JP4004085B2 - Polyisocyanate composition having high emulsifiability and stability, and water-based coating composition containing the same - Google Patents

Polyisocyanate composition having high emulsifiability and stability, and water-based coating composition containing the same Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高乳化性ポリイソシアネート組成物、および水性ポリオールと高乳化性ポリイソシアネート組成物とからなる常温架橋型二液水系ウレタンコーティング組成物に関する。更に詳細には、本発明は、(a)脂肪族及び/又は脂環式ジイソシアネート及びそれらから誘導されるポリイソシアネートからなる群より選ばれる少なくとも1種のベースポリイソシアネートにノニオン性親水基が結合してなる親水性ポリイソシアネート、ならびに(b)実質的に水を含有しないイオン性界面活性剤からなる高い乳化性と安定性を有する新規なポリイソシアネート組成物に関する。本発明は又、主剤としての水性ポリオールと硬化剤としての上記の新規なポリイソシアネート組成物とを組合せてなる常温架橋型二液水系ウレタンコーティング組成物に関する。この水系コーティング組成物は、ポットライフに優れ、しかも耐水性などに優れた塗膜を形成することができ、主として建築用水系塗料、自動車用水系塗料、家庭用水系塗料、接着剤、建材、その他コーティング剤、シーリング剤として有用であり、その他、更に、インキビヒクルの架橋剤、注型成形における硬化剤、エラストマー等の樹脂成分、ウレタンフォーム等の架橋剤、繊維及び織物の処理剤として利用できるものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、揮発性有機化合物に関する指針が厳しくなり、アメリカ、ドイツ等ではすでに規制が行われている。従って、従来、有機溶剤を用いていた常温架橋型二液ウレタンコーティング組成物も水系化が望まれている。しかし、二液ウレタンコーティング組成物に硬化剤として用いられるポリイソシアネートは、水に分散しにくく、また水と反応し易く、反応すると二酸化炭素を発生するという問題点があった。
【0003】
そのため、特公昭55−7472号公報(米国特許第3,996,154号明細書)、特開平5−222150号公報(米国特許第5,252,696号明細書)には、高乳化性を持ったポリイソシアネートを得る方法として、ポリイソシアネート中にノニオン性の親水基を導入したポリイソシアネートが提案されている。また、特開平6−17004号公報には、ポリイソシアネートの分散性を向上させるために、ポリイソシアネートに乳化性を与える特定のカルボン酸基やスルホン酸基を導入した水系ポリオールを主剤として使用することが提案されている。また、特開平7−48429号公報(米国特許第5,373,050号明細書)、特開平7−113005号公報には、ポットライフを延ばすために、ノニオン性親水基と親油基を導入したポリイソシアネートが提案されている。
【0004】
しかしながら、上記に示した従来のポリイソシアネートは、親水成分として、ノニオン性親水基のみを用いているために、水分散状態でイソシアネート基と水との反応性が十分に抑えられず、且つポットライフが実用に耐えられるレベルに達してなく、さらにそのポリイソシアネートを架橋成分として用いたコーティング組成物の塗膜の耐水性が低いという欠点があった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、本発明の1つの目的は、水分散安定性に優れ、且つ水分散状態でポリイソシアネートの末端イソシアネート基と水との反応性が抑えられる高乳化性でしかも高安定性の新規なポリイソシアネート組成物を提供することにある。
本発明の他の1つの目的は、ポットライフに優れ、しかも耐水性に優れた塗膜を形成することのできる水系コーティング組成物を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、従来の高乳化性ポリイソシアネートの上記の諸問題を解決し、高乳化性を有し、しかも水分散状態でイソシアネート基と水との反応が抑えられるポリイソシアネートを開発すべく鋭意研究を行なった。その結果、(a)脂肪族及び/又は脂環式ジイソシアネート及びそれらから誘導されるポリイソシアネートからなる群より選ばれる少なくとも1種のベースポリイソシアネートにノニオン性親水基が結合してなる親水性ポリイソシアネート、ならびに(b)実質的に水を含有しないイオン性界面活性剤からなる新規なポリイソシアネート組成物が、水分散性に優れるのみならず、水分散状態でポリイソシアネートの末端イソシアネート基と水との反応が抑えられて高い安定性を示すことを意外にも知見した。更に、本発明者らは、この新規なポリイソシアネート組成物を硬化剤として、主剤としての水性ポリオールと組合わせた二液水系コーティング組成物は、ポットライフに優れ、しかも耐水性などに優れた塗膜を形成することができ、各種水系塗料、接着剤、建材、シーリング剤として極めて有用であることを知見した。本発明は、これらの新しい知見に基いてなされたものである。
【0007】
即ち、本発明の1つの態様によれば、
(a)脂肪族ジイソシアネート及び脂環族ジイソシアネートから選ばれる少なくとも1種のジイソシアネート、及びそれらから誘導される2個以上の末端イソシアネート基を有するポリイソシアネートからなる群より選ばれる少なくとも1種類のベースポリイソシアネート、及び該ベースポリイソシアネートに結合した平均数で5〜50個のエチレンオキサイド繰り返し単位を含有するノニオン性の親水基とからなる親水性ポリイソシアネートであって、該親水基が該ベースポリイソシアネートと該親水基の合計重量に対して2〜50重量%存在し、ならびに(b)成分(a)及び成分(b)の合計重量に対して0.5〜20重量%の実質的に水を含有しないイオン性界面活性剤、からなり、不揮発分含有量が実質的に100%の状態でのポリイソシアネート組成物について測定して、イソシアネート基含有率が7.9〜25重量%、重量平均分子量が350〜10000、粘度が50〜20000mPa.s(25℃)であり、二液水系コーティング組成物の硬化剤として用いる、ことを特徴とするポリイソシアネート組成物、
が提供される。
【0008】
本発明の他の1つの態様によれば、
(A)水酸価1〜300mgKOH/gを有するポリオールの水性溶液または水性エマルジョン、及び(B)上記のポリイソシアネート組成物からなり、成分(A)の水酸基に対する成分(B)のイソシアネート基の当量比(NCO/OH)が0.5〜5.0の範囲にあり、成分(A)及び成分(B)はそれぞれ別に提供され、使用時に混合されるように構成されている、ことを特徴とする水性コーティング組成物、
が提供される。
【0009】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明で使用する脂肪族ジイソシアネート及び脂環族ジイソシアネートの例としては、テトラメチレンジイソシアネート、ペンタメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、水添キシレンジイソシアネート、1,4−ジイソシアネートシクロヘキサン等が挙げられる。中でも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、水添キシレンジイソシアネートは、工業的に入手し易く好ましい。
【0010】
上記の脂肪族ジイソシアネート、脂環族ジイソシアネートおよびそれらのジイソシアネートから誘導される2個以上の末端イソシアネート基を有するポリイソシアネート類は、分子内に、ビウレット構造、イソシアヌレート構造、ウレタン構造、ウレトジオン構造及びアロファネート構造をそれぞれ有するポリイソシアネート類を包含する。
【0011】
本発明において、「ベースポリイソシアネート」なる用語は、脂肪族ジイソシアネート及び脂環族ジイソシアネートから選ばれる少くとも1種のジイソシアネート、及び該少なくとも1種のジイソシアネートから誘導される2個以上の末端イソシアネート基を有するポリイソシアネートからなる群より選ばれるポリイソシアネートそのものであって、ノニオン性親水基が結合されていないものを意味する。
【0012】
上記のビウレット構造、イソシアヌレート構造、ウレタン構造、ウレトジオン構造及びアロファネート構造をそれぞれ有するポリイソシアネート類をジイソシアネートから製造する方法については、例えば、特公昭64−10023号公報、特開平58−38713号公報、特公昭63−89574号公報、特開平6−95041号公報、特開平4−306218号公報、特願平6−133321号及び米国特許3,124,605号明細書を参考にすることができる。ビウレット構造を有するものは接着性に優れており、イソシアヌレート構造を有するものは耐候性に優れており、長い側鎖を有するアルコールを用いたウレタン構造を有するものは弾性及び伸展性に優れており、ウレトジオン構造あるいはアロファネート構造を有するものは低粘度であるという特徴を有している。
【0013】
本発明のポリイソシアネート組成物の(a)成分である親水性ポリイソシアネートは、上記した脂肪族ジイソシアネート及び脂環族ジイソシアネートから選ばれる少くとも1種のジイソシアネート、及び該少なくとも1種のジイソシアネートから誘導される2個以上の末端イソシアネート基を有するポリイソシアネートからなる群より選ばれる少なくとも1種のベースポリイソシアネートに平均数で5〜50個のエチレンオキサイド繰り返し単位を含有するノニオン性の親水基を、該ベースポリイソシアネートと該親水基の合計重量に対して2〜50重量%結合してなる。
【0014】
平均数で5〜50個のエチレンオキサイド繰り返し単位を含有するノニオン性の親水基は、ポリ(C1 −C20アルキレン)オキサイドモノアルキルエーテルアルコール中に平均数が5〜50個のエチレンオキサイド繰り返し単位を含む化合物から誘導される基であり、ポリエチレングリコールモノエチルエーテル等のポリエチレングリコールモノ(C1 −C20アルキル)エーテルや、エチレンオキサイド繰り返し単位の間あるいは片端あるいは両端にポリプロピレンオキサイドやポリテトラメチレンオキサイド等が付加し、それらの水酸基の一つがアルキルエーテル化された化合物や、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイド或いはテトラヒドロフラン等がランダム重合され、それらの水酸基の一つが(C1 −C20アルキル)エーテル化された化合物を挙げることができるが、工業的に入手の容易さから平均数が5〜50個のエチレンオキサイド繰り返し単位を含むポリエチレングリコールモノメチルエーテルから誘導される基がもっとも適当である。エチレンオキサイド繰り返し単位の平均数が5個未満では、高乳化能を発現することが出来ないため好ましくない。50個を越えると親水性ポリイソシアネートの結晶性が高くなり、固体になりやすくなるために好ましくない。
【0015】
本発明ポリイソシアネート組成物の(a)成分である親水性ポリイソシアネートに結合している親水基の量は、ベースポリイソシアネート及び親水基の合計量に対して2〜50重量%である。2重量%未満では、界面張力を下げる効果が十分でなく、高乳化能を発現することが出来ないため好ましくない。50重量%を越えると、本発明の高乳化性ポリイソシアネート組成物の親水性が高すぎるために、水分散時のイソシアネート基と水との反応が抑えられず好ましくない。なお、ベースポリイソシアネート中に親水基を導入する方法は、ベースポリイソシアネートに含まれる末端イソシアネート基と、上記のポリエチレングリコールモノメチルエーテルのような親水基を与える化合物とを反応させる方法である。より具体的には、例えば、上記したベースポリイソシアネートとポリアルキレンオキサイドモノアルキルエーテルアルコールを混合させて、通常のウレタン化反応を行えばよい。ウレタン化反応の反応条件などについては、例えば、特公昭64−10023号公報、特開平58−38713号公報及び特公昭63−89574号公報を参照することができる。
【0016】
本発明の新規な高乳化性ポリイソシアネート組成物は、上記の(a)成分としての親水性ポリイソシアネートに、(b)成分として実質的に水を含有しないイオン性界面活性剤を、(a)成分及び(b)成分の合計重量に対して、0.5〜20重量%混合させることによって得ることができる。また、ここでいう実質的に水を含有しないとは、混合したイオン性界面活性剤(b)に含まれる水と親水性ポリイソシアネート(a)に含まれる末端イソシアネート基とが反応して、発泡、白濁、及び粘度上昇が起こらない程度にまで水を除去してある状態を意味し、実際には、イオン性界面活性剤の重量に対して1重量%以下である。
【0017】
実質的に水を含有しないイオン性界面活性剤は、水を含んだイオン性界面活性剤にイオン性界面活性剤を溶解することができる高沸点の有機溶剤、例えば、ポリエチレングリコールモノメチルエーテルの様なポリアルキレンオキサイドモノアルキルエーテルアルコールや、トリエチレングリコールジメチルエーテルやジエチレングリコールジエチルエーテルの様なポリアルキレンオキサイドジアルキルエーテル等を混合し、加熱等によって水を留去することにより得られる。水を含んだイオン性界面活性剤を、親水性ポリイソシアネート(a)に混合すると、上記したように水と親水性ポリイソシアネートに含まれる末端イソシアネート基が反応し、発泡、白濁、及び粘度上昇が起こるために好ましくない。また、水を含んだイオン性界面活性剤に高沸点の有機溶剤を混合せずに水を留去すると、イオン性界面活性剤が固体となり、上記の親水性ポリイソシアネートへ(a)の溶解が困難となるため好ましくない。
【0018】
イオン性界面活性剤としてアニオン性のもの或いはカチオン性のものを用いるかは、本発明のポリイソシアネート組成物〔(B)成分〕を水性コーティング組成物に調製する時に主剤として用いるポリオール水溶液または水性ポリオールエマルジョン〔(A)成分〕(以下、屡々両者を単に「水性ポリオール」と言う)の種類によって決定することができる。即ち、水性ポリオールに用いられているポリオールは、水への溶解性、あるいは分散性を持たせるために、カルボン酸やスルホン酸等の酸成分を分子中に組み込み、水酸化ナトリウムやアンモニア等のアルカリ成分で中和することができるが、このようにして得た水性ポリオールを、水性コーティング組成物の(A)成分として使用する場合にはアニオン性界面活性剤を使用することが適当である。
【0019】
上記のような水性ポリオールを用いる際にカチオン界面活性剤を使用すると、水性ポリオールと高乳化性ポリイソシアネート組成物が凝集物を生成するおそれがあるため適当ではない。逆に、水性ポリオールの分子中にアミン等のアルカリ成分を組み込んで、塩酸等の酸成分で中和した水性ポリオールを用いる場合には、カチオン界面活性剤を使用することが適当である。水性ポリオールを中和しないで用いる場合にはどちらを用いても良い。
【0020】
アニオン性界面活性剤としては、カルボキシレート型、サルフェート型、スルホネート型、ホスフェート型が適しており、例えば、(C1 −C20アルキル)ベンゼンスルホン酸アンモニウム、(C1 −C20アルキル)ジサルフェートナトリウム、アルキルジフェニルエーテルジスルホネートナトリウム、ジ(C1 −C20アルキル)スルホコハク酸ナトリウム、ポリオキシエチレンC6 −C30アリールエーテルスルホン酸ナトリウム、ポリオキシエチレンC6 −C30アリールエーテルスルホン酸アンモニウム等が挙げられる。
カチオン性の界面活性剤の例としては、四級アンモニウム塩、ピリジニウム塩、イミダゾリニウム塩が適しており、例えばC1 −C20アルキルトリメチルアンモニウムブロマイド、C1 −C20アルキルピリジニウムブロマイド、イミダゾリニウムラウレートを挙げることができる。
【0021】
イオン性界面活性剤(b)の親水性ポリイソシアネート(a)への添加量が、0.5重量%未満では、イオン性界面活性剤を混合することによる水分散安定性の効果が発現されないため適当ではない。20重量%を越えると、分散粒子径が小さくなりすぎるために、本発明の高乳化性ポリイソシアネート組成物と水性ポリオールから調製される水系コーティング組成物のポットライフが短くなり、更に高乳化性ポリイソシアネート組成物中に架橋に関与しない成分が増えすぎるために、水系コーティング組成物より形成される被覆物の脆弱化を引き起こすことがあり好ましくない。
【0022】
本発明の高乳化性ポリイソシアネート組成物は、ノニオン性の親水基とイオン性界面活性剤を併用することによって、水分散安定性に優れ、しかも高い安定性を有していて長いポットライフを達成することができる。この理由はまだ明らかにされていないが、本発明の高乳化性ポリイソシアネート組成物と水系ポリオールから水系コーティング組成物を調製した際に、水分散状態で生成するポリイソシアネート油滴と水の界面にイオン性界面活性剤が位置し、該イオン性界面活性剤に対してポリイソシアネート油滴側にノニオン性の親水基が配列した二重の保護膜を生成し、そしてイソシアネート基はポリイソシアネート油滴の内側に位置している構造をとるのが、その理由であると考えられる。
因みに、特公昭55−7472号公報、特開平5−222150号公報、特開平6−17004号公報、特開平7−48429号公報、特開平7−113005号公報では、ノニオン性親水基だけが使用されているので、上記のようなユニークな二重保護膜構造は形成されていない。
【0023】
ノニオン性親水基をポリイソシアネート中に導入するだけであると、得られる親水性ポリイソシアネート組成物の水への分散性を向上させるには効果的であるが、該組成物から調製される水系コーティング組成物は実用に耐えられるポットライフを達成することができない。これは、ノニオン性の親水基だけでは、ポリイソシアネート油滴と水の界面にノニオン性の親水基の一重の保護膜しかないことと、その保護膜がノニオン性の親水基だけでは十分に界面に配列することができないため、親水性ポリイソシアネートの水分散時にポリイソシアネート油滴の中に水の侵入を許し、水とイソシアネート基の反応が開始し、短時間のうちに親水性ポリイソシアネートの末端イソシアネート基の残存率が低下するためであると考えられる。
また、ノニオン性親水基を導入していないポリイソシアネートにイオン性界面活性剤を混合するだけでは、水への分散性が劣るため、本発明の高乳化性ポリイソシアネート組成物のような水分散安定性を達成することができない。
【0024】
本発明の高乳化性ポリイソシアネート組成物の最も重要な特徴は、ノニオン性親水基とイオン性界面活性剤を併用したことにある。このメカニズムについては、前述したように、ノニオン性の親水基とイオン性界面活性剤の相互作用によって、本発明の高乳化性ポリイソシアネートの水分散時に、ポリイソシアネート油滴と水の界面にイオン性界面活性剤とノニオン性親水基の二重の保護膜が形成されると考えられ、この強固な保護膜によってイソシアネート油滴中への水の侵入を防ぎ、ポリイソシアネート油滴内のポリイソシアネート基を水から守ることができると考えられる。
【0025】
本発明の高乳化性ポリイソシアネート組成物は実質的に水を含まないイオン性界面活性剤を含有しているが、それとは異なって、ノニオン性の親水基だけを導入したポリイソシアネートを、イオン性界面活性剤を添加した水に分散させた系では、それから調製される水系ウレタンコーティング組成物は長いポットライフを達成することができない。これは、このような系においては、ポリイソシアネート油滴を生成する際にイオン界面活性剤の周りに配位した水をポリイソシアネート油滴内部に抱き込んでしまうために、水とイソシアネート基の反応が開始し、短時間のうちにポリイソシアネートの末端イソシアネート基の残存率が低下するためであると考えられる。
【0026】
本発明の高乳化性ポリイソシアネート組成物は、不揮発分含量が実質的に100%である状態でのポリイソシアネート組成物について測定して、イソシアネート基含有率が3〜25重量%、重量平均分子量が350〜10,000、粘度が50〜20,000mPa・s(25℃)であることが好ましい。
本発明においてポリイソシアネート組成物の不揮発分が実質的に100%である状態とは、高乳化性ポリイソシアネート組成物中に実質的に溶剤等の揮発成分を含んでいない状態を意味し、高乳化性ポリイソシアネート中に揮発成分が1%以下の状態をいう。
【0027】
本発明の高乳化性ポリイソシアネート組成物中のイソシアネート基含有率は、ポリイソシアネート組成物の不揮発分含量が実質的に100%の状態で3〜25重量%であることが好ましい。3重量%未満では、高乳化性ポリイソシアネート組成物と水系ポリオールとから水系コーティング組成物に調製した時、コーティング組成物中の架橋点が少なくなり、硬化速度の低下や、コーティング組成物から形成される被覆物の脆弱化を引き起こす欠点を有する。また、高乳化性ポリイソシアネート組成物のイソシアネート基含有率が25重量%を超すと、ポリイソシアネート組成物における親水基の導入量が少なくなり、ポリイソシアネート組成物の水分散性が低くなる恐れがある。
【0028】
また、本発明の高乳化性ポリイソシアネート組成物の粘度は、不揮発分が実質的に100%の状態で50〜20,000mPa・s(25℃)であることが好ましい。20,000mPa・sを越えると水への分散が困難となるために適当ではない。水への分散を考えると粘度は低いほど望ましいが、50mPa・s未満では、架橋能力の低いジイソシアネートを大量に含んでしまうことを意味し、好ましくない。
【0029】
また、本発明の高乳化性ポリイソシアネート組成物の重量平均分子量は、350〜10,000である。重量平均分子量が350未満であると十分な水分散性を得るために必要な量の親水基を導入することができなくなる可能性がある。10,000を超えると高乳化性ポリイソシアネート組成物の粘度が高くなり、水への分散が困難となるために適当ではない。
【0030】
本発明の高乳化性ポリイソシアネート組成物は、該ポリイソシアネート組成物を、水に対して40:60の重量比で、水と混合した混合物を600rpmで10分間撹拌して得られる水分散体を、20℃で6時間放置した時、未反応イソシアネート基の残存率が50%以上であることが好ましい。50%未満では、水性コーティング組成物としたときのポットライフが短くなり、更にそれから形成される被覆物の耐水性が低下し、被覆物が脆弱となるため好ましくない。本発明において、50%以上という高い未反応イソシアネート基の残存率を達成できるのは、前述したように、導入した親水基成分と混合したイオン性界面活性剤成分の相互効果によって末端イソシアネート基と水の反応を抑制することができるからである。なお、上記に述べた水分散体では、高乳化性ポリイソシアネート組成物はO/W型で水に分散されている。
【0031】
本発明の高乳化性ポリイソシアネート組成物は、高い水分散性と高い安定性を有している。本発明でいう水分散性と安定性とは、上記の方法で水分散した高乳化性ポリイソシアネート組成物の油滴の分散保持性と、水中における末端イソシアネート基の安定性のことである。本発明の高乳化性ポリイソシアネート組成物は水分散した状態で、20℃8時間放置しても全く沈殿がみられず、20℃6時間放置した時未反応イソシアネート基の残存率が50%以上である。これもまた、導入した親水基成分と、併用したイオン性界面活性剤との相互効果によって達成される。
次に本発明の高乳化性ポリイソシアネート組成物の製法について述べる。
【0032】
本発明の高乳化性ポリイソシアネート組成物は、上記の脂肪族及び/または脂環族ジイソシアネート及びそれから得られるポリイソシアネートよりなる群から選ばれるベースポリイソシアネートに、ポリアルキレンオキサイドモノアルキルエーテルアルコールなどのノニオン性親水基を与える化合物を加え、40〜200℃で数分〜数日間ウレタン化反応を行い、その後実質的に水を含有しないイオン性界面活性剤を加えることによって得ることができる。水を含有しないイオン性界面活性剤を得る際に、高沸点の有機溶剤としてノニオン性親水基を与える化合物としても作用する化合物、例えばポリアルキレンオキサイドモノアルキルエーテルアルコール、を使用する場合には、ポリアルキレンオキサイドモノアルキルエーテルアルコールとイオン性界面活性剤の混合物を加熱してイオン性界面活性剤の脱水処理を行った後、得られる混合物を上記のベースポリイソシアネート化合物に加え、ウレタン化反応を行うことによって得ることもできる。
【0033】
また、本発明の高乳化性ポリイソシアネート組成物は、脂肪族及び/または脂環族ジイソシアネートに、分子内にビウレット構造、イソシアヌレート構造、ウレタン構造、ウレトジオン構造、アロファネート構造等の目的とする構造を得る反応を行う前、あるいは反応中、あるいは反応後に、ポリアルキレンオキサイドモノアルキルエーテルアルコールを加えてジイソシアネート結合した親水基を形成するためのウレタン化反応を行なってその後水を実質的に含まないイオン性界面活性剤を加えるか、或いはポリアルキレンオキサイドモノアルキルエーテルアルコールと水を実質的に含まないイオン性界面活性剤の混合物を加え、必要に応じてウレタン化反応を更に行い、必要に応じて未反応の脂肪族及び/または脂環族ジイソシアネートを留去することによって得ることができる。
【0034】
本発明の高乳化性ポリイソシアネート組成物は、有機溶剤を添加して使用することもできる。有機溶剤を混合した高乳化性ポリイソシアネート組成物は、粘度が低くなるため、水分散性が向上し、さらに水分散時のイソシアネート基の残存率が高くなり、ポットライフが長くなるという効果がある。この場合、有機溶剤はイソシアネート基と反応する官能基を有していないことが必要である。また、有機溶剤は本発明の高乳化性ポリイソシアネート組成物と相溶する事が必要である。このような有機溶剤の例としては、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸イソプロピル、酢酸ブチル、酢酸イソブチル、酢酸ペンチル、メトキシプロピルアセテート、3−メトキシブチルアセテート、2−エチルブチルアセテート、2−エチルヘキシルアセテート、酢酸シクロヘキシル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸ブチル、酪酸ブチル、アジピン酸ジオクチル、グルタル酸ジイソプロピル等のエステル化合物;ジイソプロピルエーテル、ジブチルエーテル、ジオキサン、ジエトキシエタン等のエーテル化合物;2−ペンタノン、3−ペンタノン、2−ヘキサノン、メチルイソブチルケトン、2−ヘプタノン,4−ヘプタノン、ジイソブチルケトン、イソホロン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン等のケトン化合物;ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、ブチルベンゼン,p−シメン等の芳香族化合物;ジエチレングリコールジメチルエーテルやジエチレングリコールジエチルエーテルやトリエチレングリコールジメチルエーテル等のポリエチレングリコールジアルキルエーテル化合物;及びジエチレングリコールジアセテート等のポリエチレングリコールジカルボキシレート系化合物を挙げることができる。
