JP5833900B2 - Resin crosslinking agent and aqueous resin composition - Google Patents

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Description

本発明は、芳香族ジイソシアネート化合物由来の水溶性又は水分散性ポリカルボジイミドアミン変性物、及び水性樹脂との反応性を抑制し保存安定性を向上させることができる、上記ポリカルボジイミドアミン変性物を含む樹脂架橋剤に関する。   The present invention includes a water-soluble or water-dispersible polycarbodiimide amine-modified product derived from an aromatic diisocyanate compound, and the above-mentioned polycarbodiimide amine-modified product that can suppress the reactivity with an aqueous resin and improve storage stability. The present invention relates to a resin crosslinking agent.

水溶性又は水分散性である水性樹脂は、塗料、インキ、繊維処理剤、接着剤、コーティング剤等、多くの分野で使用されている。
この水溶性又は水分散性の水性塗料は、水性媒体を用いることから、環境汚染や火災等の心配がないうえに、刷毛、ローラ、スプレーガン等の塗装機器の掃除や、塗料汚染の後始末等も水で簡単にできるので、近年、特にその需要が伸びてきている。
水性樹脂には、樹脂自体に水溶性又は水分散性を付与するために、一般にカルボキシル基が導入されている。このため、塗膜中に残存するカルボキシル基が加水分解を誘引し、塗膜の強度、耐久性、美観を損ねることがあった。
Water-soluble or water-dispersible water-based resins are used in many fields such as paints, inks, fiber treatment agents, adhesives, and coating agents.
This water-soluble or water-dispersible water-based paint uses an aqueous medium, so there is no concern about environmental pollution or fire, and cleaning of painting equipment such as brushes, rollers, spray guns, etc. Etc. can be easily made with water, and in particular, its demand has been increasing in recent years.
In general, a carboxyl group is introduced into the aqueous resin in order to impart water solubility or water dispersibility to the resin itself. For this reason, the carboxyl group remaining in the coating film may induce hydrolysis, thereby impairing the strength, durability, and aesthetics of the coating film.

このような水性樹脂の塗膜の強度、耐水性、耐久性等の諸物性を向上させる手段として、上述したカルボキシル基等と反応して架橋構造を形成し得る水性メラミン樹脂、アジリジン化合物、水分散型イソシアネート化合物等の外部架橋剤を併用する方法が、一般に採用されている。
しかし、これらの架橋剤は、毒性、反応性等の問題から使用しにくい場合がある。すなわち、上記架橋剤による架橋反応は、カルボキシル基をつぶしながら進行するものであるため、カルボキシル基の減少により、塗膜の強度、耐水性、耐久性等を向上させることはできるが、未反応の架橋剤が残存すると塗膜に毒性が生じる場合がある。一方、塗膜中に未反応のカルボキシル基が残存すれば、塗膜の耐水性や耐久性が低下する。このように、架橋剤及び水性樹脂中のカルボキシル基が100%反応しない場合、様々な問題が生じることになる。
As means for improving various physical properties such as the strength, water resistance and durability of the coating film of such an aqueous resin, an aqueous melamine resin, an aziridine compound, and a water dispersion capable of forming a crosslinked structure by reacting with the carboxyl group described above A method in which an external crosslinking agent such as a type isocyanate compound is used in combination is generally employed.
However, these cross-linking agents may be difficult to use due to problems such as toxicity and reactivity. That is, since the crosslinking reaction by the crosslinking agent proceeds while crushing the carboxyl group, the reduction of the carboxyl group can improve the strength, water resistance, durability, etc. of the coating film, but it has not been reacted. If the cross-linking agent remains, the coating film may be toxic. On the other hand, if unreacted carboxyl groups remain in the coating film, the water resistance and durability of the coating film are reduced. Thus, various problems will arise if the crosslinking agent and the carboxyl group in the aqueous resin do not react 100%.

毒性の問題を解決するため、カルボジイミド化合物が最近注目を集めている。
例えば、ポリカルボジイミドのカルボジイミド基とカルボキシル基とが反応することから、樹脂架橋剤としてポリカルボジイミドを用いることが知られている。ポリカルボジイミドを水性樹脂の樹脂架橋剤として用いる技術として、例えば特許文献1には、テトラメチルキシリレンジイソシアネート由来のポリカルボジイミドの末端を親水セグメントで封止し、水性ポリカルボジイミドとすると共に、樹脂架橋剤自体の保存安定性を良好とするとことで取扱を容易とすることが開示されている。
In order to solve the toxicity problem, carbodiimide compounds have recently attracted attention.
For example, it is known that polycarbodiimide is used as a resin crosslinking agent because a carbodiimide group and a carboxyl group of polycarbodiimide react with each other. As a technique for using polycarbodiimide as a resin cross-linking agent for aqueous resin, for example, Patent Document 1 discloses that the end of polycarbodiimide derived from tetramethylxylylene diisocyanate is sealed with a hydrophilic segment to form an aqueous polycarbodiimide and a resin cross-linking agent. It is disclosed that handling is facilitated by making the storage stability of itself good.

例えば、特許文献2には、反応性及び保存性が良好であって、水性樹脂用架橋剤として取り扱いを容易にした水性ジシクロヘキシルメタンカルボジイミドが開示されている。
この水性ジシクロヘキシルメタンカルボジイミドは、毒性がなく、室温でのポットライフも良好であるといった特徴を有している。
また、特許文献3には、耐水性、耐溶剤性、密着性を向上させることができ、カルボジイミド化合物を水性化する際に、水性ウレタン系樹脂や水性アクリル系樹脂等が持つ構造に近いグリコール酸メチル・乳酸メチルを末端に導入した水溶性又は水分散性のカルボジイミド化合物が開示されている。
For example, Patent Document 2 discloses aqueous dicyclohexylmethane carbodiimide that has good reactivity and storage stability and is easy to handle as a crosslinking agent for aqueous resins.
This aqueous dicyclohexylmethane carbodiimide has characteristics that it is not toxic and has a good pot life at room temperature.
Patent Document 3 discloses glycolic acid that can improve water resistance, solvent resistance, and adhesion, and has a structure close to that of a water-based urethane resin or water-based acrylic resin when making a carbodiimide compound aqueous. A water-soluble or water-dispersible carbodiimide compound in which methyl / methyl lactate is introduced at the terminal is disclosed.

一方で、ポリカルボジイミドは各種溶剤に対する溶解性が低く、しかも溶液状態ではカルボジイミド基の反応やポリマーの凝集が進行しゲル化してしまい、長期保存には向いていないという問題がある。これに対し、例えば特許文献4では、カルボジイミド基をアミノ基で変性し、溶液でのカルボジイミド自体の保存安定性を改良することで、電子部品用途に好適な耐熱性及び接着性を高める技術が開示されている。   On the other hand, polycarbodiimide has low solubility in various solvents, and in the solution state, there is a problem that the reaction of carbodiimide groups and the aggregation of the polymer progress to gelation, which is not suitable for long-term storage. In contrast, for example, Patent Document 4 discloses a technique for improving heat resistance and adhesiveness suitable for use in electronic parts by modifying a carbodiimide group with an amino group and improving the storage stability of the carbodiimide itself in a solution. Has been.

特開平7−330849号公報JP 7-330849 A 特開2000−7462号公報JP 2000-7462 A 特開2009−235278号公報JP 2009-235278 A 特開2007−235278号公報JP 2007-235278 A

しかしながら、カルボジイミド基とカルボキシル基との反応性の高さから、カルボジイミド基を有する樹脂架橋剤とカルボキシル基を有する水性樹脂とを混合した状態では保存安定性に劣るという問題がある。
例えば、特許文献1はテトラメチルキシリレンジイソシアネートを用いることで、イソホロンジイソシアネートを含む鎖状脂肪族ジイソシアネートを用いるよりも樹脂架橋剤自体の保存安定性を良好にしたものであり、参考例として水性樹脂へ添加後の安定性の効果を評価しているものの、3日〜1週間程度の安定性が示されているのみで、水性樹脂に対する保存安定性として十分満足できるものではない。また、特許文献2、3では水性樹脂の耐水性、耐溶剤性、密着性を向上させる樹脂架橋剤が開示されており、特許文献4ではトルエンやシクロヘキサン等の溶媒中でのカルボジイミド自体の保存安定性を高める開示がされており、いずれの文献においても樹脂架橋剤を水性樹脂へ添加後の十分な保存安定性、特に高温での保存安定性について開示はされていない。
However, due to the high reactivity between the carbodiimide group and the carboxyl group, there is a problem that the storage stability is inferior when the resin crosslinking agent having a carbodiimide group and the aqueous resin having a carboxyl group are mixed.
For example, Patent Document 1 uses tetramethylxylylene diisocyanate to improve the storage stability of the resin cross-linking agent per se rather than using a chain aliphatic diisocyanate containing isophorone diisocyanate. Although the effect of stability after addition to is evaluated, only the stability of about 3 days to 1 week is shown, and it is not sufficiently satisfactory as the storage stability with respect to the aqueous resin. Patent Documents 2 and 3 disclose resin cross-linking agents that improve the water resistance, solvent resistance, and adhesion of aqueous resins. Patent Document 4 discloses storage stability of carbodiimide itself in a solvent such as toluene or cyclohexane. In any document, there is no disclosure of sufficient storage stability after adding a resin cross-linking agent to an aqueous resin, particularly storage stability at high temperatures.

したがって本発明は、水溶性又は水分散性を示し、水性樹脂に対する保存安定性が向上された樹脂架橋剤とすることができるポリカルボジイミド及び樹脂架橋剤を提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a polycarbodiimide and a resin crosslinking agent that can be used as a resin crosslinking agent that exhibits water solubility or water dispersibility and has improved storage stability with respect to an aqueous resin.

