JPH0753661A - Aqueous polyurethane and aqueous resin composition containing the same - Google Patents

Aqueous polyurethane and aqueous resin composition containing the same

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JPH0753661A
JPH0753661A JP5199549A JP19954993A JPH0753661A JP H0753661 A JPH0753661 A JP H0753661A JP 5199549 A JP5199549 A JP 5199549A JP 19954993 A JP19954993 A JP 19954993A JP H0753661 A JPH0753661 A JP H0753661A
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aqueous
polyurethane
aqueous polyurethane
water
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JP5199549A
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Kazuhiko Ide
和彦 井出
Takashi Mihoya
隆 三保谷
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Toyo Ink Mfg Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、貯蔵安定性、耐水性、基材への密着
性、顔料分散性に優れた水性ポリウレタンの提供を目的
とする。 【構成】下記一般式で示されるアルキレンオキサイド付
加重合体(A) と、有機ジイソシアネート化合物(B) とを
反応させてなる水性ポリウレタン。 X−(O−C2 4 )m −(O−Y)n −OCH2 CH
(OH)CH2 OH (式中、Xは炭素数が1〜4の炭化水素基を、Yは炭素
数が3〜8の炭化水素基を表し、mは1〜100 の整数
を、nはm以下の負ではない整数を表す。) 【効果】本発明の水性ポリウレタンは、従来のポリウレ
タン水性分散物では適用できなかった各種、広範囲の用
途、すなわち印刷インキ、塗料、接着剤、繊維処理剤、
表面処理剤、樹脂系あるいは水系重合反応の乳化剤など
に使用できる。
(57) [Summary] [Object] An object of the present invention is to provide an aqueous polyurethane excellent in storage stability, water resistance, adhesion to a substrate, and pigment dispersibility. [Structure] An aqueous polyurethane obtained by reacting an alkylene oxide addition polymer (A) represented by the following general formula with an organic diisocyanate compound (B). X- (O-C 2 H 4 ) m - (O-Y) n -OCH 2 CH
(OH) CH 2 OH (In the formula, X represents a hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms, Y represents a hydrocarbon group having 3 to 8 carbon atoms, m is an integer of 1 to 100, and n is Represents a non-negative integer no greater than m.) [Effect] The aqueous polyurethane of the present invention has various and wide-ranging uses that cannot be applied to conventional aqueous polyurethane dispersions, that is, printing inks, paints, adhesives, fiber treatment agents. ,
It can be used as a surface treating agent, an emulsifier for resin-based or water-based polymerization reactions, and the like.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、塗料、印刷インキ、接
着剤、繊維処理剤、表面処理剤等の構成樹脂として、あ
るいは高分子乳化剤として有用な水性ポリウレタン、な
らびに前記ポリウレタンを必須の樹脂成分として含有し
てなる水性樹脂組成物に関する。さらに詳しくは、貯蔵
安定性、耐水性、基材への密着性、顔料分散性に優れた
水性ポリウレタン、ならびにこれを含有してなる水性樹
脂組成物に関する。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to an aqueous polyurethane useful as a constituent resin for paints, printing inks, adhesives, fiber treatment agents, surface treatment agents, etc., or as a high molecular weight emulsifier, and an essential resin component of said polyurethane. And an aqueous resin composition containing More specifically, it relates to an aqueous polyurethane having excellent storage stability, water resistance, adhesion to a substrate, and pigment dispersibility, and an aqueous resin composition containing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、塗料、印刷インキ、接着剤等にお
いては、塗装・印刷等の加工時の適応性を確保するため
に有機溶剤等に樹脂分等を溶解せしめるのが普通であっ
た。しかし、近年、労働作業環境、地球環境保全等の見
地から、塗料、印刷インキ等の水性化が急務となってい
る。一方、ポリウレタン樹脂は、塗料、印刷インキ等を
初めとして様々な分野において用いられていが、このよ
うな社会環境の中で水性ポリウレタン樹脂を塗料、イン
キ等に用いる試みも盛んに行なわれている。一般に、ポ
リウレタン樹脂を水性化する場合には、カルボキシル基
や三級アミノ基等で代表されるイオン性基を樹脂分子内
に導入し、それらを揮発性の塩基や酸により中和し塩と
する事で親水性を付与している。この場合、樹脂内のイ
オン性基の濃度、中和度、樹脂骨格の親水性等により分
散型若しくは溶解型の形態をとる。
2. Description of the Related Art Conventionally, in paints, printing inks, adhesives and the like, it has been customary to dissolve a resin component or the like in an organic solvent or the like in order to ensure adaptability during processing such as painting and printing. However, in recent years, it has become an urgent need to make paints, printing inks, and the like water-based from the viewpoints of labor work environment, global environment conservation, and the like. On the other hand, polyurethane resins are used in various fields such as paints and printing inks, and attempts to use water-based polyurethane resins for paints, inks and the like have been actively made in such a social environment. Generally, when a polyurethane resin is made water-based, an ionic group represented by a carboxyl group or a tertiary amino group is introduced into the resin molecule, and these are neutralized with a volatile base or acid to form a salt. It imparts hydrophilicity. In this case, depending on the concentration of the ionic groups in the resin, the degree of neutralization, the hydrophilicity of the resin skeleton, and the like, the dispersion type or the dissolution type is adopted.

【0003】水性ポリウレタン樹脂を得ようとする場
合、イオン性官能基単独で水性化しようとすると基材へ
の密着性や顔料分散性は比較的良好であるが、貯蔵安定
性や耐水性が悪いなどの欠点があるため、非イオン性官
能基単独あるいはイオン性官能基と併用してこれらの欠
点を補う方法が提案されている。例えば、ポリエチレン
グリコールまたはポリエチレングリコールモノアルキル
エーテルを有機ジイソシアネートと反応させ主鎖中また
は連鎖末端にポリオキシエチレン単位を導入する方法は
従来より知られている。この方法によって得られる水性
ポリウレタンは、貯蔵安定性や耐水性は良いが、基材へ
の密着性や顔料分散性が不十分であり、満足な性能が得
られない欠点があった。
When an aqueous ionic functional group is used alone to obtain an aqueous polyurethane resin, its adhesion to a substrate and pigment dispersibility are relatively good, but its storage stability and water resistance are poor. Therefore, a method of compensating for these drawbacks by using a nonionic functional group alone or in combination with an ionic functional group has been proposed. For example, a method of reacting a polyethylene glycol or a polyethylene glycol monoalkyl ether with an organic diisocyanate to introduce a polyoxyethylene unit into the main chain or at the chain end is conventionally known. The water-based polyurethane obtained by this method has good storage stability and water resistance, but has a drawback that the adhesiveness to the substrate and the pigment dispersibility are insufficient and satisfactory performance cannot be obtained.