【0035】
本発明の高乳化性ポリイソシアネート組成物に添加する有機溶剤の添加量は、該ポリイソシアネート組成物及び該有機溶媒の合計量に対して1〜50重量%であることが好ましい。1重量%未満では有機溶剤を混合するメリット、即ち水分散性の向上やポットライフの延長効果がみられないため好ましくない。50重量%を超えると、高乳化性ポリイソシアネート組成物から水系コーティング組成物を調製した際に、水系コーティング組成物の中に占める揮発性有機化合物の量が多くなるために好ましくない。
【0036】
また、前記したように、本発明の他の1つの態様によれば、(A)成分としての水酸価1〜300mgKOH/gの水性ポリオールと、(B)成分としての前記の高乳化性ポリイソシアネート組成物とを、イソシアネート基/水酸基の当量比が0.5〜5.0の範囲で配合してなる水系コーティング組成物が提供される。
本発明で使用されるポリオールとは、水溶性ポリオール、或いは水分散性ポリオールであって、それぞれ、ポリオール水溶液又はポリオール水性エマルジョンとして用いられる。
水溶性ポリオールは水酸基を有する水に可溶な樹脂であって、該水溶性ポリオール樹脂は合成水溶性高分子及び天然水溶性高分子に分類することができる。
【0037】
合成水溶性高分子の例としては、例えば、(メタ)アクリル酸C1 〜C12アルキルエステルと、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチルエステル及び(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシプロピルエステル等から選ばれる少なくとも1種の水酸基成分とを必須成分とし、更に場合によっては(メタ)アクリル酸、スチレン、アクリルニトリル、アクリルアミド等の不飽和化合物の中から選ばれる少なくとも1種の不飽和化合物をコモノマーとするコポリマーについて、残存するカルボン酸の一部又は全部を水酸化ナトリウムやアンモニア等のアルカリ成分で中和した(メタ)アクリル酸エステル系樹脂;フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、マレイン酸、フマル酸、コハク酸、アジピン酸、セバチン酸等及びそれらの無水物等の多塩基酸の中から選ばれる少なくとも1種の多塩基酸を(ポリ)エチレングリコール、(ポリ)プロピレングリコール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリット、ソルビトール等の多価アルコールの中から選ばれる少なくとも1種の多価アルコールでエステル化して得られたポリエステル系樹脂に残存する多塩基酸の一部又は全部を水酸化ナトリウムやアンモニア等のアルカリ成分で中和したポリエステル系樹脂;芳香族、脂肪族または脂環族ジイソシアネート或いはそれから誘導されるイソシアネートオリゴマーと、(ポリ)エチレングリコール、(ポリ)プロピレングリコール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリット、ソルビトール等の多価アルコール、或いはビスヒドロキシメチルプロピオン酸、ヒドロキシ酢酸等のヒドロキシカルボン酸の中から選ばれた少なくとも1種以上のアルコール化合物とをウレタン化反応に付し、生成樹脂に残存するカルボン酸の一部又は全部を水酸化ナトリウムやアンモニア等のアルカリ成分で中和したポリウレタン系樹脂;酢酸ビニルと、水酸基成分として(メタ)アクリル酸 2−ヒドロキシエチルエステル、(メタ)アクリル酸 2−ヒドロキシプロピルエステル等の少なくとも1種とを必須成分とし、更に場合によっては(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸C1 〜C12アルキルエステル、スチレン等の不飽和化合物の中から選ばれる少なくとも1種の不飽和化合物をコモノマーとするコポリマーについて、残存するカルボン酸の一部又は全部を中和した酢酸ビニル系樹脂;エピクロロヒドリンと多価フェノールの縮合物等のエポキシ系樹脂;ポリエチレングリコール、或いはエチレンオキサイドの繰り返し単位の間、片端、又は両端にポリプロピレンオキサイド、ポリテトラメチレンオキサイド等が付加した化合物、またはエチレンオキサイドとプロピレンオキサイド或いはテトラヒドロフラン等がランダム重合された化合物等のポリアルキレンオキサイドポリオール系樹脂;ポリビニルアルコール、或いはポリビニルアルコールの水酸基の一部をカルボン酸、スルホン酸化合物でエステル化した合成高分子を挙げることができる。
【0038】
天然水溶性高分子の例としては、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、可溶性でん粉等の天然水溶性高分子を挙げることができる。
水分散性ポリオールとしては、水酸基を有する水に分散可能である樹脂であって、例えば、塩化ビニリデンと、水酸基成分として(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチルエステル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシプロピルエステル等の少なくとも1種を必須成分とし、更に場合によってはアクリロニトリル、塩化ビニル、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸アルキル(C1 〜C12)エステル等の不飽和化合物から選ばれる少なくとも1種の不飽和化合物と共に、乳化重合してコポリマーとし、残存するカルボン酸の一部又は全部を中和したポリ塩化ビニリデン系ポリオール;塩化ビニルと、水酸基成分としての(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチルエステル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシプロピルエステル等の少なくとも1種とを必須成分とし、更に場合によってはアクリロニトリル、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸(C1 〜C12)アルキルエステル、アクリルアミド等の不飽和化合物から選ばれる少なくとも1種の不飽和化合物と共に、乳化重合してコポリマーとし、残存するカルボン酸の一部又は全部を中和したポリ塩化ビニル系ポリオール;酢酸ビニルをポリビニルアルコール水溶液中で触媒を加えて乳化重合した酢酸ビニル系ポリオール;芳香族、脂肪族及び/又は脂環族ジイソシアネート或いはそれから誘導されるイソシアネートオリゴマーと、(ポリ)エチレングリコール、(ポリ)プロピレングリコール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリット、ソルビトール等の多価アルコール、或いはビスヒドロキシプロピオン酸、ヒドロキシ酢酸等のヒドロキシカルボン酸の中から選ばれた少なくとも1種以上のアルコール化合物とをウレタン化反応に付し、残存するカルボン酸の一部又は全部を中和したウレタン系ポリオール;(メタ)アクリル酸C1 〜C12アルキルエステルと、水酸基成分としての(メタ)アクリル酸−2−ヒドロキシエチルエステル、(メタ)アクリル酸−2−ヒドロキシプロピルエステル等の少なくとも1種とを必須成分とし、更に場合によっては(メタ)アクリル酸、スチレン、アクリルアミド等の不飽和化合物の中から選ばれる少なくとも1種の不飽和化合物をコモノマーとするコポリマーの残存するカルボン酸の一部又は全部を中和したアクリレート系ポリオール;フッ化ビニリデン、フッ化ビニル、クロロトリフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン、(メタ)アクリル酸フルオロ(C1 −C12アルキル)エステル等のフッ素含有不飽和化合物の少なくとも1種と、水酸基成分としての(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチルエステル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシプロピルエステル等の少なくとも1種とを必須成分とし、更に場合によっては(メタ)アクリル酸C1 −C12アルキルエステル、(メタ)アクリル酸、エチルビニルエーテル、ヒドロキシブチルビニルエーテル、及びスチレン等の不飽和化合物の中から選ばれる少なくとも1種の化合物をコモノマーとするコポリマーの残存するカルボン酸の一部又は全部を中和したフッ素共重合体系ポリオール;スチレン及びブタジエンと、水酸基成分としての(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチルエステル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシプロピルエステル等の少なくとも1種を必須成分とし、更に場合によっては(メタ)アクリル酸、アクリロニトリル、アクリルアミド等の不飽和化合物の中から選ばれる少なくとも1種の不飽和化合物をコモノマーとするコポリマーの残存するカルボン酸の一部又は全部を中和したスチレン−ブタジエン共重合体系ポリオール;末端に水酸基及びカルボキシル基を有し、カルボキシル基の一部又は全部を中和したポリブタジエン系ポリオール;及び上記のアクリレート系ポリオールとウレタン系ポリオールがコア−シェル構造を形成してなるウレタンアクリレート系ポリオールを挙げることができる。
【0039】
水系ポリオールエマルジョンのポリオールの平均粒子径は、0.01〜1.0μmである。0.01μm未満では、水系ポリオールエマルジョンの粘度が上昇し、低い不揮発分濃度での使用に限定されるため好ましくない。1.0μmを越えると、水系ポリオールエマルジョンの水分散の安定性が悪くなるため好ましくない。
【0040】
本発明で使用するポリオールの水酸価は、1〜300mgKOH/gである。1mgKOH/g未満では、コーティング組成物中の架橋点が少なくなり、水性コーティング組成物の硬化速度の低下や、それから形成される被覆物の脆弱化を引き起こすため好ましくない。300mgKOH/gを超えると逆に架橋点が多すぎるために、被覆物が、堅くなり過ぎ脆くなるために好ましくない。
【0041】
本発明では、(A)成分の水性ポリオールと(B)成分の高乳化性ポリイソシアネート組成物のイソシアネート基/水酸基の当量比は、0.5〜5.0、好ましくは、1.0〜3.0である。0.5未満では、コーティング組成物中の架橋点が少なくなり、水性コーティング組成物の硬化速度の低下や、それから形成される被覆物の脆弱化を引き起こすため好ましくない。5.0を超えると、被覆物が堅くなり過ぎ脆くなるため好ましくない。
上記(A)成分である水性ポリオールにおける水の量は、ポリオールと水、及び場合によっては有機溶剤との合計重量に対して5−90重量%である。
【0042】
又、該(A)成分には有機溶剤を含有する場合があり、ここに用いる溶剤としては、ベンゼン、トルエン、キシレン、クロロベンゼンのような芳香族炭化水素類、メタノール、エタノール、i−プロパノール、n−ブタノール、n−ヘキサノール、2−エチルヘキサノール等のアルコール化合物、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン化合物、酢酸エチル、酢酸−n−ブチル、エチルグリコールアセテート、メトキシプロピルアセテート、イソ酢酸−3−ヒドロキシ−2、2、4−トリメチルペンチル等のエステル化合物、ブチルグリコール、テトラヒドロフラン、ジオキサン、エチルグリコールエーテル等のエーテル類等を挙げることができる。
【0043】
該(A)成分である水性ポリオールに有機溶剤が含まれる場合には、有機溶剤の量は、ポリオール、水及び有機溶剤との合計重量に対して50重量%までである。
上記(A)成分と(B)成分の配合された水系コーティング組成物は、ポットライフが20℃で6時間以上であることが好ましい。ポットライフとは、水系コーティング組成物に顕著な粘度上昇、ならびに発泡が認められない時間をいう。6時間未満では実用に耐えることが出来るとはいえない。この長いポットライフは、導入したノニオン性親水基と共存するイオン性界面活性剤の相互作用によって達成できる。
【0044】
また、上記水系コーティング組成物を塗工した厚さが40μmの新鮮塗膜を、20℃、相対湿度(RH)65%で、24時間放置した時、塗膜のゲル分率は、50%以上であることが好ましい。50%未満では、耐水性に劣るため好ましくない。ゲル分率50%以上の塗膜が達成できるのは、高乳化性ポリイソシアネート組成物の水分散時において水とイソシアネート基の反応が抑制されるためである。
本発明の高乳化性ポリイソシアネート組成物、及び水系コーティング組成物には、必要に応じて、顔料、分散安定剤、粘度調整剤、レベリング剤、光安定剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、充填剤、可塑剤、潤滑剤、硬化促進触媒等を添加することが出来る。
【0045】
本発明の高乳化性ポリイソシアネート組成物は、水分散性に優れるのみならず、水分散状態でポリイソシアネートの末端イソシアネート基と水との反応が抑えられて高い安定性を示す。更に、主剤としての水性ポリオールと硬化剤としての上記のポリイソシアネート組成物とを組合せてなる常温架橋型二液水系ウレタンコーティング組成物は、ポットライフに優れ、しかも耐水性などに優れた塗膜を形成することができる。従って、このような水系コーティング組成物は、主として建築用水系塗料、自動車用水系塗料、家庭用水系塗料、接着剤、建材、その他コーティング剤、シーリング剤として有用であり、その他、更に、インキビヒクルの架橋剤、注型成形における硬化剤、エラストマー等の樹脂成分、ウレタンフォーム等の架橋剤、繊維及び織物の処理剤として利用できる。
【0046】
【発明の実施の形態】
以下に挙げる実施例及び比較例により本発明を更に詳細に説明する。
以下の実施例及び比較例において種々の特性は、次の方法により測定した。
(1)イソシアネート基含有率の測定:
イソシアネート基含有率は、ポリイソシアネート組成物に含有されるイソシアネート基の含有率(重量%)と定義される。
イソシアネート基含有率は、試料とする該ポリイソシアネート組成物約2gを精秤し、20mlのトルエンと2規定のn−ジブチルアミンのトルエン溶液を20ml加え、室温で15分放置後、1規定の塩酸を用いて逆滴定を行い、以下の式より求めた。なお、指示薬は、ブロモクレゾールグリーン指示薬を用いた。
イソシアネート基含有率(重量%)=(ブランク滴定量−試料滴定量)×42/[試料重量(g)×1,000]×100%。
但し、ブランク滴定量は、該ポリイソシアネート組成物を入れないで上記操作をしたときの滴定量である。
【0047】
(2)ノニオン性親水基含有率の測定:
ノニオン性親水基含有率は、高乳化性ポリイソシアネート組成物中の親水性ポリイソシアネート〔(a)成分;エチレンオキサイド繰り返し単位を有するノニオン性親水基が結合してなるベースポリイソシアネート〕のノニオン性親水基含有率(重量%)と定義される。ノニオン性親水基含有率の測定は、まず、高乳化性ポリイソシアネート組成物サンプルについて赤外吸収スペクトルの吸収ピーク(エーテル基に基づく波数1,100cm-1)の強度測定を行ない、高乳化性ポリイソシアネート組成物中のノニオン性親水基の重量(X)を求める。一方、該高乳化性ポリイソシアネート組成物単位中のイオン性界面活性剤の重量(Y)は、液体クロマトグラフィーを用いて測定する。サンプルの高乳化性ポリイソシアネート組成物の重量をZとすると、次の式で計算することができる。

Figure 0004004085
【0048】
(3)ポリオールの水酸価の測定:
水酸価は、ポリオール1g中に含まれる遊離のOH基をアセチル化するために必要な酢酸を中和するのに要するKOHの量(mg)と定義される。
水酸価の測定は、JIS−K0070に準じて行う。
(4)ポリオールの酸価の測定:
酸価は、ポリオール1g中に含まれる遊離脂肪酸を中和するのに要するKOHの量(mg)と定義される。
酸価の測定は、JIS−K0070に準じて行う。
【0049】
(5)不揮発分の測定:
本発明において、「不揮発分」なる用語は、ノニオン性親水基を生成する化合物(ポリエチレングリコールモノメチルエーテル等)、イオン性界面活性剤、水性ポリオール、及び高乳化性ポリイソシアネート組成物に関連して用いる。
不揮発分(重量)は、試料約1.5gを精秤し、常圧で105℃1時間加熱し、加熱後の残量(重量)と定義される。
(6)高乳化性ポリイソシアネート組成物の粘度の測定:
粘度は、25℃において測定される粘度(mPa・s)と定義される。
粘度の測定は、デジタル粘度計(日本国、東京計器株式会社DVM−B型)により25℃、60rpmで行う。
【0050】
(7)高乳化性ポリイソシアネート組成物の重量平均分子量の測定:
測定に供する試料は、該ポリイソシアネート組成物をテトラヒドロフラン(THF)溶液(濃度0.25重量%溶液)にして用いる。
重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用いて求めた。なお、GPCは重量平均分子量2,000未満の場合は(カラム:東ソー(株)製G1000HXL、G2000HXL、G3000HXL、キャリアー:THF、検出方法:示差屈折計、データ処理器:東ソー(株)製CP−8000)で、重量平均分子量2000以上の場合は(カラム:東ソー(株)製G2000HXL、G4000HXL、G5000HXL、キャリアー:THF、検出方法:示差屈折計、データ処理器:東ソー(株)製Chromatocoder21)を用いて測定した。
【0051】
(8)高乳化性ポリイソシアネート組成物の水分散性の評価:
水分散性は、高乳化性ポリイソシアネート組成物と水をそれぞれ、40:60の重量比で混合し、600rpmで10分間撹拌して調製した水分散液(O/W型)を20℃で8時間放置し、その時の分散状態を目視により評価した。全く沈澱がみられない場合を、水分散性が良好であるとした。
(9)水性ポリオールエマルジョン中のポリオールの平均粒子径の測定:
平均粒子径は、マイクロトラックUPA粒度分析計(米国、Leeds+Northrup社製:粒度分布計)を用いて測定した。
【0052】
(10)ゲル分率の測定:
ゲル分率とは、水性ポリオールエマルジョンに高乳化性ポリイソシアネート組成物を所定量添加し、600rpmで10分間攪拌して調製した水系コーティング組成物を、20℃、相対湿度(RH)65%で24時間硬化させて得られる塗膜のゲル分率と定義する。ゲル分率は、硬化させて得られた塗膜約0.1gを20℃のアセトン50gにより24時間抽出して以下の式より求めた。
ゲル分率=(塗膜を24時間アセトン抽出したときの
固形分残存量/塗膜重量)×100(%)
【0053】
(実施例1)
ポリエチレングリコールモノメチルエーテル(ノニオン性親水基形成用化合物、MPG−081、不揮発分100重量%、エチレンオキサイド繰り返し単位の平均数=15.2個、日本乳化剤(株)製)とアルキルベンゼンスルホン酸アンモニウム(イオン性界面活性剤、ニューコール210、不揮発分50重量%、日本乳化剤(株)製)を不揮発分重量比で3:1になるように混合し、120℃、20Torrで減圧蒸留によってニューコール210の揮発分〔水及び溶剤(メタノール)〕を除いた。ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)系ビウレットタイプポリイソシアネート(デュラネート24A−100、旭化成工業(株)製)(ベースポリイソシアネート)1,000gと上記より得られたポリエチレングリコールモノメチルエーテルとアルキルベンゼンスルホン酸アンモニウムの混合物200gを混ぜ、90℃で2時間ウレタン化反応を行った。得られた高乳化性ポリイソシアネート組成物は、淡黄色液体であり、ノニオン性の親水基は13.0重量%、イオン性界面活性剤は4.2重量%、イソシアネート基含有率は18.5重量%、重量平均分子量は1,000、粘度は3,200mPa・s(25℃)であった。この高乳化性ポリイソシアネート組成物を水分散すると分散性は良好であり、水分散液を20℃6時間放置したときのイソシアネート基の残存率は、90%であった。
【0054】
(実施例2)
ポリエチレングリコールモノメチルエーテル(ノニオン性親水基形成用化合物、MPG−081、不揮発分100重量%、エチレンオキサイド繰り返し単位の平均数=15.2個、日本乳化剤(株)製)とジアルキルスルホコハク酸ナトリウム(イオン性界面活性剤、ニューコール290M、不揮発分70重量%、日本乳化剤(株)製)を不揮発分重量比で2:1になるように混合し、120℃、20Torrで減圧蒸留によってニューコール290Mの揮発分〔水及び溶剤(メタノール)〕を除いた。HDI系ビウレットタイプポリイソシアネート(デュラネート24A−100、旭化成工業(株)製)(ベースポリイソシアネート)1,000gと上記より得られたポリエチレングリコールモノメチルエーテルとジアルキルスルホコハク酸ナトリウムの混合物300gを混ぜ、90℃で2時間ウレタン化反応を行った。得られた高乳化性ポリイソシアネート組成物は、淡黄色液体であり、ノニオン性の親水基は16.7重量%、イオン性界面活性剤は7.7重量%、イソシアネート基含有率は16.6重量%、重量平均分子量は1,100、粘度は4,100mPa・s(25℃)であった。この高乳化性ポリイソシアネート組成物を水分散すると分散性は良好であり、水分散液を20℃6時間放置したときのイソシアネート基の残存率は、93%であった。
【0055】
(実施例3)
ポリエチレングリコールモノメチルエーテル(ノニオン性親水基形成用化合物、不揮発分100重量%、エチレンオキサイド繰り返し単位の平均数=48.5個)とポリオキシエチレンノニルフェニルエーテルスルホン酸アンモニウム(イオン性界面活性剤、ニューコール560SF、不揮発分50重量%、日本乳化剤(株)製)を不揮発分重量比で4:1になるように混合し、120℃、20Torrで減圧蒸留によってニューコール560SFの揮発分〔水及び溶剤(メタノール)〕を除いた。HDI系ビウレットタイプポリイソシアネート(デュラネート24A−100、旭化成工業(株)製)(ベースポリイソシアネート)1,000gと上記より得られたポリエチレングリコールモノメチルエーテルとポリオキシエチレンノニルフェニルエーテルスルホン酸アンモニウムの混合物30gを混ぜ、90℃で2時間ウレタン化反応を行った。得られた高乳化性ポリイソシアネート組成物は、淡黄色液体であり、ノニオン性の親水基は2.3重量%、イオン性界面活性剤は0.6重量%、イソシアネート基含有率は21.6重量%、重量平均分子量は880、粘度は2,400mPa・s(25℃)であった。この高乳化性ポリイソシアネート組成物を水分散すると分散性は良好であり、水分散液を20℃6時間放置したときのイソシアネート基の残存率は、91%であった。
【0056】
(実施例4)
ポリエチレングリコールモノメチルエーテル(ノニオン性親水基形成用化合物、MPG−130、不揮発分100重量%、エチレンオキサイド繰り返し単位の平均数=9.4個、日本乳化剤(株)製)とポリオキシエチレントリデシルエーテルスルホン酸ナトリウム(イオン性界面活性剤、ニューコール1305SN、不揮発分30重量%、日本乳化剤(株)製)を不揮発分重量比で1:1になるように混合し、120℃、20Torrで減圧蒸留によってニューコール1305SNの揮発分〔水及び溶剤(メタノール)〕を除いた。HDI系ビウレットタイプポリイソシアネート(デュラネート24A−100、旭化成工業(株)製)(ベースポリイソシアネート)1,000gと上記より得られたポリエチレングリコールモノメチルエーテルとポリオキシエチレンノニルフェニルエーテルスルホン酸アンモニウムの混合物400gを混ぜ、90℃で2時間ウレタン化反応を行った。得られた高乳化性ポリイソシアネート組成物は、淡黄色液体であり、ノニオン性の親水基は16.6重量%、イオン性界面活性剤は14.3重量%、イソシアネート基含有率は14.9重量%、重量平均分子量は2,000、粘度は18,000mPa・s(25℃)であった。この高乳化性ポリイソシアネート組成物を水分散すると分散性は良好であり、水分散液を20℃6時間放置したときのイソシアネート基の残存率は、78%であった。
【0057】
(実施例5)
ポリエチレングリコールモノメチルエーテル(ノニオン性親水基形成用化合物、MPG−081、不揮発分100重量%、エチレンオキサイド繰り返し単位の平均数=15.2個、日本乳化剤(株)製)とベンジルアンモニウム塩〔イオン性界面活性剤、テクスノールR5(50)、不揮発分50重量%、日本乳化剤(株)製〕を不揮発分重量比で1:1になるように混合し、120℃、20Torrで減圧蒸留によってテクスノールR5(50)の揮発分〔水及び溶剤(メタノール)〕を除いた。HDI系ビウレットタイプポリイソシアネート(デュラネート24A−100、旭化成工業(株)製)(ベースポリイソシアネート)1,000gと上記より得られたポリエチレングリコールモノメチルエーテルとベンジルアンモニウム塩の混合物300gを混ぜ、90℃で2時間ウレタン化反応を行った。得られた高乳化性ポリイソシアネート組成物は、淡黄色液体であり、ノニオン性の親水基は13.0重量%、イオン性界面活性剤は11.5重量%、イソシアネート基含有率は16.4重量%、重量平均分子量は950、粘度は4,000mPa・s(25℃)であった。この高乳化性ポリイソシアネート組成物を水分散すると分散性は良好であり、水分散液を20℃6時間放置したときのイソシアネート基の残存率は、88%であった。
【0058】
(実施例6)
