JP2004244641A - Preparation process of hydrophilic polyurethane resin - Google Patents

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和行 花田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a preparation process of a hydrophilic polyurethane resin which is excellent in adhesiveness to various materials, water absorption properties, fog resistance, transparency, flexibility, aqueous ink wrightability, water resistance, blocking resistance, and lubricity. <P>SOLUTION: When a hydrophilic polyurethane resin is prepared by reacting an organic polyisocyanate and a hydrophilic polyol of a high molecular weight in this preparation process, a compound having at least one active hydrogen group and at least one tertiary amino group in its molecule, a polysiloxane compound having at least one active hydrogen group, and a compound having at least one reactive group and at least one hydrolyzable silyl group in its molecule are copolymerized with the components mentioned above. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

本発明は、親水性ポリウレタン系樹脂の製造方法に関し、さらに詳しくは各種素材に対する接着性に優れ、且つ吸水性、防曇性、透明性、可撓性、水性インクの筆記性並びに耐水性、耐ブロッキング性に優れた親水性ポリウレタン系樹脂の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a hydrophilic polyurethane-based resin, and more particularly, has excellent adhesiveness to various materials, and has water absorbency, anti-fogging property, transparency, flexibility, writing properties of a water-based ink, and water resistance and water resistance. The present invention relates to a method for producing a hydrophilic polyurethane resin having excellent blocking properties.

ポリウレタン系樹脂は耐磨耗性、接着性、可撓性、耐薬品性等に優れ、且つ各種加工法への適性にも優れることから、各種コーティング剤、塗料、インキ等のバインダー、及びフィルム、シートその他成型体として広く使用されており、各々の用途に適したポリウレタン系樹脂が提案されている。このポリウレタン系樹脂とは、ポリウレタン樹脂、ポリウレア樹脂、ポリウレタン−ポリウレア樹脂を総称するものであり、以下の本発明においても同様である。ポリウレタン系樹脂は、基本的には高分子量ポリオール成分、有機ポリイソシアネート成分、更に必要に応じて鎖延長剤成分を反応させて得られるものであり、これら各成分の種類、組み合わせ等によって種々の物性を有するポリウレタン系樹脂の製造が可能である。   Polyurethane resins are excellent in abrasion resistance, adhesiveness, flexibility, chemical resistance, etc., and also excellent in suitability for various processing methods, so that various coating agents, paints, binders such as inks, films, Polyurethane resins which are widely used as sheets and other molded articles and are suitable for each use have been proposed. The polyurethane resin is a generic term for polyurethane resin, polyurea resin, and polyurethane-polyurea resin, and the same applies to the present invention described below. The polyurethane resin is basically obtained by reacting a high molecular weight polyol component, an organic polyisocyanate component, and further, if necessary, a chain extender component, and has various physical properties depending on the type, combination, etc. of these components. Can be produced.

しかしながら、ポリウレタン系樹脂は、用途によっては、例えば、農業用樹脂シートの防曇性塗料や内装用樹脂製壁紙用の表面処理剤、繊維コーティング剤、インクジェット用受像シート用コーティング剤等においては、前記特性とともに親水性や耐ブロッキング性も同時に要求されるのが普通である。親水性ポリウレタン系樹脂を得るために高分子量親水性ポリオール成分としてエチレンオキサイドの開環重合から得られるポリエチレングリコールを使用した場合には、高強度で高弾性、且つ親水性に優れたポリウレタン系樹脂が得られるものの、耐水性が悪いために水分により膨潤、白化、強度低下が起こり、各種塗料、印刷インキのバインダー、成型体、フィルム、シート等には適さないという問題があった。   However, polyurethane-based resins, depending on the application, for example, in the antifogging paint for agricultural resin sheet or surface treatment agent for interior resin wallpaper, fiber coating agent, coating agent for inkjet image receiving sheet, etc. Usually, hydrophilicity and anti-blocking property are required at the same time as the properties. When polyethylene glycol obtained from ring-opening polymerization of ethylene oxide is used as a high molecular weight hydrophilic polyol component to obtain a hydrophilic polyurethane resin, a polyurethane resin having high strength, high elasticity, and excellent hydrophilicity is obtained. Although it is obtained, it has a problem that it is not suitable for various paints, binders of printing inks, molded articles, films, sheets, etc. due to poor water resistance, causing swelling, whitening, and reduction in strength due to moisture.

従って、本発明の目的は、各種素材に対する接着性に優れ、且つ吸水性、防曇性、透明性、可撓性、水性インクの筆記性並びに耐水性、耐ブロッキング性に優れた親水性ポリウレタン系樹脂の製造方法を提供することである。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a hydrophilic polyurethane system having excellent adhesiveness to various materials, and excellent in water absorbency, anti-fogging property, transparency, flexibility, writing property of water-based ink, and water resistance and blocking resistance. An object of the present invention is to provide a method for producing a resin.

上記目的は以下の本発明によって達成される。即ち、本発明は、有機ポリイソシアネートと高分子量親水性ポリオールとを反応させて親水性ポリウレタン系樹脂を製造するに際し、少なくとも1個の活性水素基と少なくとも1個の第3級アミノ基を同一分子内に有する化合物、少なくとも1個の活性水素基を有するポリシロキサン化合物及び少なくとも1個の反応性基と少なくとも1個の加水分解性シリル基を同一分子内に有する化合物を上記成分と共重合することからなり、前記ポリシロキサン化合物の使用量が、親水性ポリウレタン系樹脂中の該化合物からなるセグメントの含有量が0.1〜10質量%となる量であることを特徴とする親水性ポリウレタン系樹脂の製造方法である。   The above object is achieved by the present invention described below. That is, in producing a hydrophilic polyurethane resin by reacting an organic polyisocyanate with a high molecular weight hydrophilic polyol, at least one active hydrogen group and at least one tertiary amino group are the same molecule. And a polysiloxane compound having at least one active hydrogen group and a compound having at least one reactive group and at least one hydrolyzable silyl group in the same molecule. Wherein the amount of the polysiloxane compound used is such that the content of the segment comprising the compound in the hydrophilic polyurethane-based resin is 0.1 to 10% by mass. Is a manufacturing method.

本発明で得られる親水性ポリウレタン系樹脂は、各種素材に対する接着性に優れ、且つ吸水性、防曇性、透明性、可とう性、水性インクの筆記性並びに耐水性、耐ブロッキング性、滑性に優れ、インクジェット受像シートの受像層用コーティング剤として、各種フィルムの防曇性の塗料として、内装用樹脂製壁紙の結露防止用表面処理剤として、吸水性の衣料用コーティング剤として、合成擬革用材料として非常に有用である。   The hydrophilic polyurethane-based resin obtained in the present invention has excellent adhesiveness to various materials, and has water absorption, anti-fogging properties, transparency, flexibility, writing properties of water-based inks, and water resistance, blocking resistance, and lubricity. Excellent as a coating agent for the image receiving layer of an inkjet image receiving sheet, as an anti-fog coating for various films, as a surface treatment agent for preventing dew condensation on resin-made wallpaper for interiors, as a coating agent for water-absorbing clothing, and as synthetic artificial leather It is very useful as an application material.

次に好ましい実施態様を挙げて本発明を更に詳しく説明する。本発明の親水性ポリウレタン系樹脂の製造方法は、有機ポリイソシアネート、高分子量親水性ポリオール及び必要に応じて鎖延長剤を、少なくとも1個の活性水素基と少なくとも1個の第3級アミノ基とを同一分子内に有する化合物、少なくとも1個の活性水素基を有するポリシロキサン化合物及び少なくとも1個の反応性基と少なくとも1個の加水分解性シリル基とを同一分子内に有する化合物とを反応させることが特徴である。   Next, the present invention will be described in more detail by way of preferred embodiments. The method for producing a hydrophilic polyurethane resin of the present invention comprises the steps of: adding an organic polyisocyanate, a high molecular weight hydrophilic polyol and, if necessary, a chain extender to at least one active hydrogen group and at least one tertiary amino group. In the same molecule, a polysiloxane compound having at least one active hydrogen group and a compound having at least one reactive group and at least one hydrolyzable silyl group in the same molecule. It is characteristic.

