JP7775781B2 - Method for producing aqueous dispersion of polyurethane resin for fiber treatment - Google Patents

Method for producing aqueous dispersion of polyurethane resin for fiber treatment

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Description

本発明は、繊維処理用ポリウレタン樹脂水性分散体の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing an aqueous polyurethane resin dispersion for fiber treatment.

ポリウレタン樹脂は皮膜の耐摩耗性、耐薬品性に優れ、得られる繊維製品の柔軟性、反発弾性に優れることから、人工皮革及び合成皮革等に代表される各種の繊維製品に使用されている。
従来の皮革用ポリウレタン樹脂は、ジメチルホルムアミド(DMF)等の溶剤中で合成される有機溶剤系の樹脂が主流であったが、近年は、環境規制の強化の観点から、ポリウレタン樹脂を水性媒体中に分散させたポリウレタン樹脂水性分散体の検討が進められている。このようなポリウレタン樹脂水性分散体としては、例えば特許文献1に記載のものが知られている。
Polyurethane resins are used in a variety of textile products, such as artificial leather and synthetic leather, because the films they produce have excellent abrasion resistance and chemical resistance, and the resulting textile products have excellent flexibility and resilience.
Conventional polyurethane resins for leather have mainly been organic solvent-based resins synthesized in solvents such as dimethylformamide (DMF), but in recent years, in light of stricter environmental regulations, research has been progressing on aqueous dispersions of polyurethane resins in which polyurethane resins are dispersed in aqueous media. For example, the aqueous dispersion of such polyurethane resins is known from Patent Document 1.

特開2007-119749号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-119749

上記特許文献1に記載の発明によれば、耐屈曲性等に優れた繊維加工物を提供することができる。しかしながら、上記特許文献1に記載のポリウレタン樹脂を含め従来のポリウレタン樹脂で処理した繊維加工物に染色処理(熱水もみ洗い)を施すと、ポリウレタン樹脂が、熱やもみ洗いの際に発生する応力の作用により破断したり、繊維から脱落することで、繊維加工物に毛羽立ちが発生するという問題があり、耐染色性のさらなる改善が求められている。
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、繊維加工物に優れた耐染色性を付与できる繊維加工用ポリウレタン樹脂水性分散体を提供することにある。
The invention described in Patent Document 1 can provide a textile product that is excellent in flex resistance, etc. However, when a textile product treated with a conventional polyurethane resin, including the polyurethane resin described in Patent Document 1, is subjected to a dyeing process (hot water rubbing), the polyurethane resin breaks or falls off from the fibers due to the action of heat or stress generated during rubbing, causing a problem of pilling in the textile product, and further improvement in dye resistance is desired.
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an aqueous polyurethane resin dispersion for fiber processing, which can impart excellent dye resistance to processed fiber products.

本発明者は、上記の目的を達成するべく検討を行った結果、本発明に到達した。
すなわち、本発明は、工程1及び工程2を含む繊維処理用のポリウレタン樹脂水性分散体の製造方法であって、工程1は、必須成分としてポリヘキサメチレンカーボネートジオール(A1)とヘキサメチレンジイソシアネート(B1)とを用いて、イソシアネート基を有する第1のポリウレタンプレポリマー(P1)を得る工程であり、工程2は、必須成分として、前記第1のポリウレタンプレポリマー(P1)と、ヘキサメチレンジイソシアネート以外の有機ポリイソシアネート(B2)及びイオン性基及び活性水素基を有する化合物(A2)とを用いて、イソシアネート基を有する第2のポリウレタンプレポリマー(P2)を得る工程であり、前記ポリウレタン樹脂水性分散体の製造方法で用いるポリオールの総重量に基づく、ポリヘキサメチレンカーボネートジオール(A1)の割合が50重量%以上であり、前記工程1及び前記工程2で用いるイソシアネートの総重量に基づく、ヘキサメチレンジイソシアネートの割合が、15~75重量%である繊維処理用ポリウレタン樹脂水性分散体の製造方法である。
The present inventors have conducted research to achieve the above object and have arrived at the present invention.
That is, the present invention provides a method for producing an aqueous polyurethane resin dispersion for fiber treatment, comprising steps 1 and 2. Step 1 is a step of obtaining a first polyurethane prepolymer (P1) having an isocyanate group using polyhexamethylene carbonate diol (A1) and hexamethylene diisocyanate (B1) as essential components, and step 2 is a step of obtaining a first polyurethane prepolymer (P1) having an isocyanate group using the first polyurethane prepolymer (P1), an organic polyisocyanate other than hexamethylene diisocyanate (B2), and an aqueous polyurethane having an ionic group and a hydroxyl group as essential components. and a compound (A2) having an active hydrogen group to obtain a second polyurethane prepolymer (P2) having an isocyanate group, wherein the proportion of the polyhexamethylene carbonate diol (A1) is 50% by weight or more based on the total weight of the polyols used in the method for producing an aqueous polyurethane resin dispersion, and the proportion of hexamethylene diisocyanate is 15 to 75% by weight based on the total weight of the isocyanates used in Step 1 and Step 2.

本発明によれば、繊維加工物に優れた耐染色性を付与できる繊維加工用ポリウレタン樹脂水性分散体を提供することができる。 The present invention provides an aqueous polyurethane resin dispersion for fiber processing that can impart excellent dye resistance to processed fiber products.

本発明のポリウレタン樹脂水性分散体の製造方法は、工程1及び工程2を含む。
本発明において、工程1は、必須成分としてポリヘキサメチレンカーボネートジオール(A1)とヘキサメチレンジイソシアネート(B1)とを用いて、イソシアネート基を有する第1のポリウレタンプレポリマー(P1)を得る工程である。
The method for producing the aqueous polyurethane resin dispersion of the present invention includes steps 1 and 2.
In the present invention, step 1 is a step of obtaining a first polyurethane prepolymer (P1) having an isocyanate group using polyhexamethylene carbonate diol (A1) and hexamethylene diisocyanate (B1) as essential components.

ポリヘキサメチレンカーボネートジオール(A1)は、数平均分子量(以下、Mnと略記)が1000~5000のものが好ましく、Mnが1500~4500のものがより好ましい。以下において、「ポリヘキサメチレンカーボネートジオール」を「PHCD」と呼ぶことがある。 The polyhexamethylene carbonate diol (A1) preferably has a number average molecular weight (hereinafter abbreviated as Mn) of 1,000 to 5,000, and more preferably an Mn of 1,500 to 4,500. Hereinafter, "polyhexamethylene carbonate diol" may be referred to as "PHCD."

本発明における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 the present invention, Mn can be measured by gel permeation chromatography, for example, under the following conditions.
Apparatus: "Waters Alliance 2695" [manufactured by Waters]
Column: "Guard column Super H-L" (1 column), "TSKgel Super H2000, TSKgel Super H3000, TSKgel Super H4000 (all manufactured by Tosoh Corporation) connected together (1 column each)"
Sample solution: 0.25 wt% tetrahydrofuran solution Solution injection amount: 10 μl
Flow rate: 0.6ml/min Measurement temperature: 40℃
Detector: Refractive index detector Reference material: Standard polyethylene glycol

ポリヘキサメチレンカーボネートジオール(A1)は、例えば、1,6-ヘキサンジオールと、低分子カーボネート化合物とを脱アルコール反応させながら縮合させる方法により得ることができる。 Polyhexamethylene carbonate diol (A1) can be obtained, for example, by a method in which 1,6-hexanediol and a low-molecular-weight carbonate compound are condensed while undergoing a dealcoholization reaction.

前記低分子カーボネート化合物としては、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等が挙げられる。 Examples of the low molecular weight carbonate compound include dialkyl carbonates in which the alkyl group has 1 to 6 carbon atoms, alkylene carbonates in which the alkylene group has 2 to 6 carbon atoms, and diaryl carbonates in which the aryl group has 6 to 9 carbon atoms.

ポリヘキサメチレンカーボネートジオール(A1)としては市販品を用いてもよい。このような市販品としては、デュラノール T6002[Mn=2000のポリ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]、ETERNACOLL UH-300[Mn=3000のポリヘキサメチレンカーボネートジオール、宇部興産(株)製]等が挙げられる。 Commercially available polyhexamethylene carbonate diol (A1) may be used. Examples of such commercially available products include Duranol T6002 (polyhexamethylene carbonate diol with Mn = 2000, manufactured by Asahi Kasei Chemicals Corporation) and ETERNACOLL UH-300 (polyhexamethylene carbonate diol with Mn = 3000, manufactured by Ube Industries, Ltd.).

本発明において、本発明のポリウレタン樹脂水性分散体の製造方法で用いるポリオールの総重量に基づく、ポリヘキサメチレンカーボネートジオール(A1)の割合は50重量%以上である。本発明のポリウレタン樹脂水性分散体の製造方法で用いるポリオールの総重量に基づく、PHCDの割合が50重量%以上であることにより、本発明により得られるポリウレタン樹脂水性分散体で処理した繊維加工物を染色処理(熱水もみ洗い)した際の毛羽立ちを抑制することができ、耐染色性に優れたものとすることができる。前記PHCDの割合が50重量%未満であると耐染色性が不十分となることがある。
耐染色性に優れるという観点から、本発明のポリウレタン樹脂水性分散体の製造方法で用いるポリオールの総重量に基づく、PHCDの割合は、好ましくは55重量%以上、より好ましくは60重量%以上であり、好ましくは90重量%以下、より好ましくは80重量%で以下である。
なお、「本発明のポリウレタン樹脂水性分散体の製造方法で用いるポリオールの総重量」とは、本発明の製造方法で用いられるすべてのポリオールの重量の合計のことをいう。
In the present invention, the proportion of polyhexamethylene carbonate diol (A1) based on the total weight of the polyol used in the method for producing the aqueous polyurethane resin dispersion of the present invention is 50% by weight or more. By having the proportion of PHCD based on the total weight of the polyol used in the method for producing the aqueous polyurethane resin dispersion of the present invention be 50% by weight or more, it is possible to suppress pilling when dyeing a textile processed with the aqueous polyurethane resin dispersion obtained by the present invention (hot water scrubbing), and to achieve excellent dye resistance. If the proportion of PHCD is less than 50% by weight, the dye resistance may be insufficient.
From the viewpoint of excellent dye resistance, the proportion of PHCD based on the total weight of polyol used in the method for producing an aqueous polyurethane resin dispersion of the present invention is preferably 55% by weight or more, more preferably 60% by weight or more, and is preferably 90% by weight or less, more preferably 80% by weight or less.
The "total weight of polyols used in the production method of the aqueous polyurethane resin dispersion of the present invention" refers to the total weight of all polyols used in the production method of the present invention.

工程1においては、必須成分としてPHCDとともにヘキサメチレンジイソシアネート(B1)を用いる。以下において、「ヘキサメチレンジイソシアネート」を「HDI」と呼ぶことがある。 In Step 1, hexamethylene diisocyanate (B1) is used along with PHCD as essential components. Hereinafter, "hexamethylene diisocyanate" may be referred to as "HDI."

本発明において、工程1および工程2(詳細は後述)で用いるイソシアネートの総重量に基づく、HDIの割合は15~75重量%である。工程1および工程2で用いるイソシアネートの総重量に基づく、HDIの割合が15~75重量%であることにより、本発明により得られるポリウレタン樹脂水性分散体で処理した繊維加工物を染色処理(熱水もみ洗い)した際の毛羽立ちを抑制することができ、繊維加工物に優れた耐染色性を付与することができる。工程1および工程2で用いるイソシアネートの総重量に基づくHDIの割合が15重量%未満の場合または75重量%超の場合、耐染色性が不十分となることがある。
耐染色性に優れるという観点から、工程1および工程2で用いるイソシアネートの総重量に基づくHDIの割合は、好ましくは20重量%以上、より好ましくは30重量%以上であり、好ましくは60重量%以下、より好ましくは55重量%以下である。
In the present invention, the proportion of HDI based on the total weight of the isocyanates used in steps 1 and 2 (described in detail below) is 15 to 75% by weight. By having the proportion of HDI based on the total weight of the isocyanates used in steps 1 and 2 be 15 to 75% by weight, it is possible to suppress pilling when a textile product treated with the aqueous polyurethane resin dispersion obtained by the present invention is dyed (washed by rubbing in hot water), and to impart excellent dye resistance to the textile product. If the proportion of HDI based on the total weight of the isocyanates used in steps 1 and 2 is less than 15% by weight or more than 75% by weight, the dye resistance may be insufficient.
From the viewpoint of excellent dye resistance, the proportion of HDI based on the total weight of the isocyanates used in steps 1 and 2 is preferably 20% by weight or more, more preferably 30% by weight or more, and is preferably 60% by weight or less, more preferably 55% by weight or less.

