JP5053718B2 - Solvent-free aqueous polyurethane resin composition and method for producing the same - Google Patents

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本発明は無溶剤型水系ポリウレタン樹脂組成物に関し、特に、エポキシ化合物に不飽和カルボン酸を反応させてなる特定の水酸基含有化合物を含むポリオール成分及び芳香族イソシアネート成分を必須成分としてなる、末端を脂肪族又は脂環式イソシアネートとしたウレタンプレポリマーを水に分散させてなる無溶剤型塗料用水系ポリウレタン樹脂組成物、及び、該無溶剤型水系ポリウレタン樹脂の製造方法に関する。   TECHNICAL FIELD The present invention relates to a solventless aqueous polyurethane resin composition, and in particular, a polyol component containing a specific hydroxyl group-containing compound obtained by reacting an unsaturated carboxylic acid with an epoxy compound and an aromatic isocyanate component as essential components, and having a terminal fatty acid. TECHNICAL FIELD The present invention relates to a solvent-free water-based polyurethane resin composition for paints obtained by dispersing a urethane prepolymer, which is an aliphatic or alicyclic isocyanate, in water, and a method for producing the solvent-free water-based polyurethane resin.

ポリウレタン樹脂は、金属製品、木工製品、プラスチック製品、コンクリート製品等の塗料又は接着剤等に用いられる他、紙、繊維、織物、不織布等の加工剤、ガラス繊維の集束剤、モルタル改質剤等として、従来から広く用いられている。これらの用途では、従来、ポリウレタン樹脂を有機溶剤に溶解した溶剤系ワニスとして使用されていたが、この溶剤系のワニスは、有機溶剤による毒性、火災の危険性、環境汚染性等の欠点を有するため、近年では前記有機溶剤に代えて水を用いた、水系樹脂が用いられるようになりつつある。   Polyurethane resin is used in paints or adhesives for metal products, woodwork products, plastic products, concrete products, etc., as well as processing agents such as paper, fiber, woven fabric, non-woven fabric, glass fiber bundling agent, mortar modifier, etc. Has been widely used. In these applications, conventionally used as a solvent-based varnish in which polyurethane resin is dissolved in an organic solvent, this solvent-based varnish has drawbacks such as toxicity due to organic solvent, fire hazard, and environmental pollution. Therefore, in recent years, an aqueous resin using water instead of the organic solvent has been used.

上記塗料用水系樹脂(特に木工用)の問題点としては、塗膜の耐水性、耐溶剤(アルコール)性及び耐アルカリ性(以下、これらを総じて単にバリア性という場合もある)、並びに常温乾燥性がある。即ち、有機溶剤を使用する従来の溶剤系樹脂塗料においては、溶剤による樹脂の低粘度化が容易であるため、一液硬化システムにおいても大量の架橋剤を導入することが可能であったが、水系樹脂塗料の場合には低粘度化が困難であるため、一液硬化システム中に使用する架橋剤の量は限られざるを得ず、結果としてウレタン樹脂の架橋密度を上げることができないため、塗膜のバリア性が劣るという欠点を有していた。また水系ウレタン樹脂は、水に分散させるために、親水基を持った化合物をウレタン樹脂構造中に組込んで自己乳化を行ったり、又は乳化剤によって強制乳化させるなどの方法によって合成され、水とのなじみを良くして水に分散されるものであるため、必然的に耐水性が劣っている。   Problems with the above water-based resin for paints (especially for woodworking) include water resistance, solvent resistance (alcohol) resistance and alkali resistance of coating films (hereinafter sometimes referred to simply as barrier properties), and room temperature drying characteristics. There is. That is, in the conventional solvent-based resin paint using an organic solvent, since it is easy to reduce the viscosity of the resin with a solvent, it was possible to introduce a large amount of a crosslinking agent even in a one-component curing system. Since it is difficult to reduce the viscosity in the case of water-based resin paints, the amount of the crosslinking agent used in the one-component curing system must be limited, and as a result, the crosslinking density of the urethane resin cannot be increased. It had the fault that the barrier property of a coating film was inferior. In order to disperse in water, the water-based urethane resin is synthesized by a method such as self-emulsification by incorporating a compound having a hydrophilic group into the urethane resin structure, or forced emulsification with an emulsifier. The water resistance is inevitably inferior because it is dispersed in water with good familiarity.

これに対して二液硬化システムの場合には、耐水性を改良する手段として、耐水性の劣る原因の一つであるイオン性親水基と反応可能な架橋剤によって架橋構造を形成させることによってバリア性を向上させることが行われる。しかしながらこの場合には、満足のいくバリア性を得るために架橋点をより増やさなければならない上、親水基成分は一般に低分子ポリオールであるため、親水基を増やすことは主骨格であるウレタン構造のウレタン結合濃度を増加させることとなるため、ウレタン樹脂の特徴である可とう性が著しく損なわれたり、プレポリマーの粘度が上昇して作業性が悪化するなどの問題があった。   In contrast, in the case of a two-component curing system, as a means of improving water resistance, a barrier structure is formed by forming a crosslinked structure with a crosslinking agent capable of reacting with an ionic hydrophilic group, which is one of the causes of poor water resistance. To improve the performance. However, in this case, in order to obtain satisfactory barrier properties, the number of cross-linking points must be increased, and the hydrophilic group component is generally a low-molecular polyol. Therefore, increasing the hydrophilic group is the main structure of the urethane structure. Since the urethane bond concentration is increased, the flexibility characteristic of the urethane resin is remarkably impaired, and the viscosity of the prepolymer is increased to deteriorate the workability.

また、上記ウレタン構造の架橋密度を増す手段として、3官能以上の多官能ポリオール又は多官能イソシアネート化合物を用いることも良く知られているが、この場合も、満足のいくバリア性が得られるように架橋密度を増加させた場合には、ウレタンプレポリマーの粘度が高くなり過ぎるために、水系樹脂システムを製造することは極めて困難であった。このような問題点を改善する手段として、架橋剤としてヒドラジノ基を用いることが提案されている(特許文献1等)が、やはり上記粘度の問題から添加量に限界があるため、満足できるものを得ることはできなかった。
特開平07−113061号公報
In addition, as a means for increasing the crosslinking density of the urethane structure, it is well known to use a trifunctional or higher polyfunctional polyol or a polyfunctional isocyanate compound. In this case, too, a satisfactory barrier property can be obtained. When the crosslinking density is increased, it is extremely difficult to produce an aqueous resin system because the viscosity of the urethane prepolymer becomes too high. As means for improving such problems, it has been proposed to use a hydrazino group as a cross-linking agent (Patent Document 1 and the like). Couldn't get.
JP 07-113061 A

更に、バリア性を向上させる手段として芳香族イソシアネートを用いることも知られているが、これを用いたウレタンプレポリマーは、イソシアネート基の反応活性が高いために容易に水と反応して二酸化炭素を発生するので、水に分散した際に発泡を起こすなどの製造上の問題がある上、水との反応によって生じるウレア結合の増加により、塗膜物性が低下するなどの欠点があった。   Furthermore, it is also known to use aromatic isocyanate as a means for improving the barrier property, but urethane prepolymers using this are easily reactive with water due to the high reaction activity of isocyanate groups, so that carbon dioxide is produced. Therefore, there are problems in production such as foaming when dispersed in water, and physical properties of the coating film are deteriorated due to an increase in urea bonds caused by reaction with water.

一方乾燥性の問題に関しては、加熱による乾燥工程が可能である用途においてはこの欠点はある程度許容されるが、特に常温での乾燥が要求される木工塗料等の用途においては大きな問題であり、乾燥性に対する改良の要求が高い。この問題を解決する手段として、有機溶剤を成膜助剤として用いて最低造膜温度(M.F.T)を下げる方法が提案されている(特許文献2及び特許文献3)が、乾燥時に有機溶剤が塗膜中に残存するために乾燥性が不十分であったり、VOC規制などの環境問題に課題を残すものであった。また、疎水性ポリオールを用いた方法も提案されている(特許文献4)が、この場合にも乾燥性の面で満足できるものを得ることはできなかった。
特開2000−068276号公報 特開2000−108262号公報 特開2005−154721号公報
On the other hand, with regard to the problem of drying, this defect can be tolerated to some extent in applications where a drying process by heating is possible, but it is a major problem especially in applications such as woodwork paints that require drying at room temperature. There is a high demand for improvement of sex. As means for solving this problem, a method of lowering the minimum film-forming temperature (M.F.T) using an organic solvent as a film-forming auxiliary has been proposed (Patent Document 2 and Patent Document 3). Since the organic solvent remains in the coating film, the drying property is insufficient, and problems remain in environmental problems such as VOC regulations. In addition, a method using a hydrophobic polyol has also been proposed (Patent Document 4), but in this case as well, a satisfactory product in terms of drying properties could not be obtained.
JP 2000-068276 A JP 2000-108262 A JP 2005-154721 A

このような状況の中で現在、多くの水系ポリウレタン樹脂のウレタン樹脂溶媒として、ウレタン樹脂と水に対する溶解性が優れる点から、高沸点のN−メチル−2−ピロリドン(以下NMPという)が使用されているが、この物質は高沸点であるため水系樹脂中からの脱溶媒が困難であり、残存することが余儀なくされている。しかしながらこの残存NMPは乾燥工程後も塗膜に残存するため、乾燥性、バリア性、VOCなどにおいて様々な問題の要因となっている。   Under such circumstances, high boiling point N-methyl-2-pyrrolidone (hereinafter referred to as NMP) is currently used as a urethane resin solvent for many water-based polyurethane resins because of its excellent solubility in urethane resins and water. However, since this substance has a high boiling point, it is difficult to remove the solvent from the aqueous resin, and it is forced to remain. However, since this residual NMP remains in the coating film even after the drying step, it causes various problems in terms of drying properties, barrier properties, VOC, and the like.

更に、常温硬化技術として、水系ウレタン樹脂に酸化重合を適用した技術も知られている(特許文献5他)が、この場合には耐アルカリ性、耐水性、塗膜のハジキ、表面粘着性の残存等の課題があった。これらの課題を解決する手法として、乾性油等の不飽和脂肪酸と特定のエポキシ化合物との脂肪酸変性モノマーを組み合わせることが提案されている(特許文献6)が、上記課題を十分解決するには至っていない。
このように、現在においてもなお、有機溶剤を含有しない無溶剤型の水系ウレタン樹脂に対する更なる開発が要望されている。
特開昭58−501036号公報 特開2006−036990号公報
Furthermore, as a room temperature curing technique, a technique in which oxidative polymerization is applied to a water-based urethane resin is also known (Patent Document 5 and others). In this case, however, alkali resistance, water resistance, paint repellency, and surface adhesiveness remain. There were problems such as. As a technique for solving these problems, it has been proposed to combine a fatty acid-modified monomer of an unsaturated fatty acid such as a drying oil and a specific epoxy compound (Patent Document 6), but it has come to sufficiently solve the above problems. Not in.
As described above, there is still a demand for further development of a solventless aqueous urethane resin that does not contain an organic solvent.
JP 58-501036 A JP 2006-036990 A

従って、本発明の第1の目的は、塗料用に好適な塗膜のバリア性(耐水性、耐溶剤(アルコール)性及び耐アルカリ性)に優れるだけでなく、常温乾燥性にも優れた無溶剤型水系ポリウレタン樹脂組成物を提供する事にある。
本発明の第2の目的は、塗料用として好適な塗膜のバリア性及び常温乾燥性に優れた無溶剤型水系ポリウレタン樹脂組成物の製造方法を提供することにある。
Accordingly, the first object of the present invention is not only excellent in barrier properties (water resistance, solvent resistance (alcohol) resistance and alkali resistance) of a coating film suitable for coating materials, but is also a solvent-free solvent excellent in room temperature drying properties. A water-based polyurethane resin composition is provided.
The second object of the present invention is to provide a method for producing a solventless aqueous polyurethane resin composition excellent in barrier properties and room temperature drying properties of a coating film suitable for coatings.

本発明者等は、上記の諸目的を解決するために鋭意検討した結果、エポキシ化合物に特定の不飽和カルボン酸を反応させてなる水酸基含有化合物を含むポリオール成分と芳香族イソシアネートをメチルエチルケトン溶媒中で反応させて末端水酸基化されたウレタンプレポリマーを得、この末端水酸基に更に脂肪族又は脂環式イソシアネートを反応させて末端を脂肪族又は脂環式イソシアネート化し、これにアセトンを添加した後水に分散し、高分子量化及び脱溶媒を行った場合には、バリア性及び常温乾燥性に優れた水系ポリウレタン樹脂が得られることを見出し、本発明に到達した。 As a result of intensive studies to solve the above-mentioned objects, the present inventors have determined that a polyol component containing a hydroxyl group-containing compound obtained by reacting a specific unsaturated carboxylic acid with an epoxy compound and an aromatic isocyanate in a methyl ethyl ketone solvent. By reacting to obtain a urethane prepolymer having a terminal hydroxyl group, the terminal hydroxyl group is further reacted with an aliphatic or alicyclic isocyanate to convert the terminal to an aliphatic or alicyclic isocyanate, and acetone is added to the resulting water. It was found that a water-based polyurethane resin excellent in barrier properties and room temperature drying properties can be obtained when dispersed, polymerized and desolventized, and the present invention has been achieved.

