JP5234477B2 - 架橋方法、樹脂組成物及びその製造方法、コーティング剤組成物、塗料組成物、印刷インキ用バインダー、接着剤組成物、樹脂組成物の架橋物並びに架橋剤 - Google Patents

架橋方法、樹脂組成物及びその製造方法、コーティング剤組成物、塗料組成物、印刷インキ用バインダー、接着剤組成物、樹脂組成物の架橋物並びに架橋剤 Download PDF

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Description

本発明は、架橋方法、樹脂組成物及びその製造方法、並びに当該樹脂組成物を含有するコーティング剤組成物、塗料組成物、印刷インキ用バインダー及び接着剤組成物、当該樹脂組成物の架橋物及び架橋剤に関する。
近年、環境問題に対する関心が高まる中、環境負荷の低減された各種材料が求められている。環境負荷を低減するために、従来良溶媒として用いられていたトルエン、キシレン等の環境負荷の大きな溶剤から環境負荷の小さなメチルエチルケトンやアルコール類等の溶剤に置換する方法や有機溶剤系で用いられていた樹脂溶液を水系化(エマルジョン化、水性化など)させる方法が採用されている。
しかし、溶剤を変更する場合には、溶剤の溶解性の点から、樹脂の析出、沈降などの問題が生じ、また、樹脂をエマルジョン化する場合には、乳化剤を使用するとの理由から、また樹脂を水性化する場合には、使用できる樹脂種が限定される等の理由から、いずれの場合にも耐水性や耐溶剤性の点で限界があった。
耐水性や耐溶剤性を向上させるため、カルボキシル基含有水性樹脂に、メラミン系、エポキシ系、アジリジン系、カルボジイミド系、オキサゾリン系、ヒドラジド系等の架橋剤を配合する検討が行われている。(例えば、特許文献1〜3参照)
しかし、使用架橋剤の毒性の点で問題となるものがあるうえ、前記架橋剤をカルボキシル基含有水性樹脂と配合しておくと、反応が進行する(保存安定性の点で問題)ため、使用直前に架橋剤を添加するしかなく、作業性の点で問題があった。
特開平7−330849号公報 特開平11−196722号公報 特開2000−191881号公報
本発明は、溶剤として水を用いた場合やトルエン等の芳香族系有機溶媒と比較して溶解性が低いケトン系溶剤やアルコール系溶剤を用いた場合であっても保存安定性に優れ、被覆後に室温で架橋でき、かつ基材への耐食性、耐溶剤性などに優れる硬化塗膜を形成し得る樹脂組成物を提供することを目的とする。
本発明者は、前記課題を解決すべく検討したところ、特定の塩基で中和したアニオン性化合物と、ビニルエーテル基(−O−CH=CH)又はビニルチオエーテル基(−S−CH=CH)を有する化合物および/または一分子中に少なくとも一つのアニオン性官能基および少なくとも1つのビニルエーテル基又はビニルチオエーテル基を有する化合物とを用いることにより前記課題を解決できることを見出した。
すなわち、本発明は、アニオン性官能基を有し、ビニルエーテル基又はビニルチオエーテル基を有しないポリウレタン樹脂若しくはポリエステル樹脂(A)及び/又はアニオン性官能基とビニルエーテル基又はビニルチオエーテル基を有する化合物(D)の揮発性塩基(B)中和物並びにビニルエーテル基又はビニルチオエーテル基を2つ以上有する化合物(C)を含有する樹脂組成物から、揮発性塩基が揮発することにより、ビニルエーテル基又はビニルチオエーテル基とアニオン性官能基が反応し架橋することを特徴とする架橋方法;アニオン性官能基とビニルエーテル基又はビニルチオエーテル基を有する化合物(D)の揮発性塩基(B)中和物を含有する樹脂組成物から、揮発性塩基が揮発することにより、ビニルエーテル基又はビニルチオエーテル基とアニオン性官能基が反応し架橋することを特徴とする架橋方法;アニオン性官能基を有し、ビニルエーテル基又はビニルチオエーテル基を有しないポリウレタン樹脂若しくはポリエステル樹脂(A)及びアニオン性官能基とビニルエーテル基又はビニルチオエーテル基を有する化合物(D)の揮発性塩基(B)中和物を含有する樹脂組成物から、揮発性塩基が揮発することにより、ビニルエーテル基又はビニルチオエーテル基とアニオン性官能基が反応し架橋することを特徴とする架橋方法;アニオン性官能基とビニルエーテル基又はビニルチオエーテル基を有する化合物(D)の揮発性塩基(B)中和物を含有する樹脂組成物;アニオン性官能基を有し、ビニルエーテル基又はビニルチオエーテル基を有しないポリウレタン樹脂若しくはポリエステル樹脂(A)及び/又はアニオン性官能基とビニルエーテル基又はビニルチオエーテル基を有する化合物(D)の揮発性塩基(B)中和物並びにビニルエーテル基又はビニルチオエーテル基を2つ以上有する化合物(C)を含有する樹脂組成物;アニオン性官能基を有し、ビニルエーテル基又はビニルチオエーテル基を有しないポリウレタン樹脂若しくはポリエステル樹脂(A)及びアニオン性官能基とビニルエーテル基又はビニルチオエーテル基を有する化合物(D)の揮発性塩基(B)中和物を含有する樹脂組成物;アニオン性官能基を有し、ビニルエーテル基又はビニルチオエーテル基を有しないポリウレタン樹脂若しくはポリエステル樹脂(A)及び/又はアニオン性官能基とビニルエーテル基又はビニルチオエーテル基を有する化合物(D)を揮発性塩基(B)により中和した後に、ビニルエーテル基又はビニルチオエーテル基を2つ以上有する化合物(C)を添加することを特徴とする樹脂組成物の製造方法;アニオン性官能基を有し、ビニルエーテル基又はビニルチオエーテル基を有しないポリウレタン樹脂若しくはポリエステル樹脂(A)及び/又はアニオン性官能基とビニルエーテル基又はビニルチオエーテル基を有する化合物(D)並びにビニルエーテル基又はビニルチオエーテル基を2つ以上有する化合物(C)を含有する混合物を揮発性塩基化合物(B)により中和することを特徴とする樹脂組成物の製造方法;前記樹脂組成物を含有するコーティング剤組成物;前記樹脂組成物を含有する塗料組成物;前記樹脂組成物を含有する印刷インキ用バインダー;前記樹脂組成物を含有する接着剤組成物;前記樹脂組成物の架橋物;前記樹脂組成物を含有する架橋剤に関する。
本発明によれば、溶剤として水を含有させた場合やトルエン等の芳香族系有機溶媒と比較して溶解性が低いケトン系溶剤やアルコール系溶剤を用いた場合であっても保存安定性に優れ、被覆後に室温で架橋でき、かつ耐食性、耐溶剤性などに優れる硬化塗膜を形成し得る樹脂組成物を提供することができる。当該樹脂組成物は、揮発性塩基が存在する間は、架橋することはなく、例えば、基材に塗布した後に揮発性塩基が揮発すると速やかに架橋が起こり、被膜を形成するため、塗料、コーティング剤、印刷インキ用バインダー、接着剤、サイズ剤、樹脂エマルジョン、成形品等の各種用途に好適である。特に本願発明のアニオン性官能基とビニルエーテル基又はビニルチオエーテル基を有する化合物(D)の中和物を用いる場合には、アニオン性官能基を有し、ビニルエーテル基又はビニルチオエーテル基を有しないポリウレタン樹脂若しくはポリエステル樹脂(A)とビニルエーテル基又はビニルチオエーテル基を2つ以上有する化合物(C)を混合使用する場合に比較して各成分の相溶性の違いから生じる白化が起こりにくいため各種用途に使用しやすいという利点がある。
