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JP2018141119A - Polyurethane resin aqueous dispersion body - Google Patents

Polyurethane resin aqueous dispersion body Download PDF

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JP2018141119A
JP2018141119A JP2017153433A JP2017153433A JP2018141119A JP 2018141119 A JP2018141119 A JP 2018141119A JP 2017153433 A JP2017153433 A JP 2017153433A JP 2017153433 A JP2017153433 A JP 2017153433A JP 2018141119 A JP2018141119 A JP 2018141119A
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JP
Japan
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polyurethane resin
weight
group
dispersion
aqueous
Prior art date
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Pending
Application number
JP2017153433A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
将浩 渡辺
Masahiro Watanabe
将浩 渡辺
増美 前原
Masumi Maehara
増美 前原
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.)
Sanyo Chemical Industries Ltd
Original Assignee
Sanyo Chemical Industries Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Sanyo Chemical Industries Ltd filed Critical Sanyo Chemical Industries Ltd
Publication of JP2018141119A publication Critical patent/JP2018141119A/en
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Abstract

【課題】乾燥皮膜の密着性及び破断伸度に優れるポリウレタン樹脂水性分散体を提供する。【解決手段】水とポリウレタン樹脂(U)とを含有するポリウレタン樹脂水性分散体であって、前記ポリウレタン樹脂(U)が、ポリエステルポリオール及び/又はポリエーテルポリオールを含有するポリオール(a)、ポリイソシアネート(b)、親水性基と活性水素原子を含有する化合物(c)並びにイソシアネート基のブロック化剤(d)を必須構成単量体とする末端イソシアネート基含有ポリウレタンプレポリマー(P)と鎖伸長剤(e)との反応物であり、ポリウレタン樹脂(U)中のカーボネート結合の含有率がポリウレタン樹脂(U)の重量を基準として8重量%未満であるポリウレタン樹脂水性分散体。【選択図】なしPROBLEM TO BE SOLVED: To provide a polyurethane resin aqueous dispersion having excellent adhesion and breaking elongation of a dry film. SOLUTION: The polyurethane resin aqueous dispersion containing water and a polyurethane resin (U), wherein the polyurethane resin (U) is a polyol (a) containing a polyester polyol and / or a polyether polyol, a polyisocyanate. (B) A terminal isocyanate group-containing polyurethane prepolymer (P) containing a hydrophilic group and an active hydrogen atom-containing compound (c) and an isocyanate group blocking agent (d) as essential constituent monomers, and a chain extender. A polyurethane resin aqueous dispersion which is a reaction product with (e) and has a content of carbonate bonds in the polyurethane resin (U) of less than 8% by weight based on the weight of the polyurethane resin (U). [Selection diagram] None

Description

本発明は、ポリウレタン樹脂水性分散体に関する。   The present invention relates to an aqueous polyurethane resin dispersion.

ポリウレタン樹脂水性分散体は、乾燥して得られる皮膜が優れた柔軟性、密着性、耐薬品性、機械的強度及び耐衝撃性を有することから、従来、塗料、接着剤、繊維加工処理剤、紙処理剤及びインキ等に使用されてきた。例えば、ジイソシアネート、ポリカーボネートジオール及び酸性基含有ジオールを必須成分とするポリウレタン樹脂水性分散体が開示されている(例えば特許文献1参照)。
しかしながら、特許文献1に記載のポリウレタン樹脂水性分散体はガラス転移点が比較的高いポリカーボネート系ウレタン樹脂の水性分散体であり、塗料、接着剤、繊維加工処理剤、紙処理剤及びインキ等に使用した場合、耐薬品性及び耐水性は向上するが、乾燥皮膜の密着性及び破断伸度が劣るという問題があった。
Since the polyurethane resin aqueous dispersion has excellent flexibility, adhesion, chemical resistance, mechanical strength and impact resistance, the coating obtained by drying has been conventionally used in paints, adhesives, textile processing agents, It has been used for paper processing agents and inks. For example, an aqueous polyurethane resin dispersion containing diisocyanate, polycarbonate diol, and acidic group-containing diol as essential components is disclosed (for example, see Patent Document 1).
However, the aqueous polyurethane resin dispersion described in Patent Document 1 is an aqueous dispersion of a polycarbonate urethane resin having a relatively high glass transition point, and is used for paints, adhesives, fiber processing agents, paper treatment agents, inks, and the like. In this case, the chemical resistance and the water resistance are improved, but there is a problem that the adhesion and breaking elongation of the dry film are inferior.

特開2015−7239号公報Japanese Patent Laying-Open No. 2015-7239

本発明の課題は、乾燥皮膜の密着性及び破断伸度に優れるポリウレタン樹脂水性分散体を提供することにある。   The subject of this invention is providing the polyurethane resin aqueous dispersion which is excellent in the adhesiveness and breaking elongation of a dry film.

本発明者らは、前記目的を達成すべく鋭意検討を行った結果、本発明に到達した。すなわち本発明は、水とポリウレタン樹脂(U)とを含有するポリウレタン樹脂水性分散体であって、前記ポリウレタン樹脂(U)が、ポリエステルポリオール及び/又はポリエーテルポリオールを含有するポリオール(a)、ポリイソシアネート(b)、親水性基と活性水素原子を含有する化合物(c)並びにイソシアネート基のブロック化剤(d)を必須構成単量体とする末端イソシアネート基含有ポリウレタンプレポリマー(P)と鎖伸長剤(e)との反応物であり、ポリウレタン樹脂(U)中のカーボネート結合の含有率がポリウレタン樹脂(U)の重量を基準として8重量%未満であるポリウレタン樹脂水性分散体である。   As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventors have reached the present invention. That is, the present invention is a polyurethane resin aqueous dispersion containing water and a polyurethane resin (U), wherein the polyurethane resin (U) is a polyol (a) containing a polyester polyol and / or a polyether polyol, End isocyanate group-containing polyurethane prepolymer (P) having an isocyanate (b), a compound (c) containing a hydrophilic group and an active hydrogen atom, and an isocyanate group blocking agent (d) as essential constituent monomers and chain extension A polyurethane resin aqueous dispersion which is a reaction product with the agent (e) and has a carbonate bond content in the polyurethane resin (U) of less than 8% by weight based on the weight of the polyurethane resin (U).

本発明のポリウレタン樹脂水性分散体から得られる乾燥皮膜は、密着性及び破断伸度に優れる。   The dry film obtained from the aqueous polyurethane resin dispersion of the present invention is excellent in adhesion and breaking elongation.

<ポリウレタン樹脂(U)>
本発明におけるポリウレタン樹脂(U)は、ポリエステルポリオール及び/又はポリエーテルポリオールを含有するポリオール(a)、ポリイソシアネート(b)、親水性基と活性水素原子を含有する化合物(c)及びイソシアネート基のブロック化剤(d)を必須構成単量体とする末端イソシアネート基含有ポリウレタンプレポリマー(P)と鎖伸長剤(e)の反応物である。
<Polyurethane resin (U)>
The polyurethane resin (U) in the present invention comprises a polyol (a) containing a polyester polyol and / or a polyether polyol, a polyisocyanate (b), a compound (c) containing a hydrophilic group and an active hydrogen atom, and an isocyanate group. It is a reaction product of a terminal isocyanate group-containing polyurethane prepolymer (P) having a blocking agent (d) as an essential constituent monomer and a chain extender (e).

ポリエステルポリオール及び/又はポリエーテルポリオールを含有するポリオール(a)としては数平均分子量(以下、Mnと略記)300以上のポリエーテルポリオール(a11)、ポリエステルポリオール(a12)及び化学式量又はMnが300未満の低分子ポリオール(a2)が挙げられる。ポリオール(a)は1種を単独で用いても2種以上を併用してもよい。   Polyol (a) containing a polyester polyol and / or a polyether polyol has a number average molecular weight (hereinafter abbreviated as Mn) of 300 or more polyether polyol (a11), polyester polyol (a12) and chemical formula amount or Mn is less than 300. Of the low molecular weight polyol (a2). Polyol (a) may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together.

なお、本発明におけるポリオールのMnは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより、例えば以下の条件で測定することができる。
装置:「Waters Alliance 2695」[Waters社製]
カラム:「Guardcolumn Super H−L」(1本)、「TSKgel SuperH2000、TSKgel SuperH3000、TSKgel SuperH4000(いずれも東ソー株式会社製)を各1本連結したもの」
試料溶液:0.25重量%のテトラヒドロフラン溶液
溶液注入量:10μl
流量:0.6ml/分
測定温度:40℃
検出装置:屈折率検出器
基準物質:標準ポリエチレングリコール
In addition, Mn of the polyol in this invention can be measured on condition of the following, for example by gel permeation chromatography.
Apparatus: “Waters Alliance 2695” [manufactured by Waters]
Column: “Guardcolumn Super HL” (1), “TSKgel SuperH2000, TSKgel SuperH3000, TSKgel SuperH4000 (all manufactured by Tosoh Corporation)”
Sample solution: 0.25 wt% tetrahydrofuran solution solution injection amount: 10 μl
Flow rate: 0.6 ml / min Measurement temperature: 40 ° C
Detector: Refractive index detector Reference material: Standard polyethylene glycol

Mnが300以上のポリエーテルポリオール(a11)としては、脂肪族ポリエーテルポリオール及び芳香環含有ポリエーテルポリオール等が挙げられる。   Examples of the polyether polyol (a11) having Mn of 300 or more include aliphatic polyether polyols and aromatic ring-containing polyether polyols.

脂肪族ポリエーテルポリオールとしては、炭素数2〜20の脂肪族多価アルコール及び炭素数2〜20の脂肪族多価アルコールの炭素数2〜12のアルキレンオキサイド(以下AOと略記)付加物等が挙げられる。   Examples of the aliphatic polyether polyol include C2-C20 aliphatic polyhydric alcohol and C2-C20 aliphatic polyhydric alcohol alkylene oxide (hereinafter abbreviated as AO) adducts. Can be mentioned.

炭素数2〜20の脂肪族多価アルコールとしては、炭素数2〜12の直鎖又は分岐の脂肪族2価アルコール[エチレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,7−ヘプタンジオール、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−ドデカンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール及びテトラエチレングリコール等の直鎖アルコール;1,2−、1,3−又は2,3−ブタンジオール、2−メチル−1,4−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、2,2−ジエチル−1,3−プロパンジオール、2−メチル−1,5−ペンタンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、2−メチル−1,6−ヘキサンジオール、3−メチル−1,6−ヘキサンジオール、2−メチル−1,7−ヘプタンジオール、3−メチル−1,7−ヘプタンジオール、4−メチル−1,7−ヘプタンジオール、2−メチル−1,8−オクタンジオール、3−メチル−1,8−オクタンジオール及び4−メチルオクタンジオール等の分岐アルコール等];炭素数6〜20の脂環式2価アルコール[1,4−シクロヘキサンジオール、1,3−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、1,3−シクロペンタンジオール、1,4−シクロヘプタンジオール、2,5−ビス(ヒドロキシメチル)−1,4−ジオキサン、2,7−ノルボルナンジオール、テトラヒドロフランジメタノール、1,4−ビス(ヒドロキシエトキシ)シクロヘキサン、1,4−ビス(ヒドロキシメチル)シクロヘキサン及び2,2−ビス(4−ヒドロキシシクロヘキシル)プロパン等];炭素数3〜20の3価アルコール[脂肪族トリオール(グリセリン及びトリメチロールプロパン等)等];炭素数5〜20の4〜8価アルコール[脂肪族ポリオール(ペンタエリスリトール、ソルビトール、マンニトール、ソルビタン、ジグリセリン及びジペンタエリスリトール等);糖類(ショ糖、グルコース、マンノース、フルクトース、メチルグルコシド及びその誘導体)];等が挙げられる。   Examples of the aliphatic polyhydric alcohol having 2 to 20 carbon atoms include linear or branched aliphatic dihydric alcohols having 2 to 12 carbon atoms [ethylene glycol, 1,3-propylene glycol, 1,4-butanediol, 1, 5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 1,7-heptanediol, 1,8-octanediol, 1,9-nonanediol, 1,10-dodecanediol, diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, etc. 1,2-, 1,3- or 2,3-butanediol, 2-methyl-1,4-butanediol, neopentyl glycol, 2,2-diethyl-1,3-propanediol, 2-methyl-1,5-pentanediol, 3-methyl-1,5-pentanediol, 2-methyl-1,6- Xanthdiol, 3-methyl-1,6-hexanediol, 2-methyl-1,7-heptanediol, 3-methyl-1,7-heptanediol, 4-methyl-1,7-heptanediol, 2-methyl -1,8-octanediol, branched alcohols such as 3-methyl-1,8-octanediol and 4-methyloctanediol]; alicyclic dihydric alcohols having 6 to 20 carbon atoms [1,4-cyclohexanediol 1,3-cyclohexanedimethanol, 1,4-cyclohexanediol, 1,3-cyclopentanediol, 1,4-cycloheptanediol, 2,5-bis (hydroxymethyl) -1,4-dioxane, 2, 7-norbornanediol, tetrahydrofuran dimethanol, 1,4-bis (hydroxyethoxy) cyclohexane, , 4-bis (hydroxymethyl) cyclohexane and 2,2-bis (4-hydroxycyclohexyl) propane, etc.]; trivalent alcohols having 3 to 20 carbon atoms [aliphatic triols (such as glycerin and trimethylolpropane)]; carbon 4 to 8 hydric alcohols of 5 to 20 [aliphatic polyols (pentaerythritol, sorbitol, mannitol, sorbitan, diglycerin, dipentaerythritol, etc.); saccharides (sucrose, glucose, mannose, fructose, methylglucoside and derivatives thereof) ]; Etc. are mentioned.

炭素数2〜12のAOとしては、エチレンオキサイド(以下EOと略記)、1,2−又は1,3−プロピレンオキサイド(以下POと略記)、1,2−、2,3−又は1,3−ブチレンオキサイド、テトラヒドロフラン、3−メチルテトラヒドロフラン、α−オレフィンオキサイド、スチレンオキサイド及びエピハロヒドリン(エピクロルヒドリン等)等が挙げられる。   Examples of AO having 2 to 12 carbon atoms include ethylene oxide (hereinafter abbreviated as EO), 1,2- or 1,3-propylene oxide (hereinafter abbreviated as PO), 1,2-, 2,3- or 1,3. -Butylene oxide, tetrahydrofuran, 3-methyltetrahydrofuran, α-olefin oxide, styrene oxide, epihalohydrin (such as epichlorohydrin) and the like.

脂肪族ポリエーテルポリオールの具体例としては、ポリオキシアルキレンポリオール[ポリエチレングリコール(以下、PEGと略記)等]、ポリオキシプロピレンポリオール[ポリプロピレングリコール等]、ポリオキシエチレン/プロピレンポリオール及びポリテトラメチレンエーテルグリコール等が挙げられる。   Specific examples of the aliphatic polyether polyol include polyoxyalkylene polyol [polyethylene glycol (hereinafter abbreviated as PEG), etc.], polyoxypropylene polyol [polypropylene glycol, etc.], polyoxyethylene / propylene polyol, and polytetramethylene ether glycol. Etc.

脂肪族ポリエーテルポリオールの市販品としては、PTMG1000[Mn=1,000のポリ(オキシテトラメチレン)グリコール、三菱化学(株)製]、PTMG2000[Mn=2,000のポリ(オキシテトラメチレン)グリコール、三菱化学(株)製]、PTMG3000[Mn=3,000のポリ(オキシテトラメチレン)グリコール、三菱化学(株)製]、PTGL2000[Mn=2,000の変性ポリ(オキシテトラメチレン)グリコール、保土谷化学工業(株)製]、PTGL3000[Mn=3,000の変性ポリ(オキシテトラメチレン)グリコール、保土谷化学工業(株)製]及びサンニックスジオールGP−3000[Mn=3,000のポリ(オキシプロピレン)トリオール、三洋化成工業(株)製]等が挙げられる。   Commercial products of aliphatic polyether polyols include PTMG1000 [poly (oxytetramethylene) glycol with Mn = 1,000, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation], PTMG2000 [poly (oxytetramethylene) glycol with Mn = 2,000. , Manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation], PTMG3000 [poly (oxytetramethylene) glycol with Mn = 3,000, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation], PTGL2000 [modified poly (oxytetramethylene) glycol with Mn = 2,000, Manufactured by Hodogaya Chemical Co., Ltd.], PTGL3000 [modified poly (oxytetramethylene) glycol with Mn = 3,000, manufactured by Hodogaya Chemical Co., Ltd.], and Sanniks Diol GP-3000 [Mn = 3,000. Poly (oxypropylene) triol, manufactured by Sanyo Chemical Industries, Ltd.] It is.

芳香環含有ポリエーテルポリオールとしては、炭素数8〜20の芳香脂肪族2価アルコール[m−又はp−キシリレングリコール、ビス(ヒドロキシエチル)ベンゼン及びビス(ヒドロキシエトキシ)ベンゼン等]のAO付加物及びビスフェノール化合物(ビスフェノールA、ビスフェノールB、ビスフェノールS及びビスフェノールF)のAO付加物等が挙げられる。   As an aromatic ring-containing polyether polyol, an AO adduct of an araliphatic dihydric alcohol having 8 to 20 carbon atoms [m- or p-xylylene glycol, bis (hydroxyethyl) benzene, bis (hydroxyethoxy) benzene, etc.] And AO adducts of bisphenol compounds (bisphenol A, bisphenol B, bisphenol S and bisphenol F), and the like.

芳香環含有ポリエーテルポリオールの具体例としては、例えばビスフェノールAのEO付加物(ビスフェノールAのEO2モル付加物、ビスフェノールAのEO4モル付加物、ビスフェノールAのEO6モル付加物、ビスフェノールAのEO8モル付加物、ビスフェノールAのEO10モル付加物及びビスフェノールAのEO20モル付加物等)及びビスフェノールAのPO付加物(ビスフェノールAのPO2モル付加物、ビスフェノールAのPO3モル付加物及びビスフェノールAのPO5モル付加物等)等のビスフェノール骨格を有するポリオール並びにレゾルシンのEO又はPO付加物等が挙げられる。   Specific examples of the aromatic ring-containing polyether polyol include, for example, bisphenol A EO adduct (bisphenol A EO 2 mol adduct, bisphenol A EO 4 mol adduct, bisphenol A EO 6 mol adduct, bisphenol A EO 8 mol adduct Bisphenol A EO 10 mol adduct and bisphenol A EO 20 mol adduct, etc.) and bisphenol A PO adduct (PO2 mol adduct of bisphenol A, PO3 mol adduct of bisphenol A and PO5 mol adduct of bisphenol A) And the like, and EO or PO adducts of resorcin, and the like.