【0004】また、特開平1-104612号公報や特開平1-10
4613号公報には、側鎖にポリオキシエチレン鎖を導入す
る方法が開示されている。具体的には、1モルの有機ジ
イソシアネートと大体1モルのポリエチレングリコール
モノエーテルとを反応させ、次いで大体1モルのジアル
カノールアミンとを反応させることによって得られる生
成物をさらに有機ジイソシアネートと反応させて側鎖へ
の導入を行っている。しかし、この方法によって得られ
るポリウレタンの水性分散物は、中間物の合成時に未反
応の有機ジイソシアネートが残留するので、増粘による
流動性の低下や場合によってはポリウレタンがゲル化す
るなどの欠点を有していた。
Further, JP-A-1-104612 and JP-A-1-10
Japanese Patent No. 4613 discloses a method of introducing a polyoxyethylene chain into a side chain. Specifically, the product obtained by reacting 1 mol of organic diisocyanate with about 1 mol of polyethylene glycol monoether and then reacting with about 1 mol of dialkanolamine is further reacted with organic diisocyanate. Introduced into the side chain. However, the aqueous dispersion of polyurethane obtained by this method has drawbacks such as unreacted organic diisocyanate remaining during the synthesis of the intermediate, resulting in a decrease in fluidity due to thickening and, in some cases, polyurethane gelation. Was.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、前記し
た水性ポリウレタン樹脂の欠点を改善すべく鋭意検討を
重ねた結果、特定のアルキレンオキサイド付加重合体を
ジイソシアネート化合物と反応させることにより、貯蔵
安定性、耐水性、基材への密着性、顔料分散性に優れた
水分散化若しくは水溶化可能なポリウレタンが得られる
ことを見出し、本発明に至った。さらに、該ポリウレタ
ンを必須成分として含有してなる水性分散物が前述した
諸特性を満足することを見出した。
DISCLOSURE OF INVENTION Problems to be Solved by the Invention The inventors of the present invention have conducted extensive studies to improve the above-mentioned drawbacks of the aqueous polyurethane resin, and as a result, by reacting a specific alkylene oxide addition polymer with a diisocyanate compound, storage The present inventors have found that a water-dispersible or water-soluble polyurethane having excellent stability, water resistance, adhesion to a substrate, and pigment dispersibility can be obtained, and the present invention has been completed. Further, it has been found that an aqueous dispersion containing the polyurethane as an essential component satisfies the above-mentioned various properties.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は、下記一般式で
示されるアルキレンオキサイド付加重合体(A) と、有機
ジイソシアネート化合物(B) とを反応させてなる水性ポ
リウレタンおよび該ポリウレタンを含有してなる水性樹
脂組成物を提供する。さらに、アルキレンオキサイド付
加重合体(A) と、有機ジイソシアネート化合物(B) と、
イソシアネート基と反応性の2個以下の活性水素および
カルボキシル基または三級アミノ基を有する化合物(C)
を反応させてなる水性ポリウレタンにおいて、(C) の分
子内にカルボキシル基が存在する場合には分子内に共存
する活性水素がイソシアネート基に対してカルボキシル
基よりも反応性であることを必須とする水性ポリウレタ
ンおよび該ポリウレタンを含有してなる水性樹脂組成物
を提供する。 X−(O−C2 4 )m −(O−Y)n −OCH2 CH
(OH)CH2 OH (式中、Xは炭素数が1〜4の炭化水素基を、Yは炭素
数が3〜8の炭化水素基を表し、mは1〜100 の整数
を、nはm以下の負ではない整数を表す。)
The present invention comprises an aqueous polyurethane obtained by reacting an alkylene oxide addition polymer (A) represented by the following general formula with an organic diisocyanate compound (B) and a polyurethane containing the same. The following aqueous resin composition is provided. Further, an alkylene oxide addition polymer (A), an organic diisocyanate compound (B),
Compound (C) having two or less active hydrogens reactive with an isocyanate group and a carboxyl group or a tertiary amino group
When a carboxyl group is present in the molecule of (C) in the aqueous polyurethane obtained by reacting with, it is essential that the active hydrogen coexisting in the molecule is more reactive with the isocyanate group than the carboxyl group. Provided are an aqueous polyurethane and an aqueous resin composition containing the polyurethane. X- (O-C 2 H 4 ) m - (O-Y) n -OCH 2 CH
(OH) CH 2 OH (In the formula, X represents a hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms, Y represents a hydrocarbon group having 3 to 8 carbon atoms, m is an integer of 1 to 100, and n is Represents a non-negative integer less than or equal to m.)

【0007】上記一般式中、Xで表される炭化水素基の
炭素数が5以上であると、得られるポリウレタンの親水
性、基材への密着性等が損なわれる場合があり好ましく
ない。また、式中(O−C2 4 )で示されるオキシエ
チレン繰り返し単位の数mは、1〜100 の範囲でなけれ
ばならない。nが 100を超えると、得られるポリウレタ
ンの耐水性、機械的特性等を損なう場合があり好ましく
ない。また、Yで表される炭化水素基の炭素数が9以上
になると得られるポリウレタンの親水性、機械的特性等
に支障をきたす場合があり好ましくない。(O−Y)繰
り返し単位の数nは、mを超えない様にすることが必要
である。nがmを超えると、得られるポリウレタンの親
水性が不十分になる場合があり好ましくない。
In the above general formula, when the hydrocarbon group represented by X has 5 or more carbon atoms, the hydrophilicity of the obtained polyurethane and the adhesion to the substrate may be impaired, which is not preferable. Further, the number m of the oxyethylene repeating units represented by (O—C 2 H 4 ) in the formula must be in the range of 1 to 100. When n exceeds 100, the water resistance and mechanical properties of the resulting polyurethane may be impaired, which is not preferable. Further, if the number of carbon atoms of the hydrocarbon group represented by Y is 9 or more, the hydrophilicity and mechanical properties of the resulting polyurethane may be impaired, which is not preferable. It is necessary that the number n of (O-Y) repeating units does not exceed m. When n exceeds m, the hydrophilicity of the obtained polyurethane may be insufficient, which is not preferable.

【0008】なお、(O−C2 4 )及び(O−Y)繰
り返し単位は便宜上、式で示したように記述したが、必
ずしもブロック性を持って分布している必要はない。ア
ルキレンオキサイド付加重合体(A) の具体例としては、
ポリ(オキシエチレン)モノメチルエーテルのグリシド
ール付加物、ポリ(オキシエチレン)モノエチルグリシ
ジルエーテルの水和物、ポリ(オキシエチレン/オキシ
プロピレン/オキシブチレン)モノブチルエーテルのグ
リシドール付加物等が挙げられる。
Although the (O—C 2 H 4 ) and (O—Y) repeating units are described as shown by the formula for the sake of convenience, they need not necessarily be distributed with blockiness. Specific examples of the alkylene oxide addition polymer (A) include:
Examples thereof include poly (oxyethylene) monomethyl ether glycidol adducts, poly (oxyethylene) monoethyl glycidyl ether hydrates, and poly (oxyethylene / oxypropylene / oxybutylene) monobutyl ether glycidol adducts.

【0009】有機ジイソシアネート化合物(B) として
は、トリレンジイソシアネート、4,4'−ジフェニルメタ
ンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネー
ト、キシリレンジイソシアネート、1,5-ナフタレンジイ
ソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ジメリー
ルジイソシアネート、リジンジイソシアネート、水添4,
4'−ジフェニルメタンジイソシアネート、水添トリレン
ジイソシアネートなどのジイソシアネート類、あるいは
これらとグリコール類またはジアミン類との両末端イソ
シアネートアダクト体等が挙げられ、これら従来公知の
有機ジイソシアネートは、単独あるいは2種類以上の混
合物として用いることができる。
Examples of the organic diisocyanate compound (B) include tolylene diisocyanate, 4,4'-diphenylmethane diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, xylylene diisocyanate, 1,5-naphthalene diisocyanate, isophorone diisocyanate, dimeryl diisocyanate, lysine diisocyanate and water. Appendix 4,
Examples thereof include diisocyanates such as 4′-diphenylmethane diisocyanate and hydrogenated tolylene diisocyanate, or both-end isocyanate adducts of these with glycols or diamines. These conventionally known organic diisocyanates may be used alone or in combination of two or more. It can be used as a mixture.

【0010】また、本発明の水性ポリウレタンは、その
側鎖にエチレンオキサイド付加物を主体とする親水性連
鎖を有するため良好な水溶性、水分散性を有するが、さ
らに親水性を向上させるため、前述したポリアルキレン
オキサイド付加重合体(A) 以外の、イソシアネート基と
反応性の2個以下の活性水素およびカルボキシル基また
は三級アミノ基を有する化合物(C) を樹脂分子内に含有
させることができる。活性水素化合物(C) は、その分子
内にカルボキシル基を有する場合には分子内に共存する
活性水素がイソシアネート基に対してカルボキシル基よ
り反応性である必要がある。該活性水素がイソシアネー
ト基に対してカルボキシル基よりも反応性に劣ると、得
られるポリウレタン樹脂中にカルボキシル基が導入され
ず、水性ポリウレタンの使用方法によっては期待する親
水性が得られない場合がある。
Further, the aqueous polyurethane of the present invention has good water solubility and water dispersibility because it has a hydrophilic chain mainly composed of an ethylene oxide adduct in its side chain, but since it further improves hydrophilicity, Other than the above-mentioned polyalkylene oxide addition polymer (A), a compound (C) having two or less active hydrogens reactive with an isocyanate group and a carboxyl group or a tertiary amino group can be contained in the resin molecule. . When the active hydrogen compound (C) has a carboxyl group in the molecule, active hydrogen coexisting in the molecule needs to be more reactive than the carboxyl group with respect to the isocyanate group. When the active hydrogen is inferior to the carboxyl group in reactivity with the isocyanate group, the carboxyl group is not introduced into the obtained polyurethane resin, and the expected hydrophilicity may not be obtained depending on the method of using the aqueous polyurethane. .

