JP3946756B2 - Water-based polyurethane resin composition - Google Patents
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Description
本発明は、一液型絶縁性ポリウレタン樹脂を含有する水系ポリウレタン樹脂組成物に関する。 The present invention relates to an aqueous polyurethane resin composition containing a one-component insulating polyurethane resin.
絶縁性ポリウレタン樹脂は、その原料であるポリオールとポリイソシアネートとの選択により低硬度のゴム状弾性体から架橋密度の高い硬質樹脂まで、幅広い硬度を有する絶縁性硬化物が得られるため、種々の電気・電子部品の絶縁材料として幅広く用いられ、その需要は拡大しつつある。例えば、プリントサーキットボードはプラスチック板等の基板の上に銅等の導体により電気回路が形成されているもので、衝撃及び周辺に存在する水分やごみ等から電気回路を保護するために絶縁性ポリウレタン樹脂で封止されている。 Insulating polyurethane resins can be selected from various raw materials such as polyols and polyisocyanates to produce insulating cured products with a wide range of hardness, from rubber-like elastic bodies with low hardness to hard resins with high crosslinking density. -It is widely used as an insulating material for electronic parts, and its demand is expanding. For example, a printed circuit board has an electrical circuit formed of a conductor such as copper on a substrate such as a plastic plate. Insulating polyurethane is used to protect the electrical circuit from shocks and moisture or dust existing in the vicinity. Sealed with resin.
ところがこのような構造をもつプリントサーキットボードは、電気回路が絶縁性硬化物中に閉じ込められているため電気回路から発生する熱が外に逃げられず、その熱によって電気回路を保護している絶縁性硬化物の硬度等の物性が変化する問題がある。又高温多湿下で使用される場合、前記絶縁性硬化物が熱と水分とで加水分解されることによって絶縁性硬化物の硬度等の物性が変化するという問題もある。絶縁性硬化物の硬度は、電気回路を衝撃から有効に保護するように調整されているので、該硬度が変化すると電気回路を衝撃から有効に保護できなくなる。従って絶縁性硬化物は優れた耐熱性（高温下に曝されても硬度等の物性が変化し難いこと）及び耐湿熱性（高温多湿下に曝されても硬度等の物性が変化し難いこと）をもつことが要求される。硬化物がこのような物性をもつことはプリントサーキットボードの分野に限らず、絶縁性ポリウレタン樹脂が使用される種々の分野においても要望されるところである。
一方、近年、絶縁性ポリウレタン樹脂の需要の拡大に伴い、絶縁性ポリウレタン樹脂の製造過程で問題となっている溶剤等の揮発性化合物の飛散を少なくし、かつ取り扱いが容易であることも要望されるようになってきた。
However, in the printed circuit board having such a structure, since the electric circuit is confined in the insulating hardened material, the heat generated from the electric circuit cannot be escaped to the outside, and the heat protects the electric circuit by the heat. There is a problem that physical properties such as hardness of the cured cured product change. Further, when used under high temperature and high humidity, there is a problem that physical properties such as hardness of the insulating cured product change due to hydrolysis of the insulating cured product by heat and moisture. Since the hardness of the insulating cured product is adjusted so as to effectively protect the electric circuit from impact, if the hardness changes, the electric circuit cannot be effectively protected from impact. Therefore, the insulation cured product has excellent heat resistance (the physical properties such as hardness are difficult to change even when exposed to high temperature) and heat and humidity resistance (the physical properties such as hardness are difficult to change even when exposed to high temperature and humidity). Is required. It is desired that the cured product has such physical properties not only in the field of printed circuit boards but also in various fields where an insulating polyurethane resin is used.
On the other hand, in recent years, with the expansion of demand for insulating polyurethane resins, there has been a demand for less scattering of volatile compounds such as solvents, which is a problem in the manufacturing process of insulating polyurethane resins, and easy handling. It has come to be.
本発明は、上記要望に鑑み、得られる絶縁性硬化物の耐熱性、耐湿熱性が優れ、しかも樹脂の製造過程での揮発性化合物の飛散が少なく、取り扱いが容易な絶縁性ポリウレタン樹脂を提供することを課題とする。 The present invention provides an insulating polyurethane resin that is excellent in heat resistance and heat-and-moisture resistance of an insulating cured product obtained in view of the above-described requirements and that is easy to handle with little scattering of volatile compounds during the resin production process. This is the issue.
本発明によれば、酸素含有率が２０重量％以下及びヨウ素価が１５５以下のポリオールとポリイソシアネートとを反応させて得られた絶縁性ウレタンプレポリマーに、鎖延長剤を更に反応させて得られる一液型絶縁性ポリウレタン樹脂（ただし、該一液型絶縁性ポリウレタン樹脂は、ポリオール及び鎖延長剤の活性水素の合計に対して、ポリイソシアネートのイソシアネート基が１．４〜２．２倍当量となるように配合されたものである）を水に分散させた水分散体を含有することを特徴とする水系ポリウレタン樹脂組成物が提供される。
又、本発明によれば、電気又は電子部品、とりわけプリントサーキットボードの絶縁に用いられる前記水系ポリウレタン樹脂組成物が提供される。
According to the present invention, it is obtained by further reacting a chain extender with an insulating urethane prepolymer obtained by reacting a polyol having an oxygen content of 20% by weight or less and an iodine value of 155 or less with a polyisocyanate. One-component insulating polyurethane resin (However, the one-component insulating polyurethane resin has an isocyanate group of 1.4 to 2.2 times equivalent to the total of active hydrogen of polyol and chain extender. An aqueous polyurethane resin composition comprising an aqueous dispersion in which water is dispersed in water) is provided.
