JP2015193763A - Urethane resin and emulsion of the same - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain an urethane resin having no hydrolyzability and exhibiting sufficient flame retardancy by the resin alone.SOLUTION: There is provided an urethane resin having at least a structural unit derived from a diol represented by the following formula (1) and a structural unit derived from a polyfunctional isocyanate. (In the formula (1), Rto Rmay be different from each other and represent a group selected from a hydrogen atom, a hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms or a halogen atom; R9 represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a phenyl group or a phenoxy group; X each independently represents a group selected from a direct bond, a divalent hydrocarbon group having 1 to 13 carbon atoms, -O-, -S-, -SO- and -CO-; and n represents a number of 1 to 20.)

Description

この発明は、難燃性を有するウレタン樹脂、及びそのエマルジョンに関する。   The present invention relates to a flame retardant urethane resin and an emulsion thereof.

ウレタン樹脂は、種々の分野に使用されているが、その中でもOA機器、家電製品等に使用されているウレタン樹脂には、部品の誤動作による異常加熱を原因とする着火を防止するため、難燃性が要求されるものがある。
難燃性を付与する方法としては、ハロゲン系、リン系、金属水酸化物等の難燃剤を樹脂に添加する方法が知られている。しかし、これらの方法は、難燃剤のブリードアウトや、難燃剤による樹脂の可塑化等の問題が生じる場合がある。
Urethane resins are used in various fields. Among them, urethane resins used in OA equipment, home appliances, etc. are flame retardant in order to prevent ignition due to abnormal heating due to malfunction of parts. There is something that requires sex.
As a method of imparting flame retardancy, a method of adding a flame retardant such as a halogen series, a phosphorus series, or a metal hydroxide to a resin is known. However, these methods may cause problems such as bleed out of the flame retardant and plasticization of the resin by the flame retardant.

この問題に対し、難燃性の成分を樹脂に結合させる方法が検討されている。例えば、このような難燃性樹脂として、特許文献1に、リン含有ジオール、カルボン酸基含有ジオールと、ジイソシアネトートから得られる難燃性を有するウレタン樹脂が開示されている。このリン含有ジオールとしては、ジエチル―N,N―ビス(2−ヒドロキシエチル)メチルフォスフォネート、n−ブチル−ビス(3−ヒドロキシプロピル)ホスフィノキシドが例示されている。   In order to solve this problem, a method of bonding a flame retardant component to a resin has been studied. For example, as such a flame retardant resin, Patent Document 1 discloses a flame retardant urethane resin obtained from a phosphorus-containing diol, a carboxylic acid group-containing diol, and diisocyanate. Examples of the phosphorus-containing diol include diethyl-N, N-bis (2-hydroxyethyl) methyl phosphonate and n-butyl-bis (3-hydroxypropyl) phosphinoxide.

また、引用文献2において、含リン多価カルボン酸化合物あるいはそのカルボキシル基をエステル化した化合物を共重合したポリエステルジオールを用いた難燃性を有するウレタン樹脂が開示されている。   Further, in Cited Document 2, a flame retardant urethane resin using a polyester diol obtained by copolymerizing a phosphorus-containing polyvalent carboxylic acid compound or a compound obtained by esterifying the carboxyl group is disclosed.

特開2003−104581号公報JP 2003-104581 A 特開2003−246831号公報JP 2003-246831 A

本発明者らの詳細な検討によれば、上記特許文献1、2において開示されている技術には次のような問題点があるものと考えられる。即ち、特許文献1に記載されているウレタン樹脂においては、実施例においてコーティング剤を調整し、得られたコーティング剤について難燃性を評価している。そして、このコーティング剤を調整する際、補強剤としてエポキシシランを使用することにより難燃性を得ているものと考えられる。しかしながら、特許文献1に記載のウレタン樹脂そのものは、十分な難燃性を有さないおそれがある。   According to detailed examinations by the present inventors, it is considered that the techniques disclosed in Patent Documents 1 and 2 have the following problems. That is, in the urethane resin described in Patent Document 1, the coating agent is adjusted in the examples, and the obtained coating agent is evaluated for flame retardancy. And when adjusting this coating agent, it is thought that the flame retardance is acquired by using an epoxy silane as a reinforcing agent. However, the urethane resin itself described in Patent Document 1 may not have sufficient flame retardancy.

また、特許文献2に記載されているウレタン樹脂は、ポリエステルジオールを用いるため、ポリエステル系ウレタン樹脂となる。これはポリエステル構造を有するため、加水分解性という問題点を有することとなる。また、この特許文献2に記載のウレタン樹脂を実施例において難燃性評価を行う際、難燃剤であるポリリン酸アンモニウムを加えており、ウレタン樹脂そのものの難燃性は十分でないおそれがある。   Moreover, since the urethane resin described in Patent Document 2 uses a polyester diol, it becomes a polyester-based urethane resin. Since this has a polyester structure, it has a problem of hydrolyzability. Moreover, when evaluating the flame retardancy of the urethane resin described in Patent Document 2 in Examples, ammonium polyphosphate as a flame retardant is added, and the flame retardancy of the urethane resin itself may not be sufficient.

そこで、この発明は、加水分解性を有さず、かつ、ウレタン樹脂単独であっても十分難燃性を示すウレタン樹脂を得ることを目的とする。また、この発明は、このウレタン樹脂を用いて得られる水性ウレタン樹脂エマルジョンを提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to obtain a urethane resin that does not have hydrolyzability and exhibits sufficient flame retardancy even with a urethane resin alone. Another object of the present invention is to provide an aqueous urethane resin emulsion obtained using this urethane resin.

本発明者らは前記課題に鑑み鋭意検討を重ねたところ、ジオール成分として、エステル基を有さず、芳香族基を有する特定のリン含有ジオールを用いることにより、十分な難燃性を有するウレタン樹脂が得られることを見いだし、本発明を完成させた。すなわち、本発明の要旨は下記[1]〜[8]に存する。   The present inventors have made extensive studies in view of the above problems, and as a diol component, urethane having sufficient flame retardancy is obtained by using a specific phosphorus-containing diol having no ester group and having an aromatic group. The inventors found that a resin was obtained and completed the present invention. That is, the gist of the present invention resides in the following [1] to [8].