【0011】イソシアネート基と反応性の2個以下の活
性水素およびカルボキシル基を有する化合物としては、
ジメチロールプロピオン酸、アミノ酸並びにそれらのオ
キシアルキル化生成物及びポリエステル化生成物、ジア
ミノカルボン酸、ジメチルエタノールアミン等が挙げら
れる。イソシアネート基と反応性の2個以下の活性水素
および三級アミノ基を有する化合物としては、メチルジ
エタノールアミン、エチルジエタノールアミン等を挙げ
ることができる。これらは、単独あるいは2種類以上の
混合物として用いることができる。
The compound having two or less active hydrogens and carboxyl groups reactive with an isocyanate group is
Dimethylolpropionic acid, amino acids and their oxyalkylation products and polyesterification products, diaminocarboxylic acids, dimethylethanolamine and the like can be mentioned. Examples of the compound having two or less active hydrogens reactive with an isocyanate group and a tertiary amino group include methyldiethanolamine and ethyldiethanolamine. These can be used alone or as a mixture of two or more kinds.

【0012】また、本発明の水性ポリウレタンは、必要
に応じて上記した(A) 、(C) 以外の、イソシアネート基
と反応性の2個以下の活性水素を有する化合物を併用し
て得ることもできる。このような化合物としては、例え
ばエチレングリコール、プロピレングリコール、1,4-ブ
チレングリコール、1,3-ブチレングリコール、ブテンジ
オール、メチル−1,5-ペンタンジオール、ヘキサンジオ
ール、シクロヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタ
ノール、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ジエチ
レングリコール、ジプロピレングリコールなどの低分子
量ジオール、ポリエチレングリコール、ポリプロリレン
グリコール、ポリエチレン−ポリプロピレングリコー
ル、ポリブチレングリコール、ポリテトラメチレングリ
コールなどのポリアルキレングリコールや公知のポリエ
ステルポリオール、5-スルホイソフタル酸ナトリウム単
位を含有するポリエステルポリオール、ポリカーボネー
トポリオール,エチレンジアミン、トリメチレンジアミ
ン、テトラメチレンジアミン、ペンタメチレンジアミ
ン、1,7-ジアミノヘプタン、1,8-ジアミノオクタン、キ
シリレンジアミン、1,4-ジアミノシクロヘキサン、イソ
ホロンジアミン、フェニレンジアミンなどが挙げられ
が、これらに限定されるものではない。これらの化合物
は、得られるべきポリウレタンの諸特性並びに使用用途
に応じて適宜選択して用いることができる。
If desired, the aqueous polyurethane of the present invention may be obtained by using a compound other than the above-mentioned (A) and (C) in combination with a compound having two or less active hydrogens reactive with an isocyanate group. it can. Examples of such a compound include ethylene glycol, propylene glycol, 1,4-butylene glycol, 1,3-butylene glycol, butenediol, methyl-1,5-pentanediol, hexanediol, cyclohexanediol, cyclohexanedimethanol, Low molecular weight diols such as bisphenol A, bisphenol F, diethylene glycol and dipropylene glycol, polyethylene glycol, polyprorylene glycol, polyethylene-polypropylene glycol, polybutylene glycol, polyalkylene glycols such as polytetramethylene glycol, and known polyester polyols, 5- Polyester polyol containing sodium sulfoisophthalate unit, polycarbonate polyol, ethylenediamine, trimethylene Diamine, tetramethylenediamine, pentamethylenediamine, 1,7-diaminoheptane, 1,8-diaminooctane, xylylenediamine, 1,4-diaminocyclohexane, isophoronediamine, phenylenediamine and the like, but are not limited thereto. Not something. These compounds can be appropriately selected and used according to various properties of the polyurethane to be obtained and intended use.

【0013】本発明の水性ポリウレタンは、上記(A) 、
(B) 及び(C) 成分を従来公知のポリウレタンの合成手法
に準じて反応させることにより得られる。すなわち、全
成分を一括仕込みで反応させるワンショット法や末端イ
ソシアネートプレポリマーを生成した後に、鎖延長剤で
高分子量化するプレポリマー法が利用できる。特に好ま
しいのは後者の方法である。プレポリマー法では、ポリ
アルキレンオキサイド付加重合体(A) とそれ以外の活性
水素化合物(C) とを過剰量の有機ジイソシアネート(B)
と従来公知の方法に従って室温〜140 ℃、好ましくは40
〜100 ℃で反応させ、末端イソシアネート基を有するプ
レポリマーを調製する。
The aqueous polyurethane of the present invention has the above-mentioned (A),
It can be obtained by reacting the components (B) and (C) according to a conventionally known polyurethane synthesis method. That is, a one-shot method in which all components are charged in a batch and reacted, or a prepolymer method in which a chain extender is used to increase the molecular weight after a terminal isocyanate prepolymer is generated can be used. The latter method is particularly preferable. In the prepolymer method, the polyalkylene oxide addition polymer (A) and the other active hydrogen compound (C) are added in excess of the organic diisocyanate (B).
And room temperature to 140 ° C., preferably 40
The reaction is carried out at -100 ° C to prepare a prepolymer having a terminal isocyanate group.

【0014】プレポリマーの調製には、必要に応じて従
来公知のウレタン化触媒、例えばジラウリン酸ジブチル
錫、オクチル酸錫、トリエチルアミン、N,N-ジメチルベ
ンジルアミン、水酸化ナトリウム、ジエチル亜鉛テトラ
(n-ブトキシ)チタンなどを用いることができる。さら
に前記プレポリマーの調製は無溶剤下でも行いうるが、
反応の均一化や粘度調整のためにイソシアネート基に対
して不活性な有機溶剤を使用することもできる。それら
の有機溶媒の具体例としては、アセトン、メチルエチル
ケトン、酢酸エチル、ジオキサン、アセトニトリル、テ
トラヒドロフランなどを挙げることができる。これらの
有機溶剤は、ポリウレタンあるいは水性樹脂組成物中に
残存しても支障がなければそのまま残すこともできる
し、加熱操作や減圧操作などによって反応終了後に除去
しても良い。
For the preparation of the prepolymer, if necessary, conventionally known urethanization catalysts such as dibutyltin dilaurate, tin octylate, triethylamine, N, N-dimethylbenzylamine, sodium hydroxide, diethylzinc tetra (n) are used. -Butoxy) Titanium or the like can be used. Furthermore, the preparation of the prepolymer can be carried out without solvent,
It is also possible to use an organic solvent which is inactive with respect to isocyanate groups in order to make the reaction uniform and adjust the viscosity. Specific examples of these organic solvents include acetone, methyl ethyl ketone, ethyl acetate, dioxane, acetonitrile, tetrahydrofuran and the like. If these organic solvents remain in the polyurethane or the aqueous resin composition without any problem, they can be left as they are, or they may be removed after the reaction is completed by a heating operation or a pressure reducing operation.

【0015】本発明の水性ポリウレタンは、前記イソシ
アネート末端ポリウレタンプレポリマーを活性水素を含
有するいわゆる鎖延長剤で鎖延長することにより製造し
得る。その際、鎖延長した後に従来公知の方法にて水に
分散若しくは溶解し、さらに使用した有機溶剤を必要に
応じて除去することもできるし、前記プレポリマーを水
に分散させながらあるいは分散後に鎖延長剤で鎖延長す
ることもできる。鎖延長に際しては、前記プレポリマー
溶液を攪拌しながら水に加えるか、あるいはプレポリマ
ー溶液に攪拌しながら水を加えても良い。これらの反応
方法は、目的に応じて選択することができる。また、前
記プレポリマー中にイオン性官能基、例えばカルボキシ
ル基または三級アミノ基が存在する場合には、これらの
イオン性官能基を適当な対イオンにより塩とすることが
できる。
The aqueous polyurethane of the present invention can be produced by chain-extending the isocyanate-terminated polyurethane prepolymer with a so-called chain extender containing active hydrogen. At that time, after chain extension, it can be dispersed or dissolved in water by a conventionally known method, and the used organic solvent can be removed if necessary, or while the prepolymer is dispersed in water or after the chain is dispersed. The chain can be extended with an extender. Upon chain extension, the prepolymer solution may be added to water with stirring, or water may be added to the prepolymer solution with stirring. These reaction methods can be selected according to the purpose. When an ionic functional group such as a carboxyl group or a tertiary amino group is present in the prepolymer, the ionic functional group can be converted into a salt with an appropriate counter ion.