Moreover, according to this invention, the said water-based polyurethane resin composition used for insulation of an electrical or electronic component, especially a printed circuit board is provided.
本発明者らによって初めて、一液型絶縁性ポリウレタン樹脂を造るポリオールの酸素含有率を２０重量％以下に、かつヨウ素価を１５５以下に調整すると、耐熱性及び耐湿熱性に優れた絶縁性硬化物を提供することができることが発見された。更に本発明の水系ポリウレタン樹脂組成物は、水系であるから、樹脂の製造過程で溶剤等の揮発性化合物が飛散することが殆どなく、又火災発生等の恐れも低減されており、含有される一液型絶縁性ポリウレタン樹脂が一液型であるから、二液型の絶縁性ポリウレタン樹脂と違って、絶縁性硬化物を形成する際に２液を混合する設備や手間を必要とせず、又得られる絶縁性硬化物の物性（硬さ等）を水系ポリウレタン樹脂組成物を得た段階で決定することができるため、硬化物の物性を所望どおりにしやすい等、取り扱いが容易である。 For the first time by the present inventors, when the oxygen content of a polyol for producing a one-pack type insulating polyurethane resin is adjusted to 20% by weight or less and the iodine value is adjusted to 155 or less, an insulating cured product excellent in heat resistance and moist heat resistance Was found to be able to provide. Furthermore, since the water-based polyurethane resin composition of the present invention is water-based, volatile compounds such as solvents are hardly scattered during the resin production process, and the risk of fire occurrence is reduced and contained. Since the one-pack type insulating polyurethane resin is a one-pack type, unlike the two-pack type insulating polyurethane resin, there is no need for facilities and labor to mix the two liquids when forming an insulating cured product. Since the physical properties (hardness etc.) of the obtained insulating cured product can be determined at the stage of obtaining the water-based polyurethane resin composition, the physical properties of the cured product are easy to handle as desired.
本発明の一液型絶縁性ポリウレタン樹脂を水に分散させた水分散体を含有する水系ポリウレタン樹脂組成物からは、耐熱性、耐湿熱性に優れた絶縁性硬化物が得られ、しかも該水系ポリウレタン樹脂組成物は樹脂の製造過程での揮発性化合物の飛散が少なく、取り扱いも容易である。 From the aqueous polyurethane resin composition containing an aqueous dispersion in which the one-component insulating polyurethane resin of the present invention is dispersed in water, an insulating cured product having excellent heat resistance and moist heat resistance is obtained, and the aqueous polyurethane resin is obtained. The resin composition has little scattering of volatile compounds during the resin production process and is easy to handle.
本発明で使用される一液型絶縁性ポリウレタン樹脂を造るポリオールの酸素含有率は２０重量％以下で、ヨウ素価は１５５以下である。ポリオールの酸素含有率が２０重量％を超えると、得られる絶縁性硬化物の耐湿熱性が劣り、高温多湿状態で硬度が大きく減少してしまう。又、ヨウ素価が１５５を超えると、絶縁性硬化物の耐熱性が劣り、高温下で硬くもろくなる。
ポリオールの酸素含有率は、好ましくは１〜１５重量％である。酸素含有率がこの範囲であると絶縁性硬化物の耐湿熱性が特によくなる。
又、ヨウ素価は、好ましくは１〜１２０である。ヨウ素価がこの範囲であると絶縁性硬化物の耐熱性が特によくなる。
ここで酸素含有率（重量％）は
The polyol for producing the one-component insulating polyurethane resin used in the present invention has an oxygen content of 20% by weight or less and an iodine value of 155 or less. If the oxygen content of the polyol exceeds 20% by weight, the resulting insulating cured product is inferior in heat-and-moisture resistance, and the hardness is greatly reduced in a high-temperature and high-humidity state. On the other hand, if the iodine value exceeds 155, the heat resistance of the insulating cured product is inferior and becomes hard and brittle at high temperatures.
The oxygen content of the polyol is preferably 1 to 15% by weight. When the oxygen content is within this range, the heat-and-moisture resistance of the insulating cured product is particularly improved.
The iodine value is preferably 1 to 120. When the iodine value is within this range, the heat resistance of the insulating cured product is particularly improved.
Where the oxygen content (% by weight) is
で計算される。
又、ヨウ素価は、ＪＩＳ Ｋ ３３３１-1995に従って測定される。
Calculated by
Further, iodine value is measured in accordance with JIS K 3331 -1995.