本発明者は、上記目的を達成するために鋭意検討を重ねた結果、ポリカルボジイミドの末端を親水性化合物で封止するとともに、カルボジイミド基を二級アミンで変性することにより、上記課題を解決し得ることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、下記のポリカルボジイミド及び樹脂架橋剤である。
As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventor solved the above problems by sealing the end of polycarbodiimide with a hydrophilic compound and modifying the carbodiimide group with a secondary amine. The present invention was completed.
That is, this invention is the following polycarbodiimide and resin crosslinking agent.

1. 末端が親水性化合物で封止された芳香族ジイソシアネート化合物由来のポリカルボジイミドを二級アミンで変性した、水溶性又は水分散性のポリカルボジイミドアミン変性物。
2. 前記ポリカルボジイミドの重合度が2〜12である、上記1に記載のポリカルボジイミドアミン変性物。
3. 前記芳香族ジイソシアネート化合が、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、2,4−トリレンジイソシアネート及び2,6−トリレンジイソシアネートから選ばれる少なくとも1種である、上記1又は2に記載のポリカルボジイミドアミン変性物。
4. 前記二級アミンが、ジ−n−プロピルアミン又はジイソプロピルアミンである、上記1〜3のいずれかに記載のポリカルボジイミドアミン変性物。
5. 上記1〜4のいずれかに記載のポリカルボジイミドアミン変性物を含む、水性樹脂用の樹脂架橋剤。
6. 前記水性樹脂が、分子内にカルボキシル基を有する水溶性又は水分散性のウレタン樹脂、アクリル樹脂及びポリエステル樹脂から選ばれる少なくとも1種である、上記5に記載の樹脂架橋剤。
1. A water-soluble or water-dispersible modified polycarbodiimide amine obtained by modifying a polycarbodiimide derived from an aromatic diisocyanate compound whose end is sealed with a hydrophilic compound with a secondary amine.
2. 2. The modified polycarbodiimide amine according to 1 above, wherein the polymerization degree of the polycarbodiimide is 2 to 12.
3. The polycarbodiimide amine modification according to 1 or 2 above, wherein the aromatic diisocyanate compound is at least one selected from 4,4′-diphenylmethane diisocyanate, 2,4-tolylene diisocyanate, and 2,6-tolylene diisocyanate. object.
4). 4. The modified polycarbodiimide amine according to any one of 1 to 3 above, wherein the secondary amine is di-n-propylamine or diisopropylamine.
5. The resin crosslinking agent for water-based resins containing the polycarbodiimide amine modified material in any one of said 1-4.
6). 6. The resin cross-linking agent according to 5 above, wherein the aqueous resin is at least one selected from a water-soluble or water-dispersible urethane resin having a carboxyl group in the molecule, an acrylic resin, and a polyester resin.

本発明のポリカルボジイミドアミン変性物は、水溶性又は水分散性を示すことができ、また、水系媒体中においてそれ自体高い保存安定性を有するものである。さらに、該ポリカルボジイミドアミン変性物を含む樹脂架橋剤は、水性樹脂へ添加後もカルボキシル基との反応が抑制され、従来の樹脂架橋剤と比べ保存安定性を向上させることができ、たとえ冷暗所ではなく40℃程度の保存状態であったとしても優れた保存安定性を示すことができる。   The modified polycarbodiimide amine of the present invention can exhibit water solubility or water dispersibility, and has high storage stability in an aqueous medium. Furthermore, the resin cross-linking agent containing the modified polycarbodiimide amine can suppress the reaction with the carboxyl group even after being added to the aqueous resin, and can improve the storage stability compared to the conventional resin cross-linking agent, even in a cold and dark place. Even if the storage state is about 40 ° C., excellent storage stability can be exhibited.

[ポリカルボジイミドアミン変性物]
本発明のポリカルボジイミドアミン変性物は、末端が親水性化合物で封止された芳香族ジイソシアネート化合物由来のポリカルボジイミドを、二級アミンで変性したものであり、水溶性又は水分散性を示す。
上記末端が親水性化合物で封止されたポリカルボジイミドは、芳香族ジイソシアネート化合物を親水化合物と反応させ一部の末端を封止した後に、ポリカルボジイミド化して合成してもよく、また、芳香族ジイソシアネート化合物をポリカルボジイミド化した後に、親水化合物と反応させ末端を封止して合成してもよい。
[Modified polycarbodiimidoamine]
The modified polycarbodiimide amine of the present invention is obtained by modifying a polycarbodiimide derived from an aromatic diisocyanate compound whose end is sealed with a hydrophilic compound with a secondary amine, and exhibits water solubility or water dispersibility.
The polycarbodiimide whose end is sealed with a hydrophilic compound may be synthesized by reacting an aromatic diisocyanate compound with a hydrophilic compound to seal a part of the end and then polycarbodiimide, or aromatic diisocyanate. After the compound is polycarbodiimidized, it may be synthesized by reacting with a hydrophilic compound and sealing the end.

(芳香族ジイソシアネート化合物)
本発明においてポリカルボジイミドは、芳香族ジイソシアネート化合物由来のポリカルボジイミドであり、芳香族ジイソシアネート化合物を例えば後述するように脱炭酸縮合反応してポリカルボジイミド化したものである。
ここで、芳香族ジイソシアネート化合物とは、分子中に存在する2つのイソシアネート基が芳香環に直結しているイソシアネート化合物のことをいう。
芳香族ジイソシアネート化合物由来の芳香族ポリカルボジイミドは、脂肪族ポリカルボジイミドと比較して耐熱性が優れており、また、例えば塗膜組成物に含まれる樹脂架橋剤にポリカルボジイミドを用いる場合、アミンの解離温度と塗膜形成時の温度が近いことから塗膜を形成する工程を考慮すると、耐熱性が優れている点で芳香族ポリカルボジイミドであることが好適である。
(Aromatic diisocyanate compound)
In the present invention, the polycarbodiimide is a polycarbodiimide derived from an aromatic diisocyanate compound, and the aromatic diisocyanate compound is polycarbodiimidized by, for example, decarboxylation condensation reaction as described later.
Here, the aromatic diisocyanate compound refers to an isocyanate compound in which two isocyanate groups present in the molecule are directly bonded to an aromatic ring.
Aromatic polycarbodiimides derived from aromatic diisocyanate compounds have superior heat resistance compared to aliphatic polycarbodiimides. For example, when polycarbodiimide is used as a resin crosslinking agent in a coating composition, dissociation of amines Considering the step of forming the coating film because the temperature is close to the temperature at which the coating film is formed, aromatic polycarbodiimide is preferred from the viewpoint of excellent heat resistance.

芳香族ジイソシアネート化合物の具体例としては、例えば4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、4,4’−ジフェニルエーテルジイソシアネート、p−フェニレンジイソシアネート、m−フェニレンジイソシアネート、3,3’−ジメトキシ−4,4’−ビフェニルジイソシアネート、o―トリジンジイソシアネート、ナフチレンジイソシアネート、2,4−トリレンジイソシアネート、2,6−トリレンジイソシアネート、3,3’−ジメチル−4,4’−ジフェニルエーテルジイソシアネート、3,3’−ジメチル−4,4’−ジフェニルエーテルジイソシアネート等が挙げられる。これらは一種を単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせてもよい。
これらの中でも、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、2,4−トリレンジイソシアネート及び2,6−トリレンジイソシアネートが工業的原料の汎用性の高さ、及び得られるポリカルボジイミドが高い反応性を有しているという点で好ましい。
Specific examples of the aromatic diisocyanate compound include, for example, 4,4′-diphenylmethane diisocyanate, 4,4′-diphenyl ether diisocyanate, p-phenylene diisocyanate, m-phenylene diisocyanate, 3,3′-dimethoxy-4,4′-biphenyl. Diisocyanate, o-tolidine diisocyanate, naphthylene diisocyanate, 2,4-tolylene diisocyanate, 2,6-tolylene diisocyanate, 3,3′-dimethyl-4,4′-diphenyl ether diisocyanate, 3,3′-dimethyl-4 , 4'-diphenyl ether diisocyanate and the like. These may be used alone or in combinations of two or more.
Among these, 4,4′-diphenylmethane diisocyanate, 2,4-tolylene diisocyanate, and 2,6-tolylene diisocyanate are highly versatile industrial materials, and the resulting polycarbodiimide has high reactivity. This is preferable.

(親水性化合物)
ポリカルボジイミドの末端を封止する親水性化合物としては、親水性を有するとともに、芳香族ジイソシアネート化合物又はポリカルボジイミドの末端のイソシアネート基と反応性を有する親水性有機化合物であれば特に限定されないが、例えば以下の一般式(a)〜(e)で表される化合物を挙げることができる。
(Hydrophilic compound)
The hydrophilic compound for sealing the end of polycarbodiimide is not particularly limited as long as it is hydrophilic and is a hydrophilic organic compound having reactivity with an isocyanate group at the end of an aromatic diisocyanate compound or polycarbodiimide, for example, The compound represented by the following general formula (a)-(e) can be mentioned.

親水性有機化合物として、下記一般式(a)で表されるアルコキシ基又はフェノキシ基で末端封鎖されたポリアルキレンオキサイドを例示することができる。
1−O−(CH2−CHR2−O)m−H ・・・(a)
式(a)中、R1は炭素数1〜4のアルキル基又はフェニル基、R2は水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基を示し、mは1〜30の整数である。
上記炭素数1〜4のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、s−ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基が挙げられる。
Examples of the hydrophilic organic compound include polyalkylene oxides end-capped with an alkoxy group or a phenoxy group represented by the following general formula (a).
R 1 —O— (CH 2 —CHR 2 —O) m —H (a)
In formula (a), R 1 represents an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms or a phenyl group, R 2 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and m is an integer of 1 to 30.
Examples of the alkyl group having 1 to 4 carbon atoms include methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, n-butyl group, s-butyl group, isobutyl group, and t-butyl group.