[1]少なくとも下記式(1)で表されるジオールに由来する構造単位と多官能イソシアネートに由来する構造単位とを有するウレタン樹脂。

Figure 2015193763
(上記式(1)中、R〜Rは互いに異なっていてもよく、水素原子、炭素数1〜12の炭化水素基又はハロゲン元素から選ばれる基であり、Rは水素原子、炭素数1〜10のアルキル基、フェニル基又はフェノキシ基であり、Xはそれぞれ独立して直接結合、炭素数1〜13の2価の炭化水素基、−O−、−S−、−SO−及び−CO−から選ばれる基であり、nは1〜20の数である。)
[2]重量平均分子量(Mw)が6,000〜200,000である、[1]に記載のウレタン樹脂。
[3]全ジオールに由来する構造単位に対し、前記式(1)で表されるジオールに由来する構造単位を、30.0重量%以上有する、[1]又は[2]に記載のウレタン樹脂。
[4]前記式(1)中、R〜Rは互いに異なっていてもよく、水素原子、メチル基又はハロゲン元素から選ばれる基であり、Rは水素原子、炭素数1〜4のアルキル基、フェニル基又はフェノキシ基である、[1]〜[3]のいずれか1項に記載のウレタン樹脂。
[5]前記多官能イソシアネートが、ヘキサメチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタン−4,4−ジイソシアネート及びイソホロンジイソシアネートからなる群のうちの少なくとも1つである、[1]〜[4]のいずれか1項に記載のウレタン樹脂。
[6]更に下記式(2)で表されるカルボキシル基を有するジオールに由来する構造単位を有する、[1]〜[5]のいずれか1項に記載のウレタン樹脂。
Figure 2015193763
(式(2)中、R11は炭素数1〜4のアルキル基である。)
[7]リン原子の含有量が2.5〜6.5重量%である、[1]〜[6]のいずれか1項に記載のウレタン樹脂。
[8][1]〜[7]のいずれか1項に記載のポリウレタンを水に分散してなる水性ウレタン樹脂エマルジョン。 [1] A urethane resin having at least a structural unit derived from a diol represented by the following formula (1) and a structural unit derived from a polyfunctional isocyanate.
Figure 2015193763
(In the above formula (1), R 1 to R 8 may be different from each other and are a group selected from a hydrogen atom, a hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms or a halogen element, and R 9 is a hydrogen atom, carbon. C 1 -C 10 alkyl, phenyl or phenoxy group, X is independently a direct bond, a divalent hydrocarbon group having 1 to 13 carbon atoms, -O -, - S -, - SO 2 - And -CO-, and n is a number from 1 to 20.)
[2] The urethane resin according to [1], which has a weight average molecular weight (Mw) of 6,000 to 200,000.
[3] The urethane resin according to [1] or [2], having 30.0% by weight or more of the structural unit derived from the diol represented by the formula (1) with respect to the structural unit derived from all diols. .
[4] In the formula (1), R 1 to R 8 may be different from each other and are a group selected from a hydrogen atom, a methyl group, or a halogen element, and R 9 is a hydrogen atom, having 1 to 4 carbon atoms. The urethane resin according to any one of [1] to [3], which is an alkyl group, a phenyl group, or a phenoxy group.
[5] Any of [1] to [4], wherein the polyfunctional isocyanate is at least one selected from the group consisting of hexamethylene diisocyanate, trimethylhexamethylene diisocyanate, dicyclohexylmethane-4,4-diisocyanate and isophorone diisocyanate. Or urethane resin according to item 1.
[6] The urethane resin according to any one of [1] to [5], further having a structural unit derived from a diol having a carboxyl group represented by the following formula (2).
Figure 2015193763
(In Formula (2), R 11 is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.)
[7] The urethane resin according to any one of [1] to [6], wherein the phosphorus atom content is 2.5 to 6.5% by weight.
[8] An aqueous urethane resin emulsion obtained by dispersing the polyurethane according to any one of [1] to [7] in water.

この発明のウレタン樹脂は、難燃性に優れる。また、このウレタン樹脂は水性ウレタン樹脂エマルジョンとして用いることができ、特にコーティング剤、繊維加工剤、高分子難燃剤として有用である。   The urethane resin of this invention is excellent in flame retardancy. The urethane resin can be used as an aqueous urethane resin emulsion, and is particularly useful as a coating agent, a fiber processing agent, and a polymer flame retardant.

この発明にかかるウレタン樹脂は、特定のジオールに由来する構造単位と多官能イソシアネートに由来する構造単位とを有する樹脂である。この特定のジオールは、下記式(1)に示す芳香族基を有するリン系ジオールである。   The urethane resin according to the present invention is a resin having a structural unit derived from a specific diol and a structural unit derived from a polyfunctional isocyanate. This specific diol is a phosphorus diol having an aromatic group represented by the following formula (1).

Figure 2015193763
Figure 2015193763

なお、上記式 (1)中、R〜Rは互いに異なっていてもよく、水素原子、炭素数1〜12の炭化水素基又はハロゲン元素から選ばれる基であり、Rは水素原子、炭素数1〜10のアルキル基、フェニル基又はフェノキシ基であり、Xはそれぞれ独立して直接結合、炭素数1〜13の2価の炭化水素基、−O−、−S−、−SO−及び−CO−から選ばれる基であり、nは1〜20の数である。 In the above formula (1), R 1 to R 8 may be different from each other, and are a hydrogen atom, a group having 1 to 12 carbon atoms or a halogen element, and R 9 is a hydrogen atom, An alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a phenyl group or a phenoxy group, wherein X is independently a direct bond, a divalent hydrocarbon group having 1 to 13 carbon atoms, -O-, -S-, -SO 2. -Is a group selected from -CO-, and n is a number from 1 to 20.

本願発明にかかるウレタン樹脂は、多官能イソシアネート(a)とジオール(b)とを反応させて得られる重合体である。前記多官能イソシアネート(a)としては、各種の脂肪族、脂環式、芳香族等の有機系のジイソシアネートがあげられる。このジイソシアネート化合物の具体例としては、ヘキサメチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタン−4,4’−ジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、1,3−シクロヘキシレンジイソシアネート、1,4−シクロヘキシレンジイソシアネート、2,4−トリレンジイソシアネート、2,6−トリレンジイソシアネート、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、2,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、2,2’−ジフェニルメタンジイソシアネート等を挙げることができ、これらの中でも、ヘキサメチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタン−4,4−ジイソシアネート及びイソホロンジイソシアネートからなる群のうちの少なくとも1つが、熱および光に対して黄変性が少ない点で特に好ましい。   The urethane resin according to the present invention is a polymer obtained by reacting a polyfunctional isocyanate (a) and a diol (b). Examples of the polyfunctional isocyanate (a) include various aliphatic, alicyclic and aromatic organic diisocyanates. Specific examples of this diisocyanate compound include hexamethylene diisocyanate, trimethylhexamethylene diisocyanate, dicyclohexylmethane-4,4′-diisocyanate, isophorone diisocyanate, 1,3-cyclohexylene diisocyanate, 1,4-cyclohexylene diisocyanate, 2,4. -Tolylene diisocyanate, 2,6-tolylene diisocyanate, 4,4'-diphenylmethane diisocyanate, 2,4'-diphenylmethane diisocyanate, 2,2'-diphenylmethane diisocyanate, among these, hexamethylene diisocyanate , Trimethylhexamethylene diisocyanate, dicyclohexylmethane-4,4-diisocyanate and isophorone diisocyanate At least one of the group consisting of bets, but particularly preferable because yellowing is small with respect to heat and light.

