JP2007031482A - Urethane emulsion and aqueous polyurethane composition given by using the same - Google Patents

Urethane emulsion and aqueous polyurethane composition given by using the same Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an aqueous polyurethane composition capable of forming a film in a relatively short time and capable of giving a cured product excellent in water resistance, and to provide a urethane emulsion used for the same. <P>SOLUTION: This urethane emulsion is obtained by reacting a urethane prepolymer which has a carboxy group and a functional group having an acidity higher than that of the carboxy group with a tertiary amine and/or ammonia in water. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、ウレタンエマルジョンおよびそれを用いた水系ポリウレタン組成物に関する。   The present invention relates to a urethane emulsion and an aqueous polyurethane composition using the same.

溶剤系接着剤を使用する生産ラインにおいて、職場環境の改善や、製品のVOC対策等の観点から、接着剤の無溶剤化の技術が開発されてきている。この無溶剤化の技術としては、水系ポリウレタンエマルジョン(水系ポリウレタン樹脂)を用いることが知られている。
しかしながら、水系ポリウレタンエマルジョンを用いた場合は、ライン上での初期接着性(セット性)が劣り、また、溶剤系のウレタン接着剤と同等レベルのライン速度を維持できない、すなわち、乾燥性が劣るという問題があった。
In production lines using solvent-based adhesives, solvent-free technology for adhesives has been developed from the viewpoint of improving the work environment and taking measures against VOCs in products. As this solvent-free technology, it is known to use an aqueous polyurethane emulsion (aqueous polyurethane resin).
However, when an aqueous polyurethane emulsion is used, the initial adhesiveness (setting property) on the line is inferior, and the line speed at the same level as that of the solvent-based urethane adhesive cannot be maintained, that is, the drying property is inferior. There was a problem.

このような問題に対して、特許文献1では、「親水性基含有イソシアネート末端プレポリマーを、リン酸塩及び必要に応じて中和剤を含有する水に分散せしめた後に、鎖伸長剤と反応せしめるか、又は親水性基含有イソシアネート末端プレポリマーを、リン酸塩、鎖伸長剤さらに必要に応じて中和剤を含有する水と混合せしめて、鎖伸長反応と水性媒体への分散を同時に行うことを特徴とするポリウレタン樹脂水性分散液の製造方法。」が提案され、特許文献2では、「(1)親水性基含有イソシアネート末端プレポリマーの疎水性有機溶剤溶液に、必要に応じて中和剤を含有する水を機械的せん断力下で混合せしめて水性媒体に分散させた後、鎖伸長剤と反応せしめるか、又は親水性基含有イソシアネート末端プレポリマーの疎水性有機溶剤溶液に、鎖伸長剤及び必要に応じて中和剤を含有する水を機械的せん断力下で混合せしめて、鎖伸長反応と水性媒体への分散を同時に行い、ついで(2)減圧下で脱溶剤を行うことを特徴とする高固形分ポリウレタン樹脂水性分散液の製造方法。」が提案されている。   In order to solve such a problem, Patent Document 1 describes that “a hydrophilic group-containing isocyanate-terminated prepolymer is dispersed in water containing a phosphate and, if necessary, a neutralizing agent, and then reacted with a chain extender. Or a hydrophilic group-containing isocyanate-terminated prepolymer is mixed with a phosphate, a chain extender, and optionally water containing a neutralizing agent, and the chain extension reaction and dispersion in an aqueous medium are simultaneously performed. A method for producing a polyurethane resin aqueous dispersion characterized by the above is proposed. In Patent Document 2, “(1) Hydrophobic organic solvent solution of hydrophilic group-containing isocyanate-terminated prepolymer is neutralized as necessary. Water containing an agent is mixed under mechanical shearing force and dispersed in an aqueous medium, and then reacted with a chain extender, or a hydrophobic organic solution of a hydrophilic group-containing isocyanate-terminated prepolymer. The solution is mixed with water containing a chain extender and, if necessary, a neutralizing agent under mechanical shearing force, and the chain extension reaction and dispersion in an aqueous medium are performed simultaneously, and then (2) degassing under reduced pressure. "A method for producing an aqueous dispersion of a high solid content polyurethane resin characterized by performing a solvent" has been proposed.

また、特許文献3には、「ポリマー骨格中にポリエステル骨格とポリエーテル骨格とを有し、さらに酸基を有するウレタン樹脂からなるエマルジョン(A)と、エチレン含有量が5〜40重量%であり、かつ、乾燥皮膜のトルエンによる未溶解物(トルエン不溶分)が70重量%以上であるエチレン−酢酸ビニル共重合体からなるエマルジョン(B)とを配合してなる主剤100重量部に対して、硬化剤として酸基と反応可能な官能基を2個以上有する化合物2〜20重量部が配合されていることを特徴とする接着剤組成物。」が記載されている。   Patent Document 3 states that “an emulsion (A) comprising a urethane resin having a polyester skeleton and a polyether skeleton in a polymer skeleton, and further having an acid group, and an ethylene content of 5 to 40% by weight. And, with respect to 100 parts by weight of the main agent formed by blending an emulsion (B) made of an ethylene-vinyl acetate copolymer with an undissolved substance (toluene insolubles) of toluene in the dry film being 70% by weight or more, "Adhesive composition characterized in that 2 to 20 parts by weight of a compound having two or more functional groups capable of reacting with an acid group is blended as a curing agent."

しかしながら、特許文献1および2に記載の製造方法で得られるポリウレタン樹脂水性分散液や特許文献3に記載の接着剤組成物は、高速製造ラインのような比較的乾燥時間の短い環境で使用された場合、十分に皮膜化されない。そのため、水分が接着剤の中に残り、接着不良等を発生するという問題があった。   However, the polyurethane resin aqueous dispersion obtained by the production methods described in Patent Documents 1 and 2 and the adhesive composition described in Patent Document 3 were used in an environment with a relatively short drying time such as a high-speed production line. In this case, the film is not sufficiently formed. For this reason, there is a problem that moisture remains in the adhesive to cause poor adhesion.

上述したような問題に対して、水系ポリウレタン樹脂にオキサゾリンやカルボジイミド等の架橋剤を添加して、水系ポリウレタン樹脂のカルボキシ基と反応させることで皮膜中に架橋構造を導入する方法が提案されている(特許文献4)。   In order to solve the above-mentioned problems, a method has been proposed in which a crosslinking agent such as oxazoline or carbodiimide is added to an aqueous polyurethane resin and reacted with a carboxy group of the aqueous polyurethane resin to introduce a crosslinked structure into the film. (Patent Document 4).

特開平5−306317号公報JP-A-5-306317 特開平5−320361号公報JP-A-5-320361 特開平10−140126号公報JP-A-10-140126 特開平6−212081号公報JP-A-6-212081

しかしながら、特許文献4に記載の方法を用いた場合でも、乾燥時間の短い環境で使用された場合、架橋反応が十分に進行せず、満足する耐水性が得られなかった。   However, even when the method described in Patent Document 4 is used, when used in an environment where the drying time is short, the crosslinking reaction does not proceed sufficiently and satisfactory water resistance cannot be obtained.

本発明は、比較的短時間に皮膜を形成でき、耐水性に優れる硬化物を得ることができる水系ポリウレタン組成物およびそれに用いるウレタンエマルジョンを提供することを目的とする。   An object of this invention is to provide the water-based polyurethane composition which can form a membrane | film | coat in a comparatively short time, and can obtain the hardened | cured material excellent in water resistance, and the urethane emulsion used therefor.