本発明において得られるポリウレタン系樹脂には、親水性セグメント、第3級アミノ基(該基含有セグメント)、ポリシロキサンセグメント及び加水分解性シリル基(該基含有セグメント)が導入され、樹脂中の加水分解性シリル基を水分により架橋させることにより、親水性ポリウレタン系樹脂に各種素材に対する優れた接着性、且つ優れた吸水性、防曇性、透明性、可撓性、水性インクの筆記性並びに耐水性、耐ブロッキング性が付与される。   In the polyurethane resin obtained in the present invention, a hydrophilic segment, a tertiary amino group (the group-containing segment), a polysiloxane segment, and a hydrolyzable silyl group (the group-containing segment) are introduced. By crosslinking the degradable silyl group with water, excellent adhesion to various materials to hydrophilic polyurethane resin, and excellent water absorption, antifogging property, transparency, flexibility, writing property of water-based ink and water resistance are obtained. Properties and blocking resistance.

本発明においては、親水性ポリウレタン系樹脂の合成方法自体は、従来公知のウレタン系樹脂の合成方法を用いることが出来、特に制限されない。以下に親水性ポリウレタン系樹脂(以下では単に「樹脂」と称することがある。)の合成に使用される原料成分について説明する。   In the present invention, the method for synthesizing the hydrophilic polyurethane resin itself can be a conventionally known method for synthesizing a urethane resin, and is not particularly limited. Hereinafter, raw material components used for synthesizing a hydrophilic polyurethane-based resin (hereinafter, may be simply referred to as “resin”) will be described.

(1)加水分解性シリル基(加水分解性シリル基含有セグメント)の導入
加水分解性シリル基が樹脂に導入されると、該基を水分で架橋させることにより、樹脂の耐水性は向上し、且つ架橋による樹脂皮膜の表面強度の向上により耐ブロッキング性も向上する。加水分解性シリル基の導入部位は特に制限されないが、通常樹脂の分子鎖末端及び/又は分子側鎖である。樹脂の分子鎖末端及び/又は分子側鎖に導入された加水分解性シリル基の水分による架橋は(I)式及び/又は(II)式で示される。

Figure 2004244641
Figure 2004244641
樹脂の架橋には水分を添加してもよいが、本発明の樹脂が親水性の為、空気中の水分を利用することもできる。上記式における架橋形成のシラノール縮合を促進させる為に樹脂中に触媒を添加しておくのが好ましい。かかる触媒としては、一般には錫系のカルボン酸塩や酸性触媒及び塩基性触媒が好ましく、樹脂に対して0.0001質量%〜10質量%の範囲で使用される。 (1) Introduction of a hydrolyzable silyl group (hydrolyzable silyl group-containing segment) When a hydrolyzable silyl group is introduced into a resin, the group is cross-linked with water to improve the water resistance of the resin, In addition, blocking resistance is also improved by improving the surface strength of the resin film by crosslinking. The site of introduction of the hydrolyzable silyl group is not particularly limited, but is usually at the molecular chain end and / or the molecular side chain of the resin. Crosslinking of the hydrolyzable silyl group introduced into the molecular chain terminal and / or the molecular side chain of the resin with water is represented by the formula (I) and / or (II).
Figure 2004244641
Figure 2004244641
Moisture may be added to the cross-linking of the resin. However, since the resin of the present invention is hydrophilic, water in the air can be used. It is preferable to add a catalyst to the resin in order to promote the silanol condensation of the crosslinking in the above formula. Such a catalyst is generally preferably a tin-based carboxylate, an acidic catalyst or a basic catalyst, and is used in a range of 0.0001% by mass to 10% by mass based on the resin.

本発明において親水性ポリウレタン系樹脂に加水分解性シリル基を導入するために使用される化合物は、反応性有機官能基を有するシランカップリング剤及び該シランカップリング剤と有機ポリイソシアネートとの反応によって得られる少なくとも1個の遊離のイソシアネート基を有する化合物等が挙げられる。   In the present invention, the compound used to introduce a hydrolyzable silyl group into the hydrophilic polyurethane resin is a silane coupling agent having a reactive organic functional group and a reaction between the silane coupling agent and an organic polyisocyanate. Examples of the obtained compound include at least one free isocyanate group-containing compound.

本発明で使用する上記反応性有機官能基を有するシランカップリング剤としては、例えば、次の如き化合物が挙げられる。
〔1〕一般式(1)で表される、少なくとも1個の遊離イソシアネート基を有するシランカップリング剤。

Figure 2004244641
(式中、R1は低級アルキル基を、R2は低級アルキル基又は低級アルコキシ基を表す。Xは2価の有機基を表し、好ましいものはC0〜C50のアルキレン鎖、芳香族又は脂肪族環であり、これらの基は−N−、−O−、−CO−、−COO−、−NHCO−、−S−、−SO−又は−SO2等の連結基で連結されていてもよい。又、m=0〜3の整数、n=3−mである。) Examples of the silane coupling agent having a reactive organic functional group used in the present invention include the following compounds.
[1] A silane coupling agent represented by the general formula (1) and having at least one free isocyanate group.
Figure 2004244641
(Wherein, R 1 represents a lower alkyl group, R 2 represents a lower alkyl group or a lower alkoxy group, X represents a divalent organic group, and preferred are a C 0 -C 50 alkylene chain, an aromatic or aliphatic ring, these groups -N -, - O -, - CO -, - COO -, - NHCO -, - S -, - SO- or are linked by a linking group -SO 2 such And m is an integer of 0 to 3 and n is 3-m.)

上記遊離イソシアネート基を有するシランカップリング剤の好ましい具体例は下記の通りである。

Figure 2004244641
Figure 2004244641
Preferred specific examples of the silane coupling agent having a free isocyanate group are as follows.
Figure 2004244641
Figure 2004244641

〔2〕反応性有機官能基を有するシランカップリング剤と有機ポリイソシアネートとの反応生成物であり、該生成物が分子中に少なくとも1個の遊離イソシアネート基を有するもの。
この際に用いられる反応性有機官能基を有するシランカップリング剤としては、下記の一般式(2)のもの等が挙げられる。

Figure 2004244641
(式中、Yは−NH−、−NR3−、−O−、又は−S−を表し、R1、R2、X、m、nは前記定義の通りであり、R3は低級アルキル基を表す。) [2] A reaction product of a silane coupling agent having a reactive organic functional group and an organic polyisocyanate, wherein the product has at least one free isocyanate group in a molecule.
Examples of the silane coupling agent having a reactive organic functional group used in this case include those represented by the following general formula (2).
Figure 2004244641
(Wherein, Y represents —NH—, —NR 3 —, —O—, or —S—, R 1 , R 2 , X, m, and n are as defined above, and R 3 is lower alkyl Represents a group.)

上記反応性有機官能基を有するシランカップリング剤の好ましい具体例は下記の通りである。

Figure 2004244641
Figure 2004244641
Preferred specific examples of the silane coupling agent having a reactive organic functional group are as follows.
Figure 2004244641
Figure 2004244641

以上のシランカップリング剤は、本発明において使用する好ましいシランカップリング剤の例示であって、本発明はこれらの例示に限定されるものではない。従って、上記の例示の化合物のみならず、その他公知の現在市販されており、市場から容易に入手し得る化合物は、いずれも本発明において使用できる。   The above silane coupling agents are examples of preferred silane coupling agents used in the present invention, and the present invention is not limited to these examples. Accordingly, not only the above-exemplified compounds but also other known currently commercially available compounds which can be easily obtained from the market can be used in the present invention.

