JPWO2020105569A1 - Method for producing composite resin aqueous dispersion and composite resin aqueous dispersion - Google Patents

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Abstract

本発明は、ポリウレタン樹脂(U)とビニル系樹脂(V)とを同一粒子内に含む複合樹脂粒子を含有する複合樹脂水性分散体であって、ポリウレタン樹脂(U)が活性水素成分(A)、有機イソシアネート成分(B)及び鎖伸長剤(E)の反応物であり、活性水素成分(A)、有機イソシアネート成分(B)及び鎖伸長剤(E)の内の少なくとも1種が3官能以上の化合物を含有し、複合樹脂水性分散体を乾燥させた皮膜が以下の(1)〜(3)を全て満足する複合樹脂水性分散体である:(1)N,N−ジメチルホルムアミドに対するゲル分率が35〜100%である;(2)破断伸度が200〜1,000%である;(3)25℃における貯蔵弾性率E’が100〜3,000MPaである。The present invention is a composite resin aqueous dispersion containing composite resin particles containing a polyurethane resin (U) and a vinyl resin (V) in the same particles, wherein the polyurethane resin (U) is an active hydrogen component (A). , A reaction product of the organic isocyanate component (B) and the chain extender (E), and at least one of the active hydrogen component (A), the organic isocyanate component (B) and the chain extender (E) is trifunctional or higher. The film containing the compound of the above and the dried composite resin aqueous dispersion is a composite resin aqueous dispersion satisfying all of the following (1) to (3): (1) Gel content with respect to N, N-dimethylformamide. The rate is 35 to 100%; (2) the elongation at break is 200 to 1,000%; (3) the storage elasticity E'at 25 ° C. is 100 to 3,000 MPa.

Description

本発明は、ポリウレタン樹脂とビニル系樹脂とを同一粒子内に含む複合樹脂粒子を含有する複合樹脂水性分散体と、その製造方法に関する。 The present invention relates to a composite resin aqueous dispersion containing composite resin particles containing a polyurethane resin and a vinyl resin in the same particles, and a method for producing the same.

近年、環境問題、安全性の観点から樹脂の水性分散体が多く使用されている。中でも、機械的強度、耐候性及び耐水性等が要求されるコーティング剤等には、アクリル樹脂水性分散体が一般的に使用されている。アクリル樹脂水性分散体を用いた場合、その皮膜は一般的に可とう性に劣るため、可とう性を向上させる方法としてアクリル樹脂水性分散体とポリウレタン樹脂水性分散体を併用する方法が提案されている(例えば特許文献1参照)。しかし、一般にアクリル樹脂とポリウレタン樹脂とは相溶性が良くないため、アクリル樹脂水性分散体とポリウレタン樹脂水性分散体とを併用した場合、皮膜の柔軟性、機械的強度、可とう性、透明性及び光沢性等の性能が低下するという問題がある。 In recent years, aqueous dispersions of resins have been widely used from the viewpoint of environmental problems and safety. Among them, an acrylic resin aqueous dispersion is generally used as a coating agent or the like that requires mechanical strength, weather resistance, water resistance, and the like. When an acrylic resin aqueous dispersion is used, the film is generally inferior in flexibility, so a method of using an acrylic resin aqueous dispersion and a polyurethane resin aqueous dispersion in combination has been proposed as a method for improving the flexibility. (See, for example, Patent Document 1). However, since the compatibility between the acrylic resin and the polyurethane resin is generally not good, when the acrylic resin aqueous dispersion and the polyurethane resin aqueous dispersion are used in combination, the flexibility, mechanical strength, flexibility, transparency and transparency of the film are improved. There is a problem that performance such as glossiness is deteriorated.

特開平06−192616号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 06-192616

本発明の目的は、柔軟性、機械的強度、貯蔵安定性、可とう性、硬度、透明性及び光沢性に優れた、ポリウレタン樹脂とビニル系樹脂とを同一粒子内に含む複合樹脂粒子を含有する複合樹脂水性分散体及びこの製造方法を提供することにある。 An object of the present invention is to contain composite resin particles containing a polyurethane resin and a vinyl resin in the same particles, which are excellent in flexibility, mechanical strength, storage stability, flexibility, hardness, transparency and glossiness. It is an object of the present invention to provide an aqueous dispersion of a composite resin to be used and a method for producing the same.

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、本発明に到達した。
即ち本発明は、第1の発明であるポリウレタン樹脂(U)とビニル系樹脂(V)とを同一粒子内に含む複合樹脂粒子を含有する複合樹脂水性分散体であって、ポリウレタン樹脂(U)が活性水素成分(A)、有機イソシアネート成分(B)及び鎖伸長剤(E)の反応物であり、活性水素成分(A)、有機イソシアネート成分(B)及び鎖伸長剤(E)の内の少なくとも1種が3官能以上の化合物を含有し、複合樹脂水性分散体を乾燥させた皮膜が以下の(1)〜(3)を全て満足する複合樹脂水性分散体である:
(1)N,N−ジメチルホルムアミドに対するゲル分率が35〜100%である;
(2)破断伸度が200〜1,000%である;
(3)25℃における貯蔵弾性率E’が100〜3,000MPaである。
The present inventors have arrived at the present invention as a result of diligent studies to solve the above problems.
That is, the present invention is a composite resin aqueous dispersion containing composite resin particles containing the polyurethane resin (U) and the vinyl resin (V) according to the first invention in the same particles, wherein the polyurethane resin (U) is used. Is a reaction product of the active hydrogen component (A), the organic isocyanate component (B) and the chain extender (E), and is among the active hydrogen component (A), the organic isocyanate component (B) and the chain extender (E). At least one of them contains a trifunctional or higher functional compound, and the film obtained by drying the composite resin aqueous dispersion is a composite resin aqueous dispersion that satisfies all of the following (1) to (3):
(1) The gel fraction with respect to N, N-dimethylformamide is 35 to 100%;
(2) The elongation at break is 200 to 1,000%;
(3) The storage elastic modulus E'at 25 ° C. is 100 to 3,000 MPa.

また、第2の発明は、ポリウレタン樹脂(U)とビニル系樹脂(V)とを同一粒子内に含む複合樹脂粒子を含有する複合樹脂水性分散体の製造方法であって、下記工程(1)〜(6)を含み、活性水素成分(A)、有機イソシアネート成分(B)及び鎖伸長剤(E)の内の少なくとも1種が3官能以上の化合物を含有する複合樹脂水性分散体の製造方法である。
工程(1):水酸基、アミノ基、イミノ基又はチオール基のいずれも有しない単官能のビニル系モノマー(M11)の存在下で、活性水素成分(A)及び有機イソシアネート成分(B)を反応させて末端にイソシアネート基を有するウレタンプレポリマー(P)を製造する工程;
工程(2):工程(1)と下記工程(3)との間で実施される任意の工程であって、水酸基、アミノ基、イミノ基又はチオール基のいずれも有しない単官能のビニル系モノマー(M11)を追加する工程;
工程(3):工程(1)で得られたウレタンプレポリマー(P)の溶液又は工程(2)を実施した場合には工程(2)で得られたウレタンプレポリマー(P)の溶液を水性媒体に分散させて水性分散体(α)を得る工程;
工程(4):水性分散体(α)中のウレタンプレポリマー(P)を鎖伸長剤(E)で伸長させる工程;
工程(5):工程(4)と下記工程(6)との間で実施される任意の工程であって、単官能のビニル系モノマー(M1)を追加する工程;
工程(6):水性分散体(α)中のビニル系モノマー(M11)又は工程(5)を実施した場合にはビニル系モノマー(M11)及び単官能のビニル系モノマー(M1)を重合させる工程。
The second invention is a method for producing an aqueous dispersion of a composite resin containing composite resin particles containing a polyurethane resin (U) and a vinyl resin (V) in the same particles, according to the following step (1). A method for producing an aqueous dispersion of a composite resin containing ~ (6) and at least one of an active hydrogen component (A), an organic isocyanate component (B) and a chain extender (E) containing a trifunctional or higher functional compound. Is.
Step (1): The active hydrogen component (A) and the organic isocyanate component (B) are reacted in the presence of a monofunctional vinyl monomer (M11) having no hydroxyl group, amino group, imino group or thiol group. A step of producing a urethane prepolymer (P) having an isocyanate group at the terminal;
Step (2): A monofunctional vinyl-based monomer that is an arbitrary step carried out between the step (1) and the following step (3) and has neither a hydroxyl group, an amino group, an imino group, or a thiol group. Step of adding (M11);
Step (3): The solution of the urethane prepolymer (P) obtained in the step (1) or, when the step (2) is carried out, the solution of the urethane prepolymer (P) obtained in the step (2) is aqueous. Step of dispersing in a medium to obtain an aqueous dispersion (α);
Step (4): A step of extending the urethane prepolymer (P) in the aqueous dispersion (α) with the chain extender (E);
Step (5): An arbitrary step performed between the step (4) and the following step (6), in which a monofunctional vinyl-based monomer (M1) is added;
Step (6): A step of polymerizing the vinyl-based monomer (M11) in the aqueous dispersion (α) or the vinyl-based monomer (M11) and the monofunctional vinyl-based monomer (M1) when the step (5) is carried out. ..

本発明の複合樹脂水性分散体は、柔軟性、機械的強度、貯蔵安定性、可とう性、硬度、透明性及び光沢性に優れており、本発明の製造方法によれば、柔軟性、機械的強度、貯蔵安定性、可とう性、硬度、透明性及び光沢性に優れたポリウレタン樹脂とビニル系樹脂とを同一粒子内に含む複合樹脂粒子を含有する複合樹脂水性分散体が得られる。 The composite resin aqueous dispersion of the present invention is excellent in flexibility, mechanical strength, storage stability, flexibility, hardness, transparency and glossiness, and according to the production method of the present invention, flexibility and mechanical A composite resin aqueous dispersion containing composite resin particles containing a polyurethane resin and a vinyl resin having excellent strength, storage stability, flexibility, hardness, transparency and glossiness in the same particles can be obtained.

まず、第1の発明である複合樹脂水性分散体について説明する。
本発明の複合樹脂水性分散体は、ポリウレタン樹脂(U)とビニル系樹脂(V)とを同一粒子内に含む複合樹脂粒子を含有する複合樹脂水性分散体であって、ポリウレタン樹脂(U)が活性水素成分(A)、有機イソシアネート成分(B)及び鎖伸長剤(E)の反応物であり、活性水素成分(A)、有機イソシアネート成分(B)及び鎖伸長剤(E)の内の少なくとも1種が3官能以上の化合物を含有し、複合樹脂水性分散体を乾燥させた皮膜が以下の(1)〜(3)を全て満足する複合樹脂水性分散体である:
(1)N,N−ジメチルホルムアミドに対するゲル分率が35〜100%である;
(2)破断伸度が200〜1,000%である;
(3)25℃における貯蔵弾性率E’が100〜3,000MPaである。
First, the composite resin aqueous dispersion, which is the first invention, will be described.
The composite resin aqueous dispersion of the present invention is a composite resin aqueous dispersion containing composite resin particles containing a polyurethane resin (U) and a vinyl resin (V) in the same particles, and the polyurethane resin (U) is It is a reaction product of the active hydrogen component (A), the organic isocyanate component (B) and the chain extender (E), and is at least one of the active hydrogen component (A), the organic isocyanate component (B) and the chain extender (E). One type contains a trifunctional or higher functional compound, and the film obtained by drying the composite resin aqueous dispersion is a composite resin aqueous dispersion that satisfies all of the following (1) to (3):
(1) The gel fraction with respect to N, N-dimethylformamide is 35 to 100%;
(2) The elongation at break is 200 to 1,000%;
(3) The storage elastic modulus E'at 25 ° C. is 100 to 3,000 MPa.

本発明において、ポリウレタン樹脂(U)は、活性水素成分(A)、有機イソシアネート成分(B)及び鎖伸長剤(E)の反応物である。
活性水素成分(A)としては、数平均分子量(以下、Mnと略記)が300以上の高分子ポリオール(a1)、Mn又は化学式量が300未満の低分子ポリオール(a2)、イオン性基と活性水素原子を有する化合物(a3)及び反応停止剤(a4)が挙げられる。
In the present invention, the polyurethane resin (U) is a reaction product of the active hydrogen component (A), the organic isocyanate component (B) and the chain extender (E).
The active hydrogen component (A) includes a high molecular weight polyol (a1) having a number average molecular weight (hereinafter abbreviated as Mn) of 300 or more, a low molecular weight polyol (a2) having Mn or a chemical formula of less than 300, an ionic group and activity. Examples thereof include a compound having a hydrogen atom (a3) and a reaction terminator (a4).

Mnが300以上の高分子ポリオール(a1)としては、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリエーテルエステルポリオール及びヒマシ油系ポリオール等が挙げられる。高分子ポリオール(a1)は、1種を単独で用いても2種以上を併用してもよい。 Examples of the polymer polyol (a1) having Mn of 300 or more include polyester polyols, polyether polyols, polyether ester polyols, castor oil-based polyols, and the like. The polymer polyol (a1) may be used alone or in combination of two or more.

Mnが300以上のポリエステルポリオールとしては、縮合型ポリエステルポリオール、ポリラクトンポリオール及びポリカーボネートポリオール等が挙げられる。 Examples of the polyester polyol having Mn of 300 or more include a condensed polyester polyol, a polylactone polyol, a polycarbonate polyol, and the like.

Mnが300以上の縮合型ポリエステルポリオールとしては、Mn又は化学式量が300未満の低分子ポリオール(a2)と炭素数2〜20の多価カルボン酸又はそのエステル形成性誘導体[酸無水物、低級(炭素数1〜4)アルキルエステル及び酸ハライド等]との縮合により得られるもの等が挙げられる。 Condensation type polyester polyols having Mn of 300 or more include Mn or a low molecular weight polyol (a2) having a chemical formula of less than 300 and a polyvalent carboxylic acid having 2 to 20 carbon atoms or an ester-forming derivative thereof [acid anhydride, lower grade (acid anhydride, lower grade). Carbon number 1 to 4) Alkyl ester, acid halide, etc.] can be mentioned.

Mn又は化学式量が300未満の低分子ポリオール(a2)としては、炭素数2〜20の多価アルコール;炭素数2〜20の多価アルコールの炭素数2〜12のアルキレンオキサイド(以下、AOと略記)付加物であってMn又は化学式量が300未満のもの;ビスフェノール(ビスフェノールA、ビスフェノールS及びビスフェノールF等)の炭素数2〜12のAO付加物であってMn又は化学式量が300未満のもの;ビス(2−ヒドロキシエチル)テレフタレート及びその炭素数2〜12のAO付加物であってMn又は化学式量が300未満のもの等が挙げられる。 Examples of Mn or the low molecular weight polyol (a2) having a chemical formula of less than 300 include polyhydric alcohols having 2 to 20 carbon atoms; and alkylene oxides having 2 to 12 carbon atoms of polyhydric alcohols having 2 to 20 carbon atoms (hereinafter referred to as AO). Abbreviation) Additives with Mn or chemical formula less than 300; AO adducts with 2 to 12 carbon atoms of bisphenol (bisphenol A, bisphenol S, bisphenol F, etc.) with Mn or chemical formula less than 300 (2) Bis (2-hydroxyethyl) terephthalate and its AO adduct having 2 to 12 carbon atoms, which have Mn or a chemical formula of less than 300, and the like.

本発明における炭素数2〜12のAOとしては、エチレンオキサイド、1,2−又は1,3−プロピレンオキサイド、1,2−,1,3−又は2,3−ブチレンオキサイド、テトラヒドロフラン、3−メチルテトラヒドロフラン、スチレンオキサイド、α−オレフィンオキサイド及びエピクロルヒドリン等が挙げられる。 The AO having 2 to 12 carbon atoms in the present invention includes ethylene oxide, 1,2- or 1,3-propylene oxide, 1,2-, 1,3- or 2,3-butylene oxide, tetrahydrofuran and 3-methyl. Examples thereof include tetrahydrofuran, styrene oxide, α-olefin oxide and epichlorohydrin.

炭素数2〜20の多価アルコールとしては、炭素数2〜12の直鎖又は分岐の脂肪族2価アルコール[エチレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,7−ヘプタンジオール、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−ドデカンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール及びテトラエチレングリコール等の直鎖アルコール;1,2−、1,3−又は2,3−ブタンジオール、2−メチル−1,4−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、2,2−ジエチル−1,3−プロパンジオール、2−メチル−1,5−ペンタンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、2−メチル−1,6−ヘキサンジオール、3−メチル−1,6−ヘキサンジオール、2−メチル−1,7−ヘプタンジオール、3−メチル−1,7−ヘプタンジオール、4−メチル−1,7−ヘプタンジオール、2−メチル−1,8−オクタンジオール、3−メチル−1,8−オクタンジオール及び4−メチルオクタンジオール等の分岐アルコール等];炭素数6〜20の脂環式2価アルコール[1,4−シクロヘキサンジオール、1,3−又は1,4−シクロヘキサンジメタノール、1,4−シクロヘプタンジオール、2,5−ビス(ヒドロキシメチル)−1,4−ジオキサン、2,7−ノルボルナンジオール、テトラヒドロフランジメタノール、1,4−ビス(ヒドロキシエトキシ)シクロヘキサン、1,4−ビス(ヒドロキシメチル)シクロヘキサン及び2,2−ビス(4−ヒドロキシシクロヘキシル)プロパン等];炭素数8〜20の芳香脂肪族2価アルコール[m−又はp−キシリレンジオール、ビス(ヒドロキシエチル)ベンゼン及びビス(ヒドロキシエトキシ)ベンゼン等];炭素数3〜20の3価アルコール[脂肪族トリオール(グリセリン及びトリメチロールプロパン等)等];炭素数5〜20の4〜8価アルコール[脂肪族ポリオール(ペンタエリスリトール、ソルビトール、マンニトール、ソルビタン、ジグリセリン及びジペンタエリスリトール等);糖類(ショ糖、グルコース、マンノース、フルクトース、メチルグルコシド及びその誘導体)];等が挙げられる。 Examples of the polyhydric alcohol having 2 to 20 carbon atoms include linear or branched aliphatic dihydric alcohols having 2 to 12 carbon atoms [ethylene glycol, 1,3-propylene glycol, 1,4-butanediol, 1,5- Directs of pentanediol, 1,6-hexanediol, 1,7-heptanediol, 1,8-octanediol, 1,9-nonanediol, 1,10-dodecanediol, diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, etc. Chain alcohols; 1,2-, 1,3- or 2,3-butanediol, 2-methyl-1,4-butanediol, neopentyl glycol, 2,2-diethyl-1,3-propanediol, 2- Methyl-1,5-pentanediol, 3-methyl-1,5-pentanediol, 2-methyl-1,6-hexanediol, 3-methyl-1,6-hexanediol, 2-methyl-1,7- Heptanediol, 3-methyl-1,7-heptanediol, 4-methyl-1,7-heptanediol, 2-methyl-1,8-octanediol, 3-methyl-1,8-octanediol and 4-methyl Branched alcohols such as octanediol]; alicyclic dihydric alcohols having 6 to 20 carbon atoms [1,4-cyclohexanediol, 1,3- or 1,4-cyclohexanedimethanol, 1,4-cycloheptandiol, 2,5-bis (hydroxymethyl) -1,4-dioxane, 2,7-norbornanediol, tetrahydrofuran dimethanol, 1,4-bis (hydroxyethoxy) cyclohexane, 1,4-bis (hydroxymethyl) cyclohexane and 2 , 2-Bis (4-hydroxycyclohexyl) propane, etc.]; Aromatic aliphatic dihydric alcohols with 8 to 20 carbon atoms [m- or p-xylylenediol, bis (hydroxyethyl) benzene, bis (hydroxyethoxy) benzene, etc. ]; Trihydric alcohols with 3 to 20 carbon atoms [aliphatic triols (glycerin, trimethylolpropane, etc.), etc.]; 4 to 8-valent alcohols with 5 to 20 carbon atoms [aliphatic polyols (pentaerythritol, sorbitol, mannitol, sorbitan, etc.) , Diglycerin and dipentaerythritol, etc.); Sugars (sucrose, glucose, mannose, fructose, methylglucoside and derivatives thereof)]; and the like.

炭素数2〜20の多価カルボン酸又はそのエステル形成性誘導体としては、脂肪族ジカルボン酸(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、オクタデカンジカルボン酸、デシルコハク酸、フマル酸及びマレイン酸等)、脂環式ジカルボン酸(ダイマー酸等)、芳香族ジカルボン酸(テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、t−ブチルイソフタル酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸及び4,4’−ビフェニルジカルボン酸等)、3価又はそれ以上のポリカルボン酸(トリメリット酸及びピロメリット酸等)、これらの無水物(無水コハク酸、無水マレイン酸、無水フタル酸及び無水トリメリット酸等)、これらの酸ハロゲン化物(アジピン酸ジクロライド等)、これらの低分子量アルキルエステル(コハク酸ジメチル及びフタル酸ジメチル等)並びこれらの併用が挙げられる。これらの内で好ましいものは脂肪族ジカルボン酸及びそのエステル形成性誘導体である。多価カルボン酸は1種を単独で用いても2種以上を併用してもよい。 Examples of the polyvalent carboxylic acid having 2 to 20 carbon atoms or an ester-forming derivative thereof include aliphatic dicarboxylic acids (succinic acid, adipic acid, azelaic acid, sebacic acid, dodecandicarboxylic acid, octadecanedicarboxylic acid, decylsuccinic acid, fumaric acid and Maleic acid, etc.), alicyclic dicarboxylic acid (dimeric acid, etc.), aromatic dicarboxylic acid (terephthalic acid, isophthalic acid, phthalic acid, t-butylisophthalic acid, 2,6-naphthalenedicarboxylic acid and 4,4'-biphenyl Dicarboxylic acids, etc.), trivalent or higher polycarboxylic acids (trimellitic acid, pyromellitic acid, etc.), their anhydrides (succinic anhydride, maleic anhydride, phthalic anhydride, trimellitic anhydride, etc.), these Acid halides (dichloroide of adipate, etc.), these low molecular weight alkyl esters (dimethyl succinate, dimethyl phthalate, etc.), and their combined use can be mentioned. Of these, preferred are aliphatic dicarboxylic acids and ester-forming derivatives thereof. One type of polyvalent carboxylic acid may be used alone, or two or more types may be used in combination.

Mnが300以上のポリラクトンポリオールとしては、上記炭素数2〜20の多価アルコールを開始剤として炭素数3〜12のラクトンモノマー(β−プロピオラクトン、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、ε−カプロラクトン、η−カプリロラクトン、11−ウンデカノラクトン及び12−ドデカノイド等)を開環重合させたもの等が挙げられる。ラクトンモノマーは1種を単独で用いても2種以上を併用してもよい。 As the polylactone polyol having Mn of 300 or more, a lactone monomer having 3 to 12 carbon atoms (β-propiolactone, γ-butyrolactone, γ-valerolactone, ε) using the polyhydric alcohol having 2 to 20 carbon atoms as an initiator -Caprolactone, η-caprilolactone, 11-undecanolactone, 12-dodecanoid, etc.) are ring-opened and polymerized. One type of lactone monomer may be used alone, or two or more types may be used in combination.

ポリカーボネートポリオールとしては、上記炭素数2〜20の多価アルコール(好ましくは炭素数3〜9、更に好ましくは炭素数4〜6の脂肪族2価アルコール)の1種又は2種以上と、低分子カーボネート化合物(例えば、アルキル基の炭素数1〜6のジアルキルカーボネート、炭素数2〜6のアルキレン基を有するアルキレンカーボネート及び炭素数6〜9のアリール基を有するジアリールカーボネート)から、脱アルコール反応させながら縮合させることによって製造されるポリカーボネートポリオールが挙げられる。 As the polycarbonate polyol, one or more of the above polyhydric alcohols having 2 to 20 carbon atoms (preferably aliphatic dihydric alcohols having 3 to 9 carbon atoms, more preferably 4 to 6 carbon atoms) and low molecules. While dealcoholizing from a carbonate compound (for example, a dialkyl carbonate having 1 to 6 carbon atoms of an alkyl group, an alkylene carbonate having an alkylene group having 2 to 6 carbon atoms, and a diaryl carbonate having an aryl group having 6 to 9 carbon atoms). Examples thereof include polycarbonate polyols produced by condensation.

Mnが300以上のポリエーテルポリオールとしては、上記Mn又は化学式量が300未満の低分子ポリオール(a2)に炭素数2〜12のAOを付加させた化合物等が挙げられる。AOは1種を単独で用いても2種以上を併用してもよく、後者の場合はブロック付加(チップ型、バランス型、活性セカンダリー型等)でもランダム付加でもこれらの併用系でもよい。 Examples of the polyether polyol having a Mn of 300 or more include the compound obtained by adding AO having 2 to 12 carbon atoms to the above-mentioned Mn or a small molecule polyol (a2) having a chemical formula of less than 300. One type of AO may be used alone or two or more types may be used in combination, and in the latter case, block addition (chip type, balance type, active secondary type, etc.), random addition, or a combination system thereof may be used.

Mn又は化学式量が300未満の低分子ポリオール(a2)へのAOの付加は、例えば無触媒で又は触媒(アルカリ触媒、アミン系触媒、酸性触媒等)の存在下(特にAO付加の後半の段階で)に常圧又は加圧下に1段階又は多段階で行なわれる。 Addition of AO to Mn or a low molecular weight polyol (a2) having a chemical formula of less than 300 is carried out, for example, in the absence of a catalyst or in the presence of a catalyst (alkaline catalyst, amine-based catalyst, acidic catalyst, etc.) (particularly in the latter half of the AO addition). It is performed in one step or multiple steps under normal pressure or pressurization.

ポリエーテルポリオールの具体例としては、ポリ(オキシエチレン)ポリオール、ポリ(オキシプロピレン)ポリオール、ポリ(オキシテトラメチレン)ポリオール、ポリ(オキシ−3−メチルテトラメチレン)ポリオール、テトラヒドロフラン/エチレンオキサイド共重合ポリオール及びテトラヒドロフラン/3−メチルテトラヒドロフラン共重合ポリオール等が挙げられる。これらの内で引張強伸度の観点から好ましいものはポリ(オキシテトラメチレン)ポリオールである。 Specific examples of the polyether polyol include poly (oxyethylene) polyol, poly (oxypropylene) polyol, poly (oxytetramethylene) polyol, poly (oxy-3-methyltetramethylene) polyol, and tetrahydrofuran / ethylene oxide copolymer polyol. And tetrahydrofuran / 3-methyltetrahydrofuran copolymerized polyol and the like. Of these, poly (oxytetramethylene) polyol is preferable from the viewpoint of tensile strength and elongation.