本発明者は、鋭意検討した結果、カルボキシ基と、カルボキシ基よりも酸性度の高い官能基とを有するウレタンプレポリマーと、第三級アミンおよび/またはアンモニアとを水中で反応させて得られるウレタンエマルジョンと、オキサゾリン基、カルボジイミド基およびアジリジン基からなる群から選択される少なくとも1種を2個以上有する化合物とを含有する水系ポリウレタン組成物は、比較的短時間に皮膜を形成でき、耐水性に優れる硬化物を得ることができることを知見し、本発明を完成させた。
なお、本明細書において「耐水性」とは、水に対して溶解し難いことを意味する。
As a result of intensive studies, the present inventor has obtained a urethane obtained by reacting a urethane prepolymer having a carboxy group and a functional group having a higher acidity than the carboxy group with a tertiary amine and / or ammonia in water. An aqueous polyurethane composition containing an emulsion and a compound having two or more compounds selected from the group consisting of an oxazoline group, a carbodiimide group, and an aziridine group can form a film in a relatively short time, and is water resistant. As a result of finding out that an excellent cured product can be obtained, the present invention has been completed.
In the present specification, “water resistance” means that it is difficult to dissolve in water.

即ち、本発明は、下記(1)〜(7)を提供する。
(1)カルボキシ基と、カルボキシ基よりも酸性度の高い官能基とを有するウレタンプレポリマーと、第三級アミンおよび/またはアンモニアとを水中で反応させて得られるウレタンエマルジョン。
(2)前記ウレタンプレポリマーが、イソシアネート基を2個以上有するポリイソシアネート化合物(A)、ヒドロキシ基を2個以上有するポリオール化合物(B)、イソシアネート基と反応性を有する基と、カルボキシ基とを有する化合物(C)およびイソシアネート基と反応性を有する基と、カルボキシ基よりも酸性度の高い官能基とを有する化合物(D)を共重合させて得られる、上記(1)に記載のウレタンエマルジョン。
(3)前記カルボキシ基よりも酸性度の高い官能基が、スルホ基である上記(1)または(2)に記載のウレタンエマルジョン。
(4)前記第三級アミンがトリエチルアミンである上記(1)〜(3)のいずれかに記載のウレタンエマルジョン。
(5)上記(1)〜(4)のいずれかに記載のウレタンエマルジョンと、
オキサゾリン基、カルボジイミド基およびアジリジン基からなる群から選択される少なくとも1種を2個以上有する架橋剤とを含有する水系ポリウレタン組成物。
(6)前記架橋剤が、オキサゾリン基、カルボジイミド基およびアジリジン基からなる群から選択される少なくとも1種を2個以上有する、水系樹脂および/またはエマルジョンである上記(5)に記載の水系ポリウレタン組成物。
(7)前記ウレタンプレポリマーが有するカルボキシ基と、前記架橋剤が有するオキサゾリン基、カルボジイミド基およびアジリジン基の合計とのモル比が、1.0/0.5〜1.0/2.0である上記(5)または(6)に記載の水系ポリウレタン組成物。
That is, the present invention provides the following (1) to (7).
(1) A urethane emulsion obtained by reacting a urethane prepolymer having a carboxy group and a functional group having a higher acidity than the carboxy group with a tertiary amine and / or ammonia in water.
(2) The urethane prepolymer includes a polyisocyanate compound (A) having two or more isocyanate groups, a polyol compound (B) having two or more hydroxy groups, a group having reactivity with an isocyanate group, and a carboxy group. The urethane emulsion according to (1) above, obtained by copolymerizing the compound (D) having a reactivity with the compound (C) having an isocyanate group and a functional group having a higher acidity than the carboxy group .
(3) The urethane emulsion according to (1) or (2), wherein the functional group having a higher acidity than the carboxy group is a sulfo group.
(4) The urethane emulsion according to any one of (1) to (3), wherein the tertiary amine is triethylamine.
(5) The urethane emulsion according to any one of (1) to (4) above,
An aqueous polyurethane composition comprising a crosslinking agent having at least one selected from the group consisting of an oxazoline group, a carbodiimide group and an aziridine group.
(6) The aqueous polyurethane composition according to (5), wherein the crosslinking agent is an aqueous resin and / or emulsion having at least two selected from the group consisting of an oxazoline group, a carbodiimide group and an aziridine group. object.
(7) The molar ratio of the carboxy group of the urethane prepolymer and the total of the oxazoline group, carbodiimide group and aziridine group of the crosslinking agent is 1.0 / 0.5 to 1.0 / 2.0. The water-based polyurethane composition according to the above (5) or (6).

本発明によれば、比較的短時間に皮膜を形成でき、耐水性に優れる硬化物を得ることができる水系ポリウレタン組成物およびそれに用いるウレタンエマルジョンを提供することができる。これにより、生産ラインにおける職場環境の改善や、製品のVOC対策を図ることができるため非常に有用である。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the water-based polyurethane composition which can form a membrane | film | coat in a comparatively short time, and can obtain the hardened | cured material excellent in water resistance, and the urethane emulsion used for it can be provided. This is very useful because it can improve the work environment in the production line and take measures against VOCs in products.

以下、本発明をより詳細に説明する。
本発明のウレタンエマルジョンは、カルボキシ基と、カルボキシ基よりも酸性度の高い官能基とを有するウレタンプレポリマーと、第三級アミンおよび/またはアンモニアとを水中で反応させて得られるウレタンエマルジョンである。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
The urethane emulsion of the present invention is a urethane emulsion obtained by reacting a urethane prepolymer having a carboxy group and a functional group having a higher acidity than the carboxy group with a tertiary amine and / or ammonia in water. .

本発明のウレタンエマルジョンに用いられるウレタンプレポリマーは、カルボキシ基と、カルボキシ基よりも酸性度の高い官能基とを有するウレタンプレポリマーであれば、特に限定されない。具体的には、例えば、イソシアネート基を2個以上有するポリイソシアネート化合物(A)、ヒドロキシ基を2個以上有するポリオール化合物(B)、イソシアネート基と反応性を有する基と、カルボキシ基とを有する化合物(C)およびイソシアネート基と反応性を有する基と、カルボキシ基よりも酸性度の高い官能基とを有する化合物(D)を共重合させて生成するウレタンプレポリマーが好適に挙げられる。   The urethane prepolymer used in the urethane emulsion of the present invention is not particularly limited as long as it is a urethane prepolymer having a carboxy group and a functional group having a higher acidity than the carboxy group. Specifically, for example, a polyisocyanate compound (A) having two or more isocyanate groups, a polyol compound (B) having two or more hydroxy groups, a compound having reactivity with an isocyanate group, and a compound having a carboxy group Preferable examples include urethane prepolymers produced by copolymerizing compound (D) having (C) and a group having reactivity with an isocyanate group and a functional group having a higher acidity than a carboxy group.

上記ポリイソシアネート化合物(A)としては、通常のポリウレタン樹脂の製造に用いられる種々のものを用いることができる。具体的には、例えば、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等のTDI;ジフェニルメタン−4,4′−ジイソシアネート等のMDI;テトラメチルキシリレンジイソシアネート(TMXDI)、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート(TMHMDI)、1,5−ナフタレンジイソシアネート、エチレンジイソシアネート、プロピレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、キシリレンジイソシアネート(XDI)、トリフェニルメタントリイソシアネート、ノルボルナン骨格を有するジイソシアネート(NBDI)、および、これらのイソシアヌレート体等の変成品が挙げられる。
これらは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
As said polyisocyanate compound (A), the various thing used for manufacture of a normal polyurethane resin can be used. Specifically, for example, TDI such as 2,4-tolylene diisocyanate and 2,6-tolylene diisocyanate; MDI such as diphenylmethane-4,4′-diisocyanate; tetramethylxylylene diisocyanate (TMXDI), trimethylhexamethylene Diisocyanate (TMHMDI), 1,5-naphthalene diisocyanate, ethylene diisocyanate, propylene diisocyanate, tetramethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate (HDI), isophorone diisocyanate (IPDI), xylylene diisocyanate (XDI), triphenylmethane triisocyanate, norbornane skeleton And modified products such as diisocyanates (NBDI) having these and isocyanurate forms thereof.
These may be used alone or in combination of two or more.

