JP2007023177A - Active energy ray-curing type aqueous urethane resin dispersion - Google Patents

Active energy ray-curing type aqueous urethane resin dispersion Download PDF

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Shinichi Ohara
伸一 大原
Tomoaki Shinchi
智昭 新地
Tadashi Fujii
正 藤井
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a new active energy ray-curing type aqueous urethane resin dispersion having excellent storage stability as an aqueous urethane resin dispersion and making a coating containing the resin dispersion form a film having excellent surface hardness and durability, especially alkali resistance by a drying step and an active energy ray irradiating step. <P>SOLUTION: The active energy ray-curing type aqueous urethane resin dispersion is obtained by reacting a polyalkylene ether chain-containing diol compound (A) with a polyol (B), a polyisocyanate (C) and a compound (D) having an α,β-unsaturated double bond and a hydroxy group in combination. The polyalkylene ether chain-containing diol compound (A) has a polyalkylene ether chain in a pendant form and two primary hydroxy groups. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、ポリアルキレンエーテル鎖をペンダント状に有した、一級の水酸基を2つ有するポリアルキレンエーテル鎖含有ジオール化合物(A)と、ポリオール(B)、ポリイソシアネート(C)、及びα,β−不飽和二重結合とヒドロキシル基とを併有する化合物(D)とを反応させることで得られる活性エネルギー線硬化型水性ウレタン樹脂分散体に関するものである。   The present invention provides a polyalkylene ether chain-containing diol compound (A) having two primary hydroxyl groups having a polyalkylene ether chain in a pendant form, a polyol (B), a polyisocyanate (C), and α, β- The present invention relates to an active energy ray-curable aqueous urethane resin dispersion obtained by reacting a compound (D) having both an unsaturated double bond and a hydroxyl group.

活性エネルギー線硬化性樹脂組成物は、溶剤を含有していないため安全性に優れるほか、硬化性に優れるため生産性、省エネルギーの観点からも特長を有するものとして一般に認識されている。活性エネルギー線硬化性樹脂組成物は、かかる特性に照らし、金属用塗料、各種プラスチックフィルム用オーバーコート剤、木工用塗料、印刷インキなどの各種コーティングや接着剤などの有効成分として採用されている。   The active energy ray-curable resin composition is generally recognized as having excellent safety from the viewpoint of productivity and energy saving because it is excellent in safety because it does not contain a solvent and is excellent in curability. In view of such characteristics, the active energy ray-curable resin composition is employed as an active ingredient for various coatings and adhesives such as metal paints, various plastic film overcoat agents, woodwork paints, and printing inks.

上記用途において、スプレー塗装、ロールコーターでの数μm単位の塗装等における製品の低粘度化が必要とされる場合には、通常は反応性希釈剤を多量に使用したり、有機溶剤を併用するなどの方法が採られている。しかしながら、反応性希釈剤を多量に使用した場合には、皮膚刺激や硬化性低下の問題が生じ易く、また有機溶剤を併用する場合には大気汚染や火災の危険性が高くなる。   In the above applications, when it is necessary to reduce the viscosity of the product in spray coating, coating of several μm units with a roll coater, etc., a large amount of reactive diluent is usually used or an organic solvent is used in combination. Such a method is adopted. However, when a large amount of reactive diluent is used, problems such as skin irritation and curability deterioration are likely to occur, and when an organic solvent is used in combination, the risk of air pollution and fire increases.

そのため近年、大気汚染防止、消防法上の規制、労働安全衛生等の観点より該組成物の水性化がますます切望されている。既に、水系の活性エネルギー線硬化性樹脂組成物も種々開発されてはいる。アニオンタイプとしてはポリウレタンアクリレートの骨格中にカルボン酸塩やスルホン酸塩を導入しその親水性によって水に溶解、もしくは分散させているものが一般的である。   Therefore, in recent years, there has been an increasing demand for water-based compositions from the viewpoints of air pollution prevention, regulations under the Fire Service Act, occupational safety and health, and the like. Various water-based active energy ray-curable resin compositions have already been developed. As an anion type, a carboxylic acid salt or a sulfonic acid salt is generally introduced into the skeleton of polyurethane acrylate and dissolved or dispersed in water due to its hydrophilicity.

これまでの活性エネルギー線硬化性水性ウレタン樹脂組成物として、水と水に分散した活性エネルギー線硬化性マイクロゲル粒子からなり、前記マイクロゲル粒子が、ポリウレタン樹脂骨格と該骨格相互間をウレタン結合又は尿素結合を介して架橋した架橋構造とからなるゲル状態の皮膜形成性ポリウレタン樹脂粒子であり、前記ポリウレタン樹脂粒子が活性エネルギー線硬化性不飽和二重結合と塩の基とを有することを特徴とする活性エネルギー線硬化性水分散体が知られている(例えば、特許文献1参照)。この中に於いて、活性エネルギー線硬化型マイクロゲル粒子は、活性エネルギー線にて硬化された皮膜の耐アルカリ性が向上し、皮膜の硬化性(耐摩耗性)が向上すると記載されている。該形成皮膜における強アルカリ存在下の耐アルカリ性を向上させるためには、活性エネルギー線硬化型マイクロゲル粒子中のアニオン性官能基の減量が必要である。しかしながら、アニオン性官能基の減量は樹脂分散液の安定性を低下させる。また、皮膜の硬化性を上げるためには分岐型のトリイソシアネートの量を増やす必要があるが、樹脂の凝集力のために同じく樹脂用液の安定性を低下させる。   The conventional active energy ray-curable aqueous urethane resin composition is composed of water and active energy ray-curable microgel particles dispersed in water, and the microgel particles have a urethane bond between the polyurethane resin skeleton and the skeleton. A gel-form film-forming polyurethane resin particle having a crosslinked structure crosslinked through a urea bond, wherein the polyurethane resin particle has an active energy ray-curable unsaturated double bond and a salt group An active energy ray-curable aqueous dispersion is known (see, for example, Patent Document 1). In this, it is described that the active energy ray-curable microgel particles improve the alkali resistance of the film cured with the active energy ray and improve the curability (wear resistance) of the film. In order to improve the alkali resistance in the presence of strong alkali in the formed film, it is necessary to reduce the amount of anionic functional groups in the active energy ray-curable microgel particles. However, the weight loss of the anionic functional group decreases the stability of the resin dispersion. Further, in order to increase the curability of the film, it is necessary to increase the amount of branched triisocyanate, but the stability of the resin solution is also lowered due to the cohesive strength of the resin.

ノニオン性の活性エネルギー線硬化性水性ウレタン樹脂組成物として、1個の水酸基を含有するポリエチレングリコールモノアルキルエーテル類を用いた活性エネルギー線硬化性含水樹脂組成物が提案されている(例えば、特許文献2参照)。しかしながら、この提案されている合成法で1個の水酸基を含有するポリエチレングリコールモノアルキルエーテル類を導入するとウレタン樹脂の末端にポリエチレングリコール鎖が存在することになり、高分子量の分岐型のウレタン樹脂の場合、組成物の安定性が劣る。   An active energy ray-curable water-containing resin composition using polyethylene glycol monoalkyl ethers containing one hydroxyl group has been proposed as a nonionic active energy ray-curable aqueous urethane resin composition (for example, Patent Documents). 2). However, when polyethylene glycol monoalkyl ethers containing one hydroxyl group are introduced by this proposed synthesis method, a polyethylene glycol chain is present at the end of the urethane resin, and a high molecular weight branched urethane resin is produced. In this case, the stability of the composition is poor.

特開平8−259888号公報JP-A-8-259888 特許第2590682号公報Japanese Patent No. 2590682

本発明の課題は、耐アルカリ性とともに、貯蔵安定性に優れる新規な活性エネルギー線硬化型水性ウレタン樹脂分散体を提供することにある。   The subject of this invention is providing the novel active energy ray hardening-type water-based urethane resin dispersion which is excellent in storage stability with alkali resistance.

本発明者らは前記課題を解決すべく鋭意研究を行った結果、特定構造のジオール化合物、ポリオール、ポリイソシアネート、α,β−不飽和二重結合とヒドロキシル基とを併有する化合物とを反応させることによって得られるポリアルキレンエーテル鎖がポリウレタンの側鎖にペンダント状に導入された、新規な活性エネルギー線硬化性水性ウレタン樹脂分散体が、前記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have reacted a diol compound having a specific structure, a polyol, a polyisocyanate, and a compound having both an α, β-unsaturated double bond and a hydroxyl group. It was found that a novel active energy ray-curable aqueous urethane resin dispersion in which the polyalkylene ether chain thus obtained was introduced into the side chain of the polyurethane in a pendant manner could solve the above-mentioned problems, and the present invention was completed. It was.

すなわち、本発明は、下記一般式(1)で示されるポリアルキレンエーテル鎖含有ジオ−ル化合物(A)、ポリオール(B)、ポリイソシアネート(C)と、α,β−不飽和二重結合とヒドロキシル基とを併有する化合物(D)を反応させることによって得られる、活性エネルギー線硬化型水性ウレタン樹脂分散体を提供する。   That is, the present invention provides a polyalkylene ether chain-containing diol compound (A) represented by the following general formula (1), polyol (B), polyisocyanate (C), and α, β-unsaturated double bond: Provided is an active energy ray-curable aqueous urethane resin dispersion obtained by reacting a compound (D) having both hydroxyl groups.

Figure 2007023177
(式中、R1は、炭素数1〜9のアルキレン基又はジアルキレンエーテル基であり、R2は、炭素数1〜9のアルキル基であり、R3は、−CO−NH−R4−NH−CO−であり、R4は、炭素数2〜18の有機基であり、Aは、分子量200〜10000の2価のポリアルキレンエーテル基である。)
Figure 2007023177
(In the formula, R 1 is an alkylene group or dialkylene ether group having 1 to 9 carbon atoms, R 2 is an alkyl group having 1 to 9 carbon atoms, and R 3 is —CO—NH—R 4 —NH—CO. R4 is an organic group having 2 to 18 carbon atoms, and A is a divalent polyalkylene ether group having a molecular weight of 200 to 10,000.

本発明の、ポリアルキレンエーテル鎖含有ジオール化合物を原料とした活性エネルギー線硬化型水性ウレタン樹脂組成物は、貯蔵安定性に極めて優れており、且つ、乾燥、活性エネルギー線照射によって、硬度、耐久性、特に耐アルカリ性の良好な皮膜を形成することができる。   The active energy ray-curable aqueous urethane resin composition using a polyalkylene ether chain-containing diol compound as a raw material of the present invention is extremely excellent in storage stability, and is hard and durable by drying and irradiation with active energy rays. In particular, a film having good alkali resistance can be formed.

本発明を詳細に説明する。始めに、上記した一般式(1)のポリアルキレンエーテル鎖含有ジオール化合物の製法について説明する。   The present invention will be described in detail. First, the method for producing the polyalkylene ether chain-containing diol compound represented by the general formula (1) will be described.

Figure 2007023177
Figure 2007023177

化合物(I)は、R1が炭素数2〜9のアルキレン基又はジアルキレンエーテル基であり、R2が、炭素数1〜9のアルキル基であり、Aは、分子量200〜10000の2価のポリアルキレンエーテル基である、一級アミン、化合物(II)はR1が、炭素数2〜9のアルキル基である、水酸基を有するモノアクリレートをあらわす。   In the compound (I), R1 is an alkylene group or dialkylene ether group having 2 to 9 carbon atoms, R2 is an alkyl group having 1 to 9 carbon atoms, and A is a divalent polyvalent polymer having a molecular weight of 200 to 10,000. The primary amine, compound (II), which is an alkylene ether group, represents a monoacrylate having a hydroxyl group, wherein R1 is an alkyl group having 2 to 9 carbon atoms.

ポリアルキレンエーテル鎖含有ジオール化合物の製法は以下の通りである。先ず、化合物(I)と化合物(II)をいわゆるマイケル付加反応し、分子の末端に一級水酸基を有する二級アミン化合物(III)とする。   The production method of the polyalkylene ether chain-containing diol compound is as follows. First, the compound (I) and the compound (II) are subjected to a so-called Michael addition reaction to obtain a secondary amine compound (III) having a primary hydroxyl group at the end of the molecule.

Figure 2007023177
Figure 2007023177

次いで、二級アミン化合物(III)を2モルと、(IV)で示されるジイソシアネート1モルとの間で、ヒドロキシル基を残してNH基とジイソシアネートのNCO基とを反応させポリアルキレンエーテル鎖含有ジオ−ル化合物を製造する。   Next, between 2 moles of the secondary amine compound (III) and 1 mole of the diisocyanate represented by (IV), the NH group and the NCO group of the diisocyanate are reacted leaving the hydroxyl group, and a polyalkylene ether chain-containing geopolymer. -The compound is produced.

