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JP2004059894A - Water-based polyurethane resin - Google Patents

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JP2004059894A
JP2004059894A JP2002354757A JP2002354757A JP2004059894A JP 2004059894 A JP2004059894 A JP 2004059894A JP 2002354757 A JP2002354757 A JP 2002354757A JP 2002354757 A JP2002354757 A JP 2002354757A JP 2004059894 A JP2004059894 A JP 2004059894A
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polyurethane resin
aqueous polyurethane
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water
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Toru Higashimoto
東本 徹
Yoshihiro Sakurai
櫻井 良寛
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Arakawa Chemical Industries Ltd
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Arakawa Chemical Industries Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a water-based polyurethane resin having flexibility specific to the water-based polyurethane resin, having good stability under high temperature and low temperature conditions, and having good adhesion to a plastic. <P>SOLUTION: This water-based polyurethane resin comprises a high-molecular weight polyol component, a polyisocyanate compound, and a chain extender, wherein the high-molecular weight polyol component contains a liquid polytetrahydrofuran-based polyether polyol which is obtained by copolymerizing tetrahydrofuran with an alkylene oxide having an alkyl in its side chain or an alcohol having an alkyl in its side chain. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水性ポリウレタン樹脂に関する。さらに詳しくは、ナイロンやポリエステルなどのプラスチックに対してもすぐれた密着性や耐ブロッキング性を有し、塗料、インキ、ガラス飛散防止膜、合成皮革、人工皮革、不織布、織布、紙、木、鋼板、ゴム、皮、フロアーポリッシュ、ガラス繊維の集束剤、インクジェット受容層などのコーティング剤や接着剤、粘着剤などに好適に使用しうる水性ポリウレタン樹脂に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、塗料、インキなどのコーティング剤や接着剤としては、高分子の有機溶剤溶液が主に用いられていたが、近年、大気汚染をはじめとする公害の防止、消防法上の規制、労働条件の安全性や衛生面などが考慮され、水溶性高分子や高分子のエマルジョンといったものへの置換が切望されている。当該水溶性高分子としては、柔軟性に特徴を有する水性ポリウレタン樹脂が考えられるが、当該水性ポリウレタン樹脂は、プラスチックに対する密着性が不十分であり、また、高温下または低温下での安定性が不十分であるという欠点があった。プラスチックへの密着性を向上させるべく、ポリエチレンオキサイド構成単位とペンダントアニオン性基を有したポリウレタン樹脂が提案されている(特許文献1参照)が、当該水性ポリウレタン樹脂によっても、高温下または低温下での安定性は十分なものとはいえなかった。
【0003】
ところで、ポリウレタン樹脂の低温での弾性特性を向上させうる方法として、特定のポリエーテルグリコールを用いるという方法が提案されている(特許文献2参照)が、当該ポリエーテルグリコールを用いた水性ポリウレタン樹脂についてはこれまで検討されていなかった。
【0004】
【特許文献1】
特開平6−346012号公報
【特許文献2】
特開平5−32775号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記従来技術に鑑みてなされたものであり、水性ポリウレタン樹脂特有の柔軟性を有し、高温下および低温下での安定性が良好で、かつプラスチックに対する密着性が良好な水性ポリウレタン樹脂を提供することを目的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記課題を解決すべく、鋭意検討を行なったところ、特定の液状ポリテトラヒドロフラン系ポリエーテルポリオールを使用することにより、前記課題を悉く解決し、かつ、当該水性ポリウレタン樹脂を印刷インキ用バインダーとして用いた際に、低温下および高温下における安定性に加え、さらに各種プラスチックへの密着性も向上させうることを見出した。本発明はかかる知見に基づいて完成されたものである。
【0007】
すなわち、高分子量ポリオール成分、ポリイソシアネート化合物および鎖伸長剤からなる水性ポリウレタン樹脂において、高分子量ポリオール成分がテトラヒドロフランと側鎖にアルキル基を有するアルキレンオキサイドまたは側鎖にアルキル基を有するアルコールを共重合して得られる液状ポリテトラヒドロフラン系ポリエーテルポリオールを含有することを特徴とする水性ポリウレタン樹脂;当該水性ポリウレタン樹脂を用いた印刷インキ用バインダー;当該印刷インキ用バインダーを含有してなる印刷インキ組成物に関する。
【0008】
【発明の実施の形態】
本発明では、水性ポリウレタン樹脂の構成成分である高分子量ポリオール成分として、液状ポリテトラヒドロフラン系ポリエーテルポリオールを含有することを特徴とする。本発明に用いられる液状ポリテトラヒドロフラン系ポリエーテルポリオールとは、テトラヒドロフランと側鎖にアルキル基を有するアルキレンオキサイドまたは側鎖にアルキル基を有するアルコールを、各種公知の方法で共重合して得られるものである。共重合としては、例えば、テトラヒドロフランと側鎖にアルキル基を有するアルキレンオキサイドを開環触媒存在下に重合させる方法や、テトラヒドロフランと側鎖にアルキル基を有するアルコールをヘテロポリ酸やトルエンスルホン酸などの触媒存在下で重合させる方法などが挙げられる。なお、開環触媒としては、特に制限されず公知のものを使用することができる。具体的には、例えば、クロロスルホン酸やフルオロスルホン酸などの強酸が挙げられる。当該共重合体の成分の一つである側鎖にアルキル基を有するアルキレンオキサイドの具体例としては、1,2−プロピレンオキサイド、1,2−ブチレンオキサイド、3−メチルテトラヒドロフラン、3−メチルオキセタン、3,3−ジメチルオキセタンなどが挙げられる。これらの中で特に工業的に有用なものは、1,2−プロピレンオキサイドや3−メチルテトラヒドロフランである。