JP2000230033A - Production of polyurethane emulsion - Google Patents
Production of polyurethane emulsionInfo
- Publication number
- JP2000230033A JP2000230033A JP11034100A JP3410099A JP2000230033A JP 2000230033 A JP2000230033 A JP 2000230033A JP 11034100 A JP11034100 A JP 11034100A JP 3410099 A JP3410099 A JP 3410099A JP 2000230033 A JP2000230033 A JP 2000230033A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- polyurethane
- emulsion
- group
- prepolymer
- polymer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Polyurethanes Or Polyureas (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ポリウレタン系エ
マルジョンの製造方法に関し、詳しくは、耐溶剤性、耐
水性および他の水性エマルジョンとの混和安定性が良好
なポリウレタン系エマルジョンの製造方法に関する。The present invention relates to a method for producing a polyurethane emulsion, and more particularly, to a method for producing a polyurethane emulsion having good solvent resistance, water resistance, and good miscibility with other aqueous emulsions.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、ポリウレタンはその優れた機械的
性質、耐摩耗性、耐薬品性、接着性などの特性を活かし
て、ゴムとプラスチックスの境界分野を埋める樹脂とし
て、塗料、接着剤、人工皮革などの幅広い用途分野に浸
透している。その中で、環境保全、省資源、安全性とい
った社会ニーズに対応すべく、水性ポリウレタンが急激
に発展してきている。ウレタン樹脂の水中への乳化分散
技術、アイオノマー化による自己乳化分散技術、さらに
は水中での高分子量化技術等に進歩により高性能の水性
ポリウレタンが出現し、その性能は今日では溶剤系ポリ
ウレタン樹脂に匹敵するレベルになり、各種の用途分野
で実用化されるに至っている。2. Description of the Related Art Conventionally, polyurethane has been used as a resin to fill the boundary field between rubber and plastics by utilizing its excellent mechanical properties, abrasion resistance, chemical resistance, adhesiveness, etc. as a resin, a paint, an adhesive, It has penetrated a wide range of applications such as artificial leather. Among them, aqueous polyurethane has been rapidly developed to meet social needs such as environmental conservation, resource saving and safety. High-performance aqueous polyurethanes have emerged due to advances in the technology of emulsifying and dispersing urethane resins in water, the technology of self-emulsifying and dispersing by ionomerization, and the technology of increasing the molecular weight in water. It has reached a comparable level and has been put to practical use in various application fields.
【0003】しかしながら、水性ポリウレタンの問題点
として、水性化する場合に必要な乳化剤やイオン基によ
り、ポリウレタン樹脂本来の特性、例えば、耐溶剤性や
耐水性を阻害することがしばしばある。さらには、水性
ポリウレタンと各種の水性エマルジョンをブレンドして
使用するケースでは、混和性に問題がある場合がしばし
ばある。これらの問題を解決するために、例えば特開昭
53−79990では、乳化剤として酸性アミノ酸と脂
肪酸の縮合生成物の水溶性塩を用いることを提案してい
る。[0003] However, as a problem of the aqueous polyurethane, an emulsifier or an ionic group necessary for making the aqueous polyurethane often impairs the inherent properties of the polyurethane resin, such as solvent resistance and water resistance. Furthermore, in the case of using a blend of an aqueous polyurethane and various aqueous emulsions, there is often a problem in miscibility. In order to solve these problems, for example, JP-A-53-79990 proposes using a water-soluble salt of a condensation product of an acidic amino acid and a fatty acid as an emulsifier.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記特
開昭53−79990の方法でも、耐溶剤性や耐水性の
改善は十分でなく、また他の水性エマルジョンとの混和
安定性も不十分である。However, even in the method disclosed in JP-A-53-79990, the improvement in solvent resistance and water resistance is not sufficient, and the mixing stability with other aqueous emulsions is also insufficient. .
【0005】本発明の目的は、耐溶剤性、耐水性および
他の水性エマルジョンとの混和安定性が改善されたポリ
ウレタン系エマルジョンおよびその製造方法を提供する
ことである。It is an object of the present invention to provide a polyurethane emulsion having improved solvent resistance, water resistance and miscibility with other aqueous emulsions, and a process for producing the same.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】上記目的は、水性媒体中
において、分子中にイソシアネート基を有するポリウレ
タンプレポリマーに、(a)アミン系重合体および
(b)分子中に一級アミノ基、二級アミノ基、一級水酸
基および二級水酸基から選ばれる活性水素原子を有する
低分子化合物を、反応させることを特徴とするポリウレ
タン系エマルジョンの製造方法を提供することによって
達成される。The object of the present invention is to provide a polyurethane prepolymer having an isocyanate group in a molecule in an aqueous medium, an (a) amine-based polymer and (b) a primary amino group and a secondary This is achieved by providing a method for producing a polyurethane emulsion, which comprises reacting a low molecular weight compound having an active hydrogen atom selected from an amino group, a primary hydroxyl group and a secondary hydroxyl group.
【0007】また、上記目的は、 アミン系重合体が、
下記(I)で示される単量体の重合体の加水分解物であ
る上記のポリウレタン系エマルジョンの製造方法を提供
することによってより好適に達成される。 CH2=CHNR1COR2 (I) (R1、R2は、水素原子あるいはメチル基を表す。)Another object of the present invention is to provide an amine-based polymer,
This is more preferably achieved by providing a method for producing the above-mentioned polyurethane emulsion which is a hydrolyzate of a polymer of a monomer represented by the following (I). CH2 = CHNR1COR2 (I) (R1 and R2 represent a hydrogen atom or a methyl group.)
【0008】また、上記目的は、ポリウレタンプレポリ
マーが、共有結合により結合したアニオン性基を有し、
かつ該アニオン性基の少なくとも一部がカチオン性化合
物と塩を形成している上記のポリウレタン系エマルジョ
ンの製造方法を提供することによってより好適に達成さ
れる。[0008] Another object of the present invention is to provide a polyurethane prepolymer having an anionic group bonded by a covalent bond,
It is more preferably achieved by providing a method for producing the above-mentioned polyurethane-based emulsion in which at least a part of the anionic group forms a salt with a cationic compound.
【0009】また、ポリウレタンプレポリマーを水性媒
体中に乳化させる際に、ノニオン系界面活性剤を使用す
る上記ポリウレタン系エマルジョンの製造方法を提供す
ることによってより好適に達成される。[0009] It is more preferably achieved by providing a method for producing the above-mentioned polyurethane-based emulsion using a nonionic surfactant when emulsifying the polyurethane prepolymer in an aqueous medium.
【0010】[0010]
【発明の実施の形態】以下に本発明について詳細に説明
する。本発明に用いられるポリウレタンプレポリマー
は、実質的に、高分子ポリオール、有機ジイソシアネー
トおよび必要に応じて鎖伸長剤を、溶媒の存在下または
不存在下で反応させて得られた、分子中にイソシアネー
ト基を1個以上有するポリウレタンである。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail. The polyurethane prepolymer used in the present invention is substantially an isocyanate in a molecule obtained by reacting a polymer polyol, an organic diisocyanate and, if necessary, a chain extender in the presence or absence of a solvent. It is a polyurethane having one or more groups.
【0011】ポリウレタンプレポリマーの製造に用いう
る高分子ポリオールとしては、ポリエステルポリオー
ル、ポリカーボネートポリオール、ポリエステルポリカ
ーボネートポリオール、ポリエーテルポリオールなどを
挙げることができ、ポリウレタンプレポリマーはこれら
の高分子ポリオールの1種または2種以上を用いて形成
されていることができる。The high molecular polyol which can be used for producing the polyurethane prepolymer includes polyester polyol, polycarbonate polyol, polyester polycarbonate polyol, polyether polyol and the like, and the polyurethane prepolymer is one of these high molecular polyols or It can be formed using two or more kinds.
【0012】ポリウレタンプレポリマーの製造に用いる
ポリエステルポリオールは、例えば、常法に従って、ポ
リカルボン酸、そのエステル、無水物などのエステル形
成性誘導体などのポリカルボン酸成分とポリオール成分
を直接エステル反応させるかまたはエステル交換反応さ
せることによって得られる。The polyester polyol used in the production of the polyurethane prepolymer may be prepared, for example, by directly esterifying a polyol component with a polycarboxylic acid component such as a polycarboxylic acid, an ester thereof, or an ester-forming derivative such as an anhydride. Alternatively, it can be obtained by transesterification.
【0013】ポリウレタンプレポリマーの製造に用いら
れるポリエステルポリオールの製造原料であるポリカル
ボン酸成分としては、例えば、コハク酸、グルタル酸、
アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、
セバシン酸、ドデカン二酸、2−メチルコハク酸、2−
メチルアジピン酸、3−メチルアジピン酸、3−メチル
ペンタン二酸、2−メチルオクタン二酸、3,8−ジメ
チルデカン二酸、3,7−ジメチルデカン二酸などの脂
肪族ジカルボン酸;イソフタル酸、テレフタル酸、フタ
ル酸、ナフタレンジカルボン酸などの芳香族ジカルボン
酸;1,4−シクロヘキサンジカルボン酸などの脂環式
ジカルボン酸;トリメリット酸、トリメシン酸などのト
リカルボン酸;それらのエステル形成性誘導体などを挙
げることができ、これらのうち1種または2種以上を用
いることができる。そのうちでも、ポリエステルポリオ
ールは、ポリカルボン酸成分として、脂肪族カルボン酸
またはそのエステル形成性誘導体から主としてなり、場
合により少量の3官能以上のポリカルボン酸またはその
エステル形成性誘導体を含むものを用いて製造されたも
のであることが好ましい。Examples of the polycarboxylic acid component which is a raw material for producing a polyester polyol used for producing a polyurethane prepolymer include succinic acid, glutaric acid, and the like.
Adipic acid, pimelic acid, suberic acid, azelaic acid,
Sebacic acid, dodecanedioic acid, 2-methylsuccinic acid, 2-
Aliphatic dicarboxylic acids such as methyladipic acid, 3-methyladipic acid, 3-methylpentanedioic acid, 2-methyloctanedioic acid, 3,8-dimethyldecandioic acid, and 3,7-dimethyldecanedioic acid; isophthalic acid Dicarboxylic acids such as terephthalic acid, phthalic acid and naphthalenedicarboxylic acid; alicyclic dicarboxylic acids such as 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid; tricarboxylic acids such as trimellitic acid and trimesic acid; ester-forming derivatives thereof; And one or more of these can be used. Among them, the polyester polyol is mainly composed of an aliphatic carboxylic acid or an ester-forming derivative thereof as a polycarboxylic acid component, and optionally contains a small amount of a trifunctional or higher-functional polycarboxylic acid or an ester-forming derivative thereof. It is preferably manufactured.
【0014】ポリウレタンプレポリマーの製造に用いら
れるポリエステルポリオールの製造原料であるポリオー
ル成分としては、例えば、エチレングリコール、プロピ
レングリコール、2−メチル−1,3−プロパンジオー
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、3−メチル−1,5−
ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、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、2−メチル−1,8−オクタンジオ
ール、1,10−デカンジオールなどの脂肪族ジオー
ル;シクロヘキサンジメタノール、シクロヘキサンジオ
ールなどの脂環式ジオール;グリセリン、トリメチロー
ルプロパン、ブタントリオール、ヘキサントリオール、
トリメチロールブタン、トリメチロールペンタンなどの
トリオール、ペンタエリスリトールなどのテトラオール
などを挙げることができ、これらのうち1種または2種
以上を用いることができる。そのうちでも、ポリエステ
ルポリオールは、ポリオール成分として、脂肪族ポリオ
ールからなり、場合により少量の3官能以上のポリオー
ルを含むポリオール成分を用いて製造されたものである
ことが好ましい。Examples of the polyol component, which is a raw material for producing a polyester polyol used for producing a polyurethane prepolymer, include ethylene glycol, propylene glycol, 2-methyl-1,3-propanediol, 1,4-butanediol, , 5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 3-methyl-1,5-
Pentanediol, neopentyl glycol, 1,7-
Heptanediol, 1,8-octanediol, 1,9
Aliphatic diols such as nonanediol, 2-methyl-1,8-octanediol and 1,10-decanediol; alicyclic diols such as cyclohexanedimethanol and cyclohexanediol; glycerin, trimethylolpropane, butanetriol, hexane Triol,
Examples thereof include triols such as trimethylolbutane and trimethylolpentane, and tetraols such as pentaerythritol, and one or more of these can be used. Among them, the polyester polyol is preferably made of an aliphatic polyol as a polyol component, and is preferably produced using a polyol component containing a small amount of a trifunctional or higher polyol in some cases.