これらのイソシアネート基含有化合物の中でも、TDIおよびMDIが好ましい。これらのポリイソシアネートは汎用であるので、安価かつ入手が容易である。   Among these isocyanate group-containing compounds, TDI and MDI are preferable. Since these polyisocyanates are general-purpose, they are inexpensive and easily available.

上記ポリオール化合物(B)は、炭化水素の複数個の水素をヒドロキシ基で置換したアルコール類である。例えば、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド、テトラヒドロフラン等のアルキレンオキサイドの少なくとも1種を、分子中に活性水素を2個以上有する活性水素含有化合物に付加重合させた生成物が挙げられる。   The polyol compound (B) is an alcohol obtained by replacing a plurality of hydrocarbon hydrogens with a hydroxy group. Examples thereof include a product obtained by addition polymerization of at least one alkylene oxide such as ethylene oxide, propylene oxide, butylene oxide, and tetrahydrofuran to an active hydrogen-containing compound having two or more active hydrogens in the molecule.

上記活性水素含有化合物としては、例えば、多価アルコール類、アミン類、アルカノールアミン類、多価フェノール類等が挙げられる。
多価アルコール類としては、具体的には、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ジエチレングリコール、グリセリン、ヘキサントリオール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等が挙げられる。
アミン類としては、具体的には、例えば、エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン等が挙げられる。
アルカノールアミン類としては、具体的には、例えば、エタノールアミン、プロパノールアミン等が挙げられる。
多価フェノール類としては、具体的には、例えば、レゾルシン、ビスフェノール類等が挙げられる。
Examples of the active hydrogen-containing compound include polyhydric alcohols, amines, alkanolamines, polyhydric phenols, and the like.
Specific examples of the polyhydric alcohols include ethylene glycol, propylene glycol, butanediol, diethylene glycol, glycerin, hexanetriol, trimethylolpropane, pentaerythritol and the like.
Specific examples of amines include ethylenediamine and hexamethylenediamine.
Specific examples of alkanolamines include ethanolamine and propanolamine.
Specific examples of polyhydric phenols include resorcin and bisphenols.

上記ポリオール化合物(B)としては、具体的には、例えば、ポリテトラメチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリオキシプロピレングリコール、ポリオキシブチレングリコール等のポリエーテル系ポリオール;ポリブタジエンポリオール、ポリイソプレンポリオール等のポリオレフィン系ポリオール;アジペート系ポリオール;ラクトン系ポリオール;ヒマシ油等のポリエステル系ポリオールが挙げられる。
これらは単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
Specific examples of the polyol compound (B) include polyether polyols such as polytetramethylene glycol, polyethylene glycol, polypropylene glycol, polyoxypropylene glycol and polyoxybutylene glycol; polybutadiene polyol, polyisoprene polyol and the like. Polyolefin polyols; adipate polyols; lactone polyols; polyester polyols such as castor oil.
These may be used alone or in combination of two or more.

上記ポリオール化合物(B)は、数平均分子量が500〜10000程度であるのが好ましく、2000〜6000程度であるのがより好ましい。   The polyol compound (B) preferably has a number average molecular weight of about 500 to 10000, more preferably about 2000 to 6000.

上記化合物(C)は、イソシアネート基と反応性を有する基と、カルボキシ基とを有する化合物である。
ここで、イソシアネート基と反応性を有する基としては、具体的には、例えば、ヒドロキシ基、アミノ基(−NH2)、イミノ基(−NH−)、メルカプト基等が挙げられる。なお、本発明においては、化合物(C)におけるイソシアネート基と反応性を有する基としてはカルボキシ基を含まないものとする。
The compound (C) is a compound having a group reactive with an isocyanate group and a carboxy group.
Specific examples of the group having reactivity with an isocyanate group include a hydroxy group, an amino group (—NH 2 ), an imino group (—NH—), a mercapto group, and the like. In the present invention, the group having reactivity with the isocyanate group in the compound (C) does not contain a carboxy group.

このような化合物(C)としては、具体的には、例えば、ヒドロキシ酢酸、ヒドロキシプロピオン酸、ヒドロキシ酪酸等の脂肪族モノヒドロキシカルボン酸;ヒドロキシ安息香酸、ヒドロキシエチル安息香酸、ヒドロキシけい皮酸等の芳香族モノヒドロキシカルボン酸;ジメチロールプロピオン酸、ジメチロール酢酸等のジヒドロキシカルボン酸;メルカプト酢酸、メルカプトプロピオン酸、メルカプト安息香酸等のメルカプトカルボン酸;アミノアジピン酸、アミノ安息香酸等のアミノカルボン酸等が挙げられる。
これらは単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
中でも、イソシアネートとの反応性がポリオール化合物(B)と同等で反応制御をしやすいという点から、ジヒドロキシカルボン酸が好ましい。
Specific examples of such a compound (C) include aliphatic monohydroxycarboxylic acids such as hydroxyacetic acid, hydroxypropionic acid, and hydroxybutyric acid; hydroxybenzoic acid, hydroxyethylbenzoic acid, hydroxycinnamic acid, and the like. Aromatic monohydroxycarboxylic acid; dihydroxycarboxylic acid such as dimethylolpropionic acid and dimethylolacetic acid; mercaptocarboxylic acid such as mercaptoacetic acid, mercaptopropionic acid and mercaptobenzoic acid; aminocarboxylic acid such as aminoadipic acid and aminobenzoic acid, etc. Can be mentioned.
These may be used alone or in combination of two or more.
Among these, dihydroxycarboxylic acid is preferable because the reactivity with isocyanate is equivalent to that of the polyol compound (B) and the reaction can be easily controlled.

上記化合物(D)は、イソシアネート基と反応性を有する基と、カルボキシ基よりも酸性度の高い官能基とを有する化合物である。
上記イソシアネート基と反応性基を有する基は、上述した化合物(C)のものと同様である。
The compound (D) is a compound having a group having reactivity with an isocyanate group and a functional group having a higher acidity than the carboxy group.
The group having an isocyanate group and a reactive group is the same as that of the compound (C) described above.

上記カルボキシ基よりも酸性度の高い官能基(以下、「官能基(d)」という。)とは、上記ウレタンプレポリマーが有するカルボキシ基よりも酸性度の高い(pHの小さい)官能基を意味する。この官能基(d)はウレタンプレポリマーが有するカルボキシ基と、後述する架橋剤の反応性基(例えば、オキサゾリン基)との反応に触媒として関与する。そのため、本発明の組成物が皮膜を形成するのに要する時間を短縮できる。
また、上記官能基(d)は、カルボキシ基よりも第三級アミンとの反応性が高い。そのため、後述する第三級アミンと優先的に反応してイオン化し、エマルジョンを安定化させる。上記官能基(d)は、イオン化した状態では触媒として作用しないため、本発明の組成物は1液型とした場合でも貯蔵安定性に優れる。そして、本発明の組成物を乾燥する際に、第三級アミンが揮発し、それに伴い官能基(d)が再生し、上述したように触媒として作用することができる。
The functional group having a higher acidity than the carboxy group (hereinafter referred to as “functional group (d)”) means a functional group having a higher acidity (lower pH) than the carboxy group of the urethane prepolymer. To do. This functional group (d) participates as a catalyst in the reaction between the carboxy group of the urethane prepolymer and the reactive group (for example, oxazoline group) of the crosslinking agent described later. Therefore, the time required for the composition of the present invention to form a film can be shortened.
The functional group (d) has a higher reactivity with a tertiary amine than a carboxy group. Therefore, it reacts preferentially with a tertiary amine described later and ionizes to stabilize the emulsion. Since the functional group (d) does not act as a catalyst in an ionized state, the composition of the present invention is excellent in storage stability even when it is a one-component type. And when drying the composition of this invention, a tertiary amine volatilizes, and a functional group (d) reproduces in connection with it, and can act as a catalyst as mentioned above.