側鎖にアルキル基を有するアルコールとしては、例えば、ネオペンチルグリコールや1,3−ブタンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオールなどが挙げられる。当該液状ポリテトラヒドロフラン系ポリエーテルポリオールは、ブロック共重合体、ランダム共重合体等を制限なく使用できるが、低温安定性がより良好であるため、ランダム共重合体である方が好ましい。なお、当該液状ポリテトラヒドロフラン系ポリエーテルポリオール中の側鎖にアルキル基を有するアルキレンオキサイドの使用割合は、通常、重量比で5〜50%程度であり、さらに好ましくは10〜40%である。側鎖にアルキル基を有するアルキレンオキサイドの使用割合が5%以上の場合には、本発明の効果である高温安定性および低温安定性をさらに向上させることができるため好ましく、50%以下とすることで、得られる水性ポリウレタン樹脂の強靭性などのフィルム物性を向上させることができるため好ましい。また液状ポリテトラヒドロフラン系ポリエーテルポリオールの数平均分子量は500〜5000程度とすることが好ましい。液状ポリテトラヒドロフラン系ポリエーテルポリオールの数平均分子量を500以上とすることで、得られる水性ポリウレタン樹脂のフィルムが脆くなることを防止することができ、また5000以下とすることにより、得られる水性ポリウレタン樹脂フィルムの耐熱性を向上させブロッキング性を改良できるため好ましい。
【0009】
本発明の高分子量ポリオール成分には、前記液状ポリテトラヒドロフラン系ポリエーテルポリオール以外の高分子量ポリオールを併用することができる。本発明のポリオール以外の高分子量ポリオールとしては、酸化エチレン、酸化プロピレン、テトラヒドロフラン等の重合体等のポリエーテルポリオール類;エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、ペンタンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、オクタンジオール、1,4−ブチンジオール、ジプロピレングリコール等の飽和もしくは不飽和の各種公知の低分子グリコール類またはn−ブチルグリシジルエーテル、2−エチルヘキシルグリシジルエーテル等のアルキルグリシジルエーテル類、バーサティック酸グリシジルエステル等のモノカルボン酸グリシジルエステル類と、アジピン酸、マレイン酸、フマル酸、無水フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、コハク酸、しゅう酸、マロン酸、グルタル酸、ピメリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、スベリン酸等の二塩基酸またはこれらに対応する酸無水物やダイマー酸などとを脱水縮合せしめて得られるポリエステルポリオール類;環状エステル化合物を開環重合して得られるポリエステルポリオール類;その他ポリカーボネートポリオール類、ポリブタジエングリコール類、ビスフェノールAにエチレンオキサイドまたはプロピレンオキサイドを付加して得られたグリコール類等の一般にポリウレタン樹脂の製造に用いられる各種公知の高分子量ポリオールが挙げられる。
【0010】
なお、高分子ポリオール成分が、液状ポリテトラヒドロフラン系ポリエーテルポリオールとそれ以外の高分子ポリオールの混合物である場合には、高分子量ポリオール成分中の液状ポリテトラヒドロフラン系ポリエーテルポリオールの使用割合が30重量%以上とすることにより、得られる水性ポリウレタン樹脂の高温安定性や低温安定性を向上させることができるため好ましい。
【0011】
本発明の水性ポリウレタン樹脂の構成成分の一つであるポリイソシアネート化合物としては、たとえば、ジイソシアネート化合物などが挙げられる。前記ジイソシアネート化合物の具体例としては、たとえば、メチレンジイソシアネート、イソプロピレンジイソシアネート、ブタン−1,4−ジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、2,4,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、ダイマー酸が有するカルボキシル基をイソシアネート基に置換したダイマージイソシアネートなどの鎖状脂肪族ジイソシアネート;シクロヘキサン−1,4−ジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタン−4,4´−ジイソシアネート、1,3−ジ(イソシアネートメチル)シクロヘキサン、メチルシクロヘキサンジイソシアネートなどの環状脂肪族ジイソシアネート;4,4´−ジフェニルジメチルメタンジイソシアネートなどのジアルキルジフェニルメタンジイソシアネート、4,4´−ジフェニルテトラメチルメタンジイソシアネートなどのテトラアルキルジフェニルメタンジイソシアネート、1,5−ナフチレンジイソシアネート、4,4´−ジフェニルメタンジイソシアネート、4,4´−ジフェニルジメチルメタンジイソシアネート、4,4´−ジベンジルイソシアネート、1,3−フェニレンジイソシアネート、1,4−フェニレンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、m−テトラメチルキシリレンジイソシアネートなどの芳香族ジイソシアネート;リジンジイソシアネートなどのアミノ酸ジイソシアネートなどが挙げられる。これらのジイソシアネート化合物をはじめとする前記ポリイソシアネート化合物は、単独でまたは2種以上を混合して用いられる。これらのジイソシアネート化合物の中では、鎖状脂肪族ジイソシアネートおよび環状脂肪族ジイソシアネートを用いることにより耐候性を向上させることができる。なお、高分子量ポリオールおよびポリイソシアネート化合物との配合割合は、得られる水性ポリウレタンの乾燥性および耐ブロッキング性の観点から、高分子量ポリオールが有する活性水素基とポリイソシアネート化合物が有するNCO基とのモル比(以下、NCO基/活性水素基比という)が1.1/1以上、好ましくは1.3/1以上となるように調整することが好ましく、得られる水性ポリウレタン樹脂から形成された皮膜が硬くなりすぎないようにするためには、かかるNCO基/活性水素基比が10/1以下、より好ましくは8/1以下となるように調整することが好ましい。
【0012】
また、本発明で使用する鎖伸長剤の具体例としては、たとえば前記高分子量ポリオールの項で示した低分子グリコール類;エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、トリエチレンテトラミン、ジエチレントリアミン、イソホロンジアミン、ジシクロヘキシルメタン−4,4´−ジアミンなどのアミン;2−ヒドロキシエチルエチレンジアミン、2−ヒドロキシエチルプロピレンジアミン、ジ−2−ヒドロキシエチルエチレンジアミン、ジ−2−ヒドロキシエチルプロピレンジアミン、2−ヒドロキシプロピルエチレンジアミン、ジ−2−ヒドロキシプロピルエチレンジアミンなどの分子内に水酸基を有するジアミン;ダイマー酸のカルボキシル基をアミノ基に置き換えたダイマージアミン、ヒドラジン、アジピン酸ジヒドラジドなどが挙げられる。これらの鎖伸長剤は、単独でまたは2種以上を混合して用いられる。これらの鎖伸長剤の中では、水に対する分散性を向上させる目的で、ポリウレタン樹脂にイオン性官能基を付与するために、イオン性官能基を有する鎖伸長剤を用いることが好ましい。イオン性官能基としては、特に制限されないが、たとえば、4級アミノ塩基やカルボキシル基などが挙げられる。