即ち本発明は、ポリオール成分(A)とイソシアネート成分(B)をメチルエチルケトン溶媒中で反応させて、末端が脂肪族又は脂環式イソシアネートとしたウレタンプレポリマーを調製し、これをアセトン溶媒で希釈した後水に分散し、次いで脱溶媒してなる無溶剤型水系ポリウレタン樹脂組成物であって、前記ポリオール成分(A)が、1分子中にエポキシ基を1〜3個有するエポキシ化合物(a1)に、亜麻仁油、紅花油、ケシ油、桐油、胡桃油、大豆油及び菜種油及びこれらの変性油から選択される少なくとも1種の不飽和カルボン酸(a2)を反応させてなる水酸基含有化合物(A1)、水酸基数が2又は3で数平均分子量が500未満のポリオール(A2)、水酸基数が2〜3の正数で数平均分子量が500〜5000のポリオール(A3)、及びアニオン性基含有ポリオール(A4)を必須成分とするポリオール成分であり、前記イソシアネート成分(B)が、芳香族イソシアネート(B1)並びに脂肪族及び/又は脂環式イソシアネート(B2)を必須とするイソシアネート成分であると共に、前記ポリオール成分(A)中の各成分の割合が、(A1)5.0〜65.0質量%、(A2)0.5〜35.0質量%、(A3)10.0〜80.0質量%、(A4)1.0〜25.0質量%の範囲内であることを特徴とする、無溶剤型水系ポリウレタン樹脂組成物及びその製造方法である。 That is, in the present invention, a polyol prepolymer (A) and an isocyanate component (B) are reacted in a methyl ethyl ketone solvent to prepare a urethane prepolymer having a terminal aliphatic or cycloaliphatic isocyanate, which is diluted with an acetone solvent. A solvent-free aqueous polyurethane resin composition which is dispersed in post-water and then desolvated, wherein the polyol component (A) is an epoxy compound (a1) having 1 to 3 epoxy groups in one molecule. , linseed oil, safflower oil, poppy oil, tung oil, walnut oil, soybean oil and rapeseed Abura及 beauty hydroxyl group-containing compound obtained by reacting at least one unsaturated carboxylic acid selected from these modified oils (a2) (A1) A polyol (A2) having 2 or 3 hydroxyl groups and a number average molecular weight of less than 500, a polyol having 2 to 3 hydroxyl groups and a number average molecular weight of 500 to 5000 (A3) and a polyol component having an anionic group-containing polyol (A4) as an essential component, and the isocyanate component (B) is an aromatic isocyanate (B1) and an aliphatic and / or alicyclic isocyanate (B2). And the ratio of each component in the polyol component (A) is (A1) 5.0 to 65.0 mass%, (A2) 0.5 to 35.0 mass%, It is a solvent-free aqueous polyurethane resin composition and a method for producing the same, which are in the range of (A3) 10.0 to 80.0% by mass and (A4) 1.0 to 25.0% by mass. .

本発明においては、前記の芳香族イソシアネート(B1)が、トリレンジイソシアネートであることが好ましく、前記の脂肪族及び/又は脂環式イソシアネート(B2)が、イソホロンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート及び4−4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネートの群から選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。また、前記の1分子中にエポキシ基を1〜3個有するエポキシ化合物(a1)は、ビスフェノールA及び/又はビスフェノールFのジグリシジルエーテルであることが好ましく、前記のアニオン性基含有ポリオール(A4)が、ジメチロールプロピオン酸及び/又はジメチロールブタン酸であることが好ましい。更に本発明の水系ポリウレタン樹脂組成物は、更に鎖伸長剤成分(C)を用いて高分子量化することもできる。   In the present invention, the aromatic isocyanate (B1) is preferably tolylene diisocyanate, and the aliphatic and / or alicyclic isocyanate (B2) is isophorone diisocyanate, hexamethylene diisocyanate and 4-4. It is preferably at least one selected from the group of '-dicyclohexylmethane diisocyanate. The epoxy compound (a1) having 1 to 3 epoxy groups in one molecule is preferably diglycidyl ether of bisphenol A and / or bisphenol F, and the anionic group-containing polyol (A4) Is preferably dimethylolpropionic acid and / or dimethylolbutanoic acid. Furthermore, the water-based polyurethane resin composition of the present invention can be further polymerized using a chain extender component (C).

本発明の無溶剤型水系ポリウレタン樹脂組成物は、他の水系樹脂エマルジョンの改質剤として有用であるだけでなく、塗膜としたときのバリア性(耐水性、耐アルコール性などの耐溶剤性及び耐アルカリ性)に優れる上、常温乾燥性にも優れているので、塗料用として特に好適であり、一液型として用いることもできる。また、本発明の無溶剤型水系ポリウレタン樹脂組成物の製造方法は通常の工程からなるだけであるので、製造適正にも優れている。
以下、本発明の無溶剤型水系ポリウレタン樹脂組成物及びその製造方法について詳述する。
The solvent-free aqueous polyurethane resin composition of the present invention is not only useful as a modifier for other aqueous resin emulsions, but also has barrier properties when used as a coating (solvent resistance such as water resistance and alcohol resistance). In addition, it is particularly suitable as a coating material and can be used as a one-pack type. Moreover, since the manufacturing method of the solvent-free water-based polyurethane resin composition of the present invention comprises only ordinary steps, it is excellent in manufacturing suitability.
Hereinafter, the solventless aqueous polyurethane resin composition of the present invention and the production method thereof will be described in detail.

本発明で使用する、1分子中にエポキシ基を1〜3個有するエポキシ化合物(a1)としては、エポキシ樹脂に用いられる公知のものの中から適宜選択して用いることが可能である。本発明においては特に、水酸基を2個有する2官能の水酸基含有化合物(A1)が、ウレタンプレポリマー合成時に極端な増粘を起こすこともなく、鎖伸長反応させることによってウレタン主鎖に組込むことが可能となるため好ましいという観点から、2官能の水酸基化合物を容易に得ることができる2官能エポキシ化合物を使用することが好ましい。   The epoxy compound (a1) having 1 to 3 epoxy groups in one molecule used in the present invention can be appropriately selected from known compounds used for epoxy resins. In the present invention, in particular, the bifunctional hydroxyl group-containing compound (A1) having two hydroxyl groups can be incorporated into the urethane main chain by causing chain elongation reaction without causing extreme thickening during the synthesis of the urethane prepolymer. From the viewpoint of being preferable because it becomes possible, it is preferable to use a bifunctional epoxy compound from which a bifunctional hydroxyl compound can be easily obtained.

上記2官能エポキシ化合物としては、例えば、ハイドロキノン、レゾルシン、ピロカテコールなどの単核二価フェノール化合物のポリグリシジルエーテル化合物;ジヒドロキシナフタレン、ビフェノール、メチレンビスフェノール(ビスフェノールF)、メチレンビス(オルトクレゾール)、エチリデンビスフェノール、イソプロピリデンビスフェノール(ビスフェノールA)、イソプロピリデンビス(オルトクレゾール)、テトラブロモビスフェノールA、1,3−ビス(4−ヒドロキシクミルベンゼン)、1,4−ビス(4−ヒドロキシクミルベンゼン)、チオビスフェノール、スルホビスフェノール、オキシビスフェノールなどの多核二価フェノールのポリグリシジルエーテル化合物;エチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、ヘキサンジオール、ポリグリコール、チオジグリコール、ビスフェノールA−エチレンオキシド付加物などの二価アルコール類のポリグリシジルエーテルが挙げられる。本発明においては、これらのエポキシ化合物の中でも、特にビスフェノールA又はFのジグリジルエーテルを使用することが、低粘度等の作業性の良い化合物を得る上から好ましい。   Examples of the bifunctional epoxy compound include polyglycidyl ether compounds of mononuclear dihydric phenol compounds such as hydroquinone, resorcin, and pyrocatechol; dihydroxynaphthalene, biphenol, methylene bisphenol (bisphenol F), methylene bis (orthocresol), and ethylidene bisphenol. Isopropylidenebisphenol (bisphenol A), isopropylidenebis (orthocresol), tetrabromobisphenol A, 1,3-bis (4-hydroxycumylbenzene), 1,4-bis (4-hydroxycumylbenzene), Polyglycidyl ether compounds of polynuclear dihydric phenols such as thiobisphenol, sulfobisphenol, oxybisphenol; ethylene glycol, propylene glycol, Glycol, hexanediol, polyglycol, thiodiglycol, bisphenol A- polyglycidyl ethers of polyhydric alcohols such as ethylene oxide adducts. In the present invention, among these epoxy compounds, it is particularly preferable to use diglycidyl ether of bisphenol A or F from the viewpoint of obtaining a compound having good workability such as low viscosity.

本発明で使用する不飽和カルボン酸(a2)は、ヨウ素価が100以上の乾性油、半乾性油又はこれらの変性油である、亜麻仁油、紅花(サフラワー)油、ケシ油、桐油、胡桃油、大豆油及び菜種油等、又はこれらの変性油である。中でも、不飽和の二重結合を多く含むリノール酸系、リノレン酸系、エイコサペンタエン酸などの化合物が、酸化重合により乾燥性が早くなる上、これに伴って塗膜の架橋密度が高まり、バリア性が向上することから好ましい。特に実用性の面からは、高共役リノール酸系の不飽和カルボン酸を使用することが好ましい。
The unsaturated carboxylic acid (a2 ) used in the present invention is a drying oil, semi-drying oil or modified oil of which iodine value is 100 or more, linseed oil, safflower oil, poppy oil, tung oil, walnut Oil, soybean oil, rapeseed oil and the like, or modified oils thereof. Among them, compounds such as linoleic acid type, linolenic acid type, and eicosapentaenoic acid that contain many unsaturated double bonds are accelerated by oxidative polymerization, and the cross-linking density of the coating film is increased accordingly. It is preferable because of improved properties. In particular, from the viewpoint of practicality, it is preferable to use a highly conjugated linoleic acid-based unsaturated carboxylic acid.

前記のエポキシ化合物(a1)に、上記の不飽和カルボン酸(a2)を反応させてなる水酸基含有化合物(A1)の具体例としては、下記化合物No.1〜化合物No.7の化合物が挙げられる。但し本発明は、これらの化合物によって制限を受けるものではない。   Specific examples of the hydroxyl group-containing compound (A1) obtained by reacting the unsaturated carboxylic acid (a2) with the epoxy compound (a1) include the following compounds No. 1 to No. 7. . However, the present invention is not limited by these compounds.

化合物No.1
Compound No.1

化合物No.2
Compound No. 2

化合物No.3
Compound No. 3

化合物No.4
Compound No. 4

化合物No.5
Compound No. 5

化合物No.6
Compound No. 6

化合物No.7
Compound No. 7

また、上記水酸基含有化合物(A1)の使用量は、上記ポリオール成分(A)の5.0〜65.0質量%となる量であることが好ましく、25.0〜45.0質量%の範囲であることがより好ましい。上記使用量が5.0質量%未満の場合には乾燥性及びバリア性の効果が小さく、また、65.0質量%を超えると塗膜のワレが生じるなど十分な塗膜物性が得られないため好ましくない。   Moreover, it is preferable that the usage-amount of the said hydroxyl-containing compound (A1) is the quantity used as 5.0-65.0 mass% of the said polyol component (A), The range of 25.0-45.0 mass% is preferable. It is more preferable that When the amount used is less than 5.0% by mass, the effects of drying and barrier properties are small, and when it exceeds 65.0% by mass, sufficient coating properties such as cracking of the coating cannot be obtained. Therefore, it is not preferable.

本発明で使用する水酸基の数が2又は3で数平均分子量が500未満のポリオール(A2)としては、例えば、エチレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、2−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、3−メチル−2,4−ペンタンジオール、2,4−ペンタンジオール、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−メチル−2,4−ペンタンジオール、2,4−ジエチル−1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,7−ヘプタンジオール、3,5−ヘプタンジオール、1,8−オクタンジオール、2−メチル−1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレレングリコール等の脂肪族ジオール化合物;シクロヘキサンジメタノール、シクロヘキサンジオール等脂環式ジオール化合物;トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、グリセリン等の三価のアルコール化合物が挙げられる。   Examples of the polyol (A2) having 2 or 3 hydroxyl groups and a number average molecular weight of less than 500 used in the present invention include ethylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 2-methyl- 1,3-propanediol, 2-butyl-2-ethyl-1,3-propanediol, 1,4-butanediol, neopentyl glycol, 3-methyl-2,4-pentanediol, 2,4-pentanediol 1,5-pentanediol, 3-methyl-1,5-pentanediol, 2-methyl-2,4-pentanediol, 2,4-diethyl-1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 1,7-heptanediol, 3,5-heptanediol, 1,8-octanediol, 2-methyl-1,8-octanediol, 1,9 Nonanediol, 1,10-decanediol, aliphatic diol compounds such as diethylene glycol, triethylene glycol, dipropylene glycol; cycloaliphatic diol compounds such as cyclohexanedimethanol and cyclohexanediol; trimethylolethane, trimethylolpropane, glycerin, etc. These trivalent alcohol compounds are mentioned.