親水性有機化合物として、下記一般式(b)で表されるジアルキルアミノアルコールを例示することができる。
(R32−N−CH2−CHR4−OH・・・(b)
式(b)中、R3は炭素数1〜4のアルキル基、R4は水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基を示す。炭素数1〜4のアルキル基としては上記と同義である。
Examples of the hydrophilic organic compound include dialkylamino alcohols represented by the following general formula (b).
(R 3 ) 2 —N—CH 2 —CHR 4 —OH (b)
In formula (b), R 3 represents an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and R 4 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. The alkyl group having 1 to 4 carbon atoms has the same meaning as described above.

親水性有機化合物として、下記一般式(c)で表されるヒドロキシカルボン酸アルキルエステルを例示することができる。
5−O−CO−CHR6−OH ・・・(c)
式(c)中、R5は炭素数1〜3のアルキル基、R6は水素原子又は炭素数1〜3のアルキル基を示す。
上記炭素数1〜3のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基が挙げられる。
Examples of the hydrophilic organic compound include hydroxycarboxylic acid alkyl esters represented by the following general formula (c).
R 5 —O—CO—CHR 6 —OH (c)
In formula (c), R 5 represents an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and R 6 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms.
Examples of the alkyl group having 1 to 3 carbon atoms include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, and an isopropyl group.

親水性有機化合物として、下記一般式(d)で表されるジアルキルアミノアルキルアミンを例示することができる。
(R72−N−R8−NH2・・・(d)
式(d)中、R7は炭素数1〜4のアルキル基、R8は水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基を示す。炭素数1〜4のアルキル基としては上記と同義である。
Examples of the hydrophilic organic compound include dialkylaminoalkylamines represented by the following general formula (d).
(R 7 ) 2 —N—R 8 —NH 2 (d)
In formula (d), R 7 represents an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and R 8 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. The alkyl group having 1 to 4 carbon atoms has the same meaning as described above.

親水性有機化合物として、下記一般式(e)で表されるアルキルスルホン酸塩を例示することができる。
HO−R9−SO3M・・・(e)
式(e)中、R9は炭素数1〜10のアルキレン基、MはNa,K等のアルカリ金属を示す。
上記炭素数1〜10のアルキレン基としては、例えば、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、テトラメチレン基、ペンタメチレン基、ヘキサメチレン基、ヘプタメチレン基、オクタメチレン基、ノナメチレン基、デカメチレン基等が挙げられる。
上記一般式(a)〜(e)で表される親水性化合物としては、一種単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
Examples of the hydrophilic organic compound include alkyl sulfonates represented by the following general formula (e).
HO-R 9 -SO 3 M ··· (e)
In the formula (e), R 9 represents an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, and M represents an alkali metal such as Na or K.
Examples of the alkylene group having 1 to 10 carbon atoms include methylene group, ethylene group, propylene group, tetramethylene group, pentamethylene group, hexamethylene group, heptamethylene group, octamethylene group, nonamethylene group, decamethylene group and the like. Can be mentioned.
As the hydrophilic compound represented by the general formulas (a) to (e), one kind may be used alone, or two or more kinds may be used in combination.

ポリカルボジイミドの重合度が大きい場合や、後述するようにポリカルボジイミドを樹脂架橋剤とする際に用いる溶解又は分散させる水性媒体中の水の比率が高い場合等、ポリカルボジイミドを水性媒体に溶解又は分散させるためにより高い親水性を付与する必要がある場合、より好ましい親水性化合物は上記一般式(a)〜(e)の中でも親水性の高い上記一般式(a)で表されるアルコキシ基又はフェノキシ基で末端封鎖されたポリアルキレンオキサイドである。
上記一般式(a)で表されるポリアルキレンオキサイドの具体例としては、ポリエチレングリコールモノメチルエーテル、ポリエチレングリコールモノエチルエーテル、ポリプロピレングリコールモノメチルエーテル、ポリプロピレングリコールモノエチルエーテル、ポリプロピレングリコールモノフェニルエーテル等を挙げることができ、特にポリエチレングリコールモノメチルエーテルが好適である。
When the degree of polymerization of polycarbodiimide is large, or when the ratio of water in the aqueous medium to be dissolved or dispersed used when polycarbodiimide is used as a resin crosslinking agent is high as described later, polycarbodiimide is dissolved or dispersed in an aqueous medium. When it is necessary to impart a higher hydrophilicity, a more preferred hydrophilic compound is an alkoxy group or phenoxy represented by the general formula (a) having a high hydrophilicity among the general formulas (a) to (e). It is a polyalkylene oxide end-capped with a group.
Specific examples of the polyalkylene oxide represented by the general formula (a) include polyethylene glycol monomethyl ether, polyethylene glycol monoethyl ether, polypropylene glycol monomethyl ether, polypropylene glycol monoethyl ether, polypropylene glycol monophenyl ether, and the like. In particular, polyethylene glycol monomethyl ether is suitable.

(親水性化合物以外の末端封止剤)
上記親水性化合物以外に、末端イソシアネート基と反応することができ、それ単独ではポリカルボジイミドに十分な親水性を付与しない化合物を、さらに末端封止剤として併用することができる。該親水性化合物以外の末端封止剤は、上記親水性化合物と混合し、ポリカルボジイミドが水性媒体に溶解できる親水性を示す範囲で使用される。
(End-capping agents other than hydrophilic compounds)
In addition to the above hydrophilic compound, a compound that can react with a terminal isocyanate group and that alone does not impart sufficient hydrophilicity to polycarbodiimide can be used in combination as a terminal blocking agent. The end-capping agent other than the hydrophilic compound is mixed with the hydrophilic compound and used in a range that exhibits hydrophilicity in which polycarbodiimide can be dissolved in an aqueous medium.

上記親水性化合物以外の末端封止剤としては、芳香族ジイソシアネート化合物又はポリカルボジイミドの末端のイソシアネート基と反応性を有する化合物であれば特に限定されない。
親水性化合物以外の末端封止剤として例えば、上記反応性を有する脂肪族化合物、芳香族化合物、脂環族化合物等を挙げることができ、具体的には−OH基を持つメタノール、エタノール、フェノール、シクロヘキサノール、N−メチルエタノールアミン等;=NH基を持つジエチルアミン、ジシクロヘキシルアミン等;−NH2基を持つブチルアミン、シクロヘキシルアミン等;−COOH基を持つプロピオン酸、安息香酸、シクロヘキサンカルボン酸等;−SH基を持つエチルメルカプタン、アリルメルカプタン、チオフェノール等やエポキシ基等を有する化合物が挙げられる。
上記親水性化合物以外の末端封止剤は、一種単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
The end-capping agent other than the hydrophilic compound is not particularly limited as long as it is a compound having reactivity with an isocyanate group at the end of an aromatic diisocyanate compound or polycarbodiimide.
Examples of end-capping agents other than hydrophilic compounds include the above-mentioned reactive aliphatic compounds, aromatic compounds, alicyclic compounds, and the like, specifically, methanol, ethanol, phenol having —OH group. , cyclohexanol, N- methyl ethanolamine; = diethylamine with an NH group, dicyclohexylamine and the like; butylamine with -NH 2 group, cyclohexylamine and the like; propionic acid having a -COOH group, benzoic acid, cyclohexanecarboxylic acid, and the like; Examples include compounds having an —SH group, such as ethyl mercaptan, allyl mercaptan, thiophenol, or an epoxy group.
Terminal blockers other than the hydrophilic compound may be used alone or in combination of two or more.

また、ポリカルボジイミドの末端を封止してその重合度を制御するため、モノイソシアネートを末端封止剤として使用してもよい。モノイソシアネートとして例えば、フェニルイソシアネート、p−ニトロフェニルイソシアネート、p−及びm−トリルイソシアネート、p−ホルミルフェニルイソシアネート、p−イソプロピルフェニルイソシアネート等を用いることができる。特にp−イソプロピルフェニルイソシアネートが好適に用いられる。
上記モノイソシアネートは、一種単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
Moreover, in order to seal the terminal of polycarbodiimide and control the degree of polymerization, monoisocyanate may be used as the terminal blocking agent. As monoisocyanate, for example, phenyl isocyanate, p-nitrophenyl isocyanate, p- and m-tolyl isocyanate, p-formylphenyl isocyanate, p-isopropylphenyl isocyanate and the like can be used. In particular, p-isopropylphenyl isocyanate is preferably used.
The said monoisocyanate may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.

(末端イソシアネート基と親水性化合物及び親水性化合物以外の末端封止剤との反応)
末端イソシアネート基と親水性化合物及び親水性化合物以外の末端封止剤との反応は、芳香族ジイソシアネート化合物又はポリカルボジイミドと、親水性化合物及び親水性化合物以外の末端封止剤とを、25℃程度の常温で混合することで容易に進行し、必要に応じ加熱してもよい。また、不活性ガス雰囲気下で反応を行うことが好ましく、封止する末端イソシアネート基に対し当量の親水性化合物及び親水性化合物以外の末端封止剤を使用すればよい。
(Reaction of terminal isocyanate group with end capping agent other than hydrophilic compound and hydrophilic compound)
The reaction between the terminal isocyanate group and the end capping agent other than the hydrophilic compound and the hydrophilic compound is about 25 ° C. with the aromatic diisocyanate compound or polycarbodiimide and the end capping agent other than the hydrophilic compound and the hydrophilic compound. It proceeds easily by mixing at room temperature, and may be heated as necessary. Moreover, it is preferable to react in inert gas atmosphere, and what is necessary is just to use terminal blocking agents other than a hydrophilic compound and hydrophilic compound equivalent to the terminal isocyanate group to seal.

