JP4994116B2 - Waterborne urethane resin - Google Patents

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Description

本発明は、水性ウレタン樹脂、詳しくは、各種分野に使用される水性ウレタン樹脂に関する。   The present invention relates to an aqueous urethane resin, and more particularly to an aqueous urethane resin used in various fields.

環境負荷低減および作業環境改善の観点から、有機溶剤の使用を低減するために、有機溶剤に溶解して使用する有機溶剤系ウレタン樹脂に代替して、水に分散または溶解して使用する水性ウレタン樹脂が各種分野で開発されている。
このような水性ウレタン樹脂は、まず、ポリイソシアネートおよび親水性ポリオールからイソシアネート基末端プレポリマーを調製し、次いで、イソシアネート基末端プレポリマーを水中でジアミンと鎖伸長反応させることにより、得ることができる。
Aqueous urethane used by dispersing or dissolving in water instead of organic solvent urethane resin used by dissolving in organic solvent in order to reduce use of organic solvent from the viewpoint of reducing environmental burden and improving working environment Resins have been developed in various fields.
Such an aqueous urethane resin can be obtained by first preparing an isocyanate group-terminated prepolymer from a polyisocyanate and a hydrophilic polyol, and then subjecting the isocyanate group-terminated prepolymer to a chain extension reaction with diamine in water.

例えば、揮発性の極性溶媒中、触媒の存在下で、ジイソシアネート、ポリカーボネートジオール、カルボン酸ジオールおよび第三級アミンを反応させることによりポリウレタンプレポリマー溶液を調製し、そのポリウレタンプレポリマー溶液を水に分散させ、続いてジアミンで鎖延長させ、揮発性の極性溶媒を除去して水性ポリウレタン分散液を得る水性ポリウレタン分散液の製造方法が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
特開2005−41990号公報
For example, a polyurethane prepolymer solution is prepared by reacting diisocyanate, polycarbonate diol, carboxylic acid diol and tertiary amine in a volatile polar solvent in the presence of a catalyst, and the polyurethane prepolymer solution is dispersed in water. Subsequently, a method for producing an aqueous polyurethane dispersion in which an aqueous polyurethane dispersion is obtained by extending a chain with diamine and removing a volatile polar solvent has been proposed (for example, see Patent Document 1).
JP 2005-41990 A

しかるに、水性ポリウレタン樹脂の製造では、上記したように、イソシアネート基末端プレポリマーを水中でジアミンと鎖伸長反応させるので、イソシアネート基末端プレポリマーの調製に使用されるポリイソシアネートは、水と反応しにくい低活性なイソシアネート基末端を有することが前提となる。
そのため、活性の高い、芳香族および芳香脂肪族ポリイソシアネートは、使用することができず、使用できるポリイソシアネートは、活性の低い、脂肪族および脂環族ポリイソシアネートに限定される。
However, in the production of the aqueous polyurethane resin, as described above, the isocyanate group-terminated prepolymer is subjected to a chain extension reaction with diamine in water, so that the polyisocyanate used for the preparation of the isocyanate group-terminated prepolymer does not easily react with water. It is assumed that it has a low activity isocyanate group terminal.
Therefore, highly active aromatic and araliphatic polyisocyanates cannot be used, and usable polyisocyanates are limited to low activity, aliphatic and alicyclic polyisocyanates.

しかし、脂肪族および脂環族ポリイソシアネートは、芳香族ポリイソシアネートと比較して、高価であり、水性ポリウレタン樹脂の製造コストの低減化を図るには限界がある。
また、芳香族ポリイソシアネートや芳香脂肪族ポリイソシアネートの特性を活かした水性ポリウレタン樹脂を調製できれば、それらの用途展開を拡大することができる。
本発明の目的は、芳香族および/または芳香脂肪族ポリイソシアネートが用いられる、水性ポリウレタン樹脂を提供することにある。
However, aliphatic and alicyclic polyisocyanates are more expensive than aromatic polyisocyanates, and there is a limit to reducing the production cost of aqueous polyurethane resins.
Moreover, if the aqueous polyurethane resin which utilized the characteristic of aromatic polyisocyanate or araliphatic polyisocyanate can be prepared, those use expansion | deployment can be expanded.
An object of the present invention is to provide an aqueous polyurethane resin in which an aromatic and / or araliphatic polyisocyanate is used.

上記目的を達成するために、本発明の水性ポリウレタン樹脂は、芳香族および/または芳香脂肪族ポリイソシアネート、ポリオール、および、親水性基および活性水素基を併有する化合物を、少なくとも反応させることにより得られるイソシアネート基末端プレポリマーと、活性水素基を有する環状カーボネートとの反応により得られる環状カーボネート末端プレポリマーと、ポリアミンとを反応させることにより得られ、前記親水性基および活性水素基を併有する化合物が、下記一般式(1)で表されるポリオキシエチレン鎖を有するジオールであることを特徴としている。
一般式(1)

Figure 0004994116
(式中、R1およびR2は、同一または相異なって炭素数1〜4のアルキレン基を示す。R3は、炭素数6〜13の脂肪族炭化水素基、脂環族炭化水素基または芳香脂肪族炭化水素基を示す。R4は、炭素数1〜4のアルキル基を示す。nは8〜50の整数を示す。) In order to achieve the above object, the aqueous polyurethane resin of the present invention is obtained by reacting at least an aromatic and / or araliphatic polyisocyanate, a polyol, and a compound having both a hydrophilic group and an active hydrogen group. Compound obtained by reacting a cyclic carbonate-terminated prepolymer obtained by reacting an isocyanate group-terminated prepolymer with a cyclic carbonate having an active hydrogen group with a polyamine, and having both the hydrophilic group and the active hydrogen group Is a diol having a polyoxyethylene chain represented by the following general formula (1) .
General formula (1)
Figure 0004994116
(In the formula, R1 and R2 are the same or different and each represents an alkylene group having 1 to 4 carbon atoms. R3 represents an aliphatic hydrocarbon group, alicyclic hydrocarbon group or araliphatic group having 6 to 13 carbon atoms. Represents a hydrocarbon group, R4 represents an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and n represents an integer of 8 to 50.)

本発明の水性ポリウレタン樹脂では、前記芳香族および/または芳香脂肪族ポリイソシアネートが、ジフェニルメタンジイソシアネート、トリレンジイソシアネートおよびキシリレンジイソシアネートから選択される少なくとも1種であることが好適である。
本発明の水性ポリウレタン樹脂では、前記活性水素基を有する環状カーボネートが、モノヒドロキシエチレンカーボネートであることが好適である。
In the aqueous polyurethane resin of the present invention, the aromatic and / or araliphatic polyisocyanate is preferably at least one selected from diphenylmethane diisocyanate, tolylene diisocyanate and xylylene diisocyanate.
In the aqueous polyurethane resin of the present invention, it is preferable that the cyclic carbonate having an active hydrogen group is monohydroxyethylene carbonate.

発明の水性ポリウレタン樹脂では、前記ポリアミンが、ジアミンであることが好適である。 In the aqueous polyurethane resin of the present invention, it is preferable that the polyamine is a diamine.

本発明の水性ポリウレタン樹脂組成物によれば、芳香族および/または芳香脂肪族ポリイソシアネートが使用されているので、それらの特性を活かした水性ポリウレタン樹脂を提供することができる。また、芳香族ポリイソシアネートが使用される場合には、水性ポリウレタン樹脂を安価に提供することができる。   According to the aqueous polyurethane resin composition of the present invention, since aromatic and / or araliphatic polyisocyanate is used, an aqueous polyurethane resin utilizing these characteristics can be provided. Moreover, when aromatic polyisocyanate is used, an aqueous polyurethane resin can be provided at low cost.

本発明の水性ウレタン樹脂は、環状カーボネート末端プレポリマーと、ポリアミンとを反応させることにより得ることができる。
環状カーボネート末端プレポリマーは、イソシアネート基末端プレポリマーと、活性水素基を有する環状カーボネートとの反応により得ることができる。
イソシアネート基末端プレポリマーは、ポリイソシアネート成分と活性水素成分との反応により得ることができる。
The aqueous urethane resin of the present invention can be obtained by reacting a cyclic carbonate-terminated prepolymer with a polyamine.
The cyclic carbonate-terminated prepolymer can be obtained by a reaction between an isocyanate group-terminated prepolymer and a cyclic carbonate having an active hydrogen group.
The isocyanate group-terminated prepolymer can be obtained by reaction of a polyisocyanate component and an active hydrogen component.

ポリイソシアネート成分は、芳香族ポリイソシアネートおよび芳香脂肪族ポリイソシアネートから1種または2種以上選択される。
芳香族ポリイソシアネートとしては、例えば、4,4′−、2,4′−または2,2′−ジフェニルメタンジイソシアネートもしくはその混合物(MDI)、2,4−または2,6−トリレンジイソシアネートもしくはその混合物(TDI)、3,3′−ジメトキシビフェニル−4,4′−ジイソシアネート、1,5−ナフタレンジイソシアネート(NDI)、m−またはp−フェニレンジイソシアネートもしくはその混合物、4,4′−ジフェニルジイソシアネート、4,4′−ジフェニルエーテルジイソシアネートなどの芳香族ジイソシアネートが挙げられる。
The polyisocyanate component is selected from one or more aromatic polyisocyanates and araliphatic polyisocyanates.
Aromatic polyisocyanates include, for example, 4,4'-, 2,4'- or 2,2'-diphenylmethane diisocyanate or mixtures thereof (MDI), 2,4- or 2,6-tolylene diisocyanate or mixtures thereof (TDI), 3,3′-dimethoxybiphenyl-4,4′-diisocyanate, 1,5-naphthalene diisocyanate (NDI), m- or p-phenylene diisocyanate or mixtures thereof, 4,4′-diphenyl diisocyanate, 4, Aromatic diisocyanates such as 4'-diphenyl ether diisocyanate can be mentioned.