ポリエチレングリコールモノメチルエーテル(ノニオン性親水基形成用化合物、MPG−081、不揮発分100重量%、エチレンオキサイド繰り返し単位の平均数=15.2個、日本乳化剤(株)製)とアルキルベンゼンスルホン酸アンモニウム(イオン性界面活性剤、ニューコール210、不揮発分50重量%、日本乳化剤(株)製)を不揮発分重量比で5:2になるように混合し、120℃、20Torrで減圧蒸留によってニューコール210の揮発分〔水及び溶剤(メタノール)〕を除いた。HDI系イソシアヌレートタイプポリイソシアネート(デュラネートTPA−100、旭化成工業(株)製)(ベースポリイソシアネート)1,000gと上記より得られたポリエチレングリコールモノメチルエーテルとアルキルベンゼンスルホン酸アンモニウムの混合物700gを混ぜ、120℃で2時間ウレタン化反応を行った。得られた高乳化性ポリイソシアネート組成物は、淡黄色液体であり、ノニオン性の親水基は33.3重量%、イオン性界面活性剤は13.3重量%、イソシアネート基含有率は11.4重量%、重量平均分子量は1,400、粘度は9,600mPa・s(25℃)であった。この高乳化性ポリイソシアネート組成物を水分散すると分散性は良好であり、水分散液を20℃6時間放置した時のイソシアネート基の残存率は、82%であった。
【0059】
(実施例7)
ポリエチレングリコールモノメチルエーテル(ノニオン性親水基形成用化合物、MPG−130、不揮発分100重量%、エチレンオキサイド繰り返し単位の平均数=9.4個、日本乳化剤(株)製)とジアルキルスルホコハク酸ナトリウム(イオン性界面活性剤、ニューコール290M、不揮発分70重量%、日本乳化剤(株)製)を不揮発分重量比で2:1になるように混合し、120℃、20Torrで減圧蒸留によってニューコール290Mの不揮発分〔水及び溶剤(メタノール)〕を除いた。HDI系イソシアヌレートタイプポリイソシアネート(デュラネートTPA−100、旭化成工業(株)製)(ベースポリイソシアネート)1,000gと上記より得られたポリエチレングリコールモノメチルエーテルとジアルキルスルホコハク酸ナトリウムの混合物300gを混ぜ、100℃で2時間ウレタン化反応を行った。得られた高乳化性ポリイソシアネート組成物は、淡黄色液体であり、ノニオン性の親水基は16.7重量%、イオン性界面活性剤は7.7重量%、イソシアネート基含有率は16.6重量%、重量平均分子量は1,100、粘度は3,000mPa・s(25℃)であった。この高乳化性ポリイソシアネート組成物を水分散すると分散性は良好であり、水分散液を20℃6時間放置したときのイソシアネート基の残存率は、88%であった。
【0060】
(実施例8)
ポリエチレングリコールモノメチルエーテル(ノニオン性親水基形成用化合物、MPG−081、不揮発分100重量%、エチレンオキサイド繰り返し単位の平均数=15.2個、日本乳化剤(株)製)とジアルキルスルホコハク酸ナトリウム(イオン性界面活性剤、ニューコール290M、不揮発分70重量%、日本乳化剤(株)製)を不揮発分重量比で3:2になるように混合し120℃、20Torrで、減圧蒸留によってニューコール290Mの揮発分〔水及び溶剤(メタノール)〕を除いた。HDI系ウレタンタイプポリイソシアネート(デュラネートE−402、旭化成工業(株)製)(ベースポリイソシアネート)1,000gと上記より得られたポリエチレングリコールモノメチルエーテルとジアルキルスルホコハク酸ナトリウムの混合物150gを混ぜ、100℃で2時間ウレタン化反応を行った。得られた高乳化性ポリイソシアネート組成物は、淡黄色液体であり、ノニオン性の親水基は8.3重量%、イオン性界面活性剤は5.2重量%、イソシアネート基含有率は7.9重量%、重量平均分子量は3,600、粘度は15,000mPa・s(25℃)であった。この高乳化性ポリイソシアネート組成物を水分散すると分散性は良好であり、水分散液を20℃6時間放置したときのイソシアネート基の残存率は、94%であった。
【0061】
(実施例9)
ポリエチレングリコールモノメチルエーテル(ノニオン性親水基形成用化合物、MPG−081、不揮発分100重量%、エチレンオキサイド繰り返し単位の平均数=15.2個、日本乳化剤(株)製)とジアルキルスルホコハク酸ナトリウム(イオン性界面活性剤、ニューコール290M、不揮発分70重量%、日本乳化剤(株)製)を固形分重量比で2:1になるように混合し、120℃、20Torr減圧蒸留によってニューコール290Mの揮発分〔水及び溶剤(メタノール)〕を除いた。HDI/イソホロンジイソシアネート(IPDI)混合系ビウレットタイプポリイソシアネート(デュラネート21S−75E、不揮発分75%酢酸エチル溶液、旭化成工業(株)製)(ベースポリイソシアネート)1,000gと上記より得られたポリエチレングリコールモノメチルエーテルとジアルキルスルホコハク酸ナトリウムの混合物250gを混ぜ、90℃で5時間ウレタン化反応を行った。得られた高乳化性ポリイソシアネート組成物は、淡黄色液体であり、ノニオン性の親水基は14.3重量%、イオン性界面活性剤は6.7重量%、不揮発分は84.2%であった。不揮発分100%におけるイソシアネート基含有率は13.4重量%、重量平均分子量は2,300、粘度は18,000mPa・s(25℃)であり、有機溶剤を含んだ状態で、イソシアネート基含有率は11.3重量%、粘度は2,200mPa・s(25℃)であった。この高乳化性ポリイソシアネート組成物を水分散すると分散性は良好であり、水分散液を20℃で6時間放置したときのイソシアネート基の残存率は、90%であった。
【0062】
(実施例10)
ポリエチレングリコールモノメチルエーテル(ノニオン性親水基形成用化合物、MPG−081、不揮発分100重量%、エチレンオキサイド繰り返し単位の平均数=15.2個、日本乳化剤(株)製)とジアルキルスルホコハク酸ナトリウム(イオン性界面活性剤、ニューコール290M、不揮発分70重量%、日本乳化剤(株)製)を不揮発分重量比で2:1になるように混合し、120℃、20Torrで減圧蒸留によってニューコール290Mの揮発分〔水及び溶剤(メタノール)〕を除いた。HDI系ビウレットタイプポリイソシアネート(デュラネート24A−100、旭化成工業(株)製)(ベースポリイソシアネート)26gと上記より得られたポリエチレングリコールモノメチルエーテルとジアルキルスルホコハク酸ナトリウムの混合物400gを混ぜ、90℃で2時間ウレタン化反応を行い、さらにデュラネート24A−100を1,000g加え、90℃2時間ウレタン化反応を行った。得られた高乳化性ポリイソシアネート組成物は、淡黄色液体であり、ノニオン性の親水基は20.6重量%、イオン性界面活性剤は9.4重量%、イソシアネート基含有率は15.0重量%、重量平均分子量は1,300、粘度は6,000mPa・s(25℃)であった。この高乳化性ポリイソシアネート組成物を水分散すると分散性は非常に良好であり、水分散液を20℃6時間放置した時のイソシアネート基の残存率は、90%であった。
【0063】
(実施例11)
ポリエチレングリコールモノメチルエーテル(ノニオン性親水基形成用化合物、MPG−081、不揮発分100重量%、エチレンオキサイド繰り返し単位の平均数=15.2個、日本乳化剤(株)製)とジアルキルスルホコハク酸ナトリウム(イオン性界面活性剤、ニューコール290M、不揮発分70重量%、日本乳化剤(株)製)を不揮発分重量比で2:1になるように混合し、120℃、20Torrで減圧蒸留によってニューコール290Mの揮発分〔水及び溶剤(メタノール)〕を除いた。HDI 1,000gと水7.1gと上記より得られたポリエチレングリコールモノメチルエーテルとジアルキルスルホコハク酸ナトリウムの混合物60gを混ぜ、160℃で1時間ウレタン化反応及びビウレット化反応を行った。
【0064】
流下式薄膜蒸留装置を用いて、1回目0.3Torr(150℃)、2回目0.2Torr(150℃)で未反応のHDIを除去した。
得られた高乳化性ポリイソシアネート組成物は、淡黄色液体であり、収率25.2%、ノニオン性の親水基は16.1重量%、イオン性界面活性剤は7.4重量%、イソシアネート基含有率は17.6重量%、重量平均分子量は900、粘度は2,000mPa・s(25℃)であった。この高乳化性ポリイソシアネート組成物を水分散すると分散性は非常に良好であり、水分散液を20℃6時間放置したときのイソシアネート基の残存率は、91%であった。
【0065】
(実施例12)
ポリエチレングリコールモノメチルエーテル(ノニオン性親水基形成用化合物、MPG−081、不揮発分100重量%、エチレンオキサイド繰り返し単位の平均数=15.2個、日本乳化剤(株)製)とジアルキルスルホコハク酸ナトリウム(イオン性界面活性剤、ニューコール290M、不揮発分70重量%、日本乳化剤(株)製)を不揮発分重量比で2:1になるように混合し、120℃、20Torr減圧蒸留によってニューコール290Mの揮発分〔水及び溶剤(メタノール)〕を除いた。HDI 1,000gと上記より得られたポリエチレングリコールモノメチルエーテルとジアルキルスルホコハク酸ナトリウムの混合物60gを混ぜ、90℃で2時間ウレタン化反応を行った後、反応液の屈折率を測定したところ1.4493であった。90℃でイソシアヌレート化触媒としてカプリン酸テトラメチルアンモニウム0.05gを加えた。4時間後、反応液の屈折率が1.4593となった時点(即ち、イソシアヌレート化反応の前との屈折率の差ΔRIが0.01となる時点)でリン酸0.2gを加え反応を停止した。
【0066】
流下式薄膜蒸留装置を用いて、1回目0.3Torr(150℃)、2回目0.2Torr(150℃)で未反応のHDIを除去した。
得られた高乳化性ポリイソシアネート組成物は、淡黄色液体であり、収率28.2%、ノニオン性の親水基は14.3重量%、イオン性界面活性剤は6.7重量%、イソシアネート基含有率は17.3重量%、重量平均分子量は950、粘度は2050mPa・s(25℃)であった。この高乳化性ポリイソシアネート組成物を水分散すると分散性は非常に良好であり、水分散液を20℃6時間放置したときのイソシアネート基の残存率は、91%であった。
【0067】
(実施例13)
ポリエチレングリコールモノメチルエーテル(ノニオン性親水基形成用化合物、MPG−081、不揮発分100重量%、エチレンオキサイド繰り返し単位の平均数=15.2個、日本乳化剤(株)製)とジアルキルスルホコハク酸ナトリウム(イオン性界面活性剤、ニューコール290M、不揮発分70重量%、日本乳化剤(株)製)を不揮発分重量比で2:1になるように混合し、120℃、20Torrで減圧蒸留によってニューコール290Mの揮発分〔水及び溶剤(メタノール)〕を除いた。HDI 1,000gと三官能ポリプロピレングリコール(エクセノール840、旭硝子(株)製)を150g、上記より得られたポリエチレングリコールモノメチルエーテルとジアルキルスルホコハク酸ナトリウムの混合物110gを混ぜ、90℃で2時間ウレタン化反応を行った後、反応液の屈折率を測定したところ、1.4496であった。90℃でイソシアヌレート化触媒としてカプリン酸テトラメチルアンモニウム0.05gを加えた。4時間後、反応液の屈折率が1.4596となった時点(即ち、イソシアヌレート化反応の前との屈折率の差ΔRIが0.01となった時点)でリン酸0.2gを加え反応を停止した。
【0068】
流下式薄膜蒸留装置を用いて、1回目0.3Torr(150℃)、2回目0.2Torr(150℃)で未反応のHDIを除去した。
得られた高乳化性ポリイソシアネート組成物は、淡黄色液体であり、収率46.2%、ノニオン性の親水基は13.4重量%、イオン性界面活性剤は6.3重量%、イソシアネート基含有率は17.3重量%、重量平均分子量は1600、粘度は2000mPa・s(25℃)であった。この高乳化性ポリイソシアネート組成物を水分散すると分散性は非常に良好であり、水分散液を20℃6時間放置したときのイソシアネート基の残存率は、93%であった。
【0069】
(実施例14)
ポリエチレングリコールモノメチルエーテル(ノニオン性親水基形成用化合物、MPG−081、不揮発分100重量%、エチレンオキサイド繰り返し単位の平均数=15.2個、日本乳化剤(株)製)と第四級アンモニウム塩(イオン性界面活性剤、テクスノール SF、不揮発分100重量%、日本乳化剤(株)製)を不揮発分重量比で3:1になるように混合した。HDI系ビウレットタイプポリイソシアネート(デュラネート24A−100、日本国、旭化成工業(株)製)(ベースポリイソシアネート)1000gと上記より得られたポリエチレングリコールモノメチルエーテルと第四級アンモニウム塩の混合物200gを混ぜ、90℃で2時間ウレタン化反応を行った。得られた高乳化性ポリイソシアネート組成物は、淡黄色液体であり、ノニオン性の親水基は13.0重量%、イオン性界面活性剤は4.2重量%、イソシアネート基含有率は18.7重量%、重量平均分子量は950、粘度は2,800mPa・s(25℃)であった。この高乳化性ポリイソシアネート組成物を水分散すると分散性は良好であり、水分散液を20℃6時間放置したときのイソシアネート基の残存率は、85%であった。
【0070】
(実施例15)
実施例1で得られた高乳化性ポリイソシアネート組成物100gに有機溶剤としての酢酸ブチル100gを添加した。得られた高乳化性ポリイソシアネート組成物は、淡黄色液体であり、ノニオン性の親水基は6.5重量%、イオン性界面活性剤は2.1重量%、不揮発分100%の時のイソシアネート基含有率は18.4重量%、重量平均分子量は1,000、粘度は3,200mPa・s(25℃)であり、有機溶剤を含有した時のイソシアネート含有率は9.2重量%、粘度は14mPa・s(25℃)であった。この高乳化性ポリイソシアネート組成物を水分散すると分散性は非常に良好であり、水分散液を20℃6時間放置したときのイソシアネート基の残存率は、96%であった。
【0071】
(実施例16)
実施例2で得られた高乳化性ポリイソシアネート組成物160gに有機溶剤としてのメトキシプロピルアセテート40gを添加した。得られた高乳化性ポリイソシアネート組成物は、淡黄色液体であり、ノニオン性の親水基は13.4重量%、イオン性界面活性剤は6.2重量%、不揮発分100%の時のイソシアネート基含有率は16.6重量%、重量平均分子量は1,100、粘度は4,100mPa・s(25℃)であり、有機溶剤を含んだ状態でのイソシアネート基含有率は13.3重量%、粘度は270mPa・s(25℃)であった。この高乳化性ポリイソシアネート組成物を水分散すると分散性は非常に良好であり、水分散液を20℃6時間放置したときのイソシアネート基の残存率は、94%であった。
【0072】
(実施例17)
実施例1で得られた高乳化性ポリイソシアネート組成物190gに有機溶剤としてのジエチレングリコールジアセテート10gを添加した。得られた高乳化性ポリイソシアネート組成物は、淡黄色液体であり、ノニオン性の親水基は12.4重量%、イオン性界面活性剤は4.0重量%、不揮発分100%の時のイソシアネート基含有率は18.4重量%、重量平均分子量は1,000、粘度は3,200mPa・s(25℃)であり、有機溶剤を含んだ状態でのイソシアネート基含有率は17.6重量%であり、粘度は2,300mPa・s(25℃)であった。この高乳化性ポリイソシアネート組成物を水分散すると分散性は非常に良好であり、水分散液を20℃6時間放置したときのイソシアネート基の残存率は、94%であった。
【0073】
(実施例18)
実施例2で得られた高乳化性ポリイソシアネート組成物160gに有機溶剤としてのジエチレングリコールジエチルエーテル40gを添加した。得られた高乳化性ポリイソシアネート組成物は、淡黄色液体であり、ノニオン性の親水基は13.4重量%、イオン性界面活性剤は6.2重量%、不揮発分100%の時のイソシアネート基含有率は16.6重量%、重量平均分子量は1,100、粘度は4,100mPa・s(25℃)であり、有機溶剤を含んだ状態でのイソシアネート基含有率は13.3重量%であり、粘度は300mPa・s(25℃)であった。この高乳化性ポリイソシアネート組成物を水分散すると分散性は著しく良好であり、水分散液を20℃6時間放置したときのイソシアネート基の残存率は、92%であった。
【0074】
(実施例19)
アクリレート系ポリオールラテックス〔ポリオール:スチレン/メタクリル酸メチル/アクリル酸n−ブチル/2−ヒドロキシメチルアクリレート/メタアクリル酸=20.9/17.4/26.0/34.8/0.9(重量比)の共重合体、水酸価160mgKOH/g、酸価6mgKOH/g、ガラス転移温度(Tg)25℃;ラテックス:不揮発分40重量%、アンモニアでpH5に調整、平均粒子径0.09μm〕と実施例1で得た高乳化性ポリイソシアネート組成物をNCO/OH当量比=0.5で混合し水系コーティング組成物を得た。この水系コーティング組成物は、20℃8時間放置しても粘度上昇、発泡は認められなかった。このコーティング組成物を用いて厚さ40μmの塗膜をつくり、20℃65%相対温度(RH)で24時間硬化したところ、透明塗膜を得た。ゲル分率を測定すると79%であり、20℃の水に4時間浸漬しても塗膜の白化は認められなかった。
【0075】
(実施例20)
アクリレート系ポリオールラテックス〔ポリオール:スチレン/メタクリル酸メチル/アクリル酸n−ブチル/2−ヒドロキシメチルアクリレート/メタアクリル酸=17.9/32.1/44.6/4.5/0.9(重量比)の共重合体、水酸価20mgKOH/g、酸価6mgKOH/g、Tg10℃;ラテックス:不揮発分30重量%、アンモニアでpH5に調整、平均粒子径0.08μm〕と実施例2で得た高乳化性ポリイソシアネート組成物をNCO/OH当量比=1.5で混合し水系コーティング組成物を得た。この水系コーティング組成物は、20℃8時間放置しても粘度上昇、発泡は認められなかった。このコーティング組成物を用いて厚さ40μmの塗膜をつくり、20℃65%RHで24時間硬化したところ、透明塗膜を得た。ゲル分率を測定すると84%であり、20℃の水に4時間浸漬しても塗膜の白化は認められなかった。
【0076】
(実施例21)
アクリレート系ポリオールラテックス〔ポリオール:スチレン/メタクリル酸メチル/アクリル酸n−ブチル/2−ヒドロキシメチルアクリレート/メタアクリル酸=9.2/44.0/45.8/0.9/0.1(重量比)の共重合体、水酸価4mgKOH/g、酸価1mgKOH/g、Tg10℃;ラテックス:不揮発分40重量%、アンモニアでpH5に調整、平均粒子径0.2μm〕と実施例6で得た高乳化性ポリイソシアネート組成物をNCO/OH当量比=5.0で混合し水系コーティング組成物を得た。この水系コーティング組成物は、20℃8時間放置しても粘度上昇、発泡は認められなかった。このコーティング組成物を用いて厚さ40μmの塗膜をつくり、20℃65%RHで24時間硬化したところ、透明塗膜を得た。ゲル分率を測定すると70%であり、20℃の水に4時間浸漬しても塗膜の白化は認められなかった。
【0077】
(実施例22)
フッ素系ポリオールラテックス(ポリオール:水酸価10mgKOH/g、酸価2mgKOH/g、Tg0℃;ラテックス:不揮発成分35重量%、平均粒子径0.1μm)と実施例2で得た高乳化性ポリイソシアネート組成物をNCO/OH当量比=1.5で混合し水系コーティング組成物を得た。この水系コーティング組成物は、20℃8時間放置しても粘度上昇、発泡は認められなかった。このコーティング組成物を用いて厚さ40μmの塗膜をつくり、20℃65%RHで24時間硬化したところ、透明塗膜を得た。ゲル分率を測定すると77%であり、20℃の水に4時間浸漬しても塗膜の白化は認められなかった。
【0078】
(実施例23)
アクリレート系ポリオールラテックス〔ポリオール:スチレン/メタクリル酸メチル/アクリル酸n−ブチル/2−ヒドロキシメチルアクリレート/メタアクリル酸=17.9/32.1/44.6/4.5/0.9(重量比)の共重合体、水酸価20mgKOH/g、酸価6mgKOH/g、Tg10℃;ラテックス:不揮発分30重量%、アンモニアでpH5に調整、平均粒子径0.08μm〕と実施例10で得た高乳化性ポリイソシアネート組成物をNCO/OH当量比=1.5で混合し水系コーティング組成物を得た。この水系コーティング組成物は、20℃8時間放置しても粘度上昇、発泡は認められなかった。このコーティング組成物を用いて厚さ40μmの塗膜をつくり、20℃65%RHで24時間硬化したところ、透明塗膜を得た。ゲル分率を測定すると84%であり、20℃の水に4時間浸漬しても塗膜の白化は認められなかった。
【0079】
(実施例24)
アクリレート系ポリオールラテックス〔ポリオール:スチレン/メタクリル酸メチル/アクリル酸n−ブチル/2−ヒドロキシメチルアクリレート/メタアクリル酸=17.9/32.1/44.6/4.5/0.9(重量比)の共重合体、水酸価20mgKOH/g、酸価6mgKOH/g、Tg10℃;ラテックス:不揮発分30重量%、アンモニアでpH5に調整、平均粒子径0.08μm〕と実施例11で得た高乳化性ポリイソシアネート組成物をNCO/OH当量比=1.5で混合し水系コーティング組成物を得た。この水系コーティング組成物は、20℃8時間放置しても粘度上昇、発泡は認められなかった。このコーティング組成物を用いて厚さ40μmの塗膜をつくり、20℃65%RHで24時間硬化したところ、透明塗膜を得た。ゲル分率を測定すると82%であり、20℃の水に4時間浸漬しても塗膜の白化は認められなかった。
【0080】
(実施例25)
アクリレート系ポリオールラテックス〔ポリオール:スチレン/メタクリル酸メチル/アクリル酸n−ブチル/2−ヒドロキシメチルアクリレート/メタアクリル酸=17.9/32.1/44.6/4.5/0.9(重量比)の共重合体、水酸価20mgKOH/g、酸価6mgKOH/g、Tg10℃;ラテックス:不揮発分30重量%、アンモニアでpH5に調整、平均粒子径0.08μm〕と実施例13で得た高乳化性ポリイソシアネート組成物をNCO/OH当量比=1.5で混合し水系コーティング組成物を得た。この水系コーティング組成物は、20℃8時間放置しても粘度上昇、発泡は認められなかった。このコーティング組成物を用いて厚さ40μmの塗膜をつくり、20℃65%RHで24時間硬化したところ、透明塗膜を得た。ゲル分率を測定すると81%であり、20℃の水に4時間浸漬しても塗膜の白化は認められなかった。
【0081】
(実施例26)
アクリレート系ポリオールラテックス〔ポリオール:スチレン/メタクリル酸メチル/アクリル酸n−ブチル/2−ヒドロキシメチルアクリレート/メタアクリル酸−2−(ジメチルアミノ)エチル=6.3/31.9/32.5/23.1/6.2(重量比)の共重合体、水酸価100mgKOH/g、Tg25℃;ラテックス:不揮発分45重量%、アンモニアでpH5に調整、平均粒子径0.10μm〕と実施例14で得た高乳化性ポリイソシアネート組成物をNCO/OH当量比=1.5で混合し水系コーティング組成物を得た。この水系コーティング組成物は、20℃8時間放置しても粘度上昇、発泡は認められなかった。このコーティング組成物を用いて厚さ40μmの塗膜をつくり、20℃65%RHで24時間硬化したところ、透明塗膜を得た。ゲル分率を測定すると84%であり、20℃の水に4時間浸漬しても塗膜の白化は認められなかった。
【0082】
(実施例27)
アクリレート系ポリオールラテックス〔ポリオール:スチレン/メタクリル酸メチル/アクリル酸n−ブチル/2−ヒドロキシメチルアクリレート/メタアクリル酸=17.9/32.1/44.6/4.5/0.9(重量比)の共重合体、水酸価20mgKOH/g、酸価6mgKOH/g、Tg10℃;ラテックス:不揮発分30重量%、アンモニアでpH5に調整、平均粒子径0.08μm〕と実施例16で得た高乳化性ポリイソシアネート組成物をNCO/OH当量比=1.5で混合し水系コーティング組成物を得た。この水系コーティング組成物は、20℃8時間放置しても粘度上昇、発泡は認められなかった。このコーティング組成物を用いて厚さ40μmの塗膜をつくり、20℃65%RHで24時間硬化したところ、透明塗膜を得た。ゲル分率を測定すると80%であり、20℃の水に4時間浸漬しても塗膜の白化は認められなかった。
【0083】
(実施例28)
ポリオールとしてのポリビニルアルコールの水溶液(ポリオール:水酸価300mgKOH/g;水溶液:不揮発分40重量%)に実施例1で得た高乳化性ポリイソシアネート組成物をNCO/OH当量比=0.5で混合し、水溶性コーティング組成物を得た。この水溶性コーティング組成物は、20℃8時間放置しても粘度上昇、発泡は認められなかった。この水溶性コーティング組成物を用いて厚さ40μmの塗膜をつくり、20℃65%RHで24時間硬化したところ、透明塗膜を得た。ゲル分率を測定すると91%であり、20℃の水に4時間浸漬しても塗膜の白化は認められなかった。
【0084】
(実施例29)
ポリオールとしてのポリエチレングリコールの水溶液(ポリオール:水酸価20mgKOH/g;水溶液:不揮発分45重量%)に実施例1で得た高乳化性ポリイソシアネート組成物をNCO/OH当量比=1.5で混合し、水溶性コーティング組成物を得た。この水溶性コーティング組成物は、20℃8時間放置しても粘度上昇、発泡は認められなかった。この水溶性コーティング組成物を用いて厚さ40μmの塗膜をつくり、20℃65%RHで24時間硬化したところ、透明塗膜を得た。ゲル分率を測定すると88%であり、20℃の水に4時間浸漬しても塗膜の白化は認められなかった。
【0085】
(実施例30)
アクリレート系ポリオール樹脂水溶液〔ポリオール樹脂:スチレン/メタクリル酸メチル/アクリル酸n−ブチル/2−ヒドロキシメチルアクリレート=22.2/65.6/6.7/5.5(重量比)の共重合体、酸価35mgKOH/g、水酸価20mgKOH/g;水溶液:不揮発分42重量%〕に実施例2で得た高乳化性ポリイソシアネート組成物をNCO/OH当量比=1.5で混合し、水溶性コーティング組成物を得た。この水溶性コーティング組成物は、20℃8時間放置しても粘度上昇、発泡は認められなかった。この水溶性コーティング組成物を用いて厚さ40μmの塗膜をつくり、20℃65%RHで24時間硬化したところ、透明塗膜を得た。ゲル分率を測定すると90%であり、20℃の水に4時間浸漬しても塗膜の白化は認められなかった。
【0086】
(実施例31)
ポリオールとしてのポリビニルアルコールの水溶液(ポリオール:水酸価300mgKOH/g;水溶液:不揮発分40重量%)に実施例2で得た高乳化性ポリイソシアネート組成物を酢酸ブチルで不揮発分75重量%に希釈したものをNCO/OH当量比=0.5で混合し、水溶性コーティング組成物を得た。この水溶性コーティング組成物は、20℃8時間放置しても粘度上昇、発泡は認められなかった。この水溶性コーティング組成物を用いて厚さ40μmの塗膜をつくり、20℃65%RHで24時間硬化したところ、透明塗膜を得た。ゲル分率を測定すると89%であり、20℃の水に4時間浸漬しても塗膜の白化は認められなかった。
