JPH0472318A - ポリウレタン系樹脂の製造方法 - Google Patents

ポリウレタン系樹脂の製造方法

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JPH0472318A
JPH0472318A JP2184665A JP18466590A JPH0472318A JP H0472318 A JPH0472318 A JP H0472318A JP 2184665 A JP2184665 A JP 2184665A JP 18466590 A JP18466590 A JP 18466590A JP H0472318 A JPH0472318 A JP H0472318A
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carbon atoms
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Hideyuki Ohashi
大橋 英之
Yoshiichi Kodera
宣一 小寺
Takuma Kobayashi
琢磨 小林
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Toyobo Co Ltd
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Toyobo Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は低温で安定な製造を可能とするポリウレタン系
樹脂の製造方法に関する。
(従来の技術) ポリウレタン樹脂は強靭性等の機械的特性に優れること
から、塗料、接着剤、コーティング剤、磁気記録媒体用
バインダー等の様々な用途に使用されている。
ポリウレタン樹脂の製造はバルク又は溶剤中でジブチル
錫ジラウレーF等の溶媒を加え約80〜100’Cに加
熱して重合が行なわれている。
溶剤としてはメチルエチルケトン、トルエン等の沸点が
約80℃以上のものが使用されている。
しかしながら、コーティング特性、装置上の適性、塗料
中での顔料の分散性、乾燥特性等の様々な理由からテト
ラヒドロフラン、アセトン等の低沸点溶剤の使用が必要
な場合には約80゛C以上の反応温度を確保するため、
加圧釜等が必要となり、設備的、コスト的に不利であっ
た。又、約80’C以上で長時間反応を行うため、重合
中にポリウレタン系樹脂は着色し易すく、反応促進に用
いる溶媒は一層、着色を助長する不都合があった。
(発明が解決しようとする課題) 本発明者等は、以上のような事情に鑑み、沸点70℃未
満の溶剤中、常圧でポリウレタン系樹脂の製造を可能と
し、着色の少ない安定性に冨んだポリウレタン系樹脂を
得ることを目的として鋭意検討した結果、本発明に到達
した。
(課題を解決するための手段) 即ち、本発明は、ポリオール(A)、必要により鎖延長
剤(B)、ポリイソシアネート化合物(C)および必要
により末端停止剤(D)とを反応させるポリウレタン系
樹脂の製造方法において、前記ポリウレタン形成性成分
(A)、(B)および(D)の少なくとも1種の分子鎖
中に下記(1)〜(Vl)の燐系極性基を存する化合物
を使用し、沸点が70℃未満の溶剤中で重合させること
を特徴とするポリウレタン系樹脂の製造方法。
R− 2P s 0M (III) (TV) (V) (Vl) 本発明者等は沸点70℃未満の溶剤中宮圧でポリウレタ
ン系樹脂を製造する方法として、前記式(1)〜(Vl
)で示される燐系極性基を分子鎮中に有する化合物の少
なくとも1種をポリウレタン系樹脂形成性成分きして使
用し、分子鎖中に前記燐系極性基を0.5〜1000e
q、/ 10’ g含有させることで、水fli5等の
活性水素基と、イソノアネート基との反応性、即ちウレ
タン結合生成反応が促進され、40’Cという低温でも
重合が進むことを見い出した。
本発明におけるポリウレタン系樹脂は、分子量500以
上のポリオール樹脂(A)、必要により分子量500未