本発明で使用される一液型絶縁性ポリウレタン樹脂はポリオールとポリイソシアネートとから製造される。本発明において絶縁性ポリウレタン樹脂とは、２５±５℃、６５±５％ＲＨで測定した体積固有抵抗値（Ω・ｃｍ）が、１０10Ω・ｃｍ以上の硬化物を得ることができるものを言う。
さらに誘電率が６以下（１ＭＨｚ）、絶縁破壊電圧が１５ＫＶ／ｍｍ以上が好ましい。
絶縁性ポリウレタン樹脂は、ポリオールの酸素含有率、溶出イオン濃度あるいは溶出イオンの種類の数等を調整することによって、得られる絶縁性硬化物の体積固有抵抗値を、１０10Ω・ｃｍ以上、好ましくは１０11Ω・ｃｍ以上に調整して得ることができる。特に体積固有抵抗値が１０11Ω・ｃｍ以上であると、硬化物の絶縁性が良好に保持され、例えばフィルムコンデンサの絶縁材料、電子部品の封止剤等として好適に使用できる。
体積固有抵抗値の測定は、ＪＩＳ Ｃ ２１０５に従って行う。具体的には、東亜電波工業社製ＳＥ−１０Ｅを用い、２５±５℃、６５±５％ＲＨで、サンプル（厚さ：３ｍｍ）に５００Ｖの測定電圧を印加し、６０秒後の数値を測定する。
The one-component insulating polyurethane resin used in the present invention is produced from a polyol and a polyisocyanate. In the present invention, the insulating polyurethane resin is one that can obtain a cured product having a volume resistivity value (Ω · cm) of 10 10 Ω · cm or more measured at 25 ± 5 ° C. and 65 ± 5% RH. To tell.
Furthermore, the dielectric constant is preferably 6 or less (1 MHz) and the dielectric breakdown voltage is preferably 15 KV / mm or more.
The insulating polyurethane resin has a volume resistivity value of 10 10 Ω · cm or more, preferably 10 or more, preferably by adjusting the oxygen content of the polyol, the concentration of eluted ions, or the number of types of eluted ions. Can be obtained by adjusting to 10 11 Ω · cm or more. In particular, when the volume resistivity value is 10 11 Ω · cm or more, the insulation of the cured product is satisfactorily maintained, and can be suitably used as, for example, an insulating material for film capacitors, a sealing agent for electronic components, and the like.
The volume resistivity value is measured according to JIS C 2105. Specifically, using SE-10E manufactured by Toa Denpa Kogyo Co., Ltd., a measurement voltage of 500 V was applied to the sample (thickness: 3 mm) at 25 ± 5 ° C. and 65 ± 5% RH, and the numerical value after 60 seconds was obtained. taking measurement.
本発明において、一液型絶縁性ポリウレタン樹脂としては、得られる硬化物が絶縁性を示す限り、ポリオールとして、ポリエステルポリオールを用いたポリエステル系樹脂、ポリエーテルポリオールを用いたポリエーテル系樹脂、その他のポリオールを用いた樹脂、これらの混合物を用いた樹脂のいずれも使用できる。 In the present invention, as the one-component insulating polyurethane resin, as long as the obtained cured product exhibits insulating properties, as the polyol, a polyester resin using a polyester polyol, a polyether resin using a polyether polyol, and other Either a resin using a polyol or a resin using a mixture of these can be used.
ポリエステルポリオールは、脂肪酸とポリオールとの反応物であり、該脂肪酸としては、例えば、リシノール酸、オキシカプロン酸、オキシカプリン酸、オキシウンデカン酸、オキシリノール酸、オキシステアリン酸、オキシヘキサンデセン酸のヒドロキシ含有長鎖脂肪酸等が挙げられる。
脂肪酸と反応するポリオールとしては、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、ヘキサメチレングリコール及びジエチレングリコール等のグリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン及びトリエタノールアミン等の３官能ポリオール、ジグリセリン及びペンタエリスリトール等の４官能ポリオール、ソルビトール等の６官能ポリオール、シュガー等の８官能ポリオール、これらのポリオールに相当するアルキレンオキサイドと脂肪族、脂環族、芳香族アミンとの付加重合物や、該アルキレンオキサイドとポリアミドポリアミンとの付加重合物等が挙げられる。
Polyester polyol is a reaction product of a fatty acid and a polyol, and examples of the fatty acid include ricinoleic acid, oxycaproic acid, oxycapric acid, oxyundecanoic acid, oxylinoleic acid, oxystearic acid, and oxyhexanedecenoic acid hydroxy. Examples include long-chain fatty acids.
Examples of polyols that react with fatty acids include glycols such as ethylene glycol, propylene glycol, butylene glycol, hexamethylene glycol and diethylene glycol, trifunctional polyols such as glycerin, trimethylolpropane and triethanolamine, and tetrafunctionals such as diglycerin and pentaerythritol. Polyols, hexafunctional polyols such as sorbitol, octafunctional polyols such as sugar, addition polymerization products of alkylene oxides corresponding to these polyols with aliphatic, alicyclic and aromatic amines, and the alkylene oxides and polyamide polyamines. Examples include addition polymerization products.
なかでも、リシノール酸グリセライド、リシノール酸と１，１，１−トリメチロールプロパンとのポリエステルポリオール等が好ましい。 Of these, glyceride ricinoleate, polyester polyol of ricinoleic acid and 1,1,1-trimethylolpropane, and the like are preferable.
