JP4421490B2 - Aqueous polyurethane resin composition and method for producing the same - Google Patents

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本発明は、水性ポリウレタン樹脂組成物に関する。詳しくは新規なスルホン酸4級アンモニウム塩をウレタン結合によって分子鎖中に含有してなる水溶性又は水分散性の水性ポリウレタン樹脂組成物及びその製造方法に関する。   The present invention relates to an aqueous polyurethane resin composition. Specifically, the present invention relates to a water-soluble or water-dispersible aqueous polyurethane resin composition containing a novel sulfonic acid quaternary ammonium salt in a molecular chain by a urethane bond, and a method for producing the same.

従来、ポリウレタン樹脂の水溶液および水分散体(水分散液)の製造法としては、界面活性剤を使用することによりポリウレタン樹脂を水に分散させる方法、ポリオール成分にポリエチレングリコールのような親水性のポリオールを使用してウレタン樹脂を自己分散型とする方法、ポリウレタン樹脂にアニオン基やカチオン基等の親水性基を導入する方法、およびこれらを併用する方法が知られている。   Conventionally, as a method for producing an aqueous solution and an aqueous dispersion (aqueous dispersion) of a polyurethane resin, a method of dispersing a polyurethane resin in water by using a surfactant, a hydrophilic polyol such as polyethylene glycol as a polyol component There are known a method for making a urethane resin self-dispersing using styrene, a method for introducing a hydrophilic group such as an anionic group or a cationic group into a polyurethane resin, and a method for using these in combination.

これらのうち、界面活性剤の添加により製造したポリウレタン樹脂分散体は、分散液の安定性及び添加する界面活性剤の影響によるポリウレタン樹脂の性能の劣化等の問題がある。また、親水性のポリオールを使用してポリウレタン樹脂を自己乳化型とする方法では、ウレタン樹脂に水溶性を持たせるために、ある程度の割合で親水性のポリオールを分子内に導入する必要があり、この親水性ポリオールはポリウレタン樹脂中において、ソフトセグメントとして働くため、ソフトセグメント部分に対して親水性のポリオールの占める割合が固定される。このためポリウレタン樹脂としての性能の幅が狭められる。   Among these, the polyurethane resin dispersion produced by adding a surfactant has problems such as the stability of the dispersion and deterioration of the performance of the polyurethane resin due to the influence of the added surfactant. Further, in the method of making a polyurethane resin self-emulsifying using a hydrophilic polyol, it is necessary to introduce the hydrophilic polyol into the molecule at a certain rate in order to make the urethane resin water-soluble, Since this hydrophilic polyol functions as a soft segment in the polyurethane resin, the ratio of the hydrophilic polyol to the soft segment portion is fixed. For this reason, the range of performance as a polyurethane resin is narrowed.

一方、アニオン基やカチオン基等の親水基をポリウレタン樹脂に導入する方法としては、ポリマーの一成分としてスルホン酸基やカルボン酸基、または4級アンモニウム基等の極性基を導入することにより、ポリマーを水性化する方法が数多く知られている。   On the other hand, as a method for introducing a hydrophilic group such as an anion group or a cation group into a polyurethane resin, a polymer is introduced by introducing a polar group such as a sulfonic acid group, a carboxylic acid group, or a quaternary ammonium group as one component of the polymer. There are many known methods for making the aqueous solution.

これらの極性基をポリウレタン樹脂に導入する方法としては、(1)ポリマーを合成する際に、これらの極性基を持つ原料モノマーまたはオリゴマーを使用する方法、(2)ポリマーの不飽和部分やアルコール基を変成しスルホン基等を導入、またはポリマーのアミノ基をアルキル化して4級アンモニウム基を導入する方法、などがある。通常ポリウレタン樹脂に(1)の製造方法で極性基を導入する場合には、極性基をもつジオール成分を原料に使用する方法が用いられ、カチオン基の導入では多くの4級アンモニウムジオールが知られている。一方、ポリウレタン樹脂に(1)の製造方法でアニオン基を導入する場合には、同様にスルホン酸またはリン酸またはカルボン酸(およびこれらの塩)を含むジオール成分が用いられる。   As a method for introducing these polar groups into a polyurethane resin, (1) a method of using a raw material monomer or oligomer having these polar groups when synthesizing a polymer, (2) an unsaturated portion or an alcohol group of the polymer Or a sulfonic acid group is introduced, or the amino group of the polymer is alkylated to introduce a quaternary ammonium group. In general, when a polar group is introduced into a polyurethane resin by the production method (1), a method using a diol component having a polar group as a raw material is used, and many quaternary ammonium diols are known in introducing a cationic group. ing. On the other hand, when an anionic group is introduced into the polyurethane resin by the production method (1), a diol component containing sulfonic acid, phosphoric acid, or carboxylic acid (and salts thereof) is also used.

ところが、これらのうち、スルホン酸塩やリン酸塩含有のジオール成分は一般にポリウレタンの製造に使用する溶媒に溶解性が低く、特にスルホン酸基の含有率が高いジオール成分はこれらの有機溶媒に難溶ないし不溶のため使用が困難である。   However, among these, sulfonate components and phosphate-containing diol components are generally poorly soluble in solvents used in the production of polyurethane, and particularly diol components having a high content of sulfonic acid groups are difficult to use with these organic solvents. It is difficult to use because it is soluble or insoluble.

その他にスルホン酸基を導入する方法としては、スルホン酸基を含有するポリエステルポリオールオリゴマーを原料として使用する方法が知られているが、この方法ではスルホン酸基の含有比率が低くならざるを得ず、またオリゴマーの組成や分子量などが限定されるため、自由にポリウレタン樹脂の分子設計が行えない。一方、カルボン酸基含有ジオールとしては3,3−ジメチロールプロピオン酸などの使用が知られているが、カルボン酸基はアニオン性が弱いため、ポリマー変性(変成)の効果が十分でない。   In addition, as a method for introducing a sulfonic acid group, a method using a polyester polyol oligomer containing a sulfonic acid group as a raw material is known, but in this method, the content ratio of the sulfonic acid group must be low. Moreover, since the composition and molecular weight of the oligomer are limited, the molecular design of the polyurethane resin cannot be freely performed. On the other hand, the use of 3,3-dimethylolpropionic acid or the like is known as the carboxylic acid group-containing diol. However, since the carboxylic acid group is weakly anionic, the effect of polymer modification (modification) is not sufficient.

また、スルホン酸基を導入する方法として、ポリウレタン製造の際に使用する有機溶剤に可溶なスルホン酸基含有ジオールが知られている(例えば特許文献1参照)。具体例としては、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)アミノエチルスルホン酸とテトラエチルアンモニウムヒドロキシドを反応させて得られるN,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)テトラエチルアンモニウム塩が記載されている。しかしながらこの化合物は、常温固体の形態であり、取扱いに難点があるばかりではなく、比較的高価なアンモニウム塩を用いている為、実用的ではなかった。
特開2001−354742号公報
As a method for introducing a sulfonic acid group, a sulfonic acid group-containing diol that is soluble in an organic solvent used in the production of polyurethane is known (for example, see Patent Document 1). As a specific example, N, N-bis (2-hydroxyethyl) tetraethylammonium salt obtained by reacting N, N-bis (2-hydroxyethyl) aminoethylsulfonic acid and tetraethylammonium hydroxide is described. . However, this compound is not practical because it is in the form of a solid at room temperature and not only has difficulty in handling but also uses a relatively expensive ammonium salt.
JP 2001-354742 A

本発明は、ポリウレタン製造に使用する有機溶媒に可溶であり、常温液体の形態であり、取扱いの容易なスルホン酸基含有ポリオール成分として有用な、1分子中に少なくとも3個(最高6個)の水酸基を有する特定構造のスルホン酸4級アンモニウム塩を提供するものである。これを利用してスルホン酸基を分子内に導入することにより、容易にポリウレタンの水性化が行える技術を提供するものである。   The present invention is soluble in an organic solvent used for the production of polyurethane, is in the form of a liquid at ordinary temperature, and is useful as a sulfonic acid group-containing polyol component that is easy to handle, and is at least 3 (up to 6) per molecule. The present invention provides a sulfonic acid quaternary ammonium salt having a specific structure having a hydroxyl group. The present invention provides a technique that can easily make a polyurethane aqueous by introducing a sulfonic acid group into the molecule by utilizing this.

本発明者は、種々検討を行った結果、アミノ基側に2個の水酸基を導入することに加えて、アンモニウム塩側にも少なくとも1個の2−ヒドロキシアルキル基を導入することにより1分子中に少なくとも3個の水酸基を有し、常温液体の形態であって取扱いやすい新規なN,N‐ビス(2‐ヒドロキシエチル)アミノエチルスルホン酸4級アンモニウム塩を見出し、これをポリウレタン合成に適用することにより本発明に到達した。   As a result of various studies, the present inventor has introduced two hydroxyl groups on the amino group side, and also introduces at least one 2-hydroxyalkyl group on the ammonium salt side into one molecule. A novel N, N-bis (2-hydroxyethyl) aminoethylsulfonic acid quaternary ammonium salt having at least three hydroxyl groups in the form of a liquid at ordinary temperature and easy to handle is applied to the synthesis of polyurethane. The present invention has been reached.

すなわち、本発明の要旨は、スルホン酸基を含有する水性ポリウレタン樹脂が、水中に溶解又は分散された水溶液又は水分散液からなる水性ポリウレタン樹脂組成物であって、前記ポリウレタン樹脂が、下記一般式(1)で示されるN,N−ビス(2−ヒドロキシアルキル)アミノエチルスルホン酸4級アンモニウム塩を、ウレタン結合によって分子鎖中に含有することを特徴とする水性ポリウレタン樹脂組成物に存する。   That is, the gist of the present invention is an aqueous polyurethane resin composition comprising an aqueous solution or aqueous dispersion in which an aqueous polyurethane resin containing a sulfonic acid group is dissolved or dispersed in water, and the polyurethane resin is represented by the following general formula: A water-based polyurethane resin composition comprising the quaternary ammonium salt of N, N-bis (2-hydroxyalkyl) aminoethylsulfonic acid represented by (1) in a molecular chain by a urethane bond.

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(式中、R1及びR2は、同一又は異なる炭素数2〜4のアルキレン基を示し、R3〜R6の少なくとも1つは、同一又は異なる炭素数2〜4の2−ヒドロキシアルキル基を示し、かつ残余は同一又は異なる炭素数1〜18の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基を示す。) (Wherein R1 and R2 represent the same or different alkylene group having 2 to 4 carbon atoms, at least one of R3 to R6 represents the same or different 2-hydroxyalkyl group having 2 to 4 carbon atoms, and The remainder represents the same or different linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 18 carbon atoms.)

また、本発明は、前記ポリウレタン樹脂が、前記一般式(1)で示されるN,N−ビス(2−ヒドロキシアルキル)アミノエチルスルホン酸4級アンモニウム塩と共に、他の活性水素基を含有する化合物を、分子鎖中に含有することを特徴とする請求項1に記載の水性ポリウレタン樹脂組成物にも存する。   The present invention also provides a compound in which the polyurethane resin contains another active hydrogen group together with the quaternary ammonium salt of N, N-bis (2-hydroxyalkyl) aminoethylsulfonic acid represented by the general formula (1). Is contained in the molecular chain, and also resides in the aqueous polyurethane resin composition according to claim 1.

また、本発明は、前記一般式(1)において、R1及びR2が共にエチレン基であり、R3〜R6の少なくとも1つは2−ヒドロキシエチル基又は2−ヒドロキシプロピル基であり、残余はメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基又はベンジル基である請求項1又は2に記載の水性ポリウレタン樹脂組成物にも存する。   In the general formula (1), R1 and R2 are both ethylene groups, at least one of R3 to R6 is a 2-hydroxyethyl group or a 2-hydroxypropyl group, and the remainder is a methyl group. Or an ethyl group, a propyl group, a butyl group, or a benzyl group.

また、本発明は、式(2)で示されるN,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)アミノエチルスルホン酸トリメチルモノ−2−ヒドロキシエチル4級アンモニウム塩をウレタン結合によって分子鎖中に含有することを特徴とする水性ポリウレタン樹脂組成物にも存する。   Further, the present invention contains N, N-bis (2-hydroxyethyl) aminoethylsulfonic acid trimethylmono-2-hydroxyethyl quaternary ammonium salt represented by the formula (2) in the molecular chain by a urethane bond. It exists also in the water-based polyurethane resin composition characterized by these.

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また、本発明は、式(3)で示されるN,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)アミノエチルスルホン酸ジメチルジ−2−ヒドロキシエチル4級アンモニウム塩をウレタン結合によって分子鎖中に含有することを特徴とする水性ポリウレタン樹脂組成物にも存する。   Moreover, this invention contains N, N-bis (2-hydroxyethyl) aminoethylsulfonic acid dimethyldi-2-hydroxyethyl quaternary ammonium salt shown by Formula (3) in a molecular chain by a urethane bond. It exists also in the water-based polyurethane resin composition characterized.

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また、本発明は、式(4)で示されるN,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)アミノエチルスルホン酸モノメチルトリ−2−ヒドロキシエチル4級アンモニウム塩をウレタン結合によって分子鎖中に含有することを特徴とする水性ポリウレタン樹脂組成物にも存する。   Moreover, this invention contains the N, N-bis (2-hydroxyethyl) aminoethylsulfonic acid monomethyltri-2-hydroxyethyl quaternary ammonium salt shown by Formula (4) in a molecular chain by a urethane bond. It exists also in the water-based polyurethane resin composition characterized by these.