この官能基は、特に限定されないが、具体的には、例えば、スルホ基(−SO3H)、リン酸基(−H2PO4)が好適に挙げられる。特に、ウレタンエマルジョン粒子の水中での分散安定性が優れるという点から、スルホ基が好ましい。 Although this functional group is not particularly limited, specific examples thereof include a sulfo group (—SO 3 H) and a phosphate group (—H 2 PO 4 ). In particular, a sulfo group is preferred from the viewpoint of excellent dispersion stability of urethane emulsion particles in water.

このような化合物(D)としては、具体的には、例えば、ヒドロキシベンゼンスルホン酸等のヒドロキシスルホン酸;3N−メルカプトエタンスルホン酸等のメルカプトスルホン酸;アミノベンゼンスルホン酸等のアミノスルホン酸等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。   Specific examples of such a compound (D) include hydroxysulfonic acid such as hydroxybenzenesulfonic acid; mercaptosulfonic acid such as 3N-mercaptoethanesulfonic acid; aminosulfonic acid such as aminobenzenesulfonic acid, and the like. Can be mentioned. These may be used alone or in combination of two or more.

上記ウレタンプレポリマーの製造方法は、特に限定されないが、例えば、ポリイソシアネート化合物(A)、ポリオール化合物(B)、化合物(C)および化合物(D)を同時に(一時に)撹拌等して重合する方法が挙げられる。
上記ウレタンプレポリマーの製造の際に、ポリオール化合物(B)、化合物(C)、化合物(D)を添加する順番は、特に限定されず、全部同時に添加してもよく、いずれかを先に添加してもよい。例えば、通常のウレタンプレポリマーの製造方法に従い、ポリイソシアネート化合物(A)およびポリオール化合物(B)を反応させてウレタンプレポリマーを製造した後、化合物(C)および化合物(D)を添加して付加する方法を用いることもできる。
Although the manufacturing method of the said urethane prepolymer is not specifically limited, For example, a polyisocyanate compound (A), a polyol compound (B), a compound (C), and a compound (D) are polymerized by stirring (at the same time) etc. simultaneously. A method is mentioned.
In the production of the urethane prepolymer, the order of adding the polyol compound (B), the compound (C), and the compound (D) is not particularly limited, and may be added all at the same time. May be. For example, according to an ordinary urethane prepolymer production method, a polyisocyanate compound (A) and a polyol compound (B) are reacted to produce a urethane prepolymer, and then added by adding the compound (C) and the compound (D). It is also possible to use a method of

上記共重合は、得られるウレタンプレポリマーのイソシアネート基含有量(NCO%)が0.3〜3%となるように行うのが好ましい。
また、ポリイソシアネート化合物(A)、ポリオール化合物(B)、化合物(C)および化合物(D)の合計質量に対して、ポリイソシアネート化合物(A)を1〜50質量%、ポリオール化合物(B)を30〜90質量%、化合物(C)を0.1〜20質量%、化合物(D)を1.0〜5.0質量%含有させ、これらを不活性ガス雰囲気下、60〜90℃下で2〜8時間程度撹拌して行うのが好ましい。ここで、NCO%とは、ウレタンプレポリマーの全質量に対するNCO基の質量%を表す。
The copolymerization is preferably performed so that the isocyanate group content (NCO%) of the resulting urethane prepolymer is 0.3 to 3%.
Moreover, 1-50 mass% of polyisocyanate compounds (A) and a polyol compound (B) with respect to the total mass of a polyisocyanate compound (A), a polyol compound (B), a compound (C), and a compound (D). 30 to 90% by mass, 0.1 to 20% by mass of the compound (C) and 1.0 to 5.0% by mass of the compound (D) are contained under an inert gas atmosphere at 60 to 90 ° C. It is preferable to stir for about 2 to 8 hours. Here, NCO% represents mass% of NCO groups with respect to the total mass of the urethane prepolymer.

また、上記共重合は、必要に応じて有機スズ化合物、有機ビスマス、アミン等のウレタン化触媒の存在下で行うことができ、有機スズ化合物の存在下で行うのが好ましい。
有機スズ化合物としては、具体的には、例えば、酢酸第一スズ、オクタン酸第一スズ、ラウリン酸第一スズ、オレイン酸第一スズ等のカルボン酸第一スズ;ジブチルスズアセテート、ジブチルスズジラウレート、ジブチルスズマレエート、ジブチルスズジ−2−エチルヘキソエート、ジラウリルスズジアセテート、ジオクチルスズジアセテート等のカルボン酸のジアルキルスズ塩;水酸化トリメチルスズ、水酸化トリブチルスズ、水酸化トリオクチルスズ等の水酸化トリアルキルスズ:酸化ジブチルスズ、酸化ジオクチルスズ、酸化ジラウリルスズ等の酸化ジアルキルスズ;二塩化ジブチルスズ、二塩化ジオクチルスズ等の塩化ジアルキルスズ等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
これらのうち、ジブチルスズジラウレート、ジブチルスズアセテート、ジブチルスズマレエートが、比較的安価で取り扱いやすい点から好ましい。
Moreover, the said copolymerization can be performed in presence of urethanization catalysts, such as an organotin compound, an organic bismuth, and an amine as needed, and it is preferable to carry out in presence of an organotin compound.
Specific examples of the organic tin compound include stannous acetate such as stannous acetate, stannous octoate, stannous laurate, and stannous oleate; dibutyltin acetate, dibutyltin dilaurate, and dibutyltin. Dialkyltin salts of carboxylic acids such as maleate, dibutyltin di-2-ethylhexoate, dilauryltin diacetate, dioctyltin diacetate; hydroxylations such as trimethyltin hydroxide, tributyltin hydroxide, trioctyltin hydroxide Trialkyltin: Dialkyltin oxides such as dibutyltin oxide, dioctyltin oxide and dilauryltin oxide; dialkyltin chlorides such as dibutyltin dichloride and dioctyltin dichloride, and the like. These may be used alone or in combination of two or more.
Of these, dibutyltin dilaurate, dibutyltin acetate, and dibutyltin maleate are preferred because they are relatively inexpensive and easy to handle.

このような共重合により得られるウレタンプレポリマーの重量平均分子量は、1500〜30000であるのが好ましく、3000〜20000であるのがより好ましい。   The weight average molecular weight of the urethane prepolymer obtained by such copolymerization is preferably 1500 to 30000, and more preferably 3000 to 20000.

上記ウレタンプレポリマーは、水中で第三級アミンおよび/またはアンモニアと反応して乳化され、安定化されたウレタンエマルジョンとなる。   The urethane prepolymer is emulsified by reacting with a tertiary amine and / or ammonia in water to form a stabilized urethane emulsion.

上記第三級アミンは、トリエチルアミン、2−(ジメチルアミノメチル)フェノール、2,4,6−トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール、1,8−ジアザ−ビシクロ(5,4,0)ウンデセン−7等が挙げられる。これらは単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
上記第三級アミンおよびアンモニアの中でも、エマルジョンの乾燥時に揮発しやすい点からトリエチルアミン、アンモニアが好ましい。
The tertiary amine is triethylamine, 2- (dimethylaminomethyl) phenol, 2,4,6-tris (dimethylaminomethyl) phenol, 1,8-diaza-bicyclo (5,4,0) undecene-7, etc. Is mentioned. These may be used alone or in combination of two or more.
Among the tertiary amines and ammonia, triethylamine and ammonia are preferable because they easily volatilize when the emulsion is dried.