ポリエーテルポリオールとしては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、１，３−ブタンジオール、１，４−ブタンジオール、４，４'−ジヒドロキシフェニルプロパン、４，４'−ジヒドロキシフェニルメタン等の２価アルコールあるいはグリセリン、１，１，１−トリメチロールプロパン、１，２，５−ヘキサントリオール、ペンタエリスリトール等の３価以上の多価アルコールと、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド、α−オレフィンオキサイド等のアルキレンオキサイドとの付加重合物等が挙げられる。 Examples of the polyether polyol include ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, 4,4′-dihydroxyphenylpropane, 4,4′-dihydroxyphenylmethane, etc. Dihydric alcohol or glycerin, 1,1,1-trimethylolpropane, 1,2,5-hexanetriol, trihydric or higher polyhydric alcohol such as pentaerythritol, ethylene oxide, propylene oxide, butylene oxide, α- Examples thereof include addition polymerization products with alkylene oxides such as olefin oxides.
その他のポリオールとして、主鎖が炭素−炭素よりなるポリオール、例えば、アクリルポリオール、ポリブタジエンポリオール、ポリイソプレンポリオール、水素添加ポリブタジエンポリオール、ＡＮ（アクリロニトリル）やＳＭ（スチレンモノマー）を前記した炭素−炭素ポリオールにグラフト重合したポリオール、ポリカーボネートポリオール、ＰＴＭＧ（ポリテトラメチレングリコール）等が挙げられる。 Examples of other polyols include carbon-carbon polyols such as acrylic polyol, polybutadiene polyol, polyisoprene polyol, hydrogenated polybutadiene polyol, AN (acrylonitrile) and SM (styrene monomer). Examples include graft-polymerized polyol, polycarbonate polyol, and PTMG (polytetramethylene glycol).
ポリイソシアネートとしては、芳香族ポリイソシアネート、脂肪族ポリイソシアネート、脂環式ポリイソシアネート等が使用できる。
芳香族ポリイソシアネートとしては、例えば、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、ポリメチレンポリフェニレンポリイソシアネート（粗ＭＤＩ）、トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、ポリトリレンポリイソシアネート（粗ＴＤＩ）、キシレンジイソシアネート（ＸＤＩ）、ナフタレンジイソシアネート（ＮＤＩ）等が挙げられる。脂肪族ポリイソシアネートとしては、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）等が挙げられる。脂環式ポリイソシアネートとしては、イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）等が挙げられる。この他に、上記ポリイソシアネートをカルボジイミドで変性したポリイソシアネート（カルボジイミド変性ポリイソシアネート）、イソシアヌレート変性ポリイソシアネート、ウレタンプレポリマー（例えばポリオールと過剰のポリイソシアネートとの反応生成物であってイソシアネート基を分子末端にもつもの）等も使用できる。これらは単独あるいは混合物として使用してもよい。
これらの中でも、ジフェニルメタンジイソシアネート、ポリメチレンポリフェニレンポリイソシアネート、カルボジイミド変性ポリイソシアネートが好ましい。
As the polyisocyanate, aromatic polyisocyanate, aliphatic polyisocyanate, alicyclic polyisocyanate and the like can be used.
Examples of the aromatic polyisocyanate include diphenylmethane diisocyanate (MDI), polymethylene polyphenylene polyisocyanate (crude MDI), tolylene diisocyanate (TDI), polytolylene polyisocyanate (crude TDI), xylene diisocyanate (XDI), and naphthalene diisocyanate. (NDI) and the like. Examples of the aliphatic polyisocyanate include hexamethylene diisocyanate (HDI). Examples of the alicyclic polyisocyanate include isophorone diisocyanate (IPDI). In addition, polyisocyanate obtained by modifying the above polyisocyanate with carbodiimide (carbodiimide-modified polyisocyanate), isocyanurate-modified polyisocyanate, urethane prepolymer (for example, a reaction product of polyol and excess polyisocyanate, and isocyanate group A material having a terminal) can also be used. These may be used alone or as a mixture.
Among these, diphenylmethane diisocyanate, polymethylene polyphenylene polyisocyanate, and carbodiimide-modified polyisocyanate are preferable.
本発明の水系ポリウレタン樹脂組成物の製造方法としては、ポリオールとポリイソシアネートとから得られる絶縁性ウレタンプレポリマーを水中に分散させて、得られた水分散体に鎖延長剤を加えて、水系ポリウレタン樹脂組成物を得る方法（以下（ａ）法という）、絶縁性ウレタンプレポリマーの有機溶剤溶液に鎖延長剤加えて一液型絶縁性ポリウレタン樹脂を含有する有機溶剤溶液を得、該有機溶剤溶液に水を加えて水に分散させ、得られた水系組成物から有機溶剤を分離する方法（以下（ｂ）法という）等がある。 As a method for producing the aqueous polyurethane resin composition of the present invention, an insulating urethane prepolymer obtained from a polyol and a polyisocyanate is dispersed in water, and a chain extender is added to the obtained aqueous dispersion to obtain an aqueous polyurethane. A method for obtaining a resin composition (hereinafter referred to as method (a)), an organic solvent solution containing a one-component insulating polyurethane resin by adding a chain extender to an organic solvent solution of an insulating urethane prepolymer, and the organic solvent solution There is a method in which water is added to and dispersed in water, and an organic solvent is separated from the obtained aqueous composition (hereinafter referred to as method (b)).
