JP3391517B2 - ポリウレタンポリウレア水性分散体の製造方法 - Google Patents
ポリウレタンポリウレア水性分散体の製造方法Info
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Description
ア水性分散体の製造方法に関し、特に接着剤、塗料、印
刷インキ、各種のコーチング剤などの用途に使用され、
有害な有機溶剤を含まないポリウレタンポリウレア水性
分散体の製造方法に関する。
体は、例えばポリウレタンプレポリマー骨格中に親水性
基を導入して自己乳化性を与え、中和しながら水中に分
散させた後、ポリアミンで鎖伸長してポリウレアとする
か、または疎水性のポリウレタンポリウレアを多量の乳
化剤の存在下、強制的に水に分散させたものである。
ウレタンポリウレア水性分散体では、生成したエマルジ
ョンの安定性を良くするために、 (1)ポリテトラエチレングリコール等の親水性ポリオー
ルを多量に使用する。 (2)親水性の高い脂肪族系および脂環族系有機ポリイソ
シアネートを使用する。 (3)過剰のポリアミンを反応させて、末端アミノ型と
し、使用時に硬化剤を混合して反応させる。 等の対策を講じてきた。このため従来のポリウレタンポ
リウレア水性分散体は著しく高価であり、かつ性能的に
も充分でなかった。耐水性、特に耐熱水性が劣悪であ
り、用途に著しい制限を受けていた。また、後者のポリ
ウレタンポリウレア水性分散体では、多量の乳化剤が残
存するため、得られる樹脂皮膜の耐水性、耐溶剤性が劣
り、なおかつ分散体の安定性も良くない等の欠点を有し
ている。本発明者らは、上述した従来技術の欠陥を解消
する目的を持って鋭意研究を重ねた結果カルボキシル基
を含有する末端NCO型ウレタンプレポリマーに対し
て、水、ポリアミン中和剤としての塩基を加えてポリウ
レタンポリウレアエマルジョンを合成し、しかる後、残
存するカルボキシル基に1分子中に2個以上のアジリジ
ニル基を含有する化合物を反応させることにより耐水
性、特に耐熱水性に優れたポリウレタンポリウレア水性
分散体が得られることを知見して本発明を到達した。
及びカルボキシル基を含有する化合物とから得られるカ
ルボキシル基含有末端NCO型ウレタンプレポリマー
に、水、ポリアミン、中和剤としての塩基を加えてエマ
ルジョン化するポリウレタンポリウレア水性分散体の製
造方法において、エマルジョン化反応終了後、1,6−
ヘキサメチレンジエチレン尿素、1,5−ペンタメチレ
ンジエチレン尿素、ジフェニルメタン−ビス−4,4'−
N,N'−ジエチレン尿素及び2,4−ジエチレン尿素ト
ルイジンから選ばれた少なくとも一つの化合物を反応さ
せることを特徴とする耐熱水性に優れたポリウレタンポ
リウレア水性分散体の製造方法、 (2)中和剤の使用量がカルボキシル基の80%モル当
量未満である第1項記載のポリウレタンポリウレア水性
分散体の製造方法、及び (3)中和剤がアンモニア水およびまたは100℃未満
の沸点を有する第3級アミンである第1項記載のポリウ
レタンポリウレア水性分散体の製造方法、を提供するも
のである。
発明で使用するカルボキシル基を含有する末端NCO型
ウレタンプレポリマーは常法に従ってカルボキシル基を
含有するポリオールと有機ポリイソシアネート化合物と
をNCO/OH比1.1以上、望ましくは1.5〜2.0
で反応させ、またポリオールと有機ポリイソシアネート
とカルボキシル基を含有する鎖伸長剤とをNCO/OH
1.1以上、望ましくは1.5〜2.0で反応させて得る
ことができる。この際、イソシアネートと反応しない有
機溶剤を反応中、あるいは反応終了後に添加しても良
い。本発明において使用するポリオールとは、化合物中
に少なくとも2個の水酸基を有する化合物であって、従
来からポリウレタン系樹脂製造に使用することができる
従来公知のポリオールを単独で、あるいは、2種以上を
混合して使用することができる。このような従来公知の
ポリオールの好ましいものとしては、例えば、分子量が
300〜4000のポリエチレンアジペート、ポリエチ
レンプロピレンアジペート、ポリエチレンブチレンアジ
ペート、ポリジエチレンアジペート、ポリブチレンアジ
ペート、ポリエチレンサクシネート、ポリブチレンサク
シネート、ポリエチレンセバケート、ポリブチレンセバ