上記のシランカップリング剤を反応させて親水性ポリウレタン系樹脂に加水分解性シリル基を導入するが、該基の導入部位は特に制限されないが、通常は樹脂の分子鎖末端及び/又は分子側鎖である。樹脂の分子鎖末端及び/又は分子側鎖に加水分解性シリル基を導入する方法の一例を以下に図示する。
1)分子鎖末端への導入

Figure 2004244641
The above-mentioned silane coupling agent is reacted to introduce a hydrolyzable silyl group into the hydrophilic polyurethane resin. The site of introduction of the group is not particularly limited, but is usually a molecular chain terminal and / or a molecular side chain of the resin. It is. An example of a method for introducing a hydrolyzable silyl group into a molecular chain terminal and / or a molecular side chain of a resin is shown below.
1) Introduction to molecular chain terminal
Figure 2004244641

2)分子鎖側鎖への導入

Figure 2004244641
(上記式中のR1、R2、X、Yは前記と同じであり、〔P〕は重合体1分子当たり少なくとも2つのウレタン結合及び/又はウレア結合を含有する親水性ポリウレタン、親水性ポリウレア又は親水性ポリウレタン−ポリウレアを表し、Zは、−O−、−S−、−NR3−、又は−NH−であり、R3は低級アルキレン基、m=0〜3の整数、n=3−mである。)
上記以外の方法によっても、親水性樹脂の分子鎖末端及び/又は分子側鎖に加水分解性シリル基を導入することができるが、上記例示以外の方法で該基が導入された親水性樹脂も本発明の親水性樹脂に該当することは勿論である。 2) Introduction into molecular side chains
Figure 2004244641
(R 1 , R 2 , X and Y in the above formula are the same as described above, and [P] is a hydrophilic polyurethane or hydrophilic polyurea containing at least two urethane bonds and / or urea bonds per polymer molecule. Or a hydrophilic polyurethane-polyurea, Z is —O—, —S—, —NR 3 —, or —NH—, R 3 is a lower alkylene group, m is an integer of 0 to 3, n = 3 −m).
A hydrolyzable silyl group can be introduced into a molecular chain terminal and / or a molecular side chain of the hydrophilic resin by a method other than those described above. Needless to say, it corresponds to the hydrophilic resin of the present invention.

(2)第3級アミノ基(第3級アミノ基含有セグメント)の導入
本発明において親水性ポリウレタン系樹脂を構成する分子鎖中に第3級アミノ基を導入するために使用する化合物は、分子中に1個又は2個以上の反応性基、例えば、アミノ基、エポキシ基、水酸基、メルカプト基、カルボキシル基、アルコキシ基、酸ハライド基、カルボキシエステル基、酸無水物基等を有し、且つ分子鎖中に第3級アミノ基を有する化合物である。化合物によって第3級アミノ基は樹脂の主鎖中及び/又は側鎖中に導入される。
(2) Introduction of Tertiary Amino Group (Tertiary Amino Group-Containing Segment) In the present invention, the compound used to introduce a tertiary amino group into the molecular chain constituting the hydrophilic polyurethane resin is a molecule. Having one or more reactive groups therein, for example, an amino group, an epoxy group, a hydroxyl group, a mercapto group, a carboxyl group, an alkoxy group, an acid halide group, a carboxyester group, an acid anhydride group, and A compound having a tertiary amino group in the molecular chain. Depending on the compound, a tertiary amino group is introduced into the main chain and / or into the side chain of the resin.

反応性基を有する第3級アミノ基含有化合物の好ましい例としては、例えば、下記の如き一般式(3)〜(5)等で表される化合物が挙げられる。

Figure 2004244641
(式中の、R4は炭素数が20以下のアルキル基、脂環族基、ハロゲンあるいはアルキル基等の置換基を有していてもよい芳香族基を;R5、R6は低級アルキレン基又は鎖中に−O−、−CO−、−COO−、−NHCO−、−S−、−SO−、−SO2−等の連結基を有する低級アルキレン基を;X及びYは、同じでも異なってもよく、−OH、−COOH、−NH2、−NHR7、−SH等、又はこれらの基に誘導できるエポキシ基、アルコキシ基、酸ハライド基、酸無水物基、カルボキシルエステル基を、R7は低級アルキル基をそれぞれ表す。) Preferred examples of the tertiary amino group-containing compound having a reactive group include, for example, compounds represented by the following general formulas (3) to (5).
Figure 2004244641
(In the formula, R 4 represents an alkyl group having 20 or less carbon atoms, an alicyclic group, an aromatic group which may have a substituent such as a halogen or an alkyl group; R 5 and R 6 represent lower alkylene -O in groups or chain -, - CO -, - COO -, - NHCO -, - S -, - SO -, - SO 2 - a lower alkylene group having a linking group such as; X and Y are the same But may be different, -OH, -COOH, -NH 2, -NHR 7, -SH , etc., or an epoxy group that can be induced in these groups, an alkoxy group, an acid halide group, acid anhydride group, a carboxyl ester group , R 7 each represents a lower alkyl group.)

Figure 2004244641
(式中のR4、R5及びR6は前記と同じであり、二つのR4同士で環状構造を形成してもよく、R8は−(CH2n−(nは0〜20の整数)、あるいはR5又はR6と同じであり、ZはCH又は窒素を表す。)
Figure 2004244641
(In the formula, R 4 , R 5 and R 6 are the same as described above, and two R 4 's may form a cyclic structure, and R 8 is-(CH 2 ) n- (n is 0 to 20) The same as R 5 or R 6 , and Z represents CH or nitrogen.)

Figure 2004244641
(式中のX及びYは前記と同じであり、Wは窒素含有複素環、窒素と酸素含有複素環又は窒素と硫黄含有複素環を表す。)
Figure 2004244641
(X and Y in the formula are the same as described above, and W represents a nitrogen-containing heterocycle, a nitrogen- and oxygen-containing heterocycle, or a nitrogen- and sulfur-containing heterocycle.)

一般式(3)、(4)、(5)であらわされる化合物の具体例としては、例えば、N,N−ジヒドロキシエチル−メチルアミン、N,N−ジヒドロキシエチル−エチルアミン、N,N−ジヒドロキシエチル−イソプロピルアミン、N,N−ジヒドロキシエチル−n−ブチルアミン、N,N−ジヒドロキシエチル−t−ブチルアミン、メチルイミノビスプロピルアミン、N,N−ジヒドロキシエチルアニリン、N,N−ジヒドロキシエチル−m−トルイジン、N,N−ジヒドロキシエチル−p−トルイジン、N,N−ジヒドロキシエチル−m−クロロアニリン、N,N−ジヒドロキシエチルベンジルアミン、N,N−ジメチル−N′,N′−ジヒドロキシエチル−1,3−ジアミノプロパン、N,N−ジエチル−N′,N′−ジヒドロキシエチル−1,3−ジアミノプロパン、N−ヒドロキシエチル−ピペラジン、N,N′−ジヒドロキシエチル−ピペラジン、N−ヒドロキシエトキシエチル−ピペラジン、1,4−ビスアミノプロピル−ピペラジン、N−アミノプロピル−ピペラジン、ジピコリン酸、2,3−ジアミノピリジン、2,5−ジアミノピリジン、2,6−ジアミノピリジン、2,6−ジアミノ−4−メチルピリジン、2,6−ジヒドロキシピリジン、2,6−ピリジン−ジメタノール、2−(4−ピリジル−4,6−ジヒドロキシピリミジン、2,6−ジアミノトリアジン、2,5−ジアミノトリアゾール、2,5−ジアミノオキサゾール等が挙げられる。   Specific examples of the compounds represented by the general formulas (3), (4) and (5) include, for example, N, N-dihydroxyethyl-methylamine, N, N-dihydroxyethyl-ethylamine, N, N-dihydroxyethyl -Isopropylamine, N, N-dihydroxyethyl-n-butylamine, N, N-dihydroxyethyl-t-butylamine, methyliminobispropylamine, N, N-dihydroxyethylaniline, N, N-dihydroxyethyl-m-toluidine , N, N-dihydroxyethyl-p-toluidine, N, N-dihydroxyethyl-m-chloroaniline, N, N-dihydroxyethylbenzylamine, N, N-dimethyl-N ', N'-dihydroxyethyl-1, 3-diaminopropane, N, N-diethyl-N ', N'-dihydroxyethyl -1,3-diaminopropane, N-hydroxyethyl-piperazine, N, N′-dihydroxyethyl-piperazine, N-hydroxyethoxyethyl-piperazine, 1,4-bisaminopropyl-piperazine, N-aminopropyl-piperazine, Dipicolinic acid, 2,3-diaminopyridine, 2,5-diaminopyridine, 2,6-diaminopyridine, 2,6-diamino-4-methylpyridine, 2,6-dihydroxypyridine, 2,6-pyridine-dimethanol , 2- (4-pyridyl-4,6-dihydroxypyrimidine, 2,6-diaminotriazine, 2,5-diaminotriazole, 2,5-diaminooxazole and the like.

