JPH10287722A - Production of aqueous resin dispersion - Google Patents

Production of aqueous resin dispersion

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JPH10287722A
JPH10287722A JP9108116A JP10811697A JPH10287722A JP H10287722 A JPH10287722 A JP H10287722A JP 9108116 A JP9108116 A JP 9108116A JP 10811697 A JP10811697 A JP 10811697A JP H10287722 A JPH10287722 A JP H10287722A
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JP
Japan
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vinyl monomer
self
polyurethane
aqueous
solution
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Application number
JP9108116A
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Japanese (ja)
Inventor
Makoto Niwa
真 丹羽
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Toagosei Co Ltd
Original Assignee
Toagosei Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a production process whereby an aq. resin dispersion contg. a vinyl polymer and a self-emulsifiable polyurethane can be easily obtd. SOLUTION: This process comprises the first step wherein a polyisocyanate, a monovalent amine salt of a carboxylated polyhydric alcohol, and other polyhydric alcohols are reacted in a molar ratio of NCO/OH higher than 1 in a vinyl monomer having a solubility parameter of 8.5-9.5 and having no active hydrogen atom. giving a vinyl monomer soln. of a self-emulsifiable polyurethane prepolymer; the second step wherein the vinyl monomer soln. obtd. in the former step is mixed with a chain extender and emulsified in an aq. medium, or the soln. is emulsified in an aq. medium and mixed with a chain extender, giving an aq. emulsion of a vinyl monomer soln. of a self-emulsifiable polyurethane; and the third step wherein the vinyl monomer in the aq. emulsion obtd. in the second step is polymerized.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明が属する技術分野】本発明は、自己乳化型ポリウ
レタンの存在下にビニル単量体を重合させることによ
り、水性樹脂分散体を製造する方法に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing an aqueous resin dispersion by polymerizing a vinyl monomer in the presence of a self-emulsifying polyurethane.

【0002】[0002]

【従来技術】乳化剤を併用しなくても水性媒体中に安定
に乳化分散する自己乳化型ポリウレタンエマルジョン
は、乳化剤を用いる他のポリウレタンエマルジョンと比
較して、保存安定性および機械的強度に優れ、被覆剤を
始めとする多くの用途に好適に使用されている。自己乳
化型ポリウレタンエマルジョンの一般的な製法は、以下
の第1工程および第2工程からなる(例えば特公昭42
−24192号公報)。 第1工程;多価イソシアネート、ジメチロールプロパン
酸等のアニオン性基を有する多価アルコールおよびその
他の多価アルコールを有機溶剤中で反応させることによ
り、アニオン性基を有するポリウレタンプレポリマーの
有機溶剤溶液を製造する工程。 第2工程;上記ポリウレタンプレポリマーにおけるアニ
オン性基を塩基で中和させた後、該プレポリマーを水性
媒体中に乳化分散させ、さらにウレタン鎖伸長剤(以下
単に鎖伸長剤という)を添加して、プレポリマーをポリ
ウレタン化させる。その後、必要に応じて水性分散体中
に含まれる有機溶剤を蒸留等により除去する工程。
2. Description of the Related Art Self-emulsifying polyurethane emulsions that can be stably emulsified and dispersed in an aqueous medium without using an emulsifier are superior in storage stability and mechanical strength to other polyurethane emulsions using an emulsifier. It is suitably used for many uses including agents. A general method for producing a self-emulsifying polyurethane emulsion comprises the following first step and second step (for example, Japanese Patent Publication No. Sho 42
-24192). First step: an organic solvent solution of a polyurethane prepolymer having an anionic group by reacting a polyhydric alcohol having an anionic group such as polyvalent isocyanate and dimethylolpropanoic acid and other polyhydric alcohols in an organic solvent. Manufacturing process. Second step: After neutralizing an anionic group in the polyurethane prepolymer with a base, the prepolymer is emulsified and dispersed in an aqueous medium, and a urethane chain extender (hereinafter simply referred to as a chain extender) is added. Then, the prepolymer is made into polyurethane. Thereafter, if necessary, a step of removing an organic solvent contained in the aqueous dispersion by distillation or the like.