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また、本発明は、式(6)で示されるN,N−ビス(2−ヒドロキシプロピル)アミノエチルスルホン酸モノメチルトリ−2−ヒドロキシエチル4級アンモニウム塩をウレタン結合によって分子鎖中に含有することを特徴とする水性ポリウレタン樹脂組成物にも存する。   Moreover, this invention contains the N, N-bis (2-hydroxypropyl) aminoethylsulfonic acid monomethyltri-2-hydroxyethyl quaternary ammonium salt shown by Formula (6) in a molecular chain by a urethane bond. It exists also in the water-based polyurethane resin composition characterized by these.

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また、本発明は、式(11)で示されるN,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)アミノエチルスルホン酸トリメチルモノ−2−ヒドロキシプロピル4級アンモニウム塩をウレタン結合によって分子鎖中に含有することを特徴とする水性ポリウレタン樹脂組成物にも存する。   In the present invention, the N, N-bis (2-hydroxyethyl) aminoethylsulfonic acid trimethyl mono-2-hydroxypropyl quaternary ammonium salt represented by the formula (11) is contained in the molecular chain by a urethane bond. It exists also in the water-based polyurethane resin composition characterized by these.

Figure 0004421490
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また、本発明は、式(15)で示されるN,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)アミノエチルスルホン酸モノメチルトリ−2−ヒドロキシプロピル4級アンモニウム塩をウレタン結合によって分子鎖中に含有することを特徴とする水性ポリウレタン樹脂組成物にも存する。   In the present invention, the N, N-bis (2-hydroxyethyl) aminoethylsulfonic acid monomethyltri-2-hydroxypropyl quaternary ammonium salt represented by the formula (15) is contained in the molecular chain by a urethane bond. It exists also in the water-based polyurethane resin composition characterized by these.

Figure 0004421490
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また、本発明は、式(13)で示されるN,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)アミノエチルスルホン酸ジメチルジ−2−ヒドロキシプロピル4級アンモニウム塩をウレタン結合によって分子鎖中に含有することを特徴とする水性ポリウレタン樹脂組成物にも存する。   Moreover, this invention contains N, N-bis (2-hydroxyethyl) aminoethylsulfonic acid dimethyl di-2-hydroxypropyl quaternary ammonium salt shown by Formula (13) in a molecular chain by a urethane bond. It exists also in the water-based polyurethane resin composition characterized.

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また、本発明は、下記一般式(1)で示されるN,N−ビス(2−ヒドロキシアルキル)アミノエチルスルホン酸4級アンモニウム塩を、必要に応じて他の活性水素基を含有する化合物と共に、無溶媒で、あるいはイソシアネート基に対して不活性な溶媒中で、有機ポリイソシアネート化合物と反応させる工程、及び、得られた反応液を水で水性化させた後、又は、水あるいは必要に応じてアミン等の鎖伸長剤を加えた水で鎖伸長及び水性化させた後、必要に応じて前記溶媒を留去する工程を含むことを特徴とする水性ポリウレタン樹脂組成物の製造方法にも存する。   In addition, the present invention provides N, N-bis (2-hydroxyalkyl) aminoethylsulfonic acid quaternary ammonium salt represented by the following general formula (1) together with a compound containing another active hydrogen group as necessary. , A step of reacting with an organic polyisocyanate compound in a solvent-free or inert solvent with respect to an isocyanate group, and after making the obtained reaction solution aqueous with water, or with water or as required The present invention also includes a method for producing an aqueous polyurethane resin composition, which comprises a step of chain extension and aqueous formation with water to which a chain extender such as an amine is added, and then distilling off the solvent as necessary. .

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(式中、R1及びR2は、同一又は異なる炭素数2〜4のアルキレン基を示し、R3〜R6の少なくとも1つは、同一又は異なる炭素数2〜4の2−ヒドロキシアルキル基を示し、かつ残余は同一又は異なる炭素数1〜18の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基を示す。) (Wherein R1 and R2 represent the same or different alkylene group having 2 to 4 carbon atoms, at least one of R3 to R6 represents the same or different 2-hydroxyalkyl group having 2 to 4 carbon atoms, and The remainder represents the same or different linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 18 carbon atoms.)

アミノ基側に2個、アンモニウム塩側に少なくとも1個の2−ヒドロキシアルキル基を導入した1分子中に少なくとも3個(最高6個)の水酸基を有する新規なスルホン酸4級アンモニウム塩をウレタン結合によりポリマー分子に導入することができる。最高6個の水酸基のうち、少なくとも1個、好ましくは2個以上の水酸基がウレタン結合に関与する。該スルホン酸4級アンモニウム塩は常温液体の形態であって取扱いやすく、更に、ウレタンフィルムの硬度の向上、形成された塗膜の臭気の減少などが期待される。   A novel quaternary ammonium salt of sulfonic acid having at least 3 (up to 6) hydroxyl groups in one molecule with 2 amino groups and at least 1 2-hydroxyalkyl group introduced on the ammonium salt side is urethane-bonded. Can be introduced into the polymer molecule. Of the maximum 6 hydroxyl groups, at least 1, preferably 2 or more hydroxyl groups are involved in the urethane bond. The sulfonic acid quaternary ammonium salt is in the form of a liquid at room temperature and is easy to handle, and is expected to improve the hardness of the urethane film and reduce the odor of the formed coating film.

水溶性、水分散性に優れた水性ポリウレタン組成物を形成することができ、水性塗料、水性インク、接着剤、各種コーティング剤など幅広い分野に有用である。   An aqueous polyurethane composition excellent in water solubility and water dispersibility can be formed, and is useful in a wide range of fields such as aqueous paints, aqueous inks, adhesives, and various coating agents.

本発明の一般式(1)において、R1及びR2は、同一又は異なる炭素数2〜4のアルキレン基を示す。具体的には、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基等が挙げられる。R3〜R6の少なくとも1つは、同一又は異なる炭素数2〜4の2−ヒドロキシアルキル基を示す。かかる2−ヒドロキシアルキル基としては、具体的には、2−ヒドロキシエチル基、2−メチル−2−ヒドロキシエチル基、2−エチル−2−ヒドロキシエチル基等が挙げられる。   In the general formula (1) of the present invention, R1 and R2 represent the same or different alkylene groups having 2 to 4 carbon atoms. Specific examples include an ethylene group, a propylene group, and a butylene group. At least one of R3 to R6 represents the same or different 2-hydroxyalkyl group having 2 to 4 carbon atoms. Specific examples of the 2-hydroxyalkyl group include a 2-hydroxyethyl group, a 2-methyl-2-hydroxyethyl group, and a 2-ethyl-2-hydroxyethyl group.

本発明のスルホン酸4級アンモニウム塩は、一般式(1)のR3〜R6の少なくとも1個が2−ヒドロキシアルキル基である必要がある。R3〜R6の4個全てが2−ヒドロキシアルキル基であるテトラヒドロキシアンモニウム塩でもよく、3個が2−ヒドロキシアルキル基で残余の1個が炭素数1〜18の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基であってもよく、2個が2−ヒドロキシアルキル基で残余の2個が同一又は異なる炭素数1〜18の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基であってもよい。前記アルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル、ブチル基、オクチル基、ドデシル基、ステアリル基、シクロヘキシル基、シクロヘキシルメチル基、ベンジル基などが挙げられる。   In the sulfonic acid quaternary ammonium salt of the present invention, at least one of R3 to R6 in the general formula (1) needs to be a 2-hydroxyalkyl group. Tetrahydroxyammonium salts in which all four of R3 to R6 are 2-hydroxyalkyl groups may be used, three are 2-hydroxyalkyl groups and the remaining one is a linear, branched or cyclic group having 1 to 18 carbon atoms. The two alkyl groups may be 2-hydroxyalkyl groups, and the remaining two may be the same or different C 1-18 linear, branched or cyclic alkyl groups. Examples of the alkyl group include methyl group, ethyl group, propyl, butyl group, octyl group, dodecyl group, stearyl group, cyclohexyl group, cyclohexylmethyl group, and benzyl group.

以上のようなスルホン酸アンモニウム塩の好ましい具体例としては、式(2)(3)(4)(6)(11)(13)及び(15)で示す各種の化合物が例示できるが、更に式(5)(7)(8)(9)(10)(12)(14)(16)(17)(18)及び(19)の化合物も挙げられる。   Preferable specific examples of the ammonium sulfonate as described above include various compounds represented by the formulas (2), (3), (4), (6), (11), (13), and (15). (5) (7) (8) (9) (10) (12) (14) (16) (17) (18) and the compound of (19) are also mentioned.

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一般式(1)で示されるスルホン酸4級アンモニウム塩は、対応するアミノエチルスルホン酸4級アンモニウム塩に、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシドのようなアルキレンオキシドを反応させ、アミノ基をビス(2−ヒドロキシアルキル)アミノ基に変換することにより製造される。反応条件としては、アミノ基1モルに対してアルキレンオキシドを2.0〜3.0モル、好ましくは2.0〜2.8モル、反応温度としては20〜90℃、好ましくは30〜80℃程度が用いられる。   In the sulfonic acid quaternary ammonium salt represented by the general formula (1), the corresponding aminoethylsulfonic acid quaternary ammonium salt is reacted with an alkylene oxide such as ethylene oxide, propylene oxide or butylene oxide to convert the amino group to bis (2 Produced by conversion to a -hydroxyalkyl) amino group. As reaction conditions, alkylene oxide is 2.0 to 3.0 mol, preferably 2.0 to 2.8 mol, and reaction temperature is 20 to 90 ° C., preferably 30 to 80 ° C., with respect to 1 mol of amino group. The degree is used.

アルキレンオキシドとしてはエチレンオキシド、プロピレンオキシドが反応性が高く、生成物中の水酸基の活性も高いので好ましく使用される。アルキレンオキシドは2種以上混合して使用することもできる。反応温度が高すぎると副反応が多くなり、またアルキレンオキシドが3倍モルを超えて使用された場合もホフマン分解反応などの副反応が多くなるので、通常上記の範囲から選択される。   As the alkylene oxide, ethylene oxide and propylene oxide are preferably used because of their high reactivity and high activity of hydroxyl groups in the product. A mixture of two or more alkylene oxides can be used. When the reaction temperature is too high, side reactions increase, and when alkylene oxide is used in an amount exceeding 3 moles, side reactions such as Hofmann decomposition reactions increase, so the reaction temperature is usually selected from the above range.

上記の反応は無触媒でも進行するが、必要に応じて第3級アミンや水酸化アルカリなど開環付加反応触媒を使用することができる。反応溶媒としては通常水が用いられるが、必要に応じてメタノール、エタノール、イソプロパノール、トルエンなどを混合し、溶解性を制御することもできる。   Although the above reaction proceeds even without a catalyst, a ring-opening addition reaction catalyst such as a tertiary amine or an alkali hydroxide can be used as necessary. As the reaction solvent, water is usually used, but if necessary, methanol, ethanol, isopropanol, toluene and the like can be mixed to control the solubility.

アミノエチルスルホン酸4級アンモニウム塩は、溶媒(水)100重量部に対して、通常20〜250重量部、好ましくは40〜200重量部用いられる。上記以下の少量では反応効率が悪いだけではなく、水とアルキレンオキシドからの反応副生成物が多量に生成し好ましくない。一方、多すぎては反応が不均一になり、また粘度が高くなり、円滑な反応に支障が出る恐れがある。   The aminoethylsulfonic acid quaternary ammonium salt is usually used in an amount of 20 to 250 parts by weight, preferably 40 to 200 parts by weight, per 100 parts by weight of the solvent (water). If the amount is less than the above, the reaction efficiency is not only poor, but a reaction by-product from water and alkylene oxide is generated in a large amount, which is not preferable. On the other hand, if the amount is too large, the reaction becomes non-uniform and the viscosity becomes high, which may hinder smooth reaction.

反応の実施態様を述べると、まず所定量の反応媒体(水)にアミノエチルスルホン酸4級アンモニウム塩(タウリン塩)を添加しアルキレンオキシドを所定の反応温度下、連続的又は間欠的に添加する。タウリン塩が水溶液で得られる場合には、反応媒体としての水は必ずしも必要ではなく、反応物の濃度を勘案し適宜に添加することができる。この間の反応圧力には特に限定はないが、通常0.5MPa以下で充分である。また、反応時間は用いる原料の種類及び反応温度によって異なるが、アルキレンオキシドの添加によって発生する反応圧力が大気圧に戻った時点以降の反応時間も含めて通常1〜10時間で充分である。反応終了後は未反応アルキレンオキシドが残存するならば、反応系を減圧にすることによってこれを除去し、目的物を得ることができる。目的物の形態が水溶液であればこのまま製品化することができ、必要に応じて濃縮することもでき、また有機溶媒などで希釈ないし濃度を調整することもできる。   To describe the embodiment of the reaction, first, aminoethylsulfonic acid quaternary ammonium salt (taurine salt) is added to a predetermined amount of reaction medium (water), and alkylene oxide is added continuously or intermittently at a predetermined reaction temperature. . When the taurine salt is obtained as an aqueous solution, water as a reaction medium is not necessarily required, and can be added as appropriate in consideration of the concentration of the reactant. The reaction pressure during this period is not particularly limited, but usually 0.5 MPa or less is sufficient. Moreover, although reaction time changes with the kind of raw material to be used, and reaction temperature, 1 to 10 hours are normally sufficient including reaction time after the reaction pressure generated by addition of alkylene oxide returns to atmospheric pressure. If unreacted alkylene oxide remains after completion of the reaction, it can be removed by reducing the pressure of the reaction system to obtain the desired product. If the form of the target product is an aqueous solution, it can be commercialized as it is, can be concentrated if necessary, and can be diluted or adjusted with an organic solvent or the like.