一般的に、官能基(d)(例えばスルホ基)を有する化合物には、乳化剤として強塩基である水酸化ナトリウムを用いる。しかしながら、水酸化ナトリウムを用いた場合、水酸化ナトリウムは揮発しないのでスルホ基が再生せず、上述した触媒作用を発揮できない。一方、本発明のウレタンエマルジョンは、乳化剤として第三級アミンおよび/またはアンモニアを用いているので、乾燥時に第三級アミン等が揮発してスルホ基が再生し、上述した触媒作用を発揮できる。   In general, sodium hydroxide, which is a strong base, is used as an emulsifier for a compound having a functional group (d) (for example, a sulfo group). However, when sodium hydroxide is used, since sodium hydroxide does not volatilize, the sulfo group is not regenerated and the above-described catalytic action cannot be exhibited. On the other hand, since the urethane emulsion of the present invention uses a tertiary amine and / or ammonia as an emulsifier, the tertiary amine and the like are volatilized at the time of drying and the sulfo group is regenerated, and the above-described catalytic action can be exhibited.

上記ウレタンプレポリマーの水中への分散は、上記第三級アミン等の他、必要に応じて、粘度調整剤、鎖延長剤を添加して行うことができる。   The urethane prepolymer can be dispersed in water by adding a viscosity modifier and a chain extender, if necessary, in addition to the tertiary amine and the like.

上記粘度調整剤としては、水と相溶する有機溶剤が挙げられ、具体的には、酢酸エチル、アセトン、メチルエチルケトン等が好適に例示される。   Examples of the viscosity modifier include organic solvents that are compatible with water, and specific examples thereof include ethyl acetate, acetone, and methyl ethyl ketone.

上記鎖延長剤としては、具体的には、例えば、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、トリエチレンテトラミン等の脂肪族ジアミン;イソホロンジアミン、ピペラジン等の脂環式ジアミン;ジフェニルジアミン等芳香族ジアミン;トリアミン等が挙げられる。   Specific examples of the chain extender include aliphatic diamines such as ethylenediamine, propylenediamine, hexamethylenediamine, and triethylenetetramine; alicyclic diamines such as isophorone diamine and piperazine; aromatic diamines such as diphenyldiamine; A triamine etc. are mentioned.

本発明のウレタンエマルジョンの製造方法は、特に限定されないが、例えば、上記ウレタンプレポリマー、上記第三級アミン、必要に応じて、上記粘度調整剤、上記鎖延長剤等を水に添加して、撹拌混合する方法等が挙げられる。   The method for producing the urethane emulsion of the present invention is not particularly limited. For example, the urethane prepolymer, the tertiary amine, and if necessary, the viscosity modifier, the chain extender and the like are added to water, Examples thereof include a method of stirring and mixing.

以下、本発明の水系ポリウレタン組成物について説明する。
本発明の水系ポリウレタン組成物(以下、「本発明の組成物」ともいう。)は、上述した本発明のウレタンエマルジョンと、オキサゾリン基、カルボジイミド基およびアジリジン基からなる群から選択される少なくとも1種を2個以上有する架橋剤とを含有する。
Hereinafter, the water-based polyurethane composition of the present invention will be described.
The aqueous polyurethane composition of the present invention (hereinafter also referred to as “the composition of the present invention”) is at least one selected from the group consisting of the above-described urethane emulsion of the present invention and an oxazoline group, a carbodiimide group, and an aziridine group. And a crosslinking agent having two or more.

本発明の組成物に用いられる架橋剤は、オキサゾリン基、カルボジイミド基およびアジリジン基からなる群から選択される少なくとも1種を2個以上有する化合物であれば特に限定されない。具体的には、例えば、オキサゾリン基、カルボジイミド基およびアジリジン基からなる群から選択される少なくとも1種を分子中に2個以上有する、水系樹脂および/またはエマルジョンが、上記ウレタンエマルジョンに対する相溶性に優れる点から好ましい。これらは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
これらの中でも、カルボキシ基と比較的低温で反応する点から、オキサゾリン基を2個以上有する架橋剤が好ましい。
The cross-linking agent used in the composition of the present invention is not particularly limited as long as it is a compound having two or more selected from the group consisting of an oxazoline group, a carbodiimide group and an aziridine group. Specifically, for example, an aqueous resin and / or emulsion having at least one selected from the group consisting of an oxazoline group, a carbodiimide group and an aziridine group in the molecule is excellent in compatibility with the urethane emulsion. It is preferable from the point. These may be used alone or in combination of two or more.
Among these, a crosslinking agent having two or more oxazoline groups is preferable because it reacts with a carboxy group at a relatively low temperature.

上記水系樹脂は、オキサゾリン基、カルボジイミド基およびアジリジン基からなる群から選択される少なくとも1種を分子中に2個以上有する水系樹脂(水溶性ポリマー)である。上記水系樹脂はアクリル系の主鎖を有するのが好ましい。
上記水系樹脂は、予め適当な溶媒に溶解させて用いることができる。溶媒としては、具体的には、例えば、水、1−メトキシ−2−プロパノール等の水溶性溶媒が好適に挙げられる。このとき、固形分が5〜30質量%であるものが好ましい。
The aqueous resin is an aqueous resin (water-soluble polymer) having at least two in the molecule selected from the group consisting of an oxazoline group, a carbodiimide group, and an aziridine group. The aqueous resin preferably has an acrylic main chain.
The aqueous resin can be used by dissolving in an appropriate solvent in advance. Specific examples of the solvent include water and water-soluble solvents such as 1-methoxy-2-propanol. At this time, that whose solid content is 5-30 mass% is preferable.

上記水系樹脂は、公知の方法により製造してもよく、市販品を用いてもよい。
市販品としては、オキサゾリン基を有する架橋剤は、例えば、エポクロス WS−500、エポクロス WS−700(いずれも日本触媒社製)、カルボジイミド基を有する架橋剤は、例えば、カルボジライトV−02、カルボジライトV−02−L2、カルボジライトV−04(いずれも日清紡績社製)等が挙げられる。
The aqueous resin may be produced by a known method, or a commercially available product may be used.
As commercial products, crosslinkers having an oxazoline group are, for example, Epocross WS-500, Epocross WS-700 (all manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd.), and crosslinkers having a carbodiimide group are, for example, Carbodilite V-02, Carbodilite V -02-L2, Carbodilite V-04 (all manufactured by Nisshinbo Industries, Inc.) and the like.

上記エマルジョンは、オキサゾリン基、カルボジイミド基およびアジリジン基からなる群から選択される少なくとも1種を分子中に2個以上有するエマルジョンである。上記エマルジョンに含有される樹脂成分は、アクリル系の主鎖を有するのが好ましい。
上記エマルジョンは、固形分が10〜60質量%であるものが好ましい。
The emulsion is an emulsion having two or more in the molecule of at least one selected from the group consisting of an oxazoline group, a carbodiimide group and an aziridine group. The resin component contained in the emulsion preferably has an acrylic main chain.
The emulsion preferably has a solid content of 10 to 60% by mass.

上記エマルジョンは、公知の方法により製造してもよく、市販品を用いてもよい。
市販品としては、オキサゾリン基を有する架橋剤は、例えば、エポクロス K−1010E、エポクロス K−1020E、エポクロス K−1030E、エポクロス K−2010E、エポクロス K−2020E、エポクロス K−2030E(いずれも日本触媒社製)等が挙げられる。
The emulsion may be produced by a known method, or a commercially available product may be used.
Commercially available cross-linking agents having an oxazoline group include, for example, Epocross K-1010E, Epocross K-1020E, Epocross K-1030E, Epocross K-2010E, Epocross K-2020E, Epocross K-2030E (all Nippon Shokubai Co., Ltd.) Manufactured) and the like.