【0003】上記自己乳化型ポリウレタンエマルジョン
に対し、ビニル重合体とポリウレタンからなる自己乳化
型エマルジョン(以下変性ポリウレタンエマルジョンと
いうことがある)は、製造コストが安価でしかもポリウ
レタンエマルジョンの優れた性質を有するため、実用化
されている。かかる変性ポリウレタンエマルジョンは従
来、前記した自己乳化型ポリウレタンエマルジョンの製
法の第1工程において、有機溶剤の代わりにビニル単量
体を用い、さらに該第2工程の後に、該ビニル単量体を
重合させるという方法により製造されていた。しかしな
がら、上記製法の第1工程においては、常温で粉末のジ
メチロールプロピオン酸等のアニオン性基を有する多価
アルコールが、生成するポリウレタンプレポリマーおよ
びビニル単量体からなる反応系に溶解し難いために、自
己乳化のために必要な量のカルボキシル基をポリウレタ
ンプレポリマーに導入することが困難だった。
In contrast to the self-emulsifying polyurethane emulsion, a self-emulsifying emulsion comprising a vinyl polymer and polyurethane (hereinafter sometimes referred to as a modified polyurethane emulsion) has a low production cost and has excellent properties of a polyurethane emulsion. Has been put to practical use. Conventionally, such a modified polyurethane emulsion is prepared by using a vinyl monomer in place of an organic solvent in the first step of the above-mentioned method for producing a self-emulsifying polyurethane emulsion, and further polymerizing the vinyl monomer after the second step. It was manufactured by the method. However, in the first step of the above-mentioned production method, the polyhydric alcohol having an anionic group such as powdered dimethylolpropionic acid at room temperature is hardly dissolved in the reaction system composed of the polyurethane prepolymer and vinyl monomer to be produced. In addition, it was difficult to introduce a necessary amount of carboxyl groups into the polyurethane prepolymer for self-emulsification.

【0004】ジメチロールプロピオン酸等の反応液への
溶解度を高める目的で、第1工程におけるポリウレタン
プレポリマーの合成反応の溶剤としても作用するビニル
単量体の使用量を増やすか、またはビニル単量体ととも
に有機溶剤を併用するという手段が採用されたが、この
いずれの場合にも新たな問題が生じた。すなわち、ビニ
ル単量体の使用量を過度に増やすと、得られる変性ポリ
ウレタンの物性が低下し、一方有機溶剤を併用すると有
機溶剤の使用量だけバッチ当たりの変性ポリウレタンの
収量が減少した。
In order to increase the solubility of dimethylolpropionic acid or the like in a reaction solution, the amount of a vinyl monomer which also acts as a solvent in the reaction for synthesizing the polyurethane prepolymer in the first step is increased, or the amount of vinyl monomer is increased. Although the means of using an organic solvent together with the body has been adopted, new problems have arisen in each case. That is, when the amount of the vinyl monomer used was excessively increased, the physical properties of the resulting modified polyurethane decreased, while when an organic solvent was used in combination, the yield of the modified polyurethane per batch was reduced by the amount of the organic solvent used.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、生産効率を
低下させることなく、しかも優れた物性の変性ポレウレ
タン水性分散体を製造する方法を提供しようとするもの
である。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method for producing a modified aqueous polyurethane dispersion having excellent physical properties without lowering production efficiency.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するために鋭意検討した結果、本発明を完成する
に至った。すなわち、本発明は、下記工程(1)、工程
(2)および工程(3)からなる水性樹脂分散体の製造
方法である。 工程(1):溶解度パラメーターが8.5〜9.5で活
性水素原子を持たないビニル単量体中で、多価イソシア
ネート、カルボキシル基を有する多価アルコールの1価
アミン塩およびその他の多価アルコールを、水酸基に対
しイソシアネート基が過剰の割合で反応させて、自己乳
化型ポリウレタンプレポリマーの前記ビニル単量体溶液
(a)を得る工程。 工程(2):工程(1)で得られる前記ビニル単量体溶
液(a)に鎖伸長剤を加えた後、水性媒体に乳化分散さ
せるか、または前記ビニル単量体溶液(a)を水性媒体
に乳化分散させた後、鎖伸長剤を加えることにより自己
乳化型ポリウレタンのビニル単量体溶液の水性乳化分散
体(b)を得る工程。 工程(3):工程(2)で得られる前記水性乳化分散体
(b)におけるビニル単量体を重合させる工程。 以下、本発明についてさらに詳しく説明する。
Means for Solving the Problems The present inventors have made intensive studies to solve the above problems, and as a result, have completed the present invention. That is, the present invention is a method for producing an aqueous resin dispersion comprising the following steps (1), (2) and (3). Step (1): In a vinyl monomer having a solubility parameter of 8.5 to 9.5 and having no active hydrogen atom, a polyvalent isocyanate, a monovalent amine salt of a polyhydric alcohol having a carboxyl group and other polyvalents A step of reacting an alcohol with an isocyanate group in an excess ratio to a hydroxyl group to obtain the vinyl monomer solution (a) of a self-emulsifying polyurethane prepolymer. Step (2): After adding a chain extender to the vinyl monomer solution (a) obtained in step (1), emulsify and disperse in an aqueous medium, or convert the vinyl monomer solution (a) to an aqueous medium. A step of obtaining an aqueous emulsified dispersion (b) of a vinyl monomer solution of a self-emulsifying polyurethane by emulsifying and dispersing in a medium and then adding a chain extender. Step (3): a step of polymerizing a vinyl monomer in the aqueous emulsified dispersion (b) obtained in step (2). Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