【0015】ポリウレタンプレポリマーの製造に用いう
るポリカーボネートポリオールとしては、例えば、ポリ
オールとジアルキルカーボネート、アルキレンカーボネ
ート、ジアリールカーボネートなどのカーボネート化合
物との反応により得られる。ポリカーボネートポリオー
ルを構成するポリオールとしては、ポリエステルポリオ
ールの構成成分として先に例示したポリオールを用いる
ことができる。また、ジアルキルカーボネートとしては
ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネートなどを、
アルキレンカーボネートとしてはエチレンカーボネート
などを、ジアリールカーボネートとしてはジフェニルカ
ーボネートなどを挙げることができる。The polycarbonate polyol which can be used for producing the polyurethane prepolymer is obtained, for example, by reacting the polyol with a carbonate compound such as dialkyl carbonate, alkylene carbonate, diaryl carbonate and the like. As the polyol constituting the polycarbonate polyol, the polyol exemplified above as the constituent component of the polyester polyol can be used. Further, as the dialkyl carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, and the like,
Examples of the alkylene carbonate include ethylene carbonate, and examples of the diaryl carbonate include diphenyl carbonate.
【0016】ポリウレタンプレポリマーの製造に用いう
るポリエステルポリカーボネートポリオールとしては、
例えば、ポリオール、ポリカルボン酸およびカーボネー
ト化合物を同時に反応させて得られたもの、予め製造し
ておいたポリエステルポリオールとカーボネート化合物
を反応させるて得られたもの、予め製造しておいたポリ
カーボネートポリオールとポリオールおよびポリカルボ
ン酸を反応させて得られたもの、予め製造しておいたポ
リエステルポリオールおよびポリカーボネートポリオー
ルを反応させて得られたものなどを挙げることができ
る。Polyester polycarbonate polyols that can be used in the production of polyurethane prepolymers include:
For example, a polyol, a product obtained by simultaneously reacting a polycarboxylic acid and a carbonate compound, a product obtained by reacting a polyester polyol and a carbonate compound which have been prepared in advance, a polycarbonate polyol and a polyol which have been prepared in advance And those obtained by reacting a polycarboxylic acid, and those obtained by reacting a polyester polyol and a polycarbonate polyol which have been produced in advance.
【0017】また、ポリウレタンプレポリマーの製造に
用いうるポリエーテルポリオールの例としては、ポリエ
チレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテ
トラメチレングリコールなどを挙げることができ、これ
らの1種または2種以上を用いることができる。Examples of the polyether polyol which can be used for producing the polyurethane prepolymer include polyethylene glycol, polypropylene glycol, polytetramethylene glycol, and the like. One or more of these may be used. it can.
【0018】高分子ポリオール成分の数平均分子量は5
00〜10000であることが必要であり、700〜5
000であるのが好ましく、750〜4000であるの
がさらに好ましい。数平均分子量が500〜10000
の範囲から外れる高分子ポリオールを用いて製造された
ポリウレタンプレポリマーを使用する場合は、得られる
ポリウレタン組成物の耐寒性、耐水性、耐溶剤性などが
低下したものとなりやすい。The number average molecular weight of the high molecular weight polyol component is 5
00 to 10000, and 700 to 5
000, more preferably 750-4000. Number average molecular weight of 500 to 10000
When a polyurethane prepolymer produced using a high molecular weight polyol out of the range is used, the resulting polyurethane composition tends to have reduced cold resistance, water resistance, solvent resistance and the like.
【0019】さらに、高分子ポリオールは、1分子当た
りの水酸基の数fが2.0≦f≦4.0の範囲であるこ
とが好ましい。より好ましくは2.0≦f≦3.0の範
囲である。1分子当たりの水酸基数fが前記した2.0
≦f≦4.0の範囲にある高分子ポリオールを用いて得
られたポリウレタンプレポリマーを本発明のポリウレタ
ン系エマルジョンで使用すると、得られるポリウレタン
組成物の耐水性、耐溶剤性が良好になる。Further, in the high molecular polyol, the number f of hydroxyl groups per molecule is preferably in the range of 2.0 ≦ f ≦ 4.0. More preferably, the range is 2.0 ≦ f ≦ 3.0. The number of hydroxyl groups per molecule f is 2.0 as described above.
When a polyurethane prepolymer obtained by using a high molecular polyol in the range of ≦ f ≦ 4.0 is used in the polyurethane emulsion of the present invention, the obtained polyurethane composition has good water resistance and solvent resistance.
【0020】有機ジイソシアネート成分としては、通常
のポリウレタン系エマルジョンの製造に従来から用いら
れている有機ジイソシアネートのいずれもが使用できる
が、分子量500以下の脂環式ジイソシアネート、脂肪
族ジイソシアネート、芳香族ジイソシアネートのうち1
種または2種以上が好ましく使用される。有機ジイソシ
アネートの例としては、ヘキサメチレンジイソシアネー
ト、イソホロンジイソシアネート、4,4’−ジシクロ
ヘキシルメタンジイソシアネート、2,4−トリレンジ
イソシアネート、2,6−トリレンジイソシアネート、
4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、p−フ
ェニレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネー
ト、1,5−ナフチレンジイソシアネートなどを挙げる
ことができ、これらのうち1種または2種以上を用いる
ことができる。As the organic diisocyanate component, any of organic diisocyanates conventionally used in the production of ordinary polyurethane emulsions can be used. One of them
Species or two or more are preferably used. Examples of the organic diisocyanate include hexamethylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, 4,4′-dicyclohexylmethane diisocyanate, 2,4-tolylene diisocyanate, 2,6-tolylene diisocyanate,
Examples thereof include 4,4'-diphenylmethane diisocyanate, p-phenylene diisocyanate, xylylene diisocyanate, and 1,5-naphthylene diisocyanate, and one or more of these can be used.
【0021】本発明のポリウレタンプレポリマーの製造
には、必要に応じて鎖伸長剤成分を用いることができ
る。用いうる鎖伸長剤成分としては、通常のポリウレタ
ン系エマルジョンの製造に従来から用いられている鎖伸
長剤のいずれもが使用できるが、イソシアネート基と反
応し得る活性水素原子を分子中に2個以上有する分子量
300以下の低分子化合物を用いるのが好ましい。例え
ば、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,
4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,
4−ビス(β−ヒドロキシエトキシ)ベンゼン、1,4
−シクロヘキサンジオール、ビス−(β−ヒドロキシエ
チル)テレフタレート、キシリレングリコールなどのジ
オール類;トリメチロールプロパン等のトリオール類;
ペンタエリスリトール等のペンタオール類;ヒドラジ
ン、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、キシリレ
ンジアミン、イソホロンジアミン、ピペラジンおよびそ
の誘導体、フェニレンジアミン、トリレンジアミン、キ
シレンジアミン、アジピン酸ジヒドラジド、イソフタル
酸ジヒドラジドなどのジアミン類;アミノエチルアルコ
ール、アミノプロピルアルコールなどのアミノアルコー
ル類などが挙げられ、これらのうち1種または2種以上
を用いることができる。In producing the polyurethane prepolymer of the present invention, a chain extender component can be used if necessary. As the chain extender component that can be used, any chain extender conventionally used in the production of ordinary polyurethane-based emulsions can be used, but two or more active hydrogen atoms capable of reacting with an isocyanate group in the molecule are used. It is preferable to use a low molecular compound having a molecular weight of 300 or less. For example, ethylene glycol, propylene glycol, 1,
4-butanediol, 1,6-hexanediol, 1,
4-bis (β-hydroxyethoxy) benzene, 1,4
Diols such as cyclohexanediol, bis- (β-hydroxyethyl) terephthalate, xylylene glycol; triols such as trimethylolpropane;
Pentaols such as pentaerythritol; diamines such as hydrazine, ethylenediamine, propylenediamine, xylylenediamine, isophoronediamine, piperazine and derivatives thereof, phenylenediamine, tolylenediamine, xylenediamine, adipic dihydrazide and isophthalic dihydrazide; amino Examples thereof include amino alcohols such as ethyl alcohol and aminopropyl alcohol, and one or more of these can be used.
【0022】ポリウレタンプレポリマーの製造は、従来
から公知の方法で行うことができ、30〜150℃の温
度条件下で、有機溶媒の存在下または不存在下で行うこ
とができる。この際用いることができる有機溶媒として
は、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類;テト
ラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル類;酢酸エチ
ル、酢酸ブチル等のエステル類;ジメチルホルムアミ
ド、N−メチルピロリドン等のアミド類;トルエン、キ
シレン等の芳香族炭化水素等が挙げられ、エマルジョン
製造後の溶媒除去の容易性を考慮すると、アセトン、メ
チルエチルケトン、酢酸エチル等の沸点が100℃未満
の溶媒がより好ましい。また、プレポリマー製造後に、
粘度低下等を目的として、上記の有機溶媒を添加、ある
いは追加しても良い。The production of the polyurethane prepolymer can be carried out by a conventionally known method, and can be carried out at a temperature of 30 to 150 ° C. in the presence or absence of an organic solvent. Examples of the organic solvent that can be used in this case include ketones such as acetone and methyl ethyl ketone; ethers such as tetrahydrofuran and dioxane; esters such as ethyl acetate and butyl acetate; amides such as dimethylformamide and N-methylpyrrolidone; And solvents having a boiling point of less than 100 ° C., such as acetone, methyl ethyl ketone, and ethyl acetate, in consideration of the easiness of solvent removal after emulsion production. Also, after prepolymer production,
The above organic solvent may be added or added for the purpose of lowering the viscosity or the like.
【0023】ポリウレタンプレポリマーの製造の際に
は、必要に応じて反応触媒を添加することができ、この
ような触媒としては例えば、オクチル酸スズ、モノブチ
ルスズトリアセテート、モノブチルスズモノオクチレー
ト、モノブチルスズモノアセテート、モノブチルスズマ
レイン酸塩、ジブチルスズジアセテート、ジブチルスズ
ジオクトエート、ジブチルスズジステアレート、ジブチ
ルスズジラウレート、ジブチルスズマレイン酸塩などの
有機スズ化合物;テトライソプロピルチタネート、テト
ラ−n−ブチルチタネートなどの有機チタン化合物;ト
リエチルアミン、N,N−ジエチルシクロヘキシルアミ
ン、N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミ
ン、トリエチレンジアミンなどの3級アミンなどを挙げ
ることができる。In the production of the polyurethane prepolymer, a reaction catalyst can be added as required. Examples of such a catalyst include tin octylate, monobutyltin triacetate, monobutyltin monooctylate, and monobutyltin. Organotin compounds such as monoacetate, monobutyltin maleate, dibutyltin diacetate, dibutyltin dioctoate, dibutyltin distearate, dibutyltin dilaurate and dibutyltin maleate; organic titanium compounds such as tetraisopropyl titanate and tetra-n-butyl titanate Compounds: tertiary amines such as triethylamine, N, N-diethylcyclohexylamine, N, N, N ′, N′-tetramethylethylenediamine and triethylenediamine.