(a11)のMnは、ポリウレタン樹脂(U)の機械物性の観点から、好ましくは300以上、更に好ましくは300〜10,000、特に好ましくは300〜6,000である。   Mn of (a11) is preferably 300 or more, more preferably 300 to 10,000, and particularly preferably 300 to 6,000, from the viewpoint of mechanical properties of the polyurethane resin (U).

Mnが300以上のポリエステルポリオール(a12)としては、縮合型ポリエステルポリオール、ポリラクトンポリオール、ポリカーボネートポリオール及びヒマシ油系ポリオール等が挙げられる。   Examples of the polyester polyol (a12) having an Mn of 300 or more include condensed polyester polyols, polylactone polyols, polycarbonate polyols, and castor oil-based polyols.

縮合型ポリエステルポリオールとしては、後述の化学式量又はMnが300未満の低分子ポリオール(a2)と炭素数2〜10の多価カルボン酸又はそのエステル形成性誘導体とのポリエステルポリオール等が挙げられる。
縮合型ポリエステルポリオールに使用される化学式量又はMnが300未満の低分子ポリオールの内で好ましいのは、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,6−ヘキサングリコール、ビスフェノールAのEO又はPO低モル付加物及びこれらの混合物である。
Examples of the condensed polyester polyol include a polyester polyol of a low molecular polyol (a2) having a chemical formula amount described below or Mn of less than 300 and a polyvalent carboxylic acid having 2 to 10 carbon atoms or an ester-forming derivative thereof.
Among the low molecular polyols having a chemical formula amount or Mn of less than 300 used for the condensation type polyester polyol, ethylene glycol, propylene glycol, 1,4-butanediol, neopentyl glycol, 1,6-hexane glycol, EO or PO low molar adducts of bisphenol A and mixtures thereof.

縮合型ポリエステルポリオールに使用される炭素数2〜10の多価カルボン酸又はそのエステル形成性誘導体としては、脂肪族ジカルボン酸(コハク酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバチン酸、フマル酸及びマレイン酸等)、脂環式ジカルボン酸(ダイマー酸等)、芳香族ジカルボン酸(テレフタル酸、イソフタル酸及びフタル酸等)、3価又はそれ以上のポリカルボン酸(トリメリット酸及びピロメリット酸等)、これらの無水物(無水コハク酸、無水マレイン酸、無水フタル酸及び無水トリメリット酸等)、これらの酸ハロゲン化物(アジピン酸ジクロライド等)、これらの低分子量アルキルエステル(コハク酸ジメチル及びフタル酸ジメチル等)並びにこれらの混合物が挙げられる。   Examples of polycarboxylic acids having 2 to 10 carbon atoms or ester-forming derivatives thereof used in condensed polyester polyols include aliphatic dicarboxylic acids (succinic acid, adipic acid, azelaic acid, sebacic acid, fumaric acid, maleic acid, etc. ), Alicyclic dicarboxylic acids (such as dimer acid), aromatic dicarboxylic acids (such as terephthalic acid, isophthalic acid and phthalic acid), trivalent or higher polycarboxylic acids (such as trimellitic acid and pyromellitic acid), and the like Anhydrides (succinic anhydride, maleic anhydride, phthalic anhydride, trimellitic anhydride, etc.), acid halides (adipic acid dichloride, etc.), low molecular weight alkyl esters (dimethyl succinate, dimethyl phthalate, etc.) ) And mixtures thereof.

縮合型ポリエステルポリオールの具体例としては、ポリエチレンアジペートジオール、ポリブチレンアジペートジオール、ポリヘキサメチレンアジペートジオール、ポリヘキサメチレンイソフタレートジオール、ポリネオペンチルアジペートジオール、ポリエチレンプロピレンアジペートジオール、ポリエチレンブチレンアジペートジオール、ポリブチレンヘキサメチレンアジペートジオール、ポリジエチレンアジペートジオール、ポリ(ポリテトラメチレンエーテル)アジペートジオール、ポリ(3−メチルペンチレンアジペート)ジオール、ポリエチレンアゼレートジオール、ポリエチレンセバケートジオール、ポリブチレンアゼレートジオール、ポリブチレンセバケートジオール及びポリネオペンチルテレフタレートジオール等が挙げられる。   Specific examples of the condensed polyester polyol include polyethylene adipate diol, polybutylene adipate diol, polyhexamethylene adipate diol, polyhexamethylene isophthalate diol, polyneopentyl adipate diol, polyethylene propylene adipate diol, polyethylene butylene adipate diol, polybutylene Hexamethylene adipate diol, polydiethylene adipate diol, poly (polytetramethylene ether) adipate diol, poly (3-methylpentylene adipate) diol, polyethylene azelate diol, polyethylene sebacate diol, polybutylene azelate diol, polybutylene seba Kate diol and polyneopentyl terephthalate diol It is.

縮合型ポリエステルポリオールの市販品としては、サンエスター2610[Mn=1,000のポリエチレンアジペートジオール、三洋化成工業(株)製]、サンエスター4620[Mn=2,000のポリテトラメチレンアジペートジオール]、サンエスター2620[Mn=2,000のポリエチレンアジペートジオール、三洋化成工業(株)製]、クラレポリオールP−2010[Mn=2,000のポリ−3−メチル−1,5−ペンタンアジペートジオール]、クラレポリオールP−3010[Mn=3,000のポリ−3−メチル−1,5−ペンタンアジペートジオール]及びクラレポリオールP−6010[Mn=6,000のポリ−3−メチル−1,5−ペンタンアジペートジオール]等が挙げられる。   As a commercially available product of condensed polyester polyol, Sanester 2610 [polyethylene adipate diol with Mn = 1,000, manufactured by Sanyo Chemical Industries, Ltd.], Sanester 4620 [polytetramethylene adipate diol with Mn = 2,000], Sanester 2620 [polyethylene adipate diol with Mn = 2,000, manufactured by Sanyo Chemical Industries, Ltd.], Kuraray polyol P-2010 [poly-3-methyl-1,5-pentane adipate diol with Mn = 2,000], Kuraray polyol P-3010 [poly-3-methyl-1,5-pentane adipate diol with Mn = 3,000] and Kuraray polyol P-6010 [poly-3-methyl-1,5-pentane with Mn = 6,000 Adipate diol] and the like.

ポリラクトンポリオールは、前記低分子量多価アルコールへのラクトンの重付加物であり、ラクトンとしては、炭素数4〜12のラクトン(例えばγ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン及びε−カプロラクトン)等が挙げられる。
ポリラクトンポリオールの具体例としては、例えばポリカプロラクトンジオール、ポリバレロラクトンジオール及びポリカプロラクトントリオール等が挙げられる。
The polylactone polyol is a polyadduct of lactone to the low molecular weight polyhydric alcohol, and examples of the lactone include lactones having 4 to 12 carbon atoms (for example, γ-butyrolactone, γ-valerolactone, and ε-caprolactone). It is done.
Specific examples of the polylactone polyol include polycaprolactone diol, polyvalerolactone diol, and polycaprolactone triol.

ポリカーボネートポリオールとしては、前記炭素数2〜20の脂肪族多価アルコールと、低分子カーボネート化合物(例えば、アルキル基の炭素数1〜6のジアルキルカーボネート、炭素数2〜6のアルキレン基を有するアルキレンカーボネート及び炭素数6〜9のアリール基を有するジアリールカーボネート)とを、脱アルコール反応させながら縮合させることによって製造されるポリカーボネートポリオール等が挙げられる。炭素数2〜20の脂肪族多価アルコール及びアルキレンカーボネートはそれぞれ2種以上併用してもよい。   As the polycarbonate polyol, the aliphatic polyhydric alcohol having 2 to 20 carbon atoms and a low-molecular carbonate compound (for example, an alkylene carbonate having an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms and an alkylene group having 2 to 6 carbon atoms). And a polycarbonate polyol produced by condensation with a dealcoholization reaction with a diaryl carbonate having an aryl group having 6 to 9 carbon atoms. Two or more aliphatic polyhydric alcohols and alkylene carbonates having 2 to 20 carbon atoms may be used in combination.

ポリカーボネートポリオールの具体例としては、ポリヘキサメチレンカーボネートジオール、ポリペンタメチレンカーボネートジオール、ポリテトラメチレンカーボネートジオール及びポリ(テトラメチレン/ヘキサメチレン)カーボネートジオール(例えば1,4−ブタンジオールと1,6−ヘキサンジオールをジアルキルカーボネートと脱アルコール反応させながら縮合させて得られるジオール)等が挙げられる。   Specific examples of the polycarbonate polyol include polyhexamethylene carbonate diol, polypentamethylene carbonate diol, polytetramethylene carbonate diol, and poly (tetramethylene / hexamethylene) carbonate diol (for example, 1,4-butanediol and 1,6-hexane). And a diol obtained by condensing a diol with a dialkyl carbonate while causing a dealcoholization reaction).

ポリカーボネートポリオールの市販品としては、ニッポラン980R[Mn=2,000のポリヘキサメチレンカーボネートジオール、日本ポリウレタン工業(株)製]、クラレポリオールC−3090[Mn=3,000のポリ(3−メチル−5−ペンタンジオール/ヘキサメチレン)カーボネートジオール]及びT4672[Mn=2,000のポリ(テトラメチレン/ヘキサメチレン)カーボネートジオール、旭化成ケミカルズ(株)製]等が挙げられる。   Examples of commercially available polycarbonate polyols include NIPPOLAN 980R [polyhexamethylene carbonate diol with Mn = 2,000, manufactured by Nippon Polyurethane Industry Co., Ltd.], and Kuraray polyol C-3090 [poly (3-methyl- with Mn = 3,000). 5-pentanediol / hexamethylene) carbonate diol] and T4672 [poly (tetramethylene / hexamethylene) carbonate diol of Mn = 2,000, manufactured by Asahi Kasei Chemicals Corporation].

ヒマシ油系ポリオールには、ヒマシ油及びポリオール又はAOで変性された変性ヒマシ油が含まれる。変性ヒマシ油はヒマシ油とポリオールとのエステル交換及び/又はAO付加により製造できる。ヒマシ油系ポリオールとしては、ヒマシ油、トリメチロールプロパン変性ヒマシ油、ペンタエリスリトール変性ヒマシ油及びヒマシ油のEO(4〜30モル)付加物等が挙げられる。   The castor oil-based polyol includes castor oil and modified castor oil modified with polyol or AO. Modified castor oil can be produced by transesterification of castor oil and polyol and / or AO addition. Castor oil-based polyols include castor oil, trimethylolpropane-modified castor oil, pentaerythritol-modified castor oil, and EO (4 to 30 mol) adduct of castor oil.

ポリエステルポリオール(a12)の内で好ましいのは、縮合型ポリエステルポリオール及びポリラクトンポリオールである。   Among the polyester polyols (a12), preferred are condensed polyester polyols and polylactone polyols.

化学式量又はMnが300未満の低分子ポリオール(a2)としては、前記炭素数2〜20の脂肪族多価アルコールのAO付加物、前記炭素数8〜20の芳香脂肪族2価アルコールのAO付加物又は前記ビスフェノール化合物のAO付加物であって化学式量又はMnが300未満のもの及び前記炭素数2〜20の脂肪族多価アルコール等が挙げられる。   Examples of the low molecular polyol (a2) having a chemical formula amount or Mn of less than 300 include an AO addition product of the aliphatic polyhydric alcohol having 2 to 20 carbon atoms and an AO addition of the araliphatic dihydric alcohol having 8 to 20 carbon atoms. Or an AO adduct of the bisphenol compound having a chemical formula amount or Mn of less than 300 and the aliphatic polyhydric alcohol having 2 to 20 carbon atoms.

これらの内、耐水性及び耐熱黄変性の観点から好ましいのは、2〜3価の脂肪族アルコールであり、脂肪族3価アルコールはポリウレタン樹脂粒子中に架橋構造を形成させることができ、ウレタン皮膜の耐水性及び耐薬品性向上という効果を得ることができる点でも好ましい。脂肪族2価アルコールとしては、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール及び1,6−ヘキサンジオールが特に好ましく、脂肪族3価アルコールとしては、トリメチロールプロパンが特に好ましい。   Among these, from the viewpoint of water resistance and heat yellowing resistance, preferred are divalent and trivalent aliphatic alcohols, which can form a crosslinked structure in the polyurethane resin particles, and are urethane films. It is also preferable in that the effect of improving water resistance and chemical resistance can be obtained. As the aliphatic dihydric alcohol, ethylene glycol, propylene glycol, 1,4-butanediol, neopentyl glycol and 1,6-hexanediol are particularly preferable, and as the aliphatic trihydric alcohol, trimethylolpropane is particularly preferable.

前記ポリオール(a)の内、ポリエステルポリオール(a12)及び/又はポリエーテルポリオール(a11)を必須成分として使用し、且つポリウレタン樹脂(U)中のカーボネート結合の含有率をポリウレタン樹脂(U)の重量を基準として8重量%未満とすることで、ポリウレタン樹脂(U)の破断伸度及び密着性を向上させることができる。カーボネート結合の含有量は原料のポリカーボネートポリオールのカーボネート結合含有率及びポリカーボネートポリオールの使用量を適宜調整することによって所望の範囲とすることができる。ポリウレタン樹脂(U)中のポリウレタン樹脂(U)の重量に基づくカーボネート結合の含有率は、更に好ましくは5重量%以下、特に好ましくは2重量%以下、最も好ましくは0重量%である。   Among the polyols (a), the polyester polyol (a12) and / or the polyether polyol (a11) are used as essential components, and the content of carbonate bonds in the polyurethane resin (U) is determined by the weight of the polyurethane resin (U). By setting it as less than 8 weight% on the basis of, the elongation at break and adhesion of the polyurethane resin (U) can be improved. The carbonate bond content can be adjusted to a desired range by appropriately adjusting the carbonate bond content of the starting polycarbonate polyol and the amount of the polycarbonate polyol used. The content of carbonate bonds based on the weight of the polyurethane resin (U) in the polyurethane resin (U) is more preferably 5% by weight or less, particularly preferably 2% by weight or less, and most preferably 0% by weight.

ポリウレタン樹脂(U)の必須構成成分であるポリイソシアネート(b)としては、従来ポリウレタン樹脂製造に使用されているものが使用できる。ポリイソシアネート(b)としては、2〜3個又はそれ以上のイソシアネート基を有する炭素数6〜20(イソシアネート基中の炭素を除く、以下同様)の芳香族ポリイソシアネート(b1)、炭素数2〜18の脂肪族ポリイソシアネート(b2)、炭素数4〜15の脂環式ポリイソシアネート(b3)、炭素数8〜15の芳香脂肪族ポリイソシアネート(b4)及び(b1)〜(b4)の誘導体(例えばイソシアヌレート化物)が挙げられる。ポリイソシアネート(b)は1種を単独で用いても2種以上を併用してもよい。   As the polyisocyanate (b), which is an essential component of the polyurethane resin (U), those conventionally used for the production of polyurethane resins can be used. The polyisocyanate (b) is an aromatic polyisocyanate (b1) having 2 to 3 or more isocyanate groups and having 6 to 20 carbon atoms (excluding carbon in the isocyanate group, the same shall apply hereinafter), and 2 to 2 carbon atoms. 18 aliphatic polyisocyanate (b2), alicyclic polyisocyanate (b3) having 4 to 15 carbon atoms, araliphatic polyisocyanate (b4) having 8 to 15 carbon atoms and derivatives of (b1) to (b4) ( For example, isocyanurate product). Polyisocyanate (b) may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together.

炭素数6〜20の芳香族ポリイソシアネート(b1)としては、1,3−又は1,4−フェニレンジイソシアネート、2,4−又は2,6−トリレンジイソシアネート(TDI)、4,4’−又は2,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、1,5−ナフチレンジイソシアネート、4,4’,4’’−トリフェニルメタントリイソシアネート、m−又はp−イソシアナトフェニルスルホニルイソシアネート及びクルードMDI等が挙げられる。   Examples of the aromatic polyisocyanate having 6 to 20 carbon atoms (b1) include 1,3- or 1,4-phenylene diisocyanate, 2,4- or 2,6-tolylene diisocyanate (TDI), 4,4′- or 2,4′-diphenylmethane diisocyanate (MDI), 1,5-naphthylene diisocyanate, 4,4 ′, 4 ″ -triphenylmethane triisocyanate, m- or p-isocyanatophenylsulfonyl isocyanate, crude MDI, etc. It is done.

炭素数2〜18の脂肪族ポリイソシアネート(b2)としては、エチレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、ドデカ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、リジンジイソシアネート及び2−イソシアナトエチル−2,6−ジイソシアナトヘキサノエート等が挙げられる。   Examples of the aliphatic polyisocyanate (b2) having 2 to 18 carbon atoms include ethylene diisocyanate, tetramethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate (HDI), dodecamethylene diisocyanate, 2,2,4-trimethylhexamethylene diisocyanate, lysine diisocyanate, and 2- And isocyanatoethyl-2,6-diisocyanatohexanoate.

炭素数4〜15の脂環式ポリイソシアネート(b3)としては、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、4,4−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(水添MDI)、シクロヘキシレンジイソシアネート、メチルシクロヘキシレンジイソシアネート(水添TDI)、ビス(2−イソシアナトエチル)−4−シクロヘキセン−1,2−ジカルボキシレート及び2,5−又は2,6−ノルボルナンジイソシアネート等が挙げられる。   Examples of the alicyclic polyisocyanate (b3) having 4 to 15 carbon atoms include isophorone diisocyanate (IPDI), 4,4-dicyclohexylmethane diisocyanate (hydrogenated MDI), cyclohexylene diisocyanate, methylcyclohexylene diisocyanate (hydrogenated TDI), Examples thereof include bis (2-isocyanatoethyl) -4-cyclohexene-1,2-dicarboxylate and 2,5- or 2,6-norbornane diisocyanate.