化合物(I)のポリアルキレンエーテル基を有する一級アミンとしては、例えば片末端がメトキシ基エトキシ基などのアルキルオキシ基で封鎖された、エチレンオキサイド(EOと略す)、1,2−及び1,3−プロピレンオキサイド(POと略す)、1,2−、2,3−及び1,4−ブチレンオキサイド、アルキルテトラヒドロフラン等の分子内環状エーテル化合物の単独重合又は2種類以上のランダム共重合、ブロック共重合等で得られる、数平均分子量200〜10,000、好ましくは400〜4,000のポリアルキレンオキサイド基が炭素数2〜9のアルキレン基又はジアルキレンエーテル基を介してアミノ基と結合しているモノアミン化合物が挙げられる。   Examples of the primary amine having a polyalkylene ether group of Compound (I) include ethylene oxide (abbreviated as EO), 1,2- and 1,3, one end of which is blocked with an alkyloxy group such as a methoxy group ethoxy group. -Homopolymerization of intramolecular cyclic ether compounds such as propylene oxide (abbreviated as PO), 1,2-, 2,3- and 1,4-butylene oxide, alkyltetrahydrofuran or two or more types of random copolymerization and block copolymerization A polyalkylene oxide group having a number average molecular weight of 200 to 10,000, preferably 400 to 4,000, obtained by the above method is bonded to an amino group via an alkylene group or dialkylene ether group having 2 to 9 carbon atoms. A monoamine compound is mentioned.

また、上記(II)の水酸基を有するモノアクリレートとしては、例えば2−ヒドロキシエチルアクリレート、4−ヒドロキシブチルアクリレート、ヒドロキシプロピルアクリレート、ジエチレングリコールモノアクリレート、ジプロピレングリコールモノアクリレート、トリエチレングリコールモノアクリレート、トリプロピレングリコールモノアクリレート等が挙げられる。   Examples of the monoacrylate having a hydroxyl group (II) include 2-hydroxyethyl acrylate, 4-hydroxybutyl acrylate, hydroxypropyl acrylate, diethylene glycol monoacrylate, dipropylene glycol monoacrylate, triethylene glycol monoacrylate, and tripropylene. Examples include glycol monoacrylate.

二級アミン化合物(III)の二級アミノ基をイソシアネート基と反応させ、二級アミノ化合物(III)を尿素結合で2量化する目的で、ジイソシアネートが使用されるが、それらの例としては、トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート、フェニレンジイソシアネート等の芳香族ジイソシアネートやヘキサメチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、シクロヘキサンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、水添キシリレンジイソシアネート、テトラメチルキシリレンジイソシアネート、ノルボルネンジイソシアネートなどの脂肪族或は脂環族ジイソシアネートが挙げられるが、反応性の大きい芳香族ジイソシアネートより脂肪族、脂環族ジイソシアネートの方が好ましく、具体的にはヘキサメチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート(TMDI)、イソホロンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(水添MDI)がより好ましく用いられる。   Diisocyanates are used for the purpose of reacting the secondary amino group of the secondary amine compound (III) with an isocyanate group and dimerizing the secondary amino compound (III) with a urea bond. Aromatic diisocyanates such as diisocyanate, diphenylmethane diisocyanate, naphthalene diisocyanate, phenylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, trimethylhexamethylene diisocyanate, lysine diisocyanate, cyclohexane diisocyanate, isophorone diisocyanate, dicyclohexylmethane diisocyanate, hydrogenated xylylene diisocyanate, tetramethylxylylene diisocyanate And aliphatic or alicyclic diisocyanates such as norbornene diisocyanate. However, aliphatic and alicyclic diisocyanates are preferable to highly reactive aromatic diisocyanates. Specifically, hexamethylene diisocyanate, trimethylhexamethylene diisocyanate (TMDI), isophorone diisocyanate, dicyclohexylmethane diisocyanate (hydrogenated MDI) are preferred. More preferably used.

次に、一般式(1)のポリアルキレンエーテル鎖含有ジオール化合物(A)をポリオール(B)、ポリイソシアネート(C)と、α,β−不飽和二重結合と水酸基とを併有する化合物(D)と反応させる、本発明の活性エネルギー線硬化型水性ウレタン樹脂分散体の製法について説明する。   Next, the polyalkylene ether chain-containing diol compound (A) of the general formula (1) is a polyol (B), a polyisocyanate (C), a compound having both an α, β-unsaturated double bond and a hydroxyl group (D The method for producing the active energy ray-curable aqueous urethane resin dispersion of the present invention is reacted.

ポリイソシアネートと反応するポリオール(B)としては、本発明の一般式(1)のポリアルキレンエーテル鎖含有ジオール化合物(A)以外の、通常ポリウレタン樹脂の原料として使用されるポリオール、低分子ポリオール等を使用することができる。   Examples of the polyol (B) that reacts with the polyisocyanate include polyols, low molecular polyols, and the like that are usually used as raw materials for polyurethane resins other than the polyalkylene ether chain-containing diol compound (A) of the general formula (1) of the present invention. Can be used.

かかるポリオールの例としては、末端にヒドロキシル基を有する、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリエステルカーボネート、ポリエーテル、ポリエーテルカーボネート、ポリアクリル酸エステル、ポリオレフィン系化合物およびポリエステルアミド等があるが、これらのうちポリエステル、ポリカーボネート、ポリエーテル、ポリアクリル酸エステル及びポリオレフィン系化合物が好適である。   Examples of such polyols include polyesters, polycarbonates, polyester carbonates, polyethers, polyether carbonates, polyacrylates, polyolefin compounds, and polyester amides having a hydroxyl group at the terminal. Among these, polyesters, polycarbonates Polyethers, polyacrylates and polyolefin compounds are preferred.

上記した末端にヒドロキシル基を有するポリエステルとしては、二価アルコールと二塩基性カルボン酸との反応生成物が挙げられる。遊離ジカルボン酸の代わりに、対応の無水物又は低級アルコールのジエステル或いはその混合物もポリエステルの製造に使用することができる。   Examples of the polyester having a hydroxyl group at the terminal include a reaction product of a dihydric alcohol and a dibasic carboxylic acid. Instead of the free dicarboxylic acids, the corresponding anhydrides or diesters of lower alcohols or mixtures thereof can also be used for the production of the polyester.

二価アルコールとしては、特に限定はしないが、エチレングリコ−ル、1,3−及び1,2−プロピレングリコール、1,4−及び1,3−及び2,3−ブタンジオール、1,6−ヘキサングリコール、1,8−オクタンジオール、ネオペンチルグリコール、シクロヘキサンジメタノール、1,4−ビス−(ヒドロキシメチル)−シクロヘキサン、2−メチル−1,3−プロパンジオール、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコール、トリプロピレングリコール、ジブチレングリコール等が挙げられる。   The dihydric alcohol is not particularly limited, but ethylene glycol, 1,3- and 1,2-propylene glycol, 1,4- and 1,3- and 2,3-butanediol, 1,6- Hexane glycol, 1,8-octanediol, neopentyl glycol, cyclohexanedimethanol, 1,4-bis- (hydroxymethyl) -cyclohexane, 2-methyl-1,3-propanediol, 2,2,4-trimethyl- Examples include 1,3-pentanediol, diethylene glycol, dipropylene glycol, triethylene glycol, tripropylene glycol, and dibutylene glycol.

二塩基性カルボン酸としては、脂肪族、脂環族、芳香族及び/又は複素環式とすることができ、不飽和であっても或いは例えばハロゲン原子で置換されても良い。これらカルボン酸としては、限定はしないが、例えばコハク酸、アジピン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、トリメチン酸、無水フタル酸、無水テトラヒドロフタル酸、無水ヘキサヒドロフタル酸、無水エンドメチレンテトラヒドロフタル酸、無水グルタル酸、無水マレイン酸、マレイン酸、フマル酸、ダイマー脂肪酸、ジメチルテレフタレート及び混合テレフタレートが挙げられる。   The dibasic carboxylic acid can be aliphatic, alicyclic, aromatic and / or heterocyclic and can be unsaturated or substituted with, for example, a halogen atom. Examples of these carboxylic acids include, but are not limited to, succinic acid, adipic acid, suberic acid, azelaic acid, sebacic acid, phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, trimethic acid, phthalic anhydride, tetrahydrophthalic anhydride, hexahexan anhydride Examples include hydrophthalic acid, endomethylenetetrahydrophthalic anhydride, glutaric anhydride, maleic anhydride, maleic acid, fumaric acid, dimer fatty acid, dimethyl terephthalate and mixed terephthalate.

これら末端にヒドロキシル基を有するポリエステルは、カルボキシ末端基の一部を有することもできる。例えば、ε−カプロラクトンの様なラクトン、又はε−ヒドロキシカプロン酸の様なヒドロキシカルボン酸のポリエステルも使用することができる。   These polyesters having hydroxyl groups at the ends can also have some of the carboxy end groups. For example, a lactone such as ε-caprolactone or a polyester of a hydroxycarboxylic acid such as ε-hydroxycaproic acid can be used.

末端にヒドロキシル基を有するポリカーボネートとしては、例えば、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール及び/又はポリテトラメチレングリコールの様なジオールとホスゲン、ジアリルカーボネート(例えばジフェニルカーボネート)もしくは環式カーボネート(例えばプロピレンカーボネート)との反応生成物が挙げられる。   Examples of the polycarbonate having a hydroxyl group at the terminal include 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, diethylene glycol, polyethylene glycol, polypropylene glycol and / or polytetramethylene glycol. The reaction product of diol and phosgene, diallyl carbonate (for example, diphenyl carbonate) or cyclic carbonate (for example, propylene carbonate) can be mentioned.

末端にヒドロキシル基を有するポリエーテルとしては、反応性水素原子を有する出発化合物と、例えば酸化エチレン、酸化プロピレン、酸化ブチレン、酸化スチレン、テトラヒドロフラン、エピクロルヒドリンの様な酸化アルキレン又はこれら酸化アルキレンの混合物との反応生成物が挙げられる。   As the polyether having a hydroxyl group at the terminal, a starting compound having a reactive hydrogen atom and an alkylene oxide such as ethylene oxide, propylene oxide, butylene oxide, styrene oxide, tetrahydrofuran, epichlorohydrin, or a mixture of these alkylene oxides are used. Reaction products are mentioned.

かかる反応性水素原子を有する出発化合物としては、水、ビスフェノールA並びにポリエステルポリオールを製造するべく上記した二価アルコールが挙げられる。   Examples of such starting compounds having reactive hydrogen atoms include water, bisphenol A, and dihydric alcohols described above for producing polyester polyols.

上記した低分子ポリオールとしては、例えば前述した二価アルコールが挙げられる。   Examples of the low molecular weight polyol include the dihydric alcohols described above.

末端にヒドロキシ基を有するポリアクリル酸エステルの代表例は、α,ω−ポリアクリル酸エステルジオール(例えば、Tego Chemei製のTego Diol BD1000等)が挙げられる。   A typical example of a polyacrylic ester having a hydroxy group at the terminal is α, ω-polyacrylic ester diol (for example, Tego Diol BD1000 manufactured by Tego Chemei).

末端にヒドロキシ基を有するポリオレフィン化合物としては、水酸基末端液状ポリブタジエン、水酸基末端ポリオレフィン系ポリオール(各々、出光石油化学製、Poly Bd R−15H、エポール)等が挙げられる。   Examples of the polyolefin compound having a hydroxyl group at the terminal include hydroxyl group-terminated liquid polybutadiene, hydroxyl group-terminated polyolefin-based polyol (manufactured by Idemitsu Petrochemical Co., Ltd., Poly Bd R-15H, Epol).

本発明の活性エネルギー線硬化型水性ウレタン樹脂分散体に於いて、ポリオール(B)中に占めるトリオール以上の成分の割合を10〜40モル%にすることにより、樹脂の分岐を高めることにより凝集力を高め、且つ、α,β−不飽和二重結合として1.0〜6.0モル/kgにすることにより、皮膜の硬化性が向上し、該樹脂の耐アルカリ性及び優れた耐摩耗性を示す皮膜を得ることが可能である。トリオール以上のポリオールとして、ひまし油、トリメチロールプロパン、トリメチロールプロパンEO付加物、トリメチロールエタン、グリセリン、ペンタエリストリオール等を例示することができる。   In the active energy ray-curable aqueous urethane resin dispersion of the present invention, the cohesive force can be increased by increasing the branching of the resin by setting the proportion of the triol or higher component in the polyol (B) to 10 to 40 mol%. In addition, by making the α, β-unsaturated double bond 1.0 to 6.0 mol / kg, the curability of the film is improved, and the alkali resistance and excellent wear resistance of the resin are improved. It is possible to obtain the film shown. Examples of the polyol more than triol include castor oil, trimethylolpropane, trimethylolpropane EO adduct, trimethylolethane, glycerin, pentaerythritol and the like.

また、樹脂溶液の貯蔵安定性を向上させるために、2個以上のヒドロキシル基と塩を形成し得る基を併有する化合物(E)をポリオールとして用いることにより、塩を形成し得る基を樹脂分子中に導入することもできる。   Further, in order to improve the storage stability of the resin solution, the compound (E) having both two or more hydroxyl groups and a group capable of forming a salt is used as a polyol, whereby the group capable of forming a salt is converted into a resin molecule. It can also be introduced inside.