【0087】
(比較例1)
ポリエチレングリコールモノメチルエーテル(不揮発分100重量%、エチレンオキサイド繰り返し単位の平均数=20.4個)150gとイソシアヌレートタイプポリイソシアネート(デュラネートTPA−100、旭化成工業(株)製)(ベースポリイソシアネート)1,000gを混ぜ、100℃で2時間ウレタン化反応を行った。得られたポリイソシアネート組成物は、淡黄色液体であり、ノニオン性の親水基は13.0重量%、イオン性界面活性剤は0重量%、イソシアネート基含有率は18.7重量%、重量平均分子量は1,300、粘度は2,800mPa・s(25℃)であった。このポリイソシアネート組成物を水分散すると分散性は良好であったが、水分散液を20℃4時間放置したときのイソシアネート基の残存率は0%であった。
【0088】
(比較例2)
ポリエチレングリコールモノメチルエーテル(MPG−081、不揮発分100重量%、エチレンオキサイド繰り返し単位の平均数=15.2個、日本乳化剤(株)製)200gとビウレットタイプポリイソシアネート(デュラネート24A−100、旭化成工業(株)製)(ベースポリイソシアネート)1,000gを混ぜ、90℃で2時間ウレタン化反応を行った。得られたポリイソシアネート組成物は、淡黄色液体であり、ノニオン性の親水基は16.7重量%、イオン性界面活性剤は0重量%、イソシアネート基含有率は18.3重量%、重量平均分子量は1,200、粘度は2,300mPa・s(25℃)であった。このポリイソシアネート組成物を水分散すると分散性は良好であったが、水分散液を20℃2時間放置したときのイソシアネート基の残存率は0%であった。
【0089】
(比較例3)
ポリエチレングリコールモノメチルエーテル(不揮発分100重量%、エチレンオキサイド繰り返し単位の平均数=20.4個)150gとイソシアヌレートタイプポリイソシアネート(デュラネートTHA−100、旭化成工業(株)製)(ベースポリイソシアネート)1,000gとリシノレイン酸メチルエステル40gを混ぜ、100℃で2時間ウレタン化反応を行った。得られたポリイソシアネート組成物は、淡黄色液体であり、ノニオン性の親水基は12.6重量%、イオン性界面活性剤は0重量%、イソシアネート基含有率は16.7重量%、重量平均分子量は1,500、粘度は2,300mPa・s(25℃)であった。このポリイソシアネート組成物を水分散すると分散性は良好であったが、水分散液を20℃4時間放置したときのイソシアネート基の残存率は0%であった。
【0090】
(比較例4)
アクリレート系ポリオールラテックス〔ポリオール:スチレン/メタクリル酸メチル/アクリル酸n−ブチル/2−ヒドロキシメチルアクリレート/メタアクリル酸=17.9/32.1/44.6/4.5/0.9(重量比)の共重合体、水酸価20mgKOH/g、酸価6mgKOH/g、Tg10℃;ラテックス:不揮発分30重量%、アンモニアでpH5に調整、平均粒子径0.08μm〕と比較例1で得たポリイソシアネート組成物をNCO/OH当量比=1.5で混合し水系コーティング組成物を得た。この水系コーティング組成物は、20℃6時間放置すると固化した。このコーティング組成物を用いて厚さ40μmの塗膜をつくり、20℃65%RHで24時間硬化したところ、やや濁りがある塗膜を得た。ゲル分率を測定すると81%であり、20℃の水に4時間浸漬すると塗膜が白化した。
【0091】
(比較例5)
アクリレート系ポリオールラテックス〔ポリオール:スチレン/メタクリル酸メチル/アクリル酸n−ブチル/2−ヒドロキシメチルアクリレート/メタアクリル酸=17.9/32.1/44.6/4.5/0.9(重量比)の共重合体、水酸価20mgKOH/g、酸価6mgKOH/g、Tg10℃;ラテックス:不揮発分30重量%、アンモニアでpH5に調整、平均粒子径0.08μm〕と比較例2で得たポリイソシアネート組成物をNCO/OH当量比=1.0で混合し水系コーティング組成物を得た。この水系コーティング組成物は、20℃6時間放置すると固化した。このコーティング組成物を用いて厚さ40μmの塗膜をつくり、20℃65%RHで24時間硬化したところ、透明塗膜を得た。ゲル分率を測定すると84%であり、20℃の水に4時間浸漬すると塗膜が水膨れ及び白化した。
【0092】
(比較例6)
アクリレート系ポリオールラテックス〔ポリオール:スチレン/メタクリル酸メチル/アクリル酸n−ブチル/2−ヒドロキシメチルアクリレート/メタアクリル酸=17.9/32.1/44.6/4.5/0.9(重量比)の共重合体、水酸価20mgKOH/g、酸価6mgKOH/g、Tg10℃;ラテックス:不揮発分30重量%、アンモニアでpH5に調整、平均粒子径0.08μm〕と比較例3で得たポリイソシアネート組成物をNCO/OH当量比=1.0で混合し水系コーティング組成物を得た。この水系コーティング組成物は、20℃6時間放置すると固化した。このコーティング組成物を用いて厚さ40μmの塗膜をつくり、20℃65%RHで24時間硬化したところ、透明塗膜を得た。ゲル分率を測定すると86%であり、20℃の水に4時間浸漬すると塗膜が水膨れ及び白化した。
【0093】
(比較例7)
不揮発分40%のポリビニルアルコール(水酸価20mgKOH/g)水溶液と比較例2で得たポリイソシアネート組成物をNCO/OH当量比=1.5で混合し、水溶性コーティング組成物を得た。この水溶性コーティング組成物は、20℃3時間で発泡を起こし、粘度上昇が認められた。この水溶性コーティング組成物を用いて厚さ40μmの塗膜をつくり、20℃65%RHで24時間硬化したところ、薄曇塗膜を得た。ゲル分率を測定すると80%であり、20℃の水に4時間浸漬したところ、塗膜全体がやや白くなった。
【0094】
【発明の効果】
本発明の高乳化性ポリイソシアネート組成物は、水分散性に優れるのみならず、水分散状態でポリイソシアネートの末端イソシアネート基と水との反応が抑えられて高い安定性を示す。更に、主剤としての水性ポリオールと硬化剤としての上記のポリイソシアネート組成物とを組合せてなる常温架橋型二液水系ウレタンコーティング組成物は、ポットライフに優れ、しかも耐水性などに優れた塗膜を形成することができる。従って、このような水系コーティング組成物は、主として建築用水系塗料、自動車用水系塗料、家庭用水系塗料、接着剤、建材、その他コーティング剤、シーリング剤として有用であり、その他、更に、インキビヒクルの架橋剤、注型成形における硬化剤、エラストマー等の樹脂成分、ウレタンフォーム等の架橋剤、繊維及び織物の処理剤として利用できる。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a highly emulsifiable polyisocyanate composition, and a room temperature crosslinking type two-component water-based urethane coating composition comprising an aqueous polyol and a highly emulsifiable polyisocyanate composition. More specifically, in the present invention, a nonionic hydrophilic group is bonded to at least one base polyisocyanate selected from the group consisting of (a) aliphatic and / or alicyclic diisocyanates and polyisocyanates derived therefrom. And (b) a novel polyisocyanate composition having high emulsifiability and stability comprising an ionic surfactant substantially free of water. The present invention also relates to a room temperature crosslinking type two-component aqueous urethane coating composition comprising a combination of an aqueous polyol as a main agent and the above-described novel polyisocyanate composition as a curing agent. This water-based coating composition can form a coating film excellent in pot life and water resistance, and is mainly used for building water-based paints, automotive water-based paints, household water-based paints, adhesives, building materials, etc. It is useful as a coating agent and sealing agent. In addition, it can be used as a cross-linking agent for ink vehicles, a curing agent in cast molding, a resin component such as elastomer, a cross-linking agent such as urethane foam, and a treatment agent for fibers and fabrics. It is.
[0002]
[Prior art]
In recent years, guidelines on volatile organic compounds have become stricter, and regulations have already been made in the United States, Germany, and the like. Therefore, water-based crosslinking is also desired for room temperature cross-linking type two-component urethane coating compositions that have conventionally used organic solvents. However, the polyisocyanate used as a curing agent in the two-component urethane coating composition is difficult to disperse in water, easily reacts with water, and generates carbon dioxide when reacted.
[0003]
Therefore, Japanese Patent Publication No. 55-7472 (U.S. Pat. No. 3,996,154) and Japanese Patent Laid-Open No. 5-222150 (U.S. Pat. No. 5,252,696) have high emulsifying properties. As a method for obtaining a possessed polyisocyanate, a polyisocyanate in which a nonionic hydrophilic group is introduced into the polyisocyanate has been proposed. In addition, in JP-A-6-17004, an aqueous polyol having a specific carboxylic acid group or sulfonic acid group that imparts emulsifiability to the polyisocyanate is used as a main agent in order to improve the dispersibility of the polyisocyanate. Has been proposed. Moreover, in order to prolong pot life, nonionic hydrophilic groups and lipophilic groups are introduced in JP-A-7-48429 (US Pat. No. 5,373,050) and JP-A-7-113005. Polyisocyanates have been proposed.
[0004]
However, since the conventional polyisocyanate shown above uses only nonionic hydrophilic groups as hydrophilic components, the reactivity between isocyanate groups and water cannot be sufficiently suppressed in a water-dispersed state, and pot life However, the coating film of the coating composition using the polyisocyanate as a crosslinking component has low water resistance.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, one object of the present invention is a novel polyisocyanate which is excellent in water dispersion stability and is highly emulsifiable and highly stable so that the reactivity between the terminal isocyanate group of the polyisocyanate and water can be suppressed in the water dispersion state. It is to provide a composition.
Another object of the present invention is to provide an aqueous coating composition capable of forming a coating film having excellent pot life and water resistance.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems of conventional highly emulsifiable polyisocyanates, the present inventors have developed a polyisocyanate having high emulsifiability and capable of suppressing the reaction between isocyanate groups and water in a water-dispersed state. We conducted intensive research. As a result, (a) a hydrophilic polyisocyanate in which a nonionic hydrophilic group is bonded to at least one base polyisocyanate selected from the group consisting of aliphatic and / or alicyclic diisocyanates and polyisocyanates derived therefrom. And (b) a novel polyisocyanate composition comprising an ionic surfactant that does not substantially contain water is not only excellent in water dispersibility, but also in the water dispersion state between the terminal isocyanate group of the polyisocyanate and water. It was surprisingly found that the reaction was suppressed and showed high stability. Furthermore, the present inventors have found that a two-part water-based coating composition in which this novel polyisocyanate composition is used as a curing agent and an aqueous polyol as a main agent is excellent in pot life and water resistance and the like. It was found that a film can be formed and is extremely useful as various water-based paints, adhesives, building materials, and sealing agents. The present invention has been made based on these new findings.
[0007]
That is, according to one aspect of the present invention,
(A) At least one base polyisocyanate selected from the group consisting of at least one diisocyanate selected from aliphatic diisocyanates and alicyclic diisocyanates, and polyisocyanates having two or more terminal isocyanate groups derived therefrom. And a nonionic hydrophilic group containing an average number of 5 to 50 ethylene oxide repeating units bonded to the base polyisocyanate, wherein the hydrophilic group is the base polyisocyanate and the base polyisocyanate. 2 to 50% by weight based on the total weight of the hydrophilic groups, and (b) 0.5 to 20% by weight based on the total weight of component (a) and component (b) is substantially free of water. Ionic surfactant, kara As a result, the isocyanate group content is 7.9 to 25% by weight, the weight average molecular weight is 350 to 10,000, and the viscosity is 50 to 50%. 20000 mPa.s. s (25 ° C.), used as a curing agent for a two-part aqueous coating composition, A polyisocyanate composition, characterized in that
Is provided.
[0008]
According to another aspect of the invention,
(A) An aqueous solution or emulsion of a polyol having a hydroxyl value of 1 to 300 mgKOH / g, and (B) the equivalent of the isocyanate group of component (B) to the hydroxyl group of component (A), comprising the above polyisocyanate composition The ratio (NCO / OH) is in the range of 0.5 to 5.0, and component (A) and component (B) are provided separately and are configured to be mixed at the time of use. An aqueous coating composition,
Is provided.
[0009]
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
Examples of the aliphatic diisocyanate and alicyclic diisocyanate used in the present invention include tetramethylene diisocyanate, pentamethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, trimethylhexamethylene diisocyanate, lysine diisocyanate, isophorone diisocyanate, hydrogenated xylene diisocyanate, 1,4- And diisocyanate cyclohexane. Among them, hexamethylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, and hydrogenated xylene diisocyanate are preferred because they are easily available industrially.
[0010]
The above-mentioned aliphatic diisocyanates, alicyclic diisocyanates, and polyisocyanates having two or more terminal isocyanate groups derived from these diisocyanates have biuret structure, isocyanurate structure, urethane structure, uretdione structure and allophanate in the molecule. Including polyisocyanates each having a structure.
[0011]
In the present invention, the term “base polyisocyanate” refers to at least one diisocyanate selected from an aliphatic diisocyanate and an alicyclic diisocyanate, and two or more terminal isocyanate groups derived from the at least one diisocyanate. Means a polyisocyanate itself selected from the group consisting of polyisocyanates having no nonionic hydrophilic groups bonded thereto.
[0012]
Regarding methods for producing polyisocyanates having the biuret structure, isocyanurate structure, urethane structure, uretdione structure and allophanate structure from diisocyanate, for example, Japanese Patent Publication No. 64-10027, Japanese Patent Laid-Open No. 58-38713, Reference can be made to JP-B 63-89574, JP-A-6-95041, JP-A-4-306218, JP-A-6-133321 and US Pat. No. 3,124,605. Those having a biuret structure are excellent in adhesiveness, those having an isocyanurate structure are excellent in weather resistance, and those having a urethane structure using an alcohol having a long side chain are excellent in elasticity and extensibility. Those having a uretdione structure or an allophanate structure are characterized by low viscosity.