炭素数8〜15の芳香脂肪族ポリイソシアネート(b4)としては、m−又はp−キシリレンジイソシアネート(XDI)及びα,α,α’,α’−テトラメチルキシリレンジイソシアネート(TMXDI)等が挙げられる。   Examples of the araliphatic polyisocyanate (b4) having 8 to 15 carbon atoms include m- or p-xylylene diisocyanate (XDI) and α, α, α ′, α′-tetramethylxylylene diisocyanate (TMXDI). It is done.

ポリイソシアネート(b)の内、得られる皮膜の機械的強度及び耐候性の観点から好ましいのは(b2)及び(b3)、更に好ましいのは(b3)、特に好ましいのはIPDI及び水添MDIである。   Among the polyisocyanates (b), (b2) and (b3) are preferable from the viewpoint of the mechanical strength and weather resistance of the obtained film, (b3) is more preferable, and IPDI and hydrogenated MDI are particularly preferable. is there.

親水性基と活性水素原子を含有する化合物(c)としては、アニオン性基と活性水素原子を含有する化合物(c1)及びカチオン性基と活性水素原子を含有する化合物(c2)が挙げられる。化合物(c)は1種を単独で用いても2種以上を併用してもよい。   Examples of the compound (c) containing a hydrophilic group and an active hydrogen atom include a compound (c1) containing an anionic group and an active hydrogen atom, and a compound (c2) containing a cationic group and an active hydrogen atom. A compound (c) may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together.

(c1)としては、例えばアニオン性基としてカルボキシル基を含有し、炭素数が2〜10の化合物[ジアルキロールアルカン酸(例えば2,2−ジメチロールプロピオン酸、2,2−ジメチロールブタン酸、2,2−ジメチロールヘプタン酸及び2,2−ジメチロールオクタン酸)、酒石酸及びアミノ酸(例えばグリシン、アラニン及びバリン)等]、アニオン性基としてスルホン酸基を含有し、炭素数が2〜16の化合物[3−(2,3−ジヒドロキシプロポキシ)−1−プロパンスルホン酸及びスルホイソフタル酸ジ(エチレングリコール)エステル等]、アニオン性基としてスルファミン酸基を含有し、炭素数が2〜10の化合物[N,N−ビス(2−ヒドロキシルエチル)スルファミン酸等]等並びにこれらの化合物を中和剤で中和した塩が挙げられる。   (C1) is, for example, a compound having a carboxyl group as an anionic group and having 2 to 10 carbon atoms [dialkylol alkanoic acid (for example, 2,2-dimethylolpropionic acid, 2,2-dimethylolbutanoic acid). 2,2-dimethylolheptanoic acid and 2,2-dimethyloloctanoic acid), tartaric acid and amino acids (for example, glycine, alanine and valine)], a sulfonic acid group as an anionic group, and having 2 to 2 carbon atoms. 16 compounds [3- (2,3-dihydroxypropoxy) -1-propanesulfonic acid and sulfoisophthalic acid di (ethylene glycol) ester and the like], containing a sulfamic acid group as an anionic group, and having 2 to 10 carbon atoms [N, N-bis (2-hydroxylethyl) sulfamic acid, etc.] and the like, and these compounds in a neutralizer Like the salt.

(c1)の塩に用いられる中和剤としては、例えばアンモニア、炭素数1〜20のアミン化合物又はアルカリ金属水酸化物(水酸化ナトリウム、水酸化カリウム及び水酸化リチウム等)が挙げられる。
炭素数1〜20のアミン化合物としては、モノメチルアミン、モノエチルアミン、モノブチルアミン及びモノエタノールアミン等の1級アミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジブチルアミン、ジエタノールアミン及びジイソプロパノールアミン、メチルプロパノールアミン等の2級アミン並びにトリメチルアミン、トリエチルアミン、ジメチルエチルアミン、ジメチルモノエタノールアミン及びトリエタノールアミン等の3級アミンが挙げられる。
Examples of the neutralizing agent used in the salt of (c1) include ammonia, an amine compound having 1 to 20 carbon atoms, or an alkali metal hydroxide (such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, and lithium hydroxide).
Examples of the amine compound having 1 to 20 carbon atoms include primary amines such as monomethylamine, monoethylamine, monobutylamine and monoethanolamine, secondary amines such as dimethylamine, diethylamine, dibutylamine, diethanolamine, diisopropanolamine and methylpropanolamine. Examples include amines and tertiary amines such as trimethylamine, triethylamine, dimethylethylamine, dimethylmonoethanolamine and triethanolamine.

(c1)の塩に用いられる中和剤としては、生成するポリウレタン樹脂水性分散体の乾燥性及び得られる皮膜の耐水性の観点から、25℃における蒸気圧が高い化合物が好適である。このような観点から、(c1)の塩に用いられる中和剤としては、アンモニア、モノメチルアミン、モノエチルアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン及びジメチルエチルアミンが好ましい。   As the neutralizing agent used for the salt of (c1), a compound having a high vapor pressure at 25 ° C. is preferable from the viewpoint of drying property of the aqueous polyurethane resin dispersion to be formed and water resistance of the resulting film. From such a viewpoint, the neutralizing agent used in the salt of (c1) is preferably ammonia, monomethylamine, monoethylamine, dimethylamine, diethylamine, trimethylamine, triethylamine or dimethylethylamine.

(c1)の内、得られる皮膜の樹脂物性及びポリウレタン樹脂水性分散体の分散安定性の観点から好ましいのは、2,2−ジメチロールプロピオン酸及び2,2−ジメチロールブタン酸及びこれらの塩類であり、更に好ましいのは2,2−ジメチロールプロピオン酸及び2,2−ジメチロールブタン酸のアンモニア又は炭素数1〜20のアミン化合物による中和塩である。   Among the (c1), 2,2-dimethylolpropionic acid, 2,2-dimethylolbutanoic acid and salts thereof are preferable from the viewpoint of the resin physical properties of the obtained film and the dispersion stability of the aqueous polyurethane resin dispersion. More preferred are neutralized salts of 2,2-dimethylolpropionic acid and 2,2-dimethylolbutanoic acid with ammonia or an amine compound having 1 to 20 carbon atoms.

カチオン性基と活性水素原子を含有する化合物(c2)としては、例えばカチオン性基として3級アミノ基を有し、活性水素原子として水酸基を有する化合物、炭素数1〜20の3級アミノ基含有ジオール[N−アルキルジアルカノールアミン(例えばN−メ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−ブチルジエタノールアミン及びN−メチルジプロパノールアミン)及びN,N−ジアルキルモノアルカノールアミン(例えばN,N−ジメチルエタノールアミン)等]等の化合物を中和剤で中和した塩が挙げられる。   Examples of the compound (c2) containing a cationic group and an active hydrogen atom include a compound having a tertiary amino group as a cationic group and a hydroxyl group as an active hydrogen atom, and a tertiary amino group containing 1 to 20 carbon atoms. Diols [N-alkyl dialkanolamines (eg N-methyldiethanolamine, N-propyldiethanolamine, N-butyldiethanolamine and N-methyldipropanolamine) and N, N-dialkylmonoalkanolamines (eg N, N-dimethylethanolamine) ) And the like], and a salt obtained by neutralizing with a neutralizing agent.

(c2)に用いられる中和剤としては、例えば炭素数1〜10のモノカルボン酸(例えばギ酸、酢酸、プロパン酸等)、炭酸、炭酸ジメチル、硫酸ジメチル、メチルクロライド及びベンジルクロライド等が挙げられる。
(c2)に用いられる中和剤としては、生成するポリウレタン樹脂の水性分散体の乾燥性及び得られる皮膜の耐水性の観点から、25℃における蒸気圧が高い化合物が好適である。このような観点から(c2)に用いられる中和剤としては、炭素数1〜10のモノカルボン酸及び炭酸が好ましく、更に好ましいのはギ酸及び炭酸、特に好ましいのは炭酸である。
Examples of the neutralizing agent used in (c2) include monocarboxylic acids having 1 to 10 carbon atoms (for example, formic acid, acetic acid, propanoic acid, etc.), carbonic acid, dimethyl carbonate, dimethyl sulfate, methyl chloride and benzyl chloride. .
As the neutralizing agent used in (c2), a compound having a high vapor pressure at 25 ° C. is preferable from the viewpoint of the drying property of the aqueous dispersion of the polyurethane resin to be produced and the water resistance of the resulting film. From such a viewpoint, the neutralizing agent used in (c2) is preferably a monocarboxylic acid having 1 to 10 carbon atoms and carbonic acid, more preferably formic acid and carbonic acid, and particularly preferably carbonic acid.

(c1)及び(c2)に用いられる中和剤は、ウレタン化反応前、ウレタン化反応中、ウレタン化反応後、水分散工程前、水分散工程中又は水分散後のいずれの時期に添加しても良いが、ウレタン樹脂の安定性及び水性分散体の安定性の観点から、水分散工程前又は水分散工程中に添加することが好ましい。   The neutralizing agent used in (c1) and (c2) is added before the urethanization reaction, during the urethanization reaction, after the urethanization reaction, before the water dispersion step, during the water dispersion step, or after the water dispersion. However, from the viewpoint of the stability of the urethane resin and the stability of the aqueous dispersion, it is preferably added before or during the water dispersion step.

(c)の使用量は、(U)中の親水性基の含有量が、(U)の重量を基準として、好ましくは0.32〜3.2重量%、更に好ましくは0.40〜2.0重量%、特に好ましくは0.48〜1.2重量%、最も好ましくは0.56〜0.8重量%となるよう調節する。
親水性基の含有量が0.32重量%以上であればポリウレタン樹脂水性分散体の分散安定性が良好であり、親水性基の含有量が3.2重量%以下であればポリウレタン樹脂水性分散体中のブロック化されたイソシアネート基の貯蔵安定性が良好であり、ポリウレタン樹脂水性分散体を長期保存した後の基材への良好な密着性が保持できる。親水性基の含有量を3.2重量%以下とすることによりブロック化されたイソシアネート基の貯蔵安定性が良好となるのは、(U)の水膨潤率が低減され、ブロック化されたイソシアネート基と水との反応を抑制できるためと推定される。
The amount of (c) used is such that the content of the hydrophilic group in (U) is preferably 0.32 to 3.2% by weight, more preferably 0.40 to 2 based on the weight of (U). 0.0% by weight, particularly preferably 0.48 to 1.2% by weight, and most preferably 0.56 to 0.8% by weight.
If the hydrophilic group content is 0.32% by weight or more, the dispersion stability of the polyurethane resin aqueous dispersion is good, and if the hydrophilic group content is 3.2% by weight or less, the polyurethane resin aqueous dispersion The storage stability of blocked isocyanate groups in the body is good, and good adhesion to the substrate after long-term storage of the aqueous polyurethane resin dispersion can be maintained. When the content of the hydrophilic group is 3.2% by weight or less, the storage stability of the blocked isocyanate group is improved because the water swelling rate of (U) is reduced and the blocked isocyanate group is reduced. It is estimated that the reaction between the group and water can be suppressed.

本発明における親水性基の含有量とは、未中和のカチオン性基又はアニオン性基の重量%を意味し、対イオンの重量は含まない。例えば、(c1)における親水性基の含有量は、2,2−ジメチロールプロピオン酸のトリエチルアミン塩の場合は、カルボキシル基(−COOH)の重量%を、3−(2,3−ジヒドロキシプロポキシ)−1−プロパンスルホン酸のトリエチルアミン塩の場合はスルホ基(−SO3H)の重量%を意味する。また、(c2)における親水性基の含有量は、3級アミノ基中の窒素原子のみの重量%を意味する。 The content of the hydrophilic group in the present invention means the weight percent of the unneutralized cationic group or anionic group, and does not include the weight of the counter ion. For example, the content of the hydrophilic group in (c1) is such that in the case of 2,2-dimethylolpropionic acid triethylamine salt, the weight percentage of the carboxyl group (—COOH) is 3- (2,3-dihydroxypropoxy). In the case of triethylamine salt of -1-propanesulfonic acid, it means the weight percent of the sulfo group (—SO 3 H). Moreover, content of the hydrophilic group in (c2) means weight% of only the nitrogen atom in a tertiary amino group.

イソシアネート基のブロック化剤(d)としては、炭素数2〜6のラクタム(ε−カプロラクタム、δ−バレロラクタム及びγ−ブチロラクタム等)、炭素数1〜15のオキシム[アセトオキシム、メチルエチルケトオキシム(MEKオキシム)、メチルイソブチルケトオキシム(MIBKオキシム)及びシクロヘキサノンオキシム等]、炭素数2〜15の第二級アミン[脂肪族アミン(ジメチルアミン、ジイソピルアミン、ジ−n−プロピルアミン及びジイソブチルアミン等)、炭素数4〜15の脂環式アミン(メチルヘキシルアミン及びジシクロヘキシルアミン等)、芳香族アミン(アニリン及びジフェニルアミン等)]、炭素数6〜20のフェノール及びアルキルフェノール[フェノール、クレゾール、エチルフェノール、n−プロピルフェノール、イソプロピルフェノール、n−ブチルフェノール、オクチルフェノール、ノニルフェノール、キシレノール、ジイソプロピルフェノール及びジ−t−ブチルフェノール等]、環の構成単位としてイミノ基と窒素−炭素2重結合とを有する5員環化合物[イミダゾール、2−メチルイミダゾール、ピラゾール、3−メチルピラゾール、3,5−ジメチルピラゾール及び1,2,4−トリアゾール等]、イミン[エチレンイミン及びポリエチレンイミン等]、活性メチレン含有化合物[マロン酸ジメチル、マロン酸ジエチル、マロン酸ジイソプロピル、アセチルアセトン、アセト酢酸メチル及びアセト酢酸エチル等]、特許公開2002−309217号公報及び特許公開2008−239890号公報に記載のブロック化剤並びにこれらの2種以上の混合物が挙げられる。これらの内、好ましいものは、炭素数1〜15のオキシム、炭素数2〜15の第二級アミン、環の構成単位としてイミノ基と窒素−炭素2重結合とを有する5員環化合物及び活性メチレン含有化合物であり、更に好ましくはメチルエチルケトオキシム、ジイソプロピルアミン、3,5−ジメチルピラゾール及びマロン酸ジエチルである。イソシアネート基のブロック化剤(d)は1種を単独で用いても2種以上を併用してもよい。   Examples of the blocking agent (d) for the isocyanate group include lactams having 2 to 6 carbon atoms (ε-caprolactam, δ-valerolactam, γ-butyrolactam, etc.), oximes having 1 to 15 carbon atoms [acetoxime, methyl ethyl ketoxime (MEK). Oxime), methyl isobutyl ketoxime (MIBK oxime), cyclohexanone oxime, etc.], secondary amines having 2 to 15 carbon atoms [aliphatic amines (dimethylamine, diisopyramine, di-n-propylamine, diisobutylamine, etc.), carbon C 4-20 alicyclic amines (such as methylhexylamine and dicyclohexylamine), aromatic amines (such as aniline and diphenylamine)], C6-20 phenols and alkylphenols [phenol, cresol, ethylphenol, n-propyl Enol, isopropylphenol, n-butylphenol, octylphenol, nonylphenol, xylenol, diisopropylphenol, di-t-butylphenol, etc.], a 5-membered ring compound having an imino group and a nitrogen-carbon double bond as a ring structural unit [imidazole, 2-methylimidazole, pyrazole, 3-methylpyrazole, 3,5-dimethylpyrazole and 1,2,4-triazole, etc.], imine [ethyleneimine and polyethyleneimine etc.], active methylene-containing compound [dimethyl malonate, malonic acid Diethyl, diisopropyl malonate, acetylacetone, methyl acetoacetate, ethyl acetoacetate and the like], blocking agents described in Patent Publication Nos. 2002-309217 and 2008-239890, and Mixtures of two or more of these and the like. Among these, preferred are an oxime having 1 to 15 carbon atoms, a secondary amine having 2 to 15 carbon atoms, a 5-membered ring compound having an imino group and a nitrogen-carbon double bond as a ring structural unit, and activity. Methylene-containing compounds, more preferably methyl ethyl ketoxime, diisopropylamine, 3,5-dimethylpyrazole and diethyl malonate. The isocyanate group blocking agent (d) may be used alone or in combination of two or more.

本発明のポリウレタン樹脂水性分散体の乾燥皮膜を基材上に形成する場合であって、該基材にイソシアネートと反応性を有する水酸基等の官能基が存在する場合、皮膜の密着性向上の観点からイソシアネート基のブロック化剤(d)で封止されたイソシアネート基の含有量は、ポリウレタン樹脂(U)の重量に基準として、好ましくは0.01〜1.0mmol/g、更に好ましくは0.02〜0.8mmol/g、特に好ましくは0.03〜0.6mmol/g、最も好ましくは0.04〜0.4mmol/gである。 末端イソシアネート基含有ポリウレタンプレポリマー(P)のブロック化剤(d)で封止されていないイソシアネート基の含有量は、密着性及び貯蔵安定性の観点から(P)の重量を基準として、が好ましくは0.01〜1.2mmol/g、更に好ましくは0.05〜1.1mmol/g、特に好ましくは0.1〜1.0mmol/g、最も好ましくは0.2〜0.9mmol/gである。   In the case where a dry film of the aqueous polyurethane resin dispersion of the present invention is formed on a substrate, and the substrate has a functional group such as a hydroxyl group reactive with isocyanate, the viewpoint of improving the adhesion of the film The content of the isocyanate group sealed with the blocking agent (d) of the isocyanate group is preferably 0.01 to 1.0 mmol / g, more preferably 0.00 based on the weight of the polyurethane resin (U). It is 02 to 0.8 mmol / g, particularly preferably 0.03 to 0.6 mmol / g, and most preferably 0.04 to 0.4 mmol / g. The content of isocyanate groups not sealed with the blocking agent (d) of the terminal isocyanate group-containing polyurethane prepolymer (P) is preferably based on the weight of (P) from the viewpoint of adhesion and storage stability. Is 0.01 to 1.2 mmol / g, more preferably 0.05 to 1.1 mmol / g, particularly preferably 0.1 to 1.0 mmol / g, most preferably 0.2 to 0.9 mmol / g. is there.