また本発明においては、これらのジオール及びメチレンビスフェノール、エチリデンビスフェノール、ブチリデンビスフェノール、イソプロピリデンビスフェノール等のビスフェノール化合物並びにトリオール化合物に、炭素数2〜4のアルキレンオキシド(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)を付加したポリエーテルポリオールも使用することができ、更に、ジオール及び/又はトリオール化合物とコハク酸、アジピン酸、セバチン酸、フタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸などの二塩基酸を縮合反応させたポリエステルポリオールも使用することができる。   In the present invention, these diols and methylene bisphenol, ethylidene bisphenol, butylidene bisphenol, isopropylidene bisphenol and other bisphenol compounds and triol compounds are substituted with alkylene oxides having 2 to 4 carbon atoms (ethylene oxide, propylene oxide, butylene oxide). Added polyether polyols can also be used. Polyester polyols obtained by condensation reaction of diols and / or triol compounds with dibasic acids such as succinic acid, adipic acid, sebacic acid, phthalic acid, terephthalic acid and isophthalic acid Can also be used.

これらは単独で又は数種類を併用して用いることができる。特に、エチレングリコール、1,4−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、トリメチロールプロパンなどのより分子量の小さい化合物を使用することが、少量でウレタン結合濃度又は架橋密度を大きくすることが可能となり、バリア性の効果を発現し易いので好ましい。   These can be used alone or in combination of several kinds. In particular, it is possible to use a compound having a lower molecular weight such as ethylene glycol, 1,4-butanediol, neopentyl glycol, 3-methyl-1,5-pentanediol, trimethylolpropane, etc., with a small amount of urethane bond concentration or crosslinking. It is preferable because the density can be increased and a barrier effect can be easily exhibited.

上記水酸基の数が2又は3で数平均分子量500未満のポリオール(A2)の使用量は、前記ポリオール成分(A)の0.5〜35.0質量%であることが好ましく、1.0〜20.0質量%の範囲であることがより好ましい。使用量が0.5質量%未満だとウレタン結合濃度や架橋密度が低く目的のバリア性が得られず、35.0質量%を超えると柔軟な塗膜物性が得られないので好ましくない。   The use amount of the polyol (A2) having 2 or 3 hydroxyl groups and a number average molecular weight of less than 500 is preferably 0.5 to 35.0% by mass of the polyol component (A), and is preferably 1.0 to The range of 20.0% by mass is more preferable. If the amount used is less than 0.5% by mass, the urethane bond concentration and the crosslinking density are low and the desired barrier property cannot be obtained, and if it exceeds 35.0% by mass, a flexible coating film property cannot be obtained.

本発明で使用する水酸基の数が2〜3の正数で数平均分子量が500〜5000のポリオール(A3)としては、ポリエーテルポリオール類、ポリエステルポリオール類、ポリエステルポリカーボネートポリオール類、結晶性又は非結晶性のポリカーボネートポリオール類、ポリブタジエンポリオール、シリコーンポリオール等が挙げられる。これらは、単独で用いても2種類以上を混合して用いても良い。特に、ポリエステルポリオールを用いた場合には、塗膜物性に優れる水系ポリウレタン樹脂が得られるので好ましい。また、上記分子量が500未満では可とう性に劣り成膜性が不十分となり、分子量が5000を超えるとウレタン結合濃度及び架橋密度が小さくなりすぎるため、本発明の目的を達成することができない。分子量が1000〜2000のポリオールを使用することが、塗膜物性とのバランスにおいて特に好ましい。   Polyols, polyester polyols, polyester polycarbonate polyols, crystalline or non-crystalline are polyols (A3) having a positive number of 2 to 3 hydroxyl groups and a number average molecular weight of 500 to 5000 used in the present invention. Specific polycarbonate polyols, polybutadiene polyols, silicone polyols and the like. These may be used alone or in combination of two or more. In particular, when a polyester polyol is used, an aqueous polyurethane resin having excellent coating film properties is obtained, which is preferable. On the other hand, if the molecular weight is less than 500, the flexibility is inferior and the film-forming property becomes insufficient. If the molecular weight exceeds 5000, the urethane bond concentration and the crosslinking density are too small, so that the object of the present invention cannot be achieved. It is particularly preferable to use a polyol having a molecular weight of 1000 to 2000 in terms of the balance with the physical properties of the coating film.

上記ポリエーテルポリオール類としては、例えば、上記(A2)化合物に炭素数2〜4のアルキレンオキシド(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)を付加したポリエーテルポリオール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール等が挙げられる。   Examples of the polyether polyols include polyether polyols and polytetramethylene ether glycols in which alkylene oxides having 2 to 4 carbon atoms (ethylene oxide, propylene oxide, butylene oxide) are added to the compound (A2).

上記ポリエステルポリオール類としては、上記(A2)例示のジオール及び/又はトリオール化合物と、その化学量論量より少ない量の多価カルボン酸又はそのエステル、無水物、ハライド等のエステル形成性誘導体、及び/又は、ラクトン類もしくはその加水分解開環して得られるヒドロキシカルボン酸との直接エステル化反応及び/又はエステル交換反応により得られるものが挙げられる。多価カルボン酸又はそのエステル形成性誘導体としては、例えば、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカン二酸、2−メチルコハク酸、2−メチルアジピン酸、3−メチルアジピン酸、3−メチルペンタン二酸、2−メチルオクタン二酸、3,8−ジメチルデカン二酸、3,7−ジメチルデカン二酸、水添ダイマー酸、ダイマー酸等の脂肪族ジカルボン酸類;フタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸等の芳香族ジカルボン酸類;シクロヘキサンジカルボン酸等の脂環式ジカルボン酸類;トリメリト酸、トリメシン酸、ひまし油脂肪酸の三量体等のトリカルボン酸類;ピロメリット酸等のテトラカルボン酸類などの多価カルボン酸が挙げられ、そのエステル形成性誘導体としては、これらの多価カルボン酸の酸無水物、該多価カルボン酸クロライド、ブロマイド等のハライド;該多価カルボン酸のメチルエステル、エチルエステル、プロピルエステル、イソプロピルエステル、ブチルエステル、イソブチルエステル、アミルエステル等の低級脂肪族エステルが挙げられる。   Examples of the polyester polyols include the diol and / or triol compound exemplified in (A2) above, an ester-forming derivative such as a polycarboxylic acid having an amount less than the stoichiometric amount or an ester, anhydride or halide thereof, and And / or those obtained by direct esterification and / or transesterification with a hydroxycarboxylic acid obtained by hydrolytic ring-opening of lactones. Examples of the polyvalent carboxylic acid or its ester-forming derivative include oxalic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, suberic acid, azelaic acid, sebacic acid, dodecanedioic acid, 2-methylsuccinic acid 2-methyladipic acid, 3-methyladipic acid, 3-methylpentanedioic acid, 2-methyloctanedioic acid, 3,8-dimethyldecanedioic acid, 3,7-dimethyldecanedioic acid, hydrogenated dimer acid, Aliphatic dicarboxylic acids such as dimer acid; aromatic dicarboxylic acids such as phthalic acid, terephthalic acid, isophthalic acid and naphthalenedicarboxylic acid; cycloaliphatic dicarboxylic acids such as cyclohexanedicarboxylic acid; trimellitic acid, trimesic acid, castor oil fatty acid Polycarboxylic acids such as tetracarboxylic acids such as pyromellitic acid Examples of the ester-forming derivatives thereof include acid anhydrides of these polycarboxylic acids, halides such as polyvalent carboxylic acid chlorides and bromides; methyl esters, ethyl esters, propyl esters, and isopropyls of the polyvalent carboxylic acids. Examples include lower aliphatic esters such as esters, butyl esters, isobutyl esters, and amyl esters.

また、上記水酸基官能基数2〜3の正数で数平均分子量500〜5000のポリオール(A3)の使用量は、上記ポリオール成分(A)中の質量%比率として10.0〜80.0質量%が好ましく、20.0〜45.0質量%の範囲がより好ましい。上記比率が10.0質量%より小さいと十分な塗膜物性を得ることができないため好ましくなく、80.0質量%を超えると架橋密度の低下に伴いバリア性が損なわれるため好ましくない。   Moreover, the usage-amount of the polyol (A3) of the said number average molecular weight 500-5000 of the positive number of the said hydroxyl group functional groups 2-3 is 10.0-80.0 mass% as a mass% ratio in the said polyol component (A). Is preferable, and the range of 20.0-45.0 mass% is more preferable. When the ratio is less than 10.0% by mass, it is not preferable because sufficient film properties cannot be obtained, and when it exceeds 80.0% by mass, the barrier property is impaired as the crosslinking density is decreased.

上記のアニオン性基含有ポリオール(A4)化合物としては、例えば、ジメチロールプロピオン酸、ジメチロールブタン酸、ジメチロール酪酸、ジメチロール吉草酸等のカルボキシル基を含有するポリオール類、1,4−ブタンジオール−2−スルホン酸等のスルホン酸基を含有するポリオール類が挙げられ、特に、ジメチロールプロピオン酸、ジメチロールブタン酸を用いた場合に水への分散性などが優れるため好ましい。   Examples of the anionic group-containing polyol (A4) compound include polyols containing a carboxyl group such as dimethylolpropionic acid, dimethylolbutanoic acid, dimethylolbutyric acid, dimethylolvaleric acid, and 1,4-butanediol-2. -Polyols containing a sulfonic acid group such as sulfonic acid can be mentioned. Particularly, when dimethylolpropionic acid or dimethylolbutanoic acid is used, it is preferable because of its excellent dispersibility in water.

また、前記アニオン性基含有ポリオール(A4)の使用量は、前記ポリオール成分(A)の1.0〜25.0質量%であることが好ましく、5.0〜15.0質量%の範囲であることがより好ましい。上記使用量が1.0質量%より少ないと親水基の量が不足し水分散が困難となるため好ましくない。25.0質量%を超えると、耐水性や塗膜柔軟性の低下、又はプレポリマーの粘度増加に伴う作業性の低下などを引き起こすため好ましくない。   Moreover, it is preferable that the usage-amount of the said anionic group containing polyol (A4) is 1.0-25.0 mass% of the said polyol component (A), In the range of 5.0-15.0 mass%. More preferably. If the amount used is less than 1.0% by mass, the amount of the hydrophilic group is insufficient and water dispersion becomes difficult, which is not preferable. Exceeding 25.0% by mass is not preferable because it causes a decrease in water resistance and film flexibility, or a decrease in workability associated with an increase in the viscosity of the prepolymer.

前記したように、アニオン性基含有ポリオール(A4)はポリウレタン樹脂に自己乳化性を付与する機能を有するものであるが、その機能を発揮させるためには、プレポリマーの製造時又は製造後に、中和剤によって前記アニオン性を中和することが必要である。この場合に使用する中和剤としては、例えば、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン、N−メチルジエタノールアミン、トリエタノールアミン等の有機アミン、及び、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニア等の無機塩基が挙げられる。これらはアニオン性を中和するために十分な量が用いられる。   As described above, the anionic group-containing polyol (A4) has a function of imparting self-emulsifying properties to the polyurethane resin. It is necessary to neutralize the anionicity with a compatibilizer. Examples of the neutralizing agent used in this case include organic amines such as trimethylamine, triethylamine, tripropylamine, tributylamine, N-methyldiethanolamine, and triethanolamine, and sodium hydroxide, potassium hydroxide, ammonia, and the like. An inorganic base is mentioned. These are used in an amount sufficient to neutralize the anionicity.

本発明で使用する芳香族イソシアネート(B1)化合物としては、2,4−及び/又は2,6−トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタン−4,4’−ジイソシアネート、p−フェニレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、1,5−ナフチレンジイソシアネート、3,3’−ジメチルジフェニル−4,4’−ジイソシアネート、ジアニシジンジイソシアネート、テトラメチルキシリレンジイソシアネート等のジイソシアネート化合物、トリフェニルメタントリイソシアネート、1−メチルベンゾール−2,4,6−トリイソシアネート、ジメチルトリフェニルメタンテトライソシアネート等の三官能以上のイソシアネート等が挙げられる。本発明においては特に、2,4−及び/又は2,6−トリレンジイソシアネートが、ウレタン結合濃度を高くした場合に、バリア性に優れると共に塗膜物性にも優れるため好ましい。   Examples of the aromatic isocyanate (B1) compound used in the present invention include 2,4- and / or 2,6-tolylene diisocyanate, diphenylmethane-4,4′-diisocyanate, p-phenylene diisocyanate, xylylene diisocyanate, 1, Diisocyanate compounds such as 5-naphthylene diisocyanate, 3,3′-dimethyldiphenyl-4,4′-diisocyanate, dianisidine diisocyanate, tetramethylxylylene diisocyanate, triphenylmethane triisocyanate, 1-methylbenzole-2,4, Examples thereof include trifunctional or higher functional isocyanates such as 6-triisocyanate and dimethyltriphenylmethane tetraisocyanate. In the present invention, 2,4- and / or 2,6-tolylene diisocyanate is particularly preferable when the urethane bond concentration is increased, since it has excellent barrier properties and excellent coating film properties.

