JP2017014506A - Aqueous polyurethane resin dispersion and use thereof - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an aqueous polyurethane resin dispersion excellent in storage stability when mixed with an inorganic particle water dispersion and capable of suppressing increase of viscosity when highly solidified.SOLUTION: There are provided an aqueous polyurethane resin dispersion dispersed in an aqueous medium by neutralizing an acidic group in a polyurethane resin by amine which contains a dialkylamino methylolalkane compound represented by at least following general formula (1), a coating composition containing the aqueous polyurethane resin dispersion, a coating agent and an ink composition and a film obtained from the aqueous polyurethane resin dispersion. (1), where R, Rand Z are as defined in the application.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、水系媒体中にポリウレタン樹脂を分散させた水性ポリウレタン樹脂分散体に関する。また、本発明は、前記水性ポリウレタン樹脂分散体を含有するコーティング用組成物、塗料用組成物、インク用組成物、及び前記ポリウレタン樹脂分散体を含む組成物を乾燥させて得られるポリウレタン樹脂フィルムに関する。   The present invention relates to an aqueous polyurethane resin dispersion in which a polyurethane resin is dispersed in an aqueous medium. The present invention also relates to a coating composition containing the aqueous polyurethane resin dispersion, a coating composition, an ink composition, and a polyurethane resin film obtained by drying the composition containing the polyurethane resin dispersion. .

水性ポリウレタン樹脂分散体は、基材への密着性、耐摩耗性、耐衝撃性、耐溶剤性等に優れていることから塗料、インク、接着剤、各種コーティング剤として紙、プラスチックス、フィルム、金属、ゴム、エラストマー、繊維製品等に幅広く使用される。
ポリカーボネートポリオールを原料とした水性ポリウレタン樹脂分散体を塗布して得られる塗膜は、耐光性、耐候性、耐熱性、耐加水分解性、耐油性に優れることが知られている(特許文献1参照)。中でも、脂環族ポリカーボネートポリオールを用いた水性ポリウレタン樹脂分散体を塗布して得られる塗膜は、耐摩耗性が優れる塗膜を与えることから、コーティング剤、塗料用組成物の原料として使用できることが知られている(特許文献2参照)。
Aqueous polyurethane resin dispersions are excellent in adhesion to substrates, abrasion resistance, impact resistance, solvent resistance, etc., so that paper, plastics, films, paints, inks, adhesives, various coating agents, Widely used in metals, rubber, elastomers, textile products, etc.
A coating film obtained by applying an aqueous polyurethane resin dispersion using polycarbonate polyol as a raw material is known to have excellent light resistance, weather resistance, heat resistance, hydrolysis resistance, and oil resistance (see Patent Document 1). ). Among them, a coating film obtained by applying an aqueous polyurethane resin dispersion using an alicyclic polycarbonate polyol gives a coating film having excellent wear resistance, and thus can be used as a raw material for a coating agent and a coating composition. It is known (see Patent Document 2).

接着剤、被覆剤及び含浸剤のための結合剤としての使用に際し、剥離強度が高い水性ポリウレタン樹脂分散体として、水酸基を2個又は3個有するアルカノールアミンを中和剤として用いた組成物が提案されている(特許文献3参照)。   Proposed composition using alkanolamine having 2 or 3 hydroxyl groups as a neutralizing agent as aqueous polyurethane resin dispersion with high peel strength when used as a binder for adhesives, coatings and impregnations (See Patent Document 3).

また高い透明性を持つ塗膜を与え、且つ、貯蔵安定性に優れた紫外線硬化型水性ポリウレタン樹脂分散体として、水酸基を3個有するアルカノールアミンを中和剤として用いた組成物が提案されている(特許文献4参照)。   In addition, a composition using an alkanolamine having three hydroxyl groups as a neutralizing agent has been proposed as an ultraviolet curable aqueous polyurethane resin dispersion that gives a highly transparent coating film and is excellent in storage stability. (See Patent Document 4).

さらに貯蔵安定性、乾燥性、基材付着性、顔料分散性、耐食性などの性能をバランスさせた水性樹脂分散体として、3級水酸基を有する化合物を中和剤として用いた組成物が提案されている。(特許文献5参照)。   Furthermore, a composition using a compound having a tertiary hydroxyl group as a neutralizing agent has been proposed as an aqueous resin dispersion that balances performance such as storage stability, drying property, substrate adhesion, pigment dispersibility, and corrosion resistance. Yes. (See Patent Document 5).

また、塗膜硬度を上げる目的で、水系樹脂分散体に、無機粒子水分散体を混合することが行われる。(特許文献6参照)   For the purpose of increasing the coating film hardness, an aqueous dispersion of inorganic particles is mixed with an aqueous resin dispersion. (See Patent Document 6)

また、高い固形分濃度と低粘度を兼ね備える水系ポリウレタン水分散体が望まれており、外部乳化剤を介して安定化されるのではない高固形分ポリウレタン-ポリ尿素分散体が提案されている(特許文献7参照)。   In addition, an aqueous polyurethane water dispersion having both a high solid content concentration and a low viscosity is desired, and a high solid content polyurethane-polyurea dispersion that is not stabilized via an external emulsifier has been proposed (patented) Reference 7).

特開平10−120757号公報JP-A-10-120757 特許第5531956号Patent No. 5531956 特許第5156630号Japanese Patent No. 5156630 国際公開第2014/106939号公報International Publication No. 2014/106939 特開2011−168662号公報JP 2011-168862 A 特開2015−78274号公報Japanese Patent Laying-Open No. 2015-78274 特開2006−199935号公報JP 2006-199935 A

水性ポリウレタン樹脂分散体は、例えば自動車の内外装材、ゴム製品、エラストマー製品、携帯電話筐体、家電製品筐体、パーソナルコンピュータ筐体、加飾フィルム、光学フィルム、フローリング等の床材、等の合成樹脂成形体の塗料分野やコーティング剤用途においては、高い硬度を有することが求められる。インクジェット、グラビア、フレキソ等の印刷形式に対応したインク等のインク分野においては、無機粒子の一種である無機顔料組成物と混合した際の貯蔵安定性が高いことが望まれる。また、捺染用インクでは、無機顔料組成物と混合した際の貯蔵安定性に加え、膜厚の制御という点から、高い固形分濃度を有し、且つ、低粘度な水性ポリウレタン樹脂分散体が望まれる。
特許文献2の実施例に記載されているトリエチルアミンを中和剤とした水性ポリウレタン樹脂分散体は、塗膜の硬度を上げる目的で、無機粒子水分散体と混合した際に、貯蔵安定性が満足いくものではないという課題があった。
特許文献3、4、5に記載されているような中和剤を使用した水性ポリウレタン樹脂分散体は、ポリウレタン樹脂の分散性が満足いくものではないという課題があった。
また、特許文献7に示されるようなジメチルエタノールアミンを中和剤とした水性ポリウレタン樹脂分散体は、高固形分の水性ポリウレタン樹脂組成物を製造しようとする際に粘度が高くなるという課題があった。
Aqueous polyurethane resin dispersions are, for example, automobile interior and exterior materials, rubber products, elastomer products, mobile phone cases, home appliance cases, personal computer cases, decorative films, optical films, flooring materials such as flooring, etc. In the field of paints and coating agent applications of synthetic resin moldings, high hardness is required. In the ink field such as an ink corresponding to a printing format such as inkjet, gravure, flexo, etc., it is desired that the storage stability is high when mixed with an inorganic pigment composition which is a kind of inorganic particles. For textile printing inks, an aqueous polyurethane resin dispersion having a high solid content concentration and a low viscosity is desirable in terms of film thickness control in addition to storage stability when mixed with an inorganic pigment composition. It is.
The aqueous polyurethane resin dispersion using triethylamine as a neutralizing agent described in Examples of Patent Document 2 is satisfactory in storage stability when mixed with an aqueous dispersion of inorganic particles for the purpose of increasing the hardness of the coating film. There was a problem that it was not going.
The aqueous polyurethane resin dispersion using the neutralizing agent as described in Patent Documents 3, 4, and 5 has a problem that the dispersibility of the polyurethane resin is not satisfactory.
Further, the aqueous polyurethane resin dispersion using dimethylethanolamine as a neutralizing agent as disclosed in Patent Document 7 has a problem that the viscosity becomes high when an aqueous polyurethane resin composition having a high solid content is to be produced. It was.

本発明は、無機粒子水分散体と混合した際の貯蔵安定性に優れ、高固形分化した際の粘度上昇を抑制可能であり、分散性に優れた水性ポリウレタン樹脂分散体を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide an aqueous polyurethane resin dispersion that is excellent in storage stability when mixed with an aqueous dispersion of inorganic particles, can suppress an increase in viscosity when highly solidified, and has excellent dispersibility. And

本発明者らは、前記の従来技術の問題点を克服すべく種々の検討を行った結果、特定のジアルキルアミノメチロールアルカン化合物を含むアミンで、ポリウレタン樹脂中の酸性基を中和して水系媒体中に分散することで問題点が解決できるとの知見を得て、本発明に至った。   As a result of various studies to overcome the problems of the prior art, the present inventors have neutralized acidic groups in a polyurethane resin with an amine containing a specific dialkylaminomethylolalkane compound, and an aqueous medium. The present inventors have obtained the knowledge that the problem can be solved by dispersing in, and have reached the present invention.

本発明(1)は、ポリウレタン樹脂中の酸性基をアミンで中和して水系媒体中に分散した水性ポリウレタン樹脂分散体であって、前記アミンが、少なくとも下記一般式(1)で表されるジアルキルアミノメチロールアルカン化合物を含むことを特徴とする水性ポリウレタン樹脂分散体に関する。

Figure 2017014506

(式中、R及びRは炭素原子数1〜4の直鎖又は分岐状アルキル基を示し、
Zは3級炭素、4級炭素、窒素に隣接する2級炭素、水酸基を有する2級炭素、又はヒドロキシアルキル基を有する2級炭素を含むアルキレン基を示す。)
本発明(2)は、前記一般式(1)で表されるジアルキルアミノメチロールアルカン化合物において、Zが、3級炭素又は水酸基を有する2級炭素を含むアルキレン基である、本発明(1)の水性ポリウレタン樹脂分散体に関する。
本発明(3)は、酸性基のモル数に対する、一般式(1)で表されるジアルキルアミノメチロールアルカン化合物のモル数の割合が、0.5〜1.7である、本発明(1)の水性ポリウレタン樹脂分散体に関する。
本発明(4)は、前記ポリウレタン樹脂分散体の25℃での粘度が、100Pa・sとなる固形分濃度(質量%)の値が、39〜50%の範囲である、本発明(1)の水性ポリウレタン樹脂分散体に関する。
本発明(5)は、前記ポリウレタン樹脂が、少なくとも(a)ポリオール化合物、(b)ポリイソシアネート化合物及び(c)酸性基含有ポリオール化合物から得られる(A)ポリウレタンプレポリマーと、(B)鎖延長剤と、を反応させて得られるものであることを特徴とする本発明(1)の水性ポリウレタン樹脂分散体に関する。
本発明(6)は、本発明(1)〜(5)のいずれかの水性ポリウレタン樹脂分散体を含有する、塗料組成物に関する。
本発明(7)は、本発明(1)〜(5)のいずれかの水性ポリウレタン樹脂分散体を含有する、コーティング剤組成物に関する。
本発明(8)は、本発明(1)〜(5)のいずれかの水性ポリウレタン樹脂分散体を含有する、インク組成物に関する。
本発明(9)は、本発明(1)〜(5)のいずれかの水性ポリウレタン樹脂分散体から製造される、ポリウレタン樹脂フィルムに関する。
本発明(10)は、無機粒子水分散体を含む、本発明(1)〜(5)のいずれかの水性ポリウレタン樹脂分散体に関する。 The present invention (1) is an aqueous polyurethane resin dispersion in which an acidic group in a polyurethane resin is neutralized with an amine and dispersed in an aqueous medium, and the amine is represented by at least the following general formula (1). The present invention relates to an aqueous polyurethane resin dispersion comprising a dialkylaminomethylolalkane compound.
Figure 2017014506

(Wherein R 1 and R 2 represent a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms,
Z represents a tertiary carbon, a quaternary carbon, a secondary carbon adjacent to nitrogen, a secondary carbon having a hydroxyl group, or an alkylene group containing a secondary carbon having a hydroxyalkyl group. )
The present invention (2) is the dialkylaminomethylolalkane compound represented by the general formula (1), wherein Z is an alkylene group containing a tertiary carbon or a secondary carbon having a hydroxyl group. The present invention relates to an aqueous polyurethane resin dispersion.
In the present invention (3), the ratio of the number of moles of the dialkylaminomethylolalkane compound represented by the general formula (1) to the number of moles of the acidic group is 0.5 to 1.7. To an aqueous polyurethane resin dispersion.
In the present invention (4), the polyurethane resin dispersion according to the present invention (1) has a solid content concentration (mass%) in which the viscosity at 25 ° C. is 100 Pa · s is in the range of 39 to 50%. To an aqueous polyurethane resin dispersion.
In the present invention (5), the polyurethane resin comprises (A) a polyurethane prepolymer obtained from at least (a) a polyol compound, (b) a polyisocyanate compound and (c) an acidic group-containing polyol compound, and (B) a chain extension. The aqueous polyurethane resin dispersion of the present invention (1), which is obtained by reacting an agent.
The present invention (6) relates to a coating composition containing the aqueous polyurethane resin dispersion according to any one of the present inventions (1) to (5).
The present invention (7) relates to a coating agent composition containing the aqueous polyurethane resin dispersion according to any one of the present inventions (1) to (5).
The present invention (8) relates to an ink composition containing the aqueous polyurethane resin dispersion according to any one of the present inventions (1) to (5).
The present invention (9) relates to a polyurethane resin film produced from the aqueous polyurethane resin dispersion according to any one of the present inventions (1) to (5).
The present invention (10) relates to the aqueous polyurethane resin dispersion according to any one of the present inventions (1) to (5), comprising an aqueous dispersion of inorganic particles.

本発明によれば、無機粒子水分散体と混合した際の貯蔵安定性に優れ、高固形分化した際の粘度上昇を抑制可能であり、分散性に優れた水性ポリウレタン樹脂分散体が提供される。   According to the present invention, an aqueous polyurethane resin dispersion that is excellent in storage stability when mixed with an aqueous dispersion of inorganic particles, can suppress an increase in viscosity when highly solidified, and has excellent dispersibility is provided. .

<水性ポリウレタン樹脂分散体>
本発明は、ポリウレタン樹脂中の酸性基をアミンで中和して水系媒体中に分散した水性ポリウレタン樹脂分散体であって、前記アミンが、少なくとも下記一般式(1)で表されるジアルキルアミノメチロールアルカン化合物を含むことを特徴とする水性ポリウレタン樹脂分散体である。

Figure 2017014506

(式中、R及びRは炭素原子数1〜4の直鎖又は分岐状アルキル基を示し、
Zは3級炭素、4級炭素、窒素に隣接する2級炭素、水酸基を有する2級炭素、又はヒドロキシアルキル基を有する2級炭素を含むアルキレン基を示す。) <Aqueous polyurethane resin dispersion>
The present invention relates to an aqueous polyurethane resin dispersion in which an acidic group in a polyurethane resin is neutralized with an amine and dispersed in an aqueous medium, and the amine is at least a dialkylaminomethylol represented by the following general formula (1) An aqueous polyurethane resin dispersion comprising an alkane compound.
Figure 2017014506

(Wherein R 1 and R 2 represent a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms,
Z represents a tertiary carbon, a quaternary carbon, a secondary carbon adjacent to nitrogen, a secondary carbon having a hydroxyl group, or an alkylene group containing a secondary carbon having a hydroxyalkyl group. )

<<ポリウレタン樹脂>>
本発明におけるポリウレタン樹脂は、水系媒体(例えば、水、水と親水性の有機溶媒との混合物など)に分散できるものであれば特に限定されないが、少なくとも(a)ポリオール化合物、(b)ポリイソシアネート化合物及び(c)酸性基含有ポリオール化合物から得られる(A)ポリウレタンプレポリマーと、(B)鎖延長剤とを反応させて得られるものであることが好ましい。具体的には、ポリオール、ポリイソシアネート、及び酸性基含有ポリオールの各原料に由来する残基が、ウレタン結合を主たる結合基として、ポリウレタンを形成している状態を示す。ここで、ポリウレタン樹脂中には、鎖延長剤の残基が含まれていてもよい。
<< Polyurethane resin >>
The polyurethane resin in the present invention is not particularly limited as long as it can be dispersed in an aqueous medium (for example, water, a mixture of water and a hydrophilic organic solvent), but at least (a) a polyol compound and (b) a polyisocyanate. It is preferable that the compound is obtained by reacting the compound and (c) an acidic group-containing polyol compound (A) polyurethane prepolymer with (B) a chain extender. Specifically, the residue derived from each raw material of a polyol, polyisocyanate, and acidic group-containing polyol shows a state in which polyurethane is formed using a urethane bond as a main bonding group. Here, the polyurethane resin may contain a residue of a chain extender.

より具体的には、ポリウレタン樹脂は、下記の繰り返し単位を含む構造として表現することもできる。ポリオールの繰り返し単位としては、例えば、式(a−1)で示されるポリカーボネートポリオール由来の繰り返し単位、式(a−2)や式(a−3)で示されるポリエステルポリオール由来の繰り返し単位、式(a−4)で示されるポリエーテルポリオール由来の繰り返し単位が挙げられる。ポリイソシアネート由来としては、式(b)で示される繰り返し単位が挙げられる。また、酸性基含有ポリオールが、例えば、2,2−ジメチロールプロパン酸などの酸性基含有ジメチロールアルカンであれば、下記式(c)で示される繰り返し単位が挙げられる。   More specifically, the polyurethane resin can also be expressed as a structure containing the following repeating units. Examples of the repeating unit of the polyol include a repeating unit derived from the polycarbonate polyol represented by the formula (a-1), a repeating unit derived from the polyester polyol represented by the formula (a-2) and the formula (a-3), and a formula ( The repeating unit derived from the polyether polyol shown by a-4) is mentioned. Examples of polyisocyanate-derived include repeating units represented by the formula (b). Moreover, if acidic group containing polyol is acidic group containing dimethylol alkane, such as 2, 2- dimethylol propanoic acid, the repeating unit shown by following formula (c) will be mentioned, for example.

Figure 2017014506

(式中、
Zは、炭素原子数2〜12の二価の直鎖状脂肪族炭化水素基、炭素原子数3〜12の二価の分岐状脂肪族炭化水素基、炭素原子数6〜18の二価の環状脂肪族炭化水素基、又は炭素原子数6〜18の二価の芳香族炭化水素基を示し、各繰り返し単位において複数のZは同一でも異なっていてもよく、
nは、式(a−1)〜(a−4)各々の繰り返し単位数を示し、
Rは、炭素原子数2〜12の二価の直鎖状脂肪族炭化水素基、炭素原子数3〜12の二価の分岐状脂肪族炭化水素基、炭素原子数6〜18の二価の環状脂肪族炭化水素基、又は炭素原子数6〜18の二価の芳香族炭化水素基を示し、
AGは、酸性基を示し、
Xは、炭素原子数1〜6の直鎖状又は分岐状の脂肪族炭化水素基を示す。)
Figure 2017014506

(Where
Z is a divalent linear aliphatic hydrocarbon group having 2 to 12 carbon atoms, a divalent branched aliphatic hydrocarbon group having 3 to 12 carbon atoms, or a divalent chain having 6 to 18 carbon atoms. A cyclic aliphatic hydrocarbon group or a divalent aromatic hydrocarbon group having 6 to 18 carbon atoms, wherein each Z in the repeating units may be the same or different;
n represents the number of repeating units of formulas (a-1) to (a-4),
R is a divalent linear aliphatic hydrocarbon group having 2 to 12 carbon atoms, a divalent branched aliphatic hydrocarbon group having 3 to 12 carbon atoms, or a divalent chain having 6 to 18 carbon atoms. A cyclic aliphatic hydrocarbon group or a divalent aromatic hydrocarbon group having 6 to 18 carbon atoms;
AG represents an acidic group,
X represents a linear or branched aliphatic hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms. )

前記「炭素原子数2〜12の直鎖状の二価の脂肪族炭化水素基」とは、「炭素原子数2〜12の直鎖状の脂肪族炭化水素」から2つの水素を除いた基を示し、例えば、エチレン基、トリメチレン基(プロピレン基)、テトラメチレン基(ブチレン基)、ペンタメチレン基、ヘキサメチレン基、ヘプタメチレン基、オクタメチレン基、ノナメチレン基、デカメチレン基、ウンデカメチレン基、ドデカメチレン基が挙げられるが、好ましくはテトラメチレン基、ペンタメチレン基、ヘキサメチレン基である。   The “linear divalent aliphatic hydrocarbon group having 2 to 12 carbon atoms” is a group obtained by removing two hydrogens from the “linear aliphatic hydrocarbon group having 2 to 12 carbon atoms”. For example, ethylene group, trimethylene group (propylene group), tetramethylene group (butylene group), pentamethylene group, hexamethylene group, heptamethylene group, octamethylene group, nonamethylene group, decamethylene group, undecamethylene group, A dodecamethylene group is exemplified, and a tetramethylene group, a pentamethylene group, and a hexamethylene group are preferable.

前記「炭素原子数3〜12の二価の分岐状脂肪族炭化水素基」とは、「炭素原子数3〜12の分岐状脂肪族炭化水素」から2つの水素原子を除いた基を示し、例えば、2−メチル−1,3−トリメチル基、2−又は3−メチル−1,5−ペンチル基、2,2,4−又は2,4,4−トリメチルヘキサメチレン基、1,5−ヘキシレン基などが挙げられる。   The “divalent branched aliphatic hydrocarbon group having 3 to 12 carbon atoms” refers to a group obtained by removing two hydrogen atoms from the “branched aliphatic hydrocarbon having 3 to 12 carbon atoms”, For example, 2-methyl-1,3-trimethyl group, 2- or 3-methyl-1,5-pentyl group, 2,2,4- or 2,4,4-trimethylhexamethylene group, 1,5-hexylene Group and the like.

前記「炭素原子数6〜18の二価の環状脂肪族炭化水素基」とは、「炭素原子数6〜18の環状脂肪族炭化水素」から2つの水素を除いた基を示し、ここでいう「環状」とは、炭化水素基の一部に環構造を有するものを含む。炭素原子数6〜18の二価の環状脂肪族炭化水素基の例としては、1,3−シクロヘキシレン基、1,4−シクロヘキシレン基、1,4−ジメチレンシクロヘキシレン基(メチレン−シクロヘキシレン−メチレン基))、4,4’−メチレンビスシクロヘキシル基、イソホロン基などが挙げられる。   The “divalent cycloaliphatic hydrocarbon group having 6 to 18 carbon atoms” refers to a group obtained by removing two hydrogens from the “cycloaliphatic hydrocarbon having 6 to 18 carbon atoms”. “Cyclic” includes those having a cyclic structure in a part of the hydrocarbon group. Examples of the divalent cycloaliphatic hydrocarbon group having 6 to 18 carbon atoms include 1,3-cyclohexylene group, 1,4-cyclohexylene group, 1,4-dimethylenecyclohexylene group (methylene-cyclohexylene). Silylene-methylene group)), 4,4′-methylenebiscyclohexyl group, isophorone group and the like.

nは、式(a−1)〜(a−4)各々の繰り返し単位数であり、ポリカーボネートポリオールの数平均分子量に依るが、好ましくは1〜40、更に好ましくは2〜30、より好ましくは3〜25である。   n is the number of repeating units of each of formulas (a-1) to (a-4), and depends on the number average molecular weight of the polycarbonate polyol, but is preferably 1 to 40, more preferably 2 to 30, and more preferably 3 ~ 25.

前記「酸性基」とは、水系媒体中でプロトン(H)を放出することで親水性を付与することができる基であれば特に限定されないが、例えば、カルボキシ基、スルホン酸基、リン酸基、フェノール性水酸基などが挙げられ、好ましくはカルボキシ基である。 The “acidic group” is not particularly limited as long as it is a group capable of imparting hydrophilicity by releasing protons (H + ) in an aqueous medium, and examples thereof include a carboxy group, a sulfonic acid group, and phosphoric acid. Group, phenolic hydroxyl group and the like, and a carboxy group is preferable.