Mnが300以上のポリエーテルエステルポリオールとしては、上記ポリエーテルポリオールの1種以上と上記縮合型ポリエステルポリオールの原料として例示した炭素数2〜20の多価カルボン酸又はそのエステル形成性誘導体の1種以上とを縮重合させて得られるもの等が挙げられる。 Examples of the polyether ester polyol having a Mn of 300 or more include one or more of the above-mentioned polyether polyols and one kind of polyvalent carboxylic acids having 2 to 20 carbon atoms or ester-forming derivatives thereof exemplified as raw materials for the above-mentioned condensed polyester polyols. Examples thereof include those obtained by polycondensing the above.

ヒマシ油系ポリオールとしては、ヒマシ油、ヒマシ油脂肪酸と上記炭素数2〜20の多価アルコールやポリオキシアルキレンポリオールとからのポリエステルポリオール(ヒマシ油脂肪酸のモノ−又はジグリセライド、ヒマシ油脂肪酸とトリメチロールプロパンとからのモノ−、ジ−又はトリエステル及びヒマシ油脂肪酸とポリオキシプロピレングリコールとからのモノ−又はジエステル等)、ヒマシ油に炭素数2〜12のAOを付加したもの及びこれらの2種以上の混合物等が挙げられる。 Examples of the castor oil-based polyol include polyester polyols (mono- or diglyceride of castor oil fatty acid, castor oil fatty acid and trimethylol) derived from castor oil, castor oil fatty acid and the above polyhydric alcohol or polyoxyalkylene polyol having 2 to 20 carbon atoms. Mono-, di- or triester from propane and mono- or diester from castor oil fatty acid and polyoxypropylene glycol), castor oil with AO of 2 to 12 carbon atoms added, and two of these Examples thereof include the above mixtures.

高分子ポリオール(a1)のMnは、引張強伸度の観点から、好ましくは300以上、更に好ましくは1,000〜5,000、特に好ましくは1,500〜3,000である。 From the viewpoint of tensile strength and elongation, the Mn of the polymer polyol (a1) is preferably 300 or more, more preferably 1,000 to 5,000, and particularly preferably 1,500 to 3,000.

尚、本発明におけるポリオールのMnは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより、例えば以下の条件で測定することができる。
装置:「Waters Alliance 2695」[Waters社製]
カラム:「Guardcolumn Super H−L」(1本)、「TSKgel SuperH2000、TSKgel SuperH3000、TSKgel SuperH4000(いずれも東ソー株式会社製)を各1本連結したもの」
試料溶液:0.25重量%のテトラヒドロフラン溶液
溶液注入量:10μl
流量:0.6ml/分
測定温度:40℃
検出装置:屈折率検出器
基準物質:標準ポリエチレングリコール
The Mn of the polyol in the present invention can be measured by gel permeation chromatography under the following conditions, for example.
Equipment: "Waters Alliance 2695" [manufactured by Waters]
Column: "Guardcolum SuperH-L" (1), "TSKgel SuperH2000, TSKgel SuperH3000, TSKgel SuperH4000 (all manufactured by Tosoh Corporation) connected together"
Sample solution: 0.25 wt% tetrahydrofuran solution Injection volume: 10 μl
Flow rate: 0.6 ml / min Measurement temperature: 40 ° C
Detector: Refractive index detector Reference material: Standard polyethylene glycol

イオン性基と活性水素原子を有する化合物(a3)としては、アニオン性基と活性水素原子を含有する化合物(a31)及びカチオン性基と活性水素原子を含有する化合物(a32)が挙げられる。化合物(a3)は1種を単独で用いても2種以上を併用してもよい。 Examples of the compound (a3) having an ionic group and an active hydrogen atom include a compound (a31) containing an anionic group and an active hydrogen atom and a compound (a32) containing a cationic group and an active hydrogen atom. The compound (a3) may be used alone or in combination of two or more.

アニオン性基と活性水素原子を含有する化合物(a31)としては、例えばアニオン性基としてカルボキシル基を含有し、活性水素原子として水酸基を有し、炭素数が2〜10の化合物[ジアルキロールアルカン酸(例えば2,2−ジメチロールプロピオン酸、2,2−ジメチロールブタン酸、2,2−ジメチロールヘプタン酸及び2,2−ジメチロールオクタン酸)、酒石酸及びアミノ酸(例えばグリシン、アラニン及びバリン)等]、アニオン性基としてスルホン酸基を含有し、活性水素原子として水酸基を有し、炭素数が2〜16の化合物[3−(2,3−ジヒドロキシプロポキシ)−1−プロパンスルホン酸及びスルホイソフタル酸ジ(エチレングリコール)エステル等]、アニオン性基としてスルファミン酸基を含有し、活性水素原子として水酸基を有し、炭素数が2〜10の化合物[N,N−ビス(2−ヒドロキシルエチル)スルファミン酸等]等並びにこれらの化合物を中和剤で中和した塩が挙げられる。 Examples of the compound (a31) containing an anionic group and an active hydrogen atom include a compound having a carboxyl group as an anionic group, a hydroxyl group as an active hydrogen atom, and a carbon number of 2 to 10 [dialkylol alkane]. Acids (eg 2,2-dimethylolpropionic acid, 2,2-dimethylolbutanoic acid, 2,2-dimethylolheptanic acid and 2,2-dimethyloloctanoic acid), tartaric acid and amino acids (eg glycine, alanine and valine) ) Etc.], a compound containing a sulfonic acid group as an anionic group, having a hydroxyl group as an active hydrogen atom, and having 2 to 16 carbon atoms [3- (2,3-dihydroxypropoxy) -1-propanesulfonic acid and Sulfoisophthalic acid di (ethylene glycol) ester, etc.], a compound containing sulfamic acid group as an anionic group, having a hydroxyl group as an active hydrogen atom, and having 2 to 10 carbon atoms [N, N-bis (2-hydroxyl) Ethyl) sulfamic acid, etc.] and salts obtained by neutralizing these compounds with a neutralizing agent.

アニオン性基と活性水素原子を含有する化合物(a31)の塩に用いられる中和剤としては、例えばアンモニア、炭素数1〜20のアミン化合物又はアルカリ金属水酸化物(水酸化ナトリウム、水酸化カリウム及び水酸化リチウム等)が挙げられる。
炭素数1〜20のアミン化合物としては、モノメチルアミン、モノエチルアミン、モノブチルアミン及びモノエタノールアミン等の1級アミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジブチルアミン、ジエタノールアミン及びジイソプロパノールアミン、メチルプロパノールアミン等の2級アミン並びにトリメチルアミン、トリエチルアミン、ジメチルエチルアミン、ジメチルモノエタノールアミン及びトリエタノールアミン等の3級アミン等が挙げられる。
Examples of the neutralizing agent used for the salt of the compound (a31) containing an anionic group and an active hydrogen atom include ammonia, an amine compound having 1 to 20 carbon atoms, or an alkali metal hydroxide (sodium hydroxide, potassium hydroxide). And lithium hydroxide, etc.).
Examples of the amine compound having 1 to 20 carbon atoms include primary amines such as monomethylamine, monoethylamine, monobutylamine and monoethanolamine, and secondary amines such as dimethylamine, diethylamine, dibutylamine, diethanolamine and diisopropanolamine and methylpropanolamine. Examples thereof include amines and tertiary amines such as trimethylamine, triethylamine, dimethylethylamine, dimethylmonoethanolamine and triethanolamine.

アニオン性基と活性水素原子を含有する化合物(a31)の塩に用いられる中和剤としては、生成する複合樹脂水性分散体の乾燥性及び乾燥皮膜の耐水性の観点から、25℃における蒸気圧が高い化合物が好適である。このような観点から、アニオン性基と活性水素原子を含有する化合物(a31)の塩に用いられる中和剤としては、アンモニア、モノメチルアミン、モノエチルアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン及びジメチルエチルアミンが好ましい。 The neutralizing agent used for the salt of the compound (a31) containing an anionic group and an active hydrogen atom is a vapor pressure at 25 ° C. from the viewpoint of the dryness of the resulting composite resin aqueous dispersion and the water resistance of the dry film. Compounds with a high value are suitable. From this point of view, the neutralizing agents used for the salt of the compound (a31) containing an anionic group and an active hydrogen atom include ammonia, monomethylamine, monoethylamine, dimethylamine, diethylamine, trimethylamine, triethylamine and dimethylethylamine. Is preferable.

アニオン性基と活性水素原子を含有する化合物(a31)の内、得られる皮膜の機械的強度及び複合樹脂水性分散体の分散安定性の観点から好ましいのは、2,2−ジメチロールプロピオン酸及び2,2−ジメチロールブタン酸及びこれらの塩類であり、更に好ましいのは2,2−ジメチロールプロピオン酸及び2,2−ジメチロールブタン酸のアンモニア又は炭素数1〜20のアミン化合物による中和塩である。 Among the compounds (a31) containing an anionic group and an active hydrogen atom, 2,2-dimethylolpropionic acid and 2,2-dimethylolpropionic acid are preferable from the viewpoint of the mechanical strength of the obtained film and the dispersion stability of the composite resin aqueous dispersion. 2,2-Dimethylolbutanoic acid and salts thereof, more preferably 2,2-dimethylolpropionic acid and 2,2-dimethylolbutanoic acid neutralized with ammonia or an amine compound having 1 to 20 carbon atoms. It is salt.

カチオン性基と活性水素原子を含有する化合物(a32)としては、カチオン性基として3級アミノ基を有し、活性水素原子として水酸基を有する化合物、例えば炭素数1〜20の3級アミノ基含有ジオール[N−アルキルジアルカノールアミン(例えばN−メチルジエタノールアミン、N−プロピルジエタノールアミン、N−ブチルジエタノールアミン及びN−メチルジプロパノールアミン)及びN,N−ジアルキルモノアルカノールアミン(例えばN,N−ジメチルエタノールアミン)等]等の化合物を中和剤で中和した塩が挙げられる。 The compound (a32) containing a cationic group and an active hydrogen atom includes a compound having a tertiary amino group as a cationic group and a hydroxyl group as an active hydrogen atom, for example, a tertiary amino group having 1 to 20 carbon atoms. Diols [N-alkyldialkanolamines (eg N-methyldiethanolamine, N-propyldiethanolamine, N-butyldiethanolamine and N-methyldipropanolamine) and N, N-dialkylmonoalkanolamines (eg N, N-dimethylethanolamine) ), Etc.], etc.] can be mentioned as a salt obtained by neutralizing a compound such as] with a neutralizing agent.

カチオン性基と活性水素原子を含有する化合物(a32)の塩に用いられる中和剤としては、炭素数1〜10のモノカルボン酸(例えばギ酸、酢酸、プロパン酸等)、炭酸、炭酸ジメチル、硫酸ジメチル、メチルクロライド及びベンジルクロライド等が挙げられる。
カチオン性基と活性水素原子を含有する化合物(a32)の塩に用いられる中和剤としては、生成する複合樹脂水性分散体の乾燥性及び乾燥皮膜の耐水性の観点から、25℃における蒸気圧が高い化合物が好適である。このような観点からカチオン性基と活性水素原子を含有する化合物(a32)に用いられる中和剤としては、炭素数1〜10のモノカルボン酸及び炭酸が好ましく、更に好ましいのはギ酸及び炭酸、特に好ましいのは炭酸である。
Examples of the neutralizing agent used for the salt of the compound (a32) containing a cationic group and an active hydrogen atom include monocarboxylic acids having 1 to 10 carbon atoms (formic acid, acetic acid, propanoic acid, etc.), carbonic acid, dimethyl carbonate, and the like. Examples thereof include dimethyl sulfate, methyl chloride and benzyl chloride.
The neutralizing agent used for the salt of the compound (a32) containing a cationic group and an active hydrogen atom is a vapor pressure at 25 ° C. from the viewpoint of the dryness of the resulting composite resin aqueous dispersion and the water resistance of the dry film. Compounds with a high value are suitable. From this point of view, as the neutralizing agent used for the compound (a32) containing a cationic group and an active hydrogen atom, monocarboxylic acid and carbonic acid having 1 to 10 carbon atoms are preferable, and formic acid and carbonic acid are more preferable. Carbonic acid is particularly preferable.

反応停止剤(a4)としては、炭素数1〜20のモノアルコール類(メタノール、エタノール、ブタノール、オクタノール、デカノール、ドデシルアルコール、ミリスチルアルコール、セチルアルコール及びステアリルアルコール等)、炭素数1〜20のモノアミン(モノメチルアミン、モノエチルアミン、モノブチルアミン、ジブチルアミン及びモノオクチルアミン等のモノ又はジアルキルアミン並びにモノエタノールアミン、ジエタノールアミン及びジイソプロパノールアミン等のモノ又はジアルカノールアミン等)が挙げられる。 Examples of the reaction terminator (a4) include monoalcohols having 1 to 20 carbon atoms (methanol, ethanol, butanol, octanol, decanol, dodecyl alcohol, myristyl alcohol, cetyl alcohol, stearyl alcohol, etc.) and monoamines having 1 to 20 carbon atoms. (Mono or dialkylamines such as monomethylamine, monoethylamine, monobutylamine, dibutylamine and monooctylamine, and mono or dialkanolamines such as monoethanolamine, diethanolamine and diisopropanolamine) can be mentioned.

本発明における有機イソシアネート成分(B)としては、2〜3個又はそれ以上のイソシアネート基を有する炭素数8〜26の芳香族ポリイソシアネート(b1)、炭素数4〜22の脂肪族ポリイソシアネート(b2)、炭素数8〜18の脂環式ポリイソシアネート(b3)、炭素数10〜18の芳香脂肪族ポリイソシアネート(b4)及びこれらの有機ポリイソシアネートの変性物(b5)等が挙げられる。 The organic isocyanate component (B) in the present invention includes an aromatic polyisocyanate (b1) having 2 to 3 or more isocyanate groups and having 8 to 26 carbon atoms, and an aliphatic polyisocyanate (b2) having 4 to 22 carbon atoms. ), An alicyclic polyisocyanate having 8 to 18 carbon atoms (b3), an aromatic aliphatic polyisocyanate having 10 to 18 carbon atoms (b4), and a modified product (b5) of these organic polyisocyanates.

炭素数8〜26の芳香族ポリイソシアネート(b1)としては、例えば1,3−又は1,4−フェニレンジイソシアネート、2,4−又は2,6−トリレンジイソシアネート(以下、トリレンジイソシアネートをTDIと略記)、粗製TDI、4,4’−又は2,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(以下、ジフェニルメタンジイソシアネートをMDIと略記)、粗製MDI、ポリアリールポリイソシアネート、4,4’−ジイソシアナトビフェニル、3,3’−ジメチル−4,4’−ジイソシアナトビフェニル、3,3’−ジメチル−4,4’−ジイソシアナトジフェニルメタン、1,5−ナフチレンジイソシアネート、4,4’,4”−トリフェニルメタントリイソシアネート及びm−又はp−イソシアナトフェニルスルホニルイソシアネートが挙げられる。 Examples of the aromatic polyisocyanate (b1) having 8 to 26 carbon atoms include 1,3- or 1,4-phenylenediocyanate, 2,4- or 2,6-tolylene diisocyanate (hereinafter, tolylene diisocyanate is referred to as TDI). (Omitted), crude TDI, 4,4'-or 2,4'-diphenylmethane diisocyanate (hereinafter, diphenylmethane diisocyanate is abbreviated as MDI), crude MDI, polyarylpolyisocyanate, 4,4'-diisocyanatobiphenyl, 3, 3'-dimethyl-4,4'-diisocyanatobiphenyl, 3,3'-dimethyl-4,4'-diisocyanatodiphenylmethane, 1,5-naphthylene diisocyanate, 4,4', 4 "-triphenyl Examples thereof include methanetriisocyanate and m- or p-isocyanatophenylsulfonylisocyanate.

炭素数4〜22の脂肪族ポリイソシアネート(b2)としては、例えばエ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、ヘキサメチレンジイソシアネート(以下、HDIと略記)、ドデカメチレンジイソシアネート、1,6,11−ウンデカントリイソシアネート、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、2,6−ジイソシアナトメチルカプロエート、ビス(2−イソシアナトエチル)フマレート、ビス(2−イソシアナトエチル)カーボネート及び2−イソシアナトエチル−2,6−ジイソシアナトヘキサノエートが挙げられる。 Examples of the aliphatic polyisocyanate (b2) having 4 to 22 carbon atoms include ethylene diisocyanate, tetramethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate (hereinafter abbreviated as HDI), dodecamethylene diisocyanate, 1,6,11-undecantryisocyanate, and 2 , 2,4-trimethylhexamethylene diisocyanate, lysine diisocyanate, 2,6-diisocyanatomethyl caproate, bis (2-isocyanatoethyl) fumarate, bis (2-isocyanatoethyl) carbonate and 2-isocyanatoethyl- 2,6-Diisocyanatohexanoate can be mentioned.

炭素数8〜18の脂環式ポリイソシアネート(b3)としては、例えばイソホロンジイソシアネート(以下、IPDIと略記)、4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(以下、水添MDIと略記)、シクロヘキシレンジイソシアネート、メチルシクロヘキシレンジイソシアネート、ビス(2−イソシアナトエチル)−4−シクロヘキセン−1,2−ジカルボキシレート及び2,5−又は2,6−ノルボルナンジイソシアネートが挙げられる。 Examples of the alicyclic polyisocyanate (b3) having 8 to 18 carbon atoms include isophorone diisocyanate (hereinafter abbreviated as IPDI), 4,4'-dicyclohexylmethane diisocyanate (hereinafter abbreviated as hydrogenated MDI), cyclohexene diisocyanate, and the like. Methylcyclohexylene diisocyanate, bis (2-isosianatoethyl) -4-cyclohexene-1,2-dicarboxylate and 2,5- or 2,6-norbornane diisocyanate can be mentioned.

炭素数10〜18の芳香脂肪族ポリイソシアネート(b4)としては、例えばm−又はp−キシリレンジイソシアネート及びα,α,α’,α’−テトラメチルキシリレンジイソシアネートが挙げられる。 Examples of the aromatic aliphatic polyisocyanate (b4) having 10 to 18 carbon atoms include m- or p-xylylene diisocyanate and α, α, α', α'-tetramethylxylylene diisocyanate.

(b1)〜(b4)の有機ポリイソシアネートの変性物(b5)としては、上記ポリイソシアネートのウレタン基、カルボジイミド基、アロハネート基、ウレア基、ビウレット基、ウレトジオン基、ウレトイミン基、イソシアヌレート基又はオキサゾリドン基含有変性物[例えば変性MDI(ウレタン変性MDI、カルボジイミド変性MDI及びトリヒドロカルビルホスフェート変性MDI等)、ウレタン変性TDI、HDIのビウレット体、HDIのイソシアヌレート体及びIPDIのイソシアヌレート体]が挙げられる。 Examples of the modified product (b5) of the organic polyisocyanate of (b1) to (b4) include urethane group, carbodiimide group, alohanate group, urea group, biuret group, uretdione group, uretoimine group, isocyanurate group or oxazolidone of the polyisocyanate. Group-containing modified products [for example, modified MDI (urethane-modified MDI, carbodiimide-modified MDI, trihydrocarbyl phosphate-modified MDI, etc.), urethane-modified TDI, HDI biuret, HDI isocyanurate, and IPDI isocyanurate] can be mentioned.

これらの内、耐候性の観点から好ましいのは炭素数4〜22の脂肪族ポリイソシアネート(b2)、炭素数8〜18の脂環式ポリイソシアネート(b3)及びこれらの変性物、更に好ましいのはHDI、IPDI、水添MDI、HDIのイソシアヌレート体及びIPDIのイソシアヌレート体である。
有機イソシアネート成分(B)は、1種を単独で用いても2種以上を併用してもよい。
Of these, from the viewpoint of weather resistance, aliphatic polyisocyanates having 4 to 22 carbon atoms (b2), alicyclic polyisocyanates having 8 to 18 carbon atoms (b3) and modified products thereof are preferable, and more preferable are them. HDI, IPDI, hydrogenated MDI, HDI isocyanurate and IPDI isocyanurate.
As the organic isocyanate component (B), one type may be used alone or two or more types may be used in combination.

鎖伸長剤(E)としては、水及びMn又は化学式量が500未満のポリアミン化合物等が挙げられる。
Mn又は化学式量が500未満のポリアミン化合物としては、炭素数2〜36の脂肪族ポリアミン[エチレンジアミン及びヘキサメチレンジアミン等のアルキレンジアミン;ジエチレントリアミン、ジプロピレントリアミン、ジヘキシレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ペンタエチエレンヘキサミン及びヘキサエチレンヘプタミン等のアルキレン基の炭素数が2〜6で窒素原子の数が3〜7であるポリアルキレンポリアミン{ポリ(n=2〜6)アルキレン(炭素数2〜6)ポリ(n=3〜7)アミン}等]、炭素数6〜20の脂環式ポリアミン(1,3−又は1,4−ジアミノシクロヘキサン、4,4’−又は2,4’−ジシクロヘキシルメタンジアミン及びイソホロンジアミン等)、炭素数6〜20の芳香族ポリアミン(1,3−又は1,4−フェニレンジアミン、2,4−又は2,6−トリレンジアミン、4,4’−又は2,4’−メチレンビスアニリン等)、炭素数8〜20の芳香脂肪族ポリアミン[1,3−又は1,4−キシリレンジアミン、ビス(アミノエチル)ベンゼン、ビス(アミノプロピル)ベンゼン及びビス(アミノブチル)ベンゼン等]、炭素数3〜20の複素環式ポリアミン[2,4−ジアミノ−1,3,5−トリアジン、ピペラジン及びN−(2−アミノエチル)ピペラジン等]、ヒドラジン又はその誘導体(例えばアジピン酸ジヒドラジド等の二塩基酸ジヒドラジド)及び炭素数2〜20のアミノアルコール類(例えばエタノールアミン、ジエタノールアミン、2−アミノ−2−メチルプロパノール及びトリエタノールアミン)等が挙げられる。
Examples of the chain extender (E) include water and Mn, or a polyamine compound having a chemical formula of less than 500.
Examples of Mn or polyamine compounds having a chemical formula of less than 500 include aliphatic polyamines having 2 to 36 carbon atoms [alkylenediamines such as ethylenediamine and hexamethylenediamine; diethylenetriamine, dipropylenetriamine, dihexylenetriamine, triethylenetetramine, tetraethylenepenta. Polyalkylene polyamines having 2 to 6 carbon atoms and 3 to 7 nitrogen atoms in alkylene groups such as min, pentaethierene hexamine and hexaethylene heptamin {poly (n = 2 to 6) alkylene (2 carbon atoms) ~ 6) Poly (n = 3-7) amine}, etc.], alicyclic polyamines with 6 to 20 carbon atoms (1,3- or 1,4-diaminocyclohexane, 4,4'-or 2,4'- Dicyclohexylmethanediamine, isophoronediamine, etc.), aromatic polyamines with 6 to 20 carbon atoms (1,3- or 1,4-phenylenediamine, 2,4- or 2,6-tolylene diamine, 4,4'-or 2,4'-Methylenebisaniline, etc.), aromatic aliphatic polyamines having 8 to 20 carbon atoms [1,3- or 1,4-xylylene diamine, bis (aminoethyl) benzene, bis (aminopropyl) benzene and bis (Aminobutyl) benzene, etc.], heterocyclic polyamines having 3 to 20 carbon atoms [2,4-diamino-1,3,5-triazine, piperazine and N- (2-aminoethyl) piperazine, etc.], hydrazine or its Examples thereof include derivatives (for example, dibasic acid dihydrazide such as adipate dihydrazide) and amino alcohols having 2 to 20 carbon atoms (for example, ethanolamine, diethanolamine, 2-amino-2-methylpropanol and triethanolamine).

本発明の複合樹脂水性分散体において、ポリウレタン樹脂(U)は、活性水素成分(A)、有機イソシアネート成分(B)及び鎖伸長剤(E)の内の少なくとも1種が3官能以上の化合物を含有する原料の反応物である。本発明においては、活性水素成分(A)、有機イソシアネート成分(B)及び鎖伸長剤(E)の内の少なくとも1種に3官能以上の化合物を用いることにより、ポリウレタン樹脂(U)に架橋構造を導入する。 In the composite resin aqueous dispersion of the present invention, the polyurethane resin (U) is a compound in which at least one of the active hydrogen component (A), the organic isocyanate component (B) and the chain extender (E) is trifunctional or higher. It is a reaction product of the raw material contained. In the present invention, a crosslinked structure is formed on the polyurethane resin (U) by using a trifunctional or higher functional compound for at least one of the active hydrogen component (A), the organic isocyanate component (B) and the chain extender (E). Introduce.

活性水素成分(A)の内、上記目的に用いる3官能以上の化合物として好ましいのは、Mn又は化学式量が300未満の低分子ポリオール(a2)の内の炭素数3〜20の3価アルコール、炭素数5〜20の4〜8価アルコール及び糖類であり、更に好ましいのは炭素数3〜20の3価アルコール、特に好ましいのはトリメチロールプロパンである。 Among the active hydrogen components (A), the trifunctional or higher functional compound used for the above purpose is preferably Mn or a trihydric alcohol having 3 to 20 carbon atoms in the low molecular weight polyol (a2) having a chemical formula of less than 300. 4 to 8-valent alcohols and saccharides having 5 to 20 carbon atoms are more preferable, trihydric alcohols having 3 to 20 carbon atoms are particularly preferable, and trimethylolpropane is particularly preferable.

有機イソシアネート成分(B)の内、上記目的に用いる3官能以上の化合物として好ましいのは、HDIのイソシアヌレート体及びIPDIのイソシアヌレート体である。 Among the organic isocyanate components (B), the trifunctional or higher functional compound used for the above purpose is preferably an isocyanurate form of HDI and an isocyanurate form of IPDI.