芳香脂肪族ポリイソシアネートとしては、例えば、1,3−または1,4−キシリレンジイソシアネートもしくはその混合物(XDI)、1,3−または1,4−テトラメチルキシリレンジイソシアネートもしくはその混合物(TMXDI)、ω,ω′−ジイソシアナト−1,4−ジエチルベンゼンなどの芳香脂肪族ジイソシアネートが挙げられる。
また、ポリイソシアネート成分には、例えば、上記した芳香族および/または芳香脂肪族ポリイソシアネートの多量体(例えば、二量体、三量体など)や、例えば、上記した芳香族および/または芳香脂肪族ポリイソシアネートあるいは多量体と、水との反応により生成するビウレット変性体、アルコールまたは下記の低分子量ポリオールとの反応により生成するアロファネート変性体、炭酸ガスとの反応により生成するオキサジアジントリオン変性体、または、下記の低分子量ポリオールとの反応により生成するポリオール変性体などが含まれる。
Examples of the araliphatic polyisocyanate include 1,3- or 1,4-xylylene diisocyanate or a mixture thereof (XDI), 1,3- or 1,4-tetramethylxylylene diisocyanate or a mixture thereof (TMXDI), Examples thereof include araliphatic diisocyanates such as ω, ω′-diisocyanato-1,4-diethylbenzene.
The polyisocyanate component includes, for example, the above-mentioned aromatic and / or araliphatic polyisocyanate multimer (for example, dimer, trimer, etc.), for example, the above-described aromatic and / or aromatic fat. Modified biuret produced by reaction of an aromatic polyisocyanate or multimer with water, modified allophanate produced by reaction with alcohol or the following low molecular weight polyol, modified oxadiazine trione produced by reaction with carbon dioxide gas Or the modified polyol etc. which are produced | generated by reaction with the following low molecular weight polyol are contained.

これら芳香族および/または芳香脂肪族ポリイソシアネートは、単独または2種以上を併用してもよく、好ましくは、ジフェニルメタンジイソシアネート、トリレンジイソシアネートおよびキシリレンジイソシアネートが挙げられる。ジフェニルメタンジイソシアネートおよびトリレンジイソシアネートを使用すれば、水性ポリウレタン樹脂を安価に提供することができる。また、キシリレンジイソシアネートを使用すれば、その特性を活かした水性ポリウレタン樹脂を提供することができる。   These aromatic and / or araliphatic polyisocyanates may be used alone or in combination of two or more, and preferably include diphenylmethane diisocyanate, tolylene diisocyanate and xylylene diisocyanate. If diphenylmethane diisocyanate and tolylene diisocyanate are used, an aqueous polyurethane resin can be provided at low cost. Moreover, if xylylene diisocyanate is used, the water-based polyurethane resin which utilized the characteristic can be provided.

活性水素成分には、ポリオール、および、親水性基および活性水素基を併有する化合物(以下、親水性基含有活性水素化合物とする。)が含まれる。
ポリオールは、2つ以上の水酸基を有する化合物であって、低分子量ポリオールおよび高分子量ポリオール(以下、マクロポリオールとする。)が挙げられる。
低分子量ポリオールは、例えば、数平均分子量60〜400の化合物であって、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、トリメチレングリコール、1,4−ブチレングリコール、1,3−ブチレングリコール、1,2−ブチレングリコール、1,5−ペンタンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、2,2−ジメチル−1,3−プロパンジオール、ネオペンチルグリコール、1,6−ヘキサンジオール、2,2−ジエチル−1,3−プロパンジオール、3,3−ジメチロールヘプタン、2−エチル−2−ブチル−1,3−プロパンジオール、1,12−ドデカンジオール、1,18−オクタデカンジオールなどのC2−22アルカンジオール、例えば、2−ブテン−1,4−ジオール、2,6−ジメチル−1−オクテン−3,8−ジオールなどのアルケンジオールなどの脂肪族ジオール:例えば、1,4−シクロヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、水添ビスフェノールAまたはそのC2−4アルキレンオキサイド付加体などの脂環族ジオール:例えば、レゾルシン、キシリレングリコール、ビスヒドロキシエトキシベンゼン、ビスヒドロキシエチレンテレフタレート、ビスフェノールA、ビスフェノールS、ビスフェノールF、これらビスフェノール類のC2−4アルキレンオキサイド付加体などの芳香族ジオール:例えば、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコールなどのエーテルジオールなどの低分子量ジオール;例えば、グリセリン、2−メチル−2−ヒドロキシメチル−1,3−プロパンジオール、2,4−ジヒドロキシ−3−ヒドロキシメチルペンタン、1,2,6−ヘキサントリオール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、2−メチル−2−ヒドロキシメチル−1,3−プロパンジオール、2,4−ジヒドロキシ−3−(ヒドロキシメチル)ペンタン、2,2−ビス(ヒドロキシメチル)−3−ブタノールおよびその他の脂肪族トリオール(炭素数8〜24)などの低分子量トリオール;例えば、テトラメチロールメタン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、D−ソルビトール、キシリトール、D−マンニトール、D−マンニットなどの水酸基を4つ以上有する低分子量ポリオールなどが挙げられる。
The active hydrogen component includes a polyol and a compound having both a hydrophilic group and an active hydrogen group (hereinafter referred to as a hydrophilic group-containing active hydrogen compound).
The polyol is a compound having two or more hydroxyl groups, and examples thereof include a low molecular weight polyol and a high molecular weight polyol (hereinafter referred to as macropolyol).
The low molecular weight polyol is, for example, a compound having a number average molecular weight of 60 to 400, for example, ethylene glycol, propylene glycol, trimethylene glycol, 1,4-butylene glycol, 1,3-butylene glycol, 1,2-butylene. Glycol, 1,5-pentanediol, 3-methyl-1,5-pentanediol, 2,2-dimethyl-1,3-propanediol, neopentyl glycol, 1,6-hexanediol, 2,2-diethyl- C2-22 alkanediols such as 1,3-propanediol, 3,3-dimethylolheptane, 2-ethyl-2-butyl-1,3-propanediol, 1,12-dodecanediol, 1,18-octadecanediol For example, 2-butene-1,4-diol, 2,6-dimethyl-1-o Aliphatic diols such as alkene diols such as ten-3,8-diol: Fats such as 1,4-cyclohexanediol, 1,4-cyclohexanedimethanol, hydrogenated bisphenol A or its C2-4 alkylene oxide adduct Cyclic diols: for example, aromatic diols such as resorcin, xylylene glycol, bishydroxyethoxybenzene, bishydroxyethylene terephthalate, bisphenol A, bisphenol S, bisphenol F, and C2-4 alkylene oxide adducts of these bisphenols: Low molecular weight diols such as ether diols such as diethylene glycol, triethylene glycol, dipropylene glycol; for example, glycerin, 2-methyl-2-hydroxymethyl-1,3-propa Diol, 2,4-dihydroxy-3-hydroxymethylpentane, 1,2,6-hexanetriol, trimethylolethane, trimethylolpropane, 2-methyl-2-hydroxymethyl-1,3-propanediol, 2,4 Low molecular weight triols such as dihydroxy-3- (hydroxymethyl) pentane, 2,2-bis (hydroxymethyl) -3-butanol and other aliphatic triols (8 to 24 carbon atoms); for example, tetramethylolmethane, penta And low molecular weight polyols having four or more hydroxyl groups such as erythritol, dipentaerythritol, D-sorbitol, xylitol, D-mannitol, D-mannitol, and the like.

また、マクロポリオールとしては、例えば、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオール、アクリルポリオール、エポキシポリオール、天然油ポリオール、シリコーンポリオール、フッ素ポリオール、ポリオレフィ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、ポリアルキレンオキサイド、例えば、上記した低分子量ポリオールを開始剤として、エチレンオキサイドおよび/またはプロピレンオキサイドなどのアルキレンオキサイドを付加反応させることによって得られる、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリエチレンポリプロピレングリコール(ランダムまたはブロック共重合体)が挙げられる。また、例えば、テトラヒドロフランの開環重合などによって得られるポリテトラメチレンエーテルグリコールなどが挙げられる。
Examples of the macropolyol include polyether polyol, polyester polyol, polycarbonate polyol, acrylic polyol, epoxy polyol, natural oil polyol, silicone polyol, fluorine polyol, and polyolefin polyol.
As the polyether polyol, polyalkylene oxide, for example, polyethylene glycol, polypropylene glycol, polyethylene polypropylene obtained by addition reaction of alkylene oxide such as ethylene oxide and / or propylene oxide with the above-described low molecular weight polyol as an initiator. And glycols (random or block copolymers). Examples thereof include polytetramethylene ether glycol obtained by ring-opening polymerization of tetrahydrofuran.