工程1においては、工程1における必須成分[ポリヘキサメチレンカーボネートジオール(A1)及びヘキサメチレンジイソシアネート(B1)]とともに、PHCD以外の他のポリオール(A3)を用いてもよい。「PHCD以外の他のポリオール(A3)」は以下において「他のポリオール(A3)」と呼ぶことがある。 In Step 1, a polyol (A3) other than PHCD may be used along with the essential components in Step 1 [polyhexamethylene carbonate diol (A1) and hexamethylene diisocyanate (B1)]. "Other polyol (A3) other than PHCD" may be referred to below as "other polyol (A3)."

他のポリオール(A3)としては、Mnが500以上のポリエステルポリオール(a31)及び、Mnが500以上のポリエーテルポリオール(a32)が挙げられる。他のポリオール(A3)は1種を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。他のポリオール(A3)のMnは、好ましくは500~6000、更に好ましくは1000~4000である。 Examples of the other polyols (A3) include polyester polyols (a31) having an Mn of 500 or more and polyether polyols (a32) having an Mn of 500 or more. The other polyols (A3) may be used alone or in combination of two or more. The Mn of the other polyols (A3) is preferably 500 to 6,000, more preferably 1,000 to 4,000.

ポリエステルポリオール(a31)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、PHCD以外のポリカーボネートジオール及びヒマシ油系ポリオール等が挙げられる。 Examples of polyester polyols (a31) include condensation polyester polyols, polylactone polyols, polycarbonate diols other than PHCD, and castor oil-based polyols.

縮合型ポリエステルポリオールとしては、炭素数2~20の多価アルコール又は糖類と炭素数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脱水縮合により得られるポリエステルポリオールが挙げられる。 Condensation polyester polyols include polyester polyols obtained by dehydration condensation of polyhydric alcohols or sugars having 2 to 20 carbon atoms with polycarboxylic acids having 2 to 10 carbon atoms or their ester-forming derivatives.

前記炭素数2~20の多価アルコールとしては、炭素数2~12の直鎖ジオール(例えば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)、分岐を有する炭素数3~12の脂肪族ジオール(例えば1,2-プロピレングリコール、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)、炭素数6~20の脂環式ジオール[例えば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8~20の芳香環含有ジオール[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]、炭素数3~20のトリオール[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)等]が挙げられる。
糖類としては、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 polyhydric alcohol having 2 to 20 carbon atoms include linear diols having 2 to 12 carbon atoms (e.g., 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, and tetraethylene glycol), branched aliphatic diols having 3 to 12 carbon atoms (e.g., 1,2-propylene glycol, 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-hexanediol, 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, 3-methyl-1,8- octanediol and 4-methyloctanediol, etc.), alicyclic diols having 6 to 20 carbon atoms [for example, 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, 1,4-bis(hydroxymethyl)cyclohexane, and 2,2-bis(4-hydroxycyclohexyl)propane, etc.], aromatic ring-containing diols having 8 to 20 carbon atoms [m- or p-xylylene glycol, bis(hydroxyethyl)benzene, bis(hydroxyethoxy)benzene, etc.], triols having 3 to 20 carbon atoms [aliphatic triols (glycerin, trimethylolpropane, etc.)], tetrahydric to octahydric alcohols having 5 to 20 carbon atoms [aliphatic polyols (pentaerythritol, sorbitol, mannitol, sorbitan, diglycerin, dipentaerythritol, etc.)].
Examples of sugars include sucrose, glucose, mannose, fructose, methyl glucoside, and derivatives thereof.

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、セバチン酸及び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等が挙げられる。これらのうち、脂肪族ジカルボン酸及びそのエステル形成性誘導体が好ましい。 Examples of polycarboxylic acids having 2 to 10 carbon atoms or their ester-forming derivatives include aliphatic dicarboxylic acids (succinic acid, adipic acid, azelaic acid, sebacic acid, fumaric acid, maleic acid, etc.), alicyclic dicarboxylic acids (dimer acid, etc.), aromatic dicarboxylic acids (terephthalic acid, isophthalic acid, phthalic acid, etc.), trivalent or higher polycarboxylic acids (trimellitic acid, pyromellitic acid, etc.), their anhydrides (succinic anhydride, maleic anhydride, phthalic anhydride, trimellitic anhydride, etc.), their acid halides (adipic acid dichloride, etc.), their low-molecular-weight alkyl esters (dimethyl succinate, dimethyl phthalate, etc.), and mixtures thereof. Of these, aliphatic dicarboxylic acids and their ester-forming derivatives are preferred.

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、ポリヘキサメチレンテレ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 condensation polyester polyols include polyethylene adipate diol, polybutylene adipate diol, polyhexamethylene adipate diol, polyhexamethylene isophthalate diol, polyhexamethylene terephthalate 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 sebacate diol, and polyneopentyl terephthalate diol.

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=1000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=2000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=2000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=2000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=3000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=6000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。 Commercially available condensation polyester polyols include Sun-Estar 2610 [polyethylene adipate diol with Mn=1000, manufactured by Sanyo Chemical Industries, Ltd.], Sun-Estar 4620 [polytetramethylene adipate diol with Mn=2000], Sun-Estar 2620 [polyethylene adipate diol with Mn=2000, manufactured by Sanyo Chemical Industries, Ltd.], Kuraray Polyol P-2010 [poly-3-methyl-1,5-pentane adipate diol with Mn=2000], Kuraray Polyol P-3010 [poly-3-methyl-1,5-pentane adipate diol with Mn=3000], and Kuraray Polyol P-6010 [poly-3-methyl-1,5-pentane adipate diol with Mn=6000].

ポリラクトンポリオールは、前記炭素数2~20の多価アルコールを出発物質としたラクトンの開環重合物であり、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。
Polylactone polyols are ring-opening polymerization products of lactones using the polyhydric alcohols having 2 to 20 carbon atoms as starting materials, and examples of lactones include lactones having 4 to 12 carbon atoms (for example, γ-butyrolactone, γ-valerolactone, and ε-caprolactone).
Specific examples of polylactone polyols include polycaprolactone diol, polyvalerolactone diol, and polycaprolactone triol.

PHCD以外のポリカーボネートジオールとしては、1,6-ヘキサンジオール以外の前記炭素数2~20の多価アルコール及び糖類から選ばれる1種又は2種以上と、前記低分子カーボネート化合物から、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が挙げられる。 Examples of polycarbonate diols other than PHCD include polycarbonate polyols produced by condensing one or more selected from the polyhydric alcohols and sugars having 2 to 20 carbon atoms other than 1,6-hexanediol with the low molecular weight carbonate compound while causing a dealcoholization reaction.

PHCD以外のポリカーボネートジオールの市販品としては、クラレポリオール C-2015N[2-メチル-1,8-オクタンジオール/1,9-ノナンジオール=85/15(モル比)を用いたMn=2000のポリカーボネートジオール、クラレ(株)製]、クラレポリオール C-2065N[2-メチル-1,8-オクタンジオール/1,9-ノナンジオール=65/15(モル比)を用いたMn=2000のポリカーボネートジオール、クラレ(株)製]、及びETERNACOLL UC-100[1,4-シクロヘキサンジメタノールを用いたMn=1000のポリカーボネートジオール、宇部興産(株)製]等が挙げられる。 Commercially available polycarbonate diols other than PHCD include Kuraray Polyol C-2015N [a polycarbonate diol with an Mn of 2,000 and made with 2-methyl-1,8-octanediol/1,9-nonanediol in a molar ratio of 85/15, manufactured by Kuraray Co., Ltd.], Kuraray Polyol C-2065N [a polycarbonate diol with an Mn of 2,000 and made with 2-methyl-1,8-octanediol/1,9-nonanediol in a molar ratio of 65/15, manufactured by Kuraray Co., Ltd.], and ETERNACOLL UC-100 [a polycarbonate diol with an Mn of 1,000 and made with 1,4-cyclohexanedimethanol, manufactured by Ube Industries, Ltd.].

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アルキレンオキサイド(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エチレンオキサイド(EO)付加物(付加モル数4~30モル)等が挙げられる。 Castor oil-based polyols include castor oil and modified castor oil modified with a polyol or alkylene oxide (AO). Modified castor oil can be produced by transesterification of castor oil with a polyol and/or by AO addition. Examples of castor oil-based polyols include castor oil, trimethylolpropane-modified castor oil, pentaerythritol-modified castor oil, and ethylene oxide (EO) adducts of castor oil (4 to 30 moles added).

ポリエーテルポリオール(a32)としては、脂肪族ポリエーテルポリオール及び芳香族環含有ポリエーテルポリオールが挙げられる。 Examples of polyether polyols (a32) 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、例えば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]及び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。 Aliphatic polyether polyols include, for example, polyoxyalkylene polyols (such as polyethylene glycol), polyoxypropylene polyols (such as polypropylene glycol), polyoxyethylene/propylene polyols, and polytetramethylene ether glycol.

脂肪族ポリエーテルポリオールの市販品としては、PTMG1000[Mn=1000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=2000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=3000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=2000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=3000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]、サンニックスPP-2000[Mn=2000のポリプロピレングリコール、三洋化成工業(株)製]及びサンニックスジオールGP-3000[Mn=3000のポリプロピレンエーテルトリオール、三洋化成工業(株)製]等が挙げられる。 Commercially available aliphatic polyether polyols include PTMG1000 [poly(oxytetramethylene) glycol with Mn=1000, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation], PTMG2000 [poly(oxytetramethylene) glycol with Mn=2000, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation], PTMG3000 [poly(oxytetramethylene) glycol with Mn=3000, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation], and PTGL2000 [modified poly(oxytetramethylene) glycol with Mn=2000]. Examples of suitable poly(oxytetramethylene) glycol include PTGL3000 [modified poly(oxytetramethylene) glycol with Mn=3000, manufactured by Hodogaya Chemical Co., Ltd.], SANIX PP-2000 [polypropylene glycol with Mn=2000, manufactured by Sanyo Chemical Industries, Ltd.], and SANIX DIOL GP-3000 [polypropylene ether triol with Mn=3000, manufactured by Sanyo Chemical Industries, Ltd.].

芳香族ポリエーテルポリオールとしては、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のプロピレンオキサイド(以下、POと略記)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。 Examples of aromatic polyether polyols include polyols with a bisphenol skeleton, such as EO adducts of bisphenol A (e.g., 2-mol EO adduct of bisphenol A, 4-mol EO adduct of bisphenol A, 6-mol EO adduct of bisphenol A, 8-mol EO adduct of bisphenol A, 10-mol EO adduct of bisphenol A, and 20-mol EO adduct of bisphenol A), and propylene oxide (hereinafter abbreviated as PO) adducts of bisphenol A (e.g., 2-mol PO adduct of bisphenol A, 3-mol PO adduct of bisphenol A, and 5-mol PO adduct of bisphenol A), as well as EO or PO adducts of resorcinol.

他のポリオール(A3)としては、例えば、前記炭素数2~20の多価アルコール(1,6-ヘキサンジオールを除く)及び前記糖類からなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物、ならびに1,6-ヘキサンジオールと、前記低分子カーボネート化合物とを、脱アルコール反応させながら縮合させる方法等により得られるものを用いてもよい。 Other polyols (A3) that can be used include, for example, at least one compound selected from the group consisting of the polyhydric alcohols having 2 to 20 carbon atoms (excluding 1,6-hexanediol) and the sugars, as well as those obtained by a method such as condensing 1,6-hexanediol with the low-molecular-weight carbonate compound while causing a dealcoholization reaction.

