従来のエステル化反応促進触媒は、カルボキシ基含有樹脂のカルボキシ基とβ-ヒドロキシアルキルアミド基とのエステル化反応を促進させる効果が得られず、逆にエステル化反応を遅延させてしまう場合もあった(後述の比較例参照)。カルボキシ基含有樹脂のカルボキシ基とβ-ヒドロキシアルキルアミド基とのエステル化反応は、下記反応式(3)で表される反応機構ではなく、以下の式(4)に示すように、β-ヒドロキシアルキルアミド基の環化反応を経由して進行すると推定される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
 上記式(4)の(i)では、β-ヒドロキシアルキルアミド基中の水酸基がカルボニル基の炭素原子に対して求核付加し、分子内で5員環が形成される環化反応が行われる。上記式(4)の(ii)では、5員環化されたβ-ヒドロキシアルキルアミド基により、カルボキシ基含有樹脂の末端のカルボキシ基の脱プロトン反応が起こり、カルボキシラートアニオンが生成する。この際、(v)で示すように副反応としてN-Oアシル転移が起こる。上記式(4)の(iii)では、生成されたカルボキシラートアニオンが5員環化されたβ-ヒドロキシアルキルアミド基のβ位に付加し、水(HO)が脱離する。上記式(4)の(iv)では、開環反応が起こり、エステル化反応が終了する。上記(i)~(v)の反応は平衡反応であり、(ii)と(v)の反応は競争反応である。なお、上記式(4)中のR及びRは、上記一般式(1)及び(2)中のR及びRと同様である。
 本願発明者らは、従来のエステル化反応促進触媒は、上記式(4)の(v)で示す副反応等を促進し、カルボキシ基含有樹脂とβ-ヒドロキシアルキルアミドとのエステル化反応を阻害している可能性があると考えた。そこで、本発明者らは、β-ヒドロキシアルキルアミドの環化反応を促進すると考えられる、本実施形態に係る硬化触媒を想到するに至った。
 硬化触媒は、上記金属原子を中心金属とする金属錯体を含有することが好ましい。上記金属錯体の配位子としては、下記式(5)で表される配位子や8-キノリノラト等が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
 式(5)中、R3、Rはそれぞれ独立に炭素数1~20のアルキル基、炭素数1~20のアルコキシ基、炭素数6~20のアリール基、炭素数6~20のアリールオキシ基、炭素数7~20のアラルキル基又は炭素数7~20のアラルキルオキシ基である。好ましくは炭素数1~12のアルキル基、炭素数1~12のアルコキシ基、炭素数6~12のアリール基、炭素数6~12のアリールオキシ基、炭素数7~12のアラルキル基又は炭素数7~12のアラルキルオキシ基、より好ましくは炭素数1~6のアルキル基、炭素数1~6のアルコキシ基、炭素数6~12のアリール基、炭素数6~12のアリールオキシ基、炭素数7~12のアラルキル基又は炭素数7~12のアラルキルオキシ基である。
 炭素数1~20のアルキル基としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、tert-ブチル基、n-ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、n-ヘキシル基、n-ヘプチル基、n-オクチル基、n-ノニル基、n-デシル基等の無置換の(置換基を有していない)直鎖状又は分枝鎖状の炭素数1~20のアルキル基が挙げられ、好ましくはメチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、tert-ブチル基、n-ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、n-ヘキシル基である。
 炭素数1~20のアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、n-プロポキシ基、イソプロポキシ基、n-ブトキシ基、イソブトキシ基、tert-ブトキシ基、n-ペンチルオキシ基、イソペンチルオキシ基、ネオペンチルオキシ基、n-ヘキシルオキシ基、n-ヘプチルオキシ基、n-オクチルオキシ基、n-ノニルオキシ基、n-デシルオキシ基等の無置換の直鎖状又は分枝鎖状の炭素数1~20のアルコキシ基が挙げられ、好ましくはメトキシ基、エトキシ基、n-プロポキシ基、イソプロポキシ基、n-ブトキシ基、イソブトキシ基、tert-ブトキシ基、n-ペンチルオキシ基、イソペンチルオキシ基、ネオペンチルオキシ基、n-ヘキシルオキシ基である。
