JP2012158642A - Method for producing aqueous polyurethane resin dispersion - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing an aqueous polyurethane resin dispersion, having a narrow molecular weight distribution, using no organic solvent during dispersion of water, and excellent in physical properties of a dry film thereof, and to provide an aqueous polyurethane resin dispersion obtained by the production method.SOLUTION: The method for producing an aqueous polyurethane resin dispersion (Q), which contains polyurethane resin particles (U1) having a volume average particle diameter of 0.005-5 μm, is characterized in that a polyurethane resin (U) having a terminal isocyanate group content of ≤0.2 mmol/g obtained without using an organic solvent is swollen with water at a temperature less than a melting temperature of the polyurethane resin (U), and then is dispersed in water at a temperature less than the melting temperature of the polyurethane resin (U) using a static type mixer (A) as a dispersing device.

Description

本発明は、ポリウレタン樹脂水分散体の製造方法及び該製造方法で得られたポリウレタン樹脂水性分散体に関する。   The present invention relates to a method for producing an aqueous polyurethane resin dispersion and an aqueous polyurethane resin dispersion obtained by the production method.

ポリウレタン樹脂水性分散体は、その優れた耐久性、耐薬品性、耐磨耗性等の性能から、高機能水性分散体として、塗料、接着剤、バインダーあるいはコーティング剤分野に使用されており、今後も環境保全、省資源、安全性等の観点からますます重要性を増していくと考えられる。ポリウレタン樹脂水性分散体の製造方法としては、イソシアネート基末端のウレタンプレポリマーを水中へ分散させ、ジアミン等で鎖伸長する方法(いわゆるプレポリマーミキシング法)(特許文献−1〜3)及びイソシアネート基をほとんど含有しないポリウレタン樹脂(deadポリマー)を水中へ分散させる方法がある。
これらの内、前者は分散と同時に(必要により、更にその後に)水中で鎖伸長させるので生成したポリウレタン樹脂の分子量分布が広くなりやすく、結果的に乾燥皮膜の物理的物性が十分ではないという問題点があった。一方、後者は、分子量分布は比較的狭いが、deadポリマーはプレポリマーに比較すると一般的に平均分子量が高くて溶融温度が高い(通常、80〜300℃)ので、有機溶剤を含ませて可塑化して溶融粘度を下げ、できるだけ低温で水性媒体中に分散させることが必要であった。しかし、有機溶剤の使用は環境問題及び人体への安全性問題があった。この対策として有機溶剤を使用しない、若しくは微量の有機溶媒の存在下で、deadポリマーを水中に分散させる方法が提案されている(特許文献−4)。この方法は、ポリウレタン樹脂を、溶融押出機等で、その溶融温度以上(通常、80〜300℃)の温度で溶融しながら水性媒体と接触させて分散させる方法である。しかし、この方法においても、得られる水性分散体の乾燥皮膜の物理的物性が、deadポリマーから直接得られる乾燥皮膜の物理的物性に比較して、低下するという問題点があった。
Polyurethane resin aqueous dispersions are used in the paint, adhesive, binder and coating agent fields as highly functional aqueous dispersions due to their excellent durability, chemical resistance, abrasion resistance and other performances. However, it is thought that the importance will increase more from the viewpoints of environmental conservation, resource saving, safety, etc. The polyurethane resin aqueous dispersion may be produced by dispersing an isocyanate group-terminated urethane prepolymer in water and extending the chain with a diamine or the like (so-called prepolymer mixing method) (Patent Documents 1 to 3) and an isocyanate group. There is a method in which a polyurethane resin (dead polymer) which is hardly contained is dispersed in water.
Among these, since the former is chain-extended in water at the same time as dispersion (if necessary, after that), the molecular weight distribution of the resulting polyurethane resin tends to be widened, and as a result, the physical properties of the dry film are not sufficient. There was a point. On the other hand, the latter has a relatively narrow molecular weight distribution, but the dead polymer generally has a higher average molecular weight and a higher melting temperature (usually 80 to 300 ° C.) than the prepolymer. It was necessary to reduce the melt viscosity and disperse it in an aqueous medium at as low a temperature as possible. However, the use of organic solvents has environmental problems and safety problems for the human body. As a countermeasure, there has been proposed a method of dispersing a dead polymer in water without using an organic solvent or in the presence of a small amount of an organic solvent (Patent Document 4). This method is a method in which a polyurethane resin is dispersed in contact with an aqueous medium while being melted at a temperature equal to or higher than its melting temperature (usually 80 to 300 ° C.) with a melt extruder or the like. However, even in this method, there is a problem that the physical properties of the dry film of the aqueous dispersion obtained are lower than the physical properties of the dry film obtained directly from the dead polymer.

特開2004−2732号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2004-2732 特開2004−59676号公報JP 2004-59676 A 特開2004−307721号公報JP 2004-307721 A 特開2005−232277号公報JP 2005-232277 A

本発明の課題は、分子量分布が狭く、水分散時に有機溶剤を使用せず、しかも乾燥皮膜の物理的物性に優れたポリウレタン樹脂水分散体の製造方法及び該製造方法によって得られるポリウレタン樹脂水性分散体を提供することにある。   An object of the present invention is to produce a polyurethane resin aqueous dispersion that has a narrow molecular weight distribution, does not use an organic solvent during water dispersion, and has excellent physical properties of a dry film, and an aqueous polyurethane resin dispersion obtained by the production method To provide a body.

本発明者は、鋭意検討を重ねた結果、上記の課題を解決できるポリウレタン樹脂水分散体の製造方法を見出した。即ち本発明は、有機溶剤を使用せずに得られた末端イソシアネート基含量が0.2mmol/g以下であるポリウレタン樹脂(U)を、ポリウレタン樹脂(U)の溶融温度未満の温度で水を用いて膨潤させた後、分散装置として静止型混合器(A)を用いてポリウレタン樹脂(U)の溶融温度未満の温度で水中に分散させることを特徴とする体積平均粒子径0.005〜5μmのポリウレタン樹脂粒子(U1)を含有するポリウレタン樹脂水分散体(Q)の製造方法、及び該製造方法で得られ、以下の(1)〜(3)の全てを満たすポリウレタン樹脂粒子(U1)を含有するポリウレタン樹脂水分散体である。
(1)ポリウレタン樹脂粒子(U1)の重量平均分子量/数平均分子量(Mw/Mn)が1.5〜3.5である。
(2)ポリウレタン樹脂粒子(U1)の体積平均粒子径(Dv)が0.005〜5μmである。
(3)ポリウレタン樹脂粒子(U1)の体積平均粒子径/個数平均粒子径(Dv/Dn)が1.2〜5である。
As a result of intensive studies, the present inventors have found a method for producing a polyurethane resin aqueous dispersion that can solve the above-described problems. That is, the present invention uses a polyurethane resin (U) having a terminal isocyanate group content of 0.2 mmol / g or less obtained without using an organic solvent at a temperature lower than the melting temperature of the polyurethane resin (U). And then swelled in water using a static mixer (A) as a dispersing device and dispersed in water at a temperature lower than the melting temperature of the polyurethane resin (U), and having a volume average particle size of 0.005 to 5 μm A polyurethane resin aqueous dispersion (Q) containing polyurethane resin particles (U1) and a polyurethane resin particle (U1) obtained by the production method and satisfying all of the following (1) to (3) A polyurethane resin aqueous dispersion.
(1) The weight average molecular weight / number average molecular weight (Mw / Mn) of the polyurethane resin particles (U1) is 1.5 to 3.5.
(2) The volume average particle diameter (Dv) of the polyurethane resin particles (U1) is 0.005 to 5 μm.
(3) Volume average particle diameter / number average particle diameter (Dv / Dn) of the polyurethane resin particles (U1) is 1.2 to 5.

本発明のポリウレタン樹脂水分散体の製造方法は、以下の特徴を有する。
(1)分子量分布が非常に狭いポリウレタン樹脂の水性分散体が得られる。
(2)有機溶剤を使用しないため、環境に対する低負荷性、安全性及び低臭気性に優れる。
(3)分散安定性に優れた水性分散体が得られる。
(4)乾燥皮膜の物理的物性が非常に優れた水性分散体が得られる。
The method for producing an aqueous polyurethane resin dispersion of the present invention has the following characteristics.
(1) An aqueous dispersion of a polyurethane resin having a very narrow molecular weight distribution can be obtained.
(2) Since no organic solvent is used, it is excellent in low environmental load, safety and low odor.
(3) An aqueous dispersion excellent in dispersion stability can be obtained.
(4) An aqueous dispersion in which the physical properties of the dry film are very excellent can be obtained.

本発明の製造方法は、ポリウレタン樹脂(U)を製造する過程及び該(U)を水へ分散する過程において、有機溶剤を使用しない。従って、本発明の製造方法にて得られるポリウレタン樹脂水分散体は、有機溶剤を実質的に含まない。   The production method of the present invention does not use an organic solvent in the process of producing the polyurethane resin (U) and the process of dispersing the (U) in water. Therefore, the polyurethane resin aqueous dispersion obtained by the production method of the present invention contains substantially no organic solvent.

また、本発明におけるポリウレタン樹脂(U)は、末端イソシアネート基含量がポリウレタン樹脂(U)の重量に基づいて0.2mmol/g以下であり、好ましくは0.1mmol/g以下、更に好ましくは0.05mmol/g以下、最も好ましくは0mmol/gである。このような、いわゆるdeadポリマーを使用することによって、従来のプレポリマーミキシング法のように分散系で伸長反応を行う必要がないので、分子量分布の非常に狭いポリウレタン樹脂水分散体が製造できる。   The polyurethane resin (U) in the present invention has a terminal isocyanate group content of 0.2 mmol / g or less based on the weight of the polyurethane resin (U), preferably 0.1 mmol / g or less, more preferably 0.8. 05 mmol / g or less, most preferably 0 mmol / g. By using such a so-called dead polymer, it is not necessary to carry out an elongation reaction in a dispersion system as in the conventional prepolymer mixing method, so that an aqueous polyurethane resin dispersion having a very narrow molecular weight distribution can be produced.