本発明に用いられる、アニオン性官能基を有し、ビニルエーテル基又はビニルチオエーテル基を有しないポリウレタン樹脂又はポリエステル樹脂(A)(以下、成分(A)という。)としては、アニオン性官能基を有し、かつビニルエーテル基又はビニルチオエーテル基を有しないポリウレタン樹脂またはアニオン性官能基を有し、かつビニルエーテル基又はビニルチオエーテル基を有しないポリエステル樹脂であれば限定されず公知のものを使用することができる。本発明で、アニオン性官能基とは、水素を放出して陰イオンとなることができる官能基であり、例えば、カルボキシル基、スルホン酸基、リン酸基等をいう。成分(A)中に含まれるアニオン性官能基の数は特に限定されるものではないが、通常アニオン性官能基の量としては、酸価として5〜250mgKOH/g程度とするのが好ましい。酸価が5mgKOH/g未満の場合には架橋密度が得られにくい場合があり、250mgKOH/gを超える場合には得られる皮膜が脆くなる場合がある。
アニオン性官能基を有するポリウレタン樹脂は、通常公知の方法により得られる。具体的には、例えば、ポリオールとポリイソシアネートを反応させ、必要に応じて鎖伸張剤や鎖長停止剤等を用いることにより得られるが、ポリウレタン樹脂中にアニオン性官能基を導入する必要がある。ポリウレタン樹脂中にアニオン性官能基を導入する方法としては、ポリオール成分としてアニオン性官能基を有するジオール等を用いる方法、鎖伸張剤としてアニオン性官能基を有するジオール等を用いる方法などが挙げられる。アニオン性官能基を有するジオールとしては、例えば、グリセリン酸、ジオキシマレイン酸、ジオキシフマル酸、酒石酸、ジメチロールプロピオン酸、ジメチロールブタン酸、2,2−ジメチロール吉草酸、2,2−ジメチロールペンタン酸、4,4−ジ(ヒドロキシフェニル)吉草酸、4,4−ジ(ヒドロキシフェニル)酪酸などの脂肪族カルボン酸;2,6−ジオキシ安息香酸などの芳香族カルボン酸などが挙げられる。これらのなかでは、特に鎖伸張剤としてジメチロールプロピオン酸やジメチロールブタン酸などカルボキシル基を有する伸長剤を用いた場合には、中和成分が揮発する前は安定で、中和成分が揮発した後は反応速度が速く、架橋が速やかに進行するため好ましい。
本発明に用いるポリウレタン樹脂を製造する際に用いるポリオールとしては、例えば、 酸化エチレン、酸化プロピレン、テトラヒドロフラン等の重合体等のポリエーテルポリオール類;エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリ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、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、ペンタンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、オクタンジオール、1,4−ブチンジオール、ジプロピレングリコール等の飽和もしくは不飽和の各種公知の低分子グリコール類またはn−ブチルグリシジルエーテル、2−エチルヘキシルグリシジルエーテル等のアルキルグリシジルエーテル類、バーサティック酸グリシジルエステル等のモノカルボン酸グリシジルエステル類と、アジピン酸、マレイン酸、フマル酸、無水フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、コハク酸、シュウ酸、マロン酸、グルタル酸、ピメリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、スベリン酸等の二塩基酸またはこれらに対応する酸無水物やダイマー酸などとを脱水縮合せしめて得られるポリエステルポリオール類;環状エステル化合物を開環重合して得られるポリエステルポリオール類;その他ポリカーボネートポリオール類、ポリブタジエングリコール類、ビスフェノールAにエチレンオキサイドまたはプロピレンオキサイドを付加して得られたグリコール類などが挙げられ、これらは単独でまたは2種以上を併用して用いてもよい。なお、樹脂組成物を水性にする場合(溶剤として、水を単独で使用するまたは他の溶剤と併用する場合)には、親水性の高いポリオール成分を用いることが好ましく、例えば、ポリエチレングリコールなどを用いることが好ましい。なお、当該ポリエチレングリコールとしては、平均分子量が500〜2000程度のものが好ましい。当該親水性の高いポリオール成分は、全ポリオール成分の5〜50重量%程度用いることが好ましい。
本発明に用いるポリウレタン樹脂を製造する際に用いるポリイソシアネートとしては、例えば、メチレンジイソシアネート、イソプロピレンジイソシアネート、ブタン−1,4−ジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、2,4,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、ダイマー酸が有するカルボキシル基をイソシアネート基に置換したダイマージイソシアネートなどの鎖状脂肪族ジイソシアネート;シクロヘキサン−1,4−ジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタン−4,4´−ジイソシアネート、1,3−ジ(イソシアネートメチル)シクロヘキサン、メチルシクロヘキサンジイソシアネートなどの環状脂肪族ジイソシアネート;4,4´−ジフェニルジメチルメタンジイソシアネートなどのジアルキルジフェニルメタンジイソシアネート、4,4´−ジフェニルテトラメチルメタンジイソシアネートなどのテトラアルキルジフェニルメタンジイソシアネート、1,5−ナフチレンジイソシアネート、4,4´−ジフェニルメタンジイソシアネート、4,4´−ジフェニルジメチルメタンジイソシアネート、4,4´−ジベンジルイソシアネート、1,3−フェニレンジイソシアネート、1,4−フェニレンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、m−テトラメチルキシリレンジイソシアネートなどの芳香族ジイソシアネート;リジンジイソシアネートなどのアミノ酸ジイソシアネート;ジイソシアネートの3量体(例えば、ヘキサメチレンジイソシアネートの3量体、イソホロンジイソシアネートの3量体等)などが挙げられ、これらは単独でまたは2種以上を併用して用いてもよい。なお、樹脂組成物を水性にする場合(溶剤として、水を単独で使用するまたは他の溶剤と併用する場合)には、親水性の高いポリイソシアネート成分を用いることが好ましい。当該親水性の高いポリイソシアネート成分は、全ポリイソシアネート成分の5〜50重量%程度用いることが好ましい。
ポリオールおよびポリイソシアネート化合物との配合割合は、ポリウレタン樹脂の製造時間を短縮することができることから、ポリイソシアネート化合物が有するNCO基とポリオールが有する活性水素基とのモル比(以下、NCO基/活性水素基比という)を1.1/1程度以上、好ましくは1.3/1以上となるように調整することが好ましく、得られるポリウレタン樹脂から形成された皮膜が硬くなりすぎないようにするためには、かかるNCO基/活性水素基比が10/1以下、より好ましくは8/1以下となるように調整することが好ましい。
