JP2018080243A - One-liquid type aqueous resin composition - Google Patents

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弘隆 遠藤
Hirotaka Endo
弘隆 遠藤
竜巳 小坂
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竜巳 小坂
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a urethane coating having excellent corrosion resistance, chemical resistance, and alkali resistance, and also excellent storage stability with time.SOLUTION: A one-liquid type aqueous resin composition contains a polyurethane resin, (e) a metal cross-linker, and water, wherein the polyurethane resin is obtained by the reaction between (d) a chain extender and a urethane prepolymer, which is a product resulting from the reaction between (a) polycarbonate diol, (b) polyisocyanate, and (c) an anionic-group introduction agent.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、一液型水系樹脂組成物に関する。より詳しくは、金属架橋剤と混和性が良好である水系ポリウレタン樹脂組成物を用いた、耐薬品性、耐アルカリ性に優れたコーティング用一液型水系樹脂組成物、その製造方法、及び該樹脂組成物を用いた塗料に関する。   The present invention relates to a one-component aqueous resin composition. More specifically, a one-part aqueous resin composition for coating excellent in chemical resistance and alkali resistance using an aqueous polyurethane resin composition that has good miscibility with a metal crosslinking agent, a method for producing the same, and the resin composition The present invention relates to a paint using an object.

建築・土木構造物などに使用されるコンクリートは、本来そのアルカリ性という性質により、内部鉄筋の腐食抑止効果を有する優れた材料であるが、経時で老朽化していくという問題がある。その原因の一つとしては、高温乾燥条件によるひび割れ、並びにそこから侵入する塩水や、若しくは、二酸化炭素の吸収でコンクリート内の水酸化カルシウムが中和して、コンクリート内のpHが下がり、鉄筋を腐食することにより、構造物の耐久性の低下が挙げられる。ひび割れを防ぐためには、コンクリート硬化体が十分に硬化するための十分な湿潤養生期間が不可欠であるが、通常の施工条件で十分な湿潤養生期間が確保されることはむしろ稀である。そのため、構造物の劣化を抑制する方法としては、塩水や二酸化炭素を鉄筋に触れさせにくくするためのコンクリートの保護材の塗布が挙げられる。   Concrete used for construction and civil engineering structures is an excellent material having an effect of inhibiting corrosion of internal rebar due to its inherent alkalinity, but has a problem of aging over time. One of the causes is that the calcium hydroxide in the concrete is neutralized by the absorption of salt water or carbon dioxide that has cracked due to high-temperature drying conditions, and the pH in the concrete is lowered. Corrosion can reduce the durability of the structure. In order to prevent cracking, a sufficient wet curing period for the hardened concrete to sufficiently harden is indispensable, but it is rather rare that a sufficient wet curing period is secured under normal construction conditions. Therefore, as a method for suppressing the deterioration of the structure, there is an application of a protective material for concrete to make it difficult for salt water or carbon dioxide to touch the reinforcing bars.

特許文献1では、ガラス転移温度が−50〜−20℃のアクリルポリマーのディスパージョンを使用した、コンクリートの塗布材が提案されている。この方法では、コンクリートに対して、ある程度の水や塩水などの外的環境から保護することができるが、塗膜の柔軟性が乏しく、また、耐溶剤性などの耐久性に関しても課題があった。   Patent Document 1 proposes a concrete coating material using an acrylic polymer dispersion having a glass transition temperature of −50 to −20 ° C. This method can protect concrete from an external environment such as a certain amount of water and salt water, but the coating film has poor flexibility and also has a problem regarding durability such as solvent resistance. .

一方、ウレタン樹脂は、耐摩耗性、接着性、非粘着性、ゴム弾性等を有する塗膜や成形品を与えることから、塗料、接着剤、バインダー、コーティング剤等に広く用いられている材料である。近年、対環境汚染、労働衛生等の安全性の面から、ウレタン樹脂を水系化した、水系ポリウレタン組成物が多数報告されているが、水系ポリウレタン組成物は、溶剤系或いは無溶剤系のものに比べて、耐水性、耐熱性、引張特性等の物性が劣るという問題点を有している。   On the other hand, urethane resin is a material widely used in paints, adhesives, binders, coating agents, etc., because it gives a coating film or molded article having wear resistance, adhesion, non-tackiness, rubber elasticity, etc. is there. In recent years, from the viewpoint of safety against environmental pollution, occupational health, etc., many water-based polyurethane compositions in which urethane resins are water-based have been reported, but water-based polyurethane compositions are solvent-based or solvent-free. Compared with this, there is a problem that physical properties such as water resistance, heat resistance and tensile properties are inferior.

特許文献2では、水系ポリウレタン樹脂に対して、防錆剤、コロイダルシリカ、塩基性アルカリ珪酸塩を併用した金属表面処理剤が提供されている。この金属表面処理剤は、ポリエステルポリオールをベースとした水系ポリウレタン樹脂を使用していることにより、亜鉛メッキ鋼板などの金属板を保護するものとしては好適な材料であるが、厚膜化をすることが難しく、コンクリートを保護する際には、満足のいくものではなかった。また、この方法で用いられている水系ポリウレタン樹脂に架橋剤を添加して、塗膜の強度を高めようとしても、架橋剤と水系ポリウレタン樹脂の混和性が悪く、実用化できるレベルのものは得られなかった。   In patent document 2, the metal surface treating agent which used a rust preventive agent, colloidal silica, and basic alkali silicate together with the water-based polyurethane resin is provided. This metal surface treatment agent is a suitable material for protecting metal plates such as galvanized steel sheets by using a water-based polyurethane resin based on polyester polyol, but it should be thickened. However, it was not satisfactory when protecting concrete. In addition, even if it is attempted to increase the strength of the coating film by adding a crosslinking agent to the aqueous polyurethane resin used in this method, the miscibility of the crosslinking agent and the aqueous polyurethane resin is poor and a practical level is obtained. I couldn't.

特開2001−342048号公報JP 2001-342048 A 国際公開第2011/122119号International Publication No. 2011/122119

本発明が解決しようとする課題は、コンクリートのひび割れに追従するような柔軟性を保持しながら、塗膜の耐久性が良好である、環境や人体にも配慮した水系樹脂組成物を提供することにある。   The problem to be solved by the present invention is to provide a water-based resin composition that takes into consideration the environment and the human body while maintaining the flexibility to follow cracks in concrete and having good durability of the coating film. It is in.

そこで本発明者等は鋭意検討し、ポリウレタン樹脂のベース原料としてポリカーボネートジオールを用いた水系ポリウレタン樹脂組成物と、金属架橋剤を併用し、混和性が良好であり、さらに、塗膜の柔軟性と耐久性のバランスが良好な水系樹脂組成物を見出し、本発明に至った。即ち、本発明は以下のものである。   Therefore, the present inventors diligently studied and used a water-based polyurethane resin composition using a polycarbonate diol as a polyurethane resin base material and a metal crosslinking agent in combination, good miscibility, and further, the flexibility of the coating film. The inventors have found an aqueous resin composition having a good balance of durability and have reached the present invention. That is, the present invention is as follows.

(1):(a)ポリカーボネートジオール、(b)ポリイソシアネート、(c)アニオン性基導入剤の反応生成物であるウレタンプレポリマーと(d)鎖伸長剤との反応で得られるポリウレタン樹脂、及び、(e)金属架橋剤、水を含有する、一液型水系樹脂組成物。   (1): (a) polycarbonate diol, (b) polyisocyanate, (c) polyurethane resin obtained by reaction of urethane prepolymer which is a reaction product of an anionic group introducing agent and (d) chain extender, and (E) One-pack type aqueous resin composition containing a metal crosslinking agent and water.

(2):上記(a)ポリカーボネートジオールが、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、2−メチル−1,3−プロパンジオールから選択される1種以上のジオールをベースとするポリカーボネートジオールであり、上記(e)金属架橋剤がジルコニウム系化合物から選択される1種以上の化合物である、(1)の一液型水系樹脂組成物。   (2): One or more selected from (a) polycarbonate diol selected from 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, and 2-methyl-1,3-propanediol A one-component aqueous resin composition according to (1), which is a polycarbonate diol based on the diol of (1), wherein (e) the metal crosslinking agent is one or more compounds selected from zirconium-based compounds.

(3):(b)ポリイソシアネートが、トリ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、イソホロンジイソシアネート、及び4,4−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネートから選択される1種以上の化合物である、(1)または(2)の一液型水系樹脂組成物。   (3): (b) The polyisocyanate is one or more compounds selected from tolylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, and 4,4-dicyclohexylmethane diisocyanate, according to (1) or (2) One-pack type aqueous resin composition.

(4):(c)アニオン性基導入剤が、カルボキシル基を含有するポリオール類から選択される1種以上の化合である、(1)〜(3)の何れかの一液型水系樹脂組成物。   (4): (c) The one-component aqueous resin composition according to any one of (1) to (3), wherein the anionic group introducing agent is one or more compounds selected from polyols containing a carboxyl group. object.

(5):(d)鎖伸長剤が、ジアミン類、ヒドラジド類、水和ヒドラジン、水から選択される1種以上の化合物である、(1)〜(4)の何れかの一液型水系樹脂組成物。   (5): (d) The one-part aqueous system according to any one of (1) to (4), wherein the chain extender is at least one compound selected from diamines, hydrazides, hydrated hydrazine, and water. Resin composition.

(6):(e)金属架橋剤の含有量がポリウレタン樹脂と(e)金属架橋剤の合計量に対して0.1〜15質量%である、(1)〜(5)の何れかの一液型水系樹脂組成物。   (6): The content of (e) the metal crosslinking agent is 0.1 to 15% by mass with respect to the total amount of the polyurethane resin and (e) the metal crosslinking agent, and any one of (1) to (5) One-pack type aqueous resin composition.

(7):50℃で2週間の保管で目視による外観変化が認められない、(1)〜(6)の何れかの一液型水系樹脂組成物。   (7): The one-component water-based resin composition according to any one of (1) to (6), in which no change in appearance by visual observation is observed after storage at 50 ° C. for 2 weeks.

(8):コーティング用である、(1)〜(7)の何れかの一液型水系樹脂組成物。   (8) The one-component aqueous resin composition according to any one of (1) to (7), which is for coating.

(9):以下の工程1〜4を含む、請求項1〜8の何れかに記載の一液型水系樹脂組成物の製造方法。(工程1)(a)ポリカーボネートジオール、(b)ポリイソシアネート、及び(c)アニオン性基導入剤を反応させてウレタンプレポリマーを製造する工程、(工程2)上記ウレタンプレポリマーを水中に分散させる工程、(工程3)水分散液中の上記ウレタンプレポリマーを(d)鎖伸長剤と反応させてポリウレタン樹脂を合成し、10〜70質量%の濃度でポリウレタン樹脂を含む水系ポリウレタン樹脂組成物を製造する工程、(工程4)上記水系ポリウレタン樹脂組成物に(e)金属架橋剤を混合して一液型水系樹脂組成物を製造する工程。   (9): The manufacturing method of the one-pack type aqueous resin composition in any one of Claims 1-8 including the following processes 1-4. (Step 1) (a) Polycarbonate diol, (b) polyisocyanate, and (c) a step of producing a urethane prepolymer by reacting with an anionic group introducing agent, (Step 2) dispersing the urethane prepolymer in water. Step (Step 3) A polyurethane resin is synthesized by reacting the urethane prepolymer in the aqueous dispersion with (d) a chain extender, and an aqueous polyurethane resin composition containing the polyurethane resin at a concentration of 10 to 70% by mass is prepared. A step of manufacturing, (step 4) a step of mixing the water-based polyurethane resin composition with (e) a metal crosslinking agent to manufacture a one-pack type water-based resin composition.

(10):(1)〜(8)の何れかの一液型水系樹脂組成物からなる塗料。   (10): A paint comprising the one-component aqueous resin composition of any one of (1) to (8).

本発明の効果は、ポリカーボネートジオールを用いた水系ポリウレタン樹脂組成物と金属架橋剤を適切な配合で混合することにより、コンクリートの保護に好適な水系樹脂組成物を提供することにある。該樹脂組成物を用いた塗料が塗布されたコンクリートが用いられた高層ビル、道路、ダムなどの構造物では、水や塩水などに対する耐久性を維持しており、経時による劣化が抑制される。   The effect of this invention is providing the water-based resin composition suitable for protection of concrete by mixing the water-based polyurethane resin composition using polycarbonate diol, and a metal crosslinking agent by a suitable mixing | blending. High-rise buildings, roads, dams, and other structures using concrete coated with a paint using the resin composition maintain durability against water, salt water, and the like, and suppress deterioration over time.

本発明の一液型水系樹脂組成物は、ポリウレタン樹脂、金属架橋剤、水を必須成分として含む。上記ポリウレタン樹脂は、(a)ポリカーボネートジオール、(b)ポリイソシアネート、及び(c)アニオン性基導入剤を反応させて得られるウレタンプレポリマーと、(d)鎖伸長剤とを反応させて得られる樹脂である。このようなポリウレタン樹脂の構造は複雑で規則的に結合する繰り返し単位や特定の全体構造を有さないため、このようなポリウレタン樹脂を特定の名称、一般式、特定の繰り返し単位では定義できない。したがって本発明ではこのようなポリウレタン樹脂をその製造方法で特定しなければならない。以下、本発明の一液型水系樹脂組成物を構成する成分、その製造方法について説明する。   The one-component aqueous resin composition of the present invention contains a polyurethane resin, a metal crosslinking agent, and water as essential components. The polyurethane resin is obtained by reacting a urethane prepolymer obtained by reacting (a) polycarbonate diol, (b) polyisocyanate, and (c) an anionic group introducing agent with (d) a chain extender. Resin. Since the structure of such a polyurethane resin does not have a repeating unit that is complex and regularly bonded or has a specific overall structure, such a polyurethane resin cannot be defined by a specific name, general formula, or specific repeating unit. Therefore, in the present invention, such a polyurethane resin must be specified by its production method. Hereinafter, the component which comprises the one-pack type aqueous resin composition of this invention, and its manufacturing method are demonstrated.

[(a)ポリカーボネートジオール]
ポリオールはポリウレタン樹脂の原料として一般的であり、ポリウレタン樹脂の耐候性や強度を向上させる機能を有する。本発明では、ポリウレタン樹脂の原料であるポリオールとして、金属架橋剤との混合後に長時間を経てもゲル化せず混和安定性が良好なポリウレタン樹脂を与える特定のポリオール、すなわち(a)ポリカーボネートジオールを用いる。
[(A) Polycarbonate diol]
Polyol is generally used as a raw material for a polyurethane resin, and has a function of improving the weather resistance and strength of the polyurethane resin. In the present invention, as a polyol that is a raw material of a polyurethane resin, a specific polyol that gives a polyurethane resin having good mixing stability without gelation even after a long time after mixing with a metal crosslinking agent, that is, (a) polycarbonate diol Use.

本発明の(a)ポリカーボネートジオールはポリカーボネート結合を分子内に有するポリオール類である。このような(a)ポリカーボネートジオールとして、例えば、炭酸エステル及び/またはホスゲンと、後述するポリオールとを反応させて得られるものを使用することができる。上記炭酸エステルとしては、例えばジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ジフェニルカーボネート、ジナフチルカーボネート、フェニルナフチルカーボネート等を使用することできる。   The (a) polycarbonate diol of the present invention is a polyol having a polycarbonate bond in the molecule. As such (a) polycarbonate diol, what is obtained by making carbonate and / or phosgene react with the polyol mentioned later, for example can be used. Examples of the carbonate ester include dimethyl carbonate, diethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, diphenyl carbonate, dinaphthyl carbonate, and phenyl naphthyl carbonate.

上記ポリオールとしては、例えば、エチレングリコール、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、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,5−ヘキサンジオール、1,6−ヘキサンジオール、2,5−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、1,10−デカンジオール、1,11−ウンデカンジオール、1,12−ドデカンジオール、2−メチル−1,3 −プロパンジオール、ネオペンチルグリコール、2−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、2−メチル−1,8−オクタンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、ハイドロキノン、レゾルシン、ビスフェノールA、ビスフェノールF、4,4’−ビフェノール等の、分子量が500以下のジヒドロキシ化合物や、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等のポリエーテルポリオールや、ポリヘキサメチレンアジペート、ポリヘキサメチレンサクシネート、ポリカプロラクトン等のポリエステルポリオール等を使用することができる。   Examples of the polyol include ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, dipropylene glycol, tripropylene glycol, 1,2-butanediol, , 3-butanediol, 1,4-butanediol, 2,3-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,5-hexanediol, 1,6-hexanediol, 2,5-hexanediol, 1, 7-heptanediol, 1,8-octanediol, 1,9-nonanediol, 1,10-decanediol, 1,11-undecanediol, 1,12-dodecanediol, 2-methyl-1,3-propanediol , Neopentyl glycol, 2-butyl-2- Til-1,3-propanediol, 3-methyl-1,5-pentanediol, 2-ethyl-1,3-hexanediol, 2-methyl-1,8-octanediol, 1,4-cyclohexanedimethanol, Dihydroxy compounds having a molecular weight of 500 or less, such as hydroquinone, resorcin, bisphenol A, bisphenol F, 4,4′-biphenol, polyether polyols such as polyethylene glycol, polypropylene glycol, polytetramethylene glycol, polyhexamethylene adipate, Polyester polyols such as polyhexamethylene succinate and polycaprolactone can be used.