又、これらの第3級アミノ化合物のエチレンオキサイド付加物やプロピレンオキサイド付加物等も本発明に使用できる。これらの付加物としては、例えば、下記の化合物等が挙げられる。

Figure 2004244641
(式中のmは1〜60の整数を、nは1〜6の整数を表す。) Further, ethylene oxide adducts and propylene oxide adducts of these tertiary amino compounds can also be used in the present invention. Examples of these adducts include the following compounds.
Figure 2004244641
(In the formula, m represents an integer of 1 to 60, and n represents an integer of 1 to 6.)

上記の第3級アミノ基含有化合物を用いて樹脂の主鎖中及び/又は側鎖中に第3級アミノ基を導入することにより、印刷インキやインクジェットインキの染料分子はその分子中に陰イオン性のカルボキシル基やスルフォン酸基を有していることから、樹脂中の第3級アミノ基との間にイオン結合が形成され染料の定着性が向上するとともに、第3級アミノ基の導入によりポリウレタン系樹脂の分子間力が増大し、耐水性が向上するものと考えられる。しかし、水分存在下では解離しやすいイオン結合性を考えるとこの耐水性の向上の理由は定かではないが、本発明の樹脂は親水性であるが、その分子内には疎水性部分も有しており、樹脂中の親水性部分及び第3級アミノ基と染料との間にイオン結合が形成されたあと、疎水性部分が親水性部分の回りを取り囲むようになるため、耐水性が向上するものと思われる。   By introducing the tertiary amino group into the main chain and / or the side chain of the resin using the above-mentioned tertiary amino group-containing compound, the dye molecule of the printing ink or the ink jet ink becomes an anion in the molecule. Carboxylic acid groups and sulfonic acid groups, ionic bonds are formed with the tertiary amino groups in the resin to improve the fixability of the dye, and the introduction of tertiary amino groups It is considered that the intermolecular force of the polyurethane resin is increased, and the water resistance is improved. However, considering the ionic bonding property that is easily dissociated in the presence of moisture, the reason for the improvement in water resistance is not clear, but the resin of the present invention is hydrophilic, but also has a hydrophobic portion in its molecule. After an ionic bond is formed between the dye and the hydrophilic portion and the tertiary amino group in the resin, the hydrophobic portion comes to surround the hydrophilic portion, thereby improving the water resistance. It seems to be.

(3)ポリシロキサンセグメントの導入
本来、疎水性(撥水性)であるポリシロキサンセグメントを樹脂構造中に導入することは、吸水性及び親水性に対して良好な結果を得ることは期待できないが、ポリシロキサンセグメント含有量の少ない樹脂からなる膜表面は、乾燥状態では完全にポリシロキサン成分で覆われるが、水中に浸漬した場合にはポリシロキサン成分が樹脂中に埋没してしまう現象、つまり環境応答性があることが知られている(高分子論文集、第48巻、[第4号]、227頁(1991)他)。本発明はこの現象を利用したものであり、樹脂中におけるポリシロキサン含有量を適度にコントロールすることにより、高湿度又は水性インク等による印字の際は、環境応答によりその表面は親水性を示し、乾燥時又は乾燥後の表面はポリシロキサン成分で覆われて、優れた耐水性、耐ブロッキング性、滑性等が発現される。
(3) Introduction of Polysiloxane Segment Introducing a polysiloxane segment which is originally hydrophobic (water repellent) into the resin structure cannot be expected to obtain good results with respect to water absorption and hydrophilicity. The surface of a film made of a resin with a low polysiloxane segment content is completely covered with a polysiloxane component in a dry state, but when immersed in water, the polysiloxane component is buried in the resin. It is known that it has a property (Polymer Transactions, Vol. 48, [No. 4], p. 227 (1991), etc.). The present invention utilizes this phenomenon, by appropriately controlling the polysiloxane content in the resin, when printing with high humidity or aqueous ink, the surface shows hydrophilicity due to environmental response, The surface during or after drying is covered with a polysiloxane component, and excellent water resistance, blocking resistance, lubricity and the like are exhibited.

本発明において親水性ポリウレタン系樹脂を構成する分子鎖中にポリシロキサンセグメントを導入するために使用するポリシロキサン化合物は、分子中に1個又は2個以上の反応性基、例えば、アミノ基、エポキシ基、水酸基、メルカプト基、カルボキシル基等を有するポリシロキサン化合物である。反応性基を有するポリシロキサン化合物の好ましい例としては、例えば、下記の如き化合物が挙げられる。   In the present invention, a polysiloxane compound used for introducing a polysiloxane segment into a molecular chain constituting a hydrophilic polyurethane-based resin includes one or more reactive groups such as an amino group and an epoxy group in a molecule. Is a polysiloxane compound having a group, a hydroxyl group, a mercapto group, a carboxyl group and the like. Preferred examples of the polysiloxane compound having a reactive group include the following compounds.

(1)アミノ変性ポリシロキサン化合物

Figure 2004244641
Figure 2004244641
Figure 2004244641
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(1) Amino-modified polysiloxane compound
Figure 2004244641
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Figure 2004244641
Figure 2004244641

(2)エポキシ変性ポリシロキサン化合物

Figure 2004244641
(2) Epoxy-modified polysiloxane compound
Figure 2004244641

Figure 2004244641
Figure 2004244641
Figure 2004244641
Figure 2004244641

(3)アルコール変性ポリシロキサン化合物

Figure 2004244641
Figure 2004244641
Figure 2004244641
(3) alcohol-modified polysiloxane compound
Figure 2004244641
Figure 2004244641
Figure 2004244641

Figure 2004244641
Figure 2004244641
Figure 2004244641
Figure 2004244641
Figure 2004244641
Figure 2004244641
Figure 2004244641
Figure 2004244641

(4)メルカプト変性ポリシロキサン化合物

Figure 2004244641
Figure 2004244641
(4) Mercapto-modified polysiloxane compound
Figure 2004244641
Figure 2004244641

(5)カルボキシル変性ポリシロキサン化合物

Figure 2004244641
Figure 2004244641
Figure 2004244641
(5) Carboxyl-modified polysiloxane compound
Figure 2004244641
Figure 2004244641
Figure 2004244641

(4)親水性セグメントの導入
本発明で親水性ポリウレタン系樹脂中に親水性セグメントを導入するために使用する高分子量親水性ポリオールとしては、水酸基、アミノ基、カルボキシル基等を有する、重量平均分子量が400乃至8,000の範囲のものが好ましい。末端が水酸基で親水性を有するものとしては、例えば、
ポリエチレングリコール
ポリエチレングリコール/ポリテトラメチレングリコール共重合ポリオール
ポリエチレングリコール/ポリプロピレングリコール共重合ポリオール
ポリエチレングリコールアジペート
ポリエチレングリコールサクシネート
ポリエチレングリコール/ポリ−ε−ラクトン共重合ポリオール
ポリエチレングリコール/ポリ−バレロラクトン共重合ポリオール
末端がアミノ基で親水性を有するものとしては
ポリエチレンオキサイドジアミン
ポリエチレンオキサイドプロピレンオキサイドジアミン
ポリエチレンオキサイドトリアミン
ポリエチレンオキサイドプロピレンオキサイドトリアミン
その他、カルボキシル基やビニル基を有したエチレンオキサイド付加物等が挙げられる。但し、他の性能を付与する為、親水性鎖を有しない他のポリオール、ポリアミン、ポリカルボン酸等を共重合することも可能である。
(4) Introduction of hydrophilic segment The high molecular weight hydrophilic polyol used for introducing the hydrophilic segment into the hydrophilic polyurethane-based resin in the present invention includes a weight average molecular weight having a hydroxyl group, an amino group, a carboxyl group and the like. Is preferably in the range of 400 to 8,000. Examples of the terminal having a hydroxyl group and hydrophilicity include, for example,
Polyethylene glycol Polyethylene glycol / polytetramethylene glycol copolymer polyol Polyethylene glycol / polypropylene glycol copolymer polyol Polyethylene glycol adipate Polyethylene glycol succinate Polyethylene glycol / poly-ε-lactone copolymer polyol Polyethylene glycol / poly-valerolactone copolymer polyol Examples of the amino group having hydrophilicity include polyethylene oxide diamine, polyethylene oxide propylene oxide diamine, polyethylene oxide triamine, polyethylene oxide propylene oxide triamine, and an ethylene oxide adduct having a carboxyl group or a vinyl group. However, it is also possible to copolymerize other polyols, polyamines, polycarboxylic acids and the like having no hydrophilic chains in order to impart other performances.