前記「炭素原子数1〜6の直鎖状又は分岐状の脂肪族炭化水素基」とは、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基又はブチルの異性体、ペンチル基又はペンチルの異性体、ヘキシル基又はヘキシルの異性体を示し、好ましくはメチル基、エチル基、プロピル基である。   The “linear or branched aliphatic hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms” is, for example, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, a butyl group or an isomer of butyl, a pentyl group, or An pentyl isomer, hexyl group or hexyl isomer is shown, preferably a methyl group, an ethyl group or a propyl group.

前記ポリウレタン樹脂は、水系媒体への分散性を向上させるために、ポリウレタン樹脂が有する酸性基が適当な中和剤(例えば、塩基)により中和されていることが望ましく、分子量を調整するために、鎖延長剤をポリウレタン樹脂製造時に使用してよい。このとき、鎖延長剤は、ポリウレタン樹脂の骨格として含まれることとなる。なお、ポリウレタン樹脂は、複数種の原料化合物や多種多様の官能基の反応によって合成されるため、本発明の水性ポリウレタン樹脂分散体の機能や特性を損なわない程度において、例えば、ウレア結合、ビウレット結合、アミド結合、イミド結合などのウレタン結合以外の結合を含んでいてもよい。   In the polyurethane resin, in order to improve the dispersibility in an aqueous medium, it is desirable that the acidic group of the polyurethane resin is neutralized with an appropriate neutralizing agent (for example, a base), in order to adjust the molecular weight. A chain extender may be used during the production of the polyurethane resin. At this time, the chain extender is included as a skeleton of the polyurethane resin. In addition, since the polyurethane resin is synthesized by a reaction of a plurality of kinds of raw material compounds and a wide variety of functional groups, for example, a urea bond, a biuret bond, etc., as long as the functions and characteristics of the aqueous polyurethane resin dispersion of the present invention are not impaired In addition, a bond other than a urethane bond such as an amide bond or an imide bond may be included.

<<<(a)ポリオール化合物>>>
(a)ポリオール化合物には、高分子量ポリオール又は低分子量ポリオールを用いることができる。ポリオール化合物は、1分子中に2つ以上の水酸基を有していれば、その種類に特に制限はない。
<<< (a) Polyol Compound >>>
(A) A high molecular weight polyol or a low molecular weight polyol can be used for the polyol compound. The polyol compound is not particularly limited as long as it has two or more hydroxyl groups in one molecule.

高分子量ポリオールは、特に制限されないが、数平均分子量が400〜8,000であることが好ましい。数平均分子量がこの範囲であれば、適切な粘度及び良好な取り扱い性が得られ、更に(b)ポリイソシアネート化合物との反応性が充分なものとなることから、(A)ポリウレタンプレポリマーの製造容易性、効率等が向上する。また得られたポリウレタン樹脂のソフトセグメントとしての性能の確保が容易であり、強靭な塗膜が得られるという利点を有する。さらに得られたポリウレタン樹脂を含む水性ポリウレタン樹脂分散体を用いて塗膜を形成した場合に、割れの発生を抑制し易い。高分子量ポリオールは、数平均分子量が400〜4,000であることがより好ましい。   The high molecular weight polyol is not particularly limited, but the number average molecular weight is preferably 400 to 8,000. If the number average molecular weight is within this range, an appropriate viscosity and good handleability can be obtained, and (b) sufficient reactivity with the polyisocyanate compound can be obtained. (A) Production of polyurethane prepolymer Ease and efficiency are improved. Moreover, it is easy to ensure the performance of the obtained polyurethane resin as a soft segment, and there is an advantage that a tough coating film can be obtained. Furthermore, when a coating film is formed using the aqueous polyurethane resin dispersion containing the obtained polyurethane resin, it is easy to suppress the occurrence of cracks. The high molecular weight polyol more preferably has a number average molecular weight of 400 to 4,000.

本明細書において、数平均分子量は、JIS K 1557に準拠して測定した水酸基価に基づいて算出した数平均分子量とする。具体的には、水酸基価を測定し、末端基定量法により、(56.1×1,000×価数)/水酸基価 [mgKOH/g]で算出する。前記式中において、価数は1分子中の水酸基の数である。   In this specification, the number average molecular weight is the number average molecular weight calculated based on the hydroxyl value measured according to JIS K1557. Specifically, the hydroxyl value is measured, and is calculated by (56.1 × 1,000 × valence) / hydroxyl value [mgKOH / g] by the terminal group determination method. In the above formula, the valence is the number of hydroxyl groups in one molecule.

また高分子量ポリオールには、水性ポリウレタン樹脂分散体の製造の容易さから、高分子量ジオールを用いることが好ましい。高分子量ジオールとしては、例えば、ポリカーボネートジオール、ポリエステルジオール、ポリエーテルジオール等が挙げられる。ポリウレタン樹脂を含む水性ポリウレタン樹脂分散体、及び該水性ポリウレタン樹脂分散体から得られる塗膜の耐光性、耐候性、耐熱性、耐加水分解性、耐油性の点から、ポリカーボネートジオールが好ましい。   As the high molecular weight polyol, it is preferable to use a high molecular weight diol from the viewpoint of easy production of the aqueous polyurethane resin dispersion. Examples of the high molecular weight diol include polycarbonate diol, polyester diol, and polyether diol. From the viewpoint of light resistance, weather resistance, heat resistance, hydrolysis resistance, and oil resistance of an aqueous polyurethane resin dispersion containing a polyurethane resin and a coating film obtained from the aqueous polyurethane resin dispersion, polycarbonate diol is preferable.

ポリカーボネートジオールの中でも、ジオール成分が脂肪族ジオール及び/又は脂環族ジオールであることが好ましく、得られた(A)ポリウレタンプレポリマーの粘度が低く、取り扱いが容易な点、水系媒体への分散性が良好な点、塗膜作成時の乾燥性が高い点等から、ジオール成分が脂環構造を有さない脂肪族ジオールであることがより好ましい。   Among the polycarbonate diols, the diol component is preferably an aliphatic diol and / or an alicyclic diol, and the obtained (A) polyurethane prepolymer has a low viscosity and is easy to handle, dispersibility in an aqueous medium. The diol component is more preferably an aliphatic diol that does not have an alicyclic structure, for example, from the viewpoints of good qualities and high drying properties during film formation.

高分子量ポリオールとしては、例えば、ポリカーボネートポリオール、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール等が挙げられる。ポリウレタン樹脂を含む水性ポリウレタン樹脂分散体、及び該水性ポリウレタン樹脂分散体から得られる塗膜の耐光性、耐候性、耐熱性、耐加水分解性、耐油性の点から、ポリカーボネートポリオールが好ましい。   Examples of the high molecular weight polyol include polycarbonate polyol, polyester polyol, and polyether polyol. Polycarbonate polyol is preferred from the viewpoint of light resistance, weather resistance, heat resistance, hydrolysis resistance, and oil resistance of an aqueous polyurethane resin dispersion containing a polyurethane resin and a coating film obtained from the aqueous polyurethane resin dispersion.

ポリカーボネートポリオールは、1種以上のポリオールモノマーと、炭酸エステルやホスゲンとを反応させることにより得られる。製造が容易な点及び末端塩素化物の副生成がない点から、1種以上のポリオールモノマーと、炭酸エステルとを反応させて得られるポリカーボネートポリオールが好ましい。
本発明でいうポリカーボネートポリオールは、その分子中に、1分子中の平均のカーボネート結合の数と同じ又はそれ以下の数のエーテル結合やエステル結合を含有していてもよい。
The polycarbonate polyol is obtained by reacting one or more polyol monomers with a carbonate ester or phosgene. A polycarbonate polyol obtained by reacting one or more polyol monomers with a carbonate ester is preferred because it is easy to produce and has no by-product formation of terminal chlorinated products.
The polycarbonate polyol as referred to in the present invention may contain ether bonds or ester bonds in the molecule as many as or less than the average number of carbonate bonds in one molecule.

ポリオールモノマーとしては、特に制限されないが、例えば、脂肪族ポリオールモノマー、脂環構造を有するポリオールモノマー、芳香族ポリオールモノマー、ポリエステルポリオールモノマー、ポリエーテルポリオールモノマーが挙げられる。   The polyol monomer is not particularly limited, and examples thereof include an aliphatic polyol monomer, a polyol monomer having an alicyclic structure, an aromatic polyol monomer, a polyester polyol monomer, and a polyether polyol monomer.

脂肪族ポリオールモノマーとしては、特に制限されないが、例えば、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,7−ヘプタンジオール、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール等の直鎖状脂肪族ジオール;2−メチル−1,3−プロパンジオール、2−メチル−1,5−ペンタンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、2−メチル−1,9−ノナンジオール等の分岐鎖状脂肪族ジオール;トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等の3官能以上の多価アルコールが挙げられる。   The aliphatic polyol monomer is not particularly limited, and examples thereof include 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 1,7-heptanediol, 1 Linear aliphatic diols such as 1,8-octanediol and 1,9-nonanediol; 2-methyl-1,3-propanediol, 2-methyl-1,5-pentanediol, 3-methyl-1,5 -Branched aliphatic diols such as pentanediol and 2-methyl-1,9-nonanediol; polyfunctional alcohols having 3 or more functional groups such as trimethylolpropane and pentaerythritol.

脂環構造を有するポリオールモノマーとしては、特に制限されないが、例えば、1,4−シクロヘキサンジメタノール、1,3−シクロヘキサンジメタノール、1,4−シクロヘキサンジオール、1,3−シクロペンタンジオール、1,4−シクロヘプタンジオール、2,7−ノルボルナンジオール、1,4−ビス(ヒドロキシエトキシ)シクロヘキサン等の主鎖に脂環式構造を有するジオールが挙げられる。   The polyol monomer having an alicyclic structure is not particularly limited, and examples thereof include 1,4-cyclohexanedimethanol, 1,3-cyclohexanedimethanol, 1,4-cyclohexanediol, 1,3-cyclopentanediol, 1, Examples include diols having an alicyclic structure in the main chain, such as 4-cycloheptanediol, 2,7-norbornanediol, and 1,4-bis (hydroxyethoxy) cyclohexane.

芳香族ポリオールモノマーとしては、特に制限されないが、例えば、1,4−ベンゼンジメタノール、1,3−ベンゼンジメタノール、1,2−ベンゼンジメタノール、4,4’−ナフタレンジメタノール、3,4’−ナフタレンジメタノールが挙げられる。   The aromatic polyol monomer is not particularly limited. For example, 1,4-benzenedimethanol, 1,3-benzenedimethanol, 1,2-benzenedimethanol, 4,4′-naphthalenediethanol, 3,4 '-Naphthalene diethanol is mentioned.

ポリエステルポリオールモノマーとしては、特に制限されないが、例えば、6−ヒドロキシカプロン酸とヘキサンジオールとのポリエステルポリオール等のヒドロキシカルボン酸とジオールとのポリエステルポリオール、アジピン酸とヘキサンジオールとのポリエステルポリオール等のジカルボン酸とジオールとのポリエステルポリオールが挙げられる。   Although it does not restrict | limit especially as a polyester polyol monomer, For example, dicarboxylic acid, such as polyester polyol of hydroxycarboxylic acid and diol, such as polyester polyol of 6-hydroxycaproic acid and hexanediol, polyester polyol of adipic acid and hexanediol And polyester polyol of diol.

ポリエーテルポリオールモノマーとしては、特に制限されないが、例えば、ポリエチレングリコールやポリプロピレングリコールやポリテトラメチレングリコール等のポリアルキレングリコールが挙げられる。   The polyether polyol monomer is not particularly limited, and examples thereof include polyalkylene glycols such as polyethylene glycol, polypropylene glycol, and polytetramethylene glycol.

炭酸エステルとしては、特に制限されないが、例えば、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート等の脂肪族炭酸エステル、ジフェニルカーボネート等の芳香族炭酸エステル、エチレンカーボネート等の環状炭酸エステルが挙げられる。その他に、ポリカーボネートポリオールを生成することができるホスゲン等も使用できる。中でも、ポリカーボネートポリオールの製造のしやすさから、脂肪族炭酸エステルが好ましく、ジメチルカーボネートが特に好ましい。   The carbonate is not particularly limited, and examples thereof include aliphatic carbonates such as dimethyl carbonate and diethyl carbonate, aromatic carbonates such as diphenyl carbonate, and cyclic carbonates such as ethylene carbonate. In addition, phosgene or the like capable of producing a polycarbonate polyol can be used. Among these, aliphatic carbonates are preferable and dimethyl carbonate is particularly preferable because of easy manufacture of polycarbonate polyols.

ポリオールモノマー及び炭酸エステルからポリカーボネートポリオールを製造する方法としては、例えば、反応器中に炭酸エステルと、この炭酸エステルのモル数に対して過剰のモル数のポリオールモノマーとを加え、温度160〜200℃、圧力50mmHg程度で5〜6時間反応させた後、更に数mmHg以下の圧力において200〜220℃で数時間反応させる方法が挙げられる。上記反応においては副生するアルコールを系外に抜き出しながら反応させることが好ましい。その際、炭酸エステルが副生するアルコールと共沸することにより系外へ抜け出る場合には、過剰量の炭酸エステルを加えてもよい。また、上記反応において、チタニウムテトラブトキシド等の触媒を使用してもよい。   As a method for producing a polycarbonate polyol from a polyol monomer and a carbonate ester, for example, a carbonate ester and a polyol monomer having an excess number of moles relative to the number of moles of the carbonate ester are added to a reactor, and a temperature of 160 to 200 ° C. A method of reacting at a pressure of about 50 mmHg for 5 to 6 hours and further reacting at 200 to 220 ° C. for several hours at a pressure of several mmHg or less. In the above reaction, it is preferable to carry out the reaction while extracting by-produced alcohol out of the system. At that time, if the carbonate ester escapes from the system by azeotroping with the by-produced alcohol, an excessive amount of carbonate ester may be added. In the above reaction, a catalyst such as titanium tetrabutoxide may be used.

ポリカーボネートジオールとしては、特に制限されないが、例えば、1,6−ヘキサンジオールと炭酸エステルとを反応させて得られたポリカーボネートジオール、1,6−ヘキサンジオール及び1,5−ペンタンジオールの混合物と炭酸エステルとを反応させて得られたポリカーボネートジオール、1,6−ヘキサンジオール及び1,4−ブタンジオールの混合物と炭酸エステルとを反応させて得られたポリカーボネートジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノールと炭酸エステルとを反応させて得られたポリカーボネートジオール、1,6−ヘキサンジオール及び1,4−シクロヘキサンジメタノールの混合物と炭酸エステルとを反応させて得られたポリカーボネートジオールが挙げられる。   The polycarbonate diol is not particularly limited, but for example, a polycarbonate diol obtained by reacting 1,6-hexanediol with a carbonate ester, a mixture of 1,6-hexanediol and 1,5-pentanediol, and a carbonate ester. Polycarbonate diol, 1,4-cyclohexanedimethanol and carbonate obtained by reacting a mixture of polycarbonate diol, 1,6-hexanediol and 1,4-butanediol with carbonate And polycarbonate diol obtained by reacting a mixture of polycarbonate diol, 1,6-hexanediol and 1,4-cyclohexanedimethanol obtained by the reaction with carbonate.

ポリエステルジオールとしては、特に制限されないが、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、ポリエチレンブチレンアジペートジオール、ポリへキサメチレンイソフタレートアジペートジオール、ポリエチレンサクシネートジオール、ポリブチレンサクシネートジオール、ポリエチレンセバケートジオール、ポリブチレンセバケートジオール、ポリ−ε−カプロラクトンジオール、ポリ(3−メチル−1,5−ペンチレンアジペート)ジオール、1,6−へキサンジオールとダイマー酸の重縮合物等が挙げられる。   Polyester diol is not particularly limited, but for example, polyethylene adipate diol, polybutylene adipate diol, polyethylene butylene adipate diol, polyhexamethylene isophthalate adipate diol, polyethylene succinate diol, polybutylene succinate diol, polyethylene sebacate diol , Polybutylene sebacate diol, poly-ε-caprolactone diol, poly (3-methyl-1,5-pentylene adipate) diol, polycondensate of 1,6-hexanediol and dimer acid, and the like.

ポリエーテルジオールとしては、特に制限されないが、例えば、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、エチレンオキシドとプロピレンオキシド、エチレンオキシドとブチレンオキシドとのランダム共重合体やブロック共重合体等が挙げられる。更に、エーテル結合とエステル結合とを有するポリエーテルポリエステルポリオール等を用いてもよい。   The polyether diol is not particularly limited, and examples thereof include polyethylene glycol, polypropylene glycol, polytetramethylene glycol, ethylene oxide and propylene oxide, and a random copolymer or block copolymer of ethylene oxide and butylene oxide. Further, a polyether polyester polyol having an ether bond and an ester bond may be used.

低分子量ポリオールとしては、水性ポリウレタン樹脂分散体の製造の容易さから、低分子量ジオールを用いることもできる。低分子量ジオールとしては、特に制限されないが、例えば、数平均分子量が60以上400未満のものが挙げられる。低分子量ジオールとしては、例えば、エチレングリコール、1,3−プロパンジオール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、2,2−ジメチル−1,3−プロパンジオール、2−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオール、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、1,9−ノナンジオール、2−メチル−1,8−オクタンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール等の炭素数2〜9の脂肪族ジオール;1,4−シクロヘキサンジメタノール、1,3−シクロヘキサンジメタノール、1,4−シクロヘキサンジオール、1,4−ビス(ヒドロキシエチル)シクロヘキサン、2,7−ノルボルナンジオール、テトラヒドロフランジメタノール、2,5−ビス(ヒドロキシメチル)−1,4−ジオキサン等の炭素数6〜12の環式構造を有するジオールを挙げることができる。また、前記低分子量ポリオールとして、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトール等の低分子量多価アルコールを用いることもできる。   As the low molecular weight polyol, a low molecular weight diol can also be used because of the ease of producing an aqueous polyurethane resin dispersion. The low molecular weight diol is not particularly limited, and examples thereof include those having a number average molecular weight of 60 or more and less than 400. Examples of the low molecular weight diol include ethylene glycol, 1,3-propanediol, 2-methyl-1,3-propanediol, 2,2-dimethyl-1,3-propanediol, and 2-butyl-2-ethyl- 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 3-methyl-1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 1,9-nonanediol, 2-methyl- C2-C9 aliphatic diol such as 1,8-octanediol, diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol; 1,4-cyclohexanedimethanol, 1,3-cyclohexanedimethanol, 1,4-cyclohexanediol 1,4-bis (hydroxyethyl) cyclohexane, 2,7-norbornane Lumpur, tetrahydrofuran dimethanol, 2,5-bis can be mentioned diols having a cyclic structure having 6 to 12 carbon atoms such as (hydroxymethyl) -1,4-dioxane. Moreover, low molecular weight polyhydric alcohols such as trimethylolpropane, pentaerythritol, and sorbitol can also be used as the low molecular weight polyol.

(a)ポリオール化合物は、単独で用いてもよいし、複数種を併用してもよい。   (A) A polyol compound may be used independently and may use multiple types together.

<<<(b)ポリイソシアネート化合物>>>
(b)ポリイソシアネート化合物としては、特に制限されないが、例えば、芳香族ポリイソシアネート、脂肪族ポリイソシアネート、脂環式ポリイソシアネートが挙げられる。
<<< (b) Polyisocyanate Compound >>>
(B) Although it does not restrict | limit especially as a polyisocyanate compound, For example, aromatic polyisocyanate, aliphatic polyisocyanate, and alicyclic polyisocyanate are mentioned.

芳香族ポリイソシアネートとしては、例えば、1,3−フェニレンジイソシアネート、1,4−フェニレンジイソシアネート、2,4−トリレンジイソシアネート(TDI)、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(MDI)、2,4−ジフェニルメタンジイソシアネート、4,4’−ジイソシアナトビフェニル、3,3’−ジメチル−4,4’−ジイソシアナトビフェニル、3,3’−ジメチル−4,4’−ジイソシアナトジフェニルメタン、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−イソシアナトフェニルスルホニルイソシアネート、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 include 1,3-phenylene diisocyanate, 1,4-phenylene diisocyanate, 2,4-tolylene diisocyanate (TDI), 2,6-tolylene diisocyanate, 4,4′-diphenylmethane diisocyanate ( MDI), 2,4-diphenylmethane diisocyanate, 4,4'-diisocyanatobiphenyl, 3,3'-dimethyl-4,4'-diisocyanatobiphenyl, 3,3'-dimethyl-4,4'-di Isocyanatodiphenylmethane, 1,5-naphthylene diisocyanate, 4,4 ′, 4 ″ -triphenylmethane triisocyanate, m-isocyanatophenylsulfonyl isocyanate, p-isocyanatophenylsulfonyl isocyanate.

脂肪族ポリイソシアネートとしては、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、1,6,11−ウンデカントリイソシアネート、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、2,6−ジイソシアナトメチルカプロエート、ビス(2−イソシアナトエチル)フマレート、ビス(2−イソシアナトエチル)カーボネート、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 include ethylene diisocyanate, tetramethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate (HDI), dodecamethylene diisocyanate, 1,6,11-undecane triisocyanate, 2,2,4-trimethylhexamethylene diisocyanate, and lysine diisocyanate. 2,6-diisocyanatomethylcaproate, bis (2-isocyanatoethyl) fumarate, bis (2-isocyanatoethyl) carbonate, 2-isocyanatoethyl-2,6-diisocyanatohexanoate It is done.

脂環式ポリイソシアネートとしては、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(水素添加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(水素添加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、2,5−ノルボルナンジイソシアネート、2,6−ノルボルナンジイソシアネートが挙げられる。   Examples of alicyclic polyisocyanates include isophorone diisocyanate (IPDI), 4,4′-dicyclohexylmethane diisocyanate (hydrogenated MDI), cyclohexylene diisocyanate, methylcyclohexylene diisocyanate (hydrogenated TDI), and bis (2-isocyanato). Ethyl) -4-cyclohexene-1,2-dicarboxylate, 2,5-norbornane diisocyanate, 2,6-norbornane diisocyanate.

ポリイソシアネート化合物としては、1分子当たりイソシアナト基を2個有するものを使用することができるが、(A)ポリウレタンプレポリマーがゲル化をしない範囲で、トリフェニルメタントリイソシアネートのような、1分子当たりイソシアナト基を3個以上有するポリイソシアネート化合物も使用することができる。   As the polyisocyanate compound, one having two isocyanato groups per molecule can be used, but (A) as long as the polyurethane prepolymer does not gel, per molecule such as triphenylmethane triisocyanate. Polyisocyanate compounds having 3 or more isocyanato groups can also be used.

ポリイソシアネート化合物の中でも、塗膜の耐久性が上がる点から、脂環式ポリイソシアネートが好ましく、反応の制御が行いやすいという点から、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(水素添加MDI)が特に好ましい。   Among the polyisocyanate compounds, alicyclic polyisocyanates are preferable from the viewpoint of improving the durability of the coating film, and isophorone diisocyanate (IPDI), 4,4′-dicyclohexylmethane diisocyanate (hydrogen) because the reaction can be easily controlled. Additive MDI) is particularly preferred.

ポリイソシアネートは、単独で用いてもよいし、複数種を併用してもよい。   Polyisocyanate may be used independently and may use multiple types together.

<<<(c)酸性基含有ポリオール>>>
(c)酸性基含有ポリオールは、1分子中に2個以上の水酸基(フェノール性水酸基は除く)と、1個以上の酸性基を含有するものである。酸性基としては、カルボキシ基、スルホン酸基、リン酸基、フェノール性水酸基等が挙げられる。(c)酸性基含有ポリオールとして、1分子中に2個の水酸基と1個のカルボキシ基を有する化合物を含有するものが好ましい。(c)酸性基含有ポリオールは、単独で用いてもよいし、複数種を併用してもよい。
<<< (c) Acidic group-containing polyol >>>
(C) The acidic group-containing polyol contains two or more hydroxyl groups (excluding phenolic hydroxyl groups) and one or more acidic groups in one molecule. Examples of the acidic group include a carboxy group, a sulfonic acid group, a phosphoric acid group, and a phenolic hydroxyl group. (C) As an acidic group containing polyol, what contains the compound which has two hydroxyl groups and one carboxy group in 1 molecule is preferable. (C) The acidic group-containing polyol may be used alone or in combination of two or more.