末端イソシアネート基含有ポリウレタンプレポリマー(P)のブロック化剤の解離温度を低下させて、低温硬化を速めるために、ブロックドイソシアネート解離触媒(f)を使用してもよい。解離触媒(f)としては、金属触媒(f1)及びアミン触媒(f2)等が挙げられる。解離触媒(f)は1種を単独で用いても2種以上を併用してもよい。   In order to decrease the dissociation temperature of the blocking agent of the terminal isocyanate group-containing polyurethane prepolymer (P) and accelerate the low temperature curing, the blocked isocyanate dissociation catalyst (f) may be used. Examples of the dissociation catalyst (f) include a metal catalyst (f1) and an amine catalyst (f2). The dissociation catalyst (f) may be used alone or in combination of two or more.

金属触媒(f1)としては、金属(M)と炭素の結合を有する有機金属化合物(f11)、該金属(M)との配位結合を有する金属錯体(f12)及び該金属(M)のカルボン酸塩(f13)からなる群から選ばれる1種又は2種以上が挙げられる。   Examples of the metal catalyst (f1) include an organometallic compound (f11) having a bond between the metal (M) and carbon, a metal complex (f12) having a coordinate bond with the metal (M), and a carboxyl of the metal (M). The 1 type (s) or 2 or more types chosen from the group which consists of an acid salt (f13) are mentioned.

有機金属化合物(f11)としては、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫ジ−2−エチルヘキサネート、ジオクチル錫ジラウレート、ジブチル錫ジアセテート、ジメチル錫ジマレート、ジブチル錫ジオキサイド、ジオクチル錫オキサイド等の有機錫、チタン酸テトラ−n−ブチル、チタン酸テトライソプロピル等の有機チタン、有機ビスマス、有機鉛及び有機ニッケル等が挙げられる。   Examples of the organometallic compound (f11) include dibutyltin dilaurate, dibutyltin di-2-ethylhexanate, dioctyltin dilaurate, dibutyltin diacetate, dimethyltin dimaleate, dibutyltin dioxide, dioctyltin oxide and the like, titanium Examples thereof include organic titanium such as tetra-n-butyl acid, tetraisopropyl titanate, organic bismuth, organic lead, and organic nickel.

金属錯体(f12)は、金属(M)のアセチルアセトナート塩等であり、例えば、錫アセチルアセトナート、ビスマスアセチルアセトナート、チタンアセチルアセトナート、鉛アセチルアセトナート、ジルコニウムアセチルアセトナート、鉄アセチルアセトナート、アルミニウムアセチルアセトナート、亜鉛アセチルアセトナート、マンガンアセチルアセトナート及びコバルトアセチルアセトナートが挙げられる。   The metal complex (f12) is an acetylacetonate salt of metal (M), for example, tin acetylacetonate, bismuth acetylacetonate, titanium acetylacetonate, lead acetylacetonate, zirconium acetylacetonate, iron acetylacetonate. Examples include narate, aluminum acetylacetonate, zinc acetylacetonate, manganese acetylacetonate and cobalt acetylacetonate.

カルボン酸金属塩(f13)としては、カルボン酸錫系(オクチル酸錫、酢酸錫、ラウリン酸錫及びオレイン酸錫等)、カルボン酸ビスマス系(オクチル酸ビスマス及びナフテン酸ビスマス等)、カルボン酸鉛系(オレイン酸鉛、2−エチルヘキサン酸鉛、ナフテン酸鉛及びオクテン酸鉛等)、カルボン酸ニッケル系(オクチル酸ニッケル及びナフテン酸ニッケル等)及びカルボン酸チタン系(テレフタル酸チタン等)等が挙げられる。   Examples of the carboxylate metal salt (f13) include tin carboxylate (such as tin octylate, tin acetate, tin laurate and tin oleate), bismuth carboxylate (such as bismuth octylate and bismuth naphthenate), lead carboxylate Series (lead oleate, lead 2-ethylhexanoate, lead naphthenate, lead octenoate, etc.), nickel carboxylate (nickel octylate, nickel naphthenate, etc.) and titanium carboxylate (titanium terephthalate, etc.) Can be mentioned.

金属触媒(f1)の内で好ましいのは、金属(M)がSn、Bi、Ti、Pb、Zr、Fe、Al、Zn及びMnからなる群から選ばれる1種又は2種以上の金属(M1)である有機金属化合物(f111)、該金属(M1)との配位結合を有する金属錯体(f121)並びに該金属(M)のカルボン酸塩(f131)であり、更に好ましいのはジブチル錫ジラウレート、オクチル酸錫、オクチル酸ビスマス、ナフテン酸ビスマス、錫アセチルアセトナート、ビスマスアセチルアセトナート及びチタンアセチルアセトナートである。   Among the metal catalysts (f1), the metal (M) is preferably one or more metals (M1) selected from the group consisting of Sn, Bi, Ti, Pb, Zr, Fe, Al, Zn and Mn. ), An organometallic compound (f111), a metal complex (f121) having a coordination bond with the metal (M1), and a carboxylate (f131) of the metal (M), more preferably dibutyltin dilaurate. Tin octylate, bismuth octylate, bismuth naphthenate, tin acetylacetonate, bismuth acetylacetonate and titanium acetylacetonate.

アミン触媒(f2)としては、1〜3級アミン(f21)及び4級アンモニウム塩(f22)が挙げられる。   Examples of the amine catalyst (f2) include a primary to tertiary amine (f21) and a quaternary ammonium salt (f22).

1〜3級アミン(f21)としては、ビス(ジメチルアミノエチル)エーテル、ペンタメチルジエチレントリアミン、ペンタメチルジプロピレントリアミン、N−メチル−(ジメチルアミノプロピル)アミノエタノールアミン、ジモルホリノジエチルエーテル、ジメチルアミノエタノール、ジメチルアミノエトキシエタノール、トリメチルアミノエチルエタノールアミン、ジメチルエタノールアミン、テトラメチルエチレンジアミン、テトラメチルプロピレンジアミン、テトラメチルヘキサメチレンジアミン、ジメチルシクロヘキシルアミン、メチルジシクロヘキシルアミン、トリエチレンジアミン、トリス(3−ジメチルアミノプロピル)アミン、トリス(3−ジメチルアミノプロピル)ヘキサヒドロ−s−トリアジン、トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール、1−メチルイミダゾール、1,2−ジメチルイミダゾール、1−イソブチル−2−メチルイミダゾール、メチルモルホリン、エチルモルホリン、ジメチルアミノエチルモルホリン、1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]−ウンデセン−7、1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]−ウンデセン−7の弱酸塩(フェノール塩、2−エチルヘキサン酸塩及びギ酸塩等)、1,5−ジアザビシクロ[4.3.0]−ノネン−5、1,5−ジアザビシクロ[4.3.0]−ノネン−5の弱酸塩(フェノール塩、2−エチルヘキサン酸塩及びギ酸塩等)、1,2−ジメチルテトラヒドロピリミジン、2−ジメチルテトラヒドロピリミジンの弱酸塩(フェノール塩、2−エチルヘキサン酸塩及びギ酸塩等)及びテトラメチルグアニジン等が挙げられる。   As primary to tertiary amines (f21), bis (dimethylaminoethyl) ether, pentamethyldiethylenetriamine, pentamethyldipropylenetriamine, N-methyl- (dimethylaminopropyl) aminoethanolamine, dimorpholinodiethyl ether, dimethylaminoethanol , Dimethylaminoethoxyethanol, trimethylaminoethylethanolamine, dimethylethanolamine, tetramethylethylenediamine, tetramethylpropylenediamine, tetramethylhexamethylenediamine, dimethylcyclohexylamine, methyldicyclohexylamine, triethylenediamine, tris (3-dimethylaminopropyl) Amines, tris (3-dimethylaminopropyl) hexahydro-s-triazine, tris (dimethyl) Minomethyl) phenol, 1-methylimidazole, 1,2-dimethylimidazole, 1-isobutyl-2-methylimidazole, methylmorpholine, ethylmorpholine, dimethylaminoethylmorpholine, 1,8-diazabicyclo [5.4.0] -undecene -7,1,8-diazabicyclo [5.4.0] -undecene-7 weak acid salt (phenol salt, 2-ethylhexanoate, formate, etc.), 1,5-diazabicyclo [4.3.0] -Nonene-5, 1,5-diazabicyclo [4.3.0] -nonene-5 weak acid salts (phenol salt, 2-ethylhexanoate, formate, etc.), 1,2-dimethyltetrahydropyrimidine, 2- Weak salts of dimethyltetrahydropyrimidine (phenol salt, 2-ethylhexanoate, formate, etc.) and tetramethyl Guanidine and the like.

4級アンモニウム塩(f22)としては、以下の4級アンモニウムの弱酸塩(フェノール塩、2−エチルヘキサン酸塩及びギ酸塩等)が挙げられる。4級アンモニウムとしては、テトラメチルアンモニウム、メチルトリエチルアンモニウム、エチルトリメチルアンモニウム、プロピルトリメチルアンモニウム、ブチルトリメチルアンモニウム、ペンチルトリメチルアンモニウム、ヘキシルトリメチルアンモニウム、ヘプチルトリメチルアンモニウム、オクチルトリメチルアンモニウム、ノニルトリメチルアンモニウム、デシルトリメチルアンモニウム、ウンデシルトリメチルアンモニウム、ドデシルトリメチルアンモニウム、トリデシルトリメチルアンモニウム、テトラデシルトリメチルアンモニウム、ヘプタデシルトリメチルアンモニウム、ヘキサデシルトリメチルアンモニウム、ヘプタデシルトリメチルアンモニウム、オクタデシルトリメチルアンモニウム、トリエチルメチルアンモニウム、テトラエチルアンモニウム、テトラプロピルアンモニウム、テトラブチルアンモニウム、1−メチル−1−アザニア−4−アザビシクロ[2.2.2]オクタニウム、1,1−ジメチル−4−メチルピペリジニウム、1−メチルモルホリニウム、1−メチルピペリジニウム、(2−ヒドロキシプロピル)トリメチルアンモニウム、(2−ヒドロキシプロピル)トリエチルアンモニウム、(2−ヒドロキシプロピル)トリプロピルアンモニウム、(2−ヒドロキシプロピル)トリブチルアンモニウム、ヒドロキシエチルトリメチルアンモニウム及び2−(2−ヒドロキシエトキシ)エチルトリメチルアンモニウム等が挙げられる。   Examples of the quaternary ammonium salt (f22) include the following quaternary ammonium weak acid salts (phenol salt, 2-ethylhexanoate, formate, and the like). As quaternary ammonium, tetramethylammonium, methyltriethylammonium, ethyltrimethylammonium, propyltrimethylammonium, butyltrimethylammonium, pentyltrimethylammonium, hexyltrimethylammonium, heptyltrimethylammonium, octyltrimethylammonium, nonyltrimethylammonium, decyltrimethylammonium, Undecyltrimethylammonium, dodecyltrimethylammonium, tridecyltrimethylammonium, tetradecyltrimethylammonium, heptadecyltrimethylammonium, hexadecyltrimethylammonium, heptadecyltrimethylammonium, octadecyltrimethylammonium, triethylmethylammoni , Tetraethylammonium, tetrapropylammonium, tetrabutylammonium, 1-methyl-1-azania-4-azabicyclo [2.2.2] octanium, 1,1-dimethyl-4-methylpiperidinium, 1-methylmol Folinium, 1-methylpiperidinium, (2-hydroxypropyl) trimethylammonium, (2-hydroxypropyl) triethylammonium, (2-hydroxypropyl) tripropylammonium, (2-hydroxypropyl) tributylammonium, hydroxyethyltrimethyl Examples include ammonium and 2- (2-hydroxyethoxy) ethyltrimethylammonium.

アミン触媒(f2)の内で好ましいのは、酸解離定数(pKa)が11以上の強塩基を含有しているアミン触媒で、更に好ましいのは、1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]−ウンデセン−7、1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]−ウンデセン−7の弱酸塩(フェノール塩、2−エチルヘキサン酸塩及びギ酸塩等)、1,5−ジアザビシクロ[4.3.0]−ノネン−5、1,5−ジアザビシクロ[4.3.0]−ノネン−5の弱酸塩(フェノール塩、2−エチルヘキサン酸塩及びギ酸塩等)、テトラメチルアンモニウムの弱酸塩(フェノール塩、2−エチルヘキサン酸塩及びギ酸塩等)、メチルトリエチルアンモニウムの弱酸塩(フェノール塩、2−エチルヘキサン酸塩及びギ酸塩等)、テトラエチルアンモニウムの弱酸塩(フェノール塩、2−エチルヘキサン酸塩及びギ酸塩等)及び(2−ヒドロキシプロピル)トリメチルアンモニウムの弱酸塩(フェノール塩、2−エチルヘキサン酸塩及びギ酸塩等)である。   Among the amine catalysts (f2), preferred are amine catalysts containing a strong base having an acid dissociation constant (pKa) of 11 or more, and more preferred are 1,8-diazabicyclo [5.4.0]. -Undecene-7, 1,8-diazabicyclo [5.4.0] -undecene-7 weak acid salt (phenol salt, 2-ethylhexanoate, formate, etc.), 1,5-diazabicyclo [4.3. 0] -nonene-5,1,5-diazabicyclo [4.3.0] -nonene-5 weak acid salt (phenol salt, 2-ethylhexanoate, formate, etc.), tetramethylammonium weak acid salt (phenol Salt, 2-ethylhexanoate and formate, etc.), methyltriethylammonium weak acid salt (phenolic salt, 2-ethylhexanoate and formate etc.), tetraethylammonium weak acid salt (phenol) Le salt, 2-ethyl hexanoate and formic acid salts, etc.) and (2-hydroxypropyl) weak acid salt of trimethylammonium (phenol salt, 2-ethyl hexanoate, and salts of formic acid, etc.).

鎖伸長剤(e)としては、水、炭素数2〜10のジアミン類(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、イソホロンジアミン、トルエンジアミン及びピペラジン等)、炭素数2〜10のポリアルキレンポリアミン類(ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン及びテトラエチレンペンタミン等)、ヒドラジン又はその誘導体(二塩基酸ジヒドラジド例えばアジピン酸ジヒドラジド等)及び炭素数2〜10のアミノアルコール類(エタノールアミン、ジエタノールアミン、2−アミノ−2−メチルプロパノール及びトリエタノールアミン等)等が挙げられる。
これらの内、皮膜の耐水性、耐薬品性、密着性、破断伸度の観点から好ましいものはエチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン及びテトラエチレンペンタミンである。鎖伸長剤(e)は1種を単独で用いても2種以上を併用してもよい。
Examples of the chain extender (e) include water, diamines having 2 to 10 carbon atoms (such as ethylene diamine, propylene diamine, hexamethylene diamine, isophorone diamine, toluene diamine, and piperazine), and polyalkylene polyamines having 2 to 10 carbon atoms ( Diethylenetriamine, triethylenetetramine and tetraethylenepentamine), hydrazine or derivatives thereof (dibasic acid dihydrazide such as adipic acid dihydrazide) and amino alcohols having 2 to 10 carbon atoms (ethanolamine, diethanolamine, 2-amino-2- Methyl propanol, triethanolamine, etc.).
Among these, ethylenediamine, diethylenetriamine, triethylenetetramine, and tetraethylenepentamine are preferable from the viewpoints of water resistance, chemical resistance, adhesion, and elongation at break of the film. A chain extender (e) may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together.

ポリオール(a)、ポリイソシアネート(b)、親水性基と活性水素原子を含有する化合物(c)、イソシアネート基のブロック化剤(d)及び鎖伸長剤(e)の量比は、ポリウレタン樹脂水性分散体(U)の保存安定性、皮膜の機械的強度、破断伸度、密着性、耐薬品性、耐水性の観点から(a)30〜90重量%、(b)8〜40重量%、(c)1〜10重量%、(d)1〜10重量%、(e)0.1〜5重量%が好ましい。   The amount ratio of the polyol (a), the polyisocyanate (b), the compound (c) containing a hydrophilic group and an active hydrogen atom, the blocking agent (d) for the isocyanate group and the chain extender (e) is polyurethane resin aqueous From the viewpoint of storage stability of the dispersion (U), mechanical strength of the film, elongation at break, adhesion, chemical resistance and water resistance, (a) 30 to 90% by weight, (b) 8 to 40% by weight, (C) 1 to 10% by weight, (d) 1 to 10% by weight, and (e) 0.1 to 5% by weight are preferable.

本発明におけるポリウレタン樹脂(U)には、必要により反応停止剤を使用することができる。反応停止剤としては、炭素数1〜8のモノアルコール類(メタノール、エタノール、イソプロパノール、セロソルブ類及びカルビトール類等)及び炭素数1〜10のモノアミン類(モノメチルアミン、モノエチルアミン、モノブチルアミン、ジブチルアミン及びモノオクチルアミン等のモノ又はジアルキルアミン;モノエタノールアミン、ジエタノールアミン及びジイソプロパノールアミン等のモノ又はジアルカノールアミン等)が挙げられる。反応停止剤は1種を単独で用いても2種以上を併用してもよい。   In the polyurethane resin (U) in the present invention, a reaction terminator can be used if necessary. As the reaction terminator, monoalcohols having 1 to 8 carbon atoms (methanol, ethanol, isopropanol, cellosolves, carbitols, etc.) and monoamines having 1 to 10 carbon atoms (monomethylamine, monoethylamine, monobutylamine, dioxygen) Mono- or dialkylamines such as butylamine and monooctylamine; mono- or dialkanolamines such as monoethanolamine, diethanolamine and diisopropanolamine). A reaction terminator may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together.

本発明におけるポリウレタン樹脂(U)は、必要により酸化防止剤、着色防止剤、耐候安定剤、可塑剤及び離型剤等の添加剤を含有することができる。これらの添加剤の使用量は(U)の重量を基準として好ましくは10重量%以下、更に好ましくは3重量%以下、特に好ましくは1重量%以下である。   The polyurethane resin (U) in the present invention can contain additives such as antioxidants, anti-coloring agents, weathering stabilizers, plasticizers, and mold release agents as necessary. The amount of these additives used is preferably 10% by weight or less, more preferably 3% by weight or less, and particularly preferably 1% by weight or less, based on the weight of (U).