前記ジオール(b)は、少なくとも2つの水酸基を有する化合物であり、リン酸エステル構造を有するジオール(b−1)、カルボキシル基を有するジオール(b−2)、ポリカーボネート基を有するジオール、その他のジオール等があげられる。この中でも、リン酸エステル構造を有するジオール(b−1)を用いることが必要であり、さらに、カルボキシル基を有するジオール(b−2)を併用することがより好ましい。   The diol (b) is a compound having at least two hydroxyl groups, a diol (b-1) having a phosphate ester structure, a diol (b-2) having a carboxyl group, a diol having a polycarbonate group, and other diols. Etc. Among these, it is necessary to use the diol (b-1) having a phosphate ester structure, and it is more preferable to use a diol (b-2) having a carboxyl group in combination.

前記リン酸エステル構造を有するジオール(b−1)とは、リン酸エステル基を有するジオールであり、上記した式(1)で表される化合物を用いる。このジオールは、複数の芳香族基とリンを有するので、より高い難燃性を得ることができる。   The diol (b-1) having a phosphate ester structure is a diol having a phosphate ester group, and a compound represented by the above formula (1) is used. Since this diol has a plurality of aromatic groups and phosphorus, higher flame retardancy can be obtained.

前記式(1)で表される化合物のうち、R〜Rは互いに異なっていてもよく、水素原子、メチル基又はハロゲン元素から選ばれる基であり、Rは水素原子、炭素数1〜4のアルキル基、フェニル基又はフェノキシ基である化合物は、難燃性と耐水性の点でより好ましく、そのような化合物の具体的な例として、下記式(3)で示される化合物があげられる。この式(3)で示される化合物のうち、製品として入手可能なものの例としてはFRX Polymers社製:OL1001(商品名)、OL3001(商品名)等が挙げられる。

Figure 2015193763
Among the compounds represented by the formula (1), R 1 to R 8 may be different from each other and are a group selected from a hydrogen atom, a methyl group or a halogen element, and R 9 is a hydrogen atom, having 1 carbon atom. Compounds having an alkyl group of ˜4, a phenyl group or a phenoxy group are more preferable in terms of flame retardancy and water resistance, and specific examples of such compounds include compounds represented by the following formula (3). It is done. Among the compounds represented by the formula (3), examples of those that can be obtained as a product include: OL1001 (trade name), OL3001 (trade name) manufactured by FRX Polymers.
Figure 2015193763

リン酸エステル構造を有するジオール(b−1)としては、前記の式(1)で示される化合物以外に、ジエチル−N,N−ビス(2ヒドロキシエチル)メチルフォスフォネート、n−ブチルービス(3−ヒドロキシプロビル)オスフォノキシド等を併用することができる。   As the diol (b-1) having a phosphate ester structure, in addition to the compound represented by the formula (1), diethyl-N, N-bis (2hydroxyethyl) methyl phosphonate, n-butyl-bis (3 -Hydroxyprovir) osphonoxide and the like can be used in combination.

前記カルボキシル基を有するジオール(b−2)は、カルボキシル基を有し、かつ水酸基を2個有する化合物であれば特に制限されないが、下記式(2)で表される化合物が好ましい。   The diol (b-2) having a carboxyl group is not particularly limited as long as it is a compound having a carboxyl group and having two hydroxyl groups, but a compound represented by the following formula (2) is preferable.

Figure 2015193763
Figure 2015193763

なお、式(2)中、R14は炭素数1〜4のアルキル基である。 In formula (2), R 14 is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.

このような化合物の例としては、ジメチロールプロピオン酸、ジメチロールブタン酸、ジメチロールヘキサン酸等のジメチロールアルカン酸等があげられる。   Examples of such compounds include dimethylol alkanoic acids such as dimethylolpropionic acid, dimethylolbutanoic acid, and dimethylolhexanoic acid.

前記その他のジオールとしては、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、ジエチレングリコール、トリメチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラメチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、シクロヘキサンジメタノール、メチルペンタンジオールアジペート、ポリエステルジオール、ポリエーテルジオール、カーボネート基含有ジオール等があげられる。   Examples of the other diol include ethylene glycol, propylene glycol, 1,3-propanediol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, and 3-methyl-1,5-pentane. Diol, 1,6-hexanediol, neopentyl glycol, diethylene glycol, trimethylene glycol, triethylene glycol, tetramethylene glycol, dipropylene glycol, tripropylene glycol, cyclohexanedimethanol, methylpentanediol adipate, polyester diol, polyether diol And carbonate group-containing diols.

前記ウレタン樹脂は、前記リン酸エステル構造を有するジオール(b−1)、及び必要に応じてカルボキシル基を有するジオール(b−2)を含有するジオール(b)と、多官能イソシアネート(a−1)とを反応させることによって製造することができる。   The urethane resin contains a diol (b-1) having the phosphate ester structure, and a diol (b-2) containing a diol (b-2) having a carboxyl group as necessary, and a polyfunctional isocyanate (a-1). ).

前記ウレタン樹脂の全ジオールに由来する構造単位の含有割合は、50.0重量%以上が良く、65.0重量%以上が好ましい。上記下限値以上であると、多官能イソシアネート比率が高くなり過ぎず、ウレア結合の生成比率が低くなり柔軟性が向上する傾向にあるために好ましい。一方、含有割合の上限は、90.0重量%が良く、80.0重量%が好ましい。上記上限値以下であると、ウレタン合成時に高粘度となり過ぎず、取扱い作業の観点から好ましい。   The content ratio of structural units derived from all diols of the urethane resin is preferably 50.0% by weight or more, and preferably 65.0% by weight or more. It is preferable for it to be at least the above lower limit value because the polyfunctional isocyanate ratio does not become too high, the urea bond generation ratio tends to be low, and the flexibility tends to be improved. On the other hand, the upper limit of the content is preferably 90.0% by weight, and preferably 80.0% by weight. It is preferable from the viewpoint of handling work that it is not too high at the time of urethane synthesis as it is below the upper limit.

また、前記ウレタン樹脂の全ジオール(b)に由来する構造単位に対する、前記リン酸エステル構造を有するジオール(b−1)に由来する構造単位の含有割合は、30.0重量%以上が良く、55.0重量%以上が好ましい。上記下限値以上であることが、難燃性の観点から好ましい。一方、含有割合の上限は100重量%、すなわち、リン酸エステル構造を有するジオール単独でもよい。   Further, the content ratio of the structural unit derived from the diol (b-1) having a phosphate ester structure to the structural unit derived from all diols (b) of the urethane resin is preferably 30.0% by weight or more, 55.0% by weight or more is preferable. It is preferable from a flame-retardant viewpoint that it is more than the said lower limit. On the other hand, the upper limit of the content ratio may be 100% by weight, that is, a diol having a phosphate structure may be used alone.

