JPH0517551A - ポリウレタンポリウレア水性分散体の製造方法 - Google Patents

ポリウレタンポリウレア水性分散体の製造方法

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JPH0517551A
JPH0517551A JP3193446A JP19344691A JPH0517551A JP H0517551 A JPH0517551 A JP H0517551A JP 3193446 A JP3193446 A JP 3193446A JP 19344691 A JP19344691 A JP 19344691A JP H0517551 A JPH0517551 A JP H0517551A
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光雄 遠山
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Ukima Chemicals and Color Mfg Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】耐水性、耐油性に優れた樹脂皮膜を形成し、か
つ長期間の貯蔵安定性を有するポリウレタンポリウレア
水性分散体を提供する。 【構成】芳香族ポリイソシアネート、ポリヒドロキシ化
合物及びカルボキシル基を含有する化合物とから得られ
るカルボキシル基含有末端NCO型ウレタンプレポリマ
ーに水、ポリアミン及び中和剤を加え鎖伸長と同時にエ
マルジョン化するポリウレタンポリウレア水性分散体の
製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は耐熱性、耐油性及び貯蔵
安定性に優れたポリウレタンポリウレア水性分散体の製
造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のポリウレタンポリウレア水性分散
体は、例えばポリウレタンプレポリマー骨格中に親水性
基を導入して自己乳化性を与え、中和しながら水中に分
散させた後、ポリアミンで鎖伸長してポリウレアとする
か、または疎水性のポリウレタンポリウレアを多量の乳
化剤の存在下、強制的に水に分散させたものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】前者のポリウレタンポ
リウレア水性分散体はウレタンプレポリマーを水中で中
和分散後、ポリアミン化合物により鎖伸長させる場合、
有機ポリイソシアネートとして芳香族ポリイソシアネー
トを使用するとイソシアネート基の反応性が非常に強い
ため、水との反応による高分子化が無視できない割合で
起こり、その後にポリアミンを加えて鎖伸長しても均質
な高分子分散体を得ることが困難であった。この問題を
解決するため、従来は有機ポリイソシアネートとして反
応性の弱い脂肪族系及び脂環族系ポリイソシアネートを
使用している。そのため従来のポリウレタンポリウレア
水性分散体は高価であり、かつ性能的にも十分満足され
るものでなかった。また、後者のポリウレタンポリウレ
ア水性分散体は、多量の乳化剤が残存するため、得られ
る樹脂皮膜の耐水性、耐溶剤性が劣り、なおかつ分散体
の安定性も良くない等の欠点を有していた。本発明者ら
は、上述した従来技術の欠陥を解消する目的を持って鋭
意研究を重ねた結果、有機ポリイソシアネートとして芳
香族ポリイソシアネートを用いこれにポリヒドロキル化
合物及びカルボキシル基を含有する化合物を反応せしめ
て得たカルボキシル基含有末端NCO型ウレタンプレポ
リマーに水、ポリアミン及び中和剤としての塩基性化合
物を加え鎖伸長と同時にエマルジョン化して得たポリウ
レタンポリウレア水性分散体が長期間の貯蔵安定性に極
めて優れており、またこの水性分散体により得られた樹
脂皮膜は耐水性、耐溶剤性にも優れていることを知見し
て本発明に到達した。
【0004】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は芳香