 炭素数6~20のアリール基としては、フェニル基、トルイル基、キシリル基、ナフチル基、アントリル基、フェナントリル基、フェニルフェニル基等が挙げられ、好ましくはフェニル基、トルイル基、キシリル基、ナフチル基である。
 炭素数6~20のアリールオキシ基としては、フェニルオキシ基、2-ナフチルオキシ基などが挙げられる。
 炭素数7~20のアラルキル基としては、ベンジル基、フェニルエチル基、メチルフェニルエチル基等が挙げられる。
 炭素数7~20のアラルキルオキシ基としては、例えば、ベンジルオキシ、フェネチルオキシ基等が挙げられる。
 上記金属錯体の配位子として具体的には、アセチルアセトナート(2,4-ペンタンジオナート、acac)、ヘキサフルオロアセチルアセトナート、トリフルオロアセチルアセトナート、1,3-ジフェニル-1,3-プロパンジオナート(dbm)、2,2,6,6-テトラメチル-3,5-ヘプタンジオナート(tmhd)、2,4-ヘキサンジオナート、3,5-ヘプタンジオナート、2-メチルヘキサン-3,5-ジオナート、6-メチルヘプタン-2,4-ジオナート、2,6-ジメチルヘプタン-3,5-ジオナート、2,2-ジメチルヘキサン-3,5-ジオナート、メチルアセトアセテート、エチルアセトアセテート、イソプロピルアセトアセテート、tert-ブチルアセトアセテート、メチルプロピオニルアセテート、エチルプロピオニルアセテート、イソプロピルプロピオニルアセテート、tert-ブチルプロピオニルアセテート、メチルイソブチリルアセテート、エチルイソブチリルアセテート、イソプロピルイソブチリルアセテート、tert-ブチルイソブチリルアセテート、メチルピバロイルアセテート、エチルピバロイルアセテート、イソプロピルピバロイルアセテート、tert-ブチルピバロイルアセテート、8-キノリノラトのうち少なくともいずれかであることが好ましい。中でも、アセチルアセトナート(acac)、1,3-ジフェニル-1,3-プロパンジオナート(dbm)及び2,2,6,6-テトラメチル-3,5-ヘプタンジオナート(tmhd)のうち少なくともいずれかを含むことがより好ましい。上記配位子を有する金属錯体により好ましい硬化促進効果が得られる理由は定かではないが、例えば、金属錯体が上記配位子を有することで、金属錯体の粉体塗料中への分散性が向上することが理由として考えられる。
 硬化触媒は、上記金属原子を含有する上記金属錯体以外の化合物を含有していてもよい。上記化合物としては、例えば金属酸化物、金属硫化物、塩化物、リチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩、リン酸塩、ケイ酸塩、酢酸塩及びこれらの水和物等が挙げられる。金属酸化物としては、例えば、三酸化モリブデン(MoO)、モリブデン酸、二酸化モリブデン(MoO)、酸化モリブデンメトキサイド(Mo(OCH・2CHOH)、酸化モリブデンエトキサイド(Mo(OC・2COH)、酸化モリブデンイソプロポキサイド(Mo(OCH(CH・2(CHCHOH)、酸化モリブデンブトキサイド(Mo(OC・2(COH)、等のMo(OR・2ROH(式中、Rは炭素数1~6のアルキル基、Rは炭素数1~6のアルキル基である)で表される酸化モリブデンアルコキサイド化合物等が挙げられる。金属硫化物としては、例えば、二硫化モリブデン(MoS)、三硫化モリブデン(MoS)等が挙げられる。塩化物としては、二塩化二酸化モリブデン等が挙げられる。リチウム塩としては、例えば、モリブデン酸リチウム(LiMoO)等が挙げられる。ナトリウム塩としては、例えば、モリブデン酸ナトリウム(NaMoO)等が挙げられる。カリウム塩としては、例えば、モリブデン酸カリウム(KMoO)等が挙げられる。アンモニウム塩としては、例えば、ヘプタモリブデン酸アンモニウム((NH(Mo24))、モリブデン酸アンモニウム等((NHMoO)が挙げられる。リン酸塩としては、例えば、12モリブド(VI)リン酸(12MoO・HPO)、12モリブド(VI)リン酸アンモニウム((NHPO・12MoO)、12モリブド(VI)リン酸ナトリウム(NaPO・12MoO)等が挙げられる。ケイ酸塩としては、例えば、12モリブド(VI)ケイ酸(Si(OH)・12MoO)等が挙げられる。酢酸塩としては、例えば、酢酸モリブデン(II)二量体({Mo(OAc))、二酢酸二酸化モリブデン(VI)(MoO(OAc))等が挙げられる。