ケート、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、ポリ
ε−カプロラクトンオール、ポリヘキサメチレンアジペ
ート、ポリカーボネートオール、ポリプロピレングリコ
ール等がある。本発明において使用する有機ポリイソシ
アネートとは、脂肪族あるいは芳香族化合物中に少なく
とも2個のイソシアネート基を有する化合物であって、
従来からポリウレタン系樹脂の合成に広く使用されてい
るものである。
ネートはいずれも本発明において有用である。特に好ま
しい2官能性有機ポリイソシアネートをあげれば以下の
通りである。トリレンジイソシアネート、4−メトキシ
−1,3−フェニレンジイソシアネート、4−イソプロ
ピル−1,3−フェニレンジイソシアネート、4−クロ
ル−1,3−フェニレンジイソシアネート、4−ブトキ
シ−1,3−フェニレンジイソシアネート、2,4−ジイ
ソシアネート−ジフェニルエーテル、メチレンジイソシ
アネート、4,4'−メチレンビス(フェニルジイソシア
ネート)、ジュリレンジイソシアネート、1,5−ナフ
タレンジイソシアネート、ベンジジンジイソシアネー
ト、o−ニトロベンジジンジイソシアネート、4,4'−
ジイソシアネートジベンジル、1,4−テトラメチレン
ジイソシアネート、1,6−テトラメチレンジイソシア
ネート、1,10−デカメチレンジイソシアネート、1,
4−シクロヘキシレンジイソシアネート、キシレンジイ
ソシアネート、4,4'−メチレンビス(シクロヘキシル
ジイソシアネート)、1,5−テトラヒドロナフタレン
ジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート等。ま
た、カルボキシル基を含有させる方法は、トリオール
(例えばポリカプロラクトントリオール)と酸無水物
(例えば無水フタル酸)とから合成される半エステルを
利用する半エステル共重合法を用いても良いし、2個の
水酸基と1個以上のカルボキシル基を持つ化合物(例え
ばジメチロールプロピオン酸)を共重合させても良い。
本発明において使用するポリアミンとは、1級または2
級のアミノ基を2個以上含有する化合物であって、ヒド
ラジン、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、ト
リエチレンテトラミン、ヘキサメチレンジアミン、キシ
リレンジアミン、メタフェニレンジアミン、ピペラジ
ン、マレイン酸ヒドラジド等があげられる。
ーの末端イソシアネート基の50〜150%で任意に選
ぶことができる。また、中和剤としての塩基性化合物と
しては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナト
リウム等の無機塩基類、アンモニア水、トリメチルアミ
ン、トリエチルアミン、トリエチレンジアミン、ジメチ
ルアミノエタノール、N−メチルモルホリン等の第3級
アミン類があげられるが、100℃以下の低温度の乾燥
で充分な耐熱水性を得るにはアンモニア水または100
℃未満の沸点を有する第3級アミンの使用が必要であ
る。中和剤の使用量はカルボキシル基を含有する末端N
CO型ウレタンプレポリマーのカルボキシル基の当量の
40〜80%が好ましい。使用量が多くなるに従って粘
度が上昇するので、経済的な高固形分品は得難くなる。
同時にエマルジョン中でエチレン尿素基を有する化合物
が反応する基盤が乏しくなるので保存安定性が悪くな
る。本発明で耐水性を向上させるためにカルボキシル基
と反応させる化合物としては、1,6−ヘキサメチレン
ジエチレン尿素、1,5−ペンタメチレンジエチレン尿
素、ジフェニルメタン−ビス−4,4'−N,N'−ジエチ
レン尿素、2,4−ジエチレン尿素トルイジン等があげ
られる。本発明の方法を実施するには、末端NCO型ウ
レタンプレポリマーを撹拌しながら中和剤、水を加えて
エマルジョン化してからポリアミンを加えて鎖伸長する
通常の方法をとっても良いし、水、ポリアミン、中和剤
の混合物の中に、撹拌しながらカルボキシル基を含有す
る末端NCO型ウレタンプレポリマーを添加しても良
い。あるいは、末端NCO型ウレタンプレポリマーを撹
拌しながら、水、ポリアミン、中和剤の混合物を添加す
る方法を取っても良い。いづれかの方法で、いったんポ
リウレタンポリウレアエマルジョンを合成し、しかる
後、自己乳化成分であるカルボキシル基に対してエチレ