なお、アミノエチルスルホン酸4級アンモニウム塩は、アミノエチルスルホン酸(タウリン:H2NCH2CH2SO3H)と、モノアルキルトリ−2−ヒドロキシエチルアンモニウムヒドロキシド、ジアルキルジ−2−ヒドロキシエチルアンモニウムヒドロキシド、トリアルキルモノ−2−ヒドロキシエチルアンモニウムヒドロキシド等との中和反応により合成することができる。また、モノアルキルトリ−2−ヒドロキシエチルアンモニウムヒドロキシドは、例えば、モノメチルアミン水溶液に3倍モルのエチレンオキシドを反応させることによって製造することができる。 In addition, aminoethylsulfonic acid quaternary ammonium salt includes aminoethylsulfonic acid (taurine: H 2 NCH 2 CH 2 SO 3 H), monoalkyltri-2-hydroxyethylammonium hydroxide, dialkyldi-2-hydroxyethylammonium. It can be synthesized by a neutralization reaction with hydroxide, trialkylmono-2-hydroxyethylammonium hydroxide or the like. In addition, monoalkyltri-2-hydroxyethylammonium hydroxide can be produced, for example, by reacting 3 times mole of ethylene oxide with a monomethylamine aqueous solution.

また、タウリンナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩等のタウリン塩を原料として、これに2倍モルのエチレンオキシドを付加させてN,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)アミノエチルスルホン酸塩とし、しかる後、イオン交換法によって、該スルホン酸塩をモノアルキルトリ−2−ヒドロキシエチル4級アンモニウム塩、ジアルキルジ−2−ヒドロキシエチル4級アンモニウム塩とすることもできる。しかし、このイオン交換法は前述した中和法に比較してイオン交換膜等の特別な装置が必要なので経済的にあまり有利ではない。   Further, a taurine salt such as taurine sodium salt, potassium salt, ammonium salt or the like is used as a raw material, and 2-fold moles of ethylene oxide are added thereto to form N, N-bis (2-hydroxyethyl) aminoethyl sulfonate. The sulfonate can be converted to a monoalkyltri-2-hydroxyethyl quaternary ammonium salt or a dialkyldi-2-hydroxyethyl quaternary ammonium salt by an ion exchange method. However, this ion exchange method is not very advantageous economically because a special apparatus such as an ion exchange membrane is required as compared with the neutralization method described above.

N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)アミノエチルスルホン酸4級アンモニウム塩は、ビニルスルホン酸塩にジエタノールアミンを付加させて製造することができる。また、塩化タウリン塩とジエタノールアミンを脱塩酸反応して製造することもできる。   N, N-bis (2-hydroxyethyl) aminoethylsulfonic acid quaternary ammonium salt can be produced by adding diethanolamine to vinylsulfonic acid salt. It can also be produced by dehydrochlorination of taurine chloride and diethanolamine.

本発明における水性ポリウレタン樹脂組成物(水溶液及び/又は水分散液)に含まれるポリウレタン樹脂は、上記スルホン酸4級アンモニウム塩と各種有機ポリイソシアネートを用いて製造される。   The polyurethane resin contained in the aqueous polyurethane resin composition (aqueous solution and / or aqueous dispersion) in the present invention is produced using the sulfonic acid quaternary ammonium salt and various organic polyisocyanates.

本発明において、有機イソシアネート化合物は従来ポリウレタン製造に使用されているものが使用できる。このような有機イソシアネート化合物としては、特には限定されないが、代表的なものとして、脂肪族ポリイソシアネートとしてはヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、脂環族ポリイソシアネートとしてはイソホロンジイソシアネート(IPDI)、ノルボルネンジイソシアネート(NDI)、芳香脂肪族ポリイソシアネートとしては、キシリレンジイソシアネート(XDI)、芳香族ポリイソシアネートとしては、2,4−または2,6−トルエンジイソシアネート(TDI)、ジフェニルメタン−2,4’−または4,4’−ジイソシアネート(MDI)、などがそれぞれ挙げられる。また、これらのイソシアネートは単独でも、また二種以上の混合物で使用しても良い。これらのうち好ましいものはMDI、HDIおよびIPDIであり、特に好ましいものはHDIである。   In the present invention, as the organic isocyanate compound, those conventionally used for polyurethane production can be used. Such an organic isocyanate compound is not particularly limited, but representative examples thereof include hexamethylene diisocyanate (HDI) as aliphatic polyisocyanate, isophorone diisocyanate (IPDI), norbornene diisocyanate (as alicyclic polyisocyanate). NDI), araliphatic polyisocyanate as xylylene diisocyanate (XDI), aromatic polyisocyanate as 2,4- or 2,6-toluene diisocyanate (TDI), diphenylmethane-2,4′- or 4, 4'-diisocyanate (MDI), etc. are mentioned, respectively. These isocyanates may be used alone or in a mixture of two or more. Of these, preferred are MDI, HDI and IPDI, and particularly preferred is HDI.

本発明では、一般式(1)で示されるスルホン酸4級アンモニウム塩以外の、活性水素基を有する化合物を、分子鎖中に含有することができる。活性水素基を有する化合物としては、特に限定はされないが、例えば高分子ポリオール、低分子の活性水素化合物などが挙げられる。高分子ポリオールとしては、代表的なものとして、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、シリコーンポリオールなどが挙げられる。ポリエーテルポリオールとしては、活性水素基含有多官能化合物にアルキレンオキシドが付加した構造の化合物が挙げられ、例えば、ビスフェノールAなど多価フェノール類のアルキレンオキシド付加物及びヘキサメチレンジアミンなどのアミン類のアルキレンオキシド付加物が挙げられる。また、これらは2種以上混合して使用することもできる。   In this invention, the compound which has an active hydrogen group other than the sulfonic acid quaternary ammonium salt shown by General formula (1) can be contained in a molecular chain. Although it does not specifically limit as a compound which has an active hydrogen group, For example, a high molecular polyol, a low molecular weight active hydrogen compound, etc. are mentioned. Representative examples of the polymer polyol include polyether polyol, polyester polyol, and silicone polyol. Examples of the polyether polyol include compounds having a structure in which an alkylene oxide is added to a polyfunctional compound containing an active hydrogen group. For example, an alkylene oxide adduct of polyhydric phenols such as bisphenol A and an alkylene of amines such as hexamethylenediamine. And oxide adducts. Moreover, these can also be used in mixture of 2 or more types.

低分子の活性水素化合物としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3−または1,4−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、ジエチレングリコールなどの二官能ポリオールまた、グリセリン、トリメチロールプロパン、ソルビトールなどの三官能以上のポリオール、ビスフェノールAなどの多価フェノール類およびモノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ジエチレントリアミン、イソホロンジアミン、トリレンジアミンなどのアミン類およびこれらの二種以上の混合物が挙げられる。   Low molecular weight active hydrogen compounds include bifunctional polyols such as ethylene glycol, propylene glycol, 1,3- or 1,4-butanediol, neopentyl glycol, and diethylene glycol, and trifunctional groups such as glycerin, trimethylolpropane, and sorbitol. The above polyols, polyhydric phenols such as bisphenol A, and amines such as monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, ethylenediamine, hexamethylenediamine, diethylenetriamine, isophoronediamine, tolylenediamine, and mixtures of two or more of these Can be mentioned.

また、活性水素基を有する化合物として、通常末端封止材と称される一官能活性水素含有化合物を使用することができる。特に限定はされないが、例えばメタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、高級アルコールなどのモノアルコール類、あるいはこれらのモノアルコール類のアルキレンオキシド付加物、メチルエチルケトオキシムなどのオキシム類、ε−カプロラクタムなどのラクタム類、及びジブチルアミンなどのアミン類を挙げることができ、これらを単独または2種以上の混合物として使用することができる。   Moreover, the monofunctional active hydrogen containing compound normally called a terminal sealing material can be used as a compound which has an active hydrogen group. Although not particularly limited, for example, monoalcohols such as methanol, ethanol, propanol, butanol and higher alcohols, or alkylene oxide adducts of these monoalcohols, oximes such as methyl ethyl ketoxime, lactams such as ε-caprolactam, And amines such as dibutylamine, and these can be used alone or as a mixture of two or more.

本発明の水性ポリウレタン樹脂水溶液及び水分散液中に含まれるポリウレタン樹脂は、公知の方法で製造することができる。製造方法の例としては、有機ポリイソシアネートおよびスルホン酸4級アンモニウム塩と活性水素基含有化合物成分とを、イソシアネート基:活性水素基の当量比を0.4〜3.0:1.0の範囲で、通常20〜150℃、好ましくは40〜80℃で2〜20時間反応し、次いで通常10〜60℃、好ましくは20〜40℃で、水性化を行い、必要に応じて使用した有機溶剤を減圧下に留去することにより、目的とする水性ポリウレタン樹脂を得る方法があげられる。尚、添加する水に公知の方法である鎖伸長剤のアミン等を添加しても良い。   The polyurethane resin contained in the aqueous polyurethane resin aqueous solution and aqueous dispersion of the present invention can be produced by a known method. Examples of the production method include organic polyisocyanate and sulfonic acid quaternary ammonium salt and active hydrogen group-containing compound component, and an isocyanate group: active hydrogen group equivalent ratio in the range of 0.4 to 3.0: 1.0. The organic solvent is usually reacted at 20 to 150 ° C., preferably at 40 to 80 ° C. for 2 to 20 hours, and then usually made aqueous at 10 to 60 ° C., preferably 20 to 40 ° C. A method for obtaining the desired aqueous polyurethane resin by distilling off under reduced pressure. In addition, you may add the amine of the chain extender etc. which are a well-known method to the water to add.

また、ポリウレタン樹脂の製造にあたっては、イソシアネート化合物と活性水素含有化合物(本発明のスルホン酸4級アンモニウム塩、及び要すれば更に他の活性水素化合物を含む)とを1段階で反応させ直接ポリウレタンを製造する方法でも、イソシアネート化合物を過剰に使用して一旦ウレタンプレポリマーとし、次いで該プレポリマーにポリオール化合物、アミン等を反応させる2段法(プレポリマー法)でもよい。   In the production of a polyurethane resin, an isocyanate compound and an active hydrogen-containing compound (including the sulfonic acid quaternary ammonium salt of the present invention and, if necessary, another active hydrogen compound) are reacted in one step to directly produce polyurethane. The production method may be a two-stage method (prepolymer method) in which an isocyanate compound is excessively used to form a urethane prepolymer once, and then the prepolymer is reacted with a polyol compound, an amine or the like.

水性化に必要なポリウレタン樹脂中のスルホン酸基の含有量は、目的に応じて任意に決定できる。含有量の上限は、必要とするポリウレタン樹脂の特性を満足させる範囲において、使用するイソシアネート化合物とスルホン酸4級アンモニウム塩の分子量により決定される。通常、ポリウレタン樹脂を自己分散させる目的で使用する場合には、ポリウレタン樹脂の固形分に対し、1.0〜5.0重量%が好ましく、1.0重量%未満では樹脂の水性化が不十分であり、5.0重量%を超えると自己分散体ではなく、水溶液となるが、ポリウレタン樹脂の皮膜性能は劣化する。   The content of the sulfonic acid group in the polyurethane resin necessary for the aqueous formation can be arbitrarily determined according to the purpose. The upper limit of the content is determined by the molecular weight of the isocyanate compound to be used and the quaternary ammonium salt of sulfonic acid as long as the required properties of the polyurethane resin are satisfied. In general, when the polyurethane resin is used for the purpose of self-dispersing, it is preferably 1.0 to 5.0% by weight based on the solid content of the polyurethane resin. If it exceeds 5.0% by weight, it is not a self-dispersed body but an aqueous solution, but the film performance of the polyurethane resin deteriorates.

ただし、ポリオール成分にポリエチレングリコールのような親水性のポリオールを併用する場合においては、1.0%未満であっても、ポリウレタン樹脂の水分散体を得ることができる。一方、水溶性とする場合には5.0重量%以上を使用することが好ましく、他の親水性基と併用することは特に有効である。また、スルホン酸4級アンモニウム塩の含有により、ポリウレタン樹脂の水性化以外に特性を持たせる場合には、特に含有量の上限に制限はない。樹脂固形分中のスルホン酸基の含有量は、一般式(1)で表されるスルホン酸4級アンモニウム塩の使用比率を変えることにより調整する。   However, when a hydrophilic polyol such as polyethylene glycol is used in combination with the polyol component, an aqueous dispersion of the polyurethane resin can be obtained even if the polyol component is less than 1.0%. On the other hand, when making it water-soluble, it is preferable to use 5.0% by weight or more, and it is particularly effective to use it in combination with other hydrophilic groups. In addition, when the sulfonic acid quaternary ammonium salt is contained to give characteristics other than making the polyurethane resin aqueous, there is no particular upper limit on the content. The content of the sulfonic acid group in the resin solid content is adjusted by changing the use ratio of the sulfonic acid quaternary ammonium salt represented by the general formula (1).

水性ポリウレタン組成物の製造工程では、前記一般式(1)で示されるスルホン酸4級アンモニウム塩と、有機ポリイソシアネート化合物と、必要に応じて活性水素基を含有する化合物とを反応させる際、必要に応じてイソシアネート基に対して不活性な溶媒を用いても良い。   In the production process of the aqueous polyurethane composition, it is necessary to react the sulfonic acid quaternary ammonium salt represented by the general formula (1), the organic polyisocyanate compound, and a compound containing an active hydrogen group as necessary. Depending on the solvent, an inert solvent for the isocyanate group may be used.