ポリエステルポリオールとしては、例えば、上記した低分子量ポリオールの1種または2種以上と、例えば、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、メチルコハク酸、グルタール酸、アジピン酸、1,1−ジメチル−1,3−ジカルボキシプロパン、3−メチル−3−エチルグルタール酸、アゼライン酸、セバチン酸、その他の脂肪族ジカルボン酸(炭素数11〜13)、水添ダイマー酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、オルソフタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、トルエンジカルボン酸、ダイマー酸、ヘット酸などのカルボン酸、および、これらのカルボン酸などから誘導される酸無水物、例えば、無水シュウ酸、無水コハク酸、無水マレイン酸、無水フタル酸、無水2−アルキル(炭素数12〜18)コハク酸、無水テトラヒドロフタル酸、無水トリメリット酸、さらには、これらのカルボン酸などから誘導される酸ハライド、例えば、シュウ酸ジクロライド、アジピン酸ジクロライド、セバチン酸ジクロライドなどとの反応によって得られるポリエステルポリオールが挙げられる。また、例えば、上記した低分子量ポリオールを開始剤として、例えば、ε−カプロラクトン、γ−バレロラクトンなどのラクトン類を開環重合して得られる、ポリカプロラクトンポリオール、ポリバレロラクトンポリオールなどのラクトン系ポリエステルポリオールなどが挙げられる。   Examples of the polyester polyol include one or more of the above-described low molecular weight polyols and, for example, oxalic acid, malonic acid, succinic acid, methyl succinic acid, glutaric acid, adipic acid, 1,1-dimethyl-1,3. -Dicarboxypropane, 3-methyl-3-ethylglutaric acid, azelaic acid, sebacic acid, other aliphatic dicarboxylic acids (11 to 13 carbon atoms), hydrogenated dimer acid, maleic acid, fumaric acid, itaconic acid, Orthophthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, toluene dicarboxylic acid, dimer acid, carboxylic acid such as heptic acid, and acid anhydrides derived from these carboxylic acids such as oxalic anhydride, succinic anhydride, maleic anhydride Acid, phthalic anhydride, 2-alkyl anhydride (12 to 18 carbon atoms) succinic acid, tetrahydro anhydride Le acid, trimellitic anhydride, and further, an acid halide derived from such these carboxylic acids, such as oxalic acid dichloride, adipic acid dichloride, and polyester polyols obtained by the reaction of such sebacic acid dichloride. Also, for example, lactone-based polyesters such as polycaprolactone polyols and polyvalerolactone polyols obtained by ring-opening polymerization of lactones such as ε-caprolactone and γ-valerolactone using the above low molecular weight polyol as an initiator. A polyol etc. are mentioned.

ポリカーボネートポリオールとしては、例えば、上記した低分子量ポリオールを開始剤として、例えば、触媒の存在下または不在下に、ホスゲン、ジアルキルカーボネート、ジアリルカーボネート、アルキレンカーボネートなどを反応させて得られるポリカーボネートポリオールなどが挙げられる。
アクリルポリオールとしては、例えば、1つ以上の水酸基を有する重合性単量体と、これに共重合可能な別の単量体とを共重合させることによって得られる共重合体が挙げられる。水酸基を有する重合性単量体としては、例えば、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、2,2−ジヒドロキシメチルブチル(メタ)アクリレート、ポリヒドロキシアルキルマレエート、ポリヒドロキシアルキルフマレートなどが挙げられる。また、これらと共重合可能な別の単量体としては、例えば、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸アルキル(炭素数1〜12)、マレイン酸、マレイン酸アルキル、フマル酸、フマル酸アルキル、イタコン酸、イタコン酸アルキル、スチレン、α−メチルスチレン、酢酸ビニル、(メタ)アクリロニトリル、3−(2−イソシアネート−2−プロピル)−α−メチルスチレン、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレートなどが挙げられる。そして、アクリルポリオールは、これら単量体を適当な溶剤および重合開始剤の存在下において共重合させることによって得ることができる。
Examples of the polycarbonate polyol include a polycarbonate polyol obtained by reacting phosgene, dialkyl carbonate, diallyl carbonate, alkylene carbonate, etc. in the presence or absence of a catalyst with the above-described low molecular weight polyol as an initiator. It is done.
Examples of the acrylic polyol include a copolymer obtained by copolymerizing a polymerizable monomer having one or more hydroxyl groups and another monomer copolymerizable therewith. Examples of the polymerizable monomer having a hydroxyl group include 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, hydroxypropyl (meth) acrylate, hydroxybutyl (meth) acrylate, 2,2-dihydroxymethylbutyl (meth) acrylate, and polyhydroxy. Examples thereof include alkyl maleates and polyhydroxyalkyl fumarate. Moreover, as another monomer copolymerizable with these, for example, (meth) acrylic acid, alkyl (meth) acrylate (1 to 12 carbon atoms), maleic acid, alkyl maleate, fumaric acid, fumaric acid Alkyl, itaconic acid, alkyl itaconate, styrene, α-methylstyrene, vinyl acetate, (meth) acrylonitrile, 3- (2-isocyanato-2-propyl) -α-methylstyrene, trimethylolpropane tri (meth) acrylate, Examples include pentaerythritol tetra (meth) acrylate. The acrylic polyol can be obtained by copolymerizing these monomers in the presence of an appropriate solvent and a polymerization initiator.

エポキシポリオールとしては、例えば、上記した低分子量ポリオールと、例えば、エピクロルヒドリン、β−メチルエピクロルヒドリンなどの多官能ハロヒドリンとを反応させることよって得られるエポキシポリオールが挙げられる。
天然油ポリオールとしては、例えば、ひまし油、やし油などの水酸基含有天然油などが挙げられる。
Examples of the epoxy polyol include an epoxy polyol obtained by reacting the above-described low molecular weight polyol with a polyfunctional halohydrin such as epichlorohydrin or β-methylepichlorohydrin.
Examples of the natural oil polyol include hydroxyl group-containing natural oils such as castor oil and coconut oil.

シリコーンポリオールとしては、例えば、上記したアクリルポリオールの共重合において、共重合可能な別の単量体として、ビニル基含有のシリコーン化合物、例えば、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランなどが用いられる共重合体、および、末端アルコール変性ポリジメチルシロキサンなどが挙げられる。
フッ素ポリオールとしては、例えば、上記したアクリルポリオールの共重合において、共重合可能な別の単量体としてビニル基含有のフッ素化合物、例えば、テトラフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレンなどが用いられる共重合体などが挙げられる。
As the silicone polyol, for example, in the copolymerization of the acrylic polyol described above, a vinyl group-containing silicone compound such as γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane is used as another copolymerizable monomer. Examples include coalesced and terminal alcohol-modified polydimethylsiloxane.
As the fluorine polyol, for example, in the copolymerization of the above-mentioned acrylic polyol, a copolymer containing a vinyl group-containing fluorine compound, for example, tetrafluoroethylene, chlorotrifluoroethylene, etc., as another copolymerizable monomer Etc.

ポリオレフィンポリオールとしては、例えば、ボリブタジエンポリオール、部分ケン価エチレン−酢酸ビニル共重合体などが挙げられる。
これらマクロポリオールは、数平均分子量が、例えば、300〜10000、好ましくは500〜5000であり、水酸基当量が、例えば、100〜5000、好ましくは、160〜2500である。
Examples of the polyolefin polyol include polybutadiene polyol, partially saponified ethylene-vinyl acetate copolymer, and the like.
These macropolyols have a number average molecular weight of, for example, 300 to 10,000, preferably 500 to 5,000, and a hydroxyl group equivalent of, for example, 100 to 5,000, preferably 160 to 2,500.

これらポリオールは、単独または2種以上を併用してもよく、好ましくは、低分子量ポリオールとして、脂肪族ジオールが挙げられ、マクロポリオールとして、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオールが挙げられる。
また、ポリオールは、活性水素成分100重量部に対して、例えば、5〜95重量部、好ましくは、10〜95重量部の割合で配合される。具体的には、低分子量ポリオールが配合される場合には、その配合割合は、活性水素成分100重量部に対して、例えば、5〜50重量部、好ましくは、10〜40重量部である。また、マクロポリオールが配合される場合には、その配合割合は、活性水素成分100重量部に対して、例えば、40〜95重量部、好ましくは、50〜90重量部である。さらに、低分子量ポリオールおよびマクロポリオールの両方が配合される場合には、マクロポリオール100重量部に対する低分子量ポリオールの配合割合が、例えば、0.5〜30重量部、好ましくは、1〜25重量部である。
These polyols may be used alone or in combination of two or more. Preferably, the low molecular weight polyol includes an aliphatic diol, and the macropolyol includes a polyether polyol, a polyester polyol, and a polycarbonate polyol.
Moreover, a polyol is mix | blended in the ratio of 5-95 weight part with respect to 100 weight part of active hydrogen components, Preferably, it is 10-95 weight part. Specifically, when a low molecular weight polyol is blended, the blending ratio is, for example, 5 to 50 parts by weight, preferably 10 to 40 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the active hydrogen component. Moreover, when a macropolyol is mix | blended, the compounding ratio is 40-95 weight part with respect to 100 weight part of active hydrogen components, Preferably, it is 50-90 weight part. Furthermore, when both a low molecular weight polyol and a macro polyol are blended, the blending ratio of the low molecular weight polyol with respect to 100 parts by weight of the macro polyol is, for example, 0.5 to 30 parts by weight, preferably 1 to 25 parts by weight. It is.

親水性基含有活性水素化合物は、例えば、ポリオキシエチレン基などのノニオン性基や、アニオン性基またはカチオン性基などのイオン性基などの親水性基と、活性水素基とを併有する化合物である。親水性基含有活性水素化合物は、例えば、1つの親水性基を有しかつ2以上の活性水素基を有する化合物、好ましくは、1つの親水性基を有しかつ2つの活性水素基を有する化合物、さらに好ましくは、1つの親水性基を有しかつ2つの水酸基を有する化合物などが挙げられる。   The hydrophilic group-containing active hydrogen compound is, for example, a compound having both an active hydrogen group and a hydrophilic group such as a nonionic group such as a polyoxyethylene group or an ionic group such as an anionic group or a cationic group. is there. The hydrophilic group-containing active hydrogen compound is, for example, a compound having one hydrophilic group and having two or more active hydrogen groups, preferably a compound having one hydrophilic group and having two active hydrogen groups More preferably, a compound having one hydrophilic group and two hydroxyl groups can be used.