本発明のポリウレタン樹脂の製造に用いることができる鎖伸長剤としては、例えば、前述したポリオールの項で示した低分子グリコール類;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、トリエチレンテトラミン、ジエチレントリアミン、イソホロンジアミン、ジシクロヘキシルメタン−4,4´−ジアミンなどのアミン;2−ヒドロキシエチルエチレンジアミン、2−ヒドロキシエチルプロピレンジアミン、ジ−2−ヒドロキシエチルエチレンジアミン、ジ−2−ヒドロキシエチルプロピレンジアミン、2−ヒドロキシプロピルエチレンジアミン、ジ−2−ヒドロキシプロピルエチレンジアミンなどの分子内に水酸基を有するジアミン;ダイマー酸のカルボキシル基をアミノ基に置き換えたダイマージアミン、ヒドラジン、アジピン酸ジヒドラジドなどが挙げられる。これらの鎖伸長剤は、単独でまたは2種以上を混合して用いられる。樹脂組成物を水性にする場合には、これらの鎖伸長剤の中では、水に対する分散性を向上させる目的で、ポリウレタン樹脂にイオン性官能基を付与するために、イオン性官能基を有する鎖伸長剤を用いることが好ましい。イオン性官能基としては、特に制限されないが、たとえば、4級アミノ塩基やカルボキシル基などが挙げられる。具体例として、N−メチルジエタノールアミン、N−エチルジエタノールアミン、N−プロピルジエタノールアミン、N−イソプロピルジエタノールアミン、N−ブチルジエタノールアミン、N−イソブチルジエタノールアミン、N−オレイルジエタノールアミン、N−ステアリルジエタノールアミン、エトキシ化椰子油アミン、N−アリルジエタノールアミン、N−メチルジイソプロパノールアミン、N−エチルジイソプロパノールアミン、N−プロピルジイソプロパノールアミン、N−ブチルジイソプロパノールアミン、ジメチルジエトキシヒドラジン、プロポキシメチルジエタノールアミン、N−(3−アミノプロピル)−N−メチルエタノールアミン、N,N´−ビス(オキシエチル)プロピレンジアミン、ジエタノールアミノアセトアミド、ジエタノールアミノプロピオンアミド、N,N−ビス(オキシメチル)セミカルバジドなどのアルコキシ化鎖状脂肪族アミン;N−シクロヘキシルジイソプロパノールアミンなどのアルコキシ化環状脂肪族アミン;N,N−ジエトキシアニリン、N,N−ジエトキシトルイジン、N,N−ジエトキシ−1−アミノピリジン、N,N´−ビス(2−ヒドロキシエチル)−N、N´−ジエチルヘキサヒドロ−p−フェニレンジアミン、N,N´−ビス(オキシエチル)フェニルセミカルバジドなどのアルコキシ化芳香族アミン;N,N´−ジエトキシピペラジン、N−2−ヒドロキシエチルピペラジンなどのアルコキシ化複素環アミン;N−メチル−N,N−ビス(3−アミノプロピル)アミン、N−(3−アミノプロピル)−N,N´−ジメチルエチレンジアミン、N,N´−ビス(3−アミノプロピル)−N,N´−ジメチルエチレンジアミン、2−メチル−2−[(N,N−ジメチルアミノ)メチル]プロパン−1,3−ジオールなどの鎖状脂肪族アミン;2,6−ジアミノピリジン、p,p´−ビス−アミノメチルジベンジルメチルアミンなどの芳香族アミン;N,N´−ビス(3−アミノプロピル)ピペラジン、N−(2−アミノエチル)ピペラジンなどの複素環アミンなどが挙げられる。当該鎖伸長剤の配合量は、特に限定はないが、得られる水性ポリウレタン樹脂から形成される皮膜の柔軟性および強靭性を両立させるという観点から、前記重合成分の1〜20重量%程度、好ましくは3〜10重量%となるように調整することが望ましい。
なお、本発明では、必要に応じて鎖長停止剤を使用することができる。鎖長停止剤の具体例としては、たとえばジ−n−ブチルアミン、ジエタノールアミンなどのモノアミン;エタノール、イソプロパノールなどの1価アルコールなどが挙げられ、これらの鎖長停止剤は、単独でまたは2種以上を混合して用いられる。前記鎖長停止剤を用いる場合の使用量は、特に限定されないが、得られるポリウレタン樹脂の分子量制御を容易にするという観点から、前記重合成分の0.1〜5重量%程度、好ましくは0.5〜3重量%となるように調整することが好ましい。
本発明で用いられるポリウレタン樹脂は前記各成分を公知の方法により反応させることにより得られる。このようにして得られる当該ポリウレタン樹脂の数平均分子量(ゲルパーメーション法によるポリスチレン換算値)は、通常5,000〜100,000程度である。
アニオン性官能基を有するポリエステル樹脂は、通常公知の方法により得られる。具体的には、例えばポリオールとポリカルボン酸を反応させることにより得られるがポリエステル樹脂中にアニオン性官能基を導入する必要がある。アニオン性官能基を導入するためには、アニオン性官能基を有する酸成分やアニオン性官能基を有するポリオールを用いる方法、ポリオール成分に対し酸成分が過剰となるようにしてポリエステルを製造する方法が挙げられる。
アニオン性官能基を有する酸成分としてカルボキシル基を有するもの(例えば、ジメチロールプロピオン酸やジメチロールブタン酸など)を用いた場合には、中和成分が揮発する前は安定で、中和成分が揮発した後は反応速度が速く、架橋が速やかに進行するため好ましい。なお、ポリエステル樹脂の製造に用いるポリオール成分としては、前述したポリウレタン樹脂の製造の際に用いるポリオール成分の項にて例示したものを、ポリカルボン酸としては、前述したポリウレタン樹脂の製造の際に用いるポリオール成分のポリエステルポリオールの項にて例示したものを用いることができる。なお、樹脂組成物を水性にする場合(溶剤として、水を単独で使用するまたは他の溶剤と併用する場合)には、親水性の高いポリオール成分を用いることが好ましく、例えば、ポリエチレングリコールを用いることが好ましい。当該親水性の高いポリオール成分は、全ポリオール成分の5〜50重量%程度用いることが好ましい。
本発明に用いられる、揮発性塩基(B)(以下、成分(B)という。)としては、揮発性の塩基であれば特に限定されず公知のものを使用することができる。具体的には、例えば、アンモニア、1級アミン、2級アミン、3級アミン等を挙げることができる。1級アミンとしては、メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、ブチルアミン等、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、ジブチルアミン等、3級アミンとしては、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、ピリジン、トリブチルアミン等が挙げられる。こらの中では、3級アミンが、得られる樹脂組成物の保存安定性の点で好ましい。