ン尿素基を含有する化合物を付加反応させて得られる耐
水性、特に耐熱水性に優れたポリウレタンポリウレア水
性分散体組成物である。
レポリマーをポリアミンと反応させることによって、ポ
リウレタンポリウレアを合成し、しかる後、耐水性、特
に耐熱水性の障害になる末端カルボキシル基にアジリジ
ニル基を含有する化合物を付加させることにより、耐水
性、特に耐熱水性に優れた安定なポリウレタンポリウレ
ア水性分散体組成物を得たものである。この組成物は、
通常の乾燥工程において中和剤が揮散し、再生したカル
ボキシル基が更に付加したアジリジニル基と反応して耐
熱水性を著しく向上させていることも推測される。以
下、実施例により更に具体的に説明する。
500:三井東圧化学]500重量部、ジメチロールプ
ロピオン酸35.8重量部、ヘキサメレンジイソシアネ
ート162重量部を、100℃で5時間反応させ、アセ
トン174重量部で希釈して、NCO含有率3.3%、
カルボキシル基含有率0.31ミリ当量のウレタンプレ
ポリマーを得た。このウレタンプレポリマー800重量
部を、水496重量部、トリエチルアミン17.3重量
部の混合溶液中に撹拌しながら滴下し、水分散体とした
後、32.8重量部のヘキサメチレンジアミンを加えて
60℃で1時間反応させて鎖伸長反応を完結させ、ポリ
ウレタンポリウレア水性分散体[1]を合成した。その
後、1,5−ペンタメチレンジエチレン尿素35.3重量
部を加えて更に60℃で1時間反応させ、同温度で50
mmHgに減圧処理してアセトンを除去し、水で調整して不
揮発分50%のポリウレタンポリウレア水性分散体を得
た。
ン980R:日本ポリウレタン工業]500重量部、ト
リメチロールプロパン100重量部と無水フタル酸11
0重量部とを120℃で3時間反応させて得られた半エ
ステル70.4重量部、イソフォロンジイソシアネート
222重量部を、アセトン198重量部の存在下、70
℃で8時間反応させてNCO含有率4.0%、カルボキ
シル基含有率0.25ミリ当量のウレタンプレポリマー
[2]を得た。このウレタンプレポリマー[2]900
重量部を50℃まで冷却し、撹拌しながら、水569重
量部、トリエチルアミン16重量部、2−メチルペンタ
メチレンジアミン44.7重量部の混合液を滴下する。
滴下終了後、60℃で1時間反応させてポリウレタンポ
リウレア[2]を合成した。その後、1,6ヘキサメチ
レンジエチレン尿素35.6重量部を加え、同温度で1
時間反応させ、更に同温度で1時間50mmHgに減圧処理
してアセトンを除去し、水で調整して不揮発分50%の
ポリウレタンポリウレア水性分散体を得た。
0:ダイセル化学工業]500重量部、ポリカプロラク
トントリオール500[プラクセル305:ダイセル化
学工業]100重量部と無水フタル酸27重量部とを1
20℃で3時間反応させて得られた半エステル65.8
重量部、XDI91.7重量部を、アセトン164重量
部の存在下70℃で8時間反応させてNCO含有率2.
1%、カルボキシル基含有率0.12ミリ当量のウレタ
ンプレポリマー[3]を得た。このウレタンプレポリマ
ー[3]800重量部を50℃まで冷却し、撹拌しなが
ら、水500重量部、25%アンモニア水11.1重量
部、イソフォロンジアミン30.6重量部の混合液を滴
下する。滴下終了後、60℃で1時間反応させてポリウ
レタンポリウレア[3]を合成した。その後、ジフェニ
ルメタン−ビス−4,4'−N,N'ジエチレン尿素53.
3重量部を加え、同温度で1時間反応させ、更に同温度
で1時間50mmHgに減圧処理してアセトンを除去し、水
で調整して不揮発分50%のポリウレタンポリウレア水
性分散体を得た。
0[クラポールP−1510:クラレ]500重量部、
ジメチロールプロピオン酸26.9重量部、TMXDI
209重量部を、アセトン184重量部の存在下、90
℃で5時間反応させてNCO含有率2.7%、カルボキ
シル基含有率0.22ミリ当量のウレタンプレポリマー
を得た。このウレタンプレポリマー900重量部を50
℃まで冷却し、撹拌しながら、水568重量部、トリエ
チルアミン15.9重量部、イソフォロンジアミン44.
3重量部の混合液を滴下する。滴下終了後、60℃で1
時間反応させ、ポリウレタンポリウレア[4]を合成し
た。その後、1,6ヘキサメチレンジエチレン尿素19.