[0013]
The hydrophilic polyisocyanate which is the component (a) of the polyisocyanate composition of the present invention is derived from at least one diisocyanate selected from the above-mentioned aliphatic diisocyanates and alicyclic diisocyanates, and the at least one diisocyanate. A nonionic hydrophilic group containing an average number of 5 to 50 ethylene oxide repeating units in at least one base polyisocyanate selected from the group consisting of polyisocyanates having two or more terminal isocyanate groups. It is bound by 2 to 50% by weight based on the total weight of the polyisocyanate and the hydrophilic group.
[0014]
Nonionic hydrophilic groups containing an average number of ethylene oxide repeating units of 5 to 50 are poly (C 1 -C 20 Alkylene) oxide monoalkyl ether is a group derived from a compound containing an ethylene oxide repeating unit having an average number of 5 to 50 in an alcohol, and polyethylene glycol mono (C 1 -C 20 Alkyl) ether, a compound in which polypropylene oxide or polytetramethylene oxide is added between one or both ends of ethylene oxide repeating units, and one of these hydroxyl groups is alkyletherified, ethylene oxide and propylene oxide or tetrahydrofuran, etc. Are randomly polymerized and one of their hydroxyl groups is (C 1 -C 20 Alkyl) etherified compounds can be mentioned, but groups derived from polyethylene glycol monomethyl ether containing ethylene oxide repeating units having an average number of 5 to 50 are most suitable from the viewpoint of industrial availability. . An average number of ethylene oxide repeating units of less than 5 is not preferable because high emulsifying ability cannot be expressed. If it exceeds 50, the crystallinity of the hydrophilic polyisocyanate is increased, and it tends to be solid, which is not preferable.
[0015]
The amount of the hydrophilic group bonded to the hydrophilic polyisocyanate which is the component (a) of the polyisocyanate composition of the present invention is 2 to 50% by weight based on the total amount of the base polyisocyanate and the hydrophilic group. If it is less than 2% by weight, the effect of lowering the interfacial tension is not sufficient, and high emulsifying ability cannot be expressed, which is not preferable. If it exceeds 50% by weight, the hydrophilic property of the highly emulsifiable polyisocyanate composition of the present invention is too high, so that the reaction between the isocyanate group and water during water dispersion cannot be suppressed, which is not preferable. In addition, the method of introduce | transducing a hydrophilic group in base polyisocyanate is the method of making the terminal isocyanate group contained in base polyisocyanate react with the compound which gives hydrophilic groups like said polyethylene glycol monomethyl ether. More specifically, for example, the above-described base polyisocyanate and polyalkylene oxide monoalkyl ether alcohol may be mixed and a normal urethanization reaction may be performed. Regarding the reaction conditions for the urethanization reaction, for example, JP-B 64-10023, JP-A 58-38713 and JP-B 63-89574 can be referred to.
[0016]
The novel highly-emulsifiable polyisocyanate composition of the present invention comprises (a) an ionic surfactant substantially free of water as the component (b) to the hydrophilic polyisocyanate as the component (a). It can obtain by mixing 0.5 to 20 weight% with respect to the total weight of a component and (b) component. Further, the term “substantially containing no water” as used herein means that the water contained in the mixed ionic surfactant (b) reacts with the terminal isocyanate group contained in the hydrophilic polyisocyanate (a) to cause foaming. It means a state in which water is removed to such an extent that white turbidity and viscosity increase do not occur.
[0017]
An ionic surfactant substantially free of water is a high-boiling organic solvent capable of dissolving the ionic surfactant in an ionic surfactant containing water, such as polyethylene glycol monomethyl ether. It can be obtained by mixing polyalkylene oxide monoalkyl ether alcohol, polyalkylene oxide dialkyl ether such as triethylene glycol dimethyl ether or diethylene glycol diethyl ether, and the like, and distilling off water by heating or the like. When the ionic surfactant containing water is mixed with the hydrophilic polyisocyanate (a), the terminal isocyanate group contained in the water and the hydrophilic polyisocyanate reacts as described above, and foaming, cloudiness, and viscosity increase are caused. Unfavorable to happen. Moreover, when water is distilled off without mixing a high-boiling organic solvent into an ionic surfactant containing water, the ionic surfactant becomes a solid, and the dissolution of (a) in the hydrophilic polyisocyanate described above is achieved. Since it becomes difficult, it is not preferable.
[0018]
Whether an anionic surfactant or an anionic surfactant is used as the ionic surfactant depends on whether the polyisocyanate composition [component (B)] of the present invention is used as an aqueous coating composition or an aqueous polyol solution or aqueous polyol. It can be determined by the type of the emulsion [component (A)] (hereinafter, both are simply referred to as “aqueous polyol”). That is, the polyol used for the water-based polyol is incorporated with an acid component such as carboxylic acid or sulfonic acid in the molecule in order to have solubility in water or dispersibility, and an alkali such as sodium hydroxide or ammonia. Although it is possible to neutralize with components, it is appropriate to use an anionic surfactant when the aqueous polyol thus obtained is used as the component (A) of the aqueous coating composition.
[0019]
If a cationic surfactant is used when using the aqueous polyol as described above, the aqueous polyol and the highly emulsifiable polyisocyanate composition are not suitable because they may form aggregates. On the contrary, when an aqueous polyol in which an alkali component such as an amine is incorporated in the molecule of the aqueous polyol and neutralized with an acid component such as hydrochloric acid is used, it is appropriate to use a cationic surfactant. Either one may be used when the aqueous polyol is used without neutralization.
[0020]
As the anionic surfactant, a carboxylate type, a sulfate type, a sulfonate type, and a phosphate type are suitable. For example, (C 1 -C 20 Alkyl) ammonium benzenesulfonate, (C 1 -C 20 Alkyl) sodium disulfate, sodium alkyldiphenyl ether disulfonate, di (C 1 -C 20 Alkyl) sodium sulfosuccinate, polyoxyethylene C 6 -C 30 Sodium aryl ether sulfonate, polyoxyethylene C 6 -C 30 Examples include ammonium aryl ether sulfonate.
Examples of cationic surfactants are quaternary ammonium salts, pyridinium salts, imidazolinium salts, such as C 1 -C 20 Alkyltrimethylammonium bromide, C 1 -C 20 Examples thereof include alkylpyridinium bromide and imidazolinium laurate.
[0021]
When the amount of the ionic surfactant (b) added to the hydrophilic polyisocyanate (a) is less than 0.5% by weight, the effect of water dispersion stability due to mixing of the ionic surfactant is not expressed. Not appropriate. If it exceeds 20% by weight, the dispersed particle size becomes too small, so that the pot life of the aqueous coating composition prepared from the highly emulsifiable polyisocyanate composition of the present invention and the aqueous polyol is shortened. Since the component which does not participate in bridge | crosslinking increases too much in an isocyanate composition, it may cause the weakening of the coating formed from a water-system coating composition, and is unpreferable.
[0022]
The highly emulsifiable polyisocyanate composition of the present invention is excellent in water dispersion stability by using a nonionic hydrophilic group and an ionic surfactant in combination, and also has high stability and achieves a long pot life. can do. The reason for this has not been clarified yet, but when an aqueous coating composition is prepared from the highly emulsifiable polyisocyanate composition of the present invention and an aqueous polyol, the polyisocyanate oil droplets formed in an aqueous dispersion state are in contact with the water. An ionic surfactant is located, and a double protective film in which nonionic hydrophilic groups are arranged on the polyisocyanate oil droplet side with respect to the ionic surfactant is formed, and the isocyanate group is formed on the polyisocyanate oil droplet. The reason is considered to be the structure located inside.
Incidentally, in JP-B-55-7472, JP-A-5-222150, JP-A-6-17004, JP-A-7-48429, and JP-A-7-111005, only nonionic hydrophilic groups are used. Therefore, the unique double protective film structure as described above is not formed.
[0023]
Although it is effective to improve the dispersibility of the obtained hydrophilic polyisocyanate composition in water when only nonionic hydrophilic groups are introduced into the polyisocyanate, an aqueous coating prepared from the composition is used. The composition cannot achieve a pot life that can withstand practical use. This is because the nonionic hydrophilic group alone has only a single protective film of the nonionic hydrophilic group at the interface between the polyisocyanate oil droplets and water, and the protective film is sufficient at the interface only with the nonionic hydrophilic group. Since it cannot be aligned, water is allowed to enter the polyisocyanate oil droplets when the hydrophilic polyisocyanate is dispersed in water, and the reaction between water and the isocyanate group starts, and the terminal isocyanate of the hydrophilic polyisocyanate is started within a short time. This is presumably because the residual ratio of the group decreases.
In addition, since the dispersibility in water is poor only by mixing an ionic surfactant with a polyisocyanate having no nonionic hydrophilic group introduced, the water-dispersion stability as in the highly emulsifiable polyisocyanate composition of the present invention is reduced. Sex cannot be achieved.
[0024]
The most important feature of the highly emulsifiable polyisocyanate composition of the present invention is that a nonionic hydrophilic group and an ionic surfactant are used in combination. Regarding this mechanism, as described above, due to the interaction between the nonionic hydrophilic group and the ionic surfactant, the ionic property is present at the interface between the polyisocyanate oil droplet and the water when the highly emulsifiable polyisocyanate of the present invention is dispersed in water. It is thought that a double protective film of surfactant and nonionic hydrophilic group is formed, and this strong protective film prevents water from entering into the isocyanate oil droplets and prevents the polyisocyanate groups in the polyisocyanate oil droplets. It can be protected from water.
[0025]
Unlike the high-emulsifiable polyisocyanate composition of the present invention, which contains an ionic surfactant that does not substantially contain water, a polyisocyanate into which only a nonionic hydrophilic group has been introduced is used as an ionic surfactant. In a system dispersed in water to which a surfactant is added, a water-based urethane coating composition prepared therefrom cannot achieve a long pot life. In such a system, when the polyisocyanate oil droplets are formed, water coordinated around the ionic surfactant is embraced inside the polyisocyanate oil droplets. This is considered to be because the residual ratio of the terminal isocyanate group of the polyisocyanate decreases in a short time.
[0026]
The highly emulsifiable polyisocyanate composition of the present invention has an isocyanate group content of 3 to 25% by weight and a weight average molecular weight as measured with respect to the polyisocyanate composition in which the nonvolatile content is substantially 100%. It is preferable that it is 350-10,000 and a viscosity is 50-20,000 mPa * s (25 degreeC).
In the present invention, the state in which the non-volatile content of the polyisocyanate composition is substantially 100% means a state in which the highly emulsifiable polyisocyanate composition does not substantially contain a volatile component such as a solvent, and is highly emulsified. The state in which a volatile component is 1% or less in a functional polyisocyanate.
[0027]
The isocyanate group content in the highly emulsifiable polyisocyanate composition of the present invention is preferably 3 to 25% by weight when the nonvolatile content of the polyisocyanate composition is substantially 100%. If it is less than 3% by weight, when it is prepared into a water-based coating composition from a highly emulsifiable polyisocyanate composition and a water-based polyol, the number of cross-linking points in the coating composition is reduced, resulting in a decrease in curing speed or formation from the coating composition. Have the disadvantage of causing the coating to become brittle. Moreover, when the isocyanate group content of the highly emulsifiable polyisocyanate composition exceeds 25% by weight, the amount of hydrophilic groups introduced in the polyisocyanate composition is reduced, and the water dispersibility of the polyisocyanate composition may be lowered. .
[0028]
The viscosity of the highly emulsifiable polyisocyanate composition of the present invention is preferably 50 to 20,000 mPa · s (25 ° C.) with the nonvolatile content being substantially 100%. If it exceeds 20,000 mPa · s, it is difficult to disperse in water. Considering dispersion in water, the lower the viscosity, the better. However, if it is less than 50 mPa · s, it means that a large amount of diisocyanate having a low crosslinking ability is contained, which is not preferable.
[0029]
Moreover, the weight average molecular weight of the highly emulsifiable polyisocyanate composition of this invention is 350-10,000. If the weight average molecular weight is less than 350, it may not be possible to introduce a sufficient amount of hydrophilic groups to obtain sufficient water dispersibility. If it exceeds 10,000, the viscosity of the highly emulsifiable polyisocyanate composition becomes high and it is difficult to disperse in water.
[0030]
The highly emulsifiable polyisocyanate composition of the present invention comprises an aqueous dispersion obtained by stirring the polyisocyanate composition in a weight ratio of 40:60 with water at 600 rpm for 10 minutes. When left at 20 ° C. for 6 hours, the residual ratio of unreacted isocyanate groups is preferably 50% or more. If it is less than 50%, the pot life of the aqueous coating composition is shortened, and further, the water resistance of the coating formed therefrom is lowered and the coating becomes brittle. In the present invention, a high residual ratio of unreacted isocyanate groups of 50% or more can be achieved by the mutual effect of the ionic surfactant component mixed with the introduced hydrophilic group component as described above. This is because this reaction can be suppressed. In the aqueous dispersion described above, the highly emulsifiable polyisocyanate composition is O / W type and is dispersed in water.
[0031]
The highly emulsifiable polyisocyanate composition of the present invention has high water dispersibility and high stability. The water dispersibility and stability referred to in the present invention are the dispersion retention of oil droplets of the highly emulsifiable polyisocyanate composition dispersed in water by the above method and the stability of terminal isocyanate groups in water. The highly emulsifiable polyisocyanate composition of the present invention shows no precipitation even when left at 20 ° C. for 8 hours in a state of being dispersed in water. When left at 20 ° C. for 6 hours, the residual ratio of unreacted isocyanate groups is 50% or more. It is. This is also achieved by the mutual effect of the introduced hydrophilic group component and the combined ionic surfactant.
Next, a method for producing the highly emulsifiable polyisocyanate composition of the present invention will be described.
[0032]
The highly emulsifiable polyisocyanate composition of the present invention comprises a base polyisocyanate selected from the group consisting of the above aliphatic and / or alicyclic diisocyanates and polyisocyanates obtained therefrom, and nonions such as polyalkylene oxide monoalkyl ether alcohols. It can be obtained by adding a compound that gives an ionic hydrophilic group, performing a urethanization reaction at 40 to 200 ° C. for several minutes to several days, and then adding an ionic surfactant containing substantially no water. When using a compound that also acts as a nonionic hydrophilic group-providing compound as a high-boiling organic solvent, such as a polyalkylene oxide monoalkyl ether alcohol, when obtaining an ionic surfactant that does not contain water, After dehydration treatment of the ionic surfactant by heating a mixture of alkylene oxide monoalkyl ether alcohol and ionic surfactant, the resulting mixture is added to the above base polyisocyanate compound and subjected to urethanization reaction Can also be obtained.
[0033]
Further, the highly emulsifiable polyisocyanate composition of the present invention has an aliphatic and / or alicyclic diisocyanate having a target structure such as a biuret structure, an isocyanurate structure, a urethane structure, a uretdione structure, and an allophanate structure in the molecule. Before, during, or after the reaction to obtain a urethanization reaction to form a diisocyanate-bonded hydrophilic group by adding a polyalkylene oxide monoalkyl ether alcohol and then substantially free of water Add a surfactant or add a mixture of polyalkylene oxide monoalkyl ether alcohol and ionic surfactant substantially free of water, further urethanize if necessary, unreacted if necessary Aliphatic and / or alicyclic diisocyanates It can be obtained by removed by.
[0034]
The highly emulsifiable polyisocyanate composition of the present invention can be used by adding an organic solvent. The highly emulsifiable polyisocyanate composition mixed with the organic solvent has an effect of improving the water dispersibility due to the low viscosity, further increasing the residual ratio of isocyanate groups during water dispersion, and increasing the pot life. . In this case, it is necessary that the organic solvent does not have a functional group that reacts with an isocyanate group. The organic solvent must be compatible with the highly emulsifiable polyisocyanate composition of the present invention. Examples of such organic solvents include ethyl acetate, propyl acetate, isopropyl acetate, butyl acetate, isobutyl acetate, pentyl acetate, methoxypropyl acetate, 3-methoxybutyl acetate, 2-ethylbutyl acetate, 2-ethylhexyl acetate, acetic acid. Ester compounds such as cyclohexyl, methyl propionate, butyl propionate, butyl butyrate, dioctyl adipate, diisopropyl glutarate; ether compounds such as diisopropyl ether, dibutyl ether, dioxane, diethoxyethane; 2-pentanone, 3-pentanone, 2 -Ketone compounds such as hexanone, methyl isobutyl ketone, 2-heptanone, 4-heptanone, diisobutyl ketone, isophorone, cyclohexanone, methylcyclohexanone; benzene, Aromatic compounds such as ruene, xylene, ethylbenzene, butylbenzene and p-cymene; polyethylene glycol dialkyl ether compounds such as diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether and triethylene glycol dimethyl ether; and polyethylene glycol dicarboxylate compounds such as diethylene glycol diacetate Can be mentioned.
[0035]
The amount of the organic solvent added to the highly emulsifiable polyisocyanate composition of the present invention is preferably 1 to 50% by weight based on the total amount of the polyisocyanate composition and the organic solvent. If it is less than 1% by weight, the merit of mixing an organic solvent, that is, the improvement of water dispersibility and the effect of extending pot life are not observed, which is not preferable. If it exceeds 50% by weight, the amount of the volatile organic compound in the aqueous coating composition increases when the aqueous coating composition is prepared from the highly emulsifiable polyisocyanate composition, which is not preferable.
[0036]
In addition, as described above, according to another aspect of the present invention, an aqueous polyol having a hydroxyl value of 1 to 300 mgKOH / g as the component (A) and the highly emulsifiable polymer as the component (B) are used. An aqueous coating composition comprising an isocyanate composition and an isocyanate group / hydroxyl group equivalent ratio in the range of 0.5 to 5.0 is provided.
The polyol used in the present invention is a water-soluble polyol or a water-dispersible polyol, which is used as a polyol aqueous solution or a polyol aqueous emulsion, respectively.
The water-soluble polyol is a water-soluble resin having a hydroxyl group, and the water-soluble polyol resin can be classified into a synthetic water-soluble polymer and a natural water-soluble polymer.
[0037]
Examples of synthetic water-soluble polymers include (meth) acrylic acid C 1 ~ C 12 An essential component is an alkyl ester and at least one hydroxyl component selected from (meth) acrylic acid 2-hydroxyethyl ester and (meth) acrylic acid 2-hydroxypropyl ester, and in some cases, (meth) acrylic acid. , A copolymer having at least one unsaturated compound selected from unsaturated compounds such as styrene, acrylonitrile, acrylamide, etc. as a comonomer, and a part or all of the remaining carboxylic acid is an alkaline component such as sodium hydroxide or ammonia (Meth) acrylic acid ester resins neutralized with phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, maleic acid, fumaric acid, succinic acid, adipic acid, sebacic acid, etc. and polybasic acids such as anhydrides thereof At least one polybasic acid selected from (poly) ethylene glycol Polybasic acid remaining in the polyester resin obtained by esterification with at least one polyhydric alcohol selected from polyhydric alcohols such as (poly) propylene glycol, trimethylolpropane, pentaerythritol, sorbitol, etc. Polyester resin partially or wholly neutralized with an alkali component such as sodium hydroxide or ammonia; aromatic, aliphatic or alicyclic diisocyanate or isocyanate oligomer derived therefrom, (poly) ethylene glycol, (poly) At least one alcohol compound selected from polyhydric alcohols such as propylene glycol, trimethylolpropane, pentaerythritol and sorbitol, or hydroxycarboxylic acids such as bishydroxymethylpropionic acid and hydroxyacetic acid Polyurethane resin that has been subjected to a retaneation reaction and neutralized part or all of the carboxylic acid remaining in the resulting resin with an alkali component such as sodium hydroxide or ammonia; vinyl acetate and (meth) acrylic acid as the hydroxyl component 2 -Hydroxyethyl ester, (meth) acrylic acid At least one of 2-hydroxypropyl ester and the like as an essential component, and in some cases (meth) acrylic acid, (meth) acrylic acid C 1 ~ C 12 A vinyl acetate resin obtained by neutralizing a part or all of the remaining carboxylic acid with respect to a copolymer having at least one unsaturated compound selected from unsaturated compounds such as alkyl esters and styrene as a comonomer; epichlorohydrin Epoxy resins such as condensates of polyhydric phenols, polyethylene glycol, or compounds in which polypropylene oxide, polytetramethylene oxide, etc. are added at one end or both ends between repeating units of ethylene oxide, or ethylene oxide and propylene oxide or Polyalkylene oxide polyol resins such as compounds in which tetrahydrofuran and the like are randomly polymerized; polyvinyl alcohol, or synthetic polymers obtained by esterifying a part of hydroxyl groups of polyvinyl alcohol with carboxylic acid or sulfonic acid compounds It can be mentioned.
[0038]
Examples of the natural water-soluble polymer include natural water-soluble polymers such as methyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, and soluble starch.
The water-dispersible polyol is a resin dispersible in water having a hydroxyl group. For example, vinylidene chloride and (meth) acrylic acid 2-hydroxyethyl ester, (meth) acrylic acid 2-hydroxypropyl as a hydroxyl component. At least one ester such as ester is an essential component, and in some cases, acrylonitrile, vinyl chloride, (meth) acrylic acid, alkyl (meth) acrylate (C 1 ~ C 12 ) Polyvinylidene chloride polyol obtained by emulsion polymerization with at least one unsaturated compound selected from unsaturated compounds such as esters to neutralize part or all of the remaining carboxylic acid; vinyl chloride and hydroxyl group As an essential component, at least one of (meth) acrylic acid 2-hydroxyethyl ester, (meth) acrylic acid 2-hydroxypropyl ester, etc. as an ingredient, and in some cases acrylonitrile, (meth) acrylic acid, (meth) Acrylic acid (C 1 ~ C 12 ) Polyvinyl chloride-based polyol obtained by emulsion polymerization with at least one unsaturated compound selected from unsaturated compounds such as alkyl esters and acrylamides to form a copolymer, and neutralizing part or all of the remaining carboxylic acid; vinyl acetate Acetate-polymerized vinyl acetate-based polyol by adding a catalyst in an aqueous polyvinyl alcohol solution; aromatic, aliphatic and / or alicyclic diisocyanates or isocyanate oligomers derived therefrom, (poly) ethylene glycol, (poly) propylene glycol Urethanation with at least one alcohol compound selected from polyhydric alcohols such as trimethylolpropane, pentaerythritol and sorbitol, or hydroxycarboxylic acids such as bishydroxypropionic acid and hydroxyacetic acid. Urethane polyol was neutralized some or all of the carboxylic acid remaining; (meth) acrylic acid C 1 ~ C 12 An essential component is an alkyl ester and at least one of (meth) acrylic acid-2-hydroxyethyl ester, (meth) acrylic acid-2-hydroxypropyl ester, and the like as a hydroxyl group component. An acrylate-based polyol obtained by neutralizing a part or all of the remaining carboxylic acid of a copolymer having at least one unsaturated compound selected from unsaturated compounds such as acid, styrene and acrylamide as a comonomer; vinylidene fluoride, fluorine Vinyl chloride, chlorotrifluoroethylene, tetrafluoroethylene, fluoro (meth) acrylate (C 1 -C 12 Essential component of at least one of fluorine-containing unsaturated compounds such as alkyl) ester and at least one of (meth) acrylic acid 2-hydroxyethyl ester, (meth) acrylic acid 2-hydroxypropyl ester as a hydroxyl component And (meth) acrylic acid C in some cases 1 -C 12 Some or all of the remaining carboxylic acid in the copolymer comprising at least one compound selected from alkyl esters, (meth) acrylic acid, ethyl vinyl ether, hydroxybutyl vinyl ether, and unsaturated compounds such as styrene as a comonomer Summed fluorine copolymer polyols: styrene and butadiene, and at least one of (meth) acrylic acid 2-hydroxyethyl ester, (meth) acrylic acid 2-hydroxypropyl ester as a hydroxyl component as essential components, and Styrene-butadiene obtained by neutralizing a part or all of the remaining carboxylic acid of a copolymer comprising at least one unsaturated compound selected from unsaturated compounds such as (meth) acrylic acid, acrylonitrile, and acrylamide as a comonomer Copolymer system All: Polybutadiene-based polyol having a hydroxyl group and a carboxyl group at the terminal and neutralizing a part or all of the carboxyl group; and urethane acrylate system in which the above acrylate-based polyol and urethane-based polyol form a core-shell structure Mention may be made of polyols.