【0007】[0007]

【発明の実施の形態】本発明において使用されるビニル
単量体(以下本発明単量体という)は、前記のとおり、
溶解度パラメーター(以下SP値という)が8.5〜
9.5で活性水素原子を持たないビニル単量体であり、
具体的には、メチルアクリレート(9.38;当該単量
体のSP値。以下同様)、メチルメタクリレート(9.
25)、エチルアクリレート(8.81)、n−ブチル
アクリレート(8.63)、イソブチルアクリレート
(8.50)、2−エチルヘキシルアクリレート(8.
53)、酢酸ビニル(9.05)およびスチレン(9.
32)等が挙げられる。本発明においては、SP値が
8.5〜9.5の範囲外のビニル単量体、例えばラウリ
ルメタクリレート(SP値8.34)、メトキシエチル
アクリレート(SP値9.80)およびアクリロニトリ
ル(SP値11.57)等も使用できるが、その場合に
はSP値が8.5〜9.5のビニル単量体を併用し、単
量体混合物の全体としてSP値を8.5〜9.5に調整
する必要がある。SP値が8.5未満のビニル単量体で
は、カルボキシル基を有する多価アルコールの1価アミ
ン塩のビニル単量体に対する溶解度が低過ぎ、ポリウレ
タンへのカルボキシル基の導入が困難となり、さらに前
記工程(2)により得られるポリウレタンとビニル単量
体からなる水性乳化分散体(b)が、エマルジョン状態
を維持できず高粘度化する。一方、SP値が9.5を越
えるビニル単量体では、水性乳化分散体(b)において
乳化粒子の凝集と沈澱が起こる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The vinyl monomer used in the present invention (hereinafter referred to as the “monomer of the present invention”) is as described above.
A solubility parameter (hereinafter referred to as SP value) of 8.5 to
A vinyl monomer having no active hydrogen atom at 9.5,
Specifically, methyl acrylate (9.38; SP value of the monomer; the same applies hereinafter), methyl methacrylate (9.
25), ethyl acrylate (8.81), n-butyl acrylate (8.63), isobutyl acrylate (8.50), 2-ethylhexyl acrylate (8.8.
53), vinyl acetate (9.05) and styrene (9.
32) and the like. In the present invention, a vinyl monomer having an SP value outside the range of 8.5 to 9.5, for example, lauryl methacrylate (SP value: 8.34), methoxyethyl acrylate (SP value: 9.80) and acrylonitrile (SP value: 11.57) can also be used, in which case a vinyl monomer having an SP value of 8.5 to 9.5 is used in combination, and the SP value of the entire monomer mixture is 8.5 to 9.5. Need to be adjusted. In the case of a vinyl monomer having an SP value of less than 8.5, the solubility of a monovalent amine salt of a polyhydric alcohol having a carboxyl group in a vinyl monomer is too low, which makes it difficult to introduce a carboxyl group into polyurethane. The aqueous emulsified dispersion (b) comprising the polyurethane and the vinyl monomer obtained in the step (2) cannot maintain the emulsion state and has a high viscosity. On the other hand, when the vinyl monomer has an SP value of more than 9.5, aggregation and precipitation of emulsified particles occur in the aqueous emulsified dispersion (b).

【0008】本発明における多価イソシアネート〔以下
成分(A)という〕としては、エチレンジイソシアネー
ト、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホ
ロンジイソシアネート、シクロヘキサン−1,4−ジイ
ソシアネート、4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイ
ソシアネート、p−キシリレンジイソシアネート、1,
4−フェニレンジイソシアネート、2,4−トルエンジ
イソシアネート、2,6−トルエ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、2,
4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、ポリメチレ
ンポリフェニレンポリイソシアネートおよび1,5−ナ
フチレンジイソシアネートなどが挙げられ、これらの混
合物も使用できる。また、ウレタン、アロファネート、
尿素、ビュレット、カルボイミド、ウレタンイミンまた
はイソシアヌレート残基で変性された2官能性イソシア
ネートも使用可能である。
In the present invention, the polyvalent isocyanate (hereinafter referred to as component (A)) includes ethylene diisocyanate, 1,6-hexamethylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, cyclohexane-1,4-diisocyanate, and 4,4'-dicyclohexylmethane diisocyanate. , P-xylylene diisocyanate, 1,
4-phenylene diisocyanate, 2,4-toluene diisocyanate, 2,6-toluene diisocyanate,
4,4′-diphenylmethane diisocyanate, 2,
Examples thereof include 4'-diphenylmethane diisocyanate, polymethylene polyphenylene polyisocyanate, and 1,5-naphthylene diisocyanate, and a mixture thereof can also be used. Also, urethane, allophanate,
Bifunctional isocyanates modified with urea, burette, carbimide, urethaneimine or isocyanurate residues can also be used.