本発明に用いられる、ビニルエーテル基又はビニルチオエーテル基を2つ以上有する化合物(C)(以下、成分(C)という。)としては、アニオン性官能基を有さず、ビニルエーテル基又はビニルチオエーテル基を2つ以上有するものであれば特に限定されず公知のものを使用することができる。具体的には、例えば、一般式(1):CH=CH−O−X−O−CH=CH(Xは、アルキレン基、オキシアルキレン基を表す。アルキレン基、オキシアルキレン基は、分岐構造、不飽和結合を有していてもよく、また、鎖中に芳香族基を有していても良い。)で表される化合物が挙げられる。具体的には、例えば、ブタンジオールジビニルエーテル、シクロヘキサンジメタノールジビニルエーテル、エチレングリコールジビニルエーテル、ジエチレングリコールジビニルエーテル、トリエチレングリコールジビニルエーテル、テトラエチレングリコールジビニルエーテル、ヘキサンジオールジビニルエーテル、トリメチロールプロパントリビニルエーテル、ペンタエリスリトールテトラビニルエーテル、ポリエチレングリコールジビニルエーテル、ポリテトラメチレングリコールジビニルエーテル、5,9−ビス−(ビニロキシ)トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン、5,9−ビス−(ビニロキシメチル)トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン、4,10−ビス−(ビニロキシ)ペンタシクロ[6.5.1.13,6.02,7.09,13]ペンタデカン、4,10−ビス−(ビニロキシメチル)ペンタシクロ[6.5.1.13,6.02,7.09,13]ペンタデカンが挙げられる。これらの中ではアルキレン基、オキシアルキレン基の炭素数が多いものの方が、耐食性、耐溶剤性が向上するため好ましく、具体的には、炭素数が6以上のものが好ましい。これらの例としては、シクロヘキサンジメタノールジビニルエーテル、トリエチレングリコールジビニルエーテル、テトラエチレングリコールジビニルエーテル、ヘキサンジオールジビニルエーテル、トリメチロールプロパントリビニルエーテル、ポリエチレングリコールジビニルエーテル、ポリテトラメチレングリコールジビニルエーテルが挙げられる。なお、成分(C)としては、市販のものを用いても良い。
本発明に用いられる、アニオン性官能基とビニルエーテル基又はビニルチオエーテル基を有する化合物(D)(以下、成分(D)という。)としては、アニオン性官能基とビニルエーテル基又はビニルチオエーテル基を有する化合物であれば特に制限されず公知のものを使用することができる。なお、1分子中に含まれるアニオン性官能基とビニルエーテル基又はビニルチオエーテル基の含有量はそれぞれ1つ以上有するものであれば特に限定されないが、通常1分子中にアニオン性官能基を平均で2〜80個程度、特に好ましくは2〜20個、ビニルエーテル基又はビニルチオエーテル基を2〜500個程度有するものが好ましい。具体的には、例えばビニルエーテル基又はビニルチオエーテル基と活性水素基を有する化合物をアニオン性官能基とイソシアネート基を有する化合物と反応させることにより得られる。なお、アニオン性官能基を2つ以上有する化合物と成分(C)を反応させて途中で反応を止めても目的物は得られるが、反応制御が困難となる場合がある。但し、このときアニオン性官能基を2つ以上有する化合物のアニオン性官能基を部分的にあらかじめ成分(B)で中和しておき、その後成分(C)を反応させることで成分(D)の成分(B)中和物を得ることができる。
活性水素基としては、特に限定されず公知のものが挙げられ、例えば、アミノ基、水酸基、メルカプト基等が挙げられる。なお、カルボキシル基等のアニオン性官能基も、活性水素といえるが、アニオン性官能基は、イソシアネート基との反応性が良くないといった問題点がある。
成分(D)の具体例としては、例えば、アミノ基とビニルエーテル基又はビニルチオエーテル基を有する化合物とアニオン性官能基を有するイソシアネートを反応させて得られるアニオン性官能基およびビニルエーテル基又はビニルチオエーテル基を有する化合物、ヒドロキシル基とビニルエーテル基又はビニルチオエーテル基を有する化合物と分子中にアニオン性官能基を有するイソシアネートを反応させて得られるアニオン性官能基を有する化合物、メルカプト基とビニルエーテル基又はビニルチオエーテル基を有する化合物と分子中にアニオン性官能基を有するイソシアネートを反応させて得られるアニオン性官能基を有する化合物、例えば、3−アミノプロピルビニルエーテルと分子中にアニオン性官能基を有するイソシアネートを反応させた化合物、4−ヒドロキシブチルビニルエーテルと分子中にアニオン性官能基を有するイソシアネートを反応させた化合物、2−ヒドロキシエチルビニルエーテルと分子中にアニオン性官能基を有するイソシアネートを反応させた化合物などが挙げられる。なお、分子中にアニオン性官能基を有するイソシアネートとしては、前記成分(A)を製造する際に用いる分子中にアニオン性官能基を有するポリウレタンであって、少なくとも一端がジイソシアネートであるポリウレタン樹脂等を用いることができる。
本発明の架橋化方法は、(1)前記成分(A)の成分の(B)中和物及び/又は成分(D)の成分(B)中和物並びに成分(C)を含有する樹脂組成物から成分(B)が揮発することにより、ビニルエーテル基又はビニルチオエーテル基とアニオン性官能基が反応し、架橋する;(2)成分(D)の成分(B)中和物を含有する樹脂組成物から成分(B)が揮発することにより、ビニルエーテル基又はビニルチオエーテル基とアニオン性官能基が反応し、架橋する;(3)成分(A)の成分(B)中和物及び成分(D)の成分(B)中和物から成分(B)が揮発することにより、ビニルエーテル基又はビニルチオエーテル基とアニオン性官能基が反応し、架橋する;ということを特徴とするものである。
成分(A)、成分(D)はそれぞれ成分(B)により中和されている必要があるため、通常、成分(A)、成分(D)中に含まれるアニオン性官能基の合計当量以上の成分(B)を使用する必要があり、成分(B)を過剰に用いることにより、より長時間保存安定性を保持することができる。なお、成分(B)は通常、室温で揮発するものであるが、必要に応じて、加熱、減圧等を行っても良い。なお、加熱する際には150℃程度以下とすることが好ましい。
本発明の樹脂組成物は、成分(A)の成分(B)中和物及び/又は成分(D)の成分(B)中和物並びに成分(C)を含有する樹脂組成物;成分(D)の成分(B)中和物を含有する樹脂組成物;成分(A)の成分(B)中和物及び成分(D)の成分(B)中和物を含有する樹脂組成物である。成分(A)及び/又は成分(D)と成分(B)の使用量は前記のとおりであり、成分(C)を用いる場合の成分(C)の使用量は、特に限定されず、所望の架橋度に応じて適宜調整すればよいが、通常、固形分中に0.5〜10%程度である。10%を超えて多量に用いると樹脂皮膜がもろくなる傾向があり、0.5%未満の場合には架橋密度が低すぎて本発明の効果が得にくくなる場合がある。成分(D)を使用する場合には成分(C)の使用量は0.5%未満でも架橋密度が得られるので、適宜調整すればよい。なお、成分(A)〜(D)の使用量は所望の架橋度に応じて調整すればよいが、硬化速度を向上させるためには、(A)〜(D)成分中に含まれるアニオン性官能基の量がビニルエーテル基の量よりも多くなるように調整することが好ましい。(D)成分中に含まれるアニオン性官能基およびビニルエーテル基の量は、(D)成分と(B)成分を含有する組成物または(B)成分、(C)成分および(D)成分を含有する組成物の場合は、アニオン性官能基の量がビニルエーテル基の量よりも多くなるように調整することが硬化速度を安定させる点から好ましい。(A)成分、(B)成分および(D)成分を含有する組成物の場合はビニルエーテル基の量がアニオン性官能基の量よりも多くなるように調整することが架橋密度を高める点から好ましい。
本発明の樹脂組成物は、成分(A)及び/又は成分(D)を成分(B)で中和した後に、成分(C)を添加することにより得られるが、成分(A)及び/又は成分(D)並びに成分(C)の混合物を成分(B)で中和しても良い。
本発明の樹脂組成物は、コーティング剤、塗料組成物、印刷インキ用バインダー、接着剤、樹脂エマルジョン等の各種用途に用いることができる。
コーティング剤として用いる場合には、本発明の樹脂組成物に、必要に応じコーティング剤用添加剤を添加し調製すればよい。