鎖伸長剤(E)の内、上記目的に用いる3官能以上の化合物として好ましいのは、アルキレン基の炭素数が2〜6で窒素原子の数が3〜7であるポリアルキレンポリアミン[ポリ(n=2〜6)アルキレン(炭素数2〜6)ポリ(n=3〜7)アミン]であり、更に好ましいのはジエチレントリアミン及びトリエチレンテトラミンである。 Among the chain extenders (E), the trifunctional or higher functional compound used for the above purpose is preferably a polyalkylene polyamine [poly (n) having 2 to 6 carbon atoms and 3 to 7 nitrogen atoms in the alkylene group. = 2 to 6) alkylene (2 to 6 carbon atoms) poly (n = 3 to 7) amine], more preferably diethylenetriamine and triethylenetetramine.

乾燥皮膜の機械的強度の観点から、鎖伸長剤(E)に3官能以上の化合物を用いることによりポリウレタン樹脂(U)に架橋構造を導入することが好ましい。 From the viewpoint of the mechanical strength of the dry film, it is preferable to introduce a crosslinked structure into the polyurethane resin (U) by using a trifunctional or higher functional compound as the chain extender (E).

本発明において、ビニル系樹脂(V)を構成するビニル系モノマー(M)としては、単官能のビニルモノマー(M1){水酸基、アミノ基、イミノ基又はチオール基のいずれも有しない単官能のビニル系モノマー(M11)、水酸基、アミノ基、イミノ基又はチオール基を有する単官能のビニル系モノマー(M12)}、2官能以上のビニル系モノマー(M2)が挙げられ、ビニル系モノマー(M)は1種を用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
上記ビニル系モノマー(M11)としては、下記ビニル系モノマー(m1)〜(m7)が挙げられる。
水酸基、アミノ基、イミノ基又はチオール基を有する単官能のビニル系モノマー(M12)としては、下記ビニル系モノマー(m8)〜(m10)が挙げられる。
In the present invention, the vinyl-based monomer (M) constituting the vinyl-based resin (V) is a monofunctional vinyl monomer (M1) {a monofunctional vinyl having neither a hydroxyl group, an amino group, an imino group or a thiol group. Examples thereof include a monofunctional vinyl monomer (M12) having a system monomer (M11), a hydroxyl group, an amino group, an imino group or a thiol group}, and a bifunctional or higher functional vinyl monomer (M2). One type may be used, or two or more types may be used in combination.
Examples of the vinyl-based monomer (M11) include the following vinyl-based monomers (m1) to (m7).
Examples of the monofunctional vinyl-based monomer (M12) having a hydroxyl group, an amino group, an imino group or a thiol group include the following vinyl-based monomers (m8) to (m10).

(1)エステル基含有ビニル系モノマー(m1):
不飽和アルコール又はヒドロキシスチレンと炭素数1〜12のモノカルボン酸とのエステル、例えば酢酸ビニル、ビニルブチレート、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、イソプロペニルアセテート、メチル−4−ビニルベンゾエート、ビニルメトキシアセテート、ビニルベンゾエート及びアセトキシスチレン;不飽和カルボン酸アルコール(炭素数1〜30)エステル、例えばメチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレート、ヘキサデシル(メタ)アクリレート、ヘプタデシル(メタ)アクリレート、エイコシル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、メチルノルボルネン(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレート、エチル−α−エトキシ(メタ)アクリレート、ジ(シクロ)アルキルフマレート(2個のアルキル基は、炭素数2〜8の、直鎖又は分岐の基である)及びジ(シクロ)アルキルマレエート(2個のアルキル基は、炭素数2〜8の、直鎖又は分岐の基である);重合度5〜50のポリオキシアルキレン(炭素数2〜4)モノオール不飽和カルボン酸エステル、例えばメチルアルコールエチレンオキシド10モル付加物(メタ)アクリレート及びラウリルアルコールエチレンオキシド30モル付加物(メタ)アクリレート。
(1) Ester group-containing vinyl-based monomer (m1):
Esters of unsaturated alcohols or hydroxystyrenes with monocarboxylic acids having 1 to 12 carbon atoms, such as vinyl acetate, vinyl butyrate, vinyl propionate, vinyl butyrate, isopropenyl acetate, methyl-4-vinylbenzoate, vinylmethoxyacetate, Vinyl benzoate and acetoxystyrene; unsaturated carboxylic acid alcohol (1 to 30 carbon atoms) esters such as methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, propyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth). ) Acrylate, dodecyl (meth) acrylate, hexadecyl (meth) acrylate, heptadecyl (meth) acrylate, ecocil (meth) acrylate, cyclohexyl (meth) acrylate, methylnorbornene (meth) acrylate, benzyl (meth) acrylate, phenyl (meth) Acrylate, ethyl-α-ethoxy (meth) acrylate, di (cyclo) alkyl fumarate (two alkyl groups are straight or branched groups with 2-8 carbon atoms) and di (cyclo) alkyl malee. Alate (two alkyl groups are linear or branched groups with 2 to 8 carbon atoms); polyoxyalkylene (2 to 4 carbon atoms) monool unsaturated carboxylic acid esters with a degree of polymerization of 5 to 50. For example, 10 mol additive (meth) acrylate of methyl alcohol ethylene oxide and 30 molar additive (meth) acrylate of lauryl alcohol ethylene oxide.

(2)ビニル系炭化水素(m2):
(2−1)脂肪族ビニル系炭化水素:炭素数2〜20のアルケン類、例えばエチレン、プロピレン、ブテン、イソブチレン、ペンテン、ヘプテン、オクテン、ドデセン、オクタデセン及び上記以外のα−オレフィン。
(2−2)脂環式ビニル系炭化水素:モノシクロアルケン、例えばシクロヘキセン等。
(2−3)芳香族ビニル系炭化水素(炭素数8〜20):スチレン及びそのハイドロカルビル(アルキル及び/又はシクロアルキル)置換体、例えばα−メチルスチレン、ビニルトルエン、2,4−ジメチルスチレン、エチルスチレン、イソプロピルスチレン、ブチルスチレン、フェニルスチレン、シクロヘキシルスチレン、ベンジルスチレン、クロチルベンゼン及びビニルナフタレン。
(2) Vinyl hydrocarbon (m2):
(2-1) aliphatic vinyl hydrocarbons: Alkenes having 2 to 20 carbon atoms, such as ethylene, propylene, butene, isobutylene, pentene, heptene, octene, dodecene, octadecene, and α-olefins other than the above.
(2-2) Alicyclic vinyl hydrocarbon: Monocycloalkene, for example, cyclohexene and the like.
(2-3) Aromatic vinyl hydrocarbons (8 to 20 carbon atoms): Styrene and its hydrocarbyl (alkyl and / or cycloalkyl) substituents such as α-methylstyrene, vinyltoluene, 2,4-dimethyl. Styrene, ethyl styrene, isopropyl styrene, butyl styrene, phenyl styrene, cyclohexyl styrene, benzyl styrene, crotyl benzene and vinyl naphthalene.

(3)エポキシ基含有ビニル系モノマー(m3):
グリシジル(メタ)アクリレート及びβ−メチルグリシジル(メタ)アクリレート等の炭素数6〜20のグリシジル基含有(メタ)アクリレート;4−ビニル−1,2−エポキシシクロヘキサン及び5−ビニル−2,3−エポキシノルボルナン等の炭素数6〜20の脂環式エポキシ基含有ビニル系モノマー等。
(3) Epoxy group-containing vinyl monomer (m3):
Glycidyl group-containing (meth) acrylates having 6 to 20 carbon atoms such as glycidyl (meth) acrylate and β-methylglycidyl (meth) acrylate; 4-vinyl-1,2-epoxycyclohexane and 5-vinyl-2,3-epoxide. An alicyclic epoxy group-containing vinyl monomer having 6 to 20 carbon atoms such as norbornane.

(4)カルボキシル基含有ビニル系モノマー(m4):
炭素数3〜30の不飽和モノカルボン酸、不飽和ジカルボン酸並びにその無水物及びそのモノアルキル(炭素数1〜24)エステル、例えば(メタ)アクリル酸、(無水)マレイン酸、マレイン酸モノアルキルエステル、フマル酸、フマル酸モノアルキルエステル、クロトン酸、イタコン酸、イタコン酸モノアルキルエステル、シトラコン酸、シトラコン酸モノアルキルエステル及び桂皮酸。
(4) Carboxyl group-containing vinyl monomer (m4):
Unsaturated monocarboxylic acids with 3 to 30 carbon atoms, unsaturated dicarboxylic acids and their anhydrides and their monoalkyl (1 to 24 carbon atoms) esters such as (meth) acrylic acid, (anhydrous) maleic acid, monoalkyl maleate. Esters, fumaric acid, fumaric acid monoalkyl esters, crotonic acid, itaconic acid, itaconic acid monoalkyl esters, citraconic acid, citraconic acid monoalkyl esters and cinnamic acid.

(5)スルホ基含有ビニル系モノマー(m5):
炭素数2〜14のアルケンスルホン酸、例えばビニルスルホン酸、(メタ)アリルスルホン酸及びメチルビニルスルホン酸;スチレンスルホン酸及びその炭素数1〜24のアルキル置換体、例えばα−メチルスチレンスルホン酸等;スルホ(ヒドロキシ)アルキル(炭素数1〜8)−(メタ)アクリレート又は(メタ)アクリルアミド、例えば、スルホプロピル(メタ)アクリレート、2−(メタ)アクリロイルオキシエタンスルホン酸、3−(メタ)アクリロイルオキシ−2−ヒドロキシプロパンスルホン酸、2−(メタ)アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸及び3−(メタ)アクリルアミド−2−ヒドロキシプロパンスルホン酸;アルキル(炭素数3〜18)(メタ)アリルスルホコハク酸エステル等。
(5) Sulfonate-containing vinyl monomer (m5):
Alken sulfonic acid having 2 to 14 carbon atoms, for example vinyl sulfonic acid, (meth) allyl sulfonic acid and methyl vinyl sulfonic acid; styrene sulfonic acid and an alkyl substituent having 1 to 24 carbon atoms, for example, α-methylstyrene sulfonic acid, etc. Sulfo (hydroxy) alkyl (1-8 carbon atoms)-(meth) acrylate or (meth) acrylamide, such as sulfopropyl (meth) acrylate, 2- (meth) acryloyloxyethanesulfonic acid, 3- (meth) acryloyl Oxy-2-hydroxypropanesulfonic acid, 2- (meth) acrylamide-2-methylpropanesulfonic acid and 3- (meth) acrylamide-2-hydroxypropanesulfonic acid; alkyl (3-18 carbon atoms) (meth) allyl sulfosulfonic acid Acid ester etc.

(6)ケト基含有ビニル系モノマー(m6):
分子中に少なくとも1個のケト基(カルボキシル基、エステル基及びアミド基中のケト基は含まない)と重合可能な二重結合を有するモノマーであれば特に制限されることなく使用でき、例えば、ジアセトンアクリルアミド、ビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン、ビニルイソブチルケトン、(メタ)アクリルオキシアルキルプロパナール及びジアセトン(メタ)アクリルアミド。
(6) Keto group-containing vinyl monomer (m6):
Any monomer having a double bond polymerizable with at least one keto group (excluding a keto group in a carboxyl group, an ester group and an amide group) in the molecule can be used without particular limitation, and for example, it can be used. Diacetone acrylamide, vinyl methyl ketone, vinyl ethyl ketone, vinyl isobutyl ketone, (meth) acrylic oxyalkylpropanal and diacetone (meth) acrylamide.

(7)アルデヒド基含有ビニル系モノマー(m7):
分子中に少なくとも1個のアルデヒド基と、重合可能な二重結合を有するモノマーであれば特に制限されることなく使用でき、例えば、アクロレイン、ホルミルスチロール、(メタ)アクリルアミドピバリンアルデヒド及びアセトアセトキシエチル(メタ)アクリレート。
(7) Aldehyde group-containing vinyl monomer (m7):
Monomers having at least one aldehyde group in the molecule and a polymerizable double bond can be used without particular limitation, and for example, acrolein, formylstyrene, (meth) acrylamide pivalinaldehyde and acetoacetoxyethyl (meth). Meta) acrylate.

(M11)として、複合樹脂水性分散体の分散安定性の観点から好ましいのは(m1)、(m4)、(m5)及び(m6)であり、更に好ましいのはメチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート及び(メタ)アクリル酸である。 As (M11), (m1), (m4), (m5) and (m6) are preferable from the viewpoint of dispersion stability of the composite resin aqueous dispersion, and methyl (meth) acrylate and ethyl (m6) are more preferable. Meta) acrylate, propyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate and (meth) acrylic acid.

(8)水酸基含有ビニル系モノマー(m8)としては、炭素数2〜12のアルケノール、例えばビニルアルコール、(メタ)アリルアルコール、1−ブテン−3−オール及び2−ブテン−1−オール;炭素数4〜12のアルケンジオール、例えば2−ブテン−1,4−ジオール;水酸基含有芳香族ビニルモノマー、例えばヒドロキシスチレン;炭素数5〜8のヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート、例えばヒドロキシエチル(メタ)アクリレート及びヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート;炭素数3〜30のアルケニルエーテル、例えば2−ヒドロキシエチルプロペニルエーテル及び蔗糖アリルエーテル等が挙げられる。 (8) Examples of the hydroxyl group-containing vinyl-based monomer (m8) include alkenols having 2 to 12 carbon atoms, such as vinyl alcohol, (meth) allyl alcohol, 1-butene-3-ol and 2-butene-1-ol; 4-12 alkene diols such as 2-butene-1,4-diol; hydroxyl group-containing aromatic vinyl monomers such as hydroxystyrene; hydroxyalkyl (meth) acrylates having 5-8 carbon atoms such as hydroxyethyl (meth) acrylate and Hydroxypropyl (meth) acrylate; alkenyl ethers having 3 to 30 carbon atoms, such as 2-hydroxyethylpropenyl ether and allyl ether of sucrose, and the like can be mentioned.

(9)アミノ基又はイミノ基含有ビニル系モノマー(m9)としては、炭素数5〜20のアミノアルキル(メタ)アクリレート、例えば7−アミノ−3,7−ジメチルオクチル(メタ)アクリレート、モノメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、t−ブチルアミノエチル(メタ)アクリレート、t−オクチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート及びジメチルアミノプロピル(メタ)アクリレート等;炭素数5〜20のN−アミノアルキル(メタ)アクリルアミド、例えばN−(2−アミノエチル)(メタ)アクリルアミド、N−(1−メチル−2−アミノエチル)(メタ)アクリルアミド、N−(3−アミノプロピル)(メタ)アクリルアミド、N−(4−アミノブチル)(メタ)アクリルアミド、N−(5−アミノペンチル)(メタ)アクリルアミド、N−(6−アミノヘキシル)(メタ)アクリルアミド、N−(3−メチルアミノプロピル)(メタ)アクリルアミド、N−(2−イソプロピルアミノエチル)(メタ)アクリルアミド、N−(3−イソプロピルアミノプロピル)(メタ)アクリルアミド及びN−(3−tert−ブチルアミノプロピル)(メタ)アクリルアミド等が挙げられる。 (9) Examples of the amino group- or imino group-containing vinyl-based monomer (m9) include aminoalkyl (meth) acrylates having 5 to 20 carbon atoms, such as 7-amino-3,7-dimethyloctyl (meth) acrylate and monomethylaminoethyl. (Meta) acrylate, t-butylaminoethyl (meth) acrylate, t-octylaminoethyl (meth) acrylate, dimethylaminoethyl (meth) acrylate, dimethylaminopropyl (meth) acrylate, etc .; N- with 5 to 20 carbon atoms Aminoalkyl (meth) acrylamides, such as N- (2-aminoethyl) (meth) acrylamide, N- (1-methyl-2-aminoethyl) (meth) acrylamide, N- (3-aminopropyl) (meth) acrylamide , N- (4-aminobutyl) (meth) acrylamide, N- (5-aminopentyl) (meth) acrylamide, N- (6-aminohexyl) (meth) acrylamide, N- (3-methylaminopropyl) ( Examples include meta) acrylamide, N- (2-isopropylaminoethyl) (meth) acrylamide, N- (3-isopropylaminopropyl) (meth) acrylamide and N- (3-tert-butylaminopropyl) (meth) acrylamide. Be done.

(10)チオール基含有ビニル系モノマー(m10)としては、(メタ)アリルメルカプタン及びチオール基を有する(メタ)アクリル酸エステル[上記水酸基含有ビニル系モノマー(m8)へのエチレンスルフィド付加物{2−(2−メルカプトエトキシ)エチル(メタ)アクリレート等}及び(メタ)アクリル酸へのエチレンスルフィド付加物{2−メルカプトエチル(メタ)アクリレート等}等]等が挙げられる。 (10) Examples of the thiol group-containing vinyl-based monomer (m10) include (meth) allyl mercaptan and a (meth) acrylic acid ester having a thiol group [ethylene sulfide adduct to the hydroxyl group-containing vinyl-based monomer (m8) {2- (2-Mercaptoethoxy) ethyl (meth) acrylate, etc.} and ethylene sulfide adduct to (meth) acrylic acid {2-mercaptoethyl (meth) acrylate, etc.}, etc.] and the like.

2官能以上のビニル系モノマー(M2)としては、ジビニルベンゼン、トリシクロデカンジメタノールジ(メタ)アクリレート、1,9−ノナンジオールジ(メタ)アクリレート、1,10−デカンジオールジ(メタ)アクリレート、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,4−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、グリセリンジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチエレングルコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロポキシ化ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、プロポキシ化エトキシ化ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、エトキシ化ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、9,9−ビス[4−(2−(メタ)アクリロイルオキシエトキシ)フェニル]フルオレン、エトキシ化イソシアヌル酸トリ(メタ)アクリレート、ε−カプロラクトン変性トリス−(2−(メタ)アクリロキシエチル)イソシアヌレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、エトキシ化ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールポリ(メタ)アクリレート、トリペンタエリスリトールポリ(メタ)アクリレート、ポリペンタエリスリトールポリ(メタ)アクリレート、エトキシ化ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、トリシクロデカンジメタノールジ(メタ)アクリレート、アリル(メタ)アクリレート、トリアリルイソシアヌレート、イソ(テレ)フタル酸ジアリル、イソシアヌル酸ジアリル及びマレイン酸ジアリル等が挙げられる。 Examples of the bifunctional or higher vinyl monomer (M2) include divinylbenzene, tricyclodecanedimethanol di (meth) acrylate, 1,9-nonanediol di (meth) acrylate, and 1,10-decanediol di (meth) acrylate. , Ethylene glycol di (meth) acrylate, 1,4-butanediol di (meth) acrylate, glycerin di (meth) acrylate, 1,6-hexanediol di (meth) acrylate, neopentyl glycol di (meth) acrylate, diethylene glycol Di (meth) acrylate, triethiolenglucol di (meth) acrylate, polyethylene glycol di (meth) acrylate, dipropylene glycol di (meth) acrylate, tripropylene glycol di (meth) acrylate, polypropylene glycol di (meth) acrylate , Polyethylene glycol di (meth) acrylate, propoxylated bisphenol A di (meth) acrylate, propoxylated ethoxylated bisphenol A di (meth) acrylate, ethoxylated bisphenol A di (meth) acrylate, 9,9-bis [4-( 2- (Meta) acryloyloxyethoxy) phenyl] fluorene, tri (meth) acrylate ethoxylated isocyanurate, ε-caprolactone-modified tris- (2- (meth) acryloxyethyl) isocyanurate, pentaerythritol tri (meth) acrylate, Trimethylol propanetri (meth) acrylate, ditrimethylol propanetetra (meth) acrylate, ethoxylated pentaerythritol tetra (meth) acrylate, pentaerythritol tetra (meth) acrylate, dipentaerythritol penta (meth) acrylate, dipentaerythritol hexa ( Meta) acrylate, dipentaerythritol poly (meth) acrylate, tripentaerythritol poly (meth) acrylate, polypentaerythritol poly (meth) acrylate, ethoxylated bisphenol A di (meth) acrylate, tricyclodecanedimethanol di (meth) Examples thereof include acrylate, allyl (meth) acrylate, triallyl isocyanurate, diallyl iso (tere) phthalate, diallyl isocyanurate and diallyl maleate.

本発明において、ビニル系樹脂(V)を構成する単量体のうち、2官能以上のビニル系モノマー(M2)及びウレタン樹脂(U)と共有結合している水酸基、アミノ基、イミノ基又はチオール基を有する単官能のビニル系モノマー(M12’)の合計[(M2)+(M12’)]が、ビニル系樹脂(V)を構成する単量体の合計重量に基づいて、4重量%以下が好ましく、さらに好ましくは3重量%以下であり、特に好ましくは2重量%以下である。
上記値を小さくするためには、ビニル系樹脂(V)を構成するビニル系モノマー(M)中の2官能以上のビニル系モノマー(M2)の重量割合を少なくすればよい。また、ビニル系樹脂(V)を構成するビニル系モノマー(M)中の水酸基、アミノ基、イミノ基又はチオール基を有する単官能のビニル系モノマー(M12)の重量割合を少なくする、又はウレタン樹脂(U)を製造した後、イソシアネート基が非常に少ない、若しくはほとんど残っていない段階で水酸基、アミノ基、イミノ基又はチオール基を有する単官能のビニル系モノマー(M12)を用いればよい。
なお、2官能以上のビニル系モノマー(M2)及び水酸基、アミノ基、イミノ基又はチオール基を有する単官能のビニル系モノマー(M12)の重量割合は、熱分解ガスクロマトグラフ質量分析法によって求めることができる。また、「ウレタン樹脂(U)と共有結合している」水酸基、アミノ基、イミノ基又はチオール基を有する単官能のビニル系モノマー(M12’)の重量割合は、JIS K1557−1に準拠して分析した水酸基価、JIS K1557−7に準拠して分析した全アミン価、メタロジェニクス株式会社製「レドックスアッセイチオール定量キット」を使用したDTNB法によって求めたチオール基含量及び熱分解ガスクロマトグラフ質量分析法から定性した(M12)の分子量から「ウレタン樹脂(U)と結合していない」水酸基、アミノ基、イミノ基又はチオール基を有する単官能のビニル系モノマーの重量割合を求め、(M12)の重量割合から減じることで求めることができる。
熱分解ガスクロマトグラフ質量分析法として具体的には、2官能以上のビニル系モノマー(M2)及び/又は水酸基、アミノ基、イミノ基又はチオール基を有する単官能のビニル系モノマー(M12)を含む組成既知の2種以上のビニル系樹脂を熱分解ガスクロマトグラフ質量分析法によって分析し、2官能以上のビニル系モノマー(M2)及び/又は水酸基、アミノ基、イミノ基又はチオール基を有する単官能のビニル系モノマー(M12)のピークの積分値から作成した検量線を使用し、組成分析したい樹脂の熱分解ガスクロマトグラフ質量分析法における2官能以上のビニル系モノマー(M2)及び/又は水酸基、アミノ基、イミノ基又はチオール基を有する単官能のビニル系モノマー(M12)のピークの積分値から2官能以上のビニル系モノマー(M2)及び/又は水酸基、アミノ基、イミノ基又はチオール基を有する単官能のビニル系モノマー(M12)の重量割合を算出することができる。
本発明において、水酸基、アミノ基、イミノ基又はチオール基のいずれも有しない単官能のビニル系モノマー(M11)の重量割合は、ビニル系樹脂(V)を構成する単量体の合計重量に基づいて、96重量%以上であることが好ましく、さらに好ましくは98重量%以上であり、特に好ましくは100重量%である。
In the present invention, among the monomers constituting the vinyl resin (V), a hydroxyl group, an amino group, an imino group or a thiol covalently bonded to a bifunctional or higher functional vinyl monomer (M2) and a urethane resin (U). The total [(M2) + (M12')] of the monofunctional vinyl-based monomers (M12') having a group is 4% by weight or less based on the total weight of the monomers constituting the vinyl-based resin (V). Is preferable, more preferably 3% by weight or less, and particularly preferably 2% by weight or less.
In order to reduce the above value, the weight ratio of the bifunctional or higher functional vinyl monomer (M2) in the vinyl monomer (M) constituting the vinyl resin (V) may be reduced. Further, the weight ratio of the monofunctional vinyl monomer (M12) having a hydroxyl group, an amino group, an imino group or a thiol group in the vinyl monomer (M) constituting the vinyl resin (V) is reduced, or the urethane resin is used. After producing (U), a monofunctional vinyl monomer (M12) having a hydroxyl group, an amino group, an imino group or a thiol group may be used at a stage where there are very few or almost no isocyanate groups remaining.
The weight ratio of the bifunctional or higher functional vinyl monomer (M2) and the monofunctional vinyl monomer (M12) having a hydroxyl group, an amino group, an imino group or a thiol group can be determined by pyrolysis gas chromatograph mass spectrometry. can. The weight ratio of the monofunctional vinyl monomer (M12') having a hydroxyl group, an amino group, an imino group or a thiol group "covalently bonded to the urethane resin (U)" is based on JIS K1557-1. Analyzed hydroxyl group value, total amine value analyzed according to JIS K1557-7, thiol group content determined by DTNB method using "Redox Assay Thiol Quantification Kit" manufactured by Metallogenix Co., Ltd., and thermal decomposition gas chromatograph mass analysis From the molecular weight of (M12) qualified by the method, the weight ratio of the monofunctional vinyl-based monomer having a hydroxyl group, an amino group, an imino group or a thiol group "not bonded to the urethane resin (U)" was determined, and the weight ratio of (M12) was determined. It can be obtained by subtracting from the weight ratio.
Specifically, as a thermal decomposition gas chromatograph mass analysis method, a composition containing a bifunctional or higher functional vinyl monomer (M2) and / or a monofunctional vinyl monomer (M12) having a hydroxyl group, an amino group, an imino group or a thiol group. Two or more known vinyl-based resins are analyzed by a thermal decomposition gas chromatograph mass analysis method, and a bifunctional or higher-functional vinyl-based monomer (M2) and / or a monofunctional vinyl having a hydroxyl group, an amino group, an imino group or a thiol group is used. Bifunctional or higher functional vinyl monomer (M2) and / or hydroxyl group, amino group in the thermal decomposition gas chromatograph mass analysis method of the resin whose composition is to be analyzed using the calibration line prepared from the integrated value of the peak of the system monomer (M12). From the integrated value of the peak of a monofunctional vinyl-based monomer (M12) having an imino group or a thiol group, a bifunctional or higher-functional vinyl-based monomer (M2) and / or a monofunctional vinyl monomer (M2) having a hydroxyl group, an amino group, an imino group or a thiol group The weight ratio of the vinyl-based monomer (M12) can be calculated.
In the present invention, the weight ratio of the monofunctional vinyl-based monomer (M11) having no hydroxyl group, amino group, imino group or thiol group is based on the total weight of the monomers constituting the vinyl-based resin (V). It is preferably 96% by weight or more, more preferably 98% by weight or more, and particularly preferably 100% by weight.