具体例として、N−メチルジエタノールアミン、N−エチルジエタノールアミン、N−プロピルジエタノールアミン、N−イソプロピルジエタノールアミン、N−ブチルジエタノールアミン、N−イソブチルジエタノールアミン、N−オレイルジエタノールアミン、N−ステアリルジエタノールアミン、エトキシ化椰子油アミン、N−アリルジエタノールアミン、N−メチルジイソプロパノールアミン、N−エチルジイソプロパノールアミン、N−プロピルジイソプロパノールアミン、N−ブチルジイソプロパノールアミン、ジメチルジエトキシヒドラジン、プロポキシメチルジエタノールアミン、N−(3−アミノプロピル)−N−メチルエタノールアミン、N,N´−ビス(オキシエチル)プロピレンジアミン、ジエタノールアミノアセトアミド、ジエタノールアミノプロピオンアミド、N,N−ビス(オキシメチル)セミカルバジドなどのアルコキシ化鎖状脂肪族アミン;N−シクロヘキシルジイソプロパノールアミンなどのアルコキシ化環状脂肪族アミン;N,N−ジエトキシアニリン、N,N−ジエトキシトルイジン、N,N−ジエトキシ−1−アミノピリジン、N,N´−ビス(2−ヒドロキシエチル)−N、N´−ジエチルヘキサヒドロ−p−フェニレンジアミン、N,N´−ビス(オキシエチル)フェニルセミカルバジドなどのアルコキシ化芳香族アミン;N,N´−ジエトキシピペラジン、N−2−ヒドロキシエチルピペラジンなどのアルコキシ化複素環アミン;N−メチル−N,N−ビス(3−アミノプロピル)アミン、N−(3−アミノプロピル)−N,N´−ジメチルエチレンジアミン、N,N´−ビス(3−アミノプロピル)−N,N´−ジメチルエチレンジアミン、2−メチル−2−[(N,N−ジメチルアミノ)メチル]プロパン−1,3−ジオールなどの鎖状脂肪族アミン;2,6−ジアミノピリジン、p,p´−ビス−アミノメチルジベンジルメチルアミンなどの芳香族アミン;N,N´−ビス(3−アミノプロピル)ピペラジン、N−(2−アミノエチル)ピペラジンなどの複素環アミンなどが挙げられる。なお、前記鎖伸長剤の有する塩基性窒素は、前記鎖伸長剤を水に分散させる前、または前記鎖伸長剤を水に分散させたあとで、塩化物イオン、硫酸塩イオン、有機物カルボン酸のアニオンなどの4級化剤を用いて4級化される。
【0013】
前記カルボキシル基を有する鎖伸長剤は、得られるポリウレタン樹脂にカルボキシル基を導入する際に用いられ、その具体例としては、たとえばグリセリン酸、ジオキシマレイン酸、ジオキシフマル酸、酒石酸、ジメチロールプロピオン酸、ジメチロールブタン酸、2,2−ジメチロール吉草酸、2,2−ジメチロールペンタン酸、4,4−ジ(ヒドロキシフェニル)吉草酸、4,4−ジ(ヒドロキシフェニル)酪酸などの脂肪族カルボン酸;2,6−ジオキシ安息香酸などの芳香族カルボン酸などが挙げられる。また、かかる鎖伸長剤の有するカルボキシル基は、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどのアルカリ金属水酸化物;アンモニア;トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン、N−メチルジエタノールアミンやN−エチルジエタノールアミンをはじめとするN−アルキルジエタノールアミン、N,N−ジメチルエタノールアミンやN,N−ジエチルエタノールアミンをはじめとするN,N−ジアルキルエタノールアミンなどの3級アミンなどの中和剤を用いて中和されていても良い。また、かかる鎖伸長剤は、前記重合成分を水に分散させる前に用いてもよく、前記重合成分を水に分散させたあとに用いてもよい。
【0014】
前記鎖伸長剤の配合量は、特に限定はないが、得られる水性ポリウレタン樹脂から形成される皮膜の柔軟性および強靭性を両立させるという観点から、前記重合成分の1〜20重量%程度、好ましくは3〜10重量%となるように調整することが望ましい。
【0015】
前記イオン性官能基を有する鎖伸長剤を用いる場合の配合量は、特に限定されないが、たとえば前記塩基性窒素を有するポリウレタン樹脂中の塩基性窒素が、該ポリウレタン樹脂の樹脂固形分1gに対して3×10−5〜1.8×10−3グラム当量程度となるように調整することが好ましい。また、前記イオン性官能基を有する鎖伸長剤であるカルボキシル基を有する鎖伸長剤の配合量は、とくに限定はないが、たとえばかかるカルボキシル基を有するポリウレタン樹脂中のカルボキシル基が、該ポリウレタン樹脂の樹脂固形分1gに対して3×10−5〜1.8×10−3グラム当量程度となるように調整することが好ましい。
【0016】
また本発明では必要に応じて鎖長停止剤を使用することができる。鎖長停止剤の具体例としては、たとえばジ−n−ブチルアミン、ジエタノールアミンなどのモノアミン;エタノール、イソプロパノールなどの1価アルコールなどが挙げられ、これらの鎖長停止剤は、単独でまたは2種以上を混合して用いられる。
【0017】
前記鎖長停止剤の配合量は、特に限定されないが、得られる水性ポリウレタン樹脂の分子量制御を容易にするという観点から、前記重合成分の0.1〜5重量%程度、好ましくは0.5〜3重量%となるように調整することが望ましい。
【0018】
本発明の水性ポリウレタン樹脂はこれらの成分を公知の方法により反応させることにより得られ、当該水性ポリウレタン樹脂の数平均分子量は、通常5000〜100000程度である。なお、水性ポリウレタンの水に対する分散性を向上させる方法としては、イオン性官能基を有する鎖伸長剤を用い得られる水性ポリウレタン樹脂にイオン性官能基を付与させる方法を例示したが、これらの方法のうち少なくとも一つが採用されることが効果的である。本発明の水性ポリウレタン樹脂は前記各成分を反応させることにより得られるが、通常は水性ポリウレタン樹脂として単離されず、そのまま水溶液として印刷インキ用バインダーとして用いられる。以下に、それぞれの方法による印刷インキ用バインダーの製造方法について説明する。
【0019】
イオン性官能基を付与させる方法により得られたイオン性官能基を有する水性ポリウレタン樹脂を水に分散させる方法の具体例としては、たとえば、液状ポリテトラヒドロフラン系ポリエーテルポリオールを含有する高分子量ポリオール、とポリイソシアネート化合物とを、高分子量ポリオールおよび活性水素を有する石油樹脂の水素化物の活性水素基に対してポリイソシアネート化合物が有するNCO基が過剰となる条件で共重合させて分子鎖の末端にNCO基を有するプレポリマーを生成させ、かかるプレポリマーを適当な有機溶剤の溶液とし、かかる溶液に前記イオン性官能基を有する鎖伸長剤を含有した鎖伸長剤および必要に応じて鎖長停止剤を加えて反応させ、そののち前記4級化剤または中和剤を用いて4級化または中和し、さらに水に分散させたのちに必要に応じ有機溶剤を除去する方法、液状ポリテトラヒドロフラン系ポリエーテルポリオールを含有する高分子量ポリオール、ポリイソシアネート化合物、前記イオン性官能基を有する鎖伸長剤を含有した鎖伸長剤および必要に応じて鎖長停止剤を適当な有機溶剤中で一度に反応させたのち、前記4級化剤または中和剤を用いて4級化または中和を行ない、ついで水に分散させてから必要に応じ有機溶剤を除去する方法、液状ポリテトラヒドロフラン系ポリエーテルポリオールを含有する高分子量ポリオール、ポリイソシアネート化合物および前記イオン性官能基を有する鎖伸長剤を、高分子量ポリオール、活性水素を有する石油樹脂の水素化物および前記イオン性官能基を有する鎖伸長剤の活性水素基に対して、ポリイソシアネート化合物が有するNCO基が過剰となる条件で適当な有機溶剤中で反応させて分子の末端にNCO基を有するプレポリマーを生成させ、前記4級化剤または中和剤を用いて4級化または中和を行なったのち、水に分散させ、ついで鎖伸長剤および必要に応じて鎖長停止剤を加えて反応させ、そののち必要に応じて有機溶剤を除去する方法などが挙げられる。
【0020】
なお、前記有機溶剤としては、特に限定がなく、通常公知のものを使用することができる。かかる有機溶剤の具体例としては、たとえばベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族系溶剤;酢酸エチル、酢酸ブチルなどのエステル系溶剤;アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどのケトン系溶剤;ジメチルホルムアミドなどのアミド系溶剤;ジメチルスルホキシドなどのスルホキシド系溶剤;ジメチルエーテル、ジエチルエーテルなどのエーテル系溶剤、イソプロピルアルコール、エタノールなどのアルコール類;N−メチルピロリドンなどが挙げられる。これらの有機溶剤は、単独でまたは2種以上を混合して用いられる。
【0021】