 硬化触媒としての金属酸化物のBET比表面積は1.0m/g以上であることが好ましく、13m/g以上であることがより好ましい。硬化触媒のBET比表面積を上記範囲とすることにより、触媒の反応サイトが増加し、触媒の活性を高めることができる。
 硬化触媒の含有量は、樹脂組成物、とりわけ粉体塗料組成物中において、0.01~30重量%であることが好ましい。硬化触媒の含有量が0.01重量%未満である場合、好ましい硬化性が得られない。硬化触媒の含有量を、30重量%を超えて増加させても、それ以上の効果は得られない。硬化触媒の含有量は、0.1~10重量%とすることがより好ましい。
 本実施形態に係る樹脂組成物とりわけ粉体塗料組成物は、本発明の効果を損なわない範囲で、上記以外の公知の成分を含有していてもよい。例えば、非反応性樹脂、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂、β-ヒドロキシアルキルアミド基を有する化合物と併用する硬化剤、光開始剤、増感剤、レベリング剤、光安定剤、酸化防止剤、顔料、充填剤、接着付与剤、ピンホール防止剤等の添加剤を含有していてもよい。
 本実施形態に係る樹脂組成物が粉体塗料組成物である場合の粉体塗料組成物の平均粒子径は、特に制限されないが、例えば後述する粉体塗料組成物の塗装方法に応じて、適切な平均粒子径を選択することができる。例えば、粉体塗料組成物を静電塗装法により塗装する場合、粉体塗料組成物の粒子径を15~50μmとすることができる。例えば、粉体塗料組成物を流動浸漬塗装法により塗装する場合、粉体塗料組成物の粒子径を50~200μmとすることができる。本明細書中において、粉体塗料組成物の粒子径は、特に断りのない限り体積平均粒子径(D50)を意味する。体積平均粒子径の測定は、レーザー回折方式等、公知の方法を用いて測定することができる。
<樹脂組成物の製造方法>
 本実施形態に係る樹脂組成物の製造方法は、カルボキシ基含有樹脂にβ-ヒドロキシアルキルアミド基を有する化合物及び本発明の硬化触媒を添加、混合する方法、β-ヒドロキシアルキルアミド基を有する化合物及びカルボキシ基含有樹脂を含む樹脂組成物に本発明の硬化触媒を添加する方法等が挙げられ、混合順序や混合方法は特に限定されない。
<樹脂組成物の硬化方法>
 本実施形態に係る樹脂組成物を加熱硬化させる条件としては、硬化に関与する官能基(カルボキシ基含有樹脂のカルボキシ基及びβ-ヒドロキシアルキルアミド基を有する化合物のβ-ヒドロキシアルキルアミド基)及び硬化触媒の量などにより異なるが、例えば、加熱温度は180℃以下が好ましく、より好ましくは150~170℃である。本実施形態に係る樹脂組成物は、硬化触媒を含有するため、加熱硬化の温度を上記とした場合であっても、従来の樹脂組成物に比べより低温で好ましい硬化性が得られる。
<粉体塗料組成物の製造方法>
 本実施形態に係る粉体塗料組成物の製造方法は、市販の粉体塗料組成物に本発明の硬化触媒を添加、混合する方法、又は、後述する予備混合工程と、溶融混錬工程と、粉砕工程と、分級工程と、を有する方法が挙げられる。市販の粉体塗料組成物に本実施形態に係る硬化触媒を添加、混合する方法としては、特に限定されないが、例えば、スプレーコート等により、市販の粉体塗料組成物の粒子表面に、本実施形態に係る硬化触媒を均一にスプレーする方法等が挙げられる。また、前記樹脂組成物を粉砕、分級することで粉体塗料としても良い。
 予備混合工程と、溶融混錬工程と、粉砕工程と、分級工程と、を有する粉体塗料組成物の製造方法について説明する。
 予備混合工程では、上記カルボキシ基含有樹脂と、β-ヒドロキシアルキルアミド基を有する化合物と、硬化触媒と、必要に応じて添加剤等とを、高速回転翼を有するヘンシェルミキサー、スーパーミキサー等の混合機により乾式で混合する。上記以外に、低速の回転翼を有するナウターミキサー等を用いて混合してもよい。予備混合工程において硬化触媒を添加することで、粉体塗料組成物中に均一に硬化触媒を分散させることができ、好ましい硬化促進効果が得られる。
 溶融混錬工程では、上記乾式混合後の混合物を各種形式の押出機を用いて溶融混錬する。押出機としては、1軸、2軸、遊星ギア等の各種形式の押出機を用いることができる。各成分が溶融状態で練り合わされることで均一化される。溶融混錬の条件は、特に制限されず、例えば70~140℃の温度条件で行うことができる。溶融混錬を行った混合物を、冷却ロール、冷却コンベヤ等で冷却して固化し、ペレット状とすることが好ましい。
 粉砕工程では、溶融混錬工程で均一化されてペレット状となった混合物を粉砕する。ペレットの粉砕は、ピンミル、ハンマーミル、ジェットミル等の粉砕機を用いて行うことができる。