前記した、塩の基、すなわち、塩を形成し得る基を有する化合物類としては、例えば、塩の基として、リン酸エステル基、スルホン酸基、置換アミノ基、カルボキシル基;或いは、中和されたリン酸エステル基、中和されたスルホン酸基、中和された置換アミノ基、中和されたカルボキシル基等の何れかを有するジオール類、及びジアミン類が適する。具体的例としては、ポリオキシエチレングリコール、ポリオキシエチレンジアミノプロピルエーテル、トリメチロールプロパンモノリン酸エステル、トリメチロールプロパンモノ硫酸エステル、二塩基酸成分の少なくとも一部がナトリウムスルホ琥珀酸、或いはナトリウムスルホイソフタル酸であるポリエステルジオール、Nーメチルジエタノールアミン、ジアミノカルボン酸類、例えばリシン、シスチン及び3,5−ジアミノカルボン酸、2,6−ジヒドロキシ安息香酸ならびに3,5ジヒドロキシ安息香酸、2,2−ビス(ヒドロキシメチル)プロピオン酸、2,2−ビス(ヒドロキシエチル)プロピオン酸、2,2−ビス(ヒドロキシプロピル)プロピオン酸、ビス(ヒドロキシメチル)酢酸、2,2−ビス(ヒドロキシメチル)ブタン酸等のジヒドロキシアルキルアルカン酸、ビス(4−ヒドロキシフェニル)酢酸、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ペンタン酸、酒石酸、N,N−ジヒドロキシエチルグリシン、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)−3−カルボキシ−プロピオンアミド、或いは、ジヒドロキシアルキルアルカン酸にε−カプロラクトン等のラクトン化合物を付加させたカルボキシル基含有ポリカプロラクトンジオール等が挙げられる。又、相溶性向上のため、オキシエチレンの繰り返し単位が3以上の親水性分子鎖を有するポリエチレングリコールを塩の基を有する化合物と併用することが出来る。   Examples of the compounds having a salt group, that is, a group capable of forming a salt, include, for example, a phosphate group, a sulfonic acid group, a substituted amino group, a carboxyl group as a salt group; Suitable are diols and diamines having any of phosphoric acid ester groups, neutralized sulfonic acid groups, neutralized substituted amino groups, neutralized carboxyl groups, and the like. Specific examples include polyoxyethylene glycol, polyoxyethylene diaminopropyl ether, trimethylolpropane monophosphate ester, trimethylolpropane monosulfate ester, at least part of the dibasic acid component is sodium sulfosuccinic acid or sodium sulfoisophthalate. Polyester diols, N-methyldiethanolamine, diaminocarboxylic acids such as lysine, cystine and 3,5-diaminocarboxylic acid, 2,6-dihydroxybenzoic acid and 3,5 dihydroxybenzoic acid, 2,2-bis (hydroxy) Methyl) propionic acid, 2,2-bis (hydroxyethyl) propionic acid, 2,2-bis (hydroxypropyl) propionic acid, bis (hydroxymethyl) acetic acid, 2,2-bis (hydroxymethyl) buta Dihydroxyalkylalkanoic acids such as acids, bis (4-hydroxyphenyl) acetic acid, 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) pentanoic acid, tartaric acid, N, N-dihydroxyethylglycine, N, N-bis (2-hydroxy) Ethyl) -3-carboxy-propionamide, or a carboxyl group-containing polycaprolactone diol obtained by adding a lactone compound such as ε-caprolactone to dihydroxyalkylalkanoic acid. In order to improve compatibility, polyethylene glycol having a hydrophilic molecular chain having 3 or more repeating units of oxyethylene can be used in combination with a compound having a salt group.

前記した塩の基の必要量は種類、組合せで決まる。中でも塩の基を有するものとして特に好ましいものは、分子中にカルボキシル基、スルホン酸塩基を何れか一種或いは二種を併せ有し、且つトリエチルアミン等のアミン類にて中和された塩の基、またはこれらを有するものの混合物である。とりわけ中和カルボキシル基を導入するのが種々の点でバランスが取り易く、操作しやすい。この場合の固形分酸価は5〜30(KOHmg/g)の範囲が好ましく、10〜25(KOHmg/g)の範囲がより好ましい。   The required amount of the above-mentioned salt group is determined depending on the type and combination. Among them, a particularly preferable group having a salt group is a group of a salt having a carboxyl group or a sulfonate group in the molecule and any one or two types and neutralized with an amine such as triethylamine, Or it is a mixture of these. In particular, the introduction of a neutralized carboxyl group is easy to balance and easy to operate in various respects. In this case, the solid content acid value is preferably in the range of 5 to 30 (KOH mg / g), more preferably in the range of 10 to 25 (KOH mg / g).

本発明において用いられるポリイソシアネート(C)としては、特に限定はしないが、テトラメチレンジイソシアネート、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート、ドデカメチレンジイソシアネート、シクロヘキサン−1,3−及び1,4−ジイソシアネート、1−イソシアナト−3−イソシアナトメチル−3,5,5−トリメチルシクロヘキサン(=イソホロンジイソシアネート)、ビス−(4−イソシアナトシクロヘキシル)メタン(=ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート)、2−及び4−イソシアナトシクロヘキシル−2’−イソシアナトシクロヘキシルメタン、1,3−及び1,4−ビス−(イソシアナトメチル)−シクロヘキサン、ビス−(4−イソシアナト−3−メチルシクロヘキシル)メタン、1,3−及び1,4−テトラメチルキシリデンジイソシアネート、2,4−及び/または2,6−ジイソシアナトトルエン、2,2’−、2,4’−及び/または4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、1,5−ナフタレンジイソシアネート、p−及びm−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、ジフェニル−4,4’−ジイソシネート等のジイソシアネート類、及び1,6−ヘキサメチレンジイソシアネートの3量体等のトリイソシアネートが挙げられる。   The polyisocyanate (C) used in the present invention is not particularly limited, but tetramethylene diisocyanate, 1,6-hexamethylene diisocyanate, dodecamethylene diisocyanate, cyclohexane-1,3- and 1,4-diisocyanate, 1- Isocyanato-3-isocyanatomethyl-3,5,5-trimethylcyclohexane (= isophorone diisocyanate), bis- (4-isocyanatocyclohexyl) methane (= dicyclohexylmethane diisocyanate), 2- and 4-isocyanatocyclohexyl-2 ′ -Isocyanatocyclohexylmethane, 1,3- and 1,4-bis- (isocyanatomethyl) -cyclohexane, bis- (4-isocyanato-3-methylcyclohexyl) methane, 1,3- and 1,4- Tramethylxylidene diisocyanate, 2,4- and / or 2,6-diisocyanatotoluene, 2,2'-, 2,4'- and / or 4,4'-diphenylmethane diisocyanate, 1,5-naphthalene diisocyanate , P- and m-phenylene diisocyanates, xylylene diisocyanates, diisocyanates such as diphenyl-4,4′-diisocyanate, and triisocyanates such as trimers of 1,6-hexamethylene diisocyanate.

上記ポリイソシアネート化合物の一部乃至は全部をジシクロヘキシルメタン−4,4’−ジイソシアネート(以下、水添MDI)を使用することで、水添MDIを用いた水性ポリウレタン樹脂が得られ、特に、耐溶剤性に優れる点で好ましく用いられる。水添MDIの全ポリイソシアネートに対する配合比率は25質量%以上であることが好ましい。   By using dicyclohexylmethane-4,4′-diisocyanate (hereinafter referred to as hydrogenated MDI) for part or all of the polyisocyanate compound, an aqueous polyurethane resin using hydrogenated MDI can be obtained. It is preferably used in terms of excellent properties. The blending ratio of hydrogenated MDI to the total polyisocyanate is preferably 25% by mass or more.

α,β−不飽和二重結合とヒドロキシル基とを併有する化合物(D)は、水酸基1〜2個とエチレン性不飽和二重結合を1個以上有することが望ましい。この例としては、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリルアミド等のモノヒドロキシモノ(メタ)アクリレート或いは、グリセリンジ(メタ)アクリレート、ライトエステルG−201P(共栄社化学製)の如きモノヒドロキシアクリルメタクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート等のモノヒドロキシトリアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート等のモノヒドロキシペンタアクリレート類や、グリセリンモノ(メタ)アクリレート等のジヒドロキシモノ(メタ)アクリレート、及びこれらにエチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、テトラヒドロフラン或いはεカプロラクトンを付加重合した化合物等が挙げられる。   The compound (D) having both an α, β-unsaturated double bond and a hydroxyl group preferably has 1 to 2 hydroxyl groups and one or more ethylenically unsaturated double bonds. Examples of this include monohydroxy mono (meth) acrylates such as 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate, hydroxybutyl (meth) acrylate, hydroxyalkyl (meth) acrylamide, or glycerin di ( Monohydroxy acrylic methacrylates such as (meth) acrylate and light ester G-201P (manufactured by Kyoeisha Chemical), monohydroxy triacrylates such as pentaerythritol triacrylate, monohydroxypentaacrylates such as dipentaerythritol pentaacrylate, and glycerin mono (meta ) Dihydroxy mono (meth) acrylates such as acrylates, and ethylene oxide, propylene oxide, tetrahydrofuran or epsilon capro Compounds which lactone was added polymerization.

更には、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエルスリトールテトラアクリレート、ジペンタエルスリトールヘキサアクリレート等の多官能アクリレートと、ジエタノールアミン、ジイソプロパノールアミン、ジプロパノールアミン、ジブタノールアミン等のジアルカノールアミン或いは、メチルエタノールアミン、エチルエタノールアミン、メチルプロパノールアミン等のモノアルキルモノアルカノールアミンとをマイケル付加反応した生成物、或いはイソホロンンジイソシアネート、トリレンジジイソシアネート等の反応性の異なる二つのイソシアネート基を持つジイソシアネート類と、モノヒドロキシモノアクリレート、モノヒドロキシジ(メタ)アクリレート等との反応によって得られるハーフウレタン、或いはメタクリルイソシアネートと、上記ジアルカノールアミン類或いは、上記モノアルキルモノアルカノールアミン類とを反応させて得られる生成物も挙げることが出来る。   Furthermore, polyfunctional acrylates such as trimethylolpropane triacrylate, pentaerythritol tetraacrylate, dipentaerythritol hexaacrylate, and dialkanolamines such as diethanolamine, diisopropanolamine, dipropanolamine, dibutanolamine, or Products obtained by Michael addition reaction with monoalkylmonoalkanolamines such as methylethanolamine, ethylethanolamine and methylpropanolamine, or diisocyanates having two different isocyanate groups such as isophorone diisocyanate and tolylene diisocyanate , Half-urethane obtained by reaction with monohydroxy monoacrylate, monohydroxy di (meth) acrylate, etc. And Le isocyanate, the dialkanolamines or the monoalkyl alkanolamines and also can be given product obtained by reacting.

上記した活性エネルギー線硬化性水性ウレタン樹脂分散体の製造条件としては、特に限定はないが、その代表的な製造方法として、まず、ポリアルキレンエーテル鎖含有ジオール化合物(A)と、ポリオール(B)と、ポリイソシアネート(C)とをイソシアネート基が過剰になるように配合してイソシアネート基末端ポリウレタンプレポリマーを得る。次いで、このイソシアネート基末端ポリウレタンプレポリマーに、α、β−不飽和二重結合とヒドロキシル基を併有する化合物(D)を反応させて、末端が不飽和二重結合乃至はイソシアネート基である、エチレン性不飽和二重結合を有するポリウレタンプレポリマーを得ることが出来る。次いで、このエチレン性不飽和二重結合を有するポリウレタンプレポリマーを水中に分散し、水・有機溶媒混合溶液を調製する。その後、必要に応じて、水或いは有機溶媒に溶解した架橋剤を40℃以下で添加する。架橋剤を用いて架橋或いは鎖延長させる別の方法としては、架橋剤を予め水相に溶解し、次いでプレポリマー中和溶液を水中に分散し、水・有機溶媒混合溶液を調製する。最後に、水・有機溶媒混合溶液から溶媒を減圧留去することによって、本発明の活性エネルギー線硬化型水性ウレタン樹脂分散体を得ることが出来る。   The production conditions for the above active energy ray-curable aqueous urethane resin dispersion are not particularly limited, but as a typical production method thereof, first, a polyalkylene ether chain-containing diol compound (A) and a polyol (B) And polyisocyanate (C) are blended so that the isocyanate groups are excessive to obtain an isocyanate group-terminated polyurethane prepolymer. Next, this isocyanate group-terminated polyurethane prepolymer is reacted with a compound (D) having both an α, β-unsaturated double bond and a hydroxyl group, so that the terminal is an unsaturated double bond or an isocyanate group. A polyurethane prepolymer having a polymerizable unsaturated double bond can be obtained. Next, the polyurethane prepolymer having an ethylenically unsaturated double bond is dispersed in water to prepare a water / organic solvent mixed solution. Thereafter, if necessary, a crosslinking agent dissolved in water or an organic solvent is added at 40 ° C. or lower. As another method for crosslinking or chain extension using a crosslinking agent, a crosslinking agent is dissolved in an aqueous phase in advance, and then a prepolymer neutralized solution is dispersed in water to prepare a water / organic solvent mixed solution. Finally, the active energy ray-curable aqueous urethane resin dispersion of the present invention can be obtained by distilling off the solvent from the water / organic solvent mixed solution under reduced pressure.