満の鎖延長剤(B)とポリイソンア不一ト(C)と必要
により末端停止剤(D)を反応させることにより得られ
るポリウレタン系樹脂であり、ポリオール樹脂としては
、ボリエステルノオールが好ましい、また、ポリウレタ
ン系樹脂は、その形成成分として、前記式(T)〜(V
l)で示される燐系極性基は、該燐系極性基およびエス
テル形成性官能基とを有する燐化合物の少なくとも1種
をポリエステルジオールのカルボン酸成分又はグリコー
ル成分として使用するか、又は鎖延長剤(B)及び/又
は末端停止剤(D)として使用するものである。
本発明において使用されるポリエステルジオールのカル
ボン酸成分としては、テレフタル酸、イソフタル酸、オ
ルソフタル酸、1.5−ナフタル酸などの芳香族ジカル
ボン酸、p−オキシ安息香酸、p−(ヒドロキシエトキ
シ)安息香酸などの芳香族オキシカルボン酸、コハク酸
、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカンジ
カルボン酸などの脂肪族ジカルボン酸、フマール酸、マ
レイン酸、イタコン酸、テトラヒドロフタル酸、ヘキサ
ヒドロフタル酸等の不飽和脂肪族および脂環族ジカルボ
ン酸、トリメリット酸、トリメシン酸、ピロメリット酸
などのトリおよびテトラカルボン酸などを挙げることが
できる。
またポリエステルジオールのグリコール成分としてはエ
チレングリコール、プロピレングリコ−ル、1.G−プ
ロパンジオール、1.4−ブタンジオール、1.5−ベ
ンタンジオール、1.6−ヘキサンジオール、ネオペン
チルグリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレン
グリコール、2,3.4− )ジメチル−1,3−ベン
タンジオール、1.4−シクロヘキサンジメタツール、
ビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物およびプ
ロピレンオキサイド付加物、水素化ビスフェノールAの
エチレンオキサイドおよびプロピレンオキサイド付加物
、ポリエチレンクリコール、ポリプロピレングリコール
、ポリテトラメチレングリコールなどがある。またトリ
メチロールエタン、トリメチロールプロパン、グリセリ
ン、ペンタエリスリトールなどのト1ノおよびテトラオ
ールを併用してもよい、ポリエステルジオールとしては
他にε−カプロラクトン等のラクトン類を開環重合して
得られるラクトン系ポリエステルジオール類があげられ
る。
本発明で使用されるポリイソシアネート(C)としては
2.4− )リレンジイソシアネート、2.6− トリ
レンジイソンアネート、P−フェニレンジイソシアネー
ト、ジフェニルメタンジイソシアネート、m−フェニレ
ンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート
、テトラメチレンジイソシアネート、8.8 ’−ジメ
トキシー4′、4−ビフェニレンジイソシアネート、2
.4−ナフタレンジイソシアネート、8’ 、8−ジメ
チル−4′、4−ビフェニレンジイソシア2−ト、4.
4’−ジフェニレンジイソシアネート、4.4’−ジイ
ソシアネート−ジフェニルエーテル、1.5′−ナフタ
レンジイソシアネート、pキシリレンジイソシアネート
、m−キシリレンジイソシアネート、l、3−ジイソシ
アネートメチルシクロヘキサン、1.4−ジイソシアネ
ートメチルシクロヘキサン、4.4′−ジイソシアネー
トジシクロヘキサン、4.4′−ジイソシアネートシク
ロヘキシルメタン、イソホロンジイソシアネート等のジ
イソシアネート化合物、あるいは全イソシアネート基の
うち7モル%以下の2.4− )リレンジイソシアネー
トの三量体、ヘキサメチレンジイソシアネートの三量体
等のトリイソンアネート化合物があげられる。
本発明で用いる分子量500未満の鎖延長剤(B)は、
樹脂中のウレタン基、あるいはウレア基濃度を調整しポ
リウレタン系樹脂に特有な強靭性を付与する効果があり
、具体的な化合物としては、エチレングリコール、1.