(c)酸性基含有ポリオールとしては、特に制限されないが、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等のジメチロールアルカン酸、N,N−ビスヒドロキシエチルグリシン、N,N−ビスヒドロキシエチルアラニン、3,4−ジヒドロキシブタンスルホン酸、3,6−ジヒドロキシ−2−トルエンスルホン酸が挙げられる。中でも入手の容易さの観点から、2個のメチロール基を含む炭素数4〜12のジメチルロールアルカン酸が好ましい。ジメチロールアルカン酸の中でも、2,2−ジメチロールプロピオン酸がより好ましい。   (C) Although it does not restrict | limit especially as an acidic-group containing polyol, For example, dimethylol alkanoic acid, such as 2, 2- dimethylol propionic acid and 2, 2- dimethylol butanoic acid, N, N- bishydroxyethyl glycine, Examples thereof include N, N-bishydroxyethylalanine, 3,4-dihydroxybutanesulfonic acid, and 3,6-dihydroxy-2-toluenesulfonic acid. Among these, from the viewpoint of easy availability, a dimethylol alkanoic acid having 4 to 12 carbon atoms containing two methylol groups is preferable. Among dimethylolalkanoic acids, 2,2-dimethylolpropionic acid is more preferable.

本発明において、(a)ポリオール化合物と、(c)酸性基含有ポリオールとの合計の水酸基当量数は、120〜1,000であることが好ましい。水酸基当量数が、この範囲であれば、乾燥性、増粘性が上がりやすく、得られたポリウレタン樹脂を含む水性ポリウレタン樹脂分散体の製造が容易であり、硬度の点で優れた塗膜が得られやすい。得られる水性ポリウレタン樹脂分散体の貯蔵安定性、乾燥性と塗布して得られる塗膜の硬度の観点から、水酸基当量数は、好ましくは150〜800、より好ましくは200〜700、特に好ましくは300〜600である。   In the present invention, the total number of hydroxyl equivalents of (a) the polyol compound and (c) the acidic group-containing polyol is preferably 120 to 1,000. If the number of hydroxyl equivalents is within this range, the drying property and viscosity increase are likely to increase, and the aqueous polyurethane resin dispersion containing the obtained polyurethane resin can be easily produced, and a coating film excellent in hardness can be obtained. Cheap. From the viewpoint of the storage stability of the resulting aqueous polyurethane resin dispersion, the drying property, and the hardness of the coating film obtained by coating, the number of hydroxyl equivalents is preferably 150 to 800, more preferably 200 to 700, and particularly preferably 300. ~ 600.

水酸基当量数は、以下の式(1)及び(2)で算出することができる。
各ポリオールの水酸基当量数=各ポリオールの分子量/各ポリオールの水酸基の数(フェノール性水酸基は除く)・・・(1)
ポリオールの合計の水酸基当量数=M/ポリオールの合計モル数・・・(2)
ポリウレタン樹脂(A)の場合、式(2)において、Mは、[〔(a)ポリオール化合物の水酸基当量数×(a)ポリオール化合物のモル数〕+〔(c)酸性基含有ポリオールの水酸基当量数×(c)酸性基含有ポリオールのモル数〕]を示す。
The number of hydroxyl equivalents can be calculated by the following formulas (1) and (2).
Number of hydroxyl equivalents of each polyol = molecular weight of each polyol / number of hydroxyl groups of each polyol (excluding phenolic hydroxyl groups) (1)
Total number of hydroxyl equivalents of polyol = M / total number of moles of polyol (2)
In the case of the polyurethane resin (A), in the formula (2), M is [[(a) number of hydroxyl equivalents of polyol compound × (a) number of moles of polyol compound] + [(c) hydroxyl equivalent of the acidic group-containing polyol. Number × (c) Number of moles of acidic group-containing polyol]].

<<<(A)ポリウレタンプレポリマー>>>
(A)ポリウレタンプレポリマーは、少なくとも、前記(a)ポリオール化合物と、前記(b)ポリイソシアネート化合物と、前記(c)酸性基含有ポリオール化合物とを反応させて得られる。前記(A)ポリウレタンプレポリマーは、末端停止剤を含んでもよい。
<<< (A) Polyurethane Prepolymer >>>
(A) The polyurethane prepolymer is obtained by reacting at least the (a) polyol compound, the (b) polyisocyanate compound, and the (c) acidic group-containing polyol compound. The (A) polyurethane prepolymer may contain a terminal stopper.

前記(A)ポリウレタンプレポリマーを得る場合において、(a)ポリオール化合物、(b)ポリイソシアネート化合物、(c)酸性基含有ポリオール化合物、後述する(B)鎖延長剤及び場合により末端停止剤の全量を100質量部とした場合に、前記(a)ポリオール化合物の割合は好ましくは30〜80質量部、より好ましくは40〜75質量部、特に好ましくは50〜70質量部である。前記(c)酸性基含有ポリオール化合物の割合は好ましくは0.5〜10質量部、より好ましくは3〜7質量部である。前記末端停止剤の割合は、所望する(A)ポリウレタンプレポリマーの分子量等に応じて適宜決定することができる。
前記(a)ポリオール化合物の割合を30質量部以上とすることで、得られる水性ポリウレタン樹脂分散体の乾燥性を高くすることができる傾向があり、80質量部以下とすることで、得られる水性ポリウレタン樹脂分散体の貯蔵安定性がより向上する傾向がある。
前記(c)酸性基含有ポリオール化合物の割合を0.5質量部以上とすることで、得られる水性ポリウレタン樹脂の水系媒体中への分散性が良好になる傾向があり、10質量部以下とすることで、得られる水性ポリウレタン樹脂分散体の乾燥性が高くなる傾向がある。また、水性ポリウレタン樹脂分散体を塗布して得た塗膜の耐水性を高くすることができ、得られるフィルムの柔軟性も良好にすることができる傾向がある。
In the case of obtaining the (A) polyurethane prepolymer, the total amount of (a) polyol compound, (b) polyisocyanate compound, (c) acidic group-containing polyol compound, (B) chain extender to be described later and optionally a terminal terminator. Is 100 parts by mass, the proportion of the polyol compound (a) is preferably 30 to 80 parts by mass, more preferably 40 to 75 parts by mass, and particularly preferably 50 to 70 parts by mass. The proportion of the (c) acidic group-containing polyol compound is preferably 0.5 to 10 parts by mass, more preferably 3 to 7 parts by mass. The proportion of the terminal terminator can be appropriately determined according to the molecular weight of the desired (A) polyurethane prepolymer.
There exists a tendency which can make the drying property of the obtained aqueous polyurethane resin dispersion high by making the ratio of the said (a) polyol compound 30 mass parts or more, and the aqueous solution obtained by setting it as 80 mass parts or less. There exists a tendency for the storage stability of a polyurethane resin dispersion to improve more.
When the ratio of the (c) acidic group-containing polyol compound is 0.5 parts by mass or more, dispersibility of the obtained aqueous polyurethane resin in an aqueous medium tends to be good, and the amount is 10 parts by mass or less. Thereby, there exists a tendency for the drying property of the aqueous polyurethane resin dispersion obtained to become high. Moreover, the water resistance of the coating film obtained by applying the aqueous polyurethane resin dispersion can be increased, and the flexibility of the resulting film tends to be improved.

前記(A)ポリウレタンプレポリマーを得る場合において、(a)ポリオール化合物及び(c)酸性基含有ポリオール化合物の全水酸基のモル数に対する、(b)ポリイソシアネート化合物のイソシアナト基のモル数の比は、1.05〜2.5が好ましい。前記(a)ポリオール化合物及び前記(c)酸性基含有ポリオール化合物の全水酸基のモル数に対する、前記(b)ポリイソシアネート化合物のイソシアナト基のモル数の比を1.05以上とすることで、分子末端にイソシアナト基を有しない(A)ポリウレタンプレポリマーの量が少なくなり、(B)鎖延長剤と反応しない分子が少なくなる。これにより、水性ポリウレタン樹脂分散体の貯蔵安定性が確保しやすくなる。また、本発明の水性ポリウレタン樹脂分散体を乾燥した後に、フィルムを形成しやすくなる。前記(a)ポリオール化合物及び前記(c)酸性基含有ポリオール化合物の全水酸基のモル数に対する、前記(b)ポリイソシアネート化合物のイソシアナト基のモル数の比を2.5以下とすることで、反応系内に残る未反応の前記(b)ポリイソシアネート化合物の量が少なくなり、前記(b)ポリイソシアネート化合物と前記(B)鎖延長剤が効率的に反応し、水との反応による望まない分子伸長を起こしにくくなるため、水性ポリウレタン樹脂分散体の調製を適切に行うことができ、貯蔵安定性がより向上する。また、得られる水性ポリウレタン樹脂分散体の乾燥性が高くなる傾向がある。前記(a)ポリオール化合物及び前記(c)酸性基含有ポリオール化合物の全水酸基のモル数に対する、前記(b)ポリイソシアネート化合物のイソシアナト基のモル数の比は、好ましくは1.1〜2.0、特に好ましくは1.3〜1.8である。   In the case of obtaining the polyurethane prepolymer (A), the ratio of the number of moles of isocyanato groups in the polyisocyanate compound to the number of moles of all hydroxyl groups in the polyol compound (a) and the acidic group-containing polyol compound (b) is: 1.05-2.5 is preferable. The ratio of the number of moles of isocyanate groups of the (b) polyisocyanate compound to the number of moles of all hydroxyl groups of the (a) polyol compound and the (c) acidic group-containing polyol compound is set to 1.05 or more. The amount of the (A) polyurethane prepolymer having no isocyanato group at the terminal is reduced, and (B) the number of molecules that do not react with the chain extender is reduced. Thereby, it becomes easy to ensure the storage stability of the aqueous polyurethane resin dispersion. Moreover, it becomes easy to form a film after drying the aqueous polyurethane resin dispersion of the present invention. By making the ratio of the number of moles of isocyanate groups of the (b) polyisocyanate compound to 2.5 or less with respect to the number of moles of all hydroxyl groups of the (a) polyol compound and (c) acidic group-containing polyol compound, the reaction The amount of the unreacted (b) polyisocyanate compound remaining in the system is reduced, the (b) polyisocyanate compound and the (B) chain extender react efficiently, and unwanted molecules due to reaction with water. Since it becomes difficult to cause elongation, the aqueous polyurethane resin dispersion can be appropriately prepared, and the storage stability is further improved. Moreover, there exists a tendency for the drying property of the obtained aqueous polyurethane resin dispersion to become high. The ratio of the number of moles of isocyanate groups of the (b) polyisocyanate compound to the number of moles of all hydroxyl groups of the (a) polyol compound and the (c) acidic group-containing polyol compound is preferably 1.1 to 2.0. Particularly preferred is 1.3 to 1.8.

前記(A)ポリウレタンプレポリマーを得る場合において、(a)ポリオール化合物、(b)ポリイソシアネート化合物、(c)酸性基含有ポリオール化合物、後述する(B)鎖延長剤及び、場合により末端停止剤との全量を100質量部とした場合に、(b)ポリイソシアネート化合物の量は、上記モル比の条件を満たす範囲で、(a)及び(c)の種類又は量に合わせて適宜設定することができる。   In the case of obtaining the (A) polyurethane prepolymer, (a) a polyol compound, (b) a polyisocyanate compound, (c) an acidic group-containing polyol compound, (B) a chain extender described later, and optionally a terminal stopper When the total amount of is 100 parts by mass, the amount of the (b) polyisocyanate compound may be appropriately set according to the types or amounts of (a) and (c) within the range satisfying the above molar ratio condition. it can.

前記(a)ポリオール化合物と、前記(c)酸性基含有ポリオール化合物と、(b)ポリイソシアネート化合物とから、前記(A)ポリウレタンプレポリマーを得る場合には、(a)、(c)を順不同で(b)と反応させることができる。(a)と(c)を同時に(b)に反応させてもよい。   When the (A) polyurethane prepolymer is obtained from the (a) polyol compound, the (c) acidic group-containing polyol compound, and the (b) polyisocyanate compound, (a) and (c) are in random order. Can be reacted with (b). (A) and (c) may be reacted simultaneously with (b).

前記ポリウレタンプレポリマーを得る反応の際には、触媒を用いることもできる。前記触媒としては、特に制限はされないが、例えば、スズ(錫)系触媒(トリメチルスズラウリレート、ジブチルスズジラウリレート等)や鉛系触媒(オクチル酸鉛等)等の金属と有機又は無機酸の塩、並びに有機金属誘導体、アミン系触媒(トリエチルアミン、N−エチルモルホリン、トリエチレンジアミン等)、ジアザビシクロウンデセン系触媒が挙げられる。中でも、反応性の観点から、ジブチルスズジラウリレートが好ましい。   In the reaction for obtaining the polyurethane prepolymer, a catalyst may be used. The catalyst is not particularly limited. For example, a metal such as a tin (tin) catalyst (trimethyltin laurylate, dibutyltin dilaurate, etc.) or a lead catalyst (lead octylate, etc.) and an organic or inorganic acid can be used. Examples thereof include salts, organic metal derivatives, amine catalysts (triethylamine, N-ethylmorpholine, triethylenediamine, etc.), and diazabicycloundecene catalysts. Among these, dibutyltin dilaurate is preferable from the viewpoint of reactivity.

前記(a)ポリオール化合物及び前記(c)酸性基含有ポリオール化合物と前記(b)ポリイソシアネート化合物とを反応させる際の反応温度としては、特に制限はされないが、40〜150℃が好ましい。反応温度を40℃以上とすることで、原料が十分に溶解し又は原料が十分な流動性を得て、(A)ポリウレタンプレポリマーの粘度を低くして充分な撹拌を行うことができる。反応温度を150℃以下とすることで、副反応が起こる等の不具合を起こさずに、反応を進行させることができる。反応温度として更に好ましくは60〜120℃である。   The reaction temperature when the (a) polyol compound and the (c) acidic group-containing polyol compound and the (b) polyisocyanate compound are reacted is not particularly limited, but is preferably 40 to 150 ° C. By setting the reaction temperature to 40 ° C. or higher, the raw material can be sufficiently dissolved or the raw material can have sufficient fluidity, and (A) the viscosity of the polyurethane prepolymer can be lowered to perform sufficient stirring. By setting the reaction temperature to 150 ° C. or lower, the reaction can proceed without causing problems such as side reactions. The reaction temperature is more preferably 60 to 120 ° C.

前記(a)ポリカーボネートポリオール化合物と、前記(c)酸性基含有ポリオール化合物と、前記(b)ポリイソシアネート化合物との反応は、無溶媒でも有機溶媒を加えて行ってもよい。無溶媒で反応を行う場合には、前記(a)ポリカーボネートポリオール化合物と、前記(c)酸性基含有ポリオール化合物と、前記(b)ポリイソシアネート化合物の混合物が、液状であることが好ましい。有機溶媒としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、N−メチルピロリドン、N−エチルピロリドン、β−アルコキシプロピオンアミド(出光興産製エクアミド(登録商標);例えばエクアミドM−100、エクアミドB−100)、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、酢酸エチルが挙げられる。中でも、アセトン、メチルエチルケトン、酢酸エチルが、ポリウレタンプレポリマーを水に分散し、鎖延長反応を行った後に加熱又は減圧により除去できるので好ましい。また、N−メチルピロリドン、N−エチルピロリドン、β−アルコキシプロピオンアミド、ジプロピレングリコールジメチルエーテルは、得られた水性ポリウレタン樹脂分散体から塗膜を作製する際に造膜助剤として働くため好ましい。N−メチルピロリドン、N−エチルピロリドンは、水性ポリウレタン樹脂組成物の固形分濃度を上げた際の粘度を低く抑えることが出来る点で、より好ましい。有機溶媒の添加量は、前記(a)ポリオール化合物と、前記(c)酸性基含有ポリオール化合物と、前記(b)ポリイソシアネート化合物との全量に対して質量基準で、好ましくは0.1〜2.0倍であり、より好ましくは0.15〜0.8倍である。   The reaction between the (a) polycarbonate polyol compound, the (c) acidic group-containing polyol compound, and the (b) polyisocyanate compound may be carried out without a solvent or by adding an organic solvent. When the reaction is carried out in the absence of a solvent, the mixture of (a) the polycarbonate polyol compound, (c) the acidic group-containing polyol compound, and (b) the polyisocyanate compound is preferably liquid. Examples of the organic solvent include acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, tetrahydrofuran, dioxane, dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, N-methylpyrrolidone, N-ethylpyrrolidone, β-alkoxypropionamide (Examide (registered trademark) manufactured by Idemitsu Kosan); Examples thereof include ecamide M-100, ecamide B-100), dipropylene glycol dimethyl ether, and ethyl acetate. Among these, acetone, methyl ethyl ketone, and ethyl acetate are preferable because they can be removed by heating or reduced pressure after the polyurethane prepolymer is dispersed in water and subjected to a chain extension reaction. Further, N-methylpyrrolidone, N-ethylpyrrolidone, β-alkoxypropionamide, and dipropylene glycol dimethyl ether are preferable because they act as a film-forming aid when a coating film is prepared from the obtained aqueous polyurethane resin dispersion. N-methylpyrrolidone and N-ethylpyrrolidone are more preferable in that the viscosity when the solid content concentration of the aqueous polyurethane resin composition is increased can be kept low. The addition amount of the organic solvent is preferably 0.1 to 2 on a mass basis with respect to the total amount of the (a) polyol compound, the (c) acidic group-containing polyol compound, and the (b) polyisocyanate compound. 0.0 times and more preferably 0.15 to 0.8 times.

本発明において、ポリウレタンプレポリマー(A)の酸価(AV)は、8〜40mgKOH/gが好ましく、より好ましくは、20〜35mgKOH/gであり、特に好ましくは24〜30mgKOH/gである。ポリウレタンプレポリマーの酸価を8mgKOH/g以上とすることで、水系媒体への分散性、貯蔵安定性を良くすることができる傾向がある。また、ポリウレタンプレポリマーの酸価を30mgKOH/g以下とすることで、得られるポリウレタン樹脂の塗膜の耐水性を高め、得られるフィルムの柔軟性を高くすることができる傾向がある。また、塗膜作製時の乾燥性を上げることができる傾向がある。
水性ポリウレタン樹脂分散体の固形分濃度を上げた際の粘度を低く抑えることができる点から、ポリウレタンプレポリマーの酸価は、12〜28mgKOH/gが好ましく、より好ましくは、16〜24mgKOH/gである。
なお、本発明において、「ポリウレタンプレポリマー(A)の酸価」とは、ポリウレタンプレポリマー(A)を製造するにあたって用いられる溶媒及び前記ポリウレタンプレポリマー(A)を水系媒体中に分散させるための中和剤を除いたいわゆる固形分中の酸価である。
In the present invention, the acid value (AV) of the polyurethane prepolymer (A) is preferably 8 to 40 mgKOH / g, more preferably 20 to 35 mgKOH / g, and particularly preferably 24 to 30 mgKOH / g. By setting the acid value of the polyurethane prepolymer to 8 mgKOH / g or more, there is a tendency that dispersibility in an aqueous medium and storage stability can be improved. Moreover, there exists a tendency which can improve the water resistance of the coating film of the polyurethane resin obtained by making the acid value of a polyurethane prepolymer 30 mgKOH / g or less, and can make the softness | flexibility of the film obtained high. Moreover, there exists a tendency which can improve the drying property at the time of coating-film preparation.
The acid value of the polyurethane prepolymer is preferably 12 to 28 mgKOH / g, more preferably 16 to 24 mgKOH / g, from the viewpoint that the viscosity when the solid content concentration of the aqueous polyurethane resin dispersion is increased can be kept low. is there.
In the present invention, the “acid value of the polyurethane prepolymer (A)” means a solvent used for producing the polyurethane prepolymer (A) and the polyurethane prepolymer (A) for dispersing in the aqueous medium. It is the acid value in the so-called solid content excluding the neutralizing agent.

具体的には、ポリウレタンプレポリマー(A)の酸価は、下記式(3)によって導き出すことができる。
〔ポリウレタンプレポリマー(A)の酸価〕=〔(酸性基含有ポリオール化合物(c)のミリモル数)×(酸性基含有ポリオール化合物(c)1分子中の酸性基の数)〕×56.11/〔ポリオール化合物(a)、酸性基含有ポリオール化合物(c)及びポリイソシアネート化合物(b)の合計の質量〕・・・(3)
Specifically, the acid value of the polyurethane prepolymer (A) can be derived from the following formula (3).
[Acid Value of Polyurethane Prepolymer (A)] = [(mmol Number of Acid Group-Containing Polyol Compound (c)) × (Number of Acid Groups in One Molecule of Acid Group-Containing Polyol Compound (c))] × 56.11 / [Total mass of polyol compound (a), acidic group-containing polyol compound (c) and polyisocyanate compound (b)] (3)

<<<鎖延長剤(B)>>>
鎖延長剤(B)の例としては、イソシアナト基と反応性を有する化合物が挙げられる。例えば、エチレンジアミン、1,4−テトラメチレンジアミン、2−メチル−1,5−ペンタンジアミン、1,4−ブタンジアミン、1,6−ヘキサメチレンジアミン、1,4−ヘキサメチレンジアミン、3−アミノメチル−3,5,5−トリメチルシクロヘキシルアミン、1,3−ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、キシリレンジアミン、ピペラジン、アジポイルヒドラジド、ヒドラジン、2,5−ジメチルピペラジン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン等のアミン化合物、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、1,6−ヘキサンジオール等のジオール化合物、ポリエチレングリコールに代表されるポリアルキレングリコール類、水が挙げられ、中でも好ましくはアミン化合物が挙げられ、さらに好ましくは、ジアミン化合物が挙げられ、特に好ましくは1級ジアミン化合物が挙げられる。これらは単独で使用してもよく、2種類以上を併用してもよい。
<<< Chain extender (B) >>>
Examples of the chain extender (B) include compounds having reactivity with isocyanato groups. For example, ethylenediamine, 1,4-tetramethylenediamine, 2-methyl-1,5-pentanediamine, 1,4-butanediamine, 1,6-hexamethylenediamine, 1,4-hexamethylenediamine, 3-aminomethyl -Amines such as 3,5,5-trimethylcyclohexylamine, 1,3-bis (aminomethyl) cyclohexane, xylylenediamine, piperazine, adipoylhydrazide, hydrazine, 2,5-dimethylpiperazine, diethylenetriamine, triethylenetetramine Compounds, diol compounds such as ethylene glycol, propylene glycol, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, polyalkylene glycols typified by polyethylene glycol, and water. Among them, amine compounds are preferable. Is, more preferably, the diamine compounds mentioned, particularly preferably 1 diamine compound. These may be used alone or in combination of two or more.

鎖延長剤(B)の添加量は、得られるポリウレタンプレポリマー中の鎖延長起点となるイソシアナト基の当量以下であることが好ましく、より好ましくはイソシアナト基の0.7〜0.99当量である。イソシアナト基の当量以下の量で鎖延長剤(B)を添加することで、鎖延長されたウレタンポリマーの分子量を低下させず、得られた水性ポリウレタン樹脂分散体を塗布して得た塗膜の強度を高くすることができる傾向がある。鎖延長剤(B)は、ポリウレタンプレポリマーの水への分散後に添加してもよく、分散中に添加してもよい。鎖延長は水によっても行うことができる。この場合は分散媒としての水が鎖延長剤を兼ねることになる。   The amount of the chain extender (B) added is preferably equal to or less than the equivalent of the isocyanate group that becomes the chain extension origin in the obtained polyurethane prepolymer, and more preferably 0.7 to 0.99 equivalent of the isocyanate group. . By adding the chain extender (B) in an amount equal to or less than the equivalent of the isocyanato group, the molecular weight of the chain-extended urethane polymer is not lowered, and the coating film obtained by applying the obtained aqueous polyurethane resin dispersion There is a tendency that the strength can be increased. The chain extender (B) may be added after the dispersion of the polyurethane prepolymer in water, or may be added during the dispersion. Chain extension can also be carried out with water. In this case, water as a dispersion medium also serves as a chain extender.