本発明におけるポリウレタン樹脂(U)中のウレタン基含量は、得られる皮膜の機械的物性、破断伸度、密着性の観点から0.5〜2.0mmol/gが好ましく、更に好ましくは0.7〜1.8mmol/g、特に好ましくは0.9〜1.6mmol/gである。   The urethane group content in the polyurethane resin (U) in the present invention is preferably 0.5 to 2.0 mmol / g, more preferably 0.7 from the viewpoints of mechanical properties, elongation at break and adhesion of the resulting film. It is -1.8 mmol / g, Most preferably, it is 0.9-1.6 mmol / g.

ポリオール(a)、ポリイソシアネート(b)、親水性基と活性水素原子を含有する化合物(c)、イソシアネート基のブロック化剤(d)及び鎖伸長剤(e)を適宜調整することにより、ポリウレタン樹脂(U)のウレタン基含量を所望の範囲とすることができる。
ウレタン基含量は、窒素分析計によって定量されるN原子含量と1H−NMRによって定量されるウレタン基とウレア基の比率及びアロハネート基及びビューレット基含量から算出される。
Polyurethane by appropriately adjusting polyol (a), polyisocyanate (b), compound (c) containing hydrophilic group and active hydrogen atom, isocyanate group blocking agent (d) and chain extender (e) The urethane group content of the resin (U) can be within a desired range.
The urethane group content is calculated from the N atom content quantified by a nitrogen analyzer, the ratio of urethane groups and urea groups quantified by 1 H-NMR, and allohanate group and burette group contents.

ポリウレタン樹脂(U)中のウレア基含量は、造膜性並びに得られる皮膜の耐水性、破断伸度及び密着性の観点から、(U)の重量を基準として1.0mmol/g以下であることが好ましく、更に好ましくは0.9mmol/g以下、特に好ましくは0.8mmol/g以下、最も好ましくは0.7mmol/g以下である。   The urea group content in the polyurethane resin (U) is 1.0 mmol / g or less based on the weight of (U) from the viewpoints of film-forming properties and water resistance, elongation at break and adhesion of the resulting film. Is more preferably 0.9 mmol / g or less, particularly preferably 0.8 mmol / g or less, and most preferably 0.7 mmol / g or less.

ポリウレタン樹脂(U)中のウレア基含量を所望の範囲とするには、(U)の原料中のアミノ基含量、水分含量及びイソシアネート基含量を適宜調整すればよい。
ウレア基含量は窒素分析計によって定量されるN原子含量と1H−NMRによって定量されるウレタン基とウレア基の比率及びアロハネート基及びビューレット基含量から算出される。
In order to bring the urea group content in the polyurethane resin (U) into a desired range, the amino group content, water content and isocyanate group content in the raw material of (U) may be appropriately adjusted.
The urea group content is calculated from the N atom content quantified by a nitrogen analyzer, the ratio of urethane group and urea group quantified by 1 H-NMR, and the allohanate group and burette group contents.

本発明におけるポリウレタン樹脂(U)のMnは、好ましくは3,000以上であり、得られる皮膜の機械的物性、耐薬品性及び耐衝撃性等の観点から、更に好ましくは4,000〜500,000、特に好ましくは5,000〜300,000、最も好ましくは6,000〜100,000である。Mnが3,000以上であると皮膜の機械的物性及び耐薬品性等が良好である。   Mn of the polyurethane resin (U) in the present invention is preferably 3,000 or more, and more preferably from 4,000 to 500, from the viewpoint of mechanical properties, chemical resistance, impact resistance, and the like of the resulting film. 000, particularly preferably 5,000 to 300,000, most preferably 6,000 to 100,000. When Mn is 3,000 or more, the mechanical properties and chemical resistance of the coating are good.

ポリオール(a)、ポリイソシアネート(b)、親水性基と活性水素原子を含有する化合物(c)、イソシアネート基のブロック化剤(d)及び鎖伸長剤(e)の量を適宜調整することにより、ポリウレタン樹脂(U)のMnを所望の範囲にすることができる。   By appropriately adjusting the amount of the polyol (a), the polyisocyanate (b), the compound (c) containing a hydrophilic group and an active hydrogen atom, the isocyanate group blocking agent (d) and the chain extender (e). Further, the Mn of the polyurethane resin (U) can be set within a desired range.

本発明におけるポリウレタン樹脂(U)のMnゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより、例えば以下の条件で測定することができる。
装置:「HLC−8220GPC」[東ソー(株)製]
カラム:「Guardcolumn α」+「TSKgel α−M」[いずれも東ソー(株)製]
試料溶液:0.125重量%のジメチルホルムアミド溶液
溶液注入量:100μl
流量:1ml/分
測定温度:40℃
検出装置:屈折率検出器
基準物質:標準ポリスチレン
For example, it can be measured under the following conditions by Mn gel permeation chromatography of the polyurethane resin (U) in the present invention.
Apparatus: “HLC-8220GPC” [manufactured by Tosoh Corporation]
Column: “Guardcolumn α” + “TSKgel α-M” [both manufactured by Tosoh Corporation]
Sample solution: 0.125% by weight dimethylformamide solution Injection amount: 100 μl
Flow rate: 1 ml / min Measurement temperature: 40 ° C
Detector: Refractive index detector Reference material: Standard polystyrene

本発明におけるポリウレタン樹脂(U)は分子中に架橋構造を有していることが好ましく、(U)の25℃におけるエタノールによる膨潤率(以下エタノール膨潤率と記載する。)は(U)の架橋量の尺度となるものである。(U)のエタノール膨潤率は造膜性及び得られる皮膜の機械的物性、耐薬品性及び耐水性の観点から、(U)の重量に対して0.1〜300%が好ましく、更に好ましくは1〜280重量%、特に好ましくは5〜250%である。25℃エタノールに対する膨潤率が0.1%以上であると得られる皮膜の密着性及び破断伸度が良好であり、300%以下であると耐薬品性及び耐水性が良好である。
ポリウレタン樹脂(U)のエタノール膨潤率は、ウレタン皮膜のエタノール浸漬前後での重量変化から算出される。
The polyurethane resin (U) in the present invention preferably has a crosslinked structure in the molecule, and the swelling ratio of ethanol (U) at 25 ° C. (hereinafter referred to as ethanol swelling ratio) is the crosslinking of (U). It is a measure of quantity. The ethanol swelling ratio of (U) is preferably from 0.1 to 300%, more preferably from the weight of (U), from the viewpoints of film-forming properties and mechanical properties, chemical resistance and water resistance of the resulting film. It is 1 to 280% by weight, particularly preferably 5 to 250%. When the swelling ratio with respect to ethanol at 25 ° C. is 0.1% or more, the adhesion and breaking elongation of the resulting film are good, and when it is 300% or less, chemical resistance and water resistance are good.
The ethanol swelling ratio of the polyurethane resin (U) is calculated from the weight change before and after the urethane film is immersed in ethanol.

ポリウレタン樹脂(U)中のエタノール膨潤率を所望の範囲とするには、(U)の3官能以上の構成単量体の含有量を適宜調整すればよい。例えば、具体的には下記[1]〜[4]の含有量を適宜調整すればよい。
[1]鎖伸長剤(e)の内、炭素数2〜10のポリアルキレンポリアミン類(ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン及びテトラエチレンペンタミン等)。
[2]]化学式量又はMn300未満の低分子ポリオール(a2)の内、3価以上の脂肪族アルコール(トリメチロールプロパン及びペンタエリスリトール等)。
[3]ポリイソシアネート(b)の内、3個以上のイソシアネート基を有するもの(ヘキサメチレンジイソシアネートのヌレート化合物等)。
[4]炭素数2〜30のポリエポキシ化合物(1,6−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル等)。
In order to make the ethanol swelling ratio in the polyurethane resin (U) within a desired range, the content of the trifunctional or higher constituent monomer of (U) may be appropriately adjusted. For example, specifically, the contents of the following [1] to [4] may be appropriately adjusted.
[1] Among the chain extenders (e), polyalkylene polyamines having 2 to 10 carbon atoms (such as diethylenetriamine, triethylenetetramine and tetraethylenepentamine).
[2] A trihydric or higher aliphatic alcohol (trimethylolpropane, pentaerythritol, etc.) in the low molecular polyol (a2) having a chemical formula amount or less than Mn300.
[3] Polyisocyanate (b) having 3 or more isocyanate groups (such as nurate compound of hexamethylene diisocyanate).
[4] C2-C30 polyepoxy compound (1,6-hexanediol diglycidyl ether, trimethylolpropane polyglycidyl ether, etc.).

ポリウレタン樹脂(U)のガラス転移点は、得られる皮膜の密着性及び破断伸度の観点から−90〜−30℃であることが好ましく、更に好ましくは−85〜−35℃である。
本発明におけるガラス転移点は、「Rheogel E−4000」[(株)ユービーエム製]で測定される。
The glass transition point of the polyurethane resin (U) is preferably −90 to −30 ° C., more preferably −85 to −35 ° C., from the viewpoint of the adhesion and breaking elongation of the resulting film.
The glass transition point in the present invention is measured by “Rheogel E-4000” [manufactured by UBM Co., Ltd.].

ポリウレタン樹脂(U)の体積平均粒子径(Dv)は、0.01〜1μmであり、ポリウレタン樹脂水性分散体の分散安定性の観点から、好ましくは0.02〜0.7μm、更に好ましくは0.03〜0.4μmである。(Dv)が0.01μm以上であるとハンドリング性が良好であり、1μm以下であると分散安定性が良好である。   The volume average particle diameter (Dv) of the polyurethane resin (U) is 0.01 to 1 μm, preferably 0.02 to 0.7 μm, more preferably 0 from the viewpoint of dispersion stability of the polyurethane resin aqueous dispersion. 0.03 to 0.4 μm. When (Dv) is 0.01 μm or more, the handling property is good, and when it is 1 μm or less, the dispersion stability is good.

(U)の体積平均粒子径(Dv)は、(U)中の親水性基、分散剤量及び分散工程で使用する分散機の種類及び運転条件によって制御できる。従って、(U)の体積平均粒子径(Dv)を所望の範囲とするためには、分散工程において、後述の回転式分散機、超音波式分散機及び混練機から選択される装置を用いると共に、必要により(U)中に導入される親水性基の含有量と、必要により添加する分散剤(h)の量を適宜調整すればよい。
体積平均粒子径(Dv)は光散乱粒度分布測定装置で測定される。
The volume average particle diameter (Dv) of (U) can be controlled by the hydrophilic group in (U), the amount of dispersant, and the type and operating conditions of the disperser used in the dispersion step. Therefore, in order to bring the volume average particle diameter (Dv) of (U) into a desired range, in the dispersion step, an apparatus selected from a rotary disperser, an ultrasonic disperser and a kneader described later is used. If necessary, the content of the hydrophilic group introduced into (U) and the amount of the dispersant (h) to be added may be adjusted as necessary.
The volume average particle diameter (Dv) is measured with a light scattering particle size distribution measuring apparatus.

<ポリウレタン樹脂水性分散体及びその製造方法>
本発明のポリウレタン樹脂水性分散体は、水とポリウレタン樹脂(U)を含有するポリウレタン樹脂水性分散体であって、ポリウレタン樹脂(U)は、ポリエステルポリオール(a12)及び/又はポリエーテルポリオール(a11)を含有するポリオール(a)、ポリイソシアネート(b)、親水性基と活性水素原子を含有する化合物(c)及びイソシアネート基のブロック化剤(d)を必須構成単量体とする末端イソシアネート基含有ポリウレタンプレポリマー(P)を水中に分散した後に(P)と鎖伸長剤(e)を反応させることにより製造されることが好ましい。
また、(U)は分子中に架橋構造を有していることが好ましく、ポリオール(a)、ポリイソシアネート(b)及び/又は鎖伸長剤(e)に3官能以上のものを使用することにより、(U)中に架橋構造を導入することが可能である。
本発明におけるポリウレタン樹脂水性分散体は、(P)の分散性及び水性分散体の安定性の観点から、必要により(P)を分散剤(h)の存在下で水に分散させることができる。
<Polyurethane resin aqueous dispersion and production method thereof>
The aqueous polyurethane resin dispersion of the present invention is an aqueous polyurethane resin dispersion containing water and a polyurethane resin (U), and the polyurethane resin (U) is a polyester polyol (a12) and / or a polyether polyol (a11). A terminal isocyanate group containing a polyol (a) containing polyisocyanate (b), a compound (c) containing a hydrophilic group and an active hydrogen atom, and an isocyanate group blocking agent (d) as essential constituent monomers The polyurethane prepolymer (P) is preferably produced by dispersing (P) and the chain extender (e) after being dispersed in water.
In addition, (U) preferably has a crosslinked structure in the molecule, and by using a trifunctional or higher functional polyol (a), polyisocyanate (b) and / or chain extender (e). , (U) can introduce a crosslinked structure.
From the viewpoint of the dispersibility of (P) and the stability of the aqueous dispersion, the aqueous polyurethane resin dispersion in the present invention can be dispersed in water in the presence of a dispersant (h) as necessary.

分散剤(h)としては、ノニオン性界面活性剤(h1)、アニオン性界面活性剤(h2)、カチオン性界面活性剤(h3)、両性界面活性剤(h4)及びその他の乳化分散剤(h5)が挙げられる。(h)は1種を単独で用いても2種以上を併用してもよい。   As the dispersant (h), nonionic surfactant (h1), anionic surfactant (h2), cationic surfactant (h3), amphoteric surfactant (h4) and other emulsifying dispersant (h5) ). (H) may be used alone or in combination of two or more.

(h1)としては、例えばAO付加型ノニオン性界面活性剤及び多価アルコール型ノニオン性界面活性剤が挙げられる。AO付加型としては、炭素数10〜20の脂肪族アルコールのEO付加物、フェノールのEO付加物、ノニルフェノールのEO付加物、炭素数8〜22のアルキルアミンのEO付加物及びポリプロピレングリコールのEO付加物等が挙げられ、多価アルコール型としては、多価(3〜8価又はそれ以上)アルコール(炭素数2〜30)の脂肪酸(炭素数8〜24)エステル(例えばグリセリンモノステアレート、グリセリンモノオレエート、ソルビタンモノラウレート及びソルビタンモノオレエート等)及びアルキル(炭素数4〜24)ポリ(重合度1〜10)グリコシド等が挙げられる。   Examples of (h1) include AO addition type nonionic surfactants and polyhydric alcohol type nonionic surfactants. As the AO addition type, EO addition product of aliphatic alcohol having 10 to 20 carbon atoms, EO addition product of phenol, EO addition product of nonylphenol, EO addition product of alkylamine having 8 to 22 carbon atoms, and EO addition of polypropylene glycol. Examples of the polyhydric alcohol type include fatty acid (carbon number 8-24) esters (for example, glycerin monostearate, glycerin) of polyhydric (3 to 8 valence or higher) alcohol (2 to 30 carbon atoms). Monooleate, sorbitan monolaurate, sorbitan monooleate and the like) and alkyl (carbon number 4 to 24) poly (degree of polymerization 1 to 10) glycosides.

(h2)としては、例えば炭素数8〜24の炭化水素基を有するエーテルカルボン酸又はその塩[ラウリルエーテル酢酸ナトリウム及び(ポリ)オキシエチレン(付加モル数1〜100)ラウリルエーテル酢酸ナトリウム等];炭素数8〜24の炭化水素基を有する硫酸エステル又はエーテル硫酸エステル及びそれらの塩[ラウリル硫酸ナトリウム、(ポリ)オキシエチレン(付加モル数1〜100)ラウリル硫酸ナトリウム、(ポリ)オキシエチレン(付加モル数1〜100)ラウリル硫酸トリエタノールアミン及び(ポリ)オキシエチレン(付加モル数1〜100)ヤシ油脂肪酸モノエタノールアミド硫酸ナトリウム等];炭素数8〜24の炭化水素基を有するスルホン酸塩[ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム等];炭素数8〜24の炭化水素基を1個又は2個有するスルホコハク酸塩;炭素数8〜24の炭化水素基を有するリン酸エステル又はエーテルリン酸エステル及びそれらの塩[ラウリルリン酸ナトリウム及び(ポリ)オキシエチレン(付加モル数1〜100)ラウリルエーテルリン酸ナトリウム等];炭素数8〜24の炭化水素基を有する脂肪酸塩[ラウリン酸ナトリウム及びラウリン酸トリエタノールアミン等];並びに炭素数8〜24の炭化水素基を有するアシル化アミノ酸塩[ヤシ油脂肪酸メチルタウリンナトリウム、ヤシ油脂肪酸サルコシンナトリウム、ヤシ油脂肪酸サルコシントリエタノールアミン、N−ヤシ油脂肪酸アシル−L−グルタミン酸トリエタノールアミン、N−ヤシ油脂肪酸アシル−L−グルタミン酸ナトリウム及びラウロイルメチル−β−アラニンナトリウム等]が挙げられる。   Examples of (h2) include ether carboxylic acids having a hydrocarbon group having 8 to 24 carbon atoms or salts thereof [sodium lauryl ether acetate and (poly) oxyethylene (addition mole number 1 to 100) sodium lauryl ether acetate, etc.]; Sulfate ester or ether sulfate ester having a hydrocarbon group having 8 to 24 carbon atoms and salts thereof [sodium lauryl sulfate, (poly) oxyethylene (addition mole number 1 to 100) sodium lauryl sulfate, (poly) oxyethylene (addition) Mole number 1 to 100) lauryl sulfate triethanolamine and (poly) oxyethylene (addition mole number 1 to 100) coconut oil fatty acid monoethanolamide sodium sulfate, etc.]; sulfonate having a hydrocarbon group having 8 to 24 carbon atoms [Sodium dodecylbenzenesulfonate, etc.]; carbon number 8-2 Sulfosuccinates having 1 or 2 hydrocarbon groups; phosphate esters or ether phosphate esters having 8 to 24 carbon atoms and their salts [sodium lauryl phosphate and (poly) oxyethylene ( Addition mole number 1-100) sodium lauryl ether phosphate, etc.]; fatty acid salt having a hydrocarbon group having 8-24 carbon atoms [sodium laurate, triethanolamine laurate, etc.]; and hydrocarbon having 8-24 carbon atoms Acylated amino acid salts having a group [coconut oil fatty acid methyl taurine sodium, coconut oil fatty acid sarcosine sodium, coconut oil fatty acid sarcosine triethanolamine, N-coconut oil fatty acid acyl-L-glutamic acid triethanolamine, N-coconut oil fatty acid acyl- Sodium L-glutamate and lauroylmethyl β- alanine sodium, etc.] and the like.