また、本発明の製造方法においては、分散体であるポリウレタン樹脂(U)を水分散媒に分散する過程において、分散装置として静止型混合器(A)を使用して、樹脂の溶融温度未満の温度で分散させる。溶融温度以上の温度で樹脂を溶融しながら分散させた場合、ポリウレタン樹脂と水との高温での接触によって分解や劣化が起こり、その結果、乾燥皮膜の物理的物性が期待よりも低下する。これに対し、本発明の製造方法では樹脂の溶融温度未満の温度で分散させるので、樹脂を溶融させずに、目的とする微粒子まで分散することができるため、ポリウレタン樹脂は分散工程中に分解・劣化しにくく、乾燥皮膜とした場合の物理的物性に優れたポリウレタン樹脂水分散体が製造できる。   In the production method of the present invention, in the process of dispersing the polyurethane resin (U), which is a dispersion, in the aqueous dispersion medium, the static mixer (A) is used as a dispersing device and the temperature is lower than the melting temperature of the resin. Disperse at temperature. When the resin is dispersed while being melted at a temperature equal to or higher than the melting temperature, the polyurethane resin and water are decomposed or deteriorated by contact at a high temperature, and as a result, the physical properties of the dry film are lower than expected. On the other hand, in the production method of the present invention, since the resin is dispersed at a temperature lower than the melting temperature of the resin, it is possible to disperse the target fine particles without melting the resin. A polyurethane resin aqueous dispersion which is not easily deteriorated and has excellent physical properties when formed into a dry film can be produced.

本発明におけるポリウレタン樹脂(U)の溶融温度は、ポリウレタン樹脂水分散体の乾燥皮膜の樹脂物性の観点から、好ましくは70〜280℃、更に好ましくは100〜220℃、最も好ましくは130〜200℃である。本発明における溶融温度は、JIS K7210(プラスチック−熱可塑性プラスチックのメルトマスフローレイトの試験方法)において、メルトマスフローレイト測定装置として「メルトインデクサーI型」(テスター産業(株)製)を用いて、荷重2.16kgにてメルトマスフローが10g/10minとなる温度である。   The melting temperature of the polyurethane resin (U) in the present invention is preferably 70 to 280 ° C, more preferably 100 to 220 ° C, and most preferably 130 to 200 ° C, from the viewpoint of the resin physical properties of the dry film of the polyurethane resin aqueous dispersion. It is. The melting temperature in the present invention is JIS K7210 (plastic-thermoplastic melt mass flow rate test method) using a “melt indexer type I” (manufactured by Tester Sangyo Co., Ltd.) as a melt mass flow rate measuring device. The temperature at which the melt mass flow becomes 10 g / 10 min at a load of 2.16 kg.

本発明におけるポリウレタン樹脂(U)は、ポリオール(a)、ポリイソシアネート(b)及び親水性基と活性水素原子含有基を含有する化合物(c)を必須成分とし、更に必要により、鎖伸長剤(d)、反応停止剤(e)及びその他の成分(f)等を用いて製造される。   The polyurethane resin (U) in the present invention comprises the polyol (a), the polyisocyanate (b) and the compound (c) containing a hydrophilic group and an active hydrogen atom-containing group as essential components, and if necessary, a chain extender ( d), produced using a reaction terminator (e) and other components (f).

ポリオール(a)としては、水酸基当量(数平均分子量と水酸基価から算出される、水酸基1個当たりの数平均分子量)150以上の高分子ポリオール(a1)及び水酸基当量150未満の低分子ポリオール(a2)が挙げられる。尚、本発明におけるポリオールの数平均分子量(以下、Mnと略記することがある。)の測定は、溶剤としてテトラヒドロフランを用い、ポリエチレングリコールを標準としてゲルパーミュエーションクロマトグラフィー(GPC)によって測定されるものである。但し、低分子ポリオールの数平均分子量は化学式からの計算値である。   The polyol (a) includes a high molecular polyol (a1) having a hydroxyl group equivalent (number average molecular weight per hydroxyl group, calculated from the number average molecular weight and hydroxyl value) of 150 or more, and a low molecular polyol (a2) having a hydroxyl group equivalent of less than 150. ). In the present invention, the number average molecular weight (hereinafter sometimes abbreviated as Mn) of the polyol is measured by gel permeation chromatography (GPC) using tetrahydrofuran as a solvent and polyethylene glycol as a standard. Is. However, the number average molecular weight of the low molecular polyol is a calculated value from the chemical formula.

水酸基当量150以上の高分子ポリオール(a1)としては、ポリエーテルポリオール(a11)及びポリエステルポリオール(a12)等が挙げられる。   Examples of the polymer polyol (a1) having a hydroxyl equivalent weight of 150 or more include polyether polyol (a11) and polyester polyol (a12).

ポリエーテルポリオール (a11)としては、脂肪族ポリエーテルポリオール及び芳香族環含有ポリエーテルポリオールが挙げられる。   Examples of the polyether polyol (a11) include aliphatic polyether polyols and aromatic ring-containing polyether polyols.

脂肪族ポリエーテルポリオールとしては、例えばポリオキシエチレンポリオール[ポリエチレングリコール(以下、PEGと略記)等]、ポリオキシプロピレンポリオール[ポリプロピレングリコール(以下、PPGと略記)等]、ポリオキシエチレン/プロピレンポリオール及びポリテトラメチレンエーテルグリコール等が挙げられる。   Examples of the aliphatic polyether polyol include polyoxyethylene polyol [polyethylene glycol (hereinafter abbreviated as PEG) and the like], polyoxypropylene polyol [polypropylene glycol (hereinafter abbreviated as PPG) and the like], polyoxyethylene / propylene polyol and Examples include polytetramethylene ether glycol.

芳香族ポリエーテルポリオールとしては、ビスフェノール骨格を有するポリオール(a121)、例えばビスフェノールAのエチレンオキサイド(以下、EOと略記)付加物[ビスフェノールAのEO2モル付加物、ビスフェノールAのEO4モル付加物、ビスフェノールAのEO6モル付加物、ビスフェノールAのEO8モル付加物、ビスフェノールAのEO10モル付加物及びビスフェノールAのEO20モル付加物等]及びビスフェノールAのプロピレンオキサイド(以下、POと略記)付加物[ビスフェノールAのPO2モル付加物、ビスフェノールAのPO3モル付加物及びビスフェノールAのPO5モル付加物等]並びにレゾルシンのEO又はPO付加物(a122)等が挙げられる。   Examples of the aromatic polyether polyol include a polyol (a121) having a bisphenol skeleton, for example, an ethylene oxide (hereinafter abbreviated as EO) adduct of bisphenol A [EO 2 mol adduct of bisphenol A, EO 4 mol adduct of bisphenol A, bisphenol. EO 6 mol adduct of bisphenol A, EO 8 mol adduct of bisphenol A, EO 10 mol adduct of bisphenol A, EO 20 mol adduct of bisphenol A, etc.] and propylene oxide (hereinafter abbreviated as PO) adduct of bisphenol A [bisphenol A PO2 mol adduct of bisphenol A, PO3 mol adduct of bisphenol A, PO5 mol adduct of bisphenol A, etc.] and EO or PO adduct (a122) of resorcin.

ポリエーテルポリオール(a11)は、脂肪族又は芳香族低分子量活性水素原子含有化合物に、付加触媒(アルカリ金属水酸化物及びルイス酸等の公知の触媒)の存在下にEO又はPOを開環付加反応させることで得られる。   Polyether polyol (a11) is a ring-opening addition of EO or PO to an aliphatic or aromatic low molecular weight active hydrogen atom-containing compound in the presence of an addition catalyst (a known catalyst such as an alkali metal hydroxide and a Lewis acid). It is obtained by reacting.

(a11)のMnは通常300以上、好ましくは300〜10,000、更に好ましくは300〜6,000である。(a11)の水酸基当量は、通常150以上、好ましくは150〜5,000、更に好ましくは150〜3,000である。   Mn of (a11) is usually 300 or more, preferably 300 to 10,000, more preferably 300 to 6,000. The hydroxyl group equivalent of (a11) is usually 150 or more, preferably 150 to 5,000, more preferably 150 to 3,000.

ポリエステルポリオール(a12)としては、縮合型ポリエステル、ポリラクトンポリオール、ポリカーボネートポリオール及びヒマシ油系ポリオールが挙げられる。   Examples of the polyester polyol (a12) include condensed polyester, polylactone polyol, polycarbonate polyol, and castor oil-based polyol.

縮合型ポリエステルは、低分子量(Mn300以下)の多価アルコールと多価カルボン酸又はそのエステル形成性誘導体とのポリエステルである。
低分子量の多価アルコールとしては、水酸基当量が30以上150未満の2価〜8価又はそれ以上の脂肪族多価アルコール及び水酸基当量が30以上150未満の2価〜8価又はそれ以上のフェノールのAO低モル付加物が使用できる。
縮合型ポリエステルに使用できる低分子量の多価アルコールの内好ましいのは、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,6−ヘキサングリコール、ビスフェノールAのEO又はPO低モル付加物及びこれらの併用である。
The condensed polyester is a polyester of a low molecular weight (Mn 300 or less) polyhydric alcohol and a polyvalent carboxylic acid or an ester-forming derivative thereof.
Low molecular weight polyhydric alcohols include dihydric to octavalent or higher aliphatic polyhydric alcohols having a hydroxyl group equivalent of 30 to less than 150 and dihydric to octavalent or higher phenols having a hydroxyl group equivalent of 30 to less than 150. AO low molar adducts can be used.
Among the low molecular weight polyhydric alcohols that can be used in the condensed polyester, ethylene glycol, propylene glycol, 1,4-butanediol, neopentyl glycol, 1,6-hexane glycol, EO or PO low molarity of bisphenol A are preferred. Adducts and combinations thereof.