【0024】ポリウレタンプレポリマーの製造にあたっ
ては、高分子ポリオールおよび鎖伸長剤が有している活
性水素原子の全量に基づいて、活性水素原子1当量当た
りのイソシアネート基当量の比(R)が、1.05≦R
≦3.0の範囲で使用するのが好ましく、1.1≦R≦
2.5の範囲で使用するのがより好ましい。Rが1.0
5未満である場合には、後述するポリビニルアルコール
系重合体との反応性が低下し、耐熱性、耐溶剤性等が十
分に改善されず、またプレポリマーの粘度が高いために
水中への乳化が困難である。Rが3.0を越える場合に
は、後述するポリビニルアルコール系重合体やアミノ基
または水酸基を有する低分子化合物との反応の際にエマ
ルジョンが不安定化してゲル化しやすくなる。In the production of the polyurethane prepolymer, the ratio (R) of isocyanate group equivalent per equivalent of active hydrogen atom is 1 based on the total amount of active hydrogen atoms contained in the polymer polyol and the chain extender. .05 ≦ R
It is preferably used in the range of ≦ 3.0, and 1.1 ≦ R ≦
More preferably, it is used in the range of 2.5. R is 1.0
If it is less than 5, the reactivity with the polyvinyl alcohol-based polymer described below decreases, heat resistance, solvent resistance, etc. are not sufficiently improved, and emulsification in water due to high viscosity of the prepolymer. Is difficult. When R exceeds 3.0, the emulsion becomes unstable during the reaction with a polyvinyl alcohol-based polymer or a low-molecular compound having an amino group or a hydroxyl group, which will be described later, and the emulsion tends to gel.
【0025】次にポリウレタンプレポリマーを水中に乳
化させるが、この方法として(1)ポリウレタンプレポ
リマー分子中に親水性基を導入して、プレポリマー自身
に自己乳化性を付与する方法、(2)界面活性剤を用い
て、ポリウレタンプレポリマーを強制乳化させる方法が
挙げられる。Next, the polyurethane prepolymer is emulsified in water. This method comprises (1) a method of introducing a hydrophilic group into the polyurethane prepolymer molecule to impart self-emulsifying properties to the prepolymer itself, and (2) A method of forcibly emulsifying a polyurethane prepolymer by using a surfactant is exemplified.
【0026】ポリウレタンプレポリマー分子中への親水
性基の導入は、上記プレポリマー反応において、親水性
基を有する活性水素原子含有化合物を併用することによ
り達成される。親水性基を有する活性水素原子含有化合
物としては、分子内に水酸基またはアミノ基等の活性水
素原子を1個以上含有し、且つカルボン酸基、スルホン
酸基、カルボン酸塩、スルホン酸塩等のアニオン性基;
ポリオキシエチレン基等のノニオン性基;三級アミノ
基、四級アンモニウム塩等のカチオン性基から選ばれる
1種以上の親水性基を有する化合物が挙げられる。例え
ば、2,2−ジメチロールプロピオン酸、2,2−ジメ
チロール酪酸、2,2−ジメチロール吉草酸等のカルボ
ン酸基含有化合物およびこれらの誘導体;1,3−フェ
ニレンジアミン−4,6−ジスルホン酸、2,4−ジア
ミノトルエン−5−スルホン酸等のスルホン酸基含有化
合物およびこれらの誘導体;分子量200〜10,00
0のポリオキシエチレングリコールおよびそのモノアル
キルエーテル等のノニオン性基含有化合物;3−ジメチ
ルアミノプロパノール等の三級アミノ基含有化合物およ
びこれらの誘導体等が挙げられる。さらに、上記の親水
性基を有する活性水素原子含有化合物を共重合して得ら
れるポリエステルポリオールまたはポリエステルポリカ
ーボネートポリオールを用いることもできる。この中で
も、2,2−ジメチロールプロピオン酸を用いてポリウ
レタンプレポリマーを製造し、プレポリマー反応終了後
にトリエチルアミン、トリメチルアミン、水酸化ナトリ
ウム、水酸化カリウム等の塩基性物質を添加してカルボ
ン酸塩に変換する方法が好ましい。The introduction of a hydrophilic group into the polyurethane prepolymer molecule is achieved by using a compound containing an active hydrogen atom having a hydrophilic group in the above prepolymer reaction. Examples of the active hydrogen atom-containing compound having a hydrophilic group include one or more active hydrogen atoms such as a hydroxyl group or an amino group in a molecule, and a carboxylic acid group, a sulfonic acid group, a carboxylate, a sulfonate, or the like. An anionic group;
Nonionic groups such as polyoxyethylene groups; and compounds having one or more hydrophilic groups selected from cationic groups such as tertiary amino groups and quaternary ammonium salts. For example, carboxylic acid group-containing compounds such as 2,2-dimethylolpropionic acid, 2,2-dimethylolbutyric acid, and 2,2-dimethylolvaleric acid, and derivatives thereof; 1,3-phenylenediamine-4,6-disulfonic acid Sulfonic acid group-containing compounds such as 2,4-diaminotoluene-5-sulfonic acid and derivatives thereof; molecular weight 200 to 10,000
A nonionic group-containing compound such as polyoxyethylene glycol 0 and its monoalkyl ether; a tertiary amino group-containing compound such as 3-dimethylaminopropanol; and derivatives thereof. Further, a polyester polyol or a polyester polycarbonate polyol obtained by copolymerizing the above active hydrogen atom-containing compound having a hydrophilic group can also be used. Among them, a polyurethane prepolymer is produced using 2,2-dimethylolpropionic acid, and after completion of the prepolymer reaction, a basic substance such as triethylamine, trimethylamine, sodium hydroxide or potassium hydroxide is added to the carboxylate. The conversion method is preferred.
【0027】また、界面活性剤を用いてポリウレタンプ
レポリマーを強制乳化させる場合には、ポリウレタンプ
レポリマーは上記の親水性基を有していなくても良い。
界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンノニ
ルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェ
ニルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、
ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエ
チレン−ポリオキシプロピレンブロック共重合体等のノ
ニオン性界面活性剤;ラウリル硫酸ナトリウム、ラウリ
ル硫酸アンモニウム、ドデシルベンゼンスルフォン酸ナ
トリウム、アルキルジフェニルエーテルジスルフォン酸
ナトリウム、ジ(2−エチルヘキシル)スルホコハク酸
ナトリウム等のアニオン性界面活性剤等を用いることが
できる。この中でも、HLB値が6〜20のノニオン性
界面活性剤を用いるのが好ましい。When the polyurethane prepolymer is forcibly emulsified by using a surfactant, the polyurethane prepolymer may not have the above-mentioned hydrophilic group.
As the surfactant, for example, polyoxyethylene nonyl phenyl ether, polyoxyethylene octyl phenyl ether, polyoxyethylene lauryl ether,
Nonionic surfactants such as polyoxyethylene stearyl ether and polyoxyethylene-polyoxypropylene block copolymer; sodium lauryl sulfate, ammonium lauryl sulfate, sodium dodecylbenzenesulfonate, sodium alkyldiphenylether disulfonate, di (2-ethylhexyl) ) Anionic surfactants such as sodium sulfosuccinate can be used. Among these, it is preferable to use a nonionic surfactant having an HLB value of 6 to 20.
【0028】ポリウレタンプレポリマーの乳化は、上記
の2方法のいずれかまたは両者を用いて、ホモミキサ
ー、ホモジナイザー等の乳化分散装置を用い行われる。
この際、ポリウレタンプレポリマーのイソシアネート基
と水との反応を抑制するため、乳化温度は40℃以下で
あることが好ましく、30℃以下であることがより好ま
しい。Emulsification of the polyurethane prepolymer is carried out by using one or both of the above two methods and using an emulsifying and dispersing apparatus such as a homomixer and a homogenizer.
At this time, the emulsification temperature is preferably 40 ° C. or less, more preferably 30 ° C. or less, in order to suppress the reaction between the isocyanate group of the polyurethane prepolymer and water.
【0029】本発明のポリウレタン系エマルジョンは、
ポリウレタンプレポリマーの乳化と同時に、または乳化
後、アミン系重合体および分子中に一級アミノ基、二級
アミノ基、一級水酸基および二級水酸基から選ばれる活
性水素原子を有する低分子化合物を添加、反応させて得
られる。アミン系重合体および活性水素原子含有低分子
化合物の添加は、同時に行っても良く、また別途に行っ
ても良い。本発明のポリウレタン系エマルジョンは、ポ
リウレタン単位とポリアミン単位が下記の一般式で表さ
れる構造単位で結合されたポリマーを含有すると推定さ
れ、このことが本発明のポリウレタン系エマルジョンの
特徴発現に寄与していると考えられるThe polyurethane emulsion of the present invention comprises:
Simultaneously with or after emulsification of the polyurethane prepolymer, a low molecular weight compound having an active hydrogen atom selected from a primary amino group, a secondary amino group, a primary hydroxyl group and a secondary hydroxyl group in an amine polymer and a molecule is added and reacted. Obtained. The addition of the amine polymer and the active hydrogen atom-containing low molecular weight compound may be performed simultaneously or separately. It is presumed that the polyurethane emulsion of the present invention contains a polymer in which a polyurethane unit and a polyamine unit are bonded by a structural unit represented by the following general formula, and this contributes to the development of the characteristics of the polyurethane emulsion of the present invention. Thought to be
【0030】[0030]
【化1】 Embedded image
【0031】本発明に用いられるアミン系重合体として
は、上記(I)で示される単量体の重合体の加水分解物
が好適なものとして挙げられる。(I)で示されるN−
ビニルアミド系単量体としては、N−ビニルホルムアミ
ド 、N−ビニルアセトアミド、N−メチル−N−ビニ
ルホルムアミド、N−メチル−N−ビニルアセトアミド
が挙げられる。また、ビニルアミン系重合体の特徴に影
響しない範囲で、N−ビニルアミド系単量体に加え、N
−ビニルアミド以外のエチレン性不飽和モノマーを共重
合しても構わない。As the amine-based polymer used in the present invention, a hydrolyzate of the polymer of the monomer represented by the above (I) is preferably mentioned. N- represented by (I)
Examples of the vinylamide-based monomer include N-vinylformamide, N-vinylacetamide, N-methyl-N-vinylformamide, and N-methyl-N-vinylacetamide. In addition, as long as the characteristics of the vinylamine-based polymer are not affected, in addition to the N-vinylamide-based monomer,
-An ethylenically unsaturated monomer other than vinylamide may be copolymerized.
【0032】本発明に用いられるアミン系重合体は、N
−ビニルアミド重合体を加水分解して得られる。N−ビ
ニルアミド重合体を製造するには、N−ビニルアミドが
溶解し、かつ、その重合体は溶解しない(析出する)有
機溶媒中でラジカル重合開始剤を用いて重合する沈澱重
合法が特に好適である。この際使用できる有機溶媒とし
ては、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸イソプロピル、ベ
ンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、アセト
ン、メチルエチルケトン、アセトニトリル、メチルピロ
リドン等、N−ビニルアミドを溶解し、N−ビニルアミ
ド重合体を溶解しない有機溶媒であればあらゆる溶媒が
使用可能である。また、これらの有機溶媒は分子量の調
節等必要に応じて混合して使用することも可能であり、
水、メタノール、エタノール等のN−ビニルアミド重合
体を溶解する溶媒を少量(例えば10重量%未満)混合
して使用することも可能である。重合する際のN−ビニ
ルアミド濃度は通常1〜40重量%、好ましくは5〜2
0重量%である。The amine-based polymer used in the present invention comprises N
-Obtained by hydrolyzing a vinylamide polymer. In order to produce an N-vinylamide polymer, a precipitation polymerization method in which N-vinylamide is dissolved and the polymer is polymerized using a radical polymerization initiator in an organic solvent in which the polymer is not dissolved (precipitates) is particularly preferable. is there. As an organic solvent that can be used at this time, N-vinylamide such as ethyl acetate, butyl acetate, isopropyl acetate, benzene, toluene, xylene, ethylbenzene, acetone, methyl ethyl ketone, acetonitrile, and methylpyrrolidone are dissolved, and the N-vinylamide polymer is dissolved. Any solvent can be used as long as it is not an organic solvent. In addition, these organic solvents can be used by mixing and adjusting the molecular weight as necessary.