なお、親水性基含有活性水素化合物において、アニオン性基としては、例えば、カルボキシル基、スルホニル基、リン酸基、スルホベタインなどのべタイン構造含有基が挙げられる。また、ノニオン性基としては、例えば、ポリオキシエチレングリコール残基、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドの共重合体残基などが挙げられる。
より具体的には、カルボキシル基を有する親水性基含有活性水素化合物として、例えば、2,2−ジメチロール酢酸、2,2−ジメチロール乳酸、2,2−ジメチロールプロピオン酸、2,2−ジメチロールブタン酸、2,2−ジメチロール酪酸、2,2−ジメチロール吉草酸などのジヒドロキシルカルボン酸、例えば、リジン、アルギニンなどのジアミノカルボン酸などが挙げられる。
In the hydrophilic group-containing active hydrogen compound, examples of the anionic group include betaine structure-containing groups such as a carboxyl group, a sulfonyl group, a phosphate group, and a sulfobetaine. Examples of the nonionic group include a polyoxyethylene glycol residue, a copolymer residue of ethylene oxide and propylene oxide, and the like.
More specifically, examples of the hydrophilic group-containing active hydrogen compound having a carboxyl group include 2,2-dimethylolacetic acid, 2,2-dimethylollactic acid, 2,2-dimethylolpropionic acid, and 2,2-dimethylol. Examples include dihydroxycarboxylic acids such as butanoic acid, 2,2-dimethylolbutyric acid and 2,2-dimethylolvaleric acid, and diaminocarboxylic acids such as lysine and arginine.

また、スルホニル基を有する親水性基含有活性水素化合物として、例えば、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)−2−アミノエタンスルホン酸、1,3−フェニレンジアミン−4,6−ジスルホン酸、ジアミノブタンスルホン酸、3,6−ジアミノ−2−トルエンスルホン酸、2,4−ジアミノ−5−トルエンスルホン酸などが挙げられる。
また、リン酸基を有する親水性基含有活性水素化合物として、例えば、2,3−ジヒドロキシプロピルフェニルホスフェートなどが挙げられる。
Examples of the hydrophilic group-containing active hydrogen compound having a sulfonyl group include N, N-bis (2-hydroxyethyl) -2-aminoethanesulfonic acid, 1,3-phenylenediamine-4,6-disulfonic acid, Examples include diaminobutanesulfonic acid, 3,6-diamino-2-toluenesulfonic acid, 2,4-diamino-5-toluenesulfonic acid, and the like.
Examples of the hydrophilic group-containing active hydrogen compound having a phosphate group include 2,3-dihydroxypropylphenyl phosphate.

また、ベタイン構造含有基を有する親水性基含有活性水素化合物として、例えば、N−メチルジエタノールアミンなどの3級アミンと1,3−プロパンスルトンとの反応によって得られるスルホベタイン基含有化合物などが挙げられる。
また、親水性基含有活性水素化合物として、親水性基含有活性水素化合物に、エチレンオキサイドやプロピレンオキサイドなどのアルキレンオキサイドが付加されているアルキレンオキサイド変性体を挙げることもできる。
Examples of the hydrophilic group-containing active hydrogen compound having a betaine structure-containing group include a sulfobetaine group-containing compound obtained by a reaction of a tertiary amine such as N-methyldiethanolamine and 1,3-propane sultone. .
In addition, examples of the hydrophilic group-containing active hydrogen compound include a modified alkylene oxide in which an alkylene oxide such as ethylene oxide or propylene oxide is added to the hydrophilic group-containing active hydrogen compound.

また、ポリオキシエチレングリコール残基を有する親水性基含有活性水素化合物として、例えば、2つの水酸基を含み、側鎖にポリオキシエチレン基を有しているポリオキシエチレン側鎖含有ジオールが挙げられる。ポリオキシエチレン側鎖含有ジオールは、例えば、まず、片末端封鎖ポリオキシエチレングリコール(C1〜4のアルキル基で片末端封止したアルコキシエチレングリコール)とジイソシアネート(上記したジイソシアネート)とを、片末端封鎖ポリオキシエチレングリコールの水酸基に対してジイソシアネートのイソシアネート基が過剰となる割合でウレタン化反応させた後、必要により未反応のジイソシアネートを除去することにより、ポリオキシエチレン基含有モノイソシアネートを得て、次いで、得られたポリオキシエチレン基含有モノイソシアネートと、ジアルカノールアミン(C1〜4のジアルカノールアミン)とをウレア化反応させることにより、得ることができる。   Moreover, as a hydrophilic group containing active hydrogen compound which has a polyoxyethylene glycol residue, the polyoxyethylene side chain containing diol which contains two hydroxyl groups and has a polyoxyethylene group in a side chain is mentioned, for example. The polyoxyethylene side chain-containing diol is, for example, firstly capped at one end with polyoxyethylene glycol (alkoxyethylene glycol capped at one end with a C1-4 alkyl group) and diisocyanate (as described above). After the urethanization reaction at a ratio in which the isocyanate group of the diisocyanate becomes excessive with respect to the hydroxyl group of the polyoxyethylene glycol, the polyoxyethylene group-containing monoisocyanate is obtained by removing the unreacted diisocyanate if necessary, The resulting polyoxyethylene group-containing monoisocyanate and dialkanolamine (C1-4 dialkanolamine) can be obtained by a urea reaction.

このようなポリオキシエチレン側鎖含有ジオールは、例えば、下記一般式(1)で表される。
一般式(1)
Such polyoxyethylene side chain-containing diol is represented, for example, by the following general formula (1).
General formula (1)

Figure 0004994116
Figure 0004994116

(式中、R1およびR2は、同一または相異なって炭素数1〜4のアルキレン基を示す。R3は、炭素数6〜13の脂肪族炭化水素基、脂環族炭化水素基または芳香脂肪族炭化水素基を示す。R4は、炭素数1〜4のアルキル基を示す。nは8〜50の整数を示す。)
上記式(1)中、R1およびR2は、ジアルカノールアミンのアルキレン基であり、R3は、ジイソシアネート残基であり、R4は、片末端封鎖ポリオキシエチレングリコールのアルコキシ基であり、nは、片末端封鎖ポリオキシエチレングリコールのポリオキシエチレンの重合度である。
(In the formula, R1 and R2 are the same or different and each represents an alkylene group having 1 to 4 carbon atoms. R3 represents an aliphatic hydrocarbon group, alicyclic hydrocarbon group or araliphatic group having 6 to 13 carbon atoms. Represents a hydrocarbon group, R4 represents an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and n represents an integer of 8 to 50.)
In the above formula (1), R1 and R2 are an alkylene group of dialkanolamine, R3 is a diisocyanate residue, R4 is an alkoxy group of one-end-capped polyoxyethylene glycol, and n is a piece This is the degree of polymerization of end-capped polyoxyethylene glycol polyoxyethylene.

ポリオキシエチレン側鎖含有ジオールにおいて、ポリオキシエチレン基は、好ましくは、50重量%以上、さらに好ましくは、60〜90重量%含有されており、ポリオキシエチレン基の数平均分子量が、好ましくは、600〜6000、さらに好ましくは、700〜3000である。
これら親水性基含有活性水素化合物として、本発明では、ポリオキシエチレン側鎖含有ジオールが用いられる。
In the polyoxyethylene side chain-containing diol, the polyoxyethylene group is preferably contained in an amount of 50% by weight or more, more preferably 60 to 90% by weight, and the number average molecular weight of the polyoxyethylene group is preferably It is 600-6000, More preferably, it is 700-3000.
As these hydrophilic group-containing active hydrogen compounds , polyoxyethylene side chain-containing diols are used in the present invention.

また、親水性基含有活性水素化合物は、活性水素成分100重量部に対して、例えば、5〜35重量部、好ましくは、10〜30重量部の割合で配合される。
また、親水性基含有活性水素化合物は、水性ポリウレタン樹脂の酸価が、5〜45mgKOH/g、好ましくは、10〜40mgKOH/gとなるように、配合される。酸価が、上記の範囲より小さいと、水分散性や水溶性が低下する場合がある。また、上記の範囲より大きいと、水分散液または水溶液の粘度が高くなる場合や、水性ポリウレタン樹脂の耐水性が低下する場合がある。
Moreover, a hydrophilic group containing active hydrogen compound is mix | blended in the ratio of 5-35 weight part with respect to 100 weight part of active hydrogen components, Preferably, it is 10-30 weight part.
The hydrophilic group-containing active hydrogen compound is blended so that the acid value of the aqueous polyurethane resin is 5 to 45 mgKOH / g, preferably 10 to 40 mgKOH / g. If the acid value is smaller than the above range, water dispersibility and water solubility may be lowered. Moreover, when larger than said range, the viscosity of an aqueous dispersion or aqueous solution may become high, and the water resistance of water-based polyurethane resin may fall.

また、親水性基含有活性水素化合物は、水性ポリウレタン樹脂のエチレンオキサイド鎖の含有量(EO%)が、例えば、3〜25重量%、好ましくは、5〜20重量%となるように配合される。EO%が上記の範囲より小さいと、水分散性や水溶性が低下する場合がある。また、上記の範囲より大きいと、水分散液または水溶液の粘度が高くなる場合や、水性ポリウレタン樹脂の耐水性が低下する場合がある。   The hydrophilic group-containing active hydrogen compound is blended so that the content (EO%) of the ethylene oxide chain of the aqueous polyurethane resin is, for example, 3 to 25% by weight, preferably 5 to 20% by weight. . When EO% is smaller than the above range, water dispersibility and water solubility may be lowered. Moreover, when larger than said range, the viscosity of an aqueous dispersion or aqueous solution may become high, and the water resistance of water-based polyurethane resin may fall.

そして、ポリイソシアネート成分(芳香族および/または芳香脂肪族ポリイソシアネート)と、活性水素成分(ポリオールおよび親水性基含有活性水素化合物)とを反応させるには、公知の方法でよく、例えば、活性水素成分の活性水素基(水酸基)に対するポリイソシアネート成分のイソシアネート基の当量比(NCO/活性水素基)が、1以上の割合、好ましくは、1.1〜2.5となる割合で、ポリイソシアネート成分および活性水素成分を配合して、反応させる。   A known method may be used to react the polyisocyanate component (aromatic and / or araliphatic polyisocyanate) with the active hydrogen component (polyol and hydrophilic group-containing active hydrogen compound). For example, active hydrogen The polyisocyanate component has a ratio of the isocyanate group of the polyisocyanate component to the active hydrogen group (hydroxyl group) of the component (NCO / active hydrogen group) of 1 or more, preferably 1.1 to 2.5. And an active hydrogen component are mixed and reacted.