族ポリイソシアネート、ポリヒドロキシ化合物及びカル
ボキシル基を含有する化合物から得られるカルボキシル
基含有末端NCO型ウレタンプレポリマーに水、ポリア
ミン及び中和剤としての塩基性化合物を加え、鎖伸長と
同時にエマルジョン化することを特徴とするポリウレタ
ンポリウレア水性分散体の製造方法である。
【0005】更に詳細に説明すると、本発明で使用する
カルボキシル基を含有する末端NCO型ウレタンプレポ
リマーは常法に従ってカルボキシル基を含有するポリオ
ールと芳香族ポリイソシアネート化合物とをNCO/O
H比1.1以上、望ましくは1.5〜2.0で反応させ、
またはポリオールと芳香族ポリイソシアネートとカルボ
キシル基を含有する鎖伸長剤とをNCO/OH比1.1
以上、望ましくは1.5〜2.0で反応させて得ることが
できる。この際、イソシアネートと反応しない有機溶剤
を反応中、あるいは反応終了後に添加しても良い。
【0006】本発明において使用するポリオールとは、
化合物中に少なくとも2個の水酸基を有する化合物であ
って、従来からポリウレタン系樹脂製造に使用すること
ができる従来公知のポリオールを単独で、あるいは、2
種以上を混合して使用することができる。このような従
来公知のポリオールの好ましいものとしては、例えば、
分子量が300〜4000のポリエチレンアジペート、
ポリエチレンプロピレンアジペート、ポリエチレンブチ
レンアジペート、ポリジエチレンアジペート、ポリブチ
レンアジペート、ポリエチレンサクシネート、ポリブチ
レンサクシネート、ポリエチレンセバケート、ポリブチ
レンセバケート、ポリテトラメチレンエーテルグリコー
ル、ポリε−カプロラクトンオール、ポリヘキサメチレ
ンアジペート、ポリカーボネートオール、ポリエチレン
グリコール、ポリプロピレングリコール等が挙げられ
る。
【0007】本発明において使用する芳香族ポリイソシ
アネートとしては、トリレンジイソシアネート、4,4
−メチレンビス(フェニルイソシアネート)、1,5−
ナフタレンジイソシアネート等の芳香族環に直接、少な
くとも2個のイソシアネート基が結合している化合物、
及びこれらのビュレット化物やイソシアヌレート化物が
挙げられる。また、カルボキシル基を含有させる方法
は、トリオール(たとえばポリカプロラクトントリオー
ル)と酸無水物(たとえば無水フタル酸)とから合成さ
れる半エステルを利用する半エステル共重合法を用いて
も良いし、2個の水酸基と1個以上のカルボキシル基を
持つ化合物(たとえばジメチロールプロピオン酸)を共
重合させても良い。
【0008】本発明において使用するポリアミンとは、
1級または2級のアミノ基を2個以上含有する化合物で
あって、ヒドラジン、エチレンジアミン、ジエチレント
リアミン、トリエチレンテトラミン、ヘキサメチレンジ
アミン、キシリレンジアミン、メタフェニレンジアミ
ン、ピペラジン、マレイン酸ヒドラジド等が挙げられる
が、ポリアミンの60モル%以上がヒドラジンでないと
安定な分散体が得られない。範囲が限定される原因は必
ずしも明らかではないが、プレポリマーとの反応速度と
生成するポリウレタンポリウレアの親水性が起因してい
ると考えられる。
【0009】ポリアミンの使用量はウレタンプレポリマ
ーのイソシアネート基の50〜150%(好ましくは7
0〜100%)で任意に選ぶことができる。また、中和
剤としての塩基性化合物としては、例えば水酸化ナトリ
ウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム等の無機塩基
類、アンモニア水、トリメチルアミン、トリエチルアミ
ン、トリエチレンジアミン、ジメチルアミノエタノー
ル、N−メチルモルホリン等の第3級アミン類が挙げら
れる。中和剤の使用量はカルボキシル基を含有する末端
NCO型ウレタンプレポリマーのカルボキシル基の当量
の50〜100%が好ましい。使用量が多くなるに従っ
て透明性が増し、粘度が上昇するので用途、用法によっ
て適量を選定する。
【0010】本発明の方法を実施するには、水、ポリア
