JP6548213B2 - ポリウレタンウレア−アクリル複合樹脂の水分散体 - Google Patents
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Description
その解決策として、イソシアネ−ト系、エポキシ系、アジリジン系、カルボジイミド系、金属キレ−ト系架橋剤を配合する方法が知られているが、配合後の安定性が悪く、またその架橋特性を得る為には加熱処理が必要とされる。また、通常、水性ポリウレタン樹脂の製造には、有機溶剤中で親水性基含有ウレタンプレポリマ−を合成し、アニオン性、カチオン性樹脂では、塩形成剤を使用して乳化後、多価アミン化合物(C)で高分子量化させて製造するが、この方法では脱溶媒が必要となる。脱溶媒には多大なエネルギ−と煩雑な操作に伴い非常に不経済であるとともに、得られた水性ポリウレタン樹脂からは、使用した有機溶剤を完全に除去することは困難である。
常温下で架橋し、かつ乳化安定性が良好な対応策として、ヒドラジド基とカルボニル基との間の自己架橋を利用する方法が種々提案されている(特許文献1〜4)。具体的には、ヒドラジド基またはカルボニル基を導入した水系ポリウレタン樹脂に反応するカルボニル基またはヒドラジド基含有架橋剤や樹脂を配合したものが開示されている。
(1)少なくとも(A)/(B)=95/5〜40/60(重量比)である(A)および(B)を水中に乳化分散した後、多価アミン化合物(C)で鎖伸張し、
さらに(A)と(B)を重合し、することにより得られる、
ポリウレタンウレア−アクリル複合樹脂(X)と、上記ポリウレタンウレア−アクリル複合樹脂(X)含まれるカルボニル基の1モルに対して、ヒドラジド基が0.3〜1.3モルとなる量の、少なくとも2個以上のヒドラジド基を有するヒドラジド化合物(D)を含有するポリウレタンウレア−アクリル複合樹脂(X)の水分散体。(A)活性水素基含有アニオン性塩形成基含有化合物(A1)およびヒドロキシル基含有エチレン性不飽和単量体(ただし下記(B)を除く)(A2)を含有するポリオ−ル成分と、ポリイソシアネ−ト成分(A3)を用いて得られる、NCO末端ウレタンプレポリマ−
(B)ダイアセトンアクリルアミド(B1)およびメチル(メタ)アクリレ−ト、エチル(メタ)アクリレ−ト、プロピル(メタ)アクリレ−ト、ブチル(メタ) アクリレ−ト、ならびに2−エチルヘキシル( メタ) アクリレ−トから選択された1種または2種以上(B2)を含有するエチレン性不飽和単量体
(2)NCO末端ウレタンプレポリマ−(A)が、イソシアネ−ト基と活性水素基を(イソシアネ−ト基: 活性水素基=)1.5〜3.0:1(モル当量比)で反応させて得られたものである、(1)記載のポリウレタンウレア−アクリル複合樹脂(X)の水分散体。
(3)活性水素基含有アニオン性塩形成基含有化合物(A1)のイオン性塩形成基がカルボキシル基であり、NCO末端ウレタンプレポリマ−(A)の酸価が、7〜50mgKOH/gである、(1)または(2)記載のポリウレタンウレア−アクリル複合樹脂(X)の水分散体。
(4)少なくとも(A)/(B)=95/5〜40/60(重量比) である(A)および(B)を水中に乳化分散する工程と、
多価アミン化合物(C)で鎖伸張する工程と、
(A)と(B)を重合する工程を含む、
ポリウレタンウレア−アクリル複合樹脂(X)の水分散体の製造方法。
(A) 活性水素基含有アニオン性塩形成基含有化合物(A1)およびヒドロキシル基含有エチレン性不飽和単量体(ただし下記(B)を除く)(A2)を含有するポリオ−ル成分と、ポリイソシアネ−ト成分(A3)を用いて得られる、NCO末端ウレタンプレポリマ−
(B) ダイアセトンアクリルアミド(B1)およびメチル(メタ)アクリレ−ト、エチル(メタ)アクリレ−ト、プロピル(メタ)アクリレ−ト、ブチル(メタ) アクリレ−ト、ならびに2−エチルヘキシル( メタ) アクリレ−トから選択された1種または2種以上(B2)を含有するエチレン性不飽和単量体