イソシアネート基に対して不活性な溶媒としては、特に限定されないが、N−メチルピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミドなどのアミド系溶媒、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノンなどのケトン系溶媒、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素系溶剤およびジオキサン、テトラヒドロフランなどのエーテル系溶媒が挙げられる。これらは、2種類以上を混合して使用しても差し支えない。溶媒の量は、ポリウレタン樹脂の固形分に対して通常0〜200重量%である。反応温度は通常20〜150℃、好ましくは30〜80℃である。また、反応時間は通常3〜20時間である。反応圧力も通常常圧下で行われるが、加圧下で行ってもよい。   The solvent inert to the isocyanate group is not particularly limited, but amide solvents such as N-methylpyrrolidone, dimethylformamide, dimethylacetamide, ketone solvents such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, cyclohexanone, toluene, Examples thereof include aromatic hydrocarbon solvents such as xylene and ether solvents such as dioxane and tetrahydrofuran. These may be used in combination of two or more. The amount of the solvent is usually 0 to 200% by weight with respect to the solid content of the polyurethane resin. The reaction temperature is usually 20 to 150 ° C, preferably 30 to 80 ° C. The reaction time is usually 3 to 20 hours. The reaction pressure is usually performed under normal pressure, but may be performed under pressure.

また、反応を促進させるために、例えば、アミン系触媒(トリエチレンジアミン、N−メチルモルホリン、トリエチルアミンなど)、錫系触媒(ジブチルチンジラウレートなど)、鉛系触媒(オクチル酸鉛など)などを用いてもよい。   In order to promote the reaction, for example, an amine catalyst (triethylenediamine, N-methylmorpholine, triethylamine, etc.), a tin catalyst (dibutyltin dilaurate, etc.), a lead catalyst (lead octylate, etc.), etc. are used. Also good.

本発明で最終的に得られる水性ポリウレタン樹脂水溶液及び水分散液の固形分は、通常10〜70重量%であり、これは目的に応じて調節が可能である。   The solid content of the aqueous polyurethane resin aqueous solution and aqueous dispersion finally obtained in the present invention is usually 10 to 70% by weight, and this can be adjusted according to the purpose.

また、これらの水性ポリウレタン樹脂は、例えば、基材に塗布後、通常10〜180℃にて、好ましくは30〜180℃に加熱することにより水分を揮発させ良好な塗膜を形成することができる。尚、本発明の水性ポリウレタン樹脂水溶液及び水分散液には、必要に応じて乳化安定剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、顔料、着色剤、消泡剤、流動調整剤、撥水剤、滑性付与剤、充填剤等の各種添加剤を加えることもできる。   Moreover, these water-based polyurethane resins can form a favorable coating film by volatilizing water, for example, by heating at 10 to 180 ° C., preferably 30 to 180 ° C., after application to a substrate. . The aqueous polyurethane resin aqueous solution and aqueous dispersion of the present invention include an emulsion stabilizer, an antioxidant, an ultraviolet absorber, a pigment, a colorant, an antifoaming agent, a flow regulator, a water repellent, a slippery agent as necessary. Various additives such as property-imparting agents and fillers can also be added.

次に実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれら実施例によって制約を受けるものではない。なお、化学分析、機器分析及びポリウレタン水性組成物の評価は下記の方法に従った。   EXAMPLES Next, although an Example is given and this invention is demonstrated further more concretely, this invention is not restrict | limited by these Examples. The chemical analysis, instrumental analysis, and evaluation of the aqueous polyurethane composition were performed according to the following methods.

(1)水酸基価
ピリジン溶媒中、微沸下で所定量のサンプルを過剰の無水酢酸と反応させ、生成する酢酸と残存する酢酸を自動滴定装置(京都電子工業社製、AT−420)を使用し、N/2の水酸化カリウム水溶液で滴定する。ブランクとの差より水酸基価を計算し、mgKOH/gの単位で表示した。
(1) Hydroxyl value A predetermined amount of sample is reacted with an excess of acetic anhydride in a pyridine solvent under slight boiling, and the resulting acetic acid and the remaining acetic acid are automatically titrated (AT-420, manufactured by Kyoto Electronics Industry Co., Ltd.). And titrate with an aqueous N / 2 potassium hydroxide solution. The hydroxyl value was calculated from the difference from the blank and displayed in units of mgKOH / g.

(2)酸価
所定量のサンプルを自動滴定装置(京都電子工業社製、AT−420)を使用しN/10HCl水溶液で滴定する。その後、同様にN/10KOH水溶液でスルホン酸基を逆滴定する。滴定値より酸価を計算し、mgKOH/gの単位で表示した。
(2) Acid value A predetermined amount of the sample is titrated with an N / 10 HCl aqueous solution using an automatic titrator (AT-420, manufactured by Kyoto Electronics Industry Co., Ltd.). Thereafter, the sulfonic acid groups are similarly back titrated with an N / 10 KOH aqueous solution. The acid value was calculated from the titration value and displayed in units of mgKOH / g.

(3)アルカリ価
所定量のサンプルを自動滴定装置(京都電子工業社製、AT−420)を使用しN/10HCl水溶液で滴定する。滴定値よりアルカリ価を計算し、mgKOH/gの単位で表示した。
(3) Alkali value A predetermined amount of sample is titrated with an N / 10 HCl aqueous solution using an automatic titrator (AT-420, manufactured by Kyoto Electronics Industry Co., Ltd.). The alkali value was calculated from the titration value and displayed in units of mgKOH / g.

(4)赤外線吸収スペクトル分析
日本分光社製、FT−IR−610を使用し測定した。
(4) Infrared absorption spectrum analysis It measured using JASCO Corporation FT-IR-610.

(5)核磁気共鳴分析
日立製作所社製、RS−NMR、R−1200を使用し測定した。
(5) Nuclear magnetic resonance analysis It measured using Hitachi Ltd. RS-NMR and R-1200.

(6)スルホン酸4級アンモニウム塩の溶媒溶解性
溶媒としてN−メチルピロリドン及びジメチルホルムアミドを使用して、温度20℃でのスルホン酸4級アンモニウム塩10%の溶解性を目視で評価した。
評価基準; ○:完全に溶解
×:溶け残り有り
(6) Solvent solubility of sulfonic acid quaternary ammonium salt Using N-methylpyrrolidone and dimethylformamide as solvents, the solubility of sulfonic acid quaternary ammonium salt 10% at a temperature of 20 ° C was visually evaluated.
Evaluation criteria: ○: Completely dissolved
×: Unmelted

(7)水性組成物の分散性(ディスパージョン化)
ウレタンディスパージョンを試験管に採取し、室温で一ヶ月間静置し、分離、粒子の沈降の有無を目視で確認した。
評価基準; ○:粒子の沈降、分離ともに無し
△:微量の粒子の沈降有り
×:多量の粒子の沈降、分離有り
(7) Dispersibility of aqueous composition (dispersion)
The urethane dispersion was collected in a test tube and allowed to stand at room temperature for one month, and the presence or absence of separation and particle settling was visually confirmed.
Evaluation criteria: ○: No sedimentation or separation of particles
Δ: Precipitation of a small amount of particles
×: Sedimentation and separation of a large amount of particles

(8)塗布性(塗膜形成状態)
ガラス版上にウレタンディスパージョンを塗布し、100℃で3時間乾燥させ、塗膜の形成状態を目視で評価した。
評価基準; ○:均一で透明な塗膜が形成され、割れ等無し
△:少々の割れはあるが透明な塗膜が形成された
×:多量な割れが有り、一部不透明な塗膜が形成された
(8) Applicability (coating film formation state)
A urethane dispersion was applied on the glass plate and dried at 100 ° C. for 3 hours, and the formation state of the coating film was visually evaluated.
Evaluation criteria: ○: A uniform and transparent coating film is formed, and there is no crack
Δ: A transparent film was formed although there were some cracks
X: There was a large amount of cracks, and a partially opaque coating film was formed

(9)耐熱性(塗膜形成状態)
ガラス版上にウレタンディスパージョンを塗布し、70℃で3時間乾燥させ、その後さらに所定温度(170℃又は190℃)まで加熱し、1時間後の塗膜の状態を目視で評価した。
評価基準; ○:焼け、黄変無し
△:わずかに焼け、黄変有り
×:著しい焼け、黄変有り
(9) Heat resistance (coating film formation state)
A urethane dispersion was applied on a glass plate, dried at 70 ° C. for 3 hours, and further heated to a predetermined temperature (170 ° C. or 190 ° C.), and the state of the coating film after 1 hour was visually evaluated.
Evaluation criteria: ○: No burning or yellowing
Δ: Slightly burnt and yellowing
×: Significant burning and yellowing

[製造例1]
(N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)アミノエチルスルホン酸モノメチルトリ−2−ヒドロキシエチル4級アンモニウム塩)
(1)タウリン4級アンモニウム塩の製造
容量1.5Lの金属製オートクレーブにモノメチルアミン水溶液(40%)200gと水324gとを入れ、密封した後、温度を45〜50℃に保ちながらエチレンオキシド364gを4.5時間かけて連続的にフィードし反応を行った。この間、圧力は0.15MPa以下に保たれた。エチレンオキシドのフィード終了後、更に同一温度で30分間熟成反応を行い、4級アンモニウム塩水溶液879gが得られた。
[Production Example 1]
(N, N-bis (2-hydroxyethyl) aminoethylsulfonic acid monomethyltri-2-hydroxyethyl quaternary ammonium salt)
(1) Production of Taurine Quaternary Ammonium Salt In a 1.5 L metal autoclave, 200 g of monomethylamine aqueous solution (40%) and 324 g of water were placed and sealed, and then 364 g of ethylene oxide was added while maintaining the temperature at 45-50 ° C. The reaction was carried out by continuously feeding over 4.5 hours. During this time, the pressure was kept at 0.15 MPa or less. After completion of the ethylene oxide feed, an aging reaction was further carried out at the same temperature for 30 minutes to obtain 879 g of a quaternary ammonium salt aqueous solution.

次に、得られた4級アンモニウム水溶液579gとタウリン200gを容量1Lの4つ口フラスコで中和させ、水142gを添加し、固形分50%のタウリン4級アンモニウム塩水溶液912gが得られた。
(2)アルキレンオキシドとの反応
容量1.5Lの金属製オートクレーブに上記で製造したタウリン4級アンモニウム塩水溶液600gを入れ、密封した後、温度を45〜50℃に保ちながらエチレンオキシド96gを3時間かけて連続的にフィードし反応を行った。この間、圧力は0.15MPa以下に保たれた。エチレンオキシドのフィード終了後、更に同一温度で30分間熟成反応を行った。なお、タウリン塩とアルキレンオキシドとの反応は固形分50%のタウリン4級アンモニウム塩水溶液600g(固形分300g、水300g)を用いて行われたので、表1中、反応媒体は水300gであると表示した。
Next, 579 g of the obtained quaternary ammonium aqueous solution and 200 g of taurine were neutralized in a 1 L four-neck flask, 142 g of water was added, and 912 g of a taurine quaternary ammonium salt aqueous solution having a solid content of 50% was obtained.
(2) Reaction with alkylene oxide After putting 600 g of the taurine quaternary ammonium salt aqueous solution prepared above in a metal autoclave having a capacity of 1.5 L and sealing, 96 g of ethylene oxide was added over 3 hours while maintaining the temperature at 45 to 50 ° C. The reaction was carried out by feeding continuously. During this time, the pressure was kept at 0.15 MPa or less. After completion of the ethylene oxide feed, an aging reaction was further performed at the same temperature for 30 minutes. The reaction between the taurine salt and the alkylene oxide was performed using 600 g of a taurine quaternary ammonium salt aqueous solution having a solid content of 50% (solid content: 300 g, water: 300 g). Therefore, in Table 1, the reaction medium is 300 g of water. Is displayed.

その後、反応物中の水分を110℃、減圧下(1.3kPa・abs)で脱水し取り除き、常温で液体の製品384gが得られた。   Thereafter, water in the reaction product was dehydrated and removed at 110 ° C. under reduced pressure (1.3 kPa · abs) to obtain 384 g of a product liquid at room temperature.

製品を化学分析したところ水分0.2% 水酸基価723、酸価144、アルカリ価144であり、化学分析の結果から計算された純度は97%であった。   When the product was chemically analyzed, the water content was 0.2%, the hydroxyl value was 723, the acid value was 144, and the alkali value was 144. The purity calculated from the results of the chemical analysis was 97%.

また、赤外吸収スペクトルと1H−NMRから、下記式(4)で示されるN,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)アミノエチルスルホン酸モノメチルトリ−2−ヒドロキシエチル4級アンモニウム塩の構造が同定された。   Further, from the infrared absorption spectrum and 1H-NMR, the structure of N, N-bis (2-hydroxyethyl) aminoethylsulfonic acid monomethyltri-2-hydroxyethyl quaternary ammonium salt represented by the following formula (4) was identified. It was done.

IR(KBr)2948cm-1,1174cm-1,1038cm-1,951cm-1,741cm-1
1H−NMR(D2O)δ=3.2〜3.5(m,4H,−SO2−CH2−CH2−)δ=3.3(s,3H,N+ −CH3
結果を表1に示した。
IR (KBr) 2948 cm −1 , 1174 cm −1 , 1038 cm −1 , 951 cm −1 , 741 cm −1
1H-NMR (D 2 O) δ = 3.2 to 3.5 (m, 4H, —SO 2 —CH 2 —CH 2 —) δ = 3.3 (s, 3H, N + —CH 3 )
The results are shown in Table 1.