このようにして得られた印刷インキ用バインダーは、顔料などを加えて練肉および分散を行ない、必要に応じて本発明で得られるものとは異なる水性ポリウレタン樹脂、水性ポリアミド樹脂、水性アクリル酸エステル系共重合体塩、水性スチレン−マレイン酸系共重合体の塩などの水系樹脂、ブロッキング防止剤や可塑剤などの添加剤を適宜配合することにより、印刷インキ組成物を容易に得ることができる。
【0022】
なお、本発明によって得られる水性ポリウレタン樹脂の高温安定性や低温安定性に優れる理由としては、ポリテトラヒドロフラン骨格を主とするアルキレンオキサイド鎖の耐加水分解性と共重合によるポリテトラヒドロフラン骨格の結晶阻害によるものと考えられる。
【0023】
【発明の効果】
本発明によれば、水性ポリウレタン樹脂特有の柔軟性を有し、特に印刷インキ用バインダーとして使用した場合、ナイロンやポリエステルなどのプラスチックに対してすぐれた密着性を有しつつ、高温安定性と低温安定性に優れた水性ポリウレタン樹脂を提供できる。なお、当該水性ポリウレタン樹脂は、密着性や耐ブロッキング性に優れるため、塗料、ガラス飛散防止膜、合成皮革、人工皮革、不織布、織布、紙、木、鋼板、ゴム、皮、フロアーポリッシュ、ガラス繊維の集束剤、インクジェット受容層などのコーティング剤、接着剤、粘着剤などにも好適に用いることができる。
【0024】
【実施例】
次に、本発明の水性ポリウレタン樹脂を実施例にもとづいてさらに詳細に説明するが、本発明はかかる実施例のみに限定されるものではない。
【0025】
実施例1
攪拌機、温度計、冷却管および窒素ガス導入管を備えた反応容器に、ジメチロールブタン酸59.4部、PTG−L2000(テトラヒドロフラン/3−メチルテトラヒドロフラン=85/15の共重合物、保土谷化学(株)製、数平均分子量2000)489.9部、イソホロンジイソシアネート200.8部を仕込み、窒素気流下85℃にて5時間反応を行い、イソシアネート基末端のウレタンプレポリマー750部を得た。ついで、水1208部、イソプロピルアルコール225部、トリエチルアミン40.5部、アジピン酸ジヒドラジド43.3部からなる水溶液中に、攪拌下に前記ウレタンプレポリマーを添加、分散させ、50℃にて3時間反応させた。こうして得られたポリウレタン樹脂水分散液は、樹脂固形分濃度35%、粘度600mPa・s/25℃、pH8.0であった。
【0026】
実施例2
攪拌機、温度計、冷却管および窒素ガス導入管を備えた反応容器に、ジメチロールブタン酸59.4部、PPTG2000(テトラヒドロフラン/1,2−プロピレンオキサイド=70/30の共重合物、保土谷化学(株)製、数平均分子量2000)489.9部、イソホロンジイソシアネート200.8部を仕込み、窒素気流下85℃にて5時間反応を行い、イソシアネート基末端のウレタンプレポリマー750部を得た。ついで、水1208部、イソプロピルアルコール225部、トリエチルアミン40.5部、アジピン酸ジヒドラジド43.3部からなる水溶液中に、攪拌下に前記ウレタンプレポリマーを添加、分散させ、50℃にて3時間反応させた。こうして得られたポリウレタン樹脂水分散液は、樹脂固形分濃度35%、粘度800mPa・s/25℃、pH8.0であった。
【0027】
実施例3
攪拌機、温度計、冷却管および窒素ガス導入管を備えた反応容器に、ジメチロールブタン酸59.4部、PTXG1800(テトラヒドロフラン/ネオペンチルグリコールの共重合物、旭化成(株)製、数平均分子量1800)440.9部、イソホロンジイソシアネート200.8部を仕込み、窒素気流下85℃にて5時間反応を行い、イソシアネート基末端のウレタンプレポリマー750部を得た。ついで、水1117部、イソプロピルアルコール225部、トリエチルアミン40.5部、アジピン酸ジヒドラジド43.3部からなる水溶液中に、攪拌下に前記ウレタンプレポリマーを添加、分散させ、50℃にて3時間反応させた。こうして得られたポリウレタン樹脂水分散液は、樹脂固形分濃度35%、粘度600mPa・s/25℃、pH8.0であった。
【0028】
比較例1
攪拌機、温度計、冷却管および窒素ガス導入管を備えた反応容器に、ジメチロールブタン酸59.4部、数平均分子量2000のポリテトラメチレングリコール489.9部、イソホロンジイソシアネート200.8部を仕込み、窒素気流下85℃にて5時間反応を行い、イソシアネート基末端のウレタンプレポリマー750部を得た。ついで、水1208部、イソプロピルアルコール225部、トリエチルアミン40.5部、アジピン酸ジヒドラジド43.3部からなる水溶液中に、攪拌下に前記ウレタンプレポリマーを添加、分散させ、50℃にて3時間反応させた。こうして得られたポリウレタン樹脂水分散液は、樹脂固形分濃度35%、粘度500mPa・s/25℃、pH8.0であった。
【0029】
比較例2
攪拌機、温度計、冷却管および窒素ガス導入管を備えた反応容器に、ジメチロールブタン酸59.4部、数平均分子量2000のポリジエチレンアジペートグリコール489.9部、イソホロンジイソシアネート200.8部を仕込み、窒素気流下85℃にて5時間反応を行い、イソシアネート基末端のウレタンプレポリマー750部を得た。ついで、水1208部、イソプロピルアルコール225部、トリエチルアミン40.5部、アジピン酸ジヒドラジド43.3部からなる水溶液中に、攪拌下に前記ウレタンプレポリマーを添加、分散させ、50℃にて3時間反応させた。こうして得られたポリウレタン樹脂水分散液は、樹脂固形分濃度35%、粘度650mPa・s/25℃、pH8.0であった。
【0030】
実施例1〜3及び比較例1、2で得た各ポリウレタン樹脂水分散液について、以下の項目について評価を行った。結果を表1に示す。
【0031】
低温時および高温時の安定性:下記の組成の混合物をそれぞれペイントシェイカーで練肉し、藍色印刷インキを調整した。
フタロシアニンブルー       15部
ポリウレタン樹脂の水分散液    50部
イソプロピルアルコール       5部
イオン交換水           30部
得られた藍色印刷インキを、−10℃雰囲気下で一週間静置し、低温時の流動状態を観察した。また得られた藍色印刷インキの粘度をザーンカップNo.3(25℃)で測定し、次に40℃雰囲気下で一週間静置後、ザーンカップNo.3(25℃)で再び測定し比較した。
【0032】
プラスチックに対する密着性:前記の組成で調整した藍色印刷インキを、コロナ処理を施したポリプロピレンフィルム(OPP)、ポリエチレンテレフタレートフィルム(PET)、及びナイロンフィルム(NY)処理面にバーコーダー(No.4)を使用して塗工した後にヒートガンで30秒間乾燥した。次いで塗工面に粘着テープを貼り、塗工面に対して垂直方向に引き剥がした時の塗膜の残り具合を目視評価した。
○:全く剥がれなかった。
△:50%以上残った。
×:50%未満しか残らなかった。
【0033】
【表1】

Figure 2004059894
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an aqueous polyurethane resin. In more detail, it has excellent adhesion and blocking resistance to plastics such as nylon and polyester, paint, ink, glass shatterproof film, synthetic leather, artificial leather, non-woven fabric, woven fabric, paper, wood, The present invention relates to an aqueous polyurethane resin that can be suitably used as a coating agent for a steel plate, rubber, leather, floor polish, a sizing agent for glass fiber, a coating agent for an ink jet receiving layer, an adhesive, an adhesive, and the like.