（ａ）法として、具体的には以下の方法が例示される。
（１）ポリオール、ポリイソシアネート、及びＮＣＯ基反応性の活性水素及び下記する塩形成剤と反応して塩を形成する基（塩形成基）を含有する化合物とから塩形成基を含有する絶縁性ウレタンプレポリマーを得、該絶縁性塩形成基含有ウレタンプレポリマーを前記塩形成基と反応して塩を形成する塩形成剤を使用して水中に分散させ、得られた水系組成物に鎖延長剤を加えて前記絶縁性ウレタンプレポリマーと反応させて一液型絶縁性ポリウレタン樹脂を含有する水系ポリウレタン樹脂組成物を得る。
塩形成基を含有する化合物として、（ｉ）グリコール酸、アミノカルボン酸、ヒドロキシ酸、ヒドロキシルスルホン酸等の塩形成性のカルボン酸又はスルホン酸基を有する化合物、（ｉｉ）アミノアルコール類やアミン類等の酸で中和可能な第４級又は第３級基になり得る基を有する化合物、（ｉｉｉ）２−クロロエタノール、２−ブロモメタノール等の第４級化反応を起こすハロゲン原子又は相当する強酸のエステルを含有する化合物等が挙げられる。
該塩形成基と反応して塩を形成する塩形成剤としては、化合物（ｉ）に対応する塩形成剤として、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カルシウム等の金属水酸化物、アンモニア、第３級アミン化合物、化合物（ｉｉ）に対応する塩形成剤として、例えば、塩酸、硝酸、酢酸、メチルクロライド等の無機及び有機酸類、反応性ハロゲン原子を有する化合物等、化合物（ｉｉｉ）に対応する塩形成剤として、例えば、第３級アミン、スルフィド類、フォスフィン類等が挙げられる。
Specific examples of the method (a) include the following methods.
(1) Insulating property containing a salt-forming group from a polyol, a polyisocyanate, an NCO group-reactive active hydrogen, and a compound containing a group (salt-forming group) that reacts with a salt-forming agent described below to form a salt. A urethane prepolymer is obtained, the insulating salt-forming group-containing urethane prepolymer is dispersed in water using a salt-forming agent that reacts with the salt-forming group to form a salt, and the resulting aqueous composition is chain-extended. An aqueous agent is added to react with the insulating urethane prepolymer to obtain an aqueous polyurethane resin composition containing a one-component insulating polyurethane resin.
As a compound containing a salt-forming group, (i) a compound having a salt-forming carboxylic acid or sulfonic acid group such as glycolic acid, aminocarboxylic acid, hydroxy acid, hydroxylsulfonic acid, etc. (ii) amino alcohols and amines A compound having a quaternary or tertiary group that can be neutralized with an acid such as (iii) a halogen atom that causes a quaternization reaction such as 2-chloroethanol, 2-bromomethanol, or the like Examples include compounds containing strong acid esters.
Examples of the salt-forming agent that reacts with the salt-forming group to form a salt include, for example, metal hydroxides such as sodium hydroxide and calcium hydroxide, ammonia, Examples of the salt-forming agent corresponding to the secondary amine compound and compound (ii) include, for example, inorganic and organic acids such as hydrochloric acid, nitric acid, acetic acid and methyl chloride, and compounds corresponding to the compound (iii) such as compounds having a reactive halogen atom. Examples of the forming agent include tertiary amines, sulfides, phosphine and the like.
（２）ポリオール、ポリイソシアネート及びメタノールやエタノール等のモノアルコール又は多価アルコールのエチレンオキサイド、該エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとの付加物等とから親水性基を含む絶縁性ウレタンプレポリマーを得、該絶縁性ウレタンプレポリマーを水中に分散させ、得られた水系組成物に鎖延長剤を加えて前記絶縁性ウレタンプレポリマーと反応させて一液型絶縁性ポリウレタン樹脂を含有する水系ポリウレタン樹脂組成物を得る。 (2) An insulating urethane prepolymer containing a hydrophilic group is obtained from polyol, polyisocyanate and monoalcohol such as methanol or ethanol or ethylene oxide of polyhydric alcohol, an adduct of ethylene oxide and propylene oxide, and the like. An aqueous polyurethane resin composition containing a one-component insulating polyurethane resin by dispersing an insulating urethane prepolymer in water and adding a chain extender to the resulting aqueous composition to react with the insulating urethane prepolymer. obtain.
（３）ポリオールとポリイソシアネートとから絶縁性ウレタンプレポリマーを得、該絶縁性ウレタンプレポリマーをアニオン性、非イオン性、カチオン性、両性界面活性剤を使用して水中に強制的に分散させ、得られた水分散体に鎖延長剤を加えて前記絶縁性ウレタンプレポリマーと反応させて一液型絶縁性ポリウレタン樹脂を含有する水系ポリウレタン樹脂組成物を得る。
界面活性剤として、例えば、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリコール、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル等の非イオン界面活性剤、アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ポリオキシエチレンアルキルエーテルサルフェートアンモニウム又はナトリウム、高級アルコール硫酸エステルナトリウム塩等のアニオン性界面活性剤等が挙げられる。
(3) An insulating urethane prepolymer is obtained from a polyol and a polyisocyanate, and the insulating urethane prepolymer is forcibly dispersed in water using an anionic, nonionic, cationic or amphoteric surfactant, A chain extender is added to the obtained aqueous dispersion and reacted with the insulating urethane prepolymer to obtain an aqueous polyurethane resin composition containing a one-component insulating polyurethane resin.
