JPH11228811A5 - - Google Patents

Description

【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）（ｉ）１−アミノ−３，３，５−トリメチル−５−アミノ−メチル−シクロヘキサ ンを（ii）α，β−不飽和カルボン酸と反応させて親水化剤先駆体を生成させ、
（ｂ）親水化剤先駆体をＮＣＯプレポリマー溶液に添加し、
（ｃ）アルカリ／アルカリ土類金属水酸化物およびアミンよりなる群から選択される中和 剤をプレポリマー溶液へＣＯＯＨ基の当量までの量で添加して親水化剤を生成させ 、
（ｄ）ポリウレタン溶液を水中に分散させてポリウレタン分散物を生成させる順次の工程 からなることを特徴とする水性ポリウレタン分散物の製造方法。
【請求項２】 α，β−不飽和カルボン酸を約１〜２モルの範囲の量にて使用する請求項１に記載の方法。
【請求項３】 α，β−不飽和カルボン酸がアクリル酸、メタクリル酸およびクロトン酸よりなる群から選択される成分からなる請求項１に記載の方法。
【請求項４】 親水化剤が式：
【化１】
〔式中、Ｍはアルカリ金属およびアミン成分よりなる〕
を有する成分からなる請求項１に記載の方法。
【請求項５】 非環式ジアミンを用いない請求項１に記載の方法。
【請求項６】 中和剤としてアルカリ金属を用いない請求項１に記載の方法。
【請求項７】 請求項６に記載のポリウレタン分散物を製造するために使用される親水化剤。
【請求項８】 請求項１に記載の方法により製造されたポリウレタン分散物。
【請求項９】 請求項８に記載のポリウレタン分散物を基体に塗布して液体コーチングを生成させ、液体コーチングを乾燥させることにより形成されるコーチング。
【請求項１０】 基体が繊維材料、紙、プラスチック、金属およびガラスよりなる群から選択される成分からなる請求項９に記載のコーチング。
【請求項１１】 （ａ）親水化剤をＮＣＯプレポリマー溶液と合わせ、（ｂ）ポリウレタン分散物を水中に分散させることからなり；
親水化剤は
（ｉ）（ｉ）１−アミノ−３，３，５−トリメチル−５−アミノ−メチル−シクロヘキサ ンを（ii）α，β−不飽和カルボン酸と反応させて親水化剤先駆体を生成させ；
（ii）アルカリ／アルカリ土類金属水酸化物およびアミンよりなる群から選択される中和 剤を先駆体溶液にＣＯＯＨ基の当量までの量で添加して生成させる
ことを特徴とする水性ポリウレタン分散物の製造方法。
【請求項１２】 請求項１１に記載の分散物。

【０００２】
【従来の技術】
ＮＣＯプレポリマーはイオン基（たとえばカルボン酸陰イオン）を有する適する分子との反応により親水化されることが知られてる。さらに、このように親水化されたポリウレタンをポリウレタンプラスチックまで変換させることができ、次いでこれを水中に分散させてたとえば繊維品、金属シート、石材もしくは木材のような基体のためのコーチングを作成しうることも知られている。ロスサウザーおよびナハトカンプによる「アドバンシズ・イン・ウレタン・サイエンス・アンド・テクノロジー」、第１０巻、第１２１〜１６２頁（１９８７）における論文はこの分野での知識を要約している。

【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、従来技術の欠点を解消し、したがって一方では無色であると共に他方では一時的に親水化させ或いは永久的に親水化させうる分散剤を提供することにある。さらに本発明の課題は、簡単な分散剤の製造方法を開発することにある。この課題は、本発明の化合物により解決される。

【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、α，β−不飽和カルボン酸による１−アミノ−３，３，５−トリメチル−５−アミノメチル−シクロヘキサンのマイケル付加により生成される親水化剤先駆体に関するものである。「マイケル付加」と言う用語は公知であって、α，β−不飽和カルボニル化合物がカルボニル基から離れた二重結合の末端にて求核性攻撃を受けるα，ベータ−不飽和カルボニル化合物への全体的付加を意味する。親水化剤先駆体は永久的または一時的に中和されて、所望の用途に応じた親水化剤を形成する。さらに本発明は、水性ポリウレタン分散物を製造する際に使用するＮＣＯプレポリマーの連鎖延長剤としての親水化剤の使用にも関するものである。さらに本発明は、基体（たとえば皮革および繊維品）における親水化されたポリウレタンコーチングにも関するものである。