It is also possible to mix a small amount (for example, less than 10% by weight) of a solvent that dissolves the N-vinylamide polymer such as water, methanol, and ethanol. The concentration of N-vinylamide in the polymerization is usually 1 to 40% by weight, preferably 5 to 2%.
0% by weight.
【0033】ラジカル重合開始剤としては該有機溶媒に
溶解するものであればいかなる化合物でもよく、一例を
挙げればアゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾ
ビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリ
ル)、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニ
トリル)、2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオニ
トリル)、2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニト
リル)、1,1’−アゾビス(シクロヘキサン−1−カ
ルボニトリル)、ジメチル2,2’−アゾビス(2−メ
チルプロピオネート)、ベンゾイルパーオキサイド、タ
ーシャリーブチルハイドロパーオキサイド、ジ(2−エ
チルヘキシルパーオキシジカーボネート)の様なものが
ある。重合開始剤の添加量は、N−ビニルアミドに対し
て0.01〜10重量%、好ましくは、0.05〜5重
量%である。さらに、目的とする適度な粘度のものを得
るために、ブチルメルカプタン、ドデカンチオール、ブ
ロモトリクロロメタン、イソプロパノール、チオグリコ
ール酸、2−エチルヘキシルチオグリコレート等の連鎖
移動剤を添加することもできる。連鎖移動剤の添加量と
しては、N−ビニルアミドに対して0.001〜10重
量%、好ましくは、0.01〜5重量%であり、10重
量%以上添加してもそれ以上の連鎖移動効果は得られな
い。 また、重合温度としては、30℃以上から使用す
る有機溶媒の沸点の範囲で適宜選択される。重合温度が
低すぎると重合終了までに長時間を有し、また、重合体
の収率の低下の原因となることがあるため好ましくな
く、好ましくは40℃以上、特に好ましくは有機溶媒の
沸点付近の温度である。また、必要に応じて有機溶媒中
の溶存酸素を脱気してから重合を行うこともできるし、
有機溶媒の沸点付近で重合を行う場合には特に脱気せず
重合を行うこともできる。The radical polymerization initiator may be any compound as long as it is soluble in the organic solvent. For example, azobisisobutyronitrile, 2,2'-azobis (4-methoxy-2,4- Dimethylvaleronitrile), 2,2'-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile), 2,2'-azobis (2-methylpropionitrile), 2,2'-azobis (2-methylbutyronitrile) , 1,1'-azobis (cyclohexane-1-carbonitrile), dimethyl 2,2'-azobis (2-methylpropionate), benzoyl peroxide, tertiary butyl hydroperoxide, di (2-ethylhexylperoxy) Dicarbonate). The amount of the polymerization initiator to be added is 0.01 to 10% by weight, preferably 0.05 to 5% by weight, based on N-vinylamide. Further, a chain transfer agent such as butyl mercaptan, dodecane thiol, bromotrichloromethane, isopropanol, thioglycolic acid, 2-ethylhexyl thioglycolate, etc. can be added in order to obtain the desired appropriate viscosity. The amount of the chain transfer agent to be added is 0.001 to 10% by weight, preferably 0.01 to 5% by weight, based on N-vinylamide. Cannot be obtained. The polymerization temperature is appropriately selected within a range from 30 ° C. or higher to the boiling point of the organic solvent used. If the polymerization temperature is too low, it has a long time to complete the polymerization, and it is not preferable because it may cause a decrease in the yield of the polymer, and is preferably 40 ° C. or higher, and particularly preferably around the boiling point of the organic solvent. Temperature. Further, if necessary, the polymerization can be carried out after degassing dissolved oxygen in the organic solvent,
When the polymerization is carried out near the boiling point of the organic solvent, the polymerization can be carried out without degassing.
【0034】N−ビニルアミド系重合体の加水分解は、
塩基性触媒または酸触媒を用いて行うことができる。す
なわち、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、ナトリウ
ムメチラート等の塩基性触媒、あるいはp−トルエンス
ルホン酸等の酸性触媒を用いて、メタノール、エタノー
ル、プロパノール、ブタノール、エチレングリコール等
のアルコールあるいはグリコールを溶媒に用いて、加水
分解反応が行われる。また、N−ビニルアミド重合体や
触媒の溶解性を向上するために、テトラヒドロフラン、
ジオキサン、ジメチルスルホキシド、ジエチレングリコ
ールジメチルエーテル、トルエン、アセトン、水等の溶
媒が適宜混合して使用される。加水分解反応の条件は、
通常、触媒濃度/N−ビニルアミド単量体単位濃度=
0.01〜2.0(モル比)、反応温度0〜180℃、
反応時間0.1〜20時間の範囲である。The hydrolysis of the N-vinylamide polymer is
It can be performed using a basic catalyst or an acid catalyst. That is, using a basic catalyst such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium methylate, or an acidic catalyst such as p-toluenesulfonic acid, the alcohol or glycol such as methanol, ethanol, propanol, butanol, and ethylene glycol is used as a solvent. And a hydrolysis reaction is carried out. Further, in order to improve the solubility of the N-vinylamide polymer and the catalyst, tetrahydrofuran,
Solvents such as dioxane, dimethylsulfoxide, diethylene glycol dimethyl ether, toluene, acetone, and water are appropriately mixed and used. The conditions of the hydrolysis reaction are as follows:
Usually, catalyst concentration / N-vinylamide monomer unit concentration =
0.01 to 2.0 (molar ratio), reaction temperature 0 to 180 ° C,
The reaction time ranges from 0.1 to 20 hours.
【0035】N−ビニルアミド系重合体の加水分解度
は、0.5モル%以上が好ましく、1モル%以上がより
好ましく、3モル%以上がさらに好ましい。加水分解度
が0.5モル%未満の場合には、得られるビニルアミン
系重合体のアミン含有量が少ないために、ポリウレタン
プレポリマーとの反応性が乏しくなる場合がある。加水
分解度の上限はとくに制限はないが、100%以下、さ
らには95%以下が好適である。The degree of hydrolysis of the N-vinylamide polymer is preferably 0.5 mol% or more, more preferably 1 mol% or more, and even more preferably 3 mol% or more. If the degree of hydrolysis is less than 0.5 mol%, the reactivity with the polyurethane prepolymer may be poor due to the low amine content of the resulting vinylamine-based polymer. The upper limit of the degree of hydrolysis is not particularly limited, but is preferably 100% or less, more preferably 95% or less.
【0036】本発明に用いられる他のアミン系重合体と
しては、アリルアミン系重合体が挙げられ、アリルアミ
ン系重合体としては、(1)モノまたはジアリルアミン
誘導体の単独重合体;(2)2種以上のモノまたはジア
リルアミン誘導体の共重合体が挙げられる。Other amine-based polymers used in the present invention include allylamine-based polymers. Examples of the allylamine-based polymer include (1) a homopolymer of a mono- or diallylamine derivative; and (2) two or more types. And a copolymer of a mono- or diallylamine derivative.
【0037】前記(1)のモノまたはジアリルアミン誘
導体の単独重合体としては、ポリアリルアミン、ポリジ
アリルアミン、ポリ(N−ベンジルジアリルアミン)、
ポリ(N−アルキルアリルアミン)またはポリ(N−ア
ルキルジアリルアミン)を例示できる。ただし、ポリ
(N−アルキルアリルアミン)またはポリ(N−アルキ
ルジアリルアミン)のアルキル基は、メチル、エチル、
ヒドロキシエチル、プロピル、イソプロピル、n−ブチ
ル、イソブチル、sec−ブチル、tert−ブチル、
シクロヘキシル基が好ましい。The homopolymer of the mono- or diallylamine derivative (1) includes polyallylamine, polydiallylamine, poly (N-benzyldiallylamine),
Examples thereof include poly (N-alkylallylamine) and poly (N-alkyldiallylamine). However, the alkyl group of poly (N-alkylallylamine) or poly (N-alkyldiallylamine) is methyl, ethyl,
Hydroxyethyl, propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, sec-butyl, tert-butyl,
Cyclohexyl groups are preferred.
【0038】前記(2)の2種以上のモノまたはジアリ
ルアミン誘導体の共重合体としては、モノアリルアミン
とジアリルアミンとの共重合体、モノアリルアミンとN
−アルキルアリルアミンとの共重合体、モノアリルアミ
ンとN−アルキルジアリルアミンとの共重合体、ジアリ
ルアミンとN−アルキルジアリルアミンとの共重合体、
ジアリルアミンとN−アルキルアリルアミンとの共重合
体、N−アルキルアリルアミンとN−アルキルジアリル
アミンとの共重合体、2種以上のN−アルキルアリルア
ミンとの共重合体、2種以上のN−アルキルジアリルア
ミンとの共重合体を例示できる。ただし、上記共重合体
中の「アルキル」とは、広義に解するものとし、メチ
ル、エチル、プロピル、イソプロピル、sec−ブチ
ル、tert−ブチルなどの鎖状アルキル基、シクロヘ
キシルなどのシクロアルキル基、ベンジルなどのアルア
ルキル基、さらに水酸基、シアノ基などの官能基を有す
るアルキル基を含むものとする。本発明においては、上
記したアミン系重合体以外にも、第1アミン基または第
2アミン基を有する重合体であればいずれも使用するこ
とができる。Examples of the copolymer of the two or more mono- or diallylamine derivatives (2) include a copolymer of monoallylamine and diallylamine, and a copolymer of monoallylamine and N
-A copolymer of alkylallylamine, a copolymer of monoallylamine and N-alkyldiallylamine, a copolymer of diallylamine and N-alkyldiallylamine,
A copolymer of diallylamine and N-alkylallylamine, a copolymer of N-alkylallylamine and N-alkyldiallylamine, a copolymer of two or more N-alkylallylamines, and a copolymer of two or more N-alkyldiallylamines Can be exemplified. However, the term "alkyl" in the above copolymer is to be understood in a broad sense, and includes a chain alkyl group such as methyl, ethyl, propyl, isopropyl, sec-butyl and tert-butyl, a cycloalkyl group such as cyclohexyl, It includes an aralkyl group such as benzyl and an alkyl group having a functional group such as a hydroxyl group and a cyano group. In the present invention, other than the above-mentioned amine-based polymer, any polymer having a primary amine group or a secondary amine group can be used.
【0039】アミン系重合体の分子量は100以上が好
ましく、さらに好ましくは200〜10,000,00
0であり、より好ましくは300〜1,000,00
0、特に好ましくは500〜1,000,000であ
る。The molecular weight of the amine polymer is preferably 100 or more, more preferably 200 to 10,000,000.
0, more preferably 300 to 1,000,000
0, particularly preferably 500 to 1,000,000.