縮合型ポリエステルに使用できる多価カルボン酸又はそのエステル形成性誘導体としては、脂肪族ジカルボン酸(コハク酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバチン酸 、フマル酸及びマレイン酸等)、脂環式ジカルボン酸(ダイマー酸等)、芳香族ジカルボン酸(テレフタル酸、イソフタル酸及びフタル酸等)及び3価又はそれ以上のポリカルボン酸(トリメリット酸及びピロメリット酸等)、これらの無水物(無水コハク酸、無水マレイン酸、無水フタル酸及び無水トリメリット酸等)、これらの酸ハロゲン化物(アジピン酸ジクロライド等)、これらの低分子量アルキルエステル(コハク酸ジメチル及びフタル酸ジメチル等)及びこれらの併用が挙げられる。   Examples of polyvalent carboxylic acids or ester-forming derivatives thereof that can be used in the condensed polyester include aliphatic dicarboxylic acids (succinic acid, adipic acid, azelaic acid, sebacic acid, fumaric acid, maleic acid, etc.), alicyclic dicarboxylic acids ( Dimer acids, etc.), aromatic dicarboxylic acids (terephthalic acid, isophthalic acid, phthalic acid, etc.) and trivalent or higher polycarboxylic acids (trimellitic acid, pyromellitic acid, etc.), and their anhydrides (succinic anhydride, Maleic anhydride, phthalic anhydride, trimellitic anhydride, etc.), their acid halides (such as adipic acid dichloride), their low molecular weight alkyl esters (such as dimethyl succinate and dimethyl phthalate), and combinations thereof. .

縮合型ポリエステルとしては、例えばポリエチレンアジペートジオール、ポリブチレンアジペートジオール、ポリヘキサメチレンアジペートジオール、ポリヘキサメチレンイソフタレートジオール、ポリネオペンチルアジペートジオール、ポリエチレンプロピレンアジペートジオール、ポリエチレンブチレンアジペートジオール、ポリブチレンヘキサメチレンアジペートジオール、ポリジエチレンアジペートジオール、ポリ(ポリテトラメチレンエーテル)アジペートジオール、ポリ(3−メチルペンチレンアジペート)ジオール、ポリエチレンアゼレートジオール、ポリエチレンセバケートジオール、ポリブチレンアゼレートジオール、ポリブチレンセバケートジオール及びポリネオペンチルテレフタレートジオール等が挙げられる。   Examples of the condensed polyester include polyethylene adipate diol, polybutylene adipate diol, polyhexamethylene adipate diol, polyhexamethylene isophthalate diol, polyneopentyl adipate diol, polyethylene propylene adipate diol, polyethylene butylene adipate diol, polybutylene hexamethylene adipate Diol, polydiethylene adipate diol, poly (polytetramethylene ether) adipate diol, poly (3-methylpentylene adipate) diol, polyethylene azelate diol, polyethylene sebacate diol, polybutylene azelate diol, polybutylene sebacate diol and Examples include polyneopentyl terephthalate diol.

ポリラクトンポリオールは、上記低分子量多価アルコールへのラクトンの重付加物であり、ラクトンとしては、炭素数4〜12のラクトンが使用でき、例えばγ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン及びε−カプロラクトン等が挙げられる。
ポリラクトンポリオールとしては、例えばポリカプロラクトンジオール、ポリバレロラクトンジオール及びポリカプロラクトントリオール等が挙げられる。
The polylactone polyol is a polyadduct of lactone to the low molecular weight polyhydric alcohol. As the lactone, a lactone having 4 to 12 carbon atoms can be used, for example, γ-butyrolactone, γ-valerolactone, ε-caprolactone, etc. Is mentioned.
Examples of the polylactone polyol include polycaprolactone diol, polyvalerolactone diol, and polycaprolactone triol.

ポリカーボネートポリオールは、低分子量多価アルコールへのアルキレンカーボネートの重付加物であり、アルキレンカーボネートとしては炭素数2〜8のアルキレンカーボネートが使用でき、例えばエチレンカーボネート及びプロピレンカーボネート等が挙げられる。これらはそれぞれ2種以上併用してもよい。
ポリカーボネートポリオールとしては、ポリヘキサメチレンカーボネートジオール等が挙げられる。
ポリカーボネートポリオールの市販品としては、ニッポラン980R[Mn=2,000,日本ポリウレタン工業(株)製]、T5652[Mn=2,000、旭化成(株)製]及びT4672[Mn=2,000、旭化成(株)製]が挙げられる。
The polycarbonate polyol is a polyaddition product of an alkylene carbonate to a low molecular weight polyhydric alcohol. As the alkylene carbonate, an alkylene carbonate having 2 to 8 carbon atoms can be used, and examples thereof include ethylene carbonate and propylene carbonate. Two or more of these may be used in combination.
Examples of the polycarbonate polyol include polyhexamethylene carbonate diol.
Examples of commercially available polycarbonate polyols include NIPPOLAN 980R [Mn = 2,000, manufactured by Nippon Polyurethane Industry Co., Ltd.], T5652 [Mn = 2,000, manufactured by Asahi Kasei Co., Ltd.], and T4672 [Mn = 2,000, Asahi Kasei. Made by Co., Ltd.].

ヒマシ油系ポリオールには、ヒマシ油及びポリオール又はAOで変性されたヒマシ油が含まれる。変性ヒマシ油はヒマシ油とポリオールとのエステル交換及び/又はAO付加により製造できる。ヒマシ油系ポリオールとしては、ヒマシ油、トリメチロールプロパン変性ヒマシ油、ペンタエリスリトール変性ヒマシ油及びヒマシ油のEO(4〜30モル)付加物等が挙げられる。   The castor oil-based polyol includes castor oil and castor oil modified with polyol or AO. Modified castor oil can be produced by transesterification of castor oil and polyol and / or AO addition. Castor oil-based polyols include castor oil, trimethylolpropane-modified castor oil, pentaerythritol-modified castor oil, and EO (4 to 30 mol) adduct of castor oil.

ポリエステルポリオール(a12)の内、ポリウレタン樹脂(U)の樹脂物性の観点から好ましいのは、縮合型ポリエステル及びポリカーボネートポリオールである。   Of the polyester polyol (a12), preferred are a condensed polyester and a polycarbonate polyol from the viewpoint of the resin physical properties of the polyurethane resin (U).

水酸基当量150未満の低分子ポリオール(a2)としては、脂肪族2価アルコール、脂肪族3価アルコール及び脂肪族4価以上のアルコールが挙げられる。(a2)の内好ましいのは、耐水性、耐熱黄変性の観点から2〜3価の脂肪族アルコールであり、脂肪族2価アルコールとしては、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール及び1,6−ヘキサンジオールが特に好ましく、脂肪族3価アルコールとしては、トリメチロールプロパンが特に好ましい。   Examples of the low molecular polyol (a2) having a hydroxyl group equivalent of less than 150 include aliphatic dihydric alcohols, aliphatic trihydric alcohols, and aliphatic tetrahydric or higher alcohols. Of these, (a2) is preferably a dihydric or trivalent aliphatic alcohol from the viewpoint of water resistance and heat-resistant yellowing, and examples of the aliphatic dihydric alcohol include ethylene glycol, propylene glycol, 1,4-butanediol, Neopentyl glycol and 1,6-hexanediol are particularly preferred, and trimethylolpropane is particularly preferred as the aliphatic trihydric alcohol.

ポリウレタン樹脂(U)の必須構成成分のポリイソシアネート(b)としては、従来ポリウレタン樹脂製造に使用されているものが使用できる。ポリイソシアネート(b)としては、2〜3個又はそれ以上のイソシアネート基を有する炭素数6〜20(イソシアネート基中の炭素を除く、以下同様)の芳香族ポリイソシアネート(b1)、炭素数2〜18の脂肪族ポリイソシアネート(b2)、炭素数4〜15の脂環式ポリイソシアネート(b3)及び炭素数8〜15の芳香脂肪族ポリイソシアネート(b4)が挙げられる。   As the polyisocyanate (b) which is an essential constituent component of the polyurethane resin (U), those conventionally used for the production of polyurethane resins can be used. The polyisocyanate (b) is an aromatic polyisocyanate (b1) having 2 to 3 or more isocyanate groups and having 6 to 20 carbon atoms (excluding carbon in the isocyanate group, the same shall apply hereinafter), and 2 to 2 carbon atoms. 18 aliphatic polyisocyanate (b2), alicyclic polyisocyanate (b3) having 4 to 15 carbon atoms, and araliphatic polyisocyanate (b4) having 8 to 15 carbon atoms.

芳香族ポリイソシアネート(b1)としては、例えば1,3−又は1,4−フェニレンジイソシアネート、2,4−又は2,6−トリレンジイソシアネート(TDI)、4,4’−又は2,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、1,5−ナフチレンジイソシアネート、4,4’,4”−トリフェニルメタントリイソシアネート、m−又はp−イソシアナトフェニルスルホニルイソシアネートが挙げられる。   Examples of the aromatic polyisocyanate (b1) include 1,3- or 1,4-phenylene diisocyanate, 2,4- or 2,6-tolylene diisocyanate (TDI), 4,4′- or 2,4′-. Diphenylmethane diisocyanate (MDI), 1,5-naphthylene diisocyanate, 4,4 ′, 4 ″ -triphenylmethane triisocyanate, m- or p-isocyanatophenylsulfonyl isocyanate.

脂肪族ポリイソシアネート(b2)としては、例えばエチレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、ドデカメチレンジイソシアネート、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート及び2−イソシアナトエチル−2,6−ジイソシアナトヘキサノエートが挙げられる。   Examples of the aliphatic polyisocyanate (b2) include ethylene diisocyanate, tetramethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate (HDI), dodecamethylene diisocyanate, 2,2,4-trimethylhexamethylene diisocyanate, lysine diisocyanate, and 2-isocyanatoethyl-2. , 6-diisocyanatohexanoate.

脂環式ポリイソシアネート(b3)としては、例えばイソホロンジイソシアネート(IPDI)、4,4−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(水添MDI)、シクロヘキシレンジイソシアネート、メチルシクロヘキシレンジイソシアネート(水添TDI)、ビス (2−イソシアナトエチル)−4−シクロヘキセン−1,2−ジカルボキシレート及び2,5−又は2,6−ノルボルナンジイソシアネートが挙げられる。   Examples of the alicyclic polyisocyanate (b3) include isophorone diisocyanate (IPDI), 4,4-dicyclohexylmethane diisocyanate (hydrogenated MDI), cyclohexylene diisocyanate, methylcyclohexyl diisocyanate (hydrogenated TDI), and bis (2-isocyanate). Natoethyl) -4-cyclohexene-1,2-dicarboxylate and 2,5- or 2,6-norbornane diisocyanate.