[0039]
The average particle size of the polyol in the aqueous polyol emulsion is 0.01 to 1.0 μm. If it is less than 0.01 μm, the viscosity of the water-based polyol emulsion increases, and it is not preferable because it is limited to use at a low nonvolatile content concentration. If it exceeds 1.0 μm, the stability of water dispersion of the water-based polyol emulsion is deteriorated, which is not preferable.
[0040]
The hydroxyl value of the polyol used in the present invention is 1 to 300 mgKOH / g. If it is less than 1 mgKOH / g, the number of cross-linking points in the coating composition decreases, causing a decrease in the curing rate of the aqueous coating composition and embrittlement of the coating formed therefrom. On the other hand, if it exceeds 300 mgKOH / g, there are too many crosslinking points, which is not preferable because the coating becomes too hard and brittle.
[0041]
In the present invention, the equivalent ratio of isocyanate group / hydroxyl group of the aqueous polyol of component (A) and the highly emulsifiable polyisocyanate composition of component (B) is 0.5 to 5.0, preferably 1.0 to 3 .0. If it is less than 0.5, the number of cross-linking points in the coating composition is decreased, which causes a decrease in the curing rate of the aqueous coating composition and weakening of the coating formed therefrom, which is not preferable. If it exceeds 5.0, the coating becomes too hard and brittle, which is not preferable.
The amount of water in the aqueous polyol as the component (A) is 5 to 90% by weight based on the total weight of the polyol, water, and in some cases, the organic solvent.
[0042]
In addition, the component (A) may contain an organic solvent. As the solvent used here, aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene and chlorobenzene, methanol, ethanol, i-propanol, n Alcohol compounds such as butanol, n-hexanol, 2-ethylhexanol, ketone compounds such as acetone, methyl ethyl ketone, ethyl acetate, acetic acid-n-butyl, ethyl glycol acetate, methoxypropyl acetate, isoacetic acid-3-hydroxy-2, Examples include ester compounds such as 2,4-trimethylpentyl, ethers such as butyl glycol, tetrahydrofuran, dioxane, and ethyl glycol ether.
[0043]
When the aqueous polyol as the component (A) contains an organic solvent, the amount of the organic solvent is up to 50% by weight based on the total weight of the polyol, water and the organic solvent.
The water-based coating composition containing the component (A) and the component (B) preferably has a pot life of 6 hours or longer at 20 ° C. The pot life refers to a time during which no significant increase in viscosity and foaming are observed in the aqueous coating composition. If it is less than 6 hours, it cannot be said that it can withstand practical use. This long pot life can be achieved by the interaction of the ionic surfactant coexisting with the introduced nonionic hydrophilic group.
[0044]
Further, when a fresh coating film having a thickness of 40 μm coated with the aqueous coating composition is allowed to stand for 24 hours at 20 ° C. and a relative humidity (RH) of 65%, the gel fraction of the coating film is 50% or more. It is preferable that If it is less than 50%, the water resistance is inferior, which is not preferable. The reason why a coating film having a gel fraction of 50% or more can be achieved is that the reaction between water and isocyanate groups is suppressed when the highly emulsifiable polyisocyanate composition is dispersed in water.
If necessary, the highly emulsifiable polyisocyanate composition and the aqueous coating composition of the present invention include pigments, dispersion stabilizers, viscosity modifiers, leveling agents, light stabilizers, antioxidants, ultraviolet absorbers, and fillers. An agent, a plasticizer, a lubricant, a curing accelerating catalyst and the like can be added.
[0045]
The highly emulsifiable polyisocyanate composition of the present invention is not only excellent in water dispersibility, but also exhibits high stability because the reaction between the terminal isocyanate group of the polyisocyanate and water is suppressed in the water dispersion state. Furthermore, a room temperature cross-linking type two-component water-based urethane coating composition comprising a combination of an aqueous polyol as a main component and the above-described polyisocyanate composition as a curing agent is excellent in pot life and water resistance. Can be formed. Accordingly, such water-based coating compositions are mainly useful as architectural water-based paints, automotive water-based paints, household water-based paints, adhesives, building materials, other coating agents, and sealing agents. It can be used as a crosslinking agent, a curing agent in cast molding, a resin component such as an elastomer, a crosslinking agent such as urethane foam, and a treating agent for fibers and fabrics.
[0046]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The present invention will be described in more detail with reference to the following examples and comparative examples.
In the following examples and comparative examples, various characteristics were measured by the following methods.
(1) Measurement of isocyanate group content:
The isocyanate group content is defined as the content (% by weight) of isocyanate groups contained in the polyisocyanate composition.
As for the isocyanate group content, about 2 g of the polyisocyanate composition used as a sample was precisely weighed, 20 ml of toluene and 20 ml of a toluene solution of 2N n-dibutylamine were added, and allowed to stand at room temperature for 15 minutes. The titration was performed using the following formula, and the following formula was used. As the indicator, bromocresol green indicator was used.
Isocyanate group content (% by weight) = (blank titer-sample titer) × 42 / [sample weight (g) × 1,000] × 100%.
However, the blank titer is a titer when the above operation is performed without adding the polyisocyanate composition.
[0047]
(2) Measurement of nonionic hydrophilic group content:
Nonionic hydrophilic group content is the nonionic hydrophilic property of the hydrophilic polyisocyanate [(a) component; base polyisocyanate formed by bonding nonionic hydrophilic groups having ethylene oxide repeating units] in the highly emulsifiable polyisocyanate composition. Defined as group content (% by weight). The measurement of the content of nonionic hydrophilic groups is carried out by first measuring the absorption peak of an infrared absorption spectrum (wave number 1,100 cm based on an ether group) on a highly emulsifiable polyisocyanate composition sample. -1 ) To measure the weight (X) of the nonionic hydrophilic group in the highly emulsifiable polyisocyanate composition. On the other hand, the weight (Y) of the ionic surfactant in the highly emulsifiable polyisocyanate composition unit is measured using liquid chromatography. If the weight of the highly emulsifiable polyisocyanate composition of the sample is Z, it can be calculated by the following formula.
Figure 0004004085
[0048]
(3) Measurement of hydroxyl value of polyol:
The hydroxyl value is defined as the amount (mg) of KOH required to neutralize acetic acid necessary for acetylating free OH groups contained in 1 g of polyol.
The hydroxyl value is measured according to JIS-K0070.
(4) Measurement of acid value of polyol:
The acid value is defined as the amount (mg) of KOH required to neutralize free fatty acids contained in 1 g of polyol.
The acid value is measured according to JIS-K0070.
[0049]
(5) Measurement of nonvolatile content:
In the present invention, the term “nonvolatile content” is used in relation to a compound that generates a nonionic hydrophilic group (such as polyethylene glycol monomethyl ether), an ionic surfactant, an aqueous polyol, and a highly emulsifiable polyisocyanate composition. .
The non-volatile content (weight) is defined as the remaining amount (weight) after heating about 1.5 g of a sample, heating at 105 ° C. for 1 hour at normal pressure.
(6) Measurement of viscosity of highly emulsifiable polyisocyanate composition:
Viscosity is defined as the viscosity (mPa · s) measured at 25 ° C.
The viscosity is measured at 25 ° C. and 60 rpm with a digital viscometer (Japan, Tokyo Keiki Co., Ltd., DVM-B type).
[0050]
(7) Measurement of weight average molecular weight of highly emulsifiable polyisocyanate composition:
As a sample to be used for measurement, the polyisocyanate composition is used as a tetrahydrofuran (THF) solution (concentration 0.25 wt% solution).
The weight average molecular weight was determined using gel permeation chromatography (GPC). When GPC has a weight average molecular weight of less than 2,000 (column: G1000HXL, G2000HXL, G3000HXL, manufactured by Tosoh Corp., carrier: THF, detection method: differential refractometer, data processor: CP-manufactured by Tosoh Corp. (Column: G2000HXL, G4000HXL, G5000HXL, carrier: THF, detection method: differential refractometer, data processor: Chromatocoder 21 manufactured by Tosoh Co., Ltd.) Measured.
[0051]
(8) Evaluation of water dispersibility of highly emulsifiable polyisocyanate composition:
The water dispersibility was determined by mixing a highly emulsifiable polyisocyanate composition and water at a weight ratio of 40:60 and stirring the mixture at 600 rpm for 10 minutes at 20 ° C. for 8 minutes at 20 ° C. After standing for a period of time, the dispersion state at that time was visually evaluated. When no precipitation was observed, the water dispersibility was considered good.
(9) Measurement of average particle size of polyol in aqueous polyol emulsion:
The average particle size was measured with a Microtrac UPA particle size analyzer (Leeds + Northrup, USA: particle size distribution meter).
[0052]
(10) Measurement of gel fraction:
The gel fraction refers to a water-based coating composition prepared by adding a predetermined amount of a highly emulsifiable polyisocyanate composition to an aqueous polyol emulsion and stirring at 600 rpm for 10 minutes at 20 ° C. and a relative humidity (RH) of 65%. It is defined as the gel fraction of the coating film obtained by time curing. The gel fraction was obtained from the following formula by extracting about 0.1 g of the coating film obtained by curing with 50 g of acetone at 20 ° C. for 24 hours.
Gel fraction = (when the coating film was extracted with acetone for 24 hours.
Residual amount of solid content / weight of coating film) × 100 (%)
[0053]
Example 1
Polyethylene glycol monomethyl ether (nonionic hydrophilic group-forming compound, MPG-081, non-volatile content 100% by weight, average number of ethylene oxide repeating units = 15.2, manufactured by Nippon Emulsifier Co., Ltd.) and ammonium alkylbenzenesulfonate (ion) Active surfactant, New Coal 210, non-volatile content 50% by weight, manufactured by Nippon Emulsifier Co., Ltd.) was mixed at a non-volatile content ratio of 3: 1, and the New Coal 210 was distilled under reduced pressure at 120 ° C. and 20 Torr. Volatiles [water and solvent (methanol)] were removed. Hexamethylene diisocyanate (HDI) biuret type polyisocyanate (Duranate 24A-100, manufactured by Asahi Kasei Kogyo Co., Ltd.) (base polyisocyanate) 1,000 g, and a mixture of polyethylene glycol monomethyl ether and ammonium alkylbenzene sulfonate 200 g obtained above. And urethanization reaction was carried out at 90 ° C. for 2 hours. The obtained highly emulsifiable polyisocyanate composition is a pale yellow liquid, the nonionic hydrophilic group is 13.0% by weight, the ionic surfactant is 4.2% by weight, and the isocyanate group content is 18.5%. The weight percent, the weight average molecular weight was 1,000, and the viscosity was 3,200 mPa · s (25 ° C.). When this highly emulsifiable polyisocyanate composition was dispersed in water, the dispersibility was good, and when the aqueous dispersion was left at 20 ° C. for 6 hours, the residual ratio of isocyanate groups was 90%.
[0054]
(Example 2)
Polyethylene glycol monomethyl ether (nonionic hydrophilic group forming compound, MPG-081, nonvolatile content 100 wt%, average number of ethylene oxide repeating units = 15.2, manufactured by Nippon Emulsifier Co., Ltd.) and sodium dialkylsulfosuccinate (ion) Active surfactant, New Coal 290M, non-volatile content 70% by weight, manufactured by Nippon Emulsifier Co., Ltd.) was mixed at a non-volatile content ratio of 2: 1, and New Coal 290M was mixed by distillation under reduced pressure at 120 ° C. and 20 Torr. Volatiles [water and solvent (methanol)] were removed. 1,000 g of HDI-based biuret type polyisocyanate (Duranate 24A-100, manufactured by Asahi Kasei Kogyo Co., Ltd.) (base polyisocyanate) and 300 g of a mixture of polyethylene glycol monomethyl ether and sodium dialkylsulfosuccinate obtained above were mixed at 90 ° C. The urethanization reaction was carried out for 2 hours. The resulting highly emulsifiable polyisocyanate composition is a pale yellow liquid, the nonionic hydrophilic group is 16.7% by weight, the ionic surfactant is 7.7% by weight, and the isocyanate group content is 16.6%. The weight percent, the weight average molecular weight was 1,100, and the viscosity was 4,100 mPa · s (25 ° C.). When this highly emulsifiable polyisocyanate composition was dispersed in water, the dispersibility was good. When the aqueous dispersion was allowed to stand at 20 ° C. for 6 hours, the residual ratio of isocyanate groups was 93%.
[0055]
(Example 3)
Polyethylene glycol monomethyl ether (nonionic hydrophilic group-forming compound, nonvolatile content 100% by weight, average number of ethylene oxide repeating units = 48.5) and polyoxyethylene nonylphenyl ether sulfonate ammonium (ionic surfactant, new Cole 560SF, 50% by weight of non-volatile content, manufactured by Nippon Emulsifier Co., Ltd.) was mixed at a non-volatile content ratio of 4: 1, and the volatile content of New Coal 560SF by distillation under reduced pressure at 120 ° C. and 20 Torr [water and solvent (Methanol)] was removed. 1,000 g of HDI biuret type polyisocyanate (Duranate 24A-100, manufactured by Asahi Kasei Kogyo Co., Ltd.) (base polyisocyanate), and 30 g of a mixture of polyethylene glycol monomethyl ether and polyoxyethylene nonylphenyl ether ammonium sulfonate obtained from the above. And urethanization reaction was carried out at 90 ° C. for 2 hours. The resulting highly emulsifiable polyisocyanate composition is a pale yellow liquid, 2.3% by weight of nonionic hydrophilic groups, 0.6% by weight of ionic surfactants, and an isocyanate group content of 21.6%. The weight percent, the weight average molecular weight was 880, and the viscosity was 2,400 mPa · s (25 ° C.). When this highly emulsifiable polyisocyanate composition was dispersed in water, the dispersibility was good. When the aqueous dispersion was allowed to stand at 20 ° C. for 6 hours, the residual ratio of isocyanate groups was 91%.
[0056]
(Example 4)
Polyethylene glycol monomethyl ether (nonionic hydrophilic group-forming compound, MPG-130, nonvolatile content 100% by weight, average number of ethylene oxide repeating units = 9.4, manufactured by Nippon Emulsifier Co., Ltd.) and polyoxyethylene tridecyl ether Sodium sulfonate (ionic surfactant, Neucor 1305SN, non-volatile content 30% by weight, manufactured by Nippon Emulsifier Co., Ltd.) was mixed at a non-volatile content ratio of 1: 1, and distilled under reduced pressure at 120 ° C. and 20 Torr. Was used to remove the volatiles [water and solvent (methanol)] of Newcol 1305SN. 1,000 g of HDI-based biuret type polyisocyanate (Duranate 24A-100, manufactured by Asahi Kasei Kogyo Co., Ltd.) (base polyisocyanate) and 400 g of a mixture of polyethylene glycol monomethyl ether and polyoxyethylene nonylphenyl ether ammonium sulfonate obtained from the above. And urethanization reaction was carried out at 90 ° C. for 2 hours. The resulting highly emulsifiable polyisocyanate composition is a pale yellow liquid, the nonionic hydrophilic group is 16.6% by weight, the ionic surfactant is 14.3% by weight, and the isocyanate group content is 14.9%. The weight percent, the weight average molecular weight was 2,000, and the viscosity was 18,000 mPa · s (25 ° C.). When this highly emulsifiable polyisocyanate composition was dispersed in water, the dispersibility was good. When the aqueous dispersion was allowed to stand at 20 ° C. for 6 hours, the residual ratio of isocyanate groups was 78%.
[0057]
(Example 5)
Polyethylene glycol monomethyl ether (nonionic hydrophilic group forming compound, MPG-081, nonvolatile content 100 wt%, average number of ethylene oxide repeating units = 15.2, manufactured by Nippon Emulsifier Co., Ltd.) and benzylammonium salt [ionic Surfactant, Texnol R5 (50), 50% by weight of non-volatile content, manufactured by Nippon Emulsifier Co., Ltd.] was mixed at a non-volatile weight ratio of 1: 1, and Texnol R5 (by distillation under reduced pressure at 120 ° C. and 20 Torr). 50) volatile matter [water and solvent (methanol)] was removed. 1,000 g of HDI-based biuret type polyisocyanate (Duranate 24A-100, manufactured by Asahi Kasei Kogyo Co., Ltd.) (base polyisocyanate) and 300 g of the mixture of polyethylene glycol monomethyl ether and benzylammonium salt obtained above were mixed at 90 ° C. The urethanization reaction was performed for 2 hours. The resulting highly emulsifiable polyisocyanate composition is a pale yellow liquid, the nonionic hydrophilic group is 13.0% by weight, the ionic surfactant is 11.5% by weight, and the isocyanate group content is 16.4%. The weight percent, the weight average molecular weight was 950, and the viscosity was 4,000 mPa · s (25 ° C.). When this highly emulsifiable polyisocyanate composition was dispersed in water, the dispersibility was good, and when the aqueous dispersion was allowed to stand at 20 ° C. for 6 hours, the residual ratio of isocyanate groups was 88%.
[0058]
(Example 6)
Polyethylene glycol monomethyl ether (nonionic hydrophilic group-forming compound, MPG-081, non-volatile content 100% by weight, average number of ethylene oxide repeating units = 15.2, manufactured by Nippon Emulsifier Co., Ltd.) and ammonium alkylbenzenesulfonate (ion) Surfactant, New Coal 210, 50% by weight of non-volatile content, manufactured by Nippon Emulsifier Co., Ltd.) was mixed at a non-volatile content ratio of 5: 2, and reduced to 120 ° C. and 20 Torr by vacuum distillation. Volatiles [water and solvent (methanol)] were removed. 1,000 g of HDI-based isocyanurate type polyisocyanate (Duranate TPA-100, manufactured by Asahi Kasei Kogyo Co., Ltd.) (base polyisocyanate) and 700 g of the mixture of polyethylene glycol monomethyl ether obtained above and ammonium alkylbenzenesulfonate were mixed. The urethanization reaction was carried out at 2 ° C. for 2 hours. The obtained highly emulsifiable polyisocyanate composition is a pale yellow liquid, the nonionic hydrophilic group is 33.3% by weight, the ionic surfactant is 13.3% by weight, and the isocyanate group content is 11.4. The weight percent, the weight average molecular weight was 1,400, and the viscosity was 9,600 mPa · s (25 ° C.). When this highly emulsifiable polyisocyanate composition was dispersed in water, the dispersibility was good, and when the aqueous dispersion was allowed to stand at 20 ° C. for 6 hours, the residual ratio of isocyanate groups was 82%.
[0059]
(Example 7)
Polyethylene glycol monomethyl ether (nonionic hydrophilic group-forming compound, MPG-130, nonvolatile content 100% by weight, average number of ethylene oxide repeating units = 9.4, manufactured by Nippon Emulsifier Co., Ltd.) and sodium dialkylsulfosuccinate (ion) Active surfactant, New Coal 290M, non-volatile content 70% by weight, manufactured by Nippon Emulsifier Co., Ltd.) was mixed at a non-volatile content ratio of 2: 1, and New Coal 290M was mixed by distillation under reduced pressure at 120 ° C. and 20 Torr. Nonvolatile content [water and solvent (methanol)] was removed. 1,000 g of HDI-based isocyanurate type polyisocyanate (Duranate TPA-100, manufactured by Asahi Kasei Kogyo Co., Ltd.) (base polyisocyanate) and 300 g of the mixture of polyethylene glycol monomethyl ether and sodium dialkylsulfosuccinate obtained above were mixed. The urethanization reaction was carried out at 2 ° C. for 2 hours. The resulting highly emulsifiable polyisocyanate composition is a pale yellow liquid, the nonionic hydrophilic group is 16.7% by weight, the ionic surfactant is 7.7% by weight, and the isocyanate group content is 16.6%. The weight percent, the weight average molecular weight was 1,100, and the viscosity was 3,000 mPa · s (25 ° C.). When this highly emulsifiable polyisocyanate composition was dispersed in water, the dispersibility was good, and when the aqueous dispersion was allowed to stand at 20 ° C. for 6 hours, the residual ratio of isocyanate groups was 88%.
[0060]
(Example 8)
Polyethylene glycol monomethyl ether (nonionic hydrophilic group forming compound, MPG-081, nonvolatile content 100 wt%, average number of ethylene oxide repeating units = 15.2, manufactured by Nippon Emulsifier Co., Ltd.) and sodium dialkylsulfosuccinate (ion) Active surfactant, New Coal 290M, non-volatile content 70% by weight, manufactured by Nippon Emulsifier Co., Ltd.) was mixed at a non-volatile content ratio of 3: 2, and New Coal 290M was mixed by distillation under reduced pressure at 120 ° C. and 20 Torr. Volatiles [water and solvent (methanol)] were removed. 1,000 g of HDI urethane type polyisocyanate (Duranate E-402, manufactured by Asahi Kasei Kogyo Co., Ltd.) (base polyisocyanate) and 150 g of a mixture of polyethylene glycol monomethyl ether and sodium dialkylsulfosuccinate obtained above were mixed at 100 ° C. The urethanization reaction was carried out for 2 hours. The obtained highly emulsifiable polyisocyanate composition is a pale yellow liquid, nonionic hydrophilic groups are 8.3% by weight, ionic surfactants are 5.2% by weight, and isocyanate group content is 7.9. The weight percent, the weight average molecular weight was 3,600, and the viscosity was 15,000 mPa · s (25 ° C.). When this highly emulsifiable polyisocyanate composition was dispersed in water, the dispersibility was good, and when the aqueous dispersion was allowed to stand at 20 ° C. for 6 hours, the residual ratio of isocyanate groups was 94%.