なお、他のポリオール(A3)として、市販のポリオールを用いることもできる。市販のポリオールとしては、ETERNACOLL UM-90(1/3)[1,4-シクロヘキサンジメタノール/1,6-ヘキサンジオール=1/3(モル比)を用いたMn=900のポリカーボネートジオール、宇部興産(株)製]、デュラノール G4672[1,4-ブタンジオール/1,6-ヘキサンジオール=70/30(モル比)を用いたMn=2000のポリカーボネートジオール、旭化成ケミカルズ(株)製]、デュラノール T5652[1,5-ペンタンジオール/1,6-ヘキサンジオール=50/50(モル比)を用いたMn=2000のポリカーボネートジオール、旭化成ケミカルズ(株)製]、クラレポリオール C-2090[3-メチル-1,5-ペンタンジオール/1,6-ヘキサンジオール=90/10(モル比)を用いたMn=2000のポリカーボネートジオール、クラレ(株)製]、クラレポリオール C-2050[3-メチル-1,5-ペンタンジオール/1,6-ヘキサンジオール=50/50(モル比)を用いたMn=2000のポリカーボネートジオール、クラレ(株)製]等が挙げられる。 Commercially available polyols can also be used as the other polyol (A3). Examples of commercially available polyols include ETERNACOLL UM-90 (1/3) [a polycarbonate diol with an Mn of 900 and a molar ratio of 1,4-cyclohexanedimethanol/1,6-hexanediol of 1/3, manufactured by Ube Industries, Ltd.], Duranol G4672 [a polycarbonate diol with an Mn of 2000 and a molar ratio of 1,4-butanediol/1,6-hexanediol of 70/30, manufactured by Asahi Kasei Chemicals Corporation], Duranol T5652 [a polycarbonate diol with an Mn of 2000 and a molar ratio of 1,5-pentanediol/1,6-hexanediol of 50/50, manufactured by Asahi Kasei Chemicals Corporation], and Kuraray Polyol. Examples include C-2090 [a polycarbonate diol with an Mn of 2000 made from 3-methyl-1,5-pentanediol/1,6-hexanediol in a molar ratio of 90/10, manufactured by Kuraray Co., Ltd.] and Kuraray Polyol C-2050 [a polycarbonate diol with an Mn of 2000 made from 3-methyl-1,5-pentanediol/1,6-hexanediol in a molar ratio of 50/50, manufactured by Kuraray Co., Ltd.].

工程1で他のポリオール(A3)を用いる場合、脂肪族ポリエーテルポリオールを用いることが好ましく、ポリ(オキシテトラメチレン)グリコールを用いることがより好ましい。 When another polyol (A3) is used in step 1, it is preferable to use an aliphatic polyether polyol, and it is more preferable to use poly(oxytetramethylene) glycol.

工程1においてはヘキサメチレンジイソシアネート(B1)以外の有機ポリイソシアネートを用いてもよい。 In step 1, organic polyisocyanates other than hexamethylene diisocyanate (B1) may be used.

HDI以外の有機ポリイソシアネートとしては、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8~26の芳香族ポリイソシアネート(b1)、HDI以外の炭素数4~22の脂肪族ポリイソシアネート(b2)、炭素数8~18の脂環式ポリイソシアネート(b3)、炭素数10~18の芳香脂肪族ポリイソシアネート(b4)及び(b1)~(b4)のいずれかのポリイソシアネートの変性物(b5)等が挙げられる。HDI以外の有機ポリイソシアネートは1種を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。 Examples of organic polyisocyanates other than HDI include aromatic polyisocyanates (b1) having 8 to 26 carbon atoms and 2, 3, or more isocyanate groups, aliphatic polyisocyanates (b2) other than HDI having 4 to 22 carbon atoms, alicyclic polyisocyanates (b3) having 8 to 18 carbon atoms, araliphatic polyisocyanates (b4) having 10 to 18 carbon atoms, and modified products of any of the polyisocyanates (b1) to (b4) (b5). One type of organic polyisocyanate other than HDI may be used alone, or two or more types may be used in combination.

炭素数8~26の芳香族ポリイソシアネート(b1)としては、例えば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(以下、トリレンジイソシアネートをTDIと略記)、粗製TDI、4,4’-又は2,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート(以下、ジフェニルメタンジイソシアネートをMDIと略記)、粗製MDI、ポリアリールポリイソシアネート、4,4’-ジイソシアナトビフェニル、3,3’-ジメチル-4,4’-ジイソシアナトビフェニル、3,3’-ジメチル-4,4’-ジイソシアナトジフェニルメタン、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及び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等が挙げられる。 Examples of aromatic polyisocyanates (b1) having 8 to 26 carbon atoms include 1,3- or 1,4-phenylene diisocyanate, 2,4- or 2,6-tolylene diisocyanate (hereinafter, tolylene diisocyanate will be abbreviated as TDI), crude TDI, 4,4'- or 2,4'-diphenylmethane diisocyanate (hereinafter, diphenylmethane diisocyanate will be abbreviated as MDI), crude MDI, polyaryl polyisocyanate, 4,4'-diisocyanatobiphenyl, 3,3'-dimethyl-4,4'-diisocyanatobiphenyl, 3,3'-dimethyl-4,4'-diisocyanatodiphenylmethane, 1,5-naphthylene diisocyanate, 4,4',4"-triphenylmethane triisocyanate, and m- or p-isocyanatophenylsulfonyl isocyanate.

HDI以外の炭素数4~22の脂肪族ポリイソシアネート(b2)としては、例えば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、ドデカメチレンジイソシアネート、1,6,11-ウンデカントリイソシアネート、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、2,6-ジイソシアナトメチルカプロエート、ビス(2-イソシアナトエチル)フマレート、ビス(2-イソシアナトエチル)カーボネート及び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 aliphatic polyisocyanates (b2) having 4 to 22 carbon atoms other than HDI include ethylene diisocyanate, tetramethylene diisocyanate, dodecamethylene diisocyanate, 1,6,11-undecane triisocyanate, 2,2,4-trimethylhexamethylene diisocyanate, lysine diisocyanate, 2,6-diisocyanatomethyl caproate, bis(2-isocyanatoethyl) fumarate, bis(2-isocyanatoethyl) carbonate, and 2-isocyanatoethyl-2,6-diisocyanatohexanoate.

炭素数8~18の脂環式ポリイソシアネート(b3)としては、例えばイソホロンジイソシアネート(以下、IPDIと略記)、4,4’-ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(以下、水添MDIと略記)、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、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 alicyclic polyisocyanates (b3) having 8 to 18 carbon atoms include isophorone diisocyanate (hereinafter abbreviated as IPDI), 4,4'-dicyclohexylmethane diisocyanate (hereinafter abbreviated as hydrogenated MDI), cyclohexylene diisocyanate, methylcyclohexylene diisocyanate, bis(2-isocyanatoethyl)-4-cyclohexene-1,2-dicarboxylate, and 2,5- or 2,6-norbornane diisocyanate.

炭素数10~18の芳香脂肪族ポリイソシアネート(b4)としては、例えばm-又はp-キシリレンジイソシアネート及びα,α,α’,α’-テトラメチルキシリレンジイソシアネート等が挙げられる。 Examples of aromatic aliphatic polyisocyanates (b4) having 10 to 18 carbon atoms include m- or p-xylylene diisocyanate and α,α,α',α'-tetramethylxylylene diisocyanate.

(b1)~(b4)のポリイソシアネートの変性物(b5)としては、前記ポリイソシアネートの変性物(ウレタン基、カルボジイミド基、アロハネート基、ウレア基、ビウレット基、ウレトジオン基、ウレトイミン基、イソシアヌレート基又はオキサゾリドン基含有変性物等;遊離イソシアネート基含有量が8~33重量%、好ましくは10~30重量%、特に12~29重量%のもの)が挙げられる。前記変性物(b5)の具体例としては、変性MDI(ウレタン変性MDI、カルボジイミド変性MDI及びトリヒドロカルビルホスフェート変性MDI等)、ウレタン変性TDI、ビウレット変性HDI、イソシアヌレート変性HDI及びイソシアヌレート変性IPDI等のポリイソシアネートの変性物等が挙げられる。 Examples of the modified polyisocyanates (b1) to (b4) (b5) include modified polyisocyanates (e.g., modified products containing urethane groups, carbodiimide groups, allophanate groups, urea groups, biuret groups, uretdione groups, uretoimine groups, isocyanurate groups, or oxazolidone groups; those containing 8 to 33% by weight, preferably 10 to 30% by weight, and particularly 12 to 29% by weight, of free isocyanate groups). Specific examples of the modified product (b5) include modified polyisocyanates such as modified MDI (e.g., urethane-modified MDI, carbodiimide-modified MDI, and trihydrocarbyl phosphate-modified MDI), urethane-modified TDI, biuret-modified HDI, isocyanurate-modified HDI, and isocyanurate-modified IPDI.

工程1においては上記の成分[ポリヘキサメチレンカーボネートジオール(A1)及びヘキサメチレンジイソシアネート(B1)並びに他のポリオール]とともに、必要に応じ、鎖伸長剤(D)、有機溶剤(E)及びウレタン化触媒(F)などを用いることができる。 In Step 1, in addition to the above components [polyhexamethylene carbonate diol (A1), hexamethylene diisocyanate (B1), and other polyols], chain extenders (D), organic solvents (E), urethane catalysts (F), and the like can also be used as needed.

鎖伸長剤(D)としては、水、炭素数2~20の多価アルコール、炭素数2~36の脂肪族ポリアミン、炭素数6~20の脂環式ポリアミン、炭素数6~20の芳香族ポリアミン、炭素数3~20の複素環式ポリアミン、ヒドラジン又はその誘導体及び炭素数2~20のアミノアルコール類等が挙げられる。鎖伸長剤(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 chain extenders (D) include water, polyhydric alcohols having 2 to 20 carbon atoms, aliphatic polyamines having 2 to 36 carbon atoms, alicyclic polyamines having 6 to 20 carbon atoms, aromatic polyamines having 6 to 20 carbon atoms, heterocyclic polyamines having 3 to 20 carbon atoms, hydrazine or derivatives thereof, and amino alcohols having 2 to 20 carbon atoms. Chain extenders (D) may be used alone or in combination of two or more.

炭素数2~20の多価アルコールとしては、縮合型ポリエステルポリオールの説明において例示した炭素数2~20の多価アルコールと同じものが挙げられる。
炭素数2~36の脂肪族ポリアミンとしては、エチレンジアミン及びヘキサメチレンジアミン等のアルキレンジアミン、並びにジエチレントリアミン、ジプロピレントリアミン、ジヘキシレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ペンタエチエレンヘキサミン及びヘキサエチレンヘプタミン等のポリ(n=2~6)アルキレン(炭素数2~6)ポリ(n=3~7)アミン等が挙げられる。
炭素数6~20の脂環式ポリアミンとしては、1,3-又は1,4-ジアミノシクロヘキサン、4,4’-又は2,4’-ジシクロヘキシルメタンジアミン及びイソホロンジアミン(IPDA)等が挙げられる。
炭素数6~20の芳香族ポリアミンとしては1,3-又は1,4-フェニレンジアミン、2,4-又は2,6-トリレンジアミン、及び、4,4’-又は2,4’-メチレンビスアニリン等が挙げられる。
炭素数3~20の複素環式ポリアミンとしては2,4-ジアミノ-1,3,5-トリアジン、ピペラジン及びN-アミノエチルピペラジン等が挙げられる。
ヒドラジン又はその誘導体としては、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が挙げられる。
炭素数2~20のアミノアルコール類としては例えばエタノールアミン、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が挙げられる。
Examples of the polyhydric alcohol having 2 to 20 carbon atoms include the same polyhydric alcohols having 2 to 20 carbon atoms as exemplified in the description of the condensation type polyester polyol.
Examples of the aliphatic polyamines having 2 to 36 carbon atoms include alkylenediamines such as ethylenediamine and hexamethylenediamine, and poly(n=2 to 6) alkylene (carbon number 2 to 6) poly(n=3 to 7) amines such as diethylenetriamine, dipropylenetriamine, dihexylenetriamine, triethylenetetramine, tetraethylenepentamine, pentaethylenehexamine, and hexaethyleneheptamine.
Examples of the alicyclic polyamine having 6 to 20 carbon atoms include 1,3- or 1,4-diaminocyclohexane, 4,4'- or 2,4'-dicyclohexylmethanediamine, and isophoronediamine (IPDA).
Examples of aromatic polyamines having 6 to 20 carbon atoms include 1,3- or 1,4-phenylenediamine, 2,4- or 2,6-tolylenediamine, and 4,4'- or 2,4'-methylenebisaniline.
Examples of heterocyclic polyamines having 3 to 20 carbon atoms include 2,4-diamino-1,3,5-triazine, piperazine, and N-aminoethylpiperazine.
Examples of hydrazine or its derivatives include dibasic acid dihydrazides, such as adipic acid dihydrazide.
Examples of amino alcohols having 2 to 20 carbon atoms include ethanolamine, diethanolamine, 2-amino-2-methylpropanol, and triethanolamine.