本発明で使用される有機ポリイソシアネートとしては、従来公知のいずれのものも使用できる。例えば、好ましいものとして、4,4′−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、水素添加MDI、イソホロンジイソシアネート、1,3−キシリレンジイソシアネート、1,4−キシリレ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、1,5−ナフタリンジイソシアネート、m−フェニレンジイソシアネート、p−フェニレンジイソシアネート等があり、或いはこれらの有機ポリイソシアネートと低分子量のポリオールやポリアミンを末端イソシアネートとなる様に反応させて得られるポリウレタンプレポリマー等も当然使用することができる。   As the organic polyisocyanate used in the present invention, any conventionally known organic polyisocyanate can be used. For example, preferred are 4,4'-diphenylmethane diisocyanate (MDI), hydrogenated MDI, isophorone diisocyanate, 1,3-xylylene diisocyanate, 1,4-xylylene diisocyanate, 2,4-tolylene diisocyanate, 2,2 There are 6-tolylene diisocyanate, 1,5-naphthalene diisocyanate, m-phenylene diisocyanate, p-phenylene diisocyanate, and the like, or obtained by reacting these organic polyisocyanates with low molecular weight polyols or polyamines to become terminal isocyanates. Naturally, polyurethane prepolymers and the like can also be used.

本発明においては、分子鎖末端及び/又は分子側鎖に加水分解性シリル基を有し、分子鎖中に第3級アミノ基とポリシロキサンセグメントとを有する親水性ポリウレタン系樹脂、即ち、親水性ポリウレタン樹脂、親水性ポリウレア樹脂及び親水性ポリウレア−ポリウレタン樹脂は従来の公知の方法に準じて、無溶剤あるいは水溶液や溶剤中で合成することができる。各成分の使用量は、以下に示す樹脂中の第3級アミノ基量(該基含有セグメント量)、加水分解性シリル基量(該基含有セグメント量)、ポリシロキサンセグメント量及び親水性セグメント量となる量である。かくして得られる、分子鎖中に第3級アミノ基、ポリシロキサンセグメント、加水分解性シリル基を有する親水性ポリウレタン系樹脂の好ましい重量平均分子量(GPCで測定した標準ポリスチレン換算の)は、3,000乃至800,000であり、更に好ましい重量平均分子量は5,000〜500,000である。   In the present invention, a hydrophilic polyurethane-based resin having a hydrolyzable silyl group at a molecular chain terminal and / or a molecular side chain and having a tertiary amino group and a polysiloxane segment in the molecular chain, that is, a hydrophilic polyurethane resin, The polyurethane resin, the hydrophilic polyurea resin, and the hydrophilic polyurea-polyurethane resin can be synthesized without a solvent or in an aqueous solution or solvent according to a conventionally known method. The amount of each component used is as follows: the amount of tertiary amino group (the amount of the group containing segment), the amount of the hydrolyzable silyl group (the amount of the group containing segment), the amount of the polysiloxane segment, and the amount of the hydrophilic segment in the resin shown below. Is the amount The thus obtained hydrophilic polyurethane resin having a tertiary amino group, a polysiloxane segment, and a hydrolyzable silyl group in the molecular chain has a preferred weight average molecular weight (in terms of standard polystyrene measured by GPC) of 3,000. To 800,000, and more preferably a weight average molecular weight of 5,000 to 500,000.

本発明で得られる親水性ポリウレタン系樹脂中の加水分解性シリル基は、側鎖(ペンダント)及び主鎖中のいずれか一方、又は両方に含有されていてもよく、樹脂中の含有量は原料である加水分解性シリル基を有する化合物として、即ち、該基含有セグメント量として1〜40質量%の範囲が好ましい。更に好ましくは1〜10質量%である。   The hydrolyzable silyl group in the hydrophilic polyurethane resin obtained in the present invention may be contained in one or both of the side chain (pendant) and the main chain, and the content in the resin is determined by the amount of the raw material. The compound having a hydrolyzable silyl group, that is, the amount of the group-containing segment is preferably in the range of 1 to 40% by mass. More preferably, the content is 1 to 10% by mass.

又、樹脂中の加水分解性シリル基の数は、樹脂の分子量1,000当たり約0.001〜10個が好ましく、更に好ましくは0.01〜1.0個の割合である。加水分解性シリル基の含有量が上記範囲未満では本発明の所期の目的である耐ブロッキング性、耐水性、耐湿性といった特性の発現が不十分となり、一方、上記範囲を超えると樹脂中の親水性部分が減少し、又、樹脂の架橋構造により耐水性が強くなり、吸水性能や防曇性に劣るようになり好ましくない。   Further, the number of hydrolyzable silyl groups in the resin is preferably about 0.001 to 10, more preferably 0.01 to 1.0 per 1,000 molecular weight of the resin. When the content of the hydrolyzable silyl group is less than the above range, the desired properties of the anti-blocking property, water resistance, and moisture resistance, which are the intended objects of the present invention, become insufficient. The hydrophilic portion is reduced, and the water resistance is increased due to the crosslinked structure of the resin, and the water absorption performance and the antifogging property are deteriorated, which is not preferable.

樹脂中の第3級アミノ基は主鎖又は側鎖中、あるいは両方に含有されていてもよく、樹脂中における含有量は原料である第3級アミノ化合物として、即ち、該基含有セグメント量として1〜60質量%の範囲が好ましく、更に好ましくは5〜30質量%である。又、樹脂中の第3級アミノ基の数は、親水性樹脂の分子量1,000当たり約1〜50個が好ましく、更に好ましくは5〜20個の割合である。第3級アミノ基の数が上記範囲未満では、本発明の所期の目的である耐水性、耐ブロッキング性、耐湿性といった特性の発現が不十分となり、一方、上記範囲を超えると樹脂中の親水性部分の減少による疎水性が強くなり、吸水性能や防曇性に劣るようになるので好ましくない。   The tertiary amino group in the resin may be contained in the main chain or side chain, or in both, and the content in the resin is determined as a tertiary amino compound as a raw material, that is, The range is preferably 1 to 60% by mass, and more preferably 5 to 30% by mass. The number of tertiary amino groups in the resin is preferably about 1 to 50, more preferably 5 to 20, per 1,000 molecular weight of the hydrophilic resin. When the number of the tertiary amino groups is less than the above range, the intended properties of water resistance, blocking resistance, and moisture resistance, which are the intended objects of the present invention, become insufficient. Hydrophobicity is increased due to the decrease in the hydrophilic portion, and the water absorbing performance and the antifogging property are deteriorated.

樹脂中のポリシロキサンセグメントは樹脂の主鎖中あるいは側鎖中に、又は両方に含有されていてもよく、含有量としては、親水性ポリウレタン系樹脂中0.1〜10質量%が好ましく、更に好ましくは0.5〜10質量%である。ポリシロキサンセグメントの含有量が0.1質量%未満では、本発明の目的である耐水性、耐ブロッキング性、滑性といった表面特性の発現が不十分となり、一方、10質量%を越えるとポリシロキサンセグメントによる撥水性が強くなるとともに、本発明が利用する環境応答性に乏しくなり、吸水性、防曇性や透明性に劣るようになるので好ましくない。   The polysiloxane segment in the resin may be contained in the main chain or side chain of the resin, or in both, and the content is preferably 0.1 to 10% by mass in the hydrophilic polyurethane-based resin. Preferably it is 0.5 to 10% by mass. When the content of the polysiloxane segment is less than 0.1% by mass, the surface properties such as water resistance, blocking resistance and lubricity, which are the objects of the present invention, become insufficient. It is not preferable because the water repellency of the segments becomes stronger, the environmental responsiveness used by the present invention becomes poor, and the water absorbency, antifogging property and transparency become poor.