芳香脂肪族ポリイソシアネート(b4)としては、例えばm−又はp−キシリレンジイソシアネート(XDI)及びα,α,α’,α’−テトラメチルキシリレンジイソシアネート(TMXDI)等が挙げられる。   Examples of the araliphatic polyisocyanate (b4) include m- or p-xylylene diisocyanate (XDI) and α, α, α ', α'-tetramethylxylylene diisocyanate (TMXDI).

ポリイソシアネート(b)の内でポリウレタン樹脂(U)の樹脂物性の観点から好ましいのは(b2)及び(b3)、更に好ましいのは(b3)、特に好ましいのは、IPDI及び水添MDIである。   Among the polyisocyanates (b), (b2) and (b3) are preferable from the viewpoint of the resin physical properties of the polyurethane resin (U), (b3) is more preferable, and IPDI and hydrogenated MDI are particularly preferable. .

ポリウレタン樹脂(U)は、分散安定性の観点から、親水性基を含有する構成単位を含有する必要があり、この親水性基の含有量はポリウレタン樹脂(U)の重量に基づいて5重量%以下であることが好ましく、更に好ましくは0.5〜3重量%である。5重量%以下であれば形成された皮膜の耐水性が低下する傾向が少ないので好ましい。ポリウレタン樹脂(U)中に親水性基を導入するためには、親水性基と活性水素原子含有基を含有する化合物(c)を原料の一つの成分として使用する方法が挙げられ、そのような化合物(c)としては、ポリウレタン樹脂(U)を水中に安定に分散させるための親水性基を有し、かつ、ポリイソシアネート(b)との反応によってポリウレタン樹脂の分子鎖中に組み込まれるような活性水素原子含有基を1分子中に1個、好ましくは2〜3個有する化合物が好ましい。   The polyurethane resin (U) needs to contain a structural unit containing a hydrophilic group from the viewpoint of dispersion stability, and the content of the hydrophilic group is 5% by weight based on the weight of the polyurethane resin (U). The following is preferable, and more preferably 0.5 to 3% by weight. If it is 5% by weight or less, the water resistance of the formed film is less likely to decrease, which is preferable. In order to introduce a hydrophilic group into the polyurethane resin (U), a method of using the compound (c) containing a hydrophilic group and an active hydrogen atom-containing group as one component of the raw material can be mentioned. The compound (c) has a hydrophilic group for stably dispersing the polyurethane resin (U) in water, and is incorporated into the molecular chain of the polyurethane resin by reaction with the polyisocyanate (b). A compound having one active hydrogen atom-containing group per molecule, preferably 2 to 3 is preferred.

(c)の使用量は、ポリウレタン樹脂(U)の重量に基づく親水性基の含有量が5重量%以下となるような使用量が好ましく、更に好ましくは0.5〜3.0重量%となる使用量である。 The amount of (c) used is preferably such that the content of the hydrophilic group based on the weight of the polyurethane resin (U) is 5% by weight or less, more preferably 0.5 to 3.0% by weight. Is the amount used.

親水性基と活性水素原子含有基を含有する化合物(c)としては、アニオン性基含有活性水素含有成分(c1)及びカチオン性基含有活性水素含有成分(c2)が挙げられる。
(c1)としては例えば親水性基としてカルボキシル基を含有するもの[ジアルキロールアルカン酸(例えば2,2−ジメチロールプロピオン酸、2,2−ジメチロールブタン酸、2,2−ジメチロールヘプタン酸及び2,2−ジメチロールオクタン酸)、酒石酸、アミノ酸(例えばグリシン、アラニン及びバリン)等]、親水性基としてスルホン酸基含有するもの[3−(2,3−ジヒドロキシプロポキシ)−1−プロパンスルホン酸及びスルホイソフタル酸ジ(エチレングリコール)エステル等]、親水性基としてスルファミン酸基を含有するもの[N,N−ビス(2−ヒドロキシルエチル)スルファミン酸等]及びこれらの塩類が挙げられる。
Examples of the compound (c) containing a hydrophilic group and an active hydrogen atom-containing group include an anionic group-containing active hydrogen-containing component (c1) and a cationic group-containing active hydrogen-containing component (c2).
Examples of (c1) include those having a carboxyl group as a hydrophilic group [dialkylol alkanoic acid (for example, 2,2-dimethylolpropionic acid, 2,2-dimethylolbutanoic acid, 2,2-dimethylolheptanoic acid) And 2,2-dimethyloloctanoic acid), tartaric acid, amino acids (for example, glycine, alanine, and valine)], those containing a sulfonic acid group as a hydrophilic group [3- (2,3-dihydroxypropoxy) -1-propane Sulfonic acid and sulfoisophthalic acid di (ethylene glycol) ester, etc.], those containing a sulfamic acid group as a hydrophilic group [N, N-bis (2-hydroxylethyl) sulfamic acid, etc.], and salts thereof.

(c1)の塩類としては、例えばアンモニア、炭素数1〜10のアミン化合物及び/又はアルカリ金属(ナトリウム、カリウム及びリチウム等)等の中和剤による中和塩が挙げられる。
炭素数1〜10のアミン化合物としては、モノメチルアミン、モノエチルアミン、モノブチルアミン及びモノエタノールアミン等の1級アミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジブチルアミン及びジエタノールアミン等の2級アミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、ジメチルエチルアミン及びトリエタノールアミン等の3級アミンが挙げられる。
(c1)の塩類を形成する化合物としては、生成するポリウレタン樹脂の水性分散体の乾燥性及び乾燥後の耐水性の観点から、25℃における蒸気圧が高い化合物が好適である。このような観点から、アンモニア及び炭素数1〜10のアミン化合物が好ましく、更に好ましいのはアンモニア、モノメチルアミン、モノエチルアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン及びジメチルエチルアミン、特に好ましいのはアンモニア、モノエチルアミン、ジメチルアミン及びジエチルアミン、最も好ましいのはアンモニアである。
Examples of the salts of (c1) include neutralized salts with neutralizing agents such as ammonia, amine compounds having 1 to 10 carbon atoms, and / or alkali metals (sodium, potassium, lithium, etc.).
Examples of the amine compound having 1 to 10 carbon atoms include primary amines such as monomethylamine, monoethylamine, monobutylamine and monoethanolamine, secondary amines such as dimethylamine, diethylamine, dibutylamine and diethanolamine, trimethylamine, triethylamine and dimethylethylamine. And tertiary amines such as triethanolamine.
As the compound that forms the salt of (c1), a compound having a high vapor pressure at 25 ° C. is preferable from the viewpoint of the drying property of the aqueous polyurethane resin dispersion to be formed and the water resistance after drying. From such a viewpoint, ammonia and an amine compound having 1 to 10 carbon atoms are preferable, and ammonia, monomethylamine, monoethylamine, dimethylamine, diethylamine, trimethylamine, triethylamine and dimethylethylamine are more preferable, and ammonia, monomethylamine are particularly preferable. Ethylamine, dimethylamine and diethylamine, most preferred is ammonia.

(c1)の内で好ましいものは、ポリウレタン樹脂(U)の樹脂物性及びポリウレタン樹脂水分散体(Q)の分散安定性の観点から、2,2−ジメチロールプロピオン酸、2,2−ジメチロールブタン酸及びこれらの塩類であり、更に好ましいのは2,2−ジメチロールプロピオン酸及び2,2−ジメチロールブタン酸のアンモニア又は炭素数1〜10のアミン化合物による中和塩である。   Among (c1), preferred are 2,2-dimethylolpropionic acid and 2,2-dimethylol from the viewpoints of the resin properties of the polyurethane resin (U) and the dispersion stability of the polyurethane resin aqueous dispersion (Q). Butanoic acid and salts thereof are more preferably neutralized salts of 2,2-dimethylolpropionic acid and 2,2-dimethylolbutanoic acid with ammonia or an amine compound having 1 to 10 carbon atoms.

(c2)としては例えば炭素数3〜20の3級アミノ基含有ジオール[N−アルキルジアルカノールアミン(例えばN−メチルジエタノールアミン、N−プロピルジエタノールアミン、N−ブチルジエタノールアミン及びN−メチルジプロパノールアミン)及びN,N−ジアルキルアルカノールアミン(例えばN,N−ジメチルエタノールアミン)]及びこれらの塩類が挙げられる。   (C2) is, for example, a tertiary amino group-containing diol having 3 to 20 carbon atoms [N-alkyl dialkanolamine (for example, N-methyldiethanolamine, N-propyldiethanolamine, N-butyldiethanolamine and N-methyldipropanolamine) and N, N-dialkylalkanolamine (for example, N, N-dimethylethanolamine)] and salts thereof.

(c2)の塩類としては、炭素数1〜20のモノカルボン酸(ギ酸、酢酸及びプロパン酸等)等の中和剤による中和塩並びに硫酸ジメチル、炭酸ジメチル、メチルクロライド及びベンジルクロライド等の4級化剤による4級塩が挙げられる。
(c2)の中和剤としては、生成するポリウレタン樹脂の水性分散体の乾燥性及び乾燥後の耐水性の観点から、25℃における蒸気圧が高い化合物が好適である。このような観点から(c2)の中和剤としては、炭素数1〜10のモノカルボン酸(例えば酢酸及びプロパン酸等)が好ましく、特に好ましくはギ酸である。
Examples of the salts of (c2) include neutralized salts with neutralizing agents such as monocarboxylic acids having 1 to 20 carbon atoms (such as formic acid, acetic acid and propanoic acid), and 4 such as dimethyl sulfate, dimethyl carbonate, methyl chloride and benzyl chloride. A quaternary salt by a classifying agent can be mentioned.
As the neutralizing agent of (c2), a compound having a high vapor pressure at 25 ° C. is preferable from the viewpoint of the drying property of the aqueous dispersion of the polyurethane resin to be produced and the water resistance after drying. From such a viewpoint, the neutralizing agent (c2) is preferably a monocarboxylic acid having 1 to 10 carbon atoms (for example, acetic acid and propanoic acid), and particularly preferably formic acid.