工程1で用いる鎖伸長剤(D)としては、好ましくは炭素数2~20の多価アルコールであり、より好ましくは炭素数2~12の直鎖ジオールを含むものであり、さらに好ましくはエチレングリコールを含むものである。 The chain extender (D) used in step 1 is preferably a polyhydric alcohol having 2 to 20 carbon atoms, more preferably one containing a linear diol having 2 to 12 carbon atoms, and even more preferably one containing ethylene glycol.

有機溶剤(E)としては、イソシアネート基と実質的に非反応性の溶剤が挙げられる。具体的には、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[例えば酢酸エチル及び二塩基酸エステル(DBE)等]、エーテル系溶剤(例えばテトラヒドロフラン等)、アミド系溶剤(例えばN,N-ジメチルホルムアミド及びN-メチルピロリドン等)、及び芳香族炭化水素系溶剤(例えばトルエン等)等が挙げられる。これらの有機溶剤(E)は1種を単独で用いても2種以上を併用してもよい。 The organic solvent (E) may be a solvent that is substantially non-reactive with an isocyanate group. Specific examples include ketone solvents (e.g., acetone and methyl ethyl ketone), ester solvents [e.g., ethyl acetate and dibasic acid ester (DBE)], ether solvents (e.g., tetrahydrofuran), amide solvents (e.g., N,N-dimethylformamide and N-methylpyrrolidone), and aromatic hydrocarbon solvents (e.g., toluene). These organic solvents (E) may be used alone or in combination of two or more.

有機溶剤(E)としては、好ましくは沸点が100℃未満の有機溶剤であり、例えばアセトン、メチルエチルケトン(MEK)、酢酸エチル及びテトラヒドロフラン等が挙げられる。
沸点が100℃未満の有機溶剤を使用することにより、ポリウレタン樹脂水性分散体を製造する際に、有機溶剤のみを完全に除去しやすくなり、水性分散体中に残存して、乾燥時に有機溶剤が発生することを抑制しやすくなる。また、有機溶剤が皮膜中に残存しにくくなり、皮膜の機械物性が経時で変化することを抑制しやすくなる。
The organic solvent (E) is preferably an organic solvent having a boiling point of less than 100° C., and examples thereof include acetone, methyl ethyl ketone (MEK), ethyl acetate, and tetrahydrofuran.
By using an organic solvent having a boiling point of less than 100°C, it becomes easier to completely remove only the organic solvent when producing an aqueous polyurethane resin dispersion, and it becomes easier to prevent the organic solvent from remaining in the aqueous dispersion and being generated during drying. Furthermore, it becomes easier to prevent the organic solvent from remaining in the film, and it becomes easier to prevent the mechanical properties of the film from changing over time.

工程1における有機溶剤(E)の使用量は、ポリウレタンプレポリマー(P1)の粘度、工程1の反応時間、臭気、経時安定性、環境負荷、安全性及の観点から、ポリヘキサメチレンカーボネートジオール(A1)及びヘキサメチレンジイソシアネート(B1)の合計重量100重量部に対して、10~400重量部であることが好ましく、より好ましくは40~150重量部である。 The amount of organic solvent (E) used in Step 1 is preferably 10 to 400 parts by weight, and more preferably 40 to 150 parts by weight, per 100 parts by weight of the total weight of polyhexamethylene carbonate diol (A1) and hexamethylene diisocyanate (B1), from the viewpoints of the viscosity of the polyurethane prepolymer (P1), the reaction time in Step 1, odor, stability over time, environmental impact, and safety.

ウレタン化触媒(F)はウレタン化反応を促進させる機能を有する。
ウレタン化触媒(F)としては、金属触媒[錫系(トリメチルチンラウレート、トリメチルチンヒドロキサイド、ジメチルチンジラウレート、ジブチルチンジアセテート、ジブチルチンジラウレート、スタナスオクトエート及びジブチルチンマレエート等)、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)、コバルト系(ナフテン酸コバルト等)、ビスマス系{ビスマストリス(2-エチルヘキサノエート等}及び水銀系(フェニル水銀プロピオン酸塩等)等]、アミン触媒[トリエチレンジアミン、テトラメチルエチレンジアミン、テトラメチルヘキシレンジアミン、ジアザビシクロアルケン類{1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]-7-ウンデセン}等;ジアルキルアミノアルキルアミン類{ジメチルアミノエチルアミン、ジメチルアミノプロピルアミン、ジエチルアミノプロピルアミン、ジブチルアミノエチルアミン、ジメチルアミノオクチルアミン及びジプロピルアミノプロピルアミン等]又は複素環式アミノアルキルアミン類[2-(1-アジリジニル)エチルアミン及び4-(1-ピペリジニル)-2-ヘキシルアミン等]の炭酸塩又は有機酸塩(ギ酸塩等)等;N-メチルモルホリン、N-エチルモルホリン、トリエチルアミン、ジエチルエタノールアミン及びジメチルエタノールアミン等]、並びにこれらの2種以上の混合物が挙げられる。
The urethanization catalyst (F) has the function of accelerating the urethanization reaction.
Examples of the urethanization catalyst (F) include metal catalysts [tin-based catalysts (trimethyltin laurate, trimethyltin hydroxide, dimethyltin dilaurate, dibutyltin diacetate, dibutyltin dilaurate, stannous octoate, dibutyltin maleate, etc.), lead-based catalysts (lead oleate, lead 2-ethylhexanoate, lead naphthenate, lead octenate, etc.), cobalt-based catalysts (cobalt naphthenate, etc.), bismuth-based catalysts (bismuth tris(2-ethylhexanoate, etc.) and mercury-based catalysts (phenylmercury propionate, etc.)], amine catalysts [triethylenediamine, tetramethylethylenediamine, tetramethylhexylenediamine, diazabicycloalkenes {1,8-dimethyl-2-phenylpropionate, etc.}, methyl-2-phenylpropionate ... xabicyclo[5.4.0]-7-undecene}, etc.; carbonates or organic acid salts (such as formates) of dialkylaminoalkylamines {dimethylaminoethylamine, dimethylaminopropylamine, diethylaminopropylamine, dibutylaminoethylamine, dimethylaminooctylamine, dipropylaminopropylamine, etc.} or heterocyclic aminoalkylamines [2-(1-aziridinyl)ethylamine, 4-(1-piperidinyl)-2-hexylamine, etc.]; N-methylmorpholine, N-ethylmorpholine, triethylamine, diethylethanolamine, dimethylethanolamine, etc.], and mixtures of two or more thereof.

工程1におけるウレタン化触媒(F)の添加量は、ポリヘキサメチレンカーボネートジオール(A1)及びヘキサメチレンジイソシアネート(B1)の合計重量100重量部に対して、0.001~2重量部であることが好ましく、より好ましくは0.01~0.5重量部である。 The amount of urethane catalyst (F) added in step 1 is preferably 0.001 to 2 parts by weight, and more preferably 0.01 to 0.5 parts by weight, per 100 parts by weight of the total weight of polyhexamethylene carbonate diol (A1) and hexamethylene diisocyanate (B1).

工程1においては、例えば、ポリヘキサメチレンカーボネートジオール(A1)及びヘキサメチレンジイソシアネート(B1)と、必要に応じ用いる成分[他のポリオール、鎖伸長剤(D)、及びウレタン化触媒(F)]とを、有機溶剤(E)の存在下または非存在下で、一段又は多段で反応させることにより、イソシアネート基を有する第1のウレタンプレポリマーを(P1)製造する。工程1を行うことにより得られる第1のウレタンプレポリマー(P1)は工程2に供される。 In Step 1, for example, polyhexamethylene carbonate diol (A1) and hexamethylene diisocyanate (B1) are reacted with optional components [other polyols, chain extender (D), and urethanization catalyst (F)] in a single or multiple stages in the presence or absence of an organic solvent (E) to produce a first urethane prepolymer (P1) having isocyanate groups. The first urethane prepolymer (P1) obtained by performing Step 1 is then subjected to Step 2.

第1のウレタンプレポリマー(P1)を製造する際の反応温度は、副反応抑制の観点から、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。反応時間は、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。 From the viewpoint of suppressing side reactions, the reaction temperature when producing the first urethane prepolymer (P1) is preferably 60 to 120°C, more preferably 60 to 110°C, and most preferably 60 to 100°C. The reaction time can be selected appropriately depending on the equipment used, but is generally preferably 1 minute to 100 hours, more preferably 3 minutes to 30 hours, and particularly preferably 5 minutes to 20 hours.

工程2は、必須成分として、前記第1のポリウレタンプレポリマー(P1)と、ヘキサメチレンジイソシアネート以外の有機ポリイソシアネート(B2)及びイオン性基及び活性水素基を有する化合物(A2)とを用いて、イソシアネート基を有する第2のポリウレタンプレポリマー(P2)を得る工程である。 Step 2 is a step of obtaining a second polyurethane prepolymer (P2) having an isocyanate group using, as essential components, the first polyurethane prepolymer (P1), an organic polyisocyanate other than hexamethylene diisocyanate (B2), and a compound (A2) having an ionic group and an active hydrogen group.

工程2で用いるヘキサメチレンジイソシアネート以外の有機ポリイソシアネート(B2)は、工程1で説明したHDI以外の有機ポリイソシアネートと同じものが挙げられる。
工程2で、必須成分として用いるヘキサメチレンジイソシアネート以外の有機ポリイソシアネート(B2)としては、炭素数8~18の脂環式ポリイソシアネート(b3)が好ましく、イソホロンジイソシアネート(IPDI)及び4,4’-ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(水添MDI)から選ばれる少なくとも一種の有機ポリイソシアネートがより好ましい。
Examples of the organic polyisocyanate (B2) other than hexamethylene diisocyanate used in step 2 include the same organic polyisocyanates other than HDI described in step 1.
In step 2, the organic polyisocyanate (B2) other than hexamethylene diisocyanate used as an essential component is preferably an alicyclic polyisocyanate (b3) having 8 to 18 carbon atoms, more preferably at least one organic polyisocyanate selected from isophorone diisocyanate (IPDI) and 4,4'-dicyclohexylmethane diisocyanate (hydrogenated MDI).

イオン性基及び活性水素基を有する化合物(A2)[以下、「化合物(A2)」ともいう]としては、アニオン性基と活性水素基を有する化合物(a21)及びカチオン性基と活性水素基を有する化合物(a22)が挙げられる。イオン性基及び活性水素基を有する化合物(A2)は1種を単独で用いても2種以上を併用してもよい。
アニオン性基と活性水素基を有する化合物(a21)[以下、「化合物(a21)」ともいう]としては、例えばアニオン性基としてカルボキシル基を有し、活性水素基として水酸基を有する炭素数が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有し、活性水素基として水酸基を有する炭素数が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有し、活性水素原子として水酸基を有する炭素数が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。
Examples of the compound (A2) having an ionic group and an active hydrogen group (hereinafter also referred to as "compound (A2)") include a compound (a21) having an anionic group and an active hydrogen group and a compound (a22) having a cationic group and an active hydrogen group. The compound (A2) having an ionic group and an active hydrogen group may be used alone or in combination of two or more.
Examples of the compound (a21) having an anionic group and an active hydrogen group [hereinafter also referred to as "compound (a21)"] include compounds having a carboxyl group as the anionic group and a hydroxyl group as the active hydrogen group, and having 2 to 10 carbon atoms [dialkylolalkanoic acid (e.g., 2,2-dimethylolpropionic acid, 2,2-dimethylolbutanoic acid, 2,2-dimethylolheptanoic acid, and 2,2-dimethyloloctanoic acid), tartaric acid, and amino acids (e.g., glycine, alanine, and valine)], Examples include compounds having 2 to 16 carbon atoms which have a sulfonic acid group as the anionic group and a hydroxyl group as the active hydrogen group [3-(2,3-dihydroxypropoxy)-1-propanesulfonic acid and sulfoisophthalic acid di(ethylene glycol) ester, etc.], compounds having 2 to 10 carbon atoms which have a sulfamic acid group as the anionic group and a hydroxyl group as the active hydrogen atom [N,N-bis(2-hydroxyethyl)sulfamic acid, etc.], and salts of these compounds neutralized with a neutralizing agent.