塗料組成物として用いる場合には、本発明の樹脂組成物に、必要に応じ塗料用添加剤を添加し調製すればよい。
印刷インキ用バインダーとして用いる場合には、本発明の樹脂組成物に、必要に応じ各種添加剤を添加し調製すればよい。
接着剤として用いる場合には、本発明の樹脂組成物に、必要に応じ接着剤用添加剤を添加し調製すればよい。
樹脂エマルジョンとして用いる場合には、本発明の樹脂組成物を乳化剤として用いて樹脂を乳化させればよい。また、必要に応じ、樹脂エマルジョン用添加剤を添加し調製すればよい。
以下に実施例をあげて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。なお、各例中、「部」、「%」はいずれも重量基準である。
実施例1
攪拌機、温度計、冷却管および窒素ガス導入管を備えた反応容器に、ジメチロールブタン酸59.4部、ポリテトラメチレングリコール(商品名:PTMG2000、三菱化学(株)製、数平均分子量2000)489.9部を仕込み、窒素気流下110℃にて1時間かけて混合溶解させた。ついで85℃まで冷却した後、イソホロンジイソシアネート200.8部を仕込み、85℃にて5時間反応を行い、イソシアネート基末端のウレタンプレポリマー750部を得た。ついで、水1673部、イソプロピルアルコール153.6部、トリエチルアミン40.5部、アジピン酸ジヒドラジド50.5部からなる水溶液中に、攪拌下に前記ウレタンプレポリマーを添加、分散させ、50℃にて3時間反応させ酸価28mgKOH/gのポリウレタン水分散液を得た。ついで35℃まで冷却した後、トリエチレングリコールジビニルエーテル40.5部、水94.6部を加えた。こうして得られたポリウレタン樹脂水分散液は、樹脂固形分濃度30%、粘度170mPa・s/25℃、pH7.8であった。
実施例2
攪拌機、温度計、冷却管および窒素ガス導入管を備えた反応容器に、ジメチロールブタン酸8.3部、ポリテトラメチレングリコール(商品名:PTMG2000、三菱化学(株)製、数平均分子量2000)626.8部を仕込み、窒素気流下110℃にて1時間かけて混合溶解させた。ついで85℃まで冷却した後、イソホロンジイソシアネート114.9部を仕込み、85℃にて5時間反応を行い、イソシアネート基末端のウレタンプレポリマー750部を得た。ついで、水1664部、イソプロピルアルコール153.6部、トリエチルアミン5.7部、アジピン酸ジヒドラジド31.2部からなる水溶液中に、攪拌下に前記ウレタンプレポリマーを添加、分散させ、50℃にて3時間反応させ酸価4mgKOH/gのポリウレタン水分散液を得た。ついで35℃まで冷却した後、トリエチレングリコールジビニルエーテル5.6部、水13.1部を加えた。こうして得られたポリウレタン樹脂水分散液は、樹脂固形分濃度30%、粘度70mPa・s/25℃、pH7.8であった。
実施例3
攪拌機、温度計、冷却管および窒素ガス導入管を備えた反応容器に、ジメチロールブタン酸59.4部、ポリテトラメチレングリコール(商品名:PTMG2000、三菱化学(株)製、数平均分子量2000)489.9部を仕込み、窒素気流下110℃にて1時間かけて混合溶解させた。ついで85℃まで冷却した後、イソホロンジイソシアネート200.8部を仕込み、85℃にて5時間反応を行い、イソシアネート基末端のウレタンプレポリマー750部を得た。ついで、水1673部、イソプロピルアルコール153.6部、トリエチルアミン40.5部、アジピン酸ジヒドラジド50.5部からなる水溶液中に、攪拌下に前記ウレタンプレポリマーを添加、分散させ、50℃にて3時間反応させた。ついで35℃まで冷却した後、ジエチレングリコールジビニルエーテル31.7部、水74.0部を加えた。こうして得られたポリウレタン樹脂水分散液は、樹脂固形分濃度30%、粘度200mPa・s/25℃、pH7.8であった。
実施例4
攪拌機、温度計、冷却管および窒素ガス導入管を備えた反応容器に、ジメチロールブタン酸38.0部、ポリテトラメチレングリコール(商品名:PTMG2000、三菱化学(株)製、数平均分子量2000)200.0部、酢酸エチル149.5部を仕込み、窒素気流下80℃にて1時間かけて混合溶解させた。ついで70℃まで冷却した後、イソホロンジイソシアネート110.9部を仕込み、85℃にて3時間反応を行い、イソシアネート基末端のウレタンプレポリマー498.4部を得た。ついで、1−プロパノール15.4部、シクロヘキサンジメタノール1.5部、トリエチルアミン27.1部、酢酸エチル62.3部からなる溶液中、攪拌下に前記ウレタンプレポリマーを添加し、85℃にて5時間反応させた後、イソプロピルアルコール81.3部を加えた。ついで35℃まで冷却した後、シクロヘキサンジメタノールジビニルエーテル25.1部、酢酸エチル26.2部を加えて得られたポリウレタン樹脂溶液は、樹脂固形分濃度60%、粘度4000mPa・s/25℃であった。
実施例5
攪拌機、温度計、冷却管および窒素ガス導入管を備えた反応容器に、ジメチロールブタン酸59.4部、ポリテトラメチレングリコール(商品名:PTMG2000、三菱化学(株)製、数平均分子量2000)489.9部を仕込み、窒素気流下110℃にて1時間かけて混合溶解させた。ついで85℃まで冷却した後、イソホロンジイソシアネート200.8部を仕込み、85℃にて5時間反応を行い、イソシアネート基末端のウレタンプレポリマー750部を得た。ついで、水1703部、イソプロピルアルコール153.6部、トリエチルアミン40.5部、アジピン酸ジヒドラジド35.7部、アミノプロピルビニルエーテル10.8部からなる水溶液中に、攪拌下に前記ウレタンプレポリマーを添加、分散させ、50℃にて3時間反応させた。こうして得られたポリウレタン樹脂水分散液は、樹脂固形分濃度30%、粘度150mPa・s/25℃、pH7.8であった。
実施例6
攪拌機、温度計、冷却管および窒素ガス導入管を備えた反応容器に、ジメチロールブタン酸59.4部、ポリテトラメチレングリコール(商品名:PTMG2000、三菱化学(株)製、数平均分子量2000)489.9部を仕込み、窒素気流下110℃にて1時間かけて混合溶解させた。ついで85℃まで冷却した後、イソホロンジイソシアネート200.8部を仕込み、85℃にて5時間反応を行い、イソシアネート基末端のウレタンプレポリマー750部を得た。ついで、トリエチルアミン44.6部を仕込み、1時間混合した後、4−ヒドロキシブチルビニルエーテル7.9部を仕込み、85℃にて2時間反応を行った。水1705部、イソプロピルアルコール153.6部、アジピン酸ジヒドラジド40.0部からなる水溶液中、攪拌下に前記ウレタンプレポリマーを添加、分散させ、50℃にて3時間反応させた。こうして得られたポリウレタン樹脂水分散液は、樹脂固形分濃度30%、粘度90mPa・s/25℃、pH8.0であった。
実施例7
攪拌機、温度計、冷却管および窒素ガス導入管を備えた反応容器に、ジメチロールブタン酸38.0部、ポリテトラメチレングリコール(商品名:PTMG2000、三菱化学(株)製、数平均分子量2000)200.0部、酢酸エチル149.5部を仕込み、窒素気流下80℃にて1時間かけて混合溶解させた。ついで70℃まで冷却した後、イソホロンジイソシアネート110.9部を仕込み、85℃にて3時間反応を行い、イソシアネート基末端のウレタンプレポリマー498.4部を得た。ついで、ヒドロキシブチルビニルエーテル29.7部、シクロヘキサンジメタノール1.7部、トリエチルアミン27.1部、酢酸エチル13.1部からなる溶液中、攪拌下に前記ウレタンプレポリマーを添加し、85℃にて5時間反応させた後、イソプロピルアルコール80.0部を加えた。こうして得られたポリウレタン樹脂溶液は、樹脂固形分濃度60%、粘度3000mPa・s/25℃であった。