 分級工程では、粉砕工程で粉砕された混合物を、振動ふるい、超音波ふるい、サイクロン式分級器等を用いて特定の粒径を有するものに分級する。上記分級器は、複数組み合わせて用いてもよい。上記分級工程により、例えば径が10μm未満の粒子及び100μmを超える粒子のうち、少なくともいずれかが除去される。これにより、本実施形態に係る粉体塗料組成物が得られる。
<粉体塗料組成物の塗装方法>
 本実施形態に係る粉体塗料組成物の塗装方法は、被塗装体の片面又は両面に粉体塗料組成物を塗布し、必要に応じて乾燥し、加熱硬化させることで行われる。
 粉体塗料組成物の塗布方法としては、特に制限されず、静電塗装法、静電吹付法、噴霧法、流動浸漬法、吹付法、スプレー法、溶射法、プラズマ溶射法等を用いることができる。
 粉体塗料組成物を加熱硬化させる条件としては、硬化に関与する官能基(カルボキシ基含有樹脂のカルボキシ基及びβ-ヒドロキシアルキルアミド基を有する化合物のβ-ヒドロキシアルキルアミド基)及び硬化触媒の量、塗膜の厚みにより異なるが、例えば、加熱温度は180℃以下が好ましく、より好ましくは150~170℃である。本実施形態に係る粉体塗料組成物は、硬化触媒を含有するため、加熱硬化の温度を上記とした場合であっても、従来の粉体塗料組成物に比べより低温で好ましい硬化性が得られる。
 本実施形態に係る粉体塗料組成物の被塗装体としては、特に制限されないが、例えば、ガラス、セラミック等の無機基材、ポリカーボネート、ポリエステル、ウレタン、アクリル、ポリアセテートセルロース、ポリアミド、ポリイミド、ポリスチレン、エポキシ樹脂、ポリオレフィン、ポリシクロオレフィン、ポリビニルアルコール等の樹脂材料、鉄板、鋼板、アルミニウム板、ステンレス板等の各種金属板等が挙げられる。本実施形態に係る粉体塗料組成物は、好ましい硬化性を有するため、例えば厚手の金属板等を被塗装体とした場合であっても、好ましい塗膜を得ることができる。
 本実施形態に係る粉体塗料組成物を、上記被塗装体に対して直接塗装してもよいし、被塗装体を公知の方法で表面処理した後、粉体塗料組成物を塗装してもよい。また、上記被塗装体に対し、電着塗料やプライマー等、公知の下塗塗料を塗装した塗膜上に、本実施形態に係る粉体塗料組成物を塗装してもよい。
 本実施形態に係る粉体塗料組成物は、塗膜の膜厚を例えば5~1000μmとすることができる。塗膜の透けや気泡の発生を防止する観点から、塗膜の膜厚を20~150μmとしてもよい。耐候性の要求が高い用途では、塗膜の膜厚を100~200μmとしてもよい。
 以下、実施例を示して本発明を詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施例に限定されない。
 実施例中、H-NMR分析、IR分析は以下の条件で行った。
H-NMR分析
 H-NMR分析は、ブルカー株式会社製核磁気共鳴装置AV400を使用し、溶媒にDMSO-d6を使用して400MHzで分析した。
・IR分析
 IR分析は、FTS-165(バイオ・ラッド  ラボラトリーズ株式会社製)を用いて行った。IR分析は、FTS-165(バイオ・ラッド  ラボラトリーズ株式会社製)を用いて行った。IR分析は、FTS-165(バイオ・ラッド  ラボラトリーズ株式会社製)を用いて行った。IR分析は、日本分光株式会社製FT/IR-6600を使用し、ATR法で分析した。
 以下に記載する合成例における各種試薬の入手先は次の通りである。
 ジベンゾイルメタン(東京化成工業株式会社)、アセチルアセトン(東京化成工業株式会社)、酢酸(純正化学株式会社)、無水酢酸(富士フィルム和光純薬株式会社)、8-キノリノ―ル(東京化成工業株式会社)、硝酸(富士フィルム和光純薬株式会社)、モリブデン酸ナトリウム二水和物(富士フィルム和光純薬株式会社)
[実施例1-1]
 ポリエステル樹脂とβ-ヒドロキシアルキルアミド基を有する化合物とを含む粉体塗料として、市販の粉体塗料、PE780ライングレー(久保孝ペイント株式会社製)を用いた。上記粉体塗料150mgに対し、硬化触媒としてビス(アセチルアセトナート)モリブデン(VI)ジオキシド(MoO(acac))1.5mg(1.0重量%)を添加し、実施例1-1の粉体塗料組成物評価用サンプルとした。
[実施例1-2~実施例1-25、実施例2-1~実施例2-8、比較例1-1~1-6、比較例2-1~比較例2-3]