これらのポリオールの中では、入手の容易性から、分子量が500以下のジヒドロキシ化合物が好ましく、さらに、耐候性が良好で安価に入手が可能な、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、2−メチル−1,3−プロパンジオールがより好ましい。   Among these polyols, a dihydroxy compound having a molecular weight of 500 or less is preferable from the viewpoint of availability, and 1,3-propanediol and 1,4-butanediol have good weather resistance and can be obtained at low cost. 1,6-hexanediol and 2-methyl-1,3-propanediol are more preferable.

本発明で用いる(a)ポリカーボネートジオールの数平均分子量は、ウレタン樹脂を塗膜化した時の強度と、ウレタンプレポリマーを製造する際の粘度等の作業性の観点から、好ましくは500〜5000であり、より好ましくは1000〜3000である。(a)ポリカーボネートジオールの数平均分子量が500より小さい場合はウレタンプレポリマーの粘度が著しく上昇し、水分散性が困難な傾向にある。(a)ポリカーボネートジオールの5000より大きい場合は、得られる一液型水系樹脂組成物の塗膜の物性が著しく低下する傾向にある。   The number average molecular weight of the (a) polycarbonate diol used in the present invention is preferably 500 to 5000 from the viewpoint of workability such as strength when a urethane resin is formed into a film and viscosity when producing a urethane prepolymer. Yes, more preferably 1000 to 3000. (A) When the number average molecular weight of the polycarbonate diol is smaller than 500, the viscosity of the urethane prepolymer is remarkably increased and water dispersibility tends to be difficult. (A) When the polycarbonate diol is larger than 5000, the physical properties of the coating film of the obtained one-component aqueous resin composition tend to be remarkably lowered.

一方、一般的にポリウレタン樹脂の製造で使用される、ポリエステルポリオールやポリエーテルポリオールを原料に用いたポリウレタン樹脂は、耐久性は良好であるが、金属架橋剤との混和性が悪く、金属架橋剤との混合後から数日でゲル化する。   On the other hand, polyurethane resins using polyester polyols or polyether polyols as raw materials, which are generally used in the production of polyurethane resins, have good durability but are poorly miscible with metal cross-linking agents. Gels within a few days after mixing with.

[(b)ポリイソシアネート]
本発明において、(b)ポリイソシアネートとしてはポリウレタン樹脂の原料として用いられる公知の化合物、すなわち、分子内にイソシアネート基を少なくとも2つ有する化合物を制限なく使用することができる。このような(b)ポリイソシアネートとしては、例えば、フェニレンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート等の芳香族ジイソシアネートや、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、シクロヘキサンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、テトラメチルキシリレンジイソシアネート等の脂肪族又は脂環式構造含有ジイソシアネート、及びこれらの芳香族ジイソシアネート、若しくは脂肪族又は脂環式構造含有ジイソシアネートを3量体化させた化合物等を使用することができる。これらは単独で使用してもよく、これらの2種以上を併用することもできる。
[(B) Polyisocyanate]
In the present invention, as the (b) polyisocyanate, a known compound used as a raw material for a polyurethane resin, that is, a compound having at least two isocyanate groups in the molecule can be used without limitation. Examples of such (b) polyisocyanates include aromatic diisocyanates such as phenylene diisocyanate, tolylene diisocyanate, diphenylmethane diisocyanate, naphthalene diisocyanate, xylylene diisocyanate, 1,6-hexamethylene diisocyanate, lysine diisocyanate, cyclohexane diisocyanate, Trimers of aliphatic or alicyclic structure-containing diisocyanates such as isophorone diisocyanate, 4,4'-dicyclohexylmethane diisocyanate, tetramethylxylylene diisocyanate, and the like, and aromatic dicyclic or aliphatic or alicyclic structure-containing diisocyanates And the like can be used. These may be used alone, or two or more of these may be used in combination.

これらの化合物の中では、安価に入手が可能であるという点で、4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネートが好ましく、さらに、水系ポリウレタン樹脂組成物とした時の、金属架橋剤との混和性が良好であるという点で、4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネートがより好ましい。   Among these compounds, 4,4′-dicyclohexylmethane diisocyanate, tolylene diisocyanate, and isophorone diisocyanate are preferable because they can be obtained at low cost. In view of good miscibility with the agent, 4,4′-dicyclohexylmethane diisocyanate is more preferable.

[(c)アニオン性基導入剤]
本発明において、(c)アニオン性基導入剤としては、ポリウレタン樹脂の原料として用いられる公知の化合物を使用することができる。このような(c)アニオン性基導入剤として、例えば、ジメチロールプロピオン酸、ジメチロールブタン酸、ジメチロール酪酸、ジメチロール吉草酸等のカルボキシル基を含有するポリオール類、及び、1,4−ブタンジオール−2−スルホン酸等のスルホン酸基を含有するポリオール類を使用することができる。これらの中では、入手が容易である点でカルボキシル基を含有するポリオール類が好ましく、ジメチロールプロピオン酸がより好ましい。
[(C) Anionic group introduction agent]
In the present invention, as the (c) anionic group introducing agent, a known compound used as a raw material for a polyurethane resin can be used. Examples of such an (c) anionic group-introducing agent include polyols containing carboxyl groups such as dimethylolpropionic acid, dimethylolbutanoic acid, dimethylolbutyric acid, dimethylolvaleric acid, and 1,4-butanediol- Polyols containing a sulfonic acid group such as 2-sulfonic acid can be used. In these, the polyol containing a carboxyl group is preferable at a point with easy acquisition, and dimethylol propionic acid is more preferable.

本発明においては、(b)ポリイソシアネートと反応する成分として、(a)ポリカーボネートジオール、及び(c)アニオン性基導入剤の他に、任意成分として、活性水素を含有する化合物を併用してもよい。そのような化合物としては、例えば、エチレングリコール、1,2−プロパンジオール、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−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、ネオペンチルグリコール、3−メチル−2,4−ペンタンジオール、2,4−ペンタンジオール、1,5−ペンタンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、2−メチル−2,4−ペンタンジオール、2,4−ジエチル−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、3,5−ヘプタンジオール、1,8−オクタンジオール、2−メチル−1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオール、ビスフェノールAのエチレンオキサイド及び/又はプロピレンオキサイド付加物等の脂肪族ジオール;シクロヘキサンジメタノール、シクロヘキサンジオール等の脂環式ジオール;トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ヘキシトール類、ペンチトール類、グリセリン、ポリグリセリン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、テトラメチロールプロパン等の3価以上のポリオール;メラミン、モノメチロールメラミン、ジメチロールメラミン、トリメチロールメラミン、テトラメチロールメラミン、ペンタメチロールメラミン、ヘキサメチロールメラミン、メチル化メチロールメラミン、ブチル化メチロールメラミン、メラミン樹脂等のメラミン類が挙げられる。   In the present invention, as a component that reacts with (b) polyisocyanate, in addition to (a) polycarbonate diol and (c) an anionic group introducing agent, a compound containing active hydrogen may be used in combination as an optional component. Good. Examples of such compounds include ethylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 2-methyl-1,3-propanediol, and 2-butyl-2-ethyl-1,3-propane. Diol, 1,4-butanediol, neopentyl glycol, 3-methyl-2,4-pentanediol, 2,4-pentanediol, 1,5-pentanediol, 3-methyl-1,5-pentanediol, 2 -Methyl-2,4-pentanediol, 2,4-diethyl-1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 1,7-heptanediol, 3,5-heptanediol, 1,8-octanediol Of 2-methyl-1,8-octanediol, 1,9-nonanediol, 1,10-decanediol, bisphenol A Aliphatic diols such as oxides and / or propylene oxide adducts; cycloaliphatic diols such as cyclohexanedimethanol and cyclohexanediol; trimethylolethane, trimethylolpropane, hexitols, pentitols, glycerin, polyglycerin, pentaerythritol , Dipentaerythritol, tetramethylolpropane and other trivalent or higher polyols; melamine, monomethylolmelamine, dimethylolmelamine, trimethylolmelamine, tetramethylolmelamine, pentamethylolmelamine, hexamethylolmelamine, methylated methylolmelamine, butylated methylol Melamines such as melamine and melamine resin are listed.

これらの化合物は、ウレタン樹脂のウレタン結合濃度を高めたり、架橋密度を向上させたりするなどの効果があるが、必要以上の量を使用した場合、ウレタンプレポリマーの粘度が著しく大きくなってしまい、水への分散が困難になる傾向があるため、上記活性水素を含有する化合物を使用する場合の使用量としては、(b)ポリイソシアネートの全イソシアネート基1当量に対して、活性水素を含有する化合物の活性水素当量が0.01〜0.3当量であることが好ましく、0.01〜0.2当量がより好ましい。   These compounds have the effect of increasing the urethane bond concentration of the urethane resin or improving the crosslink density, but when using more than necessary, the viscosity of the urethane prepolymer will be significantly increased, Since it tends to be difficult to disperse in water, the amount used when the compound containing active hydrogen is used is as follows. (B) It contains active hydrogen with respect to 1 equivalent of all isocyanate groups of polyisocyanate. It is preferable that the active hydrogen equivalent of a compound is 0.01-0.3 equivalent, and 0.01-0.2 equivalent is more preferable.

[(a)、(b)、(c)の量]
一般に、ポリカーボネートジオール、ポリイソシアネート、及びアニオン性基導入剤を反応させてウレタンプレポリマーを製造する際には、ポリイソシアネートの全イソシアネート基当量(NCO)とポリカーボネートジオール及びアニオン性基導入剤に含まれる全水酸基当量(OH)(上記任意で添加される活性水素を含有する化合物を使用する場合は、その活性水素当量を加えた当量、以下同じ)の比により、得られるウレタンプレポリマーの末端構造が異なる。NCO/OHを1.0未満、すなわち反応成分中の水酸基が過多の場合には、末端基が水酸基であるウレタンプレポリマーが得られる。比NCO/OHを1.0以上、すなわち反応成分中のイソシアネート基が過多の場合には、末端基がイソシアネート基であるウレタンプレポリマーが得られる。末端基がイソシアネート基であるウレタンプレポリマーは、末端基が水酸基であるウレタンプレポリマーよりも水分散性が高く、鎖伸長による高分子化が容易である。従って本発明のウレタンプレポリマーとしては末端基がイソシアネート基であるウレタンプレポリマーが好ましい。
[Amounts of (a), (b), (c)]
In general, when a urethane prepolymer is produced by reacting a polycarbonate diol, a polyisocyanate, and an anionic group introducing agent, the total isocyanate group equivalent (NCO) of the polyisocyanate is included in the polycarbonate diol and the anionic group introducing agent. The terminal structure of the urethane prepolymer obtained depends on the ratio of the total hydroxyl equivalent (OH) (when the above-mentioned optionally added active hydrogen-containing compound is used, the equivalent of the active hydrogen equivalent, hereinafter the same). Different. When NCO / OH is less than 1.0, that is, when the number of hydroxyl groups in the reaction component is excessive, a urethane prepolymer having a terminal hydroxyl group is obtained. When the ratio NCO / OH is 1.0 or more, that is, when the number of isocyanate groups in the reaction component is excessive, a urethane prepolymer whose end groups are isocyanate groups is obtained. Urethane prepolymers whose end groups are isocyanate groups have higher water dispersibility than urethane prepolymers whose end groups are hydroxyl groups, and are easily polymerized by chain extension. Therefore, the urethane prepolymer of the present invention is preferably a urethane prepolymer whose terminal group is an isocyanate group.

ただし、比NCO/OHが1.0以上で1.1未満の場合には比較的高分子量のウレタンプレポリマーが得られ、このような高分子量のウレタンプレポリマーは水への分散性が劣る傾向がある。この場合、最終的に得られる水系ポリウレタン樹脂組成物の保存安定性が悪くなる恐れがある。また、比NCO/OHが2.5を超える場合には生成物が高濃度のイソシアネート基を含むために、得られたプレポリマーの水分散時にイソシアネート基と水とが反応することによって二酸化炭素が発生して急激な発泡などの製造時の問題を引き起こす恐れがある。またこの場合には、得られる水系ポリウレタン樹脂組成物からなる塗膜と基材との接着性が低下する恐れがある。   However, when the ratio NCO / OH is 1.0 or more and less than 1.1, a relatively high molecular weight urethane prepolymer is obtained, and such a high molecular weight urethane prepolymer tends to have poor water dispersibility. There is. In this case, the storage stability of the finally obtained aqueous polyurethane resin composition may be deteriorated. Further, when the ratio NCO / OH exceeds 2.5, the product contains a high concentration of isocyanate groups, and therefore, when the obtained prepolymer is dispersed in water, the isocyanate groups and water react to cause carbon dioxide. This may cause problems during production such as rapid foaming. In this case, the adhesion between the coating film made of the aqueous polyurethane resin composition obtained and the substrate may be lowered.

そこで、本発明のウレタンプレポリマーを製造する際には、(b)ポリイソシアネート成分の全イソシアネート基当量(NCO)と、(a)ポリカーボネートジオール及び(c)アニオン性基導入剤に含まれる全水酸基当量(OH)との比(NCO/OH)が、好ましくは1.1〜2.5、より好ましくは1.2〜2.0、特に好ましくは1.3〜1.8となるような量割合で、上記(a)ポリカーボネートジオール、(b)ポリイソシアネート、及び(c)アニオン基導入剤を配合する。   Therefore, when producing the urethane prepolymer of the present invention, (b) the total isocyanate group equivalent (NCO) of the polyisocyanate component and (a) the total hydroxyl group contained in the polycarbonate diol and (c) the anionic group introducing agent. An amount such that the ratio (NCO / OH) to the equivalent (OH) is preferably 1.1 to 2.5, more preferably 1.2 to 2.0, and particularly preferably 1.3 to 1.8. In a proportion, the above (a) polycarbonate diol, (b) polyisocyanate, and (c) an anionic group introducing agent are blended.

[ウレタンプレポリマーの酸価]
本発明では、ウレタンプレポリマーの水中への分散性、この水系ポリウレタン樹脂組成物の分散液と金属架橋剤と混合させて得られる一液型水系樹脂組成物の貯蔵安定性、この一液型水系樹脂組成物から得られる樹脂皮膜の物性のバランスの観点から、ウレタンプレポリマーの酸価を好ましくは10〜80mgKOH/g、より好ましくは20〜50mgKOH/gの範囲に設定する。このようなウレタンプレポリマーの酸価に応じた量で(c)アニオン性基導入剤が用いられる。なお、上述のウレタンプレポリマーの酸価は、ウレタンプレポリマーの反応成分の配合量から求めた理論値である。後述の様にウレタンプレポリマーの製造に不活性溶媒を用いた場合には、得られるウレタンプレポリマーの酸価の測定値は上述の理論値から変動する。上述の理論値と測定値との間には以下の関係がある。
[Acid value of urethane prepolymer]
In the present invention, the dispersibility of the urethane prepolymer in water, the storage stability of the one-part aqueous resin composition obtained by mixing the dispersion of the aqueous polyurethane resin composition and the metal crosslinking agent, the one-part aqueous system From the viewpoint of the balance of physical properties of the resin film obtained from the resin composition, the acid value of the urethane prepolymer is preferably set in the range of 10 to 80 mgKOH / g, more preferably 20 to 50 mgKOH / g. (C) an anionic group introducing agent is used in an amount corresponding to the acid value of such a urethane prepolymer. In addition, the acid value of the above-mentioned urethane prepolymer is a theoretical value calculated | required from the compounding quantity of the reaction component of a urethane prepolymer. As described later, when an inert solvent is used in the production of the urethane prepolymer, the measured value of the acid value of the obtained urethane prepolymer varies from the above theoretical value. The following relationship exists between the above theoretical values and measured values.