[0061]
Example 9
Polyethylene glycol monomethyl ether (nonionic hydrophilic group forming compound, MPG-081, nonvolatile content 100 wt%, average number of ethylene oxide repeating units = 15.2, manufactured by Nippon Emulsifier Co., Ltd.) and sodium dialkylsulfosuccinate (ion) Active surfactant, New Coal 290M, non-volatile content 70% by weight, manufactured by Nippon Emulsifier Co., Ltd.) is mixed at a solid content weight ratio of 2: 1, and New Coal 290M is volatilized by distillation at 120 ° C. and 20 Torr under reduced pressure. Minutes [water and solvent (methanol)] were removed. HDI / isophorone diisocyanate (IPDI) mixed biuret type polyisocyanate (Duranate 21S-75E, non-volatile content 75% ethyl acetate solution, manufactured by Asahi Kasei Kogyo Co., Ltd.) (base polyisocyanate) 1,000 g and polyethylene glycol obtained from the above 250 g of a mixture of monomethyl ether and sodium dialkylsulfosuccinate was mixed and subjected to urethanization reaction at 90 ° C. for 5 hours. The resulting highly emulsifiable polyisocyanate composition is a pale yellow liquid, 14.3% by weight of nonionic hydrophilic groups, 6.7% by weight of ionic surfactant, and 84.2% of non-volatile content. there were. Isocyanate group content at a nonvolatile content of 100% is 13.4% by weight, the weight average molecular weight is 2,300, the viscosity is 18,000 mPa · s (25 ° C.), and the content of the isocyanate group is in a state containing an organic solvent. Was 11.3 wt% and the viscosity was 2,200 mPa · s (25 ° C.). When this highly emulsifiable polyisocyanate composition was dispersed in water, the dispersibility was good, and when the aqueous dispersion was allowed to stand at 20 ° C. for 6 hours, the residual ratio of isocyanate groups was 90%.
[0062]
(Example 10)
Polyethylene glycol monomethyl ether (nonionic hydrophilic group forming compound, MPG-081, nonvolatile content 100 wt%, average number of ethylene oxide repeating units = 15.2, manufactured by Nippon Emulsifier Co., Ltd.) and sodium dialkylsulfosuccinate (ion) Active surfactant, New Coal 290M, non-volatile content 70% by weight, manufactured by Nippon Emulsifier Co., Ltd.) was mixed at a non-volatile content ratio of 2: 1, and New Coal 290M was mixed by distillation under reduced pressure at 120 ° C. and 20 Torr. Volatiles [water and solvent (methanol)] were removed. 26 g of HDI-based biuret type polyisocyanate (Duranate 24A-100, manufactured by Asahi Kasei Kogyo Co., Ltd.) (base polyisocyanate) and 400 g of the mixture of polyethylene glycol monomethyl ether and sodium dialkylsulfosuccinate obtained above were mixed at 90 ° C. A time urethanization reaction was performed, 1,000 g of Duranate 24A-100 was further added, and a urethanization reaction was performed at 90 ° C. for 2 hours. The resulting highly emulsifiable polyisocyanate composition is a pale yellow liquid, 20.6% by weight of nonionic hydrophilic groups, 9.4% by weight of ionic surfactants, and 15.0% isocyanate group content. The weight percent, the weight average molecular weight was 1,300, and the viscosity was 6,000 mPa · s (25 ° C.). When this highly emulsifiable polyisocyanate composition was dispersed in water, the dispersibility was very good. When the aqueous dispersion was allowed to stand at 20 ° C. for 6 hours, the residual ratio of isocyanate groups was 90%.
[0063]
(Example 11)
Polyethylene glycol monomethyl ether (nonionic hydrophilic group forming compound, MPG-081, nonvolatile content 100 wt%, average number of ethylene oxide repeating units = 15.2, manufactured by Nippon Emulsifier Co., Ltd.) and sodium dialkylsulfosuccinate (ion) Active surfactant, New Coal 290M, non-volatile content 70% by weight, manufactured by Nippon Emulsifier Co., Ltd.) was mixed at a non-volatile content ratio of 2: 1, and New Coal 290M was mixed by distillation under reduced pressure at 120 ° C. and 20 Torr. Volatiles [water and solvent (methanol)] were removed. 1,000 g of HDI, 7.1 g of water, and 60 g of the mixture of polyethylene glycol monomethyl ether obtained above and sodium dialkylsulfosuccinate were mixed and subjected to urethanization reaction and biuretization reaction at 160 ° C. for 1 hour.
[0064]
Unreacted HDI was removed by the first 0.3 Torr (150 ° C.) and the second 0.2 Torr (150 ° C.) using a flow-down type thin-film distillation apparatus.
The resulting highly emulsifiable polyisocyanate composition is a pale yellow liquid, yield 25.2%, nonionic hydrophilic group 16.1% by weight, ionic surfactant 7.4% by weight, isocyanate The group content was 17.6% by weight, the weight average molecular weight was 900, and the viscosity was 2,000 mPa · s (25 ° C.). When this highly emulsifiable polyisocyanate composition was dispersed in water, the dispersibility was very good. When the aqueous dispersion was allowed to stand at 20 ° C. for 6 hours, the residual ratio of isocyanate groups was 91%.
[0065]
(Example 12)
Polyethylene glycol monomethyl ether (nonionic hydrophilic group forming compound, MPG-081, nonvolatile content 100 wt%, average number of ethylene oxide repeating units = 15.2, manufactured by Nippon Emulsifier Co., Ltd.) and sodium dialkylsulfosuccinate (ion) Active surfactant, New Coal 290M, non-volatile content 70% by weight, manufactured by Nippon Emulsifier Co., Ltd.) so that the non-volatile content ratio is 2: 1, and the New Coal 290M volatilized by distillation at 120 ° C. and 20 Torr under reduced pressure. Minutes [water and solvent (methanol)] were removed. 1,000 g of HDI and 60 g of the mixture of polyethylene glycol monomethyl ether and sodium dialkylsulfosuccinate obtained above were mixed and subjected to urethanization reaction at 90 ° C. for 2 hours. The refractive index of the reaction solution was measured to be 1.4493. Met. At 90 ° C., 0.05 g of tetramethylammonium caprate was added as an isocyanuration catalyst. 4 hours later, when the refractive index of the reaction solution reached 1.4593 (that is, when the refractive index difference ΔRI before the isocyanuration reaction was 0.01), 0.2 g of phosphoric acid was added to react. Stopped.
[0066]
Unreacted HDI was removed by the first 0.3 Torr (150 ° C.) and the second 0.2 Torr (150 ° C.) using a flow-down type thin-film distillation apparatus.
The resulting highly emulsifiable polyisocyanate composition is a pale yellow liquid, yield 28.2%, nonionic hydrophilic group 14.3% by weight, ionic surfactant 6.7% by weight, isocyanate The group content was 17.3% by weight, the weight average molecular weight was 950, and the viscosity was 2050 mPa · s (25 ° C.). When this highly emulsifiable polyisocyanate composition was dispersed in water, the dispersibility was very good. When the aqueous dispersion was allowed to stand at 20 ° C. for 6 hours, the residual ratio of isocyanate groups was 91%.
[0067]
(Example 13)
Polyethylene glycol monomethyl ether (nonionic hydrophilic group forming compound, MPG-081, nonvolatile content 100 wt%, average number of ethylene oxide repeating units = 15.2, manufactured by Nippon Emulsifier Co., Ltd.) and sodium dialkylsulfosuccinate (ion) Active surfactant, New Coal 290M, non-volatile content 70% by weight, manufactured by Nippon Emulsifier Co., Ltd.) was mixed at a non-volatile content ratio of 2: 1, and New Coal 290M was mixed by distillation under reduced pressure at 120 ° C. and 20 Torr. Volatiles [water and solvent (methanol)] were removed. 1,000 g of HDI, 150 g of trifunctional polypropylene glycol (Excenol 840, manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.) and 110 g of the mixture of polyethylene glycol monomethyl ether and sodium dialkylsulfosuccinate obtained above are mixed and urethanated at 90 ° C. for 2 hours. After the measurement, the refractive index of the reaction solution was measured and found to be 1.4496. At 90 ° C., 0.05 g of tetramethylammonium caprate was added as an isocyanuration catalyst. After 4 hours, 0.2 g of phosphoric acid was added when the refractive index of the reaction solution reached 1.4596 (that is, when the difference ΔRI in refractive index from that before the isocyanuration reaction was 0.01). The reaction was stopped.
[0068]
Unreacted HDI was removed by the first 0.3 Torr (150 ° C.) and the second 0.2 Torr (150 ° C.) using a flow-down type thin-film distillation apparatus.
The resulting highly emulsifiable polyisocyanate composition was a pale yellow liquid, yield 46.2%, nonionic hydrophilic group 13.4% by weight, ionic surfactant 6.3% by weight, isocyanate The group content was 17.3% by weight, the weight average molecular weight was 1600, and the viscosity was 2000 mPa · s (25 ° C.). When this highly emulsifiable polyisocyanate composition was dispersed in water, the dispersibility was very good. When the aqueous dispersion was allowed to stand at 20 ° C. for 6 hours, the residual ratio of isocyanate groups was 93%.
[0069]
(Example 14)
Polyethylene glycol monomethyl ether (nonionic hydrophilic group forming compound, MPG-081, nonvolatile content 100 wt%, average number of ethylene oxide repeating units = 15.2, manufactured by Nippon Emulsifier Co., Ltd.) and quaternary ammonium salt ( An ionic surfactant, Texnol SF, non-volatile content 100% by weight, manufactured by Nippon Emulsifier Co., Ltd.) were mixed so that the non-volatile content ratio was 3: 1. HDI-based biuret type polyisocyanate (Duranate 24A-100, manufactured by Asahi Kasei Kogyo Co., Ltd., Japan) (base polyisocyanate) 1000 g and a mixture of polyethylene glycol monomethyl ether and quaternary ammonium salt 200 g obtained above were mixed. Urethane reaction was performed at 90 ° C. for 2 hours. The resulting highly emulsifiable polyisocyanate composition is a pale yellow liquid, the nonionic hydrophilic group is 13.0% by weight, the ionic surfactant is 4.2% by weight, and the isocyanate group content is 18.7%. The weight percent, the weight average molecular weight was 950, and the viscosity was 2,800 mPa · s (25 ° C.). When this highly emulsifiable polyisocyanate composition was dispersed in water, the dispersibility was good, and when the aqueous dispersion was allowed to stand at 20 ° C. for 6 hours, the residual ratio of isocyanate groups was 85%.
[0070]
(Example 15)
100 g of butyl acetate as an organic solvent was added to 100 g of the highly emulsifiable polyisocyanate composition obtained in Example 1. The resulting highly emulsifiable polyisocyanate composition is a light yellow liquid, the nonionic hydrophilic group is 6.5% by weight, the ionic surfactant is 2.1% by weight and the non-volatile content is 100%. The group content is 18.4% by weight, the weight average molecular weight is 1,000, the viscosity is 3,200 mPa · s (25 ° C.), the isocyanate content when containing an organic solvent is 9.2% by weight, the viscosity Was 14 mPa · s (25 ° C.). When this highly emulsifiable polyisocyanate composition was dispersed in water, the dispersibility was very good. When the aqueous dispersion was allowed to stand at 20 ° C. for 6 hours, the residual ratio of isocyanate groups was 96%.
[0071]
(Example 16)
40 g of methoxypropyl acetate as an organic solvent was added to 160 g of the highly emulsifiable polyisocyanate composition obtained in Example 2. The resulting highly emulsifiable polyisocyanate composition is a pale yellow liquid, the nonionic hydrophilic group is 13.4% by weight, the ionic surfactant is 6.2% by weight, and the isocyanate has a nonvolatile content of 100%. The group content is 16.6% by weight, the weight average molecular weight is 1,100, the viscosity is 4,100 mPa · s (25 ° C.), and the isocyanate group content in a state containing an organic solvent is 13.3% by weight. The viscosity was 270 mPa · s (25 ° C.). When this highly emulsifiable polyisocyanate composition was dispersed in water, the dispersibility was very good, and when the aqueous dispersion was allowed to stand at 20 ° C. for 6 hours, the residual ratio of isocyanate groups was 94%.
[0072]
(Example 17)
10 g of diethylene glycol diacetate as an organic solvent was added to 190 g of the highly emulsifiable polyisocyanate composition obtained in Example 1. The resulting highly emulsifiable polyisocyanate composition is a light yellow liquid, the nonionic hydrophilic group is 12.4% by weight, the ionic surfactant is 4.0% by weight and the non-volatile content is 100%. The group content is 18.4% by weight, the weight average molecular weight is 1,000, the viscosity is 3,200 mPa · s (25 ° C.), and the isocyanate group content in a state containing an organic solvent is 17.6% by weight. The viscosity was 2,300 mPa · s (25 ° C.). When this highly emulsifiable polyisocyanate composition was dispersed in water, the dispersibility was very good, and when the aqueous dispersion was allowed to stand at 20 ° C. for 6 hours, the residual ratio of isocyanate groups was 94%.
[0073]
(Example 18)
To 160 g of the highly emulsifiable polyisocyanate composition obtained in Example 2, 40 g of diethylene glycol diethyl ether as an organic solvent was added. The resulting highly emulsifiable polyisocyanate composition is a pale yellow liquid, the nonionic hydrophilic group is 13.4% by weight, the ionic surfactant is 6.2% by weight, and the isocyanate has a nonvolatile content of 100%. The group content is 16.6% by weight, the weight average molecular weight is 1,100, the viscosity is 4,100 mPa · s (25 ° C.), and the isocyanate group content in a state containing an organic solvent is 13.3% by weight. The viscosity was 300 mPa · s (25 ° C.). When this highly emulsifiable polyisocyanate composition was dispersed in water, the dispersibility was remarkably good. When the aqueous dispersion was allowed to stand at 20 ° C. for 6 hours, the residual ratio of isocyanate groups was 92%.
[0074]
Example 19
Acrylate polyol latex [polyol: styrene / methyl methacrylate / n-butyl acrylate / 2-hydroxymethyl acrylate / methacrylic acid = 20.9 / 17.4 / 26.0 / 34.8 / 0.9 (weight) Ratio) copolymer, hydroxy acid value 160 mgKOH / g, acid value 6 mgKOH / g, glass transition temperature (Tg) 25 ° C .; latex: nonvolatile content 40 wt%, adjusted to pH 5 with ammonia, average particle size 0.09 μm] And the highly emulsifiable polyisocyanate composition obtained in Example 1 were mixed at an NCO / OH equivalent ratio of 0.5 to obtain an aqueous coating composition. This aqueous coating composition showed no increase in viscosity and foaming even when allowed to stand at 20 ° C. for 8 hours. A coating film having a thickness of 40 μm was prepared using this coating composition and cured at 20 ° C. and 65% relative temperature (RH) for 24 hours to obtain a transparent coating film. The gel fraction was measured to be 79%, and no whitening of the coating film was observed even when immersed in water at 20 ° C. for 4 hours.
[0075]
(Example 20)
Acrylate-based polyol latex [polyol: styrene / methyl methacrylate / n-butyl acrylate / 2-hydroxymethyl acrylate / methacrylic acid = 17.9 / 32.1 / 44.6 / 4.5 / 0.9 (weight Ratio) copolymer, hydroxy value 20 mgKOH / g, acid value 6 mgKOH / g, Tg 10 ° C .; latex: non-volatile content 30% by weight, adjusted to pH 5 with ammonia, average particle size 0.08 μm] and obtained in Example 2 The highly emulsifiable polyisocyanate composition was mixed at an NCO / OH equivalent ratio of 1.5 to obtain an aqueous coating composition. This aqueous coating composition showed no increase in viscosity and foaming even when allowed to stand at 20 ° C. for 8 hours. A coating film having a thickness of 40 μm was prepared using this coating composition and cured at 20 ° C. and 65% RH for 24 hours to obtain a transparent coating film. The gel fraction was measured to be 84%, and no whitening of the coating film was observed even when immersed in water at 20 ° C. for 4 hours.
[0076]
(Example 21)
Acrylate-based polyol latex [polyol: styrene / methyl methacrylate / n-butyl acrylate / 2-hydroxymethyl acrylate / methacrylic acid = 9.2 / 44.0 / 45.8 / 0.9 / 0.1 (weight Ratio) copolymer, hydroxy value 4 mg KOH / g, acid value 1 mg KOH / g, Tg 10 ° C .; latex: 40% by weight of non-volatile content, adjusted to pH 5 with ammonia, average particle size 0.2 μm] and obtained in Example 6 The highly emulsifiable polyisocyanate composition was mixed at an NCO / OH equivalent ratio of 5.0 to obtain an aqueous coating composition. This aqueous coating composition showed no increase in viscosity and foaming even when allowed to stand at 20 ° C. for 8 hours. A coating film having a thickness of 40 μm was prepared using this coating composition and cured at 20 ° C. and 65% RH for 24 hours to obtain a transparent coating film. The gel fraction was measured to be 70%, and no whitening of the coating film was observed even when immersed in water at 20 ° C. for 4 hours.
[0077]
(Example 22)
Highly emulsifiable polyisocyanate obtained in Example 2 with a fluorine-based polyol latex (polyol: hydroxy acid value 10 mg KOH / g, acid value 2 mg KOH / g, Tg 0 ° C .; latex: non-volatile component 35% by weight, average particle size 0.1 μm) The composition was mixed at an NCO / OH equivalent ratio = 1.5 to obtain an aqueous coating composition. This aqueous coating composition showed no increase in viscosity and foaming even when allowed to stand at 20 ° C. for 8 hours. A coating film having a thickness of 40 μm was prepared using this coating composition and cured at 20 ° C. and 65% RH for 24 hours to obtain a transparent coating film. The gel fraction was measured to be 77%, and no whitening of the coating film was observed even when immersed in water at 20 ° C. for 4 hours.
[0078]
(Example 23)
Acrylate-based polyol latex [polyol: styrene / methyl methacrylate / n-butyl acrylate / 2-hydroxymethyl acrylate / methacrylic acid = 17.9 / 32.1 / 44.6 / 4.5 / 0.9 (weight Ratio) copolymer, hydroxy value 20 mgKOH / g, acid value 6 mgKOH / g, Tg 10 ° C .; latex: nonvolatile content 30 wt%, pH adjusted to 5 with ammonia, average particle size 0.08 μm] and obtained in Example 10 The highly emulsifiable polyisocyanate composition was mixed at an NCO / OH equivalent ratio of 1.5 to obtain an aqueous coating composition. This aqueous coating composition showed no increase in viscosity and foaming even when allowed to stand at 20 ° C. for 8 hours. A coating film having a thickness of 40 μm was prepared using this coating composition and cured at 20 ° C. and 65% RH for 24 hours to obtain a transparent coating film. The gel fraction was measured to be 84%, and no whitening of the coating film was observed even when immersed in water at 20 ° C. for 4 hours.
[0079]
(Example 24)
Acrylate-based polyol latex [polyol: styrene / methyl methacrylate / n-butyl acrylate / 2-hydroxymethyl acrylate / methacrylic acid = 17.9 / 32.1 / 44.6 / 4.5 / 0.9 (weight Ratio) copolymer, hydroxyl value 20 mg KOH / g, acid value 6 mg KOH / g, Tg 10 ° C .; latex: non-volatile content 30 wt%, adjusted to pH 5 with ammonia, average particle size 0.08 μm] and obtained in Example 11 The highly emulsifiable polyisocyanate composition was mixed at an NCO / OH equivalent ratio of 1.5 to obtain an aqueous coating composition. This aqueous coating composition showed no increase in viscosity and foaming even when allowed to stand at 20 ° C. for 8 hours. A coating film having a thickness of 40 μm was prepared using this coating composition and cured at 20 ° C. and 65% RH for 24 hours to obtain a transparent coating film. The gel fraction was measured to be 82%, and no whitening of the coating film was observed even when immersed in water at 20 ° C. for 4 hours.
[0080]
(Example 25)
Acrylate-based polyol latex [polyol: styrene / methyl methacrylate / n-butyl acrylate / 2-hydroxymethyl acrylate / methacrylic acid = 17.9 / 32.1 / 44.6 / 4.5 / 0.9 (weight Ratio) copolymer, hydroxy value 20 mgKOH / g, acid value 6 mgKOH / g, Tg 10 ° C .; latex: non-volatile content 30% by weight, adjusted to pH 5 with ammonia, average particle size 0.08 μm] and obtained in Example 13 The highly emulsifiable polyisocyanate composition was mixed at an NCO / OH equivalent ratio of 1.5 to obtain an aqueous coating composition. This aqueous coating composition showed no increase in viscosity and foaming even when allowed to stand at 20 ° C. for 8 hours. A coating film having a thickness of 40 μm was prepared using this coating composition and cured at 20 ° C. and 65% RH for 24 hours to obtain a transparent coating film. The gel fraction was measured to be 81%, and no whitening of the coating film was observed even when immersed in water at 20 ° C. for 4 hours.
[0081]
(Example 26)
Acrylate-based polyol latex [polyol: styrene / methyl methacrylate / n-butyl acrylate / 2-hydroxymethyl acrylate / methacrylic acid-2- (dimethylamino) ethyl = 6.3 / 31.9 / 32.5 / 23 Copolymer of 1 / 6.2 (weight ratio), hydroxyl value 100 mg KOH / g, Tg 25 ° C .; latex: nonvolatile content 45% by weight, adjusted to pH 5 with ammonia, average particle size 0.10 μm] and Example 14 The high-emulsifiable polyisocyanate composition obtained in 1 above was mixed at an NCO / OH equivalent ratio = 1.5 to obtain an aqueous coating composition. This aqueous coating composition showed no increase in viscosity and foaming even when allowed to stand at 20 ° C. for 8 hours. A coating film having a thickness of 40 μm was prepared using this coating composition and cured at 20 ° C. and 65% RH for 24 hours to obtain a transparent coating film. The gel fraction was measured to be 84%, and no whitening of the coating film was observed even when immersed in water at 20 ° C. for 4 hours.
[0082]
(Example 27)
Acrylate-based polyol latex [polyol: styrene / methyl methacrylate / n-butyl acrylate / 2-hydroxymethyl acrylate / methacrylic acid = 17.9 / 32.1 / 44.6 / 4.5 / 0.9 (weight Copolymer), hydroxy value 20 mgKOH / g, acid value 6 mgKOH / g, Tg 10 ° C .; latex: non-volatile content 30% by weight, adjusted to pH 5 with ammonia, average particle size 0.08 μm] and obtained in Example 16 The highly emulsifiable polyisocyanate composition was mixed at an NCO / OH equivalent ratio of 1.5 to obtain an aqueous coating composition. This aqueous coating composition showed no increase in viscosity and foaming even when allowed to stand at 20 ° C. for 8 hours. A coating film having a thickness of 40 μm was prepared using this coating composition and cured at 20 ° C. and 65% RH for 24 hours to obtain a transparent coating film. The gel fraction was measured to be 80%, and no whitening of the coating film was observed even when immersed in water at 20 ° C. for 4 hours.