また、水分散性のポリカルボジイミドを得る方法としては、分散剤、例えば高分子型分散剤、界面活性型分散剤、無機型分散剤を用いて乳化する方法(超音波、撹拌)、あるいは水性ポリウレタンや他の水性ポリカルボジイミド等の親水性のポリマーと混合して同時に水分散させる方法等も用いることができる。   In addition, as a method for obtaining a water-dispersible polycarbodiimide, a method of emulsifying using a dispersant, for example, a polymer-type dispersant, a surfactant-type dispersant, an inorganic-type dispersant (ultrasonic wave, stirring), or an aqueous polyurethane In addition, a method of mixing with a hydrophilic polymer such as water-based polycarbodiimide and simultaneously dispersing in water can also be used.

(ポリカルボジイミド化)
本発明においてポリカルボジイミドは、芳香族ジイソシアネート化合物由来のポリカルボジイミドであり、芳香族ジイソシアネート化合物を原料とした種々の方法で製造することができる。例えば、芳香族ジイソシアネート化合物の脱二酸化炭素を伴う脱炭酸縮合反応により、イソシアネート末端ポリカルボジイミドを製造する方法(米国特許第2941956号明細書や特公昭47−33279号公報、J. Org. Chem, 28、2069−2075(1963)、Chemical Review1981、Vol.81, No.4, p619−621等)が挙げられる。
(Polycarbodiimidization)
In the present invention, polycarbodiimide is a polycarbodiimide derived from an aromatic diisocyanate compound, and can be produced by various methods using an aromatic diisocyanate compound as a raw material. For example, a process for producing an isocyanate-terminated polycarbodiimide by a decarboxylation condensation reaction involving decarbonation of an aromatic diisocyanate compound (US Pat. No. 2,941,956, Japanese Patent Publication No. 47-33279, J. Org. Chem, 28 2069-2075 (1963), Chemical Review 1981, Vol. 81, No. 4, p619-621, and the like.

上記芳香族ジイソシアネート化合物の脱炭酸縮合反応は、カルボジイミド化触媒の存在下において進行するものである。このカルボジイミド化触媒としては、例えば、1−フェニル−2−ホスホレン−1−オキシド、3−メチル−1−フェニル−2−ホスホレン−1−オキシド、1−エチル−2−ホスホレン−1−オキシド、3−メチル−2−ホスホレン−1−オキシド及びこれらの3−ホスホレン異性体等のホスホレンオキシド等を挙げることができ、これらの中でも、反応性の面からは3−メチル−1−フェニル−2−ホスホレン−1−オキシドが好適である。
カルボジイミド化触媒の量は、カルボジイミド化に用いられる芳香族ジイソシアネート化合物に対して、通常0.1〜1.0質量%である。
The decarboxylation condensation reaction of the aromatic diisocyanate compound proceeds in the presence of a carbodiimidization catalyst. Examples of the carbodiimidization catalyst include 1-phenyl-2-phospholene-1-oxide, 3-methyl-1-phenyl-2-phospholene-1-oxide, 1-ethyl-2-phospholene-1-oxide, 3 -Methyl-2-phospholene-1-oxide and phospholene oxides such as these 3-phospholene isomers can be mentioned, and among these, from the viewpoint of reactivity, 3-methyl-1-phenyl-2- Phosphorene-1-oxide is preferred.
The amount of the carbodiimidization catalyst is usually 0.1 to 1.0% by mass with respect to the aromatic diisocyanate compound used for carbodiimidization.

芳香族ジイソシアネート化合物の脱炭酸縮合反応は、無溶媒でも行うことができ、溶媒中で行うこともできる。使用できる溶媒としては、テトラヒドロキシフラン、1,3−ジオキサン、ジオキソラン等の脂環式エーテル:ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン等の芳香族炭化水素:クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、トリクロロベンゼン、パークレン、トリクロロエタン、ジクロロエタン等のハロゲン化炭化水素、及びシクロヘキサノン等が挙げられる。これらは一種を単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせてもよい。これらの中でも、テトラヒドロキシフランが好ましい。   The decarboxylation condensation reaction of the aromatic diisocyanate compound can be performed without a solvent or in a solvent. Solvents that can be used include alicyclic ethers such as tetrahydroxyfuran, 1,3-dioxane and dioxolane: aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene and ethylbenzene: chlorobenzene, dichlorobenzene, trichlorobenzene, perchlene, trichloroethane, Halogenated hydrocarbons such as dichloroethane, cyclohexanone and the like. These may be used alone or in combinations of two or more. Among these, tetrahydroxyfuran is preferable.

上記脱炭酸縮合反応における温度としては、特に限定はされないが、好ましくは40〜200℃、より好ましくは50〜130℃である。
溶媒中で反応を行う場合、40℃〜溶媒の沸点までであることが好ましい。また、溶媒中で反応を行う場合、芳香族ジイソシアネート化合物の濃度としては、好ましくは5〜55質量%、より好ましくは5〜20質量%である。芳香族ジイソシアネート化合物の濃度が5質量%以上であれば、ポリカルボジイミドの合成に時間がかかりすぎることがなく、55質量%以下であれば、反応中にゲル化するのを抑制できる。
また、反応を行う際の固形分濃度としては、好ましくは反応系の総量の5〜50質量%であり、より好ましくは20〜30質量%である。
Although it does not specifically limit as temperature in the said decarboxylation condensation reaction, Preferably it is 40-200 degreeC, More preferably, it is 50-130 degreeC.
When the reaction is carried out in a solvent, it is preferably from 40 ° C. to the boiling point of the solvent. Moreover, when reacting in a solvent, as a density | concentration of an aromatic diisocyanate compound, Preferably it is 5-55 mass%, More preferably, it is 5-20 mass%. If the concentration of the aromatic diisocyanate compound is 5% by mass or more, it will not take too much time to synthesize polycarbodiimide, and if it is 55% by mass or less, gelation during the reaction can be suppressed.
Moreover, as solid content concentration at the time of performing reaction, Preferably it is 5-50 mass% of the total amount of a reaction system, More preferably, it is 20-30 mass%.

特に芳香族ジイソシアネート化合物と親水性化合物及び親水性化合物以外の末端封止剤とを反応させ、まず末端の封止を行い、その後、触媒を添加しカルボジイミド化を行う場合、カルボジイミド化反応の温度としては、好ましくは40〜180℃であり、より好ましくは50〜100℃であり、溶媒中の芳香族ジイソシアネート化合物の濃度としては、好ましくは5〜55質量%、より好ましくは35〜50質量%である。   In particular, when an aromatic diisocyanate compound is reacted with a hydrophilic compound and an end-capping agent other than a hydrophilic compound, the end is first capped, and then a catalyst is added to perform carbodiimidization, the temperature of the carbodiimidization reaction Is preferably 40 to 180 ° C, more preferably 50 to 100 ° C, and the concentration of the aromatic diisocyanate compound in the solvent is preferably 5 to 55% by mass, more preferably 35 to 50% by mass. is there.

本発明に使用するポリカルボジイミドの重合度としては、ポリカルボジイミドが水性媒体中でゲル化することがなく水溶性又は水分散性となる点から好ましくは2〜12であり、より好ましくは3〜9である。   The polymerization degree of the polycarbodiimide used in the present invention is preferably 2 to 12 and more preferably 3 to 9 from the viewpoint that the polycarbodiimide does not gel in an aqueous medium and becomes water-soluble or water-dispersible. It is.

(アミン変性)
末端が親水性化合物で封止された、あるいは、親水性化合物及び親水性化合物以外の末端封止剤で封止されたポリカルボジイミドを変性させる化合物としては、二級アミンを用いる。
一級アミンでは、2つの活性水素が別々の2つのカルボジイミド基と反応できるため架橋点となり、カルボジイミド樹脂溶液がゲル化してしまう。また、三級アミンでは、カルボジイミド基と付加反応は起こさないが、カルボジイミド基の架橋反応を活性化させる触媒作用を示すため、この場合も溶液がゲル化してしまう。上記の理由より、活性水素基を1つだけ有する二級アミンが好適である。
(Amine modification)
A secondary amine is used as the compound that modifies the polycarbodiimide whose end is sealed with a hydrophilic compound or is sealed with a hydrophilic compound and a terminal sealing agent other than the hydrophilic compound.
In the primary amine, since two active hydrogens can react with two separate carbodiimide groups, they become crosslinking points, and the carbodiimide resin solution is gelled. In addition, the tertiary amine does not cause an addition reaction with a carbodiimide group, but exhibits a catalytic action for activating the crosslinking reaction of the carbodiimide group, and in this case, the solution is gelled. For the above reasons, secondary amines having only one active hydrogen group are preferred.

さらに、本発明では二級アミンの中でも、二級アミンの有する炭化水素基の炭素数が3であるものが好ましい。
二級アミンの有する炭化水素基の炭素数が2以下の場合、加熱処理においてアミンの脱離が起こりにくくなり、アミンが脱離せずに残ると、塗膜の性能低下を起こす場合がある。炭素数が4以上の場合は、アミンの沸点が高くなるため加熱処理で脱離したアミンが揮発しきらずに残存し易くなり、塗膜の性能低下を起こす原因となる。また、残存したアミンは加熱処理後に再度カルボジイミド基と反応してしまうため、再生するカルボジイミド基の割合が下がってしまい、反応性が低下してしまう。
Furthermore, in the present invention, among the secondary amines, those in which the hydrocarbon group of the secondary amine has 3 carbon atoms are preferred.
When the number of carbon atoms of the hydrocarbon group of the secondary amine is 2 or less, the amine is hardly detached during the heat treatment, and when the amine is not detached, the performance of the coating film may be deteriorated. When the number of carbon atoms is 4 or more, the boiling point of the amine is high, so that the amine desorbed by the heat treatment does not volatilize and tends to remain, causing deterioration in the performance of the coating film. Moreover, since the remaining amine reacts with the carbodiimide group again after the heat treatment, the ratio of the carbodiimide group to be regenerated decreases, and the reactivity decreases.