ポリウレタン樹脂(U)中の、親水性基を含有する構成単位としては、生成するポリウレタン樹脂の水性分散体の分散性及び乾燥後の皮膜の耐水性とのバランスの観点から、ポリウレタン樹脂(U)の骨格中のアニオン性基をアンモニア若しくは炭素数1〜10のアミン化合物で中和した構成単位又は骨格中のカチオン性基を炭素数1〜10のモノカルボン酸で中和した構成単位であることが好ましい。   As the structural unit containing a hydrophilic group in the polyurethane resin (U), from the viewpoint of the balance between the dispersibility of the aqueous dispersion of the generated polyurethane resin and the water resistance of the film after drying, the polyurethane resin (U) A structural unit obtained by neutralizing an anionic group in the skeleton with ammonia or an amine compound having 1 to 10 carbon atoms, or a structural unit obtained by neutralizing a cationic group in the skeleton with a monocarboxylic acid having 1 to 10 carbon atoms. Is preferred.

本発明の(U)の製造において必要に応じて使用される鎖伸長剤(d)としては、水、炭素数2〜10のジアミン類(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、イソホロンジアミン、トルエンジアミン及びピペラジン)、ポリアルキレンポリアミン類(例えばジエチレントリアミン及びトリエチレンテトラミン)、ヒドラジン又はその誘導体(例えばアジピン酸ジヒドラジド等の二塩基酸ジヒドラジド)並びに炭素数2〜10のアミノアルコール類(例えばエタノールアミン、ジエタノールアミン、2−アミノ−2−メチルプロパノール及びトリエタノールアミン等)等が挙げられる。   The chain extender (d) used as necessary in the production of (U) of the present invention includes water, diamines having 2 to 10 carbon atoms (for example, ethylenediamine, propylenediamine, hexamethylenediamine, isophoronediamine, toluene). Diamines and piperazines), polyalkylene polyamines (for example, diethylenetriamine and triethylenetetramine), hydrazine or derivatives thereof (for example, dibasic acid dihydrazides such as adipic acid dihydrazide) and C2-C10 amino alcohols (for example, ethanolamine, diethanolamine). , 2-amino-2-methylpropanol, triethanolamine, etc.).

(U)の製造において必要に応じて使用される反応停止剤(e)としては、炭素数1〜8のモノアルコール類(メタノール、エタノール、イソプロパノール、セロソルブ類及びカルビトール類等)、炭素数1〜10のモノアミン類(モノメチルアミン、モノエチルアミン、モノブチルアミン、ジブチルアミン、モノオクチルアミン等のモノ又はジアルキルアミン;モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、ジイソプロパノールアミン等のモノ又はジアルカノールアミン等)が挙げられる。   As the reaction terminator (e) used as necessary in the production of (U), monoalcohols having 1 to 8 carbon atoms (methanol, ethanol, isopropanol, cellosolves, carbitols, etc.), carbon number 1 To 10 monoamines (mono- or dialkylamines such as monomethylamine, monoethylamine, monobutylamine, dibutylamine and monooctylamine; mono- or dialkanolamines such as monoethanolamine, diethanolamine and diisopropanolamine).

(U)の製造において必要に応じて使用されるその他の成分(f)としては、架橋剤、触媒、酸化防止剤、着色防止剤、遅延剤、可塑剤及び離型剤等が挙げられる。   Examples of the other component (f) used as necessary in the production of (U) include a crosslinking agent, a catalyst, an antioxidant, a coloring inhibitor, a retarder, a plasticizer, and a release agent.

本発明におけるポリウレタン樹脂(U)は、有機溶剤の非存在下に、好ましくは100〜250℃、更に好ましくは150℃〜250℃、特に好ましくは180℃〜220℃で、ウレタン化反応させて得られたポリウレタン樹脂であることが好ましい。本発明におけるポリウレタン樹脂(U)において、末端イソシアネート基含量を0.2mmol/g以下とする方法としては、以下の(1)〜(3)の方法が挙げられる。   The polyurethane resin (U) in the present invention is obtained by urethanation in the absence of an organic solvent, preferably at 100 to 250 ° C., more preferably at 150 to 250 ° C., particularly preferably at 180 to 220 ° C. It is preferable that it is the polyurethane resin obtained. In the polyurethane resin (U) in the present invention, examples of the method for setting the terminal isocyanate group content to 0.2 mmol / g or less include the following methods (1) to (3).

(1)原料中のイソシアネート基の当量数に対して、水酸基及びアミノ基の当量を0.9倍以上(好ましくは1倍以上)にする。
(2)反応停止剤(e)及び/又は水を添加して、イソシアネート基を反応させて消費させる。
(3)高温反応(例えば150〜250℃)によりビューレット結合及び/又はアロハネート結合を生成させ、イソシアネート基を消費させる。
(1) The equivalents of hydroxyl groups and amino groups are 0.9 times or more (preferably 1 time or more) with respect to the number of equivalents of isocyanate groups in the raw material.
(2) A reaction terminator (e) and / or water is added to react and consume isocyanate groups.
(3) A burette bond and / or an allophanate bond are generated by a high temperature reaction (for example, 150 to 250 ° C.), and the isocyanate group is consumed.

一般にポリウレタン樹脂は、イソシアネート基と水酸基の反応に由来するウレタン基と、イソシアネート基とアミノ基(又は水)の反応に由来するウレア基を有するが、ウレア基はウレタン基と比較して凝集力及び親水性が高いため、ウレア基の含量が高いポリウレタン樹脂は造膜性及び耐水性が劣る傾向がある。   Generally, a polyurethane resin has a urethane group derived from a reaction between an isocyanate group and a hydroxyl group, and a urea group derived from a reaction between the isocyanate group and an amino group (or water). Due to the high hydrophilicity, polyurethane resins having a high urea group content tend to have poor film-forming properties and water resistance.

本発明におけるポリウレタン樹脂(U)は、アミノ基を有する原料、原料中に含まれる水分及び/又は水中分散時の媒体の水と、イソシアネート基との反応に由来するウレア基が生成し得るが、造膜性及び耐水性の観点から、ウレア基の含量は0.1mmol/g以下が好ましく、更に好ましくは0.05mmol/g以下、特に好ましくは0.03mmol/g以下、最も好ましくは0.01mmol/g以下である。   In the polyurethane resin (U) in the present invention, a urea group derived from a reaction between an isocyanate group and a raw material having an amino group, water contained in the raw material and / or water of the medium at the time of dispersion in water, and an isocyanate group may be generated. From the viewpoint of film-forming properties and water resistance, the urea group content is preferably 0.1 mmol / g or less, more preferably 0.05 mmol / g or less, particularly preferably 0.03 mmol / g or less, most preferably 0.01 mmol. / G or less.

本発明におけるポリウレタン樹脂(U)において、ウレア基の含量を0.1mmol/g以下とする方法としては、以下の(1)〜(3)の方法が挙げられる。   In the polyurethane resin (U) in the present invention, examples of the method for setting the urea group content to 0.1 mmol / g or less include the following methods (1) to (3).

(1)ポリウレタン樹脂(U)の原料中のアミノ基の含量を0.1mmol/g以下にする。
(2)ポリウレタン樹脂(U)の原料中の水分含量を0.1mmol/g以下にする。
(3)ポリウレタン樹脂(U)のイソシアネート基含量を0.2mmol/g以下にする。
(1) The content of amino groups in the raw material of the polyurethane resin (U) is 0.1 mmol / g or less.
(2) The water content in the raw material of the polyurethane resin (U) is adjusted to 0.1 mmol / g or less.
(3) The isocyanate group content of the polyurethane resin (U) is 0.2 mmol / g or less.

本発明におけるポリウレタン樹脂(U)のMn[GPCによって、溶媒としてジメチルホルムアミド(以下、DMFと略記)を用い、標準ポリスチレンを基準にして測定されるもの]は、非架橋型(熱可塑性:架橋剤を使用しないタイプ)の場合には通常2,000 〜2,000,000又はそれ以上、好ましくは5,000〜500,000、更に好ましくは10,000〜100,000である。架橋型(架橋剤を使用するタイプ)の(U)は上記範囲より高いMnのもの、又はGPCで測定できない高いMnのものでもよい。   Mn of polyurethane resin (U) in the present invention [measured by GPC using dimethylformamide (hereinafter abbreviated as DMF) as a solvent and based on standard polystyrene] is a non-crosslinked type (thermoplastic: crosslinker). In the case of a type that does not use), it is usually 2,000 to 2,000,000 or more, preferably 5,000 to 500,000, and more preferably 10,000 to 100,000. (U) of a crosslinking type (a type using a crosslinking agent) may have a Mn higher than the above range or a high Mn that cannot be measured by GPC.

ウレタン化反応を行うための反応容器は、加熱、撹拌可能な反応容器であれば問題なく使用できるが、撹拌強度、密閉性及び加熱能力の観点から、一軸又は二軸の混練機を用いるのが好ましい。一軸又は二軸の混練機としては、コンティニアスニーダー[株栗本鐵工(株)製]及びPCM30[池貝(株)製]等が挙げられる。本発明におけるポリウレタン樹脂(U)は、ウレタン化反応率及び混合性の観点から一軸又は二軸の混練機中で150〜250℃でウレタン化反応させて得られたポリウレタン樹脂であることが好ましい。   The reaction vessel for performing the urethanization reaction can be used without any problem as long as it can be heated and stirred, but from the viewpoint of stirring strength, hermeticity and heating ability, a uniaxial or biaxial kneader is used. preferable. Examples of the uniaxial or biaxial kneader include a continuous kneader [manufactured by Kurimoto Seiko Co., Ltd.] and PCM30 [manufactured by Ikegai Co., Ltd.]. The polyurethane resin (U) in the present invention is preferably a polyurethane resin obtained by a urethanization reaction at 150 to 250 ° C. in a uniaxial or biaxial kneader from the viewpoint of the urethanization reaction rate and mixing properties.

以下に、ポリウレタン樹脂(U)を水分散したポリウレタン樹脂(U1)からなるポリウレタン樹脂水分散体を製造する方法を示すことにより本発明を更に詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail by showing a method for producing a polyurethane resin aqueous dispersion comprising a polyurethane resin (U1) in which a polyurethane resin (U) is dispersed in water.