酸価(理論値)
=酸価(測定値)×{(a)+(b)+(c)+溶媒:質量合計}/{(a)+(b)+(c):質量合計}
Acid value (theoretical value)
= Acid value (measured value) x {(a) + (b) + (c) + solvent: total mass} / {(a) + (b) + (c): total mass}

[触媒]
本発明のウレタンプレポリマーの製造では必要に応じて触媒を用いることができる。このような触媒として、例えば、N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン、N,N,N’,N’−テトラメチルプロピレンジアミン、N,N,N’,N'',N''−ペンタメチルジエチレントリアミン、N,N,N’,N'',N''−ペンタメチル−(3−アミノプロピル)エチレンジアミン、N,N,N’,N'',N''−ペンタメチルジプロピレントリアミン、N,N,N’,N’−テトラメチルグアニジン、1,3,5−トリス(N,N−ジメチルアミノプロピル)ヘキサヒドロ−S−トリアジン、1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデセン−7、トリエチレンジアミン、N,N,N’,N’−テトラメチルヘキサメチレンジアミン、N−メチル−N’−(2−ジメチルアミノエチル)ピペラジン、N,N’−ジメチルピペラジン、ジメチルシクロヘキシルアミン、N−メチルモルホリン、N−エチルモルホリン、ビス(2−ジメチルアミノエチル)エーテル、N,N−ジメチルラウリルアミン、1−メチルイミダゾール、1,2−ジメチルイミダゾール、1−イソブチル−2−メチルイミダゾール、1−ジメチルアミノプロピルイミダゾール等の第3級アミンを使用することができる。
[catalyst]
In the production of the urethane prepolymer of the present invention, a catalyst can be used as necessary. Examples of such catalysts include N, N, N ′, N′-tetramethylethylenediamine, N, N, N ′, N′-tetramethylpropylenediamine, N, N, N ′, N ″, N ′. '-Pentamethyldiethylenetriamine, N, N, N', N ", N" -pentamethyl- (3-aminopropyl) ethylenediamine, N, N, N ', N ", N" -pentamethyldipropylene Triamine, N, N, N ′, N′-tetramethylguanidine, 1,3,5-tris (N, N-dimethylaminopropyl) hexahydro-S-triazine, 1,8-diazabicyclo [5.4.0] Undecene-7, triethylenediamine, N, N, N ′, N′-tetramethylhexamethylenediamine, N-methyl-N ′-(2-dimethylaminoethyl) piperazine, N, N′-dimethylpiperazine, dimethyl silane Chlorhexylamine, N-methylmorpholine, N-ethylmorpholine, bis (2-dimethylaminoethyl) ether, N, N-dimethyllaurylamine, 1-methylimidazole, 1,2-dimethylimidazole, 1-isobutyl-2- Tertiary amines such as methylimidazole and 1-dimethylaminopropylimidazole can be used.

[ウレタンプレポリマーの製造(工程1)]
本発明の一液型水系樹脂組成物は、まずウレタンプレポリマーを製造し(工程1)、ウレタンプレポリマーを水中に分散させ(工程2)、次に水分散液中のウレタンプレポリマーを(d)鎖伸長剤を用いて高分子量化して水系ポリウレタン樹脂組成物を製造し(工程3)、さらに、得られた水分散液に(e)金属架橋剤を混合する(工程4)ことによって得られる。
[Production of urethane prepolymer (step 1)]
In the one-component aqueous resin composition of the present invention, first, a urethane prepolymer is produced (step 1), the urethane prepolymer is dispersed in water (step 2), and then the urethane prepolymer in the aqueous dispersion is (d). It is obtained by producing a water-based polyurethane resin composition by increasing the molecular weight using a chain extender (step 3), and further mixing (e) a metal crosslinking agent in the obtained aqueous dispersion (step 4). .

上記ウレタンプレポリマーは、上記(a)ポリオール成分、(b)ポリイソシアネート成分、(c)アニオン基導入剤と、任意の活性水素を含有する化合物及び/又は触媒とを、任意の不活性溶媒の存在下で、60〜150℃の範囲で、1〜10時間反応させて得られる。この時使用する不活性溶媒として、水との親和性の大きいアセトン、メチルエチルケトン、ジオキサン、テトラヒドロフラン、N−メチル−2−ピロリドン、N−エチル−2−ピロリドン等を用いることができる。沸点100℃以下の溶媒を使用する場合には、本発明の水系ポリウレタン樹脂を合成した後、その溶媒を減圧留去等によって除去することが好ましい。溶媒の使用量は特に制限されないが、好ましくはウレタンプレポリマーの原料の全量100質量部に対して3〜200質量部である。   The urethane prepolymer comprises (a) a polyol component, (b) a polyisocyanate component, (c) an anionic group introducing agent, a compound containing any active hydrogen and / or a catalyst, in any inert solvent. It is obtained by reacting in the range of 60 to 150 ° C. for 1 to 10 hours in the presence. As the inert solvent used at this time, acetone, methyl ethyl ketone, dioxane, tetrahydrofuran, N-methyl-2-pyrrolidone, N-ethyl-2-pyrrolidone or the like having a high affinity for water can be used. When using a solvent having a boiling point of 100 ° C. or lower, it is preferable to synthesize the aqueous polyurethane resin of the present invention and then remove the solvent by distillation under reduced pressure or the like. Although the usage-amount of a solvent is not restrict | limited in particular, Preferably it is 3-200 mass parts with respect to 100 mass parts of whole quantity of the raw material of a urethane prepolymer.

[ウレタンプレポリマーの水分散(工程2)]
本発明では、こうして得られたウレタンプレポリマーを水に分散させてから(d)鎖伸長剤と反応させる。本発明では、ウレタンプレポリマーを水中に分散する方法については特に限定されないが、例えば以下のプレポリマーミキシング法、転相法を用いることができる。
[Water dispersion of urethane prepolymer (step 2)]
In the present invention, the urethane prepolymer thus obtained is dispersed in water and then reacted with (d) a chain extender. In the present invention, the method for dispersing the urethane prepolymer in water is not particularly limited. For example, the following prepolymer mixing method and phase inversion method can be used.

(プレポリマーミキシング法)
ウレタンプレポリマーにアニオン性基中和剤を添加し、得られたウレタンプレポリマー混合物を水中に投入し、例えばホモミキサーやディスパーなどの手段を用いて水に分散させる。なお、ウレタンプレポリマー混合物が投入される前に予め水にアニオン性基中和剤/乳化剤を添加することができる。
(Prepolymer mixing method)
An anionic group neutralizing agent is added to the urethane prepolymer, and the resulting urethane prepolymer mixture is poured into water and dispersed in water using means such as a homomixer or a disper. In addition, an anionic group neutralizing agent / emulsifier can be added to water in advance before the urethane prepolymer mixture is charged.

(転相法)
ウレタンプレポリマーにアニオン性基中和剤を添加させ、さらに水を投入し、必要に応じてホモミキサーやディスパーなどの手段を用いて撹拌し、ウレタンプレポリマーの水分散物を得る。なお、予めアニオン性基中和剤及び/又は乳化剤が添加された水を投入することができる。
(Phase inversion method)
An anionic group neutralizing agent is added to the urethane prepolymer, water is further added, and the mixture is stirred as necessary using a means such as a homomixer or a disper to obtain an aqueous dispersion of the urethane prepolymer. In addition, water to which an anionic group neutralizing agent and / or an emulsifier has been added in advance can be added.

(アニオン性基中和剤)
上記アニオン性基中和剤として、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリブチルアミン等のトリアルキルアミン類;N,N−ジメチルエタノールアミン、N,N−ジメチルプロパノールアミン、N,N−ジプロピルエタノールアミン、1−ジメチルアミノ−2−メチル−2−プロパノール等のN,N−ジアルキルアルカノールアミン類、N−アルキル−N,N−ジアルカノールアミン類、トリエタノールアミン等のトリアルカノールアミン類の3級アミン化合物;アンモニア、トリメチルアンモニウムヒドロキシド、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム等の塩基性化合物を使用することができる。これらの化合物を単独で用いることもでき、これらの化合物の2種以上を併用することもできる。
(Anionic group neutralizer)
Examples of the anionic group neutralizing agent include trialkylamines such as trimethylamine, triethylamine, and tributylamine; N, N-dimethylethanolamine, N, N-dimethylpropanolamine, N, N-dipropylethanolamine, 1-dimethyl Tertiary amine compounds of trialkanolamines such as N, N-dialkylalkanolamines such as amino-2-methyl-2-propanol, N-alkyl-N, N-dialkanolamines and triethanolamine; ammonia; Basic compounds such as trimethylammonium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide, and lithium hydroxide can be used. These compounds can be used alone, or two or more of these compounds can be used in combination.

これらのアニオン性基中和剤の中では、乾燥物の耐候性と耐水性を向上させる観点から、熱によって容易に解離する揮発性の高いアニオン性基中和剤が好ましい。特に好ましいアニオン性基中和剤はトリメチルアミン及び/又はトリエチルアミンである。
本発明の一液型水系樹脂組成物の保存安定性、これからなる塗膜の機械的物性、耐水性等から見て、アニオン性基中和剤の使用量は、アニオン性基1当量に対して好ましくは0.5〜2.0当量であり、より好ましくは0.8〜1.5当量である。
Among these anionic group neutralizing agents, a highly volatile anionic group neutralizing agent that is easily dissociated by heat is preferable from the viewpoint of improving the weather resistance and water resistance of the dried product. Particularly preferred anionic group neutralizing agents are trimethylamine and / or triethylamine.
In view of the storage stability of the one-part aqueous resin composition of the present invention, the mechanical properties of the coating film comprising this, the water resistance, etc., the amount of the anionic group neutralizing agent used is 1 equivalent of the anionic group. Preferably it is 0.5-2.0 equivalent, More preferably, it is 0.8-1.5 equivalent.

(乳化剤)
上記乳化剤として公知の界面活性剤を使用することができる。例えば、界面活性剤として一般的なアニオン性界面活性剤及びノニオン性界面活性剤、第一級アミン塩、第二級アミン塩、第三級アミン塩、第四級アミン塩及びピリジニウム塩等のカチオン性界面活性剤、ベタイン型、硫酸エステル型及びスルホン酸型等の両性界面活性剤等を使用することができる。
(emulsifier)
A known surfactant can be used as the emulsifier. For example, general anionic surfactants and nonionic surfactants as surfactants, cations such as primary amine salts, secondary amine salts, tertiary amine salts, quaternary amine salts and pyridinium salts An amphoteric surfactant such as a surfactant, betaine type, sulfate type and sulfonic acid type can be used.

上記アニオン性界面活性剤として、ナトリウムドデシルサルフェート、カリウムドデシルサルフェート、アンモニウムドデシルサルフェート等のアルキルサルフェート類、ナトリウムドデシルポリグリコールエーテルサルフェート及びアンモニウムポリオキシエチレンアルキルエーテルサルフェート等のポリオキシエチレンエーテルサルフェート類;ナトリウムスルホリシノレート、スルホン化パラフィンのアルカリ金属塩、スルホン化パラフィンのアンモニウム塩等のアルキルスルホン酸塩類;ナトリウムラウレート、トリエタノールアミンオレート、トリエタノールアミンアビエテート等の脂肪酸塩類;ナトリウムベンゼンスルホネート、アルカリフェノールヒドロキシエチレンのアルカリ金属サルフェート等のアルキルアリールスルホネート類を使用することができる。さらに、高アルキルナフタレンスルホン酸塩、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物、ジアルキルスルホコハク酸塩、ポリオキシエチレンアルキルサルフェート塩、ポリオキシエチレンアルキルアリールサルフェート塩、ポリオキシエチレンエーテルリン酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル酢酸塩、N−アシルアミノ酸塩、及びN−アシルメチルタウリン塩等も使用することができる。   Examples of the anionic surfactant include alkyl sulfates such as sodium dodecyl sulfate, potassium dodecyl sulfate, and ammonium dodecyl sulfate; polyoxyethylene ether sulfates such as sodium dodecyl polyglycol ether sulfate and ammonium polyoxyethylene alkyl ether sulfate; Alkyl sulfonates such as ricinolate, alkali metal salt of sulfonated paraffin, ammonium salt of sulfonated paraffin; fatty acid salts such as sodium laurate, triethanolamine oleate, triethanolamine abiate; sodium benzenesulfonate, alkali phenol hydroxy Alkyl aryl sulfos such as alkali metal sulfates of ethylene It can be used over door class. In addition, high alkyl naphthalene sulfonate, naphthalene sulfonate formalin condensate, dialkyl sulfosuccinate, polyoxyethylene alkyl sulfate salt, polyoxyethylene alkyl aryl sulfate salt, polyoxyethylene ether phosphate, polyoxyethylene alkyl ether acetic acid A salt, an N-acylamino acid salt, an N-acylmethyltaurine salt, and the like can also be used.

上記ノニオン性界面活性剤として、ソルビタンモノラウレート、ソルビタンモノオレート等の多価アルコールの脂肪酸部分エステル類、ポリオキシエチレングリコール脂肪酸エステル類、ポリグリセリン脂肪酸エステル類を使用することができる。さらに炭素数1〜18のアルコールのエチレンオキサイド及び/又はプロピレンオキサイド付加物、アルキルフェノールのエチレンオキサイド及び/又はプロピレンオキサイド付加物、アルキレングリコール及び/又はアルキレンジアミンのエチレンオキサイド及び/又はプロピレンオキサイド付加物等も使用することができる。   As the nonionic surfactant, fatty acid partial esters of polyhydric alcohols such as sorbitan monolaurate and sorbitan monooleate, polyoxyethylene glycol fatty acid esters, and polyglycerin fatty acid esters can be used. Furthermore, ethylene oxide and / or propylene oxide adduct of alcohol having 1 to 18 carbon atoms, ethylene oxide and / or propylene oxide adduct of alkylphenol, ethylene oxide and / or propylene oxide adduct of alkylene glycol and / or alkylene diamine, etc. Can be used.

上記ノニオン性界面活性剤を構成する炭素数1〜18のアルコールは例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、2−プロパノール、ブタノール、2−ブタノール、第3ブタノール、アミルアルコール、イソアミルアルコール、第3アミルアルコール、ヘキサノール、オクタノール、デカンアルコール、ラウリルアルコール、ミリスチルアルコール、パルミチルアルコール、及びステアリルアルコール等である。   Examples of the alcohol having 1 to 18 carbon atoms constituting the nonionic surfactant include methanol, ethanol, propanol, 2-propanol, butanol, 2-butanol, tertiary butanol, amyl alcohol, isoamyl alcohol, tertiary amyl alcohol, Examples include hexanol, octanol, decane alcohol, lauryl alcohol, myristyl alcohol, palmityl alcohol, and stearyl alcohol.

上記アルキルフェノールは、例えば、フェノール、メチルフェノール、2,4−ジ第3ブチルフェノール、2,5−ジ第3ブチルフェノール、3,5−ジ第3ブチルフェノール、4−(1,3−テトラメチルブチル)フェノール、4−イソオクチルフェノール、4−ノニルフェノール、4−第3オクチルフェノール、4−ドデシルフェノール、2−(3,5−ジメチルヘプチル)フェノール、4−(3,5−ジメチルヘプチル)フェノール、ナフトール、ビスフェノールA、及びビスフェノールF等である。   Examples of the alkylphenol include phenol, methylphenol, 2,4-di-tert-butylphenol, 2,5-di-tert-butylphenol, 3,5-di-tert-butylphenol, and 4- (1,3-tetramethylbutyl) phenol. 4-isooctylphenol, 4-nonylphenol, 4-tert-octylphenol, 4-dodecylphenol, 2- (3,5-dimethylheptyl) phenol, 4- (3,5-dimethylheptyl) phenol, naphthol, bisphenol A, And bisphenol F and the like.

上記アルキレングリコールは、例えば、エチレングリコール、1,2−プロパンジオール、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−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、ネオペンチルグリコール、1,5−ペンタンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、2,4−ジエチル−1,5−ペンタンジオール、及び1,6−ヘキサンジオール等である。   Examples of the alkylene glycol include ethylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 2-methyl-1,3-propanediol, 2-butyl-2-ethyl-1,3-propanediol, 1,4-butanediol, neopentyl glycol, 1,5-pentanediol, 3-methyl-1,5-pentanediol, 2,4-diethyl-1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, etc. It is.

上記アルキレンジアミンは、例えば、先に説明したアルキレングリコールのアルコール性水酸基がアミノ基に置換された化合物である。上記エチレンオキサイド及びプロピレンオキサイド付加物としては、ランダム付加物とブロック付加物のいずれも使用することができる。   The alkylene diamine is, for example, a compound in which the alcoholic hydroxyl group of the alkylene glycol described above is substituted with an amino group. As the ethylene oxide and propylene oxide adduct, both random adducts and block adducts can be used.

上記カチオン性界面活性剤として例えば、ラウリルトリメチルアンモニウムクロライド、ステアリルトリメチルアンモニウムクロライド、ジステアリルジメチルアンモニウムクロライド、ジデシルジメチルアンモニウムクロライド、ラウリルベンジルジメチルアンモニウムクロライド、ジデシルジメチルアンモニウムクロライド、アルキルピリジニウムブロマイド及びイミダゾリニウムラウレート等を使用することができる。   Examples of the cationic surfactant include lauryltrimethylammonium chloride, stearyltrimethylammonium chloride, distearyldimethylammonium chloride, didecyldimethylammonium chloride, laurylbenzyldimethylammonium chloride, didecyldimethylammonium chloride, alkylpyridinium bromide and imidazolinium. Laurate or the like can be used.

上記両性界面活性剤として例えば、ヤシ油脂肪酸アミドプロピルジメチル酢酸ベタイン、ラウリルジメチルアミノ酸ベタイン、2−アルキル−N−カルボキシメチル−N−ヒドロキシメチルイミダゾリニウムベタイン、ラウリルヒドロキシスルホベタイン、ラウロイルアミドエチルヒドロキシエチルカルボキシメチルベタイン、ヒドロキシプロピルリン酸の金属塩等のベタイン型両性界面活性剤、β−ラウリルアミノプロピオン酸の金属塩等のアミノ酸型両性界面活性剤、硫酸エステル型両性界面活性剤及びスルホン酸型両性界面活性剤を使用することができる。   Examples of the amphoteric surfactant include coconut oil fatty acid amidopropyldimethylacetate betaine, lauryldimethylamino acid betaine, 2-alkyl-N-carboxymethyl-N-hydroxymethylimidazolinium betaine, laurylhydroxysulfobetaine, lauroylamidoethylhydroxyethyl. Betaine-type amphoteric surfactants such as carboxymethyl betaine and metal salts of hydroxypropyl phosphate, amino acid-type amphoteric surfactants such as metal salts of β-laurylaminopropionic acid, sulfate-type amphoteric surfactants and sulfonic-acid-type amphoteric Surfactants can be used.