上記の理由により、二級アミンであって炭化水素基の炭素数が3であるアミンが好ましく、中でもジ−n−プロピルアミン及びジイソプロピルアミンが工業的により好ましい。
N原子に結合した炭化水素基が直鎖であるジ−n−プロピルアミンに対し、ジイソプロピルアミンは嵩高く立体障害が大きいため、加熱の際アミンの脱離が起こりやすい。また、それぞれのアミンの沸点は、ジイソプロピルアミンが84℃であり、ジ−n−プロピルアミンが107℃であるため、カルボジイミド基との再結合反応や塗膜の性能低下を生じさせる残存アミンを無くすという意味合いからも、ジイソプロピルアミンの方がさらに好ましい。
For the above reasons, amines which are secondary amines and have a hydrocarbon group with 3 carbon atoms are preferred, and among them, di-n-propylamine and diisopropylamine are more preferred industrially.
Compared to di-n-propylamine in which the hydrocarbon group bonded to the N atom is a straight chain, diisopropylamine is bulky and has a large steric hindrance, so that the amine is easily detached during heating. In addition, since the boiling point of each amine is 84 ° C. for diisopropylamine and 107 ° C. for di-n-propylamine, it eliminates residual amine that causes recombination reaction with carbodiimide groups and degradation of coating film performance. Therefore, diisopropylamine is more preferable.

上記ポリカルボジイミドのアミン変性は、無溶媒で行うこともできるが、上記ポリカルボジイミドを水系溶媒と混合し、そこへ二級アミンをカルボジイミド基に対して所定の当量となるように添加し、撹拌して反応させることにより、容易に合成をすることができる。
水系溶媒を用いる場合の二級アミンの添加量としては、カルボジイミド基1当量に対して好ましくは1〜2当量であり、過剰なアミン量が少なく、加熱処理時にアミンが逸散し易いという点からより好ましくは1〜1.5当量である。
また、アミン変性の反応温度は、反応速度と変性中の副反応を抑える点から好ましくは常温(25℃程度)又は40〜120℃である。
変性は撹拌しながら行うことが好ましく、反応時間は温度によって異なるが、好ましくは0.1〜2時間程度である。
The amine modification of the polycarbodiimide can be performed without a solvent, but the polycarbodiimide is mixed with an aqueous solvent, and a secondary amine is added to the carbodiimide group so as to have a predetermined equivalent amount, followed by stirring. Can be synthesized easily.
The amount of secondary amine added in the case of using an aqueous solvent is preferably 1 to 2 equivalents relative to 1 equivalent of a carbodiimide group, because the amount of excess amine is small, and the amine is easily dissipated during heat treatment. More preferably, it is 1-1.5 equivalent.
The reaction temperature for amine modification is preferably room temperature (about 25 ° C.) or 40 to 120 ° C. from the viewpoint of suppressing the reaction rate and side reactions during modification.
The modification is preferably carried out with stirring, and the reaction time varies depending on the temperature, but is preferably about 0.1 to 2 hours.

アミン変性反応に用いる上記水系溶媒としては、水のみであってもよいし、水和性液状化合物との混合溶媒であってもよい。
水和性液状化合物としては、例えば、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル等のポリアルキレングリコールモノアルキルエーテル類;ジエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル等のポリアルキレングリコールジアルキルエーテル類;エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等のポリアルキレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類;エチレングリコールジアセテート、プロピレングリコールジアセテート等のポリアルキレングリコールジアセテート類;エチレングリコールモノフェニルエーテル、プロピレングリコールモノフェニルエーテル等のポリアルキレングリコールモノフェニルエーテル類;プロパノール、ブタノール、ヘキサノール、オクタノール等のモノアルコール類、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)、N−エチル−2−ピロリドン(NEP)等のN−置換アミド類;2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオールモノイソブチレート等が挙げられる。これらは一種単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
The aqueous solvent used in the amine modification reaction may be water alone or a mixed solvent with a hydratable liquid compound.
Examples of hydratable liquid compounds include polyalkylene glycols such as ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, propylene glycol monomethyl ether, and dipropylene glycol monomethyl ether. Monoalkyl ethers; polyalkylene glycol dialkyl ethers such as diethylene glycol dimethyl ether, triethylene glycol dimethyl ether, dipropylene glycol dimethyl ether; ethylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, ethylene glycol monobutyl ether acetate , Polyalkylene glycol monoalkyl ether acetates such as diethylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol monobutyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, dipropylene glycol monomethyl ether acetate; polyalkylene glycol diesters such as ethylene glycol diacetate and propylene glycol diacetate Acetates; Polyalkylene glycol monophenyl ethers such as ethylene glycol monophenyl ether and propylene glycol monophenyl ether; Monoalcohols such as propanol, butanol, hexanol and octanol, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), N- N-substituted such as ethyl-2-pyrrolidone (NEP) Bromide like; 2,2,4-trimethyl-1,3-pentanediol mono-isobutyrate, and the like. These may be used alone or in combination of two or more.

[樹脂架橋剤]
本発明はまた、上述したポリカルボジイミドアミン変性物を含む、水性樹脂用の樹脂架橋剤を提供する。
樹脂架橋剤は、ポリカルボジイミドアミン変性物を水性媒体に溶解又は分散させたものである。
水性媒体中のポリカルボジイミドアミン変性物の固形分濃度としては、塗膜物性を考慮して樹脂架橋剤としての使い易さの点から、好ましくは10〜50質量%である。
[Resin cross-linking agent]
The present invention also provides a resin cross-linking agent for an aqueous resin containing the polycarbodiimide amine-modified product described above.
The resin crosslinking agent is obtained by dissolving or dispersing a polycarbodiimide amine-modified product in an aqueous medium.
The solid content concentration of the modified polycarbodiimide amine in the aqueous medium is preferably 10 to 50% by mass from the viewpoint of ease of use as a resin crosslinking agent in consideration of the physical properties of the coating film.

上記水性媒体としては特に限定されず、例えば、水及び水とその他の溶媒との混合溶媒を挙げることができる。上記その他の溶媒としては、水と相溶性を示すものであれば特に限定されず、例えば炭化水素類(例えば、キシレン又はトルエン)、アルコール類(例えば、メチルアルコール、n−ブチルアルコール、イソプロピルアルコール、2−エチルヘキシルアルコール、エチレングリコール、プロピレングリコール、2−(2−n−ブトキシエトキシ)エタノール、エーテル類(例えば、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノヘキシルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、3−メチル−3−メトキシブタノール、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル)、ケトン類(例えば、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、イソホロン、アセチルアセトン)、エステル類(例えば、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート)、並びにそれらの混合物等を挙げることができる。これらは一種単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
水性媒体としては、水のみからなる完全水系であることが、環境面から好ましい。
It does not specifically limit as said aqueous medium, For example, the mixed solvent of water and water, and another solvent can be mentioned. The other solvent is not particularly limited as long as it is compatible with water. For example, hydrocarbons (for example, xylene or toluene), alcohols (for example, methyl alcohol, n-butyl alcohol, isopropyl alcohol, 2-ethylhexyl alcohol, ethylene glycol, propylene glycol, 2- (2-n-butoxyethoxy) ethanol, ethers (eg, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol monohexyl ether, propylene glycol monoethyl ether) 3-methyl-3-methoxybutanol, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monobutyl ether), ketones (for example, methyl isobutyl ketone, cyclohexane Sanone, isophorone, acetylacetone), esters (for example, ethylene glycol monoethyl ether acetate, ethylene glycol monobutyl ether acetate), and mixtures thereof, etc. These may be used alone or in combination of two or more. May be used in combination.
The aqueous medium is preferably a complete aqueous system composed only of water from the viewpoint of the environment.

(アミンの解離反応)
本発明のポリカルボジイミドアミン変性物は、反応性の高いカルボジイミド基がアミン変性によりグアニジン基に変性されているので、水溶液状態であっても優れた安定性を示すことができ、例えば、カルボキシル基を有する水性樹脂に樹脂架橋剤として添加した場合、架橋反応が抑制され保存安定性に優れる効果を有する。
また、樹脂架橋剤中のポリカルボジイミドアミン変性物は、加熱処理によりアミンが解離してカルボジイミド基に戻り、元のポリカルボジイミドとなる。
他方、解離して生成した二級アミンは揮発するのでポリカルボジイミド中にほぼ残存しなくなる。
ポリカルボジイミドアミン変性物は上記のとおり加熱処理によりアミンが解離するが、解離開始温度は120℃程度である。ジイソプロピルアミンの沸点は84.1℃、ジ−n−プロピルアミンは107℃であり、解離すると直ちに揮発乾燥される。解離速度と解離して生成した二級アミンを揮発させて除去する観点から、好ましい加熱温度は120〜180℃である。
(Amine dissociation reaction)
The modified polycarbodiimide amine of the present invention can exhibit excellent stability even in an aqueous solution state because a highly reactive carbodiimide group is modified to a guanidine group by amine modification. When added to the aqueous resin as a resin crosslinking agent, the crosslinking reaction is suppressed and the storage stability is excellent.
In addition, the polycarbodiimide amine-modified product in the resin cross-linking agent is converted into the original polycarbodiimide by dissociating the amine by heat treatment and returning to the carbodiimide group.
On the other hand, the secondary amine generated by dissociation volatilizes and therefore hardly remains in the polycarbodiimide.
In the modified polycarbodiimide amine, the amine is dissociated by the heat treatment as described above, but the dissociation start temperature is about 120 ° C. Diisopropylamine has a boiling point of 84.1 ° C and di-n-propylamine has a temperature of 107 ° C. From the viewpoint of volatilizing and removing the secondary amine generated by dissociation and the dissociation, a preferable heating temperature is 120 to 180 ° C.