前記カルボキシル基を有するジオール(b−2)を使用する場合、前記ウレタン樹脂の全ジオール(b)に由来する構造単位に対する、前記カルボキシル基を有するジオール(b−2)に由来する構造単位の含有割合は、4.5重量%以上が良く、5.0重量%以上が好ましい。上記下限値以上であると、ウレタン樹脂を水系エマルジョン化する際に分散状態が良好となり易く、安定な水分散体が得られ易いために好ましい。一方、含有割合の上限は、13.0重量%が良く、10.0重量%が好ましい。上記上限値以下であると、塗膜の耐水性が良好となり易いために好ましい。   When the diol (b-2) having a carboxyl group is used, the structural unit derived from the diol (b-2) having a carboxyl group with respect to the structural unit derived from all the diols (b) of the urethane resin The proportion is preferably 4.5% by weight or more, and preferably 5.0% by weight or more. It is preferable for it to be not less than the above lower limit value since the dispersion state tends to be good when the urethane resin is made into an aqueous emulsion, and a stable aqueous dispersion is easily obtained. On the other hand, the upper limit of the content is preferably 13.0% by weight, and preferably 10.0% by weight. It is preferable for it to be not more than the above upper limit value because the water resistance of the coating film tends to be good.

前記多官能イソシアネート(a)とジオール(b)との混合比は、重量比で(a)/(b)=1.1/1〜2.5/1とすることが好ましく、1.2/1〜2/1とすることがより好ましい。両者の比を上記範囲内とすることで、反応中の粘度上昇が少なくなって反応を安定に行うことができ、かつ未反応イソシアネートの残留量を抑えることが可能となり、反応生成物の経時安定性が良好となる。   The mixing ratio of the polyfunctional isocyanate (a) and the diol (b) is preferably (a) / (b) = 1.1 / 1 to 2.5 / 1 in weight ratio, More preferably, it is 1 to 2/1. By setting the ratio between the two within the above range, the viscosity increase during the reaction can be reduced, the reaction can be performed stably, and the residual amount of unreacted isocyanate can be suppressed, and the reaction product can be stabilized over time. Property is improved.

この発明にかかるウレタン樹脂におけるリン原子の含有量は、ウレタン樹脂全体に対し、2.5重量%以上が良く、3.0重量%以上が好ましい。上記下限値以上であると、難燃性の観点から好ましい。一方、含有量の上限は、6.5重量%が良く、6.0重量%が好ましい。上記上限値以下であると、ウレタン化反応を行う上で、反応時の粘度が高くなり過ぎず、反応を均一に行い易くなるために好ましい。   The content of phosphorus atoms in the urethane resin according to the present invention is preferably 2.5% by weight or more, and preferably 3.0% by weight or more based on the entire urethane resin. It is preferable from a flame-retardant viewpoint that it is more than the said lower limit. On the other hand, the upper limit of the content is preferably 6.5% by weight, and preferably 6.0% by weight. It is preferable for the urethanization reaction to be not more than the above upper limit value because the viscosity during the reaction does not become too high and the reaction can be easily carried out uniformly.

前記ジオール(b)としてカルボキシル基を有するジオール(b−2)を用いる場合、塩基性化合物により中和すると、得られるウレタン樹脂を水系エマルジョン化する場合、得られる水分散液がより安定化するので好ましい。   When the diol (b-2) having a carboxyl group is used as the diol (b), neutralization with a basic compound results in a more stable aqueous dispersion when the resulting urethane resin is made into an aqueous emulsion. preferable.

前記塩基性化合物は、カルボキシル基を中和できるものであれば特に限定されるものではなく、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属水酸化物、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリブチルアミン、トリエタノールアミン等の3級アミン類等があげられる。   The basic compound is not particularly limited as long as it can neutralize the carboxyl group, alkali metal hydroxides such as sodium hydroxide and potassium hydroxide, trimethylamine, triethylamine, tributylamine, triethanolamine and the like And tertiary amines.

また、得られるウレタン樹脂は、中和工程の前又は後において、水中に分散させて、水性ウレタン樹脂エマルジョンとすることが好ましい。これにより、比較的高分子量のウレタン樹脂を低粘度の液体にして塗工することができ、コーティング剤として加工し易くすることができる。   The obtained urethane resin is preferably dispersed in water before or after the neutralization step to form an aqueous urethane resin emulsion. As a result, a relatively high molecular weight urethane resin can be applied as a low-viscosity liquid and can be easily processed as a coating agent.

前記水性エマルジョンを得るために使用される水の量は、特に限定されないが、前記ウレタン樹脂に対して、0.5〜9重量倍量が好ましく、1〜4重量倍量がより好ましい。上記上限値以下であると、樹脂の含有割合が低下せず、厚めの塗膜を得易くなる傾向がある。一方、上記下限値以上であると、水分散時の粘度が高くなり過ぎず、取り扱い性が良好となる傾向にある。   The amount of water used to obtain the aqueous emulsion is not particularly limited, but is preferably 0.5 to 9 times by weight, more preferably 1 to 4 times by weight with respect to the urethane resin. If the amount is not more than the above upper limit, the resin content does not decrease, and a thick coating tends to be easily obtained. On the other hand, when it is at least the above lower limit, the viscosity at the time of water dispersion does not become too high, and the handleability tends to be good.

前記の水を加えて水性エマルジョンを得る工程において、必要に応じて、乳化剤が用いられる。この乳化剤としては、例えば、アニオン性、カチオン性、両イオン性等のイオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤等があげられる。   In the step of adding the water to obtain an aqueous emulsion, an emulsifier is used as necessary. Examples of the emulsifier include ionic surfactants such as anionic, cationic and amphoteric, nonionic surfactants, and the like.

この発明にかかるウレタン樹脂の重量平均分子量(Mw)は、6,000以上が良く、8,000以上が好ましい。上記下限値以上であると、ウレタン樹脂の強靭性の観点で好ましい。一方、Mwの上限は、200,000が良く、190,000が好ましい。上記上限値以下であると、溶液の粘度が高くなり過ぎず、そのままでの取り扱い性が良好となる傾向にあり、また、水性エマルジョン化する時に分散しやすくなるために好ましい。   The weight average molecular weight (Mw) of the urethane resin according to the present invention is preferably 6,000 or more, and preferably 8,000 or more. It is preferable from a viewpoint of the toughness of a urethane resin that it is more than the said lower limit. On the other hand, the upper limit of Mw is preferably 200,000 and is preferably 190,000. When the amount is not more than the above upper limit value, the viscosity of the solution does not become too high, the handleability as it is tends to be good, and it is preferable because it becomes easy to disperse when forming an aqueous emulsion.

このようにして得られたウレタン樹脂の水性分散液は、コーティング剤として使用することができ、難燃性の塗膜を形成することができる。   The aqueous dispersion of urethane resin thus obtained can be used as a coating agent and can form a flame retardant coating film.

[ウレタン樹脂およびそのエマルジョンの製造方法]
次に、この発明にかかるウレタン樹脂の製造方法について説明する。
まず、前記した上記式(1)に示す芳香族基を有するリン系ジオールを含むジオールを溶剤に溶解し、これに前記多官能イソシアネートを加えてウレタン化反応を行う。この際、多官能イソシアネートの含有比率をジオールより高めることにより、イソシアネート基末端ウレタンプレポリマーを得ることができるので好ましい。
[Method for producing urethane resin and emulsion thereof]
Next, the manufacturing method of the urethane resin concerning this invention is demonstrated.
First, a diol containing a phosphorus-based diol having an aromatic group represented by the above-described formula (1) is dissolved in a solvent, and the polyfunctional isocyanate is added thereto to carry out a urethanization reaction. Under the present circumstances, since the isocyanate group terminal urethane prepolymer can be obtained by raising the content rate of polyfunctional isocyanate rather than diol, it is preferable.