入手が容易で安価であることから、乳化剤としてノニオン性界面活性剤が好ましく、ソルビタンモノラウレート、ソルビタンモノオレート等の多価アルコールの脂肪酸部分エステル類、炭素数1〜18のアルコールのエチレンオキサイド及び/又はプロピレンオキサイド付加物がより好ましい。   Nonionic surfactants are preferred as emulsifiers because they are easily available and inexpensive, fatty acid partial esters of polyhydric alcohols such as sorbitan monolaurate and sorbitan monooleate, ethylene oxides of alcohols having 1 to 18 carbon atoms, and A propylene oxide adduct is more preferred.

上記乳化剤の使用量は特に制限されないが、水系ポリウレタン樹脂組成物からなる塗膜の耐水性等の観点から、ウレタンプレポリマー組成物の総量100質量部に対して好ましくは0〜30質量部であり、より好ましくは0〜20質量部である。水系ポリウレタン樹脂組成物からなる塗膜の耐水性を特に重視する場合には乳化剤の使用量を最小限にとどめることが好ましい。   Although the usage-amount of the said emulsifier is not restrict | limited, From viewpoints, such as the water resistance of the coating film which consists of an aqueous polyurethane resin composition, Preferably it is 0-30 mass parts with respect to 100 mass parts of total amounts of a urethane prepolymer composition. More preferably, it is 0-20 mass parts. When emphasizing the water resistance of the coating film made of the aqueous polyurethane resin composition, it is preferable to minimize the amount of the emulsifier used.

[水系ポリウレタン樹脂組成物の製造(工程3)]
本発明では、上記方法によって得られたウレタンプレポリマー分散液中のウレタンプレポリマーと(d)鎖伸長剤とを反応させて、分散液中にポリウレタン樹脂を生成させる。こうしてポリウレタン樹脂が水に分散した、水系ポリウレタン樹脂組成物が得られる。
[Production of water-based polyurethane resin composition (step 3)]
In the present invention, the urethane prepolymer in the urethane prepolymer dispersion obtained by the above method is reacted with the (d) chain extender to produce a polyurethane resin in the dispersion. Thus, an aqueous polyurethane resin composition in which the polyurethane resin is dispersed in water is obtained.

本発明では、(d)鎖伸長剤と上記ウレタンプレポリマーとの混合物とを5〜50℃の範囲で、1分〜6時間加熱することによって、ウレタンプレポリマー中に残存したイソシアネート基と(d)鎖伸長剤とを反応させてウレタンプレポリマーを高分子量化する。このようなウレタンプレポリマーの高分子量化により、良好な物性の皮膜を与える水系ポリウレタン樹脂組成物が得られる。   In the present invention, (d) a mixture of the chain extender and the urethane prepolymer is heated in the range of 5 to 50 ° C. for 1 minute to 6 hours, whereby the isocyanate groups remaining in the urethane prepolymer and (d ) React with a chain extender to increase the molecular weight of the urethane prepolymer. By increasing the molecular weight of such a urethane prepolymer, an aqueous polyurethane resin composition giving a film having good physical properties can be obtained.

((d)鎖伸長剤)
上記(d)鎖伸長剤としては、通常ポリウレタン樹脂の製造に使用される化合物を制限なく使用することができる。このような(d)鎖伸長剤としては、例えば、メンセンジアミン、イソホロンジアミン、ノルボルネンジアミン、アミノエチルアミノエタノール、ビス(4−アミノ−3−メチルジシクロヘキシル)メタン、ジアミノジシクロヘキシルメタン、ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、3,9−ビス(3−アミノプロピル)−2,4,8,10−テトラオキサスピロ(5,5)ウンデカン等の脂環式ジアミン類;m−キシレンジアミン、α−(m/p−アミノフェニル)エチルアミン、m−フェニレンジアミン、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニルスルホン、ジアミノジメチルジフェニルメタン、ジアミノジエチルジフェニルメタン、ジメチルチオトルエンジアミン、ジエチルトルエンジアミン、α,α’−ビス(4−アミノフェニル)−p−ジイソプロピルベンゼン等の、芳香族ジアミン類のポリアミンも使用することができる。さらにコハク酸ジヒドラジド、アジピン酸ジヒドラジド、セバチン酸ジヒドラジド、フタル酸ジヒドラジド、1,6−ヘキサメチレンビス(N,N−ジメチルセミカルバジド)、1,1,1’,1’−テトラメチル−4,4’−(メチレン−ジ−パラ−フェニレン)ジセミカルバジド等のヒドラジン類、水加ヒドラジン、及び水も使用することができる。
((D) chain extender)
As said (d) chain extender, the compound normally used for manufacture of a polyurethane resin can be used without a restriction | limiting. Examples of such (d) chain extender include mensendiamine, isophoronediamine, norbornenediamine, aminoethylaminoethanol, bis (4-amino-3-methyldicyclohexyl) methane, diaminodicyclohexylmethane, and bis (aminomethyl). ) Alicyclic diamines such as cyclohexane, 3,9-bis (3-aminopropyl) -2,4,8,10-tetraoxaspiro (5,5) undecane; m-xylenediamine, α- (m / p-aminophenyl) ethylamine, m-phenylenediamine, diaminodiphenylmethane, diaminodiphenylsulfone, diaminodimethyldiphenylmethane, diaminodiethyldiphenylmethane, dimethylthiotoluenediamine, diethyltoluenediamine, α, α'-bis (4-aminophenyl) Polyamines of aromatic diamines such as) -p-diisopropylbenzene can also be used. Further, succinic acid dihydrazide, adipic acid dihydrazide, sebacic acid dihydrazide, phthalic acid dihydrazide, 1,6-hexamethylenebis (N, N-dimethylsemicarbazide), 1,1,1 ′, 1′-tetramethyl-4,4 ′ Hydrazines such as-(methylene-di-para-phenylene) disemicarbazide, hydrazine hydrate, and water can also be used.

これらの化合物の中では、ジアミン類、ヒドラジド類、水和ヒドラジン、水が好ましく、エチレンジアミン、アジピン酸ジヒドラジド、水加ヒドラジン、水が特に好ましい。   Among these compounds, diamines, hydrazides, hydrated hydrazine and water are preferable, and ethylenediamine, adipic acid dihydrazide, hydrated hydrazine and water are particularly preferable.

(d)鎖伸長剤の使用量は特に制限されないが、本発明の水系樹脂組成物からなる塗膜の物性の観点から、鎖伸長反応(工程3)前の(A)ウレタンプレポリマーに含まれるイソシアネート基当量に対する(d)鎖伸長剤に含まれるイソシアネート反応基当量の比が0.1〜1.0の範囲となる量が好ましい。0.1当量より少ない場合は、ウレタンプレポリマーが高分子量化せず、塗膜物性が著しく低下する傾向にあり、1.0当量より多い場合は、水系樹脂組成物中に未反応の(d)鎖伸長剤が残存することによる、貯蔵安定性の低下や、pHの上昇などの諸問題が発生する傾向にある。   (D) The amount of the chain extender used is not particularly limited, but is included in the (A) urethane prepolymer before the chain extension reaction (step 3) from the viewpoint of the physical properties of the coating film comprising the aqueous resin composition of the present invention. The amount that the ratio of the isocyanate reactive group equivalent contained in the (d) chain extender to the isocyanate group equivalent is in the range of 0.1 to 1.0 is preferred. When the amount is less than 0.1 equivalent, the urethane prepolymer does not have a high molecular weight and the physical properties of the coating film tend to be remarkably deteriorated. When the amount is more than 1.0 equivalent, unreacted (d ) The remaining chain extender tends to cause problems such as a decrease in storage stability and an increase in pH.

(水系ポリウレタン樹脂組成物)
このようにして得られる水系ポリウレタン樹脂組成物は、特定のポリウレタン樹脂を主成分として含む。この特定のポリウレタン樹脂は、上述の(a)ポリカーボネートジオール、(b)ポリイソシアネート、及び(c)アニオン性基導入剤を反応させて得られるウレタンプレポリマーが、水中で上述の(d)鎖伸長剤により高分子量化したものである。このようなポリウレタン樹脂の繰り返し単位は一様でなく、その構造と繰り返し数はバラエティに富む。したがって上記ポリウレタン樹脂の構造は非常に複雑である。このため上記ポリウレタン樹脂の構造を一律にある種の一般式で表すことはできない。したがって、本発明では、上記ポリウレタン樹脂を、「(a)ポリカーボネートジオール、(b)ポリイソシアネート、(c)アニオン性基導入剤の反応生成物であるウレタンプレポリマーと(d)鎖伸長剤との反応で得られるポリウレタン樹脂」という表現で定義せざるをえない。
(Water-based polyurethane resin composition)
The aqueous polyurethane resin composition thus obtained contains a specific polyurethane resin as a main component. This specific polyurethane resin is obtained by reacting the urethane prepolymer obtained by reacting the above-mentioned (a) polycarbonate diol, (b) polyisocyanate, and (c) an anionic group introducing agent with the above-mentioned (d) chain extension. High molecular weight with an agent. The repeating unit of such a polyurethane resin is not uniform, and the structure and the number of repetitions are varied. Therefore, the structure of the polyurethane resin is very complicated. For this reason, the structure of the polyurethane resin cannot be uniformly expressed by a certain general formula. Therefore, in the present invention, the polyurethane resin is prepared by combining a urethane prepolymer that is a reaction product of (a) polycarbonate diol, (b) polyisocyanate, and (c) an anionic group introducing agent with (d) a chain extender. It must be defined by the expression “polyurethane resin obtained by reaction”.

[一液型水系樹脂組成物の製造(工程4)]
上記水系ポリウレタン樹脂組成物に(e)金属架橋剤を混合することにより、本発明の一液型水系樹脂組成物を製造することができる。
[Production of one-part aqueous resin composition (step 4)]
The one-component aqueous resin composition of the present invention can be produced by mixing the water-based polyurethane resin composition with (e) a metal crosslinking agent.

((e)金属架橋剤)
本発明で用いる(e)金属架橋剤は、水系ポリウレタン樹脂組成物中のポリウレタン樹脂と反応して架橋構造を生成する化合物である。このような架橋構造によって、水系ポリウレタン樹脂組成物の物性や諸性能(耐アルカリ性、耐溶剤性など)を向上させることができる。
((E) Metal crosslinking agent)
The (e) metal crosslinking agent used in the present invention is a compound that reacts with the polyurethane resin in the aqueous polyurethane resin composition to form a crosslinked structure. With such a crosslinked structure, the physical properties and various performances (alkali resistance, solvent resistance, etc.) of the water-based polyurethane resin composition can be improved.

このような(e)金属架橋剤としては、例えば、酢酸ジルコニウム、プロピオン酸ジルコニウム、塩化ジルコニウム、オキシ塩化ジルコニウム、ヒドロキシ塩化ジルコニウム、硝酸ジルコニウム、塩基性炭酸ジルコニウム、水酸化ジルコニウム、炭酸ジルコニウムアンモニウム、炭酸ジルコニウムカリウム、硫酸ジルコニウム、フッ化ジルコニウムアンモニウム、リン酸ジルコニウム等のジルコニウム系化合物;塩化マグネシウム、硫酸マグネシウム、硝酸マグネシウム、リン酸マグネシウム、酢酸マグネシウム等のマグネシウム系化合物;塩化カルシウム、過塩素酸カルシウム、硫酸カルシウム、硝酸カルシウム、リン酸カルシウム、酢酸カルシウム等のカルシウム系化合物;塩化チタン、硫酸チタン等のチタン系化合物;炭酸アンモニウム亜鉛等の亜鉛系化合物;ボレート等のホウ素系化合物;塩化アルミニウム、塩化アルミニウムの水和物、水酸化アルミニウム、塩基性ポリ水酸化アルミニウム化合物、ミョウバン等のアルミニウム系化合物等が挙げられる。
これらの金属架橋剤の中として、水中でのポリウレタン樹脂との反応性が良好であるという点で、ジルコニウム系化合物が好ましく、炭酸ジルコニウムアンモニウムが特に好ましい。
Examples of such (e) metal cross-linking agent include zirconium acetate, zirconium propionate, zirconium chloride, zirconium oxychloride, hydroxy zirconium chloride, zirconium nitrate, basic zirconium carbonate, zirconium hydroxide, ammonium zirconium carbonate, zirconium carbonate. Zirconium compounds such as potassium, zirconium sulfate, ammonium zirconium fluoride and zirconium phosphate; Magnesium compounds such as magnesium chloride, magnesium sulfate, magnesium nitrate, magnesium phosphate and magnesium acetate; calcium chloride, calcium perchlorate and calcium sulfate Calcium compounds such as calcium nitrate, calcium phosphate and calcium acetate; titanium compounds such as titanium chloride and titanium sulfate; ammonium carbonate Zinc compounds such as zinc; boron compounds such as borate, aluminum chloride, hydrate of aluminum chloride, aluminum hydroxide, basic polyaluminum hydroxide compound, aluminum-based compounds such as alum and the like.
Among these metal cross-linking agents, zirconium-based compounds are preferable and zirconium carbonate is particularly preferable in that the reactivity with a polyurethane resin in water is good.

上記水系ポリウレタン樹脂組成物と(e)金属架橋剤との混合方法は、撹拌を伴う通常の方法であれば、制限されない。上記(e)金属架橋剤の使用量は、水系ポリウレタン樹脂組成物中に含まれるポリウレタン樹脂と金属架橋剤の総量に対して、一般的には0.1〜15質量%である。水系ポリウレタン樹脂組成物の貯蔵安定性と樹脂皮膜にした時の物性のバランスの観点からみて、上記(e)金属架橋剤の使用量は、好ましくは1〜12質量%であり、より好ましくは3〜10質量%である。   The mixing method of the water-based polyurethane resin composition and (e) the metal crosslinking agent is not limited as long as it is a normal method with stirring. The amount of the (e) metal crosslinking agent used is generally 0.1 to 15% by mass with respect to the total amount of the polyurethane resin and the metal crosslinking agent contained in the aqueous polyurethane resin composition. From the viewpoint of the balance between the storage stability of the water-based polyurethane resin composition and the physical properties of the resin film, the amount of the (e) metal crosslinking agent is preferably 1 to 12% by mass, more preferably 3 -10 mass%.

(添加剤)
本発明の一液型水系樹脂組成物には、本発明の効果を阻害しない範囲で添加剤を添加することができる。添加剤としては一般的な各種の樹脂添加剤を制限なく使用することができる。このような添加剤として例えば、各種耐候剤(ヒンダードアミン系光安定剤、紫外線吸収剤及び酸化防止剤)、基材に対する密着性を特に強固にするカップリング剤、カップリング剤以外の密着促進剤、コロイダルシリカ又はコロイダルアルミナ等の無機質コロイドゾル、テトラアルコキシシラン及びその縮重合物、キレート剤、エポキシ化合物、顔料、染料、造膜助剤、硬化剤、外部架橋剤、粘度調整剤、レベリング剤、消泡剤、凝固防止剤、ラジカル捕捉剤、耐熱性付与剤、無機又は有機の充填剤、可塑剤、滑剤、フッ素系又はシロキサン系等の帯電防止剤、補強剤、触媒、揺変剤、ワックス類、防曇剤、抗菌剤、防カビ剤、防腐触剤、及び防錆剤等を使用することができる。
(Additive)
Additives can be added to the one-component aqueous resin composition of the present invention as long as the effects of the present invention are not impaired. As the additive, various general resin additives can be used without limitation. Examples of such additives include various weathering agents (hindered amine light stabilizers, ultraviolet absorbers and antioxidants), coupling agents that particularly strengthen adhesion to substrates, adhesion promoters other than coupling agents, Inorganic colloidal sol such as colloidal silica or colloidal alumina, tetraalkoxysilane and its condensation polymer, chelating agent, epoxy compound, pigment, dye, film-forming aid, curing agent, external cross-linking agent, viscosity modifier, leveling agent, antifoaming Agent, anticoagulant, radical scavenger, heat resistance imparting agent, inorganic or organic filler, plasticizer, lubricant, antistatic agent such as fluorine or siloxane, reinforcing agent, catalyst, thixotropic agent, waxes, Antifogging agents, antibacterial agents, antifungal agents, anticorrosive agents, rust inhibitors, and the like can be used.