【0009】カルボキシル基を有する多価アルコールの
1価アミン塩〔以下成分(B)という〕としては、2,
2−ジメチロールプロピオン酸および2,2−ジメチロ
ールブタン酸等のカルボキシル基を有する多価アルコー
ルの1価アミン塩が挙げられる。1価アミンとしては、
ジメチルアミン、トリメチルアミン、ジエチルアミン、
トリエチルアミン、トリブチルアミンおよびN−エチル
モルホリン等が挙げられる。好ましくは、トリメチルア
ミン、トリエチルアミン、トリブチルアミンおよびN−
エチルモルホリン等に代表される1価の第3級アミンで
ある。
The monovalent amine salt of a polyhydric alcohol having a carboxyl group [hereinafter referred to as component (B)] includes 2,2
Examples thereof include monovalent amine salts of polyhydric alcohols having a carboxyl group, such as 2-dimethylolpropionic acid and 2,2-dimethylolbutanoic acid. As a monovalent amine,
Dimethylamine, trimethylamine, diethylamine,
Triethylamine, tributylamine, N-ethylmorpholine and the like. Preferably, trimethylamine, triethylamine, tributylamine and N-
It is a monovalent tertiary amine represented by ethylmorpholine and the like.

【0010】その他の多価アルコール〔以下成分(C)
という〕としては、数平均分子量が500〜5000の
高分子多価アルコールが好ましく、具体的には、ポリエ
ステルポリオール、ポリエステルポリアミドポリオー
ル、ポリエーテルポリオール、ポリチオエーテルポリオ
ール、ポリカーボネートポリオール、ポリアセタールポ
リオール、ポリオレフィンポリオールおよびポリシロキ
サンポリオール等が挙げられる。また、必要に応じて、
エチレングリコール、プロピレングリコール、1,4−
ブタンジオール、ジエチレングリコール、ネオペンチル
グリコール、シクロヘキサンジメタノール、グリセロー
ル、トリメチロールプロパンおよびペンタエリスリトー
ル等の低分子量の多価アルコールも使用できる。
[0010] Other polyhydric alcohol [the following component (C)
Is preferred as a high molecular weight polyhydric alcohol having a number average molecular weight of 500 to 5,000, specifically, polyester polyol, polyester polyamide polyol, polyether polyol, polythioether polyol, polycarbonate polyol, polyacetal polyol, polyolefin polyol and And polysiloxane polyols. Also, if necessary,
Ethylene glycol, propylene glycol, 1,4-
Low molecular weight polyhydric alcohols such as butanediol, diethylene glycol, neopentyl glycol, cyclohexanedimethanol, glycerol, trimethylolpropane and pentaerythritol can also be used.

【0011】上記成分(A)、(B)および(C)は、
イソシアネート基と水酸基のモル比が100:(40〜
95)となる割合で使用することが好ましい。イソシア
ネート基に対する水酸基のモル比が、0.95を越える
と得られるプレポリマーの分子量が高くなり過ぎプレポ
リマーのビニル単量体溶液が高粘度化する結果、安定な
水性乳化分散体が得られ難く、一方該モル比が、0.4
0未満であると、多価アルコール特に成分(C)に基づ
く引張強度等の物性が得られ難い。さらに、成分(B)
の好ましい使用量は、成分(A)、(B)および(C)
の合計量を基準として、5〜50モル%である。成分
(B)の使用量が、5モル%未満であると得られるポリ
ウレタンプレポリマーまたはポリウレタンの自己乳化性
が発現し難く、一方50モル%を越えると得られる水性
樹脂分散体の粘度が著しく高くなり、取扱い作業性が劣
る。
The above components (A), (B) and (C)
The molar ratio of isocyanate groups to hydroxyl groups is 100: (40 to
95). When the molar ratio of the hydroxyl group to the isocyanate group exceeds 0.95, the molecular weight of the obtained prepolymer becomes too high and the viscosity of the vinyl monomer solution of the prepolymer increases, so that it is difficult to obtain a stable aqueous emulsion dispersion. , While the molar ratio is 0.4
When it is less than 0, it is difficult to obtain physical properties such as tensile strength based on polyhydric alcohol, particularly component (C). Furthermore, component (B)
The preferred amounts of the components (A), (B) and (C)
5 to 50 mol% based on the total amount of When the amount of the component (B) is less than 5 mol%, the obtained polyurethane prepolymer or polyurethane hardly exhibits self-emulsifiability, while when it exceeds 50 mol%, the viscosity of the obtained aqueous resin dispersion becomes extremely high. And handling workability is inferior.