3−プロピレングリコール、1,4テトラメチレングリ
コール、1.6−ヘキサンジオール、シクロヘキサンジ
メタツール、キシリレングリコール、ジエチレングリコ
ール、トリエチレングリコール、ビスフェノールAのエ
チレンオキサイド付加物等の直鎖グリコール、プロピレ
ングリコール、ネオペンチルグリコール、1.2−ブタ
ンジオール、1.3−ブタンジオール、2,2.4−ト
リメチル1.3−ベンタンジオール、ビスフェノ−JL
/ Aのプロピレンオキサイド付加物の分岐グリコール
、モノエタノールアミン、N−メチルエタノールアミン
等のアミノアルコール、2−ヒドロキシトリメチレンジ
アミン、N−ヒドロキシプロピルエチレンジアミン等の
ジアミノアルコール、エチレンジアミン、ヘキサメチレ
ンジアミン、イソホロンジアミン、ピペラジン−4,4
′−ジフェニルメタンジアミン等のジアミンあるいは水
等があげられる。
上記以外の鎖延長剤としては、トリメチロールプロパン
、ジェタノールアミン、トリエタノールアミン、グリセ
リン等三宮能成分を性能が損なわれない範囲、ポリエス
テルジオール(A)と鎖延長剤(B)の合計の5当量%
以下で使用してもよい。
鎖延長剤の分子量が500を越えるとポリウレタン樹脂
に特有な強靭性が低下するため好ましくない。
本発明のポリウレタン系樹脂の形成性成分の1つは、前
記式(1)〜(Vl)で示される燐系極性基及びエステ
ル形成性官能基とを有する燐化合物である。これらの燐
化合物の代表例の構造式を以下に示す。
NaOOHKOOHOH P (CL(JIzCHzOH) 2 Li P(CHzCthCHzC)IzOH)zNa NHE 3 Na Na HOCHzC1120CHz−P−CToOCHzC)
lzo)lNa CHz     ONa    CH:+HOCHCH
zOCH2−P−CH2OCH2CHOHP (C8□
CBzCHzOH) z (35)Na K P(CHzCHzC)lzOH)z (36)K Li P(CHzCIIz(JIzOH)z (37)Li )100CC)1.C)12c11ZOc)12−P−
C1120CR2C)1.cll、cOO11HoCH
zCHzCjCHx−P−CjbCCHzCHzOH口 HOCHzCHzOCHz−P−CHzOC)IzCH
zOHI 開a K 本発明のポリウレタン系樹脂は、磁性粉等の無機粒子の
分散性をさらに向上させるために、燐化合物以外の親水
性極性含有化合物を共重合しても良い、具体的な極性基
としては、(1)−5o3M、(4) −COOH式中
Mは水素原子、アルカリ金属、テトラアルキルアンモニ
ウム、テトラアルキルホスホニウムを表わし、RI” 
Rsは水素原子、炭素数1〜8のアルキル、アリール、
アラルキルを表わす、)を挙げることができる。具体的
な化合物としては下記の通りである。
(1)  −5o、M 5−ナトリウムスルホイソフタル酸、5−テトラブチル
ホスホニウムスルホイソフタル酸、ナトリウムスルホコ
ハク酸、等のポリカルボン酸及び誘導体、ナトリウムス
ルホハイドロキノン及びアルキレンオキサイド付加物、
ナトリウムスルホビスフェノールA及びアルキレンオキ
サイド付加物等。
(2) −MR,R,又は−N’R+RzRsN−メチ
ルジェタノールアミン、2−メチル2−ジメチルアミノ
メチル−1,3−プロパツール、2−メチル−2−ジメ
チルアミノ−1,3−プロパンジオール等の含窒素アル
コール及びその誘導体。
ピコリン酸、ジピコリン酸、アミノピリジン、ジアミノ
ピリジン、ヒドロキシピリジン、ジヒドロキシピリジン
、アミノヒドロキシピリジン、ピリジンジメタツール、
ピリジンプロパンジオール、ピリジンエタノール等のピ
リジン環含有化合物及びその誘導体。
(4) −COOM グリセリン酸、ジメチロールプロピオン酸、N、N−ジ
ェタノールグリシン、ヒドロキシエチルオキシ安息香酸
、ヒドロキシピパリン酸、ヒドロキシプロピオン酸、ヒ
ドロキシステアリン酸等のオキシカルボン酸、ジアミノ
プロピオン酸、ジアミノ安息香酸等のアミノカルボン酸
及びそのアルカリ金属塩が挙げられる。これらの化合物
は種々の過程を経て反応させることができる0例えばポ
リエステルポリオールのカルボン酸成分及び/又はグリ