この反応は、常圧下、また必要により窒素雰囲気下、その反応温度が、例えば、40〜100℃、好ましくは、50〜80℃に設定され、その反応時間が、例えば、1〜24時間、好ましくは、2〜12時間に設定される。また、この反応では、必要により、反応溶媒を使用し、反応触媒を添加することができる。
反応溶媒としては、イソシアネート基に対して不活性で、除去が容易な低沸点溶媒である、例えば、酢酸エチル、酢酸ブチルなどのエステル類、例えば、アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン類、例えば、テトラヒドロフランなどのエーテル類、例えば、アセトニトリルなどのニトリル類などが挙げられる。反応溶媒の使用量は、適宜決定される。
In this reaction, the reaction temperature is set to, for example, 40 to 100 ° C., preferably 50 to 80 ° C. under normal pressure and, if necessary, in a nitrogen atmosphere, and the reaction time is, for example, 1 to 24 hours, preferably Is set to 2-12 hours. In this reaction, if necessary, a reaction solvent can be used and a reaction catalyst can be added.
The reaction solvent is a low-boiling solvent that is inert to the isocyanate group and easy to remove, for example, esters such as ethyl acetate and butyl acetate, ketones such as acetone and methyl ethyl ketone, such as tetrahydrofuran, and the like Ethers such as nitriles such as acetonitrile. The amount of reaction solvent used is appropriately determined.

反応触媒としては、例えば、アミン系、スズ系、鉛系などの公知のウレタン化触媒が挙げられる。反応溶媒の添加量は、適宜決定される。
この反応により、ポリイソシアネート成分と活性水素成分とが、ウレタン化反応して、分子末端にイソシアネート基を有するイソシアネート基末端プレポリマーを得ることができる。得られたイソシアネート基末端プレポリマーの遊離イソシアネート基含量(アミン滴定法による求められる。)は、例えば、0.5〜12%、好ましくは、1〜10%である。
Examples of the reaction catalyst include known urethanization catalysts such as amine-based, tin-based, and lead-based catalysts. The amount of reaction solvent added is appropriately determined.
By this reaction, the polyisocyanate component and the active hydrogen component undergo a urethanation reaction to obtain an isocyanate group-terminated prepolymer having an isocyanate group at the molecular end. The isocyanate group-terminated prepolymer obtained has a free isocyanate group content (determined by an amine titration method) of, for example, 0.5 to 12%, preferably 1 to 10%.

次いで、イソシアネート基末端プレポリマーと、活性水素基を有する環状カーボネートとを反応させて、環状カーボネート末端プレポリマーを得る。
活性水素基を有する環状カーボネートは、1つ以上の活性水素基を有する環状カーボネート、好ましくは、1つ以上の水酸基を有する環状カーボネート、さらに好ましくは、1つの水酸基を有する環状カーボネートが挙げられる。1つの水酸基を有する環状カーボネートとしては、例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネートなどの炭素数2〜5の環状カーボネートにおいて、それらのエチレン基のうちの1つの水素原子が1つの水酸基で置換された環状カーボネートが挙げられる。好ましくは、モノヒドロキシエチレンカーボネート(モノヒドロキシ5員環カーボネート)、モノヒドロキシプロピレンカーボネート(モノヒドロキシ6員環カーボネート)が挙げられる。さらに好ましくは、モノヒドロキシエチレンカーボネートが挙げられる。このモノヒドロキシエチレンカーボネートには、グリセリンと炭酸ジメチルから誘導されるグリセリンカーボネートが含まれる。活性水素基を有する環状カーボネートは、単独または2種以上を併用することができる。
Next, the isocyanate group-terminated prepolymer and the cyclic carbonate having an active hydrogen group are reacted to obtain a cyclic carbonate-terminated prepolymer.
The cyclic carbonate having an active hydrogen group includes a cyclic carbonate having one or more active hydrogen groups, preferably a cyclic carbonate having one or more hydroxyl groups, and more preferably a cyclic carbonate having one hydroxyl group. As the cyclic carbonate having one hydroxyl group, for example, a cyclic carbonate having 2 to 5 carbon atoms such as ethylene carbonate and propylene carbonate, wherein one hydrogen atom of those ethylene groups is substituted with one hydroxyl group. Is mentioned. Preferably, monohydroxyethylene carbonate (monohydroxy 5-membered ring carbonate) and monohydroxypropylene carbonate (monohydroxy 6-membered ring carbonate) are used. More preferably, monohydroxyethylene carbonate is mentioned. This monohydroxyethylene carbonate includes glycerol carbonate derived from glycerol and dimethyl carbonate. The cyclic carbonate having an active hydrogen group can be used alone or in combination of two or more.

イソシアネート基末端プレポリマーと、活性水素基を有する環状カーボネートとを反応させるには、例えば、活性水素基を有する環状カーボネートの活性水素基(水酸基)に対するイソシアネート基末端プレポリマーのイソシアネート基の当量比(NCO/活性水素基)が、1以下の割合、好ましくは、0.99〜0.9となる割合で、イソシアネート基末端プレポリマーおよび活性水素基を有する環状カーボネートを配合して、反応させる。   In order to react the isocyanate group-terminated prepolymer with the cyclic carbonate having an active hydrogen group, for example, the equivalent ratio of the isocyanate group of the isocyanate group-terminated prepolymer to the active hydrogen group (hydroxyl group) of the cyclic carbonate having an active hydrogen group ( NCO / active hydrogen group) is a ratio of 1 or less, preferably 0.99 to 0.9, and the isocyanate group-terminated prepolymer and the cyclic carbonate having an active hydrogen group are mixed and reacted.

この反応は、常圧下、また必要により窒素雰囲気下、その反応温度が、例えば、40〜100℃、好ましくは、50〜80℃に設定され、その反応時間が、例えば、2〜12時間、好ましくは、3〜10時間に設定される。また、この反応では、必要により、上記と同様の反応溶媒を使用し、上記と同様の反応触媒を添加することができる。
具体的には、例えば、上記で得られたイソシアネート基末端プレポリマーの反応溶液に対して、活性水素基を有する環状カーボネートを、イソシアネート基が消費されるまで配合する。
In this reaction, the reaction temperature is set to, for example, 40 to 100 ° C., preferably 50 to 80 ° C. under normal pressure and, if necessary, in a nitrogen atmosphere, and the reaction time is, for example, 2 to 12 hours, preferably Is set to 3-10 hours. In this reaction, if necessary, a reaction solvent similar to the above may be used and a reaction catalyst similar to the above may be added.
Specifically, for example, a cyclic carbonate having an active hydrogen group is added to the reaction solution of the isocyanate group-terminated prepolymer obtained above until the isocyanate group is consumed.

この反応により、イソシアネート基末端プレポリマーと活性水素基を有する環状カーボネートとが、ウレタン化反応して、分子末端に環状カーボネート骨格を有する環状カーボネート末端プレポリマーを得ることができる。
また、得られた環状カーボネート末端プレポリマーにおいて、親水性基含有活性水素化合物の親水性基がアニオン性基である場合には、得られた環状カーボネート末端プレポリマーに中和剤を添加して、アニオン性基を中和する。
By this reaction, the isocyanate group-terminated prepolymer and the cyclic carbonate having an active hydrogen group undergo a urethanation reaction to obtain a cyclic carbonate-terminated prepolymer having a cyclic carbonate skeleton at the molecular end.
Further, in the obtained cyclic carbonate-terminated prepolymer, when the hydrophilic group of the hydrophilic group-containing active hydrogen compound is an anionic group, a neutralizing agent is added to the obtained cyclic carbonate-terminated prepolymer, Neutralizes anionic groups.

中和剤としては、例えば、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリ−n−プロピルアミン、トリブチルアミン、トリエタノールアミン、アミノメチルプロパノール、アミノメチルプロパンジオール、アミノエチルプロパンジオール、トリハイドロキシメチルアミノメタン、モノエタノールアミン、トリイソプロパノールアミンなどの有機アミン類、例えば、水酸化カリウム、水酸化ナトリウムなどの無機アルカリ塩、さらには、アンモニアなどが挙げられる。これら中和剤は、単独または2種以上を併用してもよく、好ましくは、有機アミン類が挙げられる。中和剤の添加量は、アニオン性基1当量あたり、例えば、0.4〜1.2当量、好ましくは、0.6〜1.0当量である。   Examples of the neutralizing agent include trimethylamine, triethylamine, tri-n-propylamine, tributylamine, triethanolamine, aminomethylpropanol, aminomethylpropanediol, aminoethylpropanediol, trihydroxymethylaminomethane, monoethanolamine, Examples include organic amines such as triisopropanolamine, inorganic alkali salts such as potassium hydroxide and sodium hydroxide, and ammonia. These neutralizing agents may be used singly or in combination of two or more, preferably organic amines. The addition amount of the neutralizing agent is, for example, 0.4 to 1.2 equivalents, preferably 0.6 to 1.0 equivalents per equivalent of anionic group.