化合物(a21)における中和剤としては、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、ジイソプロパノールアミン及び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。(a21)の塩に用いられる中和剤は、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 neutralizing agent in the compound (a21) include ammonia, an amine compound having 1 to 20 carbon atoms, and an alkali metal hydroxide (sodium hydroxide, potassium hydroxide, lithium hydroxide, etc.).
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, and tertiary amines such as trimethylamine, triethylamine, dimethylethylamine, dimethylmonoethanolamine, and triethanolamine. The neutralizing agent used for the salt (a21) may be used alone or in combination of two or more.

化合物(a21)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、(a21)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 a neutralizing agent used for the salt of compound (a21), a compound with a high vapor pressure at 25°C is preferred from the viewpoints of the drying properties of the resulting polyurethane resin aqueous dispersion and the water resistance of the resulting coating. From these viewpoints, ammonia, monomethylamine, monoethylamine, dimethylamine, diethylamine, trimethylamine, triethylamine, and dimethylethylamine are preferred as neutralizing agents used for the salt of (a21).

化合物(a21)のうち、得られる皮膜の機械物性、耐水性、耐薬品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、好ましくは活性水素基として水酸基を有する炭素数が2~10の化合物及びその塩であり、より好ましくは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並びにこれらの塩であり、更に好ましいのは2,2-ジメチロールプロピオン酸である。 Among compounds (a21), from the viewpoints of the mechanical properties, water resistance, and chemical resistance of the resulting coating and the dispersion stability of the polyurethane resin aqueous dispersion, preferred are compounds having 2 to 10 carbon atoms and having a hydroxyl group as the active hydrogen group, and salts thereof, more preferred are 2,2-dimethylolpropionic acid, 2,2-dimethylolbutanoic acid, and salts thereof, and even more preferred is 2,2-dimethylolpropionic acid.

カチオン性基と活性水素基を有する化合物(a22)[以下「化合物(a22)」ともいう]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、活性水素基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 compound (a22) having a cationic group and an active hydrogen group [hereinafter also referred to as "compound (a22)"] include compounds having a tertiary amino group as the cationic group and a hydroxyl group as the active hydrogen group, and salts obtained by neutralizing compounds such as tertiary amino group-containing diols having 1 to 20 carbon atoms [N-alkyldialkanolamines (e.g., N-methyldiethanolamine, N-propyldiethanolamine, N-butyldiethanolamine, and N-methyldipropanolamine) and N,N-dialkylmonoalkanolamines (e.g., N,N-dimethylethanolamine)] with a neutralizing agent.

化合物(a22)における中和剤としては、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。 Examples of the neutralizing agent for compound (a22) include monocarboxylic acids having 1 to 10 carbon atoms (e.g., formic acid, acetic acid, propanoic acid, etc.), carbonic acid, dimethyl carbonate, dimethyl sulfate, methyl chloride, and benzyl chloride.

化合物(a21)及び化合物(a22)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よいが、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。また、脱溶剤時に揮発した中和剤を脱溶剤後に追添加しても良く、追添加する中和剤は上記記載のものから自由に選択することができる。 The neutralizing agent used for compound (a21) and compound (a22) may be added before, during, or after the urethanization reaction, or before, during, or after the water dispersion step. However, from the viewpoint of the stability of the urethane resin and the stability of the aqueous dispersion, it is preferable to add it before or during the water dispersion step. Furthermore, the neutralizing agent that volatilized during the desolvation process may be added after the desolvation process, and the neutralizing agent to be added can be freely selected from those described above.

イオン性基及び活性水素基を有する化合物(A2)の使用量は、本発明により得られるポリウレタン樹脂中のイオン性基の含有量が、ポリウレタン樹脂の重量を基準として、好ましくは0.10~1.00mmol/g、更に好ましくは0.14~0.80mmol/g、特に好ましくは0.18~0.53mmol/gとなるよう調節する。
イオン性基の含有量は、本発明のポリウレタン樹脂を製造する際の化合物(A2)の仕込み量から算出することができる。例えば、化合物(A2)が2,2-ジメチロールプロピオン酸の場合、ポリウレタン樹脂の重量(g)当たりのカルボキシル基のモル数がイオン性基の含有量を表す。前記ポリウレタン樹脂の重量は、本発明の製造方法で用いるポリオール、イソシアネート、鎖伸長剤(D)、及びイオン性基及び活性水素基を有する化合物(A2)の仕込み量の総重量である。
The amount of the compound (A2) having an ionic group and an active hydrogen group used is adjusted so that the content of the ionic group in the polyurethane resin obtained by the present invention is preferably 0.10 to 1.00 mmol/g, more preferably 0.14 to 0.80 mmol/g, and particularly preferably 0.18 to 0.53 mmol/g, based on the weight of the polyurethane resin.
The content of ionic groups can be calculated from the amount of compound (A2) charged when producing the polyurethane resin of the present invention. For example, when compound (A2) is 2,2-dimethylolpropionic acid, the number of moles of carboxyl groups per weight (g) of the polyurethane resin represents the content of ionic groups. The weight of the polyurethane resin is the total weight of the polyol, isocyanate, chain extender (D), and compound (A2) having an ionic group and an active hydrogen group charged in the production method of the present invention.

工程2においては、工程2における必須成分[第1のウレタンプレポリマー(P1)、HDI以外の有機ポリイソシアネート(B2)及びイオン性基及び活性水素基を有する化合物(A2)]とともにポリオールを含むことが好ましい。当該ポリオールとしては工程1で、PHCD以外の他のポリオール(A3)として例示したものと同じものが挙げられる。
工程2で用いる他のポリオール(A3)としては、好ましくは脂肪族ポリエーテルポリオールであり、より好ましくはポリ(オキシテトラメチレン)グリコールであり、さらに好ましくはMnが1000~3000のポリ(オキシテトラメチレン)グリコールである。
In Step 2, it is preferable to contain a polyol together with the essential components in Step 2 [first urethane prepolymer (P1), organic polyisocyanate other than HDI (B2), and compound having an ionic group and an active hydrogen group (A2)]. Examples of the polyol include the same polyols as those exemplified as the other polyol (A3) other than PHCD in Step 1.
The other polyol (A3) used in step 2 is preferably an aliphatic polyether polyol, more preferably a poly(oxytetramethylene) glycol, and even more preferably a poly(oxytetramethylene) glycol having an Mn of 1,000 to 3,000.

工程2においては、例えば、工程1で得られた第1のウレタンプレポリマー(P1)と、HDI以外の有機ポリイソシアネート(B2)、イオン性基及び活性水素基を有する化合物(A2)及び必要に応じ用いる成分[他のポリオール(A3)、鎖伸長剤(D)、及びウレタン化触媒(F)]とを、有機溶剤(E)の存在下または非存在下で、一段又は多段で反応させることにより、イソシアネート基を有する第2のウレタンプレポリマーを(P2)を製造する。 In step 2, for example, the first urethane prepolymer (P1) obtained in step 1 is reacted with an organic polyisocyanate other than HDI (B2), a compound having an ionic group and an active hydrogen group (A2), and optional components [another polyol (A3), a chain extender (D), and a urethanization catalyst (F)] in a single or multiple stages in the presence or absence of an organic solvent (E) to produce a second urethane prepolymer (P2) having an isocyanate group.

第1のウレタンプレポリマー(P1)と、HDI以外の有機ポリイソシアネート(B2)及び/又はイオン性基及び活性水素基を有する化合物(A2)との反応温度は、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。反応時間は、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。 The reaction temperature between the first urethane prepolymer (P1) and the organic polyisocyanate (B2) other than HDI and/or the compound having an ionic group and an active hydrogen group (A2) is preferably 60 to 120°C, more preferably 60 to 110°C, and most preferably 60 to 100°C. The reaction time can be selected appropriately depending on the equipment used, but is generally preferably 1 minute to 100 hours, more preferably 3 minutes to 30 hours, and particularly preferably 5 minutes to 20 hours.

本発明においては、工程2で得られた第2のポリウレタンプレポリマー(P2)を、水性媒体に混合してポリウレタンプレポリマーの水性分散体を得た後、必要に応じ鎖伸長反応を行うことにより、ポリウレタン樹脂の水性分散体を製造することが好ましい。当該態様では、本発明の製造方法は、第2のポリウレタンプレポリマー(P2)を水性媒体に混合して第2のポリウレタンプレポリマーの分散体を得る工程3と、前記分散体に鎖伸長剤(D)を添加して鎖伸長反応を行う工程4と、を含む。工程3及び工程4について説明する。 In the present invention, it is preferable to produce an aqueous dispersion of a polyurethane resin by mixing the second polyurethane prepolymer (P2) obtained in step 2 with an aqueous medium to obtain an aqueous dispersion of the polyurethane prepolymer, and then, if necessary, carrying out a chain extension reaction. In this aspect, the production method of the present invention includes step 3 of mixing the second polyurethane prepolymer (P2) with an aqueous medium to obtain a dispersion of the second polyurethane prepolymer, and step 4 of adding a chain extender (D) to the dispersion to carry out a chain extension reaction. Steps 3 and 4 will now be described.

工程3は、工程2で得られた第2のポリウレタンプレポリマー(P2)を水性媒体に混合して第2のポリウレタンプレポリマーの分散体を得る工程である。水性媒体とは、水又は水と有機溶剤との混合物をいう。 Step 3 is a step of mixing the second polyurethane prepolymer (P2) obtained in Step 2 with an aqueous medium to obtain a dispersion of the second polyurethane prepolymer. The aqueous medium refers to water or a mixture of water and an organic solvent.

工程2で得られた第2のウレタンプレポリマー(P2)またはその有機溶剤溶液を水中に混合する装置としては特に制限されないが、回転式分散混合装置、超音波式分散機又は混練機を用いることが好ましく、分散能力が特に優れる回転式分散混合装置がより好ましい。 The device used to mix the second urethane prepolymer (P2) or its organic solvent solution obtained in step 2 into water is not particularly limited, but it is preferable to use a rotary dispersion mixer, ultrasonic disperser, or kneader, and a rotary dispersion mixer, which has particularly excellent dispersion capabilities, is more preferable.

回転式分散混合装置としては、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]等が挙げられる。 Examples of rotary dispersion mixers include mixers with common mixing blades such as Maxblend or helical blades, TK Homomixer (manufactured by Primix Corporation), Clearmix (manufactured by M Technique Co., Ltd.), Filmix (manufactured by Primix Corporation), Ultra Turrax (manufactured by IKA Corporation), Ebara Milder (manufactured by Ebara Corporation), Cavitron (manufactured by Eurotech), and Biomixer (manufactured by Nippon Seiki Co., Ltd.).

工程3においては、第2のポリウレタンプレポリマー(P2)中の前記化合物(A2)により導入された親水基部分を中和剤により塩として、第2のポリウレタンプレポリマーを水性媒体に混合してもよい。前記中和剤としては前記化合物(A2)の説明で例示したものと同じものが挙げられる。前記中和剤としては、例えば化合物(A2)として化合物(a21)を用いた場合、上記化合物(a21)における中和剤として例示したものを用いることが好ましく、化合物(A2)として化合物(a22)を用いた場合、上記化合物(a22)における中和剤として例示した中和剤を用いることが好ましい。 In step 3, the hydrophilic group moiety introduced by compound (A2) in second polyurethane prepolymer (P2) may be converted into a salt using a neutralizing agent, and the second polyurethane prepolymer may be mixed with an aqueous medium. Examples of the neutralizing agent include those exemplified in the description of compound (A2). For example, when compound (a21) is used as compound (A2), it is preferable to use the neutralizing agent exemplified above for compound (a21). When compound (a22) is used as compound (A2), it is preferable to use the neutralizing agent exemplified above for compound (a22).