(h3)としては、例えば第4級アンモニウム塩型[塩化ステアリルトリメチルアンモニウム、塩化ベヘニルトリメチルアンモニウム、塩化ジステアリルジメチルアンモニウム及びエチル硫酸ラノリン脂肪酸アミノプロピルエチルジメチルアンモニウム等]並びにアミン塩型[ステアリン酸ジエチルアミノエチルアミド乳酸塩、ジラウリルアミン塩酸塩及びオレイルアミン乳酸塩等]が挙げられる。   Examples of (h3) include quaternary ammonium salt types [stearyl trimethyl ammonium chloride, behenyl trimethyl ammonium chloride, distearyl dimethyl ammonium chloride, ethyl lanolin sulfate fatty acid aminopropylethyl dimethyl ammonium, etc.] and amine salt types [diethylaminoethyl stearate. Amide lactate, dilaurylamine hydrochloride, oleylamine lactate, etc.].

(h4)としては、例えばベタイン型両性界面活性剤[ヤシ油脂肪酸アミドプロピルジメチルアミノ酢酸ベタイン、ラウリルジメチルアミノ酢酸ベタイン、2−アルキル−N−カルボキシメチル−N−ヒドロキシエチルイミダゾリニウムベタイン、ラウリルヒドロキシスルホベタイン及びラウロイルアミドエチルヒドロキシエチルカルボキシメチルベタインヒドロキシプロピルリン酸ナトリウム等]並びにアミノ酸型両性界面活性剤[β−ラウリルアミノプロピオン酸ナトリウム等]が挙げられる。   Examples of (h4) include betaine-type amphoteric surfactants [coconut oil fatty acid amidopropyldimethylaminoacetic acid betaine, lauryldimethylaminoacetic acid betaine, 2-alkyl-N-carboxymethyl-N-hydroxyethylimidazolinium betaine, laurylhydroxy Sulfobetaine and lauroylamidoethylhydroxyethylcarboxymethylbetaine hydroxypropyl phosphate sodium etc.] and amino acid type amphoteric surfactants [sodium β-laurylaminopropionate etc.].

(h5)としては、例えばポリビニルアルコール、デンプン及びその誘導体、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース及びヒドロキシエチルセルロース等のセルロース誘導体並びにポリアクリル酸ソーダ等のカルボキシル基含有(共)重合体及び米国特許第5906704号明細書に記載のウレタン基又はエステル基を有する乳化分散剤[例えばポリカプロラクトンポリオールとポリエーテルジオールをポリイソシアネートで連結させたもの]等が挙げられる。   Examples of (h5) include polyvinyl alcohol, starch and derivatives thereof, cellulose derivatives such as carboxymethylcellulose, methylcellulose and hydroxyethylcellulose, and carboxyl group-containing (co) polymers such as sodium polyacrylate and US Pat. No. 5,906,704. And emulsifying dispersants having the urethane group or ester group described above [for example, polycaprolactone polyol and polyether diol linked with polyisocyanate] and the like.

分散剤(h)は、末端イソシアネート基含有ポリウレタンプレポリマー(P)のウレタン化反応前、ウレタン化反応中、ウレタン化反応後、(P)の水分散工程前、水分散工程中又は水分散後のいずれの時期に添加しても良いが、(P)の分散性及び水性分散体の安定性の観点から、水分散工程前又は水分散工程中に添加することが好ましい。   The dispersant (h) is used before the urethanization reaction of the terminal isocyanate group-containing polyurethane prepolymer (P), during the urethanization reaction, after the urethanization reaction, before the water dispersion step of (P), during the water dispersion step or after water dispersion. However, from the viewpoint of the dispersibility of (P) and the stability of the aqueous dispersion, it is preferably added before or during the water dispersion step.

(h)の含有量はポリウレタン樹脂(U)の重量を基準として好ましくは0.01〜20重量%、更に好ましくは0.01〜10重量%、特に好ましくは0.1〜5重量%である。   The content of (h) is preferably 0.01 to 20% by weight, more preferably 0.01 to 10% by weight, particularly preferably 0.1 to 5% by weight, based on the weight of the polyurethane resin (U). .

本発明におけるポリウレタン樹脂水性分散体は、有機溶剤[ケトン系溶剤(例えばアセトン及びメチルエチルケトン)、エステル系溶剤(例えば酢酸エチル)、エーテル系溶剤(例えばテトラヒドロフラン)、アミド系溶剤(例えばN,N−ジメチルホルムアミド及びN−メチルピロリドン)、アルコール系溶剤(例えばイソプロピルアルコール)及び芳香族炭化水素系溶剤(例えばトルエン)等]を含有してもよい。有機溶剤は1種を単独で用いても2種以上を併用してもよい。   The aqueous polyurethane resin dispersion in the present invention contains organic solvents [ketone solvents (for example, acetone and methyl ethyl ketone), ester solvents (for example, ethyl acetate), ether solvents (for example, tetrahydrofuran), amide solvents (for example, N, N-dimethyl). Formamide and N-methylpyrrolidone), alcohol solvents (for example, isopropyl alcohol), aromatic hydrocarbon solvents (for example, toluene), and the like. An organic solvent may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together.

本発明における末端イソシアネート基含有ポリウレタンプレポリマー(P)は、ポリオール(a)、ポリイソシアネート(b)、親水性基と活性水素原子を含有する化合物(c)及びイソシアネート基のブロック化剤(d)を、加熱可能な設備で加熱して反応することで得られる。例えば、容器中に(P)の原料を仕込んで均一撹拌後、加熱乾燥機や加熱炉で無撹拌下に加熱する方法や、簡易加圧反応装置(オートクレーブ)、フラスコ、一軸若しくは二軸の混練機、プラストミル又は万能混練機等で、攪拌又は混練しながら加熱して反応する方法等が挙げられる。なかでも、攪拌又は混練しながら加熱して反応する方法は、得られる(P)の均質性が高くなり、得られる皮膜の機械的物性、耐久性、耐薬品性及び耐磨耗性等がより優れる傾向があるため好ましい。   The terminal isocyanate group-containing polyurethane prepolymer (P) in the present invention comprises a polyol (a), a polyisocyanate (b), a compound (c) containing a hydrophilic group and an active hydrogen atom, and an isocyanate group blocking agent (d). Can be obtained by reacting by heating in a heatable facility. For example, the raw material of (P) is charged in a container and uniformly stirred, and then heated without stirring in a heating dryer or heating furnace, a simple pressure reactor (autoclave), flask, uniaxial or biaxial kneading And a method of reacting by heating with stirring or kneading in a machine, a plast mill or a universal kneader. Among them, the method of heating and reacting while stirring or kneading increases the homogeneity of the obtained (P), and the mechanical properties, durability, chemical resistance, wear resistance, etc. of the obtained film are higher. This is preferable because it tends to be excellent.

末端イソシアネート基含有ポリウレタンプレポリマー(P)を製造する任意の段階でイソシアネート基のブロック化剤(d)を添加して反応させる方法としては、(1)予めポリオール(a)とともに(d)を全量添加する方法、(2)ポリウレタンプレポリマー生成反応の初期に(d)を全量添加する方法、(3)ポリウレタンプレポリマー反応初期又は反応途中に(d)の一部を添加し、反応終了時にブロック化剤(d)の残部を添加する方法及び(4)ポリウレタンプレポリマーを製造後にブロック化剤(d)の全量を添加する方法が挙げられる。これらの内、反応の再現性の観点から好ましいのは、(4)の方法である。   As a method of adding and reacting the isocyanate group blocking agent (d) at an arbitrary stage of producing the terminal isocyanate group-containing polyurethane prepolymer (P), (1) the total amount of (d) together with the polyol (a) in advance. Method of adding, (2) Method of adding the whole amount of (d) at the beginning of the polyurethane prepolymer formation reaction, (3) Adding part of (d) at the beginning of the polyurethane prepolymer reaction or during the reaction, and blocking at the end of the reaction Examples include a method of adding the remainder of the agent (d) and (4) a method of adding the entire amount of the blocking agent (d) after producing the polyurethane prepolymer. Among these, the method (4) is preferable from the viewpoint of the reproducibility of the reaction.

末端イソシアネート基含有ポリウレタンプレポリマー(P)を製造する際の反応温度は、(P)のアロハネート基及びビューレット基の生成抑制の観点から、60〜120℃が好ましく、更に好ましくは60〜110℃であり、最も好ましくは60〜100℃である。また、(P)を製造する際の時間は、使用する設備により適宜選択することができるが、一般的に1分〜100時間が好ましく、更に好ましくは3分〜30時間であり、特に好ましくは5分〜20時間である。この範囲であれば、本発明の効果を十分に発揮できる(P)が得られる。   The reaction temperature for producing the terminal isocyanate group-containing polyurethane prepolymer (P) is preferably 60 to 120 ° C, more preferably 60 to 110 ° C, from the viewpoint of suppressing the formation of the allophanate group and burette group of (P). And most preferably 60 to 100 ° C. The time for producing (P) can be appropriately selected depending on the equipment to be used, but is generally preferably 1 minute to 100 hours, more preferably 3 minutes to 30 hours, particularly preferably. 5 minutes to 20 hours. If it is this range, (P) which can fully exhibit the effect of the present invention will be obtained.

ウレタン化反応速度をコントロールするために、公知の反応触媒(オクチル酸錫及びビスマスオクチル酸塩等)及び反応遅延剤(リン酸等)等を使用することができる。これらの触媒又は反応遅延剤の添加量は、(P)の重量を基準として、好ましくは0.001〜3重量%、更に好ましくは0.005〜2重量%、特に好ましくは0.01〜1重量%である。   In order to control the urethanization reaction rate, known reaction catalysts (such as tin octylate and bismuth octylate) and reaction retarders (such as phosphoric acid) can be used. The addition amount of these catalysts or reaction retarders is preferably 0.001 to 3% by weight, more preferably 0.005 to 2% by weight, and particularly preferably 0.01 to 1%, based on the weight of (P). % By weight.

末端イソシアネート基含有ポリウレタンプレポリマー(P)を水中に分散する装置としては、分散能力のある装置(A)であれば使用可能であるが、温度調整及び分散能力等の観点から、回転式分散混合装置(A1)、超音波式分散機(A2)又は混練機(A3)を用いることが好ましく、なかでも分散能力が特に優れる(A1)が更に好ましい。   As an apparatus for dispersing the terminal isocyanate group-containing polyurethane prepolymer (P) in water, any apparatus (A) having a dispersion ability can be used. From the viewpoint of temperature adjustment and dispersion ability, rotary dispersion mixing is possible. It is preferable to use an apparatus (A1), an ultrasonic disperser (A2) or a kneader (A3), and among them, (A1) having particularly excellent dispersibility is more preferable.

回転式分散混合装置(A1)の主たる分散原理は、駆動部の回転等によって処理物に外部から剪断力を与えて微粒子化し、分散させるというものである。また、(A1)は、常圧、減圧又は加圧下で稼働させることができる。   The main dispersion principle of the rotary dispersion mixing device (A1) is to apply a shearing force to the processed material from the outside by rotation of the drive unit or the like to make fine particles and disperse them. Moreover, (A1) can be operated under normal pressure, reduced pressure, or increased pressure.

回転式分散混合装置(A1)としては、例えばマックスブレンドやヘリカル翼等の一般的な攪拌羽を有する混合装置、TKホモミキサー[プライミクス(株)製]、クレアミックス[エムテクニック(株)製]、フィルミックス[プライミクス(株)製]、ウルトラターラックス[IKA(株)製]、エバラマイルダー[荏原製作所(株)製]、キャビトロン(ユーロテック社製)及びバイオミキサー[日本精機(株)製]等が例示される。   Examples of the rotary dispersion mixing device (A1) include a mixing device having general stirring blades such as Max blend and a helical blade, TK homomixer [manufactured by Primics Co., Ltd.], Claremix [manufactured by M Technique Co., Ltd.] , Fillmix [Primics Co., Ltd.], Ultra Turrax [IKA Co., Ltd.], Ebara Milder [Ebara Seisakusho Co., Ltd.], Cavitron (Eurotech Co., Ltd.) and Biomixer [Nippon Seiki Co., Ltd.] The product etc. are illustrated.

回転式分散混合装置(A1)を用いて末端イソシアネート基含有ポリウレタンプレポリマー(P)を分散処理する際の回転数は、分散能力の観点から、好ましくは10〜30000rpm、更に好ましくは20〜20000rpm、特に好ましくは30〜10000rpmである。   From the viewpoint of dispersion capability, the number of rotations when the terminal isocyanate group-containing polyurethane prepolymer (P) is dispersed using the rotary dispersion mixing device (A1) is preferably 10 to 30000 rpm, more preferably 20 to 20000 rpm, Especially preferably, it is 30-10000 rpm.

超音波式分散装置(A2)の主たる分散原理は、駆動部の振動によって処理物に外部からエネルギーを与えて微粒子化し、分散させるというものである。また、(A2)は、常圧、減圧又は加圧下で稼働させることができる。   The main dispersion principle of the ultrasonic dispersion apparatus (A2) is to apply energy from the outside to the processed material by the vibration of the drive unit to form fine particles and disperse them. Moreover, (A2) can be operated under normal pressure, reduced pressure, or increased pressure.

超音波式分散装置(A2)としては、池本理化工業(株)、コスモ・バイオ(株)及び(株)ギンセン等から市販されている超音波式分散装置等を使用できる。   As the ultrasonic dispersion device (A2), an ultrasonic dispersion device commercially available from Ikemoto Rika Kogyo Co., Ltd., Cosmo Bio Co., Ltd., and Ginsen Co., Ltd. can be used.

超音波式分散装置(A2)を用いて末端イソシアネート基含有ポリウレタンプレポリマー(P)を分散処理する際の振動数は、分散能力の観点から、好ましくは1〜100kHz、更に好ましくは3〜60kHz、特に好ましくは10〜30kHzである。   From the viewpoint of dispersion capability, the frequency at which the terminal isocyanate group-containing polyurethane prepolymer (P) is dispersed using the ultrasonic dispersion device (A2) is preferably 1 to 100 kHz, more preferably 3 to 60 kHz. Particularly preferably, it is 10 to 30 kHz.

混練機(A3)の主たる分散原理は、(A3)の回転部で処理物を練ることでエネルギーを与えて微粒子化し、分散させるというものである。また(A3)は、常圧、減圧又は加圧下で稼働させることができる。   The main dispersion principle of the kneading machine (A3) is that the processed material is kneaded in the rotating part of (A3) to give energy to form fine particles and disperse. Moreover, (A3) can be operated under normal pressure, reduced pressure, or increased pressure.

混練機(A3)としては、二軸押出機[池貝(株)製PCM−30等]、ニーダー[(株)栗本鐵工所製KRCニーダー等]、万能混合機[プライミクス(株)製ハイビスミックス等]及びプラストミル[(株)東洋精機製作所製ラボプラストミル等]等が例示される。   As the kneading machine (A3), a twin-screw extruder [PCM-30 manufactured by Ikegai Co., Ltd.], a kneader [KRC kneader manufactured by Kurimoto Steel Co., Ltd.], a universal mixer [Hibismix manufactured by Primix Co., Ltd.] Etc.] and plast mill [laboratory plast mill manufactured by Toyo Seiki Seisakusho Co., Ltd.] and the like.

混練機(A3)を用いて末端イソシアネート基含有ポリウレタンプレポリマー(P)を分散処理する際の回転数は、分散能力の観点から、好ましくは1〜1000rpm、更に好ましくは3〜500rpm、特に好ましくは10〜200rpmである。   The number of rotations when the terminal isocyanate group-containing polyurethane prepolymer (P) is dispersed using the kneader (A3) is preferably from 1 to 1000 rpm, more preferably from 3 to 500 rpm, particularly preferably from the viewpoint of dispersion ability. 10-200 rpm.

分散装置(A)に供給される末端イソシアネート基含有ポリウレタンプレポリマー(P)と水の重量比は、目的とする水性分散体の樹脂成分含有量によって適宜選択されるが、好ましくは(P)/水=10/2〜10/100であり、更に好ましくは10/5〜10/50である。   The weight ratio of the terminal isocyanate group-containing polyurethane prepolymer (P) and water supplied to the dispersing apparatus (A) is appropriately selected depending on the resin component content of the target aqueous dispersion, but preferably (P) / Water = 10/2 to 10/100, more preferably 10/5 to 10/50.

また、(P)と水を分散装置(A)で処理する時間は、分散体である(P)の分解や劣化等を防ぐ観点から、好ましくは10秒〜10時間、更に好ましくは1分〜3時間、最も好ましくは10〜60分である。   In addition, the time for treating (P) and water in the dispersion apparatus (A) is preferably 10 seconds to 10 hours, more preferably 1 minute to more preferably from the viewpoint of preventing decomposition or deterioration of the dispersion (P). 3 hours, most preferably 10-60 minutes.

分散装置(A)にて分散を行う際は、必要に応じて、pH調整剤、消泡剤、抑泡剤、酸化防止剤、着色防止剤、可塑剤及び離型剤等から選ばれる添加剤を1種以上を添加することができる。また、必要に応じて、分散後に脱溶剤、濃縮、希釈等を行ってもよい。   When dispersing in the dispersing apparatus (A), an additive selected from a pH adjuster, an antifoaming agent, a foam inhibitor, an antioxidant, a coloring inhibitor, a plasticizer, a mold release agent, and the like, if necessary One or more can be added. Moreover, you may perform solvent removal, concentration, dilution, etc. after dispersion | distribution as needed.