【0012】各成分の反応に際しては、成分(A)、
(B)および(C)を一度に反応させてもよいし、また
はまず成分(A)と(C)をイソシアネート基と水酸基
のモル比が好ましくは100:5〜100:70となる
割合で反応させ、その後に成分(B)を反応させてもよ
い。ポリウレタンプレポリマーの合成反応において使用
される前記本発明単量体の好ましい量は、生成するポリ
ウレタンプレポリマー:本発明単量体=(50〜9
0):(50〜10)(重量比)である。ポリウレタン
プレポリマーの割合が50未満である場合には、本発明
における成分(B)を使用しなくても、ポリウレタンプ
レポリマーに容易にカルボキシル基を導入することがで
きる。この場合には、従来技術、すなわちカルボキシル
基を有する多価アルコールをポリウレタンプレポリマー
の製造原料として用いる方法により、自己乳化型ポリウ
レタンプレポリマーを製造できる。一方ポリウレタンプ
レポリマーの割合が90を越えると、ポリウレタンプレ
ポリマーの合成反応における反応液の粘度が高過ぎ、成
分(B)の他の成分との反応が困難になる。反応温度
は、30〜130℃が適当であり、またジブチルスズジ
ラウレートやオクタン酸第一スズなどのウレタン化反応
の触媒を添加しても良い。
In the reaction of each component, component (A),
(B) and (C) may be reacted at once, or the components (A) and (C) may first be reacted in a molar ratio of isocyanate group to hydroxyl group of preferably 100: 5 to 100: 70. And then reacting the component (B). The preferred amount of the monomer of the present invention used in the reaction for synthesizing the polyurethane prepolymer is as follows: the produced polyurethane prepolymer: the monomer of the present invention = (50 to 9)
0): (50 to 10) (weight ratio). When the ratio of the polyurethane prepolymer is less than 50, a carboxyl group can be easily introduced into the polyurethane prepolymer without using the component (B) in the present invention. In this case, a self-emulsifying polyurethane prepolymer can be produced by a conventional technique, that is, a method using a polyhydric alcohol having a carboxyl group as a raw material for producing a polyurethane prepolymer. On the other hand, when the proportion of the polyurethane prepolymer exceeds 90, the viscosity of the reaction solution in the synthesis reaction of the polyurethane prepolymer is too high, and it becomes difficult to react the component (B) with other components. The reaction temperature is suitably from 30 to 130 ° C, and a catalyst for a urethanization reaction such as dibutyltin dilaurate or stannous octoate may be added.

【0013】上記方法により、自己乳化型ポリウレタン
プレポリマーの前記ビニル単量体溶液(a)が得られ
る。本発明においては、次の工程で、自己乳化型ポリウ
レタンおよび本発明ビニル単量体を水性媒体中に乳化分
散させた分散体を製造する。具体的には、上記溶液
(a)を攪拌しながら、そこに水を滴下し、プレポリマ
ーとビニル単量体の水性乳化分散体を製造した後、以下
に説明する鎖伸長剤を添加しプレポリマーをポリウレタ
ン化させるという方法、または上記溶液(a)に鎖伸長
剤を添加してプレポリマーをポリウレタン化させた後、
得られるポリウレタンの本発明ビニル単量体溶液(b)
を水性媒体中に乳化分散させる方法等が採用できる。プ
レポリマーは鎖伸長剤の添加により速やかにポリウレタ
ン化される。
By the above method, the above-mentioned vinyl monomer solution (a) of the self-emulsifying polyurethane prepolymer is obtained. In the present invention, a dispersion in which the self-emulsifying polyurethane and the vinyl monomer of the present invention are emulsified and dispersed in an aqueous medium is produced in the following step. Specifically, water is added dropwise to the solution (a) while stirring the solution (a) to produce an aqueous emulsified dispersion of a prepolymer and a vinyl monomer. After the method of making the polymer polyurethane, or after adding a chain extender to the solution (a) to make the prepolymer polyurethane,
Solution of the obtained polyurethane monomer (b) of the polyurethane of the present invention
And the like can be adopted. The prepolymer is rapidly polyurethaneized by the addition of a chain extender.