工程3においては中和剤以外に、必要に応じて、希釈用の有機溶剤及び第2のポリウレタンプレポリマーを分散させる分散剤(G)等を用いてもよい。
希釈用の有機溶剤としては、上記有機溶剤(E)と同じものが挙げられる。希釈用の有機溶剤は工程1及び/又は工程2で用いた溶剤と同じものであっても相違していてもよい。
In step 3, in addition to the neutralizing agent, an organic solvent for dilution and a dispersant (G) for dispersing the second polyurethane prepolymer may be used as needed.
The organic solvent for dilution may be the same as the organic solvent (E) described above. The organic solvent for dilution may be the same as or different from the solvent used in step 1 and/or step 2.

分散剤(G)としては、非イオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、両性界面活性剤及びその他の乳化分散剤が挙げられる。分散剤(G)は1種を単独で用いても2種以上を併用してもよい。
分散剤(G)としては特開2019-6936号公報において分散剤として例示されている界面活性剤等を用いてもよいし、市販の界面活性剤を用いてもよい。市販の界面活性剤としては、花王(株)製のエマルゲンA-90(非イオン性界面活性剤)等が挙げられる。
Examples of the dispersant (G) include nonionic surfactants, anionic surfactants, cationic surfactants, amphoteric surfactants, and other emulsifying dispersants. The dispersant (G) may be used alone or in combination of two or more.
The dispersant (G) may be a surfactant exemplified as a dispersant in JP 2019-6936 A, or a commercially available surfactant, such as Emulgen A-90 (nonionic surfactant) manufactured by Kao Corporation.

分散剤(G)を使用する場合、その使用量は、乾燥皮膜の耐水性、ポリウレタン樹脂の水性分散体の安定性の観点から第2のポリウレタンプレポリマー(P2)の重量に基づき、好ましくは0.01~10重量%、更に好ましくは0.05~7重量%、特に好ましくは0.1~5重量%である。 When dispersant (G) is used, its amount is preferably 0.01 to 10% by weight, more preferably 0.05 to 7% by weight, and particularly preferably 0.1 to 5% by weight, based on the weight of the second polyurethane prepolymer (P2), from the viewpoints of the water resistance of the dried film and the stability of the aqueous dispersion of the polyurethane resin.

工程4は工程3で得られたポリウレタンプレポリマーの水性分散体に、鎖伸長剤(D)を添加して鎖伸長反応を行ってポリウレタン樹脂の水性分散体を得る工程である。
工程4で用いる鎖伸長剤(D)としては工程1で説明した鎖伸長剤と同じものが挙げられる。工程4で用いる鎖伸長剤(D)としては、水及びイソホロンジアミンを含むものが好ましく、水及びイソホロンジアミンがより好ましい。
Step 4 is a step in which a chain extender (D) is added to the aqueous dispersion of polyurethane prepolymer obtained in step 3 to carry out a chain extension reaction, thereby obtaining an aqueous dispersion of polyurethane resin.
Examples of the chain extender (D) used in step 4 include the same chain extenders as those described in step 1. The chain extender (D) used in step 4 is preferably one containing water and isophoronediamine, and more preferably water and isophoronediamine.

鎖伸長反応は、ポリウレタンプレポリマーの水性分散体を、例えば25℃~80℃に加熱して1分~50時間撹拌することにより行うことができる。工程4においては鎖伸長剤(D)とともに必要に応じて反応停止剤(J)を用いてもよい。 The chain extension reaction can be carried out by heating the aqueous dispersion of polyurethane prepolymer to, for example, 25°C to 80°C and stirring for 1 minute to 50 hours. In step 4, a reaction terminator (J) may be used together with the chain extender (D) as needed.

反応停止剤(J)としては、炭素数1~20のモノアルコール類(メタノール、エタノール、ブタノール、オクタノール、デカノール、ドデシルアルコール、ミリスチルアルコール、セチルアルコール及びステアリルアルコール等)、炭素数1~20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等)が挙げられる。反応停止剤(J)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 reaction terminator (J) include monoalcohols having 1 to 20 carbon atoms (such as methanol, ethanol, butanol, octanol, decanol, dodecyl alcohol, myristyl alcohol, cetyl alcohol, and stearyl alcohol), and monoamines having 1 to 20 carbon atoms (such as mono- or dialkylamines, such as monomethylamine, monoethylamine, monobutylamine, dibutylamine, and monooctylamine). One type of reaction terminator (J) may be used alone, or two or more types may be used in combination.

本発明の製造方法は、必要に応じ、有機溶剤を留去する工程(工程5)を含んでいてもよい。工程5は、例えば工程4において、鎖伸長反応を行った後に行うことができる。有機溶剤の留去は、例えば、減圧下(-0.01~-0.1MPa)、25~100℃に加熱することにより行いうる。有機溶剤の留去の条件(温度、圧力等)は有機溶剤の種類及び含有量などを考慮し設定することができる。 The production method of the present invention may optionally include a step (step 5) of distilling off the organic solvent. Step 5 can be performed, for example, after the chain extension reaction in step 4. The organic solvent can be distilled off, for example, by heating to 25 to 100°C under reduced pressure (-0.01 to -0.1 MPa). The conditions for distilling off the organic solvent (temperature, pressure, etc.) can be set taking into account the type and content of the organic solvent, etc.

本発明の製造方法は、必要に応じ、水を加えて水性分散体中のポリウレタン樹脂濃度を調整する工程を含んでいてもよい。ポリウレタン樹脂濃度は、ポリウレタン樹脂水性分散体の用途などに応じて設定できる。 The manufacturing method of the present invention may, if necessary, include a step of adding water to adjust the polyurethane resin concentration in the aqueous dispersion. The polyurethane resin concentration can be set depending on the intended use of the aqueous polyurethane resin dispersion.

本発明の製造方法により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)を算出することにより得ることができる。 From the viewpoint of ease of handling of the aqueous dispersion, the solids 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, and more preferably 25 to 55% by weight. The solids concentration can be obtained by spreading approximately 1 g of the aqueous dispersion thinly on a Petri dish, accurately weighing it, and heating it at 130°C for 45 minutes using a circulating constant temperature dryer, then accurately weighing the weight, and calculating the ratio (percentage) of the remaining weight after heating to the weight before heating.

本発明の製造方法により得られるポリウレタン樹脂水性分散体中の有機溶剤の含有量は、臭気、経時安定性、環境負荷、安全性及の観点からは、ポリウレタン樹脂水性分散体の重量に基づいて、1重量%以下であることが好ましく、更に好ましくは0.8重量%以下、特に好ましくは0.5重量%以下である。 From the viewpoints of odor, stability over time, environmental impact, and safety, the content of organic solvents in the aqueous polyurethane resin dispersion obtained by the production method of the present invention is preferably 1% by weight or less, more preferably 0.8% by weight or less, and particularly preferably 0.5% by weight or less, based on the weight of the aqueous polyurethane resin dispersion.

本発明の製造方法により得られるポリウレタン樹脂水性分散体のpHは、分散安定性の観点から、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]を用いて25℃の温度条件にて測定することができる。 From the viewpoint of dispersion stability, 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 a temperature of 25°C using a pH Meter M-12 (manufactured by Horiba, Ltd.).

本発明の製造方法により得られるポリウレタン樹脂水性分散体中のポリウレタン樹脂のMnは、ポリウレタン樹脂の耐水性、耐薬品性の観点から、好ましくは1万以上、更に好ましくは5万以上である。 The Mn of the polyurethane resin in the aqueous polyurethane resin dispersion obtained by the production method of the present invention is preferably 10,000 or more, and more preferably 50,000 or more, from the viewpoint of the water resistance and chemical resistance of the polyurethane resin.

ポリウレタン樹脂の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:「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
The Mn of the polyurethane resin can be measured by gel permeation chromatography, for example, under the following conditions.
Apparatus: "HLC-8220GPC" [manufactured by Tosoh Corporation]
Column: "Guard column α" + "TSK gel α-M" [both manufactured by Tosoh Corporation]
Sample solution: 0.125 wt% dimethylformamide solution Injection amount: 100 μl
Flow rate: 1ml/min Measurement temperature: 40℃
Detector: Refractive index detector Reference material: Standard polystyrene

本発明の製造方法により得られるポリウレタン樹脂水性分散体はポリオール成分とポリイソシアネート成分とを一括して反応させる従来の方法で得られるポリウレタン樹脂分散体よりも、繊維加工物に優れた耐染色性を付与することができる。
このような効果を奏することから本発明の製造方法により得られる繊維加工用ポリウレタン樹脂水性分散体は、例えば水性繊維加工処理剤(不織布用バインダー、補強繊維用集束剤、抗菌剤用バインダー及び人工皮革・合成皮革用原料等)として好適であり、人工皮革・合成皮革用原料として特に好適である。
The aqueous polyurethane resin dispersion obtained by the production method of the present invention can impart superior dye resistance to processed textile products compared to polyurethane resin dispersions obtained by conventional methods in which a polyol component and a polyisocyanate component are reacted together.
Because of these effects, the aqueous polyurethane resin dispersion for fiber processing obtained by the production method of the present invention is suitable, for example, as an aqueous fiber processing treatment agent (binder for nonwoven fabric, sizing agent for reinforcing fibers, binder for antibacterial agent, raw material for artificial leather/synthetic leather, etc.), and is particularly suitable as a raw material for artificial leather/synthetic leather.

本発明のポリウレタン樹脂水性分散体を上記用途に用いる場合には、顔料、保湿剤、浸透剤、防腐剤及びpH調製剤等の添加剤を添加することができる。これらの添加剤としては例えば特開2019-6936号公報に記載のものを用いることができる。また本発明のポリウレタン樹脂水性分散体には、前記添加剤以外の他の添加剤を添加してもよい。他の添加剤としては、ポリウレタン樹脂以外の他の樹脂並びに架橋剤、粘度調整剤、レベリング剤、劣化防止剤、安定化剤及び凍結防止剤等が挙げられる。前記添加剤および前記他の添加剤は1種又は2種以上を組み合わせて添加してもよい。 When the polyurethane resin aqueous dispersion of the present invention is used for the above-mentioned applications, additives such as pigments, humectants, penetrants, preservatives, and pH adjusters can be added. Examples of such additives that can be used include those described in JP 2019-6936 A. The polyurethane resin aqueous dispersion of the present invention may also contain additives other than those mentioned above. Examples of such additives include resins other than polyurethane resins, as well as crosslinking agents, viscosity modifiers, leveling agents, antidegradants, stabilizers, and antifreeze agents. The additives and other additives mentioned above may be added singly or in combination of two or more.

前記架橋剤としては、樹脂に導入された反応性基と反応し得る反応性基を分子内に2個以上有するものが使用でき、具体的にはイソシアネート系架橋剤、ブロックイソシアネート系架橋剤、オキサゾリン系架橋剤、カルボジイミド系架橋剤、及びエポキシ系架橋剤等が挙げられる。 The crosslinking agent can be one that has two or more reactive groups in the molecule that can react with the reactive groups introduced into the resin. Specific examples include isocyanate-based crosslinking agents, blocked isocyanate-based crosslinking agents, oxazoline-based crosslinking agents, carbodiimide-based crosslinking agents, and epoxy-based crosslinking agents.

これらのうち、ポリウレタン樹脂水性分散体の貯蔵安定性の観点及び得られる繊維加工物の耐光性、耐熱性、耐水性の観点からカルボジイミド系架橋剤が好ましい。 Of these, carbodiimide-based crosslinking agents are preferred from the standpoint of the storage stability of the polyurethane resin aqueous dispersion and the light resistance, heat resistance, and water resistance of the resulting processed fiber products.

カルボジイミド系架橋剤の市販品としては、日清紡績株式会社製「カルボジライトV02」、「カルボジライトE-02」及び「カルボジライトE-05」等が挙げられる。架橋剤は1種を単独で用いても2種以上を併用してもよい。 Commercially available carbodiimide crosslinking agents include "Carbodilite V02," "Carbodilite E-02," and "Carbodilite E-05" manufactured by Nisshinbo Industries, Inc. One type of crosslinking agent may be used alone, or two or more types may be used in combination.

前記架橋剤を使用する場合、その使用量は、ポリウレタン樹脂の重量に基づいて好ましくは0.1~10%、更に好ましくは0.2%~5%である。 When the crosslinking agent is used, its amount is preferably 0.1 to 10%, more preferably 0.2 to 5%, based on the weight of the polyurethane resin.