本発明における複合樹脂水性分散体中のポリウレタン樹脂(U)とビニル系樹脂(V)との重量比[(U):(V)]は、分散安定性及び乾燥皮膜の柔軟性、機械的強度、貯蔵安定性、硬度、可とう性、透明性及び光沢性の観点から、好ましくは30:70〜70:30、さらに好ましくは40:60〜60:40である。 The weight ratio [(U): (V)] of the polyurethane resin (U) and the vinyl resin (V) in the aqueous dispersion of the composite resin in the present invention is the dispersion stability, the flexibility of the dry film, and the mechanical strength. From the viewpoint of storage stability, hardness, flexibility, transparency and glossiness, it is preferably 30:70 to 70:30, more preferably 40:60 to 60:40.

本発明における複合樹脂水性分散体において、水性媒体としては、水及び水と有機溶剤との混合物が挙げられる。
有機溶剤としては、ケトン系溶剤(例えばアセトン及びメチルエチルケトン)、エステル系溶剤(例えば酢酸エチル)、エーテル系溶剤(例えばテトラヒドロフラン)、アミド系溶剤(例えばN,N−ジメチルホルムアミド及びN−メチルピロリドン)、アルコール系溶剤(例えばイソプロピルアルコール)及び芳香族炭化水素系溶剤(例えばトルエン)等が挙げられる。有機溶剤は1種を単独で用いても2種以上を併用してもよい。
In the composite resin aqueous dispersion of the present invention, examples of the aqueous medium include water and a mixture of water and an organic solvent.
Examples of the organic solvent include ketone solvents (for example, acetone and methyl ethyl ketone), ester solvents (for example, ethyl acetate), ether solvents (for example, tetrahydrofuran), amide solvents (for example, N, N-dimethylformamide and N-methylpyrrolidone), and the like. Examples thereof include alcohol-based solvents (for example, isopropyl alcohol) and aromatic hydrocarbon-based solvents (for example, toluene). One type of organic solvent may be used alone, or two or more types may be used in combination.

本発明における複合樹脂水性分散体は、架橋剤、粘度調整剤、消泡剤、防腐剤、耐候安定化剤及び凍結防止剤等を含有することができる。 The composite resin aqueous dispersion in the present invention can contain a cross-linking agent, a viscosity modifier, a defoaming agent, a preservative, a weather-resistant stabilizer, an antifreeze agent and the like.

架橋剤としては、ポリウレタン樹脂(U)及びビニル系樹脂(V)が有する反応性官能基と反応し得る官能基を分子内に2個以上含有する水溶性又は水分散性の化合物が挙げられる。具体的にはポリウレタン樹脂(U)がカルボキシル基を有する場合、メラミン化合物、オキサゾリン化合物、カルボジイミド化合物、エポキシ化合物及びアジリジン化合物等の化合物を架橋剤として用いることができる。
また、ビニル系樹脂(V)が水酸基、アミノ基、イミノ基又はチオール基を有する場合、メラミン化合物、オキサゾリン化合物、アジリジン化合物、エポキシ化合物及びブロックイソシアネート化合物等を架橋剤として用いることができる。
架橋剤は1種を単独で用いても2種以上を併用してもよい。これらの架橋剤の使用量はポリウレタン樹脂(U)の重量に基づいて1.0〜20重量%、更に好ましくは1.5〜10重量%である。
Examples of the cross-linking agent include water-soluble or water-dispersible compounds containing two or more functional groups in the molecule capable of reacting with the reactive functional groups of the polyurethane resin (U) and the vinyl-based resin (V). Specifically, when the polyurethane resin (U) has a carboxyl group, compounds such as a melamine compound, an oxazoline compound, a carbodiimide compound, an epoxy compound and an aziridine compound can be used as a cross-linking agent.
When the vinyl resin (V) has a hydroxyl group, an amino group, an imino group or a thiol group, a melamine compound, an oxazoline compound, an aziridine compound, an epoxy compound, a blocked isocyanate compound and the like can be used as the cross-linking agent.
The cross-linking agent may be used alone or in combination of two or more. The amount of these cross-linking agents used is 1.0 to 20% by weight, more preferably 1.5 to 10% by weight, based on the weight of the polyurethane resin (U).

粘度調整剤としては増粘剤、例えば無機系粘度調整剤(ケイ酸ソーダ及びベントナイト等)、セルロース系粘度調整剤(Mnが20,000以上のメチルセルロース、カルボキシメチルセルロース及びヒドロキシメチルセルロース等)、タンパク質系粘度調整剤(カゼイン、カゼインソーダ及びカゼインアンモニウム等)、アクリル系(Mnが20,000以上のポリアクリル酸ナトリウム及びポリアクリル酸アンモニウム等)及びビニル系粘度調整剤(Mnが20,000以上のポリビニルアルコール等)が挙げられる。
消泡剤としては、長鎖アルコール(オクチルアルコール等)、ソルビタン誘導体(ソルビタンモノオレート等)及びシリコーンオイル(ポリメチルシロキサン及びポリエーテル変性シリコーン等)等が挙げられる。
Viscosity adjusting agents include thickeners such as inorganic viscosity adjusting agents (sodium silicate and bentonite), cellulose viscosity adjusting agents (methyl cellulose having Mn of 20,000 or more, carboxymethyl cellulose, hydroxymethyl cellulose, etc.), and protein-based viscosities. Adjusters (casein, casein soda, ammonium casein, etc.), acrylics (sodium polyacrylate with Mn of 20,000 or more, ammonium polyacrylate, etc.) and vinyl viscosity adjusters (polyvinyl alcohol with Mn of 20,000 or more) Etc.).
Examples of the defoaming agent include long-chain alcohols (octyl alcohol and the like), sorbitan derivatives (sorbitan monooleate and the like) and silicone oils (polymethylsiloxane and polyether-modified silicones and the like).

防腐剤としては、有機窒素硫黄化合物系防腐剤及び有機硫黄ハロゲン化物系防腐剤等が挙げられる。
耐候安定化剤としては、酸化防止剤(ヒンダードフェノール系、硫黄系、リン系等)、紫外線吸収剤(ベンゾトリアゾール系、トリアジン系、ベンゾフェノン系、ベンゾエート系等)、ヒンダードアミン系光安定剤等の耐候安定化剤を含有することができる。これらの耐候安定化剤の使用量はポリウレタン樹脂(U)の重量に基づいて好ましくは0.1〜10重量%、更に好ましくは0.2〜5重量%である。
凍結防止剤としては、エチレングリコール及びプロピレングリコール等が挙げられる。
粘度調整剤、消泡剤、防腐剤、耐候安定化剤及び凍結防止剤の使用量は、複合樹脂水性分散体の重量を基準としてそれぞれ好ましくは5重量%以下、更に好ましくは3重量%以下である。
Examples of the preservative include an organic nitrogen-sulfur compound-based preservative and an organic sulfur halide-based preservative.
Examples of weather resistance stabilizers include antioxidants (hindered phenol-based, sulfur-based, phosphorus-based, etc.), ultraviolet absorbers (benzotriazole-based, triazine-based, benzophenone-based, benzoate-based, etc.), hindered amine-based light stabilizers, etc. It can contain a weather-resistant stabilizer. The amount of these weather-resistant stabilizers used is preferably 0.1 to 10% by weight, more preferably 0.2 to 5% by weight, based on the weight of the polyurethane resin (U).
Examples of the antifreeze agent include ethylene glycol and propylene glycol.
The amount of the viscosity modifier, antifoaming agent, preservative, weatherproof stabilizer and antifreeze agent used is preferably 5% by weight or less, more preferably 3% by weight or less, respectively, based on the weight of the composite resin aqueous dispersion. be.

本発明における複合樹脂水性分散体中の粒子の体積平均粒子径(Dv)は、複合樹脂水性分散体のハンドリング性及び分散安定性の観点から、好ましくは0.01〜1μm、更に好ましくは0.02〜0.7μm、特に好ましくは0.03〜0.4μmである。(Dv)は、光散乱粒度分布測定装置[ELS−8000{大塚電子(株)製}]を用いて測定される。 The volume average particle diameter (Dv) of the particles in the composite resin aqueous dispersion in the present invention is preferably 0.01 to 1 μm, more preferably 0., from the viewpoint of handleability and dispersion stability of the composite resin aqueous dispersion. It is 02 to 0.7 μm, particularly preferably 0.03 to 0.4 μm. (Dv) is measured using a light scattering particle size distribution measuring device [ELS-8000 {manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.}].

本発明における複合樹脂水性分散体の固形分濃度(揮発性成分以外の成分の含有量)は、水性分散体の取り扱い易さの観点から、好ましくは20〜65重量%、更に好ましくは25〜55重量%である。固形分濃度は、水性分散体約1gをペトリ皿上にうすく伸ばし、精秤した後、循環式定温乾燥機を用いて130℃で、45分間加熱した後の重量を精秤し、加熱前の重量に対する加熱後の残存重量の割合(百分率)を計算することにより得ることができる。 The solid content concentration (content of components other than volatile components) of the composite resin aqueous dispersion in the present invention is preferably 20 to 65% by weight, more preferably 25 to 55, from the viewpoint of ease of handling of the aqueous dispersion. By weight%. For the solid content concentration, about 1 g of the aqueous dispersion was thinly spread on a Petri dish, weighed precisely, and then heated at 130 ° C. for 45 minutes using a circulating constant temperature dryer, and then weighed and weighed before heating. It can be obtained by calculating the ratio (percentage) of the residual weight after heating to the weight.

本発明における複合樹脂水性分散体の25℃における粘度は、好ましくは10〜100,000mPa・s、更に好ましくは10〜5,000mPa・sである。粘度はBL型粘度計を用いて測定することができる。
本発明における複合樹脂水性分散体の25℃におけるpHは、好ましくは2〜12、更に好ましくは4〜10である。pHは、pH Meter M−12[堀場製作所(株)製]を用いて測定することができる。
The viscosity of the aqueous dispersion of the composite resin in the present invention at 25 ° C. is preferably 10 to 100,000 mPa · s, more preferably 10 to 5,000 mPa · s. The viscosity can be measured using a BL type viscometer.
The pH of the aqueous dispersion of the composite resin in the present invention at 25 ° C. is preferably 2 to 12, and more preferably 4 to 10. The pH can be measured using a pH Meter M-12 [manufactured by HORIBA, Ltd.].

本発明の複合樹脂水性分散体を乾燥させた皮膜は、以下の(1)〜(3)を全て満足するものである。
(1)N,N−ジメチルホルムアミドに対するゲル分率が35〜100%である;
(2)破断伸度が200〜1,000%である;
(3)25℃における貯蔵弾性率E’が100〜3,000MPaである。
上記(1)〜(3)における皮膜は、複合樹脂水性分散体を105℃で3時間乾燥後、更に105℃、圧力1.3kPaで1時間減圧乾燥して得られたものであって、膜厚が200μmの皮膜を用いる。
The film obtained by drying the composite resin aqueous dispersion of the present invention satisfies all of the following (1) to (3).
(1) The gel fraction with respect to N, N-dimethylformamide is 35 to 100%;
(2) The elongation at break is 200 to 1,000%;
(3) The storage elastic modulus E'at 25 ° C. is 100 to 3,000 MPa.
The film thicknesses (1) to (3) above were obtained by drying the composite resin aqueous dispersion at 105 ° C. for 3 hours and then further drying the composite resin aqueous dispersion at 105 ° C. and a pressure of 1.3 kPa under reduced pressure for 1 hour. A film with a thickness of 200 μm is used.

上記(1)におけるN,N−ジメチルホルムアミド(DMF)に対するゲル分率は、例えば以下の方法によって求めることができる。
複合樹脂水性分散体を、乾燥膜厚が200μmとなるようにポリプロピレン板に塗布し、105℃で乾燥して皮膜を得る。得られた塗膜からサンプルを切り出し、上記サンプルの重量を測定して、「DMF浸漬前の皮膜の重量」を決定する。上記サンプルの重量としては、0.035〜0.045gが好ましい。その後、サンプルを20mlのDMFに入れ、23℃で24時間浸漬する。浸漬後、四フッ化エチレン樹脂(PTFE)フィルターを用いてサンプルを含むDMFを濾過する。更に上記フィルター及び残渣物を105℃で3時間乾燥した後冷却して、「DMF浸漬後のフィルターと残渣物の総重量」を測定する。「DMF浸漬前の皮膜の重量」、「フィルターの重量」、「DMF浸漬後のフィルターと残渣物の総重量」を下記式(1)に代入して、ゲル分率を求める。
ゲル分率(%)=(「DMF浸漬後のフィルターと残渣物の総重量」−「フィルターの重量」)/「DMF浸漬前の皮膜の重量」)×100 ・・・(1)
The gel fraction with respect to N, N-dimethylformamide (DMF) in (1) above can be determined by, for example, the following method.
The composite resin aqueous dispersion is applied to a polypropylene plate so that the dry film thickness is 200 μm, and dried at 105 ° C. to obtain a film. A sample is cut out from the obtained coating film, and the weight of the sample is measured to determine the "weight of the film before immersion in DMF". The weight of the sample is preferably 0.035 to 0.045 g. The sample is then placed in 20 ml DMF and soaked at 23 ° C. for 24 hours. After immersion, the DMF containing the sample is filtered using a tetrafluoroethylene resin (PTFE) filter. Further, the filter and the residue are dried at 105 ° C. for 3 hours and then cooled, and the "total weight of the filter and the residue after immersion in DMF" is measured. Substituting "weight of film before DMF immersion", "weight of filter", and "total weight of filter and residue after immersion in DMF" into the following formula (1), the gel fraction is obtained.
Gel fraction (%) = ("total weight of filter and residue after DMF immersion"-"weight of filter") / "weight of film before DMF immersion") x 100 ... (1)

上記(2)における破断伸度は、JIS K6251に準拠して、試験片の形状をダンベル状3号形とし、オートグラフ[島津製作所(株)製「AGS−500D」]を用いて、引張速度500mm/分で測定した値である。 The elongation at break in (2) above is based on JIS K6251, the shape of the test piece is dumbbell-shaped No. 3, and the tensile speed is increased using an autograph [“AGS-500D” manufactured by Shimadzu Corporation]. It is a value measured at 500 mm / min.

上記(3)における貯蔵弾性率E’は、貯蔵弾性率測定装置[Rheogel E4000{UBM(株)製}]を使用して周波数11Hzで測定した値である。 The storage elastic modulus E'in the above (3) is a value measured at a frequency of 11 Hz using a storage elastic modulus measuring device [Rheogel E4000 {manufactured by UBM Co., Ltd.}].

DMFに対するゲル分率は、35〜100%であり、好ましくは36〜95%、さらに好ましくは37〜80%、特に好ましくは38〜70%である。
DMFに対するゲル分率が35%未満では、塗料やインクに配合した際の貯蔵安定性、乾燥皮膜の柔軟性、機械的強度及び破断伸度の観点で劣る。
DMFに対するゲル分率は、架橋密度及びポリウレタン樹脂(U)とビニル系樹脂(V)との重量比[(U):(V)]によって調整することができる。具体的には、3官能以上の化合物を多くして架橋密度を高くする又はポリウレタン樹脂(U)の重量割合を大きくするとゲル分率を高くすることができる。
The gel fraction with respect to DMF is 35 to 100%, preferably 36 to 95%, more preferably 37 to 80%, and particularly preferably 38 to 70%.
If the gel fraction with respect to DMF is less than 35%, it is inferior in terms of storage stability when blended in paints and inks, flexibility of dry films, mechanical strength and elongation at break.
The gel fraction with respect to DMF can be adjusted by the crosslink density and the weight ratio of the polyurethane resin (U) to the vinyl resin (V) [(U): (V)]. Specifically, the gel fraction can be increased by increasing the number of trifunctional or higher functional compounds to increase the crosslink density or increasing the weight ratio of the polyurethane resin (U).

破断伸度は、200〜1,000%であり、好ましくは210〜800%、さらに好ましくは220〜650%である。
破断伸度が200%未満では、可とう性が劣り、1,000%を超えると、硬度及び強度が劣る。
破断伸度は、架橋密度及びポリウレタン樹脂(U)とビニル系樹脂(V)との重量比[(U):(V)]によって調整することができる。具体的には、用いる3官能以上の化合物を少なくして架橋密度を低くする又はポリウレタン樹脂(U)の重量割合を大きくすると破断伸度を高くすることができる。
The elongation at break is 200 to 1,000%, preferably 210 to 800%, and more preferably 220 to 650%.
If the elongation at break is less than 200%, the flexibility is inferior, and if it exceeds 1,000%, the hardness and strength are inferior.
The elongation at break can be adjusted by the crosslink density and the weight ratio of the polyurethane resin (U) to the vinyl resin (V) [(U): (V)]. Specifically, the elongation at break can be increased by reducing the number of trifunctional or higher functional compounds used to reduce the crosslink density or increasing the weight ratio of the polyurethane resin (U).

貯蔵弾性率E’は、100〜3,000MPaであり、好ましくは150〜2,000MPa、さらに好ましくは200〜1,000MPaである。
貯蔵弾性率E’が100MPa未満では、硬度及び強度が劣り、3,000MPaを超えると、可とう性が劣る。
貯蔵弾性率E’は、ポリウレタン樹脂(U)のウレタン基、ウレア基含量及びビニル系樹脂(V)のガラス転移点によって調整することができる。具体的には、有機イソシアネート成分(B)を多く使用したり、ガラス転移点の高いビニル系モノマーを使用することにより貯蔵弾性率E’を高くすることができる。
The storage elastic modulus E'is 100 to 3,000 MPa, preferably 150 to 2,000 MPa, and more preferably 200 to 1,000 MPa.
If the storage elastic modulus E'is less than 100 MPa, the hardness and strength are inferior, and if it exceeds 3,000 MPa, the flexibility is inferior.
The storage elastic modulus E'can be adjusted by the urethane group and urea group contents of the polyurethane resin (U) and the glass transition point of the vinyl resin (V). Specifically, the storage elastic modulus E'can be increased by using a large amount of the organic isocyanate component (B) or by using a vinyl-based monomer having a high glass transition point.

本発明の複合樹脂水性分散体において、ポリウレタン樹脂(U)のウレタン基含量は、柔軟性、硬度、機械的強度及び可とう性の観点から、ポリウレタン樹脂(U)の重量に基づいて0.9〜2.5mmol/gが好ましく、更に好ましくは1.2〜2.2mmol/g、特に好ましくは1.5〜2.0mmol/gである。
なお、ウレタン基含量は窒素分析計によって定量されるN原子含量とH−NMRによって定量されるウレタン基とウレア基の比率及びアロハネート基とビウレット基含量から算出することができる。
In the composite resin aqueous dispersion of the present invention, the urethane group content of the polyurethane resin (U) is 0.9 based on the weight of the polyurethane resin (U) from the viewpoints of flexibility, hardness, mechanical strength and flexibility. It is preferably ~ 2.5 mmol / g, more preferably 1.2 to 2.2 mmol / g, and particularly preferably 1.5 to 2.0 mmol / g.
The urethane group content can be calculated from the N atom content quantified by a nitrogen analyzer, the ratio of urethane groups and urea groups quantified by 1 H-NMR, and the alohanate group and biuret group contents.

本発明の複合樹脂水性分散体において、ポリウレタン樹脂(U)のウレア基含量は、柔軟性、硬度、機械的強度及び可とう性の観点から、ポリウレタン樹脂(U)の重量に基づいて0.15〜1.5mmol/gが好ましく、更に好ましくは0.18〜1.3mmol/g、特に好ましくは0.2〜1.1mmol/gである。
なお、ウレア基含量は窒素分析計によって定量されるN原子含量とH−NMRによって定量されるウレタン基とウレア基の比率及びアロハネート基とビウレット基含量から算出することができる。
In the composite resin aqueous dispersion of the present invention, the urea group content of the polyurethane resin (U) is 0.15 based on the weight of the polyurethane resin (U) from the viewpoints of flexibility, hardness, mechanical strength and flexibility. It is preferably ~ 1.5 mmol / g, more preferably 0.18 to 1.3 mmol / g, and particularly preferably 0.2 to 1.1 mmol / g.
The urea group content can be calculated from the N atom content quantified by a nitrogen analyzer, the ratio of urethane groups and urea groups quantified by 1 H-NMR, and the alohanate group and biuret group contents.

窒素分析計については、例えば窒素分析計[ANTEK7000(アンテック社製)]が使用できる。
H−NMR測定については、「NMRによるポリウレタン樹脂の構造研究:武田研究所報34(2)、224−323(1975)」に記載の方法で行う。すなわちH−NMRを測定して、脂肪族を使用した場合、化学シフト6ppm付近のウレア基由来の水素の積分量と化学シフト7ppm付近のウレタン基由来の水素の積分量の比率からウレア基とウレタン基の重量比を算出し、該重量比と上記のN原子含量及びアロハネート基及びビウレット基含量からウレタン基及びウレア基含量を算出する。芳香族イソシアネートを使用した場合、化学シフト8ppm付近のウレア基由来の水素の積分量と化学シフト9ppm付近のウレタン基由来の水素の積分量の比率からウレア基とウレタン基の重量比を算出し、該重量比と上記のN原子含量からウレア基含量を算出する。
As the nitrogen analyzer, for example, a nitrogen analyzer [ANTEK7000 (manufactured by ANTEC)] can be used.
1 1 H-NMR measurement is carried out by the method described in "Structural Study of Polyurethane Resin by NMR: Takeda Research Institute Bulletin 34 (2), 224-323 (1975)". That is, when 1 H-NMR is measured and an aliphatic is used, the urea group is derived from the ratio of the integrated amount of hydrogen derived from the urea group near the chemical shift of 6 ppm and the integrated amount of hydrogen derived from the urethane group near the chemical shift of 7 ppm. The weight ratio of the urethane group is calculated, and the urethane group and urea group contents are calculated from the weight ratio and the above N atom content and the alohanate group and biuret group contents. When aromatic isocyanate is used, the weight ratio of urea group to urethane group is calculated from the ratio of the integrated amount of hydrogen derived from the urea group near the chemical shift of 8 ppm and the integrated amount of hydrogen derived from the urethane group near the chemical shift of 9 ppm. The urea group content is calculated from the weight ratio and the above N atom content.

本発明の複合樹脂水性分散体において、ビニル系樹脂(V)のガラス転移点は柔軟性、硬度、機械的強度及び可とう性の観点から、−70〜180℃が好ましく、更に好ましくは0〜150℃、特に好ましくは30〜120℃、最も好ましくは60〜110℃である。
本発明の複合樹脂水性分散体において、ビニル系樹脂(V)が2成分のモノマーから構成される場合のガラス転移点Tg(K)は下記式(2)のFoxの式を用いた理論計算によって算出することができる。
1/Tg=W/Tg+W/Tg ・・・(2)
[式中、Tg及びTgはモノマー1及びモノマー2のホモポリマーのガラス転移点(K)、W及びWはモノマー1及びモノマー2の重量分率である]
In the composite resin aqueous dispersion of the present invention, the glass transition point of the vinyl resin (V) is preferably −70 to 180 ° C., more preferably 0 to 0, from the viewpoint of flexibility, hardness, mechanical strength and flexibility. It is 150 ° C., particularly preferably 30 to 120 ° C., and most preferably 60 to 110 ° C.
In the composite resin aqueous dispersion of the present invention, the glass transition point Tg (K) when the vinyl resin (V) is composed of two component monomers is calculated by theoretical calculation using the Fox formula of the following formula (2). Can be calculated.
1 / Tg = W 1 / Tg 1 + W 2 / Tg 2 ... (2)
[In the formula, Tg 1 and Tg 2 are the glass transition points (K) of the homopolymers of the monomer 1 and the monomer 2, and W 1 and W 2 are the mass fractions of the monomer 1 and the monomer 2.]

ビニル系樹脂(V)が3成分のモノマーから構成される場合のガラス転移点Tg(K)は下記式(3)のFoxの式を用いた理論計算によって算出することができる。
1/Tg=W/Tg+W/Tg+W/Tg・・・(3)
[式中、Tg、Tg及びTgはモノマー1、モノマー2及びモノマー3のホモポリマーのガラス転移点(K)、W、W及びWはモノマー1、モノマー2及びモノマー3の重量分率である]
The glass transition point Tg (K) when the vinyl resin (V) is composed of three component monomers can be calculated by theoretical calculation using the Fox formula of the following formula (3).
1 / Tg = W 1 / Tg 1 + W 2 / Tg 2 + W 3 / Tg 3 ... (3)
[In the formula, Tg 1 , Tg 2 and Tg 3 are the glass transition points (K) of the homopolymers of monomer 1, monomer 2 and monomer 3, and W 1 , W 2 and W 3 are of monomer 1, monomer 2 and monomer 3. Weight fraction]

本発明の複合樹脂水性分散体は、後述する第2の発明である複合樹脂水性分散体の製造方法、及び下記(I)〜(II)の製造方法により得ることができる。なお、(I)〜(II)において、活性水素成分(A)、有機イソシアネート成分(B)及び鎖伸長剤(E)の内の少なくとも1種が3官能以上の化合物を含有する。
本発明において、複合樹脂水性分散体の製造方法としては、柔軟性、機械的強度及び可とう性の観点から、第2の発明である複合樹脂水性分散体の製造方法が好ましい。
The composite resin aqueous dispersion of the present invention can be obtained by the method for producing a composite resin aqueous dispersion which is the second invention described later and the following production methods (I) to (II). In (I) to (II), at least one of the active hydrogen component (A), the organic isocyanate component (B) and the chain extender (E) contains a trifunctional or higher functional compound.
In the present invention, as the method for producing the aqueous dispersion of composite resin, the method for producing the aqueous dispersion of composite resin, which is the second invention, is preferable from the viewpoint of flexibility, mechanical strength and flexibility.