上記紫外線吸収剤としては、例えば、2,4−ジヒドロキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−オクトキシベンゾフェノン、5,5 ’−メチレンビス(2−ヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン)等の2−ヒドロキシベンゾフェノン類;2−(2−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2−ヒドロキシ−5−第3オクチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2−ヒドロキシ−3,5−ジ第3ブチルフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、2−(2−ヒドロキシ−3−第3ブチル−5−メチルフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、2−(2−ヒドロキシ−3,5−ジクミルフェニル)ベンゾトリアゾール、2,2’−メチレンビス(4−第3オクチル−6−ベンゾトリアゾリルフェノール)、2−(2−ヒドロキシ−3−第3ブチル−5−カルボキシフェニル)ベンゾトリアゾールのポリエチレングリコールエステル、2−[2−ヒドロキシ−3−(2−アクリロイルオキシエチル)−5−メチルフェニル]ベンゾトリアゾール、2−[2−ヒドロキシ−3−(2−メタクリロイルオキシエチル)−5−第3ブチルフェニル]ベンゾトリアゾール、2−[2−ヒドロキシ−3−(2−メタクリロイルオキシエチル)−5−第3オクチルフェニル]ベンゾトリアゾール、2−[2−ヒドロキシ−3−(2−メタクリロイルオキシエチル)−5−第3ブチルフェニル]−5−クロロベンゾトリアゾール、2−[2−ヒドロキシ−5−(2−メタクリロイルオキシエチル)フェニル]ベンゾトリアゾール、2−[2−ヒドロキシ−3−第3ブチル−5−(2−メタクリロイルオキシエチル)フェニル〕ベンゾトリアゾール、2−[2−ヒドロキシ−3−第3アミル−5−(2−メタクリロイルオキシエチル)フェニル]ベンゾトリアゾール、2−[2−ヒドロキシ−3−第3ブチル−5−(3−メタクリロイルオキシプロピル)フェニル]−5−クロロベンゾトリアゾール、2−[2−ヒドロキシ−4−(2−メタクリロイルオキシメチル)フェニル]ベンゾトリアゾール、2−〔2−ヒドロキシ−4−(3−メタクリロイルオキシ−2−ヒドロキシプロピル)フェニル〕ベンゾトリアゾール、2−[2−ヒドロキシ−4−(3−メタクリロイルオキシプロピル)フェニル]ベンゾトリアゾール等の2−(2−ヒドロキシフェニル)ベンゾトリアゾール類;2−(2−ヒドロキシ−4−メトキシフェニル)−4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジン、2−(2−ヒドロキシ−4−ヘキシロキシフェニル)−4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジン、2−(2−ヒドロキシ−4−オクトキシフェニル)−4,6−ビス(2,4−ジメチルフェニル)−1,3,5−トリアジン、2−[2−ヒドロキシ−4−(3−C12〜C13混合アルコキシ−2−ヒドロキシプロポキシ)フェニル]−4,6−ビス(2,4−ジメチルフェニル)−1,3,5−トリアジン、2−[2−ヒドロキシ−4−(2−アクリロイルオキシエトキシ)フェニル]−4,6−ビス(4−メチルフェニル)−1,3,5−トリアジン、2−(2,4−ジヒドロキシ−3−アリルフェニル)‐4,6‐ビス(2,4−ジメチルフェニル)−1,3,5−トリアジン、2,4,6−トリス(2−ヒドロキシ−3−メチル−4−ヘキシロキシフェニル)−1,3,5‐トリアジン等の2−(2−ヒドロキシフェニル)−4,6−ジアリール−1,3,5−トリアジン類;フェニルサリシレート、レゾルシノールモノベンゾエート、2,4−ジ第3ブチルフェニル−3,5−ジ第3ブチル−4−ヒドロキシベンゾエート、オクチル(3,5−ジ第3ブチル−4−ヒドロキシ)ベンゾエート、ドデシル(3,5−ジ第3ブチル−4−ヒドロキシ)ベンゾエート、テトラデシル(3,5−ジ第3ブチル−4−ヒドロキシ)ベンゾエート、ヘキサデシル(3,5−ジ第3ブチル−4−ヒドロキシ)ベンゾエート、オクタデシル(3,5−ジ第3ブチル−4−ヒドロキシ)ベンゾエート、ベヘニル(3,5−ジ第3ブチル−4−ヒドロキシ)ベンゾエート等のベンゾエート類;2−エチル−2’−エトキシオキザニリド、2−エトキシ−4’−ドデシルオキザニリド等の置換オキザニリド類;エチル−α−シアノ−β,β−ジフェニルアクリレート、メチル−2−シアノ−3−メチル−3−(p−メトキシフェニル)アクリレート等のシアノアクリレート類;及び各種の金属塩又は金属キレート例えばニッケル又はクロムの塩又はキレート類等が使用される。   Examples of the ultraviolet absorber include 2,4-dihydroxybenzophenone, 2-hydroxy-4-methoxybenzophenone, 2-hydroxy-4-octoxybenzophenone, and 5,5′-methylenebis (2-hydroxy-4-methoxybenzophenone). 2-hydroxybenzophenones such as 2- (2-hydroxy-5-methylphenyl) benzotriazole, 2- (2-hydroxy-5-tert-octylphenyl) benzotriazole, 2- (2-hydroxy-3, 5-di-tert-butylphenyl) -5-chlorobenzotriazole, 2- (2-hydroxy-3-tert-butyl-5-methylphenyl) -5-chlorobenzotriazole, 2- (2-hydroxy-3,5 -Dicumylphenyl) benzotriazole, 2,2'-methylenebis (4- 3-octyl-6-benzotriazolylphenol), 2- (2-hydroxy-3-tert-butyl-5-carboxyphenyl) benzotriazole polyethylene glycol ester, 2- [2-hydroxy-3- (2-acryloyl) Oxyethyl) -5-methylphenyl] benzotriazole, 2- [2-hydroxy-3- (2-methacryloyloxyethyl) -5-tert-butylphenyl] benzotriazole, 2- [2-hydroxy-3- (2) -Methacryloyloxyethyl) -5-tert-octylphenyl] benzotriazole, 2- [2-hydroxy-3- (2-methacryloyloxyethyl) -5-tert-butylphenyl] -5-chlorobenzotriazole, 2- [ 2-hydroxy-5- (2-methacryloyloxyethyl) phenyl] benzene Nzotriazole, 2- [2-hydroxy-3-tert-butyl-5- (2-methacryloyloxyethyl) phenyl] benzotriazole, 2- [2-hydroxy-3-tert-amyl-5- (2-methacryloyl) Oxyethyl) phenyl] benzotriazole, 2- [2-hydroxy-3-tert-butyl-5- (3-methacryloyloxypropyl) phenyl] -5-chlorobenzotriazole, 2- [2-hydroxy-4- (2) -Methacryloyloxymethyl) phenyl] benzotriazole, 2- [2-hydroxy-4- (3-methacryloyloxy-2-hydroxypropyl) phenyl] benzotriazole, 2- [2-hydroxy-4- (3-methacryloyloxypropyl) ) Phenyl] benzotriazole and the like 2- (2-hydroxyphene) B) benzotriazoles; 2- (2-hydroxy-4-methoxyphenyl) -4,6-diphenyl-1,3,5-triazine, 2- (2-hydroxy-4-hexyloxyphenyl) -4,6 -Diphenyl-1,3,5-triazine, 2- (2-hydroxy-4-octoxyphenyl) -4,6-bis (2,4-dimethylphenyl) -1,3,5-triazine, 2- [ 2-hydroxy-4- (3-C12-C13 mixed alkoxy-2-hydroxypropoxy) phenyl] -4,6-bis (2,4-dimethylphenyl) -1,3,5-triazine, 2- [2- Hydroxy-4- (2-acryloyloxyethoxy) phenyl] -4,6-bis (4-methylphenyl) -1,3,5-triazine, 2- (2,4-dihydroxy-3-allylphene) ) -4,6-bis (2,4-dimethylphenyl) -1,3,5-triazine, 2,4,6-tris (2-hydroxy-3-methyl-4-hexyloxyphenyl) -1, 2- (2-hydroxyphenyl) -4,6-diaryl-1,3,5-triazines such as 3,5-triazine; phenyl salicylate, resorcinol monobenzoate, 2,4-di-tert-butylphenyl-3, 5-di-tert-butyl-4-hydroxybenzoate, octyl (3,5-di-tert-butyl-4-hydroxy) benzoate, dodecyl (3,5-di-tert-butyl-4-hydroxy) benzoate, tetradecyl (3 5-di-tert-butyl-4-hydroxy) benzoate, hexadecyl (3,5-di-tert-butyl-4-hydroxy) benzoate, octadecyl (3,5-di) Benzoates such as tert-butyl-4-hydroxy) benzoate and behenyl (3,5-ditert-butyl-4-hydroxy) benzoate; 2-ethyl-2′-ethoxyoxanilide, 2-ethoxy-4′- Substituted oxanilides such as dodecyl oxanilide; Cyanoacrylates such as ethyl-α-cyano-β, β-diphenyl acrylate, methyl-2-cyano-3-methyl-3- (p-methoxyphenyl) acrylate; and various Metal salts or metal chelates such as nickel or chromium salts or chelates are used.

上記酸化防止剤としては、リン系抗酸化剤、フェノール系抗酸化剤、硫黄系抗酸化剤を使用することができる。リン系抗酸化剤としては、例えば、トリフェニルホスファイト、トリス(2,4−ジ第3ブチルフェニル)ホスファイト、トリス(2,5−ジ第3ブチルフェニル)ホスファイト、トリス(ノニルフェニル)ホスファイト、トリス(ジノニルフェニル)ホスファイト、トリス(モノ、ジ混合ノニルフェニル)ホスファイト、ジフェニルアシッドホスファイト、2,2’−メチレンビス(4,6−ジ第3ブチルフェニル)オクチルホスファイト、ジフェニルデシルホスファイト、ジフェニルオクチルホスファイト、ジ(ノニルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、フェニルジイソデシルホスファイト、トリブチルホスファイト、トリス(2−エチルヘキシル)ホスファイト、トリデシルホスファイト、トリラウリルホスファイト、ジブチルアシッドホスファイト、ジラウリルアシッドホスファイト、トリラウリルトリチオホスファイト、ビス(ネオペンチルグリコール)−1,4−シクロヘキサンジメチルジホスファイト、ビス( 2,4−ジ第3ブチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、ビス(2,5−ジ第3ブチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、ビス(2,6−ジ第3ブチル−4−メチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、ビス(2,4−ジクミルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、ジステアリルペンタエリスリトールジホスファイト、テトラ(C12アルキル〜C15アルキルの混合アルキル)−4,4’−イソプロピリデンジフェニルホスファイト、ビス[2,2’−メチレンビス(4,6−ジアミルフェニル)]−イソプロピリデンジフェニルホスファイト、テトラトリデシル−4,4’−ブチリデンビス(2−第3ブチル−5−メチルフェノール)ジホスファイト、ヘキサ(トリデシル)−1,1,3−トリス(2−メチル−5−第3ブチル−4−ヒドロキシフェニル)ブタン・トリホスファイト、テトラキス(2,4−ジ第3ブチルフェニル)ビフェニレンジホスホナイト、トリス(2−[(2,4,7,9−テトラキス第3ブチルジベンゾ[d,f][1,3,2]ジオキサホスフェピン−6−イル)オキシ]エチル)アミン、9,10−ジハイドロ−9−オキサ−10−ホスファフェナンスレン−10−オキサイド、トリス(2−[(2,4,8,10−テトラキス第三ブチルジベンゾ[d,f][1,3,2]ジオキサホスフェピン−6−イル)オキシ]エチル アミン、2−(1,1−ジメチルエチル)−6−メチル−4− [3−[[2,4,8,10−テトラキス(1,1−ジメチルエチル)ジベンゾ[d, f][1,3,2]ジオキサホスフェピン−6−イル]オキシ]プロピル]フェノール、及び2−ブチル−2−エチルプロパンジオール−2,4,6−トリ第3ブチルフェノールモノホスファイト等を使用することができる。   As the antioxidant, phosphorus antioxidants, phenol antioxidants, sulfur antioxidants can be used. Examples of phosphorus antioxidants include triphenyl phosphite, tris (2,4-di-tert-butylphenyl) phosphite, tris (2,5-di-tert-butylphenyl) phosphite, and tris (nonylphenyl). Phosphite, tris (dinonylphenyl) phosphite, tris (mono, dimixed nonylphenyl) phosphite, diphenyl acid phosphite, 2,2′-methylenebis (4,6-ditertiarybutylphenyl) octyl phosphite, Diphenyldecyl phosphite, diphenyloctyl phosphite, di (nonylphenyl) pentaerythritol diphosphite, phenyl diisodecyl phosphite, tributyl phosphite, tris (2-ethylhexyl) phosphite, tridecyl phosphite, trilauryl phosphite, Butyl acid phosphite, dilauryl acid phosphite, trilauryl trithiophosphite, bis (neopentylglycol) -1,4-cyclohexanedimethyldiphosphite, bis (2,4-ditertiarybutylphenyl) pentaerythritol diphos Phyto, bis (2,5-ditertiarybutylphenyl) pentaerythritol diphosphite, bis (2,6-ditertiarybutyl-4-methylphenyl) pentaerythritol diphosphite, bis (2,4-dicumyl) Phenyl) pentaerythritol diphosphite, distearyl pentaerythritol diphosphite, tetra (mixed alkyl of C12 alkyl to C15 alkyl) -4,4'-isopropylidenediphenyl phosphite, bis [2,2'-methylenebis (4 6-dia Milphenyl)]-isopropylidene diphenyl phosphite, tetratridecyl-4,4′-butylidenebis (2-tert-butyl-5-methylphenol) diphosphite, hexa (tridecyl) -1,1,3-tris (2- Methyl-5-tert-butyl-4-hydroxyphenyl) butane triphosphite, tetrakis (2,4-ditert-butylphenyl) biphenylene diphosphonite, tris (2-[(2,4,7,9-tetrakis) Tert-butyldibenzo [d, f] [1,3,2] dioxaphosphin-6-yl) oxy] ethyl) amine, 9,10-dihydro-9-oxa-10-phosphaphenanthrene- 10-oxide, tris (2-[(2,4,8,10-tetrakis tert-butyldibenzo [d, f] [1,3,2] dioxaphos Epin-6-yl) oxy] ethyl amine, 2- (1,1-dimethylethyl) -6-methyl-4- [3-[[2,4,8,10-tetrakis (1,1-dimethylethyl) Dibenzo [d, f] [1,3,2] dioxaphosphin-6-yl] oxy] propyl] phenol and 2-butyl-2-ethylpropanediol-2,4,6-tritert-butylphenol Monophosphite or the like can be used.

上記フェノール系抗酸化剤としては、例えば、2,6−ジ第3ブチル−p−クレゾール、2,6−ジフェニル−4−オクタデシロキシフェノール、ステアリル(3,5−ジ第3ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、ジステアリル(3,5−ジ第3ブチル−4−ヒドロキシベンジル)ホスホネート、トリデシル・3,5−ジ第3ブチル−4−ヒドロキシベンジルチオアセテート、チオジエチレンビス[(3,5−ジ第3ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、4,4’−チオビス(6−第3ブチル−m−クレゾール)、2−オクチルチオ−4,6−ジ(3,5−ジ第3ブチル−4−ヒドロキシフェノキシ)−s−トリアジン、2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−第3ブチルフェノール)、ビス[3,3−ビス(4−ヒドロキシ−3−第3ブチルフェニル)ブチリックアシッド]グリコールエステル、4,4’−ブチリデンビス(2,6−ジ第3ブチルフェノール) 、4,4’−ブチリデンビス(6−第3ブチル−3−メチルフェノール)、2,2’−エチリデンビス(4,6−ジ第3ブチルフェノール)、1,1,3−トリス(2−メチル−4−ヒドロキシ−5−第3ブチルフェニル)ブタン、ビス[2−第3ブチル−4−メチル−6−(2−ヒドロキシ−3−第3ブチル−5−メチルベンジル)フェニル]テレフタレート、1,3,5−トリス(2,6−ジメチル−3−ヒドロキシ−4−第3ブチルベンジル)イソシアヌレート、1,3,5−トリス(3,5−ジ第3ブチル−4−ヒドロキシベンジル)イソシアヌレート、1,3,5−トリス(3,5−ジ第3ブチル−4−ヒドロキシベンジル)−2,4,6−トリメチルベンゼン、1,3,5−トリス[(3,5−ジ第3ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオニルオキシエチル]イソシアヌレート、テトラキス[メチレン−3−(3’,5’−ジ第3ブチル−4’−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタン、2−第3ブチル−4−メチル−6−(2−アクロイルオキシ−3−第3ブチル−5−メチルベンジル) フェノール、3,9−ビス[2−(3−第3ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルヒドロシンナモイルオキシ)−1,1−ジメチルエチル]−2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカン、トリエチレングリコールビス[β−(3−第3ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロピオネート]、及びトコフェロール等を使用することができる。   Examples of the phenol-based antioxidant include 2,6-ditertiarybutyl-p-cresol, 2,6-diphenyl-4-octadecyloxyphenol, stearyl (3,5-ditertiarybutyl-4- Hydroxyphenyl) propionate, distearyl (3,5-ditertiarybutyl-4-hydroxybenzyl) phosphonate, tridecyl 3,5-ditertiarybutyl-4-hydroxybenzylthioacetate, thiodiethylenebis [(3,5 -Di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate], 4,4'-thiobis (6-tert-butyl-m-cresol), 2-octylthio-4,6-di (3,5-di-tert-butyl) -4-hydroxyphenoxy) -s-triazine, 2,2'-methylenebis (4-methyl-6-tert-butylphenol), bis [3,3- (4-hydroxy-3-tert-butylphenyl) butyric acid] glycol ester, 4,4′-butylidenebis (2,6-ditert-butylphenol), 4,4′-butylidenebis (6-tert-butyl- 3-methylphenol), 2,2′-ethylidenebis (4,6-di-tert-butylphenol), 1,1,3-tris (2-methyl-4-hydroxy-5-tert-butylphenyl) butane, bis [2-tert-butyl-4-methyl-6- (2-hydroxy-3-tert-butyl-5-methylbenzyl) phenyl] terephthalate, 1,3,5-tris (2,6-dimethyl-3-hydroxy -4-tert-butylbenzyl) isocyanurate, 1,3,5-tris (3,5-ditert-butyl-4-hydroxybenzyl) isocyanurate, 1,3,5-tri (3,5-di-tert-butyl-4-hydroxybenzyl) -2,4,6-trimethylbenzene, 1,3,5-tris [(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl) propionyl Oxyethyl] isocyanurate, tetrakis [methylene-3- (3 ′, 5′-ditert-butyl-4′-hydroxyphenyl) propionate] methane, 2-tert-butyl-4-methyl-6- (2-acrolate) Yloxy-3-tert-butyl-5-methylbenzyl) phenol, 3,9-bis [2- (3-tert-butyl-4-hydroxy-5-methylhydrocinnamoyloxy) -1,1-dimethylethyl ] -2,4,8,10-tetraoxaspiro [5.5] undecane, triethylene glycol bis [β- (3-tert-butyl-4-hydroxy-5-methylphenyl) propyl Lopionate], tocopherol and the like can be used.