【0014】鎖伸長剤としては、エチレンジアミン、ジ
エチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、プロピ
レンジアミン、ブチレンジアミンおよびヘキサメチレン
ジアミン等の多価アミンが挙げられる。ポリウレタン鎖
の伸長反応において使用される上記多価アミンの使用量
は、一般的なポリウレタン鎖の伸長反応で使用される
量、すなわち、ポリウレタンプレポリマーにおけるイソ
シアネート基を基準として、アミノ基における活性水素
の割合(モル比)が25〜80モル%となる量である。
Examples of the chain extender include polyamines such as ethylenediamine, diethylenetriamine, triethylenetetramine, propylenediamine, butylenediamine and hexamethylenediamine. The amount of the polyamine used in the polyurethane chain extension reaction is the amount used in a general polyurethane chain extension reaction, that is, based on the isocyanate group in the polyurethane prepolymer, The amount is such that the ratio (molar ratio) is 25 to 80 mol%.

【0015】次に、上記工程で得られた水性乳化分散体
における本発明ビニル単量体をラジカル重合させる。こ
の際、共存する自己乳化型ポリウレタンは、本発明ビニ
ル単量体の分散剤の役割を果たし、重合は乳化重合とほ
ぼ同様な反応機構になる。重合開始剤としてラジカル発
生型化合物が使用でき、具体的には、アゾビスイソブチ
ロニトリル、t−ブチルヒドロキシペルオキシド、また
はt−ブチルヒドロキシペルオキシド等の過酸化物と亜
硫酸ナトリウム等の還元剤からなるレドックス系開始剤
等が挙げられる。重合開始剤を反応系に添加する時期と
しては、本発明における工程(2)以降が好ましく、具
体的には、工程(2)で得られた水性乳化分散体を所定
温度に加温し、それを攪拌する中に、上記重合開始剤の
水溶液を滴下することが好ましい。
Next, the vinyl monomer of the present invention in the aqueous emulsion dispersion obtained in the above step is subjected to radical polymerization. At this time, the coexisting self-emulsifying polyurethane serves as a dispersant for the vinyl monomer of the present invention, and the polymerization has a reaction mechanism substantially similar to that of emulsion polymerization. A radical-generating compound can be used as the polymerization initiator, and specifically, is composed of a peroxide such as azobisisobutyronitrile, t-butylhydroxyperoxide, or t-butylhydroxyperoxide and a reducing agent such as sodium sulfite. Redox initiators and the like can be mentioned. The time when the polymerization initiator is added to the reaction system is preferably after step (2) in the present invention. Specifically, the aqueous emulsified dispersion obtained in step (2) is heated to a predetermined temperature. It is preferable that an aqueous solution of the polymerization initiator is added dropwise while stirring.

【0016】上記重合により、ビニル重合体によって改
質された自己乳化型ポリウレタンエマルジョンすなわち
本発明の水性樹脂分散体が得られる。該水性樹脂分散体
には、必要に応じて紫外線吸収剤、酸化防止剤、消泡
剤、レベリング剤および増粘剤等を通常の使用量で添加
することができる。水性樹脂分散体の主な用途は、被覆
剤であるが、それ以外に、例えば接着剤、風合い仕上げ
剤、フォームまたはインクに使用できる。被覆剤として
用いられる場合、好ましい支持体の材質としては、金
属、木材、石材、ガラス、布、皮革、紙およびプラスチ
ック等が挙げられる。
By the above polymerization, a self-emulsifying polyurethane emulsion modified with a vinyl polymer, that is, an aqueous resin dispersion of the present invention is obtained. To the aqueous resin dispersion, if necessary, an ultraviolet absorber, an antioxidant, an antifoaming agent, a leveling agent, a thickener, and the like can be added in a usual amount. The main use of aqueous resin dispersions is as coatings, but they can also be used, for example, in adhesives, texture finishes, foams or inks. When used as a coating agent, preferable materials for the support include metal, wood, stone, glass, cloth, leather, paper, and plastic.

【0017】[0017]

【実施例および比較例】以下、実施例および比較例を挙
げて、本発明をさらに具体的に説明する。
Examples and Comparative Examples Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to Examples and Comparative Examples.