【0040】アミン系重合体の添加量は、ポリウレタン
プレポリマー100重量部に対し、0.2〜20重量
部、好ましくは0.5〜15重量部である。添加量が
0.2重量部未満の場合には、得られるポリウレタン組
成物の耐水性、耐溶剤性等が不十分であり、添加量が2
0重量部を越える場合には、ポリウレタンプレポリマー
との反応の際にエマルジョンが不安定化し、系がゲル化
しやすくなる。また、ビニルアミン系重合体の添加は、
通常水溶液にして行うが、アセトン、メチルエチルケト
ン等のケトン類;テトラヒドロフラン、ジオキサン等の
エーテル類;酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル類;
ジメチルホルムアミド、N−メチルピロリドン等のアミ
ド類等の有機溶媒やこれらと水の混合溶媒に溶解させて
添加しても良い。また、アミン系重合体の他に、必要に
応じてビニルアルコール系重合体を同時に用いても構わ
ない。The addition amount of the amine polymer is 0.2 to 20 parts by weight, preferably 0.5 to 15 parts by weight, based on 100 parts by weight of the polyurethane prepolymer. When the addition amount is less than 0.2 parts by weight, the obtained polyurethane composition has insufficient water resistance, solvent resistance and the like, and the addition amount is 2 parts by weight.
If the amount exceeds 0 parts by weight, the emulsion becomes unstable during the reaction with the polyurethane prepolymer, and the system tends to gel. Also, the addition of vinylamine-based polymer,
The reaction is usually carried out in an aqueous solution, but ketones such as acetone and methyl ethyl ketone; ethers such as tetrahydrofuran and dioxane; esters such as ethyl acetate and butyl acetate;
It may be added by dissolving it in an organic solvent such as amides such as dimethylformamide and N-methylpyrrolidone or a mixed solvent thereof with water. In addition to the amine polymer, a vinyl alcohol polymer may be used at the same time as necessary.
【0041】本発明で用いられる、分子中に一級アミノ
基、二級アミノ基、一級水酸基および二級水酸基から選
ばれる活性水素原子を有する低分子化合物としては、イ
ソシアネート基と反応し得る活性水素原子を分子中に有
する分子量300以下の低分子化合物を用いるのが好ま
しい。例えば、ジエチレントリアミン等のトリアミン
類;ヒドラジン、エチレンジアミン、プロピレンジアミ
ン、キシリレンジアミン、イソホロンジアミン、ピペラ
ジンおよびその誘導体、フェニレンジアミン、トリレン
ジアミン、キシレンジアミン、アジピン酸ジヒドラジ
ド、イソフタル酸ジヒドラジドなどのジアミン類;エチ
ルアミン、プロピルアミン、ブチルアミン、モルホリン
等のモノアミン類;アミノエチルアルコール、アミノプ
ロピルアルコールなどのアミノアルコール類;エチレン
グリコール、プロピレングリコール、1,4−ブタンジ
オール、1,6−ヘキサンジオール、1,4−ビス(β
−ヒドロキシエトキシ)ベンゼン、1,4−シクロヘキ
サンジオール、ビス−(β−ヒドロキシエチル)テレフ
タレート、キシリレングリコールなどのジオール類など
が挙げられ、これらのうち1種または2種以上を用いる
ことができる。As the low molecular weight compound having an active hydrogen atom selected from a primary amino group, a secondary amino group, a primary hydroxyl group and a secondary hydroxyl group in the molecule, an active hydrogen atom capable of reacting with an isocyanate group is used. It is preferable to use a low molecular weight compound having a molecular weight of 300 or less in a molecule. For example, triamines such as diethylenetriamine; diamines such as hydrazine, ethylenediamine, propylenediamine, xylylenediamine, isophoronediamine, piperazine and derivatives thereof, phenylenediamine, tolylenediamine, xylenediamine, adipic dihydrazide and isophthalic dihydrazide; ethylamine , Monoamines such as propylamine, butylamine, and morpholine; aminoalcohols such as aminoethyl alcohol and aminopropyl alcohol; ethylene glycol, propylene glycol, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, and 1,4-bis (Β
Diols such as (-hydroxyethoxy) benzene, 1,4-cyclohexanediol, bis- (β-hydroxyethyl) terephthalate, and xylylene glycol; and one or more of these can be used.
【0042】分子中に一級アミノ基、二級アミノ基、一
級水酸基および二級水酸基から選ばれる活性水素原子を
有する低分子化合物の添加量としては、低分子化合物中
の活性水素原子の量が、ポリウレタンプレポリマーのイ
ソシアネート基1当量あたり、0.70〜1.20当量
であるのが好ましく、0.75〜1.15当量であるの
がより好ましく、0.80〜1.10当量であるのがよ
り好ましい。活性水素原子の量が、0.70当量未満ま
たは1.20当量を越える場合には、ポリウレタン組成
物の重合度が十分に上がらず、耐水性や耐溶剤性が不十
分となる。The amount of the low-molecular compound having an active hydrogen atom selected from a primary amino group, a secondary amino group, a primary hydroxyl group and a secondary hydroxyl group in the molecule is determined based on the amount of the active hydrogen atom in the low-molecular compound. It is preferably 0.70 to 1.20 equivalents, more preferably 0.75 to 1.15 equivalents, and more preferably 0.80 to 1.10 equivalents per isocyanate group equivalent of the polyurethane prepolymer. Is more preferred. If the amount of active hydrogen atoms is less than 0.70 equivalents or more than 1.20 equivalents, the degree of polymerization of the polyurethane composition will not be sufficiently increased, and water resistance and solvent resistance will be insufficient.
【0043】本発明のポリウレタン系エマルジョンは、
通常、固形分濃度が約20〜65重量%に調整される
が、これに限定されるものではない。また、プレポリマ
ー製造において有機溶媒を用いた場合には、必要に応じ
て、蒸留分離あるいはストリッピングをすることにより
有機溶媒を除去することができる。The polyurethane emulsion of the present invention comprises:
Usually, the solid content concentration is adjusted to about 20 to 65% by weight, but is not limited thereto. When an organic solvent is used in the production of the prepolymer, the organic solvent can be removed by distillation or stripping, if necessary.
【0044】本発明のポリウレタン系エマルジョンは、
必要があれば、従来公知の各種エマルジョンを本発明の
効果を損なわない範囲で添加して用いることができる。
添加することができるエマルジョンとしては、例えば、
ポリ酢酸ビニルエマルジョン、エチレン−酢酸ビニル共
重合体エマルジョン、(メタ)アクリル酸エステル
(共)重合体エマルジョン、スチレン−ブタジエン共重
合体エマルジョン、エポキシエマルジョン等が挙げられ
る。The polyurethane emulsion of the present invention comprises:
If necessary, various conventionally known emulsions can be added and used as long as the effects of the present invention are not impaired.
Examples of emulsions that can be added include, for example,
Examples include a polyvinyl acetate emulsion, an ethylene-vinyl acetate copolymer emulsion, a (meth) acrylate (co) polymer emulsion, a styrene-butadiene copolymer emulsion, and an epoxy emulsion.
【0045】また、本発明のポリウレタン系エマルジョ
ンは、必要に応じて、その乾燥性、セット性、粘度、造
膜性等を調整するために、N−メチルピロリドン、トル
エン、パークレン、ジクロロベンゼン、トリクロロベン
ゼン等の各種有機溶剤;でんぷん、変性でんぷん、酸化
でんぷん、アルギン酸ナトリウム、カルボキシメチルセ
ルロース、メチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロ
ース、無水マレイン酸/イソブチレン共重合体、無水マ
レイン酸/スチレン共重合体、無水マレイン酸/メチル
ビニルエーテル共重合体、ポリビニルアルコール等の水
溶性高分子;尿素/ホルマリン樹脂、尿素/メラミン/
ホルマリン樹脂、フェノール/ホルマリン樹脂等の熱硬
化性樹脂;クレー、カオリン、タルク、炭酸カルシウ
ム、木粉等の充填剤;小麦粉等の増量剤;ホウ酸、硫酸
アルミニウム等の反応促進剤;酸化チタン等の顔料;酸
化防止剤;紫外線吸収剤;消泡剤;レベリング剤;凍結
防止剤;防腐剤;防錆剤等の各種添加剤を配合すること
ができる。The polyurethane emulsion of the present invention may be used, if necessary, in order to adjust its drying property, setting property, viscosity, film-forming property, etc., by using N-methylpyrrolidone, toluene, perchrene, dichlorobenzene, trichlorobenzene, Various organic solvents such as chlorobenzene; starch, modified starch, oxidized starch, sodium alginate, carboxymethylcellulose, methylcellulose, hydroxymethylcellulose, maleic anhydride / isobutylene copolymer, maleic anhydride / styrene copolymer, maleic anhydride / methyl vinyl ether Water-soluble polymers such as copolymers and polyvinyl alcohol; urea / formalin resin, urea / melamine /
Thermosetting resins such as formalin resin and phenol / formalin resin; fillers such as clay, kaolin, talc, calcium carbonate, and wood flour; bulking agents such as flour; reaction accelerators such as boric acid and aluminum sulfate; titanium oxide Various additives such as a pigment, an antioxidant, an ultraviolet absorber, an antifoaming agent, a leveling agent, an antifreezing agent, a preservative, and a rust preventive can be added.
【0046】本発明のポリウレタン系エマルジョンは、
皮膜の耐溶剤性、耐熱性等に優れ、しかも各種の水性エ
マルジョンや塩水との混和性に優れる。よって、産業用
繊維、皮革、室内装飾、アパレル、床材(木製、コンク
リート、フロアーポリッシュ)、プラスチック部品等の
コーティング剤、パッケージ(包装紙等)、ラミネーシ
ョン(フィルム/ホイル、繊維等)、一般工業用の接着
剤(塩ビシート/木材、塩ビシート/金属、金属/木
材)、ガラス繊維収束剤、インク、塗料等の用途分野に
有効である。The polyurethane emulsion of the present invention comprises
Excellent film solvent resistance, heat resistance, etc., and also excellent miscibility with various aqueous emulsions and brines. Therefore, industrial fibers, leather, interior decoration, apparel, floor materials (wood, concrete, floor polish), coating agents for plastic parts, etc., packages (wrapping paper, etc.), laminations (film / foil, fibers, etc.), general industry Adhesive (PVC sheet / wood, PVC sheet / metal, metal / wood), glass fiber sizing agent, ink, paint, etc.
【0047】[0047]
【実施例】次に、実施例及び比較例により本発明をさら
に詳細に説明する。なお以下の実施例及び比較例におい
て「部」および「%」は、特に断らない限り重量基準を
意味する。 [製造例1] N−ビニルアセトアミド100部を、酢
酸エチル900部に溶かし、これを沸騰させ、ラジカル
重合開始剤としてアゾビスイソブチロニトリル0.00
2部を加え、そのまま沸騰の状態を保った。重合が進行
するにしたがって、生成したN−ビニルアミド重合体が
酢酸エチル中に析出してくるので、そのまま3時間保持
した。放冷後重合体を吸引濾過し、50℃、24時間真
空乾燥して解砕することにより微粉末状のN−ビニルア
セトアミド重合体98部を得た。Next, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples. In the following Examples and Comparative Examples, “parts” and “%” mean on a weight basis unless otherwise specified. [Production Example 1] N-vinylacetamide (100 parts) was dissolved in ethyl acetate (900 parts), and the mixture was boiled. As a radical polymerization initiator, azobisisobutyronitrile 0.00 was used.
Two parts were added and kept boiling. As the polymerization proceeds, the produced N-vinylamide polymer precipitates in ethyl acetate, and is kept for 3 hours. After allowing to cool, the polymer was suction-filtered, dried under vacuum at 50 ° C. for 24 hours, and crushed to obtain 98 parts of a fine powdery N-vinylacetamide polymer.
【0048】[脱イオン水溶液粘度測定法]200mL
のトールビーカーに精製水198gを入れ、激しく攬拌
しながら製造例1で得られた重合体2gを塊ができない
ようにきれいに分散・溶解させる。このようにして得ら
れた1%脱イオン水溶液の粘度を、BL型粘度計を用い
No.1ローター、 30rpm 、20℃の条件で測定し
た。[Deionized aqueous solution viscosity measurement method] 200 mL
Then, 198 g of purified water is put into a tall beaker, and 2 g of the polymer obtained in Production Example 1 is dispersed and dissolved neatly without vigorous stirring so that no lump is formed. The viscosity of the 1% deionized aqueous solution thus obtained was measured using a BL type viscometer. The measurement was performed under the conditions of one rotor, 30 rpm and 20 ° C.