(カルボジイミドの架橋反応)
上述したように、ポリカルボジイミドアミン変性物は、アミンが解離してカルボジイミド基に戻り、元のポリカルボジイミドとなるため、水性樹脂が有するカルボキシル基とポリカルボジイミドが有するカルボジイミド基とが架橋反応することができる。
アミンが解離したカルボジイミド基と水性樹脂が有するカルボキシル基は、アミン解離時の加熱処理の熱で架橋することができる。また、解離時の加熱処理後に未架橋の反応基がある場合は、加熱処理を追加することで架橋反応を促進することができる。加熱処理を追加する時の好ましい加熱温度は60〜150℃であり、さらに好ましくは80〜120℃である。
(Crosslinking reaction of carbodiimide)
As described above, in the modified polycarbodiimide amine, the amine dissociates and returns to the carbodiimide group to become the original polycarbodiimide, so that the carboxyl group of the aqueous resin and the carbodiimide group of the polycarbodiimide may undergo a crosslinking reaction. it can.
The carbodiimide group from which the amine has been dissociated and the carboxyl group that the aqueous resin has can be cross-linked by the heat of heat treatment during amine dissociation. Moreover, when there exists an uncrosslinked reactive group after the heat processing at the time of dissociation, a crosslinking reaction can be accelerated | stimulated by adding heat processing. The preferable heating temperature when adding the heat treatment is 60 to 150 ° C, more preferably 80 to 120 ° C.

本発明の樹脂架橋剤に好適である水性樹脂としては、水溶性又は水分散性を有し、カルボジイミド基と架橋反応する樹脂であればよく、特に制限されるものではない。
具体的には、分子内にカルボキシル基を有する水溶性又は水分散性のウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂等が挙げられるが、中でもウレタン樹脂、アクリル樹脂が好適である。これら水性樹脂は、一種単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
The aqueous resin suitable for the resin cross-linking agent of the present invention is not particularly limited as long as it is water-soluble or water-dispersible and has a cross-linking reaction with a carbodiimide group.
Specific examples include water-soluble or water-dispersible urethane resins having a carboxyl group in the molecule, acrylic resins, polyester resins, etc. Among them, urethane resins and acrylic resins are preferable. These aqueous resins may be used alone or in combination of two or more.

分子内にカルボキシル基を有する水溶性又は水分散性のウレタン樹脂としては、例えば、ポリイソシアネート化合物、カルボキシル基含有ポリオール類及び/又はアミノ酸類、並びにポリオール類から得られるカルボキシル基含有のウレタン系プレポリマーを、有機溶媒又は水の存在下、塩基性有機化合物及び鎖延長剤と反応させ、次いで減圧下、脱溶媒することで得られる樹脂等が挙げられる。   Examples of water-soluble or water-dispersible urethane resins having a carboxyl group in the molecule include, for example, polyisocyanate compounds, carboxyl group-containing polyols and / or amino acids, and carboxyl group-containing urethane prepolymers obtained from polyols. And a resin obtained by reacting with a basic organic compound and a chain extender in the presence of an organic solvent or water and then removing the solvent under reduced pressure.

分子内にカルボキシル基を有する水溶性又は水分散性のアクリル樹脂としては、例えば、重合性不飽和カルボン酸又はその無水物、(メタ)アクリル酸エステル類や(メタ)アクリル酸以外のアクリル系モノマー、及び必要に応じてα−メチルスチレン、酢酸ビニル等を、乳化重合、溶液重合、塊状重合等の重合法により共重合させて得られるアクリル樹脂等が挙げられる。
具体的な重合性不飽和カルボン酸及びそれらの無水物としては、例えば、(メタ)アクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、フマール酸、クロトン酸及びそれらの無水物等が挙げられる。
(メタ)アクリル酸エステル類としては、例えば、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル等が挙げられる。
(メタ)アクリル酸以外のアクリル系モノマーとしては、(メタ)アクリルアミド、(メタ)アクリロニトリル等が挙げられる。
Examples of water-soluble or water-dispersible acrylic resins having a carboxyl group in the molecule include polymerizable unsaturated carboxylic acids or anhydrides thereof, (meth) acrylic acid esters, and acrylic monomers other than (meth) acrylic acid. And acrylic resin obtained by copolymerizing α-methylstyrene, vinyl acetate or the like, if necessary, by a polymerization method such as emulsion polymerization, solution polymerization, bulk polymerization or the like.
Specific examples of polymerizable unsaturated carboxylic acids and anhydrides thereof include (meth) acrylic acid, itaconic acid, maleic acid, fumaric acid, crotonic acid, and anhydrides thereof.
Examples of (meth) acrylic esters include methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, and 2-hydroxy (meth) acrylate. And ethyl.
Examples of acrylic monomers other than (meth) acrylic acid include (meth) acrylamide and (meth) acrylonitrile.

分子内にカルボキシル基を有する水溶性又は水分散性ポリエステル系樹脂としては、例えば、グリコール又は末端に水酸基を有するポリエステルグリコールと、テトラカルボン酸二無水物とを、選択的モノエステル化反応によって鎖延長して得られるポリエステル系樹脂等が挙げられる。   Examples of water-soluble or water-dispersible polyester resins having a carboxyl group in the molecule include, for example, chain extension by selective monoesterification reaction between glycol or polyester glycol having a hydroxyl group at the terminal and tetracarboxylic dianhydride. Polyester-type resin obtained by doing this.

本発明の樹脂架橋剤は、例えば、水性樹脂と混合した水性樹脂組成物とすることができる。
上記水性樹脂組成物とする場合、各成分の配合割合は任意であるが、得られる塗膜の物性及び経済性のバランス等の点から、水性樹脂100質量部に対し、樹脂架橋剤を0.5〜15質量部の割合で用いることが好ましく、1〜10質量部の割合で用いることがより好ましい。
水性樹脂組成物には、用途等に応じ、必要であれば各種添加成分、例えば、顔料、充填剤、レベリング剤、界面活性剤、分散剤、可塑剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤等を、適宜配合することができる。
The resin crosslinking agent of the present invention can be, for example, an aqueous resin composition mixed with an aqueous resin.
When it is set as the said aqueous resin composition, although the mixture ratio of each component is arbitrary, from points, such as balance of the physical property of the coating film obtained, and economical efficiency, a resin crosslinking agent is set to 0.1 mass with respect to 100 mass parts of aqueous resin. It is preferable to use it in the ratio of 5-15 mass parts, and it is more preferable to use it in the ratio of 1-10 mass parts.
In the aqueous resin composition, if necessary, various additive components such as pigments, fillers, leveling agents, surfactants, dispersants, plasticizers, ultraviolet absorbers, antioxidants, etc. It can mix | blend suitably.

水性樹脂組成物を所定の基材上に塗布することで、塗工層を形成して塗膜を得ることができる。
この場合、塗布法としては従来公知の方法を適宜用いることができ、例えば、刷毛塗り、タンポ塗り、吹付塗り、ホットスプレー塗り、エアレススプレー塗り、ローラ塗り、カーテンフロー塗り、流し塗り、浸し塗り、ナイフフェッジコート等を用いることができる。塗工層を形成後、架橋反応を促進するために加熱処理を行うこともできる。加熱処理方法に特に制限はなく、例えば、電気加熱炉、赤外線加熱炉、高周波可燃路等を用いる方法を採用することができる。
By apply | coating an aqueous resin composition on a predetermined base material, a coating layer can be formed and a coating film can be obtained.
In this case, conventionally known methods can be appropriately used as the coating method, for example, brush coating, tampo coating, spray coating, hot spray coating, airless spray coating, roller coating, curtain flow coating, flow coating, dipping coating, A knife fudge coat or the like can be used. After forming the coating layer, heat treatment may be performed to promote the crosslinking reaction. There is no restriction | limiting in particular in the heat processing method, For example, the method using an electric heating furnace, an infrared heating furnace, a high frequency combustible path, etc. is employable.

以下、実施例及び比較例を挙げて、本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、以下文中の「%」は、特に断りの無い限り質量基準である。
また、合成例において、赤外吸収(IR)スペクトル分析は、FT−IR8200PC(島津製作所製)を使用して行った。
Hereinafter, although an example and a comparative example are given and the present invention is explained more concretely, the present invention is not limited to these. In the text below, “%” is based on mass unless otherwise specified.
Moreover, in the synthesis example, infrared absorption (IR) spectrum analysis was performed using FT-IR8200PC (made by Shimadzu Corporation).

[実施例1]TDI+PEGME+DIPA
(1)トリレンジイソシアネートの一部末端ポリエチレングリコールモノメチルエーテル封止
トリレンジイソシアネート(組成80%2,4−トリレンジイソシアネート、20%2,6−トリレンジイソシアネート)(TDI)33.96gとポリエチレングリコールモノメチルエーテル(PEGME)(分子量550、商品名ユニオックスM−550、日油社製)33gを300mLセパラブルフラスコに投入し、還流管及び窒素気流下、25℃で1時間撹拌した。その後、赤外吸収(IR)スペクトル測定により波長2200〜2300cm-1のイソシアネート基の減少が止まったことを確認し、PEGMEで一部末端を封止したTDIを得た。
(2)一部末端を封止したTDIのカルボジイミド化
上記(1)に続けてフラスコにカルボジイミド化触媒(3−メチル−1−フェニル−2−ホスホレン−1−オキシド)0.68gを添加し、還流管及び窒素気流下、85℃で6時間撹拌し、PEGME末端トリレンカルボジイミド(重合度=5)を得た。
赤外吸収(IR)スペクトル測定により波長2150cm-1前後のカルボジイミド基による吸収ピークを確認した。
(3)カルボジイミドのアミン変性
上記(2)で得られたPEGME末端トリレンカルボジイミド66.96gに、ジイソプロピルアミン(DIPA)を16.7g添加し、40℃で2時間撹拌した。赤外吸収(IR)スペクトル測定により波長2150cm-1のカルボジイミド基によるピークがほぼ消失したことを確認し、PEGMEで末端を封止したポリカルボジイミドアミン変性物を得た。
[Example 1] TDI + PEGME + DIPA
(1) Tolylene diisocyanate partially terminal polyethylene glycol monomethyl ether sealing Tolylene diisocyanate (composition 80% 2,4-tolylene diisocyanate, 20% 2,6-tolylene diisocyanate) (TDI) 33.96 g and polyethylene glycol 33 g of monomethyl ether (PEGME) (molecular weight 550, trade name UNIOX M-550, manufactured by NOF Corporation) was put into a 300 mL separable flask and stirred at 25 ° C. for 1 hour under a reflux tube and a nitrogen stream. Thereafter, it was confirmed by infrared absorption (IR) spectrum measurement that the decrease of the isocyanate group having a wavelength of 2200 to 2300 cm −1 was stopped, and TDI partially sealed with PEGME was obtained.
(2) Carbodiimidization of TDI partially blocked at the end Following (1) above, 0.68 g of carbodiimidization catalyst (3-methyl-1-phenyl-2-phospholene-1-oxide) was added to the flask, The mixture was stirred at 85 ° C. for 6 hours under a reflux tube and a nitrogen stream to obtain PEGME-terminated tolylenecarbodiimide (degree of polymerization = 5).
An absorption peak due to a carbodiimide group having a wavelength of around 2150 cm −1 was confirmed by infrared absorption (IR) spectrum measurement.
(3) Amine modification of carbodiimide 16.7 g of diisopropylamine (DIPA) was added to 66.96 g of the PEGME-terminated tolylene carbodiimide obtained in (2) above, and the mixture was stirred at 40 ° C. for 2 hours. It was confirmed by infrared absorption (IR) spectrum measurement that the peak due to the carbodiimide group having a wavelength of 2150 cm −1 had almost disappeared, and a polycarbodiimide amine-modified product whose ends were sealed with PEGME was obtained.