<<アミン>>
本発明の水性ポリウレタン樹脂分散体は、上述したポリウレタン樹脂中の酸性基をアミンで中和して水系媒体中に分散したものである。
ここで、本発明において、ポリウレタン樹脂中の酸性基とは、カルボキシ基、スルホン酸基、リン酸基、フェノール性水酸基等をいう。
<< Amine >>
The aqueous polyurethane resin dispersion of the present invention is a dispersion obtained by neutralizing the acidic group in the above-mentioned polyurethane resin with an amine and dispersing it in an aqueous medium.
Here, in this invention, the acidic group in a polyurethane resin means a carboxy group, a sulfonic acid group, a phosphoric acid group, a phenolic hydroxyl group, etc.

また本発明で用いられるアミンは、少なくとも下記一般式(1)で表されるジアルキルアミノメチロールアルカン化合物を含むものであれば特に制限されない。

Figure 2017014506

(式中、R及びRは炭素原子数1〜4の直鎖又は分岐状アルキル基を示し、
Zは3級炭素、4級炭素、窒素に隣接する2級炭素、水酸基を有する2級炭素、又はヒドロキシアルキル基を有する2級炭素を含むアルキレン基を示す。) The amine used in the present invention is not particularly limited as long as it contains at least a dialkylaminomethylolalkane compound represented by the following general formula (1).
Figure 2017014506

(Wherein R 1 and R 2 represent a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms,
Z represents a tertiary carbon, a quaternary carbon, a secondary carbon adjacent to nitrogen, a secondary carbon having a hydroxyl group, or an alkylene group containing a secondary carbon having a hydroxyalkyl group. )

上記R及びRの炭素数が大きくなりすぎると、ポリウレタンプレポリマー(A)の分散性が低下し、水性ポリウレタン樹脂分散体が得られない場合がある。また得られた水性ポリウレタン樹脂分散体の安定性が低下し、ポリウレタン樹脂が沈降したりする場合がある。R及びRの具体例としては、メチル、エチル、n-プロピル、イソプロピル、n-ブチル、sec-ブチル、tert-ブチル、イソブチル基が挙げられる。
中でも、Rの炭素数が3以下であることが好ましく、2以下であることが特に好ましい。またRの炭素数が3以下であることが好ましく、2以下であることが特に好ましい。さらに、R及びRは同一のアルキル基であってもよく、異なるアルキル基であってもよい。
If the number of carbon atoms of R 1 and R 2 is too large, the dispersibility of the polyurethane prepolymer (A) is lowered, and an aqueous polyurethane resin dispersion may not be obtained. In addition, the stability of the obtained aqueous polyurethane resin dispersion may decrease, and the polyurethane resin may precipitate. Specific examples of R 1 and R 2 include methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, sec-butyl, tert-butyl and isobutyl groups.
Among them, it is preferable that the carbon number of R 1 is 3 or less, particularly preferably 2 or less. Also it is preferable that the carbon number of R 2 is 3 or less, particularly preferably 2 or less. Furthermore, R 1 and R 2 may be the same alkyl group or different alkyl groups.

また、一般式(1)におけるZは、3級炭素、4級炭素、窒素に隣接する2級炭素、水酸基を有する2級炭素、又はヒドロキシアルキル基を有する2級炭素を含むアルキレン基であれば特に制限されない。
ここで、「窒素に隣接する」とは、当該2級炭素が一般式(1)のRNで表される基と直接結合していることを意味する。「水酸基を有する2級炭素」とは、2級炭素に直接水酸基が結合しているものを指す。「ヒドロキシアルキル基を有する2級炭素」とは、2級炭素に直接ヒドロキシアルキル基が結合しているものを指す。
またここで、本発明において、上記Zが「3級炭素、4級炭素、窒素に隣接する2級炭素、水酸基を有する2級炭素、又はヒドロキシアルキル基を有する2級炭素を含む」」とは、上記Zが少なくとも列挙された要件を満たす炭素原子のいずれか一つを含んでいればよい。具体的には、3級炭素のみを含む場合、4級炭素のみを含む場合、窒素に隣接する2級炭素、水酸基を有する2級炭素、又はヒドロキシアルキル基を有する2級炭素のみを含む場合、3級炭素、4級炭素、窒素に隣接する2級炭素、水酸基を有する2級炭素、及びヒドロキシアルキル基を有する2級炭素のうち少なくとも2種を同時に含む場合が挙げられる。また、アルキレン基は更に置換基を有していてもよい。上記Zはアルキル基等で置換されて3置換又は4置換炭素を有する構造となっていることにより、水性ポリウレタン樹脂分散体を製造する際のウレタン樹脂の分散性がより高くなったり、水性ポリウレタン樹脂分散体を高固形分化する際に、粘度の上昇をより抑制しやすくなったりする利点を有する。Zとしてのアルキレン基が有する炭素数は、分岐中の炭素原子を含めて、例えば2〜6個の範囲をとることができる。Zの具体例としては、−CH(CH−、−CH−CH(CH−、−CH(CH−CH−、−CH−CH(OH)−などが挙げられる。
また前記一般式(1)のジアルキルアミノメチロールアルカン化合物は、メチロール基を有するものである。メチロール基を有することで、無機粒子水分散体と混合した際の貯蔵安定性がより高くなる傾向があるという利点を有する。
Z in the general formula (1) is tertiary carbon, quaternary carbon, a secondary carbon adjacent to nitrogen, a secondary carbon having a hydroxyl group, or an alkylene group containing a secondary carbon having a hydroxyalkyl group. There is no particular limitation.
Here, “adjacent to nitrogen” means that the secondary carbon is directly bonded to the group represented by R 1 R 2 N in the general formula (1). “Secondary carbon having a hydroxyl group” refers to a carbon having a hydroxyl group directly bonded to the secondary carbon. “Secondary carbon having a hydroxyalkyl group” refers to a compound in which a hydroxyalkyl group is directly bonded to a secondary carbon.
Here, in the present invention, the Z includes “tertiary carbon, quaternary carbon, secondary carbon adjacent to nitrogen, secondary carbon having a hydroxyl group, or secondary carbon having a hydroxyalkyl group”. The above Z should contain at least one of the carbon atoms satisfying the listed requirements. Specifically, when it contains only tertiary carbon, when it contains only quaternary carbon, it contains secondary carbon adjacent to nitrogen, secondary carbon having a hydroxyl group, or only secondary carbon having a hydroxyalkyl group, Examples include the case of simultaneously containing at least two of tertiary carbon, quaternary carbon, secondary carbon adjacent to nitrogen, secondary carbon having a hydroxyl group, and secondary carbon having a hydroxyalkyl group. The alkylene group may further have a substituent. The above Z is substituted with an alkyl group or the like and has a structure having 3 or 4 substituted carbons, so that the dispersibility of the urethane resin when producing an aqueous polyurethane resin dispersion is higher, or the aqueous polyurethane resin is When the dispersion is highly solid-differentiated, there is an advantage that it is easier to suppress an increase in viscosity. The number of carbon atoms of the alkylene group as Z can be in the range of, for example, 2 to 6, including carbon atoms in the branch. Specific examples of Z include —CH (CH 3 ) 2 —, —CH 2 —CH (CH 3 ) 2 —, —CH (CH 3 ) 2 —CH 2 —, —CH 2 —CH (OH) —, and the like. Is mentioned.
The dialkylaminomethylolalkane compound represented by the general formula (1) has a methylol group. By having a methylol group, there is an advantage that the storage stability when mixed with the aqueous dispersion of inorganic particles tends to be higher.

前記一般式(1)のジアルキルアミノメチロールアルカン化合物としては、例えば、
2−(ジメチルアミノ)−1−プロパノール、
2−(ジエチルアミノ)−1−プロパノール、
2−(エチルメチルアミノ)−1−プロパノール、
2−(ジメチルアミノ)−1,2−プロパンジオール、
2−(ジエチルアミノ)−1,2−プロパンジオール、
2−(エチルメチルアミノ)−1,2−プロパンジオール、
2−(ジメチルアミノ)−1,3−プロパンジオール、
3−(ジメチルアミノ)−1,2−プロパンジオール、
3−(ジエチルアミノ)−1,2−プロパンジオール、
3−(エチルメチルアミノ)−1,2−プロパンジオール、
3−(ジメチルアミノ)−1,3−プロパンジオール、
3−(ジエチルアミノ)−1,3−プロパンジオール、
3−(エチルメチルアミノ)−1,3−プロパンジオール、
2−(ジメチルアミノ)−1−ブタノール、
2−(ジエチルアミノ)−1−ブタノール、
2−(エチルメチルアミノ)−1−ブタノール、
2−(ジメチルアミノ)−1,2−ブタンジオール、
2−(ジエチルアミノ)−1,2−ブタンジオール、
2−(エチルメチルアミノ)−1,2−ブタンジオール、
2−(ジメチルアミノ)−2−メチル−1−プロパノール、
2−(ジエチルアミノ)−2−メチル−1−プロパノール、
2−(エチルメチルアミノ)−2−メチル−1−プロパノール、
2−(ジメチルアミノ)−2−メチル−1,3−プロパンジオール、
3−(ジメチルアミノ)−1−ブタノール、
3−(ジエチルアミノ)−1−ブタノール、
3−(エチルメチルアミノ)−1−ブタノール、
3−(ジメチルアミノ)−2−メチル−1−プロパノール、
3−(ジエチルアミノ)−2−メチル−1−プロパノール、
3−(エチルメチルアミノ)−2−メチル−1−プロパノール、
3−(ジメチルアミノ)−1,3−ブタンジオール、
3−(ジメチルアミノ)−1,2−ブタンジオール、
3−(ジエチルアミノ)−1,2−ブタンジオール、
3−(エチルメチルアミノ)−1,2−ブタンジオール、
2−(ジメチルアミノ)−1,4−ブタンジオール、
2−(ジエチルアミノ)−1,4−ブタンジオール、
2−(エチルメチルアミノ)−1,4−ブタンジオール、
1−(ジメチルアミノ)−2−メチル−1,3−プロパンジオール、
1−(ジエチルアミノ)−2−メチル−1,3−プロパンジオール、
1−(エチルメチルアミノ)−2−メチル−1,3−プロパンジオール、
3−(ジメチルアミノ)−2−メチル−1,2−プロパンジオール、
3−(ジメチルアミノ)−2−メチル−1,3−プロパンジオール、
3−(ジエチルアミノ)−2−メチル−1,2−プロパンジオール、
3−(エチルメチルアミノ)−2−メチル−1,2−プロパンジオール、
2−((ジメチルアミノ)メチル)−1,3−プロパンジオール、
2−((ジエチルアミノ)メチル)−1,3−プロパンジオール、
2−((エチルメチルアミノ)メチル)−1,3−プロパンジオール、
2−(ジメチルアミノ)−1−ペンタノール、
2−(ジメチルアミノ)−1,2−ペンタンジオール、
2−(ジメチルアミノ)−2−メチル−1,4−ブタンジオール、
2−(ジメチルアミノ)−2−メチル−1−ブタノール、
3−(ジメチルアミノ)−3−メチル−1−ブタノール、
3−(ジメチルアミノ)−2−メチル−1−ブタノール、
3−(ジメチルアミノ)−1−ペンタノール、
3−(ジメチルアミノ)−3−メチル−1,2−ブタンジオール、
3−(ジメチルアミノ)−2−メチル−1,2−ブタンジオール、
2−(ジメチルアミノ)−1,5−ペンタンジオール、
2−(ジメチルアミノ)−1,2−ペンタンジオール、
3−(ジメチルアミノ)−2,2−ジメチル−1−プロパノール
3−(ジエチルアミノ)−2,2−ジメチル−1−プロパノール、
3−(エチルメチルアミノ)−2,2−ジメチル−1−プロパノール、
2−(ジメチルアミノ)−2−メチル−1,4−ブタンジオール、
2−(ジメチルアミノ)−2−エチル−1,3−プロパンジオール、
3−(ジメチルアミノ)−1,3−ペンタンジオール、
3−(ジメチルアミノ)−2−メチル−1,3−ブタンジオール、
2−(ジメチルアミノ)−1−ヘキサノール、
2−(ジメチルアミノ)−1,2−ヘキサンジオール、
2−(ジメチルアミノ)−1,3−ヘキサンジオール、
2−(ジメチルアミノ)−1,5−ヘキサンジオール、
2−(ジメチルアミノ)−2−メチル−1−ペンタノール、
2−(ジメチルアミノ)−2−メチル−1,3−ペンタンジオール、
2−(ジメチルアミノ)−2−メチル−1,4−ペンタンジオール、
2−(ジメチルアミノ)−2−プロピル−1,3−プロパンジオール、
2−(ジメチルアミノ)−2−エチル−1−ブタノール、
2−(ジメチルアミノ)−2−エチル−1,4−ブタンジオール、
3−(ジメチルアミノ)−3−メチル−1−ペンタノール、
3−(ジメチルアミノ)−3−メチル−1,5−ペンタンジオール、
3−(ジメチルアミノ)−3−エチル−1,4−ペンタンジオール、
3−(ジメチルアミノ)−3−メチル−1,2−ペンタンジオール、
2−(ジメチルアミノ)−2−エチル−1,4−ブタンジオール、
3−(ジメチルアミノ)−2−エチル−1−ブタノール、
2−(1−(ジメチルアミノ)エチル)−1,3−ブタンジオール、
3−(ジメチルアミノ)−2−エチル−1,2−ブタンジオール、
3−(ジメチルアミノ)−2−エチル−1,3−ブタンジオール、
3−(ジメチルアミノ)−2,2−ジメチル−1−ブタノール、
3−(ジメチルアミノ)−2,2−ジメチル−1,3−ブタンジオール、
3−(ジメチルアミノ)−2−メチル−1−ペンタノール、
3−(ジメチルアミノ)−2−メチル−1,4−ペンタンジオール、
3−(ジメチルアミノ)−2−メチル−1,3−ペンタンジオール、
3−(ジメチルアミノ)−2−メチル−1,2−ペンタンジオール、
3−(ジメチルアミノ)−2,3−ジメチル−1−ブタノール、
3−(ジメチルアミノ)−2,3−ジメチル−1,2−ブタンジオール、
2−((ジメチルアミノ)メチル)−1−ペンタノール、
1−(ジメチルアミノ)−2−プロピル−1,3−プロパンジオール、
2−((ジメチルアミノ)メチル)−1,2−ペンタンジオール、
2−((ジメチルアミノ)メチル)−1,4−ペンタンジオール、
2−((ジメチルアミノ)メチル)−1,3−ペンタンジオール、
2−((ジメチルアミノ)メチル)−3−メチル−1−ブタノール、
2−((ジメチルアミノ)メチル)−3−メチル−1,3−ブタンジオール、
1−(ジメチルアミノ)−2−イソプロピル−1,3−プロパンジオール、
2−((ジメチルアミノ)メチル)−3−メチル−1,2−ブタンジオール、
2−((ジメチルアミノ)メチル)−2−メチル−1−ブタノール、
2−((ジメチルアミノ)メチル)−2−メチル−1,3−ブタンジオール、
1−(ジメチルアミノ)−2−エチル−1,3−プロパンジオール、
3−(ジメチルアミノ)−2−エチル−1−ブタノール、
2−(1−(ジメチルアミノ)エチル)−1,3−ブタンジオール、
3−(ジメチルアミノ)−2−エチル−1,3−ブタンジオール、
3−(ジメチルアミノ)−2−エチル−1,2−ブタンジオール、
2−(ジメチルアミノ)−3−メチル−1−ペンタノール、
2−(ジメチルアミノ)−3−メチル−1,2−ペンタンジオール、
2−(ジメチルアミノ)−3−メチル−1,3−ペンタンジオール、
2−(ジメチルアミノ)−3−メチル−1,4−ペンタンジオール、
2−(ジメチルアミノ)−4−メチル−1−ペンタノール、
2−(ジメチルアミノ)−4−メチル−1,2−ペンタンジオール、
2−(ジメチルアミノ)−4−メチル−1,3−ペンタンジオール、
2−(ジメチルアミノ)−4−メチル−1,4−ペンタンジオール、
2−(ジメチルアミノ)−2,3−ジメチル−1−ブタノール、
2−(ジメチルアミノ)−2,3−ジメチル−1,3−ブタンジオール、
などが挙げられる。
Examples of the dialkylaminomethylolalkane compound represented by the general formula (1) include:
2- (dimethylamino) -1-propanol,
2- (diethylamino) -1-propanol,
2- (ethylmethylamino) -1-propanol,
2- (dimethylamino) -1,2-propanediol,
2- (diethylamino) -1,2-propanediol,
2- (ethylmethylamino) -1,2-propanediol,
2- (dimethylamino) -1,3-propanediol,
3- (dimethylamino) -1,2-propanediol,
3- (diethylamino) -1,2-propanediol,
3- (ethylmethylamino) -1,2-propanediol,
3- (dimethylamino) -1,3-propanediol,
3- (diethylamino) -1,3-propanediol,
3- (ethylmethylamino) -1,3-propanediol,
2- (dimethylamino) -1-butanol,
2- (diethylamino) -1-butanol,
2- (ethylmethylamino) -1-butanol,
2- (dimethylamino) -1,2-butanediol,
2- (diethylamino) -1,2-butanediol,
2- (ethylmethylamino) -1,2-butanediol,
2- (dimethylamino) -2-methyl-1-propanol,
2- (diethylamino) -2-methyl-1-propanol,
2- (ethylmethylamino) -2-methyl-1-propanol,
2- (dimethylamino) -2-methyl-1,3-propanediol,
3- (dimethylamino) -1-butanol,
3- (diethylamino) -1-butanol,
3- (ethylmethylamino) -1-butanol,
3- (dimethylamino) -2-methyl-1-propanol,
3- (diethylamino) -2-methyl-1-propanol,
3- (ethylmethylamino) -2-methyl-1-propanol,
3- (dimethylamino) -1,3-butanediol,
3- (dimethylamino) -1,2-butanediol,
3- (diethylamino) -1,2-butanediol,
3- (ethylmethylamino) -1,2-butanediol,
2- (dimethylamino) -1,4-butanediol,
2- (diethylamino) -1,4-butanediol,
2- (ethylmethylamino) -1,4-butanediol,
1- (dimethylamino) -2-methyl-1,3-propanediol,
1- (diethylamino) -2-methyl-1,3-propanediol,
1- (ethylmethylamino) -2-methyl-1,3-propanediol,
3- (dimethylamino) -2-methyl-1,2-propanediol,
3- (dimethylamino) -2-methyl-1,3-propanediol,
3- (diethylamino) -2-methyl-1,2-propanediol,
3- (ethylmethylamino) -2-methyl-1,2-propanediol,
2-((dimethylamino) methyl) -1,3-propanediol,
2-((diethylamino) methyl) -1,3-propanediol,
2-((ethylmethylamino) methyl) -1,3-propanediol,
2- (dimethylamino) -1-pentanol,
2- (dimethylamino) -1,2-pentanediol,
2- (dimethylamino) -2-methyl-1,4-butanediol,
2- (dimethylamino) -2-methyl-1-butanol,
3- (dimethylamino) -3-methyl-1-butanol,
3- (dimethylamino) -2-methyl-1-butanol,
3- (dimethylamino) -1-pentanol,
3- (dimethylamino) -3-methyl-1,2-butanediol,
3- (dimethylamino) -2-methyl-1,2-butanediol,
2- (dimethylamino) -1,5-pentanediol,
2- (dimethylamino) -1,2-pentanediol,
3- (dimethylamino) -2,2-dimethyl-1-propanol 3- (diethylamino) -2,2-dimethyl-1-propanol,
3- (ethylmethylamino) -2,2-dimethyl-1-propanol,
2- (dimethylamino) -2-methyl-1,4-butanediol,
2- (dimethylamino) -2-ethyl-1,3-propanediol,
3- (dimethylamino) -1,3-pentanediol,
3- (dimethylamino) -2-methyl-1,3-butanediol,
2- (dimethylamino) -1-hexanol,
2- (dimethylamino) -1,2-hexanediol,
2- (dimethylamino) -1,3-hexanediol,
2- (dimethylamino) -1,5-hexanediol,
2- (dimethylamino) -2-methyl-1-pentanol,
2- (dimethylamino) -2-methyl-1,3-pentanediol,
2- (dimethylamino) -2-methyl-1,4-pentanediol,
2- (dimethylamino) -2-propyl-1,3-propanediol,
2- (dimethylamino) -2-ethyl-1-butanol,
2- (dimethylamino) -2-ethyl-1,4-butanediol,
3- (dimethylamino) -3-methyl-1-pentanol,
3- (dimethylamino) -3-methyl-1,5-pentanediol,
3- (dimethylamino) -3-ethyl-1,4-pentanediol,
3- (dimethylamino) -3-methyl-1,2-pentanediol,
2- (dimethylamino) -2-ethyl-1,4-butanediol,
3- (dimethylamino) -2-ethyl-1-butanol,
2- (1- (dimethylamino) ethyl) -1,3-butanediol,
3- (dimethylamino) -2-ethyl-1,2-butanediol,
3- (dimethylamino) -2-ethyl-1,3-butanediol,
3- (dimethylamino) -2,2-dimethyl-1-butanol,
3- (dimethylamino) -2,2-dimethyl-1,3-butanediol,
3- (dimethylamino) -2-methyl-1-pentanol,
3- (dimethylamino) -2-methyl-1,4-pentanediol,
3- (dimethylamino) -2-methyl-1,3-pentanediol,
3- (dimethylamino) -2-methyl-1,2-pentanediol,
3- (dimethylamino) -2,3-dimethyl-1-butanol,
3- (dimethylamino) -2,3-dimethyl-1,2-butanediol,
2-((dimethylamino) methyl) -1-pentanol,
1- (dimethylamino) -2-propyl-1,3-propanediol,
2-((dimethylamino) methyl) -1,2-pentanediol,
2-((dimethylamino) methyl) -1,4-pentanediol,
2-((dimethylamino) methyl) -1,3-pentanediol,
2-((dimethylamino) methyl) -3-methyl-1-butanol,
2-((dimethylamino) methyl) -3-methyl-1,3-butanediol,
1- (dimethylamino) -2-isopropyl-1,3-propanediol,
2-((dimethylamino) methyl) -3-methyl-1,2-butanediol,
2-((dimethylamino) methyl) -2-methyl-1-butanol,
2-((dimethylamino) methyl) -2-methyl-1,3-butanediol,
1- (dimethylamino) -2-ethyl-1,3-propanediol,
3- (dimethylamino) -2-ethyl-1-butanol,
2- (1- (dimethylamino) ethyl) -1,3-butanediol,
3- (dimethylamino) -2-ethyl-1,3-butanediol,
3- (dimethylamino) -2-ethyl-1,2-butanediol,
2- (dimethylamino) -3-methyl-1-pentanol,
2- (dimethylamino) -3-methyl-1,2-pentanediol,
2- (dimethylamino) -3-methyl-1,3-pentanediol,
2- (dimethylamino) -3-methyl-1,4-pentanediol,
2- (dimethylamino) -4-methyl-1-pentanol,
2- (dimethylamino) -4-methyl-1,2-pentanediol,
2- (dimethylamino) -4-methyl-1,3-pentanediol,
2- (dimethylamino) -4-methyl-1,4-pentanediol,
2- (dimethylamino) -2,3-dimethyl-1-butanol,
2- (dimethylamino) -2,3-dimethyl-1,3-butanediol,
Etc.