上記硫黄系抗酸化剤としては、例えば、チオジプロピオン酸のジラウリル、ジミリスチル、ミリスチルステアリル、ジステアリルエステル等のジアルキルチオジプロピオネート類、及び、ペンタエリスリトールテトラ(β−ドデシルメルカプトプロピオネート)等の、ポリオールのβ−アルキルメルカプトプロピオン酸エステル類を使用することができる。   Examples of the sulfur-based antioxidant include dialkylthiodipropionates such as dilauryl, dimyristyl, myristyl stearyl, and distearyl esters of thiodipropionic acid, and pentaerythritol tetra (β-dodecyl mercaptopropionate). The β-alkyl mercaptopropionic esters of polyols can be used.

上記耐候剤(ヒンダードアミン系光安定剤、紫外線吸収剤及び酸化防止剤)の使用量は、水系ポリウレタン樹脂組成物の固形分100質量部に対して好ましくは0.001〜10質量部、より好ましくは0.01〜5質量部である。上記耐候剤の量が上記固形分100質量部に対して0.001質量部より少ないと充分な添加効果を得られない場合がある。上記耐候剤の量が上記固形分100質量部に対して10質量部より多いと、水分散安定性や塗膜物性に悪影響を及ぼす恐れがある。   The amount of the weathering agent (hindered amine light stabilizer, ultraviolet absorber and antioxidant) used is preferably 0.001 to 10 parts by mass, more preferably 100 parts by mass based on the solid content of the aqueous polyurethane resin composition. 0.01 to 5 parts by mass. If the amount of the weathering agent is less than 0.001 part by mass with respect to 100 parts by mass of the solid content, a sufficient addition effect may not be obtained. If the amount of the weathering agent is more than 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the solid content, the water dispersion stability and the physical properties of the coating film may be adversely affected.

これらの耐候剤を添加する方法としては、ウレタン原料のポリオールに添加する方法、ウレタンプレポリマーに添加する方法、ウレタンプレポリマーの水分散時における水相に添加する方法、水分散後に添加する方法の何れでも良い。操作が容易であるという点では、原料ポリオールに添加する方法及びウレタンプレポリマーに添加する方法が好ましい。   As a method of adding these weathering agents, a method of adding to a urethane raw material polyol, a method of adding to a urethane prepolymer, a method of adding to a water phase during water dispersion of the urethane prepolymer, a method of adding after water dispersion Either is fine. In terms of easy operation, a method of adding to the raw material polyol and a method of adding to the urethane prepolymer are preferred.

上記カップリング剤としては、例えば、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−β−(アミノエチル)−γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−β−(アミノエチル)−N’−β−(アミノエチル)−γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アニリノプロピルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリエトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、N−β−(N−ビニルベンジルアミノエチル)−γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−クロロプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン等のシランカップリング剤;イソプロピルトリイソステアロイルチタネート、イソプロピルトリ−n−ドデシルベンゼンスルホニルチタネート、イソプロピルトリス(ジオクチルピロホスフェート)チタネート、テトライソプロピルビス(ジオクチルホスファイト)チタネート、テトラオクチルビス(ジトリデシルホスファイト)チタネート、テトラ(2,2−ジアリルオキシメチル−1−ブチル)ビス(ジ−トリデシル)ホスファイトチタネート、ビス(ジオクチルピロホスフェート)オキシアセテートチタネート、ビス(ジオクチルピロホスフェート)エチレンチタネート、イソプロピルトリオクタノイルチタネート、イソプロピルジメタクリロイルイソステアロイルチタネート、イソプロピルイソステアロイルジアクリルチタネート、イソプロピルトリ(ジオクチルホスフェート)チタネート、イソプロピルトリクミルフェニルチタネート、イソプロピルトリ(N−アミノエチル−アミノエチル)チタネート、テトライソプロピルチタネート、テトラノルマルブチルチタネート、ブチルチタネートダイマー、テトラキス(2−エチルヘキシル)チタネート、テトラステアリルチタネート、テトラメチルチタネート、ジエトキシビス(アセチルアセトナト)チタン、ジイソプロピルビス(アセチルアセトナト)チタン、ジイソプロポキシビス(エチルアセトアセテート)チタン、イソプロポキシ(2−エチル−1,3−ヘキサンジオラト)チタン、ジ(2−エチルヘキソキシ)ビス(2−エチル−1,3−ヘキサンジオラト)チタン、ジ−n−ブトキシビス(トリエタノールアミナト)チタン、テトラアセチルアセトネートチタン、ヒドロキシビス(ラクタト)チタン、ジクミルフェニルオキシアセテートチタネート、ジイソステアロイルエチレンチタネート等のチタンカップリング剤;ジルコニウムトリブトキシステアレート、テトラ(2,2−ジアリルオキシメチル)ブチルジ(ジトリデシル)ホスフィトジルコネート、ネオペンチル(ジアリル)オキシトリネオデカノイルジルコネート、ネオペンチル(ジアリル)オキシトリ(ドデシル)ベンゼン−スルホニルジルコネート、ネオペンチル(ジアリル)オキシトリ(ジオクチル)ホスファトジルコネート、ネオペンチル(ジアリル)オキシトリ(ジオクチル)ピロ−ホスファトジルコネート、ネオペンチル(ジアリル)オキシトリ(N−エチレンジアミノ)エチルジルコネート、ネオペンチル(ジアリル)オキシトリ(m−アミノ)フェニルジルコネート、ネオペンチル(ジアリル)オキシトリメタクリルジルコネート、ネオペンチル(ジアリル)オキシトリアクリルジルコネート、ジネオペンチル(ジアリル)オキシジパラアミノベンゾイルジルコネート、ジネオペンチル(ジアリル)オキシジ(3−メルカプト)プロピルジルコネート、テトラノルマルプロポキシジルコニウム、テトラノルマルブトキシジルコニウム、ジルコニウム2,2−ビス(2−プロペノラトメチル)ブチラート,ジルコニウムテトラアセチルアセトネート、ジルコニウムトリブトキシアセチルアセトネート、ジルコニウムジブトキシビス(アセチルアセトネート)、ジルコニウムジブトキシビス(アセチルアセトネート)、ジルコニウムトリブトキシエチルアセトアセテート、ジルコニウムモノブトキシアセチルアセトネートビス(エチルアセトアセテート)等のジルコニウム系カップリング剤を挙げることができる。   Examples of the coupling agent include γ-aminopropyltriethoxysilane, N-β- (aminoethyl) -γ-aminopropyltriethoxysilane, N-β- (aminoethyl) -N′-β- (amino Ethyl) -γ-aminopropyltriethoxysilane, γ-anilinopropyltriethoxysilane, γ-glycidoxypropyltriethoxysilane, β- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltriethoxysilane, vinyltriethoxysilane, N-β- (N-vinylbenzylaminoethyl) -γ-aminopropyltriethoxysilane, γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane, γ-chloropropyltrimethoxysilane, γ-mercaptopropyltrimethoxysilane, γ-isocyanatopropyl Silane couplings such as triethoxysilane Agents: isopropyl triisostearoyl titanate, isopropyl tri-n-dodecylbenzenesulfonyl titanate, isopropyl tris (dioctyl pyrophosphate) titanate, tetraisopropyl bis (dioctyl phosphite) titanate, tetraoctyl bis (ditridecyl phosphite) titanate, tetra ( 2,2-diallyloxymethyl-1-butyl) bis (di-tridecyl) phosphite titanate, bis (dioctylpyrophosphate) oxyacetate titanate, bis (dioctylpyrophosphate) ethylene titanate, isopropyltrioctanoyl titanate, isopropyldimethacryloyl Isostearoyl titanate, isopropyl isostearoyl diacryl titanate, isopropyl tri (di Octyl phosphate) titanate, isopropyl tricumyl phenyl titanate, isopropyl tri (N-aminoethyl-aminoethyl) titanate, tetraisopropyl titanate, tetranormal butyl titanate, butyl titanate dimer, tetrakis (2-ethylhexyl) titanate, tetrastearyl titanate, tetra Methyl titanate, diethoxybis (acetylacetonato) titanium, diisopropylbis (acetylacetonato) titanium, diisopropoxybis (ethylacetoacetate) titanium, isopropoxy (2-ethyl-1,3-hexanediolato) titanium, di ( 2-ethylhexoxy) bis (2-ethyl-1,3-hexanediolato) titanium, di-n-butoxybis (triethanolaminato) titanium, tetra Titanium coupling agents such as acetylacetonate titanium, hydroxybis (lactato) titanium, dicumylphenyloxyacetate titanate, diisostearoylethylene titanate; zirconium tributoxy systemate, tetra (2,2-diallyloxymethyl) butyldi (ditridecyl) ) Phosphitozirconate, Neopentyl (diallyl) oxytrineodecanoyl zirconate, Neopentyl (diallyl) oxytri (dodecyl) benzene-sulfonyl zirconate, Neopentyl (diallyl) oxytri (dioctyl) phosphato zirconate, Neopentyl (diallyl) oxytri (Dioctyl) pyro-phosphato zirconate, neopentyl (diallyl) oxytri (N-ethylenediamino) ethyl zirconate, neo Nethyl (diallyl) oxytri (m-amino) phenyl zirconate, neopentyl (diallyl) oxytrimethacrylic zirconate, neopentyl (diallyl) oxytriacrylic zirconate, dineopentyl (diallyl) oxydiparaaminobenzoyl zirconate, dineopentyl (diallyl) oxydi (3-mercapto) propyl zirconate, tetranormal propoxyzirconium, tetranormalbutoxyzirconium, zirconium 2,2-bis (2-propenolatomethyl) butyrate, zirconium tetraacetylacetonate, zirconium tributoxyacetylacetonate, zirconium di Butoxybis (acetylacetonate), zirconium dibutoxybis (acetylacetonate), zirconium trib Acetoacetate, can be mentioned zirconium coupling agents such as zirconium monobutoxy acetylacetonate bis (ethylacetoacetate).

これらのカップリング剤の中でも、金属表面への密着性を向上させる点、及び水系ポリウレタン樹脂組成物の相溶性の点から、シランカップリング剤を使用することが好ましく、ウレタン樹脂骨格にカップリングする官能基を組み込めるという点で、アミノ基を含有するシランカップリング剤を使用することがより好ましい。   Among these coupling agents, it is preferable to use a silane coupling agent from the viewpoint of improving the adhesion to the metal surface and the compatibility of the aqueous polyurethane resin composition, and it is coupled to the urethane resin skeleton. In view of incorporating a functional group, it is more preferable to use a silane coupling agent containing an amino group.

上記カップリング剤の使用量は有効量以上であれば特に制限されないが、(a)ポリカーボネートジオール、(b)ポリイソシアネート、(c)アニオン性基導入剤、及び任意に配合される、活性水素を含有する化合物、触媒、添加剤の総量に対して、好ましくは0.01〜1質量%、より好ましくは0.1〜0.5質量%である。   The amount of the coupling agent used is not particularly limited as long as it is an effective amount or more, but (a) a polycarbonate diol, (b) a polyisocyanate, (c) an anionic group introducing agent, and an active hydrogen that is optionally blended. Preferably it is 0.01-1 mass% with respect to the total amount of the compound to contain, a catalyst, and an additive, More preferably, it is 0.1-0.5 mass%.

上記カップリング剤以外の密着促進剤としては、例えば、ベンズイミダゾール、ベンズオキサゾール、ベンズチアゾール、2−メルカプトベンズイミダゾール、2−メルカプトベンズオキサゾール、2−メルカプトベンズチアゾール、3−モルホリノメチル−1−フェニル−トリアゾール−2−チオン、5−アミノ−3−モルホリノメチル−チアゾール−2−チオン、2−メルカプト−5−メチルチオ−チアジアゾール、トリアゾール、テトラゾール、ベンゾトリアゾール、カルボキシベンゾトリアゾール、アミノ基含有ベンゾトリアゾール等が挙げられる。これらの中では、好ましくはベンゾトリアゾールが使用される。   Examples of the adhesion promoter other than the coupling agent include benzimidazole, benzoxazole, benzthiazole, 2-mercaptobenzimidazole, 2-mercaptobenzoxazole, 2-mercaptobenzthiazole, 3-morpholinomethyl-1-phenyl- Examples include triazole-2-thione, 5-amino-3-morpholinomethyl-thiazole-2-thione, 2-mercapto-5-methylthio-thiadiazole, triazole, tetrazole, benzotriazole, carboxybenzotriazole, amino group-containing benzotriazole, and the like. It is done. Of these, benzotriazole is preferably used.

上記カップリング剤以外の密着促進剤の使用量は有効量以上であれば特に制限されないが、(a)ポリカーボネートジオール、(b)ポリイソシアネート、(c)アニオン性基導入剤、及び任意に配合される、活性水素を含有する化合物、触媒、添加剤の総量に対して、好ましくは0.01〜1質量%、より好ましくは0.1〜0.5質量%である。   The use amount of the adhesion promoter other than the coupling agent is not particularly limited as long as it is an effective amount or more, but (a) polycarbonate diol, (b) polyisocyanate, (c) an anionic group introducing agent, and optionally blended. Preferably, the content is 0.01 to 1% by mass, more preferably 0.1 to 0.5% by mass, based on the total amount of the active hydrogen-containing compound, catalyst and additive.

(一液型水系樹脂組成物)
このように、上記水系ウレタン樹脂組成物、上記(e)金属架橋剤、任意に上記添加剤とを混合することにより、最終的に、本発明の一液型水系樹脂組成物が得られる。本発明の一液型水系樹脂組成物は、時間がたつにつれて、金属架橋剤が分離したり、ウレタン樹脂がゲル化したりすることなく、貯蔵安定性が良好である。このため、本発明の一液型水系樹脂組成物を塗料として使用する場合には、施工直前に金属架橋剤を秤量してこれに混合する必要がなく、直接被塗布物に適用することができる。従って本発明の一液型水系樹脂組成物は取り扱い性に優れ、品質の安定した塗料として利用される。
(One-part water-based resin composition)
Thus, the one-component aqueous resin composition of the present invention is finally obtained by mixing the aqueous urethane resin composition, the (e) metal cross-linking agent, and optionally the additive. The one-component aqueous resin composition of the present invention has good storage stability without separation of the metal crosslinking agent or gelation of the urethane resin over time. For this reason, when the one-pack type aqueous resin composition of the present invention is used as a paint, it is not necessary to weigh and mix the metal cross-linking agent immediately before construction, and it can be directly applied to an object to be coated. . Therefore, the one-component water-based resin composition of the present invention is excellent in handleability and used as a paint with stable quality.

[用途]
本発明の一液型水系樹脂組成物は、例えば、感熱紙のコート剤、インクジェット記録紙のコート剤、印刷インクのバインダー剤、鋼板用コート剤、農業用フィルム用コート剤、ガラス、スレート、コンクリート等無機系構造材用塗料、木工塗料、繊維処理剤等の、基材に対するコーティング剤に使用することができる。これらの中では、コンクリート等無機系構造材用塗料として好ましく使用される。
[Usage]
The one-part aqueous resin composition of the present invention is, for example, a thermal paper coating agent, an inkjet recording paper coating agent, a printing ink binder, a steel plate coating agent, an agricultural film coating agent, glass, slate, concrete. It can be used as a coating agent for a substrate such as an inorganic structural material coating material, a wood coating material, and a fiber treatment agent. In these, it is preferably used as a coating material for inorganic structural materials such as concrete.