[実施例2]TDI+PEGME+DPA
実施例1の(3)において、DIPAの代わりにジ−n−プロピルアミン(DPA)を用いた以外は実施例1と同様に行い、PEGMEで末端を封止したポリカルボジイミドアミン変性物を得た。
[Example 2] TDI + PEGME + DPA
In Example 1 (3), except that di-n-propylamine (DPA) was used instead of DIPA, the same procedure as in Example 1 was performed to obtain a modified polycarbodiimide amine whose ends were blocked with PEGME. .

[実施例3]MDI+PEGME+DIPA
(1)4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネートの一部末端ポリエチレングリコールモノメチルエーテル封止
4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)37.54gとポリエチレングリコールモノメチルエーテル(PEGME)(分子量550、商品名ユニオックスM−550、日油社製)33gを300mLセパラブルフラスコに投入し、還流管及び窒素気流下、25℃で1時間撹拌した。その後、赤外吸収(IR)スペクトル測定により波長2200〜2300cm-1のイソシアネート基の減少が止まったことを確認し、PEGMEで一部末端を封止したMDIを得た。
(2)一部末端を封止したMDIのカルボジイミド化
上記(1)に続けてフラスコにカルボジイミド化触媒(3−メチル−1−フェニル−2−ホスホレン−1−オキシド)0.38gを添加し、還流管及び窒素気流下、85℃で6時間撹拌し、PEGME末端4,4’−ジフェニルメタンカルボジイミド(重合度=5)を得た。
赤外吸収(IR)スペクトル測定により波長2150cm-1前後のカルボジイミド基による吸収ピークを確認した。
(3)カルボジイミドのアミン変性
上記(2)で得られたPEGME末端4,4’−ジフェニルメタンジイミド70.92gに、DIPAを12.75g添加し、40℃で2時間撹拌した。赤外吸収(IR)スペクトル測定により波長2150cm-1のカルボジイミド基によるピークがほぼ消失したことを確認し、PEGMEで末端を封止したポリカルボジイミドアミン変性物を得た。
[Example 3] MDI + PEGME + DIPA
(1) 4,4′-Diphenylmethane diisocyanate partially end-capped with polyethylene glycol monomethyl ether 37.54 g of 4,4′-diphenylmethane diisocyanate (MDI) and polyethylene glycol monomethyl ether (PEGME) (molecular weight 550, trade name UNIOX M -550, manufactured by NOF Corporation) was charged in a 300 mL separable flask and stirred at 25 ° C. for 1 hour under a reflux tube and a nitrogen stream. Then, it was confirmed by infrared absorption (IR) spectrum measurement that the decrease of the isocyanate group having a wavelength of 2200 to 2300 cm −1 stopped, and an MDI partially sealed with PEGME was obtained.
(2) Carbodiimidation of MDI partially blocked at the end Following (1) above, 0.38 g of carbodiimidization catalyst (3-methyl-1-phenyl-2-phospholene-1-oxide) was added to the flask, The mixture was stirred at 85 ° C. for 6 hours under a reflux tube and a nitrogen stream to obtain PEGME-terminated 4,4′-diphenylmethanecarbodiimide (degree of polymerization = 5).
An absorption peak due to a carbodiimide group having a wavelength of around 2150 cm −1 was confirmed by infrared absorption (IR) spectrum measurement.
(3) Amine modification of carbodiimide 12.75 g of DIPA was added to 70.92 g of PEGME-terminated 4,4′-diphenylmethanediimide obtained in (2) above, and the mixture was stirred at 40 ° C. for 2 hours. It was confirmed by infrared absorption (IR) spectrum measurement that the peak due to the carbodiimide group having a wavelength of 2150 cm −1 had almost disappeared, and a polycarbodiimide amine-modified product whose ends were sealed with PEGME was obtained.

[実施例4]MDI+PEGME+DPA
実施例3の(3)において、DIPAの代わりにDPAを用いた以外は実施例3と同様に行い、PEGMEで末端を封止したポリカルボジイミドアミン変性物を得た。
[Example 4] MDI + PEGME + DPA
The same procedure as in Example 3 was performed except that DPA was used in place of DIPA in (3) of Example 3 to obtain a modified polycarbodiimide amine whose ends were blocked with PEGME.

[実施例5〜8]樹脂架橋剤の調整
実施例1〜4で得られたポリカルボジイミドアミン変性物のそれぞれに、イオン交換水を固形分濃度が40質量%となるように添加し、12時間以上撹拌して水性化したカルボジイミド溶液(樹脂架橋剤)を得、それぞれ実施例5〜8とした。
[比較例1〜2]樹脂架橋剤の調整
実施例1(2)及び実施例3(2)のそれぞれで得られたアミン変性しない末端封止カルボジイミドを用い、それぞれにイオン交換水を固形分濃度が40質量%となるように添加し、12時間以上撹拌して水性化したカルボジイミド溶液(樹脂架橋剤)を得、それぞれ比較例1,2とした。
[Examples 5 to 8] Adjustment of resin cross-linking agent To each of the modified polycarbodiimide amines obtained in Examples 1 to 4, ion-exchanged water was added so that the solid content concentration would be 40% by mass, and 12 hours. A carbodiimide solution (resin cross-linking agent) that was made water by stirring as described above was obtained, and Examples 5 to 8 were used respectively.
[Comparative Examples 1 and 2] Adjustment of resin cross-linking agent The end-capped carbodiimide obtained in each of Example 1 (2) and Example 3 (2) was used, and ion-exchanged water was used as a solid concentration in each. Was added so as to be 40% by mass and stirred for 12 hours or more to obtain an aqueous carbodiimide solution (resin crosslinking agent), which were referred to as Comparative Examples 1 and 2, respectively.

〈シェルフライフ測定〉
実施例5〜8及び比較例1〜2の樹脂架橋剤それぞれについて、室温(25℃)及び40℃において溶液中に固形物が生じるまでの日数を測定した。
測定の結果、実施例5〜8では、室温及び40℃のいずれの場合においても40日経過しても溶液中に固形物が生じなかった。
一方、比較例1及び2では、室温においては40日経過しても溶液中に固形物が生じなかったが、40℃においては2週間で溶液中に固形物が生じた。
<Measurement of shelf life>
For each of the resin crosslinking agents of Examples 5 to 8 and Comparative Examples 1 and 2, the number of days until solids were formed in the solution at room temperature (25 ° C.) and 40 ° C. was measured.
As a result of the measurement, in Examples 5 to 8, no solid matter was generated in the solution even when 40 days passed at both room temperature and 40 ° C.
On the other hand, in Comparative Examples 1 and 2, no solid matter was generated in the solution even after 40 days at room temperature, but a solid matter was generated in the solution in two weeks at 40 ° C.

〈ポットライフ測定〉
実施例5〜8及び比較例1〜2の樹脂架橋剤0.5gと、ウレタン樹脂(商品名Sancure776、noveon社製)10g及びアクリル樹脂(商品名SancureHG−54C、Rohm&Haas社製)10gそれぞれとを混合し、水性樹脂組成物を調整した。
得られた水性樹脂組成物について、室温(25℃)及び40℃において溶液中に固形物が生じるまでの日数を測定した。
測定の結果、実施例5〜8では、室温及び40℃のいずれの場合においても40日経過しても溶液中に固形物が生じなかった。
一方、比較例1及び2では、室温においては40日経過しても溶液中に固形物が生じなかったが、40℃においては1ヶ月で溶液中に固形物が生じた。
<Pot life measurement>
Examples 5-8 and Comparative Examples 1-2, 0.5 g of resin crosslinking agent, urethane resin (trade name Sancure 776, manufactured by Noveon) 10 g, and acrylic resin (trade name Sancure HG-54C, manufactured by Rohm & Haas) 10 g, respectively. The aqueous resin composition was prepared by mixing.
With respect to the obtained aqueous resin composition, the number of days until solids were generated in the solution at room temperature (25 ° C.) and 40 ° C. was measured.
As a result of the measurement, in Examples 5 to 8, no solid matter was generated in the solution even when 40 days passed at both room temperature and 40 ° C.
On the other hand, in Comparative Examples 1 and 2, no solid matter was generated in the solution even after 40 days at room temperature, but a solid matter was generated in the solution in one month at 40 ° C.