 それぞれ以下の表1に示す化合物を触媒とし、表1に示す量で用いたこと以外は、実施例1-1と同様の条件で評価用サンプルを調製した。比較例1-1は触媒の添加を行わなかった。また、表1の記載中、「acac」はアセチルアセトナート(2,4-ペンタンジオナート)を示し、「tmhd」は2,2,6,6-テトラメチル-3,5-ヘプタンジオナートを示し、「dbm」は1,3-ジフェニル-1,3-プロパンジオナートを示す。
 実施例2-1~2-8および比較例2-1~2-3については、それぞれ表1に示す化合物を触媒とし、表1に示す量で用いたこと以外は、実施例1-1と同様の条件で評価用サンプルを調製した。各触媒の合成例を以下に示す。
合成例1(実施例2-1) MoO (dbm) の合成
 試験管中にMoO(acac)(154mg,472μmol)とジベンゾイルメタン(211mg,944μmol)を順次加えた後、減圧下(1Torr)、70℃で5時間反応させた。反応後、得られた反応物を室温まで冷却し、MoO(dbm)をレモンイエロー結晶として得た(268mg,467μmol,収率99%)。
H-NMR(400MHz,DMSO-d6)分析結果:δ=7.46(m,4H),7.54-7.73(m,10H),8.05(d,J=7.6Hz,4H),8.23(d,J=7.6Hz,4H)
合成例2(実施例2-2) Mo (acac) の合成
 30mLSUS製オートクレーブにMoO(acac)(1.00g,3.07mmol)とアセチルアセトン(10.00g,99.9mmol)を順次加えた後、窒素置換し、反応混合物を160℃で24時間反応させた。得られた反応物を、室温まで冷却し、黒味のある赤色懸濁液を得た。赤色懸濁液を濾過、洗浄(アセチルアセトン,1mL)し、赤茶色結晶を得た。赤茶色結晶を真空乾燥させることによりMo(acac)を得た(309mg,486μmol,収率32%)。
IR分析結果(cm-1):ν~=1580,1560,1510,1422,1355,1272,1188,1027,958,949,930,806,778
合成例3(実施例2-3) Mo (OMe) ・2MeOHの合成
 試験管にMoO・2HO(100mg,555μmol)とメタノール(1.5mL)を順次加えた後、窒素置換し、室温で3時間反応させ、白色懸濁液を得た。白色懸濁液を濾過、洗浄(メタノール,1mL)し、白色結晶を得た。白色結晶を真空乾燥させることによりMo(OMe)・2MeOHを含む酸化モリブデンとメタノールからなる混合物を得た(91mg)。
IR分析結果(cm-1):ν~=3281,2936,2829,1629,1430,1390,1103,978,947,794,745
合成例4(実施例2-4) Mo (Oi-Pr) ・2i-PrOHの合成
 試験管にMoO・2HO(100mg,555μmol)とイソプロパノール(1.5mL)を順次加えた後、窒素置換し、室温で20時間反応させ、黄色懸濁液を得た。黄色懸濁液を濾過、洗浄(イソプロパノール,1mL)し、黄色結晶を得た。黄色結晶を真空乾燥させることによりMo(i-Pr)・2i-PrOHを含む酸化モリブデンとイソプロパノールからなる混合物を得た(112mg)。
IR分析結果(cm-1):ν~=3381,1613,968,930,899,726
合成例5(実施例2-5) Mo (On-Bu) ・2n-BuOHの合成
 試験管にMoO・2HO(100mg,555μmol)とn-ブタノール(1.5mL)を順次加えた後、窒素置換し、反応混合物が室温で20時間反応させ、薄緑色懸濁液を得た。薄緑色懸濁液を濾過、洗浄(n-ブタノール,1mL)し、薄緑色結晶を得た。薄緑色結晶を真空乾燥させることによりMo(On-Bu)・2n-BuOHを含む酸化モリブデンとブタノールからなる混合物を得た(118mg)。
IR分析結果(cm-1):ν~=3500,3368,3090,1621,962,898,723
合成例6(実施例2-6) MoO (OAc) の合成
 アルミホイル遮光下、試験管にMoO・2HO(200mg,1.11mmol)、酢酸(1.00g,16.6mmol)、無水酢酸(1.00g,9.80mmol)を順次加えた後、窒素置換し、室温で30時間反応させ、白色懸濁液を得た。白色懸濁液を濾過し、結晶を真空乾燥することによりMoO(OAc)を白色結晶として得た(275mg,1.11mmol,収率100%)。
H-NMR(400MHz,DMSO-d6)分析結果:δ=1.94(s,6H)
合成例7(実施例2-7) MoO (8-quinolinolate) の合成