[0083]
(Example 28)
The highly emulsifiable polyisocyanate composition obtained in Example 1 was added to an aqueous solution of polyvinyl alcohol as a polyol (polyol: hydroxyl value 300 mg KOH / g; aqueous solution: nonvolatile content 40% by weight) at an NCO / OH equivalent ratio of 0.5. By mixing, a water-soluble coating composition was obtained. Even when this water-soluble coating composition was allowed to stand at 20 ° C. for 8 hours, no increase in viscosity or foaming was observed. A coating film having a thickness of 40 μm was prepared using this water-soluble coating composition and cured at 20 ° C. and 65% RH for 24 hours to obtain a transparent coating film. The gel fraction was measured to be 91%, and no whitening of the coating film was observed even when immersed in water at 20 ° C. for 4 hours.
[0084]
(Example 29)
The highly emulsifiable polyisocyanate composition obtained in Example 1 was added to an aqueous solution of polyethylene glycol as a polyol (polyol: hydroxyl value 20 mgKOH / g; aqueous solution: nonvolatile content 45% by weight) at an NCO / OH equivalent ratio = 1.5. By mixing, a water-soluble coating composition was obtained. Even when this water-soluble coating composition was allowed to stand at 20 ° C. for 8 hours, no increase in viscosity or foaming was observed. A coating film having a thickness of 40 μm was prepared using this water-soluble coating composition and cured at 20 ° C. and 65% RH for 24 hours to obtain a transparent coating film. The gel fraction was measured to be 88%, and no whitening of the coating film was observed even when immersed in water at 20 ° C. for 4 hours.
[0085]
(Example 30)
Acrylate-based polyol resin aqueous solution [polyol resin: copolymer of styrene / methyl methacrylate / n-butyl acrylate / 2-hydroxymethyl acrylate = 22.2 / 65.6 / 6.7 / 5.5 (weight ratio) The high-emulsifiable polyisocyanate composition obtained in Example 2 was mixed at an NCO / OH equivalent ratio of 1.5 with an acid value of 35 mgKOH / g, a hydroxy value of 20 mgKOH / g; A water-soluble coating composition was obtained. Even when this water-soluble coating composition was allowed to stand at 20 ° C. for 8 hours, no increase in viscosity or foaming was observed. A coating film having a thickness of 40 μm was prepared using this water-soluble coating composition and cured at 20 ° C. and 65% RH for 24 hours to obtain a transparent coating film. The gel fraction was measured to be 90%, and no whitening of the coating film was observed even when immersed in water at 20 ° C. for 4 hours.
[0086]
(Example 31)
The highly emulsifiable polyisocyanate composition obtained in Example 2 was diluted with butyl acetate to a non-volatile content of 75% by weight in an aqueous solution of poly (vinyl alcohol) as a polyol (polyol: hydroxy value 300 mgKOH / g; aqueous solution: non-volatile content 40% by weight). Were mixed at an NCO / OH equivalent ratio of 0.5 to obtain a water-soluble coating composition. Even when this water-soluble coating composition was allowed to stand at 20 ° C. for 8 hours, no increase in viscosity or foaming was observed. A coating film having a thickness of 40 μm was prepared using this water-soluble coating composition and cured at 20 ° C. and 65% RH for 24 hours to obtain a transparent coating film. The gel fraction was measured to be 89%, and no whitening of the coating film was observed even when immersed in water at 20 ° C. for 4 hours.
[0087]
(Comparative Example 1)
150 g of polyethylene glycol monomethyl ether (non-volatile content 100% by weight, average number of ethylene oxide repeating units = 20.4) and isocyanurate type polyisocyanate (Duranate TPA-100, manufactured by Asahi Kasei Corporation) (base polyisocyanate) 1 1,000 g were mixed and urethanization reaction was performed at 100 ° C. for 2 hours. The resulting polyisocyanate composition was a pale yellow liquid, 13.0 wt% nonionic hydrophilic group, 0 wt% ionic surfactant, 18.7 wt% isocyanate group content, weight average The molecular weight was 1,300, and the viscosity was 2,800 mPa · s (25 ° C.). When this polyisocyanate composition was dispersed in water, the dispersibility was good, but when the aqueous dispersion was allowed to stand at 20 ° C. for 4 hours, the residual ratio of isocyanate groups was 0%.
[0088]
(Comparative Example 2)
200 g of polyethylene glycol monomethyl ether (MPG-081, non-volatile content 100% by weight, average number of ethylene oxide repeating units = 15.2, manufactured by Nippon Emulsifier Co., Ltd.) and biuret type polyisocyanate (Duranate 24A-100, Asahi Kasei Kogyo ( (Base Co., Ltd.) (base polyisocyanate) 1,000 g was mixed, and urethanization reaction was performed at 90 ° C. for 2 hours. The resulting polyisocyanate composition is a pale yellow liquid, 16.7% by weight of nonionic hydrophilic groups, 0% by weight of ionic surfactant, 18.3% by weight of isocyanate group, weight average The molecular weight was 1,200, and the viscosity was 2,300 mPa · s (25 ° C.). When this polyisocyanate composition was dispersed in water, the dispersibility was good, but when the aqueous dispersion was left at 20 ° C. for 2 hours, the residual ratio of isocyanate groups was 0%.
[0089]
(Comparative Example 3)
150 g of polyethylene glycol monomethyl ether (non-volatile content 100% by weight, average number of ethylene oxide repeating units = 20.4) and isocyanurate type polyisocyanate (Duranate THA-100, manufactured by Asahi Kasei Kogyo Co., Ltd.) (base polyisocyanate) 1 1,000 g and 40 g of ricinoleic acid methyl ester were mixed and urethanated at 100 ° C. for 2 hours. The obtained polyisocyanate composition is a pale yellow liquid, 12.6% by weight of nonionic hydrophilic groups, 0% by weight of ionic surfactant, 16.7% by weight of isocyanate group, and weight average. The molecular weight was 1,500 and the viscosity was 2,300 mPa · s (25 ° C.). When this polyisocyanate composition was dispersed in water, the dispersibility was good, but when the aqueous dispersion was allowed to stand at 20 ° C. for 4 hours, the residual ratio of isocyanate groups was 0%.
[0090]
(Comparative Example 4)
Acrylate-based polyol latex [polyol: styrene / methyl methacrylate / n-butyl acrylate / 2-hydroxymethyl acrylate / methacrylic acid = 17.9 / 32.1 / 44.6 / 4.5 / 0.9 (weight Copolymer), acid value 20 mgKOH / g, acid value 6 mgKOH / g, Tg 10 ° C .; latex: non-volatile content 30% by weight, adjusted to pH 5 with ammonia, average particle size 0.08 μm] and obtained in Comparative Example 1 The polyisocyanate composition was mixed at an NCO / OH equivalent ratio of 1.5 to obtain an aqueous coating composition. This aqueous coating composition solidified when left at 20 ° C. for 6 hours. A coating film having a thickness of 40 μm was prepared using this coating composition and cured at 20 ° C. and 65% RH for 24 hours to obtain a coating film having a slight turbidity. When the gel fraction was measured, it was 81%. When immersed in water at 20 ° C. for 4 hours, the coating film was whitened.
[0091]
(Comparative Example 5)
Acrylate-based polyol latex [polyol: styrene / methyl methacrylate / n-butyl acrylate / 2-hydroxymethyl acrylate / methacrylic acid = 17.9 / 32.1 / 44.6 / 4.5 / 0.9 (weight Ratio) copolymer, hydroxy value 20 mgKOH / g, acid value 6 mgKOH / g, Tg 10 ° C .; latex: non-volatile content 30% by weight, adjusted to pH 5 with ammonia, average particle size 0.08 μm] and obtained in Comparative Example 2 The polyisocyanate composition was mixed at an NCO / OH equivalent ratio of 1.0 to obtain an aqueous coating composition. This aqueous coating composition solidified when left at 20 ° C. for 6 hours. A coating film having a thickness of 40 μm was prepared using this coating composition and cured at 20 ° C. and 65% RH for 24 hours to obtain a transparent coating film. The gel fraction was measured to be 84%, and when immersed in water at 20 ° C. for 4 hours, the coating film blistered and whitened.
[0092]
(Comparative Example 6)
Acrylate-based polyol latex [polyol: styrene / methyl methacrylate / n-butyl acrylate / 2-hydroxymethyl acrylate / methacrylic acid = 17.9 / 32.1 / 44.6 / 4.5 / 0.9 (weight Ratio) copolymer, hydroxyl value 20 mgKOH / g, acid value 6 mgKOH / g, Tg 10 ° C .; latex: non-volatile content 30% by weight, adjusted to pH 5 with ammonia, average particle size 0.08 μm] and obtained in Comparative Example 3 The polyisocyanate composition was mixed at an NCO / OH equivalent ratio of 1.0 to obtain an aqueous coating composition. This aqueous coating composition solidified when left at 20 ° C. for 6 hours. A coating film having a thickness of 40 μm was prepared using this coating composition and cured at 20 ° C. and 65% RH for 24 hours to obtain a transparent coating film. The gel fraction was measured to be 86%, and when immersed in water at 20 ° C. for 4 hours, the coating film blistered and whitened.
[0093]
(Comparative Example 7)
A 40% non-volatile polyvinyl alcohol (hydroxy acid value 20 mg KOH / g) aqueous solution and the polyisocyanate composition obtained in Comparative Example 2 were mixed at an NCO / OH equivalent ratio of 1.5 to obtain a water-soluble coating composition. This water-soluble coating composition foamed at 20 ° C. for 3 hours, and an increase in viscosity was observed. A coating film having a thickness of 40 μm was prepared using this water-soluble coating composition and cured at 20 ° C. and 65% RH for 24 hours to obtain a lightly cloudy coating film. When the gel fraction was measured, it was 80%. When immersed in water at 20 ° C. for 4 hours, the entire coating film became slightly white.
[0094]
【The invention's effect】
The highly emulsifiable polyisocyanate composition of the present invention is not only excellent in water dispersibility, but also exhibits high stability because the reaction between the terminal isocyanate group of the polyisocyanate and water is suppressed in the water dispersion state. Furthermore, a room temperature cross-linking type two-component water-based urethane coating composition comprising a combination of an aqueous polyol as a main component and the above-described polyisocyanate composition as a curing agent is excellent in pot life and water resistance. Can be formed. Accordingly, such water-based coating compositions are mainly useful as architectural water-based paints, automotive water-based paints, household water-based paints, adhesives, building materials, other coating agents, and sealing agents. It can be used as a crosslinking agent, a curing agent in cast molding, a resin component such as an elastomer, a crosslinking agent such as urethane foam, and a treating agent for fibers and fabrics.

Claims (12)

(a)脂肪族ジイソシアネート、脂環族ジイソシアネート、及びそれらから誘導される2個以上の末端イソシアネート基を有するポリイソシアネートからなる群より選ばれる少なくとも1種類のベースポリイソシアネート、及び該ベースポリイソシアネートに結合した平均数で5〜50個のエチレンオキサイド繰り返し単位を含有するノニオン性の親水基とからなる親水性ポリイソシアネートであって、該親水基が該ベースポリイソシアネートと該親水基の合計重量に対して2〜50重量%存在する親水性ポリイソシアネート、ならびに
(b)成分(a)及び成分(b)の合計重量に対して0.5〜20重量%の実質的に水を含有しないイオン性界面活性剤、からなり、不揮発分含有量が実質的に100%の状態でのポリイソシアネート組成物について測定して、イソシアネート基含有率が7.9〜25重量%、重量平均分子量が350〜10000、粘度が50〜20000mPa.s(25℃)であり、二液水系コーティング組成物の硬化剤として用いる、ことを特徴とするポリイソシアネート組成物。
(A) At least one base polyisocyanate selected from the group consisting of aliphatic diisocyanates, alicyclic diisocyanates, and polyisocyanates having two or more terminal isocyanate groups derived therefrom, and bonded to the base polyisocyanate A nonionic hydrophilic group containing an average number of 5 to 50 ethylene oxide repeating units, wherein the hydrophilic group is based on the total weight of the base polyisocyanate and the hydrophilic group. 2 to 50% by weight of hydrophilic polyisocyanate, and (b) 0.5 to 20% by weight of ionic surfactant based on the total weight of component (a) and component (b) agents, Tona is, non-volatile content polyisocyanate composition in the form of substantially 100% Measured for the product, the isocyanate group content is 7.9 to 25% by weight, the weight average molecular weight is 350 to 10,000, and the viscosity is 50 to 20000 mPa.s. A polyisocyanate composition which is s (25 ° C.) and is used as a curing agent for a two-part aqueous coating composition .
更に、有機溶剤を、該ポリイソシアネート組成物及び該有機溶剤の合計重量に対して1〜50重量%含有していることを特徴とする請求項1記載のポリイソシアネート組成物。The polyisocyanate composition according to claim 1, further comprising an organic solvent in an amount of 1 to 50% by weight based on the total weight of the polyisocyanate composition and the organic solvent . 有機溶剤が、ポリエチレングリコールジ(C1 −C10)アルキルエーテルおよびポリエチレングリコールジカルボキシレートよりなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物であることを特徴とする請求項記載のポリイソシアネート組成物。Organic solvents, polyethylene glycol di (C 1 -C 10) Polyisocyanate composition according to claim 2, wherein the at least one compound selected from the group consisting of alkyl ethers and polyethylene glycol dicarboxylate. 上記の少くとも1種のジイソシアネートが、ヘキサメチレンジイソシアネート及びイソホロンジイソシアネートよりなる群から選ばれることを特徴とする請求項1〜のいずれかに記載のポリイソシアネート組成物。The polyisocyanate composition according to any one of claims 1 to 3 , wherein the at least one diisocyanate is selected from the group consisting of hexamethylene diisocyanate and isophorone diisocyanate. 上記ベースポリイソシアネートが、分子内に、ビウレット構造、イソシアヌレート構造、ウレタン構造、ウレトジオン構造及びアロファネート構造をそれぞれ有するポリイソシアネート類よりなる群から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする請求項1〜のいずれかに記載のポリイソシアネート組成物。The base polyisocyanate is at least one selected from the group consisting of polyisocyanates each having a biuret structure, an isocyanurate structure, a urethane structure, a uretdione structure and an allophanate structure in the molecule. The polyisocyanate composition according to any one of 4 to 4 . 上記イオン性界面活性剤がアニオン性であることを特徴とする請求項1〜のいずれかに記載のポリイソシアネート組成物。The polyisocyanate composition according to any one of claims 1 to 5 , wherein the ionic surfactant is anionic. 上記アニオン性界面活性剤が、C1 −C20アルキルベンゼンスルホン酸アンモニウム、またはジ(C1 −C20アルキル)スルホコハク酸ナトリウム、またはポリオキシエチレンC6 −C30アリールエーテルスルホン酸ナトリウム、またはポリオキシ
エチレンC6 −C30アリールエーテルスルホン酸アンモニウム、及びポリオキシエチレンC1 −C20アルキルエーテルスルホン酸ナトリウムよりなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物であることを特徴とする請求項記載のポリイソシアネート組成物。
The anionic surfactant is C 1 -C 20 alkylbenzene sulfonate ammonium, or di (C 1 -C 20 alkyl) sulfo sodium succinate, or polyoxyethylene C 6 -C 30 sodium aryl ether sulfonate, or polyoxy ammonium ethylene C 6 -C 30 aryl ether sulfonate, and poly claim 6, wherein the at least one compound selected from polyoxyethylene C 1 -C 20 group consisting of sodium alkyl ether sulfonate Isocyanate composition.
上記イオン性界面活性剤がカチオン性界面活性剤であることを特徴とする請求項1〜のいずれかに記載のポリイソシアネート組成物。The polyisocyanate composition according to any one of claims 1 to 5 , wherein the ionic surfactant is a cationic surfactant. 上記カチオン性界面活性剤が、C1 −C20アルキルトリメチルアンモニウムブロマイド、C1 −C20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よりなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物であることを特徴とする請求項記載のポリイソシアネート組成物。The cationic surfactant, characterized in that it is a C 1 -C 20 alkyl trimethyl ammonium bromide, C 1 -C 20 alkyl pyridinium bromide and at least one compound selected from the group consisting of imidazolinium laurate The polyisocyanate composition according to claim 8 . (A)水酸価1〜300mgKOH/gを有するポリオールの水性溶液または水性エマルジョン、及び(B)請求項1〜のいずれかに記載のポリイソシアネート組成物からなり、成分(A)の水酸基に対する成分(B)のイソシアネート基の当量比(NCO/OH)が0.5〜5.0の範囲にあり、成分(A)及び成分(B)はそれぞれ別に提供され、使用時に混合されるように構成されていることを特徴とする水コーティング組成物。(A) An aqueous solution or emulsion of a polyol having a hydroxyl value of 1 to 300 mgKOH / g, and (B) the polyisocyanate composition according to any one of claims 1 to 9 , wherein the component (A) has a hydroxyl group. The isocyanate group equivalent ratio (NCO / OH) of component (B) is in the range of 0.5 to 5.0, and component (A) and component (B) are provided separately and mixed at the time of use. water-based coating composition characterized by being composed. 水性ポリオールエマルジョンのポリオールが、ポリ塩化ビニリデン系ポリオール、ポリ塩化ビニル系ポリオール、酢酸ビニル系ポリオール、ウレタン系ポリオール、アクリレート系ポリオール、フッ素共重合体系ポリオール、スチレン−ブタジエン共重合体系ポリオール、ポリブタジエン系ポリオール、及びウレタンアクリレート系ポリオールよりなる群から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする請求項10に記載の水系コーティング組成物。The polyol of the aqueous polyol emulsion is a polyvinylidene chloride polyol, polyvinyl chloride polyol, vinyl acetate polyol, urethane polyol, acrylate polyol, fluorine copolymer polyol, styrene-butadiene copolymer polyol, polybutadiene polyol, The water-based coating composition according to claim 10 , wherein the water-based coating composition is at least one selected from the group consisting of urethane acrylate polyols. 水性ポリオールエマルジョン中のポリオールが、平均粒子径0.01〜1.0μmで分散していることを特徴とする請求項10又は11に記載の水系コーティング組成物。  The aqueous coating composition according to claim 10 or 11, wherein the polyol in the aqueous polyol emulsion is dispersed with an average particle size of 0.01 to 1.0 µm.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019119847A (en) * 2017-12-28 2019-07-22 旭化成株式会社 Polyisocyanate composition, water-based coating composition, and coating substrate

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4540145B2 (en) * 1999-04-06 2010-09-08 エスケー化研株式会社 Polyurethane coating composition
JP4572005B2 (en) * 1999-06-28 2010-10-27 日東電工株式会社 Water-dispersed pressure-sensitive adhesive composition, process for producing the same, and sheet for surface protection
DE10040223C2 (en) * 2000-08-17 2002-12-05 Basf Coatings Ag Structurally viscous, powder clearcoat slurry free of organic solvents and external emulsifiers, process for their preparation and their use
JP4447972B2 (en) 2004-06-21 2010-04-07 Sriスポーツ株式会社 Golf ball manufacturing method
JP2006257141A (en) * 2005-03-15 2006-09-28 Nippon Paint Co Ltd Two-part curable aqueous coating composition and coating film forming method
JP2007091782A (en) * 2005-09-27 2007-04-12 Asahi Kasei Chemicals Corp Cross-linkable water-based coating composition
ATE458014T1 (en) * 2006-03-29 2010-03-15 Rhodia Operations MIXTURE BASED ON POLYISOCYANATE AND AN ACETAL SOLVENT, AQUEOUS EMULSION FROM THIS MIXTURE AND USE OF THIS EMULSION FOR PRODUCING COATINGS AND ADHESIVES
JP5238292B2 (en) 2007-03-23 2013-07-17 三菱製紙株式会社 Water-developable photosensitive lithographic printing plate material
JP5063217B2 (en) * 2007-06-28 2012-10-31 旭化成ケミカルズ株式会社 Aqueous polyisocyanate composition and aqueous coating composition containing the same
JP5947769B2 (en) * 2012-09-28 2016-07-06 オリジン電気株式会社 Two-component water-based paint composition
JP6538363B2 (en) * 2015-02-04 2019-07-03 旭化成株式会社 Curing agent composition, coating composition, water-based coating composition, and coating substrate
JP6449137B2 (en) * 2015-11-30 2019-01-09 東海旅客鉄道株式会社 Water-based coating composition, method for forming coating film using the same, and method for repairing coated article
JP6626985B2 (en) 2016-10-14 2019-12-25 旭化成株式会社 Isocyanate composition, aqueous dispersion of isocyanate composition, method for producing same, coating composition, and coating film
JP7110029B2 (en) * 2017-08-18 2022-08-01 旭化成株式会社 Hydrophilic polyisocyanate composition, curing agent composition and aqueous coating composition
JP7267677B2 (en) * 2018-03-09 2023-05-02 旭化成株式会社 Curing agent composition and aqueous coating composition
JP7092613B2 (en) * 2018-08-22 2022-06-28 旭化成株式会社 Hydrophilic polyisocyanate composition, curing agent composition and water-based coating composition
CN112708106B (en) 2019-10-24 2023-05-02 旭化成株式会社 Polyisocyanate composition, coating composition and coated substrate
JP2021178943A (en) * 2020-05-15 2021-11-18 旭化成株式会社 Hydrophilic urethane compound solution and preservation method therefor, as well as method for producing aqueous polyurethane dispersion
EP4015552A1 (en) 2020-12-18 2022-06-22 Asahi Kasei Kabushiki Kaisha Polyisocyanate composition, water-based coating composition and coated substrate
CN114644749A (en) * 2020-12-18 2022-06-21 旭化成株式会社 Polyisocyanate composition, aqueous coating composition and coated substrate
JP2022151826A (en) 2021-03-26 2022-10-07 旭化成株式会社 Polyisocyanate composition, coating composition, and coating base material
EP4190832A1 (en) 2021-12-06 2023-06-07 Asahi Kasei Kabushiki Kaisha Polyisocyanate composition, coating composition and coated substrate
JP2024025837A (en) 2022-06-15 2024-02-27 旭化成株式会社 Polyisocyanate compositions, block polyisocyanate compositions, polyurethane resin compositions, coating compositions and coating substrates

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019119847A (en) * 2017-12-28 2019-07-22 旭化成株式会社 Polyisocyanate composition, water-based coating composition, and coating substrate

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