本発明のポリウレタン樹脂水性分散体を人工皮革・合成皮革用原料に用いる場合、繊維加工物の風合いを向上させる観点から、ポリウレタン樹脂水性分散体が感熱凝固剤を含有することが好ましい。 When the aqueous polyurethane resin dispersion of the present invention is used as a raw material for artificial leather or synthetic leather, it is preferable that the aqueous polyurethane resin dispersion contain a heat-sensitive coagulant in order to improve the texture of the processed textile product.

感熱凝固剤としては、有機酸塩、無機塩等が挙げられる。 Examples of heat-sensitive coagulants include organic acid salts and inorganic salts.

前記有機酸塩としては炭素数1~20のカルボン酸(ギ酸、酢酸、プロピオン酸及びリンゴ酸等)及びスルファミン酸と中和剤との中和塩が挙げられる。中和剤としては(a21)の中和剤として例示したものが使用できる。 Examples of the organic acid salts include neutralized salts of carboxylic acids having 1 to 20 carbon atoms (such as formic acid, acetic acid, propionic acid, and malic acid) and sulfamic acid with a neutralizing agent. Examples of the neutralizing agent that can be used include those exemplified as the neutralizing agent for (a21).

前記無機塩等としては、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、マグネシウム塩及びアンモニウム塩等が挙げられる。 Examples of the inorganic salts include alkali metal salts, alkaline earth metal salts, magnesium salts, and ammonium salts.

アルカリ金属塩としては、アルカリ金属炭酸塩[炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素カリウム及び炭酸リチウム]、アルカリ金属硫酸塩[硫酸ナトリウム及び硫酸カリウム]、アルカリ金属硝酸塩[硝酸ナトリウム及び硝酸カリウム]、アルカリ金属リン酸塩[リン酸ナトリウム、リン酸水素ナトリウム及びリン酸カリウム]、アルカリ金属亜硫酸塩[亜硫酸ナトリウム、亜硫酸水素ナトリウム及び亜硫酸カリウム]及びアルカリ金属ハロゲン(塩素、臭素、ヨウ素又はフッ素)化物[塩化ナトリウム、塩化カリウム、臭化ナトリウム、ヨウ化カリウム及びフッ化カリウム]等が挙げられる。 Examples of alkali metal salts include alkali metal carbonates [sodium carbonate, sodium bicarbonate, potassium carbonate, potassium bicarbonate, and lithium carbonate], alkali metal sulfates [sodium sulfate and potassium sulfate], alkali metal nitrates [sodium nitrate and potassium nitrate], alkali metal phosphates [sodium phosphate, sodium hydrogen phosphate, and potassium phosphate], alkali metal sulfites [sodium sulfite, sodium hydrogen sulfite, and potassium sulfite], and alkali metal halides (chlorine, bromine, iodine, or fluoride) [sodium chloride, potassium chloride, sodium bromide, potassium iodide, and potassium fluoride].

アルカリ土類金属塩としては、アルカリ土類金属炭酸塩(炭酸カルシウム等)、アルカリ土類金属硫酸塩(硫酸カルシウム等)、アルカリ土類金属硝酸塩(硝酸カルシウム等)、アルカリ土類金属リン酸塩(リン酸水素カルシウム等)、アルカリ土類金属亜硫酸塩(亜硫酸カルシウム等)及びアルカリ土類金属ハロゲン(塩素、臭素、ヨウ素又はフッ素)化物[塩化カルシウム、臭化カルシウム、ヨウ化カルシウム及びフッ化カルシウム]等が挙げられる。 Alkaline earth metal salts include alkaline earth metal carbonates (such as calcium carbonate), alkaline earth metal sulfates (such as calcium sulfate), alkaline earth metal nitrates (such as calcium nitrate), alkaline earth metal phosphates (such as calcium hydrogen phosphate), alkaline earth metal sulfites (such as calcium sulfite), and alkaline earth metal halides (chlorine, bromine, iodine, or fluoride) [calcium chloride, calcium bromide, calcium iodide, and calcium fluoride].

マグネシウム塩としては、炭酸マグネシウム、硫酸マグネシウム、硝酸マグネシウム、リン酸水素マグネシウム、亜硫酸マグネシウム、塩化マグネシウム、臭化マグネシウム、ヨウ化マグネシウム及びフッ化マグネシウム等が挙げられる。 Examples of magnesium salts include magnesium carbonate, magnesium sulfate, magnesium nitrate, magnesium hydrogen phosphate, magnesium sulfite, magnesium chloride, magnesium bromide, magnesium iodide, and magnesium fluoride.

アンモニウム塩としては、硫酸アンモニウム、ハロゲン化アンモニウム(塩化アンモニウム及び臭化アンモニウム等)等が挙がられる。 Examples of ammonium salts include ammonium sulfate and ammonium halides (such as ammonium chloride and ammonium bromide).

これらのうち感熱凝固性の観点から好ましいのは、アルカリ土類金属塩及びマグネシウム塩及びアンモニウム塩である。 Of these, alkaline earth metal salts, magnesium salts, and ammonium salts are preferred from the standpoint of heat-sensitive coagulation.

本発明のポリウレタン樹脂水性分散体の感熱凝固温度は、ポリウレタン樹脂水性分散体の保存安定性及び繊維加工物の風合いの観点から、好ましくは40~90℃、更に好ましくは50~80℃である。ポリウレタン樹脂水性分散体の感熱凝固温度は、水性分散体を加温していき、凝固流動しなくなる温度を読みとることで測定できる。感熱凝固温度は感熱凝固剤の使用量により適宜調整することができる。 The heat-sensitive coagulation temperature of the polyurethane resin aqueous dispersion of the present invention is preferably 40 to 90°C, more preferably 50 to 80°C, from the viewpoint of the storage stability of the polyurethane resin aqueous dispersion and the texture of the processed textile products. The heat-sensitive coagulation temperature of the polyurethane resin aqueous dispersion can be measured by heating the aqueous dispersion and reading the temperature at which it no longer coagulates and flows. The heat-sensitive coagulation temperature can be adjusted as appropriate by changing the amount of heat-sensitive coagulant used.

感熱凝固剤の使用量は、ポリウレタン樹脂の重量に基づいて好ましくは0.1~10%、更に好ましくは0.3%~5%であり、当該使用量を調整することにより、前記感熱温度が好ましい範囲となるように調整できる。 The amount of heat-sensitive coagulant used is preferably 0.1 to 10%, more preferably 0.3 to 5%, based on the weight of the polyurethane resin. By adjusting this amount, the heat-sensitive temperature can be adjusted to fall within the desired range.

<実施例1>
(1-1)第1のポリウレタンプレポリマー(P1)の製造
撹拌機及び加熱装置を備えた簡易加圧反応装置にMn=2000のポリ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「デュラノールT6002」]を152.2重量部、エチレングリコールを0.4重量部、HDIを20.5重量部、ウレタン化触媒[日東化成(株)製「ネオスタンU-600」]を0.10重量部、及び、MEKを175.0重量部仕込み、90℃で5時間撹拌してウレタン化反応を行い、イソシアネート基を有する第1のポリウレタンプレポリマー(P1)のMEK溶液を製造した。
(1-2)第2のポリウレタンプレポリマー(P2)の製造
(1-1)で得られた第1のポリウレタンプレポリマー(P1)のMEK溶液が入っている反応装置に、Mn=2000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」]を101.5重量部、2,2-ジメチロールプロピオン酸を9.7重量部、及び、IPDIを40.6重量部仕込み、90℃で5時間攪拌してウレタン化反応を行い、イソシアネート基を有する第2のポリウレタンプレポリマー(P2)のMEK溶液を製造した。
(1-3)第2のポリウレタンプレポリマー(P2)の水性分散体の製造
(1-2)で得られた第2のポリウレタンプレポリマー(P2)のMEK溶液が入っている反応装置に、MEKを33.8部、、トリエチルアミンを7.3重量部、及び、分散剤[花王(株)製「エマルゲンA-90」]を3.3重量部加えて5分間混合した後、200rpmで撹拌しながら水550重量部を投入し、第2のポリウレタンプレポリマー(P2)を水性媒体に分散させた。
(1-4)ポリウレタン樹脂水性分散体の製造
(1-3)で得られた第2のポリウレタンプレポリマーの水性分散体に、撹拌下で10重量%に調製したイソホロンジアミン水溶液を91.6重量部投入した後、60℃で5時間加熱攪拌して鎖伸長反応を行った。その後、減圧下(圧力:-0.06MPa)70℃に加熱してMEKを留去し、更に水を加えてポリウレタン樹脂の固形分濃度が35.0重量%となるように調整し、ポリウレタン樹脂水性分散体(U-1)を得た。
Example 1
(1-1) Production of First Polyurethane Prepolymer (P1) A simple pressurized reaction apparatus equipped with a stirrer and a heater was charged with 152.2 parts by weight of polyhexamethylene carbonate diol having Mn=2000 [Duranol T6002, manufactured by Asahi Kasei Chemicals Corporation], 0.4 parts by weight of ethylene glycol, 20.5 parts by weight of HDI, 0.10 parts by weight of a urethanization catalyst [Neostan U-600, manufactured by Nitto Kasei Co., Ltd.], and 175.0 parts by weight of MEK, and the mixture was stirred at 90°C for 5 hours to carry out a urethanization reaction, thereby producing a MEK solution of a first polyurethane prepolymer (P1) having an isocyanate group.
(1-2) Production of Second Polyurethane Prepolymer (P2) A reactor containing the MEK solution of the first polyurethane prepolymer (P1) obtained in (1-1) was charged with 101.5 parts by weight of poly(oxytetramethylene) glycol having Mn=2000 [PTMG2000 manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation], 9.7 parts by weight of 2,2-dimethylolpropionic acid, and 40.6 parts by weight of IPDI, and the mixture was stirred at 90°C for 5 hours to carry out a urethanization reaction, thereby producing a MEK solution of a second polyurethane prepolymer (P2) having an isocyanate group.
(1-3) Production of Aqueous Dispersion of Second Polyurethane Prepolymer (P2) To a reactor containing the MEK solution of the second polyurethane prepolymer (P2) obtained in (1-2), 33.8 parts of MEK, 7.3 parts by weight of triethylamine, and 3.3 parts by weight of a dispersant ["Emulgen A-90" manufactured by Kao Corporation] were added and mixed for 5 minutes, and then 550 parts by weight of water was added while stirring at 200 rpm, thereby dispersing the second polyurethane prepolymer (P2) in the aqueous medium.
(1-4) Production of polyurethane resin aqueous dispersion To the aqueous dispersion of the second polyurethane prepolymer obtained in (1-3), 91.6 parts by weight of an aqueous isophorone diamine solution prepared to a concentration of 10% by weight was added under stirring, and then the mixture was heated and stirred for 5 hours at 60° C. to carry out a chain extension reaction. Thereafter, the mixture was heated to 70° C. under reduced pressure (pressure: −0.06 MPa) to distill off MEK, and water was further added to adjust the solids concentration of the polyurethane resin to 35.0% by weight, thereby obtaining polyurethane resin aqueous dispersion (U-1).

<実施例2~12>
使用する原料及び使用量を表1に記載のものに変更したこと以外は、実施例1と同じ操作を行い、ポリウレタン樹脂水性分散体(U-2)~(U-12)を得た。
<Examples 2 to 12>
The same procedure as in Example 1 was carried out except that the raw materials and amounts used were changed to those shown in Table 1, thereby obtaining aqueous polyurethane resin dispersions (U-2) to (U-12).

<比較例1~3>
使用する原料及び使用量を表1に記載のものに変更したこと以外は、実施例1と同じ操作を行い、ポリウレタン樹脂水性分散体(U’-1)~(U’-3)を得た。
<Comparative Examples 1 to 3>
The same procedure as in Example 1 was carried out except that the raw materials and amounts used were changed to those shown in Table 1, to obtain aqueous polyurethane resin dispersions (U'-1) to (U'-3).