 200mL3ツ口フラスコにMoO(acac)(0.500g,1.53mmol)、メタノール(5.6mL)を順次加えた後、窒素置換した。8-キノリノ―ル(0.445g,3.07mmol)をメタノール(11.2mL)で希釈した溶液を室温で反応液に滴下した後、室温で22時間反応させることにより黄色懸濁液を得た。黄色懸濁液を濾過、洗浄(メタノール,3mL)し、黄色結晶を得た。黄色結晶を真空乾燥することによりMoO(8-quinolinolate)を得た(614mg,1.48mmol,収率96%)。
H-NMR(400MHz,DMSO-d6)分析結果:δ=7.42(dd,J=1.2,7.5Hz,2H),7.53(dd,J=1.2,8.4Hz,2H),7.55(dd,J=5.4,7.8Hz,2H),7.69(dd,J=7.5,8.4Hz,2H),8.52(d,J=7.8Hz,2H),8.53(d,J=5.4Hz,2H)
合成例8(実施例2-8) MoO ・2H Oの合成
 200mL3ツ口フラスコに5N硝酸(60mL,300mmol)を加えた後、窒素置換した。モリブデン酸ナトリウム二水和物(10.00g,41.33mmol)をイオン交換水(20mL)で希釈した溶液を室温で反応液に滴下した。反応液を室温で17日反応させることによりレモン色懸濁液を得た。懸濁液を濾過した後、4N硝酸(20mL)、イオン交換水(20mL)で順次洗浄し、レモン色結晶を得た。レモン色結晶を風乾することで、MoO・2HOを得た(5.23g,29.1mmol,収率70%)。
IR分析結果(cm-1):ν~=3520,3406,3223,1623,968,905,744
 実施例1-17、1-18、1-19及び1-20については、それぞれ表1に示すBET比表面積を有する三酸化モリブデン(MoO)を触媒として用い、実施した。
 実施例において使用した化合物は次の通りである。実施例1-17のMoO(メーカー:純正化学株式会社)、実施例1-18のMoO(平均粒径:13-80nm、メーカー:イーエムジャパン株式会社)、実施例1-19~1-20のMoO(平均粒径:100nm、メーカー:Sigma-Aldrich社)、MoO(acac)(東京化成工業株式会社)、MoO(tmhd)(STREM Chemicals社)、Al(acac)(東京化成工業株式会社)、VO(acac)(東京化成工業株式会社)、Cr(acac)(東京化成工業株式会社)、Fe(acac)(日本化学産業株式会社)、Co(acac)(日本化学産業株式会社)、Ni(acac)(Sigma-Aldrich社)、Ga(acac)(東京化成工業株式会社)、Zr(acac)(東京化成工業株式会社)、Ce(acac)・HO(Sigma-Aldrich社)、In(acac)(富士フイルム和光純薬株式会社)、Ba(acac)・8HO(Sigma-Aldrich社)、Bi(tmhd)(STREM Chemicals社)、モリブデン酸(85%)(Sigma-Aldrich社)、酢酸モリブデン(II)二量体(Sigma-Aldrich社)、モリブデン酸ナトリウム二水和物(富士フイルム和光純薬株式会社)、へプタモリブデン酸アンモニウム四水和物(富士フイルム和光純薬株式会社)、12モリブデン(VI)リン酸水和物(富士フイルム和光純薬株式会社)、TiO(acac)(東京化成工業株式会社)、Mn(acac)・2HO(東京化成工業株式会社)、Mn(acac)(東京化成工業株式会社)、Cu(tmhd)(Sigma-Aldrich社)、Zn(acac)(東京化成工業株式会社)。
 また、比較例2-1のFPhNH(OTf)は下記式(6)で表される構造を有する化合物(ペンタフルオロアニリ二ウムトリフラート)であり、東京化成工業株式会社製のものを使用した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
 比較例2-2のPhNH(OTf)は下記式(7)で表される構造を有する化合物(ジフェニルアンモニウムトリフルオロメタンスルホナート)であり、東京化成工業株式会社製のものを使用した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
 比較例2-3のZnTAC24は下記式(8)で表される構造を有する化合物(オキソ[ヘキサ(トリフルオロアセタト)]四亜鉛トリフルオロ酢酸付加物]でありSTREM Chemicals製のものを使用した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