(試験片の作製)
実施例5〜8及び比較例1〜2の樹脂架橋剤0.5gと、ウレタン樹脂(商品名Sancure776、noveon社製)10g及びアクリル樹脂(商品名SancureHG−54C、Rohm&Haas社製)10gそれぞれとを混合して水性樹脂組成物を調整し、40℃で1ヶ月保存した。
保存の後、水性塗料組成物を、アルミ板(200mm×100mm×1mm)上に厚みが20μmとなるようにキャスティングして塗膜を形成し、150℃で30分熱架橋し試験片を作製した。
(Preparation of test piece)
Examples 5-8 and Comparative Examples 1-2, 0.5 g of resin crosslinking agent, urethane resin (trade name Sancure 776, manufactured by Noveon) 10 g, and acrylic resin (trade name Sancure HG-54C, manufactured by Rohm & Haas) 10 g, respectively. The aqueous resin composition was prepared by mixing and stored at 40 ° C. for 1 month.
After storage, the aqueous coating composition was cast on an aluminum plate (200 mm × 100 mm × 1 mm) to a thickness of 20 μm to form a coating film, and thermally crosslinked at 150 ° C. for 30 minutes to prepare a test piece. .

〈ラビング試験〉
上記作製した試験片について、溶剤にエタノールを用い、加重900g/cm2にて摩擦試験機ER−1B(スガ試験機株式会社製)によりダブルラビングを行ない、白化、穴あき回数、塗膜残存率、塗膜状態について下記の基準に従い点数化して総合点で評価した。結果を表1に示す。
(白化)
ラビング回数100回における塗膜の白化を目視にて観察し評価した。白化のレベルは薄白化、白化、濃白化の3段階とし、白化しない場合は10点とする。
・薄白化 −2点
・白化 −2点、ラビング回数10回の時点で白化である場合はさらに−2点
・濃白化 −2点、ラビング回数10回の時点で薄白化である場合はさらに−4点
(穴あき回数)
塗膜に穴があいた時のラビング回数を目視にて観察し評価した。
・0〜19回 1点
・20〜39回 2点
・40〜59回 3点
・60〜79回 4点
・80〜100回 5点
(塗膜残存率)
ラビング回数100回における残った塗膜の面積(%)を目視で測定し、穴があかない場合は100%、すべて塗膜がなくなった場合を0%とする。
・0〜19% 1点
・20〜39% 2点
・40〜59% 3点
・60〜79% 4点
・80〜100% 5点
(塗膜状態)
ラビング回数100回における塗膜の状態を目視で観察し、5段階評価で、硬い10点、軟らかい(白化なし)8点、軟らかい(白化あり)6点、少し溶け4点、溶け2点とした。
<Rubbing test>
About the produced test piece, ethanol is used as a solvent and double rubbing is performed with a friction tester ER-1B (manufactured by Suga Test Instruments Co., Ltd.) at a load of 900 g / cm 2 . The coating state was scored according to the following criteria and evaluated as a total score. The results are shown in Table 1.
(Whitening)
The whitening of the coating film after 100 rubbing was visually observed and evaluated. There are three levels of whitening: lightening, whitening, and darkening, and 10 points when no whitening occurs.
・ Lightening -2 points -Whitening -2 points, if it is whitened at the time of 10 rubbing times -2 points -Darkening -2 points, if it is whitened at the time of 10 rubbing times- 4 points (number of holes)
The rubbing frequency when the coating film had a hole was visually observed and evaluated.
・ 0-19 times 1 point ・ 20-39 times 2 points ・ 40-59 times 3 points ・ 60-79 times 4 points ・ 80-100 times 5 points (coating film residual ratio)
The area (%) of the remaining coating film after 100 times of rubbing is measured visually, and is 100% when there is no hole, and 0% when there is no coating film.
・ 0-19% 1 point ・ 20-39% 2 points ・ 40-59% 3 points ・ 60-79% 4 points ・ 80-100% 5 points (coating condition)
The state of the coating film was visually observed after 100 times of rubbing, and in a five-step evaluation, it was hard 10 points, soft (no whitening) 8 points, soft (whitening) 6 points, slightly melted 4 points, melted 2 points .

Figure 0005833900
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〈スポット試験〉
上記作製した試験片について、下記の対象溶剤等で湿らせたコットン(15mm×15mm)を塗膜上に1時間放置し(コットンは常に湿潤している状態を保持する)、1時間後コットンを除去して塗膜の様子を表2で示す点数表に従って点数化した。さらに、コットン除去後に塗膜が完全に乾燥した状態において、再度外観を観察し、同様にして点数化し、湿潤状態の時の点数と合計したものを全体の点数とした。結果を表3〜10に示す。
(対象溶剤等)
・溶剤1:水酸化ナトリウム水溶液(1質量%)
・溶剤2:メチルエチルケトン
・溶剤3:50%質量エタノール水溶液
・溶剤4:70%質量イソプロピルアルコール水溶液
・溶剤5:1.4質量%アンモニア水
・洗剤1:Windex(JhonsonSC製ガラスクリーナー)
・洗剤2:FORMULA409(The Clorox Company製キッチンクリーナー)
・水
<Spot test>
About the prepared test piece, cotton (15 mm × 15 mm) moistened with the following target solvent or the like is left on the coating film for 1 hour (the cotton always keeps wet), and after 1 hour, the cotton is removed. The state of the coating film was removed and scored according to the score table shown in Table 2. Furthermore, in the state where the coating film was completely dried after removing the cotton, the appearance was observed again, and scored in the same manner, and the total score was obtained by adding the scores in the wet state. The results are shown in Tables 3-10.
(Target solvents, etc.)
・ Solvent 1: Sodium hydroxide aqueous solution (1% by mass)
・ Solvent 2: Methyl ethyl ketone ・ Solvent 3: 50% by mass ethanol aqueous solution ・ Solvent 4: 70% by mass isopropyl alcohol aqueous solution ・ Solvent 5: 1.4 mass% ammonia water ・ Detergent 1: Windex (glass cleaner manufactured by Johnson SC)
・ Detergent 2: FORMULA 409 (kitchen cleaner manufactured by The Clorox Company)
·water

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上記シェルライフ試験より、ポリカルボジイミドアミン変性物を含む樹脂架橋剤は、それ自体高い保存安定性を示すことがわかり、またポットライフ試験より、樹脂架橋剤を水性樹脂へ添加後も保存安定性に優れることがわかる。
また、ラビング試験及びスポット試験より、本発明の樹脂架橋剤を用いた水性樹脂組成物は、保存後も初期と同等の耐溶剤性示し、40℃程度の保存状態であっても保存安定性に優れることがわかる。
From the above shell life test, it can be seen that the resin cross-linking agent containing the modified polycarbodiimide amine exhibits high storage stability itself, and from the pot life test, the resin cross-linking agent is also stable after addition to the aqueous resin. It turns out that it is excellent.
Also, from the rubbing test and spot test, the aqueous resin composition using the resin cross-linking agent of the present invention shows the same solvent resistance as the initial state even after storage, and is stable in storage even at about 40 ° C. It turns out that it is excellent.

本発明のポリカルボジイミドアミン変性物は水溶性又は水分散性を示し、水性樹脂に対する保存安定性を向上させることができるため水性樹脂用の樹脂架橋剤として有用である。   The modified polycarbodiimide amine of the present invention is water-soluble or water-dispersible, and can improve storage stability with respect to an aqueous resin, so that it is useful as a resin crosslinking agent for an aqueous resin.

Claims (7)

末端が親水性化合物で封止された芳香族ジイソシアネート化合物由来のポリカルボジイミドを二級アミンで変性した、水溶性又は水分散性のポリカルボジイミドアミン変性物を含む、水性樹脂用の樹脂架橋剤 A resin crosslinking agent for an aqueous resin, comprising a water-soluble or water-dispersible polycarbodiimide amine-modified product obtained by modifying a polycarbodiimide derived from an aromatic diisocyanate compound whose end is sealed with a hydrophilic compound with a secondary amine. 前記ポリカルボジイミドの重合度が2〜12である、請求項1に記載の樹脂架橋剤The resin crosslinking agent of Claim 1 whose polymerization degree of the said polycarbodiimide is 2-12. 前記芳香族ジイソシアネート化合が、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、2,4−トリレンジイソシアネート及び2,6−トリレンジイソシアネートから選ばれる少なくとも1種である、請求項1又は2に記載の樹脂架橋剤The aromatic diisocyanate compound, 4,4'-diphenylmethane diisocyanate is at least one selected from 2,4-tolylene diisocyanate and 2,6-tolylene diisocyanate, resin crosslinking according to claim 1 or 2 Agent . 前記二級アミンが、ジ−n−プロピルアミン又はジイソプロピルアミンである、請求項1〜3のいずれかに記載の樹脂架橋剤The resin crosslinking agent according to any one of claims 1 to 3, wherein the secondary amine is di-n-propylamine or diisopropylamine. 前記ポリカルボジイミドアミン変性物が、水性媒体に溶解又は分散されている、請求項1〜4のいずれかに記載の樹脂架橋剤。 The resin crosslinking agent according to any one of claims 1 to 4, wherein the modified polycarbodiimide amine is dissolved or dispersed in an aqueous medium . 前記水性樹脂が、分子内にカルボキシル基を有する水溶性又は水分散性のウレタン樹脂、アクリル樹脂及びポリエステル樹脂から選ばれる少なくとも1種である、請求項1〜5のいずれかに記載の樹脂架橋剤。 The resin cross-linking agent according to any one of claims 1 to 5, wherein the aqueous resin is at least one selected from a water-soluble or water-dispersible urethane resin having a carboxyl group in the molecule, an acrylic resin, and a polyester resin. . 請求項1〜6のいずれかに記載の樹脂架橋剤と水性樹脂とを含む、水性樹脂組成物。An aqueous resin composition comprising the resin crosslinking agent according to any one of claims 1 to 6 and an aqueous resin.
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