【0016】鎖延長剤としては、エチレングリコール、
ブタンジオールなどのポリオール、アミノアルコール、
エチレンジアミン、ジアミノジフェニルメタン、イソホ
ロンジアミン、ピペラジンなどの1級もしくは2級の脂
肪族、脂環式、芳香族、アラルキル系もしくは複素環式
のアミン特にジアミン、ヒドラジンまたはアジピン酸ビ
スヒドラジドなどのヒドラジン化合物、水などが単独で
または2種以上混合して使用できる。
As the chain extender, ethylene glycol,
A polyol such as butanediol, an amino alcohol,
Primary or secondary aliphatic, alicyclic, aromatic, aralkyl or heterocyclic amines such as ethylenediamine, diaminodiphenylmethane, isophoronediamine and piperazine, especially hydrazine compounds such as diamine, hydrazine and adipic acid bishydrazide, water Etc. can be used alone or in combination of two or more.

【0017】鎖延長剤の使用量は、プレポリマー中の遊
離イソシアネート基1当量に対して0.7〜1.1 になる量
が好ましい。この範囲外では、得られるポリウレタンの
保存安定性や皮膜強度の低下、変着色などの悪影響が見
られる。ただし、鎖延長剤が水の場合には、イソシアネ
ートに対して大過剰になるので適用できない。鎖延長反
応は、活性水素とイソシアネートの反応性に応じて、室
温〜95℃の範囲で行うことがでる。特に鎖延長剤がアミ
ンやヒドラジンの場合には、室温〜50℃で行うことが好
ましい。
The amount of the chain extender used is preferably 0.7 to 1.1 with respect to 1 equivalent of free isocyanate groups in the prepolymer. Outside this range, adverse effects such as deterioration in storage stability and film strength of the resulting polyurethane and discoloration are observed. However, when the chain extender is water, it cannot be applied because it is in large excess with respect to the isocyanate. The chain extension reaction can be carried out at room temperature to 95 ° C. depending on the reactivity between active hydrogen and isocyanate. Particularly when the chain extender is amine or hydrazine, it is preferably carried out at room temperature to 50 ° C.

【0018】本発明の水性ポリウレタンは、水分散化も
しくは水溶化後そのまま使用することもできるが、通常
は併用された各種有機溶剤を除去する目的で、加熱操
作、減圧操作により、水と共に共沸除去する工程を採用
するのが一般的である。本発明の水性ポリウレタンは、
そのままでも木材、金属、ガラス、繊維、皮革、プラス
チックフィルム、発泡体などの任意の基材に、印刷、塗
工、含浸、噴霧などの慣用の方法にて樹脂皮膜を形成で
きる。また、本発明の水性ポリウレタンは、樹脂系ある
いは水系重合反応の乳化剤や、ポリエチレン、ポリプロ
ピレン、ポリエステル、ナイロン、ポリウレタン、皮革
などの接着剤としても使用できる。
Although the aqueous polyurethane of the present invention can be used as it is after being dispersed in water or made water-soluble, it is usually azeotropically distilled with water by heating or depressurizing for the purpose of removing various organic solvents used together. It is common to employ a step of removing. The aqueous polyurethane of the present invention is
Even as it is, a resin film can be formed on any substrate such as wood, metal, glass, fiber, leather, plastic film and foam by a conventional method such as printing, coating, impregnation and spraying. The water-based polyurethane of the present invention can also be used as an emulsifier for resin-based or water-based polymerization reaction, or as an adhesive for polyethylene, polypropylene, polyester, nylon, polyurethane, leather and the like.

【0019】さらに、本発明の水性ポリウレタンは、他
の慣用の成分、例えば有機溶剤、着色顔料、染料、磁性
粉、充填剤、乳化剤、消泡剤、界面活性剤、分散助剤、
増粘剤、熱安定剤、レベリング剤、クレーター防止剤、
沈降防止剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、難燃剤など
や、他の水分散性あるいは水溶性樹脂成分を添加し、水
性樹脂組成物として、印刷インキ、塗料、接着剤、繊維
処理剤、表面処理剤などに適用することができる。他の
水分散性あるいは水溶性樹脂成分としては、水性ポリエ
ステル、水性アクリル樹脂、水性エポキシ樹脂、水性メ
ラミン樹脂、アクリル水性分散物、塩素化ポリプロピレ
ン水性分散物、セルロース系樹脂の水性分散物などを挙
げることができる。
Further, the aqueous polyurethane of the present invention contains other conventional components such as organic solvents, coloring pigments, dyes, magnetic powders, fillers, emulsifiers, defoamers, surfactants, dispersion aids,
Thickener, heat stabilizer, leveling agent, anti-crater agent,
Anti-settling agent, UV absorber, antioxidant, flame retardant, etc., and other water-dispersible or water-soluble resin components are added, and as a water-based resin composition, printing ink, paint, adhesive, fiber treatment agent, surface It can be applied to treating agents and the like. Examples of the other water-dispersible or water-soluble resin component include aqueous polyester, aqueous acrylic resin, aqueous epoxy resin, aqueous melamine resin, acrylic aqueous dispersion, chlorinated polypropylene aqueous dispersion, and cellulose resin aqueous dispersion. be able to.

【0020】また、通常の架橋剤を本発明の水性ポリウ
レタンと組み合わせることにより皮膜強度、耐薬品性に
優れた硬化塗膜を形成することができる。例えば、本発
明の水性ポリウレタンにカルボキシル基が導入されてい
る場合には、ポリアジリジン化合物、ポリエポキシ化合
物、ポリカルボジイミド化合物、金属キレート化合物、
ポリオキサゾリン化合物、ポリイソシアネート、ブロッ
ク化ポリイソシアネート、部分的又は完全にエーテル化
されたアミノ樹脂などが架橋剤として使用できる。 ま
た、本発明の水性ポリウレタンの末端にアミノ基または
ヒドラジン基が導入されている場合には、ポリアセト酢
酸エステルやポリカルボニル化合物を使用することがで
きる。さらに、架橋剤の反応性官能基を本発明の樹脂単
独あるいは2種以上の樹脂に導入し、両者の組合せによ
って架橋反応を行わせることもできる。これらの架橋反
応は室温で生じることもできるし、または加熱や公知の
反応触媒の添加によって促進させることもできる。
Further, by combining an ordinary crosslinking agent with the aqueous polyurethane of the present invention, a cured coating film having excellent film strength and chemical resistance can be formed. For example, when a carboxyl group is introduced into the aqueous polyurethane of the present invention, a polyaziridine compound, a polyepoxy compound, a polycarbodiimide compound, a metal chelate compound,
Polyoxazoline compounds, polyisocyanates, blocked polyisocyanates, partially or fully etherified amino resins and the like can be used as crosslinking agents. When an amino group or a hydrazine group is introduced into the terminal of the aqueous polyurethane of the present invention, polyacetoacetic acid ester or polycarbonyl compound can be used. Further, the reactive functional group of the cross-linking agent can be introduced into the resin of the present invention alone or in two or more kinds of resins, and the cross-linking reaction can be carried out by combining the two. These cross-linking reactions can take place at room temperature or can be accelerated by heating or addition of known reaction catalysts.