 実施例1-17、1-18、1-19及び1-20において使用した三酸化モリブデンのBET比表面積は以下のように測定した。前処理として、三酸化モリブデンを吸着測定用前処理装置(装置名:マイクロトラック・ベル株式会社製 BELPREP-vacII)に入れ、120℃で8時間真空加熱脱気を行った。その後、前処理した三酸化モリブデンの窒素吸着量を、窒素吸着測定装置(装置名:マイクロトラック・ベル株式会社製 BELSORP-miniII)を用い、液体窒素温度(77K)で、定容量型ガス吸着法により測定した。測定プログラムは、BELSORP-miniII に搭載された吸着測定プログラムを使用した。測定された窒素吸着量から、BELSORP-miniIIに搭載された解析プログラムを使用して、BET法により比表面積を算出した。測定条件は、以下の通りである。
 吸着温度:77K
 吸着質:窒素
 飽和蒸気圧:実測
 吸着質断面積:0.162nm
 平衡待ち時間:500sec
 上記平衡待ち時間とは吸着平衡状態(吸脱着の際の圧力変化が所定の値以下になる状態)に達してからの待ち時間である。
<粉体塗料組成物硬化時間評価>
 実施例1-1~1-25、実施例2-1~2-8、比較例1-1~1-6、及び比較例2-1~比較例2-3の粉体塗料組成物評価用サンプルを用いて、粉体塗料組成物の硬化時間を評価した。測定装置としては、自動硬化時間測定装置まどか(株式会社サイバー製)を用い、以下の条件で測定を行った。なお、通常の条件では粉体塗料に対して硬化触媒を後添加した場合、触媒の分散性が低いため、触媒の硬化促進性を正確に測定することができない。しかし、上記測定装置を用いることで、加熱を行いながら触媒を粉体塗料中に均一に分散させることができるため、好ましく触媒の硬化促進性を評価できる。
 熱板温度:160℃
 トルク判定値:120%(トルク100%=4.31mN・m)
 撹拌回転数(自転):100rpm
 撹拌回転数(公転):25rpm
 ギャップ値(熱板と撹拌羽の隙間):0.3mm
 熱板上昇待ち時間:10秒
 測定開始から、上記トルク判定値120%に達するまでに要した時間を硬化時間とした。また、気温等が異なる条件下で測定した実施例については、同じ条件下で比較例1-1と同様に無触媒のデータを測定し、表1に示すリファレンス値とした。リファレンス値に対する上記硬化時間の相対値を硬化時間相対値として表1に記載した。硬化時間相対値が1よりも小さい場合、硬化触媒により粉体塗料組成物の硬化が促進されていると評価した。結果を表1に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000011
 
<スピンコート法による塗布及びラビング試験>
 実施例1-1~1-3、及び比較例1-1の粉体塗料組成物評価用サンプルを用いて、THF懸濁液を調製した。粉体塗料100重量部に対し、それぞれ表1に示す量の触媒を添加し、THF(テトラヒドロフラン)200重量部を加えて粉体塗料及び触媒をTHF中で均一に分散させ、THF懸濁液を調製した。上記THF懸濁液をアルミ板(44×66×0.2mm)に1ml滴下し、スピンコート法(3000rpm、20sec)で塗布した。THF懸濁液を塗布したアルミ板をオーブン(160℃、15min)に投入して塗膜を硬化させ、アルミ板上に塗膜を形成した。塗膜の膜厚を測定したところ、8μm程度であった。なお、上記THFを用いた懸濁液による方法によっても、触媒を粉体塗料中に均一に分散させることができ、好ましく触媒の硬化促進性を評価できる。
 上記塗膜が形成された実施例1-1~1-3、及び比較例1-1のサンプルに対し、ラビング試験を行い塗膜の硬化性評価を行った。ラビング試験は、キシレンを含ませた脱脂綿で上記塗膜表面を50往復して擦った後、塗膜の状態を目視で観察し、以下の評価基準に基づいて評価を行った。結果を表2に示す。
2:塗膜にほとんど変化が認められない。
1:塗膜の50%未満の領域で塗膜の溶解が認められる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000012
 実施例の粉体塗料組成物評価用サンプルは、比較例の粉体塗料組成物評価用サンプルと比較して、硬化時間相対値が1よりも小さく、粉体塗料の硬化が促進されている結果が示された。また、実施例の粉体塗料組成物評価用サンプルは、比較例の粉体塗料組成物評価用サンプルと比較して、160℃程度の低温での硬化性が高い結果が示された。

Claims (15)