[0002]
[Prior art]
In the past, polymer organic solvent solutions were mainly used as coatings and adhesives for paints, inks, etc., but recently, prevention of air pollution and other pollution, regulations under the Fire Service Law, working conditions In consideration of the safety and hygiene of the polymer, replacement with a water-soluble polymer or an emulsion of a polymer is eagerly desired. As the water-soluble polymer, an aqueous polyurethane resin having flexibility is conceivable, but the aqueous polyurethane resin has insufficient adhesion to plastic, and has stability at high or low temperature. There was a disadvantage that it was insufficient. In order to improve the adhesion to plastic, a polyurethane resin having a polyethylene oxide constituent unit and a pendant anionic group has been proposed (see Patent Document 1). Was not sufficiently stable.
[0003]
By the way, a method of using a specific polyether glycol has been proposed as a method for improving the elastic properties of a polyurethane resin at a low temperature (see Patent Document 2). However, an aqueous polyurethane resin using the polyether glycol has been proposed. Has not been considered before.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-6-346012
[Patent Document 2]
JP-A-5-32775
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above prior art, and has the flexibility unique to aqueous polyurethane resins, has good stability at high and low temperatures, and has good adhesion to plastics. It is intended to provide a resin.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
Means for Solving the ProblemsThe present inventors have conducted intensive studies in order to solve the above problems, and by using a specific liquid polytetrahydrofuran-based polyether polyol, solved the above problems completely, and printed the aqueous polyurethane resin. It has been found that when used as a binder for inks, in addition to stability at low and high temperatures, adhesion to various plastics can be improved. The present invention has been completed based on such findings.
[0007]
That is, in an aqueous polyurethane resin comprising a high molecular weight polyol component, a polyisocyanate compound and a chain extender, the high molecular weight polyol component copolymerizes tetrahydrofuran and an alkylene oxide having an alkyl group in a side chain or an alcohol having an alkyl group in a side chain. An aqueous polyurethane resin containing a liquid polytetrahydrofuran-based polyether polyol obtained by the above method; a binder for a printing ink using the aqueous polyurethane resin; and a printing ink composition containing the binder for a printing ink.
[0008]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The present invention is characterized in that a liquid polytetrahydrofuran-based polyether polyol is contained as a high molecular weight polyol component which is a constituent component of the aqueous polyurethane resin. The liquid polytetrahydrofuran-based polyether polyol used in the present invention is obtained by copolymerizing tetrahydrofuran and an alkylene oxide having an alkyl group in a side chain or an alcohol having an alkyl group in a side chain by various known methods. is there. Examples of the copolymerization include a method in which tetrahydrofuran and an alkylene oxide having an alkyl group in a side chain are polymerized in the presence of a ring-opening catalyst, and a method in which tetrahydrofuran and an alcohol having an alkyl group in a side chain are reacted with a catalyst such as a heteropoly acid or toluene sulfonic acid. And a method of polymerizing in the presence. The ring-opening catalyst is not particularly limited, and a known one can be used. Specifically, for example, strong acids such as chlorosulfonic acid and fluorosulfonic acid can be mentioned. Specific examples of the alkylene oxide having an alkyl group in a side chain, which is one of the components of the copolymer, include 1,2-propylene oxide, 1,2-butylene oxide, 3-methyltetrahydrofuran, 3-methyloxetane, 3,3-dimethyloxetane and the like. Among them, industrially useful ones are 1,2-propylene oxide and 3-methyltetrahydrofuran. Examples of the alcohol having an alkyl group in the side chain include neopentyl glycol, 1,3-butanediol, 3-methyl-1,5-pentanediol, and the like. As the liquid polytetrahydrofuran-based polyether polyol, a block copolymer, a random copolymer, or the like can be used without limitation, but a random copolymer is preferable because the low-temperature stability is better. In addition, the usage ratio of the alkylene oxide having an alkyl group in a side chain in the liquid polytetrahydrofuran-based polyether polyol is usually about 5 to 50% by weight, and more preferably 10 to 40%. When the use ratio of the alkylene oxide having an alkyl group in the side chain is 5% or more, the high-temperature stability and the low-temperature stability, which are the effects of the present invention, can be further improved. It is preferable because the film properties such as toughness of the obtained aqueous polyurethane resin can be improved. The number average molecular weight of the liquid polytetrahydrofuran-based polyether polyol is preferably about 500 to 5,000. By setting the number average molecular weight of the liquid polytetrahydrofuran-based polyether polyol to 500 or more, it is possible to prevent the film of the obtained aqueous polyurethane resin from becoming brittle. It is preferable because the heat resistance of the film can be improved and the blocking property can be improved.
[0009]
A high molecular weight polyol other than the liquid polytetrahydrofuran-based polyether polyol can be used in combination with the high molecular weight polyol component of the present invention. Examples of the high molecular weight polyol other than the polyol of the present invention include polyether polyols such as polymers such as ethylene oxide, propylene oxide, and tetrahydrofuran; ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, 1,2-propanediol, and 1,3- Propanediol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, neopentyl glycol, pentanediol, 3-methyl-1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, octanediol, 1,4-butyne Various known saturated or unsaturated low molecular weight glycols such as diol and dipropylene glycol, alkyl glycidyl ethers such as n-butyl glycidyl ether and 2-ethylhexyl glycidyl ether, and glycidyl ester versatate Glycidyl esters of monocarboxylic acids such as adipic acid, maleic acid, fumaric acid, phthalic anhydride, isophthalic acid, terephthalic acid, succinic acid, oxalic acid, malonic acid, glutaric acid, pimelic acid, azelaic acid, sebacic acid, Polyester polyols obtained by dehydrating and condensing dibasic acids such as suberic acid or their corresponding acid anhydrides or dimer acids; polyester polyols obtained by ring-opening polymerization of cyclic ester compounds; other polycarbonate polyols And various known high-molecular-weight polyols generally used in the production of polyurethane resins, such as polybutadiene glycols, glycols obtained by adding ethylene oxide or propylene oxide to bisphenol A, and the like.
[0010]
When the polymer polyol component is a mixture of a liquid polytetrahydrofuran-based polyether polyol and another polymer polyol, the use ratio of the liquid polytetrahydrofuran-based polyether polyol in the high-molecular-weight polyol component is 30% by weight. The above is preferable because the high-temperature stability and low-temperature stability of the obtained aqueous polyurethane resin can be improved.