実施例8
攪拌機、温度計、冷却管および窒素ガス導入管を備えた反応容器に、ヒドロキシブチルビニルエーテル69.6部、ヘキサメチレンジイソシアネート3量体(商品名:コロネートHX、日本ポリウレタン工業(株)製)50.4部、イソホロンジイソシアネート66.6部を仕込み、85℃にて3時間反応を行い、イソシアネート基末端のウレタンプレポリマー186.6部を得た。これに、トリエチルアミン15.2部、ジメチロールブタン酸22.2部を添加し、85℃にて5時間反応させ、イソプロピルアルコール37.0部を加えた。こうして得られた架橋剤溶液は、樹脂固形分濃度80%、粘度5000mPa・s/25℃であった。
攪拌機、温度計、冷却管および窒素ガス導入管を備えた反応容器に、ジメチロールブタン酸59.4部、ポリテトラメチレングリコール(商品名:PTMG2000、三菱化学(株)製、数平均分子量2000)489.9部を仕込み、窒素気流下110℃にて1時間かけて混合溶解させた。ついで85℃まで冷却した後、イソホロンジイソシアネート200.8部を仕込み、85℃にて5時間反応を行い、イソシアネート基末端のウレタンプレポリマー750部を得た。ついで、水1674部、イソプロピルアルコール153.6部、トリエチルアミン40.5部、アジピン酸ジヒドラジド50.5部からなる水溶液中に、攪拌下に前記ウレタンプレポリマーを添加、分散させ、50℃にて3時間反応させた。ついで35℃まで冷却した後、架橋剤溶液111.1部、水185.2部を加えた。こうして得られたポリウレタン樹脂水分散液は、樹脂固形分濃度30%、粘度170mPa・s/25℃、pH7.8であった。
実施例9
攪拌機、温度計、冷却管および窒素ガス導入管を備えた反応容器に、ジメチロールブタン酸38.0部、ポリテトラメチレングリコール(商品名:PTMG2000、三菱化学(株)製、数平均分子量2000)200.0部、酢酸エチル149.5部を仕込み、窒素気流下80℃にて1時間かけて混合溶解させた。ついで70℃まで冷却した後、イソホロンジイソシアネート110.9部を仕込み、85℃にて3時間反応を行い、イソシアネート基末端のウレタンプレポリマー498.4部を得た。ついで、1−プロパノール15.4部、シクロヘキサンジメタノール1.5部、トリエチルアミン27.1部、酢酸エチル62.3部からなる溶液中、攪拌下に前記ウレタンプレポリマーを添加し、85℃にて5時間反応させた後、イソプロピルアルコール68.6部を加えた。ついで35℃まで冷却した後、実施例8で調製した架橋剤溶液39.3部、酢酸エチル13.1部を加えた。こうして得られたポリウレタン樹脂溶液は、樹脂固形分濃度60%、粘度4000mPa・s/25℃であった。
実施例10
攪拌機、温度計、冷却管および窒素ガス導入管を備えた反応容器に、ジメチロールブタン酸59.4部、ポリテトラメチレングリコール(商品名:PTMG2000、三菱化学(株)製、数平均分子量2000)489.9部を仕込み、窒素気流下110℃にて1時間かけて混合溶解させた。ついで85℃まで冷却した後、イソホロンジイソシアネート200.8部を仕込み、85℃にて5時間反応を行い、イソシアネート基末端のウレタンプレポリマー750部を得た。ついで、トリエチルアミン44.6部を仕込み、1時間混合した後、4−ヒドロキシブチルビニルエーテル7.9部を仕込み、85℃にて2時間反応を行った。水1705部、イソプロピルアルコール112.0部、アジピン酸ジヒドラジド50.3部からなる水溶液中、攪拌下に前記ウレタンプレポリマーを添加、分散させ、50℃にて3時間反応させた後、トリエチレングリコールジビニルエーテル13.3部、水22.2部を加えた。こうして得られたポリウレタン樹脂水分散液は、樹脂固形分濃度30%、粘度90mPa・s/25℃、pH7.9であった。
実施例11
攪拌機、温度計、冷却管および窒素ガス導入管を備えた反応容器に、ジメチロールブタン酸38.0部、ポリテトラメチレングリコール(商品名:PTMG2000、三菱化学(株)製、数平均分子量2000)200.0部、酢酸エチル149.5部を仕込み、窒素気流下80℃にて1時間かけて混合溶解させた。ついで70℃まで冷却した後、イソホロンジイソシアネート110.9部を仕込み、85℃にて3時間反応を行い、イソシアネート基末端のウレタンプレポリマー498.4部を得た。ついで、ヒドロキシブチルビニルエーテル11.6部、シクロヘキサンジメタノール10.6部、トリエチルアミン27.1部、酢酸エチル13.1部からなる溶液中、攪拌下に前記ウレタンプレポリマーを添加し、85℃にて5時間反応させた後、トリエチレングリコールジビニルエーテル10.1部、イソプロピルアルコール87.8部を加えた。こうして得られたポリウレタン樹脂溶液は、樹脂固形分濃度60%、粘度3000mPa・s/25℃であった。
実施例12
攪拌機、温度計、冷却管および窒素ガス導入管を備えた反応容器に、ジメチロールブタン酸59.4部、ポリテトラメチレングリコール(商品名:PTMG2000、三菱化学(株)製、数平均分子量2000)489.9部を仕込み、窒素気流下110℃にて1時間かけて混合溶解させた。ついで85℃まで冷却した後、イソホロンジイソシアネート200.8部を仕込み、85℃にて5時間反応を行い、イソシアネート基末端のウレタンプレポリマー750部を得た。ついで、水1673部、イソプロピルアルコール153.6部、トリエチルアミン40.5部、アジピン酸ジヒドラジド50.5部からなる水溶液中に、攪拌下に前記ウレタンプレポリマーを添加、分散させ、50℃にて3時間反応させた。ついで35℃まで冷却した後、実施例8で調製した架橋剤溶液43.5部、ジエチレングリコールジビニルエーテル10.1部、水96.0部を加えた。こうして得られたポリウレタン樹脂水分散液は、樹脂固形分濃度30%、粘度200mPa・s/25℃、pH7.8であった。
実施例13
攪拌機、温度計、冷却管および窒素ガス導入管を備えた反応容器に、ジメチロールブタン酸38.0部、ポリテトラメチレングリコール(商品名:PTMG2000、三菱化学(株)製、数平均分子量2000)200.0部、酢酸エチルを149.5部を仕込み、窒素気流下80℃にて1時間かけて混合溶解させた。ついで70℃まで冷却した後、イソホロンジイソシアネート110.9部を仕込み、85℃にて3時間反応を行い、イソシアネート基末端のウレタンプレポリマー498.4部を得た。ついで、1−プロパノール15.4部、シクロヘキサンジメタノール1.5部、トリエチルアミン27.1部、酢酸エチル62.3部からなる溶液中、攪拌下に前記ウレタンプレポリマーを添加し、85℃にて5時間反応させた後、イソプロピルアルコール68.6部を加えた。ついで35℃まで冷却した後、実施例8で調製した架橋剤溶液27.9部、ジエチレングリコールジビニルエーテル6.5部、酢酸エチル13.6部を加えた。こうして得られたポリウレタン樹脂溶液は、樹脂固形分濃度60%、粘度4000mPa・s/25℃であった。
実施例14