上記した2個以上のヒドロキシル基と塩を形成し得る基を併有する化合物(E)を含む活性エネルギー線硬化性水性ウレタン樹脂分散体の製造条件としては、特に限定はないが、その代表的な製造方法として、まず、ポリアルキレンエーテル鎖含有ジオール化合物(A)と、ポリオール(B)と、2官能以上のポリイソシアネート(C)と、2個以上のヒドロキシル基と塩を形成し得る基を併有する化合物(E)とをイソシアネート基が過剰になるように配合してイソシアネート基末端ポリウレタンプレポリマーを得る。次いで、このイソシアネート基末端ポリウレタンプレポリマーに、α、β−不飽和二重結合とヒドロキシル基を併有する化合物(D)を反応させて、末端が不飽和二重結合乃至はイソシアネート基である、エチレン性不飽和二重結合と塩の基を有するポリウレタンプレポリマーを得ることが出来る。次いで、このエチレン性不飽和二重結合と塩の基を有するポリウレタンプレポリマー中の塩の基を50℃以下で中和し、イオン化した中和溶液を水中に分散し、水・有機溶媒混合溶液を調製する。その後、必要に応じて、水或いは有機溶媒に溶解した架橋剤を40℃以下で添加する。架橋剤を用いて架橋或いは鎖延長させる別の方法としては、架橋剤を予め水相に溶解し、次いでイオン化したプレポリマー中和溶液を水中に分散し、水・有機溶媒混合溶液を調製する。最後に、水・有機溶媒混合溶液から溶媒を減圧留去することによって、本発明の活性エネルギー線硬化型水性ウレタン樹脂水分散体を得ることが出来る。   The production conditions for the active energy ray-curable aqueous urethane resin dispersion containing the compound (E) having both the above-mentioned two or more hydroxyl groups and a group capable of forming a salt are not particularly limited. As a production method, first, a polyalkylene ether chain-containing diol compound (A), a polyol (B), a bifunctional or higher polyisocyanate (C), a group capable of forming a salt with two or more hydroxyl groups are combined. An isocyanate group-terminated polyurethane prepolymer is obtained by blending with the compound (E) having an excess of isocyanate groups. Next, this isocyanate group-terminated polyurethane prepolymer is reacted with a compound (D) having both an α, β-unsaturated double bond and a hydroxyl group, so that the terminal is an unsaturated double bond or an isocyanate group. A polyurethane prepolymer having a polymerizable unsaturated double bond and a salt group can be obtained. Next, the salt group in the polyurethane prepolymer having the ethylenically unsaturated double bond and the salt group is neutralized at 50 ° C. or less, and the ionized neutralized solution is dispersed in water to obtain a water / organic solvent mixed solution. To prepare. Thereafter, if necessary, a crosslinking agent dissolved in water or an organic solvent is added at 40 ° C. or lower. As another method of crosslinking or chain extension using a crosslinking agent, a crosslinking agent is dissolved in an aqueous phase in advance, and then an ionized prepolymer neutralized solution is dispersed in water to prepare a water / organic solvent mixed solution. Finally, the active energy ray-curable aqueous urethane resin aqueous dispersion of the present invention can be obtained by distilling off the solvent from the water / organic solvent mixed solution under reduced pressure.

前記において、エチレン性不飽和二重結合をポリウレタンプレポリマー導入する反応、及びエチレン性不飽和二重結合導入後の反応工程においては、ハイドロキノン、ターシャリーブチルハイドロキン、ハイドロキノンモノメチルエーテル等の重合禁止剤を用いることが望ましい。   In the above, in the reaction for introducing a polyurethane prepolymer with an ethylenically unsaturated double bond, and the reaction step after the introduction of the ethylenically unsaturated double bond, a polymerization inhibitor such as hydroquinone, tertiary butyl hydroquine, hydroquinone monomethyl ether, etc. It is desirable to use

水酸基とイソシアネート基の反応は、無溶媒で、或いはイソシアネート基と反応しない有機溶媒中で、20〜120℃の範囲内に於いて行うことが出来る。又この時、公知の重合禁止剤、反応触媒を適当量任意に添加することが出来る。水酸基とイソシアネート基の反応終了後、必要に応じて、公知の樹脂化合物、アミノプラスト、希釈剤、界面活性剤、可塑剤、ワックス、加水分解防止剤、乳化剤、レベリング剤、消泡剤、抗酸化剤、抗菌剤等の各種樹脂、添加剤、助剤等を混合することが出来る。   The reaction between the hydroxyl group and the isocyanate group can be carried out in the range of 20 to 120 ° C. without solvent or in an organic solvent that does not react with the isocyanate group. At this time, an appropriate amount of a known polymerization inhibitor and reaction catalyst can be arbitrarily added. After completion of the reaction between the hydroxyl group and the isocyanate group, known resin compounds, aminoplasts, diluents, surfactants, plasticizers, waxes, hydrolysis inhibitors, emulsifiers, leveling agents, antifoaming agents, and antioxidants as necessary. Various resins such as agents and antibacterial agents, additives, auxiliaries and the like can be mixed.

また、分子当り3以上のα,β−不飽和二重結合を有する上記活性エネルギー線硬化モノマー及び又はオリゴマー、5〜40質量%を、水に転相する前の段階で導入することにより、硬化皮膜の優れた耐摩耗性を得られる。該水分散体の安定を確保するためには、ヒドロキシル基と塩を形成し得る基を併有する化合物をポリオールとして用いることにより、塩を形成し得る基を樹脂分子中に導入することが望ましい。   In addition, the above-mentioned active energy ray-curing monomer and / or oligomer having 5 or more α, β-unsaturated double bonds per molecule, 5 to 40% by mass is introduced at a stage before phase inversion to water. Excellent wear resistance of the film can be obtained. In order to ensure the stability of the aqueous dispersion, it is desirable to introduce a group capable of forming a salt into the resin molecule by using a compound having both a hydroxyl group and a group capable of forming a salt as a polyol.

かかるウレタン化反応の有機溶媒の例としては、イソシアネート基に対して不活性な有機溶剤中で反応させることが好ましく、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、酢酸エチル、ジオキサン、アセトニトリル、テトラヒドロフラン、ベンゼン、トルエン、キシレン、モノグライム、ジグライム、ジメチルスルホキシド、N−メチルピロリドン等が挙げられる。これらの有機溶媒は、ウレタン化反応の最初に全量用いても、その一部を分割して反応の途中に用いても良い。   Examples of the organic solvent for the urethanization reaction are preferably reacted in an organic solvent inert to the isocyanate group, for example, acetone, methyl ethyl ketone, ethyl acetate, dioxane, acetonitrile, tetrahydrofuran, benzene, toluene, xylene. , Monoglyme, diglyme, dimethyl sulfoxide, N-methylpyrrolidone and the like. These organic solvents may be used in the total amount at the beginning of the urethanization reaction, or may be partially divided and used during the reaction.

また、ウレタン化触媒としてはジブチルスズジイソシアネート、オクチル酸第一スズのようなスズ化合物、ジアザビシクロウンデセンのような三級アミン、あるいは、そのカルボン酸塩等が使用でき、使用量はウレタン樹脂の固形分に対して10ppm〜1,000ppmが適当である。   Moreover, as a urethanization catalyst, dibutyltin diisocyanate, tin compounds such as stannous octylate, tertiary amines such as diazabicycloundecene, or carboxylates thereof can be used. 10 ppm to 1,000 ppm is appropriate based on the solid content.

反応遅延剤としては通常リン酸等の酸が使用される。使用量はウレタン樹脂の固形分に対して10ppm〜1,000ppmが適当である。   As the reaction retarder, an acid such as phosphoric acid is usually used. The amount used is suitably 10 ppm to 1,000 ppm with respect to the solid content of the urethane resin.

上記の製法によれば、得られるウレタン樹脂の数平均分子量は限定されないが、好ましいポリウレタン樹脂としては数平均分子量が好ましくは5,000〜500,000であり、より好ましくは5,000〜10,000のものである。またウレタンプレポリマーとしては、数平均分子量1,000〜2,000のものが好ましい。   According to said manufacturing method, although the number average molecular weight of the urethane resin obtained is not limited, As a preferable polyurethane resin, a number average molecular weight becomes like this. Preferably it is 5,000-500,000, More preferably, it is 5,000-10, 000. The urethane prepolymer preferably has a number average molecular weight of 1,000 to 2,000.

一方、本発明においては、上記ウレタンプレポリマーに対して、場合により鎖伸長剤として有機ジアミンが使用される。   On the other hand, in the present invention, an organic diamine is optionally used as a chain extender for the urethane prepolymer.

それらの有機ジアミンに特に限定はないが、例えばジアミノエタン、1,2−又は1,3−ジアミノプロパン、1,2−又は1,3−又は1,4−ジアミノブタン、1,5−ジアミノペンタン、1,6−ジアミノヘキサン、ピペラジン、N,N’−ビス−(2−アミノエチル)ピペラジン、1−アミノ−3−アミノメチル−3,5,5−トリメチル−シクロヘキサン(=イソホロンジアミン)、ビス−(4−アミノシクロヘキシル)メタン、ビス−(4−アミノ−3−ブチルシクロヘキシル)メタン、1,2−、1,3−及び1,4−ジアミノシクロヘキサン、1,3−ジアミノプロパン、ノルボルネンジイソシアネート等があり、ヒドラジン、アミノ酸ヒドラジド、セミ−カルバジドカルボン酸のヒドラジド、ビス(ヒドラジド)及びビス(セミカルバジド)等も使用することができる。好ましくはα、β不飽和二重結合とアミンの活性水素によるマイケル付加反応を防止するために、ピペラジン等の二級アミンを使用することが好ましい。有機ジアミンを用いた鎖伸長反応条件としては、特に限定はしないが、通常80℃以下、好ましくは0〜70℃の温度で良好な撹拌条件下で実施される。   These organic diamines are not particularly limited, for example, diaminoethane, 1,2- or 1,3-diaminopropane, 1,2- or 1,3- or 1,4-diaminobutane, 1,5-diaminopentane. 1,6-diaminohexane, piperazine, N, N′-bis- (2-aminoethyl) piperazine, 1-amino-3-aminomethyl-3,5,5-trimethyl-cyclohexane (= isophoronediamine), bis -(4-aminocyclohexyl) methane, bis- (4-amino-3-butylcyclohexyl) methane, 1,2-, 1,3- and 1,4-diaminocyclohexane, 1,3-diaminopropane, norbornene diisocyanate, etc. Hydrazine, amino acid hydrazide, hydrazide of semi-carbazide carboxylic acid, bis (hydrazide) and bis Semicarbazide), and the like can also be used. Preferably, secondary amines such as piperazine are used in order to prevent Michael addition reaction of α and β unsaturated double bonds and active hydrogen of amine. The chain extension reaction conditions using the organic diamine are not particularly limited, but are usually 80 ° C. or lower, preferably 0 to 70 ° C. under good stirring conditions.

本発明の活性エネルギー線硬化型水性ウレタン樹脂分散体における一般式(1)のポリアルキレンエーテル鎖含有ジオール化合物(A)は、水中への安定性を考慮して、ウレタン樹脂分散体100部に対して1〜50部配合することが好ましく、より好ましくは1〜30部配合することが好ましい。   The polyalkylene ether chain-containing diol compound (A) of the general formula (1) in the active energy ray-curable aqueous urethane resin dispersion of the present invention is based on 100 parts of the urethane resin dispersion in consideration of stability in water. 1 to 50 parts is preferable, and 1 to 30 parts is more preferable.

本発明により、ポリアルキレンエーテル鎖をウレタン樹脂の側鎖にペンダント状にグラフト導入したいわゆるクシ型ウレタン、すなわちポリアルキレンエーテル鎖がクシの歯状にウレタン樹脂の側鎖に導入されたウレタン樹脂が製造できる。さらに側鎖にペンダント状に導入されたポリアルキレンエーテル鎖はウレタン樹脂の表面、又は界面の機能を改良する効果がある。例えばポリエチレングリコール鎖を側鎖に有するウレタン樹脂は、水中でポリエチレングリコール鎖をウレタン樹脂粒子の表面に配向させやすく、水に対する分散安定性が改良される。   According to the present invention, a so-called comb-type urethane in which a polyalkylene ether chain is grafted onto a side chain of a urethane resin in a pendant form, that is, a urethane resin in which a polyalkylene ether chain is introduced into a side chain of a urethane resin in a comb-like shape is manufactured. it can. Furthermore, the polyalkylene ether chain introduced into the side chain in a pendant form has an effect of improving the function of the surface or interface of the urethane resin. For example, a urethane resin having a polyethylene glycol chain in the side chain is easy to orient the polyethylene glycol chain on the surface of the urethane resin particle in water, and the dispersion stability with respect to water is improved.