  1.  β-ヒドロキシアルキルアミド基を有する化合物と、カルボキシ基含有樹脂の反応を促進する硬化触媒であり、
     金属原子としてMo、Cr、V、Fe、Co、Ni、Ga、Zr、In、Ba、Ce、及びBiからなる群より選ばれる少なくともいずれか1つを含む化合物を含有する、硬化触媒。
  2.  前記硬化触媒が前記金属原子を含む、金属酸化物、金属硫化物、塩化物、リチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩、リン酸塩、ケイ酸塩、酢酸塩及びこれらの水和物のうちいずれかである、請求項1に記載の硬化触媒。
  3.  β-ヒドロキシアルキルアミド基を有する化合物と、カルボキシ基含有樹脂の反応を促進する硬化触媒であり、前記硬化触媒はMo、Cr、Al、V、Fe、Co、Ni、Ga、Zr、In、Ba、Ce、及びBiからなる群より選ばれる少なくともいずれか1つの金属原子を中心金属とする金属錯体を含有する硬化触媒であり、前記金属錯体が、下記式(5)で表される配位子又は8-キノリノラトのうちいずれかを配位子とする金属錯体である、硬化触媒。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
    (式(5)中、R及びRはそれぞれ独立に炭素数1~20のアルキル基、炭素数1~20のアルコキシ基、炭素数6~20のアリール基、炭素数6~20のアリールオキシ基、炭素数7~20のアラルキル基又は炭素数7~20のアラルキルオキシ基である。)
  4.  前記金属錯体の配位子が、アセチルアセトナート、ヘキサフルオロアセチルアセトナート、トリフルオロアセチルアセトナート、1,3-ジフェニル-1,3-プロパンジオナート、2,2,6,6-テトラメチル-3,5-ヘプタンジオナート、2,4-ヘキサンジオナート、3,5-ヘプタンジオナート、2-メチルヘキサン-3,5-ジオナート、6-メチルヘプタン-2,4-ジオナート、2,6-ジメチルヘプタン-3,5-ジオナート、2,2-ジメチルヘキサン-3,5-ジオナート、メチルアセトアセテート、エチルアセトアセテート、イソプロピルアセトアセテート、tert-ブチルアセトアセテート、メチルプロピオニルアセテート、エチルプロピオニルアセテート、イソプロピルプロピオニルアセテート、tert-ブチルプロピオニルアセテート、メチルイソブチリルアセテート、エチルイソブチリルアセテート、イソプロピルイソブチリルアセテート、tert-ブチルイソブチリルアセテート、メチルピバロイルアセテート、エチルピバロイルアセテート、イソプロピルピバロイルアセテート、tert-ブチルピバロイルアセテート、及び8-キノリノラトのうちいずれかである、請求項3に記載の硬化触媒。
  5.  前記金属原子がMoである、請求項1~4のいずれかに記載の硬化触媒。
  6.  前記硬化触媒が三酸化モリブデンである請求項1に記載の硬化触媒。
  7.  BET比表面積が1.0m/g以上である請求項1、請求項2、請求項5又は請求項6に記載の硬化触媒。
  8.  前記硬化触媒がβ-ヒドロキシアルキルアミド基を有する化合物とカルボキシ基含有樹脂とを含有する粉体塗料用の、硬化触媒である請求項1~7のいずれかに記載の硬化触媒。
  9.  前記カルボキシ基含有樹脂がカルボキシ基を有するポリエステル樹脂である、請求項1~8のいずれかに記載の硬化触媒。
  10.  β-ヒドロキシアルキルアミド基を有する化合物と、カルボキシ基含有樹脂と、請求項1~9のいずれかに記載の硬化触媒と、を含む樹脂組成物。
  11.  前記硬化触媒を、0.01~30重量%含有する、請求項10に記載の樹脂組成物。
  12.  前記カルボキシ基含有樹脂がカルボキシ基を有するポリエステル樹脂である請求項10又は11に記載の樹脂組成物。
  13.  β-ヒドロキシアルキルアミド基を有する化合物と、カルボキシ基含有樹脂と、請求項1~9のいずれかに記載の硬化触媒と、を含む粉体塗料組成物。
  14.  予備混合工程と、溶融混錬工程と、粉砕工程と、分級工程と、を有し、
     前記予備混合工程において、前記カルボキシ基含有樹脂と、前記β-ヒドロキシアルキルアミド基を有する化合物と、前記硬化触媒と、が混合される、請求項13に記載の粉体塗料組成物の製造方法。
  15.  請求項13に記載の粉体塗料組成物を被塗装体に塗装し、加熱硬化させる、粉体塗料の塗装方法。

     
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