この中和によって、環状カーボネート末端プレポリマーのアニオン性基は、塩を形成する。
そして、環状カーボネート末端プレポリマーと、ポリアミンとを反応させて、本発明の水性ウレタン樹脂を得る。
ポリアミンとしては、例えば、4,4´−ジフェニルメタンジアミンなどの芳香族ジアミン、例えば、1,3−または1,4−キシリレンジアミンもしくはその混合物などの芳香脂肪族ジアミン、例えば、3−アミノメチル−3,5,5−トリメチルシクロヘキシルアミン(慣用名:イソホロンジアミン)、4,4´−ジシクロヘキシルメタンジアミン、2,5(2,6)−ビス(アミノメチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプタン、1,3−ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、1,4−シクロヘキサンジアミンなどの脂環族ジアミン、例えば、エチレンジアミン、1,3−プロパンジアミン、1,4−ブタンジアミン、1,6−ヘキサメチレンジアミンなどの脂肪族ジアミン、例えば、ヒドラジン(水和物を含む。)などのジドラジン類などのジアミン:例えば、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミンなどのアミノ基が3つ以上の脂肪族ポリアミン:例えば、N−(2−アミノエチル)エタノールアミンなどのアミノアルコールなどが挙げられる。

また、ポリアミンとして、第1級アミノ基、または、第1級アミノ基および第2級アミノ基を有するアルコキシシリル化合物や、ポリオキシエチレン基含有ポリアミンも挙げられる。より具体的には、第1級アミノ基、または、第1級アミノ基および第2級アミノ基を有するアルコキシシリル化合物として、例えば、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシランなどのアルコキシシリル基含有モノアミン、N−β(アミノエチル)γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−β(アミノエチル)γ−アミノプロピルメチルジメトキシシランなどが挙げられる。
By this neutralization, the anionic group of the cyclic carbonate-terminated prepolymer forms a salt.
Then, the cyclic carbonate-terminated prepolymer and the polyamine are reacted to obtain the aqueous urethane resin of the present invention.
Polyamines include, for example, aromatic diamines such as 4,4′-diphenylmethanediamine, for example, araliphatic diamines such as 1,3- or 1,4-xylylenediamine or mixtures thereof, such as 3-aminomethyl- 3,5,5-trimethylcyclohexylamine (common name: isophoronediamine), 4,4'-dicyclohexylmethanediamine, 2,5 (2,6) -bis (aminomethyl) bicyclo [2.2.1] heptane, Alicyclic diamines such as 1,3-bis (aminomethyl) cyclohexane and 1,4-cyclohexanediamine, such as ethylenediamine, 1,3-propanediamine, 1,4-butanediamine, 1,6-hexamethylenediamine, etc. Aliphatic diamines such as hydrazines (including hydrates) Amine: For example, diethylenetriamine, triethylenetetramine, aliphatic three or more amino groups such as tetraethylenepentamine polyamines such as amino alcohols such as N-(2-aminoethyl) ethanolamine.

Examples of polyamines include primary amino groups, alkoxysilyl compounds having primary amino groups and secondary amino groups, and polyoxyethylene group-containing polyamines. More specifically, as an alkoxysilyl compound having a primary amino group or a primary amino group and a secondary amino group, for example, γ-aminopropyltriethoxysilane, N-phenyl-γ-aminopropyl Examples include alkoxysilyl group-containing monoamines such as trimethoxysilane, N-β (aminoethyl) γ-aminopropyltrimethoxysilane, and N-β (aminoethyl) γ-aminopropylmethyldimethoxysilane.

ポリオキシエチレン基含有ポリアミンは、例えば、ポリオキシエチレンエーテルジアミンなどのポリオキシアルキレンエーテルジアミンが挙げられる。 これらポリアミンは、単独または2種以上を併用してもよく、好ましくは、ジアミンや第1級アミノ基、または、第1級アミノ基および第2級アミノ基を有するアルコキシシリル化合物が挙げられる。
環状カーボネート末端プレポリマーと、ポリアミンとは、環状カーボネート末端プレポリマーとポリアミンと水中で反応させて、分散または溶解する。これによって、環状カーボネート末端プレポリマーの環状カーボネートが開環するとともに、ポリアミンのアミノ基とウレタン化反応して、環状カーボネート末端プレポリマーがポリアミンによって鎖伸長される。そして、得られた水性ポリウレタン樹脂は、水中に分散または溶解した水分散液または水溶液として調製される。
Examples of the polyoxyethylene group-containing polyamine include polyoxyalkylene ether diamines such as polyoxyethylene ether diamine. These polyamines may be used alone or in combination of two or more, and preferably include diamines, primary amino groups, or alkoxysilyl compounds having a primary amino group and a secondary amino group.
The cyclic carbonate-terminated prepolymer and the polyamine are dispersed or dissolved by reacting the cyclic carbonate-terminated prepolymer and the polyamine with water. As a result, the cyclic carbonate of the cyclic carbonate-terminated prepolymer is ring-opened, and urethanated with the amino group of the polyamine, whereby the cyclic carbonate-terminated prepolymer is chain-extended by the polyamine. The obtained aqueous polyurethane resin is prepared as an aqueous dispersion or aqueous solution dispersed or dissolved in water.

具体的には、まず、環状カーボネート末端プレポリマーを分散または溶解させる。水分散または溶解させるには、例えば、環状カーボネート末端プレポリマー100重量部に対して、水20〜500重量部の割合において、水中に、攪拌下、環状カーボネート末端プレポリマーを徐々に添加する。
次いで、環状カーボネート末端プレポリマーが分散または溶解された水中に、攪拌下、ポリアミンのアミノ基に対する環状カーボネート末端プレポリマーのカーボネート骨格の当量比(カーボネート骨格/アミノ基)が、例えば、0.8〜1.2、好ましくは、0.9〜1.1の割合となるように、ポリアミンを添加する。添加後、例えば、20〜90℃、好ましくは、30〜80℃で、2〜24時間、好ましくは、5〜20時間、さらに攪拌しつつ、反応を完結させる。
Specifically, first, the cyclic carbonate-terminated prepolymer is dispersed or dissolved. In order to disperse or dissolve in water, for example, the cyclic carbonate-terminated prepolymer is gradually added to water under stirring at a ratio of 20 to 500 parts by weight of water with respect to 100 parts by weight of the cyclic carbonate-terminated prepolymer.
Next, under stirring, the equivalent ratio of the carbonate skeleton of the cyclic carbonate-terminated prepolymer to the amino group of the polyamine (carbonate skeleton / amino group) is, for example, 0.8 to 0.8 in water in which the cyclic carbonate-terminated prepolymer is dispersed or dissolved. The polyamine is added so as to have a ratio of 1.2, preferably 0.9 to 1.1. After the addition, for example, the reaction is completed while stirring at 20 to 90 ° C., preferably 30 to 80 ° C., for 2 to 24 hours, preferably 5 to 20 hours.

なお、上記したウレタン化反応において、反応溶媒が使用されている場合には、そのウレタン化反応終了後、または、分散または溶解後に、反応溶媒を、例えば、減圧下において、適宜の温度で加熱することにより留去する。
このようにして得られる水性ポリウレタン樹脂の水分散液または水溶液は、その固形分が、例えば、10〜60重量%、好ましくは、20〜50重量%となるように調製される。また、水性ポリウレタン樹脂の重量平均分子量は、GPC測定による標準ポリスチレン換算値として、例えば、数千〜数百万、好ましくは、数万〜数十万である。また、水性ポリウレタン樹脂の水分散液または水溶液において、水性ポリウレタン樹脂の平均粒子径(動的光散乱により測定)は、例えば、20〜1000nm、好ましくは、50〜500nmである。
In the above urethanization reaction, when a reaction solvent is used, after completion of the urethanization reaction, or after dispersion or dissolution, the reaction solvent is heated at an appropriate temperature, for example, under reduced pressure. To distill off.
The aqueous dispersion or aqueous solution of the aqueous polyurethane resin thus obtained is prepared such that its solid content is, for example, 10 to 60% by weight, preferably 20 to 50% by weight. Moreover, the weight average molecular weight of water-based polyurethane resin is several thousand-several million, for example as a standard polystyrene conversion value by GPC measurement, Preferably, it is several tens of thousands-several hundred thousand. Moreover, in the aqueous dispersion or aqueous solution of an aqueous polyurethane resin, the average particle diameter (measured by dynamic light scattering) of the aqueous polyurethane resin is, for example, 20 to 1000 nm, preferably 50 to 500 nm.

なお、本発明の水性ポリウレタン樹脂、または、その水分散液または水溶液には、本発明の優れた効果を阻害しない範囲において、例えば、可塑剤、消泡剤、レベリング剤、防カビ剤、防錆剤、艶消し剤、難燃剤、揺変剤、粘着付与剤、増粘剤、滑剤、帯電防止剤、界面活性剤、反応遅延剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、加水分解防止剤、耐候安定剤、タック防止剤などの添加剤を、適宜配合することができる。各種の添加剤の配合割合は、その目的および用途により適宜選択される。   In addition, the water-based polyurethane resin of the present invention, or an aqueous dispersion or aqueous solution thereof, is, for example, a plasticizer, an antifoaming agent, a leveling agent, an antifungal agent, and an antirust, as long as the excellent effects of the present invention are not impaired. Agent, matting agent, flame retardant, thixotropic agent, tackifier, thickener, lubricant, antistatic agent, surfactant, reaction retarder, antioxidant, ultraviolet absorber, hydrolysis inhibitor, weathering stability Additives such as an agent and an anti-tacking agent can be appropriately blended. The mixing ratio of various additives is appropriately selected depending on the purpose and application.

そして、本発明の水性ポリウレタン樹脂では、イソシアネート基末端プレポリマーを水中に分散または溶解するのではなく、環状カーボネート末端プレポリマーを水中に分散または溶解して、ポリアミンにより鎖伸長する。
そのため、活性の高い、芳香族および芳香脂肪族ポリイソシアネートを使用することができる。その結果、水性ポリウレタン樹脂でありながら、芳香族および/または芳香脂肪族ポリイソシアネートを使用して、例えば、耐熱性や耐水性など、それらの特性を活かした水性ポリウレタン樹脂を提供することができる。また、芳香族ポリイソシアネートを使用すれば、水性ポリウレタン樹脂を安価に提供することができる。
In the aqueous polyurethane resin of the present invention, the isocyanate group-terminated prepolymer is not dispersed or dissolved in water, but the cyclic carbonate-terminated prepolymer is dispersed or dissolved in water, and chain-extended by polyamine.
Therefore, highly active aromatic and araliphatic polyisocyanates can be used. As a result, it is possible to provide an aqueous polyurethane resin that takes advantage of these characteristics such as heat resistance and water resistance using an aromatic and / or araliphatic polyisocyanate while being an aqueous polyurethane resin. Moreover, if aromatic polyisocyanate is used, an aqueous polyurethane resin can be provided at low cost.