2官能のポリプロピレングリコ−ル(数平均分子量2000)544部、ジメチロ−ルプロピオン酸45.6部、グリセリンモノアリルエ−テル47.4部、イソホロンジイソシアネ−ト363部を仕込み、90℃の温度にて60分反応させて、イソシアネ−ト基含量5.2%、カルボキシル基酸価19.1mgKOH/gのウレタンプレポリマ−を得た。得られたウレタンプレポリマ−にメチルメタクリレ−ト100部、ダイアセトンアクリルアミド100部を混合溶解し60℃迄冷却後、トリエチルアミン34.4部を混合後、乳化水(20℃)1900部を仕込み、ホモミキサ−(プライミクス社製ホモミクサ−MARKII)にて混合乳化した。次にエチレンジアミン35部を水200部に稀釈した水溶液を仕込み高分子量化した。得られた乳化物を30℃まで冷却後、tert−ブチルパ−オキサイド1.4部を水50部に稀釈した水溶液を仕込み、その後亜硫酸ソ−ダ1.6部を水50部に稀釈した水溶液を仕込み重合を開始した。その後50℃の温度にて30分反応させて、ポリウレタンウレア−アクリル系複合樹脂中(X)の水分散体を得た。
2官能のポリプロピレングリコ−ル(数平均分子量2000)581部、ジメチロ−ルプロピオン酸45.8部、ヒドロキシエチルアクリレ−ト31.7部、イソホロンジイソシアネ−ト342部を仕込み、90℃の温度にて60分反応させて、イソシアネ−ト基含量6.4%、カルボキシル基酸価19.2mgKOH/gのウレタンプレポリマ−を得た。得られたウレタンプレポリマ−にダイアセトンアクリルアミド100部を混合溶解し60℃迄冷却後、トリエチルアミン34.6部を混合後、乳化水(20℃)1700部を仕込み、ホモミキサ−(プライミクス社製ホモミクサ−MARKII)にて混合乳化した。次にエチレンジアミン42部を水170部に稀釈した水溶液を仕込み高分子量化した。得られた乳化物を30℃まで冷却後、tert−ブチルパ−オキサイド1.5部を水50部に稀釈した水溶液を仕込み、その後亜硫酸ソ−ダ2.0部を水50部に稀釈した水溶液を仕込み重合を開始した。その後50℃の温度にて30分反応させて、カルボニル基含有ポリウレタンウレア−アクリル系複合樹脂中(X)の水分散体を得た。
3−メチル−1,5−ペンタンジオ−ルとアジピン酸からなるポリエステルポリオ−ル(数平均分子量2000)617部、ジメチロ−ルプロピオン酸45.9部、ヒドロキシエチルメタアクリレ−ト17.8部、イソホロンジイソシアネ−ト320部を仕込み、90℃の温度にて60分反応させて、イソシアネ−ト基含量6.0%、カルボキシル基酸価19.2 mgKOH/gのウレタンプレポリマ−を得た。得られたウレタンプレポリマ−に2−エチルヘキシルアクリレ−ト200部、ダイアセトンアクリルアミド100部を混合溶解し60℃迄冷却後、トリエチルアミン34.7部を混合後、乳化水(20℃)1700部を仕込み、ホモミキサ−(プライミクス社製ホモミクサ−MARKII)にて混合乳化した。次にエチレンジアミン40部を水170部に稀釈した水溶液を仕込み高分子量化した。得られた乳化物を30℃まで冷却後、tert− ブチルパ−オキサイド0.4部を水50部に稀釈した水溶液を仕込み、その後亜硫酸ソ−ダ0.3部を水50部に稀釈した水溶液を仕込み重合を開始した。その後50℃の温度にて30分反応させて、ポリウレタンウレア−アクリル系複合樹脂中(X)の水分散体を得た。
2官能のポリプロピレングリコ−ル(数平均分子量2000)584部、ジメチロ−ルプロピオン酸43.5部、ヒドロキシエチルアクリレ−ト15.1部、4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネ−ト357部を仕込み、90℃の温度にて120分反応させて、イソシアネ−ト基含量5.7%、カルボキシル基酸価18.2mgKOH/gのウレタンプレポリマ−を得た。得られたウレタンプレポリマ−に2−エチルヘキシルアクリレ−ト100部、ダイアセトンアクリルアミド100部を混合溶解し60℃迄冷却後、トリエチルアミン32.8部を混合後、乳化水(20℃)1700部を仕込み、ホモミキサ−(プライミクス社製ホモミクサ−MARKII)にて混合乳化した。次にエチレンジアミン36部を水150部に稀釈した水溶液を仕込み高分子量化した。得られた乳化物を30℃まで冷却後、tert−ブチルパ−オキサイド1.0部を水50部に稀釈した水溶液を仕込み、その後亜硫酸ソ−ダ1.0部を水50部に稀釈した水溶液を仕込み重合を開始した。その後50℃の温度にて30分反応させて、カルボニル基含有ポリウレタンウレア−アクリル系複合樹脂中(X)の水分散体を得た。