水に対する分散性が向上することにより、分子の凝集力が大きいトリオール以上のポリオール(B)にて分岐したウレタン樹脂の導入が可能になり、樹脂の硬化皮膜の耐アルカリ性及び耐摩耗性が向上することになる。また、該水分散体に、一分子当り3以上のα、β−不飽和結合を含有するモノマー及びオリゴマーを水分散体に内包することにより、硬化皮膜の耐アルカリ性及び耐摩耗性が向上する。更なる水分散性安定性を向上するためには塩の基を有する化合物を樹脂に併有することにより改善することができる。   By improving the dispersibility in water, it becomes possible to introduce a urethane resin branched with a polyol (B) having a high molecular cohesive force, which is greater than triol, and the alkali resistance and wear resistance of the cured film of the resin are improved. It will be. Moreover, the alkali dispersion and abrasion resistance of the cured film are improved by encapsulating the water dispersion with monomers and oligomers containing 3 or more α, β-unsaturated bonds per molecule in the water dispersion. In order to further improve the water dispersibility stability, it can be improved by having a compound having a salt group in the resin.

本発明による活性エネルギー線硬化性水性塗料組成物は、活性エネルギー線によって組成物の硬化反応が進む。活性エネルギー線による硬化は、紫外線、可視光、電子線、X線等のエネルギー線を公知の方法、例えば、それぞれのエネルギー線を発生するランプ或いは機器によって照射する方法によることができる。その中でも特に、設備費やランニングコストの比較的安価な、紫外線を照射することによって硬化が進行するように該塗料組成物を設計することができる。   In the active energy ray-curable aqueous coating composition according to the present invention, the curing reaction of the composition proceeds by active energy rays. Curing with an active energy ray can be performed by a known method, for example, a method of irradiating an energy ray such as ultraviolet ray, visible light, electron beam, X-ray or the like with a lamp or a device that generates each energy ray. Among these, in particular, the coating composition can be designed so that curing proceeds by irradiation with ultraviolet rays, which is relatively inexpensive in terms of equipment costs and running costs.

例えば、電子線により硬化させる場合は、特に重合開始剤は必要せず、加速電圧20〜2000KeV、好ましくは150〜300KeVの電子線照射装置を用いて、少量の酸素を含む、又は不活性ガス雰囲気中で、全照射量が5〜200kGy、好ましくは10〜100kGyとなるように照射することによって、硬化塗膜を得ることが出来る。   For example, in the case of curing with an electron beam, a polymerization initiator is not particularly required, and an electron beam irradiation device with an acceleration voltage of 20 to 2000 KeV, preferably 150 to 300 KeV is used, and a small amount of oxygen is contained or an inert gas atmosphere Among them, a cured coating film can be obtained by irradiating so that the total irradiation amount is 5 to 200 kGy, preferably 10 to 100 kGy.

他の硬化手段としては、例えば水銀灯、キセノンランプ等から得られる紫外線により空気中または不活性ガス雰囲気中で硬化する方法、或いは加熱硬化する方法等があり、これらの場合は、光重合開始剤或いは熱重合開始剤を添加する。光重合開始剤或いは熱重合開始剤の種類は公知の材料を任意に選ぶことが出来る。その添加量も任意に選ぶことが出来るが、例えば、該塗料組成物の固形分に対して、0.2〜20%程度、好ましくは、0.5〜10%の範囲である。   Other curing means include, for example, a method of curing in air or an inert gas atmosphere with ultraviolet rays obtained from a mercury lamp, a xenon lamp, or the like, or a method of heat curing. In these cases, a photopolymerization initiator or Add thermal polymerization initiator. A known material can be arbitrarily selected as the type of the photopolymerization initiator or the thermal polymerization initiator. Although the addition amount can also be chosen arbitrarily, for example, it is about 0.2 to 20%, preferably 0.5 to 10% of the solid content of the coating composition.

次に、本発明の活性エネルギー線硬化型水性ウレタン樹脂分散体の用途について説明する。例えばポリエチレングリコール鎖を側鎖に有する活性エネルギー線硬化型水性ウレタン樹脂分散体は、水分散型や水溶解型に使用でき、従来の溶剤型、無溶剤型活性エネルギー線硬化型ウレタン樹脂の、環境対応製品としての用途が期待できる。該樹脂組成物は低粘度化が可能であるために、スプレー塗装、ロールコーターでの数μm単位の塗装等における製品、例えば金属用塗料、各種プラスチックフィルム用オーバーコート剤、木工用塗料、印刷インキなどの各種コーティングや接着剤などの有効成分として有用である。   Next, the use of the active energy ray-curable aqueous urethane resin dispersion of the present invention will be described. For example, an active energy ray-curable aqueous urethane resin dispersion having a polyethylene glycol chain in the side chain can be used for water-dispersed and water-soluble types, and the environment of conventional solvent-type and solvent-free active energy ray-curable urethane resins. Use as a compatible product can be expected. Since the resin composition can be reduced in viscosity, it can be used in products such as spray coating, coating in units of several μm on a roll coater, such as metal coatings, various plastic film overcoat agents, wood coatings, and printing inks. It is useful as an active ingredient for various coatings and adhesives.

次に、ポリアルキレンエーテル鎖含有ジオール化合物及びそれを使用した本発明の活性エネルギー線硬化型水性ウレタン樹脂分散体について、その合成例、及び応用例を示し、本発明を更に具体的に説明する。本発明はこれら合成例、応用例に限定されるものではない。尚、合成例、応用例中の部及び%は断りのない限り質量に関するものである。又、分子量とは水酸基価から計算した数平均分子量を指すものとする。   Next, the polyalkylene ether chain-containing diol compound and the active energy ray-curable aqueous urethane resin dispersion of the present invention using the same will be described in more detail with reference to synthesis examples and application examples. The present invention is not limited to these synthesis examples and application examples. In the synthesis examples and application examples, “part” and “%” relate to mass unless otherwise specified. The molecular weight refers to the number average molecular weight calculated from the hydroxyl value.

[調製例1]ポリエチレングリコール鎖をペンダント状に有するジオール化合物
窒素導入管、冷却用コンデンサー、温度計、攪拌機を備えた1リットル4つ口丸底フラスコに、あらかじめ50℃に加温して融解しておいたメトキシポリオキシエチレン−2−プロピルアミン(分子量=1000),500g(0.5モル)を入れ攪拌した。ついで、2−ヒドロキシエチルアクリレート 58g(0.5モル)を、内温を45〜50℃に保ちながら約30分で投入した。その後内温を30〜40℃に保ちながら5時間攪拌した。次に、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)42g(0.25モル)を、内温を30〜40℃に保ちながら約30分かけて投入した。投入後内温を30〜40℃に保ちながら1時間攪拌した。赤外分光光度計でイソシアネート基のピークが無いことを確認して、取り出した。得られたジオール化合物は50℃で、ほとんど無色で、室温でワックス状に固化した。高速液体クロマトグラフィー(東ソー 8020)でピ−クが1本で高純度品であることが確認できた。水酸基価の計算値46.8に対して水酸基価の実測値は46.9でほぼ一致し、HDIでの2量化の際、水酸基とHDIは反応していないことが確認された。
重クロロホルムを溶媒としたH−NMRの測定結果
3.4ppm:−OCH
3.7ppm:(OCHCH)n
5.8ppm:尿素結合(−NH−CO−N)
尚、H−NMRではアクリル2重結合及びウレタン結合は検出されなかった。
[Preparation Example 1] A diol compound nitrogen inlet tube having a polyethylene glycol chain in a pendant shape, a condenser for cooling, a thermometer, a stirrer, and heated in advance to 50 ° C. to be melted. Methoxypolyoxyethylene-2-propylamine (molecular weight = 1000) and 500 g (0.5 mol) were added and stirred. Next, 58 g (0.5 mol) of 2-hydroxyethyl acrylate was added in about 30 minutes while maintaining the internal temperature at 45 to 50 ° C. Then, it stirred for 5 hours, keeping internal temperature at 30-40 degreeC. Next, 42 g (0.25 mol) of hexamethylene diisocyanate (HDI) was added over about 30 minutes while maintaining the internal temperature at 30 to 40 ° C. It stirred for 1 hour, keeping internal temperature at 30-40 degreeC after throwing in. An infrared spectrophotometer was used to confirm that there was no isocyanate group peak, and the sample was taken out. The obtained diol compound was almost colorless at 50 ° C. and solidified into a wax at room temperature. It was confirmed by high performance liquid chromatography (Tosoh 8020) that it had a single peak and was a high purity product. The measured value of the hydroxyl value was substantially equal to 46.9 with respect to the calculated value of the hydroxyl value of 46.8, and it was confirmed that the hydroxyl group and HDI did not react during the dimerization with HDI.
Measurement result of H-NMR using deuterated chloroform as solvent 3.4 ppm: —OCH 3
3.7 ppm: (OCH 2 CH 2 ) n
5.8 ppm: urea bond (—NH—CO—N)
In addition, the acrylic double bond and the urethane bond were not detected by H-NMR.

[調製例2]EO/PO共重合鎖をペンダント状に有するジオール化合物
窒素導入管、冷却用コンデンサー、温度計、攪拌機を備えた1リットル4つ口丸底フラスコに、あらかじめ50℃に加温して融解しておいたメトキシポリ(オキシエチレン/オキシプロピレン)−2−プロピルアミン(EO/PO=9/1モル比 分子量=1000),500g(0.5モル)を入れ攪拌した。ついで、内温を45〜50℃に保ちながら4−ヒドロキシブチルアクリレート 72g(0.5モル)を約30分で投入した。その後内温を30〜40℃に保ちながら5時間攪拌した。次に、水添MDI65.5g(0.25モル)を内温を30〜40℃に保ちながら約30分かけて投入した。投入後内温を30〜40℃に保ちながら1時間攪拌する。赤外分光光度計でイソシアネート基のピークが無いことを確認して、取りだした。得られたジオール化合物は50℃で、ほとんど無色で、室温でワックス状に固化した。高速液体クロマトグラフィー(東ソー 8020)でピ−クが1本で高純度品であることが確認できた。水酸基価の計算値44.0に対して水酸基価の実測値は44.2でほぼ一致し、水添MDIでの2量化の際、水酸基と水添MDIは反応していないことが確認された。
重クロロホルムを溶媒としたH−NMRの測定結果
3.4ppm:−OCH
3.7ppm:EO/PO
5.8ppm:尿素結合(−NH−CO−N)
尚、H−NMRではアクリル2重結合及びウレタン結合は検出されなかった。
[Preparation Example 2] A 1-liter four-necked round bottom flask equipped with a diol compound nitrogen introduction tube having a pendant EO / PO copolymer chain, a condenser for cooling, a thermometer, and a stirrer is heated to 50 ° C. in advance. Melted methoxypoly (oxyethylene / oxypropylene) -2-propylamine (EO / PO = 9/1 molar ratio, molecular weight = 1000) and 500 g (0.5 mol) were added and stirred. Then, 72 g (0.5 mol) of 4-hydroxybutyl acrylate was added in about 30 minutes while maintaining the internal temperature at 45 to 50 ° C. Then, it stirred for 5 hours, keeping internal temperature at 30-40 degreeC. Next, 65.5 g (0.25 mol) of hydrogenated MDI was added over about 30 minutes while maintaining the internal temperature at 30 to 40 ° C. After the addition, the mixture is stirred for 1 hour while maintaining the internal temperature at 30 to 40 ° C. An infrared spectrophotometer was used to confirm that there was no isocyanate group peak, and the sample was taken out. The obtained diol compound was almost colorless at 50 ° C. and solidified into a wax at room temperature. It was confirmed by high performance liquid chromatography (Tosoh 8020) that it had a single peak and was a high purity product. The measured value of the hydroxyl value is almost equal to 44.2 with respect to the calculated value of the hydroxyl value of 44.0, and it was confirmed that the hydroxyl group and the hydrogenated MDI did not react during the dimerization with the hydrogenated MDI. .
Measurement result of H-NMR using deuterated chloroform as solvent 3.4 ppm: —OCH 3
3.7 ppm: EO / PO
5.8 ppm: urea bond (—NH—CO—N)
In addition, acrylic double bond and urethane bond were not detected by H-NMR.