末端イソシアネート基含有ポリウレタンプレポリマー(P)を分散させた後に、鎖伸長剤(e)を反応させる装置としては特に限定されないが、分散装置(A)及びスタティックミキサー等で混合しながら反応させることが好ましい。   The device for reacting the chain extender (e) after dispersing the terminal isocyanate group-containing polyurethane prepolymer (P) is not particularly limited, but the reaction may be carried out while mixing with the dispersion device (A) and a static mixer. preferable.

本発明の製造方法で得られるポリウレタン樹脂水性分散体の固形分濃度(揮発性成分以外の成分の含有量)は、水性分散体の取り扱い易さの観点から、好ましくは20〜65重量%、更に好ましくは25〜55重量%である。固形分濃度は、水性分散体約1gをペトリ皿上にうすく伸ばし、精秤した後、循環式定温乾燥機を用いて130℃で、45分間加熱した後の重量を精秤し、加熱前の重量に対する加熱後の残存重量の割合(百分率)を計算することにより得ることができる。   The solid content concentration (content of components other than volatile components) of the polyurethane resin aqueous dispersion obtained by the production method of the present invention is preferably 20 to 65% by weight from the viewpoint of easy handling of the aqueous dispersion. Preferably it is 25 to 55% by weight. The solid concentration was about 1 g of an aqueous dispersion thinly stretched on a Petri dish, weighed accurately, then weighed the weight after heating at 130 ° C for 45 minutes using a circulating constant temperature dryer, and before weighing, It can be obtained by calculating the ratio (percentage) of the remaining weight after heating to the weight.

本発明の製造方法で得られるポリウレタン樹脂水性分散体の粘度は、好ましくは10〜100,000mPa・s、更に好ましくは10〜5,000mPa・sである。粘度はBL型粘度計を用いて、25℃の定温下で測定することができる。
本発明の製造方法で得られるポリウレタン樹脂水性分散体のpHは、好ましくは2〜12、更に好ましくは4〜10である。pHは、pH Meter M−12[堀場製作所(株)製]で25℃で測定することができる。
The viscosity of the aqueous polyurethane resin dispersion obtained by the production method of the present invention is preferably 10 to 100,000 mPa · s, more preferably 10 to 5,000 mPa · s. The viscosity can be measured at a constant temperature of 25 ° C. using a BL type viscometer.
The pH of the aqueous polyurethane resin dispersion obtained by the production method of the present invention is preferably 2 to 12, more preferably 4 to 10. The pH can be measured at 25 ° C. with pH Meter M-12 [manufactured by Horiba, Ltd.].

本発明のポリウレタン樹脂水性分散体は、水性塗料組成物、水性接着剤組成物、水性繊維加工処理剤組成物(顔料捺染用バインダー組成物、不織布用バインダー組成物、補強繊維用集束剤組成物、抗菌剤用バインダー組成物及び人工皮革・合成皮革用原料組成物等)、水性コーティング組成物(防水コーティング組成物、撥水コーティング組成物及び防汚コーティング組成物等)、水性紙処理剤組成物や水性インキ組成物等に使用することができる。   The aqueous polyurethane resin dispersion of the present invention comprises an aqueous coating composition, an aqueous adhesive composition, an aqueous fiber processing agent composition (a binder composition for pigment printing, a binder composition for nonwoven fabrics, a sizing agent composition for reinforcing fibers, Antibacterial agent binder composition and artificial leather / synthetic leather raw material composition, etc.), aqueous coating composition (waterproof coating composition, water repellent coating composition, antifouling coating composition, etc.), aqueous paper treatment composition, It can be used for water-based ink compositions and the like.

これらの用途に用いる場合には、必要によりその他の樹脂、架橋剤及び添加剤(触媒、顔料、顔料分散剤、粘度調整剤、消泡剤、レベリング剤、防腐剤、劣化防止剤、安定化剤及び凍結防止剤等)を1種又は2種以上添加することができる。   When used in these applications, other resins, crosslinking agents and additives (catalysts, pigments, pigment dispersants, viscosity modifiers, antifoaming agents, leveling agents, antiseptics, deterioration inhibitors, stabilizers, if necessary. 1 type or 2 types or more can be added.

その他の樹脂としては、例えば本発明におけるポリウレタン樹脂(U)以外の水分散性又は水溶性のポリウレタン樹脂、ポリアクリル樹脂及びポリエステル樹脂等が挙げられる。その他の樹脂としては乾燥時に(U)のイソシアネート基のブロック化剤(d)が解離することで生成するイソシアネート基と反応し、強靭な皮膜を形成することができる観点で、イソシアネート基と反応可能な活性水素基を含有していることが好ましい。   Examples of other resins include water-dispersible or water-soluble polyurethane resins other than the polyurethane resin (U) in the present invention, polyacrylic resins, and polyester resins. Other resins are capable of reacting with isocyanate groups from the viewpoint of reacting with the isocyanate groups formed by dissociation of the blocking agent (d) of the isocyanate group (U) during drying, and forming a tough film. It is preferable that the active hydrogen group is contained.

架橋剤としては水溶性又は水分散性のアミノ樹脂、水溶性又は水分散性のポリエポキシド、水溶性又は水分散性のブロックドポリイソシアネート化合物及びポリエチレン尿素等が挙げられる。
架橋剤の添加量はポリウレタン樹脂水性分散体の固形分重量を基準として、好ましくは30重量%以下、更に好ましくは0.1〜20重量%である。
Examples of the crosslinking agent include water-soluble or water-dispersible amino resins, water-soluble or water-dispersible polyepoxides, water-soluble or water-dispersible blocked polyisocyanate compounds, and polyethylene urea.
The addition amount of the crosslinking agent is preferably 30% by weight or less, more preferably 0.1 to 20% by weight, based on the solid content weight of the polyurethane resin aqueous dispersion.

粘度調整剤としては増粘剤、例えば無機系粘度調整剤(ケイ酸ソーダ及びベントナイト等)、セルロース系粘度調整剤(Mnが20,000以上のメチルセルロール、カルボキシメチルセルロース及びヒドロキシメチルセルロース等)、タンパク質系粘度調整剤(カゼイン、カゼインソーダ及びカゼインアンモニウム等)、アクリル系(Mnが20,000以上のポリアクリル酸ナトリウム及びポリアクリル酸アンモニウム等)及びビニル系粘度調整剤(Mnが20,000以上のポリビニルアルコール等)が挙げられる。
消泡剤としては、長鎖アルコール(オクチルアルコール等)、ソルビタン誘導体(ソルビタンモノオレート等)及びシリコーンオイル(ポリメチルシロキサン及びポリエーテル変性シリコーン等)等が挙げられる。
Viscosity modifiers include thickeners such as inorganic viscosity modifiers (such as sodium silicate and bentonite), cellulose-based viscosity modifiers (such as methylcellulose, carboxymethylcellulose and hydroxymethylcellulose with Mn of 20,000 or more), proteins System viscosity modifiers (casein, casein soda, casein ammonium, etc.), acrylics (such as sodium polyacrylate and ammonium polyacrylate with Mn of 20,000 or more) and vinyl viscosity modifiers (Mn of 20,000 or more) Polyvinyl alcohol).
Examples of antifoaming agents include long-chain alcohols (such as octyl alcohol), sorbitan derivatives (such as sorbitan monooleate), and silicone oils (such as polymethylsiloxane and polyether-modified silicone).

防腐剤としては、有機窒素硫黄化合物系防腐剤及び有機硫黄ハロゲン化物系防腐剤等が挙げられる。
劣化防止剤及び安定化剤(紫外線吸収剤及び酸化防止剤等)としてはヒンダードフェノール系、ヒンダードアミン系、ヒドラジン系、リン系、ベンゾフェノン系又はベンゾトリアゾール系劣化防止剤及び安定化剤等が挙げられる。
凍結防止剤としては、エチレングリコール及びプロピレングリコール等が挙げられる。
粘度調整剤、消泡剤、防腐剤、劣化防止剤、安定化剤及び凍結防止剤の含有量は、用いられる用途における前記の各組成物の重量を基準としてそれぞれ好ましくは5重量%以下、更に好ましくは3重量%以下である。
Examples of the preservative include organic nitrogen sulfur compound preservatives and organic sulfur halide preservatives.
Deterioration inhibitors and stabilizers (such as UV absorbers and antioxidants) include hindered phenol, hindered amine, hydrazine, phosphorus, benzophenone or benzotriazole degradation inhibitors and stabilizers. .
Examples of the antifreezing agent include ethylene glycol and propylene glycol.
The content of the viscosity modifier, antifoaming agent, antiseptic, deterioration preventing agent, stabilizer and antifreezing agent is preferably 5% by weight or less, respectively, based on the weight of each composition in the application used, Preferably it is 3 weight% or less.

以下、実施例を以て本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されない。以下、部は重量部を意味する。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention concretely, this invention is not limited to these. Hereinafter, the part means part by weight.

<実施例1>
撹拌機及び加熱装置を備えた簡易加圧反応装置に表1に記載の種類と量のポリオール(a)、ポリイソシアネート(b)、親水性基と活性水素原子を含有する化合物(c)及び有機溶剤を仕込んで85℃で12時間攪拌してウレタン化反応を行い、次いで表1に記載の種類と量のイソシアネート基のブロック化剤(d)を仕込み、85℃で3時間反応させポリウレタンプレポリマー(P−1)の有機溶剤溶液を製造した。
表2に記載の処方に従って、得られたポリウレタンプレポリマー(P−1)の有機溶剤溶液400部に中和剤としてのトリエチルアミン7.6部及び有機溶剤としてのアセトン174.3部を加え、均一化した後、200rpmで撹拌しながらイオン交換水573.5部を加え(P−1)を分散させた。得られた分散体に鎖伸長剤としての10重量%ジエチレントリアミン水溶液23.3部を加え、減圧下に65℃で8時間かけて有機溶剤を留去し、ポリウレタン樹脂水性分散体(Q−1)を得た。
<Example 1>
A simple pressure reactor equipped with a stirrer and a heating device is used in the types and amounts of polyol (a), polyisocyanate (b), compound (c) containing a hydrophilic group and an active hydrogen atom, and organic as shown in Table 1. Polyurethane prepolymer prepared by adding a solvent and stirring at 85 ° C. for 12 hours to carry out a urethanization reaction, and then adding the type and amount of isocyanate group blocking agent (d) shown in Table 1 and reacting at 85 ° C. for 3 hours. An organic solvent solution of (P-1) was produced.
According to the formulation shown in Table 2, 7.6 parts of triethylamine as a neutralizing agent and 174.3 parts of acetone as an organic solvent were added to 400 parts of the organic solvent solution of the obtained polyurethane prepolymer (P-1), and uniform. Then, 573.5 parts of ion exchange water was added with stirring at 200 rpm to disperse (P-1). To the obtained dispersion was added 23.3 parts of a 10% by weight diethylenetriamine aqueous solution as a chain extender, and the organic solvent was distilled off at 65 ° C. for 8 hours under reduced pressure, to obtain an aqueous polyurethane resin dispersion (Q-1). Got.

<実施例2〜8及び比較例1〜4>
表1に記載の各原料を用いて、実施例1と同様にしてポリウレタンプレポリマー(P−2)〜(P−8)及び比較用のポリウレタンプレポリマー(P’−1)〜(P’−4)の有機溶剤溶液を製造し、表2に記載の各原料を用いて、実施例1と同様にしてポリウレタン樹脂水性分散体(Q−2)〜(Q−8)及び比較用のポリウレタン樹脂水性分散体(Q’−1)〜(Q’−4)を得た。
なお、実施例3においては、ポリウレタンプレポリマーの有機溶剤溶液を製造後、イソシアネート基のブロック化剤(d)の解離触媒としての1,8−ジアザビシクロ[5,4,0]−ウンデセン−7を0.04部仕込んで均一化したものをポリウレタンプレポリマー(P−3)の有機溶剤溶液とした。
<Examples 2-8 and Comparative Examples 1-4>
Using each raw material shown in Table 1, polyurethane prepolymers (P-2) to (P-8) and comparative polyurethane prepolymers (P′-1) to (P′−) in the same manner as in Example 1. 4) The organic solvent solution of 4) was produced, and the polyurethane resin aqueous dispersions (Q-2) to (Q-8) and the polyurethane resin for comparison were prepared in the same manner as in Example 1 using the raw materials shown in Table 2. Aqueous dispersions (Q′-1) to (Q′-4) were obtained.
In Example 3, after preparing an organic solvent solution of the polyurethane prepolymer, 1,8-diazabicyclo [5,4,0] -undecene-7 as a dissociation catalyst for the isocyanate group blocking agent (d) was used. A solution prepared by homogenizing 0.04 part was used as an organic solvent solution of polyurethane prepolymer (P-3).

Figure 2018141119
Figure 2018141119

なお、表1において商品名で表した原料の組成は以下の通りである。
・PTMG2000:Mn=2,000のポリ(オキシテトラメチレン)グリコール[三菱化学(株)製]
・PTMG3000:Mn=3,000のポリ(オキシテトラメチレン)グリコール[三菱化学(株)製]
・PTGL2000:Mn=2,000の変性ポリ(オキシテトラメチレン)グリコール[保土谷化学工業(株)製]
・クラレポリオール P−2010:Mn=2,000のポリ−3−メチル−1,5−ペンタンアジペートジオール[(株)クラレ製]
・クラレポリオール P−6010:Mn=6,000のポリ−3−メチル−1,5−ペンタンアジペートジオール[(株)クラレ製]
・ニッポラン980R:Mn=2,000のポリヘキサメチレンカーボネートジオール[日本ポリウレタン工業(株)製]
In addition, the composition of the raw materials represented by trade names in Table 1 is as follows.
PTMG2000: Poly (oxytetramethylene) glycol with Mn = 2,000 [Mitsubishi Chemical Corporation]
PTMG3000: Poly (oxytetramethylene) glycol with Mn = 3,000 [Mitsubishi Chemical Corporation]
PTGL2000: Modified poly (oxytetramethylene) glycol with Mn = 2,000 [made by Hodogaya Chemical Co., Ltd.]
Kuraray polyol P-2010: Poly-3-methyl-1,5-pentaneadipate diol with Mn = 2,000 [manufactured by Kuraray Co., Ltd.]
Kuraray polyol P-6010: poly-3-methyl-1,5-pentaneadipate diol with Mn = 6,000 [manufactured by Kuraray Co., Ltd.]
Nipponran 980R: Polyhexamethylene carbonate diol with Mn = 2,000 [manufactured by Nippon Polyurethane Industry Co., Ltd.]

Figure 2018141119
Figure 2018141119

実施例1〜8及び比較例1〜4で得られたポリウレタン樹脂水性分散体(Q−1)〜(Q−8)及び比較用のポリウレタン樹脂水性分散体(Q’−1)〜(Q’−4)の各種物性値及び評価結果を表3に示す。なお、本発明における各種物性値の測定方法及び評価方法は以下の通りである。   Polyurethane resin aqueous dispersions (Q-1) to (Q-8) obtained in Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 4 and comparative polyurethane resin aqueous dispersions (Q′-1) to (Q ′) Table 3 shows various physical property values and evaluation results of -4). In addition, the measuring method and evaluation method of various physical property values in the present invention are as follows.

[各種物性値の測定方法]
<ウレタン基含量及びウレア基含量>
ポリウレタン樹脂のウレタン基含量及びウレア基含量は、窒素分析計[ANTEK7000(アンテック社製)]によって定量されるN原子含量と1H−NMRによって定量されるウレタン基とウレア基の比率及び後述のアロハネート基及びビューレット基含量から算出する。1H−NMR測定については、「NMRによるポリウレタン樹脂の構造研究:武田研究所報34(2)、224−323(1975)」に記載の方法で行う。すなわち1H−NMRを測定して、脂肪族イソシアネートを使用した場合、化学シフト6ppm付近のウレア基由来の水素の積分量と化学シフト7ppm付近のウレタン基由来の水素の積分量の比率からウレア基とウレタン基の重量比を測定し、該重量比と前記のN原子含量及びアロハネート基及びビューレット基含量からウレタン基及びウレア基含量を算出する。芳香族イソシアネートを使用した場合、化学シフト8ppm付近のウレア基由来の水素の積分量と化学シフト9ppm付近のウレタン基由来の水素の積分量の比率からウレア基とウレタン基の重量比を算出し、該重量比と前記のN原子含量からウレア基含量を算出する。
[Measurement methods for various physical properties]
<Urethane group content and urea group content>
The urethane group content and urea group content of the polyurethane resin are the N atom content determined by a nitrogen analyzer [ANTEK7000 (manufactured by Antec)], the ratio of urethane group and urea group determined by 1 H-NMR, and the later-described allophanate. Calculated from group and burette group content. The 1 H-NMR measurement is carried out by the method described in “Structural study of polyurethane resin by NMR: Takeda Laboratory Report 34 (2), 224-323 (1975)”. That is, when 1 H-NMR was measured and aliphatic isocyanate was used, the urea group was calculated from the ratio of the integral amount of hydrogen derived from a urea group near a chemical shift of 6 ppm and the integral amount of hydrogen derived from a urethane group near a chemical shift of 7 ppm. And the urethane group content is calculated from the weight ratio, the N atom content, the allophanate group and the burette group content. When aromatic isocyanate is used, the weight ratio of urea group and urethane group is calculated from the ratio of the integral amount of hydrogen derived from urea groups near the chemical shift of 8 ppm and the integral amount of hydrogen derived from urethane groups near the chemical shift of 9 ppm, The urea group content is calculated from the weight ratio and the N atom content.