[0011]
Examples of the polyisocyanate compound which is one of the components of the aqueous polyurethane resin of the present invention include a diisocyanate compound. Specific examples of the diisocyanate compound include, for example, methylene diisocyanate, isopropylene diisocyanate, butane-1,4-diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, 2,2,4-trimethylhexamethylene diisocyanate, 2,4,4-trimethylhexamethylene Linear aliphatic diisocyanates such as diisocyanate and dimer diisocyanate in which the carboxyl group of dimer acid is substituted with an isocyanate group; cyclohexane-1,4-diisocyanate, isophorone diisocyanate, dicyclohexylmethane-4,4'-diisocyanate, 1,3-diisocyanate Cycloaliphatic diisocyanates such as (isocyanatomethyl) cyclohexane and methylcyclohexane diisocyanate; 4,4'-diphenyldiisocyanate Dialkyldiphenylmethane diisocyanate such as methylmethane diisocyanate, tetraalkyldiphenylmethane diisocyanate such as 4,4'-diphenyltetramethylmethane diisocyanate, 1,5-naphthylene diisocyanate, 4,4'-diphenylmethane diisocyanate, 4,4'-diphenyldimethylmethane Aromatic diisocyanates such as diisocyanate, 4,4'-dibenzyl isocyanate, 1,3-phenylene diisocyanate, 1,4-phenylene diisocyanate, tolylene diisocyanate, xylylene diisocyanate, and m-tetramethyl xylylene diisocyanate; lysine diisocyanate Amino acid diisocyanate and the like. These polyisocyanate compounds including these diisocyanate compounds are used alone or in combination of two or more. Among these diisocyanate compounds, by using a chain aliphatic diisocyanate and a cyclic aliphatic diisocyanate, the weather resistance can be improved. The mixing ratio of the high molecular weight polyol and the polyisocyanate compound is determined based on the molar ratio of the active hydrogen group of the high molecular weight polyol to the NCO group of the polyisocyanate compound from the viewpoint of the drying property and blocking resistance of the obtained aqueous polyurethane. (Hereinafter referred to as an NCO group / active hydrogen group ratio) is preferably adjusted to be 1.1 / 1 or more, preferably 1.3 / 1 or more, and a film formed from the obtained aqueous polyurethane resin is hard. In order to prevent the ratio from becoming excessive, it is preferable to adjust the NCO group / active hydrogen group ratio to be 10/1 or less, more preferably 8/1 or less.
[0012]
Specific examples of the chain extender used in the present invention include, for example, low molecular weight glycols described in the section of the high molecular weight polyol; ethylenediamine, propylenediamine, hexamethylenediamine, triethylenetetramine, diethylenetriamine, isophoronediamine, dicyclohexyl. Amines such as methane-4,4'-diamine; 2-hydroxyethylethylenediamine, 2-hydroxyethylpropylenediamine, di-2-hydroxyethylethylenediamine, di-2-hydroxyethylpropylenediamine, 2-hydroxypropylethylenediamine, di- Diamine having a hydroxyl group in a molecule such as 2-hydroxypropylethylenediamine; dimer diamine in which a carboxyl group of dimer acid is replaced with an amino group, hydrazine, adipic acid Hydrazide and the like. These chain extenders are used alone or in combination of two or more. Among these chain extenders, it is preferable to use a chain extender having an ionic functional group in order to impart an ionic functional group to the polyurethane resin for the purpose of improving dispersibility in water. The ionic functional group is not particularly limited, and includes, for example, a quaternary amino base and a carboxyl group. Specific examples include N-methyldiethanolamine, N-ethyldiethanolamine, N-propyldiethanolamine, N-isopropyldiethanolamine, N-butyldiethanolamine, N-isobutyldiethanolamine, N-oleyldiethanolamine, N-stearyldiethanolamine, ethoxylated coconut oil amine, N-allyldiethanolamine, N-methyldiisopropanolamine, N-ethyldiisopropanolamine, N-propyldiisopropanolamine, N-butyldiisopropanolamine, dimethyldiethoxyhydrazine, propoxymethyldiethanolamine, N- (3-aminopropyl) -N-methylethanolamine, N, N'-bis (oxyethyl) propylenediamine, diethanolaminoacetate Alkoxylated chain aliphatic amines such as amide, diethanolaminopropionamide, N, N-bis (oxymethyl) semicarbazide; alkoxylated cyclic aliphatic amines such as N-cyclohexyldiisopropanolamine; N, N-diethoxyaniline; N, N-diethoxytoluidine, N, N-diethoxy-1-aminopyridine, N, N'-bis (2-hydroxyethyl) -N, N'-diethylhexahydro-p-phenylenediamine, N, N ' Alkoxylated aromatic amines such as -bis (oxyethyl) phenyl semicarbazide; alkoxylated heterocyclic amines such as N, N'-diethoxypiperazine and N-2-hydroxyethylpiperazine; N-methyl-N, N-bis (3 -Aminopropyl) amine, N- (3-aminopropyl) -N, N'- Methyl ethylenediamine, N, N'-bis (3-aminopropyl) -N, N'-dimethylethylenediamine, 2-methyl-2-[(N, N-dimethylamino) methyl] propane-1,3-diol, etc. Linear aliphatic amines; aromatic amines such as 2,6-diaminopyridine and p, p'-bis-aminomethyldibenzylmethylamine; N, N'-bis (3-aminopropyl) piperazine, N- (2 And heterocyclic amines such as (-aminoethyl) piperazine. Incidentally, the basic nitrogen having the chain extender, before dispersing the chain extender in water, or after dispersing the chain extender in water, chloride ion, sulfate ion, organic carboxylic acid of It is quaternized using a quaternizing agent such as an anion.
[0013]
The chain extender having a carboxyl group is used when introducing a carboxyl group into the obtained polyurethane resin, and specific examples thereof include, for example, glyceric acid, dioxymaleic acid, dioxyfumaric acid, tartaric acid, dimethylolpropionic acid, Aliphatic carboxylic acids such as dimethylolbutanoic acid, 2,2-dimethylolvaleric acid, 2,2-dimethylolpentanoic acid, 4,4-di (hydroxyphenyl) valeric acid, and 4,4-di (hydroxyphenyl) butyric acid Aromatic carboxylic acids such as 2,6-dioxybenzoic acid and the like; Further, the carboxyl group of the chain extender includes alkali metal hydroxides such as sodium hydroxide and potassium hydroxide; ammonia; trimethylamine, triethylamine, triethanolamine, triisopropanolamine, N-methyldiethanolamine and N-ethyldiethanolamine. Neutralization with a neutralizing agent such as tertiary amines such as N-alkyldiethanolamine, N, N-dimethylethanolamine and N, N-dialkylethanolamine including N, N-diethylethanolamine. It may be. The chain extender may be used before dispersing the polymerization component in water, or may be used after dispersing the polymerization component in water.
[0014]
The amount of the chain extender is not particularly limited, but is preferably about 1 to 20% by weight of the polymerization component from the viewpoint of achieving both flexibility and toughness of a film formed from the obtained aqueous polyurethane resin. Is desirably adjusted to be 3 to 10% by weight.
[0015]
When the chain extender having the ionic functional group is used, the compounding amount is not particularly limited. For example, the basic nitrogen in the polyurethane resin having the basic nitrogen is 1 g of the resin solid content of the polyurethane resin. 3 × 10 -5 ~ 1.8 × 10 -3 It is preferable to adjust so as to be about gram equivalent. The amount of the chain extender having a carboxyl group, which is a chain extender having the ionic functional group, is not particularly limited, but, for example, the carboxyl group in the polyurethane resin having the carboxyl group may be used in the polyurethane resin. 3 × 10 for 1 g of resin solids -5 ~ 1.8 × 10 -3 It is preferable to adjust so as to be about gram equivalent.