<比較例4>
撹拌機及び加熱装置を備えた簡易加圧反応装置にMn=2000のポリ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「デュラノールT6002」]を152.2重量部、Mn=2000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」]を101.5重量部、エチレングリコールを0.4重量部、2,2-ジメチロールプロピオン酸を9.7重量部、HDIを20.5重量部、IPDIを40.6重量部、MEKを175.0重量部仕込み、90℃で10時間攪拌してウレタン化反応を行い、イソシアネート基を有するウレタンプレポリマー(P’1)のMEK溶液を製造した。
得られたウレタンプレポリマー(P’1)にMEKを33.8部、トリエチルアミンを7.3重量部、分散剤[花王(株)製「エマルゲンA-90」]を3.3重量部加えて5分間混合した後、200rpmで撹拌しながら水550重量部を投入し、ウレタンプレポリマー(P’1)を水性媒体に混合し、ウレタンプレポリマーの水性分散体を得た。得られたウレタンプレポリマーの水性分散体に撹拌下で10重量%に調製したイソホロンジアミン水溶液を91.6重量部投入した後、60℃で5時間加熱攪拌して鎖伸長反応を行った。その後、減圧下(圧力:-0.06MPa)70℃に加熱してMEKを留去し、更に水を加えてポリウレタン樹脂の固形分濃度が35.0重量%となるように調整し、ポリウレタン樹脂水性分散体(U’-4)を得た。
<Comparative Example 4>
A simple pressurized reaction apparatus equipped with a stirrer and a heater was charged with 152.2 parts by weight of polyhexamethylene carbonate diol having Mn=2000 ["Duranol T6002" manufactured by Asahi Kasei Chemicals Corporation], 101.5 parts by weight of poly(oxytetramethylene) glycol having Mn=2000 ["PTMG2000" manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation], 0.4 parts by weight of ethylene glycol, 9.7 parts by weight of 2,2-dimethylolpropionic acid, 20.5 parts by weight of HDI, 40.6 parts by weight of IPDI, and 175.0 parts by weight of MEK, and the mixture was stirred at 90°C for 10 hours to carry out a urethanization reaction, producing a MEK solution of a urethane prepolymer (P'1) having an isocyanate group.
To the resulting urethane prepolymer (P'1), 33.8 parts MEK, 7.3 parts by weight of triethylamine, and 3.3 parts by weight of a dispersant ["Emulgen A-90" manufactured by Kao Corporation] were added and mixed for 5 minutes. Then, 550 parts by weight of water was added while stirring at 200 rpm, and the urethane prepolymer (P'1) was mixed into the aqueous medium to obtain an aqueous dispersion of urethane prepolymer. To the resulting aqueous dispersion of urethane prepolymer, 91.6 parts by weight of a 10 wt% aqueous isophorone diamine solution was added under stirring, and the mixture was heated and stirred at 60°C for 5 hours to carry out a chain extension reaction. The mixture was then heated to 70°C under reduced pressure (pressure: -0.06 MPa) to distill off the MEK, and further water was added to adjust the solids concentration of the polyurethane resin to 35.0 wt% to obtain an aqueous polyurethane resin dispersion (U'-4).

表1に商品名で記載した原料の組成は以下の通りである。
・デュラノールT6002:Mn=2000のポリ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
・ETERNACOLL UH-300:Mn=3000のポリヘキサメチレンカーボネートジオール、宇部興産(株)製
・PTMG2000:Mn=2000のポリ(オキシテトラメチレン)グリコール、三菱化学(株)製
・ネオスタンU-600:無機金属触媒、日東化成(株)製
・エマルゲン A-90:非イオン界面活性剤、花王(株)製
実施例10で使用した10重量%ヘキサメチレンジアミン水溶液は、10重量%に調製したヘキサメチレンジアミンの水溶液である。
The compositions of the raw materials listed by trade name in Table 1 are as follows:
Duranol T6002: Polyhexamethylene carbonate diol with Mn=2000, manufactured by Asahi Kasei Chemicals Corporation. ETERNACOLL UH-300: Polyhexamethylene carbonate diol with Mn=3000, manufactured by Ube Industries, Ltd. PTMG2000: Poly(oxytetramethylene) glycol with Mn=2000, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation. Neostan U-600: Inorganic metal catalyst, manufactured by Nitto Kasei Co., Ltd. Emulgen A-90: Nonionic surfactant, manufactured by Kao Corporation. The 10 wt % hexamethylene diamine aqueous solution used in Example 10 was an aqueous solution of hexamethylene diamine prepared to a concentration of 10 wt %.

<繊維加工物の耐染色性の評価方法>
実施例及び比較例の製造方法により製造したポリウレタン樹脂水性分散体28.6重量部にカルボジイミド系架橋剤[日清紡(株)製「カルボジライトE02」、固形分濃度40重量%]0.3重量部、10重量%硫酸アンモニウム水溶液を12.5重量部及び、水を8.6重量部加えて、評価用配合液を調整した。
得られた評価用配合液にポリエチレンテレフタレート不織布(重量380g/m2)を含浸し、ポリウレタン樹脂の付着率が不織布重量に対して12重量%となるようにマングルロールで絞り調整した後、100℃の飽和水蒸気中で30分間、熱凝固させ、更に120℃の熱風乾燥機で20分間乾燥させることにより人工皮革シートを得た。
更に得られた人工皮革シートを200rpmの攪拌下で130℃の熱水中に2時間浸漬した。浸漬前及び浸漬後の人工皮革シート断面を、走査型電子顕微鏡を用いて観察し、ポリウレタン樹脂の付着状態の変化を以下の基準に従い評価した。樹脂の脱落とは人工皮革シートから樹脂が離脱していることをいい、樹脂の破断とはポリウレタン樹脂の層に裂け目が入っていることをいう。
A:浸漬前と変化なし(樹脂の脱落及び破断のいずれも認められない)。
B:浸漬前と比較して、20%未満の樹脂が脱落及び/又は破断している。
C:浸漬前と比較して、20%以上50%未満の樹脂が脱落及び/又は破断している。
D:浸漬前と比較して、50%以上の樹脂が脱落及び/又は破断している。
<Method for evaluating dye resistance of processed textile products>
To 28.6 parts by weight of the aqueous polyurethane resin dispersion produced by the production method of the Examples and Comparative Examples, 0.3 parts by weight of a carbodiimide crosslinking agent ["Carbodilite E02" manufactured by Nisshinbo Co., Ltd., solid content concentration 40% by weight], 12.5 parts by weight of a 10% by weight aqueous ammonium sulfate solution, and 8.6 parts by weight of water were added to prepare a mixed liquid for evaluation.
A polyethylene terephthalate nonwoven fabric (weight: 380 g/m) was impregnated with the obtained liquid mixture for evaluation, and the fabric was squeezed with a mangle roll so that the adhesion rate of the polyurethane resin was 12% by weight based on the weight of the nonwoven fabric. The fabric was then thermally coagulated in saturated steam at 100°C for 30 minutes, and further dried in a hot air dryer at 120°C for 20 minutes to obtain an artificial leather sheet.
The resulting artificial leather sheet was then immersed in hot water at 130°C for 2 hours while stirring at 200 rpm. The cross sections of the artificial leather sheet before and after immersion were observed using a scanning electron microscope, and changes in the state of adhesion of the polyurethane resin were evaluated according to the following criteria: "Detachment of resin" refers to the resin being detached from the artificial leather sheet, and "rupture of resin" refers to the presence of a tear in the polyurethane resin layer.
A: No change from before immersion (neither resin falling off nor breakage was observed).
B: Less than 20% of the resin has fallen off and/or broken off compared to before immersion.
C: Compared to before immersion, 20% or more but less than 50% of the resin has fallen off and/or broken.
D: Compared to before immersion, 50% or more of the resin has fallen off and/or broken.

表1に示すように、実施例の製造方法により得られたポリウレタン樹脂水性分散体を用いた人工皮革シートでは、熱水浸漬後の樹脂の脱落及び破断を抑制できた。この結果から、本発明の製造方法により得られたポリウレタン樹脂水性分散体によれば、繊維加工物に優れた耐染色性を付与することができる。
As shown in Table 1, in the artificial leather sheet using the aqueous polyurethane resin dispersion obtained by the manufacturing method of the example, peeling and breakage of the resin after immersion in hot water were suppressed. From this result, it is clear that the aqueous polyurethane resin dispersion obtained by the manufacturing method of the present invention can impart excellent dye resistance to processed textile products.

Claims (5)

工程1及び工程2を含む繊維処理用のポリウレタン樹脂水性分散体の製造方法であって、
工程1は、必須成分としてポリヘキサメチレンカーボネートジオール(A1)とヘキサメチレンジイソシアネート(B1)とを用いて、イソシアネート基を有する第1のポリウレタンプレポリマー(P1)を得る工程であり、
工程2は、必須成分として、前記第1のポリウレタンプレポリマー(P1)と、ヘキサメチレンジイソシアネート以外の有機ポリイソシアネート(B2)及びイオン性基及び活性水素基を有する化合物(A2)とを用いて、イソシアネート基を有する第2のポリウレタンプレポリマー(P2)を得る工程であり、
前記ポリウレタン樹脂水性分散体の製造方法で用いるポリオールの総重量に基づく、ポリヘキサメチレンカーボネートジオール(A1)の割合が50重量%以上であり、
前記工程1及び前記工程2で用いるイソシアネートの総重量に基づく、ヘキサメチレンジイソシアネートの割合が、15~75重量%である繊維処理用ポリウレタン樹脂水性分散体の製造方法。
A method for producing an aqueous polyurethane resin dispersion for fiber treatment, comprising steps 1 and 2,
Step 1 is a step of obtaining a first polyurethane prepolymer (P1) having an isocyanate group using polyhexamethylene carbonate diol (A1) and hexamethylene diisocyanate (B1) as essential components,
Step 2 is a step of obtaining a second polyurethane prepolymer (P2) having an isocyanate group using, as essential components, the first polyurethane prepolymer (P1), an organic polyisocyanate (B2) other than hexamethylene diisocyanate, and a compound (A2) having an ionic group and an active hydrogen group,
the proportion of the polyhexamethylene carbonate diol (A1) is 50% by weight or more based on the total weight of the polyol used in the method for producing the aqueous polyurethane resin dispersion,
A method for producing an aqueous polyurethane resin dispersion for fiber treatment, wherein the proportion of hexamethylene diisocyanate is 15 to 75% by weight based on the total weight of the isocyanates used in the steps 1 and 2.
前記工程2において、さらに、ポリ(オキシテトラメチレン)グリコールを用いる請求項1に記載の繊維処理用ポリウレタン樹脂の水性分散体の製造方法。 The method for producing an aqueous dispersion of polyurethane resin for fiber treatment according to claim 1, wherein poly(oxytetramethylene) glycol is further used in step 2. 前記ヘキサメチレンジイソシアネート以外の有機ポリイソシアネート(B2)がイソホロンジイソシアネートである請求項1または2に記載の繊維処理用ポリウレタン樹脂水性分散体の製造方法。 The method for producing an aqueous polyurethane resin dispersion for fiber treatment according to claim 1 or 2, wherein the organic polyisocyanate (B2) other than hexamethylene diisocyanate is isophorone diisocyanate. 前記第2のポリウレタンプレポリマー(P2)を水性媒体に混合して第2のポリウレタンプレポリマーの分散体を得る工程3と、
前記分散体に鎖伸長剤(D)を添加して鎖伸長反応を行う工程4と、を含み、
前記鎖伸長剤が水及びイソホロンジアミンである請求項1または2に記載の繊維処理用ポリウレタン樹脂水性分散体の製造方法。
Step 3: mixing the second polyurethane prepolymer (P2) with an aqueous medium to obtain a dispersion of the second polyurethane prepolymer;
and step 4 of adding a chain extender (D) to the dispersion to carry out a chain extension reaction,
3. The method for producing an aqueous polyurethane resin dispersion for fiber treatment according to claim 1, wherein the chain extender is water and isophoronediamine.
前記第2のポリウレタンプレポリマー(P2)を水性媒体に混合して第2のポリウレタンプレポリマーの分散体を得る工程3と、
前記分散体に鎖伸長剤(D)を添加して鎖伸長反応を行う工程4と、を含み、
前記鎖伸長剤が水及びイソホロンジアミンである請求項3に記載の繊維処理用ポリウレタン樹脂水性分散体の製造方法。
Step 3: mixing the second polyurethane prepolymer (P2) with an aqueous medium to obtain a dispersion of the second polyurethane prepolymer;
and step 4 of adding a chain extender (D) to the dispersion to carry out a chain extension reaction,
4. The method for producing an aqueous polyurethane resin dispersion for fiber treatment according to claim 3, wherein the chain extender is water and isophoronediamine.
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