上記一般式(1)で表されるジアルキルアミノメチロールアルカン化合物の中でも、2−(ジメチルアミノ)−2−メチル−1−プロパノール、2−(ジメチルアミノ)−2−メチル−1,3−プロパンジオール、2−(ジエチルアミノ)−2−メチル−1−プロパノールが好ましい。これらのアミンを使用することで、水性ポリウレタン樹脂分散体を製造する際のウレタン樹脂の分散性がより高くなる傾向にある。   Among the dialkylaminomethylolalkane compounds represented by the general formula (1), 2- (dimethylamino) -2-methyl-1-propanol and 2- (dimethylamino) -2-methyl-1,3-propanediol 2- (diethylamino) -2-methyl-1-propanol is preferred. By using these amines, the dispersibility of the urethane resin when producing an aqueous polyurethane resin dispersion tends to be higher.

また上記一般式(1)で表されるジアルキルアミノメチロールアルカン化合物の中でも、本発明の水性ポリウレタン樹脂分散体を基材に塗布し乾燥した際の乾燥性の点や、本発明の水性ポリウレタン樹脂分散体を高固形分化する際に粘度の上昇を抑制しやすいという点から、2−(ジメチルアミノ)−2−メチル−1−プロパノール、2−(ジエチルアミノ)−2−メチル−1−プロパノールが好ましい。   Among the dialkylaminomethylolalkane compounds represented by the above general formula (1), the dryness when the aqueous polyurethane resin dispersion of the present invention is applied to a substrate and dried, and the aqueous polyurethane resin dispersion of the present invention 2- (Dimethylamino) -2-methyl-1-propanol and 2- (diethylamino) -2-methyl-1-propanol are preferable from the viewpoint that the increase in viscosity is easily suppressed when the body is highly solid-differentiated.

ポリウレタン樹脂中の酸性基のモル数に対する、一般式(1)で表されるジアルキルアミノメチロールアルカン化合物のモル数の割合は、0.5〜1.7である。この範囲内であれば、分散性が良好で、無機粒子水分散体と混合した際に貯蔵安定性に優れた水性ポリウレタン樹脂分散体を得ることができるからである。ポリウレタン樹脂中の酸性基のモル数に対する、一般式(1)で表されるジアルキルアミノメチロールアルカン化合物のモル数の割合は、より好ましくは、0.7〜1.3であり、さらに好ましくは、0.9〜1.1である。
なお、ポリウレタン樹脂の酸性基のモル数は、基本的にはポリウレタン樹脂を得る際に用いた酸性基含有ポリオール(c)のモル数に、酸性基含有ポリオール(c)1分中の酸性基の数を掛けた数字である。また、アミンのモル数は、水性ポリウレタン樹脂分散体に添加した一般式(1)で表されるジアルキルアミノメチロールアルカン化合物のモル数である。
本発明においては、上述した一般式(1)で表されるジアルキルアミノメチロールアルカン化合物を単独で用いてもよいし、複数種を併用してもよい。
The ratio of the number of moles of the dialkylaminomethylolalkane compound represented by the general formula (1) to the number of moles of acidic groups in the polyurethane resin is 0.5 to 1.7. This is because, within this range, an aqueous polyurethane resin dispersion having good dispersibility and excellent storage stability when mixed with the inorganic particle aqueous dispersion can be obtained. The ratio of the number of moles of the dialkylaminomethylolalkane compound represented by the general formula (1) to the number of moles of acidic groups in the polyurethane resin is more preferably 0.7 to 1.3, and still more preferably, 0.9-1.1.
The number of moles of acidic groups in the polyurethane resin is basically the same as the number of moles of the acidic group-containing polyol (c) used in obtaining the polyurethane resin. It is a number multiplied by a number. The number of moles of amine is the number of moles of the dialkylaminomethylolalkane compound represented by the general formula (1) added to the aqueous polyurethane resin dispersion.
In the present invention, the dialkylaminomethylolalkane compound represented by the general formula (1) described above may be used alone, or a plurality of types may be used in combination.

また、本発明の効果を阻害しない範囲で、一般式(1)で表されるジアルキルアミノメチロールアルカン化合物以外のアミン等の中和剤を併用することもできる。   Moreover, in the range which does not inhibit the effect of this invention, neutralizers, such as amines other than the dialkylamino methylol alkane compound represented by General formula (1), can also be used together.

併用可能な中和剤としては、本発明の効果を阻害しないものであれば、当業者に公知の塩基を特に制限されず使用することができる。このような中和剤としては、例えば、一般式(1)で表されるジアルキルアミノメチロールアルカン化合物以外のアミン、具体的には、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリイソプロピルアミン、トリブチルアミン、トリエタノールアミン、N−メチルジエタノールアミン、N−エチルジエタノールアミン、N−フェニルジエタノールアミン、ジメチルエタノールアミン、ジエチルエタノールアミン、N−メチルモルホリン、ピリジン等の有機アミン類;水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の無機アルカリ塩類、アンモニアが挙げられる。中でも、好ましくは有機アミン類を用いることができる。なお、上記併用可能な中和剤は、本発明の効果を損なわない範囲で任意の量とすることができる。   As the neutralizing agent that can be used in combination, a base known to those skilled in the art can be used without particular limitation as long as it does not inhibit the effects of the present invention. Examples of such a neutralizing agent include amines other than the dialkylaminomethylolalkane compound represented by the general formula (1), specifically, trimethylamine, triethylamine, triisopropylamine, tributylamine, triethanolamine, N -Organic amines such as methyldiethanolamine, N-ethyldiethanolamine, N-phenyldiethanolamine, dimethylethanolamine, diethylethanolamine, N-methylmorpholine, pyridine; inorganic alkali salts such as sodium hydroxide and potassium hydroxide, and ammonia It is done. Among these, organic amines can be preferably used. The neutralizing agent that can be used in combination can be used in any amount as long as the effects of the present invention are not impaired.

<<水系媒体>>
水性ポリウレタン樹脂分散体においては、ポリウレタン樹脂は水系媒体中に分散されている。前記水系媒体には、有機溶剤を含んでもよい。有機溶剤としては、先に(a)ポリカーボネートポリオール化合物と、(c)酸性基含有ポリオール化合物と、(b)ポリイソシアネート化合物との反応に用いることができる有機溶媒として挙げたものを用いることができる。
前記水としては、例えば、上水、イオン交換水、蒸留水、超純水等が挙げられる。中でも入手の容易さや塩の影響で粒子が不安定になること等を考慮して、イオン交換水を用いることが好ましい。
<< Aqueous medium >>
In the aqueous polyurethane resin dispersion, the polyurethane resin is dispersed in an aqueous medium. The aqueous medium may contain an organic solvent. As the organic solvent, those mentioned above as the organic solvent that can be used in the reaction of (a) the polycarbonate polyol compound, (c) the acidic group-containing polyol compound, and (b) the polyisocyanate compound can be used. .
Examples of the water include clean water, ion exchange water, distilled water, and ultrapure water. Among them, it is preferable to use ion-exchanged water in consideration of the availability and the fact that the particles become unstable due to the influence of salt.

<<水性ポリウレタン樹脂分散体>>
本発明の水性ポリウレタン樹脂分散体は、さらに無機粒子水分散体を含むものであってもよい。このような無機粒子水分散体としては、水性ポリウレタン樹脂分散体の目的・用途等に応じて適宜選択できるものであり、本発明の効果を阻害しないものであれば特に制限されない。中でも、無機酸化物の微粒子からなるコロイド(コロイダル状)であることが好ましく、さらに平均粒子径が300nm以下のケイ素を含む無機酸化物の微粒子から成るコロイド(コロイダルシリカ)であることが特に好ましい。
このようなコロイダルシリカとしては、主成分として二酸化ケイ素(その水和物を含む)を含み、少量成分としてアルミン酸塩を含んでいてもよい。当該アルミン酸塩としては、例えばアルミン酸ナトリウム、アルミン酸カリウム等が挙げられる。
<< Aqueous polyurethane resin dispersion >>
The aqueous polyurethane resin dispersion of the present invention may further contain an inorganic particle aqueous dispersion. Such an inorganic particle aqueous dispersion can be appropriately selected according to the purpose and use of the aqueous polyurethane resin dispersion, and is not particularly limited as long as it does not impair the effects of the present invention. Among them, a colloid (colloidal) composed of fine particles of inorganic oxide is preferable, and a colloid (colloidal silica) composed of fine particles of inorganic oxide containing silicon having an average particle size of 300 nm or less is particularly preferable.
Such colloidal silica may contain silicon dioxide (including hydrates thereof) as a main component and aluminate as a minor component. Examples of the aluminate include sodium aluminate and potassium aluminate.

またコロイダルシリカには、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム、水酸化アンモニウムなどの無機塩類や、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド等の有機塩類が含まれていてもよい。これらの無機塩類及び有機塩類は、例えば、コロイドの安定化剤として作用する。   In addition, the colloidal silica may contain inorganic salts such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, lithium hydroxide, and ammonium hydroxide, and organic salts such as tetramethylammonium hydroxide. These inorganic salts and organic salts act, for example, as colloid stabilizers.

無機粒子水分散体の分散媒としては、少なくとも水を含み、使用する無機粒子を分散できるものであれば特に制限されない。例えば、コロイダルシリカの分散媒としては、水、水と有機溶剤との混合物等を使用することができる。上記有機溶剤は水溶性有機溶剤であっても非水溶性有機溶剤であってもよく、中でも水溶性有機溶剤であることが好ましい。具体的には、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、n-プロパノールなどを挙げることができる。その他の無機粒子についても同様である。
混合容易性の観点から、上記分散媒は、水であることが望ましい。
The dispersion medium of the inorganic particle aqueous dispersion is not particularly limited as long as it contains at least water and can disperse the inorganic particles to be used. For example, as a colloidal silica dispersion medium, water, a mixture of water and an organic solvent, or the like can be used. The organic solvent may be a water-soluble organic solvent or a water-insoluble organic solvent, and is preferably a water-soluble organic solvent. Specific examples include methanol, ethanol, isopropyl alcohol, and n-propanol. The same applies to other inorganic particles.
From the viewpoint of ease of mixing, the dispersion medium is desirably water.

上記無機粒子水分散体に含まれる無機粒子の平均粒子径は、無機粒子水分散体として分散可能な程度であり、また水性ポリウレタン樹脂分散体へ混合可能な程度であれば特に制限されない。無機粒子水分散体の一例であるコロイダルシリカの場合、その平均粒子径は、好ましくは15nm〜100nm、より好ましくは18nm〜50nmであり、さらに好ましくは20nm〜30nmである。
コロイダルシリカの平均粒子径が15nmより小さいと、水性ポリウレタン樹脂分散体の貯蔵安定性が低下する可能性がある。また、得られる水性ポリウレタン樹脂分散体を用いてなる塗膜の鉛筆硬度、基材への密着性が低下する場合がある。一方で、コロイダルシリカの平均粒子径が100nmより大きいと、水性ポリウレタン樹脂分散体の貯蔵安定性が低下する可能性がある。また、得られる水性ポリウレタン樹脂分散体を用いてなる塗膜の透明性が低下する場合がある。
なお、上記平均粒子径は、分散粒子の一般的な測定方法である光散乱法、レーザ回折法等の手法により測定できる。また、より直接的な手法として透過型電子顕微鏡(TEM)撮影法により撮影した画像から粒径を実測してその平均値を平均粒子径としてもよい。その他の無機粒子についても同様である。
The average particle diameter of the inorganic particles contained in the inorganic particle aqueous dispersion is not particularly limited as long as it can be dispersed as an inorganic particle aqueous dispersion and can be mixed into the aqueous polyurethane resin dispersion. In the case of colloidal silica which is an example of an inorganic particle aqueous dispersion, the average particle size is preferably 15 nm to 100 nm, more preferably 18 nm to 50 nm, and still more preferably 20 nm to 30 nm.
When the average particle diameter of colloidal silica is smaller than 15 nm, the storage stability of the aqueous polyurethane resin dispersion may be lowered. Moreover, the pencil hardness of the coating film using the aqueous polyurethane resin dispersion obtained and the adhesiveness to a base material may fall. On the other hand, when the average particle diameter of colloidal silica is larger than 100 nm, the storage stability of the aqueous polyurethane resin dispersion may be lowered. Moreover, the transparency of the coating film formed using the aqueous polyurethane resin dispersion obtained may be lowered.
The average particle diameter can be measured by a method such as a light scattering method or a laser diffraction method, which is a general method for measuring dispersed particles. Further, as a more direct method, the particle diameter may be measured from an image photographed by a transmission electron microscope (TEM) photographing method, and the average value may be used as the average particle diameter. The same applies to other inorganic particles.

また使用できるコロイダルシリカの形状は、特に限定されない。例えば、球状、長尺の形状、針状、数珠状のいずれであってもよい。その他の無機粒子についても同様である。   Moreover, the shape of the colloidal silica which can be used is not specifically limited. For example, any of a spherical shape, a long shape, a needle shape, and a bead shape may be used. The same applies to other inorganic particles.

本発明に用いることができるコロイダルシリカは、市販品であってもよい。市販品の具体例としては例えば、 Ludox AM、Ludox AS、Ludox LS、Ludox TM、Ludox HSなど(以上、E.I.Du Pont de Nemouvs & Co製);スノーテックスS、スノーテックスXS、スノーテックス20、スノーテックス30、スノーテックス40、スノーテックスN、スノーテックスC、スノーテックスCM、スノーテックスQAS、スノーテックスOなど(以上、日産化学社製);Syton C−30、Syton ZOOなど(以上、Monsanto Co製);Nalcoag−1060 、Nalcoag−ID21〜64(以上、Nalco Chem Co製);メタノールゾル、IPAゾル、MEKゾル、及びトルエンゾル、クォートロン PL−1、PL−3、PL−7、PL−20(以上、扶桑化学工業製);Cataloid−S、Cataloid−F120、Cataloid SI−350、Cataloid SI−500、Cataloid SI−30、Cataloid S−20L、Cataloid S−20H、CataloidS−30L、Cataloid S−30H、Cataloid SI−40、OSCAL−1432(イソプロピルアルコールゾル)など(以上、日揮触媒化成製);アデライト(旭電化社製);数珠状のコロイダルシリカとして、例えば、スノーテックスST−UPスノーテックスPS−S、スノーテックスPS−M、スノーテックスST−OUP、スノーテックスPS−SO、スノーテックスPS−MO(以上、日産化学社製)などの商品名で市販されているものを挙げることができ、これらは容易に入手することが出来る。   The colloidal silica that can be used in the present invention may be a commercial product. Specific examples of commercially available products include, for example, Ludox AM, Ludox AS, Ludox LS, Ludox TM, Ludox HS and the like (manufactured by EI Du Pont de Nemours &Co); 20, Snowtex 30, Snowtex 40, Snowtex N, Snowtex C, Snowtex CM, Snowtex QAS, Snowtex O (above, manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd.); Syton C-30, Syton ZOO, etc. Monsanto Co); Nalcoag-1060, Nalcoag-ID 21-64 (above, Nalco Chem Co); methanol sol, IPA sol, MEK sol, and toluene sol, Quattron PL-1, PL-3, PL-7 , PL-20 (manufactured by Fuso Chemical Industries); Cataloid-S, Cataloid-F120, Cataloid SI-350, Cataloid SI-500, Cataloid SI-30, Cataloid S-20L, Cataloid S-20H, Cataloid S-30L, Cataloid S-30H, Catalid SI-40, OSCAL-1432 (isopropyl alcohol sol), etc. (above, manufactured by JGC Catalysts &Chemicals); Adelite (manufactured by Asahi Denka Co., Ltd.); It is marketed under trade names such as SNOWTEX PS-S, SNOWTEX PS-M, SNOWTEX ST-OUP, SNOWTEX PS-SO, SNOWTEX PS-MO (manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd.). Can be mentioned and these are readily available.

上記市販のコロイダルシリカ分散液のpHは、酸性又はアルカリ性に調整されているものが多い。これは、コロイダルシリカの安定分散領域が酸性側又はアルカリ性側に存在するためであり、市販のコロイダルシリカを水性ポリウレタン樹脂分散体に添加する場合は、コロイダルシリカの安定分散領域のpHと水性ポリウレタン樹脂分散体のpHとを考慮して添加する必要がある。水性ポリウレタン樹脂分散体の貯蔵安定性が優れる点から、pHがアルカリ性領域で安定なコロイダルシリカ分散液を使用することが好ましい。このようなコロイダルシリカ分散液としては、例えば、スノーテックスS、スノーテックスXS、スノーテックス20、スノーテックス30、スノーテックス40、スノーテックスN(以上、日産化学社製);クォートロン PL−1、PL−3、PL−7、PL−20(以上、扶桑化学工業製)などが挙げられる。
また本発明の水性ポリウレタン樹脂分散体は、酸性に調整されているコロイダルシリカ、例えば、スノーテックスOなどを添加した際も安定性に優れる。
The pH of the commercially available colloidal silica dispersion is often adjusted to be acidic or alkaline. This is because the stable dispersion region of colloidal silica exists on the acidic side or alkaline side. When commercially available colloidal silica is added to the aqueous polyurethane resin dispersion, the pH of the stable dispersion region of colloidal silica and the aqueous polyurethane resin It is necessary to add in consideration of the pH of the dispersion. From the viewpoint of excellent storage stability of the aqueous polyurethane resin dispersion, it is preferable to use a colloidal silica dispersion whose pH is stable in an alkaline region. Examples of such colloidal silica dispersion include Snowtex S, Snowtex XS, Snowtex 20, Snowtex 30, Snowtex 40, Snowtex N (above, manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd.); Quartron PL-1, PL -3, PL-7, PL-20 (manufactured by Fuso Chemical Industries) and the like.
In addition, the aqueous polyurethane resin dispersion of the present invention is excellent in stability when colloidal silica adjusted to acidity, for example, Snowtex O is added.

本発明の水性ポリウレタン樹脂分散体における無機粒子水分散体の含有量としては、例えば3質量%〜80質量%であることが好ましい。この範囲であれば、塗膜を作製した際に割れが発生しにくいという利点があり、且つ、塗膜の硬度が上がりやすい。より好ましくは、10質量%〜60質量%であり、さらに好ましくは、20重量%〜45重量%である。   The content of the inorganic particle aqueous dispersion in the aqueous polyurethane resin dispersion of the present invention is preferably 3% by mass to 80% by mass, for example. If it is this range, there exists an advantage that it is hard to generate | occur | produce a crack when producing a coating film, and the hardness of a coating film tends to rise. More preferably, it is 10 mass%-60 mass%, More preferably, it is 20 weight%-45 weight%.

<<水性ポリウレタン樹脂分散体の製造方法>>
次に、水性ポリウレタン樹脂分散体の製造方法について説明する。水性ポリウレタン樹脂分散体の製造方法は、
前記(a)ポリカーボネートポリオール化合物と、前記(c)酸性基含有ポリオール化合物を、(b)ポリイソシアネート化合物と反応させて(A)ポリウレタンプレポリマーを得る工程(α)、
前記(A)ポリウレタンプレポリマーを水系媒体中に分散させる工程(β)、
前記(A)ポリウレタンプレポリマーの酸性基を中和する工程(γ)、
前記(A)ポリウレタンプレポリマーと、前記(A)ポリウレタンプレポリマーのイソシアナト基と反応性を有する(B)鎖延長剤とを反応させる工程(δ)を含む。また本発明の水性ポリウレタン樹脂分散体の製造方法は、場合により、前記工程(δ)の後に前記無機粒子水分散体を混合する工程(ε)を含む。
<< Method for producing aqueous polyurethane resin dispersion >>
Next, a method for producing an aqueous polyurethane resin dispersion will be described. The production method of the aqueous polyurethane resin dispersion is:
(A) a step (a) of obtaining a polyurethane prepolymer by reacting the (a) polycarbonate polyol compound and the (c) acidic group-containing polyol compound with (b) a polyisocyanate compound;
(A) a step of dispersing the polyurethane prepolymer in an aqueous medium (β),
(A) the step of neutralizing acidic groups of the polyurethane prepolymer (γ),
A step (δ) of reacting the (A) polyurethane prepolymer with a (B) chain extender having reactivity with the isocyanate group of the (A) polyurethane prepolymer. Moreover, the manufacturing method of the water-based polyurethane resin dispersion of this invention includes the process ((epsilon)) of mixing the said inorganic particle aqueous dispersion after the said process ((delta)) depending on the case.

前記(A)ポリウレタンプレポリマーを得る工程(α)は、不活性ガス雰囲気下で行ってもよいし、大気雰囲気下で行ってもよい。(A)ポリウレタンプレポリマーを調製する方法は、先に記載したとおりである。   The step (α) of obtaining the polyurethane prepolymer (A) may be performed in an inert gas atmosphere or in an air atmosphere. (A) The method for preparing the polyurethane prepolymer is as described above.

前記(A)ポリウレタンプレポリマーを水系媒体中に分散させる工程(β)において、水系媒体中にポリウレタンプレポリマーを分散させる方法としては、特に制限されないが、例えば、ホモミキサーやホモジナイザー等によって攪拌されている水系媒体中に、(A)ポリウレタンプレポリマーを添加する方法、ホモミキサーやホモジナイザー等によって攪拌されている(A)ポリウレタンプレポリマーに水系媒体を添加する方法等がある。   In the step (β) of dispersing the polyurethane prepolymer in the aqueous medium (A), the method of dispersing the polyurethane prepolymer in the aqueous medium is not particularly limited. For example, the polyurethane prepolymer is stirred by a homomixer or a homogenizer. There are (A) a method of adding a polyurethane prepolymer to a water-based medium, and (A) a method of adding an aqueous medium to a polyurethane prepolymer which is stirred by a homomixer or a homogenizer.

前記工程(β)と前記工程(γ)は、いずれを先に行ってもよい。すなわち、工程(α)で得られた(A)ポリウレタンプレポリマーを水系媒体に分散させた後に(C)中和剤を加えてもよく、工程(α)で得られた(A)ポリウレタンプレポリマーに(C)中和剤を加えた後に水系媒体に分散させてもよい。前記(C)中和剤を水系媒体に分散させた分散媒を予め用意し、当該分散媒に工程(α)で得られた(A)ポリウレタンプレポリマーを水系媒体に入れることで、工程(β)と工程(γ)を同時に行うこともできる。製造工程数が削減され、製造が簡便になるという点で、(A)ポリウレタンプレポリマーのイソシアナト基の不要な消費を避ける点で、(A)ポリウレタンプレポリマーを(C)中和剤を含む水系媒体に分散し、工程(β)と工程(γ)を同時に行うことが好ましい。   Either the step (β) or the step (γ) may be performed first. That is, after the (A) polyurethane prepolymer obtained in the step (α) is dispersed in an aqueous medium, the (C) neutralizing agent may be added, and the (A) polyurethane prepolymer obtained in the step (α). (C) A neutralizing agent may be added to the aqueous medium and then dispersed in an aqueous medium. A dispersion medium in which the (C) neutralizing agent is dispersed in an aqueous medium is prepared in advance, and the (A) polyurethane prepolymer obtained in the step (α) is placed in the dispersion medium in the aqueous medium, whereby the step (β ) And step (γ) can be performed simultaneously. Aqueous system containing (A) polyurethane prepolymer (C) neutralizing agent in terms of avoiding unnecessary consumption of isocyanato groups of (A) polyurethane prepolymer in that the number of production steps is reduced and the production is simplified. It is preferable that the step (β) and the step (γ) are performed simultaneously by dispersing in a medium.

前記(A)ポリウレタンプレポリマーと、前記(A)ポリウレタンプレポリマーのイソシアナト基と反応性を有する(B)鎖延長剤とを反応させる工程(δ)において、前記工程(δ)は冷却下でゆっくりと行ってもよく、また場合によっては60℃以下の加熱条件下で反応を促進して行ってもよい。冷却下における反応時間は、例えば0.5〜24時間とすることができ、60℃以下の加熱条件下における反応時間は、例えば0.1〜6時間とすることができる。   In the step (δ) of reacting the (A) polyurethane prepolymer with the (B) chain extender having reactivity with the isocyanate group of the (A) polyurethane prepolymer, the step (δ) is slowly performed under cooling. In some cases, the reaction may be promoted under heating conditions of 60 ° C. or lower. The reaction time under cooling can be, for example, 0.5 to 24 hours, and the reaction time under heating conditions of 60 ° C. or less can be, for example, 0.1 to 6 hours.