[0016]
In the present invention, a chain length terminator can be used if necessary. Specific examples of the chain terminator include, for example, monoamines such as di-n-butylamine and diethanolamine; and monohydric alcohols such as ethanol and isopropanol. These chain terminators may be used alone or in combination of two or more. Used as a mixture.
[0017]
The amount of the chain terminator is not particularly limited, but from the viewpoint of facilitating the control of the molecular weight of the obtained aqueous polyurethane resin, about 0.1 to 5% by weight, preferably 0.5 to 5% by weight of the polymerization component. It is desirable to adjust so as to be 3% by weight.
[0018]
The aqueous polyurethane resin of the present invention is obtained by reacting these components by a known method, and the number average molecular weight of the aqueous polyurethane resin is usually about 5,000 to 100,000. As a method for improving the dispersibility of water-based polyurethane in water, a method of imparting an ionic functional group to an aqueous polyurethane resin obtained using a chain extender having an ionic functional group has been exemplified. It is effective that at least one of them is adopted. The aqueous polyurethane resin of the present invention can be obtained by reacting each of the above components, but is usually not isolated as an aqueous polyurethane resin, and is used as it is as an aqueous solution as a binder for printing ink. Hereinafter, the method for producing the printing ink binder by each method will be described.
[0019]
Specific examples of a method of dispersing an aqueous polyurethane resin having an ionic functional group obtained by a method of imparting an ionic functional group in water include, for example, a high molecular weight polyol containing a liquid polytetrahydrofuran-based polyether polyol, A polyisocyanate compound is copolymerized with a high molecular weight polyol and under conditions that the NCO groups of the polyisocyanate compound are excessive with respect to the active hydrogen groups of the hydride of the petroleum resin having the active hydrogen to form an NCO group at the end of the molecular chain. Is formed into a solution of an appropriate organic solvent, and a chain extender containing the chain extender having an ionic functional group and, if necessary, a chain terminator are added to the solution. And then quaternized or neutralized using the quaternizing agent or neutralizing agent. A method of removing an organic solvent if necessary after dispersing in water, a high molecular weight polyol containing a liquid polytetrahydrofuran-based polyether polyol, a polyisocyanate compound, a chain containing a chain extender having the ionic functional group After reacting the extender and, if necessary, the chain terminator in an appropriate organic solvent at once, quaternizing or neutralizing is performed using the quaternizing agent or neutralizing agent, and then dispersed in water. A method for removing an organic solvent as necessary after the reaction, a high molecular weight polyol containing a liquid polytetrahydrofuran-based polyether polyol, a polyisocyanate compound and a chain extender having the ionic functional group, a high molecular weight polyol, active hydrogen With respect to the hydride of the petroleum resin having and the active hydrogen group of the chain extender having the ionic functional group, The reaction is carried out in an appropriate organic solvent under the condition that the NCO group of the lysocyanate compound becomes excessive to form a prepolymer having an NCO group at the terminal of the molecule, and quaternized by using the quaternizing agent or neutralizing agent. After neutralization or neutralization, a method of dispersing in water, adding a chain extender and, if necessary, a chain terminator, and reacting the resultant, and then removing the organic solvent as necessary, may be mentioned.
[0020]
The organic solvent is not particularly limited, and a generally known organic solvent can be used. Specific examples of such organic solvents include aromatic solvents such as benzene, toluene and xylene; ester solvents such as ethyl acetate and butyl acetate; ketone solvents such as acetone, methyl ethyl ketone, diethyl ketone and methyl isobutyl ketone; Examples include amide solvents such as formamide; sulfoxide solvents such as dimethyl sulfoxide; ether solvents such as dimethyl ether and diethyl ether; alcohols such as isopropyl alcohol and ethanol; and N-methylpyrrolidone. These organic solvents are used alone or in combination of two or more.
[0021]
The binder for the printing ink thus obtained is subjected to milling and dispersion by adding a pigment and the like, and if necessary, an aqueous polyurethane resin, an aqueous polyamide resin, an aqueous acrylic ester different from those obtained in the present invention. A printing ink composition can be easily obtained by appropriately blending an aqueous resin such as a system copolymer salt, an aqueous styrene-maleic acid copolymer salt, and additives such as an antiblocking agent and a plasticizer. .
[0022]
The reason that the aqueous polyurethane resin obtained by the present invention is excellent in high-temperature stability and low-temperature stability is because of the hydrolysis resistance of the alkylene oxide chain mainly containing the polytetrahydrofuran skeleton and the crystal inhibition of the polytetrahydrofuran skeleton by copolymerization. It is considered.
[0023]
【The invention's effect】
According to the present invention, water-based polyurethane resin has flexibility, especially when used as a binder for printing ink, while having excellent adhesion to plastics such as nylon and polyester, high-temperature stability and low temperature. An aqueous polyurethane resin having excellent stability can be provided. In addition, the water-based polyurethane resin has excellent adhesion and blocking resistance, so that it can be used as a paint, glass shatterproof film, synthetic leather, artificial leather, nonwoven fabric, woven fabric, paper, wood, steel plate, rubber, leather, floor polish, glass It can also be suitably used as a fiber sizing agent, a coating agent such as an inkjet receiving layer, an adhesive, a pressure-sensitive adhesive, and the like.
[0024]
【Example】
Next, the aqueous polyurethane resin of the present invention will be described in more detail based on Examples, but the present invention is not limited to only these Examples.
[0025]
Example 1
In a reaction vessel equipped with a stirrer, a thermometer, a cooling pipe and a nitrogen gas introducing pipe, 59.4 parts of dimethylolbutanoic acid, PTG-L2000 (copolymer of tetrahydrofuran / 3-methyltetrahydrofuran = 85/15, Hodogaya Chemical 489.9 parts of a number average molecular weight of 2000 (manufactured by K.K.) and 200.8 parts of isophorone diisocyanate were charged and reacted at 85 ° C. for 5 hours under a nitrogen stream to obtain 750 parts of a urethane prepolymer having an isocyanate group end. Then, the urethane prepolymer was added and dispersed in an aqueous solution comprising 1208 parts of water, 225 parts of isopropyl alcohol, 40.5 parts of triethylamine and 43.3 parts of adipic dihydrazide with stirring, and reacted at 50 ° C. for 3 hours. I let it. The aqueous polyurethane resin dispersion thus obtained had a resin solid content concentration of 35%, a viscosity of 600 mPa · s / 25 ° C., and a pH of 8.0.
[0026]
Example 2
In a reaction vessel equipped with a stirrer, a thermometer, a cooling pipe and a nitrogen gas introduction pipe, 59.4 parts of dimethylolbutanoic acid, PPTG2000 (copolymer of tetrahydrofuran / 1,2-propylene oxide = 70/30, Hodogaya Chemical 489.9 parts of a number average molecular weight of 2000 (manufactured by K.K.) and 200.8 parts of isophorone diisocyanate were charged and reacted at 85 ° C. for 5 hours under a nitrogen stream to obtain 750 parts of a urethane prepolymer having an isocyanate group end. Then, the urethane prepolymer was added and dispersed in an aqueous solution comprising 1208 parts of water, 225 parts of isopropyl alcohol, 40.5 parts of triethylamine and 43.3 parts of adipic dihydrazide with stirring, and reacted at 50 ° C. for 3 hours. I let it. The aqueous polyurethane resin dispersion thus obtained had a resin solids concentration of 35%, a viscosity of 800 mPa · s / 25 ° C., and a pH of 8.0.