Examples of surfactants include nonionic surfactants such as polyoxyethylene polyoxypropylene glycol, polyoxyethylene alkylphenyl ether, polyoxyethylene fatty acid ester, sorbitan fatty acid ester, sodium alkylbenzene sulfonate, polyoxyethylene alkyl ether sulfate Anionic surfactants such as ammonium or sodium and higher alcohol sulfate sodium salt are listed.
（４）方法（１）で得られる塩形成基含有絶縁性ウレタンプレポリマーを方法（１）で使用される塩形成剤と方法（３）で使用される界面活性剤とを使用して水中に分散させ、得られた水系組成物に鎖延長剤を加えて前記絶縁性ウレタンプレポリマーと反応させて一液型絶縁性ポリウレタン樹脂を含有する水系ポリウレタン樹脂組成物を得る。 (4) The salt-forming group-containing insulating urethane prepolymer obtained in method (1) is submerged in water using the salt-forming agent used in method (1) and the surfactant used in method (3). A chain extender is added to the aqueous composition obtained by dispersion and reacted with the insulating urethane prepolymer to obtain an aqueous polyurethane resin composition containing a one-component insulating polyurethane resin.
鎖延長剤として、ジメチロールプロパン、メラミン、ジメチロールウレア、ジメチロールエチルアミン、ジエタノールメチルアミン、ジプロパノールエチルアミン、ジブタノールメチルアミン、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ジエチレントリアミン、ヘキシレンジアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、イソホロンジアミン、キシリレンジアミン、ジフェニルメタンジアミン、水素添加ジフェニルメタンジアミン、ヒドラジン等の多価アミン化合物、ポリアミドポリアミン、ポリエチレンポリイミン等が挙げられる。 As chain extenders, dimethylolpropane, melamine, dimethylolurea, dimethylolethylamine, diethanolmethylamine, dipropanolethylamine, dibutanolmethylamine, ethylenediamine, propylenediamine, diethylenetriamine, hexylenediamine, triethylenetetramine, tetraethylenepenta Examples thereof include polyamine compounds such as amine, isophoronediamine, xylylenediamine, diphenylmethanediamine, hydrogenated diphenylmethanediamine, and hydrazine, polyamide polyamine, and polyethylene polyimine.
ポリイソシアネート、ポリオール及び鎖延長剤の配合量は、目的とする絶縁性硬化物の硬度等の物性によって適宜決められるが、通常、ポリオール及び鎖延長剤の活性水素の合計に対して、ポリイソシアネートのイソシアネート基が１．４〜２．２倍当量、好ましくは１．６〜２．０倍当量である。 The blending amount of the polyisocyanate, polyol, and chain extender is appropriately determined according to the physical properties such as hardness of the target insulating cured product. Usually, the polyisocyanate is added to the total active hydrogen of the polyol and chain extender. The isocyanate group is 1.4 to 2.2 times equivalent, preferably 1.6 to 2.0 times equivalent.
本発明の水系ポリウレタン樹脂組成物中の一液型絶縁性ポリウレタン樹脂含有率は特に限定されないが、通常５〜６５重量％が好ましく、更に好ましくは２０〜５５重量％である。該絶縁性ポリウレタン樹脂の含有率が５〜６５重量％であれば、一液型絶縁性ポリウレタン樹脂が水中に可溶化あるいは安定に分散している。 The content of the one-component insulating polyurethane resin in the aqueous polyurethane resin composition of the present invention is not particularly limited, but is usually preferably 5 to 65% by weight, more preferably 20 to 55% by weight. When the content of the insulating polyurethane resin is 5 to 65% by weight, the one-component insulating polyurethane resin is solubilized or stably dispersed in water.
本発明の水系ポリウレタン樹脂組成物には本発明の効果を阻害しない範囲内で、充填剤、難燃剤、消泡剤、防菌剤、安定剤、可塑剤、増粘剤、防黴剤、他の水系分散樹脂等の添加剤を含むことができる。 In the water-based polyurethane resin composition of the present invention, the filler, flame retardant, antifoaming agent, antibacterial agent, stabilizer, plasticizer, thickener, antifungal agent, etc. An additive such as an aqueous dispersion resin can be included.
本発明の水系ポリウレタン樹脂組成物は、電気洗濯機、便座、湯沸し器、浄水器、風呂、食器洗浄機等のスイッチ部や電動工具等に使用されている電子、電気部品に含まれる電気・電子回路を水分、湿気から保護するために該回路を封止する封止剤、電気、電子機器のシーリング剤やコーティング剤、及びコンデンサー、コンバーター、トランス、電線、コイル、電装品（自動車の電子部品）の絶縁材料等として好適に使用される。
特にプリントサーキットボードの絶縁材料として用いた場合、得られた絶縁性硬化物は優れた耐熱性と耐湿熱性をもっているので、プリントサーキットボードの電気回路が高温になっても、あるいは該ボードを水廻り製品等の高温多湿の条件下で長時間使用しても、該プリントサーキットボードを封止している絶縁性硬化物は適切な硬さ、絶縁性などの電気特性を保つことができる。
The water-based polyurethane resin composition of the present invention is an electronic used in switch parts and electric tools for electric washing machines, toilet seats, water heaters, water purifiers, baths, dishwashers, etc. Sealant for sealing the circuit to protect it from moisture and moisture, sealing agent and coating agent for electric and electronic devices, and capacitors, converters, transformers, electric wires, coils, electrical components (electronic components for automobiles) It is suitably used as an insulating material.