この場合の、含有比率は、(ジオールの水酸基当量)/(多官能イソシアネートのイソシアネート基当量)で、1/1.1〜1/2.5が良く、1/1.2〜1/2が好ましい。この範囲内であると、比較的高分子量のウレタンプレポリマーが形成でき、イソシアネート基末端を後で鎖伸長させることにより高分子量体のウレタンを得る事ができるという観点から好ましい。   In this case, the content ratio is (hydroxyl group equivalent of diol) / (isocyanate group equivalent of polyfunctional isocyanate), preferably 1 / 1.1-1 / 2. preferable. Within this range, a relatively high molecular weight urethane prepolymer can be formed, and it is preferable from the viewpoint that a high molecular weight urethane can be obtained by chain-extending the end of the isocyanate group later.

次いで、得られたイソシアネート基末端ウレタンプレポリマーを必要に応じて中和し、そのまま溶剤溶液下の状態で、もしくは、イオン交換水を加えて転相乳化した後、イソホロンジアミンやヒドラジン等の鎖伸長剤を用いて、鎖伸長反応を行うことにより、ウレタン樹脂の溶剤溶液又は水分散液を得ることができる。   Next, the obtained isocyanate group-terminated urethane prepolymer is neutralized as necessary, and as it is in a solvent solution, or after phase inversion emulsification by adding ion-exchanged water, chain elongation such as isophorone diamine or hydrazine By performing a chain extension reaction using an agent, a solvent solution or an aqueous dispersion of a urethane resin can be obtained.

前記の中和は、水分散液を得る場合において、得られる水分散液をより安定化させることができる。この中和で使用する塩基化合物は、カルボキシル基を中和できるものであれば特に限定されるものではなく、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属水酸化物、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリブチルアミン、トリエタノールアミン等の3級アミン類等があげられる。   The neutralization can further stabilize the resulting aqueous dispersion when obtaining the aqueous dispersion. The base compound used in this neutralization is not particularly limited as long as it can neutralize the carboxyl group, alkali metal hydroxides such as sodium hydroxide and potassium hydroxide, trimethylamine, triethylamine, tributylamine, And tertiary amines such as triethanolamine.

前記水分散液を得るために使用される水の量は、特に限定されないが、前記中和液に対して、0.5〜9重量倍量が好ましく、1〜4重量倍量がより好ましい。上記上限値以下であると、樹脂の含有割合が確保され、厚めの塗膜を得易くなる傾向がある。一方、上記下限値以上であると、水分散時の粘度が高くなり過ぎず、取り扱い性が良好となるために好ましい。   The amount of water used to obtain the aqueous dispersion is not particularly limited, but is preferably 0.5 to 9 times by weight, more preferably 1 to 4 times by weight with respect to the neutralized solution. When the content is not more than the above upper limit, the content ratio of the resin is secured, and a thick coating tends to be easily obtained. On the other hand, when it is at least the above lower limit value, the viscosity at the time of water dispersion does not become too high, and the handleability becomes good, which is preferable.

前記の水を加えて水性分散液を得る工程において、必要に応じて、乳化剤が用いられる。この乳化剤としては、例えば、アニオン性、カチオン性、両イオン性等のイオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤等があげられる。   In the step of obtaining the aqueous dispersion by adding water, an emulsifier is used as necessary. Examples of the emulsifier include ionic surfactants such as anionic, cationic and amphoteric, nonionic surfactants, and the like.

以下、本発明を、実施例を用いてより詳細に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例により限定されるものではない。まず、評価方法及び使用した原材料について説明する。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated in detail using an Example, this invention is not limited by a following example, unless the summary is exceeded. First, the evaluation method and the raw materials used will be described.

(評価方法)
[燃焼試験]
UL94垂直燃焼試験に準じて実施した。試験片の作成は、ガラスクロスに各種樹脂を30重量%になるように含浸させ、室温にて一晩乾燥させた。その後、長さ125mm、幅13mmの短冊状に切断し、8枚を重ね合わせ、120℃の乾燥機内で0.23kg/cmの荷重をかけて6時間積層を行い、試験片を作成した。
得られた試験片の複数を用い、燃焼時間を測定し、最長値、最短値を見いだすと共に、平均値を算出した。さらに、以下の基準で評価した。
◎…最長燃焼時間が10秒以下(V−0に相当)。
○…最長燃焼時間が10秒を越え、30秒以下(V−1に相当)。
△…最長燃焼時間が30秒を越え、60秒以下。
×…最長燃焼時間が60秒を越える。
(Evaluation method)
[Combustion test]
It implemented according to UL94 vertical combustion test. The test piece was prepared by impregnating glass cloth with various resins at 30% by weight and drying at room temperature overnight. Thereafter, the strips were cut into strips having a length of 125 mm and a width of 13 mm, 8 sheets were stacked, and a test piece was prepared by applying a load of 0.23 kg / cm 2 in a dryer at 120 ° C. for 6 hours.
Using a plurality of the obtained test pieces, the burning time was measured, the longest value and the shortest value were found, and the average value was calculated. Furthermore, evaluation was performed according to the following criteria.
A: The longest combustion time is 10 seconds or less (corresponding to V-0).
○ The longest combustion time exceeds 10 seconds and is 30 seconds or less (corresponding to V-1).
Δ: The longest combustion time exceeds 30 seconds and is 60 seconds or less.
X: The longest burning time exceeds 60 seconds.

(原材料)
[ジオール(b)]
[リン酸エステル構造を有するジオール(b−1)]
・nofia(登録商標) OL1001(商品名)…FRX Polymers社製前記式(1)に該当する化合物(R〜Rが水素原子であり、Rがメチル基であり、Xが−C(CH−であるもの。)、重量平均分子量(Mw):2,000〜3,000(カタログ値)、固形分100重量%、リン含有率9.1重量%、水酸基価88mgKOH/g、以下「OL1001」と称する。
・ジアルキル−N,N−ビス(2−ハイドロキシエチル)アミノメタンホスホネート(リン酸エステル構造を有するジオールであるが、前記式(1)に該当しないもの。)…ADEKA製:アデカポリオールFC450(商品名))、以下「FC450」と称する。
[カルボキシル基を有するジオール(b−2)]
・ジメチロールプロピオン酸…Perstorp Specialty Chemicals AB社製、以下「DPMA」と称する。
(raw materials)
[Diol (b)]
[Diol (b-1) having phosphate structure]
Nofia (registered trademark) OL1001 (trade name): a compound corresponding to the formula (1) manufactured by FRX Polymers (R 1 to R 8 are hydrogen atoms, R 9 is a methyl group, and X is —C ( CH 3 ) 2 —), weight average molecular weight (Mw): 2,000 to 3,000 (catalog value), solid content 100% by weight, phosphorus content 9.1% by weight, hydroxyl value 88 mgKOH / g Hereinafter, it is referred to as “OL1001”.
Dialkyl-N, N-bis (2-hydroxyethyl) aminomethanephosphonate (a diol having a phosphoric ester structure but not corresponding to the above formula (1)): Made by ADEKA: ADEKA POLYOL FC450 (trade name) )), Hereinafter referred to as “FC450”.
[Diol having carboxyl group (b-2)]
Dimethylolpropionic acid: manufactured by Perstorp Specialty Chemicals AB, hereinafter referred to as “DPMA”.