2官能のポリテトラメチレングリコ−ル(数平均分子量2000)645部、ジメチロ−ルプロピオン酸21.6部、グリセリンモノメタクリレ−ト42.9部、イソホロンジイソシアネ−ト290部を仕込み、90℃の温度にて60分反応させて、イソシアネ−ト基含量4.8%、カルボキシル基酸価9.1mgKOH/gのウレタンプレポリマ−を得た。得られたウレタンプレポリマ−にメチルメタクリレ−ト100部、ダイアセトンアクリルアミド100部を混合溶解し60℃迄冷却後、トリエチルアミン16.3部を混合後、乳化水(20℃)1500部を仕込み、ホモミキサ−(プライミクス社製ホモミクサ−MARKII)にて混合乳化した。次にエチレンジアミン31部を水200部に稀釈した水溶液を仕込み高分子量化した。得られた乳化物を30℃まで冷却後、tert−ブチルパ−オキサイド1.4部を水50部に稀釈した水溶液を仕込み、その後亜硫酸ソ−ダ1.6部を水50部に稀釈した水溶液を仕込み重合を開始した。その後50℃の温度にて30分反応させて、ポリウレタンウレア−アクリル系複合樹脂中(X)の水分散体を得た。
2官能のポリプロピレングリコ−ル(数平均分子量9500)603部、ジメチロ−ルプロピオン酸42.6部、グリセリンモノアリルエ−テル38.1部、イソホロンジイソシアネ−ト317部を仕込み、90℃の温度にて60分反応させて、イソシアネ−ト基含量6.2%、カルボキシル基酸価17.8mgKOH/gのウレタンプレポリマ−を得た。得られたウレタンプレポリマ−にメチルメタクリレ−ト100部、ダイアセトンアクリルアミド100部を混合溶解し60℃迄冷却後、トリエチルアミン32.1部を混合後、乳化水(20℃)1500部を仕込み、ホモミキサ−(プライミクス社製ホモミクサ−MARKII)にて混合乳化した。次にエチレンジアミン41部を水200部に稀釈した水溶液を仕込み高分子量化した。得られた乳化物を30℃まで冷却後、tert−ブチルパ−オキサイド1.4部を水50部に稀釈した水溶液を仕込み、その後亜硫酸ソ−ダ1.6部を水50部に稀釈した水溶液を仕込み重合を開始した。その後50℃の温度にて30分反応させて、ポリウレタンウレア−アクリル系複合樹脂中(X)の水分散体を得た。
2官能のポリプロピレングリコ−ル(数平均分子量3000)492部、ジメチロ−ルプロピオン酸48.9部、グリセリンモノアリルエ−テル46.5部、イソホロンジイソシアネ−ト613部を仕込み、90℃の温度にて60分反応させて、イソシアネ−ト基含量6.2%、カルボキシル基酸価17.0mgKOH/gのウレタンプレポリマ−を得た。得られたウレタンプレポリマ−にメチルメタクリレ−ト100部、ダイアセトンアクリルアミド100部を混合溶解し60℃迄冷却後、トリエチルアミン36.9部を混合後、乳化水(20℃)4700部を仕込み、ホモミキサ−(プライミクス社製ホモミクサ−MARKII)にて混合乳化した。次にエチレンジアミン108部を水1000部に稀釈した水溶液を仕込み高分子量化した。得られた乳化物を30℃まで冷却後、tert−ブチルパ−オキサイド1.4部を水50部に稀釈した水溶液を仕込み、その後亜硫酸ソ−ダ1.6部を水50部に稀釈した水溶液を仕込み重合を開始した。その後50℃の温度にて30分反応させて、ポリウレタンウレア−アクリル系複合樹脂中(X)の水分散体を得た。
2官能のポリプロピレングリコ−ル(数平均分子量3000)492部、ジメチロ−ルプロピオン酸48.9部、グリセリンモノアリルエ−テル46.5部、イソホロンジイソシアネ−ト413部を仕込み、90℃の温度にて60分反応させて、イソシアネ−ト基含量6.2%、カルボキシル基酸価17.0mgKOH/gのウレタンプレポリマ−を得た。得られたウレタンプレポリマ−にメチルメタクリレ−ト1000部、ダイアセトンアクリルアミド100部を混合溶解し60℃迄冷却後、トリエチルアミン36.9部を混合後、乳化水(20℃)1500部を仕込み、ホモミキサ−(プライミクス社製ホモミクサ−MARKII)にて混合乳化した。次にエチレンジアミン54部を水500部に稀釈した水溶液を仕込み高分子量化した。得られた乳化物を30℃まで冷却後、tert−ブチルパ−オキサイド1.0部を水50部に稀釈した水溶液を仕込み、その後亜硫酸ソ−ダ1.0部を水50部に稀釈した水溶液を仕込み重合を開始した。その後50℃の温度にて30分反応させて、ポリウレタンウレア−アクリル系複合樹脂中(X)の水分散体を得た。