【実施例1】攪拌機および還流用ジムロートを有する1
リットル容積のセパラブルフラスコ(以下反応器とい
う)に、分子量2000のポリカーボネートジオール
〔東亞合成(株)製、カルボジオールD−2000〕1
40.78gを加え60℃に昇温した後、撹拌を開始し
た。次いで、イソホロンジイソシアネート77.49g
を加えた後、さらにジブチルスズジラウレート0.03
2gを加え、温度60℃で60分間反応させた。メチル
メタクリレート50.30gおよびブチルアクリレート
54.49gからなる混合液中に、ジメチロールプロピ
オン酸24.45gとトリエチルアミン11.68gを
加えて、攪拌混合させて溶液を得た(以下溶液Aとい
う)。
Example 1 1 having a stirrer and a reflux funnel
A polycarbonate diol having a molecular weight of 2,000 [Carbodiol D-2000, manufactured by Toagosei Co., Ltd.]
After adding 40.78 g and raising the temperature to 60 ° C., stirring was started. Then, 77.49 g of isophorone diisocyanate
Is added, and then dibutyltin dilaurate 0.03
2 g was added and reacted at a temperature of 60 ° C. for 60 minutes. In a mixed solution consisting of 50.30 g of methyl methacrylate and 54.49 g of butyl acrylate, 24.45 g of dimethylolpropionic acid and 11.68 g of triethylamine were added and mixed by stirring to obtain a solution (hereinafter referred to as solution A).

【0018】上記溶液Aおよびジブチルスズジラウレー
ト0.032gを反応器に加え、液温を70℃に上げ3
0分間維持し、ポリウレタンプレポリマーの合成反応を
完了させた。得られた反応液中に、70%ブチルヒドロ
パーオキサイド水溶液を1.50gを添加し、その後室
温まで冷却させた。次いで、攪拌速度を250rpmに
上昇し、上記反応液中に水539.90gを7分かけて
滴下した。その途中、一旦系内の粘度が上昇したが、さ
らに蒸留水を加えていくと液色が青白色になり粘度が急
激に低下し(転相)、低粘度なエマルジョンが得られ
た。該エマルジョンに、蒸留水59.99gとジエチレ
ントリアミン1.80gの混合物を加えることにより、
プレポリマー鎖を伸長させた。この際、反応液の色が青
白色から白色に変化した。
Solution A and 0.032 g of dibutyltin dilaurate were added to a reactor, and the temperature of the solution was increased to 70 ° C.
It was maintained for 0 minutes to complete the reaction of synthesizing the polyurethane prepolymer. 1.50 g of a 70% butyl hydroperoxide aqueous solution was added to the obtained reaction solution, and then cooled to room temperature. Next, the stirring speed was increased to 250 rpm, and 539.90 g of water was dropped into the reaction solution over 7 minutes. On the way, the viscosity of the system once increased, but when distilled water was further added, the liquid color became bluish white and the viscosity rapidly decreased (phase inversion), and a low-viscosity emulsion was obtained. By adding a mixture of 59.99 g of distilled water and 1.80 g of diethylenetriamine to the emulsion,
The prepolymer chain was extended. At this time, the color of the reaction solution changed from bluish white to white.

【0019】次いで、上記エマルジョンに窒素ガスを吹
き込みながら、反応器内の温度を65℃に維持しなが
ら、亜硫酸ナトリウム/ホルムアルデヒド錯体1.78
gを水3.85gに溶解した溶液を60分間かけて反応
器内に滴下させ、滴下終了後さらに30分反応液を65
℃に維持することにより、重合を完了させた。上記方法
によって得られた水性樹脂分散体は、固形分濃度40.
8重量%、pH6.8および25℃での粘度80cps
の水性エマルジョンであり、さらに分散粒子の平均粒径
は75nmだった。
Next, while blowing nitrogen gas into the emulsion, maintaining the temperature inside the reactor at 65 ° C., the sodium sulfite / formaldehyde complex 1.78 was obtained.
g of water in 3.85 g of water was dropped into the reactor over 60 minutes, and after the dropping was completed, the reaction solution was further cooled to 65 for 30 minutes.
The polymerization was completed by maintaining the temperature in ° C. The aqueous resin dispersion obtained by the above method had a solid content of 40.
8% by weight, pH 6.8 and viscosity at 25 ° C. 80 cps
And the average particle size of the dispersed particles was 75 nm.