本発明のポリウレタン水分散体の製造方法は、上記のポリウレタン樹脂(U)を、分散装置として静止型混合器(A)を用いてポリウレタン樹脂(U)の溶融温度未満の温度で水中に分散させることを特徴とする体積平均粒子径0.005〜5μmのポリウレタン樹脂粒子(U1)を含有するポリウレタン樹脂水分散体(Q)の製造方法である。   In the method for producing an aqueous polyurethane dispersion of the present invention, the above-mentioned polyurethane resin (U) is dispersed in water at a temperature lower than the melting temperature of the polyurethane resin (U) using a static mixer (A) as a dispersing device. This is a method for producing an aqueous polyurethane resin dispersion (Q) containing polyurethane resin particles (U1) having a volume average particle diameter of 0.005 to 5 μm.

ウレタン化反応後のポリウレタン樹脂(U)は、70〜280℃の溶融温度を有し、通常は室温では固状であり、粒径が、好ましくは0.2〜200mm、更に好ましくは0.2〜50mm、特に好ましくは0.2〜10mmの粒状であることが、静止型混合器(A)での処理のし易さという観点から好ましい。   The polyurethane resin (U) after the urethanization reaction has a melting temperature of 70 to 280 ° C., is usually solid at room temperature, and the particle size is preferably 0.2 to 200 mm, more preferably 0.2. From the viewpoint of ease of processing in the static mixer (A), a particle size of ˜50 mm, particularly preferably 0.2 to 10 mm is preferable.

ポリウレタン樹脂(U)を粒状にする手段としては、例えば裁断、ペレット化、粒子化、あるいは粉砕する等の手段を用いることができる。この粒状化は、水中あるいは、水の非存在下において実施することができる。
例えば、シート状に圧延したポリウレタン樹脂(U)をストランドカッターで短冊状にカットした後、回転刃で粒状にするという方法が例示される。
As means for granulating the polyurethane resin (U), means such as cutting, pelletizing, granulating, or pulverizing can be used. This granulation can be carried out in water or in the absence of water.
For example, the polyurethane resin (U) rolled into a sheet shape is cut into a strip shape with a strand cutter and then granulated with a rotary blade.

粒状に調整されたポリウレタン樹脂(U)を必要により中和しながら水で膨潤させた後、静止型混合器(A)に導入するが、(A)の主たる分散原理は、配管流路内に設けられた構造により、処理物が分割、転換、反転することにより、混合攪拌されるものである。   The polyurethane resin (U) adjusted to be granular is swollen with water while neutralizing as necessary, and then introduced into the static mixer (A). The main dispersion principle of (A) is According to the provided structure, the processed product is divided, converted, and inverted to be mixed and stirred.

ポリウレタン樹脂(U)の水による膨潤は、分散体であるポリウレタン樹脂(U)の分解や劣化等を防ぐ観点から、ポリウレタン樹脂(U)の溶融温度未満、好ましくは溶融温度よりも5℃以上低い温度で室温以上の温度、更に好ましくは溶融温度よりも10〜120℃低い温度で室温以上の温度で行うことが好ましい。   The swelling of the polyurethane resin (U) with water is less than the melting temperature of the polyurethane resin (U), preferably 5 ° C. or more lower than the melting temperature, from the viewpoint of preventing decomposition or deterioration of the polyurethane resin (U) as a dispersion. It is preferable that the temperature is higher than room temperature, more preferably 10 to 120 ° C. lower than the melting temperature.

静止型混合器(A)としては、スタティックミキサー(ノリタケカンパニー社製)等が例示される。   Examples of the static mixer (A) include a static mixer (manufactured by Noritake Company).

静止型混合器(A)を用いてポリウレタン樹脂(U)を分散処理する際の分散液の温度は、分散体であるポリウレタン樹脂(U)の分解や劣化等を防ぐ観点から、ポリウレタン樹脂(U)の溶融温度未満、好ましくは溶融温度よりも5℃以上低い温度で室温以上の温度、更に好ましくは溶融温度よりも10〜120℃低い温度で室温以上の温度であることが好ましい。   The temperature of the dispersion liquid when the polyurethane resin (U) is dispersed using the static mixer (A) is selected from the viewpoint of preventing decomposition and deterioration of the polyurethane resin (U) as a dispersion. It is preferable that the temperature is lower than the melting temperature, preferably 5 ° C. or more lower than the melting temperature and higher than room temperature, more preferably 10 to 120 ° C. lower than the melting temperature and higher than room temperature.

静止型混合器(A)に供給されるポリウレタン樹脂(U)と水の重量比は、目的とする水分散体の樹脂成分含有量によって適宜選択されるが、通常は、(U)/水=10/2〜10/100であり、好ましくは10/5〜10/50である。   The weight ratio of the polyurethane resin (U) and water supplied to the static mixer (A) is appropriately selected depending on the resin component content of the target aqueous dispersion. Usually, (U) / water = 10/2 to 10/100, preferably 10/5 to 10/50.

上記の方法によって得られるポリウレタン樹脂水分散体(Q)中のポリウレタン樹脂粒子(U1)の体積平均粒子径(Dv)は、通常0.005〜5μmとなるが、(Q)の分散安定性の向上の観点から、好ましくは0.005〜4μm、更に好ましくは0.02〜2μm、特に好ましくは0.03〜1μm、最も好ましくは0.03〜0.8μmである。   The volume average particle diameter (Dv) of the polyurethane resin particles (U1) in the polyurethane resin aqueous dispersion (Q) obtained by the above method is usually 0.005 to 5 μm, but the dispersion stability of (Q) From the viewpoint of improvement, it is preferably 0.005 to 4 μm, more preferably 0.02 to 2 μm, particularly preferably 0.03 to 1 μm, and most preferably 0.03 to 0.8 μm.

本発明におけるポリウレタン樹脂粒子(U1)の体積平均粒子径(Dv)は、レーザー回折粒度分布測定装置[例えば、LA−750{堀場制作所(株)製}]、又は光散乱粒度分布測定装置[例えば、ELS−8000{大塚電子(株)製}]を用いて測定できる。また、後述の個数平均粒子径(Dn)も同様の測定方法で測定できる。   The volume average particle diameter (Dv) of the polyurethane resin particles (U1) in the present invention is determined by a laser diffraction particle size distribution measuring device [for example, LA-750 {manufactured by Horiba, Ltd.}] or a light scattering particle size distribution measuring device [ For example, it can be measured using ELS-8000 {manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.}]. The number average particle diameter (Dn) described later can also be measured by the same measurement method.

静止型混合器(A)にて分散を行う際は、必要に応じて、pH調整剤、消泡剤酸化防止剤、着色防止剤、可塑剤及び離型剤等から選ばれる1種以上を添加することができる。また必要に応じて、分散後に濃縮又は希釈を行ってもよい。   When dispersing in the static mixer (A), if necessary, one or more selected from pH adjusters, antifoaming agents, anti-coloring agents, plasticizers, mold release agents, etc. are added. can do. Moreover, you may concentrate or dilute after dispersion | distribution as needed.

本発明の製造方法で得られたポリウレタン樹脂水分散体(Q)はその製造過程において、有機溶剤を実質的に使用しないため、残存する有機溶剤も実質的に存在しない。   Since the polyurethane resin aqueous dispersion (Q) obtained by the production method of the present invention does not substantially use an organic solvent in the production process, the remaining organic solvent is substantially absent.

本発明の製造方法で得られるポリウレタン樹脂水分散体(Q)の固形分濃度(水以外の成分の含有量)は、好ましくは20〜65重量%、更に好ましくは25〜55重量%である。固形分濃度は、水分散体約1gをペトリ皿上にうすく伸ばし、精秤した後、循環式定温乾燥機を用いて130℃で、45分間加熱した後の重量を精秤し、加熱前の重量に対する加熱後の残存重量の割合(百分率)を計算することにより得ることができる。   The solid content concentration (content of components other than water) of the polyurethane resin aqueous dispersion (Q) obtained by the production method of the present invention is preferably 20 to 65% by weight, more preferably 25 to 55% by weight. The solid concentration was about 1 g of the aqueous dispersion thinly spread on a Petri dish, weighed accurately, then weighed the weight after heating at 130 ° C for 45 minutes using a circulating constant temperature drier, before heating. It can be obtained by calculating the ratio (percentage) of the remaining weight after heating to the weight.

本発明の製造方法で得られるポリウレタン樹脂水分散体(Q)の粘度は、使用時の操作性の観点から、好ましくは10〜100,000mpa・s、更に好ましくは10〜5,000mpa・sである。粘度はB型回転粘度計を用いて、25℃の定温下で測定することができる。
本発明の製造方法で得られるポリウレタン樹脂水分散体(Q)のpHは、保存安定性の観点から、好ましくは2〜12、更に好ましくは4〜10である。pHは、pHMeterM−12[堀場製作所(株)製]で25℃で測定することができる。
The viscosity of the polyurethane resin aqueous dispersion (Q) obtained by the production method of the present invention is preferably 10 to 100,000 mpa · s, more preferably 10 to 5,000 mpa · s, from the viewpoint of operability during use. is there. The viscosity can be measured at a constant temperature of 25 ° C. using a B-type rotational viscometer.
The pH of the polyurethane resin aqueous dispersion (Q) obtained by the production method of the present invention is preferably 2 to 12, more preferably 4 to 10, from the viewpoint of storage stability. The pH can be measured at 25 ° C. with pHMeter M-12 [manufactured by Horiba, Ltd.].

本発明の製造方法で得られるポリウレタン樹脂水分散体(Q)は、通常、以下の(1)〜(3)の全てを満たすポリウレタン樹脂粒子(U1)を含有するポリウレタン樹脂水分散体である。
(1)ポリウレタン樹脂粒子(U1)の重量平均分子量/数平均分子量(以下、Mw/Mnと略記)が1.5〜3.5である。
(2)ポリウレタン樹脂粒子(U1)の体積平均粒子径(Dv)が0.005〜5μmである。
(3)ポリウレタン樹脂粒子(U1)の体積平均粒子径/個数平均粒子径(Dv/Dn)が1.2〜5である。
本発明のポリウレタン樹脂水分散体は、特に分散安定性及び乾燥後の樹脂物性に優れている。
The polyurethane resin aqueous dispersion (Q) obtained by the production method of the present invention is usually a polyurethane resin aqueous dispersion containing polyurethane resin particles (U1) that satisfy all of the following (1) to (3).
(1) The weight average molecular weight / number average molecular weight (hereinafter abbreviated as Mw / Mn) of the polyurethane resin particles (U1) is 1.5 to 3.5.
(2) The volume average particle diameter (Dv) of the polyurethane resin particles (U1) is 0.005 to 5 μm.
(3) Volume average particle diameter / number average particle diameter (Dv / Dn) of the polyurethane resin particles (U1) is 1.2 to 5.
The aqueous polyurethane resin dispersion of the present invention is particularly excellent in dispersion stability and resin physical properties after drying.