そのため、本発明の水性ポリウレタン樹脂は、水性ポリウレタン樹脂が使用される産業分野、例えば、塗料、接着剤、プライマー、コーティング材などの分野において、有効に用いられる。   Therefore, the aqueous polyurethane resin of the present invention is effectively used in industrial fields in which the aqueous polyurethane resin is used, for example, in the fields of paints, adhesives, primers, coating materials and the like.

次に、本発明を参考例、実施例および比較例に基づいて説明するが、本発明は、下記の実施例によって限定されるものではない。
参考例1
攪拌機、温度計、還流管および窒素導入管を備えた4つ口フラスコに、数平均分子量2000のポリエステルポリオール(タケラックU−5620:三井化学ポリウレタン社製)148.8g、ネオペンチルグリコール3.9g、ジメチロールプロピオン酸20.0gおよびアセトン126.4gを仕込んだ。次いで、そのフラスコに、ジフェニルメタンジイソシアネート(三井化学ポリウレタン社製)86.7gを添加して、55℃で3時間反応させて、イソシアネート基末端プレポリマーを得た(遊離イソシアネート基含量1.87%)。
Next, although this invention is demonstrated based on a reference example, an Example, and a comparative example, this invention is not limited by the following Example.
Reference example 1
In a four-necked flask equipped with a stirrer, a thermometer, a reflux tube, and a nitrogen introduction tube, 148.8 g of polyester polyol having a number average molecular weight of 2000 (Takelac U-5620, manufactured by Mitsui Chemicals Polyurethanes), 3.9 g of neopentyl glycol, 20.0 g of dimethylolpropionic acid and 126.4 g of acetone were charged. Next, 86.7 g of diphenylmethane diisocyanate (Mitsui Chemical Polyurethane Co., Ltd.) was added to the flask and reacted at 55 ° C. for 3 hours to obtain an isocyanate group-terminated prepolymer (free isocyanate group content 1.87%). .

次いで、そのフラスコに、グリセリンカーボネート21.3gを添加し、赤外吸収によるイソシアネート基の吸収がなくなるまで反応させ、その後、トリエチルアミン14.3gを添加することにより、環状カーボネート末端プレポリマーを得た。
その後、イオン交換水700gを高速ミキサーにて攪拌し、それに、環状カーボネート末端プレポリマー421.5gを徐々に添加した。次いで、エチレンジアミン4.9gを加えて、40℃で8時間攪拌し、さらにアセトンを留去することにより、固形分30重量%の水性ポリウレタン樹脂Aの水分散液を得た。この水性ポリウレタン樹脂Aの酸価は27.8mgKOH/gで、平均粒子径は80nmであった。
Next, 21.3 g of glycerine carbonate was added to the flask and reacted until there was no absorption of isocyanate groups due to infrared absorption, and then 14.3 g of triethylamine was added to obtain a cyclic carbonate-terminated prepolymer.
Thereafter, 700 g of ion-exchanged water was stirred with a high-speed mixer, and 421.5 g of a cyclic carbonate-terminated prepolymer was gradually added thereto. Next, 4.9 g of ethylenediamine was added, the mixture was stirred at 40 ° C. for 8 hours, and acetone was distilled off to obtain an aqueous dispersion of an aqueous polyurethane resin A having a solid content of 30% by weight. The acid value of this aqueous polyurethane resin A was 27.8 mgKOH / g, and the average particle size was 80 nm.

参考例2
攪拌機、温度計、還流管および窒素導入管を備えた4つ口フラスコに、数平均分子量2000のポリテトラメチレンエーテルグリコール(PTG2000:保土ヶ谷化学社製)163.8g、ネオペンチルグリコール8.5g、ジメチロールプロピオン酸16.5gおよびメチルエチルケトン124.5gを仕込んだ。次いで、トリレンジイソシアネート(2,4−トリレンジイソシアネートと2,6−トリレンジイソシアネートの混合物:コスモネート80:三井化学ポリウレタン社製)66.4gを添加して、55℃で3時間反応させて、イソシアネート基末端プレポリマーを得た(遊離イソシアネート基含量2.09%)。
Reference example 2
In a four-necked flask equipped with a stirrer, a thermometer, a reflux tube and a nitrogen introduction tube, 163.8 g of polytetramethylene ether glycol (PTG2000: manufactured by Hodogaya Chemical Co., Ltd.) having a number average molecular weight of 2000, 8.5 g of neopentyl glycol, di 16.5 g of methylolpropionic acid and 124.5 g of methyl ethyl ketone were charged. Subsequently, 66.4 g of tolylene diisocyanate (mixture of 2,4-tolylene diisocyanate and 2,6-tolylene diisocyanate: Cosmonate 80: manufactured by Mitsui Chemicals Polyurethanes) was added and reacted at 55 ° C. for 3 hours. An isocyanate group-terminated prepolymer was obtained (free isocyanate group content 2.09%).

次いで、そのフラスコに、グリセリンカーボネート23.5gを添加し、赤外吸収によるイソシアネート基の吸収がなくなるまで反応させ、その後、トリエチルアミン11.8gを添加することにより、環状カーボネート末端プレポリマーを得た。
その後、イオン交換水700gを高速ミキサーにて攪拌し、それに、環状カーボネート末端プレポリマー414.5gを徐々に添加した。次いで、エチレンジアミン4.7gとγ−アミノプロピルトリエトキシシラン(KBE−903:信越化学工業社製)5.0gとを加えて、40℃で8時間攪拌し、さらにメチルエチルケトンを留去することにより、固形分30重量%の水性ポリウレタン樹脂Bの水分散液を得た。この水性ポリウレタン樹脂Bの酸価は22.9mgKOH/gで、平均粒子径は100nmであった。
Next, 23.5 g of glycerin carbonate was added to the flask and allowed to react until there was no isocyanate group absorption due to infrared absorption, and then 11.8 g of triethylamine was added to obtain a cyclic carbonate-terminated prepolymer.
Thereafter, 700 g of ion-exchanged water was stirred with a high-speed mixer, and 414.5 g of a cyclic carbonate-terminated prepolymer was gradually added thereto. Next, 4.7 g of ethylenediamine and 5.0 g of γ-aminopropyltriethoxysilane (KBE-903: manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) were added and stirred at 40 ° C. for 8 hours, and further methyl ethyl ketone was distilled off. An aqueous dispersion of an aqueous polyurethane resin B having a solid content of 30% by weight was obtained. The acid value of this aqueous polyurethane resin B was 22.9 mgKOH / g, and the average particle size was 100 nm.

参考例3
攪拌機、温度計、還流管および窒素導入管を備えた4つ口フラスコに、数平均分子量2000の1,6−ヘキサンポリカーボネートジオール(UH−200:宇部興産社製)144.8g、ネオペンチルグリコール15.1g、ジメチロールプロピオン酸13.6gおよびメチルエチルケトン123.9gを仕込んだ。次いで、そのフラスコに、1,3−キシリレンジイソシアネート(タケネート500:三井化学ポリウレタン社製)79.8gを添加して、70℃で5時間反応させて、イソシアネート基末端プレポリマーを得た(遊離イソシアネート基含量2.34%)。
Reference example 3
In a four-necked flask equipped with a stirrer, a thermometer, a reflux tube, and a nitrogen introduction tube, 144.8 g of 1,6-hexane polycarbonate diol having a number average molecular weight of 2000 (UH-200: manufactured by Ube Industries), neopentyl glycol 15 0.1 g, dimethylolpropionic acid 13.6 g and methyl ethyl ketone 123.9 g were charged. Next, 79.8 g of 1,3-xylylene diisocyanate (Takenate 500: manufactured by Mitsui Chemicals Polyurethanes) was added to the flask and reacted at 70 ° C. for 5 hours to obtain an isocyanate group-terminated prepolymer (free). Isocyanate group content 2.34%).

次いで、そのフラスコに、グリセリンカーボネート26.1gを添加し、赤外吸収によるイソシアネート基の吸収がなくなるまで反応させ、その後、トリエチルアミン9.8gを添加することにより、環状カーボネート末端プレポリマーを得た。
その後、イオン交換水700gを高速ミキサーにて攪拌し、それに、環状カーボネート末端プレポリマー411.7gを徐々に添加した。次いで、ヘキサメチレンジアミン11.6gを加えて、40℃で8時間攪拌し、さらにメチルエチルケトンを留去することにより、固形分30重量%の水性ポリウレタン樹脂Cの水分散液を得た。この水性ポリウレタン樹脂Cの酸価は18.9mgKOH/gで、平均粒子径は120nmであった。
Next, 26.1 g of glycerin carbonate was added to the flask and reacted until there was no absorption of isocyanate groups due to infrared absorption, and then 9.8 g of triethylamine was added to obtain a cyclic carbonate-terminated prepolymer.
Thereafter, 700 g of ion-exchanged water was stirred with a high-speed mixer, and 411.7 g of a cyclic carbonate-terminated prepolymer was gradually added thereto. Next, 11.6 g of hexamethylenediamine was added, and the mixture was stirred at 40 ° C. for 8 hours. Further, methyl ethyl ketone was distilled off to obtain an aqueous dispersion of an aqueous polyurethane resin C having a solid content of 30% by weight. The acid value of this aqueous polyurethane resin C was 18.9 mgKOH / g, and the average particle size was 120 nm.