樹脂中の親水性セグメントは樹脂の主鎖中に含まれ、樹脂中の含有量は30〜80質量%が好ましく、更に好ましくは50〜75質量%である。親水性セグメントとの含有量が上記の範囲未満では吸水性、防曇性に劣るようになり、上記の範囲を超えると耐水性、耐ブロッキング性に劣るようになり好ましくない。   The hydrophilic segment in the resin is contained in the main chain of the resin, and the content in the resin is preferably from 30 to 80% by mass, and more preferably from 50 to 75% by mass. If the content with the hydrophilic segment is less than the above range, the water absorption and antifogging properties will be poor, and if it exceeds the above range, the water resistance and blocking resistance will be poor, which is not preferable.

本発明で得られる親水性ポリウレタン系樹脂は、上記の各セグメントとがランダムにウレタン結合、ウレア結合及びウレタン−ウレア結合(鎖延長剤を使用しない場合)の少なくとも一種の結合で連結されている。鎖延長剤を使用する場合にはこれらの結合とともにこれらの結合の間に鎖延長剤の残基である短鎖が存在する結合も存在する。以上の結合も本発明の樹脂の構成成分であり、結合部分と総称する。上記の全セグメントの含有量の残部が樹脂中の結合部分の含有量である。   In the hydrophilic polyurethane-based resin obtained in the present invention, each of the above segments is randomly connected with at least one bond of a urethane bond, a urea bond, and a urethane-urea bond (when no chain extender is used). When a chain extender is used, there is also a bond in which a short chain which is a residue of the chain extender exists between these bonds together with these bonds. The above bond is also a component of the resin of the present invention, and is generally called a bond portion. The balance of the content of the above-mentioned all segments is the content of the binding portion in the resin.

以上の如き本発明で得られる親水性ポリウレタン系樹脂は、各種素材に対する接着性に優れ、且つ吸水性、防曇性、透明性、可とう性、水性インクの筆記性並びに耐水性、耐ブロッキング性に優れ、インクジェット受像シートの受像層用コーティング剤として、各種フィルムの防曇性の塗料として、内装用樹脂製壁紙の結露防止用表面処理剤として、吸水性の衣料用コーティング剤として、合成皮革用材料、合成紙の水性インク筆記用処理剤等として非常に有用である。   The hydrophilic polyurethane-based resin obtained by the present invention as described above has excellent adhesiveness to various materials, and has water absorbency, anti-fogging property, transparency, flexibility, writing property of water-based ink, water resistance, and blocking resistance. Excellent as a coating agent for the image receiving layer of an inkjet image receiving sheet, as an anti-fog coating for various films, as a surface treatment agent for preventing dew condensation on resin-made wallpaper for interiors, as a coating agent for water-absorbing clothing, for synthetic leather It is very useful as a material, a processing agent for writing on aqueous ink of synthetic paper, and the like.

次に実施例及び比較例を挙げて本発明を更に具体的に説明する。以下における部及び%は特に断りのない限り質量基準である。   Next, the present invention will be described more specifically with reference to examples and comparative examples. Parts and% in the following are based on mass unless otherwise specified.

実施例1
(分子側鎖型加水分解性シリル基−第3級アミノ基含有シリコーンポリウレタン樹脂の製造)

Figure 2004244641
上記構造を有しているポリジメチルシロキサンポリオール(分子量3,200)5部とポリエチレングリコール(分子量2,040)145部、1,3−ブチレングリコール7部、N−メチルジエタノールアミン12部を、トルエン135部と100部のメチルエチルケトンとの混合溶剤中に溶解し、70℃でよく攪拌しながら、ジフェニルメタンジイソシアネート61部を添加する。添加終了後、更にメチルエチルケトン100部を加え、80℃で6時間反応させた。 Example 1
(Production of molecular side chain type hydrolyzable silyl group-tertiary amino group-containing silicone polyurethane resin)
Figure 2004244641
5 parts of polydimethylsiloxane polyol (molecular weight 3,200) having the above structure, 145 parts of polyethylene glycol (molecular weight 2,040), 7 parts of 1,3-butylene glycol and 12 parts of N-methyldiethanolamine were added to toluene 135 Dissolve in a mixed solvent of 1 part and 100 parts of methyl ethyl ketone, and add 61 parts of diphenylmethane diisocyanate with good stirring at 70 ° C. After the addition was completed, 100 parts of methyl ethyl ketone was further added, and the mixture was reacted at 80 ° C. for 6 hours.

得られた樹脂の赤外吸収スペクトルには水酸基の吸収は認められず、又ピリジン法(JISK−0070 2.5)による定量によっても水酸基は確認されなかった。次にイソシアネート基を有するシランカップリング剤((C25O)3Si(CH23NCO)7部を加え、80℃で8時間反応させ、イソシアネート基が消失していることを確認した後、固形分濃度を35%に調整し本発明の親水性ポリウレタン樹脂の溶液を得た。この溶液は390dPa・s(25℃)の粘度を有していた。 No hydroxyl group absorption was observed in the infrared absorption spectrum of the obtained resin, and no hydroxyl group was confirmed by the pyridine method (JIS K-0070 2.5). Next, 7 parts of a silane coupling agent having an isocyanate group ((C 2 H 5 O) 3 Si (CH 2 ) 3 NCO) was added and reacted at 80 ° C. for 8 hours to confirm that the isocyanate group had disappeared. After that, the solid content concentration was adjusted to 35% to obtain a solution of the hydrophilic polyurethane resin of the present invention. This solution had a viscosity of 390 dPa · s (25 ° C.).

実施例2
(分子末端型加水分解性シリル基−第3級アミノ基含有シリコーンポリウレア樹脂の製造)

Figure 2004244641
71部の水素添加MDIを200部のジメチルホルムアミドに溶解し、内温を20℃に保ち、よく攪拌しながら、100部のジメチルホルムアミドに溶解した、ポリエチレンオキサイドジアミン(ジェファーミンED:テキサコケミカル社製、分子量2,000)145部と上記構造を有しているポリジメチルシロキサンジアミン(分子量:3,880)5部を徐々に滴下し、滴下終了後50℃で1時間反応させた後、さらに50部のメチルエチルケトンに溶解したメチルイミノビスプロピルアミン10部を徐々に滴下し、滴下終了後50℃で3時間反応させイソシアネート末端ポリウレア樹脂を得た。
内温を再び20℃にして、50部のメチルエチルケトンに溶解した5.7部の1,4−ジアミノブタンを徐々に滴下し、滴下終了後同温度で1時間反応させた。更に100部のメチルエチルケトンに溶解した28部のγ−アミノプロピルトリエトキシシランを徐々に滴下して、30℃で1時間反応させ、イソシアネート基が消失していることを確認した後、固形分濃度を35%に調整し本発明の親水性ポリウレア樹脂の溶液を得た。この溶液は250dPa・s(25℃)の粘度を有していた。 Example 2
(Production of molecular-terminal hydrolyzable silyl group-tertiary amino group-containing silicone polyurea resin)
Figure 2004244641
Polyethylene oxide diamine (Jeffamine ED: manufactured by Texaco Chemical Co., Ltd.) dissolved in 100 parts of dimethylformamide while dissolving 71 parts of hydrogenated MDI in 200 parts of dimethylformamide, maintaining the internal temperature at 20 ° C., and stirring well. 145 parts) and 5 parts of polydimethylsiloxanediamine (molecular weight: 3,880) having the above structure were gradually added dropwise. After the completion of the dropwise addition, the mixture was allowed to react at 50 ° C. for 1 hour, and then 50 parts. 10 parts of methyliminobispropylamine dissolved in 3 parts of methyl ethyl ketone was gradually added dropwise, and after completion of the addition, the mixture was reacted at 50 ° C. for 3 hours to obtain an isocyanate-terminated polyurea resin.
The internal temperature was again raised to 20 ° C., and 5.7 parts of 1,4-diaminobutane dissolved in 50 parts of methyl ethyl ketone were gradually added dropwise. After completion of the dropwise addition, the mixture was reacted at the same temperature for 1 hour. Further, 28 parts of γ-aminopropyltriethoxysilane dissolved in 100 parts of methyl ethyl ketone were gradually added dropwise, and reacted at 30 ° C. for 1 hour. After confirming that the isocyanate group had disappeared, the solid content concentration was reduced. The solution was adjusted to 35% to obtain a solution of the hydrophilic polyurea resin of the present invention. This solution had a viscosity of 250 dPa · s (25 ° C.).