(1)のポリウレタン樹脂(U1)のMw/Mnは、好ましくは1.5〜3、更に好ましくは1.5〜2.5である。Mw/Mnが、この範囲であれば、分子量分布が狭いので乾燥後の樹脂物性及び乾燥時の造膜性が更に良好となる。尚、ポリウレタン樹脂(U1)のMw及びMnは、GPCによって、溶媒としてDMFを用い、標準ポリスチレンを基準にして測定される。
(2)のポリウレタン樹脂(U1)のDvは、分散安定性の向上の観点から、好ましくは0.005〜4μm、更に好ましくは0.02〜2μm、特に好ましくは0.03〜1μm、最も好ましくは0.03〜0.8μmである。
(3)のポリウレタン樹脂(U1)のDv/Dnは、好ましくは1.2〜4、更に好ましくは1.2〜3である。Dv/Dnが、この範囲であれば分散安定性及び乾燥時の造膜性が更に良好となる。
Mw / Mn of the polyurethane resin (U1) of (1) is preferably 1.5 to 3, and more preferably 1.5 to 2.5. If Mw / Mn is within this range, the molecular weight distribution is narrow, so that the resin physical properties after drying and the film-forming properties during drying are further improved. The Mw and Mn of the polyurethane resin (U1) are measured by GPC using DMF as a solvent and standard polystyrene.
Dv of the polyurethane resin (U1) of (2) is preferably 0.005 to 4 μm, more preferably 0.02 to 2 μm, particularly preferably 0.03 to 1 μm, most preferably from the viewpoint of improving dispersion stability. Is 0.03 to 0.8 μm.
The Dv / Dn of the polyurethane resin (U1) of (3) is preferably 1.2 to 4, more preferably 1.2 to 3. If Dv / Dn is within this range, the dispersion stability and the film-forming property during drying are further improved.

本発明のポリウレタン樹脂水分散体は、塗料組成物、接着剤組成物、繊維加工用のバインダー組成物(顔料捺染用バインダー組成物、不織布用バインダー組成物、補強繊維用集束剤組成物及び抗菌剤用バインダー組成物等)やコーティング組成物(防水コーティング組成物、撥水コーティング組成物及び防汚コーティング組成物等)及び人工皮革・合成皮革用原料組成物等に使用することができる。   The polyurethane resin aqueous dispersion of the present invention comprises a coating composition, an adhesive composition, a binder composition for fiber processing (a binder composition for pigment printing, a binder composition for nonwoven fabric, a sizing agent composition for reinforcing fibers, and an antibacterial agent). Binder composition, etc.), coating compositions (waterproof coating compositions, water repellent coating compositions, antifouling coating compositions, etc.), and artificial leather / synthetic leather raw material compositions.

塗料組成物には、必要によりその他の添加剤、例えば塗膜形成補助樹脂、架橋剤、顔料、顔料分散剤、粘度調整剤、消泡剤、レベリング剤、防腐剤、劣化防止剤、安定化剤及び凍結防止剤等の1種又は2種以上を添加することができる。   If necessary, the coating composition may contain other additives such as coating film forming auxiliary resins, crosslinking agents, pigments, pigment dispersants, viscosity modifiers, antifoaming agents, leveling agents, preservatives, deterioration inhibitors, stabilizers. And 1 type (s) or 2 or more types, such as an antifreezing agent, can be added.

抗菌剤用バインダー組成物、コーティング組成物及び人工皮革・合成皮革用原料組成物として用いる場合の、添加剤、処理液の濃度、繊維への適用手段、繊維への付着量及び処理条件等は、用途に応じて適宜採択することができる。   When used as a binder composition for an antibacterial agent, a coating composition, and a raw material composition for artificial leather / synthetic leather, the additive, the concentration of the treatment liquid, the means for application to the fiber, the amount of adhesion to the fiber and the treatment conditions are It can be appropriately selected depending on the application.

以下、実施例を以て本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されない。以下、部は重量部を、%は重量%を意味する。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention concretely, this invention is not limited to these. Hereinafter, “part” means “part by weight” and “%” means “% by weight”.

溶融温度の測定法は、前述のように、JIS K7210(プラスチック−熱可塑性プラスチックのメルトマスフローレイトの試験方法)に準拠し、「メルトインデクサーI型」(テスター産業株製)を用いて、荷重2.16kgにてメルトマスフローが10g/10minとなる温度を溶融温度とした。   As described above, the melting temperature is measured in accordance with JIS K7210 (Testing method for melt mass flow rate of plastic-thermoplastic plastic) and using “melt indexer type I” (manufactured by Tester Sangyo Co., Ltd.) The temperature at which the melt mass flow was 10 g / 10 min at 2.16 kg was taken as the melting temperature.

実施例1
2軸混練機のKRCニーダー[栗本鐵工(株)製]に、Mnが1,000のポリカーボネートジオール「旭化成PCDL−T4671」[旭化成ケミカルズ(株)製]189.0部、2,2−ジメチロールプロピオン酸(以下、DMPAと略記)21.5部及び4,4−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(以下、水添MDIと略記)90.2部を窒素雰囲気下で導入した。その後220℃に加熱し、10分間混練してウレタン化反応を行った。反応物を取り出し、180℃に熱した加圧プレス機で圧延後、角形ペレット機[(株)ホーライ製]にて裁断してポリウレタン樹脂(U−1)を得た。続いて、裁断したポリウレタン樹脂(U−1)300.7部、90℃のイオン交換水688.4部及び25%アンモニア水(中和剤)10.9部を混合し、90℃で10分間(U−1)を中和及びイオン交換水で膨潤させた後、120℃の条件下でスタティックミキサー(ノリタケカンパニー社製:エレメント数16段)で分散させてポリウレタン樹脂水分散体(Q−1)1,000部を得た。各工程における条件及び分析値等を表1に示す。
Example 1
To a KRC kneader [manufactured by Kurimoto Seiko Co., Ltd.] of a biaxial kneader, a polycarbonate diol having an Mn of 1,000 “Asahi Kasei PCDL-T4671” [manufactured by Asahi Kasei Chemicals] 189.0 parts, 2,2-di 21.5 parts of methylolpropionic acid (hereinafter abbreviated as DMPA) and 90.2 parts of 4,4-dicyclohexylmethane diisocyanate (hereinafter abbreviated as hydrogenated MDI) were introduced under a nitrogen atmosphere. Thereafter, the mixture was heated to 220 ° C. and kneaded for 10 minutes to conduct a urethanization reaction. The reaction product was taken out, rolled with a pressure press machine heated to 180 ° C., and then cut with a square pellet machine (manufactured by Horai Co., Ltd.) to obtain a polyurethane resin (U-1). Subsequently, 300.7 parts of the cut polyurethane resin (U-1), 688.4 parts of 90 ° C. ion-exchanged water and 10.9 parts of 25% aqueous ammonia (neutralizing agent) were mixed, and the mixture was stirred at 90 ° C. for 10 minutes. After swelling (U-1) with neutralized and ion-exchanged water, it was dispersed with a static mixer (manufactured by Noritake Company: 16 elements) under a condition of 120 ° C. to obtain a polyurethane resin aqueous dispersion (Q-1). ) 1,000 parts were obtained. Table 1 shows conditions, analysis values, and the like in each step.

比較例1
撹拌機及び加熱器を備えた簡易加圧反応装置に、Mnが2,000のポリカーボネートジオール「旭化成PCDL−T4672」[旭化成ケミカルズ(株)製]183.8部、DMPA21.8部、水添MDI100.0部及びアセトン204.1部を窒素を導入しながら仕込んだ。その後85℃に加熱し、10時間かけてウレタン化反応を行い、プレポリマーを製造した。ウレタン化反応終了時の樹脂固形分のイソシアネート含量は0.83mmol/gであった。反応混合物を40℃に冷却後、簡易加圧反応装置内で撹拌しながらトリエチルアミン(中和剤)16.4部及び水683.6部を加えた。続いて、減圧下に65℃で8時間かけてアセトンを除去し、ポリウレタン樹脂水分散体1,000部を得た。各工程における条件及び分析値等を表1に示す。尚、表1中の比較例1における(U)のNCO含量は、プレポリマーのイソシアネート含量を示し、(U)の溶融温度は最終的に得られたポリウレタン樹脂水分散体の乾燥物の溶融温度を示す。
Comparative Example 1
In a simple pressure reactor equipped with a stirrer and a heater, a polycarbonate diol having an Mn of 2,000 "Asahi Kasei PCDL-T4672" [Asahi Kasei Chemicals Co., Ltd.] 183.8 parts, DMPA 21.8 parts, hydrogenated MDI100 0.0 part and 204.1 parts of acetone were charged while introducing nitrogen. Thereafter, the mixture was heated to 85 ° C. and subjected to urethanization reaction for 10 hours to produce a prepolymer. The isocyanate content of the resin solid content at the end of the urethanization reaction was 0.83 mmol / g. After cooling the reaction mixture to 40 ° C., 16.4 parts of triethylamine (neutralizing agent) and 683.6 parts of water were added while stirring in a simple pressure reactor. Subsequently, acetone was removed under reduced pressure at 65 ° C. over 8 hours to obtain 1,000 parts of a polyurethane resin aqueous dispersion. Table 1 shows conditions, analysis values, and the like in each step. The NCO content of (U) in Comparative Example 1 in Table 1 indicates the isocyanate content of the prepolymer, and the melting temperature of (U) is the melting temperature of the dried polyurethane resin aqueous dispersion finally obtained. Indicates.