Figure 0004421490
Figure 0004421490

[製造例2]
(N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)アミノエチルスルホン酸ジメチルジ−2−ヒドロキシエチル4級アンモニウム塩)
(1)タウリン4級アンモニウム塩の製造
容量1.5Lの金属製オートクレーブにジメチルアミン水溶液(50%)200gと水200gとを入れ、密封した後、温度を45〜50℃に保ちながらエチレンオキシド200gを3時間かけて連続的にフィードし反応を行った。この間、圧力は0.15MPa以下に保たれた。エチレンオキシドのフィード終了後、更に同一温度で30分間熟成反応を行い、4級アンモニウム塩水溶液594gが得られた。
[Production Example 2]
(N, N-bis (2-hydroxyethyl) aminoethylsulfonic acid dimethyldi-2-hydroxyethyl quaternary ammonium salt)
(1) Production of Taurine Quaternary Ammonium Salt In a 1.5 L metal autoclave, 200 g of dimethylamine aqueous solution (50%) and 200 g of water were placed and sealed, and then 200 g of ethylene oxide was added while maintaining the temperature at 45-50 ° C. The reaction was carried out by continuously feeding over 3 hours. During this time, the pressure was kept at 0.15 MPa or less. After completion of the ethylene oxide feed, a further aging reaction was carried out at the same temperature for 30 minutes to obtain 594 g of a quaternary ammonium salt aqueous solution.

次に、得られた4級アンモニウム水溶液483gとタウリン200gを容量1Lの4つ口フラスコで中和させ、水142gを添加し、固形分50%のタウリン4級アンモニウム塩水溶液817gが得られた。
(2)アルキレンオキシドとの反応
容量1.5Lの金属製オートクレーブに上記で製造したタウリン4級アンモニウム塩水溶液600gを入れ、密封した後、温度を45〜50℃に保ちながらエチレンオキシド107gを3時間かけて連続的にフィードし反応を行った。この間、圧力は0.15MPa以下に保たれた。エチレンオキシドのフィード終了後、更に同一温度で30分間熟成反応を行った。
Next, 483 g of the obtained aqueous quaternary ammonium solution and 200 g of taurine were neutralized in a 1 L four-necked flask, 142 g of water was added, and 817 g of an aqueous taurine quaternary ammonium salt solution having a solid content of 50% was obtained.
(2) Reaction with alkylene oxide After putting 600 g of the taurine quaternary ammonium salt aqueous solution prepared above in a metal autoclave having a capacity of 1.5 L and sealing, 107 g of ethylene oxide was added over 3 hours while maintaining the temperature at 45 to 50 ° C. The reaction was carried out by feeding continuously. During this time, the pressure was kept at 0.15 MPa or less. After completion of the ethylene oxide feed, an aging reaction was further performed at the same temperature for 30 minutes.

その後、反応物中の水分を110℃、減圧下(1.3kPa・abs)で脱水し取り除き、常温で液体の製品395gが得られた。   Thereafter, water in the reaction product was dehydrated and removed at 110 ° C. under reduced pressure (1.3 kPa · abs) to obtain 395 g of a liquid product at room temperature.

製品を化学分析したところ水分0.2%、水酸基価633、酸価159、アルカリ価159であり、化学分析の結果から計算された純度は99%であった。   When the product was chemically analyzed, it had a water content of 0.2%, a hydroxyl value of 633, an acid value of 159, and an alkali value of 159, and the purity calculated from the results of the chemical analysis was 99%.

また、赤外吸収スペクトルと1H−NMRから、下記式(3)で示されるN,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)アミノエチルスルホン酸ジメチルジ−2−ヒドロキシエチル4級アンモニウム塩の構造が同定された。   The structure of N, N-bis (2-hydroxyethyl) aminoethylsulfonic acid dimethyldi-2-hydroxyethyl quaternary ammonium salt represented by the following formula (3) was identified from the infrared absorption spectrum and 1H-NMR. It was.

IR(KBr)3039cm-1,2944cm-1,1172cm-1,1037cm-1,959cm-1 、739cm-1
1H−NMR(D2O)δ=3.2〜3.5(m,4H,−SO2−CH2−CH2−)δ=3.3(s,6H,N+ −CH3
結果を表1に示した。
IR (KBr) 3039cm -1, 2944cm -1, 1172cm -1, 1037cm -1, 959cm -1, 739cm -1
1H-NMR (D 2 O) δ = 3.2 to 3.5 (m, 4H, —SO 2 —CH 2 —CH 2 —) δ = 3.3 (s, 6H, N + —CH 3 )
The results are shown in Table 1.

Figure 0004421490
Figure 0004421490

[製造例3]
(N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)アミノエチルスルホン酸トリメチルモノ−2−ヒドロキシエチル4級アンモニウム塩)
(1)タウリン4級アンモニウム塩の製造
容量1.5Lの金属製オートクレーブにトリメチルアミン水溶液(30%)400gを入れ、密封した後、温度を45〜50℃に保ちながらエチレンオキシド89gを1.5時間かけて連続的にフィードし反応を行った。この間、圧力は1.5気圧以下に保たれた。エチレンオキシドのフィード終了後、更に同一温度で30分間熟成反応を行い、4級アンモニウム塩水溶液485gが得られた。
[Production Example 3]
(N, N-bis (2-hydroxyethyl) aminoethylsulfonic acid trimethyl mono-2-hydroxyethyl quaternary ammonium salt)
(1) Production of Taurine Quaternary Ammonium Salt 400 g of trimethylamine aqueous solution (30%) was put in a 1.5 L metal autoclave and sealed, and then 89 g of ethylene oxide was added over 1.5 hours while maintaining the temperature at 45-50 ° C. The reaction was carried out by feeding continuously. During this time, the pressure was kept at 1.5 atm or less. After completion of the ethylene oxide feed, a ripening reaction was further carried out at the same temperature for 30 minutes to obtain 485 g of a quaternary ammonium salt aqueous solution.

次に、得られた4級アンモニウム水溶液453gとタウリン200gを容量1Lの4つ口フラスコで中和させ、水77gを添加し、固形分50%のタウリン4級アンモニウム塩水溶液722gが得られた。
(2)アルキレンオキシドとの反応
容量1.5Lの金属製オートクレーブに上記で製造したタウリン4級アンモニウム塩水溶液600gを入れ、密封した後、温度を45〜50℃に保ちながらエチレンオキシド122gを3時間かけて連続的にフィードし反応を行った。この間、圧力は0.15MPa以下に保たれた。エチレンオキシドのフィード終了後、更に同一温度で30分間熟成反応を行った。
Next, 453 g of the obtained quaternary ammonium aqueous solution and 200 g of taurine were neutralized in a 1 L four-necked flask, 77 g of water was added, and 722 g of a taurine quaternary ammonium salt aqueous solution having a solid content of 50% was obtained.
(2) Reaction with alkylene oxide After putting 600 g of the taurine quaternary ammonium salt aqueous solution prepared above in a metal autoclave having a capacity of 1.5 L and sealing it, 122 g of ethylene oxide was taken for 3 hours while maintaining the temperature at 45 to 50 ° C. The reaction was carried out by feeding continuously. During this time, the pressure was kept at 0.15 MPa or less. After completion of the ethylene oxide feed, an aging reaction was further performed at the same temperature for 30 minutes.

その後、反応物中の水分を110℃、減圧下(1.3kPa・abs)で脱水し取り除き、常温で液体の製品409gが得られた。   Thereafter, water in the reaction product was dehydrated and removed at 110 ° C. under reduced pressure (1.3 kPa · abs) to obtain 409 g of a liquid product at room temperature.

製品を化学分析したところ水分0.1%、水酸基価540、酸価173、アルカリ価173であり、化学分析の結果から計算された純度は98%であった。   When the product was chemically analyzed, it had a water content of 0.1%, a hydroxyl value of 540, an acid value of 173, and an alkali value of 173, and the purity calculated from the results of the chemical analysis was 98%.

また、赤外吸収スペクトルと1H−NMRから、下記式(2)で示されるN,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)アミノエチルスルホン酸トリメチルモノ−2−ヒドロキシエチル4級アンモニウム塩の構造が同定された。   In addition, the structure of N, N-bis (2-hydroxyethyl) aminoethylsulfonic acid trimethylmono-2-hydroxyethyl quaternary ammonium salt represented by the following formula (2) was identified from the infrared absorption spectrum and 1H-NMR. It was done.

IR(KBr)3034cm-1,2948cm-1,1176cm-1,1038cm-1,957cm-1 、742cm-1
1H−NMR(D2O)δ=3.2〜3.5(m,4H,−SO2−CH2−CH2−)δ=3.3(s,9H,N+ −CH3
結果を表1に示した。
IR (KBr) 3034 cm −1 , 2948 cm −1 , 1176 cm −1 , 1038 cm −1 , 957 cm −1 , 742 cm −1
1H-NMR (D 2 O) δ = 3.2 to 3.5 (m, 4H, —SO 2 —CH 2 —CH 2 —) δ = 3.3 (s, 9H, N + —CH 3 )
The results are shown in Table 1.

Figure 0004421490
Figure 0004421490

[製造例4]
(N,N−ビス(2−メチル−2−ヒドロキシエチル)アミノエチルスルホン酸モノメチルトリ−2−ヒドロキシエチル4級アンモニウム塩)
(1)タウリン4級アンモニウム塩の製造
容量1.5Lの金属製オートクレーブにモノメチルアミン水溶液(40%)200gと水324gとを入れ、密封した後、温度を45〜50℃に保ちながらエチレンオキシド364gを4.5時間かけて連続的にフィードし反応を行った。この間、圧力は0.15MPa以下に保たれた。エチレンオキシドのフィード終了後、更に同一温度で30分間熟成反応を行い、4級アンモニウム塩水溶液879gが得られた。
[Production Example 4]
(N, N-bis (2-methyl-2-hydroxyethyl) aminoethylsulfonic acid monomethyltri-2-hydroxyethyl quaternary ammonium salt)
(1) Production of Taurine Quaternary Ammonium Salt In a 1.5 L metal autoclave, 200 g of monomethylamine aqueous solution (40%) and 324 g of water were placed and sealed, and then 364 g of ethylene oxide was added while maintaining the temperature at 45-50 ° C. The reaction was carried out by continuously feeding over 4.5 hours. During this time, the pressure was kept at 0.15 MPa or less. After completion of the ethylene oxide feed, an aging reaction was further carried out at the same temperature for 30 minutes to obtain 879 g of a quaternary ammonium salt aqueous solution.

次に、得られた4級アンモニウム水溶液579gとタウリン200gを容量1Lの4つ口フラスコで中和させ、水142gを添加し、固形分50%のタウリン4級アンモニウム塩水溶液912gが得られた。
(2)アルキレンオキシドとの反応
容量1.5Lの金属製オートクレーブに上記で製造したタウリン4級アンモニウム塩水溶液600gを入れ、密封した後、温度を50〜55℃に保ちながらプロピレンオキシド127gを4時間かけて連続的にフィードし反応を行った。この間、圧力は0.15MPa以下に保たれた。プロピレンオキシドのフィード終了後、更に同一温度で2時間熟成反応を行った。
Next, 579 g of the obtained quaternary ammonium aqueous solution and 200 g of taurine were neutralized in a 1 L four-neck flask, 142 g of water was added, and 912 g of a taurine quaternary ammonium salt aqueous solution having a solid content of 50% was obtained.
(2) Reaction with alkylene oxide After putting 600 g of the aqueous taurine quaternary ammonium salt solution prepared above in a metal autoclave having a capacity of 1.5 L and sealing it, 127 g of propylene oxide was maintained for 4 hours while maintaining the temperature at 50 to 55 ° C. The reaction was continued by feeding continuously. During this time, the pressure was kept at 0.15 MPa or less. After completion of the propylene oxide feed, an aging reaction was further performed at the same temperature for 2 hours.

その後、反応物中の水分を110℃、減圧下(1.3kPa・abs)で脱水し取り除き、常温で液体の製品414gが得られた。   Thereafter, water in the reaction product was dehydrated and removed at 110 ° C. under reduced pressure (1.3 kPa · abs) to obtain 414 g of a product liquid at room temperature.

製品を化学分析したところ水分0.2% 水酸基価720、酸価145、アルカリ価146であり、化学分析の結果から計算された純度は96%であった。   When the product was chemically analyzed, the water content was 0.2%, the hydroxyl value was 720, the acid value was 145, and the alkali value was 146. The purity calculated from the results of the chemical analysis was 96%.

また、赤外吸収スペクトルと1H−NMRから、下記式(6)で示されるN,N−ビス(2−メチル−2−ヒドロキシエチル)アミノエチルスルホン酸モノメチルトリ−2−ヒドロキシエチル4級アンモニウム塩の構造が同定された。   Further, from the infrared absorption spectrum and 1H-NMR, N, N-bis (2-methyl-2-hydroxyethyl) aminoethylsulfonic acid monomethyltri-2-hydroxyethyl quaternary ammonium salt represented by the following formula (6) The structure of was identified.

IR(KBr)2960cm-1,1180cm-1,1041cm-1,948cm-1 、740cm-1
1H−NMR(D2O)δ=3.2〜3.5(m,4H,−SO2−CH2−CH2−)δ=3.3(s,3H,N+ −CH3 )δ=2.8(d,6H,−N−C(CH3)−)
結果を表1に示した。
IR (KBr) 2960cm -1, 1180cm -1, 1041cm -1, 948cm -1, 740cm -1
1H-NMR (D 2 O) δ = 3.2 to 3.5 (m, 4H, —SO 2 —CH 2 —CH 2 —) δ = 3.3 (s, 3H, N + —CH 3 ) δ = 2.8 (d, 6H, -N -C (CH 3) -)
The results are shown in Table 1.