【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明は、α，β−不飽和カルボン酸による１−アミノ−３，３，５−トリメチル−５−アミノメチル−シクロヘキサン（ＩＰＤＡ）のマイケル付加により製造される親水化剤先駆体に関するものである。ＩＰＤＡは、産業的供給源から得られる公知化合物である。α，ベータ−不飽和カルボン酸は限定はしないがアクリル酸、メタクリル酸もしくはプロトン酸を包含し、工業的にも得ることができる。一般にα，β−不飽和カルボン酸は１〜２モルの範囲の量で使用される。特定量を後記実施例に示し、或いはルーチン実験により容易に得ることができる。α，β−不飽和酸がＩＰＤＡと直接に反応すること、およびその反応生成物が貯蔵安定性かつほぼ無色の化合物であると言う事実は本発明に重要である。この貯蔵安定性の化合物をＮＣＯプレポリマー鎖中に組み込み、次いで中和することができる。

好ましくは本発明はＩＰＤＡとアクリル酸とのマイケル付加生成物に関するものであり、未反応ＩＰＤＡとモノアダクトとジアダクトとの化合物混合物が形成される。主として生成されるモノアダクトは式
〔式中、ＭはＨ、アルカリ／アルカリ土類金属、たとえばＮａ、Ｋ、 ^1/2Ｃａもしくは ^1/2Ｍｇまたはアミン基を示す〕
を有する。適するアミン成分はＮＨ₄ ⁺ およびＮ（Ｒ)₃を包含し、ここでＲはメチル、エチルおよび／またはヒドロキシエーテルである。

本発明の親水化剤先駆体は、特定用途の必要性に応じ、永久的または一時的に中和される。一時的親水化のための適する中和剤は限定はしないが（ｉ）揮発性第三級アミン、たとえばジメチルエタノールアミンもしくはトリエチルアミン、および（ii）イソホロンジアミンもしくは４，４’−ジアミノジシクロヘキシルメタンなどにより組み込みうるジ第一級アミンを包含する。永久的親水化のための適する中和剤は金属塩基、たとえばアルカリ／アルカリ土類金属水酸化物を包含する。一般に中和剤はＣＯＯＨ基の当量までの量にて使用される。中和剤の特定量は後記実施例に示され、或いはルーチン実験により容易に得ることができる。

本発明による親水化剤先駆体は、本発明の目的に合致するよう任意の方法で使用することができる。たとえば本発明による親水化剤先駆体は、最初に１モルのＩＰＤＡを反応容器、好ましくは水もしくはイソプロパノールに導入して作成することができる。次いでα，β−不飽和カルボン酸（たとえばアクリル酸）を反応容器中へ室温にて撹拌しながら滴下することができる。反応自身は僅かな発熱性により示される。酸の添加後、混合物を次いで４０℃にて１時間撹拌すると、無色透明な溶液が生ずる。次いで親水化剤の透明かつ無色な溶液を好適に用いることができる。たとえば溶液を適量にてアセトン性ＮＣＯプレポリマー溶液に約４０℃で添加して、親水化剤がポリウレタン鎖中に組み込まれるようにすることができる。次いで計算量の塩基により中和を行う。次いで永久的親水化（すなわち不揮発性金属水酸化物での中和）またはたとえばアルカリ金属なしの一時的親水化のみのいずれであるかを判定することができる。すなわち、アミンでの中和が望ましい。アセトン性ポリウレタン溶液を公知技術により水中に分散させて、蒸留でのアセトンの除去によりコーチングのための水性ポリウレタン分散物まで処理することができる。この作成方法は一般に非環式ジアミンを用いない。日常の実験により特定量を得ることができる。コーチングは、分散物を適する基体の上に施すと共に分散物を適する温度（たとえば８０℃）で乾燥して作成することができる。

得られる薄膜（コーチング）は、たとえば繊維材料、紙、プラスチック、金属およびガラスのような基体に適する性質を有する。薄膜特性は薄膜の弾性率、乾燥引張り強さ、乾燥破断点伸び率、湿潤引張強さ、湿潤破断点伸び率などを測定して特性化することができる。後記実施例５は、本発明により作成されるコーチングの薄膜特性を示す。他のコーチングの性質はルーチン実験により決定することができる。