上述した市販品以外に、アジリジン基を有する架橋剤として、XAMA2、XAMA7(いずれも、EIT社製)、PFAZ−322(サイブロン・ケミカルズ社製)等、カルボジイミド基を有する架橋剤として、UCARLNK Croslinker XL−29SE(ユニオンカーバイド社製)、カルボジライトE−01、カルボジライトE−02(いずれも日清紡績社製)等を用いることができる。 In addition to the above-mentioned commercially available products, XAMA2, XAMA7 (all manufactured by EIT), PFAZ-322 (manufactured by Cyblon Chemicals), etc. as crosslinkers having an aziridin group, UCARLNK Croslinker XL as a crosslinker having a carbodiimide group -29SE (manufactured by Union Carbide), Carbodilite E-01, Carbodilite E-02 (all manufactured by Nisshinbo Co., Ltd.), etc.

本発明の組成物において、上記ウレタンプレポリマーが有するカルボキシ基と、上記架橋剤が有するオキサゾリン基、カルボジイミド基およびアジリジン基の合計とのモル比は、1.0/0.5〜1.0/2.0であるのが好ましく、1.0/0.5〜1.0/1.5であるのがより好ましく、1.0/0.8〜1.0/1.2であるのが更に好ましい。上記モル比がこの範囲であれば、架橋による皮膜の硬度向上効果が大きく、耐水性に優れた硬化物が得られる。また、貯蔵安定性にも優れる。   In the composition of the present invention, the molar ratio of the carboxy group of the urethane prepolymer and the total of the oxazoline group, carbodiimide group and aziridine group of the crosslinking agent is 1.0 / 0.5 to 1.0 / 2.0 is preferable, 1.0 / 0.5 to 1.0 / 1.5 is more preferable, and 1.0 / 0.8 to 1.0 / 1.2 is preferable. Further preferred. If the said molar ratio is this range, the hardness improvement effect of the film | membrane by bridge | crosslinking will be large, and the hardened | cured material excellent in water resistance will be obtained. Moreover, it is excellent in storage stability.

上記架橋剤は、上記ウレタンエマルジョンに含有されるカルボキシ基と反応する。このとき、上記ウレタンエマルジョンに含有される官能基(d)がこの反応の触媒として作用するため、比較的短時間に皮膜を形成できる。   The crosslinking agent reacts with a carboxy group contained in the urethane emulsion. At this time, since the functional group (d) contained in the urethane emulsion acts as a catalyst for this reaction, a film can be formed in a relatively short time.

本発明の水系ポリウレタン組成物は、上述した各成分以外に、所望により、充填剤、老化防止剤、酸化防止剤、顔料(染料)、可塑剤、揺変性付与剤、紫外線吸収剤、難燃剤、界面活性剤(レベリング剤を含む)、分散剤、脱水剤、接着付与剤、帯電防止剤等の各種添加剤等を含有することができる。   In addition to the components described above, the water-based polyurethane composition of the present invention may optionally include a filler, an antioxidant, an antioxidant, a pigment (dye), a plasticizer, a thixotropic agent, an ultraviolet absorber, a flame retardant, Various additives such as a surfactant (including a leveling agent), a dispersant, a dehydrating agent, an adhesion-imparting agent, and an antistatic agent can be contained.

充填剤としては、各種形状の有機または無機の充填剤が挙げられる。具体的には、例えば、ヒュームドシリカ、焼成シリカ、沈降シリカ、粉砕シリカ、溶融シリカ;ケイソウ土;酸化鉄、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化バリウム、酸化マグネシウム;炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸亜鉛;ろう石クレー、カオリンクレー、焼成クレー;カーボンブラック;これらの脂肪酸処理物、樹脂酸処理物、ウレタン化合物処理物、脂肪酸エステル処理物等が挙げられる。   Examples of the filler include organic or inorganic fillers having various shapes. Specifically, for example, fumed silica, calcined silica, precipitated silica, ground silica, fused silica; diatomaceous earth; iron oxide, zinc oxide, titanium oxide, barium oxide, magnesium oxide; calcium carbonate, magnesium carbonate, zinc carbonate; Waxite clay, kaolin clay, calcined clay; carbon black; these fatty acid treated products, resin acid treated products, urethane compound treated products, fatty acid ester treated products and the like.

老化防止剤としては、具体的には、例えば、ヒンダードフェノール系等の化合物が挙げられる。
酸化防止剤としては、具体的には、例えば、ブチルヒドロキシトルエン(BHT)、ブチルヒドロキシアニソール(BHA)等が挙げられる。
Specific examples of the anti-aging agent include hindered phenol compounds.
Specific examples of the antioxidant include butylhydroxytoluene (BHT) and butylhydroxyanisole (BHA).

顔料としては、具体的には、例えば、酸化チタン、酸化亜鉛、群青、ベンガラ、リトポン、鉛、カドミウム、鉄、コバルト、アルミニウム、塩酸塩、硫酸塩等の無機顔料;アゾ顔料、フタロシアニン顔料、キナクリドン顔料、キナクリドンキノン顔料、ジオキサジン顔料、アントラピリミジン顔料、アンサンスロン顔料、インダンスロン顔料、フラバンスロン顔料、ペリレン顔料、ペリノン顔料、ジケトピロロピロール顔料、キノナフタロン顔料、アントラキノン顔料、チオインジゴ顔料、ベンズイミダゾロン顔料、イソインドリン顔料、カーボンブラック等の有機顔料等が挙げられる。   Specific examples of the pigment include inorganic pigments such as titanium oxide, zinc oxide, ultramarine, bengara, lithopone, lead, cadmium, iron, cobalt, aluminum, hydrochloride, sulfate, etc .; azo pigment, phthalocyanine pigment, quinacridone Pigment, quinacridone quinone pigment, dioxazine pigment, anthrapyrimidine pigment, anthanthrone pigment, indanthrone pigment, flavanthrone pigment, perylene pigment, perinone pigment, diketopyrrolopyrrole pigment, quinonaphthalone pigment, anthraquinone pigment, thioindigo pigment, benzimidazolone Examples thereof include organic pigments such as pigments, isoindoline pigments, and carbon black.

可塑剤としては、具体的には、例えば、ジイソノニルフタレート(DINP);アジピン酸ジオクチル、コハク酸イソデシル;ジエチレングリコールジベンゾエート、ペンタエリスリトールエステル;オレイン酸ブチル、アセチルリシノール酸メチル;リン酸トリクレジル、リン酸トリオクチル;アジピン酸プロピレングリコールポリエステル、アジピン酸ブチレングリコールポリエステル等が挙げられる。   Specific examples of the plasticizer include diisononyl phthalate (DINP); dioctyl adipate, isodecyl succinate; diethylene glycol dibenzoate, pentaerythritol ester; butyl oleate, methyl acetylricinoleate; tricresyl phosphate, trioctyl phosphate An adipate propylene glycol polyester, an adipate butylene glycol polyester, and the like.

揺変性付与剤としては、具体的には、例えば、エアロジル(日本エアロジル社製)、ディスパロン(楠本化成社製)等が挙げられる。
接着付与剤としては、具体的には、例えば、テルペン樹脂、フェノール樹脂、テルペン−フェノール樹脂、ロジン樹脂、キシレン樹脂等が挙げられる。
Specific examples of the thixotropic agent include aerosil (manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.), disparon (manufactured by Enomoto Kasei Co., Ltd.), and the like.
Specific examples of the adhesion-imparting agent include terpene resins, phenol resins, terpene-phenol resins, rosin resins, xylene resins, and the like.