(I)下記工程(1’)〜(6’)を含む製造方法。
工程(1’):ビニル系モノマー(M’)の存在下で、活性水素成分(A)及び有機イソシアネート成分(B)を反応させて末端にイソシアネート基を有するウレタンプレポリマー(P’)を製造する工程であって、ビニル系モノマー(M’)が水酸基、アミノ基、イミノ基又はチオール基のいずれも有しない単官能のビニル系モノマー(M11)と水酸基、アミノ基、イミノ基又はチオール基を有する単官能のビニル系モノマー(M12)及び/又は2官能以上のビニル系モノマー(M2)とを含有し、(M’)の重量を基準として(M12)及び(M2)の合計重量割合が4重量%以下である工程;
工程(2’):工程(1’)と下記工程(3’)との間で実施される任意の工程であって、ビニル系モノマー(M’)を追加する工程;
工程(3’):工程(1’)で得られたウレタンプレポリマー(P’)の溶液又は工程(2’)を実施した場合には工程(2’)で得られたウレタンプレポリマー(P’)の溶液を水性媒体に分散させて水性分散体(α’)を得る工程;
工程(4’):水性分散体(α’)中のウレタンプレポリマー(P’)を鎖伸長剤(E)で伸長させる工程;
工程(5’):工程(4’)と下記工程(6’)との間で実施される任意の工程であって、単官能のビニル系モノマー(M11)、単官能のビニル系モノマー(M12)及び2官能以上のビニルモノマー(M2)からなる群より選ばれる少なくとも1種を追加する工程;
工程(6’):水性分散体(α’)中のビニル系モノマー(M11)、(M12)及び(M2)を重合させる工程。
(I)の製造方法では、工程(1’)並びに工程(2’)を実施した場合には工程(1’)及び工程(2’)において、(M’)の重量を基準として(M11)を96重量%以上100重量%未満含有することにより、(V)の架橋密度を適切な範囲に設定することができ、乾燥皮膜の柔軟性、機械的強度及び可とう性に優れた複合樹脂水性分散体が得られる。
(I) A manufacturing method including the following steps (1') to (6').
Step (1'): In the presence of a vinyl-based monomer (M'), the active hydrogen component (A) and the organic isocyanate component (B) are reacted to produce a urethane prepolymer (P') having an isocyanate group at the terminal. In this step, the vinyl-based monomer (M') has a monofunctional vinyl-based monomer (M11) having neither a hydroxyl group, an amino group, an imino group or a thiol group, and a hydroxyl group, an amino group, an imino group or a thiol group. It contains a monofunctional vinyl-based monomer (M12) and / or a bifunctional or higher-functional vinyl-based monomer (M2), and the total weight ratio of (M12) and (M2) is 4 based on the weight of (M'). Steps of weight% or less;
Step (2'): An arbitrary step performed between the step (1') and the following step (3'), in which a vinyl-based monomer (M') is added;
Step (3'): A solution of the urethane prepolymer (P') obtained in step (1') or the urethane prepolymer (P') obtained in step (2') when step (2') was carried out. A step of dispersing the solution of') in an aqueous medium to obtain an aqueous dispersion (α');
Step (4'): A step of extending the urethane prepolymer (P') in the aqueous dispersion (α') with the chain extender (E);
Step (5'): An arbitrary step carried out between the step (4') and the following step (6'), which is a monofunctional vinyl-based monomer (M11) and a monofunctional vinyl-based monomer (M12). ) And at least one selected from the group consisting of bifunctional or higher functional vinyl monomers (M2);
Step (6'): A step of polymerizing the vinyl-based monomers (M11), (M12) and (M2) in the aqueous dispersion (α').
In the production method (I), when the step (1') and the step (2') are carried out, in the step (1') and the step (2'), the weight of the (M') is used as a reference (M11). By containing 96% by weight or more and less than 100% by weight, the crosslink density of (V) can be set in an appropriate range, and the aqueous composite resin having excellent flexibility, mechanical strength and flexibility of the dry film can be set. A dispersion is obtained.

(I)の製造方法において、ビニル系モノマー(M’)以外の条件として好ましいものは、下記の第2の発明{(I)における工程(1’)〜(6’)に対応する第2の発明の工程(1)〜(6)}と同様である。 In the production method of (I), preferable conditions other than the vinyl-based monomer (M') are the second ones corresponding to the steps (1') to (6') in the second invention described below {(I). This is the same as the steps (1) to (6)} of the invention.

(II)下記工程(1’’)〜(4’’)を含む製造方法。
工程(1’’):ビニル系モノマーの不存在下で、活性水素成分(A)及び有機イソシアネート成分(B)を反応させて末端にイソシアネート基を有するウレタンプレポリマー(P’’)を製造する工程;
工程(2’’):工程(1’’)で得られたウレタンプレポリマー(P’’)の溶液を水性媒体に分散させて水性分散体(αx)を得た後にウレタンプレポリマー(P’’)を鎖伸長剤(E)で伸長させて水性分散体(α’’)を得る工程、又は工程(1’’)で得られたウレタンプレポリマー(P’’)を鎖伸長剤(E)で伸長させた後に水性媒体に分散させて水性分散体(α’’)を得る工程;
工程(3’’):水性分散体(α’’)中にビニル系モノマー(M’’)を共存させる工程であって、ビニル系モノマー(M’’)が水酸基、アミノ基、イミノ基又はチオール基のいずれも有しない単官能のビニル系モノマー(M11)と、必要により水酸基、アミノ基、イミノ基又はチオール基を有する単官能のビニル系モノマー(M12)及び/又は2官能以上のビニル系モノマー(M2)とを含有し、(M’)の重量を基準として(M2)の重量割合が4重量%以下である工程;
工程(4’’):水性分散体(α’’)中のビニル系モノマー(M’’)を重合させる工程。
(II) A production method including the following steps (1 ″) to (4 ″).
Step (1 ″): In the absence of a vinyl-based monomer, the active hydrogen component (A) and the organic isocyanate component (B) are reacted to produce a urethane prepolymer (P ″) having an isocyanate group at the terminal. Process;
Step (2 ″): The solution of the urethane prepolymer (P ″) obtained in the step (1 ″) was dispersed in an aqueous medium to obtain an aqueous dispersion (αx), and then the urethane prepolymer (P ′) was obtained. The step of extending') with a chain extender (E) to obtain an aqueous dispersion (α''), or the urethane prepolymer (P'') obtained in the step (1'') is used as a chain extender (E). ) And then dispersed in an aqueous medium to obtain an aqueous dispersion (α'');
Step (3 ″): A step of coexisting a vinyl-based monomer (M ″) in an aqueous dispersion (α ″), wherein the vinyl-based monomer (M ″) is a hydroxyl group, an amino group, an imino group or A monofunctional vinyl-based monomer (M11) having no thiol group, a monofunctional vinyl-based monomer (M12) having a hydroxyl group, an amino group, an imino group or a thiol group, and / or a bifunctional or higher-functional vinyl-based monomer. A step containing the monomer (M2) and having a weight ratio of (M2) of 4% by weight or less based on the weight of (M');
Step (4 ″): A step of polymerizing the vinyl-based monomer (M ″) in the aqueous dispersion (α ″).

(II)の製造方法における各工程と、第2の発明における各工程との対応関係は下記である。
工程(1’’):工程(1)
工程(2’’):工程(3)及び工程(4)
工程(3’’):工程(5)
工程(4’’):工程(6)
また、(II)の製造方法において、工程(1’’)におけるビニル系モノマー不存在下でウレタンプレポリマーを製造する以外の条件として好ましい条件は、第2の発明における工程(1)と同様である。また、工程(2’’)において、好ましい条件は第2の発明における工程(3)及び(4)と同様である。工程(3’’)において、ビニル系モノマー(M’’)を用いる以外の好ましい条件は、第2の発明における工程(5)と同様である。工程(4’’)において、好ましい条件は、第2の発明における工程(6)と同様である。
The correspondence between each step in the production method (II) and each step in the second invention is as follows.
Process (1''): Process (1)
Step (2''): Step (3) and Step (4)
Step (3''): Step (5)
Step (4''): Step (6)
Further, in the production method (II), preferable conditions other than the production of the urethane prepolymer in the absence of the vinyl-based monomer in the step (1 ″) are the same as in the step (1) in the second invention. be. Further, in the step (2 ″), the preferable conditions are the same as those in the steps (3) and (4) in the second invention. In the step (3 ″), preferable conditions other than the use of the vinyl-based monomer (M ″) are the same as in the step (5) in the second invention. In step (4 ″), the preferred conditions are the same as in step (6) in the second invention.

第2の発明である複合樹脂水性分散体の製造方法について説明する。
第2の発明である複合樹脂水性分散体の製造方法は、ポリウレタン樹脂(U)とビニル系樹脂(V)を同一粒子内に含む複合樹脂粒子を含有する複合樹脂水性分散体の製造方法であって、下記工程(1)〜(6)を含み、活性水素成分(A)、有機イソシアネート成分(B)及び鎖伸長剤(E)の内の少なくとも1種が3官能以上の化合物を含有する複合樹脂水性分散体の製造方法である。
工程(1):水酸基、アミノ基、イミノ基又はチオール基のいずれも有しない単官能のビニル系モノマー(M11)の存在下で、活性水素成分(A)及び有機イソシアネート成分(B)を反応させて末端にイソシアネート基を有するウレタンプレポリマー(P)を製造する工程;
工程(2):工程(1)と下記工程(3)との間で実施される任意の工程であって、水酸基、アミノ基、イミノ基又はチオール基のいずれも有しない単官能のビニル系モノマー(M11)を追加する工程;
工程(3):工程(1)で得られたウレタンプレポリマー(P)の溶液又は工程(2)を実施した場合には工程(2)で得られたウレタンプレポリマー(P)の溶液を水性媒体に分散させて水性分散体(α)を得る工程;
工程(4):水性分散体(α)中のウレタンプレポリマー(P)を鎖伸長剤(E)で伸長させる工程;
工程(5):工程(4)と下記工程(6)との間で実施される任意の工程であって、単官能のビニル系モノマー(M1)を追加する工程;
工程(6):水性分散体(α)中のビニル系モノマー(M11)又は工程(5)を実施した場合にはビニル系モノマー(M11)及び単官能のビニル系モノマー(M1)を重合させる工程。
The method for producing the composite resin aqueous dispersion, which is the second invention, will be described.
The method for producing a composite resin aqueous dispersion, which is the second invention, is a method for producing a composite resin aqueous dispersion containing composite resin particles containing a polyurethane resin (U) and a vinyl resin (V) in the same particles. Including the following steps (1) to (6), at least one of the active hydrogen component (A), the organic isocyanate component (B) and the chain extender (E) contains a trifunctional or higher functional compound. This is a method for producing a resin aqueous dispersion.
Step (1): The active hydrogen component (A) and the organic isocyanate component (B) are reacted in the presence of a monofunctional vinyl monomer (M11) having no hydroxyl group, amino group, imino group or thiol group. A step of producing a urethane prepolymer (P) having an isocyanate group at the terminal;
Step (2): A monofunctional vinyl-based monomer that is an arbitrary step carried out between the step (1) and the following step (3) and has neither a hydroxyl group, an amino group, an imino group, or a thiol group. Step of adding (M11);
Step (3): The solution of the urethane prepolymer (P) obtained in the step (1) or, when the step (2) is carried out, the solution of the urethane prepolymer (P) obtained in the step (2) is aqueous. Step of dispersing in a medium to obtain an aqueous dispersion (α);
Step (4): A step of extending the urethane prepolymer (P) in the aqueous dispersion (α) with the chain extender (E);
Step (5): An arbitrary step performed between the step (4) and the following step (6), in which a monofunctional vinyl-based monomer (M1) is added;
Step (6): A step of polymerizing the vinyl-based monomer (M11) in the aqueous dispersion (α) or the vinyl-based monomer (M11) and the monofunctional vinyl-based monomer (M1) when the step (5) is carried out. ..

活性水素成分(A)、有機イソシアネート成分(B)及び鎖伸長剤(E)の内の少なくとも1種が3官能以上の化合物を含有することにより、ポリウレタン樹脂(U)に架橋構造が導入され、ポリウレタン樹脂(U)形成の際に系内に存在していたビニル系モノマー(M11)又は(M11)及び(M1)を重合することにより、ポリウレタン樹脂(U)の網目間にビニル系樹脂(V)の分子鎖が貫通する構造の複合樹脂を形成させることができ、乾燥皮膜の柔軟性、機械的強度及び可とう性に優れた複合樹脂水性分散体が得られる。
また、単官能のビニル系モノマーを使用して線状のビニル系樹脂とすること及び工程(1)及び(2)におけるビニル系モノマーとして水酸基、アミノ基、イミノ基又はチオール基のいずれも有しないものを用いてポリウレタン樹脂(U)とビニル系樹脂(V)が共有結合を形成しないようにすることにより、乾燥皮膜の柔軟性、機械的強度及び可とう性を更に向上させることができる。
When at least one of the active hydrogen component (A), the organic isocyanate component (B) and the chain extender (E) contains a trifunctional or higher functional compound, a crosslinked structure is introduced into the polyurethane resin (U). By polymerizing the vinyl-based monomers (M11) or (M11) and (M1) that were present in the system when the polyurethane resin (U) was formed, the vinyl-based resin (V) was formed between the meshes of the polyurethane resin (U). ) Can be formed, and a composite resin aqueous dispersion having excellent flexibility, mechanical strength and flexibility of the dry film can be obtained.
Further, a monofunctional vinyl-based monomer is used to form a linear vinyl-based resin, and the vinyl-based monomer in steps (1) and (2) does not have any hydroxyl group, amino group, imino group or thiol group. By preventing the polyurethane resin (U) and the vinyl-based resin (V) from forming a covalent bond, the flexibility, mechanical strength, and flexibility of the dry film can be further improved.

工程(1)で用いる活性水素成分(A)は、第1の発明における活性水素成分(A)と同様であり、好ましいものも同様である。 The active hydrogen component (A) used in the step (1) is the same as the active hydrogen component (A) in the first invention, and the preferred one is also the same.

本発明における有機イソシアネート成分(B)としては、第1の発明における有機イソシアネート成分(B)と同様であり、好ましいものも同様である。 The organic isocyanate component (B) in the present invention is the same as the organic isocyanate component (B) in the first invention, and the preferred one is also the same.

工程(1)で用いる水酸基、アミノ基、イミノ基又はチオール基のいずれも有しない単官能のビニル系モノマー(M11)としては、第1の発明におけるビニル系モノマー(m1)〜(m7)と同様である。 The monofunctional vinyl-based monomer (M11) having no hydroxyl group, amino group, imino group or thiol group used in the step (1) is the same as the vinyl-based monomers (m1) to (m7) in the first invention. Is.

これらの内、ウレタンプレポリマー(P)の溶解性の観点から好ましいのは(m1)、(m4)、(m5)及び(m6)であり、更に好ましいのはメチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート及び(メタ)アクリル酸である。工程(1)で用いるビニル系モノマー(M11)は、1種を単独で用いても2種以上を併用してもよい。 Of these, (m1), (m4), (m5) and (m6) are preferable from the viewpoint of solubility of the urethane prepolymer (P), and methyl (meth) acrylate and ethyl (meth) are more preferable. ) Acrylate, propyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate and (meth) acrylic acid. As the vinyl-based monomer (M11) used in the step (1), one type may be used alone or two or more types may be used in combination.

工程(1)におけるウレタンプレポリマー(P)は、水酸基、アミノ基、イミノ基又はチオール基のいずれも有しない単官能のビニル系モノマー(M11)の存在下で、活性水素成分(A)と有機イソシアネート成分(B)とを、活性水素含有基(カルボキシル基、スルホ基及びスルファミン酸基を除く)に対するイソシアネート基の当量比率(イソシアネート基/活性水素含有基)が好ましくは1.01〜3、更に好ましくは1.1〜2となる割合でウレタン化反応させることにより形成される。 The urethane prepolymer (P) in the step (1) contains an active hydrogen component (A) and an organic substance in the presence of a monofunctional vinyl-based monomer (M11) having neither a hydroxyl group, an amino group, an imino group or a thiol group. The equivalent ratio of isocyanate groups (isocyanate group / active hydrogen-containing group) to the active hydrogen-containing group (excluding carboxyl group, sulfo group and sulfamic acid group) of the isocyanate component (B) is preferably 1.01 to 3, and further. It is preferably formed by a urethanization reaction at a ratio of 1.1 to 2.

工程(1)開始時の活性水素成分(A)及び有機イソシアネート成分(B)の合計重量と水酸基、アミノ基、イミノ基又はチオール基のいずれも有しない単官能のビニル系モノマー(M11)の重量比[{(A)+(B)}:(M11)]は、好ましくは40:60〜90:10、更に好ましくは50:50〜80:20、特に好ましくは55:45〜75:25である。 The total weight of the active hydrogen component (A) and the organic isocyanate component (B) at the start of the step (1) and the weight of the monofunctional vinyl monomer (M11) having neither a hydroxyl group, an amino group, an imino group or a thiol group. The ratio [{(A) + (B)}: (M11)] is preferably 40:60 to 90:10, more preferably 50:50 to 80:20, and particularly preferably 55:45 to 75:25. be.

ウレタンプレポリマー化反応は、好ましくは20〜150℃、更に好ましくは60〜110℃の反応温度で行われ、反応時間は好ましくは2〜30時間である。ウレタンプレポリマーは好ましくは0.1〜5重量%のイソシアネート基を有する。 The urethane prepolymerization reaction is preferably carried out at a reaction temperature of 20 to 150 ° C., more preferably 60 to 110 ° C., and the reaction time is preferably 2 to 30 hours. Urethane prepolymers preferably have 0.1-5% by weight isocyanate groups.

ウレタンプレポリマー化反応に際し、反応促進のため必要により触媒を用いることができる。触媒の具体例としては、例えば有機金属化合物(ジブチルスズジラウレート、ジオクチルスズジラウレート、ビスマスカルボキシレート、ビスマスアルコキシド及びジカルボニル基を有する化合物とビスマスとのキレート化合物等)、無機金属化合物(酸化ビスマス、水酸化ビスマス、ハロゲン化ビスマス等);アミン(トリエチルアミン、トリエチレンジアミン及び1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]−7−ウンデセン等)及びこれらの2種以上の併用が挙げられる。 In the urethane prepolymerization reaction, a catalyst can be used if necessary to promote the reaction. Specific examples of the catalyst include organic metal compounds (dibutyltin dilaurate, dioctyltin dilaurate, bismuth carboxylate, bismuth alkoxide, chelate compounds of bismuth with compounds having a dicarbonyl group, etc.), inorganic metal compounds (bismuth oxide, hydroxylation). Bismuth, bismuth halide, etc.); Amin (triethylamine, triethylenediamine and 1,8-diazabicyclo [5.4.0] -7-undecene, etc.) and a combination of two or more of these can be mentioned.

また、ウレタンプレポリマー化反応に際し、反応系の粘度の異常上昇を抑制するために、ラジカル捕捉剤を用いることが好ましい。 Further, in the urethane prepolymerization reaction, it is preferable to use a radical scavenger in order to suppress an abnormal increase in the viscosity of the reaction system.

ラジカル捕捉剤としては、2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノール、6−[3−(3−t−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロポキシ]−2,4,6,10−テトラ−ブチルジベンズ[d,f][1,3,2]ジオキサフォスフェピン、3−4’−ヒドロキシ−3’−5’−ジ−t−ブチルフェニル)プロピオン酸−n−オクタデシル、オクタデシル−3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)−プロピオネート、3,9−ビス[2−〔3−(3−t−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロピオニルオキシ〕−1,1ジメチルエチル]−2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5・5]ウンデカン、2,2’−メチレンビス(6−t−ブチル−4−メチルフェノール)、4,4’ブチリデンビス(6−t−ブチル−3−メチルフェノール)、3,6−ジオキサオクタメチレン=ビス[3−(3−t−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロピオナート]、4,4’−チオビス(2−t−ブチル−5−メチルフェノール)、4,4’−チオビス(6−t−ブチル−3−メチルフェノール)、チオジエチレンビス[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオナート、1,3,5−トリス(3’,5’−ジ−t−ブチル−4’−ヒドロキシベンジル)イソシアヌル酸、1,1,3−トリス(2−メチル−4−ヒドロキシ−5−t−ブチルフェニル)ブタン、ペンタエリスリチル・テトラキス[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]及び1,3,5−トリメチル−2,4,6−トリス(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)等のヒンダードフェノール系化合物等が挙げられる。ラジカル捕捉剤は、1種を単独で用いても2種以上を併用してもよい。 Examples of the radical trapping agent include 2,6-di-t-butyl-4-methylphenol and 6- [3- (3-t-butyl-4-hydroxy-5-methylphenyl) propoxy] -2,4,6. , 10-Tetra-butyldibenz [d, f] [1,3,2] dioxaphosfepine, 3-4'-hydroxy-3'-5'-di-t-butylphenyl) propionic acid-n-octadecyl , Octadecyl-3- (3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphenyl) -propionate, 3,9-bis [2- [3- (3-t-butyl-4-hydroxy-5-methylphenyl) ) Propionyloxy] -1,1 dimethylethyl] -2,4,8,10-tetraoxaspiro [5.5] undecane, 2,2'-methylenebis (6-t-butyl-4-methylphenol), 4 , 4'butylidenebis (6-t-butyl-3-methylphenol), 3,6-dioxaoctamethylene = bis [3- (3-t-butyl-4-hydroxy-5-methylphenyl) propionate], 4 , 4'-thiobis (2-t-butyl-5-methylphenol), 4,4'-thiobis (6-t-butyl-3-methylphenol), thiodiethylenebis [3- (3,5-di-) t-Butyl-4-hydroxyphenyl) propionate, 1,3,5-tris (3', 5'-di-t-butyl-4'-hydroxybenzyl) isocyanuric acid, 1,1,3-tris (2- Methyl-4-hydroxy-5-t-butylphenyl) butane, pentaerythrityl tetrakis [3- (3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate] and 1,3,5-trimethyl- Examples thereof include hindered phenol-based compounds such as 2,4,6-tris (3,5-di-t-butyl-4-hydroxybenzyl). The radical scavenger may be used alone or in combination of two or more.

ラジカル捕捉剤の使用量は、異常な粘度上昇抑止の観点からビニル系モノマー(M1)の重量を基準として、好ましくは0.01〜2重量%、更に好ましくは0.02〜1重量%である。 The amount of the radical scavenger used is preferably 0.01 to 2% by weight, more preferably 0.02 to 1% by weight, based on the weight of the vinyl-based monomer (M1) from the viewpoint of suppressing an abnormal increase in viscosity. ..

本発明における工程(2)は、工程(1)と工程(3)の間で実施される任意の工程であって、水酸基、アミノ基、イミノ基又はチオール基のいずれも有しない単官能のビニル系モノマー(M11)を追加する工程である。 Step (2) in the present invention is an arbitrary step carried out between step (1) and step (3), and is a monofunctional vinyl having neither a hydroxyl group, an amino group, an imino group or a thiol group. This is a step of adding the system monomer (M11).

工程(1)においては暴走反応の危険性の観点から、ウレタンプレポリマー(P)に対して多くのビニル系モノマー(M11)を使用することができないので、本発明における複合樹脂水性分散体中のポリウレタン樹脂(U)とビニル系樹脂(V)との重量比を所望の値にするためにビニル系モノマー(M11)を追加する必要がある場合がある。工程(2)はこのために実施する工程である。 In the step (1), since many vinyl-based monomers (M11) cannot be used for the urethane prepolymer (P) from the viewpoint of the risk of runaway reaction, the composite resin aqueous dispersion in the present invention cannot be used. It may be necessary to add a vinyl-based monomer (M11) in order to obtain a desired value in the weight ratio of the polyurethane resin (U) and the vinyl-based resin (V). Step (2) is a step carried out for this purpose.

追加するビニル系モノマー(M11)は、工程(1)で使用したビニル系モノマー(M11)と同一でも異なっていてもよい。また、工程(2)で用いるビニル系モノマー(M11)は、1種を単独で用いても2種以上を併用してもよい。 The vinyl-based monomer (M11) to be added may be the same as or different from the vinyl-based monomer (M11) used in the step (1). Further, as the vinyl-based monomer (M11) used in the step (2), one type may be used alone or two or more types may be used in combination.

工程(2)におけるビニル系モノマー(M11)として好ましいものは、工程(1)において好ましいものとして挙げたものと同様のものが挙げられる。
また、工程(1)においては、ビニル系モノマー(M11)の内、ビニル系炭化水素(m2)はウレタンプレポリマー(P)の溶解性があまり良くないことから、好ましいモノマーに挙げられていないが、工程(2)における追加用のビニル系モノマー(M11)として、特に(m2)の内の炭素数8〜20の芳香族ビニル系炭化水素(特にスチレン)を乾燥皮膜の機械的強度の観点から好ましく用いることができる。
Preferred vinyl-based monomers (M11) in step (2) include those similar to those listed as preferred in step (1).
Further, in the step (1), among the vinyl-based monomers (M11), the vinyl-based hydrocarbon (m2) is not listed as a preferable monomer because the solubility of the urethane prepolymer (P) is not so good. As an additional vinyl monomer (M11) in the step (2), an aromatic vinyl hydrocarbon (particularly styrene) having 8 to 20 carbon atoms in (m2) is used from the viewpoint of the mechanical strength of the dry film. It can be preferably used.

本発明における工程(3)は、工程(1)で得られたウレタンプレポリマー(P)の溶液又は工程(2)を実施した場合には工程(2)で得られたウレタンプレポリマー(P)の溶液を水性媒体に分散させて水性分散体(α)を得る工程である。 The step (3) in the present invention is a solution of the urethane prepolymer (P) obtained in the step (1) or, when the step (2) is carried out, the urethane prepolymer (P) obtained in the step (2). This is a step of dispersing the solution of the above in an aqueous medium to obtain an aqueous dispersion (α).