【0049】[重量平均分子量]試料重合体を以下の測
定条件でゲルパーミエイションクロマトグラフィーで分
析し、プルラン換算での値を求めた。尚、プルランは昭
和電工(株)製の検量線作成用プルランを用いた。 測
定条件 カラム Shodex SB-805HQ+SB-802.5HQ+SB-
802HQ 測定温度 40℃ 移動相 脱イオン水 流速 1.
0ml/min 検出器 示差屈折率計 Shodex R
I−71 試料濃度 400ppm 注入量 100μl[Weight average molecular weight] The sample polymer was analyzed by gel permeation chromatography under the following measurement conditions, and the value in terms of pullulan was determined. The pull run used was a pull run for making a calibration curve manufactured by Showa Denko KK. Measurement conditions Column Shodex SB-805HQ + SB-802.5HQ + SB-
802HQ Measurement temperature 40 ℃ Mobile phase Deionized water Flow rate 1.
0ml / min Detector Differential Refractometer Shodex R
I-71 Sample concentration 400ppm Injection volume 100μl
【0050】このN−ビニルアセトアミド重合体10部
をメタノール50部に溶解し、60℃に昇温した。この
溶液に、水酸化ナトリウム10%メタノール溶液20部
を加え、2時間攪拌し加水分解を行った。得られたビニ
ルアミン系重合体(ポリビニルアミン−1)の加水分解
度を伝導度滴定により測定したところ、83モル%であ
った。10 parts of this N-vinylacetamide polymer was dissolved in 50 parts of methanol, and the temperature was raised to 60 ° C. To this solution, 20 parts of a 10% sodium hydroxide methanol solution was added, and the mixture was stirred for 2 hours to carry out hydrolysis. The degree of hydrolysis of the obtained vinylamine-based polymer (polyvinylamine-1) was measured by conductivity titration and found to be 83 mol%.
【0051】[製造例2] N−ビニルアセトアミドに
代えてN−ビニルホルムアミドを用いた以外は、製造例
1と同様にして重合体(ポリビニルアミン−2)を得
た。水溶液粘度、重量平均分子量、加水分解度の測定結
果を併せて表1に示した。[Production Example 2] A polymer (polyvinylamine-2) was obtained in the same manner as in Production Example 1 except that N-vinylformamide was used instead of N-vinylacetamide. Table 1 also shows the measurement results of the aqueous solution viscosity, the weight average molecular weight, and the degree of hydrolysis.
【0052】[製造例3] 加水分解反応に用いる水酸
化ナトリウム10%メタノール溶液を10部とした他
は、製造例1と同様にしてビニルアミン系重合体(ポリ
ビニルアミン−3)を得た。水溶液粘度、重量平均分子
量、加水分解度の測定結果を併せて表1に示した。Production Example 3 A vinylamine polymer (polyvinylamine-3) was obtained in the same manner as in Production Example 1, except that 10 parts of a 10% methanol solution of sodium hydroxide used for the hydrolysis reaction was used. Table 1 also shows the measurement results of the aqueous solution viscosity, the weight average molecular weight, and the degree of hydrolysis.
【0053】[0053]
【表1】 [Table 1]
【0054】実施例および比較例において、ポリウレタ
ン組成物の耐溶剤性、耐水性およびポリウレタン系エマ
ルジョンの混和安定性は以下の方法により測定した。ま
た、下記の実施例中で用いた略号を表2に示す。In Examples and Comparative Examples, the solvent resistance and water resistance of the polyurethane composition and the mixing stability of the polyurethane emulsion were measured by the following methods. Table 2 shows abbreviations used in the following Examples.
【0055】[0055]
【表2】 [Table 2]
【0056】[ポリウレタン組成物の耐溶剤性]50℃
の温度下でキャストした皮膜を120℃で10分熱処理
した後、90℃の溶剤中に1時間浸漬して皮膜の溶出率
および面積膨潤率を下記式から求め、これにより耐溶剤
性を評価した。 溶出率(%)={(浸漬前の重量−浸漬後の重量)/浸
漬前の重量}×100 面積膨潤率(%)={(浸漬後の面積−浸漬前の面積)
/浸漬前の面積}×100[Solvent Resistance of Polyurethane Composition] 50 ° C.
After heat-treating the film cast at a temperature of 120 ° C. for 10 minutes at a temperature of 90 ° C., the film was immersed in a solvent at 90 ° C. for 1 hour, and the elution rate and area swelling ratio of the film were obtained from the following formulas, whereby the solvent resistance was evaluated. . Elution rate (%) = {(weight before immersion−weight after immersion) / weight before immersion} × 100 Area swelling rate (%) = {(area after immersion−area before immersion)
/ Area before immersion} × 100
【0057】[ポリウレタン組成物の耐水性]50℃の
温度下でキャストした皮膜を120℃で10分熱処理し
た後、20℃の水中に24時間浸漬して皮膜の溶出率お
よび面積膨潤率を下記式から求め、これにより耐水性を
評価した。 溶出率(%)={(浸漬前の重量−浸漬後の重量)/浸
漬前の重量}×100 面積膨潤率(%)={(浸漬後の面積−浸漬前の面積)
/浸漬前の面積}×100[Water Resistance of Polyurethane Composition] A film cast at a temperature of 50 ° C. was heat-treated at 120 ° C. for 10 minutes, and then immersed in water at 20 ° C. for 24 hours to determine the elution ratio and area swelling ratio of the film. The water resistance was evaluated from the equation. Elution rate (%) = {(weight before immersion−weight after immersion) / weight before immersion} × 100 Area swelling rate (%) = {(area after immersion−area before immersion)
/ Area before immersion} × 100
【0058】[ポリウレタン系エマルジョンの混和安定
性]ポリウレタン系エマルジョン20gに1%塩化ナト
リウム水溶液80gおよびエチレン−酢酸ビニル共重合
体エマルジョン(クラレ製「OM−4200」、固形分
濃度55%)80gをそれぞれ添加混合した場合の安定
性を観察した。 判定 : ○ 全く変化なし(安定性良好) △ わずかに凝集あるいは相分離が観察される × 凝集あるいは相分離が激しい[Mutation stability of polyurethane emulsion] 80 g of a 1% aqueous sodium chloride solution and 80 g of an ethylene-vinyl acetate copolymer emulsion ("OM-4200" manufactured by Kuraray, solid content concentration 55%) were added to 20 g of the polyurethane emulsion. The stability in the case of addition and mixing was observed. Judgment: ○ No change (good stability) △ Slight aggregation or phase separation observed × Aggregation or phase separation was severe
【0059】《ポリウレタンエマルジョンの製造》 [実施例1]3l三ツ口フラスコに、PMPA2150
537.5g、IPDI 111.1g、DMPA
6.71gを秤取し、乾燥窒素雰囲気下、90℃で2h
r撹拌して系中の水酸基を定量的に反応させ、イソシア
ネート末端のプレポリマーを得た。これにMEK 20
2.9gを加えて均一に撹拌した後、40℃にフラスコ
内温度を下げ、TEA 5.06gを加えて10分間撹
拌を行った。次いで、乳化剤としてエマルゲン985
(花王製,ノニオン系界面活性剤)14.5gを蒸留水
420gに溶解した水溶液を前記プレポリマーに加え
ホモミキサーで1分間撹拌して乳化した後、直ちにポリ
ビニルアミン−1 34.0g、DETA7.58gお
よびIPDA 12.52gを蒸留水 652gに溶解
した水溶液を加えてホモミキサーで1分間撹拌して反応
を行った。その後、MEKをロータリーエバポレーター
により除去して固形分重量40wt%のポリウレタン系
エマルジョン(以下、PUエマルジョンと称する)を
得た。PUエマルジョンをキャストして作成した皮膜
のトルエン中での溶出率は5%、面積膨潤率は100%
であり、水中での溶出率は3%、面積膨潤率は0%であ
った。また、PUエマルジョン20gに1%塩化ナト
リウム水溶液80gおよびエチレン−酢酸ビニル共重合
体エマルジョン(クラレ製「OM−4200」、固形分
濃度55%)80gをそれぞれ添加混合した場合の安定
性は、下記の表3に示すとおりであった。<< Production of Polyurethane Emulsion >> [Example 1] PMPA2150 was placed in a 3 l three-necked flask.
537.5 g, IPDI 111.1 g, DMPA
6.71 g was weighed and dried at 90 ° C. for 2 hours under a dry nitrogen atmosphere.
With stirring, the hydroxyl groups in the system were quantitatively reacted to obtain an isocyanate-terminated prepolymer. This is MEK 20
After adding 2.9 g and uniformly stirring, the temperature in the flask was lowered to 40 ° C., and 5.06 g of TEA was added, followed by stirring for 10 minutes. Next, Emulgen 985 was used as an emulsifier.
An aqueous solution obtained by dissolving 14.5 g (manufactured by Kao, nonionic surfactant) in 420 g of distilled water was added to the above prepolymer, and the mixture was emulsified by stirring with a homomixer for 1 minute. An aqueous solution in which 58 g and 12.52 g of IPDA were dissolved in 652 g of distilled water was added, and the mixture was stirred for 1 minute with a homomixer to carry out a reaction. Thereafter, MEK was removed by a rotary evaporator to obtain a polyurethane emulsion having a solid content of 40% by weight (hereinafter referred to as PU emulsion). The elution rate in toluene of the film made by casting the PU emulsion is 5%, and the area swelling rate is 100%.
The elution rate in water was 3%, and the area swelling rate was 0%. The stability when 80 g of a 1% aqueous sodium chloride solution and 80 g of an ethylene-vinyl acetate copolymer emulsion (“OM-4200” manufactured by Kuraray, solid content concentration 55%) were added to 20 g of the PU emulsion and mixed, respectively, was as follows. As shown in Table 3.
【0060】[実施例2]3l三ツ口フラスコに、PM
PA3600 540.0g、IPDI 80.0g、
DMPA 6.04gを秤取し、乾燥窒素雰囲気下、9
0℃で2hr撹拌して系中の水酸基を定量的に反応さ
せ、イソシアネート末端のプレポリマーを得た。これに
MEK 191.4gを加えて均一に撹拌した後、40
℃にフラスコ内温度を下げ、TEA 4.55gを加え
て10分間撹拌を行った。次いで、乳化剤としてエマル
ゲン985(花王製,ノニオン系界面活性剤)19.1
gを蒸留水 397gに溶解した水溶液を前記プレポリ
マーに加えホモミキサーで1分間撹拌して乳化した後、
直ちにポリビニルアミン−2 64.1gを蒸留水 4
20gに溶解した水溶液を加えてホモミキサーで30秒
間撹拌し、次いでDETA 10.21gを蒸留水24
0gに溶解した水溶液を加えてホモミキサーで1分間撹
拌して反応を行った。その後、MEKをロータリーエバ
ポレーターにより除去して固形分重量40wt%のポリ
ウレタン系エマルジョン(以下、PUエマルジョンと
称する)を得た。PUエマルジョンから得られた皮膜
の耐溶剤性およびPUエマルジョンの混和安定性は、
下記の表3に示すとおりであった。Example 2 PM was placed in a 3 l three-necked flask.
PA3600 540.0 g, IPDI 80.0 g,
6.04 g of DMPA was weighed out and dried under an atmosphere of dry nitrogen.