上記で得られた水分散体について、以下の測定方法で測定した各物性値を表1に示す。
<Mw及びMn>
水分散体を、DMF中にポリウレタン樹脂固形分が0.0125重量%となるように加えて、常温で1時間撹拌後、0.3μmの孔径のフィルターで加圧ろ過して、得られたろ液に含まれているウレタン樹脂を、DMFを溶媒として分子量標準としてポリスチレンを用いて、GPCにより測定した。
<Dv及びDn>
ポリウレタン樹脂水分散体を、イオン交換水でポリウレタン樹脂の固形分が0.01重量%となるよう希釈した後、光散乱粒度分布測定装置[ELS−8000{大塚電子(株)製}]を用いて測定した。
<分散体の臭気>
25℃に温調したポリウレタン樹脂水分散体の溶剤臭気を官能評価した。溶剤臭気が感じられない場合は○、溶剤臭気が感じられた場合を×とする。
<分散体の分散安定性>
25℃に温調したポリウレタン樹脂水分散体を12時間静置しておき、沈降物の発生を目視にて評価した。沈降物が発生しない場合を○、沈降物が発生した場合を×とした。
Table 1 shows physical property values of the aqueous dispersion obtained above, measured by the following measurement methods.
<Mw and Mn>
The aqueous dispersion was added to DMF so that the solid content of the polyurethane resin was 0.0125% by weight, stirred at room temperature for 1 hour, and then filtered under pressure with a filter having a pore size of 0.3 μm, and the resulting filtrate was obtained. The urethane resin contained in was measured by GPC using DMF as a solvent and polystyrene as a molecular weight standard.
<Dv and Dn>
After diluting the polyurethane resin aqueous dispersion with ion-exchanged water so that the solid content of the polyurethane resin is 0.01% by weight, a light scattering particle size distribution analyzer [ELS-8000 {manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.}] is used. Measured.
<Odor of dispersion>
The solvent odor of the polyurethane resin aqueous dispersion adjusted to 25 ° C. was subjected to sensory evaluation. When the solvent odor is not felt, it is marked as ◯, and when the solvent odor is felt, it is marked as x.
<Dispersion stability of dispersion>
The polyurethane resin aqueous dispersion whose temperature was adjusted to 25 ° C. was allowed to stand for 12 hours, and the occurrence of sediment was visually evaluated. The case where no sediment was generated was marked as ◯, and the case where sediment was generated was marked as x.

<乾燥皮膜の物性(100%応力、引張強度及び破断伸び)>
JIS K7311に記載の5.引張試験に基づいて行った。測定試料は、ポリウレタン樹脂水分散体10部とN−メチルピロリドン1部を均一に混合し、10cm×20cm×1cmのポリプロピレン製モールドに、水分乾燥後のフィルム膜厚が200μmになる量を流し込み、室温で12時間、循風乾燥機で105℃で3時間加熱乾燥することによって得られるフィルムを基に、JIS K7311に記載の5.1試験片に基づき作製した。
<乾燥皮膜の耐水性>
前記の乾燥皮膜の物性測定と同様にして得られたフィルム上を、イオン交換水に24時間浸漬した後、取り出したフィルムの状態を目視により評価した。まったく変化しない場合は◎、白化が見られる場合は○、白化し原型をとどめていない場合は×とした。
<分散体の低温乾燥性>
ポリウレタン樹脂水分散体10部を、10cm×20cm×1cmのポリプロピレン製モールドに、水分乾燥後のフィルム膜厚が200μmになる量を流し込み、室温で48時間乾燥後に造膜しているかどうかを判定した。造膜している場合は◎、造膜していない場合は△とした。
<Physical properties of dry film (100% stress, tensile strength and elongation at break)>
5. According to JIS K7311 Based on a tensile test. The measurement sample was uniformly mixed with 10 parts of a polyurethane resin aqueous dispersion and 1 part of N-methylpyrrolidone, and poured into a polypropylene mold having a size of 10 cm × 20 cm × 1 cm so that the film thickness after moisture drying was 200 μm. Based on the film obtained by heating and drying at 105 ° C. for 3 hours at room temperature for 12 hours at room temperature and based on the 5.1 test piece described in JIS K7311.
<Water resistance of dry film>
The film obtained in the same manner as the measurement of physical properties of the dried film was immersed in ion-exchanged water for 24 hours, and then the state of the film taken out was visually evaluated. When it did not change at all, ◎, when whitening was observed, ◯, when whitening did not remain the original, ×.
<Low temperature drying property of dispersion>
10 parts of polyurethane resin aqueous dispersion was poured into a 10 cm × 20 cm × 1 cm polypropylene mold in such an amount that the film thickness after drying with water was 200 μm, and it was determined whether or not the film was formed after drying at room temperature for 48 hours. . In the case of film formation, ◎, and in the case of no film formation, Δ.

Figure 2012158642
Figure 2012158642

本発明の製造方法で得られたポリウレタン樹脂水分散体は、塗料組成物、接着剤組成物及び繊維加工用のバインダーとして好適に使用できる。   The aqueous polyurethane resin dispersion obtained by the production method of the present invention can be suitably used as a coating composition, an adhesive composition, and a binder for fiber processing.

Claims (8)

有機溶剤を使用せずに得られた末端イソシアネート基含量が0.2mmol/g以下であるポリウレタン樹脂(U)を、ポリウレタン樹脂(U)の溶融温度未満の温度で水を用いて膨潤させた後、分散装置として静止型混合器(A)を用いてポリウレタン樹脂(U)の溶融温度未満の温度で水中に分散させることを特徴とする体積平均粒子径0.005〜5μmのポリウレタン樹脂粒子(U1)を含有するポリウレタン樹脂水分散体(Q)の製造方法。   After the polyurethane resin (U) having a terminal isocyanate group content of 0.2 mmol / g or less obtained without using an organic solvent is swollen with water at a temperature lower than the melting temperature of the polyurethane resin (U). The polyurethane resin particles (U1) having a volume average particle diameter of 0.005 to 5 μm, which are dispersed in water at a temperature lower than the melting temperature of the polyurethane resin (U) using a static mixer (A) as a dispersing device ) -Containing polyurethane resin aqueous dispersion (Q). 前記ポリウレタン樹脂(U)が、70〜280℃の溶融温度を有し、粒径が0.2〜200mmの粒状である請求項1記載のポリウレタン樹脂水分散体の製造方法。   The method for producing an aqueous polyurethane resin dispersion according to claim 1, wherein the polyurethane resin (U) has a melting temperature of 70 to 280 ° C. and has a particle size of 0.2 to 200 mm. 前記ポリウレタン樹脂(U)が、ポリオールとポリイソシアネートを一軸又は二軸の混練機中で100〜250℃でウレタン化反応させて得られたポリウレタン樹脂である請求項1又は2記載のポリウレタン樹脂水分散体の製造方法。   The polyurethane resin water dispersion according to claim 1 or 2, wherein the polyurethane resin (U) is a polyurethane resin obtained by urethanating a polyol and a polyisocyanate at 100 to 250 ° C in a uniaxial or biaxial kneader. Body manufacturing method. 前記ウレタン化反応に引き続いて、前記ポリウレタン樹脂(U)の粒径を0.2〜200mmにする粒状化及びポリウレタン樹脂水分散体(Q)の製造を連続で行う請求項3記載のポリウレタン樹脂水分散体の製造方法。   4. The polyurethane resin water according to claim 3, wherein, following the urethanization reaction, granulation to make the particle size of the polyurethane resin (U) 0.2 to 200 mm and production of the polyurethane resin water dispersion (Q) are continuously performed. A method for producing a dispersion. 前記ポリウレタン樹脂(U)が、親水性基を含有する構成単位を含有し、親水性基の含有量が、ポリウレタン樹脂(U)の重量に基づいて5重量%以下である請求項1〜4のいずれか記載のポリウレタン樹脂水分散体の製造方法。   The polyurethane resin (U) contains a structural unit containing a hydrophilic group, and the content of the hydrophilic group is 5% by weight or less based on the weight of the polyurethane resin (U). The manufacturing method of the polyurethane resin water dispersion in any one. 前記親水性基を含有する構成単位が、前記ポリウレタン樹脂(U)の骨格中のアニオン性基をアンモニア若しくは炭素数1〜10のアミン化合物で中和した構成単位又はカチオン性基を炭素数1〜10のモノカルボン酸で中和した構成単位である請求項5記載のポリウレタン樹脂水分散体の製造方法。   The structural unit containing the hydrophilic group is a structural unit or cationic group obtained by neutralizing an anionic group in the skeleton of the polyurethane resin (U) with ammonia or an amine compound having 1 to 10 carbon atoms. The process for producing an aqueous polyurethane resin dispersion according to claim 5, which is a structural unit neutralized with 10 monocarboxylic acids. 前記ポリウレタン樹脂(U)中に含まれるウレア基の含量が0.1mmol/g以下である請求項1〜6のいずれか記載のポリウレタン樹脂水分散体の製造方法。   The method for producing an aqueous polyurethane resin dispersion according to any one of claims 1 to 6, wherein the content of urea groups contained in the polyurethane resin (U) is 0.1 mmol / g or less. 請求項1〜7のいずれか記載の製造方法で得られ、以下の(1)〜(3)の全てを満たすポリウレタン樹脂粒子(U1)を含有するポリウレタン樹脂水分散体。
(1)ポリウレタン樹脂粒子(U1)の重量平均分子量/数平均分子量(Mw/Mn)が1.5〜3.5である。
(2)ポリウレタン樹脂粒子(U1)の体積平均粒子径(Dv)が0.005〜5μmである。
(3)ポリウレタン樹脂粒子(U1)の体積平均粒子径/個数平均粒子径(Dv/Dn)が1.2〜5である。
A polyurethane resin aqueous dispersion containing polyurethane resin particles (U1) obtained by the production method according to claim 1 and satisfying all of the following (1) to (3).
(1) The weight average molecular weight / number average molecular weight (Mw / Mn) of the polyurethane resin particles (U1) is 1.5 to 3.5.
(2) The volume average particle diameter (Dv) of the polyurethane resin particles (U1) is 0.005 to 5 μm.
(3) Volume average particle diameter / number average particle diameter (Dv / Dn) of the polyurethane resin particles (U1) is 1.2 to 5.
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