【0021】[0021]

【実施例】以下、本発明を実施例により更に詳しく説明
するが、本発明の技術思想を逸脱しない限り、本発明は
これらの実施例に何ら限定されるものではない。例中、
「部」とは「重量部」を「%」とは「重量%」をそれぞ
れ表す。 <実施例 1>温度計、攪拌装置、還流冷却管を備えた
四ッ口フラスコに、ポリエチレングリコールモノメチル
エーテル(平均分子量1000)100部、水酸化カリウム 3部
を入れ、 120℃に加熱し減圧下脱水を行なう。その後、
グリシドール 7.4部を徐々に添加し約3時間反応させ、
冷却後、加えた水酸化カリウムを酢酸で中和し、生成し
た塩を濾過しアルキレンオキサイド付加重合体(m=22,n=
0)を得た。これにメチルエチルケトン 400部、ポリブチ
レンアジペート(分子量2000)110部を入れ、攪拌しなが
ら窒素雰囲気下で80℃に加熱する。温度が安定したら、
イソホロンジイソシアネート62部を滴下し、80℃で3時
間反応し、イソシアネート末端プレポリマー溶液を得
た。さらに反応液の温度を30℃以下に冷却し、イソホロ
ンジアミン23部とジブチルアミン 1部とメチルエチルケ
トン50部の混合液を1時間かけて滴下し、その後50℃ま
で昇温して鎖延長反応を終了した。次に水 800部とジメ
チルエタノールアミン10部の混合物を滴下してポリウレ
タンの水性分散体を得た。得られた水性分散体を減圧下
60℃にて脱溶剤を行うことにより、側鎖にポリオキシエ
チレン単位を有するポリウレタン水分散体(a) を得た。
ポリウレタン水分散体(a) の不揮発分は約40%であり、
不揮発分中に約35%の側鎖型ポリアルキレンオキサイド
単位を含有する。
EXAMPLES The present invention will be described in more detail with reference to examples below, but the present invention is not limited to these examples without departing from the technical idea of the present invention. In the example,
"Parts" means "parts by weight" and "%" means "% by weight". <Example 1> 100 parts of polyethylene glycol monomethyl ether (average molecular weight 1000) and 3 parts of potassium hydroxide were placed in a four-necked flask equipped with a thermometer, a stirrer and a reflux condenser, and heated to 120 ° C under reduced pressure. Dehydrate. afterwards,
Gradually add 7.4 parts of glycidol and react for about 3 hours.
After cooling, the added potassium hydroxide was neutralized with acetic acid, the resulting salt was filtered and the alkylene oxide addition polymer (m = 22, n =
I got 0). 400 parts of methyl ethyl ketone and 110 parts of polybutylene adipate (molecular weight 2000) are put into this, and heated to 80 ° C. under a nitrogen atmosphere while stirring. When the temperature stabilizes,
62 parts of isophorone diisocyanate was added dropwise and reacted at 80 ° C. for 3 hours to obtain an isocyanate-terminated prepolymer solution. The temperature of the reaction solution is further cooled to 30 ° C or lower, a mixed solution of 23 parts of isophoronediamine, 1 part of dibutylamine and 50 parts of methyl ethyl ketone is added dropwise over 1 hour, and then the temperature is raised to 50 ° C to end the chain extension reaction. did. Next, a mixture of 800 parts of water and 10 parts of dimethylethanolamine was added dropwise to obtain an aqueous dispersion of polyurethane. The resulting aqueous dispersion is under reduced pressure
The solvent was removed at 60 ° C to obtain a polyurethane water dispersion (a) having a polyoxyethylene unit in its side chain.
The nonvolatile content of the polyurethane water dispersion (a) is about 40%,
It contains about 35% of side chain type polyalkylene oxide units in the nonvolatile content.

【0022】<実施例 2>実施例1と同様にして得ら
れたアルキレンオキサイド付加重合体(m=22,n=0)にメチ
ルエチルケトン 400部、ポリブチレンアジペート(分子
量2000)200部、ジメチロールプロピオン酸 6.7部を入
れ、攪拌しながら窒素雰囲気下で80℃に加熱する。温度
が安定したら、イソホロンジイソシアネート85部を滴下
し、80℃で3時間反応し、イソシアネート末端プレポリ
マー溶液を得た。さらに反応液の温度を30℃以下に冷却
し、イソホロンジアミン21部とジメチルエタノールアミ
ン 6部とメチルエチルケトン50部の混合液を1時間かけ
て滴下し、その後50℃まで昇温して鎖延長反応を終了し
た。次に水 750部を滴下してポリウレタンの乳濁液を得
た。得られた乳濁液を減圧下60℃にて脱溶剤を行うこと
により側鎖にポリオキシエチレン単位を有するポリウレ
タン水溶液(b) を得た。ポリウレタン水溶液(b) の不揮
発分は約40%であり、不揮発分中に約25%の側鎖型ポリ
アルキレンオキサイド単位を含有する。
<Example 2> 400 parts of methyl ethyl ketone, 200 parts of polybutylene adipate (molecular weight 2000) and dimethylol propion were added to the alkylene oxide addition polymer (m = 22, n = 0) obtained in the same manner as in Example 1. Add 6.7 parts of acid and heat to 80 ° C under nitrogen atmosphere with stirring. When the temperature became stable, 85 parts of isophorone diisocyanate was dropped and reacted at 80 ° C. for 3 hours to obtain an isocyanate-terminated prepolymer solution. The temperature of the reaction solution is further cooled to 30 ° C or lower, a mixed solution of 21 parts of isophoronediamine, 6 parts of dimethylethanolamine and 50 parts of methyl ethyl ketone is added dropwise over 1 hour, and then the temperature is raised to 50 ° C to carry out a chain extension reaction. finished. Next, 750 parts of water was added dropwise to obtain a polyurethane emulsion. The resulting emulsion was desolvated at 60 ° C. under reduced pressure to obtain a polyurethane aqueous solution (b) having a polyoxyethylene unit in its side chain. The non-volatile content of the aqueous polyurethane solution (b) is about 40%, and the non-volatile content contains about 25% of side chain type polyalkylene oxide units.

【0023】<実施例 3>耐圧反応容器に、エチレン
グリコールモノブチルエーテル20部、水酸化カリウム 1
部を入れ 120℃に加熱し、減圧下、乾燥窒素ガスをわず
かに流しながら脱水を行なう。その後、 5気圧、 120℃
を維持しながらエチレンオキサイド50部を徐々に添加
し、約30分反応させた後、エチレンオキサイド50部とプ
ロピレンオキサイド 100部の混合物を徐々に添加し、更
にその後、エチレンオキサイド50部を添加し、約2時間
反応を行なった後、グリシドール12.5部を添加し更に2
時間反応を行ない冷却後、添加した水酸化カリウムを酢
酸で中和し、生成した塩を濾過してポリアルキレンオキ
サイド付加重合体(m=20,n=0)を得た。これにポリブチレ
ンアジペートグリコール(分子量約2000)200部、メチル
ジエタノールアミン21.5部、メチルエチルケトン 300部
を入れ、攪拌しながら窒素雰囲気下で80℃に加熱する。
温度が安定したらイソホロンジイソシアネート 150部を
滴下した後、ジラウリン酸ジブチル錫 0.1部とメチルエ
チルケトン10部の溶解液を添加し、同温度で3時間反応
させイソシアネート末端プレポリマー溶液を得た。さら
に反応液の温度を30℃以下に冷却し、イソホロンジアミ
ン35部とジブチルアミン 5部、メチルエチルケトン50部
の混合液を1時間かけて滴下し、その後50℃まで昇温し
て鎖延長反応を終了した。次に酢酸11部を添加した後、
水1000部を滴下してポリウレタンの乳濁液を得た。得ら
れた乳濁液を減圧下60℃にて脱溶剤を行うことにより、
側鎖にポリアルキレンオキサイド単位を有するポリウレ
タン水溶液(c) を得た。ポリウレタン水溶液(c) の不揮
発分は約40%であり、不揮発分中に約40%の側鎖型ポリ
アルキレンオキサイド単位を含有する。
Example 3 20 parts of ethylene glycol monobutyl ether and 1 part of potassium hydroxide were placed in a pressure resistant reactor.
Add 120 parts and heat to 120 ℃, and dehydrate under reduced pressure with a slight flow of dry nitrogen gas. After that, 5 atmospheric pressure, 120 ℃
50 parts of ethylene oxide was gradually added while maintaining, and after reacting for about 30 minutes, a mixture of 50 parts of ethylene oxide and 100 parts of propylene oxide was gradually added, and then 50 parts of ethylene oxide was added, After reacting for about 2 hours, 12.5 parts of glycidol are added and further 2
After reacting for a period of time and cooling, the added potassium hydroxide was neutralized with acetic acid, and the formed salt was filtered to obtain a polyalkylene oxide addition polymer (m = 20, n = 0). 200 parts of polybutylene adipate glycol (molecular weight of about 2000), 21.5 parts of methyldiethanolamine and 300 parts of methyl ethyl ketone are put into this and heated to 80 ° C. under a nitrogen atmosphere while stirring.
After the temperature was stabilized, 150 parts of isophorone diisocyanate was added dropwise, and then a solution of 0.1 part of dibutyltin dilaurate and 10 parts of methyl ethyl ketone was added and reacted at the same temperature for 3 hours to obtain an isocyanate-terminated prepolymer solution. Further, the temperature of the reaction solution is cooled to 30 ° C or lower, a mixed solution of 35 parts of isophoronediamine, 5 parts of dibutylamine and 50 parts of methyl ethyl ketone is added dropwise over 1 hour, and then the temperature is raised to 50 ° C to end the chain extension reaction. did. Then after adding 11 parts of acetic acid,
1000 parts of water was added dropwise to obtain a polyurethane emulsion. By removing the solvent of the obtained emulsion at 60 ° C. under reduced pressure,
An aqueous polyurethane solution (c) having a polyalkylene oxide unit in its side chain was obtained. The non-volatile content of the aqueous polyurethane solution (c) is about 40%, and the non-volatile content contains about 40% of side chain type polyalkylene oxide units.