本発明の水系樹脂組成物を用いてなるコーティング剤の塗装方法としては、例えば、ハケ塗り、ローラーコート、スプレーコート、グラビアコート、リバースロールコート、エアナイフコート、バーコート、カーテンロールコート、ディップコート、ロッドコート、ドクターブレートコート等のいずれの手段であっても良い。本発明の水系樹脂組成物は適宜これらから選択した手段によって基材に塗布される。   Examples of the coating method of the coating agent using the aqueous resin composition of the present invention include brush coating, roller coating, spray coating, gravure coating, reverse roll coating, air knife coating, bar coating, curtain roll coating, dip coating, Any means such as a rod coat or a doctor blade coat may be used. The aqueous resin composition of the present invention is applied to a substrate by means appropriately selected from these.

以下本発明を実施例により、具体的に説明する。尚、以下の実施例等において%は特に記載が無い限り質量基準である。実施例、比較例で使用した原料を以下に示す。   Hereinafter, the present invention will be specifically described by way of examples. In the following examples and the like,% is based on mass unless otherwise specified. The raw materials used in Examples and Comparative Examples are shown below.

(ポリオール)
・UH−200:1,6−ヘキサンジオールベースの数平均分子量2000の(a)ポリカーボネートジオール、宇部興産(株)製
・S−6002:1,6−ヘキサンジオールベースの数平均分子量2000の(a)ポリカーボネートジオール、旭化成ケミカルズ(株)製
・G−3452:1,3−プロパンジオールと1,4−ブタンジオールベースの数平均分子量2000の(a)ポリカーボネートジオール:旭化成ケミカルズ(株)製
・Y9−10:ネオペンチルグリコールとアジピン酸の縮合物である数平均分子量1000のポリエステルジオール(比較用)、(株)ADEKA製
・Poly−THF1000:数平均分子量1000のポリテトラエチレンエーテルグリコール(比較用)
((b)ポリイソシアネート)
・H−MDI:4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート
・IPDI:イソホロンジイソシアネート
((c)アニオン性基導入剤)
・DMPA:ジメチロールプロピオン酸
((d)鎖伸長剤)
・EDA:エチレンジアミン
(架橋剤)
・AZC:炭酸ジルコニウムアンモニウム(2(NH).CZr):(e)金属架橋剤
・V−02−L2:40%ポリカルボジイミド系架橋剤含有水溶液、日清紡ケミカル(株)製(比較用)
(溶剤及び添加剤)
・NMP:N−メチルピロリドン
・SE−21:シリコーン系消泡剤、旭化成ワッカーシリコーン(株)社製
・スラオフ620:防腐剤、武田薬品工業(株)製
(Polyol)
UH-200: 1,6-hexanediol-based number average molecular weight 2000 (a) polycarbonate diol, manufactured by Ube Industries, Ltd. S-6002: 1,6-hexanediol-based number average molecular weight 2000 (a ) Polycarbonate diol, manufactured by Asahi Kasei Chemicals Co., Ltd. • G-3451: 1,3-propanediol and 1,4-butanediol based number average molecular weight 2000 (a) Polycarbonate diol: Asahi Kasei Chemicals Co., Ltd. Y9- 10: Polyester diol having a number average molecular weight of 1000, which is a condensate of neopentyl glycol and adipic acid (for comparison), ADEKA Co., Ltd./Poly-THF 1000: Polytetraethylene ether glycol having a number average molecular weight of 1000 (for comparison)
((B) Polyisocyanate)
-H-MDI: 4,4'-dicyclohexylmethane diisocyanate-IPDI: isophorone diisocyanate ((c) anionic group introducing agent)
DMPA: dimethylolpropionic acid ((d) chain extender)
・ EDA: Ethylenediamine (crosslinking agent)
AZC: ammonium zirconium carbonate (2 (NH 4 ) .C 2 H 2 O 8 Zr): (e) metal crosslinking agent V-02-L2: 40% polycarbodiimide crosslinking agent-containing aqueous solution, Nisshinbo Chemical Co., Ltd. Made (for comparison)
(Solvents and additives)
-NMP: N-methylpyrrolidone-SE-21: Silicone-based antifoaming agent, manufactured by Asahi Kasei Wacker Silicone Co., Ltd.-Suraoff 620: Preservative, manufactured by Takeda Pharmaceutical Co., Ltd.

実施例で得られた水系樹脂組成物は、貯蔵安定性、耐食性、耐薬品性、耐アルカリ性について、以下の方法により評価した。   The aqueous resin compositions obtained in the examples were evaluated for storage stability, corrosion resistance, chemical resistance, and alkali resistance by the following methods.

(貯蔵安定性)
500mlのガラス瓶に一液型水系樹脂組成物を入れ、50℃、2週間静置させ、目視にて外観の変化を評価した。評価結果を以下の基準で判定した。
合格:外観に変化はなく、均一な溶液の状態が維持されている。
不合格:溶液に不均一性が観察された。あるいは、一部以上のゲル化が観察された。
(Storage stability)
The one-component aqueous resin composition was placed in a 500 ml glass bottle, allowed to stand at 50 ° C. for 2 weeks, and the change in appearance was visually evaluated. The evaluation results were determined according to the following criteria.
Pass: There is no change in appearance, and a uniform solution state is maintained.
Fail: Inhomogeneity was observed in the solution. Alternatively, some or more gelation was observed.

(耐食性)
一液型水系樹脂組成物を、未処理の電気亜鉛メッキ鋼板上に1μm厚で塗布した。これを300℃の雰囲気下で3秒加熱置いて、鋼板の最高到達温度が80℃となるように加熱した。こうしてウレタン樹脂皮膜が付着した試験片を得た。この試験片について、JIS Z 2371に準拠した塩水噴霧処理(SST)を24時間行った。この処理を経た試験片の錆発生状況を観察し、下記の評価基準で評価した。
A:錆発生面積が5%未満
B:錆発生面積が5%以上50%未満
C:錆発生面積が50%以上
(Corrosion resistance)
The one-pack type aqueous resin composition was applied in a thickness of 1 μm on an untreated electrogalvanized steel sheet. This was heated for 3 seconds in an atmosphere of 300 ° C. and heated so that the maximum temperature reached by the steel sheet was 80 ° C. Thus, a test piece having a urethane resin film adhered thereto was obtained. About this test piece, the salt spray process (SST) based on JISZ2371 was performed for 24 hours. The test piece that had undergone this treatment was observed for rust occurrence and evaluated according to the following evaluation criteria.
A: Rust generation area is less than 5% B: Rust generation area is 5% or more and less than 50% C: Rust generation area is 50% or more

(耐薬品性)
上記耐食性評価で作成した試験片と同じものをラビングテスター(FR−II;スガ試験機(株)製)に設置し、エタノールを含浸させた脱脂綿を200g荷重で20往復擦った。この処理の前後の試験片のウレタン皮膜の色調を示すL値を分光測色計(CM−3700d:コニカミノルタジャパン(株)製)で測定した。試験片の皮膜の耐薬品性について、処理前後のL値の差ΔLを以下の基準で判定した。
A:特に良い。ΔLが0.2未満
B:良い。ΔLが0.2以上2.0未満
C:悪い。△Lが2.0以上
(chemical resistance)
The same test piece prepared in the above corrosion resistance evaluation was placed in a rubbing tester (FR-II; manufactured by Suga Test Instruments Co., Ltd.), and absorbent cotton impregnated with ethanol was rubbed 20 times with a 200 g load. L value which shows the color tone of the urethane film of the test piece before and behind this process was measured with the spectrocolorimeter (CM-3700d: Konica Minolta Japan Co., Ltd. product). About the chemical resistance of the film | membrane of a test piece, the difference (DELTA) L of the L value before and behind a process was determined on the following references | standards.
A: Particularly good. ΔL is less than 0.2 B: Good. ΔL is 0.2 or more and less than 2.0 C: Bad. △ L is 2.0 or more

(耐アルカリ性)
上記耐食性評価で作成した試験片と同じものを60℃の1%水酸化ナトリウム水溶液に1分間浸漬した。この処理の前後のウレタン皮膜の変化を下記の評価基準で評価した。
A:良い。皮膜の変化がない。
B:やや悪い。皮膜全体の50%未満が剥離している。
C:悪い。皮膜全体の50%以上が剥離している。
(Alkali resistance)
The same test piece prepared in the above corrosion resistance evaluation was immersed in a 1% aqueous sodium hydroxide solution at 60 ° C. for 1 minute. Changes in the urethane film before and after this treatment were evaluated according to the following evaluation criteria.
A: Good. No change in film.
B: Somewhat bad. Less than 50% of the entire film is peeled off.
C: Bad. More than 50% of the entire film is peeled off.

[実施例1]
ジムロート、撹拌羽根、窒素ラインを装着した5つ口セパラブル丸底フラスコに、UH−200を204g、H−MDIを103g、ジメチロールプロピオン酸を19.5g、NMPを144.8g加え、120℃、4時間反応させ、NMP入りのウレタンプレポリマーを製造した。NMP入りのウレタンプレポリマーの酸価を測定したところ、17.5mgKOH/gであった。この酸価の値は、NMPが含まれるため、実際のウレタンプレポリマー単独の酸価は、計算値で25mgKOH/gとなる。
[Example 1]
To a five-neck separable round bottom flask equipped with a Dimroth, a stirring blade, and a nitrogen line, 204 g of UH-200, 103 g of H-MDI, 19.5 g of dimethylolpropionic acid, 144.8 g of NMP were added, The mixture was reacted for 4 hours to produce a urethane prepolymer containing NMP. When the acid value of the urethane prepolymer containing NMP was measured, it was 17.5 mgKOH / g. Since this acid value includes NMP, the actual acid value of the urethane prepolymer alone is calculated to be 25 mgKOH / g.

2Lのディスポカップに、40℃の水を527.9g、トリエチルアミンを14.7g、SE−21を0.3g加え、ディスパーで5分間撹拌した後、上記ウレタンプレポリマー452.6gを、2分間かけて加え、30分間撹拌を行った。その後、エチレンジアミン/水=1/3(質量比)の水溶液を19.6g加え、さらに30分間撹拌を行った。その後、スラオフ620を1.8g加え、10分間撹拌させ、さらに、13%炭酸ジルコニウムアンモニウム水溶液を133.6g(ポリウレタン樹脂成分と炭酸ジルコニウムアンモニウムとの合計質量に対して5%量の炭酸ジルコニウムアンモニウムに相当する量)加え、10分撹拌させ、一液型水系樹脂組成物A−1を得た。得られたA−1の貯蔵安定性、耐食性、耐薬品性、耐アルカリ性の評価を表1に示す。   To a 2 L disposable cup, add 527.9 g of water at 40 ° C., 14.7 g of triethylamine, and 0.3 g of SE-21. After stirring for 5 minutes with a disper, 452.6 g of the urethane prepolymer was added over 2 minutes. And stirred for 30 minutes. Thereafter, 19.6 g of an aqueous solution of ethylenediamine / water = 1/3 (mass ratio) was added, and the mixture was further stirred for 30 minutes. Thereafter, 1.8 g of Sura-off 620 was added and allowed to stir for 10 minutes. Further, 133.6 g of a 13% zirconium ammonium carbonate aqueous solution was added to the ammonium zirconium carbonate in an amount of 5% with respect to the total mass of the polyurethane resin component and zirconium ammonium carbonate. Corresponding amount) and stirred for 10 minutes to obtain a one-component aqueous resin composition A-1. Table 1 shows the evaluation of storage stability, corrosion resistance, chemical resistance, and alkali resistance of the obtained A-1.

[実施例2]
13%炭酸ジルコニウムアンモニウム水溶液の添加量を282.1g(ポリウレタン樹脂成分と炭酸ジルコニウムアンモニウムとの合計質量に対して10%量の炭酸ジルコニウムアンモニウムに相当する量)に変更したこと以外は、実施例1と同様に行い、一液型水系樹脂組成物A−2を得た。得られたA−2の貯蔵安定性、耐食性、耐薬品性、耐アルカリ性の評価を表1に示す。
[Example 2]
Example 1 except that the addition amount of 13% aqueous ammonium zirconium carbonate solution was changed to 282.1 g (an amount corresponding to 10% ammonium zirconium carbonate with respect to the total mass of the polyurethane resin component and ammonium zirconium carbonate). In the same manner as described above, a one-component aqueous resin composition A-2 was obtained. Table 1 shows the evaluation of the storage stability, corrosion resistance, chemical resistance, and alkali resistance of the obtained A-2.

[実施例3]
13%炭酸ジルコニウムアンモニウム水溶液の添加量を78.5g(ポリウレタン樹脂成分と炭酸ジルコニウムアンモニウムとの合計質量に対して3%量の炭酸ジルコニウムアンモニウムに相当する量)に変更したこと以外は、実施例1と同様に行い、一液型水系樹脂組成物A−3を得た。得られたA−3の貯蔵安定性、耐食性、耐薬品性、耐アルカリ性の評価を表1に示す。
[Example 3]
Example 1 except that the addition amount of 13% aqueous ammonium zirconium carbonate solution was changed to 78.5 g (amount corresponding to 3% ammonium zirconium carbonate with respect to the total mass of the polyurethane resin component and ammonium zirconium carbonate). In the same manner as above, a one-component aqueous resin composition A-3 was obtained. Table 1 shows the evaluation of storage stability, corrosion resistance, chemical resistance and alkali resistance of the obtained A-3.

[実施例4]
ジムロート、撹拌羽根、窒素ラインを装着した5つ口セパラブル丸底フラスコに、S−6002を730g、IPDIを217.7g、ジメチロールプロピオン酸を35.2g、NMPを393.5g加え、120℃、4時間反応させ、その後、反応系を60℃に冷却し、トリエチルアミンを26.5g加え、NMP入りのウレタンプレポリマーを製造した。トリエチルアミン添加前のNMP入りのウレタンプレポリマーの酸価を測定したところ、10.5mgKOH/gであった。この酸価の値は、NMPが含まれるため、実際のトリエチルアミン添加前のウレタンプレポリマー単独の酸価は、計算値で15mgKOH/gとなる。
[Example 4]
To a 5-neck separable round bottom flask equipped with a Dimroth, a stirring blade, and a nitrogen line, add 730 g of S-6002, 217.7 g of IPDI, 35.2 g of dimethylolpropionic acid, 393.5 g of NMP, and 120 ° C. After reacting for 4 hours, the reaction system was cooled to 60 ° C., and 26.5 g of triethylamine was added to produce a urethane prepolymer containing NMP. It was 10.5 mgKOH / g when the acid value of the urethane prepolymer containing NMP before triethylamine addition was measured. Since the value of this acid value includes NMP, the acid value of the urethane prepolymer alone before the actual addition of triethylamine is 15 mgKOH / g as a calculated value.

5Lのディスポカップに、40℃の水を1277g、SE−21を0.8g加え、ディスパーで5分間撹拌した後、上記ウレタンプレポリマー1277gを、5分間かけて加え、30分間撹拌を行った。その後、エチレンジアミン/水=1/3(質量比)の水溶液を49.3g、加え、さらに30分間撹拌を行った。その後、13%炭酸ジルコニウムアンモニウム水溶液を416.9g(ポリウレタン樹脂成分と炭酸ジルコニウムアンモニウムとの合計質量に対して5%量の炭酸ジルコニウムアンモニウムに相当する量)加え、10分撹拌させ、一液型水系樹脂組成物A−4を得た。得られたA−4の貯蔵安定性、耐食性、耐薬品性、耐アルカリ性の評価を表1に示す。   To a 5 L disposable cup, 1277 g of 40 ° C. water and 0.8 g of SE-21 were added and stirred for 5 minutes with a disper. Then, 1277 g of the urethane prepolymer was added over 5 minutes and stirred for 30 minutes. Thereafter, 49.3 g of an aqueous solution of ethylenediamine / water = 1/3 (mass ratio) was added, and the mixture was further stirred for 30 minutes. Thereafter, 416.9 g of a 13% zirconium ammonium carbonate aqueous solution (an amount corresponding to 5% zirconium ammonium carbonate with respect to the total mass of the polyurethane resin component and ammonium zirconium carbonate) was added, and the mixture was stirred for 10 minutes. Resin composition A-4 was obtained. Table 1 shows the evaluation of storage stability, corrosion resistance, chemical resistance and alkali resistance of the obtained A-4.

[実施例5]
ジムロート、撹拌羽根、窒素ラインを装着した5つ口セパラブル丸底フラスコに、G−3452を550g、IPDIを162.7g、ジメチロールプロピオン酸を35.2g、NMPを297g加え、120℃、4時間反応させ、その後、反応系を60℃に冷却し、トリエチルアミンを19.9g加え、NMP入りのウレタンプレポリマーを製造した。トリエチルアミン添加前のNMP入りのウレタンプレポリマーの酸価を測定したところ、10.5mgKOH/gであった。この酸価の値は、NMPが含まれるため、実際のトリエチルアミン添加前のウレタンプレポリマー単独の酸価は、計算値で15mgKOH/gとなる。
[Example 5]
550 g of G-3452, 162.7 g of IPDI, 35.2 g of dimethylolpropionic acid, and 297 g of NMP were added to a five-neck separable round bottom flask equipped with a Dimroth, stirring blade and nitrogen line at 120 ° C. for 4 hours. After that, the reaction system was cooled to 60 ° C., and 19.9 g of triethylamine was added to produce a urethane prepolymer containing NMP. It was 10.5 mgKOH / g when the acid value of the urethane prepolymer containing NMP before triethylamine addition was measured. Since the value of this acid value includes NMP, the acid value of the urethane prepolymer alone before the actual addition of triethylamine is 15 mgKOH / g as a calculated value.