上記芳香族イソシアネート(B1)の使用量は、前記ポリオール成分(A)の水酸基当量に対するイソシアネート基当量比(NCO/OH)が、0.5〜0.95の範囲であることが好ましく、0.8〜0.9の範囲がより好ましい。NCO/OH比が0.5より小さいと、ウレタンプレポリマー中の芳香族イソシアネートの比率が小さすぎるため、バリア性の効果が小さくまる。また、0.95を超え1.0未満である場合には、プレポリマーが高分子量化して高粘度化するため、製造が困難となるので好ましくない。更に1.0以上となると、プレポリマーの末端が芳香族イソシアネート基となる上、末端に脂肪族又は脂環式イソシアネート(B2)を反応させることができなくなるため、本発明の効果を発揮することができない。   The amount of the aromatic isocyanate (B1) used is preferably such that the isocyanate group equivalent ratio (NCO / OH) to the hydroxyl equivalent of the polyol component (A) is in the range of 0.5 to 0.95. A range of 8 to 0.9 is more preferable. If the NCO / OH ratio is less than 0.5, the ratio of aromatic isocyanate in the urethane prepolymer is too small, so that the barrier effect is reduced. On the other hand, when the ratio is more than 0.95 and less than 1.0, the prepolymer has a high molecular weight and a high viscosity, which makes it difficult to produce. Further, when the ratio is 1.0 or more, the end of the prepolymer becomes an aromatic isocyanate group and the end cannot be reacted with aliphatic or alicyclic isocyanate (B2), so that the effect of the present invention is exhibited. I can't.

本発明で使用する脂肪族又は脂環式イソシアネート化合物(B2)としては、イソホロンジイソシアネート、4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、トランス−1,4−シクロヘキシルジイソシアネート、ノルボルネンジイソシアネート等の脂環式ジイソシアネート;1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート、2,2,4及び/又は(2,4,4)−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、リシンジイソシアネート等の脂肪族ジイソシアネートが挙げられる。本発明においては、これらの中でもイソホロンジイソシアネート、4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネートが好ましく、特にイソホロンジイソシアネートが塗布性能に優れるため好ましい。   Examples of the aliphatic or alicyclic isocyanate compound (B2) used in the present invention include alicyclic diisocyanates such as isophorone diisocyanate, 4,4′-dicyclohexylmethane diisocyanate, trans-1,4-cyclohexyl diisocyanate, and norbornene diisocyanate; , 6-hexamethylene diisocyanate, 2,2,4 and / or (2,4,4) -trimethylhexamethylene diisocyanate, lysine diisocyanate and the like. In the present invention, among these, isophorone diisocyanate, 4,4'-dicyclohexylmethane diisocyanate, and hexamethylene diisocyanate are preferable, and isophorone diisocyanate is particularly preferable because of excellent coating performance.

また、上記脂肪族及び/又は脂環式イソシアネート(B2)の使用量は、前記ポリオール成分(A)と芳香族イソシアネート(B1)との反応により得られた末端水酸基プレポリマーの水酸基当量に対する(B2)イソシアネート基当量の比率(NCO/OH)が、1.05〜5.0の範囲であることが好ましく、1.2〜3.0の範囲であることがより好ましい。NCO/OH比が1.05より小さいと、プレポリマーが高分子量となるに伴って高粘度化し、製造が困難となるため好ましくない。また、NCO/OH比が5.0より大きくなると、残存イソシアネート基が多くなり、水分散時における水との反応による発泡やウレア結合の増加による塗膜物性の低下などを引き起こすため好ましくない。   The amount of the aliphatic and / or alicyclic isocyanate (B2) used is (B2) relative to the hydroxyl equivalent of the terminal hydroxyl group prepolymer obtained by the reaction of the polyol component (A) and the aromatic isocyanate (B1). ) The isocyanate group equivalent ratio (NCO / OH) is preferably in the range of 1.05 to 5.0, and more preferably in the range of 1.2 to 3.0. An NCO / OH ratio of less than 1.05 is not preferred because the prepolymer has a high molecular weight and thus becomes highly viscous and difficult to produce. On the other hand, if the NCO / OH ratio is greater than 5.0, the number of residual isocyanate groups increases, which causes foaming due to reaction with water during water dispersion or deterioration of coating film properties due to an increase in urea bonds, which is not preferable.

また、上記芳香族イソシアネート成分(B1)並びに脂肪族及び/又は脂環式イソシアネート成分(B2)とポリオール成分(A)との反応において、(B1)及び(B2)成分を(A)成分と一括で反応させた場合には、一般に(B1)化合物は(B2)化合物より反応活性が高いため、プレポリマーの末端基の殆どが(B2)化合物となるが、一部のプレポリマー末端は(B1)化合物となる場合がある。この場合、水分散時の発泡やウレア結合の増加に伴う塗膜物性の低下等を起こす傾向があるため、本発明においては、まず(B1)成分を反応させて末端水酸基のウレタンプレポリマーを合成した後、この末端水酸基ウレタンポリマーに(B2)成分を反応させることがより好ましい。   In the reaction of the aromatic isocyanate component (B1) and the aliphatic and / or alicyclic isocyanate component (B2) with the polyol component (A), the components (B1) and (B2) are combined with the component (A). In general, since the (B1) compound has a higher reaction activity than the (B2) compound, most of the end groups of the prepolymer become the (B2) compound, but some of the prepolymer ends are (B1). ) May be a compound. In this case, since there is a tendency to cause deterioration of coating film properties due to foaming during water dispersion and an increase in urea bond, in the present invention, the component (B1) is first reacted to synthesize a urethane prepolymer having a terminal hydroxyl group. After this, it is more preferable to react the component (B2) with this terminal hydroxyl group urethane polymer.

また、前記(B1)及び(B2)イソシアネート化合物としては、前記したジイソシアネートのイソシアヌレート三量化物、ビューレット三量化物、トリメチロールプロパンアダクト化物、カルボジイミド変性化物を、単独で又は併用して用いてもよく、各種のブロッキング剤によってブロックされたブロックイソシアネートの形で用いてもよい。   In addition, as the (B1) and (B2) isocyanate compounds, the above-mentioned diisocyanate isocyanurate trimers, burette trimers, trimethylolpropane adducts, and carbodiimide-modified products can be used alone or in combination. Alternatively, it may be used in the form of a blocked isocyanate blocked with various blocking agents.

本発明のウレタン樹脂は、前記したようにポリオール成分(A)と芳香族イソシアネート成分(B1)を反応させて、まず末端水酸基のプレポリマーを合成した後、さらにこのプレポリマーに脂肪族及び/又は脂環式イソシアネート(B2)を反応させ、末端を脂肪族又は脂環式イソシアネートとしたプレポリマーとすることを特徴とする。   In the urethane resin of the present invention, as described above, the polyol component (A) and the aromatic isocyanate component (B1) are reacted to first synthesize a prepolymer having a terminal hydroxyl group, and then the aliphatic polymer and / or the prepolymer is further synthesized. The alicyclic isocyanate (B2) is reacted to form a prepolymer having a terminal aliphatic or alicyclic isocyanate.

上記芳香族イソシアネート(B1)はバリア性の向上に対して有効に機能するが、脂肪族及び/又は脂環式イソシアネート(B2)の場合にはこの性能に劣る一方、芳香族イソシアネート化合物はイソシアネート活性が高いため、プレポリマー分散時に容易に水と反応してニ酸化炭素を発生して発泡するだけでなく、ウレア形成による塗膜物性の低下などを招くので、末端芳香族イソシアネートのプレポリマーを水分散することは好ましくない。そこで本発明においては、プレポリマーの末端を脂肪族又は脂環式イソシアネートにして、上記問題点を解決したのである。   The aromatic isocyanate (B1) functions effectively for improving the barrier properties, but in the case of the aliphatic and / or alicyclic isocyanate (B2), this performance is inferior, while the aromatic isocyanate compound has an isocyanate activity. Therefore, when the prepolymer is dispersed, it easily reacts with water to generate carbon dioxide and cause foaming, as well as causing deterioration of coating film properties due to urea formation. It is not preferable to disperse. Therefore, in the present invention, the above-mentioned problems are solved by using aliphatic or cycloaliphatic isocyanate at the end of the prepolymer.

本発明で使用する鎖伸長剤成分(C)化合物としては、分子量が200以下の低分子量ポリオール、低分子量ポリアミンが挙げられる。前記低分子量ポリオールとしては、例えば前記した水酸基数が2又は3で数平均分子量が500未満のポリオール(A2)で例示した化合物中の、分子量200以下の化合物が挙げられる。また、前記低分子量ポリアミンとしては、例えば、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、トリレンジアミン、キシリレンジアミン、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノシクロヘキシルメタン、ピペラジン、2−メチルピペラジン、イソホロンジアミン、メラミン、コハク酸ジヒドラジド、アジピン酸ジヒドラジド、フタル酸ジヒドラジドなどが挙げられる。   Examples of the chain extender component (C) compound used in the present invention include a low molecular weight polyol having a molecular weight of 200 or less and a low molecular weight polyamine. Examples of the low molecular weight polyol include compounds having a molecular weight of 200 or less in the compounds exemplified as the polyol (A2) having 2 or 3 hydroxyl groups and a number average molecular weight of less than 500. Examples of the low molecular weight polyamine include ethylenediamine, propylenediamine, hexamethylenediamine, tolylenediamine, xylylenediamine, diaminodiphenylmethane, diaminocyclohexylmethane, piperazine, 2-methylpiperazine, isophoronediamine, melamine, and succinic acid dihydrazide. , Adipic acid dihydrazide, phthalic acid dihydrazide and the like.

これらの鎖延長剤の使用量は、目的とするポリウレタン樹脂の分子量にもよるが、通常は、水分散させたプレポリマーの残存イソシアネート当量に対して、0.05〜1.0倍量用いられる。1.0倍量を超えると鎖伸長剤モノマーの残存量が多くなり、塗膜物性が低下する傾向があるため好ましくない。   The amount of these chain extenders used is usually 0.05 to 1.0 times the amount of residual isocyanate equivalent of the prepolymer dispersed in water, although it depends on the molecular weight of the target polyurethane resin. . If the amount exceeds 1.0 times, the residual amount of the chain extender monomer is increased, and the physical properties of the coating film tend to be lowered, which is not preferable.

本発明の無溶剤型水系ポリウレタン組成物の製造方法は、メチルエチルケトン溶媒中でウレタンプレポリマーを合成してから、アセトン溶媒にて希釈し、これを水に分散させた後に脱溶媒を行う製造法である。ポリウレタン樹脂の水分散物を得る一般的な方法としては、例えば、ポリオール成分(A)、イソシアネート成分(B)からプレポリマーを合成し、これを水中に注いで分散させた後、水中で鎖延長剤成分(C)を反応させる方法(イ)、ポリオール成分(A)、イソシアネート成分(B)、及び鎖延長剤成分(C)を同時に用いてプレポリマーを合成し、これを水中に注いで分散させる方法(ロ)、ポリオール成分(A)とイソシアネート成分(B)からプレポリマーを合成し、プレポリマー中に水を注いで水分散物を得た後、鎖延長剤成分(C)を反応させる方法(ハ)、ポリオール成分(A)、イソシアネート成分(B)、及び鎖延長剤成分(C)を同時に用いてプレポリマーを合成した後、該プレポリマー中に水を注いで分散させる方法(ニ)が挙げられる。本発明においては、(ロ)、(ハ)及び(ニ)の場合にはプレポリマーの粘度が高くなって分散が困難となる傾向があるので、(イ)の様に、水中にプレポリマーを添加して水分散体を得た後に、水中で高分子量化する方法が特に好ましい。   The method for producing the solvent-free aqueous polyurethane composition of the present invention is a production method in which a urethane prepolymer is synthesized in a methyl ethyl ketone solvent, diluted with an acetone solvent, and dispersed in water, followed by removing the solvent. is there. As a general method for obtaining an aqueous dispersion of a polyurethane resin, for example, a prepolymer is synthesized from a polyol component (A) and an isocyanate component (B), poured into water and dispersed, and then chain extended in water. A prepolymer is synthesized using the method (a) in which the agent component (C) is reacted, the polyol component (A), the isocyanate component (B), and the chain extender component (C) at the same time, and this is poured into water and dispersed. (B), a prepolymer is synthesized from the polyol component (A) and the isocyanate component (B), water is poured into the prepolymer to obtain an aqueous dispersion, and then the chain extender component (C) is reacted. After synthesizing a prepolymer using the method (c), the polyol component (A), the isocyanate component (B), and the chain extender component (C) at the same time, water is poured into the prepolymer and dispersed. Law (d), and the like. In the present invention, in the cases of (b), (c) and (d), the viscosity of the prepolymer tends to be high and dispersion tends to be difficult. A method of increasing the molecular weight in water after addition to obtain an aqueous dispersion is particularly preferred.