ミン、中和剤の混合物の中に、撹拌しながらカルボキシ
ル基を含有する末端NCO型ウレタンプレポリマーを添
加しても良いし、末端NCO型ウレタンプレポリマーを
撹拌しながらこれに水、ポリアミン、中和剤を添加する
方法を取っても良い。容易に不揮発分10〜60%のポ
リウレタンポリウレア水性分散体を得ることができる
が、有機溶剤を使用し、分散体製造後に除去する方法を
採用すれば、80%前後まで不揮発分を高めることがで
きる。
【0011】
【作用】本発明は、カルボキシル基含有末端NCO型ウ
レタンプレポリマーに、水、ヒドラジンを主体とするポ
リアミン、中和剤の混合物を加えるという製造方法を取
ることによって、芳香族ポリイソシアネートを使用しな
がら、水/イソシアネート間の副反応を抑制しつつポリ
ウレタンポリウレアを合成し、水中に安定に分散させる
ことを可能にした。これにより、安価で耐熱性、耐油性
等の性能に優れた安定なポリウレタンポリウレア水性分
散体を供給できるようになった。以下、実施例により本
発明を具体的に説明する。
【0012】
【実施例】
実施例1 PPGジオール1000[商品名:ジオール1000三
井東圧化学社製品]500重量部、ジメチロールプロピ
オン酸40重量部、TDI208重量部を、80℃で5
時間反応させてNCO含有率3.81%、カルボキシル
基含有率0.4ミリ当量のウレタンプレポリマー[1]
を得た。このウレタンプレポリマー[1]748重量部
を50℃まで冷却し、撹拌しながら、水1104重量
部、トリエチルアミン24.1重量部、60%水加ヒド
ラジン20.2重量部、イソフォロンジアミン4.61重
量部の混合液を滴下する。滴下終了後、60℃で1時間
反応させて不揮発分40%のポリウレタンポリウレア水
性分散体を得た。
【0013】実施例2 ポリカプロラクトンジオール2000[商品名:プラク
セル220ダイセル化学工業社製品]500重量部、商
品名プラクセル305[ポリカプロラクトントリオール
500:ダイセル化学工業]100重量部と無水フタル
酸27重量部とを120℃で3時間反応させて得られた
半エステル129重量部、TDI117重量部を、アセ
トン187重量部の存在下、70℃で8時間反応させて
NCO含有率2.06%、カルボキシル基含有率0.24
mm当量のウレタンプレポリマー[2]を得た。このウレ
タンプレポリマー[2]933重量部を50℃まで冷却
し、撹拌しながら、水894重量部、ジメチルアミノエ
タノール15.4重量部、60%水加ヒドラジン19.5
重量部の混合液を滴下する。滴下終了後、60℃で1時
間反応させ、更に同温度で1時間100mmHgに減圧処理
してアセトンを除去し、不揮発分45%のポリウレタン
ポリウレア水性分散体を得た。
【0014】実施例3 ポリバレロラクトンジオール2000[クラポールL−
2010:クラレ]500重量部、ジメチロールプロピ
オン酸33.4重量部、TDI156重量部を、アセト
ン77重量部の存在下、80℃で5時間反応させてNC
O含有率3.93%、カルボキシル基含有率0.33mm当
量のウレタンプレポリマー[3]を得た。このウレタン
プレポリマー[3]766重量部を50℃まで冷却し、
撹拌しながら、水1250重量部、25%アンモンア水
34.8重量部、60%水加ヒドラジン23.6重量部、
エチレンジアミン2.2重量部の混合液を滴下する。滴
下終了後、60℃で1時間反応させ、更に同温度で1時
間100mmHgで減圧処理してアセトンを除去し、不揮発
分35%の水系ポリウレタンポリウレアを得た。
【0015】比較例1 実施例1で得られたウレタンプレポリマー[1]748
重量部を、水1104重量部、トリエチルアミン24.
1重量部の混合溶液中に撹拌しながら滴下し、水分散体
とした後これに20.2重量部の60%水加ヒドラジン
と4.61重量部のイソフォロンジアミンを加えて60
℃で1時間反応させて不揮発分40%のポリウレタンポ
リウレア水性分散体を得た。
【0016】比較例2 実施例1で得られたウレタンプレポリマー[1]748
重量部を、水1104重量部、トリエチルアミン24.