コール成分として用いるが、鎖延長剤(B)及び/又は
末端停止剤(D)に用いることができる。
本発明のポリウレタン系樹脂の重付加反応は、全成分を
同時に反応させるワンショット法、まずイソシアネート
過剰の条件下でポリエステルジオールを反応させ、得ら
れるイソシアネート基末端プレポリマーを鎖延長剤によ
り、さらに高分子化させるプレポリマー法がある0本発
明で用いるポリウレタン系樹脂の場合、いずれの方法で
も製造できる6反応方法は溶液中で溶解して行ない、反
応触媒としては、オクチル酸第−錫、ジプチル錫ジラウ
レート、トリエチルアミン等を用いてもよい。
得られたポリウレタン系樹脂は前記式(I)〜(Vl)
で示される燐系極性基の少なくとも1種を分子鎖中に0
.01=1000eq/ 10’ g有し、好ましくは
0.05〜50eq/ 10” g、さらに好ましくは
0.1〜5.OeQ/10’g有するものである。前記
範囲より小さくなれば、イソシアネート基と水酸基等の
活性水素を有する官能基との反応における触媒としての
作用がなくなり重合反応が進まず好ましくなく、前記範
囲より大きくなれば、吸湿性の増大、物理的特性の低下
等を生じ実用性が少なくなり好ましくない。
前記(1)〜(VT)の燐系極性基のポリウレタン系樹
脂への導入は、溶剤に対する熔解性、反応のさせ昌さの
点でポリエステルジオールで導入するのが好ましい。
本発明のポリウレタン系樹脂は、そのまま熱可塑性樹脂
として、あるいはポリイソシアネート化合物、またはメ
ラミン樹脂等を配合し、熱硬化性樹脂として使用するこ
とができる。
また、本発明のポリウレタン系樹脂の分子鎖中に不飽和
二重結合を導入することで、紫外線、電子線、γ線、中
性子線等の放射線で硬化する、放射線硬化型樹脂として
使用することができる。
このような放射線硬化型樹脂の製造方法は、前記ポリウ
レタン系樹脂の成分である分子量500未満の鎖延長剤
(B)及び/または末端停止剤(D)として、分子中に
1ヶ以上の不飽和二重結合と1ヶ以上の水酸基、アミノ
基等の活性水素基を有する化合物を反応させればよい。
具体的化合物としては、エチレングリコール、ジエチレ
ングリコール、ヘキサメチレングリコール等のグリコー
ルのモノ (メタ)アクリレート、トリメチロールプロ
パン、グリセリン、トリメチロールエタン等のトリオー
ル化合物のモノ(メタ)アクリレート及びジ(メタ)ア
クリレート、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリ
トール等の4価以上のポリオールのモノ(メタ)アクリ
レート、ジ(メタ)アクリレート、トリ (メタ)アク
リレート等のポリ (メタ)アクリレート、とドロキシ
エチルアクリレート、ヒドロキンプロピルアクリレート
、エポキン化合物の(メタ)アクリル酸付加物等のヒド
ロキシル基含有アクリル系化合物、(メタ)アクリルア
ミド、モノメチロール(メタ)アクリルアミド、アミノ
エチル(メタ)アクリレート等のアミノ基含有アクリル
系化合物が挙げられる。また、(メタ)アクリロイルオ
キンエチルイソシア不一ト等のイソシアネート基含有ア
クリル系化合物を使用してもよい。
放射線として紫外線を使用する時は、本発明の放射線硬
化型樹脂に光開始剤を添加することが望ましい、光開始
剤としては、アセトフェノン、ベンゾフェノン、ベンゾ
インエチルエーテル、ベンジルメチルケタール、ベンジ
ルエチルケタール、ベンゾインイソブチルケトン、ヒド
ロキシジメチルフェニルケトン、■−ヒドロキシシクロ
へキシルフェニルケトン、2.2−ジェトキシアセトフ
ェノン、ミヒラーケトン、2−ヒドロキソ−2−メチル
プロピオフェノン、ヘンシル、ジエチルチオキサンソン
、2−クロロチオキサンソン、ヘンゾイルジエトキノホ
スフィンオキサイド、1−トリメチルヘンジイルジフェ
ニルホスフィンオキサイド等が使用できる。
また、必要に応してn−ブチルアミン、ジルn−ブチル
アミン、トリエチルアミン等の光増悪剤を加えてもよい
本発明の製造方法により得られたポリウレタン樹脂は、
その優れた機械的特性を生かし、接着側、コーティング
荊、塗料、インキ、磁気記録媒体用バインダー レジス