既に部分的に示したように、本発明による親水化剤は次の有利な性質を有する：
− 容易な製造
− 黄色化なしであって寧ろ無色
− 不揮発性塩基（金属水酸化物）または揮発性塩基（アミン）による塩生成の選択可能 性
− ＮＣＯプレポリマーに対する良好な適合性
− 入手しうるカルボキシレート含有分散剤の範囲の拡大。
最後の２つの点につき説明すれば次の通りである。カルボキシレート含有親水化剤はスルホネート含有親水化剤よりも弱い永久親水性を有し、この理由から前者は高レベルの性質を有する水性ラッカー用途もしくは繊維品コーチングにとって好適である。しかしながら、極く僅かなこの種の親水化建築ブロック、たとえばジメチロールプロピオン酸のカルボキシレート含有化合物しか市場に存在しない。
本発明による親水化剤はこの点に関し入手範囲を補充すると共に、薬品の組合せ可能性を拡大する。何故なら、新規な親水化成分は良好な適合性を有することが知られたＩＰＤＡ硬質セグメントに基づくからである。したがって、これらは極めて多様な作業物質および材料の表面を被覆するのに特に適し、たとえば繊維材料、紙、プラスチック、金属、ガラスなどをこれらで被覆することができる。

実施例１
バッチ：
８５．０ｇ （１当量ＮＨ₂）^＊ イソホロンジアミン
３６．０ｇ （０．５モル） アクリル酸
２８２．０ｇ 水

４０３．０ｇ （１当量ＮＨ／ＮＨ₂) 分散剤溶液
固形分：計算値３０％
１酸当量：８０６ｇ
* Ｃ＝Ｃ二重結合に基づく
手順：
ＩＰＤＡと水とを最初に反応容器中へ室温にて導入した。この混合物に撹拌しながら混合物を僅かに加温しつつアクリル酸を滴下した。アクリル酸の添加が終了した後、混合物を次いで４５℃にて１時間撹拌した。４０３ｇのＮＨ／ＮＨ₂当量および８０６ｇの酸当量を有する無色透明な分散剤溶液（３０％）が得られた。
さらに、この分散剤溶液はたとえば５０もしくは６０％の濃厚型で容易に生成することもできる。しかしながら、この場合は室温にて結晶化する危険性がある。しかしながら、これら高固形分のものは６０〜７０℃にて貯蔵すれば、液状に保たれる。

実施例３
この実施例は有機溶剤における親水化剤の作成につき説明する。
バッチ：
１７０．０ｇ （２．０当量） イソホロンジアミン
７２．０ｇ （１．０モル） アクリル酸
３５８．０ｇ イソプロパノール

６００．０ｇ （２．０当量ＮＨ／ＮＨ_２） 分散剤溶液
固形分：計算値４０％
１酸当量：計算値：６００ｇ
手順：
イソホロンジアミンとイソプロパノールとを最初に反応容器に導入すると共に、４０℃まで加熱した。この混合物に撹拌しながらアクリル酸を滴下すると、僅かな発熱性が観察された。アクリル酸の添加後、混合物を次いで４５℃にて２時間撹拌した。３００ｇのＮＨ／ＮＨ₂ 当量と６００ｇの酸当量とを有する直ちに使用しうる無色の分散剤溶液が得られた。

上記分散物からのコーチングの性質
分散物を薄膜またはＰＶＣとポリアミンとの間の接着層まで特定の乾燥プログラム（約１分８０℃、約１分１２０℃および約１分１４０℃）により処理した。
薄膜特性：
１００％モジュラス ２．３ＭＰａ
乾燥引張強さ １１．０ＭＰａ
乾燥破断点伸び率 ４９０％Ｐａ
湿潤引張強さ ８．８ＭＰａ
湿潤破断点伸び率 ５１０％
膨潤容積ＥＥ ５０２％
膨潤容積Ｈ₂ Ｏ ３３％
薄膜重量 ７０ｇ／ｍ²

ポリアミドに対する接着強度：
乾燥 （Ｎ／２．５ｃｍ） ３４
湿潤 （Ｎ／２．５ｃｍ） １８