[実施例1]ポリエチレングリコール鎖をペンダント状に有する活性エネルギー線硬化型ウレタン樹脂の合成(a)
窒素導入管、冷却用コンデンサー、温度計、攪拌機を備えた1リットル4つ口丸底フラスコに、分子量1000のポリテトラメチレンエーテルグリコール(PTMG)133部、調製例1で得られたジオール化合物53部、トリメチロールプロパン38部、溶剤としてメチルエチルケトン(MEK)717部、4,4’−水添MDI392部を仕込み、70〜75℃において2時間反応させた後、ウレタン化触媒としてオクチル酸第一スズを1.5部加えて更に2時間反応させた。反応物中のヒドロキシル基が全てNCOに置き換わった後に、窒素導入管を空気導入管に替えて、ライトエステルG−201P(共栄社化学製)245部、MEK460部、メトキシキノン0.42部及びtert−ブチルハイドロキノン0.42部を添加した。再び70〜75℃に昇温して1時間反応させた後にオクチル酸第一スズ1.5部加え、更に8時間反応させてポリウレタン樹脂溶液を得た。この溶液に、純水3005部及び無水ピペラジン39部から成る溶液を30分かけて徐々に加え、40℃で1時間攪拌混合した。サーフィノールAK02(日信化学工業(株)製)2部を加えた後50℃にてメチルエチルケトンを減圧留去して、不揮発分:29.0%、粘度:17cps、不飽和基濃度が2.0当量/kg、数平均分子量5000の活性エネルギー線硬化型ポリウレタン樹脂の水性分散液(a)を得た。
[Example 1] Synthesis of an active energy ray-curable urethane resin having a polyethylene glycol chain in a pendant shape (a)
In a 1 liter four-necked round bottom flask equipped with a nitrogen inlet tube, a condenser for cooling, a thermometer, and a stirrer, 133 parts of polytetramethylene ether glycol (PTMG) having a molecular weight of 1000 and 53 parts of the diol compound obtained in Preparation Example 1 , 38 parts of trimethylolpropane, 717 parts of methyl ethyl ketone (MEK) as a solvent, and 392 parts of 4,4′-hydrogenated MDI were reacted at 70 to 75 ° C. for 2 hours, and then stannous octylate as a urethanization catalyst. 1.5 parts was added and the reaction was further continued for 2 hours. After all the hydroxyl groups in the reaction product have been replaced with NCO, the nitrogen inlet tube is replaced with an air inlet tube, 245 parts of light ester G-201P (manufactured by Kyoeisha Chemical), 460 parts of MEK, 0.42 part of methoxyquinone and tert- 0.42 part of butyl hydroquinone was added. After heating again to 70-75 degreeC and making it react for 1 hour, 1.5 parts of stannous octylates were added, and also it was made to react for 8 hours, and the polyurethane resin solution was obtained. To this solution, a solution consisting of 3005 parts of pure water and 39 parts of anhydrous piperazine was gradually added over 30 minutes, followed by stirring and mixing at 40 ° C. for 1 hour. After adding 2 parts of Surfinol AK02 (manufactured by Nissin Chemical Industry Co., Ltd.), methyl ethyl ketone was distilled off under reduced pressure at 50 ° C., and the nonvolatile content was 29.0%, the viscosity was 17 cps, and the unsaturated group concentration was 2. An aqueous dispersion (a) of an active energy ray-curable polyurethane resin having 0 equivalent / kg and a number average molecular weight of 5000 was obtained.

[実施例2]ポリエチレングリコール鎖をペンダント状に有する活性エネルギー線硬化型ウレタン樹脂の合成(b)
窒素導入管、冷却用コンデンサー、温度計、攪拌機を備えた1リットル4つ口丸底フラスコに、分子量1000のポリテトラメチレンエーテルグリコール(PTMG)135部、調製例1で得られたジオール化合物52部、トリメチロールプロパン34部、2,2−ビス(ヒドロキシメチル)プロピオン酸49部、溶剤としてメチルエチルケトン(MEK)726部、4,4’−水添MDI454部を仕込み、70〜75℃において2時間反応させた後、ウレタン化触媒としてオクチル酸第一スズを1.5部加えて更に3時間反応させた。反応溶液中のヒドロキシル基が全てNCOに置き換わった後に、窒素導入管を空気導入管に替えて、ライトエステルG−201P(共栄社化学製)237部、MEK451部、メトキシキノン0.42部及びtert−ブチルハイドロキノン0.42部を添加した。再び70〜75℃に昇温し1時間反応させた後にオクチル酸第一スズ1.5部を加え、更に8時間反応させてポリウレタン樹脂溶液を得た。この溶液に、トリエチルアミン34部加え中和した後に、純水2975部及び無水ピペラジン39部から成る溶液を30分かけて徐々に加え、40℃で1時間攪拌混合した。サーフィノールAK02(日信化学工業(株)製)2部を加えた後50℃にてメチルエチルケトンを減圧留去して、不揮発分:29.3%、固形分酸価24(KOHmg/g)、粘度:19cps、不飽和基濃度が2.0当量/kg、数平均分子量5000の活性エネルギー線硬化型ポリウレタン樹脂の水性分散液((b)を得た。
[Example 2] Synthesis of an active energy ray-curable urethane resin having a polyethylene glycol chain in a pendant shape (b)
In a 1 liter four-necked round bottom flask equipped with a nitrogen inlet tube, a condenser for cooling, a thermometer, and a stirrer, 135 parts of polytetramethylene ether glycol (PTMG) having a molecular weight of 1000 and 52 parts of the diol compound obtained in Preparation Example 1 , 34 parts of trimethylolpropane, 49 parts of 2,2-bis (hydroxymethyl) propionic acid, 726 parts of methyl ethyl ketone (MEK) as a solvent, 454 parts of 4,4′-hydrogenated MDI, and reacted at 70 to 75 ° C. for 2 hours Then, 1.5 parts of stannous octylate as a urethanization catalyst was added and reacted for another 3 hours. After all the hydroxyl groups in the reaction solution were replaced with NCO, the nitrogen introduction tube was replaced with an air introduction tube, 237 parts of light ester G-201P (manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.), 451 parts of MEK, 0.42 part of methoxyquinone and tert- 0.42 part of butyl hydroquinone was added. After heating again to 70-75 degreeC and making it react for 1 hour, 1.5 parts of stannous octylates were added, and also it was made to react for 8 hours, and the polyurethane resin solution was obtained. To this solution, 34 parts of triethylamine was added for neutralization, and then a solution consisting of 2975 parts of pure water and 39 parts of anhydrous piperazine was gradually added over 30 minutes, followed by stirring and mixing at 40 ° C. for 1 hour. After adding 2 parts of Surfinol AK02 (manufactured by Nissin Chemical Industry Co., Ltd.), methyl ethyl ketone was distilled off under reduced pressure at 50 ° C., nonvolatile content: 29.3%, solid content acid value 24 (KOH mg / g), An aqueous dispersion ((b)) of an active energy ray-curable polyurethane resin having a viscosity of 19 cps, an unsaturated group concentration of 2.0 equivalent / kg, and a number average molecular weight of 5000 was obtained.

[実施例3]ポリエチレングリコール鎖をペンダント状に有する活性エネルギー線硬化型ウレタン樹脂の合成(c)
窒素導入管、冷却用コンデンサー、温度計、攪拌機を備えた1リットル4つ口丸底フラスコに、分子量1000のポリテトラメチレンエーテルグリコール(PTMG)135部、調製例2で得られたジオール化合物52部、トリメチロールプロパン34部、2,2−ビス(ヒドロキシメチル)プロピオン酸49部、溶剤としてメチルエチルケトン(MEK)726部、4,4’−水添MDI454部を仕込み、70〜75℃において2時間反応させた後、ウレタン化触媒としてオクチル酸第一スズを1.5部加えて更に3時間反応させた。反応溶液中のヒドロキシル基が全てNCOに置き換わった後に、窒素導入管を空気導入管に替えて、ライトエステルG−201P(共栄社化学製)237部、MEK451部、メトキシキノン0.42部及びtert−ブチルハイドロキノン0.42部を添加した。再び70〜75℃に昇温し1時間反応させた後にオクチル酸第一スズ1.5部を加え8時間反応させてポリウレタン樹脂溶液を得た。この溶液に、トリエチルアミン34部加え中和した後に、純水2975部及び無水ピペラジン39部から成る溶液を30分かけて徐々に加え、40℃で1時間攪拌混合した。サーフィノールAK02(日信化学工業(株)製)2部を加えた後50℃にてメチルエチルケトンを減圧留去して、不揮発分:28.5%、固形分酸価23(KOHmg/g)、粘度:19cps、不飽和基濃度が2.0当量/kg、数平均分子量5000の活性エネルギー線硬化型ポリウレタン樹脂の水性分散液(c)を得た。
[Example 3] Synthesis of an active energy ray-curable urethane resin having a polyethylene glycol chain in a pendant shape (c)
In a 1 liter four-necked round bottom flask equipped with a nitrogen inlet tube, a condenser for cooling, a thermometer, and a stirrer, 135 parts of polytetramethylene ether glycol (PTMG) having a molecular weight of 1000 and 52 parts of the diol compound obtained in Preparation Example 2 , 34 parts of trimethylolpropane, 49 parts of 2,2-bis (hydroxymethyl) propionic acid, 726 parts of methyl ethyl ketone (MEK) as a solvent, 454 parts of 4,4′-hydrogenated MDI, and reacted at 70 to 75 ° C. for 2 hours Then, 1.5 parts of stannous octylate as a urethanization catalyst was added and reacted for another 3 hours. After all the hydroxyl groups in the reaction solution were replaced with NCO, the nitrogen introduction tube was replaced with an air introduction tube, 237 parts of light ester G-201P (manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.), 451 parts of MEK, 0.42 part of methoxyquinone and tert- 0.42 part of butyl hydroquinone was added. The temperature was again raised to 70 to 75 ° C. and reacted for 1 hour, and then 1.5 parts of stannous octylate was added and reacted for 8 hours to obtain a polyurethane resin solution. To this solution, 34 parts of triethylamine was added for neutralization, and then a solution consisting of 2975 parts of pure water and 39 parts of anhydrous piperazine was gradually added over 30 minutes, followed by stirring and mixing at 40 ° C. for 1 hour. After adding 2 parts of Surfinol AK02 (manufactured by Nissin Chemical Industry Co., Ltd.), methyl ethyl ketone was distilled off under reduced pressure at 50 ° C., nonvolatile content: 28.5%, solid content acid value 23 (KOH mg / g), An aqueous dispersion (c) of an active energy ray-curable polyurethane resin having a viscosity of 19 cps, an unsaturated group concentration of 2.0 equivalent / kg, and a number average molecular weight of 5000 was obtained.

[実施例4]ポリエチレングリコール鎖をペンダント状に有する活性エネルギー線硬化型ウレタン樹脂の合成(d)
窒素導入管、冷却用コンデンサー、温度計、攪拌機を備えた1リットル4つ口丸底フラスコに、分子量1000のポリテトラメチレンエーテルグリコール(PTMG)53部、調製例2で得られたジオール化合物22部、トリメチロールプロパン23部、2,2−ビス(ヒドロキシメチル)プロピオン酸43部、溶剤としてメチルエチルケトン(MEK)726部、4,4’−水添MDI301部を仕込み、70〜75℃において2時間反応させた後、ウレタン化触媒としてオクチル酸第一スズ1.5部を加えて更に3時間反応、させた。反応溶液中のヒドロキシル基が全てNCOに置き換わった後に、窒素導入管を空気導入管に替えて、ペンタエリスリトールヘプタアクリレート436部、MEK451部、メトキシキノン0.42部及びtert−ブチルハイドロキノン0.42部を添加した。再び70〜75℃に昇温し1時間反応させた後にオクチル酸第一スズ1.5部を加え8時間反応させてポリウレタン樹脂溶液を得た。この溶液に、トリエチルアミン32部加え中和した後に、純水2978部及び無水ピペラジン26部から成る溶液を30分かけて徐々に加え、40℃で1時間攪拌混合した。サーフィノールAK02(日信化学工業(株)製)2部を加えた後50℃にてメチルエチルケトンを減圧留去して、不揮発分:29.5%、固形分酸価18(KOHmg/g)、粘度:18cps、不飽和基濃度が4.4当量/kg、数平均分子量5000の活性エネルギー線硬化型ポリウレタン樹脂の水性分散液(d)を得た。
[Example 4] Synthesis of an active energy ray-curable urethane resin having a polyethylene glycol chain in a pendant shape (d)
In a 1 liter four-necked round bottom flask equipped with a nitrogen inlet tube, a condenser for cooling, a thermometer, and a stirrer, 53 parts of polytetramethylene ether glycol (PTMG) having a molecular weight of 1000 and 22 parts of the diol compound obtained in Preparation Example 2 , 23 parts of trimethylolpropane, 43 parts of 2,2-bis (hydroxymethyl) propionic acid, 726 parts of methyl ethyl ketone (MEK) as a solvent, 301 parts of 4,4′-hydrogenated MDI, and reacted at 70 to 75 ° C. for 2 hours Then, 1.5 parts of stannous octylate as a urethanization catalyst was added and reacted for another 3 hours. After all the hydroxyl groups in the reaction solution have been replaced with NCO, the nitrogen inlet tube is replaced with an air inlet tube, 436 parts pentaerythritol heptaacrylate, 451 parts MEK, 0.42 parts methoxyquinone and 0.42 parts tert-butyl hydroquinone Was added. The temperature was again raised to 70 to 75 ° C. and reacted for 1 hour, and then 1.5 parts of stannous octylate was added and reacted for 8 hours to obtain a polyurethane resin solution. After neutralizing this solution by adding 32 parts of triethylamine, a solution consisting of 2978 parts of pure water and 26 parts of anhydrous piperazine was gradually added over 30 minutes, followed by stirring and mixing at 40 ° C. for 1 hour. After adding 2 parts of Surfynol AK02 (manufactured by Nissin Chemical Industry Co., Ltd.), methyl ethyl ketone was distilled off under reduced pressure at 50 ° C., and the nonvolatile content was 29.5%, the solid content acid value was 18 (KOHmg / g), An aqueous dispersion (d) of an active energy ray-curable polyurethane resin having a viscosity of 18 cps, an unsaturated group concentration of 4.4 equivalent / kg, and a number average molecular weight of 5000 was obtained.