<アロハネート基及びビューレット基の含量>
ポリウレタン樹脂のアロハネート基及びビューレット基の含量の合計は、ガスクロマトグラフ[Shimadzu GC−9A{島津製作所(株)製}]によって算出する。0.01重量%のジ−n−ブチルアミンと0.01重量%のナフタレン(内部標準)とを含む50gのジメチルホルムアミド溶液を調整する。サンプルを共栓付き試験管に測り取り、前記のジメチルホルムアミド溶液を2g加え、試験管を90℃の恒温水槽で2時間加熱する。常温に冷却後、10μlの無水酢酸を加え10分間振とう攪拌する。更に50μlのジ−n−プロピルアミンを添加し、10分間振とう後、ガスクロマトグラフ測定を行う。並行してブランク測定を行い、試験値との差よりアミンの消費量を求め、アロハネート基及びビューレット基の含量の合計を測定した。
(ガスクロマトグラフ条件)
装置 :Shimadzu GC−9A
カラム:10%PEG−20M on Chromosorb WAW DMLS 60/80meshガラスカラム 3mmφ×2m
カラム温度:160℃、試料導入部温度:200℃、キャリアガス:窒素 40ml/分
検出器:FID、試料注入量:2μl
(アロハネート基及びビューレット基の含量の合計の算出式)
アロハネート基及びビューレット基の含量の合計={(B−A)/B}×0.00155/S
A:試料の(ジ−n−ブチルアセトアミドのピーク面積/ナフタレンのピーク面積)
B:ブランクの(ジ−n−ブチルアセトアミドのピーク面積/ナフタレンのピーク面積)
S:ポリウレタン樹脂採取量(g)
<Contents of allophanate group and burette group>
The total of the contents of allophanate groups and burette groups of the polyurethane resin is calculated by a gas chromatograph [Shimadzu GC-9A {manufactured by Shimadzu Corp.}]. A 50 g dimethylformamide solution containing 0.01% by weight di-n-butylamine and 0.01% by weight naphthalene (internal standard) is prepared. The sample is weighed into a test tube with a stopper, 2 g of the dimethylformamide solution is added, and the test tube is heated in a constant temperature water bath at 90 ° C. for 2 hours. After cooling to room temperature, 10 μl of acetic anhydride is added and shaken and stirred for 10 minutes. Further, 50 μl of di-n-propylamine is added, shaken for 10 minutes, and then gas chromatographic measurement is performed. In parallel, blank measurement was performed, the consumption of amine was determined from the difference from the test value, and the total content of allophanate groups and burette groups was measured.
(Gas chromatograph conditions)
Apparatus: Shimadzu GC-9A
Column: 10% PEG-20M on Chromosorb WAW DMLS 60/80 mesh glass column 3 mmφ × 2 m
Column temperature: 160 ° C., sample introduction part temperature: 200 ° C., carrier gas: nitrogen 40 ml / min detector: FID, sample injection amount: 2 μl
(Calculation formula for the total content of allophanate groups and burette groups)
Total content of allophanate group and burette group = {(BA) / B} × 0.00155 / S
A: (Di-n-butylacetamide peak area / naphthalene peak area) of sample
B: blank (peak area of di-n-butylacetamide / peak area of naphthalene)
S: Amount of polyurethane resin collected (g)

<エタノール膨潤率>
ポリウレタン樹脂(U)のエタノール膨潤率は次に記載の方法で測定した。
縦10cm×横20cm×深さ1cmのポリプロピレン製モールドに、乾燥後のフィルム膜厚が200μmになる量のポリウレタン樹脂水性分散体を流し込み、室温で12時間乾燥後、循風乾燥機で、105℃で3時間加熱乾燥することによって得られたフィルムを2cm×8cmにカットして試験片を作製し、小数点以下4桁まで計量可能な電子天秤で重量(W0)を測定した。試験片をエタノール中に浸漬し、25℃24時間浸漬した後取り出し、表面に付着したエタノールを軽くふき取ってから重量(W1)を測定した。得られた数値を用いて下記式によりエタノール膨潤率を算出した。
エタノール膨潤率(%)=100×[(W1)−(W0)]/(W0)
W0:ウレタンフィルムのエタノール浸漬前の重量
W1:ウレタンフィルムのエタノール浸漬後の重量
<Ethanol swelling rate>
The ethanol swelling ratio of the polyurethane resin (U) was measured by the method described below.
Pour a polyurethane resin aqueous dispersion in an amount of 200 μm into a polypropylene mold having a length of 10 cm, a width of 20 cm, and a depth of 1 cm, and after drying at room temperature for 12 hours, The film obtained by heating and drying for 3 hours was cut into 2 cm × 8 cm to prepare test pieces, and the weight (W0) was measured with an electronic balance capable of weighing up to 4 digits after the decimal point. The test piece was immersed in ethanol, taken out after being immersed for 24 hours at 25 ° C., and the weight (W1) was measured after lightly wiping off the ethanol adhering to the surface. The ethanol swelling ratio was calculated by the following formula using the obtained numerical values.
Ethanol swelling rate (%) = 100 × [(W1) − (W0)] / (W0)
W0: Weight of urethane film before ethanol immersion W1: Weight of urethane film after ethanol immersion

<ポリウレタン樹脂のガラス転移点の測定方法>
ガラス転移点は「Rheogel E−4000」[(株)ユービーエム製]で測定した。
<Method for measuring glass transition point of polyurethane resin>
The glass transition point was measured by “Rheogel E-4000” [manufactured by UBM Co., Ltd.].

[評価方法]
<ポリウレタン樹脂の破断伸度>
縦10cm×横20cm×深さ1cmのポリプロピレン製モールドに、乾燥後のフィルム膜厚が200μmになる量のポリウレタン樹脂水性分散体を流し込み、室温で12時間乾燥後、循風乾燥機で105℃で3時間加熱乾燥することによって得られたフィルムを用いてJIS K7311に記載の5.引張試験に基づいて測定を行い、得られた数値を用いて下記式により破断伸度を算出した。
破断伸度(%) =100×[(E1)−(E0)]/(E0)
E0:引張前のフィルムの長さ
E1:破断時のフィルムの長さ
[Evaluation method]
<Elongation at break of polyurethane resin>
Pour a polyurethane resin aqueous dispersion in an amount of 200 μm into a polypropylene mold measuring 10 cm long × 20 cm wide × 1 cm deep, dried at room temperature for 12 hours, and then at 105 ° C. with a circulating dryer. 4. The film according to JIS K7311 using a film obtained by heating and drying for 3 hours. Measurement was performed based on a tensile test, and the elongation at break was calculated by the following formula using the obtained numerical values.
Elongation at break (%) = 100 × [(E1) − (E0)] / (E0)
E0: Length of film before tension E1: Length of film at break

<ポリウレタン樹脂の電着塗装面への密着性>
市販のカチオン電着塗装テストピースにポリウレタン樹脂水性分散体を20μmの厚みで塗布し、140℃で15分乾燥し、塗膜を作製した。この塗膜面に1mm間隔で縦、横それぞれ6本の直交する切込みを入れ、、次いでセロテープ(登録商標)にて剥離テストを行い、残留する1mm角塗膜の数を調べた。表示は分子に残留数を、分母に剥離テスト前の1mm角塗膜の個数を示した。この試験を製造直後のポリウレタン樹脂水性分散体と40℃で3か月保管後のポリウレタン樹脂水性分散体で実施した。製造直後と40℃で3か月保管後の試験結果の差が小さい程、ブロック化されたイソシアネート基の貯蔵安定性が良好である。
<ポリウレタン樹脂のOPPフィルムへの密着性>
市販のOPPフィルムにポリウレタン樹脂水性分散体を20μmの厚みで塗布し、140℃で15分乾燥し、塗膜を作製した。この塗膜を用いてセロテープ(登録商標)にて剥離テストを行い、剥離した部分の面積により以下の評価基準で評価した。この試験を製造直後のポリウレタン樹脂水性分散体と40℃で3か月保管後のポリウレタン樹脂水性分散体で実施した。製造直後と40℃で3か月保管後の試験結果の差が小さい程、ブロック化されたイソシアネート基の貯蔵安定性が良好である。
◎:剥離面積が0%。
○:剥離面積が1〜10%。
△:剥離面積が11〜50%。
×:剥離面積が51〜100%。
<Adhesiveness of polyurethane resin to electrodeposited surface>
A polyurethane resin aqueous dispersion was applied to a commercially available cationic electrodeposition coating test piece with a thickness of 20 μm and dried at 140 ° C. for 15 minutes to prepare a coating film. The coating surface was cut at 6 mm in length and width at 1 mm intervals, and then a peel test was performed with cello tape (registered trademark) to examine the number of 1 mm square coating films remaining. The indication shows the number of residuals in the numerator and the number of 1 mm square coating films before the peel test in the denominator. This test was carried out with a polyurethane resin aqueous dispersion immediately after production and a polyurethane resin aqueous dispersion after storage at 40 ° C. for 3 months. The smaller the difference in test results immediately after production and after storage for 3 months at 40 ° C., the better the storage stability of the blocked isocyanate groups.
<Adhesiveness of polyurethane resin to OPP film>
A polyurethane resin aqueous dispersion was applied to a commercially available OPP film with a thickness of 20 μm and dried at 140 ° C. for 15 minutes to prepare a coating film. Using this coating film, a peeling test was performed with cello tape (registered trademark), and the area of the peeled portion was evaluated according to the following evaluation criteria. This test was carried out with a polyurethane resin aqueous dispersion immediately after production and a polyurethane resin aqueous dispersion after storage at 40 ° C. for 3 months. The smaller the difference in test results immediately after production and after storage for 3 months at 40 ° C., the better the storage stability of the blocked isocyanate groups.
A: The peeled area is 0%.
A: The peeled area is 1 to 10%.
(Triangle | delta): A peeling area is 11 to 50%.
X: Peeling area is 51 to 100%.

<ポリウレタン樹脂水性分散体の耐薬品性>
縦10cm×横20cm×深さ1cmのポリプロピレン製モールドに、乾燥後のフィルム膜厚が200μmになる量のポリウレタン樹脂水性分散体を流し込み、室温で12時間乾燥後、循風乾燥機で、140℃で1時間加熱乾燥することによって得られたフィルムを2cm×8cmにカットして試験片を作製し、小数点以下4桁まで計量可能な電子天秤で重量(W0)を測定した。試験片をジメチルホルムアミド中に浸漬し、25℃1時間浸漬した後取り出し、表面に付着したジメチルホルムアミドを軽くふき取ってから重量(W1)を測定した。得られた数値を用いて下記式により膨潤率を算出し、以下の評価基準で評価した。
膨潤率(%) =100×[(W1)−(W0)]/(W0)
W0:ウレタンフィルムのジメチルホルムアミド浸漬前の重量
W1:ウレタンフィルムのジメチルホルムアミド浸漬後の重量
○:膨潤率が0〜100%。
×:膨潤率が101%以上。
<Chemical resistance of aqueous polyurethane resin dispersion>
Pour a polyurethane resin aqueous dispersion in an amount of 200 μm into a polypropylene mold having a length of 10 cm, a width of 20 cm, and a depth of 1 cm, and after drying at room temperature for 12 hours, use a circulating dryer at 140 ° C. The film obtained by heating and drying for 1 hour was cut into 2 cm × 8 cm to prepare test pieces, and the weight (W0) was measured with an electronic balance capable of weighing up to 4 digits after the decimal point. The test piece was immersed in dimethylformamide, immersed for 1 hour at 25 ° C., taken out, and dimethylformamide adhering to the surface was gently wiped, and the weight (W1) was measured. Using the obtained numerical values, the swelling ratio was calculated by the following formula and evaluated according to the following evaluation criteria.
Swelling ratio (%) = 100 × [(W1) − (W0)] / (W0)
W0: Weight of urethane film before immersion in dimethylformamide W1: Weight of urethane film after immersion in dimethylformamide O: Swelling ratio is 0 to 100%.
X: The swelling rate is 101% or more.

<ポリウレタン樹脂水性分散体の耐水性>
縦10cm×横20cm×深さ1cmのポリプロピレン製モールドに、乾燥後のフィルム膜厚が200μmになる量のポリウレタン樹脂水性分散体を流し込み、室温で12時間乾燥後、循風乾燥機で、140℃で1時間加熱乾燥することによって得られたフィルムを2cm×8cmにカットして試験片を作製し、小数点以下4桁まで計量可能な電子天秤で重量(W0)を測定した。試験片を水中に浸漬し、50℃24時間浸漬した後取り出し、表面に付着した水を軽くふき取ってから重量(W1)を測定した。得られた数値を用いて下記式により膨潤率を算出し、以下の評価基準で評価した。
膨潤率(%) =100×[(W1)−(W0)]/(W0)
W0:ウレタンフィルムの水浸漬前の重量
W1:ウレタンフィルムの水浸漬後の重量
○:膨潤率が0〜50%。
×:膨潤率が51%以上。
<Water resistance of aqueous polyurethane resin dispersion>
Pour a polyurethane resin aqueous dispersion in an amount of 200 μm into a polypropylene mold having a length of 10 cm, a width of 20 cm, and a depth of 1 cm, and after drying at room temperature for 12 hours, use a circulating dryer at 140 ° C. The film obtained by heating and drying for 1 hour was cut into 2 cm × 8 cm to prepare test pieces, and the weight (W0) was measured with an electronic balance capable of weighing up to 4 digits after the decimal point. The test piece was immersed in water, taken out after being immersed at 50 ° C. for 24 hours, and the weight (W1) was measured after lightly wiping off the water adhering to the surface. Using the obtained numerical values, the swelling ratio was calculated by the following formula and evaluated according to the following evaluation criteria.
Swelling ratio (%) = 100 × [(W1) − (W0)] / (W0)
W0: Weight of urethane film before water immersion W1: Weight of urethane film after water immersion ○: Swell ratio is 0 to 50%.
X: The swelling rate is 51% or more.

Figure 2018141119
Figure 2018141119

本発明のポリウレタン樹脂水性分散体は、水性塗料組成物、水性接着剤組成物、水性繊維加工処理剤組成物(顔料捺染用バインダー組成物、不織布用バインダー組成物、補強繊維用集束剤組成物、抗菌剤用バインダー組成物及び人工皮革・合成皮革用原料組成物等)、水性コーティング組成物(防水コーティング組成物、撥水コーティング組成物及び防汚コーティング組成物等)、水性紙処理剤組成物や水性インキ組成物等に好適に使用できる。   The aqueous polyurethane resin dispersion of the present invention comprises an aqueous coating composition, an aqueous adhesive composition, an aqueous fiber processing agent composition (a binder composition for pigment printing, a binder composition for nonwoven fabrics, a sizing agent composition for reinforcing fibers, Antibacterial agent binder composition and artificial leather / synthetic leather raw material composition, etc.), aqueous coating composition (waterproof coating composition, water repellent coating composition, antifouling coating composition, etc.), aqueous paper treatment composition, It can be suitably used for an aqueous ink composition and the like.

Claims (7)

水とポリウレタン樹脂(U)とを含有するポリウレタン樹脂水性分散体であって、前記ポリウレタン樹脂(U)が、ポリエステルポリオール及び/又はポリエーテルポリオールを含有するポリオール(a)、ポリイソシアネート(b)、親水性基と活性水素原子を含有する化合物(c)並びにイソシアネート基のブロック化剤(d)を必須構成単量体とする末端イソシアネート基含有ポリウレタンプレポリマー(P)と鎖伸長剤(e)との反応物であり、ポリウレタン樹脂(U)中のカーボネート結合の含有率がポリウレタン樹脂(U)の重量を基準として8重量%未満であるポリウレタン樹脂水性分散体。   A polyurethane resin aqueous dispersion containing water and a polyurethane resin (U), wherein the polyurethane resin (U) is a polyol (a) containing a polyester polyol and / or a polyether polyol, a polyisocyanate (b), A terminal isocyanate group-containing polyurethane prepolymer (P) having a hydrophilic group and an active hydrogen atom-containing compound (c) and an isocyanate group blocking agent (d) as essential constituent monomers and a chain extender (e); And an aqueous polyurethane resin dispersion in which the content of carbonate bonds in the polyurethane resin (U) is less than 8% by weight based on the weight of the polyurethane resin (U). 前記ポリウレタン樹脂(U)の25℃におけるエタノールによる膨潤率が、前記(U)の重量を基準として0.1〜300%である請求項1に記載のポリウレタン樹脂水性分散体。   The polyurethane resin aqueous dispersion according to claim 1, wherein the swelling ratio of the polyurethane resin (U) by ethanol at 25 ° C is 0.1 to 300% based on the weight of the (U). 前記ポリウレタン樹脂(U)中の親水性基含量が、0.32〜3.2重量%である請求項1又は2に記載のポリウレタン樹脂水性分散体。   The aqueous polyurethane resin dispersion according to claim 1 or 2, wherein the content of hydrophilic groups in the polyurethane resin (U) is 0.32 to 3.2% by weight. 前記ポリウレタン樹脂(U)中のウレタン基含量が、ポリウレタン樹脂(U)の重量を基準として0.5〜2.0mmol/gである請求項1〜3のいずれか1項に記載のポリウレタン樹脂水性分散体。   The polyurethane resin aqueous solution according to any one of claims 1 to 3, wherein the polyurethane group content in the polyurethane resin (U) is 0.5 to 2.0 mmol / g based on the weight of the polyurethane resin (U). Dispersion. 前記ポリウレタン樹脂(U)中のウレア基含量が、ポリウレタン樹脂(U)の重量を基準として1.0mmol/g以下である請求項1〜4のいずれか1項に記載のポリウレタン樹脂水性分散体。   The aqueous polyurethane resin dispersion according to any one of claims 1 to 4, wherein a content of urea groups in the polyurethane resin (U) is 1.0 mmol / g or less based on the weight of the polyurethane resin (U). 前記ブロック化剤(d)が、炭素数1〜15のオキシム、炭素数2〜15の第二級アミン、活性メチレン化合物及び環の構成単位としてイミノ基と窒素−炭素2重結合とを有する5員環化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種のブロック化剤である請求項1〜5のいずれか1項に記載のポリウレタン樹脂水性分散体。   The blocking agent (d) has an oxime having 1 to 15 carbon atoms, a secondary amine having 2 to 15 carbon atoms, an active methylene compound, and an imino group and a nitrogen-carbon double bond as a structural unit of the ring. The aqueous polyurethane resin dispersion according to any one of claims 1 to 5, which is at least one blocking agent selected from the group consisting of membered compounds. 前記ポリウレタン樹脂(U)のガラス転移点が、−90〜−30℃である請求項1〜6のいずれか1項に記載のポリウレタン樹脂水性分散体。   The polyurethane resin aqueous dispersion according to any one of claims 1 to 6, wherein the polyurethane resin (U) has a glass transition point of -90 to -30 ° C.
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