ト材料等の様々な用途に使用できる。
(実施N) 以下本発明を実施例によって具体的に説明する。
実施例中単に部とあるのは重量部を示す。
(ポリエステルジオールの製造例) 温度計、攪拌機を具備したオートクレーブ中に、ジメチ
ルテレフタレート357部、ジメチルイソフタレート3
57部、前記燐化合物(54)65部、エチレングリコ
ール355部、ネオペンチルグリコール320部、テト
ラブトキノチタネート0.4部を仕込み150〜230
“Cで120分間加熱し、エステル交換反応を行なった
次いで反応系を30分間で250”Cまで昇温し、系の
圧力を徐々ニ滅し45分後に]OwHgとし、この条件
で更に60分間反応を続けた。得られたポリエステルジ
オールAの分子量は2000、燐化合物の含有量は37
6eq/lであった。同様の製造方法により得られたポ
リエステルジオールB−Eを第1表に示した。樹脂組成
はNMRスペクトルより分析した。
以下余白 第1表 (実施例1〜7) ポリウレタン系樹脂の製造例 温度計、攪拌機、還流式冷却器を具備した反応容器中に
、テトラヒドロフラン213部、前記ポリエステルジオ
ールA1,5部、ポリエステルジオールE9B、5部、
ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールエステル
14部を加え溶解後、414’ −ジフェニルメタンジ
イソシアネート28部を加工、60℃で4時間反応させ
た。得られたポリウレタン樹脂Aは着色(変色)が認め
られず、その分子量は20 、000、燐化合物の含有
量は4.Oeq/lであった。同様の方法により得られ
たポリウレタン樹脂B−Gを第2表に示した。
(比較例1) 実施例1と同様の反応容器中に、テトラヒドロフラン2
13部、前記ポリエステルジオールE 100部、ヒド
ロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールエステル14
部を加え溶解後、4.4′−ジフェニルメタンジイソシ
アネート28部、ジプチル錫ジラウレート0.05部を
仕込み、60℃で30時間反応させたが、重合反応の進
行は遅く、分子量5000のポリウレタン樹脂しか得ら
れなかった。
第2表 (実施例8〜14) ポリウレタンアクリレート樹脂の製造側実施例1と同様
の反応容器中に、テトラヒドロフラン200部、前記ポ
リエステルジオールA 1.5部、ポリエステルジオー
ルE 98.5部を加え溶解後、4.4′−ジフェニル
メタンジイソシアネート28部を加え、60℃T:1時
間反応後グリセリンジアクリレート3部を加えさらに1
時間反応後、ヒドロキシピバリン酸7オペンチルグリコ
ールエステル10部を加え、60℃で3時間反応させた
。得られたポリウレタンアクリレート樹脂Aは着色がほ
とんど認められず、その分子量は15,000、燐化合
物の含有量は3.9eq/lであった。同様の方法によ
り得られたポリウレタンアクリレート樹脂B−Gを第3
表に示した。
(比較例2) 実施例1と同様の反応容器中に、テトラヒドロフラン2
00部前記ポリエステルジオールEIO(lを加え溶解
後、4,4′−ジフェニルメタンジイソシアネート28
部及びジブチル錫ジラウレート0.05部を加え、60
’Cで1時間反応後グリセリンジアクリレート3部を加
え、さらに1時間反応後、ヒドロキシピバリン酸ネオペ
、ンチルグリコールエステル10部を加え、60℃で1
0時間反応させたが、重合反応の進行は遅く、分子量4
,000のポリウレタンアクリレート樹脂しか得られな
かった。
第3表 (発明の効果) 本発明のポリウレタン系樹脂の製造方法によれば、テト
ラヒドロフラン等の沸点70℃未満の溶剤で、かつ常圧
で目的とする分子量を有するポリレタン系樹脂を極めて
容易に製造することがで、さらに得られたポリウレタン
系樹脂は着色変色)が著しく防止されるので、本発明の
ポリレタン系樹脂の製造方法は、工業的意義は極め大き
い。
特許出願人  東洋紡績株式会社 手 続 補 正 書 (白、イし) 平成2年11月21日 (1)  明細書の「特許請求の範囲」を別紙のとおり
訂正する。