The mixture was stirred at 0 ° C. for 2 hours to quantitatively react the hydroxyl groups in the system to obtain an isocyanate-terminated prepolymer. After adding 191.4 g of MEK thereto and uniformly stirring the mixture,
The temperature in the flask was lowered to ° C, 4.55 g of TEA was added, and the mixture was stirred for 10 minutes. Next, as an emulsifier, Emulgen 985 (manufactured by Kao, nonionic surfactant) 19.1.
g in 397 g of distilled water was added to the prepolymer, and the mixture was emulsified by stirring with a homomixer for 1 minute.
Immediately, 64.1 g of polyvinylamine-2 was added to distilled water 4
An aqueous solution dissolved in 20 g was added, and the mixture was stirred with a homomixer for 30 seconds.
An aqueous solution dissolved in 0 g was added, and the mixture was stirred with a homomixer for 1 minute to perform a reaction. Thereafter, MEK was removed by a rotary evaporator to obtain a polyurethane emulsion having a solid content of 40 wt% (hereinafter referred to as PU emulsion). The solvent resistance of the film obtained from the PU emulsion and the mixing stability of the PU emulsion are as follows:
As shown in Table 3 below.
【0061】[実施例3]3l三ツ口フラスコに、PT
MG2000 250.0g、PCL2000250.
0g、HMDI 118.1g、DMPA 6.71g
を秤取し、乾燥窒素雰囲気下、80℃で2hr撹拌して
系中の水酸基を定量的に反応させ、イソシアネート末端
のプレポリマーを得た。これにMEK 188.7gを
加えて均一に撹拌した後、40℃にフラスコ内温度を下
げ、TEA 5.06gを加えて10分間撹拌を行っ
た。次いで、乳化剤としてエマルゲン985(花王製,
ノニオン系界面活性剤)6.7gおよびエマルゲン93
0(花王製,ノニオン系界面活性剤)6.7gを蒸留水
392gに溶解した水溶液を前記プレポリマーに加え
ホモミキサーで1分間撹拌して乳化した後、直ちにポリ
ビニルアミン−3 32.2g、DETA 6.81g
およびIPDA 5.62gを蒸留水 620gに溶解
した水溶液を加えてホモミキサーで1分間撹拌して反応
を行った。その後、MEKをロータリーエバポレーター
により除去して固形分重量40wt%のポリウレタン系
エマルジョン(以下、PUエマルジョンと称する)を
得た。PUエマルジョンから得られた皮膜の耐溶剤性
およびPUエマルジョンの混和安定性は、下記の表3
に示すとおりであった。[Example 3] PT was placed in a 3 l three-necked flask.
MG2000 250.0 g, PCL2000250.
0 g, HMDI 118.1 g, DMPA 6.71 g
Was weighed and stirred under a dry nitrogen atmosphere at 80 ° C. for 2 hours to quantitatively react hydroxyl groups in the system to obtain an isocyanate-terminated prepolymer. After 188.7 g of MEK was added thereto and uniformly stirred, the temperature in the flask was lowered to 40 ° C., 5.06 g of TEA was added, and the mixture was stirred for 10 minutes. Next, Emulgen 985 (manufactured by Kao,
Nonionic surfactant) 6.7 g and Emulgen 93
0 (manufactured by Kao, nonionic surfactant) in 392 g of distilled water was added to the prepolymer, and the mixture was stirred for 1 minute with a homomixer and emulsified. Then, 32.2 g of polyvinylamine-3 and DETA were immediately added. 6.81 g
Then, an aqueous solution in which 5.62 g of IPDA was dissolved in 620 g of distilled water was added, and the mixture was stirred with a homomixer for 1 minute to perform a reaction. Thereafter, MEK was removed by a rotary evaporator to obtain a polyurethane emulsion having a solid content of 40% by weight (hereinafter referred to as PU emulsion). The solvent resistance of the film obtained from the PU emulsion and the mixing stability of the PU emulsion are shown in Table 3 below.
Was as shown in FIG.
【0062】[実施例4]3l三ツ口フラスコに、PM
PA2150 537.5g、TDI 87.1g、D
MPA 6.71gを秤取し、乾燥窒素雰囲気下、70
℃で2hr撹拌して系中の水酸基を定量的に反応させ、
イソシアネート末端のプレポリマーを得た。これにME
K 194.6gを加えて均一に撹拌した後、40℃に
フラスコ内温度を下げ、TEA 5.06gを加えて1
0分間撹拌を行った。次いで、乳化剤としてエマルゲン
985(花王製,ノニオン系界面活性剤)16.5gお
よびポリビニルアミン−1 32.4gを蒸留水 52
0gに溶解した水溶液を前記プレポリマーに加えホモミ
キサーで1分間撹拌して乳化した後、直ちに、DETA
7.59gおよびEDA 4.42gを蒸留水 49
4gに溶解した水溶液を加えてホモミキサーで1分間撹
拌して反応を行った。その後、MEKをロータリーエバ
ポレーターにより除去して固形分重量40wt%のポリ
ウレタン系エマルジョン(以下、PUエマルジョンと
称する)を得た。PUエマルジョンから得られた皮膜
の耐溶剤性およびPUエマルジョンの混和安定性は、
下記の表3に示すとおりであった。Example 4 PM was placed in a 3 l three-necked flask.
537.5 g of PA2150, 87.1 g of TDI, D
6.71 g of MPA was weighed, and dried under an atmosphere of dry nitrogen.
At 2 ° C. for 2 hours to quantitatively react hydroxyl groups in the system,
An isocyanate-terminated prepolymer was obtained. This is ME
After adding 194.6 g of K and stirring uniformly, the temperature in the flask was lowered to 40 ° C., and 5.06 g of TEA was added to add 1
Stirring was performed for 0 minutes. Next, 16.5 g of Emulgen 985 (a nonionic surfactant made by Kao) and 32.4 g of polyvinylamine-1 were used as emulsifiers in distilled water 52.
A 0 g aqueous solution was added to the prepolymer, and the mixture was emulsified by stirring with a homomixer for 1 minute.
7.59 g and 4.42 g of EDA were added to distilled water 49
An aqueous solution dissolved in 4 g was added, and the mixture was stirred with a homomixer for 1 minute to perform a reaction. Thereafter, MEK was removed by a rotary evaporator to obtain a polyurethane emulsion having a solid content of 40% by weight (hereinafter referred to as PU emulsion). The solvent resistance of the film obtained from the PU emulsion and the miscibility of the PU emulsion are as follows:
As shown in Table 3 below.
【0063】[実施例5]3l三ツ口フラスコに、PM
PA2150 537.5g、IPDI 194.5
g、DMPA 33.53g、MEK 249.1gを
秤取し、乾燥窒素雰囲気下、60℃で8hr撹拌して系
中の水酸基を定量的に反応させ、イソシアネート末端の
プレポリマーを得た。その後、40℃にフラスコ内温度
を下げ、TEA 25.30gを加えて30分間撹拌を
行った。次いで、蒸留水 720.0gを加えて撹拌を
行いポリウレタンプレポリマーを水中に乳化させた後、
直ちにポリビニルアミン−2 41.8g、DETA
17.02gおよびIPDA14.05gを蒸留水 5
76gに溶解した水溶液を加えてホモミキサーで1分間
撹拌して反応を行った。その後、MEKをロータリーエ
バポレーターにより除去して固形分重量40wt%のポ
リウレタン系エマルジョン(以下、PUエマルジョン
と称する)を得た。PUエマルジョンから得られた皮
膜の耐溶剤性およびPUエマルジョンの混和安定性
は、下記の表3に示すとおりであった。Example 5 PM was placed in a 3 l three-necked flask.
537.5 g of PA2150, 194.5 of IPDI
g, 33.53 g of DMPA and 249.1 g of MEK were weighed and stirred at 60 ° C. for 8 hours in a dry nitrogen atmosphere to quantitatively react hydroxyl groups in the system to obtain an isocyanate-terminated prepolymer. Thereafter, the temperature in the flask was lowered to 40 ° C., 25.30 g of TEA was added, and the mixture was stirred for 30 minutes. Then, after adding 720.0 g of distilled water and stirring to emulsify the polyurethane prepolymer in water,
Immediately 41.8 g of polyvinylamine-2, DETA
17.02 g and 14.05 g of IPDA were distilled water 5
An aqueous solution dissolved in 76 g was added, and the mixture was stirred with a homomixer for 1 minute to perform a reaction. Thereafter, MEK was removed by a rotary evaporator to obtain a polyurethane emulsion having a solid content of 40% by weight (hereinafter referred to as PU emulsion). The solvent resistance of the film obtained from the PU emulsion and the mixing stability of the PU emulsion were as shown in Table 3 below.
【0064】[実施例6]3l三ツ口フラスコに、PM
PA2150 537.5g、IPDI 194.5
g、DMPA 33.53g、MEK 249.1gを
秤取し、乾燥窒素雰囲気下、60℃で8hr撹拌して系
中の水酸基を定量的に反応させ、イソシアネート末端の
プレポリマーを得た。その後、40℃にフラスコ内温度
を下げ、TEA 25.30gを加えて30分間撹拌を
行った。次いで、蒸留水 720.0gを加えて撹拌を
行いポリウレタンプレポリマーを水中に乳化させた後、
直ちにポリアリルアミン(日東紡績株式会社製、分子量
10,000) 41.8g、DETA 17.02g
およびIPDA 14.05gを蒸留水 576gに溶
解した水溶液を加えてホモミキサーで1分間撹拌して反
応を行った。その後、MEKをロータリーエバポレータ
ーにより除去して固形分重量40wt%のポリウレタン
系エマルジョン(以下、PUエマルジョンと称する)
を得た。PUエマルジョンから得られた皮膜の耐溶剤
性およびPUエマルジョンの混和安定性は、下記の表
3に示すとおりであった。Example 6 PM was placed in a 3 l three-necked flask.
537.5 g of PA2150, 194.5 of IPDI
g, 33.53 g of DMPA and 249.1 g of MEK were weighed and stirred at 60 ° C. for 8 hours in a dry nitrogen atmosphere to quantitatively react hydroxyl groups in the system to obtain an isocyanate-terminated prepolymer. Thereafter, the temperature in the flask was lowered to 40 ° C., 25.30 g of TEA was added, and the mixture was stirred for 30 minutes. Then, after adding 720.0 g of distilled water and stirring to emulsify the polyurethane prepolymer in water,
Immediately, 41.8 g of polyallylamine (manufactured by Nitto Boseki Co., Ltd., molecular weight 10,000), 17.02 g of DETA
An aqueous solution in which 14.05 g of IPDA was dissolved in 576 g of distilled water was added, and the mixture was stirred for 1 minute with a homomixer to carry out a reaction. Thereafter, the MEK is removed by a rotary evaporator, and a polyurethane emulsion having a solid content of 40 wt% (hereinafter referred to as a PU emulsion).
I got The solvent resistance of the film obtained from the PU emulsion and the mixing stability of the PU emulsion were as shown in Table 3 below.
【0065】[比較例1]実施例1において、ポリビニ
ルアミン−1を用いないこと以外は、実施例1と同様に
してポリウレタン系エマルジョンを製造しようとしたと
ころ、DETAおよびIPDAの水溶液を添加した際
に、系がゲル化して安定なエマルジョンを製造すること
ができなかった。Comparative Example 1 A polyurethane emulsion was prepared in the same manner as in Example 1 except that polyvinylamine-1 was not used. When an aqueous solution of DETA and IPDA was added, In addition, the system gelled and a stable emulsion could not be produced.
【0066】[比較例2]実施例1において、ポリビニ
ルアミン−1を用いず、エマルゲン985を38.7g
用いること以外は、実施例1と同様にしてポリウレタン
系エマルジョン(以下、PUエマルジョンと称する)
を得た。PUエマルジョンから得られた皮膜の耐溶剤
性およびPUエマルジョンの混和安定性は、下記の表
3に示すとおりであった。[Comparative Example 2] In Example 1, 38.7 g of Emulgen 985 was used without using polyvinylamine-1.