工程(3)で用いる水性媒体としては、水及び水と有機溶剤との混合物が挙げられる。
有機溶剤としては、ケトン系溶剤(例えばアセトン及びメチルエチルケトン)、エステル系溶剤(例えば酢酸エチル)、エーテル系溶剤(例えばテトラヒドロフラン)、アミド系溶剤(例えばN,N−ジメチルホルムアミド及びN−メチルピロリドン)、アルコール系溶剤(例えばイソプロピルアルコール)及び芳香族炭化水素系溶剤(例えばトルエン)等が挙げられる。有機溶剤は1種を単独で用いても2種以上を併用してもよい。
Examples of the aqueous medium used in the step (3) include water and a mixture of water and an organic solvent.
Examples of the organic solvent include ketone solvents (for example, acetone and methyl ethyl ketone), ester solvents (for example, ethyl acetate), ether solvents (for example, tetrahydrofuran), amide solvents (for example, N, N-dimethylformamide and N-methylpyrrolidone), and the like. Examples thereof include alcohol-based solvents (for example, isopropyl alcohol) and aromatic hydrocarbon-based solvents (for example, toluene). One type of organic solvent may be used alone, or two or more types may be used in combination.

反応液を水性媒体に分散させる際、分散安定性の観点から界面活性剤(C)を使用することが好ましい。また、分散安定性の観点からポリウレタン樹脂(U)の構成単量体としてイオン性基と活性水素原子を有する化合物(a3)を用いることが好ましい。 When the reaction solution is dispersed in an aqueous medium, it is preferable to use a surfactant (C) from the viewpoint of dispersion stability. Further, from the viewpoint of dispersion stability, it is preferable to use a compound (a3) having an ionic group and an active hydrogen atom as a constituent monomer of the polyurethane resin (U).

界面活性剤(C)としては、ラジカル反応性基を有する反応性界面活性剤(C1)及び非反応性界面活性剤(C2)が挙げられ、1種を単独で使用してもよいし、反応性界面活性剤(C1)と非反応性界面活性剤(C2)の併用を含めて2種以上を併用してもよい。これらの内、乾燥皮膜の耐水性の観点から反応性界面活性剤(C1)が好ましい。 Examples of the surfactant (C) include a reactive surfactant (C1) having a radically reactive group and a non-reactive surfactant (C2), and one of them may be used alone or a reaction. Two or more kinds may be used in combination including the combination of the sex surfactant (C1) and the non-reactive surfactant (C2). Of these, the reactive surfactant (C1) is preferable from the viewpoint of water resistance of the dry film.

反応性界面活性剤(C1)としては、ラジカル反応性を有するものであれば特に制限されるものではないが、具体的にはアデカリアソープ[登録商標、(株)ADEKA製]SE−10N、SR−10、SR−20、SR−30、ER−20、ER−30、アクアロン[登録商標、第一工業製薬(株)製]HS−10、KH−05、KH−10、KH−1025、エレミノール[登録商標、三洋化成工業(株)製]JS−20、ラテムル[登録商標、花王(株)製]PD−104、PD−420、PD−430、イオネット[登録商標、三洋化成工業(株)製]MO−200等が挙げられる。 The reactive surfactant (C1) is not particularly limited as long as it has radical reactivity, but specifically, Adecaria Soap [registered trademark, manufactured by ADEKA Corporation] SE-10N, SR-10, SR-20, SR-30, ER-20, ER-30, Aqualon [registered trademark, manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.] HS-10, KH-05, KH-10, KH-1025, Eleminor [registered trademark, manufactured by Sanyo Kasei Kogyo Co., Ltd.] JS-20, Latemul [registered trademark, manufactured by Kao Co., Ltd.] PD-104, PD-420, PD-430, Ionet [registered trademark, manufactured by Sanyo Kasei Kogyo Co., Ltd.] )] MO-200 and the like.

非反応性活性剤(C2)としては、ノニオン性界面活性剤(C21)、アニオン性界面活性剤(C22)、カチオン性界面活性剤(C23)、両性界面活性剤(C24)及びその他の乳化分散剤(C25)が挙げられる。 Non-reactive activators (C2) include nonionic surfactants (C21), anionic surfactants (C22), cationic surfactants (C23), amphoteric surfactants (C24) and other emulsified dispersions. Agent (C25) can be mentioned.

ノニオン性界面活性剤(C21)としては、例えばAO付加型ノニオン性界面活性剤及び多価アルコール型ノニオン性界面活性剤が挙げられる。AO付加型としては、炭素数10〜20の脂肪族アルコールのエチレンオキサイド(以下、EOと略記)付加物、フェノールのEO付加物、ノニルフェノールのEO付加物、炭素数8〜22のアルキルアミンのEO付加物及びポリ(オキシプロピレン)グリコールのEO付加物等が挙げられ、多価アルコール型としては、多価(3〜8価又はそれ以上)アルコール(炭素数2〜30)の脂肪酸(炭素数8〜24)エステル(例えばグリセリンモノステアレート、グリセリンモノオレエート、ソルビタンモノラウレート及びソルビタンモノオレエート等)及びアルキル(炭素数4〜24)ポリ(重合度1〜10)グリコシド等が挙げられる。 Examples of the nonionic surfactant (C21) include an AO-added nonionic surfactant and a polyhydric alcohol-based nonionic surfactant. Examples of the AO addition type include ethylene oxide (hereinafter abbreviated as EO) adduct of an aliphatic alcohol having 10 to 20 carbon atoms, EO adduct of phenol, EO adduct of nonylphenol, and EO of alkylamine having 8 to 22 carbon atoms. Examples thereof include adducts and EO adducts of poly (oxypropylene) glycol, and examples of the polyhydric alcohol type include fatty acids (8 carbon atoms) of polyhydric (3 to 8 or more) alcohols (2 to 30 carbon atoms). -24) Esters (eg, glycerin monostearate, glycerin monooleate, sorbitan monolaurate, sorbitan monooleate, etc.) and alkyl (4 to 24 carbon atoms) poly (polymerization degree 1 to 10) glycosides and the like can be mentioned.

アニオン性界面活性剤(C22)としては、例えば炭素数8〜24の炭化水素基を有するエーテルカルボン酸又はその塩[ラウリルエーテル酢酸ナトリウム及び(ポリ)オキシエチレン(付加モル数1〜100)ラウリルエーテル酢酸ナトリウム等];炭素数8〜24の炭化水素基を有する硫酸エステル又はエーテル硫酸エステル及びそれらの塩[ラウリル硫酸ナトリウム、(ポリ)オキシエチレン(付加モル数1〜100)ラウリル硫酸ナトリウム、(ポリ)オキシエチレン(付加モル数1〜100)ラウリル硫酸トリエタノールアミン及び(ポリ)オキシエチレン(付加モル数1〜100)ヤシ油脂肪酸モノエタノールアミド硫酸ナトリウム等];炭素数8〜24の炭化水素基を有するスルホン酸塩[ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム等];炭素数8〜24の炭化水素基を1個又は2個有するスルホコハク酸塩;炭素数8〜24の炭化水素基を有するリン酸エステル又はエーテルリン酸エステル及びそれらの塩[ラウリルリン酸ナトリウム及び(ポリ)オキシエチレン(付加モル数1〜100)ラウリルエーテルリン酸ナトリウム等];炭素数8〜24の炭化水素基を有する脂肪酸塩[ラウリン酸ナトリウム及びラウリン酸トリエタノールアミン等];炭素数8〜24の炭化水素基を有するアシル化アミノ酸塩[ヤシ油脂肪酸メチルタウリンナトリウム、ヤシ油脂肪酸サルコシンナトリウム、ヤシ油脂肪酸サルコシントリエタノールアミン、N−ヤシ油脂肪酸アシル−L−グルタミン酸トリエタノールアミン、N−ヤシ油脂肪酸アシル−L−グルタミン酸ナトリウム及びラウロイルメチル−β−アラニンナトリウム等]が挙げられる。 Examples of the anionic surfactant (C22) include ether carboxylic acid having a hydrocarbon group having 8 to 24 carbon atoms or a salt thereof [lauryl ether sodium acetate and (poly) oxyethylene (additional molars 1 to 100) lauryl ether. Sodium acetate, etc.]; Sulfonate or ether sulfate having a hydrocarbon group having 8 to 24 carbon atoms and salts thereof [sodium lauryl sulfate, (poly) oxyethylene (additional moles 1 to 100) sodium lauryl sulfate, (poly) ) Oxyethylene (additional moles 1 to 100) triethanolamine lauryl sulfate and (poly) oxyethylene (additional moles 1 to 100) coconut oil fatty acid monoethanolamide sodium sulfate, etc.]; hydrocarbon groups having 8 to 24 carbon atoms Sulfonate having (sodium dodecylbenzene sulfonate, etc.); sulfosuccinate having one or two hydrocarbon groups having 8 to 24 carbon atoms; phosphate ester or ether having a hydrocarbon group having 8 to 24 carbon atoms. Sulfonic acid ester and salts thereof [sodium lauryl phosphate and (poly) oxyethylene (additional moles 1 to 100) sodium lauryl ether phosphate, etc.]; fatty acid salt having a hydrocarbon group having 8 to 24 carbon atoms [lauric acid] Sodium and triethanolamine laurate, etc.]; Aylated amino acid salt having a hydrocarbon group having 8 to 24 carbon atoms [sodium coconut oil fatty acid methyl taurine, sodium coconut oil fatty acid sarcosin sodium, coconut oil fatty acid sarcosin triethanolamine, N-palm Oil fatty acid acyl-L-glutamate triethanolamine, N-palm oil fatty acid acyl-L-sodium glutamate, sodium lauroylmethyl-β-alanine, etc.] can be mentioned.

カチオン性界面活性剤(C23)としては、例えば、第4級アンモニウム塩型[塩化ステアリルトリメチルアンモニウム、塩化ベヘニルトリメチルアンモニウム、塩化ジステアリルジメチルアンモニウム及びエチル硫酸ラノリン脂肪酸アミノプロピルエチルジメチルアンモニウム等]並びにアミン塩型[ステアリン酸ジエチルアミノエチルアミド乳酸塩、ジラウリルアミン塩酸塩及びオレイルアミン乳酸塩等]が挙げられる。 Examples of the cationic surfactant (C23) include quaternary ammonium salt types [stearyltrimethylammonium chloride, behenyltrimethylammonium chloride, distearyldimethylammonium chloride, lanolin fatty acid ethylsulfate fatty acid aminopropylethyldimethylammonium, etc.] and amine salts. Types [diethylaminoethylamide stearate, dilaurylamine hydrochloride, oleylamine, etc.] can be mentioned.

両性界面活性剤(C24)としては、例えば、ベタイン型両性界面活性剤[ヤシ油脂肪酸アミドプロピルジメチルアミノ酢酸ベタイン、ラウリルジメチルアミノ酢酸ベタイン、2−アルキル−N−カルボキシメチル−N−ヒドロキシエチルイミダゾリニウムベタイン、ラウリルヒドロキシスルホベタイン及びラウロイルアミドエチルヒドロキシエチルカルボキシメチルベタインヒドロキシプロピルリン酸ナトリウム等]並びにアミノ酸型両性界面活性剤[β−ラウリルアミノプロピオン酸ナトリウム等]が挙げられる。 Examples of the amphoteric tenside agent (C24) include betaine-type amphoteric tenside agents [coconut oil fatty acid amidopropyldimethylaminoacetate betaine, lauryldimethylaminoacetate betaine, 2-alkyl-N-carboxymethyl-N-hydroxyethyl imidazole. Nium betaine, lauryl hydroxysulfobetaine, lauroylamide ethyl hydroxyethyl carboxymethyl betaine sodium hydroxypropyl phosphate, etc.] and amino acid amphoteric tenside [β-lauryl aminopropionate, etc.] can be mentioned.

その他の乳化分散剤(C25)としては、例えばポリビニルアルコール、デンプン及びその誘導体、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース及びヒドロキシエチルセルロース等のセルロース誘導体並びにポリアクリル酸ソーダ等のカルボキシル基含有(共)重合体及び米国特許第5906704号明細書に記載のウレタン基又はエステル基を有する乳化分散剤[例えばポリカプロラクトンポリオールとポリエーテルジオールをポリイソシアネートで連結させたもの]等が挙げられる。 Other emulsifying dispersants (C25) include, for example, polyvinyl alcohol, starch and derivatives thereof, cellulose derivatives such as carboxymethyl cellulose, methyl cellulose and hydroxyethyl cellulose, carboxyl group-containing (co) polymers such as sodium polyacrylate, and US Patent No. Examples thereof include the emulsion dispersant having a urethane group or an ester group described in 5906704 (for example, a polycaprolactone polyol and a polyether diol linked with a polyisocyanate).

界面活性剤(C)の使用量は、乾燥皮膜の耐水性及び分散安定性の観点から、ビニル系モノマー(M11)の重量又は後述の工程(5)で単官能のビニル系モノマー(M1)を用いる場合は(M11)及び(M1)の合計重量を基準として、好ましくは0.5〜10重量%、好ましくは1〜5重量%である。 The amount of the surfactant (C) used is determined by the weight of the vinyl-based monomer (M11) or the monofunctional vinyl-based monomer (M1) in the step (5) described later from the viewpoint of water resistance and dispersion stability of the dry film. When used, it is preferably 0.5 to 10% by weight, preferably 1 to 5% by weight, based on the total weight of (M11) and (M1).

工程(1)における活性水素成分(A)にイオン性基と活性水素原子を有する化合物(a3)を用いた場合、アニオン性基と活性水素原子を含有する化合物(a31)及びカチオン性基と活性水素原子を含有する化合物(a32)の塩に用いられる中和剤は、ウレタンプレポリマー化反応前、ウレタンプレポリマー化反応中、ウレタンプレポリマー化反応後、水分散工程[工程(3)]前、水分散工程中又は水分散工程後のいずれの時期に添加してもよいが、水性分散体(α)の安定性の観点から水分散工程前又は水分散工程中に添加することが好ましい。
工程(3)の実施温度は好ましくは0〜100℃であり、時間は好ましくは1〜180分である。
When the compound (a3) having an ionic group and an active hydrogen atom is used for the active hydrogen component (A) in the step (1), the compound (a31) containing an anionic group and an active hydrogen atom and the cationic group and the activity The neutralizing agent used for the salt of the compound (a32) containing a hydrogen atom is before the urethane prepolymerization reaction, during the urethane prepolymerization reaction, after the urethane prepolymerization reaction, and before the water dispersion step [step (3)]. , It may be added at any time during the water dispersion step or after the water dispersion step, but it is preferable to add it before the water dispersion step or during the water dispersion step from the viewpoint of the stability of the aqueous dispersion (α).
The implementation temperature of the step (3) is preferably 0 to 100 ° C., and the time is preferably 1 to 180 minutes.

本発明における工程(4)は、工程(3)で得られた水性分散体(α)中のウレタンプレポリマー(P)を鎖伸長剤(E)で伸長させる工程である。 The step (4) in the present invention is a step of extending the urethane prepolymer (P) in the aqueous dispersion (α) obtained in the step (3) with the chain extender (E).

鎖伸長剤(E)としては、第1の発明における鎖伸長剤(E)と同様であり、好ましいものも同様である。 The chain extender (E) is the same as the chain extender (E) in the first invention, and the preferred one is also the same.

鎖伸長剤(E)は、1種を単独で用いても2種以上を併用してもよい。
尚、鎖伸長剤(E)は、工程(1)における活性水素成分(A)として用いることもできる。
工程(4)の実施温度は好ましくは0〜100℃であり、時間は好ましくは1〜120分である。
The chain extender (E) may be used alone or in combination of two or more.
The chain extender (E) can also be used as the active hydrogen component (A) in the step (1).
The implementation temperature of the step (4) is preferably 0 to 100 ° C., and the time is preferably 1 to 120 minutes.

本発明における工程(5)は、工程(4)と下記工程(6)の間で実施される任意の工程であって、単官能のビニル系モノマー(M1)を追加する工程である。 The step (5) in the present invention is an arbitrary step carried out between the step (4) and the following step (6), and is a step of adding a monofunctional vinyl-based monomer (M1).

工程(1)で用いるビニル系モノマー(M11)は、ポリウレタン樹脂(U)にエチレン性不飽和結合基が導入されないように水酸基、アミノ基、イミノ基又はチオール基のいずれも有しないものを用いる必要があるが、工程(5)で用いるビニル系モノマー(M1)には、水酸基、アミノ基、イミノ基又はチオール基を有する単官能のビニル系モノマー(M12)を用いることができる。これらのビニル系モノマーを用いることにより、ビニル系樹脂(V)に水酸基、アミノ基、イミノ基又はチオール基が導入され、乾燥皮膜の基材への密着性が向上し、また、複合樹脂水性分散体に水酸基、アミノ基、イミノ基又はチオール基と反応性を有する後述の架橋剤を併用することにより、乾燥皮膜の機械的強度を向上させることができる。 The vinyl-based monomer (M11) used in the step (1) needs to have no hydroxyl group, amino group, imino group or thiol group so that the ethylenically unsaturated bond group is not introduced into the polyurethane resin (U). However, as the vinyl-based monomer (M1) used in the step (5), a monofunctional vinyl-based monomer (M12) having a hydroxyl group, an amino group, an imino group or a thiol group can be used. By using these vinyl-based monomers, a hydroxyl group, an amino group, an imino group or a thiol group is introduced into the vinyl-based resin (V), the adhesion of the dry film to the substrate is improved, and the composite resin is aqueously dispersed. The mechanical strength of the dry film can be improved by using a cross-linking agent described below having a reactivity with a hydroxyl group, an amino group, an imino group or a thiol group in combination with the body.

水酸基、アミノ基、イミノ基又はチオール基を有する単官能のビニル系モノマー(M12)としては、第1の発明における水酸基含有ビニル系モノマー(m8)、アミノ基又はイミノ基含有ビニル系モノマー(m9)及びチオール基含有ビニル系モノマー(m10)と同様であり、好ましいものも同様である。 Examples of the monofunctional vinyl-based monomer (M12) having a hydroxyl group, an amino group, an imino group or a thiol group include the hydroxyl group-containing vinyl-based monomer (m8), the amino group- or imino group-containing vinyl-based monomer (m9) in the first invention. And the same as the thiol group-containing vinyl-based monomer (m10), and the preferred one is also the same.

ビニル系モノマー(M1)には、水酸基、アミノ基、イミノ基又はチオール基のいずれも有しない単官能のビニル系モノマー(M11)を用いることもできる。この場合、工程(1)で使用したビニル系モノマー(M11)と同一でも異なっていてもよい。ビニル系モノマー(M1)は、1種を単独で用いても2種以上を併用してもよい。
工程(5)の実施温度は好ましくは0〜100℃であり、時間は好ましくは1〜180分である。
As the vinyl-based monomer (M1), a monofunctional vinyl-based monomer (M11) having neither a hydroxyl group, an amino group, an imino group or a thiol group can also be used. In this case, it may be the same as or different from the vinyl-based monomer (M11) used in the step (1). As the vinyl-based monomer (M1), one type may be used alone or two or more types may be used in combination.
The implementation temperature of the step (5) is preferably 0 to 100 ° C., and the time is preferably 1 to 180 minutes.

本発明における工程(6)は、水性分散体(α)中のビニル系モノマー(M11)又は工程(5)を実施した場合にはビニル系モノマー(M11)及び(M1)を重合させる工程である。 The step (6) in the present invention is a step of polymerizing the vinyl-based monomer (M11) in the aqueous dispersion (α) or the vinyl-based monomer (M11) and (M1) when the step (5) is carried out. ..

工程(6)での重合に用いられる重合開始剤としては、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム及び過硫酸アンモニウム等の過硫酸塩系開始剤;アゾビスイソブチロニトリル等のアゾ系開始剤;過酸化ベンゾイル、クメンヒドロパーオキサイド、tert−ブチルパーオキシベンゾエート及びtert−ブチルヒドロパーオキサイド等の有機過酸化物類;過酸化水素;等一般的なラジカル重合開始剤を用いることができ、これらを単独で使用してもよいし、2種以上を混合して使用してもよい。また、重合開始剤の使用量は、重合に使用するビニル系モノマー(M11)及び(M1)の合計重量を基準として、0.05〜5重量%であることが好ましい。
これら開始剤は重合開始時に必要量を一括して使用してもよいし、分割して任意の時間ごとに添加してもよい。
As the polymerization initiator used for the polymerization in the step (6), a persulfate-based initiator such as sodium persulfate, potassium persulfate and ammonium persulfate; an azo-based initiator such as azobisisobutyronitrile; Organic peroxides such as benzoyl, cumene hydroperoxide, tert-butyl peroxybenzoate and tert-butyl hydroperoxide; hydrogen peroxide; etc. Common radical polymerization initiators can be used, and these can be used alone. It may be used, or two or more kinds may be mixed and used. The amount of the polymerization initiator used is preferably 0.05 to 5% by weight based on the total weight of the vinyl-based monomers (M11) and (M1) used for the polymerization.
These initiators may be used in a batch in a required amount at the start of polymerization, or may be divided and added at arbitrary time intervals.

重合においては、必要に応じて上記重合開始剤と共に還元剤を使用してもよい。このような還元剤としては、アスコルビン酸、酒石酸、クエン酸、ブドウ糖及びホルムアルデヒドスルホキシラート金属塩等の還元性有機化合物並びにチオ硫酸ナトリウム、亜硫酸ナトリウム、重亜硫酸ナトリウム及びメタ重亜硫酸ナトリウム等の還元性無機化合物等が挙げられる。 In the polymerization, a reducing agent may be used together with the above-mentioned polymerization initiator, if necessary. Such reducing agents include reducing organic compounds such as ascorbic acid, tartaric acid, citric acid, glucose and formaldehyde sulfoxylate metal salts, and reducing properties such as sodium thiosulfite, sodium sulfite, sodium bisulfite and sodium metabisulfite. Inorganic compounds and the like can be mentioned.

また、重合においては、必要に応じて連鎖移動剤を使用してもよい。このような連鎖移動剤としては、n−ドデシルメルカプタン、tert−ドデシルメルカプタン、n−ブチルメルカプタン、2−エチルヘキシルチオグリコレート、2−メルカプトエタノール、β−メルカプトプロピオン酸及びα−メチルスチレンダイマー等が挙げられる。
更に必要に応じて、緩衝剤として、酢酸ナトリウム、クエン酸ナトリウム、重炭酸ナトリウム等が、また、保護コロイドとしてポリビニルアルコール、水溶性セルロース誘導体及びポリメタクリル酸のアルカリ金属塩等が適量使用できる。
Further, in the polymerization, a chain transfer agent may be used if necessary. Examples of such chain transfer agents include n-dodecyl mercaptan, tert-dodecyl mercaptan, n-butyl mercaptan, 2-ethylhexylthioglycolate, 2-mercaptoethanol, β-mercaptopropionic acid, α-methylstyrene dimer and the like. Be done.
Further, if necessary, sodium acetate, sodium citrate, sodium bicarbonate and the like can be used as a buffer, and polyvinyl alcohol, a water-soluble cellulose derivative, an alkali metal salt of polymethacrylic acid and the like can be used as a protective colloid in an appropriate amount.

重合反応は、好ましくは20℃〜150℃、更に好ましくは40℃〜100℃の範囲で行われる。温度が20℃未満の場合は、重合速度が遅くなる場合がある。また、温度が150℃を超えると重合反応を制御することが難しくなる場合がある。反応時間は好ましくは1分〜50時間である。重合反応は不活性ガス存在下で行うことが好ましい。 The polymerization reaction is preferably carried out in the range of 20 ° C. to 150 ° C., more preferably 40 ° C. to 100 ° C. If the temperature is less than 20 ° C., the polymerization rate may slow down. Further, if the temperature exceeds 150 ° C., it may be difficult to control the polymerization reaction. The reaction time is preferably 1 minute to 50 hours. The polymerization reaction is preferably carried out in the presence of an inert gas.

工程(1)〜(6)に用いる製造装置は特に限定されず、混合・分散能力のある装置であれば使用可能であるが、温度調整及び混合・分散能力等の観点から、回転式混合・分散装置を用いることが好ましい。
回転式混合・分散装置としては、例えばマックスブレンドやヘリカル翼等の一般的な攪拌羽を有する混合装置、TKホモミキサー[プライミクス(株)製]、クレアミックス[エムテクニック(株)製]、フィルミックス[プライミクス(株)製]、ウルトラターラックス[IKA(株)製]、エバラマイルダー[荏原製作所(株)製]、キャビトロン(ユーロテック社製)及びバイオミキサー[日本精機(株)製]等が例示される。
The manufacturing equipment used in steps (1) to (6) is not particularly limited, and any equipment having mixing / dispersing ability can be used, but from the viewpoint of temperature adjustment, mixing / dispersing ability, etc., rotary mixing / dispersion / It is preferable to use a disperser.
Examples of the rotary mixing / dispersing device include a mixing device having general stirring blades such as Max Blend and helical blades, TK Homo Mixer [manufactured by Primix Corporation], Claire Mix [manufactured by M-Technique Co., Ltd.], and Phil. Mix [manufactured by Primix Corporation], Ultra Turlux [manufactured by IKA Co., Ltd.], Ebara Milder [manufactured by Ebara Corporation], Cavitron (manufactured by Eurotech Co., Ltd.) and Biomixer [manufactured by Nippon Seiki Co., Ltd.] Etc. are exemplified.