難燃剤としては、具体的には、例えば、クロロアルキルホスフェート、ジメチル・メチルホスホネート、臭素・リン化合物、アンモニウムポリホスフェート、ネオペンチルブロマイド−ポリエーテル、臭素化ポリエーテル等が挙げられる。
帯電防止剤としては、具体的には、例えば、第四級アンモニウム塩;ポリグリコール、エチレンオキサイド誘導体等の親水性化合物等が挙げられる。
Specific examples of the flame retardant include chloroalkyl phosphate, dimethyl / methyl phosphonate, bromine / phosphorus compound, ammonium polyphosphate, neopentyl bromide-polyether, brominated polyether, and the like.
Specific examples of the antistatic agent include quaternary ammonium salts; hydrophilic compounds such as polyglycols and ethylene oxide derivatives.

本発明の水系ポリウレタン組成物の製造方法は、特に限定されないが、上述した本発明のウレタンエマルジョン、架橋剤、および必要に応じて各種添加剤を、混合ミキサー等の撹拌機を用いて十分に混練する方法を用いることができる。   The method for producing the aqueous polyurethane composition of the present invention is not particularly limited, but the above-described urethane emulsion of the present invention, a crosslinking agent, and various additives as necessary are sufficiently kneaded using a stirrer such as a mixing mixer. Can be used.

本発明の組成物は、1液型および2液型のいずれにも用いることができるが、1液型として用いる場合は、主剤と硬化剤(架橋剤)を現場で混合する手間がないため作業性に優れる。また、本発明の組成物は、架橋剤としてオキサゾリン基等の特定の官能基を有する化合物を用いること、および、上記官能基(d)が第三級アミンと反応していることから貯蔵安定性に優れる。したがって、本発明の組成物は1液型として用いるのが好ましい。   The composition of the present invention can be used for both one-pack type and two-pack type, but when used as a one-pack type, there is no need to mix the main agent and curing agent (crosslinking agent) on site. Excellent in properties. In addition, the composition of the present invention uses a compound having a specific functional group such as an oxazoline group as a cross-linking agent, and the functional group (d) is reacted with a tertiary amine, so that it is storage stable. Excellent. Therefore, the composition of the present invention is preferably used as a one-component type.

本発明の組成物の硬化条件は、特に限定されないが、例えば、60〜150℃程度で1〜6時間乾燥することにより、架橋された皮膜を形成でき、耐水性に優れる硬化物を得ることができる。   The curing conditions of the composition of the present invention are not particularly limited. For example, by drying at about 60 to 150 ° C. for 1 to 6 hours, a crosslinked film can be formed, and a cured product having excellent water resistance can be obtained. it can.

上述したように、本発明の組成物に用いられるウレタンプレポリマーは、主に、上記官能基(d)が第三級アミンおよび/またはアンモニアと反応してイオン化し、水中に分散してエマルジョンとなる。
上記官能基(d)は、イオン化した状態では触媒として作用しないため、本発明の組成物は1液型にした場合でも貯蔵安定性に優れる。
本発明の組成物は、乾燥時に第三級アミン等が揮発し、それに伴い上記官能基(d)が再生する。
再生した官能基(d)は、カルボキシ基と後述する架橋剤の反応性基(例えば、オキサゾリン基)との反応に触媒として関与する。そのため、本発明の組成物は、比較的短時間で皮膜を形成でき、水分の再侵入が起こらず、接着不良等の問題を防止できる。したがって、本発明の組成物は耐水性に優れる硬化物を得ることができる。
As described above, in the urethane prepolymer used in the composition of the present invention, the functional group (d) is mainly ionized by reaction with a tertiary amine and / or ammonia, and dispersed in water to form an emulsion. Become.
Since the functional group (d) does not act as a catalyst in an ionized state, the composition of the present invention is excellent in storage stability even when it is in a one-pack type.
In the composition of the present invention, the tertiary amine and the like are volatilized when dried, and the functional group (d) is regenerated.
The regenerated functional group (d) participates as a catalyst in the reaction between a carboxy group and a reactive group (for example, an oxazoline group) of a crosslinking agent described later. Therefore, the composition of the present invention can form a film in a relatively short time, does not cause re-entry of moisture, and can prevent problems such as poor adhesion. Therefore, the composition of this invention can obtain the hardened | cured material which is excellent in water resistance.

本発明の組成物は、上述した優れた特性を生かして広範な用途に用いられるが、建築用シーリング材、土木用シーリング材、自動車用シーリング材、各種シール剤、弾性接着剤、各種封止剤、ポッティング剤等として好適に使用される。   The composition of the present invention is used for a wide range of applications by taking advantage of the above-described excellent characteristics. However, the sealing material for construction, the sealing material for civil engineering, the sealing material for automobiles, various sealing agents, elastic adhesives, various sealing agents. It is preferably used as a potting agent.

以下、実施例を示して、本発明を具体的に説明する。ただし、本発明はこれらに限定されるものではない。
<ウレタンエマルジョンの調製(合成例1〜2)>
ポリイソシアネート化合物(A1)、ポリイソシアネート化合物(A2)、ポリオール化合物(B1)、化合物(C1)および化合物(D1)を、下記表1に示す量(g)(合成例2は化合物(D1)未添加)撹拌機に投入し、窒素気流下、70℃で8時間反応させ、ウレタンプレポリマーを合成した。
次いで、合成した各ウレタンプレポリマーを単離しない状態で、酢酸エチル(粘度調整剤)に溶解させた後に、水中で、トリエチルアミンおよびピペラジン6水和物(鎖延長剤)と共に、10℃で1時間撹拌して分散させ、ウレタンエマルジョンを調製した。
酢酸エチル、水、トリエチルアミンおよびピペラジン6水和物の量(g)ならびに得られた各ウレタンエマルジョンの酢酸エチルを除く固形分(%)を下記第1表に示す。
Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples. However, the present invention is not limited to these.
<Preparation of urethane emulsion (Synthesis Examples 1-2)>
Polyisocyanate compound (A1), polyisocyanate compound (A2), polyol compound (B1), compound (C1) and compound (D1) in the amount (g) shown in Table 1 below (Synthesis Example 2 is not compound (D1)) Addition) The mixture was put into a stirrer and reacted at 70 ° C. for 8 hours under a nitrogen stream to synthesize a urethane prepolymer.
Next, each synthesized urethane prepolymer was dissolved in ethyl acetate (viscosity modifier) without isolation, and then in water with triethylamine and piperazine hexahydrate (chain extender) at 10 ° C. for 1 hour. A urethane emulsion was prepared by stirring and dispersing.
The amounts (g) of ethyl acetate, water, triethylamine and piperazine hexahydrate and the solid content (%) excluding ethyl acetate of each urethane emulsion obtained are shown in Table 1 below.

Figure 2007031482
Figure 2007031482

上記第1表に示す各成分は下記のとおりである。
・ポリイソシアネート化合物(A1):TDI(コスモネートTDI100、三井武田ケミカル社製)
・ポリイソシアネート化合物(A2):イソホロンジイソシアネートのトリイソシアヌレート(VESTANAT T1890、デグサ社製)
・ポリオール化合物(B1):3−メチルペンタンジオール/AA(クラレポリオールP2010、数平均分子量2000、クラレ社製)
・化合物(C1):ジメチロールブタン酸(日本化成社製)
・化合物(D1):1,4−アミノスルホン酸(関東化学社製)
・トリエチルアミン:関東化学社製
・ピペラジン6水和物(鎖延長剤):日本乳化剤社製
・酢酸エチル(粘度調整剤):関東化学社製
The components shown in Table 1 are as follows.
Polyisocyanate compound (A1): TDI (Cosmonate TDI100, manufactured by Mitsui Takeda Chemical Company)
Polyisocyanate compound (A2): triisocyanurate of isophorone diisocyanate (VESTANAT T1890, manufactured by Degussa)
Polyol compound (B1): 3-methylpentanediol / AA (Kuraray polyol P2010, number average molecular weight 2000, manufactured by Kuraray Co., Ltd.)
Compound (C1): dimethylol butanoic acid (manufactured by Nippon Kasei Co., Ltd.)
Compound (D1): 1,4-aminosulfonic acid (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.)
Triethylamine: manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd. Piperazine hexahydrate (chain extender): manufactured by Nippon Emulsifier Co., Ltd. Ethyl acetate (viscosity modifier): manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.