本発明のウレタンプレポリマーを製造する際に用いられる溶媒としては、反応に不活性で水及びウレタンプレポリマーとの親和性の大きい有機溶媒が好ましい。このような溶媒としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジオキサン、テトラヒドロフラン、N−メチル−2−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、ジメチルスルホキシド、酢酸エチル等が挙げられる。
本発明においては、これらの溶媒の中でもウレタン樹脂溶解性と水分散後の脱溶媒の容易さから、比較的低沸点であるアセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン系溶媒を用いることが好ましい。
As a solvent used when producing the urethane prepolymer of the present invention, an organic solvent which is inert to the reaction and has a high affinity with water and the urethane prepolymer is preferable. Examples of such a solvent include acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, dioxane, tetrahydrofuran, N-methyl-2-pyrrolidone, dimethylformamide, dimethylacetamide, dimethyl sulfoxide, and ethyl acetate.
In the present invention, among these solvents, it is preferable to use a ketone solvent such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone and the like having a relatively low boiling point because of the solubility of the urethane resin and the ease of desolvation after water dispersion.

本発明においては更に、脱溶剤工程の効率面の観点から、水よりも沸点の低い溶媒を使用することが好ましいが、沸点が低すぎると反応温度を上げることが容易でなくウレタン化反応に時間を要することになるので、アセトンを反応溶媒として使用することは不適当であり、メチルエチルケトンを使用することが最も好ましい。   In the present invention, from the viewpoint of the efficiency of the solvent removal step, it is preferable to use a solvent having a boiling point lower than that of water. However, if the boiling point is too low, it is not easy to raise the reaction temperature, and the urethanization reaction takes time. Therefore, it is inappropriate to use acetone as a reaction solvent, and it is most preferable to use methyl ethyl ketone.

しかしながら、メチルエチルケトンを反応溶媒として使用した場合には、メチルエチルケトンの溶解度パラメーター(SP値)に由来するウレタン樹脂及び水との溶解性がアセトンよりも劣るために、ウレタンプレポリマーの水分散後の粒径が大きくなり、分散液が高粘度となるという欠点を有する。   However, when methyl ethyl ketone is used as the reaction solvent, the urethane prepolymer has a water-dispersed particle size because the solubility in urethane resin derived from the solubility parameter (SP value) of methyl ethyl ketone and water is inferior to acetone. Has a drawback that the dispersion becomes high in viscosity.

そこで、本発明においては、メチルエチルケトン溶媒中でウレタン化反応を行った後に、ウレタン樹脂と水への溶解性がメチルエチルケトンより優れたアセトンを添加して得られたプレポリマーを水に分散させることにより、小粒径でかつ低粘度である水系ポリウレタン樹脂組成物を得るのである。このように本発明においては、ウレタン化反応溶媒(以下、反応溶媒という)としてメチルエチルケトンを用い、反応後にアセトンを添加(以下、水分散溶媒という)して水分散させることによって、安定性に優れた本発明の無溶剤型水系ポリウレタン樹脂組成物を得ることができる。   Therefore, in the present invention, after performing the urethanization reaction in a methyl ethyl ketone solvent, by dispersing in water the prepolymer obtained by adding acetone, which is more soluble in urethane resin and water than methyl ethyl ketone, An aqueous polyurethane resin composition having a small particle size and low viscosity is obtained. As described above, in the present invention, methylethylketone was used as a urethanization reaction solvent (hereinafter referred to as a reaction solvent), and acetone was added after the reaction (hereinafter referred to as an aqueous dispersion solvent) to disperse in water, thereby achieving excellent stability. The solventless aqueous polyurethane resin composition of the present invention can be obtained.

反応溶媒と水分散溶媒の使用量は、通常、プレポリマーを製造するために用いられる上記原料の合計重量に対して、10〜100質量%用いられる。また、上記反応溶媒と水分散溶媒の使用割合は、質量比で70/30〜90/10(反応溶媒/水分散溶媒)であることが好ましく、75/25〜85/15質量比であることがより好ましい。(反応溶媒/水分散溶媒)比が70/30以下であると、ウレタン化反応時のプレポリマーが高粘度となるため作業性に支障をきたし、(反応溶媒/水分散溶媒)比が90/10以上(水分散溶媒が10質量比未満)では、小粒径化等の効果が少ないので好ましくない。   The amount of the reaction solvent and the aqueous dispersion solvent used is usually 10 to 100% by mass based on the total weight of the raw materials used for producing the prepolymer. Moreover, it is preferable that it is 70 / 30-90 / 10 (reaction solvent / water dispersion solvent) by mass ratio, and the usage-amount of the said reaction solvent and water dispersion solvent is 75 / 25-85 / 15 mass ratio. Is more preferable. If the (reaction solvent / water dispersion solvent) ratio is 70/30 or less, the prepolymer during the urethanization reaction has a high viscosity, which hinders workability, and the (reaction solvent / water dispersion solvent) ratio is 90/30. If it is 10 or more (the aqueous dispersion solvent is less than 10 mass ratio), the effect of reducing the particle size is small, such being undesirable.

このようにして得られる本発明の無溶剤型水系ポリウレタン樹脂組成物は、通常、樹脂固形分が5〜80質量%、好ましくは10〜70質量%となるように調整される。樹脂固形分が5質量%未満である場合には、水を多量に含有するため乾燥に長時間を要することとなり、また、樹脂固形分が80質量%を超えると高粘度となり、取扱いが困難となる傾向があるため好ましくない。   The solvent-free aqueous polyurethane resin composition of the present invention thus obtained is usually adjusted so that the resin solid content is 5 to 80% by mass, preferably 10 to 70% by mass. When the resin solid content is less than 5% by mass, it takes a long time to dry because it contains a large amount of water, and when the resin solid content exceeds 80% by mass, the viscosity becomes high and handling is difficult. This is not preferable.

本発明のウレタンプレポリマーには、架橋剤としてさらに、ポリウレタンに用いられる、公知のメラミン化合物を併用することもできる。このようなメラミン化合物としては、メラミン、モノメチロールメラミン、ジメチロールメラミン、トリメチロールメラミン、テトラメチロールメラミン、ペンタメチロールメラミン、ヘキサメチロールメラミン、メチル化メチロールメラミン、ブチル化メチロールメラミン、メラミン樹脂等が挙げられる。本発明においては特にメラミンが、水系ポリウレタン組成物の分散性に優れるため好ましい。   The urethane prepolymer of the present invention can be used in combination with a known melamine compound used for polyurethane as a crosslinking agent. Examples of such melamine compounds include melamine, monomethylol melamine, dimethylol melamine, trimethylol melamine, tetramethylol melamine, pentamethylol melamine, hexamethylol melamine, methylated methylol melamine, butylated methylol melamine, melamine resin and the like. . In the present invention, melamine is particularly preferable because it is excellent in dispersibility of the aqueous polyurethane composition.

本発明の無溶剤型水系ポリウレタン樹脂組成物は、さらに耐水性を向上させる目的で、アニオン性基(具体的にはカルボキシル基又はスルホン酸基)と反応しうる化合物を、二液硬化システムの硬化剤として使用することもできる。アニオン性基と反応しうる化合物としては、具体的には、オキサゾリン系化合物、エポキシ系化合物、カルボジイミド系化合物、アジリジン系化合物、メラミン系化合物及び亜鉛錯体等が挙げられる。本発明においてはこれらの中でも、アニオン性基と反応しやすい、オキサゾリン系化合物、エポキシ系化合物、カルボジイミド系化合物が好ましい。   The solventless water-based polyurethane resin composition of the present invention is a compound that can react with an anionic group (specifically, a carboxyl group or a sulfonic acid group) for the purpose of further improving the water resistance. It can also be used as an agent. Specific examples of the compound that can react with an anionic group include an oxazoline compound, an epoxy compound, a carbodiimide compound, an aziridine compound, a melamine compound, and a zinc complex. Among these, in the present invention, an oxazoline compound, an epoxy compound, and a carbodiimide compound that can easily react with an anionic group are preferable.

また、本発明の無溶剤型水系ポリウレタン樹脂組成物には、必要に応じて、フェノール系抗酸化剤、有機ホスファイト又はホスホナイトなどの有機リン系抗酸化剤、チオエーテル系抗酸化剤、紫外線吸収剤あるいはヒンダードアミン化合物などの光安定剤を加えることができる。   In addition, the solvent-free aqueous polyurethane resin composition of the present invention includes, as necessary, a phenolic antioxidant, an organic phosphorus antioxidant such as an organic phosphite or phosphonite, a thioether antioxidant, and an ultraviolet absorber. Alternatively, a light stabilizer such as a hindered amine compound can be added.

本発明で使用することのできる前記フェノール系抗酸化剤としては、例えば、2,6−ジ第三ブチル−p−クレゾール、2,6−ジフェニル−4−オクタデシロキシフェノール、ステアリル(3,5−ジ第三ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、ジステアリル(3,5−ジ第三ブチル−4−ヒドロキシベンジル)ホスホネート、チオジエチレンビス〔(3,5−ジ第三ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート〕、4,4’−チオビス(6−第三ブチル−m−クレゾール)、2−オクチルチオ−4,6−ジ(3,5−ジ第三ブチル−4−ヒドロキシフェノキシ)−s−トリアジン、2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−第三ブチルフェノール)、ビス〔3,3−ビス(4−ヒドロキシ−3−第三ブチルフェニル)ブチリックアシッド〕グリコールエステル、4,4’−ブチリデンビス(6−第三ブチル−m−クレゾール)、2,2’−エチリデンビス(4,6−ジ第三ブチルフェノール)、1,1,3−トリス(2−メチル−4−ヒドロキシ−5−第三ブチルフェニル)ブタン、ビス〔2−第三ブチル−4−メチル−6−(2−ヒドロキシ−3−第三ブチル−5−メチルベンジル)フェニル〕テレフタレート、1,3,5−トリス(2,6−ジメチル−3−ヒドロキシ−4−第三ブチルベンジル)イソシアヌレート、1,3,5−トリス(3,5−ジ第三ブチル−4−ヒドロキシベンジル)イソシアヌレート、1,3,5−トリス(3,5−ジ第三ブチル−4−ヒドロキシベンジル)−2,4,6−トリメチルベンゼン、1,3,5−トリス〔(3,5−ジ第三ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオニルオキシエチル〕イソシアヌレート、テトラキス〔メチレン−3−(3,5−ジ第三ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート〕メタン、2−第三ブチル−4−メチル−6−(2−アクリロイルオキシ−3−第三ブチル−5−メチルベンジル)フェノール、3,9−ビス〔1,1−ジメチル−2−ヒドロキシエチル)−2,4,8,10−テトラオキサスピロ〔5,5〕ウンデカン−ビス〔β−(3−第三ブチル−4−ヒドロキシ−5−ブチルフェニル)プロピオネート〕、トリエチレングリコールビス〔β−(3−第三ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロピオネート〕などが挙げられる。   Examples of the phenol-based antioxidant that can be used in the present invention include 2,6-ditert-butyl-p-cresol, 2,6-diphenyl-4-octadecyloxyphenol, stearyl (3,5 -Di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate, distearyl (3,5-di-tert-butyl-4-hydroxybenzyl) phosphonate, thiodiethylenebis [(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl) ) Propionate], 4,4′-thiobis (6-tert-butyl-m-cresol), 2-octylthio-4,6-di (3,5-ditert-butyl-4-hydroxyphenoxy) -s-triazine 2,2′-methylenebis (4-methyl-6-tert-butylphenol), bis [3,3-bis (4-hydroxy-3-tert-butylphenyl) Butyric acid] glycol ester, 4,4′-butylidenebis (6-tert-butyl-m-cresol), 2,2′-ethylidenebis (4,6-ditert-butylphenol), 1,1,3-tris (2-Methyl-4-hydroxy-5-tert-butylphenyl) butane, bis [2-tert-butyl-4-methyl-6- (2-hydroxy-3-tert-butyl-5-methylbenzyl) phenyl] Terephthalate, 1,3,5-tris (2,6-dimethyl-3-hydroxy-4-tert-butylbenzyl) isocyanurate, 1,3,5-tris (3,5-ditert-butyl-4-hydroxy Benzyl) isocyanurate, 1,3,5-tris (3,5-ditert-butyl-4-hydroxybenzyl) -2,4,6-trimethylbenzene, 1,3,5-tris [(3 -Di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl) propionyloxyethyl] isocyanurate, tetrakis [methylene-3- (3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate] methane, 2-tert-butyl-4 -Methyl-6- (2-acryloyloxy-3-tert-butyl-5-methylbenzyl) phenol, 3,9-bis [1,1-dimethyl-2-hydroxyethyl) -2,4,8,10- Tetraoxaspiro [5,5] undecane-bis [β- (3-tert-butyl-4-hydroxy-5-butylphenyl) propionate], triethylene glycol bis [β- (3-tert-butyl-4-hydroxy -5-methylphenyl) propionate] and the like.