【0024】<実施例 4>実施例1で得られたポリウ
レタン水分散体(a)250部に、エポキシ樹脂水性分散体
(東都化成社製「アクアトート3525」 不揮発分55%)
50部を入れ、水性樹脂組成物(d) を得た。
<Example 4> 250 parts of the polyurethane aqueous dispersion (a) obtained in Example 1 was mixed with an epoxy resin aqueous dispersion ("Aquatoto 3525" manufactured by Tohto Kasei Co., Ltd., nonvolatile content 55%).
50 parts were added to obtain an aqueous resin composition (d).

【0025】<実施例 5>実施例1と同様の四ッ口フ
ラスコに、イソプロピルアルコール 150部を入れ、窒素
気流下80℃に加熱する。滴下管よりスチレン30部、エチ
ルアクリレート75部、2-ヒドロキシエチルアクリレート
24部、アクリル酸21部及びアゾビスイソブチロニトリル
3部の混合物を約2時間で滴下する。滴下終了後より1
時間おきにアゾビスイソブチロニトリル 0.5部を3回添
加し、更に1時間反応を行なう。その後、ジメチルエタ
ノールアミン27部及びイオン交換水 600部を添加し、減
圧下脱溶剤を行ない、不揮発分約40%のアクリル樹脂水
溶液を得た。これに実施例2で得られたポリウレタン水
溶液(b)750部を入れ、水性樹脂組成物(e) を得た。
<Example 5> 150 parts of isopropyl alcohol were placed in the same four-necked flask as in Example 1 and heated to 80 ° C under a nitrogen stream. 30 parts styrene, 75 parts ethyl acrylate, 2-hydroxyethyl acrylate from the dropping pipe
24 parts, acrylic acid 21 parts and azobisisobutyronitrile
3 parts of the mixture are added dropwise in about 2 hours. 1 after completion of dropping
0.5 parts of azobisisobutyronitrile is added 3 times every other time, and the reaction is continued for 1 hour. Thereafter, 27 parts of dimethylethanolamine and 600 parts of ion-exchanged water were added, and the solvent was removed under reduced pressure to obtain an acrylic resin aqueous solution having a nonvolatile content of about 40%. 750 parts of the polyurethane aqueous solution (b) obtained in Example 2 was put into this to obtain an aqueous resin composition (e).

【0026】<実施例 6>実施例3で得られたポリウ
レタン水溶液(c)250部に、水溶性メラミン樹脂(三井サ
イアナミッド社製「サイメル-303」)25部を入れ、水性
樹脂組成物(f) を得た。
<Example 6> To 250 parts of the aqueous polyurethane solution (c) obtained in Example 3, 25 parts of a water-soluble melamine resin ("Cymel-303" manufactured by Mitsui Cyanamid Co., Ltd.) was added to prepare an aqueous resin composition (f ) Got

【0027】<比較例 1>ポリブチレンアジペートグ
リコール78.5部、ポリエチレングリコール45.0部、メチ
ルエチルケトン90部を実施例1と同様の装置に仕込み、
攪拌しながら窒素雰囲気下で80℃に加熱する。温度が安
定したらイソホロンジイソシアネート20.6部を滴下した
後、ジラウリン酸ジブチル錫 0.015部とメチルエチルケ
トン10部の溶解液を添加し、同温度で3時間反応させイ
ソシアネート末端プレポリマー溶液を得た。さらに反応
液の温度を30℃以下に冷却し、イソホロンジアミン 5.1
部とジブチルアミン 0.8部、アセトン 200部の混合液を
1時間かけて滴下し、その後50℃まで昇温して鎖延長反
応を終了した。次に水 350部を滴下してポリウレタンの
水性分散体を得た。得られた水性分散体を減圧下60℃に
て脱溶剤を行うことにより、不揮発分30.3%の主鎖にポ
リオキシエチレン単位を30%有するポリウレタン水分散
体(g) を得た。
Comparative Example 1 78.5 parts of polybutylene adipate glycol, 45.0 parts of polyethylene glycol and 90 parts of methyl ethyl ketone were charged in the same apparatus as in Example 1,
Heat to 80 ° C. under nitrogen atmosphere with stirring. After the temperature was stabilized, 20.6 parts of isophorone diisocyanate was added dropwise, and then a solution of 0.015 parts of dibutyltin dilaurate and 10 parts of methyl ethyl ketone was added and reacted at the same temperature for 3 hours to obtain an isocyanate-terminated prepolymer solution. Further, cool the reaction solution to a temperature of 30 ° C or lower, and add isophoronediamine 5.1
A mixture of 1 part, 0.8 part of dibutylamine and 200 parts of acetone was added dropwise over 1 hour, and then the temperature was raised to 50 ° C. to complete the chain extension reaction. Next, 350 parts of water was added dropwise to obtain an aqueous polyurethane dispersion. The obtained aqueous dispersion was desolvated under reduced pressure at 60 ° C. to obtain a polyurethane aqueous dispersion (g) having a nonvolatile content of 30.3% and a polyoxyethylene unit of 30% in the main chain.

【0028】<比較例 2>トリレンジイソシアネート
(日本ポリウレタン工業社製「TDI-80」)34.8部とメチ
ルエチルケトン14.6部を実施例1と同様の装置に仕込
み、攪拌しながら窒素雰囲気下で60℃に加熱し、ポリエ
チレングリコールモノメチルエーテル(エチレンオキシ
ド単位平均約45個含有) 402.4部をメチルエチルケトン
100部にあらかじめ溶解した溶液を1時間かけて滴下し
た。反応温度80℃で3時間反応させた後、ジエタノール
アミン10.5部を滴下した。さらに同温度で1時間反応さ
せて冷却し、不揮発分80.1%のポリオキシエチレン単位
を有するジオール溶液を得た。次にポリブチレンアジペ
ートグリコール72.7部、前記ジオール溶液65.1部、メチ
ルエチルケトン77部を実施例1と同様の装置に仕込み、
攪拌しながら窒素雰囲気下で80℃に加熱する。温度が安
定したらイソホロンジイソシアネート19.7部を滴下した
後、ジラウリン酸ジブチル錫 0.015部とメチルエチルケ
トン10部の溶解液を添加し、同温度で3時間反応させイ
ソシアネート末端プレポリマー溶液を得た。さらに反応
液の温度を30℃以下に冷却し、イソホロンジアミン 4.9
部とジブチルアミン 0.8部、アセトン 200部の混合液を
1時間かけて滴下し、その後50℃まで昇温して鎖延長反
応を終了した。次に水 350部を滴下してポリウレタンの
水性分散体を得た。得られた水性分散体を減圧下60℃に
て脱溶剤を行うことにより不揮発分30.3%の、ポリオキ
シエチレン単位を30%有するポリウレタン水分散体(h)
を得たが、不溶性の沈殿が見られた。これは、前記ジオ
ール溶液中に含まれる副生成物であるトリレンジイソシ
アネートに対しジエタノールアミン2モル当量の付加物
の混入によるゲル化物と推定される。従ってこの方法で
は安定な水分散体は得られなかった。
Comparative Example 2 34.8 parts of tolylene diisocyanate (“TDI-80” manufactured by Nippon Polyurethane Industry Co., Ltd.) and 14.6 parts of methyl ethyl ketone were placed in the same apparatus as in Example 1, and the mixture was heated to 60 ° C. under a nitrogen atmosphere while stirring. Heat to add 402.4 parts of polyethylene glycol monomethyl ether (containing about 45 ethylene oxide units on average) to methyl ethyl ketone.
A solution previously dissolved in 100 parts was added dropwise over 1 hour. After reacting for 3 hours at a reaction temperature of 80 ° C., 10.5 parts of diethanolamine was added dropwise. Further, the mixture was reacted at the same temperature for 1 hour and cooled to obtain a diol solution having a polyoxyethylene unit having a nonvolatile content of 80.1%. Next, 72.7 parts of polybutylene adipate glycol, 65.1 parts of the diol solution, and 77 parts of methyl ethyl ketone were charged in the same apparatus as in Example 1,
Heat to 80 ° C. under nitrogen atmosphere with stirring. After the temperature became stable, 19.7 parts of isophorone diisocyanate was added dropwise, and then a solution of 0.015 parts of dibutyltin dilaurate and 10 parts of methyl ethyl ketone was added and reacted at the same temperature for 3 hours to obtain an isocyanate-terminated prepolymer solution. Further, cool the reaction solution to a temperature of 30 ° C or lower, and add isophoronediamine 4.9
A mixture of 1 part, 0.8 part of dibutylamine and 200 parts of acetone was added dropwise over 1 hour, and then the temperature was raised to 50 ° C. to complete the chain extension reaction. Next, 350 parts of water was added dropwise to obtain an aqueous polyurethane dispersion. The aqueous dispersion obtained was subjected to solvent removal under reduced pressure at 60 ° C. to obtain a polyurethane water dispersion (h) having a nonvolatile content of 30.3% and a polyoxyethylene unit of 30%.
However, an insoluble precipitate was observed. This is presumed to be a gelled product due to the incorporation of 2 molar equivalents of diethanolamine with respect to tolylene diisocyanate, which is a by-product contained in the diol solution. Therefore, a stable aqueous dispersion could not be obtained by this method.