[0027]
Example 3
In a reaction vessel equipped with a stirrer, a thermometer, a cooling pipe and a nitrogen gas introducing pipe, 59.4 parts of dimethylolbutanoic acid, PTXG1800 (copolymer of tetrahydrofuran / neopentyl glycol, manufactured by Asahi Kasei Corporation, number average molecular weight 1800) ) 440.9 parts and isophorone diisocyanate 200.8 parts were charged and reacted at 85 ° C for 5 hours under a nitrogen stream to obtain 750 parts of a urethane prepolymer having an isocyanate group end. Then, the urethane prepolymer was added and dispersed in an aqueous solution consisting of 1117 parts of water, 225 parts of isopropyl alcohol, 40.5 parts of triethylamine and 43.3 parts of adipic dihydrazide with stirring, and reacted at 50 ° C. for 3 hours. I let it. The aqueous polyurethane resin dispersion thus obtained had a resin solid content concentration of 35%, a viscosity of 600 mPa · s / 25 ° C., and a pH of 8.0.
[0028]
Comparative Example 1
A reaction vessel equipped with a stirrer, thermometer, cooling pipe and nitrogen gas inlet pipe was charged with 59.4 parts of dimethylolbutanoic acid, 489.9 parts of polytetramethylene glycol having a number average molecular weight of 2000, and 200.8 parts of isophorone diisocyanate. The reaction was carried out at 85 ° C. for 5 hours under a nitrogen stream to obtain 750 parts of an isocyanate group-terminated urethane prepolymer. Then, the urethane prepolymer was added and dispersed in an aqueous solution comprising 1208 parts of water, 225 parts of isopropyl alcohol, 40.5 parts of triethylamine and 43.3 parts of adipic dihydrazide with stirring, and reacted at 50 ° C. for 3 hours. I let it. The aqueous polyurethane resin dispersion thus obtained had a resin solids concentration of 35%, a viscosity of 500 mPa · s / 25 ° C., and a pH of 8.0.
[0029]
Comparative Example 2
A reaction vessel equipped with a stirrer, thermometer, cooling pipe and nitrogen gas inlet pipe was charged with 59.4 parts of dimethylolbutanoic acid, 489.9 parts of polydiethylene adipate glycol having a number average molecular weight of 2000, and 200.8 parts of isophorone diisocyanate. The reaction was carried out at 85 ° C. for 5 hours under a nitrogen stream to obtain 750 parts of an isocyanate group-terminated urethane prepolymer. Then, the urethane prepolymer was added and dispersed in an aqueous solution comprising 1208 parts of water, 225 parts of isopropyl alcohol, 40.5 parts of triethylamine and 43.3 parts of adipic dihydrazide with stirring, and reacted at 50 ° C. for 3 hours. I let it. The aqueous polyurethane resin dispersion thus obtained had a resin solid content concentration of 35%, a viscosity of 650 mPa · s / 25 ° C., and a pH of 8.0.
[0030]
Each of the aqueous polyurethane resin dispersions obtained in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2 was evaluated for the following items. Table 1 shows the results.
[0031]
Stability at low temperature and high temperature: Mixtures of the following compositions were each kneaded with a paint shaker to prepare a blue printing ink.
15 parts phthalocyanine blue
Aqueous dispersion of polyurethane resin 50 parts
Isopropyl alcohol 5 parts
30 parts of ion exchange water
The obtained blue printing ink was allowed to stand for one week in an atmosphere of -10 ° C, and the flow state at a low temperature was observed. Further, the viscosity of the obtained blue printing ink was determined by Zahn Cup No. 3 (25 ° C.), and then allowed to stand in a 40 ° C. atmosphere for one week. 3 (25 ° C.) and measured again.
[0032]
Adhesion to plastic: The blue printing ink prepared with the above composition was applied to a corona-treated polypropylene film (OPP), polyethylene terephthalate film (PET), and nylon film (NY) with a bar coder (No. 4). ) And dried for 30 seconds with a heat gun. Next, an adhesive tape was applied to the coated surface, and the remaining state of the coating film when peeled off in a direction perpendicular to the coated surface was visually evaluated.
:: No peeling at all.
Δ: 50% or more remained.
X: Less than 50% remained.
[0033]
[Table 1]
Figure 2004059894

Claims (7)

高分子量ポリオール成分、ポリイソシアネート化合物および鎖伸長剤からなる水性ポリウレタン樹脂において、高分子量ポリオール成分がテトラヒドロフランと、側鎖にアルキル基を有するアルキレンオキサイドまたは側鎖にアルキル基を有するアルコールを共重合して得られる液状ポリテトラヒドロフラン系ポリエーテルポリオールを含有することを特徴とする水性ポリウレタン樹脂。In an aqueous polyurethane resin comprising a high molecular weight polyol component, a polyisocyanate compound and a chain extender, the high molecular weight polyol component is obtained by copolymerizing tetrahydrofuran and an alkylene oxide having an alkyl group in a side chain or an alcohol having an alkyl group in a side chain. An aqueous polyurethane resin containing the obtained liquid polytetrahydrofuran-based polyether polyol. 液状ポリテトラヒドロフラン系ポリエーテルポリオールが、テトラヒドロフランと1,2−プロピレンオキサイドとの共重合物、またはテトラヒドロフランと3−メチルテトラヒドロフランとの共重合物である請求項1記載の水性ポリウレタン樹脂。The aqueous polyurethane resin according to claim 1, wherein the liquid polytetrahydrofuran-based polyether polyol is a copolymer of tetrahydrofuran and 1,2-propylene oxide, or a copolymer of tetrahydrofuran and 3-methyltetrahydrofuran. 液状ポリテトラヒドロフラン系ポリエーテルポリオール中の側鎖にアルキル基を有するアルキレンオキサイドの使用割合が重量比で5〜50%である請求項1または2記載の水性ポリウレタン樹脂。The aqueous polyurethane resin according to claim 1 or 2, wherein the proportion of the alkylene oxide having an alkyl group in a side chain in the liquid polytetrahydrofuran-based polyether polyol is 5 to 50% by weight. 高分子量ポリオール成分中の液状ポリテトラヒドロフラン系ポリエーテルポリオールの使用割合が30重量%以上である請求項1〜3のいずれかに記載の水性ポリウレタン樹脂。The aqueous polyurethane resin according to any one of claims 1 to 3, wherein the proportion of the liquid polytetrahydrofuran-based polyether polyol in the high molecular weight polyol component is 30% by weight or more. イオン性官能基を有する請求項1〜4のいずれかに記載の水性ポリウレタン樹脂。The aqueous polyurethane resin according to any one of claims 1 to 4, which has an ionic functional group. 請求項1〜5のいずれかに記載の水性ポリウレタン樹脂を用いた印刷インキ用バインダー。A printing ink binder comprising the aqueous polyurethane resin according to claim 1. 請求項6に記載の印刷インキ用バインダーを含有してなる印刷インキ組成物。A printing ink composition comprising the printing ink binder according to claim 6.
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