In particular, when used as an insulating material for printed circuit boards, the resulting insulating cured product has excellent heat resistance and moisture and heat resistance, so even if the electrical circuit of the printed circuit board becomes hot, Even if the product is used for a long time under high-temperature and high-humidity conditions, the insulating cured product sealing the printed circuit board can maintain electrical properties such as appropriate hardness and insulation.
以下、本発明を実施例に基づいてさらに詳しく説明する。ただし本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
まず、以下に実施例、比較例で行った試験方法を記載する。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on examples. However, the present invention is not limited to these examples.
First, test methods conducted in Examples and Comparative Examples are described below.
体積固有抵抗値（Ω・ｃｍ）の測定
東亜電波工業社製ＳＥ−１０Ｅを用い、２５±５℃、６５±５％ＲＨで、サンプル（５０ｍｍ×５０ｍｍ、厚さ：３ｍｍ）に５００Ｖの測定電圧を印加し、６０秒後の数値を測定する。
Measurement of volume resistivity (Ω · cm) Using SE-10E manufactured by Toa Denpa Kogyo Co., Ltd., 25 ± 5 ° C, 65 ± 5% RH, sample (50mm × 50mm, thickness: 3mm), 500V measurement voltage Is applied, and the value after 60 seconds is measured.
硬度の測定
サンプル（５０ｍｍ×５０ｍｍ、厚さ：３ｍｍ）を２枚重ねて（厚さ：６ｍｍ）、硬度をＪＩＳ Ｋ ６２５３に従って測定する。硬度計は高分子計器株式会社アスカーＡ型を用いる。
Measurement of Hardness Two samples (50 mm × 50 mm, thickness: 3 mm) are stacked (thickness: 6 mm), and the hardness is measured according to JIS K 6253. As a hardness meter, Polymer Instruments Co., Ltd. Asker A type is used.
実施例１
ポリオールとして、１，２−ポリブタジエンポリオール（ポリオールＡ、水酸基価：４５ｍｇＫＯＨ／ｇ）と、リシノール酸とトリメチロールプロパンとを反応させて得たポリエステルポリオール（ポリオールＢ、水酸基価：３７ｍｇＫＯＨ／ｇ）との混合物（ポリオールＡ：ポリオールＢ＝８０：２０（重量比））を、ポリイソシアネートとしてナフチレンジイソシアネートを使用し、これらを１：２（ポリオール：ポリイソシアネートの当量比）で９０℃１時間反応させ、ＮＣＯ基を末端に含む絶縁性ウレタンプレポリマーを得た。これをメチルエチルケトン（ＭＥＫ）とトルエン（１：１重量比）の混合溶媒に溶解し、絶縁性ウレタンプレポリマーを５０重量％含む溶液を得た。得られた絶縁性ウレタンプレポリマー溶液に、鎖延長剤としてジメチロールウレアを得られた末端ＮＣＯ基を含む絶縁性ウレタンプレポリマー２当量に対して１当量添加、混合して６０℃で１時間反応させ、一液型絶縁性ポリウレタン樹脂を含有する溶液を得た。イオン交換水を得られた絶縁性ポリウレタン樹脂含有溶液に対し１倍量添加し、該溶液を水に分散させた。次いで冷却分離器付真空脱溶剤機で水分散体の脱ＭＥＫ／トルエンを８０℃、３トールで２時間行い、一液型絶縁性ポリウレタン樹脂を５３重量％含む水系ポリウレタン樹脂組成物を水分散体として得た。
Example 1
As a polyol, 1,2-polybutadiene polyol (polyol A, hydroxyl value: 45 mgKOH / g) and polyester polyol (polyol B, hydroxyl value: 37 mgKOH / g) obtained by reacting ricinoleic acid and trimethylolpropane. A mixture (polyol A: polyol B = 80: 20 (weight ratio)) was reacted with naphthylene diisocyanate as polyisocyanate at 1: 2 (polyol: polyisocyanate equivalent ratio) at 90 ° C. for 1 hour, An insulating urethane prepolymer containing an NCO group at the end was obtained. This was dissolved in a mixed solvent of methyl ethyl ketone (MEK) and toluene (1: 1 weight ratio) to obtain a solution containing 50% by weight of an insulating urethane prepolymer. 1 equivalent of 2 equivalents of the insulating urethane prepolymer containing the terminal NCO group from which dimethylol urea was obtained as a chain extender was added to the obtained insulating urethane prepolymer solution, and the mixture was reacted at 60 ° C. for 1 hour. To obtain a solution containing a one-component insulating polyurethane resin. Ion exchange water was added to the obtained insulating polyurethane resin-containing solution in a 1-fold amount, and the solution was dispersed in water. Next, the MEZ / toluene in the water dispersion was removed at 80 ° C. and 3 torr for 2 hours using a vacuum desolventizer with a cooling separator, and an aqueous polyurethane resin composition containing 53% by weight of a one-component insulating polyurethane resin was dispersed in the water dispersion. Got as.