水性ポリウレタン樹脂分散体の製造において、前記工程(β)と、前記工程(γ)とは、どちらを先に行ってもよいし、同時に行うこともできる。前記工程(β)と、前記工程(δ)は、同時に行ってもよい。また、前記工程(γ)と、前記工程(δ)は、同時に行ってもよい。分散安定性が向上する点から、前記工程(β)を行った後に、前記工程(δ)を行うことが好ましい。
更に、前記工程(β)と、前記工程(γ)と、前記工程(δ)は、同時に行ってもよい。
In the production of the aqueous polyurethane resin dispersion, either the step (β) or the step (γ) may be performed first or at the same time. The step (β) and the step (δ) may be performed simultaneously. Further, the step (γ) and the step (δ) may be performed simultaneously. From the viewpoint of improving dispersion stability, the step (δ) is preferably performed after the step (β).
Further, the step (β), the step (γ), and the step (δ) may be performed simultaneously.

水性ポリウレタン樹脂分散体の製造方法の具体的な例としては、以下の方法が挙げられる:
前記(a)ポリオール化合物と、前記(c)酸性基含有ポリオール化合物を、(b)ポリイソシアネート化合物と反応させて(A)ポリウレタンプレポリマーを得る(工程(α));
次いで、前記(A)ポリウレタンプレポリマーを(C)中和剤を含む水系媒体中に分散させる(工程(β)及び(γ))、
分散媒中に分散した前記(A)ポリウレタンプレポリマーと、前記(A)ポリウレタンプレポリマーのイソシアナト基と反応性を有する(B)鎖延長剤とを反応させること(工程(δ))により、水性ポリウレタン樹脂分散体を得る。
Specific examples of the method for producing the aqueous polyurethane resin dispersion include the following methods:
(A) the polyol compound and the (c) acidic group-containing polyol compound are reacted with (b) a polyisocyanate compound to obtain (A) a polyurethane prepolymer (step (α));
Next, (A) the polyurethane prepolymer is dispersed in an aqueous medium containing (C) a neutralizing agent (steps (β) and (γ)).
By reacting the (A) polyurethane prepolymer dispersed in the dispersion medium with the (B) chain extender having reactivity with the isocyanato group of the (A) polyurethane prepolymer (step (δ)), an aqueous solution is obtained. A polyurethane resin dispersion is obtained.

水性ポリウレタン樹脂分散体中のポリウレタン樹脂の割合は、5〜60質量%が好ましく、より好ましくは15〜50質量%である。   The proportion of the polyurethane resin in the aqueous polyurethane resin dispersion is preferably 5 to 60% by mass, more preferably 15 to 50% by mass.

本発明のポリウレタン樹脂の重量平均分子量は、通常25,000〜10,000,000程度である。より好ましくは、50,000〜5,000,000であり、更に好ましくは、100,000〜1,000,000である。重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定したものであり、予め作成した標準ポリスチレンの検量線から求めた換算値を使用することができる。重量平均分子量を25,000以上とすることで、水性ポリウレタン樹脂分散体の乾燥により、良好なフィルムを得ることができる傾向がある。重量平均分子量を1,000,000以下とすることで、水性ポリウレタン樹脂分散体の乾燥性をより高くすることができる傾向がある。   The weight average molecular weight of the polyurethane resin of the present invention is usually about 25,000 to 10,000,000. More preferably, it is 50,000-5,000,000, More preferably, it is 100,000-1,000,000. The weight average molecular weight is measured by gel permeation chromatography (GPC), and a conversion value determined from a standard polystyrene calibration curve prepared in advance can be used. By setting the weight average molecular weight to 25,000 or more, there is a tendency that a good film can be obtained by drying the aqueous polyurethane resin dispersion. By setting the weight average molecular weight to 1,000,000 or less, there is a tendency that the drying property of the aqueous polyurethane resin dispersion can be further increased.

また、本発明の水性ポリウレタン樹脂分散体には、必要に応じて、増粘剤、光増感剤、硬化触媒、紫外線吸収剤、光安定剤、消泡剤、可塑剤、表面調整剤、沈降防止剤等の添加剤を添加することもできる。前記添加剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。また、これらの添加剤の種類は当業者に公知であり、一般に用いられる範囲の量で使用することができる。   In addition, the aqueous polyurethane resin dispersion of the present invention includes a thickener, a photosensitizer, a curing catalyst, an ultraviolet absorber, a light stabilizer, an antifoaming agent, a plasticizer, a surface conditioner, a sedimentation as necessary. Additives such as inhibitors can also be added. The said additive may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together. Moreover, the kind of these additives is well-known to those skilled in the art, and can be used in the amount of the range generally used.

<塗料組成物、コーティング剤組成物及びインク組成物>
本発明は、上記水性ポリウレタン樹脂分散体を含有する塗料組成物、コーティング剤組成物及びインク組成物にも関する。
本発明の塗料組成物、コーティング剤組成物及びインク組成物には、上記水性ポリウレタン樹脂分散体以外にも、他の樹脂を添加することもできる。他の樹脂としては、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、アルキド樹脂、ポリオレフィン樹脂、塩化ビニル樹脂等が挙げられる。これらは単独で用いてもよいし、複数種を併用してもよい。他の樹脂は、1種以上の親水性基を有することが好ましい。親水性基としては、水酸基、カルボキシ基、スルホン酸基、ポリエチレングリコール基等が挙げられる。
<Coating composition, coating agent composition and ink composition>
The present invention also relates to a coating composition, a coating agent composition, and an ink composition containing the aqueous polyurethane resin dispersion.
In addition to the aqueous polyurethane resin dispersion, other resins may be added to the coating composition, coating agent composition, and ink composition of the present invention. Examples of other resins include polyester resins, acrylic resins, polyether resins, polycarbonate resins, polyurethane resins, epoxy resins, alkyd resins, polyolefin resins, and vinyl chloride resins. These may be used alone or in combination of two or more. The other resin preferably has one or more hydrophilic groups. Examples of the hydrophilic group include a hydroxyl group, a carboxy group, a sulfonic acid group, and a polyethylene glycol group.

他の樹脂としては、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ポリオレフィン樹脂からなる群より選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。   The other resin is preferably at least one selected from the group consisting of a polyester resin, an acrylic resin, and a polyolefin resin.

ポリエステル樹脂は、通常、酸成分とアルコ−ル成分とのエステル化反応又はエステル交換反応によって製造することができる。酸成分としては、ポリエステル樹脂の製造に際して酸成分として通常使用される化合物を使用することができる。酸成分としては、例えば、脂肪族多塩基酸、脂環族多塩基酸、芳香族多塩基酸等を使用することができる。
ポリエステル樹脂の水酸基価は、10〜300mgKOH/g程度が好ましく、50〜250mgKOH/g程度がより好ましく、80〜180mgKOH/g程度が更に好ましい。前記ポリエステル樹脂の酸価は、1〜200mgKOH/g程度が好ましく、15〜100mgKOH/g程度がより好ましく、25〜60mgKOH/g程度が更に好ましい。
ポリエステル樹脂の重量平均分子量は、500〜500,000が好ましく、1,000〜300,000がより好ましく、1,500〜200,000が更に好ましい。
The polyester resin can be usually produced by an esterification reaction or an ester exchange reaction between an acid component and an alcohol component. As an acid component, the compound normally used as an acid component at the time of manufacture of a polyester resin can be used. As an acid component, an aliphatic polybasic acid, an alicyclic polybasic acid, an aromatic polybasic acid, etc. can be used, for example.
The hydroxyl value of the polyester resin is preferably about 10 to 300 mgKOH / g, more preferably about 50 to 250 mgKOH / g, and still more preferably about 80 to 180 mgKOH / g. The acid value of the polyester resin is preferably about 1 to 200 mgKOH / g, more preferably about 15 to 100 mgKOH / g, and still more preferably about 25 to 60 mgKOH / g.
The weight average molecular weight of the polyester resin is preferably 500 to 500,000, more preferably 1,000 to 300,000, and still more preferably 1,500 to 200,000.

アクリル樹脂としては、水酸基含有アクリル樹脂が好ましい。水酸基含有アクリル樹脂は、水酸基含有重合性不飽和モノマー及び該水酸基含有重合性不飽和モノマーと共重合可能な他の重合性不飽和モノマーとを、例えば、有機溶媒中での溶液重合法、水中でのエマルション重合法等の既知の方法によって共重合させることにより製造できる。
水酸基含有重合性不飽和モノマーは、1分子中に水酸基及び重合性不飽和結合をそれぞれ1個以上有する化合物である。例えば、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、3−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸と炭素数2〜8の2価アルコールとのモノエステル化物;これらのモノエステル化物のε−カプロラクトン変性体;N−ヒドロキシメチル(メタ)アクリルアミド;アリルアルコール;分子末端が水酸基であるポリオキシエチレン鎖を有する(メタ)アクリレート等を挙げることができる。
As the acrylic resin, a hydroxyl group-containing acrylic resin is preferable. Hydroxyl group-containing acrylic resin is a hydroxyl group-containing polymerizable unsaturated monomer and other polymerizable unsaturated monomer copolymerizable with the hydroxyl group-containing polymerizable unsaturated monomer, for example, in a solution polymerization method in an organic solvent, in water It can manufacture by making it copolymerize by known methods, such as an emulsion polymerization method.
The hydroxyl group-containing polymerizable unsaturated monomer is a compound having at least one hydroxyl group and one polymerizable unsaturated bond in one molecule. For example, (meth) acrylic acid such as 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate, 3-hydroxypropyl (meth) acrylate, 4-hydroxybutyl (meth) acrylate and the like and 2 to 8 carbon atoms. Monoesterified products of dihydric alcohols with these compounds; ε-caprolactone modified products of these monoesterified products; N-hydroxymethyl (meth) acrylamide; allyl alcohol; (meth) acrylates having a polyoxyethylene chain whose molecular ends are hydroxyl groups Etc.

水酸基含有アクリル樹脂は、アニオン性官能基を有することが好ましい。アニオン性官能基を有する水酸基含有アクリル樹脂については、例えば、重合性不飽和モノマーの1種として、カルボン酸基、スルホン酸基、リン酸基等のアニオン性官能基を有する重合性不飽和モノマーを用いることにより製造できる。
水酸基含有アクリル樹脂の水酸基価は、組成物の貯蔵安定性や得られる塗膜の耐水性等の観点から、1〜200mgKOH/g程度が好ましく、2〜100mgKOH/g程度がより好ましく、3〜60mgKOH/g程度が更に好ましい。
また、水酸基含有アクリル樹脂がカルボキシル基等の酸基を有する場合、該水酸基含有アクリル樹脂の酸価は、得られる塗膜の耐水性等の観点から、1〜200mgKOH/g程度が好ましく、2〜150mgKOH/g程度がより好ましく、5〜100mgKOH/g程度が更に好ましい。
水酸基含有アクリル樹脂の重量平均分子量は、1,000〜200,000が好ましく、2,000〜100,000がより好ましく、更に好ましくは3,000〜50,000の範囲内であることが好適である。
The hydroxyl group-containing acrylic resin preferably has an anionic functional group. For the hydroxyl group-containing acrylic resin having an anionic functional group, for example, a polymerizable unsaturated monomer having an anionic functional group such as a carboxylic acid group, a sulfonic acid group, or a phosphoric acid group is used as one kind of the polymerizable unsaturated monomer. It can be manufactured by using.
The hydroxyl value of the hydroxyl group-containing acrylic resin is preferably about 1 to 200 mgKOH / g, more preferably about 2 to 100 mgKOH / g, and more preferably 3 to 60 mgKOH from the viewpoints of storage stability of the composition and water resistance of the resulting coating film. / G is more preferable.
When the hydroxyl group-containing acrylic resin has an acid group such as a carboxyl group, the acid value of the hydroxyl group-containing acrylic resin is preferably about 1 to 200 mgKOH / g from the viewpoint of water resistance of the resulting coating film, About 150 mgKOH / g is more preferable, and about 5 to 100 mgKOH / g is still more preferable.
The weight average molecular weight of the hydroxyl group-containing acrylic resin is preferably 1,000 to 200,000, more preferably 2,000 to 100,000, and still more preferably in the range of 3,000 to 50,000. is there.

ポリエーテル樹脂としては、エーテル結合を有する重合体又は共重合体が挙げられ、例えばポリオキシエチレン系ポリエーテル、ポリオキシプロピレン系ポリエーテル、ポリオキシブチレン系ポリエーテル、ビスフェノールA又はビスフェノールF等の芳香族ポリヒドロキシ化合物から誘導されるポリエーテル等が挙げられる。   Examples of the polyether resin include polymers or copolymers having an ether bond, and examples include aromatics such as polyoxyethylene-based polyether, polyoxypropylene-based polyether, polyoxybutylene-based polyether, bisphenol A or bisphenol F. And polyethers derived from group polyhydroxy compounds.

ポリカーボネート樹脂としては、ビスフェノール化合物から製造された重合体が挙げられ、例えばビスフェノールA・ポリカーボネート等が挙げられる。   Examples of the polycarbonate resin include a polymer produced from a bisphenol compound, such as bisphenol A / polycarbonate.

ポリウレタン樹脂としては、アクリル、ポリエステル、ポリエーテル、ポリカーボネート等の各種ポリオール成分とポリイソシアネートとの反応によって得られるウレタン結合を有する樹脂が挙げられる。   Examples of the polyurethane resin include resins having a urethane bond obtained by reacting various polyol components such as acrylic, polyester, polyether, and polycarbonate with polyisocyanate.

エポキシ樹脂としては、ビスフェノール化合物とエピクロルヒドリンの反応によって得られる樹脂等が挙げられる。ビスフェノールとしては、例えば、ビスフェノールA、ビスフェノールFが挙げられる。   Examples of the epoxy resin include a resin obtained by a reaction between a bisphenol compound and epichlorohydrin. Examples of bisphenol include bisphenol A and bisphenol F.

アルキド樹脂としては、フタル酸、テレフタル酸、コハク酸等の多塩基酸と多価アルコールに、更に油脂・油脂脂肪酸(大豆油、アマニ油、ヤシ油、ステアリン酸等)、天然樹脂(ロジン、コハク等)等の変性剤を反応させて得られたアルキド樹脂が挙げられる。   Alkyd resins include polybasic acids such as phthalic acid, terephthalic acid and succinic acid and polyhydric alcohols, as well as fats and oils and fatty acids (soybean oil, linseed oil, coconut oil, stearic acid, etc.) and natural resins (rosin, succinic acid). Alkyd resin obtained by reacting a modifier such as

ポリオレフィン樹脂としては、オレフィン系モノマーを適宜他のモノマーと通常の重合法に従って重合又は共重合することにより得られるポリオレフィン樹脂を、乳化剤を用いて水分散するか、あるいはオレフィン系モノマーを適宜他のモノマーと共に乳化重合することにより得られる樹脂が挙げられる。また、場合により、前記のポリオレフィン樹脂が塩素化されたいわゆる塩素化ポリオレフィン変性樹脂を用いてもよい。
オレフィン系モノマーとしては、例えば、エチレン、プロピレン、1−ブテン、3−メチル−1−ブテン、4−メチル−1−ペンテン、3−メチル−1−ペンテン、1−ヘプテン、1−ヘキセン、1−デセン、1−ドデセン等のα−オレフィン;ブタジエン、エチリデンノルボルネン、ジシクロペンタジエン、1,5−ヘキサジエン、スチレン類等の共役ジエン又は非共役ジエンが挙げられ、これらのモノマーは、単独であってもよいし、複数種を併用してもよい。
オレフィン系モノマーと共重合可能な他のモノマーとしては、例えば、酢酸ビニル、ビニルアルコール、マレイン酸、シトラコン酸、イタコン酸、無水マレイン酸、無水シトラコン酸、無水イタコン酸が挙げられ、これらのモノマーは、単独であってもよいし、複数種を併用してもよい。
As the polyolefin resin, a polyolefin resin obtained by polymerizing or copolymerizing an olefin monomer with another monomer in accordance with a normal polymerization method is dispersed in water using an emulsifier, or the olefin monomer is appropriately replaced with another monomer. And a resin obtained by emulsion polymerization. In some cases, a so-called chlorinated polyolefin-modified resin in which the polyolefin resin is chlorinated may be used.
Examples of the olefin monomer include ethylene, propylene, 1-butene, 3-methyl-1-butene, 4-methyl-1-pentene, 3-methyl-1-pentene, 1-heptene, 1-hexene, 1-hexene, Α-olefins such as decene and 1-dodecene; conjugated dienes and nonconjugated dienes such as butadiene, ethylidene norbornene, dicyclopentadiene, 1,5-hexadiene, styrenes and the like, and these monomers may be used alone It is also possible to use a plurality of types together.
Examples of other monomers copolymerizable with the olefinic monomer include vinyl acetate, vinyl alcohol, maleic acid, citraconic acid, itaconic acid, maleic anhydride, citraconic anhydride, and itaconic anhydride. These may be used alone or in combination of two or more.

本発明の塗料組成物、コーティング剤組成物及びインク組成物は、硬化剤を含むことができ、これにより、塗料組成物又はコーティング剤組成物を用いて得られる塗膜又は複層塗膜、コーティング膜や印刷物の耐水性等を向上させることができる。   The coating composition, coating agent composition and ink composition of the present invention may contain a curing agent, whereby a coating film or multilayer coating film, coating obtained using the coating composition or coating agent composition It is possible to improve the water resistance of the film or printed matter.

硬化剤としては、例えば、アミノ樹脂、ポリイソシアネート、ブロック化ポリイソシアネート、メラミン樹脂、カルボジイミド等を用いることできる。硬化剤は、単独であってもよいし、複数種を併用してもよい。   As the curing agent, for example, amino resin, polyisocyanate, blocked polyisocyanate, melamine resin, carbodiimide and the like can be used. A hardening | curing agent may be individual and may use multiple types together.

アミノ樹脂としては、例えば、アミノ成分とアルデヒド成分との反応によって得られる部分若しくは完全メチロール化アミノ樹脂が挙げられる。前記アミノ成分としては、例えば、メラミン、尿素、ベンゾグアナミン、アセトグアナミン、ステログアナミン、スピログアナミン、ジシアンジアミド等が挙げられる。アルデヒド成分としては、例えば、ホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、ベンツアルデヒド等が挙げられる。   Examples of the amino resin include a partial or completely methylolated amino resin obtained by a reaction between an amino component and an aldehyde component. Examples of the amino component include melamine, urea, benzoguanamine, acetoguanamine, steroguanamine, spiroguanamine, dicyandiamide and the like. Examples of the aldehyde component include formaldehyde, paraformaldehyde, acetaldehyde, benzaldehyde, and the like.

ポリイソシアネートとしては、例えば、1分子中に2個以上のイソシアナト基を有する化合物が挙げられ、例えば、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等が挙げられる。   Examples of the polyisocyanate include compounds having two or more isocyanato groups in one molecule, such as hexamethylene diisocyanate and trimethylhexamethylene diisocyanate.

ブロック化ポリイソシアネートとしては、前述のポリイソシアネートのイソシアナト基にブロック剤を付加することによって得られるものが挙げられ、ブロック化剤としては、フェノール、クレゾール等のフェノール系、メタノール、エタノール等の脂肪族アルコール系、マロン酸ジメチル、アセチルアセトン等の活性メチレン系、ブチルメルカプタン、ドデシルメルカプタン等のメルカプタン系、アセトアニリド、酢酸アミド等の酸アミド系、ε−カプロラクタム、δ−バレロラクタム等のラクタム系、コハク酸イミド、マレイン酸イミド等の酸イミド系、アセトアルドオキシム、アセトンオキシム、メチルエチルケトオキシム等のオキシム系、ジフェニルアニリン、アニリン、エチレンイミン等のアミン系等のブロック化剤が挙げられる。   Examples of the blocked polyisocyanate include those obtained by adding a blocking agent to the isocyanate group of the aforementioned polyisocyanate. Examples of the blocking agent include phenols such as phenol and cresol, aliphatics such as methanol and ethanol. Alcohols, active methylenes such as dimethyl malonate and acetylacetone, mercaptans such as butyl mercaptan and dodecyl mercaptan, acid amides such as acetanilide and acetate amide, lactams such as ε-caprolactam and δ-valerolactam, succinimide And blocking agents such as acid imides such as maleic imide, oximes such as acetoald oxime, acetone oxime and methyl ethyl ketoxime, and amines such as diphenylaniline, aniline and ethyleneimine.

メラミン樹脂としては、例えば、ジメチロールメラミン、トリメチロールメラミン等のメチロールメラミン;これらのメチロールメラミンのアルキルエーテル化物又は縮合物;メチロールメラミンのアルキルエーテル化物の縮合物が挙げられる。   Examples of the melamine resin include methylol melamines such as dimethylol melamine and trimethylol melamine; alkyl etherified products or condensates of these methylol melamines; and condensates of alkyl etherified products of methylol melamine.

本発明の塗料組成物、コーティング剤組成物及びインク組成物には、着色顔料や体質顔料、光輝性顔料を添加することができる。
着色顔料としては、例えば、酸化チタン、亜鉛華、カーボンブラック、モリブデンレッド、プルシアンブルー、コバルトブルー、アゾ顔料、フタロシアニン顔料、キナクリドン顔料、イソインドリン顔料、スレン系顔料、ペリレン顔料等が挙げられる。これらは、単独であってもよいし、複数種を併用してもよい。特に、着色顔料として、酸化チタン及び/又はカーボンブラックを使用することが好ましい。
体質顔料としては、例えば、クレー、カオリン、硫酸バリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、タルク、シリカ、アルミナホワイトが挙げられる。これらは、単独であってもよいし、複数種を併用してもよい。特に、体質顔料として、硫酸バリウム及び/又はタルクを使用することが好ましく、硫酸バリウムを使用することがより好ましい。
光輝性顔料は、例えば、アルミニウム、銅、亜鉛、真ちゅう、ニッケル、酸化アルミニウム、雲母、酸化チタンや酸化鉄で被覆された酸化アルミニウム、酸化チタンや酸化鉄で被覆された雲母を使用することができる。
Coloring pigments, extender pigments, and glitter pigments can be added to the coating composition, coating agent composition, and ink composition of the present invention.
Examples of the color pigment include titanium oxide, zinc white, carbon black, molybdenum red, Prussian blue, cobalt blue, azo pigment, phthalocyanine pigment, quinacridone pigment, isoindoline pigment, selenium pigment, and perylene pigment. These may be single and may use multiple types together. In particular, it is preferable to use titanium oxide and / or carbon black as the color pigment.
Examples of extender pigments include clay, kaolin, barium sulfate, barium carbonate, calcium carbonate, talc, silica, and alumina white. These may be single and may use multiple types together. In particular, barium sulfate and / or talc are preferably used as extender pigments, and barium sulfate is more preferably used.
As the bright pigment, for example, aluminum, copper, zinc, brass, nickel, aluminum oxide, mica, aluminum oxide coated with titanium oxide or iron oxide, mica coated with titanium oxide or iron oxide can be used. .

本発明の塗料組成物、コーティング剤組成物及びインク組成物には、必要に応じて、増粘剤、硬化触媒、紫外線吸収剤、光安定剤、消泡剤、可塑剤、表面調整剤、沈降防止剤等の通常の添加剤を含有することができる。これらは、単独で用いてもよいし、複数種を併用してもよい。   In the coating composition, coating agent composition and ink composition of the present invention, a thickener, a curing catalyst, an ultraviolet absorber, a light stabilizer, an antifoaming agent, a plasticizer, a surface conditioner, and a precipitation are added as necessary. Conventional additives such as an inhibitor can be contained. These may be used alone or in combination of two or more.

本発明の塗料組成物、コーティング剤組成物及びインク組成物の製造方法は、特に制限されないが、公知の製造方法を用いることができる。一般的には、塗料組成物及びコーティング剤組成物は、上記水性ポリウレタン樹脂分散体と上述した各種添加剤を混合し、更に水系媒体を添加し、適用方法に応じた粘度に調整することにより製造される。   Although the manufacturing method of the coating composition of this invention, a coating agent composition, and an ink composition is not specifically limited, A well-known manufacturing method can be used. In general, the coating composition and the coating composition are prepared by mixing the aqueous polyurethane resin dispersion and the various additives described above, adding an aqueous medium, and adjusting the viscosity according to the application method. Is done.