実施例3
(分子末端・側鎖型加水分解性シリル基−第3級アミノ基含有シリコーンポリウレタン−ポリウレア樹脂の製造)
(1)イソシアネート末端シランカップリング剤の製造
ヘキサメチレンジイソシアネートと水との付加物(ジュラネート24A−100;旭化成社製、NCO%=23.5)270部を25℃でよく攪拌しながら、この中にγ−アミノプロピルトリエトキシシラン111部を徐々に滴下して反応させ、無色透明な液状生成物(I)が得られた。得られた生成物は、遊離のイソシアネート基は10.5%[理論値(100%反応した場合に化学量論的に生成する反応物中の該基の量):11.2%]であり、理論的には下記構造と思われる。
Example 3
(Production of molecular terminal / side chain type hydrolyzable silyl group-tertiary amino group-containing silicone polyurethane-polyurea resin)
(1) Production of Isocyanate-Terminated Silane Coupling Agent An adduct of hexamethylene diisocyanate and water (Duranate 24A-100; manufactured by Asahi Kasei Corporation, NCO% = 23.5) is mixed well at 25 ° C. while 270 parts are mixed therein. 111 parts of γ-aminopropyltriethoxysilane was gradually added dropwise to the mixture, and reacted to obtain a colorless and transparent liquid product (I). The resulting product has 10.5% of free isocyanate groups [theoretical value (the amount of the groups in the stoichiometrically generated reactants when reacted at 100%): 11.2%]. Theoretically, the following structure is considered.

Figure 2004244641
Figure 2004244641

(2)分子末端・側鎖型加水分解性シリル基−第3級アミノ基含有シリコーンポリウレタン−ポリウレア樹脂の製造

Figure 2004244641
前記液状生成物(I)8部とトルエンジイソシアネート50部を200部のジメチルホルムアミドに溶解し、100部のメチルエチルケトンに溶解したポリエチレングリコール(分子量2,040)145部と上記構造を有するエチレンオキサイド付加型ポリジメチルシロキサン(分子量4,500)5部、更に4部の1,3−ブチレングリコール及びN,N−ジメチル−N′,N′−ジヒドロキシエチル−1,3−ジアミノプロパン9部を添加し、60℃で6時間反応させてイソシアネート末端ポリウレタン−ポリウレア樹脂を得た。内温を20℃にして、50部のメチルエチルケトンに溶解した8部の1,4−ジアミノブタンを徐々に滴下し、滴下終了後同温度で1時間反応させた。更に100部のメチルエチルケトンに溶解した20部のγ−アミノプロピルトリメトキシシランを徐々に滴下して、30℃で1時間反応させイソシアネート基が消失していることを確認した後、固形分濃度を35%に調整し本発明のポリウレタン−ポリウレア樹脂の溶液を得た。この溶液は320dPa・s(25℃)の粘度を有していた。 (2) Production of molecular terminal / side chain type hydrolyzable silyl group-tertiary amino group-containing silicone polyurethane-polyurea resin
Figure 2004244641
8 parts of the liquid product (I) and 50 parts of toluene diisocyanate are dissolved in 200 parts of dimethylformamide, and 145 parts of polyethylene glycol (molecular weight 2,040) dissolved in 100 parts of methyl ethyl ketone and an ethylene oxide addition type having the above structure 5 parts of polydimethylsiloxane (molecular weight 4,500) and further 4 parts of 1,3-butylene glycol and 9 parts of N, N-dimethyl-N ', N'-dihydroxyethyl-1,3-diaminopropane are added, The reaction was carried out at 60 ° C. for 6 hours to obtain an isocyanate-terminated polyurethane-polyurea resin. At an internal temperature of 20 ° C., 8 parts of 1,4-diaminobutane dissolved in 50 parts of methyl ethyl ketone were gradually added dropwise, and after the completion of the addition, the mixture was reacted at the same temperature for 1 hour. Further, 20 parts of γ-aminopropyltrimethoxysilane dissolved in 100 parts of methyl ethyl ketone were gradually added dropwise, and reacted at 30 ° C. for 1 hour. After confirming that the isocyanate group had disappeared, the solid content was reduced to 35 parts. % To obtain a solution of the polyurethane-polyurea resin of the present invention. This solution had a viscosity of 320 dPa · s (25 ° C.).

比較例1
ポリジメチルシロキサンポリオールおよびN−メチルジエタノールアミン、イソシアネート基を有するシランカップリング剤を使用しない他は実施例1と同じ材料と処方によりポリウレタン樹脂の溶液を得た。この溶液は固形分35%で、340dPa・s(25℃)の粘度を有していた。
Comparative Example 1
A polyurethane resin solution was obtained using the same materials and formulation as in Example 1 except that polydimethylsiloxane polyol, N-methyldiethanolamine, and a silane coupling agent having an isocyanate group were not used. This solution had a solid content of 35% and a viscosity of 340 dPa · s (25 ° C.).

比較例2
ポリジメチルシロキサンジアミンおよびメチルイミノビスプロピルアミン、γ−アミノプロピルトリエトキシシランを使用しない他は実施例2と同じ材料と処方によりポリウレア樹脂の溶液を得た。この溶液は固形分35%で300dPa・s(25℃)の粘度を有していた。
Comparative Example 2
A polyurea resin solution was obtained by the same material and formulation as in Example 2 except that polydimethylsiloxanediamine, methyliminobispropylamine, and γ-aminopropyltriethoxysilane were not used. This solution had a viscosity of 300 dPa · s (25 ° C.) at a solid content of 35%.

比較例3
ポリジメチルシロキサンポリオール、イソシアネート末端シランカップリング剤とγ−アミノプロピルトリメトキシシランを使用しない他は実施例3と同じ材料と処方によりポリウレタン−ポリウレア樹脂の溶液を得た。この溶液は固形分35%で、220dPa・s(25℃)の粘度を有していた。
Comparative Example 3
A solution of a polyurethane-polyurea resin was obtained using the same materials and formulation as in Example 3 except that polydimethylsiloxane polyol, isocyanate-terminated silane coupling agent and γ-aminopropyltrimethoxysilane were not used. This solution had a solid content of 35% and a viscosity of 220 dPa · s (25 ° C.).

参考例1
鹸化度98.5%のポリビニルアルコール(重合度550)の5%水溶液を調整した。
Reference Example 1
A 5% aqueous solution of polyvinyl alcohol (degree of polymerization 550) having a saponification degree of 98.5% was prepared.

以上で得られた実施例例1〜3及び比較例1〜3の樹脂の重量平均分子量(GPCで測定した標準ポリスチレン換算の)、親水性セグメント、第3級アミノ基含有セグメント、加水分解性シリル基含有セグメント、シロキサンセグメントの含有量(%)は表1の通りであった。   The weight average molecular weight (in terms of standard polystyrene measured by GPC), hydrophilic segment, tertiary amino group-containing segment, and hydrolyzable silyl of the resins of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 obtained above. Table 1 shows the content (%) of the group containing segment and the siloxane segment.