Figure 0004421490
Figure 0004421490

[製造例5]
(N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)アミノエチルスルホン酸トリメチルモノ−2−ヒドロキシプロピル4級アンモニウム塩)
(1)タウリン4級アンモニウム塩の製造
容量1.5Lの金属製オートクレーブにトリメチルアミン水溶液(30%)400gを入れ、密封した後、温度を45〜50℃に保ちながらプロピレンオキシド118gを2時間かけて連続的にフィードし反応を行った。この間、圧力は0.15MPa以下に保たれた。プロピレンオキシドのフィード終了後、更に同一温度で2時間熟成反応を行い、4級アンモニウム塩水溶液513gが得られた。
[Production Example 5]
(N, N-bis (2-hydroxyethyl) aminoethylsulfonic acid trimethyl mono-2-hydroxypropyl quaternary ammonium salt)
(1) Production of Taurine Quaternary Ammonium Salt 400 g of trimethylamine aqueous solution (30%) was placed in a 1.5 L metal autoclave and sealed, and then 118 g of propylene oxide was added over 2 hours while maintaining the temperature at 45-50 ° C. The reaction was carried out by continuously feeding. During this time, the pressure was kept at 0.15 MPa or less. After completion of the propylene oxide feed, an aging reaction was further performed at the same temperature for 2 hours to obtain 513 g of a quaternary ammonium salt aqueous solution.

次に、得られた4級アンモニウム水溶液470gとタウリン200gを容量1Lの4つ口フラスコで中和させ、水104gを添加し、固形分50%のタウリン4級アンモニウム塩水溶液767gが得られた。   Next, 470 g of the obtained quaternary ammonium aqueous solution and 200 g of taurine were neutralized in a 1 L capacity four-necked flask, and 104 g of water was added to obtain 767 g of an aqueous taurine quaternary ammonium salt solution having a solid content of 50%.

(2)アルキレンオキシドとの反応
容量1.5Lの金属製オートクレーブに上記で製造したタウリン4級アンモニウム塩水溶液600gを入れ、密封した後、温度を45〜50℃に保ちながらエチレンオキシド115gを3時間かけて連続的にフィードし反応を行った。この間、圧力は0.15MPa以下に保たれた。エチレンオキシドのフィード終了後、更に同一温度で30分間熟成反応を行った。
(2) Reaction with alkylene oxide After placing 600 g of the aqueous taurine quaternary ammonium salt solution prepared above in a metal autoclave having a capacity of 1.5 L and sealing, 115 g of ethylene oxide was added over 3 hours while maintaining the temperature at 45 to 50 ° C. The reaction was carried out by feeding continuously. During this time, the pressure was kept at 0.15 MPa or less. After completion of the ethylene oxide feed, an aging reaction was further performed at the same temperature for 30 minutes.

その後、反応物中の水分を110℃、減圧下(1.3kPa・abs)で脱水し取り除き、常温で液体の製品402gが得られた。   Thereafter, water in the reaction product was dehydrated and removed at 110 ° C. under reduced pressure (1.3 kPa · abs) to obtain 402 g of a liquid product at room temperature.

製品を化学分析したところ水分0.2%、水酸基価525、酸価164、アルカリ価164であり、化学分析の結果から計算された純度は97%であった。   When the product was chemically analyzed, it had a water content of 0.2%, a hydroxyl value of 525, an acid value of 164, and an alkali value of 164, and the purity calculated from the results of the chemical analysis was 97%.

また、赤外吸収スペクトルと1H−NMRから、下記式(11)で示されるN,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)アミノエチルスルホン酸トリメチルモノ−2−ヒドロキシプロピル4級アンモニウム塩の構造が同定された。   Further, from the infrared absorption spectrum and 1H-NMR, the structure of the trimethylmono-2-hydroxypropyl quaternary ammonium salt of N, N-bis (2-hydroxyethyl) aminoethylsulfonic acid represented by the following formula (11) was identified. It was done.

IR(KBr)3033cm-1,2937cm-1,1173cm-1,1036cm-1,977cm-1 、737cm-1
1H−NMR(D2O)δ=3.2〜3.5(m,4H,−SO2−CH2−CH2−)δ=3.3(s,9H,N+ −CH3 )δ=1.3(d,3H,−N−C(CH3)−)
結果を表1に示した。
IR (KBr) 3033 cm −1 , 2937 cm −1 , 1173 cm −1 , 1036 cm −1 , 977 cm −1 , 737 cm −1
1H-NMR (D 2 O) δ = 3.2 to 3.5 (m, 4H, —SO 2 —CH 2 —CH 2 —) δ = 3.3 (s, 9H, N + —CH 3 ) δ = 1.3 (d, 3H, -N -C (CH 3) -)
The results are shown in Table 1.

Figure 0004421490
Figure 0004421490

[製造例6]
(N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)アミノエチルスルホン酸ジメチルジ−2−ヒドロキシプロピル4級アンモニウム塩)
(1)タウリン4級アンモニウム塩の製造
容量1.5Lの金属製オートクレーブにジメチルアミン水溶液(50%)200gと水263gとを入れ、密封した後、温度を45〜50℃に保ちながらプロピレンオキシド264gを4時間かけて連続的にフィードし反応を行った。この間、圧力は0.15MPa以下に保たれた。プロピレンオキシドのフィード終了後、更に同一温度で2時間熟成反応を行い、4級アンモニウム塩水溶液719gが得られた。
[Production Example 6]
(N, N-bis (2-hydroxyethyl) aminoethylsulfonic acid dimethyldi-2-hydroxypropyl quaternary ammonium salt)
(1) Production of Taurine Quaternary Ammonium Salt After putting 200 g of dimethylamine aqueous solution (50%) and 263 g of water in a metal autoclave with a capacity of 1.5 L and sealing, 264 g of propylene oxide while keeping the temperature at 45 to 50 ° C. Was continuously fed over 4 hours to carry out the reaction. During this time, the pressure was kept at 0.15 MPa or less. After completion of the propylene oxide feed, an aging reaction was further carried out at the same temperature for 2 hours to obtain 719 g of a quaternary ammonium salt aqueous solution.

次に、得られた4級アンモニウム水溶液573gとタウリン200gを容量1Lの4つ口フラスコで中和させ、水142gを添加し、固形分50%のタウリン4級アンモニウム塩水溶液905gが得られた。   Next, 573 g of the obtained aqueous quaternary ammonium solution and 200 g of taurine were neutralized in a 1 L four-necked flask, 142 g of water was added, and 905 g of an aqueous taurine quaternary ammonium salt solution having a solid content of 50% was obtained.

(2)アルキレンオキシドとの反応
容量1.5Lの金属製オートクレーブに上記で製造したタウリン4級アンモニウム塩水溶液600gを入れ、密封した後、温度を45〜50℃に保ちながらエチレンオキシド128gを3時間かけて連続的にフィードし反応を行った。この間、圧力は0.15MPa以下に保たれた。エチレンオキシドのフィード終了後、更に同一温度で30分間熟成反応を行った。
(2) Reaction with alkylene oxide After putting 600 g of the taurine quaternary ammonium salt aqueous solution prepared above in a metal autoclave having a capacity of 1.5 L and sealing it, 128 g of ethylene oxide was taken for 3 hours while maintaining the temperature at 45 to 50 ° C. The reaction was carried out by feeding continuously. During this time, the pressure was kept at 0.15 MPa or less. After completion of the ethylene oxide feed, an aging reaction was further performed at the same temperature for 30 minutes.

その後、反応物中の水分を110℃、減圧下(1.3kPa・abs)で脱水し取り除き、常温で液体の製品415gが得られた。   Thereafter, water in the reaction product was dehydrated and removed at 110 ° C. under reduced pressure (1.3 kPa · abs) to obtain 415 g of a liquid product at room temperature.

製品を化学分析したところ、水分0.2%、水酸基価611、酸価147、アルカリ価147であり、化学分析の結果から計算された純度は98%であった。化学式を下記式(13)に示す。   When the product was chemically analyzed, it had a water content of 0.2%, a hydroxyl value of 611, an acid value of 147, and an alkali value of 147, and the purity calculated from the results of the chemical analysis was 98%. The chemical formula is shown in the following formula (13).

Figure 0004421490
Figure 0004421490

[製造例7]
(N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)アミノエチルスルホン酸モノメチルトリ−2−ヒドロキシプロピル4級アンモニウム塩)
(1)タウリン4級アンモニウム塩の製造
容量1.5Lの金属製オートクレーブにモノメチルアミン水溶液(40%)200gと水440gとを入れ、密封した後、温度を45〜50℃に保ちながらプロピレンオキシド480gを6時間かけて連続的にフィードし反応を行った。この間、圧力は0.15MPa以下に保たれた。プロピレンオキシドのフィード終了後、更に同一温度で2時間熟成反応を行い、4級アンモニウム塩水溶液1109gが得られた。
[Production Example 7]
(N, N-bis (2-hydroxyethyl) aminoethylsulfonic acid monomethyltri-2-hydroxypropyl quaternary ammonium salt)
(1) Production of Taurine Quaternary Ammonium Salt In a metal autoclave with a capacity of 1.5 L, 200 g of monomethylamine aqueous solution (40%) and 440 g of water were put and sealed, and then 480 g of propylene oxide while keeping the temperature at 45 to 50 ° C. Was continuously fed over 6 hours to carry out the reaction. During this time, the pressure was kept at 0.15 MPa or less. After completion of the propylene oxide feed, an aging reaction was further performed at the same temperature for 2 hours to obtain 1109 g of an aqueous quaternary ammonium salt solution.

次に、得られた4級アンモニウム水溶液714gとタウリン200gを容量1Lの4つ口フラスコで中和させ、水142gを添加し、固形分50%のタウリン4級アンモニウム塩水溶液1045gが得られた。   Next, 714 g of the obtained quaternary ammonium aqueous solution and 200 g of taurine were neutralized in a 1 L four-necked flask, 142 g of water was added, and 1045 g of a taurine quaternary ammonium salt aqueous solution having a solid content of 50% was obtained.

(2)アルキレンオキシドとの反応
容量1.5Lの金属製オートクレーブに上記で製造したタウリン4級アンモニウム塩水溶液600gを入れ、密封した後、温度を45〜50℃に保ちながらエチレンオキシド111gを3時間かけて連続的にフィードし反応を行った。この間、圧力は0.15MPa以下に保たれた。エチレンオキシドのフィード終了後、更に同一温度で30分間熟成反応を行った。
(2) Reaction with alkylene oxide After placing 600 g of the aqueous solution of taurine quaternary ammonium salt prepared in a metal autoclave having a capacity of 1.5 L and sealing it, 111 g of ethylene oxide was taken for 3 hours while maintaining the temperature at 45 to 50 ° C. The reaction was carried out by feeding continuously. During this time, the pressure was kept at 0.15 MPa or less. After completion of the ethylene oxide feed, an aging reaction was further performed at the same temperature for 30 minutes.

その後、反応物中の水分を110℃、減圧下(1.3kPa・abs)で脱水し取り除き、常温で液体の製品398gが得られた。   Thereafter, water in the reaction product was dehydrated and removed at 110 ° C. under reduced pressure (1.3 kPa · abs) to obtain 398 g of a product liquid at room temperature.

製品を化学分析したところ、水分0.3%、水酸基価690、酸価129、アルカリ価130であり、化学分析の結果から計算された純度は97%であった。化学式を下記式(15)に示す。   When the product was chemically analyzed, it was found to have a water content of 0.3%, a hydroxyl value of 690, an acid value of 129, and an alkali value of 130, and the purity calculated from the results of the chemical analysis was 97%. The chemical formula is shown in the following formula (15).

Figure 0004421490
Figure 0004421490

[比較製造例1]
(N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)アミノエチルスルホン酸テトラメチル4級アンモニウム塩)
(1)タウリン4級アンモニウム塩の製造
4級アンモニウム水溶液(25%)583gとタウリン200gを容量1Lの4つ口フラスコで中和させ、固形分41%のタウリン4級アンモニウム塩水溶液775gが得られた。
[Comparative Production Example 1]
(N, N-bis (2-hydroxyethyl) aminoethylsulfonic acid tetramethyl quaternary ammonium salt)
(1) Production of Taurine Quaternary Ammonium Salt 583 g of quaternary ammonium aqueous solution (25%) and 200 g of taurine are neutralized in a 1 L four-necked flask to obtain 775 g of an aqueous taurine quaternary ammonium salt solution having a solid content of 41%. It was.

(2)アルキレンオキシドとの反応
容量1.5Lの金属製オートクレーブに上記で製造したタウリン4級アンモニウム塩水溶液741gを入れ、密封した後、温度を45〜50℃に保ちながらエチレンオキシド140gを3時間かけて連続的にフィードし反応を行った。この間、圧力は0.15MPa以下に保たれた。エチレンオキシドのフィード終了後、更に同一温度で30分間熟成反応を行った。
(2) Reaction with alkylene oxide After placing 741 g of the aqueous taurine quaternary ammonium salt solution prepared above in a metal autoclave having a capacity of 1.5 L and sealing it, 140 g of ethylene oxide was taken over 3 hours while maintaining the temperature at 45 to 50 ° C. The reaction was carried out by feeding continuously. During this time, the pressure was kept at 0.15 MPa or less. After completion of the ethylene oxide feed, an aging reaction was further performed at the same temperature for 30 minutes.

その後、反応物中の水分を110℃、減圧下(1.3kPa・abs)で脱水し取り除き、常温で液体の製品427gが得られた。   Thereafter, water in the reaction product was dehydrated and removed at 110 ° C. under reduced pressure (1.3 kPa · abs) to obtain 427 g of a product that was liquid at room temperature.

製品を化学分析したところ水分0.2% 水酸基価385、酸価192、アルカリ価190であり、化学分析の結果から計算された純度は99%であった。
反応生成物は融点約75℃であり、常温固体の形状であった。
When the product was chemically analyzed, the water content was 0.2%, the hydroxyl value was 385, the acid value was 192, and the alkali value was 190, and the purity calculated from the results of the chemical analysis was 99%.
The reaction product had a melting point of about 75 ° C. and was in the form of a solid at room temperature.