サンプルは、得られた水分散体をテフロン（登録商標）容器に流し、２５℃６５％ＲＨで２４時間放置し、次いで８０℃２４時間乾燥して得た。
得られたサンプルについて、下記する耐熱処理及び耐湿熱処理を行い、これらの処理前後の体積固有抵抗値、硬度及び重量を測定した。結果を表３に示す。硬度および重量については処理前の値（初期値）に対する低下率として示す。表３及び４中、ＶＲは体積固有抵抗値を、ＷＴは初期値に対する重量の減少率を、ＨＡは初期値に対する硬さの減少率を示す。また、ポリオールＡ〜Ｇの構成及び物性を表５に示す。
The sample was obtained by flowing the obtained aqueous dispersion into a Teflon (registered trademark) container, leaving it at 25 ° C. and 65% RH for 24 hours, and then drying at 80 ° C. for 24 hours.
The obtained samples were subjected to the following heat treatment and moisture heat treatment, and the volume resistivity, hardness and weight before and after these treatments were measured. The results are shown in Table 3. About hardness and weight, it shows as a decreasing rate with respect to the value (initial value) before processing. In Tables 3 and 4, VR represents the volume resistivity value, WT represents the weight reduction rate relative to the initial value, and HA represents the hardness reduction rate relative to the initial value. In addition, Table 5 shows the configurations and physical properties of polyols A to G.
耐熱性処理
ヤマト科学（株）製のＤＮ−６２恒温槽中に得られたサンプルを１５０℃で２４時間放置する。
Heat resistance treatment The sample obtained in a DN-62 thermostatic bath manufactured by Yamato Scientific Co., Ltd. is left at 150 ° C. for 24 hours.
耐湿熱処理
株式会社平山製作所製プレッシャークッカー ＰＣ−２４２ＨＳ−Ａ中で得られたサンプルを１２１℃、１００％ＲＨ、２気圧の条件下で２４時間放置する。
Moisture-resistant heat treatment Pressure cooker manufactured by Hirayama Seisakusho Co., Ltd. A sample obtained in PC-242HS-A is allowed to stand under the conditions of 121 ° C., 100% RH and 2 atm for 24 hours.
実施例２〜２０
表１、２に示すポリオール、ポリイソシアネート及び鎖延長剤を使用して実施例１に準じて水系ポリウレタン樹脂組成物を得た。
得られた水系ポリウレタン樹脂組成物から、実施例１に準じてサンプルを得た。得られたサンプルの耐熱処理及び耐湿熱処理前後の体積固有抵抗値、硬度及び重量を測定した。結果を表３及び４に示す。
Examples 2-20
An aqueous polyurethane resin composition was obtained according to Example 1 using the polyol, polyisocyanate and chain extender shown in Tables 1 and 2.
A sample was obtained according to Example 1 from the obtained aqueous polyurethane resin composition. The obtained samples were measured for volume resistivity, hardness and weight before and after heat and moisture resistance heat treatment. The results are shown in Tables 3 and 4.
比較例１〜９
表６に示すポリオール、ポリイソシアネート及び鎖延長剤を使用して実施例１に準じて水系ポリウレタン樹脂組成物を得た。
得られた水系ポリウレタン樹脂組成物から、実施例１に準じてサンプルを得た。得られたサンプルの耐熱処理及び耐湿熱処理前後の体積固有抵抗値、硬度及び重量を測定した。結果を表７に示す。表７中、ＶＲは体積固有抵抗値を、ＷＴは初期値に対する重量の減少率を、ＨＡは初期値に対する硬さの減少率を示す。
Comparative Examples 1-9
An aqueous polyurethane resin composition was obtained according to Example 1 using the polyol, polyisocyanate and chain extender shown in Table 6.
A sample was obtained according to Example 1 from the obtained aqueous polyurethane resin composition. The obtained samples were measured for volume resistivity, hardness and weight before and after heat and moisture resistance heat treatment. The results are shown in Table 7. In Table 7, VR represents the volume resistivity value, WT represents the weight reduction rate relative to the initial value, and HA represents the hardness reduction rate relative to the initial value.
表３、４、７から明らかなように、酸素含有率が２０重量％以下及びヨウ素価が１５５以下のポリオールとポリイソシアネートとから得られた一液型絶縁性ポリウレタン樹脂の水系ポリウレタン樹脂組成物から得られた絶縁性硬化物は、１２１℃、１００％ＲＨ２気圧の条件下２４時間放置した後でも、１５０℃恒温槽中に２４時間放置した後でも、硬度及び重量の減少率を１０％以下に抑えることができた。 As apparent from Tables 3, 4 and 7, from an aqueous polyurethane resin composition of a one-component insulating polyurethane resin obtained from a polyol and a polyisocyanate having an oxygen content of 20% by weight or less and an iodine value of 155 or less. The obtained insulating cured product has a hardness and weight reduction rate of 10% or less even after being left for 24 hours under the conditions of 121 ° C. and 100% RH 2 atm, or after being left in a constant temperature bath at 150 ° C. for 24 hours. I was able to suppress it.
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