■ 明細書第5頁第1〜6行目 事件の表示 平成2年特許願第1846E35号 発明の名称 ポリウレタン系樹脂の製造方法 補正をする者 事件との関係  特許出願人 大阪市北区堂島浜二丁目2番8号 補正の対象 明細書の「特許請求の範囲」および「発明の詳細な説明
」の欄 (If)    J          (II)  
  J同第6頁第10行目 ro、5JをrO,oIJに訂正する。
(至) 同第14頁第1〜5行目 (3] 「O P (CH2CH2CH20H)2 (42)を0NH
E、                 J「O P (CH2CH2CH20H)2(42)  に訂正
する。
0NHEt+ ■ 同第14頁第6〜9行目 rHOcH2CH2 」 \ /11\ NaOOCH2CH2C00CH (45)Jを rHOcHa CH2 \ 別          紙 訂正する。
(■ 同第15頁第7行目 r−N” RI R2Jをr−N” R,R2R3Jに
訂正する。
ω 同第15頁第8行目 r−COOHJをrcOOMJに訂正する。
3) 同第16頁第9行目 rMR+ R2JをrNR,R2Jに訂正する。
特許請求の範囲 ポリオール(A)、必要により鎖延長剤(B)、ポリイ
ソシアネート化合物(C)および必要により末端停止剤
(D)とを反応させるポリウレタン系樹脂の製造方法に
おいて、前記ポリウレタン形成性成分(A) 、(B)
および(D)の少なくとも1種の分子鎖中に下記(1)
〜(II)の燐系極性基を有する化合物を使用し、沸点
が70℃未満の溶剤中で重合させることを特徴とするポ
リウレタン系樹脂の製造方法0 (I)    u      (I[I)(IV) (V) (Vl)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 ポリオール(A)、必要により鎖延長剤(B)、ポリイ
    ソシアネート化合物(C)および必要により末端停止剤
    (D)とを反応させるポリウレタン系樹脂の製造方法に
    おいて、前記ポリウレタン形成性成分(A)、(B)お
    よび(D)の少なくとも1種の分子鎖中に下記( I )
    〜(VI)の燐系極性基を有する化合物を使用し、沸点が
    70℃未満の溶剤中で重合させることを特徴とするポリ
    ウレタン系樹脂の製造方法。 ▲数式、化学式、表等があります▼( I ) ▲数式、化学式、表等があります▼(II) ▲数式、化学式、表等があります▼(III) ▲数式、化学式、表等があります▼(IV) ▲数式、化学式、表等があります▼(V) ▲数式、化学式、表等があります▼(VI) 〔R_1は炭素数8〜10の3価の炭化水素基、R_2
    は炭素数1〜12のアルキル基、シクロアルキル基、ア
    リール基、炭素数1〜12のアルコキシ基、シクロアル
    コキシ基、又はアリールオキシ基を示す。アリール基及
    びアリールオキシ基はハロゲン原子、ヒドロキシル基、
    −OM′(M′はアルカリ金属を示す。)またはアミノ
    基が結合したものでも良い。R_3、R_4は、炭素数
    1〜12のアルキレン基、シクロアルキレン基、アリー
    レン基、次式:▲数式、化学式、表等があります▼ で表される基(R_5は炭素数1〜12のアルキレン基
    、シクロアルキレン基、アリーレン基を示す。mは1〜
    4の任意の数値をとることができる。)、Mはアルカリ
    金属原子、又はアミノ基を示す。〕
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000007748A (ja) * 1998-04-24 2000-01-11 Dainippon Ink & Chem Inc 多官能ポリウレタン尿素ポリオール樹脂組成物およびそれを用いたラミネート用接着剤組成物
WO2009084656A1 (ja) * 2007-12-28 2009-07-09 Ube Industries, Ltd. 耐燃性ポリウレタンイミド樹脂、その樹脂組成物および硬化膜

Cited By (2)

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