攪拌機、温度計、冷却管および窒素ガス導入管を備えた反応容器に、3−メチル−1,5−ペンタンジオールアジピン酸エステルポリオール(商品名:クラレポリオールP−510、クラレ(株)製、数平均分子量500)70.0部、無水トリメリット酸エチレングリコールエステル(商品名:リカシッドTMEG−200、新日本理化(株)製、数平均分子量410)86.1部、メチルイソブチルケトン8.2部を仕込み、窒素気流下140℃にて6時間かけて反応を行った後、80℃まで冷却した。トリエチルアミン42.4部、4−ヒドロキシブチルビニルエーテル16.2部を加え、80℃にて10時間保温した後、冷却し、メチルイソブチルケトン23.2部を加え、得られたポリエステル樹脂溶液は、樹脂固形分濃度70%、粘度6000mPa・s/25℃であった。
実施例15
攪拌機、温度計、冷却管および窒素ガス導入管を備えた反応容器に、メチルイソブチルケトン200重量部を仕込み、窒素気流下80℃にて攪拌、保温したところに、メタクリル酸86.0部、n−ブチルメタクリレート100.0部、メチルメタクリレート178.6部、2−エチルヘキシルアクリレート135.4部、酢酸n−ブチル220部、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル20.0部を含む混合溶液を2時間かけて、滴下ロートより等速滴下した。その後、80℃にて1時間保温した後、酢酸n−ブチル57部、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル3.0部を含む混合溶液を添加し、さらに80℃にて4時間保温後冷却し、ポリアクリレート樹脂溶液を得た。この溶液にトリエチルアミン101.0部、実施例8で調製した架橋剤溶液69.5部、酢酸n−ブチル241.5部を加え、得られた樹脂溶液は、樹脂固形分濃度40%、粘度1200mPa・s/25℃、pH7.7であった。
実施例16
攪拌機、温度計、冷却管および窒素ガス導入管を備えた反応容器に、メチルイソブチルケトン200重量部を仕込み、窒素気流下80℃にて攪拌、保温したところに、メタクリル酸86.0部、n−ブチルメタクリレート100.0部、メチルメタクリレート178.6部、2−エチルヘキシルアクリレート135.4部、酢酸n−ブチル220部、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル20.0部を含む混合溶液を2時間かけて、滴下ロートより等速滴下した。その後、80℃にて1時間保温した後、酢酸n−ブチル57部、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル3.0部を含む混合溶液を添加し、さらに80℃にて4時間保温後冷却し、ポリアクリレート樹脂溶液を得た。この溶液にトリエチルアミン80.8部、シクロヘキサンジメタノールジビニルエーテル78.4部、酢酸n−ブチル18.9部を加え、85℃で2時間反応を行なった。こうして得られた樹脂溶液は、樹脂固形分濃度40%、粘度2000mPa・s/25℃、pH7.7であった。
実施例17
攪拌機、温度計、冷却管および窒素ガス導入管を備えた反応容器に、無水フタル酸14.8部、ポリテトラメチレングリコール(商品名:PTMG2000、三菱化学(株)製、数平均分子量2000)200.0部を仕込み、窒素気流下140℃にて2時間かけて反応させた。ついで70℃まで冷却した後、イソホロンジイソシアネート22.0部を仕込み、85℃にて3時間反応を行い、ついで、トリエチルアミン10.1部、ヒドロキシブチルビニルエーテル11.6部を加え、85℃にて5時間反応させた後、酢酸エチル403.9部を加えた。こうして得られた一分子中に平均1個のカルボキシル基を有するポリウレタンの樹脂溶液は、樹脂固形分濃度60%、粘度1300mPa・s/25℃であった。
カルボキシル基の平均個数は以下の計算式より算出した。
カルボキシル基(個)=理論上の未反応残存カルボキシル基(mol)/固形分重量(g)×数平均分子量
実施例18
攪拌機、温度計、冷却管および窒素ガス導入管を備えた反応容器に、無水トリメリット酸19.2部、ポリテトラメチレングリコール(商品名:PTMG2000、三菱化学(株)製、数平均分子量2000)200.0部を仕込み、窒素気流下140℃にて2時間かけて反応させた。ついで70℃まで冷却した後、イソホロンジイソシアネート22.0部を仕込み、85℃にて3時間反応を行い、ついで、トリエチルアミン20.2部、ヒドロキシブチルビニルエーテル11.6部を加え、85℃にて5時間反応させた後、酢酸エチル402.1部を加えた。こうして得られた一分子中に平均2個のカルボキシル基を有するポリウレタンの樹脂溶液は、樹脂固形分濃度60%、粘度1300mPa・s/25℃であった。
実施例19
攪拌機、温度計、冷却管および窒素ガス導入管を備えた反応容器に、ジメチロールブタン酸116.1部、ポリテトラメチレングリコール(商品名:PTMG2000、三菱化学(株)製、数平均分子量2000)381.0部を仕込み、窒素気流下110℃にて1時間かけて混合溶解させた。ついで85℃まで冷却した後、イソホロンジイソシアネート302.9部を仕込み、85℃にて5時間反応を行い、イソシアネート基末端のウレタンプレポリマー800部を得た。ついで、トリエチルアミン79.2部を仕込み、1時間混合した後、4−ヒドロキシブチルビニルエーテル9.1部を仕込み、85℃にて2時間反応を行った。水1831部、イソプロピルアルコール119.5部、アジピン酸ジヒドラジド61.0部からなる水溶液中、攪拌下に前記ウレタンプレポリマーを添加、分散させ、50℃にて3時間反応させた。こうして得られた一分子中に平均20個のカルボキシル基を有するポリウレタンの樹脂水分散液は、樹脂固形分濃度30%、粘度90mPa・s/25℃、pH8.2であった。
実施例20
攪拌機、温度計、冷却管および窒素ガス導入管を備えた反応容器に、ジメチロールブタン酸126.6部、ポリテトラメチレングリコール(商品名:PTMG2000、三菱化学(株)製、数平均分子量2000)352.7部を仕込み、窒素気流下110℃にて1時間かけて混合溶解させた。ついで85℃まで冷却した後、イソホロンジイソシアネート320.7部を仕込み、85℃にて5時間反応を行い、イソシアネート基末端のウレタンプレポリマー800部を得た。ついで、トリエチルアミン86.4部を仕込み、1時間混合した後、4−ヒドロキシブチルビニルエーテル9.4部を仕込み、85℃にて2時間反応を行った。水1834部、イソプロピルアルコール119.5部、アジピン酸ジヒドラジド64.7部からなる水溶液中、攪拌下に前記ウレタンプレポリマーを添加、分散させ、50℃にて3時間反応させた。こうして得られた一分子中に平均21個のカルボキシル基を有するポリウレタンの樹脂水分散液は、樹脂固形分濃度30%、粘度70mPa・s/25℃、pH8.3であった。
実施例21
攪拌機、温度計、冷却管および窒素ガス導入管を備えた反応容器に、ジメチロールブタン酸316.5部、ポリプロピレングリコール(商品名:アデカポリエーテルP−400、旭電化(株)製、数平均分子量400)7.67部を仕込み、窒素気流下110℃にて1時間かけて混合溶解させた。ついで65℃まで冷却した後、2,4,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート475.8部を仕込み、85℃にて5時間反応を行い、イソシアネート基末端のウレタンプレポリマー800部を得た。ついで、トリエチルアミン216.0部を仕込み、1時間混合した後、4−ヒドロキシブチルビニルエーテル6.2部を仕込み、85℃にて2時間反応を行った。水1579部、イソプロピルアルコール119.5部、アジピン酸ジヒドラジド14.1部からなる水溶液中、攪拌下に前記ウレタンプレポリマーを添加、分散させ、50℃にて3時間反応させた。こうして得られた一分子中に平均80個のカルボキシル基を有するポリウレタンの樹脂水分散液は、樹脂固形分濃度30%、粘度90mPa・s/25℃、pH8.0であった。