[実施例1]
撹拌機、温度計、冷却管のついた容量1Lの反応容器にポリプロピレングリコール(平均分子量2000)90g、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)15.1g、溶媒(N−メチルピロリドン)224g、および錫系触媒を仕込み、撹拌下60℃で12時間反応した。次に、製造例1で製造した液状のN,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)アミノエチルスルホン酸モノメチルトリ−2−ヒドロキシエチル4級アンモニウム塩7.0gを加え、撹拌下60℃で12時間反応した。次いで、反応液を35℃に冷却した後、蒸留水500gを添加し、さらに30分撹拌した。これにより、固形分濃度13.4%の分散安定性が良好なポリウレタン水性組成物(ディスパージョン)が得られた。また、得られたポリウレタンディスパージョンを基材に塗布し、これを乾燥して塗膜が形成することを確認した。配合量を表2に、評価結果を表3にまとめた。
[Example 1]
In a 1 L reaction vessel equipped with a stirrer, thermometer, and condenser, 90 g of polypropylene glycol (average molecular weight 2000), 15.1 g of hexamethylene diisocyanate (HDI), 224 g of solvent (N-methylpyrrolidone), and a tin-based catalyst The reaction was carried out at 60 ° C. for 12 hours with stirring. Next, 7.0 g of liquid N, N-bis (2-hydroxyethyl) aminoethylsulfonic acid monomethyltri-2-hydroxyethyl quaternary ammonium salt produced in Production Example 1 was added and stirred at 60 ° C. for 12 hours. Reacted. Next, after the reaction solution was cooled to 35 ° C., 500 g of distilled water was added, and the mixture was further stirred for 30 minutes. As a result, an aqueous polyurethane composition (dispersion) having a solid dispersion concentration of 13.4% and good dispersion stability was obtained. In addition, it was confirmed that the obtained polyurethane dispersion was applied to a substrate and dried to form a coating film. The blending amounts are summarized in Table 2, and the evaluation results are summarized in Table 3.

[実施例2]
実施例1において使用した、液状のN,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)アミノエチルスルホン酸モノメチルトリ−2−ヒドロキシエチル4級アンモニウム塩の代わりに、製造例2で製造したN,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)アミノエチルスルホン酸ジメチルジ−2−ヒドロキシエチル4級アンモニウム塩8.0gを使用した以外は実施例1と同様にして固形分濃度13.5%の分散安定性が良好なポリウレタンディスパージョンが得られた。また、得られたポリウレタンディスパージョンを基材に塗布し、これを乾燥して塗膜が形成することを確認した。
[Example 2]
Instead of the liquid N, N-bis (2-hydroxyethyl) aminoethylsulfonic acid monomethyltri-2-hydroxyethyl quaternary ammonium salt used in Example 1, the N, N-bis prepared in Production Example 2 was used. (2-hydroxyethyl) aminoethylsulfonic acid dimethyldi-2-hydroxyethyl quaternary ammonium salt, except that 8.0 g is used, polyurethane having a solid content concentration of 13.5% and good dispersion stability in the same manner as in Example 1. A dispersion was obtained. In addition, it was confirmed that the obtained polyurethane dispersion was applied to a substrate and dried to form a coating film.

[実施例3]
実施例1において使用した、液状のN,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)アミノエチルスルホン酸モノメチルトリ−2−ヒドロキシエチル4級アンモニウム塩の代わりに、製造例3で製造したN,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)アミノエチルスルホン酸トリメチルモノ−2−ヒドロキシエチル4級アンモニウム塩9.4gを使用した以外は実施例1と同様にして固形分濃度13.6%の分散安定性が良好なポリウレタンディスパージョンが得られた。また、得られたポリウレタンディスパージョンを基材に塗布し、これを乾燥して塗膜が形成することを確認した。
[Example 3]
Instead of the liquid N, N-bis (2-hydroxyethyl) aminoethylsulfonic acid monomethyltri-2-hydroxyethyl quaternary ammonium salt used in Example 1, the N, N-bis prepared in Production Example 3 was used. Good dispersion stability at a solids concentration of 13.6% in the same manner as in Example 1 except that 9.4 g of trimethylmono-2-hydroxyethyl quaternary ammonium salt of (2-hydroxyethyl) aminoethylsulfonic acid was used. A polyurethane dispersion was obtained. In addition, it was confirmed that the obtained polyurethane dispersion was applied to a substrate and dried to form a coating film.

[実施例4]
実施例1において使用した、液状のN,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)アミノエチルスルホン酸モノメチルトリ−2−ヒドロキシエチル4級アンモニウム塩の代わりに、製造例4で製造したN,N−ビス(2−メチル−2−ヒドロキシエチル)アミノエチルスルホン酸モノメチルトリ−2−ヒドロキシエチル4級アンモニウム塩7.0gを使用した以外は実施例1と同様にして固形分濃度13.4%の分散安定性が良好なポリウレタンディスパージョンが得られた。また、得られたポリウレタンディスパージョンを基材に塗布し、これを乾燥して塗膜が形成することを確認した。
[Example 4]
Instead of the liquid N, N-bis (2-hydroxyethyl) aminoethylsulfonic acid monomethyltri-2-hydroxyethyl quaternary ammonium salt used in Example 1, the N, N-bis produced in Production Example 4 was used. (2-Methyl-2-hydroxyethyl) aminoethylsulfonic acid monomethyltri-2-hydroxyethyl quaternary ammonium salt was used in the same manner as in Example 1 except that 7.0 g was used. A polyurethane dispersion having good properties was obtained. In addition, it was confirmed that the obtained polyurethane dispersion was applied to a substrate and dried to form a coating film.

[実施例5]
実施例1において使用した、液状のN,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)アミノエチルスルホン酸モノメチルトリ−2−ヒドロキシエチル4級アンモニウム塩の代わりに、製造例5で製造したN,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)アミノエチルスルホン酸トリメチルモノ−2−ヒドロキシプロピル4級アンモニウム塩9.6gを使用した以外は実施例1と同様にして固形分濃度13.6%の分散安定性が良好なポリウレタンディスパージョンが得られた。また、得られたポリウレタンディスパージョンを基材に塗布し、これを乾燥して塗膜が形成することを確認した。
[Example 5]
Instead of the liquid N, N-bis (2-hydroxyethyl) aminoethylsulfonic acid monomethyltri-2-hydroxyethyl quaternary ammonium salt used in Example 1, the N, N-bis prepared in Preparation Example 5 was used. Good dispersion stability at a solids concentration of 13.6% in the same manner as in Example 1 except that 9.6 g of (2-hydroxyethyl) aminoethylsulfonic acid trimethylmono-2-hydroxypropyl quaternary ammonium salt was used. A polyurethane dispersion was obtained. In addition, it was confirmed that the obtained polyurethane dispersion was applied to a substrate and dried to form a coating film.

[実施例6]
実施例1において使用した、液状のN,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)アミノエチルスルホン酸モノメチルトリ−2−ヒドロキシエチル4級アンモニウム塩の代わりに、製造例6で製造したN,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)アミノエチルスルホン酸ジメチルジ−2−ヒドロキシプロピル4級アンモニウム塩8.3gを使用した以外は実施例1と同様にして固形分濃度13.5%の分散安定性が良好なポリウレタンディスパージョンが得られた。また、得られたポリウレタンディスパージョンを基材に塗布し、これを乾燥して塗膜が形成することを確認した。
[Example 6]
Instead of the liquid N, N-bis (2-hydroxyethyl) aminoethylsulfonic acid monomethyltri-2-hydroxyethyl quaternary ammonium salt used in Example 1, the N, N-bis produced in Production Example 6 was used. (2-hydroxyethyl) aminoethylsulfonic acid dimethyldi-2-hydroxypropyl quaternary ammonium salt 8.3 g of polyurethane having a solid content concentration of 13.5% and good dispersion stability in the same manner as in Example 1. A dispersion was obtained. In addition, it was confirmed that the obtained polyurethane dispersion was applied to a substrate and dried to form a coating film.

[実施例7]
実施例1において使用した、液状のN,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)アミノエチルスルホン酸モノメチルトリ−2−ヒドロキシエチル4級アンモニウム塩の代わりに、製造例7で製造したN,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)アミノエチルスルホン酸モノメチルトリ−2−ヒドロキシプロピル4級アンモニウム塩7.3gを使用した以外は実施例1と同様にして固形分濃度13.4%の分散安定性が良好なポリウレタンディスパージョンが得られた。また、得られたポリウレタンディスパージョンを基材に塗布し、これを乾燥して塗膜が形成することを確認した。
[Example 7]
Instead of the liquid N, N-bis (2-hydroxyethyl) aminoethylsulfonic acid monomethyltri-2-hydroxyethyl quaternary ammonium salt used in Example 1, the N, N-bis produced in Production Example 7 was used. Dispersion stability with a solid content concentration of 13.4% is good as in Example 1 except that 7.3 g of (2-hydroxyethyl) aminoethylsulfonic acid monomethyltri-2-hydroxypropyl quaternary ammonium salt is used. A polyurethane dispersion was obtained. In addition, it was confirmed that the obtained polyurethane dispersion was applied to a substrate and dried to form a coating film.

[比較例1]
実施例1において使用した、液状のN,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)アミノエチルスルホン酸モノメチルトリ−2−ヒドロキシエチル4級アンモニウム塩の代わりに、比較製造例1で製造した常温固体のN,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)アミノエチルスルホン酸テトラメチル4級アンモニウム塩13.1gを使用したことと、蒸留水の量を500gから480gにしたこと以外は同様にして、固形分濃度13.8%のポリウレタンディスパージョンを得た。ポリウレタン製造反応時に、原料として固体のアンモニウム塩を取り扱う難点があるうえに、溶媒(N−メチルピロリドン)への溶解性が不足しており溶媒が比較的多く必要であった。また塗膜形成状態も他と比べて悪かった。
[Comparative Example 1]
Instead of the liquid N, N-bis (2-hydroxyethyl) aminoethylsulfonic acid monomethyltri-2-hydroxyethyl quaternary ammonium salt used in Example 1, N at room temperature solid produced in Comparative Production Example 1 , N-bis (2-hydroxyethyl) aminoethylsulfonic acid tetramethyl quaternary ammonium salt (13.1 g) and the amount of distilled water was changed from 500 g to 480 g. An 8% polyurethane dispersion was obtained. At the time of polyurethane production reaction, there is a difficulty in handling a solid ammonium salt as a raw material, and the solubility in a solvent (N-methylpyrrolidone) is insufficient, so that a relatively large amount of solvent is required. Moreover, the coating film formation state was also bad compared with others.

[実施例8]
撹拌機、温度計、冷却管のついた容量1Lの反応容器にポリプロピレングリコール(平均分子量2000)90g、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)15.1g、および錫系触媒を仕込み、撹拌下60℃で2時間反応した。次に、溶媒(アセトン)168gと製造例1で製造した液状のN,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)アミノエチルスルホン酸モノメチルトリ−2−ヒドロキシエチル4級アンモニウム塩7.0gを加え、沸点状態(約57℃)の撹拌下で6時間反応した。次いで、反応液を35℃に冷却した後、蒸留水280gを添加し、さらに30分撹拌した。最後に溶媒のアセトンを減圧トッピングして留去し、固形分濃度28.6%の分散安定性が良好なポリウレタン水性組成物(ディスパージョン)が得られた。また、得られたポリウレタンディスパージョンを基材に塗布し、これを乾燥して塗膜が形成することを確認した。
[Example 8]
A 1 L reaction vessel equipped with a stirrer, thermometer, and condenser is charged with 90 g of polypropylene glycol (average molecular weight 2000), 15.1 g of hexamethylene diisocyanate (HDI), and a tin-based catalyst and stirred at 60 ° C. for 2 hours. Reacted. Next, 168 g of solvent (acetone) and 7.0 g of liquid N, N-bis (2-hydroxyethyl) aminoethylsulfonic acid monomethyltri-2-hydroxyethyl quaternary ammonium salt prepared in Production Example 1 were added, and the boiling point was increased. The reaction was carried out for 6 hours under stirring in the state (about 57 ° C.). Next, after the reaction solution was cooled to 35 ° C., 280 g of distilled water was added, and the mixture was further stirred for 30 minutes. Finally, the solvent acetone was distilled off by topping under reduced pressure to obtain an aqueous polyurethane composition (dispersion) having a solid content concentration of 28.6% and good dispersion stability. In addition, it was confirmed that the obtained polyurethane dispersion was applied to a substrate and dried to form a coating film.

[実施例9]
実施例8において使用した、液状のN,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)アミノエチルスルホン酸モノメチルトリ−2−ヒドロキシエチル4級アンモニウム塩の代わりに、製造例2で製造したN,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)アミノエチルスルホン酸ジメチルジ−2−ヒドロキシエチル4級アンモニウム塩8.0gを使用した以外は実施例8と同様にして固形分濃度28.8%の分散安定性が良好なポリウレタンディスパージョンが得られた。また、得られたポリウレタンディスパージョンを基材に塗布し、これを乾燥して塗膜が形成することを確認した。
[Example 9]
Instead of the liquid N, N-bis (2-hydroxyethyl) aminoethylsulfonic acid monomethyltri-2-hydroxyethyl quaternary ammonium salt used in Example 8, the N, N-bis prepared in Preparation Example 2 was used. (2-hydroxyethyl) aminoethylsulfonic acid dimethyldi-2-hydroxyethyl quaternary ammonium salt, except that 8.0 g was used, and a polyurethane having a good dispersion stability having a solid content concentration of 28.8% in the same manner as in Example 8. A dispersion was obtained. In addition, it was confirmed that the obtained polyurethane dispersion was applied to a substrate and dried to form a coating film.