【0020】[0020]

【比較例1】実施例1における溶液Aに代えて、メチル
メタクリレート50.30gおよびブチルアクリレート
54.49gからなる混合液中に、ジメチロールプロピ
オン酸24.45gを加えて、十分に攪拌して得た溶液
(以下溶液Bという)を反応器に加える以外、基本的に
実施例1と同様に操作した。溶液Bをジブチルスズジラ
ウレート0.033gと共に、ポリカーボネートおよび
イソホロンジイソシアネート等を含む反応器に加えて、
実施例1と同様に操作した後、冷却した反応溶液中に
は、未反応の粉末(ジメチロールプロピオン酸)が相当
量残っているのが確認されたが、この反応液にトリエチ
ルアミン11.68gを加えて中和した。反応器の撹拌
数を250rpmに上げ、反応液中に蒸留水457.9
1gを滴下しようとしたが、操作の途中で系内の粘度が
上昇し、白色ゲル状塊が生じて撹拌が不可能になったた
め、中断した。
Comparative Example 1 Instead of the solution A in Example 1, 24.45 g of dimethylolpropionic acid was added to a mixed solution consisting of 50.30 g of methyl methacrylate and 54.49 g of butyl acrylate, and the mixture was sufficiently stirred. The procedure was basically the same as that of Example 1 except that the solution (hereinafter referred to as solution B) was added to the reactor. Solution B together with 0.033 g of dibutyltin dilaurate was added to a reactor containing polycarbonate and isophorone diisocyanate, etc.
After operating in the same manner as in Example 1, it was confirmed that a considerable amount of unreacted powder (dimethylolpropionic acid) remained in the cooled reaction solution, and 11.68 g of triethylamine was added to the reaction solution. In addition, it was neutralized. The stirring speed of the reactor was increased to 250 rpm, and 457.9 distilled water was added to the reaction solution.
An attempt was made to add 1 g, but the operation was interrupted because the viscosity of the system increased during the operation and a white gel-like mass was generated, which made stirring impossible.

【0021】[0021]

【発明の効果】本発明によれば、ビニル重合体および自
己乳化型ポリウレタンからなる水性樹脂分散体が容易に
得られる。
According to the present invention, an aqueous resin dispersion comprising a vinyl polymer and a self-emulsifying polyurethane can be easily obtained.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 下記工程(1)、工程(2)および工程
(3)からなる水性樹脂分散体の製造方法。 工程(1):溶解度パラメーターが8.5〜9.5で活
性水素原子を持たないビニル単量体中で、多価イソシア
ネート、カルボキシル基を有する多価アルコールの1価
アミン塩およびその他の多価アルコールを、水酸基に対
しイソシアネート基が過剰の割合で反応させて、自己乳
化型ポリウレタンプレポリマーの前記ビニル単量体溶液
(a)を得る工程。 工程(2):工程(1)で得られる前記ビニル単量体溶
液(a)に鎖伸長剤を加えた後、水性媒体に乳化分散さ
せるか、または前記ビニル単量体溶液(a)を水性媒体
に乳化分散させた後、鎖伸長剤を加えることにより自己
乳化型ポリウレタンのビニル単量体溶液の水性乳化分散
体(b)を得る工程。 工程(3):工程(2)で得られる前記水性乳化分散体
(b)におけるビニル単量体を重合させる工程。
1. A method for producing an aqueous resin dispersion comprising the following steps (1), (2) and (3). Step (1): In a vinyl monomer having a solubility parameter of 8.5 to 9.5 and having no active hydrogen atom, a polyvalent isocyanate, a monovalent amine salt of a polyhydric alcohol having a carboxyl group and other polyvalents A step of reacting an alcohol with an isocyanate group in an excess ratio to a hydroxyl group to obtain the vinyl monomer solution (a) of a self-emulsifying polyurethane prepolymer. Step (2): After adding a chain extender to the vinyl monomer solution (a) obtained in step (1), emulsify and disperse in an aqueous medium, or convert the vinyl monomer solution (a) to an aqueous medium. A step of obtaining an aqueous emulsified dispersion (b) of a vinyl monomer solution of a self-emulsifying polyurethane by emulsifying and dispersing in a medium and then adding a chain extender. Step (3): a step of polymerizing a vinyl monomer in the aqueous emulsified dispersion (b) obtained in step (2).
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998057671A3 (en) * 1997-06-18 1999-04-15 Boston Scient Corp Polycarbonate-polyurethane dispersions for thrombo-resistant coatings
JP2007231068A (en) * 2006-02-28 2007-09-13 Sekisui Plastics Co Ltd Styrene-modified thermoplastic polyurethane resin particles, expandable styrene-modified thermoplastic polyurethane resin particles, styrene-modified thermoplastic polyurethane resin foam particles, styrene-modified thermoplastic polyurethane resin foamed moldings, and methods for producing them
JP2007269832A (en) * 2006-03-30 2007-10-18 Arakawa Chem Ind Co Ltd Method of manufacturing polyurethane resin aqueous dispersion
EP2716675A4 (en) * 2011-05-31 2014-11-26 Ube Industries AQUEOUS POLYURETHANE RESIN DISPERSION, AND COATING COMPOSITION COMPRISING THE SAME

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