2Lのディスポカップに、40℃の水を449.7g、トリエチルアミンを1.5g、SE−21を0.1g加え、ディスパーで5分間撹拌した後、上記ウレタンプレポリマー449.7gを、5分間かけて加え、30分間撹拌を行った。その後、エチレンジアミン/水=1/3(質量比)の水溶液を15.9g加え、さらに30分間撹拌を行った。その後、13%炭酸ジルコニウムアンモニウム水溶液を144.1g(ポリウレタン樹脂成分と炭酸ジルコニウムアンモニウムとの合計質量に対して5%量の炭酸ジルコニウムアンモニウムに相当する量)加え、10分撹拌させ、一液型水系樹脂組成物A−5を得た。得られたA−5の貯蔵安定性、耐食性、耐薬品性、耐アルカリ性の評価を表1に示す。   After adding 449.7 g of water at 40 ° C., 1.5 g of triethylamine and 0.1 g of SE-21 to a 2 L disposable cup, and stirring with a disper for 5 minutes, 449.7 g of the urethane prepolymer was added over 5 minutes. And stirred for 30 minutes. Thereafter, 15.9 g of an aqueous solution of ethylenediamine / water = 1/3 (mass ratio) was added and further stirred for 30 minutes. Thereafter, 144.1 g of a 13% aqueous zirconium carbonate solution (amount corresponding to 5% zirconium ammonium carbonate with respect to the total mass of the polyurethane resin component and ammonium zirconium carbonate) was added, and the mixture was stirred for 10 minutes. Resin composition A-5 was obtained. Table 1 shows the evaluation of storage stability, corrosion resistance, chemical resistance and alkali resistance of the obtained A-5.

[比較例1]
ジムロート、撹拌羽根、窒素ラインを装着した5つ口セパラブル丸底フラスコに、Y9−10を400g、H−MDIを408g、ジメチロールプロピオン酸を58.9g、NMPを387g加え、120℃、4時間反応させ、その後、反応系を60℃に冷却し、トリエチルアミンを44.7g加え、NMP入りのウレタンプレポリマーを製造した。トリエチルアミン添加前のNMP入りのウレタンプレポリマーの酸価を測定したところ、19mgKOH/gであった。この酸価の値は、NMPが含まれるため、実際のトリエチルアミン添加前のウレタンプレポリマー単独の酸価は、計算値で28.4mgKOH/gとなる。
[Comparative Example 1]
To a 5-neck separable round bottom flask equipped with a Dimroth, stirring blade, and nitrogen line, add 400 g of Y9-10, 408 g of H-MDI, 58.9 g of dimethylolpropionic acid, and 387 g of NMP, and 120 ° C. for 4 hours. Then, the reaction system was cooled to 60 ° C., and 44.7 g of triethylamine was added to produce a urethane prepolymer containing NMP. It was 19 mgKOH / g when the acid value of the urethane prepolymer containing NMP before triethylamine addition was measured. Since this acid value includes NMP, the acid value of the urethane prepolymer alone before the actual addition of triethylamine is 28.4 mgKOH / g as a calculated value.

5Lのディスポカップに、40℃の水を1501g、トリエチルアミンを16g、SE−21を2.7g加え、ディスパーで5分間撹拌した後、上記ウレタンプレポリマー1295gを、5分間かけて加え、30分間撹拌を行った。その後、エチレンジアミン/水=1/3(質量比)の水溶液を81.1g加え、さらに30分間撹拌を行った。さらに、13%炭酸ジルコニウムアンモニウム水溶液を365.7g(ポリウレタン樹脂成分と炭酸ジルコニウムアンモニウムとの合計質量に対して5%量の炭酸ジルコニウムアンモニウムに相当する量)加え、10分撹拌させ、一液型水系樹脂組成物B−1を得た。得られたB−1の貯蔵安定性、耐食性、耐薬品性、耐アルカリ性の評価を表1に示す。   To a 5 L disposable cup, add 1501 g of water at 40 ° C., 16 g of triethylamine, and 2.7 g of SE-21, and stir with a disper for 5 minutes. Then, add 1295 g of the urethane prepolymer over 5 minutes and stir for 30 minutes. Went. Thereafter, 81.1 g of an aqueous solution of ethylenediamine / water = 1/3 (mass ratio) was added and further stirred for 30 minutes. Further, 365.7 g of an aqueous 13% zirconium ammonium carbonate solution (an amount corresponding to 5% zirconium ammonium carbonate with respect to the total mass of the polyurethane resin component and ammonium zirconium carbonate) was added, and the mixture was stirred for 10 minutes. Resin composition B-1 was obtained. Table 1 shows the evaluation of the storage stability, corrosion resistance, chemical resistance, and alkali resistance of the obtained B-1.

[比較例2]
ジムロート、撹拌羽根、窒素ラインを装着した5つ口セパラブル丸底フラスコに、Poly−THF1000を145.3g、H−MDIを132.5g、ジメチロールプロピオン酸を19.2g、NMPを134.8g加え、120℃、4時間反応させ、その後、反応系を60℃に冷却し、トリエチルアミンを14.7g加え、NMP入りのウレタンプレポリマーを製造した。トリエチルアミン添加前のNMP入りのウレタンプレポリマーの酸価を測定したところ、18mgKOH/gであった。この酸価の値は、NMPが含まれるため、実際のトリエチルアミン添加前のウレタンプレポリマー単独の酸価は、計算値で27.1mgKOH/gとなる。
[Comparative Example 2]
To a five-neck separable round bottom flask equipped with a Dimroth, a stirring blade, and a nitrogen line, 145.3 g of Poly-THF1000, 132.5 g of H-MDI, 19.2 g of dimethylolpropionic acid, and 134.8 g of NMP are added. The reaction system was cooled to 60 ° C., and 14.7 g of triethylamine was added to produce an NMP-containing urethane prepolymer. It was 18 mgKOH / g when the acid value of the urethane prepolymer containing NMP before the addition of triethylamine was measured. Since this acid value includes NMP, the acid value of the urethane prepolymer alone before the actual addition of triethylamine is 27.1 mgKOH / g as a calculated value.

2Lのディスポカップに、40℃の水を525.6g、トリエチルアミンを4.4g、SE−21を1g加え、ディスパーで5分間撹拌した後、上記ウレタンプレポリマー445.8gを、5分間かけて加え、30分間撹拌を行った。その後、エチレンジアミン/水=1/3(質量比)の水溶液を18.1g加え、さらに30分間撹拌を行った。さらに、13%炭酸ジルコニウムアンモニウム水溶液を124.4g(ポリウレタン樹脂成分と炭酸ジルコニウムアンモニウムとの合計質量に対して5%量の炭酸ジルコニウムアンモニウムに相当する量)加え、10分撹拌させ、一液型水系樹脂組成物B−2を得た。得られたB−2の貯蔵安定性、耐食性、耐薬品性、耐アルカリ性の評価を表1に示す。   To a 2 L disposable cup, add 525.6 g of 40 ° C. water, 4.4 g of triethylamine, and 1 g of SE-21. After stirring for 5 minutes with a disper, add 445.8 g of the urethane prepolymer over 5 minutes. For 30 minutes. Thereafter, 18.1 g of an aqueous solution of ethylenediamine / water = 1/3 (mass ratio) was added and further stirred for 30 minutes. Further, 124.4 g of a 13% zirconium ammonium carbonate aqueous solution (an amount corresponding to 5% zirconium ammonium carbonate with respect to the total mass of the polyurethane resin component and ammonium zirconium carbonate) was added, and the mixture was stirred for 10 minutes. Resin composition B-2 was obtained. Table 1 shows the evaluation of storage stability, corrosion resistance, chemical resistance and alkali resistance of the obtained B-2.

[比較例3]
13%炭酸ジルコニウムアンモニウム水溶液の代わりに、V−02−L2を43.4g(ポリウレタン樹脂成分とV−02−L2中の有効成分との合計質量に対して3%量のV−02−L2中の有効成分に相当する量)に変更したこと以外は、実施例1と同様に行い、一液型水系樹脂組成物B−3を得た。得られたB−3の貯蔵安定性、耐食性、耐薬品性、耐アルカリ性の評価を表1に示す。
[Comparative Example 3]
Instead of 13% aqueous solution of ammonium ammonium carbonate, 43.4 g of V-02-L2 (in 3% amount of V-02-L2 with respect to the total mass of the polyurethane resin component and the active ingredient in V-02-L2) The amount was changed to the amount corresponding to the active ingredient), and the one-component aqueous resin composition B-3 was obtained in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the evaluation of the storage stability, corrosion resistance, chemical resistance, and alkali resistance of the obtained B-3.

[比較例4]
13%炭酸ジルコニウムアンモニウム水溶液を使用しなかったこと以外は、実施例1と同様に行い、一液型水系樹脂組成物B−4を得た。得られたB−4の貯蔵安定性、耐食性、耐薬品性、耐アルカリ性の評価を表1に示す。
[Comparative Example 4]
A one-part aqueous resin composition B-4 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the 13% aqueous solution of ammonium zirconium carbonate was not used. Table 1 shows the evaluation of the storage stability, corrosion resistance, chemical resistance, and alkali resistance of the obtained B-4.

Figure 2018080243
Figure 2018080243

表1が示すように、本発明の一液型水系樹脂組成物は、耐食性、耐薬品性、耐アルカリ性に優れた性能を有し、また、貯蔵安定性にも優れている。 As Table 1 shows, the one-component aqueous resin composition of the present invention has performances excellent in corrosion resistance, chemical resistance, and alkali resistance, and is also excellent in storage stability.

これに対して、ウレタンプレポリマーの原料としてポリカーボネートジオールでないポリオールを用いた比較例1、2では、一液型水系樹脂組成物に含まれる金属架橋剤が一液型水系樹脂組成物の保管中に沈降した。このような一液型水系樹脂組成物は貯蔵安定性が劣るため、塗料として使用する直前に調製する必要があり、作業性に欠ける。   On the other hand, in Comparative Examples 1 and 2 using a polyol other than polycarbonate diol as a raw material for the urethane prepolymer, the metal cross-linking agent contained in the one-part aqueous resin composition was stored during the storage of the one-part aqueous resin composition. Sedimented. Such a one-component water-based resin composition has poor storage stability, so it must be prepared immediately before use as a coating material and lacks workability.

また、一液型水系樹脂組成物に添加された架橋剤が本発明の金属架橋剤でない比較例3、一液型水系樹脂組成物に架橋剤を配合しなかった比較例4では、耐食性、耐薬品性、耐アルカリ性の何れかが劣る。このような一液型水系樹脂組成物から得られる塗膜は品質が悪く、このような一液型水系樹脂組成物は塗料に適さない。   Further, in Comparative Example 3 in which the crosslinking agent added to the one-part aqueous resin composition is not the metal crosslinking agent of the present invention, and in Comparative Example 4 in which the crosslinking agent was not blended in the one-part aqueous resin composition, the corrosion resistance, Either chemical or alkali resistance is inferior. The coating film obtained from such a one-component aqueous resin composition has poor quality, and such a one-component aqueous resin composition is not suitable for paints.

このように、本発明では、特定のポリオールすなわち(a)ポリカーボネートジオールを原料とするウレタン樹脂の水分散液に特定の安定化剤すなわち(e)金属架橋剤を配合することによって、長期間品質が安定し、かつ耐久性のある塗膜を与える一液型水系樹脂組成物を製造することができる。   Thus, according to the present invention, long-term quality can be obtained by blending a specific stabilizer, that is, (e) a metal cross-linking agent, with a specific polyol, that is, an urethane resin aqueous dispersion using (a) polycarbonate diol as a raw material. A one-component aqueous resin composition that provides a stable and durable coating film can be produced.

本発明の一液型水系樹脂組成物は、耐食性、耐薬品性、耐アルカリ性に優れ、また経時での貯蔵安定性にも優れることから、作業性も良い樹脂組成物である。本発明の一液型水系樹脂組成物は、ガラス、スレート、コンクリートなどの無機基材や、木材、プラスチックなどの有機基材を保護するコーティング剤として広く使用することができ、産業上極めて有用である。   The one-part aqueous resin composition of the present invention is a resin composition having excellent workability because it is excellent in corrosion resistance, chemical resistance, and alkali resistance, and is excellent in storage stability over time. The one-part aqueous resin composition of the present invention can be widely used as a coating agent for protecting inorganic substrates such as glass, slate, concrete, and organic substrates such as wood and plastic, and is extremely useful in industry. is there.

Claims (10)

(a)ポリカーボネートジオール、(b)ポリイソシアネート、(c)アニオン性基導入剤の反応生成物であるウレタンプレポリマーと(d)鎖伸長剤との反応で得られるポリウレタン樹脂、及び、(e)金属架橋剤、水を含有する、一液型水系樹脂組成物。 (A) a polycarbonate diol, (b) a polyisocyanate, (c) a polyurethane resin obtained by reaction of a urethane prepolymer which is a reaction product of an anionic group introducing agent and (d) a chain extender, and (e) A one-component aqueous resin composition containing a metal crosslinking agent and water. 上記(a)ポリカーボネートジオールが、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、2−メチル−1,3−プロパンジオールから選択される1種以上のジオールをベースとするポリカーボネートジオールであり、上記(e)金属架橋剤がジルコニウム系化合物から選択される1種以上の化合物である、請求項1に記載の一液型水系樹脂組成物。 The (a) polycarbonate diol is based on one or more diols selected from 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, and 2-methyl-1,3-propanediol. The one-component aqueous resin composition according to claim 1, wherein the (e) metal crosslinking agent is one or more compounds selected from zirconium-based compounds. (b)ポリイソシアネートが、トリ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、イソホロンジイソシアネート、及び4,4−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネートから選択される1種以上の化合物である、請求項1または2に記載の一液型水系樹脂組成物。 The one-component aqueous system according to claim 1 or 2, wherein the (b) polyisocyanate is one or more compounds selected from tolylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, and 4,4-dicyclohexylmethane diisocyanate. Resin composition. (c)アニオン性基導入剤が、カルボキシル基を含有するポリオール類から選択される1種以上の化合である、請求項1〜3の何れかに記載の一液型水系樹脂組成物。 (C) The one-component aqueous resin composition according to any one of claims 1 to 3, wherein the anionic group introducing agent is one or more compounds selected from polyols containing a carboxyl group. (d)鎖伸長剤が、ジアミン類、ヒドラジド類、水和ヒドラジン、水から選択される1種以上の化合物である、請求項1〜4の何れかに記載の一液型水系樹脂組成物。 (D) The one-component aqueous resin composition according to any one of claims 1 to 4, wherein the chain extender is one or more compounds selected from diamines, hydrazides, hydrated hydrazine, and water. (e)金属架橋剤の含有量がポリウレタン樹脂と(e)金属架橋剤の合計量に対して0.1〜15質量%である、請求項1〜5の何れかに記載の一液型水系樹脂組成物。 The one-component aqueous system according to any one of claims 1 to 5, wherein the content of the (e) metal crosslinking agent is 0.1 to 15% by mass relative to the total amount of the polyurethane resin and (e) the metal crosslinking agent. Resin composition. 50℃で2週間の保管で目視による外観変化が認められない、請求項1〜6の何れかに記載の一液型水系樹脂組成物。 The one-pack type aqueous resin composition according to any one of claims 1 to 6, wherein a change in appearance by visual observation is not observed after storage at 50 ° C for 2 weeks. コーティング用である、請求項1〜7の何れかに記載の一液型水系樹脂組成物。 The one-component aqueous resin composition according to any one of claims 1 to 7, which is used for coating. 以下の工程1〜4を含む、請求項1〜8の何れかに記載の一液型水系樹脂組成物の製造方法。
(工程1)(a)ポリカーボネートジオール、(b)ポリイソシアネート、及び(c)アニオン性基導入剤を反応させてウレタンプレポリマーを製造する工程、
(工程2)上記ウレタンプレポリマーを水中に分散させる工程、
(工程3)水分散液中の上記ウレタンプレポリマーを(d)鎖伸長剤と反応させてポリウレタン樹脂を合成し、10〜70質量%の濃度でポリウレタン樹脂を含む水系ポリウレタン樹脂組成物を製造する工程、
(工程4)上記水系ポリウレタン樹脂組成物に(e)金属架橋剤を混合して一液型水系樹脂組成物を製造する工程。
The manufacturing method of the one-pack type aqueous resin composition in any one of Claims 1-8 including the following processes 1-4.
(Step 1) (a) polycarbonate diol, (b) polyisocyanate, and (c) a step of producing a urethane prepolymer by reacting an anionic group introducing agent,
(Step 2) A step of dispersing the urethane prepolymer in water,
(Step 3) The urethane prepolymer in the aqueous dispersion is reacted with (d) a chain extender to synthesize a polyurethane resin, thereby producing an aqueous polyurethane resin composition containing the polyurethane resin at a concentration of 10 to 70% by mass. Process,
(Step 4) A step of producing a one-component aqueous resin composition by mixing the water-based polyurethane resin composition with (e) a metal crosslinking agent.
請求項1〜8の何れかに記載の一液型水系樹脂組成物からなる、塗料。 A paint comprising the one-component aqueous resin composition according to claim 1.
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