1重量部、イソフォロンジアミン46.1重量部の混合
溶液中に撹拌しながら滴下し、不揮発分40%のポリウ
レタンポリウレア水性分散体を得ようとしたが、樹脂分
が凝集し分散体を得られなかった。
【0017】比較例3 実施例2で得られたウレタンプレポリマー[2]933
重量部を室温まで冷却し、水894重量部、ジメチルア
ミノエタノール15.4重量部の混合液を撹拌しながら
滴下し、水分散体した後、19.5重量部の60%水加
ヒドラジンを加える。60℃で1時間反応させ、更に同
温度で1時間100mmHgに減圧処理してアセトンを除去
して不揮発分45%のポリウレタンポリウレア水性分散
体を得た。
【0018】比較例4 実施例2で得られたウレタンプレポリマー[2]933
重量部を室温まで冷却し、水897重量部、ジメチルア
ミノエーテル15.4重量部、エチレンジアミン11重
量部の混合液を撹拌しながら滴下し、60℃で1時間反
応させ、更に同温度で1時間100mmHgに減圧処理して
アセトンを除去して不揮発分45%のポリウレタンポリ
ウレア水性分散体を得た。
【0019】比較例5 実施例3で得られたウレタンプレポリマー[3]766
重量部を、水1250重量部、25%アンモニア水3
4.8重量部の混合溶液中に撹拌しながら滴下し、水分
散体とした後、23.6重量部の60%水加ヒドラジン
と2.2重量部のエチレンジアミンを加えて60℃で1
時間反応させ、更に同温度で1時間100mmHgに減圧処
理してアセトンを除去し、不揮発分35%の水系ポリウ
レタンポリウレアを得た。上記の実施例1、実施例2、
実施例3、比較例1、2、3、4及び5で得たポリウレ
タンポリウレア水性分散体を直径50mm、高さ300mm
の円筒ガラス容器に入れ、密栓して2カ月間静置し、水
性分散体の安定性を試験した結果を第1表に示す。
【0020】 第1表(ポリウレタンポリウレア水性分散体の安定性) 試料 2カ月放置後の状態 実施例1 異常なし 実施例2 異常なし 実施例3 異常なし 比較例1 分離・沈降 比較例2 分散体を得ず 比較例3 分離・沈降 比較例4 ゲル化 比較例5 分離・沈降
【0021】
【発明の効果】本発明によれば、芳香族ポリイソシアネ
ートを使用しながらポリウレタンポリウレアを水中に長
期間安定に分散させることができる。また本発明により
得られたポリウレタンポリウレア水性分散体は、塗料、
印刷インキ、接着剤及び繊維コーティング剤等に用いら
れ、耐水性、耐油性に優れた樹脂皮膜を形成することが
できる。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】芳香族ポリイソシアネート、ポリヒドロキ
    シ化合物及びカルボキシル基を含有する化合物とから得
    られるカルボキシル基含有末端NCO型ウレタンプレポ
    リマーに水、ポリアミン及び中和剤としての塩基性化合
    物を加え、鎖伸長と同時にエマルジョン化することを特
    徴とするポリウレタンポリウレア水性分散体の製造方
    法。
  2. 【請求項2】ポリアミンの60モル%以上がヒドラジン
    であることを特徴とする請求項1記載の製造方法。
JP19344691A 1991-07-08 1991-07-08 ポリウレタンポリウレア水性分散体の製造方法 Expired - Lifetime JP3193400B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0741156A1 (de) * 1995-05-02 1996-11-06 Hoechst Aktiengesellschaft Hydroxyfunktionelle Polyurethan-Polyharnstoffe und deren Verwendung als Dispergiermittel

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0741156A1 (de) * 1995-05-02 1996-11-06 Hoechst Aktiengesellschaft Hydroxyfunktionelle Polyurethan-Polyharnstoffe und deren Verwendung als Dispergiermittel

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