[その他のジオール]
・ポリテトラメチレングリコール…三菱化学(株)製:PTMG1000、水酸基価111.1mgKOH/g、以下「PTMG1000」と称する。
・ネオペンチルグリコール…三菱ガス化学(株)社製、以下「NPG」と称する。
・ポリカーボネートジオール…ダイセル化学工業(株)製:プラクセルCD220、水酸基価56.7mgKOH/g、以下「CD220」と称する。
[Other diols]
Polytetramethylene glycol: manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation: PTMG1000, hydroxyl value 111.1 mgKOH / g, hereinafter referred to as “PTMG1000”.
Neopentyl glycol: manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc., hereinafter referred to as “NPG”.
Polycarbonate diol: Daicel Chemical Industries, Ltd .: Plaxel CD220, hydroxyl value 56.7 mgKOH / g, hereinafter referred to as “CD220”.

[多官能イソシアネート(a)]
・イソホロンジイソシアネート…エボニック デグサ社製:VESTANAT IPDI(商品名)、以下「IPDI」と称する。
・ヘキサメチレンジイソシアネート…昭和化学(株)製:試薬、以下「HDI」と称する。
・ジシクロヘキシルメタン−4,4’−ジイソシアネート…住化バイエルウレタン社製:商品名:ディスモジュールW、以下「H12MDI」と称する。
[Polyfunctional isocyanate (a)]
Isophorone diisocyanate: manufactured by Evonik Degussa: VESTANAT IPDI (trade name), hereinafter referred to as “IPDI”.
Hexamethylene diisocyanate: Showa Chemical Co., Ltd .: Reagent, hereinafter referred to as “HDI”.
Dicyclohexylmethane-4,4′-diisocyanate manufactured by Sumika Bayer Urethane Co., Ltd .: Trade name: Dismodule W, hereinafter referred to as “H12MDI”.

[中和剤]
・トリエチルアミン…和光純薬工業(株)製:試薬、以下「TEA」と称する。
[鎖伸長剤]
・イソホロンジアミン…東京化成工業(株)製:試薬、以下「IPDA」と称する。
・3重量%ヒドラジン水溶液…エムジーシー大塚ケミカル(株)製:水加ヒドラジン80%(商品名)をヒドラジン含有量が3重量%となるようにイオン交換水で調整したもの、以下「HD」と称する。
[末端停止剤]
・モノエタノールアミン…(株)日本触媒製、以下「MEA」と称する。
[Neutralizer]
Triethylamine: Wako Pure Chemical Industries, Ltd .: Reagent, hereinafter referred to as “TEA”.
[Chain extender]
Isophoronediamine: manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd .: Reagent, hereinafter referred to as “IPDA”.
-3% by weight hydrazine aqueous solution: MG Otsuka Chemical Co., Ltd .: 80% hydrated hydrazine (trade name) adjusted with ion-exchanged water so that the hydrazine content is 3% by weight, hereinafter referred to as "HD" Called.
[Terminator]
Monoethanolamine: manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd., hereinafter referred to as “MEA”.

[溶媒]
・シクロヘキサノン…宇部興産(株)製、以下「CHN」と称する。
・メチルエチルケトン…丸善石油化学(株)製、以下「MEK」と称する。
・イソプロピルアルコール…(株)トクヤマ製:商品名:トクソーIPA、以下「IPA」と称する。
[solvent]
Cyclohexanone: manufactured by Ube Industries, Ltd., hereinafter referred to as “CHN”.
Methyl ethyl ketone: manufactured by Maruzen Petrochemical Co., Ltd., hereinafter referred to as “MEK”.
Isopropyl alcohol: manufactured by Tokuyama Corporation: Trade name: Tokuso IPA, hereinafter referred to as “IPA”.

[実施例1]
温度計、撹拌装置及び還流冷却管を備えた4つ口フラスコに、リン含有ポリオールとしてOL1001を97.5g、PTMG1000を13.6g、溶剤としてCHNを35.3g秤量し、窒素ガス雰囲気下で70℃に加温撹拌して、OL1001を溶解した。その後、多官能イソシアネートとしてIPDIを30g添加し、90℃で6時間撹拌してイソシアネート基末端ウレタンプレポリマーを得た。70℃にフラスコ内温度を下げ、MEKを105.9g添加し、IPDAを6.9g添加の上、よく撹拌して鎖伸長を実施した。その後、IPAを70.6g添加希釈して均一にした後にMEAを0.2g添加して末端停止反応を行い、ウレタン樹脂を得た。得られたポリウレタンについて、燃焼試験を実施した。その結果を表−1に示す。
[Example 1]
In a four-necked flask equipped with a thermometer, a stirrer, and a reflux condenser, 97.5 g of OL1001 as a phosphorus-containing polyol, 13.6 g of PTMG1000, and 35.3 g of CHN as a solvent were weighed, and 70 under a nitrogen gas atmosphere. The mixture was heated and stirred at 0 ° C. to dissolve OL1001. Thereafter, 30 g of IPDI was added as a polyfunctional isocyanate and stirred at 90 ° C. for 6 hours to obtain an isocyanate group-terminated urethane prepolymer. The temperature in the flask was lowered to 70 ° C., 105.9 g of MEK was added, 6.9 g of IPDA was added, and the mixture was stirred well to carry out chain extension. Thereafter, 70.6 g of IPA was added and diluted to be uniform, and then 0.2 g of MEA was added to perform a terminal termination reaction to obtain a urethane resin. A combustion test was performed on the obtained polyurethane. The results are shown in Table-1.

[実施例2]
実施例1より、リン含有ポリオールのOL1001量を57.4gに減量し、PTMG1000を45.4gに増量して、ウレタン樹脂のリン含有量を変更し、表−1に示すように原料の使用量を変更した以外は実施例1と同様の合成方法により、ウレタン樹脂を得た。得られたウレタン樹脂について、燃焼試験を実施した。その結果を表−1に示す。
[Example 2]
From Example 1, the amount of OL1001 of the phosphorus-containing polyol was reduced to 57.4 g, the amount of PTMG1000 was increased to 45.4 g, the phosphorus content of the urethane resin was changed, and the amount of raw material used as shown in Table 1 A urethane resin was obtained by the same synthesis method as in Example 1 except that was changed. The obtained urethane resin was subjected to a combustion test. The results are shown in Table-1.