【0029】<比較例 3>ポリブチレンアジペートグ
リコール78.9部、ポリエチレングリコール 7.5部、ジメ
チロールプロピオン酸10.8部、メチルエチルケトン90部
を実施例1と同様の装置に仕込み、攪拌しながら窒素雰
囲気下で80℃に加熱する。温度が安定したらイソホロン
ジイソシアネート41.1部を滴下した後、ジラウリン酸ジ
ブチル錫 0.015部とメチルエチルケトン10部の溶解液を
添加し、同温度で3時間反応させイソシアネート末端プ
レポリマー溶液を得た。さらに反応液の温度を30℃以下
に冷却し、イソホロンジアミン10.2部とジブチルアミン
1.6部、アセトン 200部の混合液を1時間かけて滴下
し、その後50℃まで昇温して鎖延長反応を終了した。次
に25%アンモニア水 4.6部と水 345部の混合液を滴下し
てポリウレタンの乳濁液を得た。得られた乳濁液を減圧
下60℃で脱溶剤を行うことにより、不揮発分30.3%の主
鎖にポリオキシエチレン単位を5%有するポリウレタン
水溶液(i) を得た。
Comparative Example 3 78.9 parts of polybutylene adipate glycol, 7.5 parts of polyethylene glycol, 10.8 parts of dimethylolpropionic acid, and 90 parts of methyl ethyl ketone were charged in the same apparatus as in Example 1 and stirred at 80 ° C. under a nitrogen atmosphere. Heat to. After the temperature became stable, 41.1 parts of isophorone diisocyanate was dropped, and then a solution of 0.015 parts of dibutyltin dilaurate and 10 parts of methyl ethyl ketone was added and reacted at the same temperature for 3 hours to obtain an isocyanate-terminated prepolymer solution. Further, cool the reaction solution to a temperature of 30 ° C or lower, and add 10.2 parts of isophoronediamine and dibutylamine.
A mixed solution of 1.6 parts and 200 parts of acetone was added dropwise over 1 hour, and then the temperature was raised to 50 ° C. to terminate the chain extension reaction. Next, a mixed solution of 4.6 parts of 25% aqueous ammonia and 345 parts of water was added dropwise to obtain a polyurethane emulsion. The resulting emulsion was desolvated at 60 ° C. under reduced pressure to obtain a polyurethane aqueous solution (i) having a nonvolatile content of 30.3% and a polyoxyethylene unit of 5% in the main chain.

【0030】<比較例 4>比較例3でポリウレタン水
溶液(i)300部に水溶性メラミン樹脂「サイメル-303」25
部を入れ、水性樹脂組成物(j) を得た。
<Comparative Example 4> In Comparative Example 3, 300 parts of the polyurethane aqueous solution (i) was added to the water-soluble melamine resin "Cymel-303" 25
Parts were added to obtain an aqueous resin composition (j).

【0031】<比較例 5>耐圧反応容器に、n−ブタ
ノール50部、水酸化カリウム 1部を入れ 120℃に加熱
し、減圧下、乾燥窒素ガスをわずかに流しながら脱水を
行なう。その後、5気圧, 120℃を維持しながらエチレ
ンオキサイド 150部とプロピレンオキサイド 400部の混
合物を徐々に添加し、約2時間反応を行なった後、グリ
シドール50部を添加し更に2時間反応を行ない冷却後、
添加した水酸化カリウムを酢酸で中和し、生成した塩を
濾過してポリアルキレンオキサイド付加重合体(m=5,n=1
0)を得た。これにジメチロールプロピオン酸30部とメチ
ルエチルケトン 100部の混合物を入れ、攪拌しながら窒
素雰囲気下で80℃に加熱する。温度が安定したらイソホ
ロンジイソシアネート250部を滴下した後、ジラウリン
酸ジブチル錫 0.1部とメチルエチルケトン10部の溶解液
を添加し、同温度で3時間反応させイソシアネート末端
プレポリマー溶液を得た。さらに反応液の温度を30℃以
下に冷却し、イソホロンジアミン20部とジブチルアミン
3部、メチルエチルケトン50部の混合液を1時間かけて
滴下し、その後50℃まで昇温して鎖延長反応を終了し
た。次にジメチルエタノールアミン20部を添加した後、
水1000部を滴下し、減圧下60℃にて脱溶剤を行ったが、
ポリアルキレンオキサイド単位を有するポリウレタンは
分離沈澱し、安定な水分散体は得られなかった。
<Comparative Example 5> 50 parts of n-butanol and 1 part of potassium hydroxide were placed in a pressure resistant reactor, heated to 120 ° C., and dehydrated under reduced pressure while slightly flowing dry nitrogen gas. Then, a mixture of 150 parts of ethylene oxide and 400 parts of propylene oxide was gradually added while maintaining 5 atm and 120 ° C., and the reaction was carried out for about 2 hours, then 50 parts of glycidol was added and the reaction was continued for another 2 hours, followed by cooling. rear,
The added potassium hydroxide was neutralized with acetic acid, and the resulting salt was filtered to obtain a polyalkylene oxide addition polymer (m = 5, n = 1
I got 0). A mixture of 30 parts of dimethylolpropionic acid and 100 parts of methyl ethyl ketone is added to this and heated to 80 ° C under a nitrogen atmosphere while stirring. After the temperature was stabilized, 250 parts of isophorone diisocyanate was added dropwise, and then a solution of 0.1 part of dibutyltin dilaurate and 10 parts of methyl ethyl ketone was added and reacted at the same temperature for 3 hours to obtain an isocyanate-terminated prepolymer solution. Further, cool the reaction solution to a temperature of 30 ° C or below, and add 20 parts of isophoronediamine and dibutylamine.
A mixed solution of 3 parts and 50 parts of methyl ethyl ketone was added dropwise over 1 hour, and then the temperature was raised to 50 ° C. to complete the chain extension reaction. Then after adding 20 parts of dimethyl ethanolamine,
1000 parts of water was dropped, and the solvent was removed under reduced pressure at 60 ° C.
Polyurethane having a polyalkylene oxide unit was separated and precipitated, and a stable aqueous dispersion could not be obtained.