本発明においては、その任意の製造工程において有機溶剤を使用することができ、その後の工程で脱溶剤することもできる。
有機溶剤としては特に限定されず、炭素数3〜10のケトン系溶剤(アセトン、メチルエチルケトン及びメチルイソブチルケトン等)、炭素数2〜10のエステル系溶剤(酢酸エチル、酢酸ブチル及びγ−ブチロラクトン等)、炭素数4〜10のエーテル系溶剤(ジオキサン、テトラヒドロフラン、エチルセロソルブ及びジエチレングリコールジメチルエーテル等)、炭素数3〜10のアミド系溶剤(N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドン及びN−メチルカプロラクタム等)、炭素数2〜10のスルホキシド系溶剤(ジメチルスルホキシド等)、炭素数1〜8のアルコール系溶剤(メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール及びオクタノール等)及び炭素数4〜10の炭化水素系溶剤(シクロヘキサン、トルエン及びキシレン等)等が挙げられる。有機溶剤を使用した場合、その後の工程で脱溶剤を行ってもよい。
In the present invention, the organic solvent can be used in any of the manufacturing steps thereof, and the solvent can be removed in the subsequent steps.
The organic solvent is not particularly limited, and a ketone solvent having 3 to 10 carbon atoms (acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, etc.) and an ester solvent having 2 to 10 carbon atoms (ethyl acetate, butyl acetate, γ-butyrolactone, etc.) , Ether solvents with 4 to 10 carbon atoms (dioxane, tetrahydrofuran, ethyl cellosolve, diethylene glycol dimethyl ether, etc.), amide solvents with 3 to 10 carbon atoms (N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N-methyl, etc.) -2-Pyrrolidone and N-methylcaprolactam, etc.), sulfoxide solvents with 2 to 10 carbon atoms (dimethyl sulfoxide, etc.), alcohol solvents with 1 to 8 carbon atoms (methanol, ethanol, isopropyl alcohol, octanol, etc.) and carbon atoms Examples thereof include 4 to 10 hydrocarbon solvents (cyclohexane, toluene, xylene, etc.). When an organic solvent is used, the solvent may be removed in the subsequent step.

上述の通り、本発明においては、活性水素成分(A)、有機イソシアネート成分(B)及び鎖伸長剤(E)の内の少なくとも1種に3官能以上の化合物を用いることにより、ポリウレタン樹脂(U)に架橋構造を導入する。 As described above, in the present invention, the polyurethane resin (U) is obtained by using a trifunctional or higher functional compound for at least one of the active hydrogen component (A), the organic isocyanate component (B) and the chain extender (E). ) Introduce a crosslinked structure.

活性水素成分(A)、有機イソシアネート成分(B)、鎖伸長剤(E)の内、上記目的に用いる3官能以上の化合物として好ましいのは、第1の発明における3官能以上の化合物として好ましいものと同様である。 Among the active hydrogen component (A), the organic isocyanate component (B), and the chain extender (E), the trifunctional or higher functional compound used for the above purpose is preferable as the trifunctional or higher functional compound in the first invention. Is similar to.

乾燥皮膜の機械的強度の観点から、鎖伸長剤(E)に3官能以上の化合物を用いることによりポリウレタン樹脂(U)に架橋構造を導入することが好ましい。 From the viewpoint of the mechanical strength of the dry film, it is preferable to introduce a crosslinked structure into the polyurethane resin (U) by using a trifunctional or higher functional compound as the chain extender (E).

本発明における複合樹脂水性分散体中のポリウレタン樹脂(U)とビニル系樹脂(V)の重量比[(U):(V)]は、分散安定性及び乾燥皮膜の柔軟性、機械的強度、可とう性、透明性及び光沢性の観点から、好ましくは20:80〜80:20、更に好ましくは30:70〜70:30、特に好ましくは40:60〜60:40である。 The weight ratio [(U): (V)] of the polyurethane resin (U) and the vinyl resin (V) in the aqueous dispersion of the composite resin in the present invention determines the dispersion stability, the flexibility of the dry film, and the mechanical strength. From the viewpoint of flexibility, transparency and glossiness, it is preferably 20:80 to 80:20, more preferably 30:70 to 70:30, and particularly preferably 40:60 to 60:40.

本発明における複合樹脂水性分散体は、架橋剤、粘度調整剤、消泡剤、防腐剤、耐候安定化剤及び凍結防止剤等を含有することができ、具体例は第1の発明におけるものと同様であり、好ましい含有量も同様である。 The composite resin aqueous dispersion in the present invention can contain a cross-linking agent, a viscosity modifier, a defoaming agent, a preservative, a weather-resistant stabilizer, an antifreeze agent, and the like, and specific examples thereof are those in the first invention. The same is true, and the preferred content is also the same.

本発明における複合樹脂水性分散体中の粒子の体積平均粒子径(Dv)は、複合樹脂水性分散体のハンドリング性及び分散安定性の観点から、好ましくは0.01〜1μm、更に好ましくは0.02〜0.7μm、特に好ましくは0.03〜0.4μmである。(Dv)は、光散乱粒度分布測定装置[ELS−8000{大塚電子(株)製}]を用いて測定される。 The volume average particle diameter (Dv) of the particles in the composite resin aqueous dispersion in the present invention is preferably 0.01 to 1 μm, more preferably 0., from the viewpoint of handleability and dispersion stability of the composite resin aqueous dispersion. It is 02 to 0.7 μm, particularly preferably 0.03 to 0.4 μm. (Dv) is measured using a light scattering particle size distribution measuring device [ELS-8000 {manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.}].

本発明における複合樹脂水性分散体の固形分濃度(揮発性成分以外の成分の含有量)は、水性分散体の取り扱い易さの観点から、好ましくは20〜65重量%、更に好ましくは25〜55重量%である。固形分濃度は、水性分散体約1gをペトリ皿上にうすく伸ばし、精秤した後、循環式定温乾燥機を用いて130℃で、45分間加熱した後の重量を精秤し、加熱前の重量に対する加熱後の残存重量の割合(百分率)を計算することにより得ることができる。 The solid content concentration (content of components other than volatile components) of the composite resin aqueous dispersion in the present invention is preferably 20 to 65% by weight, more preferably 25 to 55, from the viewpoint of ease of handling of the aqueous dispersion. By weight%. For the solid content concentration, about 1 g of the aqueous dispersion was thinly spread on a Petri dish, weighed precisely, and then heated at 130 ° C. for 45 minutes using a circulating constant temperature dryer, and then weighed and weighed before heating. It can be obtained by calculating the ratio (percentage) of the residual weight after heating to the weight.

本発明における複合樹脂水性分散体の25℃における粘度は、好ましくは10〜100,000mPa・s、更に好ましくは10〜5,000mPa・sである。粘度はBL型粘度計を用いて測定することができる。
本発明における複合樹脂水性分散体の25℃におけるpHは、好ましくは2〜12、更に好ましくは4〜10である。pHは、pH Meter M−12[堀場製作所(株)製]を用いて測定することができる。
The viscosity of the aqueous dispersion of the composite resin in the present invention at 25 ° C. is preferably 10 to 100,000 mPa · s, more preferably 10 to 5,000 mPa · s. The viscosity can be measured using a BL type viscometer.
The pH of the aqueous dispersion of the composite resin in the present invention at 25 ° C. is preferably 2 to 12, and more preferably 4 to 10. The pH can be measured using a pH Meter M-12 [manufactured by HORIBA, Ltd.].

以下本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。尚、以下において部は重量部を表す。 Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples. In the following, the part represents the weight part.

<実施例1>(第2の発明の製造方法)
撹拌機及び加熱装置を備えた簡易加圧反応装置に表1に記載の種類と量の活性水素成分(A)、有機イソシアネート成分(B)、ラジカル捕捉剤及び工程(1)におけるビニル系モノマー(M11)を仕込んで80℃で10時間攪拌してウレタン化反応を行ってウレタンプレポリマー(P−1)を得た後、工程(2)におけるビニル系モノマー(M11)を仕込んで撹拌均一化することでウレタンプレポリマー(P−1)の溶液を得た。
表2に記載の処方に従って、得られたウレタンプレポリマー(P−1)の溶液500.0部に中和剤としてのトリエチルアミン15.7部及び反応性界面活性剤(C1)としてのエレミノールJS−20[三洋化成工業(株)製]26.0部(固形分:10.0部)を加えて均一溶液とした後、200rpmで撹拌しながらイオン交換水828.0部を加えて(P−1)の溶液を分散させた。得られた分散液に鎖伸長剤(E)としてのエチレンジアミン5.0重量%水溶液4.7部及びジエチレントリアミン5.0重量%水溶液40.7部を加えて25℃で鎖伸長反応を行った。窒素気流下で80℃まで昇温し、重合開始剤としての過硫酸ナトリウム10重量%水溶液8.0部を添加して、80℃で3時間重合させ複合樹脂水性分散体(Q−1)を得た。
<Example 1> (Manufacturing method of the second invention)
A simple pressurizing reaction device equipped with a stirrer and a heating device includes the types and amounts of the active hydrogen component (A), the organic isocyanate component (B), the radical trapping agent, and the vinyl-based monomer in the step (1) shown in Table 1. M11) is charged and stirred at 80 ° C. for 10 hours to carry out a urethanization reaction to obtain a urethane prepolymer (P-1), and then the vinyl monomer (M11) in the step (2) is charged to make the stirring uniform. As a result, a solution of urethane prepolymer (P-1) was obtained.
According to the formulation shown in Table 2, 15.7 parts of triethylamine as a neutralizing agent and eleminol JS- as a reactive surfactant (C1) were added to 500.0 parts of a solution of the obtained urethane prepolymer (P-1). 20 [Manufactured by Sanyo Chemical Industries, Ltd.] 26.0 parts (solid content: 10.0 parts) was added to make a uniform solution, and then 828.0 parts of ion-exchanged water was added while stirring at 200 rpm (P-). The solution of 1) was dispersed. 4.7 parts of an ethylenediamine 5.0% by weight aqueous solution and 40.7 parts of a diethylenetriamine 5.0% by weight aqueous solution as a chain extender (E) were added to the obtained dispersion, and a chain extension reaction was carried out at 25 ° C. The temperature was raised to 80 ° C. under a nitrogen stream, 8.0 parts of a 10 wt% aqueous solution of sodium persulfate as a polymerization initiator was added, and the mixture was polymerized at 80 ° C. for 3 hours to obtain a composite resin aqueous dispersion (Q-1). Obtained.

<実施例2〜4>(第2の発明の製造方法)
表1に記載の各原料を用いて、実施例1と同様にしてウレタンプレポリマー(P−2)〜(P−4)溶液を製造し、表2に記載の各原料を用いて、実施例1と同様にして複合樹脂水性分散体(Q−2)〜(Q−4)を得た。実施例2は工程(2)を省略した。
<Examples 2 to 4> (Manufacturing method of the second invention)
Urethane prepolymer (P-2) to (P-4) solutions were produced using each of the raw materials shown in Table 1 in the same manner as in Example 1, and each raw material shown in Table 2 was used in Examples. Composite resin aqueous dispersions (Q-2) to (Q-4) were obtained in the same manner as in 1. In Example 2, step (2) was omitted.

<実施例5>(第2の発明の製造方法)
表1に記載の各原料を用いて、実施例1と同様にしてウレタンプレポリマー(P−5)溶液を製造した。表2に記載の各原料を用いて、実施例1と同様にして(P−5)の溶液を分散させた後、鎖伸長反応を行った。次いで、工程(5)におけるビニル系モノマー(M12)としてヒドロキシエチルメタクリレート17.0部を添加して、窒素気流下で80℃まで昇温し、重合開始剤としての過硫酸カリウム10重量%水溶液11.0部を添加して、80℃で3時間重合させ複合樹脂水性分散体(Q−5)を得た。
<Example 5> (Manufacturing method of the second invention)
Using each of the raw materials listed in Table 1, a urethane prepolymer (P-5) solution was produced in the same manner as in Example 1. Using each of the raw materials shown in Table 2, the solution of (P-5) was dispersed in the same manner as in Example 1, and then a chain extension reaction was carried out. Next, 17.0 parts of hydroxyethyl methacrylate was added as the vinyl-based monomer (M12) in the step (5), the temperature was raised to 80 ° C. under a nitrogen stream, and a 10 wt% aqueous solution of potassium persulfate as a polymerization initiator 11 0.0 part was added and polymerized at 80 ° C. for 3 hours to obtain a composite resin aqueous dispersion (Q-5).

<実施例6>(第2の発明の製造方法)
撹拌機及び加熱装置を備えた簡易加圧反応装置に表1に記載の種類と量の活性水素成分(A)、有機イソシアネート成分(B)、ラジカル捕捉剤、工程(1)におけるビニル系モノマー(M11)及び有機溶剤を仕込んで80℃で10時間攪拌してウレタン化反応を行ってウレタンプレポリマー(P−6)を得た後、工程(2)におけるビニル系モノマー(M11)を仕込んで撹拌均一化することでウレタンプレポリマー(P−6)の溶液を得た。
表2に記載の処方に従って、得られたウレタンプレポリマー(P−6)の溶液500.0部に中和剤としてのトリエチルアミン8.9部及び反応性界面活性剤(C1)としてのエレミノールJS−20[三洋化成工業(株)製]15.6部(固形分:6.0部)を加えて均一溶液とした後、200rpmで撹拌しながらイオン交換水905.0部を加えて(P−6)の溶液を分散させた。得られた分散液に鎖伸長剤としてのジエチレントリアミン5.0重量%水溶液16.7部を加えて25℃で鎖伸長反応を行った。窒素気流下80℃まで昇温し、開始剤としての過硫酸カリウム10重量%水溶液5.0部を添加して、80℃で3時間重合させた。その後、減圧下に65℃で8時間かけて有機溶剤を留去して複合樹脂水性分散体(Q−6)を得た。
<Example 6> (Manufacturing method of the second invention)
A simple pressurizing reaction device equipped with a stirrer and a heating device is provided with the types and amounts of the active hydrogen component (A), the organic isocyanate component (B), the radical trapping agent, and the vinyl-based monomer in the step (1) shown in Table 1. M11) and an organic solvent are charged and stirred at 80 ° C. for 10 hours to carry out a urethanization reaction to obtain a urethane prepolymer (P-6), and then the vinyl-based monomer (M11) in the step (2) is charged and stirred. By homogenizing, a solution of urethane prepolymer (P-6) was obtained.
According to the formulation shown in Table 2, 8.9 parts of triethylamine as a neutralizing agent and eleminol JS- as a reactive surfactant (C1) were added to 500.0 parts of the obtained urethane prepolymer (P-6) solution. 20 [Manufactured by Sanyo Chemical Industries, Ltd.] 15.6 parts (solid content: 6.0 parts) was added to make a uniform solution, and then 905.0 parts of ion-exchanged water was added while stirring at 200 rpm (P-). The solution of 6) was dispersed. 16.7 parts of a 5.0 wt% aqueous solution of diethylenetriamine as a chain extender was added to the obtained dispersion, and a chain extension reaction was carried out at 25 ° C. The temperature was raised to 80 ° C. under a nitrogen stream, 5.0 parts of a 10 wt% aqueous solution of potassium persulfate as an initiator was added, and the mixture was polymerized at 80 ° C. for 3 hours. Then, the organic solvent was distilled off under reduced pressure at 65 ° C. for 8 hours to obtain a composite resin aqueous dispersion (Q-6).

<実施例7〜9>(第2の発明の製造方法)
表1に記載の各原料を用いて、実施例1と同様にしてウレタンプレポリマー(P−7)〜(P−9)溶液を製造し、表2に記載の各原料を用いて、実施例1と同様にして複合樹脂水性分散体(Q−7)〜(Q−9)を得た。
<Examples 7 to 9> (Manufacturing method of the second invention)
Urethane prepolymer (P-7) to (P-9) solutions were produced using each of the raw materials shown in Table 1 in the same manner as in Example 1, and each raw material shown in Table 2 was used in Examples. Composite resin aqueous dispersions (Q-7) to (Q-9) were obtained in the same manner as in 1.

<実施例10>((II)の製造方法)
撹拌機及び加熱装置を備えた簡易加圧反応装置に表1に記載の種類と量の活性水素成分(A)、有機イソシアネート成分(B)、ラジカル捕捉剤及び有機溶剤を仕込んで80℃で10時間攪拌してウレタン化反応を行ってウレタンプレポリマー(P−10)の溶液を得た。
表2に記載の処方に従って、得られたウレタンプレポリマー(P−10)の溶液500.0部に中和剤としてのトリエチルアミン7.1部を加えて均一溶液とした後、200rpmで撹拌しながらイオン交換水640.0部を加えて(P−10)の溶液を分散させた。得られた分散液に鎖伸長剤としてのジエチレントリアミン5.0重量%水溶液95.5部を加えて25℃で鎖伸長反応を行った。その後、減圧下に65℃で8時間かけて有機溶剤を留去してウレタン樹脂水性分散体を得た。
別途、モノマー分散液用滴下ロート、開始剤溶液用滴下ロート、攪拌装置、還流冷却管、温度計及び窒素導入管を備えたセパラブルフラスコに、得られたウレタン樹脂水性分散体を全量仕込み、窒素気流下で攪拌し、70℃に昇温した。次にメチルメタクリレート122.5部、n−ブチルアクリレート27.3部、反応性界面活性剤(C1)としてのアクアロンKH−1025[第一工業製薬(株)製]18.0部(固形分:4.5部)及びイオン交換水184.5部からなるモノマー分散液を調製してモノマー分散液用滴下ロートに仕込み、開始剤としての過硫酸カリウム10重量%水溶液5.0部を開始剤溶液用滴下ロートに仕込み、反応系内の温度を70±2℃に維持しながら、モノマー分散液及び開始剤溶液を3時間かけて等速度で滴下した。その後も同温度で90分間撹拌を継続した後、室温まで冷却し、複合樹脂水性分散体(Q−10)を得た。
<Example 10> (Production method of (II))
A simple pressurizing reaction device equipped with a stirrer and a heating device is charged with the types and amounts of the active hydrogen component (A), the organic isocyanate component (B), the radical scavenger and the organic solvent shown in Table 1 at 80 ° C. for 10 The urethanization reaction was carried out with stirring for a time to obtain a solution of urethane prepolymer (P-10).
According to the formulation shown in Table 2, 5.1 parts of triethylamine as a neutralizing agent was added to 500.0 parts of the obtained urethane prepolymer (P-10) solution to make a uniform solution, and then the mixture was stirred at 200 rpm. 640.0 parts of ion-exchanged water was added to disperse the solution of (P-10). 95.5 parts of a 5.0 wt% aqueous solution of diethylenetriamine as a chain extender was added to the obtained dispersion, and a chain extension reaction was carried out at 25 ° C. Then, the organic solvent was distilled off under reduced pressure at 65 ° C. for 8 hours to obtain a urethane resin aqueous dispersion.
Separately, a separable flask equipped with a dropping funnel for a monomer dispersion liquid, a dropping funnel for an initiator solution, a stirrer, a reflux condenser, a thermometer and a nitrogen introduction tube is charged in its entirety with the obtained urethane resin aqueous dispersion in its entirety. The mixture was stirred under an air stream and the temperature was raised to 70 ° C. Next, 122.5 parts of methyl methacrylate, 27.3 parts of n-butyl acrylate, and Aquaron KH-1025 as a reactive surfactant (C1) [manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.] 18.0 parts (solid content: A monomer dispersion consisting of 4.5 parts) and 184.5 parts of ion-exchanged water was prepared and charged into a dropping funnel for the monomer dispersion, and 5.0 parts of a 10 wt% potassium persulfate aqueous solution as an initiator solution was added to the initiator solution. The mixture was charged into a dropping funnel, and the monomer dispersion and the initiator solution were dropped at a constant rate over 3 hours while maintaining the temperature in the reaction system at 70 ± 2 ° C. After that, stirring was continued at the same temperature for 90 minutes and then cooled to room temperature to obtain a composite resin aqueous dispersion (Q-10).

<実施例11及び12>((I)の製造方法)
表1に記載の各原料を用いて、実施例1と同様にしてウレタンプレポリマー(P−11)及び(P−12)溶液を製造し、表2に記載の各原料を用いて、実施例1と同様にして複合樹脂水性分散体(Q−11)及び(Q−12)を得た。
<Examples 11 and 12> (Production method of (I))
Urethane prepolymer (P-11) and (P-12) solutions were produced using each of the raw materials shown in Table 1 in the same manner as in Example 1, and each raw material shown in Table 2 was used in Examples. Composite resin aqueous dispersions (Q-11) and (Q-12) were obtained in the same manner as in 1.

<比較例1>
撹拌機及び加熱装置を備えた簡易加圧反応装置に表1に記載の種類と量の活性水素成分(A)、有機イソシアネート成分(B)、ラジカル捕捉剤及び有機溶剤を仕込んで80℃で10時間攪拌してウレタン化反応を行い、ウレタンプレポリマー(P’−1)の溶液を得た。
表2に記載の処方に従って、得られたウレタンプレポリマー(P’−1)の溶液500.0部に中和剤としてのトリエチルアミン8.9部を加えて均一溶液とした後、200rpmで撹拌しながらイオン交換水563.0部を加えて(P’−1)の溶液を分散させた。得られた分散液に鎖伸長剤としてのジエチレントリアミン5.0重量%水溶液35.7部を加えて25℃で鎖伸長反応を行った後、減圧下に65℃で8時間かけて有機溶剤を留去してポリウレタン樹脂水性分散体(1)を得た。
別途、モノマー分散液用滴下ロート、開始剤溶液用滴下ロート、攪拌装置、還流冷却管、温度計及び窒素導入管を備えたセパラブルフラスコに、イオン交換水120.8部及び反応性界面活性剤(C1)としてのエレミノールJS−20[三洋化成工業(株)製]1.3部(固形分:0.5部)を仕込み、窒素気流下で攪拌し、70℃に昇温した。
次に、イオン交換水226.4部、反応性界面活性剤(C1)としてのエレミノールJS−20[三洋化成工業(株)製]24.7部(固形分:9.5部)、メチルメタクリレート301.5部、n−ブチルアクリレート143.7部、スチレン50.0部及びメタクリル酸7.7部からなるモノマー分散液を調製してモノマー分散液用滴下ロートに仕込み、この内の30.2部をセパラブルフラスコに加えた。
次に、開始剤としての過硫酸ナトリウム10重量%水溶液8.0部を添加して重合を開始し、反応系内の温度を70±2℃に維持しながら、残りのモノマー分散液及び開始剤溶液を3時間かけて等速度で滴下した。その後も同温度で90分間撹拌を継続した後、室温まで冷却し、ビニル系樹脂水性分散体(1)を得た。
得られたポリウレタン樹脂水性分散体(1)100部とビニル系樹脂水性分散体(1)100部を均一に混合することで複合樹脂水性分散体(Q’−1)を得た。
尚、比較例1の複合樹脂水性分散体(Q’−1)は、ポリウレタン樹脂水性分散体(1)とビニル系樹脂水性分散体(1)の混合物であり、本発明の製造方法で製造したものではないが、表1及び表2に原材料の種類と使用量を記載した。
<Comparative example 1>
A simple pressurizing reaction device equipped with a stirrer and a heating device is charged with the types and amounts of the active hydrogen component (A), the organic isocyanate component (B), the radical scavenger and the organic solvent shown in Table 1 at 80 ° C. for 10 The urethanization reaction was carried out with stirring for a time to obtain a solution of urethane prepolymer (P'-1).
According to the formulation shown in Table 2, 8.9 parts of triethylamine as a neutralizing agent was added to 500.0 parts of the obtained urethane prepolymer (P'-1) solution to make a uniform solution, and then the mixture was stirred at 200 rpm. While adding 563.0 parts of ion-exchanged water, the solution of (P'-1) was dispersed. 35.7 parts of a 5.0 wt% aqueous solution of diethylenetriamine as a chain extender was added to the obtained dispersion to carry out a chain extension reaction at 25 ° C., and then the organic solvent was retained under reduced pressure at 65 ° C. for 8 hours. The mixture was removed to obtain a polyurethane resin aqueous dispersion (1).
Separately, in a separable flask equipped with a dropping funnel for monomer dispersion, a dropping funnel for initiator solution, a stirrer, a reflux condenser, a thermometer and a nitrogen introduction tube, 120.8 parts of ion-exchanged water and a reactive surfactant Eleminol JS-20 [manufactured by Sanyo Kasei Kogyo Co., Ltd.] as (C1) was charged with 1.3 parts (solid content: 0.5 parts), stirred under a nitrogen stream, and heated to 70 ° C.
Next, 226.4 parts of ion-exchanged water, 24.7 parts (solid content: 9.5 parts) of eleminol JS-20 [manufactured by Sanyo Kasei Kogyo Co., Ltd.] as a reactive surfactant (C1), methyl methacrylate. A monomer dispersion consisting of 301.5 parts, 143.7 parts of n-butyl acrylate, 50.0 parts of styrene and 7.7 parts of methacrylic acid was prepared and charged into a dropping funnel for a monomer dispersion, of which 30.2. The part was added to a separable flask.
Next, 8.0 parts of a 10 wt% aqueous solution of sodium persulfate as an initiator was added to initiate polymerization, and the remaining monomer dispersion and initiator were maintained at 70 ± 2 ° C. in the reaction system. The solution was added dropwise at a constant rate over 3 hours. After that, stirring was continued at the same temperature for 90 minutes, and then the mixture was cooled to room temperature to obtain a vinyl-based resin aqueous dispersion (1).
A composite resin aqueous dispersion (Q'-1) was obtained by uniformly mixing 100 parts of the obtained polyurethane resin aqueous dispersion (1) and 100 parts of the vinyl resin aqueous dispersion (1).
The composite resin aqueous dispersion (Q'-1) of Comparative Example 1 was a mixture of the polyurethane resin aqueous dispersion (1) and the vinyl resin aqueous dispersion (1), and was produced by the production method of the present invention. Although not the same, Tables 1 and 2 show the types and amounts of raw materials used.

<比較例2〜4>
表1に記載の各原料を用いて、実施例1と同様にしてウレタンプレポリマー(P’−2)〜(P’−4)の溶液を製造し、表2に記載の各原料を用いて、実施例1と同様にして複合樹脂水性分散体(Q’−2)〜(Q’−4)を得た。
<Comparative Examples 2 to 4>
Using each of the raw materials listed in Table 1, solutions of urethane prepolymers (P'-2) to (P'-4) were produced in the same manner as in Example 1, and each raw material shown in Table 2 was used. , The composite resin aqueous dispersions (Q'-2) to (Q'-4) were obtained in the same manner as in Example 1.