[実施例3]
温度計、撹拌装置及び還流冷却管を備えた4つ口フラスコに、リン含有ポリオールとしてOL1001を68.8g、カルボキシル基を有するポリオールとしてDMPAを6.3g、PTMG1000を6.8g、溶剤としてCHNを48g秤量し、窒素ガス雰囲気下で70℃に加温撹拌して、OL1001を溶解した。その後、多官能イソシアネートとして、IPDIを30g添加し、90℃で5時間撹拌してイソシアネート基末端ウレタンプレポリマーを得た。60℃にフラスコ内温度を下げ、TEAを4.8g添加してカルボン酸を中和し、イオン交換水182gを約15分かけて加え、転相乳化させてウレタンプレポリマーの乳化分散物を得た。更にウレタンプレポリマーの高分子量化の為、鎖伸長剤としてHD22.5g添加し、1時間以上攪拌混合してリン酸エステル基含有の水性ウレタン樹脂エマルジョンを得た。得られた水性ウレタン樹脂エマルジョンについて、燃焼試験を実施した。その結果を表−1に示す。
[Example 3]
In a four-necked flask equipped with a thermometer, a stirrer, and a reflux condenser, 68.8 g of OL1001 as a phosphorus-containing polyol, 6.3 g of DMPA as a polyol having a carboxyl group, 6.8 g of PTMG1000, and CHN as a solvent. 48 g was weighed and heated and stirred at 70 ° C. in a nitrogen gas atmosphere to dissolve OL1001. Thereafter, 30 g of IPDI was added as a polyfunctional isocyanate and stirred at 90 ° C. for 5 hours to obtain an isocyanate group-terminated urethane prepolymer. The temperature in the flask was lowered to 60 ° C., 4.8 g of TEA was added to neutralize the carboxylic acid, 182 g of ion exchange water was added over about 15 minutes, and phase-inversion emulsification was performed to obtain an emulsified dispersion of urethane prepolymer. It was. Furthermore, in order to increase the molecular weight of the urethane prepolymer, 22.5 g of HD was added as a chain extender and stirred for 1 hour or longer to obtain an aqueous urethane resin emulsion containing a phosphate ester group. A combustion test was performed on the obtained aqueous urethane resin emulsion. The results are shown in Table-1.

[実施例4]
実施例3より、カルボキシル基を有するポリオールのDMPAを4.5gに減量し、減量分のポリオール成分をNPGに置換えて、他は表2に示した各原料量にて実施例3と同様の合成方法により水性ウレタン樹脂エマルジョンを得た。得られた水性ウレタン樹脂エマルジョンについて、燃焼試験を実施した。その結果を表−1に示す。
[Example 4]
From Example 3, the DMPA of the polyol having a carboxyl group was reduced to 4.5 g, the polyol component corresponding to the reduced amount was replaced with NPG, and the other synthesis was the same as in Example 3 except for the amounts of raw materials shown in Table 2. An aqueous urethane resin emulsion was obtained by the method. A combustion test was performed on the obtained aqueous urethane resin emulsion. The results are shown in Table-1.

[実施例5]
実施例3より、リン含有ポリオールのOL1001量を38.7gに減量し、PTMG1000を30.7gに増量して、ウレタン樹脂のリン含有量を変更し、表−2に示すように原料の使用量を変更した以外は実施例3と同様の合成方法により水性ウレタン樹脂エマルジョンを得た。得られた水性ウレタン樹脂エマルジョンについて、燃焼試験を実施した。その結果を表−1に示す。
[Example 5]
From Example 3, the amount of OL1001 of the phosphorus-containing polyol was reduced to 38.7 g, the amount of PTMG1000 was increased to 30.7 g, the phosphorus content of the urethane resin was changed, and the amount of raw materials used as shown in Table 2 A water-based urethane resin emulsion was obtained by the same synthesis method as in Example 3 except that was changed. A combustion test was performed on the obtained aqueous urethane resin emulsion. The results are shown in Table-1.

[実施例6]
実施例3より、PTMG1000に替えてポリカーボネートポリオールCD220を6.7g使用した以外は表−2に示した各原料量にて実施例3と同様の合成方法により水性ウレタン樹脂エマルジョンを得た。得られた水性ウレタン樹脂エマルジョンについて、燃焼試験を実施した。その結果を表−2に示す。
[Example 6]
From Example 3, an aqueous urethane resin emulsion was obtained by the same synthesis method as in Example 3 except that 6.7 g of polycarbonate polyol CD220 was used instead of PTMG1000, with the amounts of raw materials shown in Table-2. A combustion test was performed on the obtained aqueous urethane resin emulsion. The results are shown in Table-2.

[実施例7]
実施例6より、リン含有ポリオールのOL1001量を47.3gに減量し、ポリカーボネートポリオールCD220の量を45.4gに増量して、ウレタン樹脂のリン含有量を変更し、表−2に示すように原料の使用量を変更した以外は実施例3と同様の合成方法により水性ウレタン樹脂エマルジョンを得た。得られた水性ウレタン樹脂エマルジョンについて、燃焼試験を実施した。その結果を表−1に示す。
[Example 7]
From Example 6, the amount of OL1001 of the phosphorus-containing polyol was reduced to 47.3 g, the amount of polycarbonate polyol CD220 was increased to 45.4 g, and the phosphorus content of the urethane resin was changed, as shown in Table-2. An aqueous urethane resin emulsion was obtained by the same synthesis method as in Example 3 except that the amount of raw material used was changed. A combustion test was performed on the obtained aqueous urethane resin emulsion. The results are shown in Table-1.

[実施例8]
実施例3より、多官能イソシアネートとして、HDIを併用し、表−2に示すように原料の使用量を変更した以外は実施例3と同様の合成方法により水性ウレタン樹脂エマルジョンを得た。得られた水性ウレタン樹脂エマルジョンについて、燃焼試験を実施した。その結果を表−1に示す。
[Example 8]
From Example 3, an aqueous urethane resin emulsion was obtained by the same synthesis method as in Example 3 except that HDI was used in combination as the polyfunctional isocyanate and the amount of raw material used was changed as shown in Table 2. A combustion test was performed on the obtained aqueous urethane resin emulsion. The results are shown in Table-1.

[実施例9]
実施例3より、多官能イソシアネートとして、H12MDIを30g使用し、表−2に示すように原料の使用量を変更した以外は実施例3と同様の合成方法により水性ウレタン樹脂エマルジョンを得た。得られた水性ウレタン樹脂エマルジョンについて、燃焼試験を実施した。その結果を表−1に示す。
[Example 9]
From Example 3, 30 g of H12MDI was used as the polyfunctional isocyanate, and an aqueous urethane resin emulsion was obtained by the same synthesis method as in Example 3 except that the amount of raw materials used was changed as shown in Table-2. A combustion test was performed on the obtained aqueous urethane resin emulsion. The results are shown in Table-1.