本発明で使用することのできる前記有機リン系抗酸化剤としては、例えば、トリスノニルフェニルホスファイト、トリス(モノジノニルフェニル)ホスファイト、トリス(2,4−ジ第三ブチルフェニル)ホスファイト、ジ(トリデシル)ペンタエリスリトールジホスファイト、ジステアリルペンタエリスリトールジホスファイト、ビス(2,4−ジ第三ブチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、ビス(2,6−ジ第三ブチル−4−メチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、ビス(2,4,6−トリ第三ブチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、テトラ(トリデシル)イソプロピリデンジフェノールジホスファイト、テトラ(トリデシル)−4,4’−n−ブチリデンビス(2−第三ブチル−5−メチルフェノール)ジホスファイト、ヘキサ(トリデシル)−1,1,3−トリス(3−第三ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)ブタントリホスファイト、2,2’−メチレンビス(4,6−ジ第三ブチルフェニル)オクチルホスファイト、2,2’−メチレンビス(4,6−ジ第三ブチルフェニル)オクタデシルホスファイト、2,2’−メチレンビス(4,6−ジ第三ブチルフェニル)フルオロホスファイト、テトラキス(2,4−ジ第三ブチルフェニル)ビフェニレンジホスホナイト、9,10−ジヒドロ−9−オキサ−10ホスファフェナンスレン−10−オキシドなどが挙げられる。   Examples of the organophosphorus antioxidant that can be used in the present invention include trisnonylphenyl phosphite, tris (monodinonylphenyl) phosphite, and tris (2,4-ditert-butylphenyl) phosphite. , Di (tridecyl) pentaerythritol diphosphite, distearyl pentaerythritol diphosphite, bis (2,4-ditert-butylphenyl) pentaerythritol diphosphite, bis (2,6-ditert-butyl-4- Methylphenyl) pentaerythritol diphosphite, bis (2,4,6-tritert-butylphenyl) pentaerythritol diphosphite, tetra (tridecyl) isopropylidenediphenol diphosphite, tetra (tridecyl) -4,4 ′ -N-butylidenebis (2-tert-butyl-5 Methylphenol) diphosphite, hexa (tridecyl) -1,1,3-tris (3-tert-butyl-4-hydroxy-5-methylphenyl) butanetriphosphite, 2,2′-methylenebis (4,6-diter Tributylphenyl) octyl phosphite, 2,2′-methylenebis (4,6-ditert-butylphenyl) octadecyl phosphite, 2,2′-methylenebis (4,6-ditert-butylphenyl) fluorophosphite, Examples include tetrakis (2,4-ditert-butylphenyl) biphenylene diphosphonite, 9,10-dihydro-9-oxa-10 phosphaphenanthrene-10-oxide.

チオエーテル系抗酸化剤としては、例えば、チオジプロピオン酸のジラウリル、ジミリスチル、ミリスチルステアリル、ジステアリルエステルなどのジアルキルチオジプロピオネート類、ペンタエリスリトールテトラ(β−ドデシルメルカプトプロピオネート)などのポリオールのβ−アルキルメルカプトプロピオン酸エステル類などが挙げられる。   Examples of thioether-based antioxidants include dialkylthiodipropionates such as dilauryl, dimyristyl, myristylstearyl, and distearyl esters of thiodipropionic acid, and polyols such as pentaerythritol tetra (β-dodecylmercaptopropionate). β-alkyl mercaptopropionic acid esters and the like can be mentioned.

本発明で使用することのできる前記紫外線吸収剤としては、例えば、2,4−ジヒドロキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−オクトキシベンゾフェノン、5,5’−メチレンビス(2−ヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン)などの2−ヒドロキシベンゾフェノン類;2−(2−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2−ヒドロキシ−5−第三オクチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2−ヒドロキシ−3,5−ジ第三ブチルフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、2−(2−ヒドロキシ−3−第三ブチル−5−メチルフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、2−(2−ヒドロキシ−3,5−ジクミルフェニル)ベンゾトリアゾール、2,2’−メチレンビス(4−第三オクチル−6−ベンゾトリアゾリル)フェノール、2−(2−ヒドロキシ−3−第三ブチル−5−カルボキシフェニル)ベンゾトリアゾールのポリエチレングリコールエステルなどの2−(2−ヒドロキシフェニル)ベンゾトリアゾール類;フェニルサリシレート、レゾルシノールモノベンゾエート、2,4−ジ第三ブチルフェニル−3,5−ジ第三ブチル−4−ヒドロキシベンゾエート、ヘキサデシル−3,5−ジ第三ブチル−4−ヒドロキシベンゾエートなどのベンゾエート類;2−エチル−2’−エトキシオキザニリド、2−エトキシ−4’−ドデシルオキザニリドなどの置換オキザニリド類;エチル−α−シアノ−β,β−ジフェニルアクリレート、メチル−2−シアノ−3−メチル−3−(p−メトキシフェニル)アクリレートなどのシアノアクリレート類などが挙げられる。   Examples of the ultraviolet absorber that can be used in the present invention include 2,4-dihydroxybenzophenone, 2-hydroxy-4-methoxybenzophenone, 2-hydroxy-4-octoxybenzophenone, 5,5′-methylenebis ( 2-hydroxybenzophenones such as 2-hydroxy-4-methoxybenzophenone); 2- (2-hydroxy-5-methylphenyl) benzotriazole, 2- (2-hydroxy-5-tert-octylphenyl) benzotriazole, 2 -(2-hydroxy-3,5-ditert-butylphenyl) -5-chlorobenzotriazole, 2- (2-hydroxy-3-tert-butyl-5-methylphenyl) -5-chlorobenzotriazole, 2- (2-hydroxy-3,5-dicumylphenyl) benzotriazole, , 2′-methylenebis (4-tert-octyl-6-benzotriazolyl) phenol, 2- (2-hydroxy-3-tert-butyl-5-carboxyphenyl) benzotriazole polyethylene glycol ester and the like 2- ( 2-hydroxyphenyl) benzotriazoles; phenyl salicylate, resorcinol monobenzoate, 2,4-ditert-butylphenyl-3,5-ditert-butyl-4-hydroxybenzoate, hexadecyl-3,5-ditert-butyl Benzoates such as -4-hydroxybenzoate; substituted oxanilides such as 2-ethyl-2'-ethoxyoxanilide and 2-ethoxy-4'-dodecyloxanilide; ethyl-α-cyano-β, β-diphenyl Acrylate, methyl-2-cyano-3-methyl-3- (p-me Kishifeniru) acrylate and the like cyanoacrylates such as.

本発明で使用することのできる前記ヒンダードアミン化合物などの光安定剤としては、例えば、2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジルステアレート、1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジルステアレート、2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジルベンゾエート、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)セバケート、ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)セバケート、テトラキス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)ブタンテトラカルボキシレート、テトラキス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)ブタンテトラカルボキシレート、ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)・ジ(トリデシル)−1,2,3,4−ブタンテトラカルボキシレート、ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)−2−ブチル−2−(3,5−ジ第三ブチル−4−ヒドロキシベンジル)マロネート、1−(2−ヒドロキシエチル)−2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジノール/コハク酸ジエチル重縮合物、1,6−ビス(2,2,6,6−テトラエチル−4−ピペリジルアミノ)ヘキサン/ジブロモエタン重縮合物、1,6−ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジルアミノ)ヘキサン/2,4−ジクロロ−6−モルホリノ−s−トリアジン重縮合物、1,6−ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジルアミノ)ヘキサン/2,4−ジクロロ−6−第三オクチルアミノ−s−トリアジン重縮合物、1,5,8,12−テトラキス〔2,4−ビス(N−ブチル−N−(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)アミノ)−s−トリアジン−6−イル〕−1,5,8,12−テトラアザドデカン、1,5,8,12−テトラキス〔2,4−ビス(N−ブチル−N−(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)アミノ)−s−トリアジン−6−イル〕−1,5,8,12−テトラアザドデカン、1,6,11−トリス〔2,4−ビス(N−ブチル−N−(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)アミノ)−s−トリアジン−6−イルアミノ〕ウンデカン、1,6,11−トリス〔2,4−ビス(N−ブチル−N−(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)アミノ)−s−トリアジン−6−イルアミノ〕ウンデカンなどのヒンダードアミン化合物が挙げられる。   Examples of the light stabilizer such as the hindered amine compound that can be used in the present invention include 2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl stearate, 1,2,2,6,6-pentamethyl- 4-piperidyl stearate, 2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidylbenzoate, bis (2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl) sebacate, bis (1,2,2,6 , 6-Pentamethyl-4-piperidyl) sebacate, tetrakis (2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl) butanetetracarboxylate, tetrakis (1,2,2,6,6-pentamethyl-4-piperidyl) ) Butanetetracarboxylate, bis (1,2,2,6,6-pentamethyl-4-piperidyl) .di (tridecyl) -1,2,3,4 Butanetetracarboxylate, bis (1,2,2,6,6-pentamethyl-4-piperidyl) -2-butyl-2- (3,5-ditert-butyl-4-hydroxybenzyl) malonate, 1- ( 2-hydroxyethyl) -2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidinol / diethyl succinate polycondensate, 1,6-bis (2,2,6,6-tetraethyl-4-piperidylamino) hexane / Dibromoethane polycondensate, 1,6-bis (2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidylamino) hexane / 2,4-dichloro-6-morpholino-s-triazine polycondensate, 1, 6-bis (2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidylamino) hexane / 2,4-dichloro-6-tert-octylamino-s-triazine polycondensate, 1,5,8,12- Trakis [2,4-bis (N-butyl-N- (2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl) amino) -s-triazin-6-yl] -1,5,8,12- Tetraazadodecane, 1,5,8,12-tetrakis [2,4-bis (N-butyl-N- (1,2,2,6,6-pentamethyl-4-piperidyl) amino) -s-triazine- 6-yl] -1,5,8,12-tetraazadodecane, 1,6,11-tris [2,4-bis (N-butyl-N- (2,2,6,6-tetramethyl-4 -Piperidyl) amino) -s-triazin-6-ylamino] undecane, 1,6,11-tris [2,4-bis (N-butyl-N- (1,2,2,6,6-pentamethyl-4) -Piperidyl) amino) -s-triazin-6-ylamino] undecane, etc. Hindered amine compounds.

本発明の無溶剤型水系ポリウレタン樹脂組成物には、目的に応じて、着色剤、ワックス類、防腐剤、消泡剤、可塑剤、フィラー、溶剤、造膜助剤、分散剤、増粘剤、香料等の、慣用される添加物を加えることもできる。   The solventless aqueous polyurethane resin composition of the present invention includes a colorant, a wax, a preservative, an antifoaming agent, a plasticizer, a filler, a solvent, a film-forming aid, a dispersant, and a thickener depending on the purpose. Conventional additives such as fragrances can also be added.

また、本発明の無溶剤型水系ポリウレタン樹脂組成物は、他の水系樹脂エマルジョン、例えば、ポリ酢酸ビニル、エチレン酢酸ビニル共重合体、アクリル樹脂等の合成樹脂エマルジョン天然ゴム、SBR、NBR等のゴムラテックスとの相溶性が良好であるので、これらの改質剤としても有用である。   The solvent-free water-based polyurethane resin composition of the present invention can be used for other water-based resin emulsions, for example, synthetic resin emulsion natural rubber such as polyvinyl acetate, ethylene vinyl acetate copolymer, acrylic resin, rubber such as SBR, NBR, etc. Since compatibility with latex is good, it is also useful as these modifiers.

以下、実施例によって本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によって何ら制限を受けるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not restrict | limited at all by these Examples.

〔実施例1−1〕
<プレポリマー1の合成>
水酸基含有化合物(A1)ポリオールとして前記化合物No.5を350g(0.79eq)、ポリオール(A2)成分としてネオペンチルグリコール(以下、NPGという)200g(3.85eq)、ポリオール(A3)成分として平均分子量1000のNPGとAA(アジピン酸)系ポリエステルポリオール((株)ADEKA製、製品名アデカニューエースY9−10)350g(0.70eq)、アニオン性基含有ポリオール(A4)としてジメチロールプロピオン酸(以下、DMPAという)を100g(1.49eq)、芳香族イソシアネート(B1)成分としてトリレンジイソシアネート(日本ポリウレタン工業(株)製、製品名T−80:以下、TDIという)を535g(6.15eq)(NCO/OH当量比=0.90)、反応溶媒としてメチルエチルケトン(以下、MEKという)941gを混合し、窒素導入下の80〜85℃で、NCO基がなくなるまで3時間反応させてプレポリマー1を得た。
[Example 1-1]
<Synthesis of Prepolymer 1>
350 g (0.79 eq) of Compound No. 5 as the hydroxyl group-containing compound (A1) polyol, 200 g (3.85 eq) of neopentyl glycol (hereinafter referred to as NPG) as the polyol (A2) component, and average as the polyol (A3) component NPG having a molecular weight of 1000 and AA (adipic acid) polyester polyol (manufactured by ADEKA, product name Adeka New Ace Y9-10) 350 g (0.70 eq), dimethylolpropionic acid (A4) as an anionic group-containing polyol (A4) Hereinafter, DMPA) is 100 g (1.49 eq), and aromatic diisocyanate (B1) component is tolylene diisocyanate (manufactured by Nippon Polyurethane Industry Co., Ltd., product name T-80: hereinafter referred to as TDI) 535 g (6.15 eq). ) (NCO / OH equivalent ratio = 0.90), methyl ethyl as the reaction solvent Ketone (hereinafter, referred to as MEK) were mixed 941 g, at 80-85 ° C. under a nitrogen inlet, to obtain a prepolymer 1 was reacted for 3 hours until the NCO group disappeared.