【0032】<比較例 6>耐圧反応容器に、ラウリル
アルコール 100部、水酸化カリウム 5部を入れ 120℃に
加熱し、減圧下、乾燥窒素ガスをわずかに流しながら脱
水を行なう。その後、 5気圧, 120℃を維持しながらエ
チレンオキサイド 400部を徐々に添加し、約1時間反応
させた後プロピレンオキサイド 340部を徐々に添加し、
約2時間反応を行なった後、グリシドール44部を添加し
更に2時間反応を行ない冷却後、添加した水酸化カリウ
ムを酢酸で中和し、生成した塩を濾過してポリアルキレ
ンオキサイド付加重合体(m=17,n=11) を得た。これにジ
メチロールプロピオン酸40部を入れ、攪拌しながら窒素
雰囲気下で80℃に加熱する。温度が安定したらイソホロ
ンジイソシアネートの 250部とメチルエチルケトン 100
部の混合物を滴下した後、ジラウリン酸ジブチル錫 0.1
部とメチルエチルケトン10部の溶解液を添加し、同温度
で3時間反応させイソシアネート末端プレポリマー溶液
を得た。さらに反応液の温度を30℃以下に冷却し、イソ
ホロンジアミン20部とジブチルアミン 5部、メチルエチ
ルケトン50部の混合液を1時間かけて滴下し、その後50
℃まで昇温して鎖延長反応を終了した。次にジメチルエ
タノールアミン27部を添加した後、水1000部を滴下し、
減圧下60℃にて脱溶剤を行ったが、ポリアルキレンオキ
サイド単位を有するポリウレタンは分離沈澱し、安定な
水分散体は得られなかった。
Comparative Example 6 100 parts of lauryl alcohol and 5 parts of potassium hydroxide were placed in a pressure resistant reactor, heated to 120 ° C., and dehydrated under reduced pressure while slightly flowing dry nitrogen gas. Then, while maintaining at 5 atm and 120 ° C, 400 parts of ethylene oxide was gradually added, and after reacting for about 1 hour, 340 parts of propylene oxide was gradually added,
After reacting for about 2 hours, 44 parts of glycidol was added and the reaction was continued for another 2 hours. After cooling, the added potassium hydroxide was neutralized with acetic acid, and the formed salt was filtered to obtain a polyalkylene oxide addition polymer ( m = 17, n = 11) was obtained. 40 parts of dimethylolpropionic acid is put into this, and it heats at 80 degreeC under nitrogen atmosphere, stirring. When the temperature stabilizes, 250 parts of isophorone diisocyanate and 100 parts of methyl ethyl ketone
After dropwise adding the mixture of parts, dibutyltin dilaurate 0.1
Solution of 10 parts of methyl ethyl ketone was added and reacted at the same temperature for 3 hours to obtain an isocyanate-terminated prepolymer solution. Further, the temperature of the reaction solution is cooled to 30 ° C or lower, and a mixed solution of 20 parts of isophoronediamine, 5 parts of dibutylamine and 50 parts of methyl ethyl ketone is added dropwise over 1 hour, and then 50 parts are added.
The temperature was raised to ° C and the chain extension reaction was completed. Next, after adding 27 parts of dimethylethanolamine, 1000 parts of water was dropped,
When the solvent was removed under reduced pressure at 60 ° C., polyurethane having a polyalkylene oxide unit was separated and precipitated, and a stable aqueous dispersion could not be obtained.

【0033】実施例1〜3及び比較例1〜3において得
られたポリウレタン水性分散体若しくはポリウレタン水
溶液、実施例4〜6及び比較例4において得られた水性
樹脂組成物の外観と貯蔵安定性を評価した結果を表1に
示す。貯蔵安定性は、40℃で2週間保存後の外観や粘度
の変化を目視により評価した(○;変化なし、×;変化
あり)。また、それぞれを不揮発分が30%となるように
水で希釈し、亜鉛メッキ鋼板に乾燥塗膜厚が10μmとな
るようにバーコータを用いて塗装し、 150℃において5
分間熱処理を行って得た試験体について、密着性を評価
した結果を表1に示す。密着性は、碁盤目セロテープ剥
離試験を行い、1mm×1mmの 100個の碁盤目の内、セロ
テープ剥離後も皮膜が剥離せずに残ったマス目数で表示
した。表1に示すように、本発明の水性ポリウレタンな
らびにそれを含有する水性樹脂組成物は、貯蔵安定性に
優れ、なおかつ密着性に優れている。
The appearance and storage stability of the aqueous polyurethane dispersions or aqueous polyurethane solutions obtained in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 and the aqueous resin compositions obtained in Examples 4 to 6 and Comparative Example 4 were evaluated. The evaluation results are shown in Table 1. The storage stability was evaluated by visually observing changes in appearance and viscosity after storage at 40 ° C. for 2 weeks (∘: no change, ×: change). Each of them is diluted with water to a nonvolatile content of 30% and coated on a galvanized steel sheet with a bar coater to a dry coating thickness of 10 μm.
Table 1 shows the results of evaluating the adhesion of the test pieces obtained by the heat treatment for minutes. The adhesion was evaluated by performing a cross-cut cellophane peeling test and showing the number of squares remaining in the 100 squares of 1 mm × 1 mm after peeling the cellophane tape without peeling the film. As shown in Table 1, the aqueous polyurethane of the present invention and the aqueous resin composition containing the same have excellent storage stability and excellent adhesion.

【0034】[0034]

【表1】 [Table 1]

【0035】[0035]

【発明の効果】本発明の水性ポリウレタン及びそれを必
須成分として含有してなる水性樹脂組成物は、貯蔵安定
性、基材への密着性等に優れるため、従来のポリウレタ
ン水性分散物では適用できなかった各種、広範囲の用
途、すなわち印刷インキ、塗料、接着剤、繊維処理剤、
表面処理剤、樹脂系あるいは水系重合反応の乳化剤など
に使用することができる。
EFFECTS OF THE INVENTION The aqueous polyurethane of the present invention and the aqueous resin composition containing it as an essential component are excellent in storage stability, adhesion to a substrate and the like, and therefore, cannot be applied to conventional polyurethane aqueous dispersions. There was a wide variety of uses that did not exist, namely printing inks, paints, adhesives, fiber treatment agents,
It can be used as a surface treatment agent, an emulsifier for resin-based or water-based polymerization reaction, and the like.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 下記一般式で示されるアルキレンオキサ
イド付加重合体(A) と、有機ジイソシアネート化合物
(B) とを反応させてなる水性ポリウレタン。 X−(O−C2 4 )m −(O−Y)n −OCH2 CH
(OH)CH2 OH (式中、Xは炭素数が1〜4の炭化水素基を、Yは炭素
数が3〜8の炭化水素基を表し、mは1〜100 の整数
を、nはm以下の負ではない整数を表す。)
1. An alkylene oxide addition polymer (A) represented by the following general formula and an organic diisocyanate compound
Aqueous polyurethane obtained by reacting with (B). X- (O-C 2 H 4 ) m - (O-Y) n -OCH 2 CH
(OH) CH 2 OH (In the formula, X represents a hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms, Y represents a hydrocarbon group having 3 to 8 carbon atoms, m is an integer of 1 to 100, and n is Represents a non-negative integer less than or equal to m.)
【請求項2】 アルキレンオキサイド付加重合体(A)
と、有機ジイソシアネート化合物(B) と、イソシアネー
ト基と反応性の2個以下の活性水素およびカルボキシル
基または三級アミノ基を有する化合物(C) とを反応させ
てなる水性ポリウレタンにおいて、(C) の分子内にカル
ボキシル基が存在する場合には分子内に共存する活性水
素がイソシアネート基に対してカルボキシル基よりも反
応性であることを特徴とする請求項1記載の水性ポリウ
レタン。
2. An alkylene oxide addition polymer (A)
An organic diisocyanate compound (B) is reacted with a compound (C) having two or less active hydrogens reactive with an isocyanate group and a carboxyl group or a tertiary amino group, The aqueous polyurethane according to claim 1, wherein when a carboxyl group is present in the molecule, the active hydrogen coexisting in the molecule is more reactive with the isocyanate group than the carboxyl group.
【請求項3】 請求項1または2記載の水性ポリウレタ
ンを必須成分として含有してなる水性樹脂組成物。
3. An aqueous resin composition containing the aqueous polyurethane according to claim 1 or 2 as an essential component.
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