[実施例5]ポリエチレングリコール鎖をペンダント状に有しかつ1分子当たり6のα,β−不飽和二重結合基を有するオリゴマーを内包した活性エネルギー線硬化型ウレタン樹脂の合成(e)
窒素導入管、冷却用コンデンサー、温度計、攪拌機を備えた1リットル4つ口丸底フラスコに、分子量1000のポリテトラメチレンエーテルグリコール(PTMG)53部、調製例2で得られたジオール化合物22部、トリメチロールプロパン23部、2,2−ビス(ヒドロキシメチル)プロピオン酸43部、溶剤としてメチルエチルケトン(MEK)726部、4,4’−水添MDI301部を仕込み、70〜75℃において2時間反応させた後、ウレタン化触媒としてオクチル酸第一スズを1.5部加えて更に3時間反応、させた。反応溶液中のヒドロキシル基が全てNCOに置き換わった後に、窒素導入管を空気導入管に替えて、ジペンタエリスリトールヘプタアクリレート436部、MEK451部、メトキシキノン0.42部及びtert−ブチルハイドロキノン0.42部を添加した。再び70〜75℃に昇温し1時間反応させた後にオクチル酸第一スズ1.5部を加え8時間反応させてポリウレタン樹脂溶液を得た。この溶液に、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート100部投入し、更にトリエチルアミン32部加え中和した後に、純水3268部及び無水ピペラジン26部から成る溶液を30分かけて徐々に加え、40℃で1時間攪拌混合した。サーフィノールAK02(日信化学工業(株)製)2部を加えた後50℃にてメチルエチルケトンを減圧留去して、不揮発分:28.9%、固形分酸価16(KOHmg/g)、粘度:19cps、不飽和基濃度が5.1当量/kg、数平均分子量5000の活性エネルギー線硬化型ポリウレタン樹脂の水性分散液(e)を得た。
[Example 5] Synthesis of an active energy ray-curable urethane resin having a polyethylene glycol chain in a pendant shape and encapsulating an oligomer having 6 α, β-unsaturated double bond groups per molecule (e)
In a 1 liter four-necked round bottom flask equipped with a nitrogen inlet tube, a condenser for cooling, a thermometer, and a stirrer, 53 parts of polytetramethylene ether glycol (PTMG) having a molecular weight of 1000 and 22 parts of the diol compound obtained in Preparation Example 2 , 23 parts of trimethylolpropane, 43 parts of 2,2-bis (hydroxymethyl) propionic acid, 726 parts of methyl ethyl ketone (MEK) as a solvent, 301 parts of 4,4′-hydrogenated MDI, and reacted at 70 to 75 ° C. for 2 hours Then, 1.5 parts of stannous octylate was added as a urethanization catalyst and reacted for another 3 hours. After all the hydroxyl groups in the reaction solution have been replaced with NCO, the nitrogen inlet tube is replaced with an air inlet tube, 436 parts of dipentaerythritol heptaacrylate, 451 parts of MEK, 0.42 parts of methoxyquinone and 0.42 of tert-butylhydroquinone. Parts were added. The temperature was again raised to 70 to 75 ° C. and reacted for 1 hour, and then 1.5 parts of stannous octylate was added and reacted for 8 hours to obtain a polyurethane resin solution. To this solution, 100 parts of dipentaerythritol hexaacrylate was added, and after further neutralizing by adding 32 parts of triethylamine, a solution consisting of 3268 parts of pure water and 26 parts of anhydrous piperazine was gradually added over 30 minutes, and then at 40 ° C. for 1 hour. Stir and mix. After adding 2 parts of Surfinol AK02 (manufactured by Nissin Chemical Industry Co., Ltd.), methyl ethyl ketone was distilled off under reduced pressure at 50 ° C., nonvolatile content: 28.9%, solid content acid value 16 (KOHmg / g), An aqueous dispersion (e) of an active energy ray-curable polyurethane resin having a viscosity of 19 cps, an unsaturated group concentration of 5.1 equivalent / kg, and a number average molecular weight of 5000 was obtained.

[比較例1]主鎖にポリエチレングリコール鎖を有する活性エネルギー線硬化型ウレタン樹脂の合成(f)
窒素導入管、冷却用コンデンサー、温度計、攪拌機を備えた1リットル4つ口丸底フラスコに、分子量1000のポリテトラメチレンエーテルグリコール(PTMG)124部、分子量 1000のポリエチレングリコール(PEG)52部、トリメチロールプロパン35部、2,2−ビス(ヒドロキシメチル)プロピオン酸50部、溶剤としてメチルエチルケトン(MEK)726部、4,4’−水添MDI465部を仕込み、70〜75℃において2時間反応させた後、ウレタン化触媒としてオクチル酸第一スズ1.5部を加えて更に3時間反応させた。反応溶液中のヒドロキシル基が全てNCOに置き換わった後に、窒素導入管を空気導入管に替えて、ライトエステルG−201P(共栄社化学製)237部、MEK451部、メトキシキノン0.42部及びtert−ブチルハイドロキノン0.42部を添加した。再び70〜75℃に昇温し1時間反応した後にオクチル酸第一スズ1.5部を加え7時間反応させてポリウレタン樹脂溶液を得た。この溶液に、トリエチルアミン34部加え中和した後に、純水2975部及び無水ピペラジン31部から成る溶液を30分かけて徐々に加え、40℃で1時間攪拌混合した。サーフィノールAK02(日信化学工業(株)製)2部を加えた後50℃にてメチルエチルケトンを減圧留去して、不揮発分:28.8%、固形分酸価23(KOHmg/g)、粘度:20cps、不飽和基濃度が2.0当量/kg、数平均分子量5000の活性エネルギー線硬化型ポリウレタン樹脂の水性分散液(f)を得た。
[Comparative Example 1] Synthesis of active energy ray-curable urethane resin having polyethylene glycol chain in main chain (f)
In a 1-liter four-necked round bottom flask equipped with a nitrogen inlet tube, a condenser for cooling, a thermometer, and a stirrer, 124 parts of polytetramethylene ether glycol (PTMG) with a molecular weight of 1000, 52 parts of polyethylene glycol (PEG) with a molecular weight of 1000, 35 parts of trimethylolpropane, 50 parts of 2,2-bis (hydroxymethyl) propionic acid, 726 parts of methyl ethyl ketone (MEK) as a solvent, 465 parts of 4,4′-hydrogenated MDI were charged and reacted at 70 to 75 ° C. for 2 hours. After that, 1.5 parts of stannous octylate as a urethanization catalyst was added and reacted for another 3 hours. After all the hydroxyl groups in the reaction solution were replaced with NCO, the nitrogen introduction tube was replaced with an air introduction tube, 237 parts of light ester G-201P (manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.), 451 parts of MEK, 0.42 part of methoxyquinone and tert- 0.42 part of butyl hydroquinone was added. After heating again to 70-75 degreeC and reacting for 1 hour, 1.5 parts of stannous octylates were added and made to react for 7 hours, and the polyurethane resin solution was obtained. To this solution, 34 parts of triethylamine was added for neutralization, and then a solution consisting of 2975 parts of pure water and 31 parts of anhydrous piperazine was gradually added over 30 minutes, followed by stirring and mixing at 40 ° C. for 1 hour. After adding 2 parts of Surfynol AK02 (manufactured by Nissin Chemical Industry Co., Ltd.), methyl ethyl ketone was distilled off under reduced pressure at 50 ° C., nonvolatile content: 28.8%, solid content acid value 23 (KOH mg / g), An aqueous dispersion (f) of an active energy ray-curable polyurethane resin having a viscosity of 20 cps, an unsaturated group concentration of 2.0 equivalent / kg, and a number average molecular weight of 5000 was obtained.

[比較例2]モノメトキシポリエチレングリコールを導入したウレタン樹脂の合成(g)
窒素導入管、冷却用コンデンサー、温度計、攪拌機を備えた1リットル4つ口丸底フラスコに、分子量1000のポリテトラメチレンエーテルグリコール(PTMG)136部、トリメチロールプロパン35部、2,2−ビス(ヒドロキシメチル)プロピオン酸50部、溶剤としてメチルエチルケトン(MEK)679部、4,4’−水添MDI459部を仕込み、70〜75℃において2時間反応させた後、ウレタン化触媒としてオクチル酸第一スズ1.5部を加えて更に2時間反応させた。反応溶液中のヒドロキシル基が全てNCOに置き換わった後に、窒素導入管を空気導入管に替えて、ライトエステルG−201P(共栄社化学製)239部、分子量1000のモノメトキシポリエチレングリコール42部、MEK495部、メトキシキノン0.42部及びtert−ブチルハイドロキノン0.42部を添加した。再び70〜75℃に昇温し1時間反応した後にオクチル酸第一スズを1.5部加え7時間反応させてポリウレタン樹脂溶液を得た。この溶液に、トリエチルアミン34部加え中和した後に、純水2975部及び無水ピペラジン31部から成る溶液を30分かけて徐々に加え、40℃で1時間攪拌混合した。サーフィノールAK02(日信化学工業(株)製)2部を加えて50℃にてメチルエチルケトンを減圧留去して、不揮発分:29.6%、固形分酸価23(KOHmg/g)、粘度:18cps、不飽和基濃度が2.0当量/kg、数平均分子量5000の活性エネルギー線硬化型ポリウレタン樹脂の水性分散液(g)を得た。
[Comparative Example 2] Synthesis of urethane resin introduced with monomethoxypolyethylene glycol (g)
In a 1-liter four-necked round bottom flask equipped with a nitrogen inlet tube, a condenser for cooling, a thermometer, and a stirrer, 136 parts of polytetramethylene ether glycol (PTMG) having a molecular weight of 1000, 35 parts of trimethylolpropane, and 2,2-bis First, 50 parts of (hydroxymethyl) propionic acid, 679 parts of methyl ethyl ketone (MEK) as a solvent, and 459 parts of 4,4′-hydrogenated MDI were reacted at 70 to 75 ° C. for 2 hours, and then octylic acid first as a urethanization catalyst. 1.5 parts of tin was added and reacted for another 2 hours. After all the hydroxyl groups in the reaction solution have been replaced with NCO, the nitrogen introduction tube is replaced with an air introduction tube, 239 parts of light ester G-201P (manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.), 42 parts of monomethoxypolyethylene glycol having a molecular weight of 1000, and 495 parts of MEK. Then, 0.42 part of methoxyquinone and 0.42 part of tert-butylhydroquinone were added. The temperature was again raised to 70 to 75 ° C. and reacted for 1 hour, and then 1.5 parts of stannous octylate was added and reacted for 7 hours to obtain a polyurethane resin solution. To this solution, 34 parts of triethylamine was added for neutralization, and then a solution consisting of 2975 parts of pure water and 31 parts of anhydrous piperazine was gradually added over 30 minutes, followed by stirring and mixing at 40 ° C. for 1 hour. 2 parts of Surfynol AK02 (manufactured by Nissin Chemical Industry Co., Ltd.) was added, and methyl ethyl ketone was distilled off at 50 ° C. under reduced pressure to obtain a nonvolatile content of 29.6%, a solid content acid value of 23 (KOHmg / g), and a viscosity. : An aqueous dispersion (g) of an active energy ray-curable polyurethane resin having 18 cps, an unsaturated group concentration of 2.0 equivalent / kg, and a number average molecular weight of 5000 was obtained.