Except for using, a polyurethane-based emulsion (hereinafter referred to as PU emulsion) in the same manner as in Example 1.
I got The solvent resistance of the film obtained from the PU emulsion and the mixing stability of the PU emulsion were as shown in Table 3 below.
【0067】[比較例3]比較例2で得られたPUエマ
ルジョンに、ポリビニルアミン−1 34.0gを添
加、加熱溶解して、ポリウレタン系エマルジョン(以
下、PUエマルジョンと称する)を得た。PUエマル
ジョンから得られた皮膜の耐溶剤性およびPUエマル
ジョンの混和安定性は、下記の表3に示すとおりであ
った。Comparative Example 3 To the PU emulsion obtained in Comparative Example 2 was added 34.0 g of polyvinylamine-1 and dissolved by heating to obtain a polyurethane emulsion (hereinafter referred to as PU emulsion). The solvent resistance of the film obtained from the PU emulsion and the mixing stability of the PU emulsion were as shown in Table 3 below.
【0068】[比較例4]実施例1において、ポリビニ
ルアミン−1の代わりに加水分解未実施のポリビニルア
セトアミドを用い、エマルゲン985を38.7g用い
ること以外は、実施例1と同様にしてポリウレタン系エ
マルジョン(以下、PUエマルジョンと称する)を得
た。PUエマルジョンから得られた皮膜の耐溶剤性お
よびPUエマルジョンの混和安定性は、下記の表3に
示すとおりであった。Comparative Example 4 The procedure of Example 1 was repeated, except that polyvinylacetamide not subjected to hydrolysis was used in place of polyvinylamine-1, and 38.7 g of Emulgen 985 was used. An emulsion (hereinafter, referred to as a PU emulsion) was obtained. The solvent resistance of the film obtained from the PU emulsion and the mixing stability of the PU emulsion were as shown in Table 3 below.
【0069】[0069]
【表3】 [Table 3]
【0070】[0070]
【発明の効果】本発明のポリウレタン系エマルジョン
は、耐溶剤性に優れ、しかも各種の水性エマルジョンや
塩水との混和性に優れ、さらに耐水性にも優れている。
したがって、産業用繊維、皮革、室内装飾、アパレル、
床材(木製、コンクリート、フロアーポリッシュ)、プ
ラスチック部品等のコーティング剤、パッケージ(包装
紙等)、ラミネーション(フィルム/ホイル、繊維
等)、一般工業用の接着剤(塩ビシート/木材、塩ビシ
ート/金属、金属/木材)、ガラス繊維収束剤、イン
ク、塗料等の用途分野に幅広く、且つ有効に利用でき
る。The polyurethane emulsion of the present invention is excellent in solvent resistance, excellent in miscibility with various aqueous emulsions and brines, and also excellent in water resistance.
Therefore, industrial fibers, leather, upholstery, apparel,
Floor materials (wood, concrete, floor polish), coating agents for plastic parts, etc., packages (wrapping paper, etc.), laminations (film / foil, fiber, etc.), general industrial adhesives (PVC sheet / wood, PVC sheet / It can be widely and effectively used in application fields such as metal, metal / wood), glass fiber sizing agent, ink, and paint.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4J002 CH052 CK031 CK041 CK051 EV186 EV236 EV256 FD010 FD312 FD316 GC00 GG02 GH00 GH01 GJ01 GK01 GK02 GL00 GT00 HA07 4J034 BA08 CA02 CA03 CA04 CA05 CA13 CA15 CA17 CA22 CA31 CB03 CB04 CB05 CB07 CB08 CC03 CC12 CC23 CC26 CC33 CC45 CC52 CC61 CC62 CC65 CD04 CD06 CE03 DA01 DB01 DB03 DB04 DB07 DF01 DF02 DF03 DF16 DF20 DF21 DF22 DG03 DG04 DG06 DP02 DP03 DP06 DP20 HA01 HA07 HC03 HC12 HC13 HC17 HC22 HC46 HC52 HC61 HC64 HC67 HC71 HC73 JA30 JA42 KA01 KB02 KC17 KD02 KD04 KD12 KE02 QC05 RA03 RA06 RA07 RA08 RA09 RA10 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 4J002 CH052 CK031 CK041 CK051 EV186 EV236 EV256 FD010 FD312 FD316 GC00 GG02 GH00 GH01 GJ01 GK01 GK02 GL00 GT00 HA07 4J034 BA08 CA02 CA03 CA04 CA05 CA13 CBCB CB CB CB CB CB CB CB CB CB CB CB CC12 CC23 CC26 CC33 CC45 CC52 CC61 CC62 CC65 CD04 CD06 CE03 DA01 DB01 DB03 DB04 DB07 DF01 DF02 DF03 DF16 DF20 DF21 DF22 DG03 DG04 DG06 DP02 DP03 DP06 DP20 HA01 HA07 HC03 HC12 HC13 HC17 HC22 HC46 HC52 HC61 HC73 KC HC HC HC HC HC HC HC HC HC HC HC HC HC KD02 KD04 KD12 KE02 QC05 RA03 RA06 RA07 RA08 RA09 RA10
Claims (4)
ネート基を有するポリウレタンプレポリマーに、(a)
アミン系重合体および(b)分子中に一級アミノ基、二
級アミノ基、一級水酸基および二級水酸基から選ばれる
活性水素原子を有する低分子化合物を、反応させること
を特徴とするポリウレタン系エマルジョンの製造方法。In an aqueous medium, a polyurethane prepolymer having an isocyanate group in a molecule is provided with (a)
A polyurethane emulsion characterized in that an amine polymer and (b) a low molecular compound having an active hydrogen atom selected from a primary amino group, a secondary amino group, a primary hydroxyl group and a secondary hydroxyl group in a molecule are reacted with each other. Production method.
る単量体の重合体の加水分解物である請求項1記載のポ
リウレタン系エマルジョンの製造方法。 CH2=CHNR1COR2 (I) (R1、R2は、水素原子あるいはメチル基を表す。)2. The method for producing a polyurethane emulsion according to claim 1, wherein the amine polymer is a hydrolyzate of a polymer of a monomer represented by the following (I). CH2 = CHNR1COR2 (I) (R1 and R2 represent a hydrogen atom or a methyl group.)
により結合したアニオン性基を有し、かつ該アニオン性
基の少なくとも一部がカチオン性化合物と塩を形成して
いる請求項1または2記載のポリウレタン系エマルジョ
ンの製造方法。3. The polyurethane according to claim 1, wherein the polyurethane prepolymer has an anionic group bonded by a covalent bond, and at least a part of the anionic group forms a salt with the cationic compound. A method for producing a system emulsion.
に乳化させる際に、ノニオン系界面活性剤を使用する請
求項1〜3のいずれかに記載のポリウレタン系エマルジ
ョンの製造方法。4. The method for producing a polyurethane emulsion according to claim 1, wherein a nonionic surfactant is used when the polyurethane prepolymer is emulsified in an aqueous medium.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11034100A JP2000230033A (en) | 1999-02-12 | 1999-02-12 | Production of polyurethane emulsion |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11034100A JP2000230033A (en) | 1999-02-12 | 1999-02-12 | Production of polyurethane emulsion |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000230033A true JP2000230033A (en) | 2000-08-22 |
Family
ID=12404867
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11034100A Pending JP2000230033A (en) | 1999-02-12 | 1999-02-12 | Production of polyurethane emulsion |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000230033A (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012184437A (en) * | 2012-05-29 | 2012-09-27 | Sk Kaken Co Ltd | Heat-retaining material and method for heat-storing therein |
WO2017163863A1 (en) * | 2016-03-25 | 2017-09-28 | 株式会社ブリヂストン | Polyurethane foam, and polyol composition for production of polyurethane |
JP2020519718A (en) * | 2017-05-11 | 2020-07-02 | ダウ グローバル テクノロジーズ エルエルシー | Aqueous polyurethane dispersion adhesive composition |
CN113549187A (en) * | 2021-08-06 | 2021-10-26 | 扬州工业职业技术学院 | Waterborne polyurethane for microfiber leather and preparation method thereof |
JP2022541531A (en) * | 2019-07-18 | 2022-09-26 | エボニック オペレーションズ ゲーエムベーハー | Combined use of polyol ethers and cationic polyelectrolytes in aqueous polyurethane dispersions |
-
1999
- 1999-02-12 JP JP11034100A patent/JP2000230033A/en active Pending
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012184437A (en) * | 2012-05-29 | 2012-09-27 | Sk Kaken Co Ltd | Heat-retaining material and method for heat-storing therein |
WO2017163863A1 (en) * | 2016-03-25 | 2017-09-28 | 株式会社ブリヂストン | Polyurethane foam, and polyol composition for production of polyurethane |
JP2020519718A (en) * | 2017-05-11 | 2020-07-02 | ダウ グローバル テクノロジーズ エルエルシー | Aqueous polyurethane dispersion adhesive composition |
JP7086992B2 (en) | 2017-05-11 | 2022-06-20 | ダウ グローバル テクノロジーズ エルエルシー | Aqueous polyurethane dispersion adhesive composition |
JP2022541531A (en) * | 2019-07-18 | 2022-09-26 | エボニック オペレーションズ ゲーエムベーハー | Combined use of polyol ethers and cationic polyelectrolytes in aqueous polyurethane dispersions |
CN113549187A (en) * | 2021-08-06 | 2021-10-26 | 扬州工业职业技术学院 | Waterborne polyurethane for microfiber leather and preparation method thereof |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
AU703066B2 (en) | Reduced solvent process for preparation of aqueous polyurethane dispersions with improved heat and solvent resistance | |
US20190322793A1 (en) | Polyurethane or polyurethane-urea aqueous dispersion, preparation method therefor, and use thereof | |
JP3961132B2 (en) | Aqueous resin composition | |
CN103804613B (en) | A kind of preparation method of organic-silicon-modified cation aqueous polyurethane antimicrobial emulsion | |
BRPI0601434B1 (en) | Aqueous coating agent, its preparation process and its applications | |
JP3047098B2 (en) | Aqueous dispersion of polyurethane resin and coating agent | |
DE69910458T2 (en) | Process for the preparation of an aqueous polyurethane emulsion | |
JPH1060263A (en) | Latently crosslinkable polyurethane water-based dispersant, coating and adhesive therefrom and jointed, impregnated or coated article therewith | |
BR0007203B1 (en) | A process for preparing an anionic polyurethane dispersion, dispersion obtained and coating or film resulting therefrom. | |
JP2000230033A (en) | Production of polyurethane emulsion | |
JP7348311B2 (en) | Heat-sensitive aqueous polyurethane dispersion and method for preparing the same | |
JP3961131B2 (en) | Aqueous resin composition | |
JP2000109681A (en) | Polyurethane emulsion and preparation thereof | |
JP3961130B2 (en) | Heat-sensitive gelling polyurethane emulsion and method for producing the same | |
TW201700523A (en) | One kind of waterborne polyurethane membrane and its applications | |
JP3913577B2 (en) | Method for producing polyurethane emulsion | |
JP2000128909A (en) | Production of aqueous resin emulsion | |
JP3961141B2 (en) | Method for producing aqueous polyurethane emulsion, aqueous polyurethane emulsion and polyurethane | |
JP2000281740A (en) | Preparation of polyurethane emulsion | |
JPH0827242A (en) | Aqueous polyurethane resin and its production | |
JP3961133B2 (en) | Synthetic resin emulsion powder | |
JP2000230116A (en) | Aqueous resin composition | |
KR20190136281A (en) | Aqueous Polyurethane Dispersion with Improved Cross-linkability and Method For Preparing Same | |
JP2001055479A (en) | Aqueous composition, coating agent and recording agent for ink jet | |
JP2000136369A (en) | Aqueous adhesive |