[実施例10]
実施例8において使用した、液状のN,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)アミノエチルスルホン酸モノメチルトリ−2−ヒドロキシエチル4級アンモニウム塩の代わりに、製造例3で製造したN,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)アミノエチルスルホン酸トリメチルモノ−2−ヒドロキシエチル4級アンモニウム塩9.4gを使用した以外は実施例8と同様にして固形分濃度29.0%の分散安定性が良好なポリウレタンディスパージョンが得られた。また、得られたポリウレタンディスパージョンを基材に塗布し、これを乾燥して塗膜が形成することを確認した。
[Example 10]
Instead of the liquid N, N-bis (2-hydroxyethyl) aminoethylsulfonic acid monomethyltri-2-hydroxyethyl quaternary ammonium salt used in Example 8, the N, N-bis prepared in Preparation Example 3 was used. Good dispersion stability at a solid content concentration of 29.0% in the same manner as in Example 8 except that 9.4 g of trimethylmono-2-hydroxyethyl quaternary ammonium salt of (2-hydroxyethyl) aminoethylsulfonic acid was used. A polyurethane dispersion was obtained. In addition, it was confirmed that the obtained polyurethane dispersion was applied to a substrate and dried to form a coating film.

[実施例11]
実施例8において使用した、液状のN,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)アミノエチルスルホン酸モノメチルトリ−2−ヒドロキシエチル4級アンモニウム塩の代わりに、製造例5で製造したN,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)アミノエチルスルホン酸トリメチルモノ−2−ヒドロキシプロピル4級アンモニウム塩9.6gを使用した以外は実施例8と同様にして固形分濃度29.1%の分散安定性が良好なポリウレタンディスパージョンが得られた。また、得られたポリウレタンディスパージョンを基材に塗布し、これを乾燥して塗膜が形成することを確認した。
[Example 11]
Instead of the liquid N, N-bis (2-hydroxyethyl) aminoethylsulfonic acid monomethyltri-2-hydroxyethyl quaternary ammonium salt used in Example 8, the N, N-bis prepared in Preparation Example 5 was used. Good dispersion stability at a solid content concentration of 29.1% in the same manner as in Example 8 except that 9.6 g of (2-hydroxyethyl) aminoethylsulfonic acid trimethylmono-2-hydroxypropyl quaternary ammonium salt was used. A polyurethane dispersion was obtained. In addition, it was confirmed that the obtained polyurethane dispersion was applied to a substrate and dried to form a coating film.

[比較例2]
実施例8において使用した、液状のN,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)アミノエチルスルホン酸モノメチルトリ−2−ヒドロキシエチル4級アンモニウム塩の代わりに、比較製造例1で製造した常温固体のN,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)アミノエチルスルホン酸テトラメチル4級アンモニウム塩13.1gを使用した以外は実施例8と同様にして、固形分濃度29.7%のポリウレタンディスパージョンを得た。ポリウレタン製造反応時に、原料として固体のアンモニウム塩を取り扱う難点があるうえに、溶媒(アセトン)への溶解性が不足しており溶媒が比較的多く必要であった。また塗膜形成状態も他と比べて悪かった。
[Comparative Example 2]
Instead of the liquid N, N-bis (2-hydroxyethyl) aminoethylsulfonic acid monomethyltri-2-hydroxyethyl quaternary ammonium salt used in Example 8, N of solid at room temperature prepared in Comparative Production Example 1 was used. , N-bis (2-hydroxyethyl) aminoethylsulfonic acid tetramethyl quaternary ammonium salt was used in the same manner as in Example 8 to obtain a polyurethane dispersion having a solid content concentration of 29.7%. . At the time of polyurethane production reaction, there is a difficulty in handling a solid ammonium salt as a raw material, and the solubility in a solvent (acetone) is insufficient, so that a relatively large amount of solvent is required. Moreover, the coating film formation state was also bad compared with others.

[比較例3]
実施例8において使用した、液状のN,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)アミノエチルスルホン酸モノメチルトリ−2−ヒドロキシエチル4級アンモニウム塩の代わりに、比較製造例1で製造した常温固体のN,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)アミノエチルスルホン酸テトラメチル4級アンモニウム塩9.2gを使用した以外は実施例8と同様にして、固形分濃度28.6%のポリウレタンディスパージョンを得た。ポリウレタン製造反応時に、原料として固体のアンモニウム塩を取り扱う難点があるうえに、溶媒(アセトン)への溶解性が不足しており溶媒が比較的多く必要であった。また塗膜形成状態も他と比べて悪かった。
[Comparative Example 3]
Instead of the liquid N, N-bis (2-hydroxyethyl) aminoethylsulfonic acid monomethyltri-2-hydroxyethyl quaternary ammonium salt used in Example 8, N of solid at room temperature prepared in Comparative Production Example 1 was used. , N-bis (2-hydroxyethyl) aminoethylsulfonic acid tetramethyl quaternary ammonium salt 9.2 g was used in the same manner as in Example 8 to obtain a polyurethane dispersion having a solid content concentration of 28.6%. . At the time of polyurethane production reaction, there is a difficulty in handling a solid ammonium salt as a raw material, and the solubility in a solvent (acetone) is insufficient, so that a relatively large amount of solvent is required. Moreover, the coating film formation state was also bad compared with others.

Figure 0004421490
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本発明の水性ポリウレタン樹脂組成物は、水溶性又は水分散性が良好であり、水性塗料、水性インク、接着剤、各種コーティング剤などに利用可能である。
The aqueous polyurethane resin composition of the present invention has good water solubility or water dispersibility, and can be used for aqueous paints, aqueous inks, adhesives, various coating agents and the like.

Claims (11)

スルホン酸基を含有する水性ポリウレタン樹脂が、水中に溶解又は分散された水溶液又は水分散液からなる水性ポリウレタン樹脂組成物であって、前記ポリウレタン樹脂が、下記一般式(1)で示されるN,N−ビス(2−ヒドロキシアルキル)アミノエチルスルホン酸4級アンモニウム塩を、ウレタン結合によって分子鎖中に含有することを特徴とする水性ポリウレタン樹脂組成物。
Figure 0004421490
(式中、R1及びR2は、同一又は異なる炭素数2〜4のアルキレン基を示し、R3〜R6の少なくとも1つは、同一又は異なる炭素数2〜4の2−ヒドロキシアルキル基を示し、かつ残余は同一又は異なる炭素数1〜18の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基を示す。)
The aqueous polyurethane resin containing a sulfonic acid group-containing aqueous polyurethane resin comprising an aqueous solution or an aqueous dispersion dissolved or dispersed in water, wherein the polyurethane resin is represented by the following general formula (1) N, An aqueous polyurethane resin composition comprising N-bis (2-hydroxyalkyl) aminoethylsulfonic acid quaternary ammonium salt in a molecular chain by a urethane bond.
Figure 0004421490
(Wherein R1 and R2 represent the same or different alkylene group having 2 to 4 carbon atoms, at least one of R3 to R6 represents the same or different 2-hydroxyalkyl group having 2 to 4 carbon atoms, and The remainder represents the same or different linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 18 carbon atoms.)
前記ポリウレタン樹脂が、前記一般式(1)で示されるN,N−ビス(2−ヒドロキシアルキル)アミノエチルスルホン酸4級アンモニウム塩と共に、他の活性水素基を含有する化合物を分子鎖中に含有することを特徴とする請求項1に記載の水性ポリウレタン樹脂組成物。   The polyurethane resin contains a compound containing another active hydrogen group in the molecular chain together with the quaternary ammonium salt of N, N-bis (2-hydroxyalkyl) aminoethylsulfonic acid represented by the general formula (1). The aqueous polyurethane resin composition according to claim 1. 一般式(1)において、R1及びR2が共にエチレン基であり、R3〜R6の少なくとも1つは2−ヒドロキシエチル基又は2−ヒドロキシプロピル基であり、残余はメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基又はベンジル基である請求項1又は2に記載の水性ポリウレタン樹脂組成物。   In general formula (1), R1 and R2 are both ethylene groups, at least one of R3 to R6 is a 2-hydroxyethyl group or 2-hydroxypropyl group, and the remainder is a methyl group, an ethyl group, a propyl group, The aqueous polyurethane resin composition according to claim 1 or 2, which is a butyl group or a benzyl group. 式(2)で示されるN,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)アミノエチルスルホン酸トリメチルモノ−2−ヒドロキシエチル4級アンモニウム塩をウレタン結合によって分子鎖中に含有することを特徴とする水性ポリウレタン樹脂組成物。
Figure 0004421490
Aqueous polyurethane comprising N, N-bis (2-hydroxyethyl) aminoethylsulfonic acid trimethylmono-2-hydroxyethyl quaternary ammonium salt represented by formula (2) in a molecular chain by a urethane bond Resin composition.
Figure 0004421490
式(3)で示されるN,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)アミノエチルスルホン酸ジメチルジ−2−ヒドロキシエチル4級アンモニウム塩をウレタン結合によって分子鎖中に含有することを特徴とする水性ポリウレタン樹脂組成物。
Figure 0004421490
An aqueous polyurethane resin comprising N, N-bis (2-hydroxyethyl) aminoethylsulfonic acid dimethyldi-2-hydroxyethyl quaternary ammonium salt represented by the formula (3) in a molecular chain by a urethane bond Composition.
Figure 0004421490
式(4)で示されるN,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)アミノエチルスルホン酸モノメチルトリ−2−ヒドロキシエチル4級アンモニウム塩をウレタン結合によって分子鎖中に含有することを特徴とする水性ポリウレタン樹脂組成物。
Figure 0004421490
An aqueous polyurethane characterized by containing N, N-bis (2-hydroxyethyl) aminoethylsulfonic acid monomethyltri-2-hydroxyethyl quaternary ammonium salt represented by the formula (4) in the molecular chain by a urethane bond Resin composition.
Figure 0004421490
式(6)で示されるN,N−ビス(2−ヒドロキシプロピル)アミノエチルスルホン酸モノメチルトリ−2−ヒドロキシエチル4級アンモニウム塩をウレタン結合によって分子鎖中に含有することを特徴とする水性ポリウレタン樹脂組成物。
Figure 0004421490
A water-based polyurethane comprising N, N-bis (2-hydroxypropyl) aminoethylsulfonic acid monomethyltri-2-hydroxyethyl quaternary ammonium salt represented by the formula (6) in a molecular chain by a urethane bond Resin composition.
Figure 0004421490
式(11)で示されるN,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)アミノエチルスルホン酸トリメチルモノ−2−ヒドロキシプロピル4級アンモニウム塩をウレタン結合によって分子鎖中に含有することを特徴とする水性ポリウレタン樹脂組成物。
Figure 0004421490
Aqueous polyurethane comprising N, N-bis (2-hydroxyethyl) aminoethylsulfonic acid trimethylmono-2-hydroxypropyl quaternary ammonium salt represented by formula (11) in a molecular chain by a urethane bond Resin composition.
Figure 0004421490
式(15)で示されるN,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)アミノエチルスルホン酸モノメチルトリ−2−ヒドロキシプロピル4級アンモニウム塩をウレタン結合によって分子鎖中に含有することを特徴とする水性ポリウレタン樹脂組成物。
Figure 0004421490
An aqueous polyurethane comprising N, N-bis (2-hydroxyethyl) aminoethylsulfonic acid monomethyltri-2-hydroxypropyl quaternary ammonium salt represented by the formula (15) in a molecular chain by a urethane bond Resin composition.
Figure 0004421490
式(13)で示されるN,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)アミノエチルスルホン酸ジメチルジ−2−ヒドロキシプロピル4級アンモニウム塩をウレタン結合によって分子鎖中に含有することを特徴とする水性ポリウレタン樹脂組成物。
Figure 0004421490
An aqueous polyurethane resin comprising N, N-bis (2-hydroxyethyl) aminoethylsulfonic acid dimethyldi-2-hydroxypropyl quaternary ammonium salt represented by the formula (13) in a molecular chain by a urethane bond Composition.
Figure 0004421490
下記一般式(1)で表されるN,N−ビス(2−ヒドロキシアルキル)アミノエチルスルホン酸4級アンモニウム塩と、必要に応じて他の活性水素基を含有する化合物と共に、無溶媒で、あるいはイソシアネート基に対して不活性な溶媒中で、有機ポリイソシアネート化合物と反応させる工程、及び、得られた反応液を水で水性化させた後、又は、水あるいは必要に応じてアミン等の鎖伸長剤を加えた水で鎖伸長及び水性化させた後、必要に応じて前記溶媒を留去する工程を含むことを特徴とする水性ポリウレタン樹脂組成物の製造方法。
Figure 0004421490
(式中、R1及びR2は、同一又は異なる炭素数2〜4のアルキレン基を示し、R3〜R6の少なくとも1つは、同一又は異なる炭素数2〜4の2−ヒドロキシアルキル基を示し、かつ残余は同一又は異なる炭素数1〜18の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基を示す。)
With a N, N-bis (2-hydroxyalkyl) aminoethylsulfonic acid quaternary ammonium salt represented by the following general formula (1) and, if necessary, a compound containing another active hydrogen group, without solvent, Alternatively, a step of reacting with an organic polyisocyanate compound in a solvent inert to an isocyanate group, and after making the obtained reaction solution aqueous with water, or water or a chain such as an amine if necessary A method for producing an aqueous polyurethane resin composition comprising the step of distilling off the solvent as necessary after chain extension and aqueous formation with water to which an extender is added.
Figure 0004421490
(Wherein R1 and R2 represent the same or different alkylene group having 2 to 4 carbon atoms, at least one of R3 to R6 represents the same or different 2-hydroxyalkyl group having 2 to 4 carbon atoms, and The remainder represents the same or different linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 18 carbon atoms.)
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