<プレポリマー2の合成>
上記で得られたプレポリマー1を50℃に冷却し、窒素導入下で脂肪族及び/又は脂環式イソシアネート(B2)成分として、イソホロンジイソシアネート(以下、IPDIという)212g(1.91eq:NCO/OH当量比=2.80)を添加し、窒素導入下の80〜85℃で、設計したNCO含有量になるまで2.5時間反応させ、プレポリマー2を得た。
<Synthesis of Prepolymer 2>
The prepolymer 1 obtained above is cooled to 50 ° C., and 212 g (1.91 eq: NCO / N) of isophorone diisocyanate (hereinafter referred to as IPDI) is used as an aliphatic and / or alicyclic isocyanate (B2) component under nitrogen introduction. OH equivalent ratio = 2.80) was added, and the mixture was reacted at 80 to 85 ° C. under nitrogen introduction for 2.5 hours until the designed NCO content was reached, thereby obtaining Prepolymer 2.

<プレポリマー3の調製>
上記で得られたプレポリマー2を55℃に設定し、窒素導入下で分散溶媒としてアセトン224g、アニオン性基の中和剤としてトリエチルアミン(以下、TEAという)68.0g(0.67eq:プレポリマー2のアニオン基に対し0.9eq)、オクチックスマンガン(Mn8%)1.7g(0.0025mol)を添加し、55〜65℃で20分間攪拌してプレポリマー3を調製した。
<Preparation of prepolymer 3>
The prepolymer 2 obtained above was set at 55 ° C., and under nitrogen introduction, 224 g of acetone as a dispersion solvent and 68.0 g (0.67 eq: prepolymer) of triethylamine (hereinafter referred to as TEA) as a neutralizing agent for anionic groups 0.9 eq) with respect to 2 anionic groups, 1.7 g (0.0025 mol) of octix manganese (Mn8%) were added, and the mixture was stirred at 55 to 65 ° C. for 20 minutes to prepare Prepolymer 3.

<ポリウレタン樹脂エマルションの調製>
60℃に設定した上記ウレタンプレポリマー3成分1000gを、35℃の脱イオン水1333g(脱溶媒後の固形分が30.0%となる量)中に攪拌混合しながら15分かけて加え、35〜40℃で20分間熟成させた。次いで鎖伸長剤(C)成分としてエチレンジアミン(以下EDAという)7.9g(0.26eq:プレポリマー2の残存NCO基に対し0.6eq)を反応させて高分子量化した後、35〜40℃にて30分間熟成させた。次に、40〜45℃/8kPaの条件にて3〜4時間脱溶剤を行い、水系ポリウレタン樹脂組成物を得た。残存溶媒量をGC(ガスクロマトグラフィー分析)によって定量を行い、各溶媒のピークが検出されないことを確認した。尚、上記のeq表記は当量を意味し、それぞれ水酸基、イソシアネート基、アミン基等の当量数を表す。
<Preparation of polyurethane resin emulsion>
1000 g of the above three urethane prepolymer components set at 60 ° C. were added to 1333 g of deionized water at 35 ° C. (amount of solid content after desolvation of 30.0%) over 15 minutes while stirring and mixing. Aging at ˜40 ° C. for 20 minutes. Next, 7.9 g of ethylenediamine (hereinafter referred to as EDA) (0.26 eq: 0.6 eq with respect to the remaining NCO group of the prepolymer 2) was reacted as a chain extender (C) component to increase the molecular weight, and then 35 to 40 ° C. For 30 minutes. Next, the solvent was removed under conditions of 40 to 45 ° C./8 kPa for 3 to 4 hours to obtain an aqueous polyurethane resin composition. The residual solvent amount was quantified by GC (gas chromatography analysis), and it was confirmed that no peak of each solvent was detected. In addition, said eq notation means an equivalent and represents the number of equivalents, such as a hydroxyl group, an isocyanate group, and an amine group, respectively.

〔実施例1−2〜1−13〕
〔表1〕記載の配合の通り、NCO/OH当量比及びプレポリマー固形分を一定にして、(A1)〜(A4)成分組成比を変えたこと以外は、上記実施例1−1と同様の方法により水系ポリウレタン樹脂を調製した。得られた水系ポリウレタン樹脂組成物を用いて下記試験を行った。それらの結果を下記〔表1〕及び〔表2〕にあわせて示す。
[Examples 1-2 to 1-13]
[Table 1] As described in Example 1-1, except that the NCO / OH equivalent ratio and the prepolymer solid content were kept constant and the composition ratios of components (A1) to (A4) were changed. An aqueous polyurethane resin was prepared by the method described above. The following test was done using the obtained water-based polyurethane resin composition. The results are shown in the following [Table 1] and [Table 2].

〔実施例1−14〕
〔表2〕記載の配合の通り、鎖伸長剤(C)成分としてEDAで反応させた後、プレポリマー2の残存NCO基に対しアジピン酸ジヒドラジド(以下、ADHという)0.3eq(11.3g:0.13eq)を併用し、実施例1−1と同様の方法により水系ポリウレタン樹脂を調整した。得られた水系ポリウレタン樹脂組成物を用いて下記試験を行った。それらの結果を下記〔表2〕にあわせて示す。
[Example 1-14]
As shown in [Table 2], after reacting with EDA as a chain extender (C) component, adipic acid dihydrazide (hereinafter referred to as ADH) 0.3 eq (11.3 g) with respect to the remaining NCO groups of prepolymer 2 : 0.13 eq) was used together to prepare an aqueous polyurethane resin by the same method as in Example 1-1. The following test was done using the obtained water-based polyurethane resin composition. The results are shown in the following [Table 2].

〔実施例2−1〜2−2〕
〔表3〕記載の配合の通り、脂肪族及び/又は脂環式イソシアネート成分(B2)を、それぞれ4−4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(H12MDI)、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)に変えたこと以外(NCO/OH当量比及びプレポリマー固形分は一定)は、上記実施例1−1と同様の方法によって水系ポリウレタン樹脂を調製した。得られた水系ポリウレタン樹脂組成物を用いて下記試験を行った。それらの結果を下記〔表3〕にあわせて示す。
[Examples 2-1 to 2-2]
As shown in Table 3, the aliphatic and / or alicyclic isocyanate component (B2) was changed to 4-4′-dicyclohexylmethane diisocyanate (H 12 MDI) and hexamethylene diisocyanate (HDI), respectively. Except for the above (the NCO / OH equivalent ratio and the prepolymer solid content are constant), an aqueous polyurethane resin was prepared by the same method as in Example 1-1. The following test was done using the obtained water-based polyurethane resin composition. The results are also shown in the following [Table 3].

〔実施例2−3〕
〔表3〕記載の配合の通り、芳香族イソシアネート成分(B1)と脂肪族及び/又は脂環式イソシアネート成分(B2)のNCO/OH当量比を変えた[(B1)NCO/OH当量比0.70,(B2)NCO/OH当量比1.50]こと以外(プレポリマー固形分は一定)は、上記実施例1−1と同様の方法によって水系ポリウレタン樹脂を調製した。得られた水系ポリウレタン樹脂組成物を用いて下記試験を行なった。その結果を下記〔表3〕にあわせて示す。
[Example 2-3]
As shown in [Table 3], the NCO / OH equivalent ratio of the aromatic isocyanate component (B1) and the aliphatic and / or alicyclic isocyanate component (B2) was changed [(B1) NCO / OH equivalent ratio 0. .70, (B2) NCO / OH equivalent ratio 1.50] (prepolymer solid content is constant), an aqueous polyurethane resin was prepared in the same manner as in Example 1-1. The following test was done using the obtained water-based polyurethane resin composition. The results are also shown in [Table 3] below.

〔比較例1−1〜1−8〕
〔表4〕記載の配合の通り、(A1)〜(A4)成分組成比を変えたこと以外(NCO/OH当量比及びプレポリマー固形分は一定)は、上記実施例1−1と同様の方法によって水系ポリウレタン樹脂を調製した。得られた水系ポリウレタン樹脂組成物を用いて下記試験を行った。それらの結果を下記〔表4〕にあわせて示す。
[Comparative Examples 1-1 to 1-8]
[Table 4] As described in the formulation, (A1) to (A4) Except for changing the component composition ratio (the NCO / OH equivalent ratio and the prepolymer solid content are constant), the same as in Example 1-1 above An aqueous polyurethane resin was prepared by the method. The following test was done using the obtained water-based polyurethane resin composition. The results are also shown in the following [Table 4].

〔比較例2−1、2−2〕
〔表5〕記載の配合の通り、(B)成分を変更したこと以外(NCO/OH当量比及びプレポリマー固形分は一定)は、上記実施例1−1と同様の方法によって水系ポリウレタン樹脂を調製した。得られた水系ポリウレタン樹脂組成物を用いて下記試験を行った。それらの結果を下記〔表5〕にあわせて示す。
[Comparative Examples 2-1 and 2-2]
As shown in [Table 5], except for changing the component (B) (the NCO / OH equivalent ratio and the prepolymer solid content are constant), the aqueous polyurethane resin was prepared in the same manner as in Example 1-1. Prepared. The following test was done using the obtained water-based polyurethane resin composition. The results are shown in the following [Table 5].

〔比較例3−1〜3−3〕
〔表6〕記載の配合の通り、溶媒を変更したこと以外は、上記実施例1−1と同様の方法によって水系ポリウレタン樹脂を調製した。得られた水系ポリウレタン樹脂組成物を用いて下記試験を行った。それらの結果を下記〔表6〕にあわせて示す。
[Comparative Examples 3-1 to 3-3]
[Table 6] A water-based polyurethane resin was prepared in the same manner as in Example 1-1 except that the solvent was changed as described in the formulation. The following test was done using the obtained water-based polyurethane resin composition. The results are shown in the following [Table 6].

〔性状値〕
<粘度>
BM型粘度計にて測定した。(単位:mPa・s/25℃)
<pH>
pH計を用いて測定した。(at25℃)
<NV(固形分)>
水系ウレタン樹脂約2gをアルミ皿に精秤し、150℃で2時間揮発分を取り除いた後、残存分を精秤して固形分を計算した(単位:%)。
<粒径>
レーザー回折式粒度分布測定装置(島津製作所製、SALAD−2000)を用いて平均粒径を測定した(単位:nm)。
[Property value]
<Viscosity>
Measured with a BM viscometer. (Unit: mPa · s / 25 ° C)
<PH>
Measured using a pH meter. (At 25 ° C)
<NV (solid content)>
About 2 g of water-based urethane resin was precisely weighed on an aluminum dish, and after removing volatile matter at 150 ° C. for 2 hours, the remaining amount was precisely weighed to calculate the solid content (unit:%).
<Particle size>
The average particle size was measured (unit: nm) using a laser diffraction particle size distribution analyzer (SALAD-2000, manufactured by Shimadzu Corporation).

〔評価〕
<試験塗膜の作製>
ガラス板上に評価用ポリウレタン樹脂組成物をバーコーターを用いて、膜厚が100μmとなるように塗布した後、25℃で24時間乾燥し、試験塗膜を作製した。
<耐水性>
上記試験塗膜片を水に24時間浸漬し、耐水白化状態を目視観察した。全く変化無かったものを◎、ごく少ない白化のものを○、白化したもの(透明性のあるもの)を△、白化(白濁)の大きいものを×で示した。
<耐エタノール性>
上記試験塗膜面に、カナキン3号の摩擦布を使用して、500gの荷重をかけて10往復のエタノールラビングを行い、外観を目視評価した。
全く外観変化のないものを◎、僅かに艶引け等の変化を起こしたものを○、表面ベトツキがあるものを△、50%以上の溶解又は剥離したものを×で示した。
[Evaluation]
<Preparation of test coating film>
A polyurethane resin composition for evaluation was applied on a glass plate using a bar coater so that the film thickness was 100 μm, and then dried at 25 ° C. for 24 hours to prepare a test coating film.
<Water resistance>
The test coating piece was immersed in water for 24 hours, and the water-whitening state was visually observed. Those that did not change at all were marked with ◎, those with very little whitening were marked with ○, those that were whitened (transparent) were marked with Δ, and those that were whitened (white turbidity) were marked with ×.
<Ethanol resistance>
Using the Kanakin No. 3 friction cloth, the test coating film surface was subjected to 10 reciprocating ethanol rubbing with a load of 500 g, and the appearance was visually evaluated.
The case where there was no change in appearance was indicated by ◎, the case where slight gloss change or the like was caused was indicated by ◯, the case having surface stickiness was indicated by Δ, and the case where 50% or more was dissolved or peeled was indicated by ×.