Figure 2020105569
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尚、表1において商品名で表した原料の組成は以下の通りである。
・ニッポラン980R:Mn=2,000のポリヘキサメチレンカーボネートジオール[日本ポリウレタン工業(株)製]
・クラレポリオールC−3090[Mn=3,000のポリ(3−メチル−5−ペンタンジオール/ヘキサメチレン)カーボネートジオール][(株)クラレ製]
・デュラノールG4672:Mn=2,000のポリ(テトラメチレン/ヘキサメチレン)カーボネートジオール[旭化成ケミカルズ(株)製]
・PTMG2000:Mn=2,000のポリ(オキシテトラメチレン)グリコール[三菱化学(株)製]
・PTMG3000:Mn=3,000のポリ(オキシテトラメチレン)グリコール[三菱化学(株)製]
・クラレポリオールP−2010:Mn=2,000のポリ−3−メチル−1,5−ペンタンアジペートジオール[(株)クラレ製]
・デュラネートTKA−100:ヘキサメチレンジイソシアネートのイソシアヌレート体[旭化成ケミカルズ(株)製]
・IRGANOX 1010:ペンタエリスリチル・テトラキス[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート][BASFジャパン(株)製]
・IRGANOX 245:3,6−ジオキサオクタメチレン=ビス[3−(3−t−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロピオナート][BASFジャパン(株)製]
The composition of the raw materials represented by the trade names in Table 1 is as follows.
-Nipporan 980R: Polyhexamethylene carbonate diol with Mn = 2,000 [manufactured by Nippon Polyurethane Industry Co., Ltd.]
-Kuraray polyol C-3090 [Mn = 3,000 poly (3-methyl-5-pentanediol / hexamethylene) carbonate diol] [manufactured by Kuraray Co., Ltd.]
Duranol G4672: Poly (tetramethylene / hexamethylene) carbonate diol with Mn = 2,000 [manufactured by Asahi Kasei Chemicals Co., Ltd.]
-PTMG2000: Poly (oxytetramethylene) glycol with Mn = 2,000 [manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation]
-PTMG3000: Poly (oxytetramethylene) glycol with Mn = 3,000 [manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation]
-Kuraray polyol P-2010: poly-3-methyl-1,5-pentaneadipatediol with Mn = 2,000 [manufactured by Kuraray Co., Ltd.]
Duranate TKA-100: Hexamethylene diisocyanate isocyanurate [manufactured by Asahi Kasei Chemicals Co., Ltd.]
-IRGANOX 1010: Pentaerythrityl tetrakis [3- (3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate] [manufactured by BASF Japan Ltd.]
-IRGANOX 245: 3,6-dioxaoctamethylene = bis [3- (3-t-butyl-4-hydroxy-5-methylphenyl) propionate] [manufactured by BASF Japan Ltd.]

Figure 2020105569
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実施例1〜12の複合樹脂水性分散体(Q−1)〜(Q−12)及び比較例1〜4の複合樹脂水性分散体(Q’−1)〜(Q’−4)を用いて下記方法により測定した乾燥皮膜の物性(DMFに対するゲル分率、25℃における貯蔵弾性率E’、100%応力、破断強度及び破断伸度、エタノール膨潤率、ケーニッヒ硬度、180℃折り曲げ試験)、及び塗装物の評価結果(ヘイズ及び光沢度)を表3に示す。 Using the composite resin aqueous dispersions (Q-1) to (Q-12) of Examples 1 to 12 and the composite resin aqueous dispersions (Q'-1) to (Q'-4) of Comparative Examples 1 to 4. Physical properties of the dry film measured by the following method (gel fraction to DMF, storage elastic modulus E'at 25 ° C, 100% stress, breaking strength and breaking elongation, ethanol swelling rate, König hardness, 180 ° C bending test), and Table 3 shows the evaluation results (haze and glossiness) of the coated material.

<2官能以上のビニル系モノマー(M2)及びポリウレタン樹脂(U)と共有結合している単官能のビニル系モノマー(M12’)の重量割合>
○ビニル系樹脂(V)の水酸基の測定
JIS K1557−1に準拠して水酸基価を求めた。
○熱分解ガスクロマトグラフィー質量分析
下記「乾燥皮膜の製造」で得た乾燥皮膜を用いて、下記熱分解ガスクロマトグラフィー質量分析条件で、ビニル系樹脂(V)を構成する全てのビニル系モノマー(M)のそれぞれのモノマーの重量割合を求めた。
[熱分解ガスクロマトグラフィー質量分析条件]
機器:GCMS QP−2010PLUS[島津製作所(株)製]
カラム:Ultra Alloy−5[フロンティア・ラボ(株)製]
温度:480℃
得られた水酸基価の結果と、熱分解ガスクロマトグラフィー質量分析の結果から、2官能以上のビニル系モノマー(M2)及び(U)と共有結合している単官能のビニル系モノマー(M12’)の重量割合を算出した。
<Weight ratio of bifunctional or higher functional vinyl monomer (M2) and monofunctional vinyl monomer (M12') covalently bonded to polyurethane resin (U)>
-Measurement of hydroxyl group of vinyl resin (V) The hydroxyl value was determined according to JIS K1557-1.
○ Pyrolysis gas chromatography mass analysis Using the dry film obtained in the following “Production of dry film”, all vinyl monomers constituting the vinyl resin (V) under the following pyrolysis gas chromatography mass analysis conditions ( The weight ratio of each monomer of M) was determined.
[Pyrolysis gas chromatography mass spectrometry conditions]
Equipment: GCMS QP-2010PLUS [manufactured by Shimadzu Corporation]
Column: Ultra Alloy-5 [manufactured by Frontier Lab Co., Ltd.]
Temperature: 480 ° C
From the results of the obtained hydroxyl value and the result of pyrolysis gas chromatography-mass spectrometry, a monofunctional vinyl monomer (M12') covalently bonded to a bifunctional or higher functional vinyl monomer (M2) and (U). The weight ratio of was calculated.

<乾燥皮膜の物性>
[乾燥皮膜の製造]
ポリプロピレン製モールドに予め固形分濃度20重量%に調製した複合樹脂水性分散体を乾燥後の膜厚が約200μmとなるように静かに流し込み、全体が均一になる様に広げ、25℃で24時間静置後、循風乾燥機を用いて105℃で3時間乾燥後、更に105℃、圧力1.3kPaで1時間減圧乾燥して乾燥皮膜を得た。
<Physical characteristics of dry film>
[Manufacturing of dry film]
A composite resin aqueous dispersion previously prepared to have a solid content concentration of 20% by weight is gently poured into a polypropylene mold so that the film thickness after drying becomes about 200 μm, spread so that the whole becomes uniform, and spread at 25 ° C. for 24 hours. After standing, it was dried at 105 ° C. for 3 hours using a circulation dryer, and then dried under reduced pressure at 105 ° C. and a pressure of 1.3 kPa for 1 hour to obtain a dry film.

[ゲル分率の測定]
上記で得た乾燥皮膜を0.035〜0.045g程度になるように切り出したサンプルを、20mlのDMFに入れ、23℃で24時間浸漬した。浸漬後、四フッ化エチレン樹脂(PTFE)フィルター(商品名:TORAST Disc GLCTD−PTFE2522、(株)島津ジーエルシー製)を用いてサンプルを含むDMFを濾過した。更に上記フィルター及び残渣物を105℃で3時間乾燥した後冷却して、「DMF浸漬後のフィルターと残渣物の総重量」を測定した。「DMF浸漬前の皮膜の重量」、「フィルターの重量」、「DMF浸漬後のフィルターと残渣物の総重量」を下記式(1)に代入して、ゲル分率を求めた。
ゲル分率(%)=(「DMF浸漬後のフィルターと残渣物の総重量」−「フィルターの重量」)/「DMF浸漬前の皮膜の重量」)×100 ・・・(1)
[Measurement of gel fraction]
A sample obtained by cutting out the dry film obtained above so as to be about 0.035 to 0.045 g was placed in 20 ml of DMF and immersed at 23 ° C. for 24 hours. After the immersion, the DMF containing the sample was filtered using a tetrafluoroethylene resin (PTFE) filter (trade name: TORAST Disc GLCTD-PTFE2522, manufactured by Shimadzu GLC Co., Ltd.). Further, the filter and the residue were dried at 105 ° C. for 3 hours and then cooled, and the "total weight of the filter and the residue after immersion in DMF" was measured. The gel fraction was determined by substituting "weight of film before DMF immersion", "weight of filter", and "total weight of filter and residue after immersion in DMF" into the following formula (1).
Gel fraction (%) = ("total weight of filter and residue after DMF immersion"-"weight of filter") / "weight of film before DMF immersion") x 100 ... (1)

[貯蔵弾性率E’]
上記で得た乾燥皮膜について、貯蔵弾性率測定装置[Rheogel E4000{UBM(株)製}]を使用して周波数11Hzで測定した。
[Storage modulus E']
The dry film obtained above was measured at a frequency of 11 Hz using a storage elastic modulus measuring device [Rheogel E4000 {manufactured by UBM Co., Ltd.}].

[100%応力、破断強度及び破断伸度]
上記で得た乾燥皮膜をJIS K6251に準拠して、試験片の形状をダンベル状3号形とし、オートグラフ[島津製作所(株)製「AGS−500D」]を用いて、引張速度500mm/分で100%応力、破断強度及び破断伸度を測定した。なお、比較例4で得た複合樹脂水性分散体は、破断伸度が100%未満であったので、100%応力は測定できなかった。
[100% stress, breaking strength and breaking elongation]
The dry film obtained above was made into a dumbbell-shaped No. 3 test piece in accordance with JIS K6251, and the tensile speed was 500 mm / min using an autograph ["AGS-500D" manufactured by Shimadzu Corporation]. 100% stress, breaking strength and breaking elongation were measured in. In the composite resin aqueous dispersion obtained in Comparative Example 4, the elongation at break was less than 100%, so 100% stress could not be measured.

[エタノール膨潤率]
上記で得た乾燥皮膜を1cm×4cmに切り出しエタノールに浸漬し、25℃で24時間静置した。その後浸漬した皮膜を取り出し、ろ紙で皮膜表面に付着したエタノールを拭き取り「エタノール浸漬後の皮膜の重量」を測定した。エタノール浸漬後の皮膜を130℃、45分乾燥させ、「乾燥後の皮膜の重量」を測定した。下記式(4)にてエタノール膨潤率を求めた。
エタノール膨潤率(%)=(「エタノール浸漬後の皮膜の重量」−「乾燥後の皮膜の重量」)/「乾燥後の皮膜の重量」×100 ・・・(4)
[Ethanol swelling rate]
The dry film obtained above was cut into 1 cm × 4 cm, immersed in ethanol, and allowed to stand at 25 ° C. for 24 hours. After that, the soaked film was taken out, the ethanol adhering to the film surface was wiped off with a filter paper, and the "weight of the film after soaking in ethanol" was measured. The film after immersion in ethanol was dried at 130 ° C. for 45 minutes, and the "weight of the film after drying" was measured. The ethanol swelling rate was calculated by the following formula (4).
Ethanol swelling rate (%) = ("Weight of film after immersion in ethanol"-"Weight of film after drying") / "Weight of film after drying" x 100 ... (4)

[ケーニッヒ硬度]
上記で得た乾燥皮膜をASTM D 4366に準拠して、ペンドラム硬度計[BYK gardner(株)製{Pendulum Hardness Tester}]でケーニッヒ式振り子を用いて測定した。測定結果は数値が大きい程、硬度が高いことを示す。
[König hardness]
The dry film obtained above was measured with a Pendrum hardness tester [{Pendulum Hardness Tester}] manufactured by BYK gardener Co., Ltd. using a König pendulum in accordance with ASTM D 4366. The measurement result shows that the larger the value, the higher the hardness.

[180度折り曲げ試験]
上記で得た乾燥皮膜を180度折り曲げ試験を10回繰り返し、亀裂の有無を目視にて確認し、亀裂が無いものを○、亀裂があるものを×とした。
[180 degree bending test]
The dry film obtained above was bent 180 degrees and tested 10 times, and the presence or absence of cracks was visually confirmed. Those without cracks were marked with ◯, and those with cracks were marked with x.

<塗装物の評価>
[ヘイズ]
複合樹脂水性分散体をポリエチレンテレフタレートフィルム(ルミラーL−38T60[東レ(株)製])上に乾燥後の膜厚が25μmとなるようにバーコーターで塗布し、105℃で60分加熱して塗装物を作製した。JIS−K7136に準拠し、全光線透過率測定装置[商品名「haze−garddual」BYK gardner(株)製]を用いて塗装物のヘイズを測定した。
<Evaluation of painted matter>
[Haze]
The composite resin aqueous dispersion is applied on a polyethylene terephthalate film (Lumirror L-38T60 [manufactured by Toray Industries, Inc.]) with a bar coater so that the film thickness after drying is 25 μm, and heated at 105 ° C. for 60 minutes for coating. I made a thing. In accordance with JIS-K7136, the haze of the coating material was measured using a total light transmittance measuring device [trade name "haze-garddual" manufactured by BYK gardener Co., Ltd.].

[光沢度]
複合樹脂水性分散体をポリエチレンテレフタレートフィルム(ルミラーL−38T60[東レ(株)製])上に乾燥後の膜厚が25μmとなるようにバーコーターで塗布し、105℃で60分加熱して塗装物を作製した。塗装面の60°光沢度を光沢度計(BYK社製)により測定した。
[Glossiness]
The composite resin aqueous dispersion is applied on a polyethylene terephthalate film (Lumirror L-38T60 [manufactured by Toray Industries, Inc.]) with a bar coater so that the film thickness after drying is 25 μm, and heated at 105 ° C. for 60 minutes for coating. I made a thing. The 60 ° glossiness of the painted surface was measured with a glossiness meter (manufactured by BYK).

Figure 2020105569
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表3の結果から、ゲル分率が35〜100%、破断伸度が200〜1,000%及び25℃における貯蔵弾性率E’が100〜3,000MPaであることにより、エタノール膨潤率が113%以下と低く塗料やインクにした際の貯蔵安定性に優れていることが分かる。また、折り曲げ試験の結果も優れており、柔軟性及び可とう性に優れていることがわかる。また、破断強度が31MPa以上と高く、ケーニッヒ硬度が15回以上と高く、硬度及び機械的強度に優れていることがわかる。また、ヘイズが1.1%以下と小さく、光沢度も78以上と大きく、透明性及び光沢性に優れていることがわかる。 From the results in Table 3, the gel fraction is 35 to 100%, the elongation at break is 200 to 1,000%, and the storage elastic modulus E'at 25 ° C. is 100 to 3,000 MPa, so that the ethanol swelling rate is 113. It can be seen that it is excellent in storage stability when it is made into paint or ink as low as% or less. In addition, the result of the bending test is also excellent, and it can be seen that the flexibility and flexibility are excellent. Further, it can be seen that the breaking strength is as high as 31 MPa or more, the König hardness is as high as 15 times or more, and the hardness and mechanical strength are excellent. Further, it can be seen that the haze is as small as 1.1% or less, the glossiness is as large as 78 or more, and the transparency and glossiness are excellent.

本発明の複合樹脂水性分散体及び本発明の製造方法で得られる複合樹脂水性分散体は品質が一定しており、また、貯蔵安定性、硬度、可とう性、機械的強度、耐水性、耐溶剤性、透明度及び光沢性等の性能に優れるため、塗料、コーティング剤(防錆コーティング剤、防水コーティング剤、撥水コーティング剤及び防汚コーティング剤等)、接着剤、繊維加工処理剤(顔料捺染用バインダー、不織布用バインダー、補強繊維用集束剤、抗菌剤用バインダー及び人工皮革・合成皮革用原料等)、紙処理剤やインキ等に幅広く使用することができ、特に水性塗料、水性防錆コーティング剤、水性繊維加工処理剤及び水性接着剤用の複合樹脂水性分散体として好適に使用することができる。 The composite resin aqueous dispersion of the present invention and the composite resin aqueous dispersion obtained by the production method of the present invention have constant quality, and also have storage stability, hardness, flexibility, mechanical strength, water resistance, and water resistance. Paints, coating agents (rust-preventive coating agents, waterproof coating agents, water-repellent coating agents, antifouling coating agents, etc.), adhesives, fiber processing agents (pigment printing) because of their excellent performance such as solventiness, transparency and glossiness. It can be widely used in binders for papers, binders for non-woven fabrics, binders for reinforcing fibers, binders for antibacterial agents and raw materials for artificial leather / synthetic leather, etc.), paper treatment agents, inks, etc., especially water-based paints and water-based rust preventive coatings. It can be suitably used as a composite resin aqueous dispersion for agents, aqueous fiber processing agents and aqueous adhesives.

Claims (13)

ポリウレタン樹脂(U)とビニル系樹脂(V)とを同一粒子内に含む複合樹脂粒子を含有する複合樹脂水性分散体であって、ポリウレタン樹脂(U)が活性水素成分(A)、有機イソシアネート成分(B)及び鎖伸長剤(E)の反応物であり、活性水素成分(A)、有機イソシアネート成分(B)及び鎖伸長剤(E)の内の少なくとも1種が3官能以上の化合物を含有し、複合樹脂水性分散体を乾燥させた皮膜が以下の(1)〜(3)を全て満足するものである複合樹脂水性分散体:
(1)N,N−ジメチルホルムアミドに対するゲル分率が35〜100%である;
(2)破断伸度が200〜1,000%である;
(3)25℃における貯蔵弾性率E’が100〜3,000MPaである。
A composite resin aqueous dispersion containing composite resin particles containing a polyurethane resin (U) and a vinyl resin (V) in the same particles, wherein the polyurethane resin (U) is an active hydrogen component (A) and an organic isocyanate component. It is a reaction product of (B) and the chain extender (E), and at least one of the active hydrogen component (A), the organic isocyanate component (B) and the chain extender (E) contains a trifunctional or higher functional compound. However, the film obtained by drying the composite resin aqueous dispersion satisfies all of the following (1) to (3):
(1) The gel fraction with respect to N, N-dimethylformamide is 35 to 100%;
(2) The elongation at break is 200 to 1,000%;
(3) The storage elastic modulus E'at 25 ° C. is 100 to 3,000 MPa.
活性水素成分(A)における3官能以上の化合物が、炭素数3〜20の3価アルコール、炭素数5〜20の4〜8価アルコール及び/又は糖類である請求項1に記載の複合樹脂水性分散体。 The composite resin aqueous according to claim 1, wherein the trifunctional or higher functional compound in the active hydrogen component (A) is a trihydric alcohol having 3 to 20 carbon atoms, a 4- to 8-valent alcohol having 5 to 20 carbon atoms, and / or a saccharide. Dispersion. 有機イソシアネート成分(B)における3官能以上の化合物が、ヘキサメチレンジイソシアネートのイソシアヌレート体及び/又はイソホロンジイソシアネートのイソシアヌレート体である請求項1又は2に記載の複合樹脂水性分散体。 The composite resin aqueous dispersion according to claim 1 or 2, wherein the trifunctional or higher functional compound in the organic isocyanate component (B) is an isocyanurate form of hexamethylene diisocyanate and / or an isocyanurate form of isophorone diisocyanate. 鎖伸長剤(E)における3官能以上の化合物が、アルキレン基の炭素数が2〜6で窒素原子の数が3〜7であるポリアルキレンポリアミンである請求項1〜3のいずれか1項に記載の複合樹脂水性分散体。 The compound according to any one of claims 1 to 3, wherein the trifunctional or higher functional compound in the chain extender (E) is a polyalkylene polyamine having 2 to 6 carbon atoms and 3 to 7 nitrogen atoms in the alkylene group. The composite resin aqueous dispersion according to the above. 複合樹脂水性分散体中のポリウレタン樹脂(U)とビニル系樹脂(V)との重量比[(U):(V)]が、30:70〜70:30である請求項1〜4のいずれか1項に記載の複合樹脂水性分散体。 Any of claims 1 to 4, wherein the weight ratio [(U): (V)] of the polyurethane resin (U) and the vinyl resin (V) in the aqueous dispersion of the composite resin is 30:70 to 70:30. The composite resin aqueous dispersion according to item 1. ビニル系樹脂(V)を構成する単量体のうち、2官能以上のビニル系モノマー(M2)及びウレタン樹脂(U)と共有結合している水酸基、アミノ基、イミノ基又はチオール基を有する単官能のビニル系モノマー(M12’)の合計[(M2)+(M12’)]が、ビニル系樹脂(V)を構成する単量体の合計重量に基づいて、4重量%以下である請求項1〜5のいずれか1項に記載の複合樹脂水性分散体。 Among the monomers constituting the vinyl resin (V), a simple monomer having a hydroxyl group, an amino group, an imino group or a thiol group covalently bonded to a bifunctional or higher functional vinyl monomer (M2) and a urethane resin (U). Claim that the total [(M2) + (M12')] of the functional vinyl-based monomers (M12') is 4% by weight or less based on the total weight of the monomers constituting the vinyl-based resin (V). The composite resin aqueous dispersion according to any one of 1 to 5. ポリウレタン樹脂(U)とビニル系樹脂(V)とを同一粒子内に含む複合樹脂粒子を含有する複合樹脂水性分散体の製造方法であって、下記工程(1)〜(6)を含み、活性水素成分(A)、有機イソシアネート成分(B)及び鎖伸長剤(E)の内の少なくとも1種が3官能以上の化合物を含有する複合樹脂水性分散体の製造方法。
工程(1):水酸基、アミノ基、イミノ基又はチオール基のいずれも有しない単官能のビニル系モノマー(M11)の存在下で、活性水素成分(A)及び有機イソシアネート成分(B)を反応させて末端にイソシアネート基を有するウレタンプレポリマー(P)を製造する工程;
工程(2):工程(1)と下記工程(3)との間で実施される任意の工程であって、水酸基、アミノ基、イミノ基又はチオール基のいずれも有しない単官能のビニル系モノマー(M11)を追加する工程;
工程(3):工程(1)で得られたウレタンプレポリマー(P)の溶液又は工程(2)を実施した場合には工程(2)で得られたウレタンプレポリマー(P)の溶液を水性媒体に分散させて水性分散体(α)を得る工程;
工程(4):水性分散体(α)中のウレタンプレポリマー(P)を鎖伸長剤(E)で伸長させる工程;
工程(5):工程(4)と下記工程(6)との間で実施される任意の工程であって、単官能のビニル系モノマー(M1)を追加する工程;
工程(6):水性分散体(α)中のビニル系モノマー(M11)又は工程(5)を実施した場合にはビニル系モノマー(M11)及び単官能のビニル系モノマー(M1)を重合させる工程。
A method for producing an aqueous dispersion of a composite resin containing composite resin particles containing a polyurethane resin (U) and a vinyl resin (V) in the same particles, which comprises the following steps (1) to (6) and is active. A method for producing an aqueous dispersion of a composite resin, wherein at least one of a hydrogen component (A), an organic isocyanate component (B) and a chain extender (E) contains a trifunctional or higher functional compound.
Step (1): The active hydrogen component (A) and the organic isocyanate component (B) are reacted in the presence of a monofunctional vinyl monomer (M11) having no hydroxyl group, amino group, imino group or thiol group. A step of producing a urethane prepolymer (P) having an isocyanate group at the terminal;
Step (2): A monofunctional vinyl-based monomer that is an arbitrary step carried out between the step (1) and the following step (3) and has neither a hydroxyl group, an amino group, an imino group, or a thiol group. Step of adding (M11);
Step (3): The solution of the urethane prepolymer (P) obtained in the step (1) or, when the step (2) is carried out, the solution of the urethane prepolymer (P) obtained in the step (2) is aqueous. Step of dispersing in a medium to obtain an aqueous dispersion (α);
Step (4): A step of extending the urethane prepolymer (P) in the aqueous dispersion (α) with the chain extender (E);
Step (5): An arbitrary step performed between the step (4) and the following step (6), in which a monofunctional vinyl-based monomer (M1) is added;
Step (6): A step of polymerizing the vinyl-based monomer (M11) in the aqueous dispersion (α) or the vinyl-based monomer (M11) and the monofunctional vinyl-based monomer (M1) when the step (5) is carried out. ..
活性水素成分(A)における3官能以上の化合物が、炭素数3〜20の3価アルコール、炭素数5〜20の4〜8価アルコール及び/又は糖類である請求項7記載の製造方法。 The production method according to claim 7, wherein the trifunctional or higher functional compound in the active hydrogen component (A) is a trihydric alcohol having 3 to 20 carbon atoms, a 4- to 8-valent alcohol having 5 to 20 carbon atoms, and / or a saccharide. 有機イソシアネート成分(B)における3官能以上の化合物が、ヘキサメチレンジイソシアネートのイソシアヌレート体及び/又はイソホロンジイソシアネートのイソシアヌレート体である請求項7又は8に記載の製造方法。 The production method according to claim 7 or 8, wherein the trifunctional or higher functional compound in the organic isocyanate component (B) is an isocyanurate form of hexamethylene diisocyanate and / or an isocyanurate form of isophorone diisocyanate. 鎖伸長剤(E)における3官能以上の化合物が、アルキレン基の炭素数が2〜6で窒素原子の数が3〜7であるポリアルキレンポリアミンである請求項7〜9のいずれか1項に記載の製造方法。 The compound according to any one of claims 7 to 9, wherein the trifunctional or higher functional compound in the chain extender (E) is a polyalkylene polyamine having 2 to 6 carbon atoms and 3 to 7 nitrogen atoms in the alkylene group. The manufacturing method described. 工程(1)開始時の活性水素成分(A)及び有機イソシアネート成分(B)の合計重量と水酸基、アミノ基、イミノ基又はチオール基のいずれも有しない単官能のビニル系モノマー(M11)の重量比[{(A)+(B)}:(M11)]が、40:60〜90:10である請求項7〜10のいずれか1項に記載の製造方法。 The total weight of the active hydrogen component (A) and the organic isocyanate component (B) at the start of the step (1) and the weight of the monofunctional vinyl monomer (M11) having neither a hydroxyl group, an amino group, an imino group or a thiol group. The production method according to any one of claims 7 to 10, wherein the ratio [{(A) + (B)}: (M11)] is 40:60 to 90:10. 工程(1)をラジカル捕捉剤の存在下で行う請求項7〜11のいずれか1項に記載の製造方法。 The production method according to any one of claims 7 to 11, wherein the step (1) is performed in the presence of a radical scavenger. 複合樹脂水性分散体中のポリウレタン樹脂(U)とビニル系樹脂(V)の重量比[(U):(V)]が、30:70〜70:30である請求項7〜12のいずれか1項に記載の製造方法。 Any of claims 7 to 12, wherein the weight ratio [(U): (V)] of the polyurethane resin (U) to the vinyl resin (V) in the aqueous dispersion of the composite resin is 30:70 to 70:30. The manufacturing method according to item 1.
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