<水系ポリウレタン組成物の調製(実施例1〜6および比較例1〜8)>
得られた各ウレタンエマルジョンに、オキサゾリン基含有エマルジョン(エポクロスK2020E、日本触媒社製)またはカルボジイミド基含有水系樹脂(カルボジライトV−02、日清紡績社製)を下記第2表に示す量(g)加え、20℃で20分間混合し、各水系ポリウレタン組成物を得た。
得られた各組成物を用いて、下記の方法により、耐水性および貯蔵後耐水性を評価した。
結果を第2表に示す。
<Preparation of water-based polyurethane composition (Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 8)>
To each of the obtained urethane emulsions, an amount (g) of an oxazoline group-containing emulsion (Epocross K2020E, manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd.) or a carbodiimide group-containing aqueous resin (Carbodilite V-02, manufactured by Nisshinbo Co., Ltd.) is added. And 20 minutes at 20 ° C. to obtain each aqueous polyurethane composition.
Using each composition obtained, water resistance and water resistance after storage were evaluated by the following methods.
The results are shown in Table 2.

(耐水性)
得られた直後の各組成物10gを80℃で1時間乾燥して、長さ100mm×幅100mm×厚さ約0.4mmのシート状皮膜を形成させ、試験片とした。
この試験片を20℃または80℃の水に24時間浸漬した後、水中にある試験片の状態を目視で観察し、耐水性を評価した。
浸漬前と比べて外観上変化が無いものを「○」、皮膜の一部が溶解して水中に分散しているものを「△」、皮膜全体が溶解して水中に分散しているものを「×」とした。
(water resistant)
10 g of each composition immediately after being obtained was dried at 80 ° C. for 1 hour to form a sheet-like film having a length of 100 mm × width of 100 mm × thickness of about 0.4 mm to obtain a test piece.
After immersing this test piece in 20 degreeC or 80 degreeC water for 24 hours, the state of the test piece in water was observed visually, and water resistance was evaluated.
“○” indicates that there is no change in appearance compared to before immersion, “△” indicates that part of the film is dissolved and dispersed in water, and “Δ” indicates that the entire film is dissolved and dispersed in water. It was set as “x”.

(貯蔵後耐水性)
得られた各組成物を50℃で2週間静置したものを、10gを80℃で1時間乾燥して、長さ100mm×幅100mm×厚さ約0.4mmのシート状皮膜を形成させ、その後25mm×25mm×約0.4mmに切り出したものを試験片とした。
この試験片を80℃の水に24時間浸漬した後、水中にある試験片の状態を目視で観察し、耐水性を評価した。
浸漬前と比べて外観上変化が無いものを「○」、皮膜の一部が溶解して水中に分散しているものを「△」、皮膜全体が溶解して水中に分散しているものを「×」とした。
(Water resistance after storage)
Each composition obtained was allowed to stand at 50 ° C. for 2 weeks, 10 g was dried at 80 ° C. for 1 hour to form a sheet-like film having a length of 100 mm × width of 100 mm × thickness of about 0.4 mm, Then, a test piece was cut into 25 mm × 25 mm × about 0.4 mm.
After immersing this test piece in 80 degreeC water for 24 hours, the state of the test piece in water was observed visually, and water resistance was evaluated.
“○” indicates that there is no change in appearance compared to before immersion, “△” indicates that part of the film is dissolved and dispersed in water, and “Δ” indicates that the entire film is dissolved and dispersed in water. It was set as “x”.

Figure 2007031482
Figure 2007031482

Figure 2007031482
Figure 2007031482

第2表に示す結果から明らかなように、スルホ基を含有していないウレタンエマルジョン(合成例2)を用いた水系ポリウレタン組成物(比較例1〜8)に比べて、実施例1〜6の水系ポリウレタン組成物は耐水性に優れており、架橋剤の使用量を抑制できる。   As is apparent from the results shown in Table 2, Examples 1 to 6 were compared with aqueous polyurethane compositions (Comparative Examples 1 to 8) using a urethane emulsion containing no sulfo group (Synthesis Example 2). The water-based polyurethane composition is excellent in water resistance and can suppress the amount of the crosslinking agent used.

Claims (7)

カルボキシ基と、カルボキシ基よりも酸性度の高い官能基とを有するウレタンプレポリマーと、第三級アミンおよび/またはアンモニアとを水中で反応させて得られるウレタンエマルジョン。   A urethane emulsion obtained by reacting a urethane prepolymer having a carboxy group and a functional group having a higher acidity than the carboxy group with a tertiary amine and / or ammonia in water. 前記ウレタンプレポリマーが、イソシアネート基を2個以上有するポリイソシアネート化合物(A)、ヒドロキシ基を2個以上有するポリオール化合物(B)、イソシアネート基と反応性を有する基と、カルボキシ基とを有する化合物(C)およびイソシアネート基と反応性を有する基と、カルボキシ基よりも酸性度の高い官能基とを有する化合物(D)を共重合させて得られる、請求項1に記載のウレタンエマルジョン。   The urethane prepolymer is a compound having a polyisocyanate compound (A) having two or more isocyanate groups, a polyol compound (B) having two or more hydroxy groups, a group having reactivity with an isocyanate group, and a carboxy group ( The urethane emulsion according to claim 1, which is obtained by copolymerizing a compound (D) having a group having reactivity with C) and an isocyanate group and a functional group having a higher acidity than a carboxy group. 前記カルボキシ基よりも酸性度の高い官能基が、スルホ基である請求項1または2に記載のウレタンエマルジョン。   The urethane emulsion according to claim 1 or 2, wherein the functional group having a higher acidity than the carboxy group is a sulfo group. 前記第三級アミンがトリエチルアミンである請求項1〜3のいずれかに記載のウレタンエマルジョン。   The urethane emulsion according to claim 1, wherein the tertiary amine is triethylamine. 請求項1〜4のいずれかに記載のウレタンエマルジョンと、
オキサゾリン基、カルボジイミド基およびアジリジン基からなる群から選択される少なくとも1種を2個以上有する架橋剤とを含有する水系ポリウレタン組成物。
The urethane emulsion according to any one of claims 1 to 4,
An aqueous polyurethane composition comprising a crosslinking agent having at least one selected from the group consisting of an oxazoline group, a carbodiimide group and an aziridine group.
前記架橋剤が、オキサゾリン基、カルボジイミド基およびアジリジン基からなる群から選択される少なくとも1種を2個以上有する、水系樹脂および/またはエマルジョンである請求項5に記載の水系ポリウレタン組成物。   The water-based polyurethane composition according to claim 5, wherein the cross-linking agent is a water-based resin and / or an emulsion having two or more of at least one selected from the group consisting of an oxazoline group, a carbodiimide group, and an aziridine group. 前記ウレタンプレポリマーが有するカルボキシ基と、前記架橋剤が有するオキサゾリン基、カルボジイミド基およびアジリジン基の合計とのモル比が、1.0/0.5〜1.0/2.0である請求項5または6に記載の水系ポリウレタン組成物。   The molar ratio between the carboxy group of the urethane prepolymer and the total of the oxazoline group, carbodiimide group and aziridine group of the crosslinking agent is 1.0 / 0.5 to 1.0 / 2.0. The water-based polyurethane composition according to 5 or 6.
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