塗料組成物の被塗装材質、コーティング剤組成物の被コーティング材質又はインク組成物の被適用材質としては、金属、プラスチック、無機物、木材等が挙げられる。   Examples of the material to be coated of the coating composition, the material to be coated of the coating composition, or the material to be applied of the ink composition include metals, plastics, inorganic materials, and wood.

塗料組成物の塗装方法又はコーティング剤組成物のコーティング方法としては、例えば、ベル塗装、スプレー塗装、ロール塗装、シャワー塗装、浸漬塗装が挙げられる。インク組成物の適用方法としては、例えば、インクジェット印刷方法、フレキソ印刷方法、グラビア印刷方法、反転オフセット印刷方法、枚葉スクリーン印刷方法、ロータリースクリーン印刷方法が挙げられる。   Examples of the coating method of the coating composition or the coating method of the coating agent composition include bell coating, spray coating, roll coating, shower coating, and dip coating. Examples of the application method of the ink composition include an inkjet printing method, a flexographic printing method, a gravure printing method, a reverse offset printing method, a sheet-fed screen printing method, and a rotary screen printing method.

硬化後の塗膜の厚さは、特に制限されないが、1〜100μmの厚さが好ましい。より好ましくは、3〜50μmの厚さの塗膜を形成することが好ましい。   Although the thickness of the coating film after hardening is not restrict | limited, The thickness of 1-100 micrometers is preferable. More preferably, it is preferable to form a coating film having a thickness of 3 to 50 μm.

<ポリウレタン樹脂フィルム>
本発明は、更に、上記水性ポリウレタン樹脂分散体から得られるポリウレタン樹脂フィルムにも関する。
<Polyurethane resin film>
The present invention further relates to a polyurethane resin film obtained from the aqueous polyurethane resin dispersion.

水性ポリウレタン樹脂分散体を用いて、ポリウレタン樹脂フィルムを得ることもできる。水性ポリウレタン樹脂分散体を離形性基材に適用し、加熱等の手段により乾燥、硬化させ、続いてポリウレタン樹脂の硬化物を離形性基材から剥離させることで、ポリウレタン樹脂フィルムが得られる。   A polyurethane resin film can also be obtained using an aqueous polyurethane resin dispersion. A polyurethane resin film is obtained by applying the aqueous polyurethane resin dispersion to a releasable substrate, drying and curing by means of heating or the like, and subsequently peeling the cured polyurethane resin from the releasable substrate. .

前記加熱方法としては、自己の反応熱による加熱方法と、前記反応熱と型の積極加熱とを併用する加熱方法等が挙げられる。型の積極加熱は、型ごと熱風オーブンや電気炉、赤外線誘導加熱炉に入れて加熱する方法が挙げられる。   Examples of the heating method include a heating method using its own reaction heat, a heating method using both the reaction heat and positive heating of the mold. Examples of the positive heating of the mold include a method of heating the mold in a hot air oven, an electric furnace, or an infrared induction heating furnace.

前記加熱温度は、40〜200℃であることが好ましく、より好ましくは60〜160℃である。このような温度で加熱することにより、より効率的に乾燥を行うことができる。前記加熱時間は、0.0001〜20時間が好ましく、より好ましくは1〜10時間である。このような加熱時間とすることにより、より硬度の高いポリウレタン樹脂フィルムを得ることができる。ポリウレタン樹脂フィルムを得るための乾燥条件は、例えば、120℃で3〜10秒での加熱が挙げられる。   The heating temperature is preferably 40 to 200 ° C, more preferably 60 to 160 ° C. By heating at such a temperature, drying can be performed more efficiently. The heating time is preferably 0.0001 to 20 hours, more preferably 1 to 10 hours. By setting it as such a heating time, a polyurethane resin film with higher hardness can be obtained. Examples of the drying conditions for obtaining the polyurethane resin film include heating at 120 ° C. for 3 to 10 seconds.

次に、実施例及び比較例を挙げて、本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。   EXAMPLES Next, although an Example and a comparative example are given and this invention is demonstrated further in detail, this invention is not limited to these.

[実施例1]
攪拌機及び加熱器を備えた反応装置で、ETERNACOLL(登録商標)UH200(宇部興産製;数平均分子量2025;水酸基価55.4mgKOH/g;ポリオール成分が1,6−ヘキサンジオールと炭酸エステルとを反応させて得られたポリカーボネートジオール、421g)と、2,2−ジメチロールプロピオン酸(DMPA、49.7g)と、4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(水素添加MDI(H12MDI)、258g)とを、1−エチル−2−ピロリドン(BASF製、NEP、244g)中、ジブチルスズジラウリレート(0.6g)存在下、窒素雰囲気下で、80〜90℃で5時間加熱した。ウレタン化反応終了時のNCO基含量は、3.22質量%であった。反応混合物のうち、161gを抜き出し、強攪拌しながら水(266g)と2−(ジメチルアミノ)−2−メチル−1−プロパノール(東京化成製、DMAMP、7.5g)の混合水溶液に入れた後、35%2−メチル−1,5−ペンタンジアミン水溶液(19.4g)を加え、水性ポリウレタン樹脂分散体を得た。なお、ポリウレタン樹脂中の酸性基のモル数に対する、一般式(1)で表されるジアルキルアミノメチロールアルカン化合物のモル数の割合が1.05となるように調製した。
[Example 1]
ETERRNACOLL (registered trademark) UH200 (manufactured by Ube Industries; number average molecular weight 2025; hydroxyl value 55.4 mgKOH / g; polyol component reacts 1,6-hexanediol with carbonate ester in a reactor equipped with a stirrer and a heater. Polycarbonate diol, 421 g), 2,2-dimethylolpropionic acid (DMPA, 49.7 g), and 4,4′-dicyclohexylmethane diisocyanate (hydrogenated MDI (H12MDI), 258 g), In 1-ethyl-2-pyrrolidone (manufactured by BASF, NEP, 244 g), it was heated at 80 to 90 ° C. for 5 hours in the presence of dibutyltin dilaurate (0.6 g) in a nitrogen atmosphere. The NCO group content at the end of the urethanization reaction was 3.22% by mass. 161 g of the reaction mixture was extracted and placed in a mixed aqueous solution of water (266 g) and 2- (dimethylamino) -2-methyl-1-propanol (manufactured by Tokyo Chemical Industry, DMAMP, 7.5 g) with vigorous stirring. 35% 2-methyl-1,5-pentanediamine aqueous solution (19.4 g) was added to obtain an aqueous polyurethane resin dispersion. In addition, it prepared so that the ratio of the number-of-moles of the dialkylamino methylol alkane compound represented by General formula (1) with respect to the number-of-moles of acidic group in a polyurethane resin might be 1.05.

[実施例2]
攪拌機及び加熱器を備えた反応装置で、ETERNACOLL(登録商標)UH200(宇部興産製;数平均分子量1986;水酸基価56.5mgKOH/g;ポリオール成分が1,6−ヘキサンジオールと炭酸エステルとを反応させて得られたポリカーボネートジオール、473g)と、2,2−ジメチロールプロピオン酸(DMPA、42.7g)と、4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(水素添加MDI(H12MDI)、253g)とを、1−エチル−2−ピロリドン(BASF製、NEP、253g)中、ジブチルスズジラウリレート(0.6g)存在下、窒素雰囲気下で、80〜90℃で5時間加熱した。ウレタン化反応終了時のNCO基含量は、3.03質量%であった。反応混合物のうち、961gを抜き出し、強攪拌しながら水(1605g)と2−(ジメチルアミノ)−2−メチル−1−プロパノール(東京化成製、DMAMP、36.5g)の混合水溶液に入れた後、35%2−メチル−1,5−ペンタンジアミン水溶液(109g)を加え、水性ポリウレタン樹脂分散体を得た。なお、ポリウレタン樹脂中の酸性基のモル数に対する、一般式(1)で表されるジアルキルアミノメチロールアルカン化合物のモル数の割合が1.05となるように調製した。
[Example 2]
ETERRNACOLL (registered trademark) UH200 (manufactured by Ube Industries; number average molecular weight 1986; hydroxyl value 56.5 mgKOH / g; polyol component reacts 1,6-hexanediol with carbonate ester in a reactor equipped with a stirrer and a heater. Polycarbonate diol, 473 g), 2,2-dimethylolpropionic acid (DMPA, 42.7 g), and 4,4′-dicyclohexylmethane diisocyanate (hydrogenated MDI (H12MDI), 253 g), In 1-ethyl-2-pyrrolidone (manufactured by BASF, NEP, 253 g), the mixture was heated at 80 to 90 ° C. for 5 hours in the presence of dibutyltin dilaurate (0.6 g) in a nitrogen atmosphere. The NCO group content at the end of the urethanization reaction was 3.03% by mass. 961 g of the reaction mixture was extracted and placed in a mixed aqueous solution of water (1605 g) and 2- (dimethylamino) -2-methyl-1-propanol (manufactured by Tokyo Chemical Industry, DMAMP, 36.5 g) with vigorous stirring. 35% 2-methyl-1,5-pentanediamine aqueous solution (109 g) was added to obtain an aqueous polyurethane resin dispersion. In addition, it prepared so that the ratio of the number-of-moles of the dialkylamino methylol alkane compound represented by General formula (1) with respect to the number-of-moles of acidic group in a polyurethane resin might be 1.05.

[実施例3]
攪拌機及び加熱器を備えた反応装置で、ETERNACOLL(登録商標)UH200(宇部興産製;数平均分子量1995;水酸基価56.2mgKOH/g;ポリオール成分が1,6−ヘキサンジオールと炭酸エステルとを反応させて得られたポリカーボネートジオール、498g)と、2,2−ジメチロールプロピオン酸(DMPA、34.4g)と、4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(水素添加MDI(H12MDI)、230g)とを、1−エチル−2−ピロリドン(BASF製、NEP、252g)中、ジブチルスズジラウリレート(0.6g)存在下、窒素雰囲気下で、80〜90℃で5時間加熱した。ウレタン化反応終了時のNCO基含量は、2.69質量%であった。反応混合物のうち、953gを抜き出し、強攪拌しながら水(1598g)と、2−(ジメチルアミノ)−2−メチル−1−プロパノール(東京化成製、DMAMP、29.6g)の混合水溶液に入れた後、35%2−メチル−1,5−ペンタンジアミン水溶液(96.2g)を加え、水性ポリウレタン樹脂分散体を得た。なお、ポリウレタン樹脂中の酸性基のモル数に対する、一般式(1)で表されるジアルキルアミノメチロールアルカン化合物のモル数の割合が1.05となるように調製した。
[Example 3]
ETERRNACOLL (registered trademark) UH200 (manufactured by Ube Industries; number average molecular weight 1995; hydroxyl value 56.2 mgKOH / g; polyol component reacts 1,6-hexanediol with carbonate ester in a reactor equipped with a stirrer and a heater. Polycarbonate diol obtained by mixing 498 g), 2,2-dimethylolpropionic acid (DMPA, 34.4 g), 4,4′-dicyclohexylmethane diisocyanate (hydrogenated MDI (H12MDI), 230 g), In 1-ethyl-2-pyrrolidone (manufactured by BASF, NEP, 252 g), it was heated at 80 to 90 ° C. for 5 hours in the presence of dibutyltin dilaurate (0.6 g) in a nitrogen atmosphere. The NCO group content at the end of the urethanization reaction was 2.69% by mass. 953 g of the reaction mixture was extracted and placed in a mixed aqueous solution of water (1598 g) and 2- (dimethylamino) -2-methyl-1-propanol (manufactured by Tokyo Chemical Industry, DMAMP, 29.6 g) with vigorous stirring. Thereafter, 35% 2-methyl-1,5-pentanediamine aqueous solution (96.2 g) was added to obtain an aqueous polyurethane resin dispersion. In addition, it prepared so that the ratio of the number-of-moles of the dialkylamino methylol alkane compound represented by General formula (1) with respect to the number-of-moles of acidic group in a polyurethane resin might be 1.05.

[実施例4]
攪拌機及び加熱器を備えた反応装置で、ETERNACOLL(登録商標)UH200(宇部興産製;数平均分子量1975;水酸基価56.8mgKOH/g;ポリオール成分が1,6−ヘキサンジオールと炭酸エステルとを反応させて得られたポリカーボネートジオール、445g)と、2,2−ジメチロールプロピオン酸(DMPA、51.3g)と、4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(水素添加MDI(H12MDI)、275g)とを、ジプロピレングリコールジメチルエーテル(ダウ・ケミカル製、DMM、251g)中、ジブチルスズジラウリレート(0.6g)存在下、窒素雰囲気下で、80〜90℃で5時間加熱した。ウレタン化反応終了時のNCO基含量は、3.23質量%であった。反応混合物のうち、948gを抜き出し、強攪拌しながら水(1594g)と2−(ジメチルアミノ)−2−メチル−1−プロパノール(東京化成製、DMAMP、43.8g)の混合水溶液に入れた後、35%2−メチル−1,5−ペンタンジアミン水溶液(116g)を加え、水性ポリウレタン樹脂分散体を得た。なお、ポリウレタン樹脂中の酸性基のモル数に対する、一般式(1)で表されるジアルキルアミノメチロールアルカン化合物のモル数の割合が1.05となるように調製した。
[Example 4]
ETERRNACOLL (registered trademark) UH200 (manufactured by Ube Industries; number average molecular weight 1975; hydroxyl value 56.8 mgKOH / g; polyol component reacts 1,6-hexanediol with carbonate ester in a reactor equipped with a stirrer and a heater. Polycarbonate diol obtained by mixing with 445 g), 2,2-dimethylolpropionic acid (DMPA, 51.3 g) and 4,4′-dicyclohexylmethane diisocyanate (hydrogenated MDI (H12MDI), 275 g), In dipropylene glycol dimethyl ether (manufactured by Dow Chemical, DMM, 251 g), it was heated at 80 to 90 ° C. for 5 hours in the presence of dibutyltin dilaurate (0.6 g) in a nitrogen atmosphere. The NCO group content at the end of the urethanization reaction was 3.23% by mass. 948 g of the reaction mixture was extracted and placed in a mixed aqueous solution of water (1594 g) and 2- (dimethylamino) -2-methyl-1-propanol (manufactured by Tokyo Chemical Industry, DMAMP, 43.8 g) with vigorous stirring. 35% 2-methyl-1,5-pentanediamine aqueous solution (116 g) was added to obtain an aqueous polyurethane resin dispersion. In addition, it prepared so that the ratio of the number-of-moles of the dialkylamino methylol alkane compound represented by General formula (1) with respect to the number-of-moles of acidic group in a polyurethane resin might be 1.05.

[実施例5]
攪拌機及び加熱器を備えた反応装置で、ETERNACOLL(登録商標)UH200(宇部興産製;数平均分子量2000;水酸基価56.1mgKOH/g;ポリオール成分が1,6−ヘキサンジオールと炭酸エステルとを反応させて得られたポリカーボネートジオール、310g)と、2,2−ジメチロールプロピオン酸(DMPA、36.5g)と、4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(水素添加MDI(H12MDI)、189g)とを、1−エチル−2−ピロリドン(BASF製、NEP、178g)中、ジブチルスズジラウリレート(0.4g)存在下、窒素雰囲気下で、80〜90℃で5時間加熱した。ウレタン化反応終了時のNCO基含量は、3.16質量%であった。反応混合物のうち、212gを抜き出し、強攪拌しながら水(355g)と3−(ジエチルアミノ)−1,2−プロパンジオール(和光純薬工業製、11.9g)の混合水溶液に入れた後、35%2−メチル−1,5−ペンタンジアミン水溶液(25.2g)を加え、水性ポリウレタン樹脂分散体を得た。なお、ポリウレタン樹脂中の酸性基のモル数に対する、一般式(1)で表されるジアルキルアミノメチロールアルカン化合物のモル数の割合が1.05となるように調製した。
[Example 5]
ETERRNACOLL (registered trademark) UH200 (manufactured by Ube Industries; number average molecular weight 2000; hydroxyl value 56.1 mgKOH / g; polyol component reacts 1,6-hexanediol and carbonate ester in a reaction apparatus equipped with a stirrer and a heater. Polycarbonate diol obtained by mixing, 310 g), 2,2-dimethylolpropionic acid (DMPA, 36.5 g), and 4,4′-dicyclohexylmethane diisocyanate (hydrogenated MDI (H12MDI), 189 g), In 1-ethyl-2-pyrrolidone (manufactured by BASF, NEP, 178 g), the mixture was heated at 80 to 90 ° C. for 5 hours in the presence of dibutyltin dilaurate (0.4 g) in a nitrogen atmosphere. The NCO group content at the end of the urethanization reaction was 3.16% by mass. Of the reaction mixture, 212 g was extracted and placed in a mixed aqueous solution of water (355 g) and 3- (diethylamino) -1,2-propanediol (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, 11.9 g) with vigorous stirring. % 2-methyl-1,5-pentanediamine aqueous solution (25.2 g) was added to obtain an aqueous polyurethane resin dispersion. In addition, it prepared so that the ratio of the number-of-moles of the dialkylamino methylol alkane compound represented by General formula (1) with respect to the number-of-moles of acidic group in a polyurethane resin might be 1.05.

[実施例6]
攪拌機及び加熱器を備えた反応装置で、ETERNACOLL(登録商標)UH200(宇部興産製;数平均分子量2014;水酸基価55.7mgKOH/g;ポリオール成分が1,6−ヘキサンジオールと炭酸エステルとを反応させて得られたポリカーボネートジオール、401g)と、2,2−ジメチロールプロピオン酸(DMPA、61.8g)と、4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(水素添加MDI(H12MDI)、289g)とを、ジプロピレングリコールジメチルエーテル(ダウ・ケミカル製、DMM、252g)中、ジブチルスズジラウリレート(0.6g)存在下、窒素雰囲気下で、80〜90℃で5時間加熱した。ウレタン化反応終了時のNCO基含量は、3.47質量%であった。反応混合物のうち、193gを抜き出し、強攪拌しながら水(325g)と2−(ジメチルアミノ)−2−メチル−1−プロパノール(東京化成製、DMAMP、10.8g)の混合水溶液に入れた後、35%2−メチル−1,5−ペンタンジアミン水溶液(25.5g)を加え、水性ポリウレタン樹脂分散体を得た。なお、ポリウレタン樹脂中の酸性基のモル数に対する、一般式(1)で表されるジアルキルアミノメチロールアルカン化合物のモル数の割合が1.05となるように調製した。
[Example 6]
ETERRNACOLL (registered trademark) UH200 (manufactured by Ube Industries; number average molecular weight 2014; hydroxyl value 55.7 mgKOH / g; polyol component reacts 1,6-hexanediol and carbonate ester in a reaction apparatus equipped with a stirrer and a heater. Polycarbonate diol, 401 g), 2,2-dimethylolpropionic acid (DMPA, 61.8 g), and 4,4′-dicyclohexylmethane diisocyanate (hydrogenated MDI (H12MDI), 289 g), In dipropylene glycol dimethyl ether (manufactured by Dow Chemical Co., DMM, 252 g), the mixture was heated at 80 to 90 ° C. for 5 hours in the presence of dibutyltin dilaurate (0.6 g) in a nitrogen atmosphere. The NCO group content at the end of the urethanization reaction was 3.47% by mass. 193 g of the reaction mixture was extracted and placed in a mixed aqueous solution of water (325 g) and 2- (dimethylamino) -2-methyl-1-propanol (manufactured by Tokyo Chemical Industry, DMAMP, 10.8 g) with vigorous stirring. 35% 2-methyl-1,5-pentanediamine aqueous solution (25.5 g) was added to obtain an aqueous polyurethane resin dispersion. In addition, it prepared so that the ratio of the number-of-moles of the dialkylamino methylol alkane compound represented by General formula (1) with respect to the number-of-moles of acidic group in a polyurethane resin might be 1.05.

[実施例7]
2−(ジメチルアミノ)−2−メチル−1−プロパノールに代えて、3−(ジメチルアミノ)−2,2−ジメチル−1−プロパノールを用いたこと以外は、実施例1と同様にして、水性ポリウレタン樹脂分散体を得た。なお、ポリウレタン樹脂中の酸性基のモル数に対する、一般式(1)で表されるジアルキルアミノメチロールアルカン化合物のモル数の割合が1.05となるように調製した。
[Example 7]
An aqueous solution was prepared in the same manner as in Example 1 except that 3- (dimethylamino) -2,2-dimethyl-1-propanol was used instead of 2- (dimethylamino) -2-methyl-1-propanol. A polyurethane resin dispersion was obtained. In addition, it prepared so that the ratio of the number-of-moles of the dialkylamino methylol alkane compound represented by General formula (1) with respect to the number-of-moles of acidic group in a polyurethane resin might be 1.05.

[実施例8]
2−(ジメチルアミノ)−2−メチル−1−プロパノールに代えて、3−(ジメチルアミノ)−1,2−プロパンジオールを用いたこと以外は、実施例1と同様にして、水性ポリウレタン樹脂分散体を得た。なお、ポリウレタン樹脂中の酸性基のモル数に対する、一般式(1)で表されるジアルキルアミノメチロールアルカン化合物のモル数の割合が1.05となるように調製した。
[Example 8]
Dispersion of aqueous polyurethane resin in the same manner as in Example 1 except that 3- (dimethylamino) -1,2-propanediol was used instead of 2- (dimethylamino) -2-methyl-1-propanol Got the body. In addition, it prepared so that the ratio of the number-of-moles of the dialkylamino methylol alkane compound represented by General formula (1) with respect to the number-of-moles of acidic group in a polyurethane resin might be 1.05.

[実施例9]
2−(ジメチルアミノ)−2−メチル−1−プロパノールに代えて、2−(ジメチルアミノ)−2−メチル−1−プロパノールとN−エチルジエタノールアミン(東京化成製、エチルジエタノールアミンとの混合水溶液(2−(ジメチルアミノ)−2−メチル−1−プロパノール:N−エチルジエタノールアミン=1:1(モル比))を用いたこと以外は、実施例4と同様にして、水性ポリウレタン樹脂分散体を得た。なお、ポリウレタン樹脂中の酸性基のモル数に対する、2−(ジメチルアミノ)−2−メチル−1−プロパノールとN−エチルジエタノールアミンの合計モル数の割合が1.05となるように調製した。
[Example 9]
Instead of 2- (dimethylamino) -2-methyl-1-propanol, 2- (dimethylamino) -2-methyl-1-propanol and N-ethyldiethanolamine (Tokyo Kasei Co., Ltd., mixed solution of ethyldiethanolamine (2 An aqueous polyurethane resin dispersion was obtained in the same manner as in Example 4 except that-(dimethylamino) -2-methyl-1-propanol: N-ethyldiethanolamine = 1: 1 (molar ratio) was used. It should be noted that the ratio of the total number of moles of 2- (dimethylamino) -2-methyl-1-propanol and N-ethyldiethanolamine to the number of moles of acidic groups in the polyurethane resin was 1.05.