実施例
攪拌機、温度計、還流管および窒素導入管を備えた4つ口フラスコに、数平均分子量1000のメトキシポリエチレングリコール1000g(東邦化学社製)と、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート(三井化学ポリウレタン社製)1682gとを仕込み、窒素雰囲気下90℃で9時間反応させた。得られた反応液を薄膜蒸留して、未反応の1,6−ヘキサメチレンジイソシアネートを除去し、ポリオキシエチレン基含有モノイソシアネートを得た。
Example 1
In a four-necked flask equipped with a stirrer, a thermometer, a reflux tube and a nitrogen introduction tube, 1000 g of methoxypolyethylene glycol having a number average molecular weight of 1000 (manufactured by Toho Chemical Co., Ltd.) and 1,6-hexamethylene diisocyanate (manufactured by Mitsui Chemical Polyurethane Co., Ltd.) 1682 g was charged and reacted at 90 ° C. for 9 hours under a nitrogen atmosphere. The obtained reaction solution was subjected to thin-film distillation to remove unreacted 1,6-hexamethylene diisocyanate, thereby obtaining a polyoxyethylene group-containing monoisocyanate.

次いで、攪拌機、温度計、還流管および窒素導入管を備えた4つ口フラスコに、ジエタノールアミン82.5gを仕込み、窒素雰囲気下、空冷しながら上記ポリオキシエチレン基含有モノイソシアネート917.5gを、反応温度が70℃を超えないように徐々に滴下した。滴下終了後、約1時間、窒素雰囲気下において70℃で攪拌し、イソシアネート基が消失したことを確認し、ポリオキシエチレン側鎖含有ジオールを得た。   Next, 82.5 g of diethanolamine was charged into a four-necked flask equipped with a stirrer, a thermometer, a reflux tube, and a nitrogen introduction tube, and 917.5 g of the polyoxyethylene group-containing monoisocyanate was reacted while cooling with air in a nitrogen atmosphere. The solution was gradually added dropwise so that the temperature did not exceed 70 ° C. After completion of dropping, the mixture was stirred at 70 ° C. in a nitrogen atmosphere for about 1 hour to confirm that the isocyanate group had disappeared, and a polyoxyethylene side chain-containing diol was obtained.

次いで、攪拌機、温度計、還流管および窒素導入管を備えた4つ口フラスコに、数平均分子量2000の1,6−ヘキサンポリカーボネートジオール(UH−200:宇部興産社製)151.4g、ネオペンチルグリコール15.8g、上記ポリオキシエチレン側鎖含有ジオール38.5gおよびメチルエチルケトン126.0gを仕込んだ。次いで、そのフラスコに、トリレンジイソシアネート(2,4−トリレンジイソシアネートと2,6−トリレンジイソシアネートの混合物:コスモネート80:三井化学ポリウレタン社製)62.8gを添加して、70℃で5時間反応させて、イソシアネート基末端プレポリマーを得た(遊離イソシアネート基含量2.19%)。   Next, in a four-necked flask equipped with a stirrer, a thermometer, a reflux tube and a nitrogen introduction tube, 151.4 g of 1,6-hexane polycarbonate diol having a number average molecular weight of 2000 (UH-200: manufactured by Ube Industries), neopentyl 15.8 g of glycol, 38.5 g of the polyoxyethylene side chain-containing diol and 126.0 g of methyl ethyl ketone were charged. Next, 62.8 g of tolylene diisocyanate (mixture of 2,4-tolylene diisocyanate and 2,6-tolylene diisocyanate: Cosmonate 80: manufactured by Mitsui Chemicals Polyurethanes) was added to the flask, and 5 at 70 ° C. It was made to react for time, and the isocyanate group terminal prepolymer was obtained (free isocyanate group content 2.19%).

次いで、そのフラスコに、グリセリンカーボネート25.5gを添加し、赤外吸収によるイソシアネート基の吸収がなくなるまで反応させることにより、環状カーボネート末端プレポリマーを得た。
その後、環状カーボネート末端ウレタンプレポリマー中に、イオン交換水700gを徐々に添加した。次いで、エチレンジアミン5.9gを加えて、40℃で8時間攪拌し、さらにメチルエチルケトンを留去することにより、固形分30重量%の水性ポリウレタン樹脂Dの水分散液を得た。この水性ポリウレタン樹脂Dのポリオキシエチレン含有量は9.8重量%で、平均粒子径は220nmであった。
Next, 25.5 g of glycerin carbonate was added to the flask and reacted until there was no absorption of isocyanate groups due to infrared absorption to obtain a cyclic carbonate-terminated prepolymer.
Thereafter, 700 g of ion-exchanged water was gradually added to the cyclic carbonate-terminated urethane prepolymer. Next, 5.9 g of ethylenediamine was added, and the mixture was stirred at 40 ° C. for 8 hours, and methyl ethyl ketone was distilled off to obtain an aqueous dispersion of an aqueous polyurethane resin D having a solid content of 30% by weight. The aqueous polyurethane resin D had a polyoxyethylene content of 9.8% by weight and an average particle size of 220 nm.

比較例1
攪拌機、温度計、還流管および窒素導入管を備えた4つ口フラスコに、数平均分子量2000のポリエステル(タケラックU−5620:三井化学ポリウレタン社製)160.3g、ネオペンチルグリコール4.2g、ジメチロールプロピオン酸21.5gおよびアセトン126.3gを仕込んだ。次いで、ジフェニルメタンジイソシアネート(三井化学ポリウレタン社製)93.3gを添加して、55℃で3時間反応させて、イソシアネート基末端プレポリマーを得た(遊離イソシアネート基含量1.92%)。その後、イソシアネート基末端プレポリマーにトリエチルアミン15.4gを添加した。
Comparative Example 1
In a four-necked flask equipped with a stirrer, a thermometer, a reflux tube and a nitrogen introduction tube, 160.3 g of polyester (Takelac U-5620: Mitsui Chemical Polyurethane Co., Ltd.) having a number average molecular weight of 2000, 4.2 g of neopentyl glycol, di 21.5 g of methylolpropionic acid and 126.3 g of acetone were charged. Next, 93.3 g of diphenylmethane diisocyanate (Mitsui Chemical Polyurethane Co., Ltd.) was added and reacted at 55 ° C. for 3 hours to obtain an isocyanate group-terminated prepolymer (free isocyanate group content 1.92%). Thereafter, 15.4 g of triethylamine was added to the isocyanate group-terminated prepolymer.

次いで、イオン交換水700gを高速ミキサーにて攪拌し、それに、イソシアネート基末端プレポリマー420.7gを徐々に添加した。すると、ジフェニルメタンジイソシアネートのイソシアネート基と水との反応により発泡し、水性ウレタン樹脂の水分散液を得ることができなかった。   Next, 700 g of ion-exchanged water was stirred with a high-speed mixer, and 420.7 g of an isocyanate group-terminated prepolymer was gradually added thereto. Then, foaming was caused by the reaction between the isocyanate group of diphenylmethane diisocyanate and water, and an aqueous dispersion of an aqueous urethane resin could not be obtained.

Claims (4)

芳香族および/または芳香脂肪族ポリイソシアネート、ポリオール、および、親水性基および活性水素基を併有する化合物を、少なくとも反応させることにより得られるイソシアネート基末端プレポリマーと、活性水素基を有する環状カーボネートとの反応により得られる環状カーボネート末端プレポリマーと、
ポリアミンと
を反応させることにより得られ、
前記親水性基および活性水素基を併有する化合物が、下記一般式(1)で表されるポリオキシエチレン鎖を有するジオールである
ことを特徴とする、水性ポリウレタン樹脂。
一般式(1)
Figure 0004994116
(式中、R1およびR2は、同一または相異なって炭素数1〜4のアルキレン基を示す。R3は、炭素数6〜13の脂肪族炭化水素基、脂環族炭化水素基または芳香脂肪族炭化水素基を示す。R4は、炭素数1〜4のアルキル基を示す。nは8〜50の整数を示す。)
An isocyanate group-terminated prepolymer obtained by reacting at least an aromatic and / or araliphatic polyisocyanate, a polyol, and a compound having both a hydrophilic group and an active hydrogen group; and a cyclic carbonate having an active hydrogen group A cyclic carbonate-terminated prepolymer obtained by the reaction of
Obtained by reacting with a polyamine,
An aqueous polyurethane resin, wherein the compound having both the hydrophilic group and the active hydrogen group is a diol having a polyoxyethylene chain represented by the following general formula (1).
General formula (1)
Figure 0004994116
(In the formula, R1 and R2 are the same or different and each represents an alkylene group having 1 to 4 carbon atoms. R3 represents an aliphatic hydrocarbon group, alicyclic hydrocarbon group or araliphatic group having 6 to 13 carbon atoms. Represents a hydrocarbon group, R4 represents an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and n represents an integer of 8 to 50.)
前記芳香族および/または芳香脂肪族ポリイソシアネートが、ジフェニルメタンジイソシアネート、トリレンジイソシアネートおよびキシリレンジイソシアネートから選択される少なくとも1種であ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。 The aqueous polyurethane resin according to claim 1, wherein the aromatic and / or araliphatic polyisocyanate is at least one selected from diphenylmethane diisocyanate, tolylene diisocyanate and xylylene diisocyanate. 前記活性水素基を有する環状カーボネートが、モノヒドロキシエチレンカーボネートであることを特徴とする、請求項1または2に記載の水性ポリウレタン樹脂。   The aqueous polyurethane resin according to claim 1 or 2, wherein the cyclic carbonate having an active hydrogen group is monohydroxyethylene carbonate. 前記ポリアミンが、ジアミンであることを特徴とする、請求項1〜3のいずれかに記載の水性ポリウレタン樹脂。   The aqueous polyurethane resin according to claim 1, wherein the polyamine is a diamine.
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