Figure 2004244641
Figure 2004244641

実施例1〜3、比較例1〜3で得られた樹脂及び参考例1の樹脂の評価結果を次に示す。
(1)インクジェット用受像層への応用
実施例1〜3、比較例1〜3で得られた樹脂溶液及び参考例1の樹脂溶液を100μm厚のPETフィルムに乾燥後の厚みが20μmとなるように塗工し、透明シートを作製し、カラーインクジェツトプリンター(セイコーエプソン社;PM−750C)で印字記録を行い、以下の項目の評価を行った。
(1)耐ブロッキクング性
樹脂コーテイング面に未処理PETフィルムを重ね、荷重0.29Mpaを掛け、温度40℃で1日放置後のブロッキング性の評価を行った。結果を下記で表示する。
○:ブロッキング性なし
△:ややブロッキング性あり
×:ブロッキング性あり
(2)プリンター搬送性
インクジェットプリンターでの印字記録の際のプリンター搬送性を評価した。
○:搬送性良好 △:わずかに異音を生じる ×:搬送性不良
(3)発色鮮明性
インクジェットプリンターでカラー画像を印字後、得られたカラー画像の発色鮮明性を目視により観察した。
○:良好 △:普通 ×:不良
(4)印字画像の耐水性
インクジェットプリンターでカラー印字後、記録シートを水中に漬け(20℃、24時間)、その後室温で乾燥した際の、記録画像の滲み、発色の変化を目視により観察。
○:変化なし △:変色が認められる ×:完全に溶解してなくなる
以上の結果を表2に示す。
The evaluation results of the resins obtained in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 and the resin of Reference Example 1 are shown below.
(1) Application to image receiving layer for ink jet The resin solution obtained in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 and the resin solution of Reference Example 1 were dried on a PET film having a thickness of 100 μm to have a thickness of 20 μm. And a transparent sheet was prepared, and printed and recorded by a color ink jet printer (Seiko Epson Corporation; PM-750C), and the following items were evaluated.
(1) Blocking resistance An untreated PET film was overlaid on the resin-coated surface, a load of 0.29 Mpa was applied, and the blocking property was evaluated after being left at a temperature of 40 ° C for 1 day. The results are shown below.
:: No blocking property Δ: Slight blocking property X: Blocking property (2) Printer transportability The printer transportability at the time of printing and recording with an inkjet printer was evaluated.
:: Good transportability Δ: Slight noise generation X: Poor transportability (3) Color clarity After printing a color image with an inkjet printer, the color clarity of the obtained color image was visually observed.
:: good △: normal ×: poor (4) Water resistance of the printed image After color printing with an ink jet printer, the recording sheet was immersed in water (20 ° C., 24 hours), and then bleeding of the recorded image when dried at room temperature The change in color development was visually observed.
:: No change Δ: Discoloration observed X: Complete dissolution and disappearance are shown in Table 2.

Figure 2004244641
Figure 2004244641

比較例4
比較例1で得られた樹脂に非イオン性界面活性剤(ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル;日本油脂社製)を固形分質量比で95:5に混合した。
Comparative Example 4
A nonionic surfactant (polyoxyethylene nonylphenyl ether; manufactured by NOF Corporation) was mixed with the resin obtained in Comparative Example 1 at a solid content mass ratio of 95: 5.

参考例2
ポリビニルブチラール(重合度700、積水化学社製)100部、トリオクチルフォスフェート50部及びポリオキシエチレンラウリルエーテルリン酸エステル(リン酸エステル系界面活性剤、第一工業製薬(株)製)3部をエタノール400部に混合溶解した。
Reference Example 2
100 parts of polyvinyl butyral (polymerization degree: 700, manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd.), 50 parts of trioctyl phosphate and 3 parts of polyoxyethylene lauryl ether phosphate (phosphate ester surfactant, manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.) Was mixed and dissolved in 400 parts of ethanol.

(2)防曇・帯電防止塗料への応用
実施例1〜3、比較例1、4及び参考例2で得られた樹脂溶液を透明なアクリル樹脂板に刷毛塗りして試料とし、防曇性、帯電防止性の評価を行った。
(1)防曇性
沸騰水浴上、5cmのところに試料板をセットして50℃の水蒸気に10分間曝した時の塗料の曇りを評価した。
○:曇りなし △:部分的に曇り ×:曇り
(2)耐水性
沸騰水浴上、5cmのところに試料板をセットして50℃の水蒸気に10分間曝した時の塗料状態を評価した。
○:変化なし △:少し状態の変化あり ×:塗膜の剥離又は溶解
(3)帯電防止性
ダストチェンバーテストにより帯電カーボンの付着性を評価した。
○:カーボンの付着なし △:一部カーボンの付着あり ×:カーボン付着あり
以上の結果を表3に示す。
(2) Application to antifogging / antistatic paint The resin solutions obtained in Examples 1 to 3, Comparative Examples 1 and 4 and Reference Example 2 were brush-coated on a transparent acrylic resin plate to prepare a sample, and the antifogging property was obtained. The antistatic property was evaluated.
(1) Antifogging property A sample plate was set at a position of 5 cm on a boiling water bath, and the coating was evaluated for fogging when exposed to steam at 50 ° C for 10 minutes.
:: No fogging Δ: Partly fogging ×: Fogging (2) Water resistance A sample plate was set at a position of 5 cm on a boiling water bath and exposed to water vapor at 50 ° C. for 10 minutes to evaluate the paint state.
:: No change Δ: Slight change in state X: Peeling or dissolution of coating film (3) Antistatic property The adhesion of charged carbon was evaluated by a dust chamber test.
:: no carbon adhesion Δ: partial carbon adhesion ×: carbon adhesion The above results are shown in Table 3.

Figure 2004244641
Figure 2004244641

上記のように、本発明で得られる親水性ポリウレタン系樹脂は、各種素材に対する接着性に優れ、且つ吸水性、防曇性、透明性、可とう性、水性インクの筆記性並びに耐水性、耐ブロッキング性、滑性に優れ、インクジェット受像シートの受像層用コーティング剤として、各種フィルムの防曇性の塗料として、内装用樹脂製壁紙の結露防止用表面処理剤として、吸水性の衣料用コーティング剤として、合成擬革用材料として非常に有用である。
As described above, the hydrophilic polyurethane-based resin obtained in the present invention has excellent adhesiveness to various materials, and has water absorption, anti-fogging properties, transparency, flexibility, writing properties of water-based inks, and water resistance and water resistance. Excellent blocking and lubricating properties, as a coating agent for the image receiving layer of an inkjet image receiving sheet, as an antifogging paint for various films, as a surface treatment agent for preventing dew condensation on resin-made wallpaper for interiors, and as a water-absorbing coating agent for clothing It is very useful as a synthetic artificial leather material.

Claims (4)

有機ポリイソシアネートと高分子量親水性ポリオールとを反応させて親水性ポリウレタン系樹脂を製造するに際し、少なくとも1個の活性水素基と少なくとも1個の第3級アミノ基を同一分子内に有する化合物、少なくとも1個の活性水素基を有するポリシロキサン化合物及び少なくとも1個の反応性基と少なくとも1個の加水分解性シリル基を同一分子内に有する化合物を上記成分と共重合することからなり、前記ポリシロキサン化合物の使用量が、親水性ポリウレタン系樹脂中の該化合物からなるセグメントの含有量が0.1〜10質量%となる量であることを特徴とする親水性ポリウレタン系樹脂の製造方法。   In producing a hydrophilic polyurethane resin by reacting an organic polyisocyanate with a high molecular weight hydrophilic polyol, a compound having at least one active hydrogen group and at least one tertiary amino group in the same molecule, at least Copolymerizing a polysiloxane compound having one active hydrogen group and a compound having at least one reactive group and at least one hydrolyzable silyl group in the same molecule with the above components, A method for producing a hydrophilic polyurethane resin, wherein the amount of the compound used is such that the content of the segment comprising the compound in the hydrophilic polyurethane resin is 0.1 to 10% by mass. 前記高分子量親水性ポリオールの使用量が、親水性ポリウレタン系樹脂中の該ポリオールからなるセグメントの含有量が30〜80質量%となる量である請求項1に記載の親水性ポリウレタン系樹脂の製造方法。   The production of the hydrophilic polyurethane-based resin according to claim 1, wherein the amount of the high-molecular-weight hydrophilic polyol used is such that the content of the polyol segment in the hydrophilic polyurethane-based resin is 30 to 80% by mass. Method. 前記の第3級アミノ基を分子内に有する化合物を、親水性ポリウレタン系樹脂の主鎖及び/又は側鎖中に含有する請求項1に記載の親水性ポリウレタン系樹脂の製造方法。   The method for producing a hydrophilic polyurethane resin according to claim 1, wherein the compound having a tertiary amino group in the molecule is contained in a main chain and / or a side chain of the hydrophilic polyurethane resin. 前記の加水分解性シリル基を分子内に有する化合物を、親水性ポリウレタン系樹脂の分子鎖末端及び/又は側鎖中に含有する請求項1に記載の親水性ポリウレタン系樹脂の製造方法。
The method for producing a hydrophilic polyurethane resin according to claim 1, wherein the compound having a hydrolyzable silyl group in the molecule is contained in a molecular chain terminal and / or in a side chain of the hydrophilic polyurethane resin.
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