[比較例1]
温度計、撹拌装置及び還流冷却管を備えた4つ口フラスコに、PTMG1000を61.3g、カルボキシル基を有するポリオールとしてDMPAを6.3g、溶剤としてCHNを41.9gを秤量し、窒素ガス雰囲気下で70℃に加温撹拌して、IPDIを30g添加し、90℃で4時間撹拌してイソシアネート基末端プレポリマーを得た。60℃にフラスコ内温度を下げ、TEAを4.8g添加してカルボン酸を中和し、イオン交換水260gを約15分かけて加え、転相乳化させ、ウレタンプレポリマーの乳化分散物を得た。更にウレタンプレポリマーの高分子量化の為、鎖伸長剤としてHD水溶液を22.5g添加して水性ウレタン樹脂エマルジョンを得た。得られた水性ウレタン樹脂について、燃焼試験を実施した。その結果を表−1に示す。
[Comparative Example 1]
In a four-necked flask equipped with a thermometer, a stirrer, and a reflux condenser, weigh 61.3 g of PTMG1000, 6.3 g of DMPA as a polyol having a carboxyl group, and 41.9 g of CHN as a solvent, and a nitrogen gas atmosphere Under stirring at 70 ° C., 30 g of IPDI was added and stirred at 90 ° C. for 4 hours to obtain an isocyanate group-terminated prepolymer. The temperature in the flask is lowered to 60 ° C., 4.8 g of TEA is added to neutralize the carboxylic acid, 260 g of ion exchange water is added over about 15 minutes, and phase inversion emulsification is performed to obtain an emulsified dispersion of urethane prepolymer. It was. Furthermore, in order to increase the molecular weight of the urethane prepolymer, 22.5 g of an HD aqueous solution was added as a chain extender to obtain an aqueous urethane resin emulsion. A combustion test was performed on the obtained aqueous urethane resin. The results are shown in Table-1.

[比較例2]
比較例1より、PTMG1000の一部をFC450に替え、表−2に示すように原料の使用量を変更した以外は比較例1と同様の合成方法により水性ウレタン樹脂エマルジョンを得た。得られた水性ウレタン樹脂について、燃焼試験を実施した。その結果を表−1に示す。
[Comparative Example 2]
From Comparative Example 1, a part of PTMG1000 was replaced with FC450, and an aqueous urethane resin emulsion was obtained by the same synthesis method as Comparative Example 1 except that the amount of raw materials used was changed as shown in Table-2. A combustion test was performed on the obtained aqueous urethane resin. The results are shown in Table-1.

Figure 2015193763
Figure 2015193763

[結果の評価]
表−1から明らかなように本発明のウレタン樹脂に該当する実施例1〜9はいずれも、本発明のウレタン樹脂に該当しない比較例1(リン含有ジオールを含有しないジオールのみを用いて得られたウレタン樹脂)及び比較例2(FC450(リン酸エステル構造を有するが、式(1)で表されるジオールに該当しないもの)を使用して得られたウレタン樹脂)に対して難燃性に優れたものであることがわかる。
[Evaluation of results]
As is clear from Table 1, Examples 1 to 9 corresponding to the urethane resin of the present invention are all obtained by using only Comparative Example 1 (not containing a phosphorus-containing diol) that does not correspond to the urethane resin of the present invention. Urethane resin) and Comparative Example 2 (urethane resin obtained using FC450 (having a phosphate ester structure but not corresponding to the diol represented by formula (1))) It turns out that it is excellent.

Claims (8)

少なくとも下記式(1)で表されるジオールに由来する構造単位と多官能イソシアネートに由来する構造単位とを有するウレタン樹脂。
Figure 2015193763
(上記式 (1)中、R〜Rは互いに異なっていてもよく、水素原子、炭素数1〜12の炭化水素基又はハロゲン元素から選ばれる基であり、Rは水素原子、炭素数1〜10のアルキル基、フェニル基又はフェノキシ基であり、Xはそれぞれ独立して直接結合、炭素数1〜13の2価の炭化水素基、−O−、−S−、−SO−及び−CO−から選ばれる基であり、nは1〜20の数である。)
A urethane resin having at least a structural unit derived from a diol represented by the following formula (1) and a structural unit derived from a polyfunctional isocyanate.
Figure 2015193763
(In said formula (1), R < 1 > -R < 8 > may mutually differ and is a group chosen from a hydrogen atom, a C1-C12 hydrocarbon group, or a halogen element, and R < 9 > is a hydrogen atom, carbon, C 1 -C 10 alkyl, phenyl or phenoxy group, X is independently a direct bond, a divalent hydrocarbon group having 1 to 13 carbon atoms, -O -, - S -, - SO 2 - And -CO-, and n is a number from 1 to 20.)
重量平均分子量(Mw)が6,000〜200,000である、請求項1に記載のウレタン樹脂。   The urethane resin of Claim 1 whose weight average molecular weights (Mw) are 6,000-200,000. 全ジオールに由来する構造単位に対し、前記式(1)で表されるジオールに由来する構造単位を、30.0重量%以上有する、請求項1又は2に記載のウレタン樹脂。   The urethane resin according to claim 1 or 2, wherein the structural unit derived from the diol represented by the formula (1) is 30.0% by weight or more with respect to the structural unit derived from all diols. 前記式(1)中、R〜Rは互いに異なっていてもよく、水素原子、メチル基又はハロゲン元素から選ばれる基であり、Rは水素原子、炭素数1〜4のアルキル基、フェニル基又はフェノキシ基である、請求項1〜3のいずれか1項に記載のウレタン樹脂。 In the formula (1), R 1 to R 8 may be different from each other and are a group selected from a hydrogen atom, a methyl group or a halogen element, and R 9 is a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, The urethane resin according to any one of claims 1 to 3, which is a phenyl group or a phenoxy group. 前記多官能イソシアネートが、ヘキサメチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタン−4,4−ジイソシアネート及びイソホロンジイソシアネートからなる群のうちの少なくとも1つである、請求項1〜4のいずれか1項に記載のウレタン樹脂。   The said polyfunctional isocyanate is at least 1 of the group which consists of hexamethylene diisocyanate, trimethylhexamethylene diisocyanate, dicyclohexylmethane-4,4-diisocyanate, and isophorone diisocyanate, The any one of Claims 1-4. Urethane resin. 更に下記式(2)で表されるカルボキシル基を有するジオールに由来する構造単位を有する、請求項1〜5のいずれか1項に記載のウレタン樹脂。
Figure 2015193763
(式(2)中、R11は炭素数1〜4のアルキル基である。)
Furthermore, the urethane resin of any one of Claims 1-5 which has a structural unit derived from the diol which has a carboxyl group represented by following formula (2).
Figure 2015193763
(In Formula (2), R 11 is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.)
リン原子の含有量が2.5〜6.5重量%である、請求項1〜6のいずれか1項に記載のウレタン樹脂。   The urethane resin according to any one of claims 1 to 6, wherein the phosphorus atom content is 2.5 to 6.5% by weight. 請求項1〜7のいずれか1項に記載のウレタン樹脂を水に分散してなる水性ウレタン樹脂エマルジョン。   An aqueous urethane resin emulsion obtained by dispersing the urethane resin according to any one of claims 1 to 7 in water.
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