9重量部を加えて同温度で1時間反応させる、更に同温
度で1時間50mmHgで減圧処理してアセトンを除去し、
水で調整して不揮発分50%のポリウレタンポリウレア
水性分散体を得た。
のまま60℃で1時間50mmHgで減圧処理してアセトン
を除去して得た水性分散体を比較例1とする。 比較例2 実施例2で得られたポリウレタンポリウレア[2]をそ
のまま60℃で1時間50mmHgで減圧処理してアセトン
を除去して得た水性分散体を比較例2とする。 比較例3 実施例3で得られたポリウレタンポリウレア[3]をそ
のまま60℃で1時間50mmHgで減圧処理してアセトン
を除去して得た水性分散体を比較例3とする。 比較例4 実施例3で得られたウレタンプレポリマー[3]993
重量部を50℃まで冷却し、撹拌しながら、水800重
量部、ジメチルアミノエタノール7.06重量部、イソ
フォロンジアミン30.6重量部の混合液を滴下する。
滴下終了後、60℃で1時間反応させてポリウレタンポ
リウレア[5]を合成した。その後、ジフェニルメタン
−ビス−4,4−N,N'ジエチレン尿素53.3重量部を
加え、同温度で1時間50mmHgに減圧処理してアセトン
を除去し、水で調製して得た不揮発分50%の水性分散
体を比較例4とする。 比較例5 実施例4で得られたポリウレタンポリウレア[4]をそ
のまま60℃で1時間50mmHgで減圧処理してアセトン
を除去して得た水性分散体を比較例5とする。 得られたポリウレタンポリウレア水性分散体をカバ材表
面に各10μm塗布し、80℃で3分間乾燥した後、室
温で30kg/cm2に24時間圧締めして試験片を作成し
た。この試験片を普通合板の日本農林規格、煮沸繰返し
試験の規定に基づいて試験した結果は以下の通りであっ
た。
ウレア水性分散体は、分散安定性が極めてよく耐水性、
特に耐熱水性に優れた樹脂皮膜を形成することができ
る。
Claims (3)
- 【請求項1】有機ポリイソシアネート、ポリヒドロキシ
化合物及びカルボキシル基を含有する化合物とから得ら
れるカルボキシル基含有末端NCO型ウレタンプレポリ
マーに、水、ポリアミン、中和剤としての塩基を加えて
エマルジョン化するポリウレタンポリウレア水性分散体
の製造方法において、エマルジョン化反応終了後、1,
6−ヘキサメチレンジエチレン尿素、1,5−ペンタメ
チレンジエチレン尿素、ジフェニルメタン−ビス−4,
4'−N,N'−ジエチレン尿素及び2,4−ジエチレン尿
素トルイジンから選ばれた少なくとも一つの化合物を反
応させることを特徴とする耐熱水性に優れたポリウレタ
ンポリウレア水性分散体の製造方法。 - 【請求項2】中和剤の使用量がカルボキシル基の80%
モル当量未満である請求項1記載のポリウレタンポリウ
レア水性分散体の製造方法。 - 【請求項3】中和剤がアンモニア水およびまたは100
℃未満の沸点を有する第3級アミンである請求項1記載
のポリウレタンポリウレア水性分散体の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25475393A JP3391517B2 (ja) | 1993-09-17 | 1993-09-17 | ポリウレタンポリウレア水性分散体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25475393A JP3391517B2 (ja) | 1993-09-17 | 1993-09-17 | ポリウレタンポリウレア水性分散体の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0782333A JPH0782333A (ja) | 1995-03-28 |
JP3391517B2 true JP3391517B2 (ja) | 2003-03-31 |
Family
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP25475393A Expired - Lifetime JP3391517B2 (ja) | 1993-09-17 | 1993-09-17 | ポリウレタンポリウレア水性分散体の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3391517B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
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---|---|---|---|---|
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JP5532882B2 (ja) * | 2009-06-15 | 2014-06-25 | 東洋インキScホールディングス株式会社 | 活性エネルギー線硬化性組成物及び太陽電池用裏面保護シート |
JP2013227528A (ja) * | 2012-03-29 | 2013-11-07 | Sanyo Chem Ind Ltd | ポリウレタン系樹脂水性分散体 |
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CN116253876B (zh) * | 2022-12-19 | 2024-04-26 | 北京东方雨虹防水技术股份有限公司 | 一种非异氰酸酯聚脲材料及其制备方法和应用 |
-
1993
- 1993-09-17 JP JP25475393A patent/JP3391517B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Publication date |
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JPH0782333A (ja) | 1995-03-28 |
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