実施例22
攪拌機、温度計、冷却管および窒素ガス導入管を備えた反応容器に、ジメチロールブタン酸320.8部、ポリプロピレングリコール(商品名:アデカポリエーテルP−400、旭電化(株)製、数平均分子量400)0.89部を仕込み、窒素気流下110℃にて1時間かけて混合溶解させた。ついで65℃まで冷却した後、2,4,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート478.4部を仕込み、85℃にて5時間反応を行い、イソシアネート基末端のウレタンプレポリマー800部を得た。ついで、トリエチルアミン218.9部を仕込み、1時間混合した後、4−ヒドロキシブチルビニルエーテル6.2部を仕込み、85℃にて2時間反応を行った。水1576部、イソプロピルアルコール119.5部、アジピン酸ジヒドラジド14.2部からなる水溶液中、攪拌下に前記ウレタンプレポリマーを添加、分散させ、50℃にて3時間反応させた。こうして得られた一分子中に平均81個のカルボキシル基を有するポリウレタンの樹脂水分散液は、樹脂固形分濃度30%、粘度80mPa・s/25℃、pH8.0であった。
比較例1
攪拌機、温度計、冷却管および窒素ガス導入管を備えた反応容器に、ジメチロールブタン酸59.4部、ポリテトラメチレングリコール(商品名:PTMG2000、三菱化学(株)製、数平均分子量2000)489.9部を仕込み、窒素気流下110℃にて1時間かけて混合溶解させた。ついで85℃まで冷却した後、イソホロンジイソシアネート200.8部を仕込み、85℃にて5時間反応を行い、イソシアネート基末端のウレタンプレポリマー750部を得た。ついで、水1673部、イソプロピルアルコール153.6部、トリエチルアミン40.5部、アジピン酸ジヒドラジド50.5部からなる水溶液中に、攪拌下に前記ウレタンプレポリマーを添加、分散させ、50℃にて3時間反応させた。こうして得られたポリウレタン樹脂水分散液は、樹脂固形分濃度30%、粘度240mPa・s/25℃、pH7.8であった。
比較例2
攪拌機、温度計、冷却管および窒素ガス導入管を備えた反応容器に、ジメチロールブタン酸38.0部、ポリテトラメチレングリコール(商品名:PTMG2000、三菱化学(株)製、数平均分子量2000)200.0部、酢酸エチルを149.5部を仕込み、窒素気流下80℃にて1時間かけて混合溶解させた。ついで70℃まで冷却した後、イソホロンジイソシアネート110.9部を仕込み、85℃にて3時間反応を行い、イソシアネート基末端のウレタンプレポリマー498.4部を得た。ついで、1−プロパノール15.4部、シクロヘキサンジメタノール1.5部、トリエチルアミン27.1部、酢酸エチル62.3部からなる溶液中、攪拌下に前記ウレタンプレポリマーを添加し、85℃にて5時間反応させた後、イソプロピルアルコール81.3部を加えた。こうして得られたポリウレタン樹脂溶液は、樹脂固形分濃度60%、粘度2500mPa・s/25℃であった。
実施例1〜22、比較例1及び2において得られたポリウレタン樹脂水分散液において、下記の評価試験を行った。その結果は、表1にそれぞれ示すとおりであった。
(耐溶剤性試験)
ガラス板(商品名 JIS−R−3202 幅120mm×長さ170mm×厚み2.0mm:日本テストパネル(株)製)の上に、ポリウレタン樹脂水分散液を乾燥塗膜の厚みが20μmとなるように塗布した。その後、恒温乾燥機を用いて100℃で10分間乾燥し、得られた乾燥塗膜をイソプロピルアルコール(IPA)、メチルエチルケトン(MEK)、テトラヒドロフラン(THF)、N−メチルピロリドン(NMP)でラビングし、その耐性を以下の基準で評価した。
評価基準(目視確認)
◎:変化なし
〇:膨潤・侵食が少しみられる
△:膨潤・侵食が発生
×:膨潤・侵食発生し、基材が剥き出しになる
(MEK含浸試験)
ガラス板(商品名 JIS−R−3202 幅120mm×長さ170mm×厚み2.0mm:日本テストパネル(株)製)の上に、ポリウレタン樹脂水分散液を乾燥塗膜の厚みが20μmとなるように塗布した。その後、恒温乾燥機を用いて100℃で10分間乾燥し、得られた乾燥塗膜を、25℃にて、MEK溶液に浸して10分間放置し、その耐性を以下の基準で評価した。
評価基準(目視確認)
◎:変化なし
〇:白化・膨潤が少しみられる
△:白化および/または膨潤がみられる
×:完全溶解
(熱水含浸試験)
ガラス板(商品名 JIS−R−3202 幅120mm×長さ170mm×厚み2.0mm:日本テストパネル(株)製)の上に、ポリウレタン樹脂水分散液を乾燥塗膜の厚みが20μmとなるように塗布した。その後、恒温乾燥機を用いて100℃で10分間乾燥し、得られた乾燥塗膜を、98℃の熱水に浸して10分間放置し、その耐性を以下の基準で評価した。
評価基準(目視確認)
◎:変化なし
〇:白化・膨潤が少しみられる
△:白化および/または膨潤がみられる
×:完全溶解
(アルカリ水溶液含浸試験)
ガラス板(商品名 JIS−R−3202 幅120mm×長さ170mm×厚み2.0mm:日本テストパネル(株)製)の上に、ポリウレタン樹脂水分散液を乾燥塗膜の厚みが20μmとなるように塗布した。その後、恒温乾燥機を用いて100℃で10分間乾燥し、得られた乾燥塗膜を、25℃にて、0.75%炭酸ナトリウム水溶液に浸して10分間放置し、その耐性を以下の基準で評価した。
評価基準(目視確認)
◎:変化なし
〇:白化・膨潤が少しみられる
△:白化および/または膨潤がみられる。
×:完全溶解
(保存安定性)
ポリウレタン樹脂水分散液100gを密閉容器に入れ、40℃にて1ヶ月間保存し、その状態を確認した。
〇:問題なし
△:粘度の変化が少し見られる
×:粘度の変化が著しい、または相分離する。
Figure 0005234477


Claims (9)

  1. アニオン性官能基とビニルエーテル基又はビニルチオエーテル基を有するポリウレタン樹脂(D)の揮発性塩基(B)中和物を含有する樹脂組成物。
  2. さらに、ビニルエーテル基又はビニルチオエーテル基を2つ以上有する化合物(C)を含有する請求項1記載の樹脂組成物。
  3. 揮発性塩基(B)が1級アミン、2級アミン及び3級アミンからなる群より選ばれる少なくとも一種である請求項1または2に記載の樹脂組成物。
  4. 請求項1〜3のいずれかに記載の樹脂組成物を含有するコーティング剤組成物。
  5. 請求項1〜3のいずれかに記載の樹脂組成物を含有する塗料組成物。
  6. 請求項1〜3のいずれかに記載の樹脂組成物を含有する印刷インキ用バインダー。
  7. 請求項1〜3のいずれかに記載の樹脂組成物を含有する接着剤組成物。
  8. 請求項1〜3のいずれかに記載の樹脂組成物を用いて得られる架橋物。
  9. 請求項1〜3に記載の樹脂組成物を含有する架橋剤。
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