[比較例1]
攪拌機及び加熱器を備えた反応装置で、ETERNACOLL(登録商標)UH200(宇部興産製;数平均分子量2040;水酸基価55.0mgKOH/g;ポリオール成分が1,6−ヘキサンジオールと炭酸エステルとを反応させて得られたポリカーボネートジオール、187g)と、2,2−ジメチロールプロピオン酸(DMPA、19.2g)と、4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(水素添加MDI(H12MDI)、106g)とを、1−エチル−2−ピロリドン(BASF製、NEP、112g)中、ジブチルスズジラウリレート(0.3g)存在下、窒素雰囲気下で、80〜90℃で5時間加熱した。ウレタン化反応終了時のNCO基含量は、3.11質量%であった。反応混合物のうち、398gを抜き出し、強攪拌しながら水(646g)と2−ジメチルアミノエタノール(東京化成製、DMAE、13.6g)の混合水溶液に入れた後、35%2−メチル−1,5−ペンタンジアミン水溶液(46.1g)を加え、水性ポリウレタン樹脂分散体を得た。なお、ポリウレタン樹脂中の酸性基のモル数に対する、2−ジメチルアミノエタノールのモル数の割合が1.05となるように調製した。
[Comparative Example 1]
ETERRNACOLL (registered trademark) UH200 (manufactured by Ube Industries; number average molecular weight 2040; hydroxyl value 55.0 mgKOH / g; polyol component reacts 1,6-hexanediol and carbonate ester in a reactor equipped with a stirrer and a heater. Polycarbonate diol, 187 g), 2,2-dimethylolpropionic acid (DMPA, 19.2 g), and 4,4′-dicyclohexylmethane diisocyanate (hydrogenated MDI (H12MDI), 106 g), In 1-ethyl-2-pyrrolidone (manufactured by BASF, NEP, 112 g), the mixture was heated at 80 to 90 ° C. for 5 hours in the presence of dibutyltin dilaurate (0.3 g) in a nitrogen atmosphere. The NCO group content at the end of the urethanization reaction was 3.11% by mass. From the reaction mixture, 398 g was extracted, put into a mixed aqueous solution of water (646 g) and 2-dimethylaminoethanol (manufactured by Tokyo Chemical Industry, DMAE, 13.6 g) with vigorous stirring, and then 35% 2-methyl-1, A 5-pentanediamine aqueous solution (46.1 g) was added to obtain an aqueous polyurethane resin dispersion. In addition, it prepared so that the ratio of the number of moles of 2-dimethylaminoethanol with respect to the number of moles of the acidic group in a polyurethane resin might be 1.05.

[比較例2]
攪拌機及び加熱器を備えた反応装置で、ETERNACOLL(登録商標)UH200(宇部興産製;数平均分子量1972;水酸基価56.9mgKOH/g;ポリオール成分が1,6−ヘキサンジオールと炭酸エステルとを反応させて得られたポリカーボネートジオール、186g)と、2,2−ジメチロールプロピオン酸(DMPA、22.2g)と、4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(水素添加MDI(H12MDI)、118g)とを、1−エチル−2−ピロリドン(BASF製、NEP、108g)中、ジブチルスズジラウリレート(0.3g)存在下、窒素雰囲気下で、80〜90℃で5時間加熱した。ウレタン化反応終了時のNCO基含量は、3.35質量%であった。反応混合物のうち、385gを抜き出し、強攪拌しながら水(645g)とトリエチルアミン(和光純薬工業製、TEA、15.7g)の混合水溶液に入れた後、35%2−メチル−1,5−ペンタンジアミン水溶液(48.4g)を加え、水性ポリウレタン樹脂分散体を得た。なお、ポリウレタン樹脂中の酸性基のモル数に対する、トリエチルアミンのモル数の割合が1.05となるように調製した。
[Comparative Example 2]
ETERRNACOLL (registered trademark) UH200 (manufactured by Ube Industries; number average molecular weight 1972; hydroxyl value 56.9 mgKOH / g; polyol component reacts 1,6-hexanediol with carbonate ester in a reactor equipped with a stirrer and a heater. Polycarbonate diol obtained by mixing 186 g), 2,2-dimethylolpropionic acid (DMPA, 22.2 g), 4,4′-dicyclohexylmethane diisocyanate (hydrogenated MDI (H12MDI), 118 g), In 1-ethyl-2-pyrrolidone (manufactured by BASF, NEP, 108 g), the mixture was heated at 80 to 90 ° C. for 5 hours in the presence of dibutyltin dilaurate (0.3 g) in a nitrogen atmosphere. The NCO group content at the end of the urethanization reaction was 3.35% by mass. 385 g of the reaction mixture was extracted, put into a mixed aqueous solution of water (645 g) and triethylamine (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, TEA, 15.7 g) with strong stirring, and then 35% 2-methyl-1,5- An aqueous pentanediamine solution (48.4 g) was added to obtain an aqueous polyurethane resin dispersion. The polyurethane resin was prepared so that the ratio of the number of moles of triethylamine to the number of moles of acidic groups in the polyurethane resin was 1.05.

[比較例3]
攪拌機及び加熱器を備えた反応装置で、ETERNACOLL(登録商標)UH200(宇部興産製;数平均分子量2025;水酸基価55.4mgKOH/g;ポリオール成分が1,6−ヘキサンジオールと炭酸エステルとを反応させて得られたポリカーボネートジオール、421g)と、2,2−ジメチロールプロピオン酸(DMPA、49.7g)と、4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(水素添加MDI(H12MDI)、258g)とを、1−エチル−2−ピロリドン(BASF製、NEP、244g)中、ジブチルスズジラウリレート(0.6g)存在下、窒素雰囲気下で、80〜90℃で5時間加熱した。ウレタン化反応終了時のNCO基含量は、3.22質量%であった。反応混合物のうち、160gを抜き出し、強攪拌しながら水(264g)とN−エチルジエタノールアミン、(東京化成製、8.5g)の混合水溶液に入れた後、35%2−メチル−1,5−ペンタンジアミン水溶液(19.7g)を加えたが、ウレタン樹脂が分散せず、水性ポリウレタン樹脂分散体が得られなかった。なお、ポリウレタン樹脂中の酸性基のモル数に対する、N−エチルジエタノールアミンのモル数の割合が1.05となるように調製した。
[Comparative Example 3]
ETERRNACOLL (registered trademark) UH200 (manufactured by Ube Industries; number average molecular weight 2025; hydroxyl value 55.4 mgKOH / g; polyol component reacts 1,6-hexanediol with carbonate ester in a reactor equipped with a stirrer and a heater. Polycarbonate diol, 421 g), 2,2-dimethylolpropionic acid (DMPA, 49.7 g), and 4,4′-dicyclohexylmethane diisocyanate (hydrogenated MDI (H12MDI), 258 g), In 1-ethyl-2-pyrrolidone (manufactured by BASF, NEP, 244 g), it was heated at 80 to 90 ° C. for 5 hours in the presence of dibutyltin dilaurate (0.6 g) in a nitrogen atmosphere. The NCO group content at the end of the urethanization reaction was 3.22% by mass. 160 g of the reaction mixture was extracted, put into a mixed aqueous solution of water (264 g) and N-ethyldiethanolamine (Tokyo Kasei, 8.5 g) with vigorous stirring, and then 35% 2-methyl-1,5- An aqueous pentanediamine solution (19.7 g) was added, but the urethane resin was not dispersed, and an aqueous polyurethane resin dispersion could not be obtained. In addition, it prepared so that the ratio of the number-of-moles of N-ethyldiethanolamine with respect to the number-of-moles of acidic group in a polyurethane resin might be 1.05.

[比較例4]
攪拌機及び加熱器を備えた反応装置で、ETERNACOLL(登録商標)UH200(宇部興産製;数平均分子量2025;水酸基価55.4mgKOH/g;ポリオール成分が1,6−ヘキサンジオールと炭酸エステルとを反応させて得られたポリカーボネートジオール、419g)と、2,2−ジメチロールプロピオン酸(DMPA、49.3g)と、4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(水素添加MDI(H12MDI)、257g)とを、1−エチル−2−ピロリドン(BASF製、NEP、239g)中、ジブチルスズジラウリレート(0.6g)存在下、窒素雰囲気下で、80〜90℃で5時間加熱した。ウレタン化反応終了時のNCO基含量は、3.18質量%であった。反応混合物のうち、161gを抜き出し、強攪拌しながら水(269g)と2,2−メチルイミノジエタノール(和光純薬工業製、7.6g)の混合水溶液に入れた後、35%2−メチル−1,5−ペンタンジアミン水溶液(19.3g)を加えたが、ウレタン樹脂が分散せず、水性ポリウレタン樹脂分散体が得られなかった。なお、ポリウレタン樹脂中の酸性基のモル数に対する、2,2−メチルイミノジエタノールのモル数の割合が1.05となるように調製した。
[Comparative Example 4]
ETERRNACOLL (registered trademark) UH200 (manufactured by Ube Industries; number average molecular weight 2025; hydroxyl value 55.4 mgKOH / g; polyol component reacts 1,6-hexanediol with carbonate ester in a reactor equipped with a stirrer and a heater. Polycarbonate diol (419 g), 2,2-dimethylolpropionic acid (DMPA, 49.3 g), and 4,4′-dicyclohexylmethane diisocyanate (hydrogenated MDI (H12MDI), 257 g), In 1-ethyl-2-pyrrolidone (manufactured by BASF, NEP, 239 g), it was heated at 80 to 90 ° C. for 5 hours in the presence of dibutyltin dilaurate (0.6 g) in a nitrogen atmosphere. The NCO group content at the end of the urethanization reaction was 3.18% by mass. 161 g of the reaction mixture was extracted, put into a mixed aqueous solution of water (269 g) and 2,2-methyliminodiethanol (made by Wako Pure Chemical Industries, 7.6 g) with strong stirring, and then 35% 2-methyl- A 1,5-pentanediamine aqueous solution (19.3 g) was added, but the urethane resin was not dispersed, and an aqueous polyurethane resin dispersion was not obtained. In addition, it prepared so that the ratio of the number-of-moles of 2, 2-methyliminodiethanol with respect to the number-of-moles of acidic group in a polyurethane resin might be 1.05.

[比較例5]
攪拌機及び加熱器を備えた反応装置で、ETERNACOLL(登録商標)UH200(宇部興産製;数平均分子量2025;水酸基価55.4mgKOH/g;ポリオール成分が1,6−ヘキサンジオールと炭酸エステルとを反応させて得られたポリカーボネートジオール、419g)と、2,2−ジメチロールプロピオン酸(DMPA、49.3g)と、4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(水素添加MDI(H12MDI)、257g)とを、1−エチル−2−ピロリドン(BASF製、NEP、239g)中、ジブチルスズジラウリレート(0.6g)存在下、窒素雰囲気下で、80〜90℃で5時間加熱した。ウレタン化反応終了時のNCO基含量は、3.18質量%であった。反応混合物のうち、160gを抜き出し、強攪拌しながら水(265g)とトリエタノールアミン(日本触媒製、9.5g)の混合水溶液に入れた後、35%2−メチル−1,5−ペンタンジアミン水溶液(19.2g)を加えたが、ウレタン樹脂が分散せず、水性ポリウレタン樹脂分散体が得られなかった。なお、ポリウレタン樹脂中の酸性基のモル数に対する、トリエタノールアミンのモル数の割合が1.05となるように調製した。
[Comparative Example 5]
ETERRNACOLL (registered trademark) UH200 (manufactured by Ube Industries; number average molecular weight 2025; hydroxyl value 55.4 mgKOH / g; polyol component reacts 1,6-hexanediol with carbonate ester in a reactor equipped with a stirrer and a heater. Polycarbonate diol (419 g), 2,2-dimethylolpropionic acid (DMPA, 49.3 g), and 4,4′-dicyclohexylmethane diisocyanate (hydrogenated MDI (H12MDI), 257 g), In 1-ethyl-2-pyrrolidone (manufactured by BASF, NEP, 239 g), it was heated at 80 to 90 ° C. for 5 hours in the presence of dibutyltin dilaurate (0.6 g) in a nitrogen atmosphere. The NCO group content at the end of the urethanization reaction was 3.18% by mass. 160 g of the reaction mixture was extracted, put into a mixed aqueous solution of water (265 g) and triethanolamine (made by Nippon Shokubai, 9.5 g) with vigorous stirring, and then 35% 2-methyl-1,5-pentanediamine. An aqueous solution (19.2 g) was added, but the urethane resin was not dispersed, and an aqueous polyurethane resin dispersion was not obtained. The polyurethane resin was prepared so that the ratio of the number of moles of triethanolamine to the number of moles of acidic groups in the polyurethane resin was 1.05.

[比較例6]
攪拌機及び加熱器を備えた反応装置で、ETERNACOLL(登録商標)UH200(宇部興産製;数平均分子量2025;水酸基価55.4mgKOH/g;ポリオール成分が1,6−ヘキサンジオールと炭酸エステルとを反応させて得られたポリカーボネートジオール、421g)と、2,2−ジメチロールプロピオン酸(DMPA、49.7g)と、4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(水素添加MDI(H12MDI)、258g)とを、1−エチル−2−ピロリドン(BASF製、NEP、244g)中、ジブチルスズジラウリレート(0.6g)存在下、窒素雰囲気下で、80〜90℃で5時間加熱した。ウレタン化反応終了時のNCO基含量は、3.22質量%であった。反応混合物のうち、160gを抜き出し、強攪拌しながら水(265g)と4−メチルモルホリン(和光純薬工業製、6.6g)の混合水溶液に入れた後、35%2−メチル−1,5−ペンタンジアミン水溶液(19.3g)を加えたが、ウレタン樹脂が分散せず、水性ポリウレタン樹脂分散体が得られなかった。なお、ポリウレタン樹脂中の酸性基のモル数に対する、4−メチルモルホリンのモル数の割合が1.05となるように調製した。
[Comparative Example 6]
ETERRNACOLL (registered trademark) UH200 (manufactured by Ube Industries; number average molecular weight 2025; hydroxyl value 55.4 mgKOH / g; polyol component reacts 1,6-hexanediol with carbonate ester in a reactor equipped with a stirrer and a heater. Polycarbonate diol, 421 g), 2,2-dimethylolpropionic acid (DMPA, 49.7 g), and 4,4′-dicyclohexylmethane diisocyanate (hydrogenated MDI (H12MDI), 258 g), In 1-ethyl-2-pyrrolidone (manufactured by BASF, NEP, 244 g), it was heated at 80 to 90 ° C. for 5 hours in the presence of dibutyltin dilaurate (0.6 g) in a nitrogen atmosphere. The NCO group content at the end of the urethanization reaction was 3.22% by mass. 160 g of the reaction mixture was extracted, put into a mixed aqueous solution of water (265 g) and 4-methylmorpholine (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, 6.6 g) with strong stirring, and then 35% 2-methyl-1,5. -A pentanediamine aqueous solution (19.3 g) was added, but the urethane resin was not dispersed, and an aqueous polyurethane resin dispersion was not obtained. In addition, it prepared so that the ratio of the mole number of 4-methylmorpholine with respect to the mole number of the acidic group in a polyurethane resin might be 1.05.

[貯蔵安定性]
実施例1〜6及び比較例1、2で得た水性ポリウレタン樹脂分散体(5.0g)に無機粒子水分散体としてスノーテックス(登録商標)O(日産化学製、5.0g)を混合し、水性コーティング剤を得た。得られた水性コーティング剤を室温で保管し貯蔵安定性を確認した。
○:混合後、6時間以上増粘が見られなかった。
×:混合直後に増粘した。
[Storage stability]
Snowtex (registered trademark) O (manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd., 5.0 g) was mixed with the aqueous polyurethane resin dispersions (5.0 g) obtained in Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 and 2 as inorganic particle aqueous dispersions. An aqueous coating agent was obtained. The obtained aqueous coating agent was stored at room temperature to confirm the storage stability.
○: After mixing, no thickening was observed for 6 hours or more.
X: Thickened immediately after mixing.

[増粘性(高固形分化)]
実施例1〜6及び比較例1、2で得た水性ポリウレタン樹脂分散体(10g)を攪拌しながら、40℃で加熱し、揮発成分を徐々に除去することで、固形分濃度を徐々に上げた。各固形分濃度における水性ポリウレタン樹脂分散体の粘度を測定した。粘度の測定は、25℃において、レオメーター(TAInstruments製、ARES―RFS)により行った。用いた測定条件は、ギャップ:0.5mm、ジオメトリー:コーンプレート型、Diameter20mm、Cone angle0.04radians、回転数:0.1S-1であった。
25℃での粘度が、100Pa・sとなる固形分濃度(質量%)を増粘性として表中に示した。数字が大きいほど、固形分濃度を上げた際の粘度の上昇が小さく、高固形分化しやすい水性ポリウレタン樹脂分散体であることを示す。増粘性の値は、39%以上であることが好ましく、39〜50%の範囲であることがより好ましい。
[Thickening (high solid differentiation)]
While stirring the aqueous polyurethane resin dispersions (10 g) obtained in Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 and 2 at 40 ° C., the volatile components are gradually removed to gradually increase the solid content concentration. It was. The viscosity of the aqueous polyurethane resin dispersion at each solid content concentration was measured. The viscosity was measured with a rheometer (manufactured by TA Instruments, ARES-RFS) at 25 ° C. The measurement conditions used were gap: 0.5 mm, geometry: cone plate type, Diameter 20 mm, Cone angle 0.04 radians, and rotation speed: 0.1 S −1 .
The solid content concentration (mass%) at which the viscosity at 25 ° C. is 100 Pa · s is shown in the table as thickening. The larger the number, the smaller the increase in viscosity when the solid content concentration is increased, and the more the water-based polyurethane resin dispersion is likely to be highly solid differentiated. The value of thickening is preferably 39% or more, and more preferably in the range of 39 to 50%.

Figure 2017014506
Figure 2017014506

実施例1〜6及び比較例1〜6で用いたアミンは、以下に示す通りである。   The amines used in Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 6 are as shown below.

Figure 2017014506
Figure 2017014506

3級アミノ基と水酸基の間に3置換以上の炭素原子を少なくとも1つ有するアミンである化合物1を中和剤として使用した実施例1〜6では、増粘性、貯蔵安定性のいずれにおいても良好な結果を示す水性ポリウレタン樹脂分散体が得られた。一方、3級炭素原子を有さず、水酸基を2つ以上有するアミンである化合物4、化合物5、化合物6を中和剤として使用した比較例3、4、及び5では、分散性が低く水性ポリウレタン樹脂分散体を得ることができなかった。1級水酸基を有さない化合物3を用いた比較例2は、無機粒子水分散体と混合した際の貯蔵安定性が低かった。同様に1級水酸基を有さない化合物7を用いた比較例6では、ウレタン樹脂の分散性が低かった。比較例1と実施例1の比較より、窒素原子とメチロール基の間の炭素上に1つ以上の分岐を有する炭素原子を有することで高固形分化した際に粘度を低く抑えることが出来ることが分かった。
以上の結果より、前記式(1)で示されるジアルキルアミノメチロールアルカン化合物を含むアミンを用いることで、当該化合物を含むアミンを用いていない水性ポリウレタン樹脂組成物と比べて、高い分散性、貯蔵安定性を示し、且つ、高固形分化した際に粘度を低く抑えることできることが明らかとなった。
In Examples 1 to 6 in which Compound 1 which is an amine having at least one carbon atom having three or more substitutions between a tertiary amino group and a hydroxyl group was used as a neutralizing agent, both thickening and storage stability were good. An aqueous polyurethane resin dispersion showing satisfactory results was obtained. On the other hand, in Comparative Examples 3, 4, and 5 which are compounds 4, 5 and 6 which are amines having no tertiary carbon atom and having two or more hydroxyl groups as neutralizing agents, the dispersibility is low and aqueous. A polyurethane resin dispersion could not be obtained. Comparative Example 2 using Compound 3 having no primary hydroxyl group had low storage stability when mixed with an aqueous dispersion of inorganic particles. Similarly, in Comparative Example 6 using Compound 7 having no primary hydroxyl group, the dispersibility of the urethane resin was low. From the comparison between Comparative Example 1 and Example 1, having a carbon atom having one or more branches on the carbon between the nitrogen atom and the methylol group can keep the viscosity low when highly solidified. I understood.
From the above results, by using an amine containing a dialkylaminomethylolalkane compound represented by the above formula (1), compared with an aqueous polyurethane resin composition not using an amine containing the compound, high dispersibility and storage stability are obtained. It has become clear that the viscosity can be kept low when highly solidified.

本発明の水性ポリウレタン樹脂分散体は、塗料、コーティング剤、プライマー、接着剤、インク、フィルム等の原料として広く利用できる。   The aqueous polyurethane resin dispersion of the present invention can be widely used as a raw material for paints, coating agents, primers, adhesives, inks, films and the like.

Claims (10)

ポリウレタン樹脂中の酸性基をアミンで中和して水系媒体中に分散した水性ポリウレタン樹脂分散体であって、
前記アミンが、少なくとも下記一般式(1)で表されるジアルキルアミノメチロールアルカン化合物を含むことを特徴とする水性ポリウレタン樹脂分散体。
Figure 2017014506

(式中、R及びRは炭素原子数1〜4の直鎖又は分岐状アルキル基を示し、Zは3級炭素、4級炭素、窒素に隣接する2級炭素、水酸基を有する2級炭素、又はヒドロキシアルキル基を有する2級炭素を含むアルキレン基を示す。)
An aqueous polyurethane resin dispersion in which acidic groups in a polyurethane resin are neutralized with an amine and dispersed in an aqueous medium,
The aqueous polyurethane resin dispersion characterized in that the amine contains at least a dialkylaminomethylolalkane compound represented by the following general formula (1).
Figure 2017014506

(Wherein R 1 and R 2 represent a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, Z represents a tertiary carbon, a quaternary carbon, a secondary carbon adjacent to nitrogen, or a secondary having a hydroxyl group. An alkylene group containing a carbon or a secondary carbon having a hydroxyalkyl group is shown.)
前記一般式(1)で表されるジアルキルアミノメチロールアルカン化合物において、Zが、3級炭素又は水酸基を有する2級炭素を含むアルキレン基である、請求項1記載の水性ポリウレタン樹脂分散体。   2. The aqueous polyurethane resin dispersion according to claim 1, wherein in the dialkylaminomethylolalkane compound represented by the general formula (1), Z is a tertiary carbon or an alkylene group containing a secondary carbon having a hydroxyl group. 酸性基のモル数に対する、一般式(1)で表されるジアルキルアミノメチロールアルカン化合物のモル数の割合が、0.5〜1.7である、請求項1に記載の水性ポリウレタン樹脂分散体。   The aqueous polyurethane resin dispersion according to claim 1, wherein the ratio of the number of moles of the dialkylaminomethylolalkane compound represented by the general formula (1) to the number of moles of the acidic group is 0.5 to 1.7. 前記ポリウレタン樹脂分散体の25℃での粘度が、100Pa・sとなる固形分濃度(質量%)の値が、39〜50%の範囲である、請求項1記載の水性ポリウレタン樹脂分散体。   2. The aqueous polyurethane resin dispersion according to claim 1, wherein the polyurethane resin dispersion has a solid content concentration (mass%) at which the viscosity at 25 ° C. of 100 Pa · s is in the range of 39 to 50%. 前記ポリウレタン樹脂が、少なくとも(a)ポリオール化合物、(b)ポリイソシアネート化合物及び(c)酸性基含有ポリオール化合物から得られる(A)ポリウレタンプレポリマーと、(B)鎖延長剤と、を反応させて得られるものであることを特徴とする請求項1に記載の水性ポリウレタン樹脂分散体。   The polyurethane resin reacts at least (a) a polyol compound, (b) a polyisocyanate compound and (c) an acidic group-containing polyol compound (A) a polyurethane prepolymer and (B) a chain extender. The aqueous polyurethane resin dispersion according to claim 1, which is obtained. 請求項1〜5のいずれか一項に記載の水性ポリウレタン樹脂分散体を含有する、塗料組成物。   The coating composition containing the aqueous polyurethane resin dispersion as described in any one of Claims 1-5. 請求項1〜5のいずれか一項に記載の水性ポリウレタン樹脂分散体を含有する、コーティング剤組成物。   The coating agent composition containing the aqueous polyurethane resin dispersion as described in any one of Claims 1-5. 請求項1〜5のいずれか一項に記載の水性ポリウレタン樹脂分散体を含有する、インク組成物。   An ink composition comprising the aqueous polyurethane resin dispersion according to any one of claims 1 to 5. 請求項1〜5のいずれか一項に記載の水性ポリウレタン樹脂分散体から得られる、ポリウレタン樹脂フィルム。   A polyurethane resin film obtained from the aqueous polyurethane resin dispersion according to any one of claims 1 to 5. 無機粒子水分散体を含むことを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の水性ポリウレタン樹脂分散体。   The aqueous polyurethane resin dispersion according to any one of claims 1 to 5, comprising an aqueous dispersion of inorganic particles.
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