<耐アルカリ性>
上記試験塗膜片を、5%NaOH水溶液に30分間浸漬し、塗膜状態を目視評価した。全く外観変化のないものを◎、僅かに表面の変色があるものを○、表面に僅かにベトツキがあるものを△、表面が溶解したものを×で示した。
<乾燥性(指触乾燥)>
ガラス板上に評価用水系ポリウレタン樹脂組成物を、バーコーターを用いて膜厚が100μmとなるように塗布した後、25℃、相対湿度75%の恒温恒湿室中において、指で触っても塗膜が指に付かなくなるまでの時間(指触乾燥時間)を測定した。
<鉛筆硬度>
上記試験塗膜に対し、JIS K 5600に従い鉛筆硬度を測定した。
<Alkali resistance>
The test coating piece was immersed in a 5% NaOH aqueous solution for 30 minutes, and the coating state was visually evaluated. A sample having no change in appearance was indicated by ◎, a sample having a slight discoloration on the surface, a symbol Δ indicating a slight stickiness on the surface, and a symbol X indicating that the surface was dissolved.
<Drying property (touch drying)>
After applying the water-based polyurethane resin composition for evaluation on a glass plate so that the film thickness becomes 100 μm using a bar coater, it can be touched with a finger in a constant temperature and humidity chamber at 25 ° C. and a relative humidity of 75%. The time until the coating film did not stick to the finger (drying time for finger touch) was measured.
<Pencil hardness>
The pencil hardness was measured according to JIS K 5600 with respect to the test coating film.

※表中、配合の数値は、質量(g)を示す。 * In the table, the numerical value of the composition indicates mass (g).

〔A2成分〕
NPG:ネオペンチルグリコール
TMP:トリメチロールプロパン
〔A3成分〕
Y9−10:NPG+AA、MW:1000((株)ADEKA製)
Y9−20:NPG+AA、Mw:2000((株)ADEKA製)
F1212−5:1,6−HD(1,6−ヘキサンジオール)+AA/iPA(イソフタル酸)、Mw:2000((株)ADEKA製)
PTG2000SN:PTMEG(ポリテトラメチレンエーテルグリコール)系ジオール、Mw:2000(保土ヶ谷化学(株)製)
〔A4成分〕
DMPA:ジメチロールプロピオン酸
DMBA:ジメチロールブタン酸
[A2 component]
NPG: Neopentyl glycol TMP: Trimethylolpropane [A3 component]
Y9-10: NPG + AA, MW: 1000 (manufactured by ADEKA)
Y9-20: NPG + AA, Mw: 2000 (manufactured by ADEKA)
F1212-5: 1,6-HD (1,6-hexanediol) + AA / iPA (isophthalic acid), Mw: 2000 (manufactured by ADEKA)
PTG2000SN: PTMEG (polytetramethylene ether glycol) diol, Mw: 2000 (manufactured by Hodogaya Chemical Co., Ltd.)
[A4 component]
DMPA: dimethylolpropionic acid DMBA: dimethylolbutanoic acid

〔B1成分〕
TDI:トリレンジイソシアネート
〔B2成分〕
IPDI:イソホロンジイソシアネート
12MDI;4−4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート
HDI;ヘキサメチレンジイソシアネート
〔溶剤〕 MEK:メチルエチルケトン
[B1 component]
TDI: Tolylene diisocyanate [B2 component]
IPDI: isophorone diisocyanate H 12 MDI; 4-4′-dicyclohexylmethane diisocyanate HDI; hexamethylene diisocyanate [solvent] MEK: methyl ethyl ketone

※表中、配合の数値は、質量(g)を示す。
*1;〔(C)成分〕E:EDA(エチレンジアミン)、A:ADH(アジピン酸ジヒドラジド)
* In the table, the numerical value of the composition indicates mass (g).
* 1; [Component (C)] E: EDA (ethylenediamine), A: ADH (adipic acid dihydrazide)

※表中、配合の数値は、質量(g)を示す。 * In the table, the numerical value of the composition indicates mass (g).

※表中、配合の数値は、質量(g)を示す。
*1;水分散不可:親水性不足のため分散せず
*2;水分散不可:プレポリマー高粘度のため、水分散困難
*3;評価不可:塗膜乾燥時ワレを生じて塗膜試験片得られず評価不可
* In the table, the numerical value of the composition indicates mass (g).
* 1; Water dispersible: Not dispersed due to lack of hydrophilicity
* 2: Water dispersion impossible: Prepolymer high viscosity makes water dispersion difficult
* 3; Evaluation not possible: Evaluation is not possible because a coating film test piece cannot be obtained due to cracking when the coating film dries.

※1:表中、配合の数値は、質量(g)を示す。
※2:表中(B)成分の数値は、前記プレポリマー1とプレポリマー2の合成に用いた量を分けて記した。
* 1: In the table, the numerical value of the composition indicates mass (g).
* 2: In the table, the numerical value of component (B) is shown separately for the amounts used for the synthesis of prepolymer 1 and prepolymer 2.

※表中、配合の数値は、質量(g)を示す。
〔溶剤〕NMP:N−メチル−2−ピロリドン
* In the table, the numerical value of the composition indicates mass (g).
[Solvent] NMP: N-methyl-2-pyrrolidone

以上の結果より、本発明の組成及び製造方法のみにおいて、性状及び評価の優れた塗料組成物が得られることが明らかである。   From the above results, it is apparent that a coating composition having excellent properties and evaluation can be obtained only by the composition and the production method of the present invention.

本発明は、塗膜のバリア性(耐水性、耐溶剤(アルコール)性及び耐アルカリ性)並びに常温乾燥性に優れた無溶剤型水系ポリウレタン樹脂組成物、及び製造適正に優れた該組成物の製造方法を提供することができる。   The present invention relates to a solvent-free aqueous polyurethane resin composition excellent in barrier properties (water resistance, solvent resistance (alcohol) resistance and alkali resistance) of coating film and room temperature drying property, and production of the composition excellent in production suitability. A method can be provided.

Claims (7)

ポリオール成分(A)とイソシアネート成分(B)をメチルエチルケトン溶媒中で反応させて、末端が脂肪族又は脂環式イソシアネートとしたウレタンプレポリマーを調製し、これをアセトン溶媒で希釈した後水に分散し、次いで脱溶媒してなる無溶剤型水系ポリウレタン樹脂組成物であって、前記ポリオール成分(A)が、1分子中にエポキシ基を1〜3個有するエポキシ化合物(a1)に、亜麻仁油、紅花油、ケシ油、桐油、胡桃油、大豆油及び菜種油及びこれらの変性油から選択される少なくとも1種の不飽和カルボン酸(a2)を反応させてなる水酸基含有化合物(A1)、水酸基数が2又は3で数平均分子量が500未満のポリオール(A2)、水酸基数が2〜3の正数で数平均分子量が500〜5000のポリオール(A3)、及びアニオン性基含有ポリオール(A4)を必須成分とするポリオール成分であり、前記イソシアネート成分(B)が、芳香族イソシアネート(B1)並びに脂肪族及び/又は脂環式イソシアネート(B2)を必須とするイソシアネート成分であると共に、前記ポリオール成分(A)中の各成分の割合が、(A1)5.0〜65.0質量%、(A2)0.5〜35.0質量%、(A3)10.0〜80.0質量%、(A4)1.0〜25.0質量%の範囲内であることを特徴とする、無溶剤型水系ポリウレタン樹脂組成物。 The polyol component (A) and the isocyanate component (B) are reacted in a methyl ethyl ketone solvent to prepare a urethane prepolymer having a terminal aliphatic or alicyclic isocyanate, which is diluted with an acetone solvent and then dispersed in water. Then, a solvent-free aqueous polyurethane resin composition obtained by removing the solvent, wherein the polyol component (A) is added to an epoxy compound (a1) having 1 to 3 epoxy groups in one molecule, linseed oil, safflower oil, poppy seed oil, tung oil, walnut oil, soybean oil and rapeseed Abura及 beauty hydroxyl group-containing compound obtained by reacting at least one unsaturated carboxylic acid selected from these modified oils (a2) (A1), the number of hydroxyl groups 2 Or a polyol (A2) having a number average molecular weight of less than 500 in 3, a positive number having a hydroxyl number of 2 to 3 and a number average molecular weight of 500 to 5000 (A3), and Isocyanate having an anionic group-containing polyol (A4) as an essential component, and the isocyanate component (B) having an aromatic isocyanate (B1) and an aliphatic and / or alicyclic isocyanate (B2) as essential components The ratio of each component in the polyol component (A) is (A1) 5.0 to 65.0 mass%, (A2) 0.5 to 35.0 mass%, and (A3) 10. A solvent-free aqueous polyurethane resin composition characterized by being in the range of 0 to 80.0% by mass and (A4) 1.0 to 25.0% by mass. 前記芳香族イソシアネート(B1)がトリレンジイソシアネートである、請求項1に記載された無溶剤型水系ポリウレタン樹脂組成物。   The solvent-free aqueous polyurethane resin composition according to claim 1, wherein the aromatic isocyanate (B1) is tolylene diisocyanate. 前記脂肪族及び/又は脂環式イソシアネート(B2)が、イソホロンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート及び4−4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネートの群から選ばれる少なくとも1種である、請求項1又は2に記載された無溶剤型水系ポリウレタン樹脂組成物。   The aliphatic and / or alicyclic isocyanate (B2) is at least one selected from the group consisting of isophorone diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, and 4-4'-dicyclohexylmethane diisocyanate. Solvent-free aqueous polyurethane resin composition. 前記1分子中にエポキシ基を1〜3個有するエポキシ化合物(a1)が、ビスフェノールA及び/又はビスフェノールFのジグリシジルエーテルである、請求項1〜3のいずれかに記載された無溶剤型水系ポリウレタン樹脂組成物。   The solventless aqueous system according to any one of claims 1 to 3, wherein the epoxy compound (a1) having 1 to 3 epoxy groups in one molecule is diglycidyl ether of bisphenol A and / or bisphenol F. Polyurethane resin composition. 前記アニオン性基含有ポリオール(A4)が、ジメチロールプロピオン酸及び/又はジメチロールブタン酸である、請求項1〜4のいずれかに記載された無溶剤型水系ポリウレタン樹脂組成物。   The solvent-free aqueous polyurethane resin composition according to any one of claims 1 to 4, wherein the anionic group-containing polyol (A4) is dimethylolpropionic acid and / or dimethylolbutanoic acid. 請求項1〜5のいずれかに記載された無溶剤型水系ポリウレタン樹脂を、さらに鎖伸長剤(C)を用いて高分子量化させてなる無溶剤型水系ポリウレタン樹脂組成物。   A solventless aqueous polyurethane resin composition obtained by further increasing the molecular weight of the solventless aqueous polyurethane resin according to any one of claims 1 to 5 using a chain extender (C). 1分子中にエポキシ基を1〜3個有するエポキシ化合物(a1)に、亜麻仁油、紅花油、ケシ油、桐油、胡桃油、大豆油及び菜種油及びこれらの変性油から選択される少なくとも1種の不飽和カルボン酸(a2)を反応させてなる水酸基含有化合物(A1)、水酸基数が2又は3で数平均分子量が500未満のポリオール(A2)、水酸基数が2〜3の正数で数平均分子量が500〜5000のポリオール(A3)及びアニオン性基含有ポリオール(A4)を必須成分とするポリオール成分(A)を、前記各成分の割合が、(A1)5.0〜65.0質量%、(A2)0.5〜35.0質量%、(A3)10.0〜80.0質量%、及び(A4)1.0〜25.0質量%の範囲内となるように使用し、芳香族イソシアネート(B1)並びに脂肪族及び/又は脂環式イソシアネート(B2)を必須とするイソシアネート成分(B)とメチルエチルケトン溶媒中で反応させて、末端を脂肪族又は脂環式イソシアネートとしたウレタンプレポリマーを調製し、更にアセトン溶媒にて希釈した後に水分散せしめ、次いで脱溶媒することを特徴とする無溶剤型水系ポリウレタン樹脂の製造方法。 The epoxy compound having one to three epoxy groups in one molecule (a1), linseed oil, safflower oil, poppy oil, tung oil, walnut oil, at least one selected from soybean oil and rapeseed Abura及 beauty these modified oils Hydroxyl group-containing compound (A1) obtained by reacting an unsaturated carboxylic acid (a2), a polyol (A2) having 2 or 3 hydroxyl groups and a number average molecular weight of less than 500, a positive number number average of 2 to 3 hydroxyl groups A polyol component (A) having a molecular weight of 500 to 5000 as an essential component, and a polyol component (A) having an anionic group-containing polyol (A4), the proportion of each component is (A1) 5.0 to 65.0% by mass. , (A2) 0.5-35.0% by mass, (A3) 10.0-80.0% by mass, and (A4) 1.0-25.0% by mass, Aromatic isocyanate (B1) and fat And / or an isocyanate component (B) containing alicyclic isocyanate (B2) as an essential component in a methyl ethyl ketone solvent to prepare a urethane prepolymer having a terminal aliphatic or alicyclic isocyanate, and further using an acetone solvent. A method for producing a solvent-free aqueous polyurethane resin, wherein the solvent is dispersed after water dilution and then the solvent is removed.
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