[比較例3]カルボキシル基のみで分散したウレタン樹脂の合成(h)
窒素導入管、冷却用コンデンサー、温度計、攪拌機を備えた1リットル4つ口丸底フラスコに、分子量500のポリテトラメチレンエーテルグリコール(PTMG)327部、2,2−ビス(ヒドロキシメチル)プロピオン酸105部、ライトエステルG−201P(共栄社化学製)33部、トリメチロールプロパン5部、1,3−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン412部、tert−ブチルハイドロキノン0.3部、オクチル酸第一スズ0.3部、メチルエチルケトン1222部、を入れて攪拌しながら70℃まで0.5時間で昇温し、70℃で5時間反応後、tert−ブチルハイドロキノン0.2部、ビスコート#214HP(大阪有機化学(株)製)119部、を加え、窒素導入管を空気導入管に替えて、再び70℃で6時間反応させて、ポリエステルウレタン樹脂骨格(a2)の溶液を得た。50℃に冷却して、この溶液を、予め用意した還流冷却管、及び窒素導入管、温度計を備えた攪拌機付きの別の反応器に調製したトリエチルアミン72部、純水2411部、イソホロンジアミン15部、アセトン75部、の混合溶液中に、液温35〜40℃に保ちながら、30分間で加えた。サーフィノールAK02(日信化学工業(株)製)2部を加えた後、50℃、減圧下にてメチルエチルケトンを留去して不揮発分:30.5%、固形分酸価44(KOHmg/g)、粘度:100cps、不飽和基濃度が2.4当量/kg、の活性エネルギー線硬化型水ポリウレタン樹脂の水性分散液(h)を調製した。
[Comparative Example 3] Synthesis of urethane resin dispersed only with carboxyl group (h)
In a 1 liter four-necked round bottom flask equipped with a nitrogen inlet tube, a condenser for cooling, a thermometer, and a stirrer, 327 parts of polytetramethylene ether glycol (PTMG) having a molecular weight of 500 and 2,2-bis (hydroxymethyl) propionic acid 105 parts, 33 parts of light ester G-201P (manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.), 5 parts of trimethylolpropane, 412 parts of 1,3-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane, 0.3 part of tert-butylhydroquinone, stannous octylate 0.3 parts and 1222 parts of methyl ethyl ketone were added and heated to 70 ° C. with stirring for 0.5 hours. After reacting at 70 ° C. for 5 hours, 0.2 parts of tert-butylhydroquinone, biscoat # 214HP (Osaka Organic) 119 parts, manufactured by Chemical Co., Ltd.), and the nitrogen inlet tube is replaced with an air inlet tube, again at 70 ° C. By time reaction to obtain a solution of polyester urethane resin skeleton (a2). After cooling to 50 ° C., this solution was prepared in another reactor equipped with a stirrer equipped with a reflux condenser, a nitrogen inlet, and a thermometer prepared in advance, 72 parts triethylamine, 2411 parts pure water, isophoronediamine 15 Part of the solution and 75 parts of acetone were added over 30 minutes while maintaining the liquid temperature at 35 to 40 ° C. After adding 2 parts of Surfynol AK02 (manufactured by Nissin Chemical Industry Co., Ltd.), methyl ethyl ketone was distilled off at 50 ° C. under reduced pressure to remove nonvolatile content: 30.5%, solid content acid value 44 (KOHmg / g ), An aqueous dispersion (h) of an active energy ray-curable water polyurethane resin having a viscosity of 100 cps and an unsaturated group concentration of 2.4 equivalent / kg was prepared.

実施例1〜5、比較例1〜3で試作した活性エネルギー線硬化型水性ウレタン樹脂分散体について下記の方法で平均粒子径、粘度の測定を行った。
(平均粒子径の測定方法):島津製作所の粒子径測定器 SALD−2000を使用して測定した。
(粘度の測定方法):東機産業の回転粘度型(BII型)を使用して測定した。
(樹脂分散体の安定性):室温で72時間静置後の分散液の状態を目視で観察した。
分散体の粘度測定結果、安定性評価結果を表1に示す。
About the active energy ray hardening-type aqueous | water-based urethane resin dispersion made as an experiment in Examples 1-5 and Comparative Examples 1-3, the average particle diameter and the viscosity were measured with the following method.
(Measuring method of average particle diameter): It measured using the particle diameter measuring device SALD-2000 of Shimadzu Corporation.
(Measurement method of viscosity): Measured using a rotational viscosity type (BII type) manufactured by Toki Sangyo.
(Stability of resin dispersion): The state of the dispersion after standing at room temperature for 72 hours was visually observed.
The viscosity measurement results and stability evaluation results of the dispersion are shown in Table 1.

[応用例1]実施例1で試作した活性エネルギー線硬化型水性ウレタン樹脂分散体の固形分100部に対し、イルガキュア184(チバスペシャリティケミカル製)4部及びエタノール4部を加え均一になるまで撹拌混合した。混合溶液は、各基材(PET板、ガラス板、アルミ板)上に、#14のバーコーターによって約5μmの膜厚になるように塗布し、80℃5分間熱風乾燥した後(PETのみ60℃)に、FUSION社製紫外線照射装置(F−600)、240W/cmのHランプで紫外線を照射した。照射エネルギー量は500mJ/cmとした。 [Application Example 1] 4 parts of Irgacure 184 (manufactured by Ciba Specialty Chemicals) and 4 parts of ethanol are added to 100 parts of the solid content of the active energy ray-curable aqueous urethane resin dispersion produced in Example 1 and stirred until uniform. Mixed. The mixed solution was applied on each substrate (PET plate, glass plate, aluminum plate) to a film thickness of about 5 μm with a # 14 bar coater and dried with hot air at 80 ° C. for 5 minutes (PET only 60). C.) was irradiated with ultraviolet rays by an ultraviolet irradiation device (F-600) manufactured by FUSION, and a 240 W / cm H lamp. The irradiation energy amount was 500 mJ / cm 2 .

[応用例2〜8]実施例1〜5、比較例1〜3で試作した活性エネルギー線硬化型水性ウレタン樹脂分散体を用い、応用例1と同様の方法で塗料の調製及び塗装板の作製を行った。尚、応用例の末尾−1、−2、−3は各々試験下地PET板、ガラス板、アルミ板を表す。   [Application Examples 2 to 8] Using the active energy ray-curable aqueous urethane resin dispersions prototyped in Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 3, preparation of a paint and preparation of a coated plate in the same manner as in Application Example 1 Went. Note that suffixes -1, -2, and -3 in the application examples represent a test base PET plate, a glass plate, and an aluminum plate, respectively.

各応用例で得た塗装板について、硬化皮膜の鉛筆硬度、耐溶剤性、耐水性、耐アルカリ性、耐摩耗性を以下の方法で評価した。
(鉛筆硬度):JIS−K−5400による。
(耐溶剤性):ラビングテスター(MEKを用いて500g荷重)にて、10回ラビングし、目視により外観変化を観察。
(耐水性):イオン交換水中に24時間浸漬後、外観変化を目視観察。
(耐アルカリ性):5%NaOH水を硬化皮膜に1.5cc滴下し、24hr静置後、外観変化を目視観察。
(耐摩耗性):#0000のスチールウールを100g荷重/cmの条件下、10回往復摺動し、目視により皮膜の外観を観察した。
About the coated board obtained by each application example, the pencil hardness of the cured film, solvent resistance, water resistance, alkali resistance, and abrasion resistance were evaluated by the following methods.
(Pencil hardness): According to JIS-K-5400.
(Solvent resistance): The rubbing tester (500 g load using MEK) was rubbed 10 times, and the appearance change was observed visually.
(Water resistance): After immersion in ion-exchanged water for 24 hours, change in appearance is visually observed.
(Alkali resistance): 1.5 cc of 5% NaOH water was dropped on the cured film, and after standing for 24 hr, the appearance change was visually observed.
(Abrasion resistance): A steel wool of # 0000 was slid back and forth 10 times under the condition of 100 g load / cm 2 and the appearance of the film was visually observed.

硬化塗膜の測定、評価結果を表2〜4に示す。   Tables 2 to 4 show the results of measurement and evaluation of the cured coating film.

Figure 2007023177
Figure 2007023177

Figure 2007023177
Figure 2007023177

Figure 2007023177
Figure 2007023177

Figure 2007023177
Figure 2007023177

表1〜4に示したように本発明のポリエチレングリコール鎖を側鎖に導入したウレタン樹脂は水分散させると粒子径が小さく安定な水分散液が得られた。また、活性エネルギー線にて硬化した塗膜の耐アルカリ性及び耐摩耗性についても良好な結果が得られた。   As shown in Tables 1 to 4, when the urethane resin having the polyethylene glycol chain of the present invention introduced into the side chain was dispersed in water, a stable aqueous dispersion having a small particle size was obtained. Moreover, the favorable result was obtained also about the alkali resistance and abrasion resistance of the coating film hardened | cured with the active energy ray.

本発明のポリアルキレンエーテル鎖含有ジオ−ル化合物を原料とした活性エネルギー線硬化型水性ウレタン樹脂分散体は、貯蔵安定性に極めて優れており、乾燥、活性エネルギー線照射によって、硬度、耐久性、特に耐アルカリ性の良好な皮膜を形成することができる。従って、環境調和型の金属用塗料、各種プラスチックフィルム用オーバーコート剤、木工用塗料、印刷インキ等の素材として極めて有用である。

The active energy ray-curable aqueous urethane resin dispersion using the polyalkylene ether chain-containing diol compound of the present invention as a raw material is extremely excellent in storage stability, and by drying and active energy ray irradiation, hardness, durability, In particular, a film having good alkali resistance can be formed. Therefore, it is extremely useful as a material for environment-friendly metal paints, various plastic film overcoat agents, woodwork paints, printing inks and the like.

Claims (6)

下記一般式(1)で示されるポリアルキレンエーテル鎖含有ジオ−ル化合物(A)、ポリオール(B)、ポリイソシアネート(C)と、α,β−不飽和二重結合とヒドロキシル基とを併有する化合物(D)を反応させることで得られる、活性エネルギー線硬化型水性ウレタン樹脂分散体。
Figure 2007023177
(式中、R1は、炭素数1〜9のアルキレン基又はジアルキレンエーテル基であり、R2は、炭素数1〜9のアルキル基であり、R3は、−CO−NH−R4−NH−CO−であり、R4は、炭素数2〜18の有機基であり、Aは、分子量200〜10000の2価のポリアルキレンエーテル基である。)
Polyalkylene ether chain-containing diol compound (A) represented by the following general formula (1), polyol (B), polyisocyanate (C), and an α, β-unsaturated double bond and a hydroxyl group. An active energy ray-curable aqueous urethane resin dispersion obtained by reacting the compound (D).
Figure 2007023177
(In the formula, R 1 is an alkylene group or dialkylene ether group having 1 to 9 carbon atoms, R 2 is an alkyl group having 1 to 9 carbon atoms, and R 3 is —CO—NH—R 4 —NH—CO. R4 is an organic group having 2 to 18 carbon atoms, and A is a divalent polyalkylene ether group having a molecular weight of 200 to 10,000.
前記した一般式(1)中のR4が、アルキレン基、フェニレン基、シクロヘキシレン基、ビフェニレン基の何れかを含むジイソシアネート残基である請求項1記載の活性エネルギー線硬化型水性ウレタン樹脂分散体。 The active energy ray-curable aqueous urethane resin dispersion according to claim 1, wherein R4 in the general formula (1) is a diisocyanate residue containing any one of an alkylene group, a phenylene group, a cyclohexylene group, and a biphenylene group. 前記した一般式(1)中のAが、下式の繰り返し単位、又はこれらの組み合わせである請求項1又は2に記載の活性エネルギー線硬化型水性ウレタン樹脂分散体。
Figure 2007023177
(式中、mは、2〜4の整数である。)
The active energy ray-curable aqueous urethane resin dispersion according to claim 1 or 2, wherein A in the general formula (1) is a repeating unit of the following formula, or a combination thereof.
Figure 2007023177
(In the formula, m is an integer of 2 to 4.)
前記したポリオール(B)が、2個以上のヒドロキシル基と塩を形成しうる基とを併有する化合物(E)を含有する請求項1〜3の何れかに記載の活性エネルギー線硬化型水性ウレタン樹脂分散体。 The active energy ray-curable aqueous urethane according to any one of claims 1 to 3, wherein the polyol (B) contains a compound (E) having both two or more hydroxyl groups and a group capable of forming a salt. Resin dispersion. 前記したポリオール(B)が、トリオール以上の成分を10〜40モル%含有し、且つ、α,β−不飽和二重結合量が1.0〜6.0モル/kg、且つ数平均分子量が5000以上である請求項1〜4の何れかに記載の活性エネルギー線硬化型水性ウレタン樹脂分散体。 The polyol (B) described above contains 10 to 40 mol% of a triol or higher component, the α, β-unsaturated double bond amount is 1.0 to 6.0 mol / kg, and the number average molecular weight is The active energy ray-curable aqueous urethane resin dispersion according to any one of claims 1 to 4, wherein the dispersion is 5000 or more. 一分子当たり3以上のα,β−不飽和二重結合を有するモノマー及び又はオリゴマー(F)を5〜40質量%内包した請求項1〜6の何れかに記載の活性エネルギー線硬化型水性ウレタン樹脂分散体。

The active energy ray-curable aqueous urethane according to any one of claims 1 to 6, wherein 5 to 40% by mass of a monomer and / or oligomer (F) having 3 or more α, β-unsaturated double bonds per molecule is encapsulated. Resin dispersion.

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