5−スルホイソフタル酸ジメチルナトリウムとポリプロピレングリコ−ルの重縮合物(数平均分子量2000)652部、グリセリンモノアリルエ−テル42.0部、イソホロンジイソシアネ−ト306部を仕込み、90℃の温度にて60分反応させて、イソシアネ−ト基含量5.8%、スルホン酸基酸価18.3mgKOH/gのウレタンプレポリマ−を得た。得られたウレタンプレポリマ−にメチルメタクリレ−ト100部、ダイアセトンアクリルアミド100部を混合溶解し60℃迄冷却後、乳化水(20℃)2500部を仕込み、ホモミキサ−(プライミクス社製ホモミクサ−MARKII)にて混合乳化した。次にエチレンジアミン39部を水200部に稀釈した水溶液を仕込み高分子量化した。得られた乳化物を30℃まで冷却後、tert−ブチルパ−オキサイド2.2部を水50部に稀釈した水溶液を仕込み、その後亜硫酸ソ−ダ2.4部を水50部に稀釈した水溶液を仕込み重合を開始した。その後50℃の温度にて30分反応させて、ポリウレタンウレア−アクリル系複合樹脂中(X)の水分散体を得た。
2官能のポリプロピレングリコ−ル(数平均分子量2000)648部、ジメチロ−ルプロピオン酸48.3部、イソホロンジイソシアネ−ト304部を仕込み、90℃の温度にて60分反応させて、イソシアネ−ト基含量5.7%、カルボキシル基酸価 20.2mgKOH/gのウレタンプレポリマ−を得た。得られたウレタンプレポリマ−を60℃迄冷却後、トリエチルアミン36.4部を混合後、乳化水(20℃)1500部を仕込み、ホモミキサ−(プライミクス社製ホモミクサ−MARKII)にて混合乳化した。次にエチレンジアミン36部を水180部に稀釈した水溶液を仕込み高分子量化した。
2官能のポリプロピレングリコ−ル(数平均分子量3000)492部、ジメチロ−ルプロピオン酸48.9部、グリセリンモノアリルエ−テル46.5部、イソホロンジイソシアネ−ト613部を仕込み、90℃の温度にて60分反応させて、イソシアネ−ト基含量6.2%、カルボキシル基酸価17.0mgKOH/gのウレタンプレポリマ−を得た。得られたウレタンプレポリマ−にメチルメタクリレ−ト2000部、ダイアセトンアクリルアミド100部を混合溶解し60℃迄冷却後、トリエチルアミン36.9部を混合後、乳化水(20℃)3000部を仕込み、ホモミキサ−(プライミクス社製ホモミクサ−MARKII)にて混合乳化した。次にエチレンジアミン54部を水500部に稀釈した水溶液を仕込み高分子量化した。得られた乳化物を30℃まで冷却後、tert−ブチルパ−オキサイド1.4部を水50部に稀釈した水溶液を仕込み、その後亜硫酸ソ−ダ1.6部を水50部に稀釈した水溶液を仕込み重合を開始した。その後50℃の温度にて30分反応させて、ポリウレタンウレア−アクリル系複合樹脂中(X)の水分散体を得た。
3−メチル−1,5−ペンタンジオ−ルとアジピン酸からなるポリエステルポリオ−ル(数平均分子量2000)620部、メタノ−ルへのエチレンオキシド付加物(数平均分子量2500)181部、グリセリンモノメタクリレ−ト42.8部、イソホロンジイソシアネ−ト157部、ジブチルチンジラウレ−ト0.4部、メチルメタクリレ−ト200部を仕込み、90℃の温度にて120分反応させて、イソシアネ−ト基含量0.7%のウレタンプレポリマ−を得た。得られたウレタンプレポリマ−にダイアセトンアクリルアミド100部を混合溶解し60℃迄冷却後、乳化水(20℃)1370部を仕込み、ホモミキサ−(プライミクス社製ホモミクサ−MARKII)にて混合乳化した。次にジエチレントリアミン4.9部を水220部に稀釈した水溶液を仕込み高分子量化した。得られた乳化物を30℃まで冷却後、tert− ブチルパ−オキサイド3.7部を水50部に稀釈した水溶液を仕込み、その後亜硫酸ソ−ダ3.3部を水50部に稀釈した水溶液を仕込み重合を開始した。その後50℃の温度にて30分反応させて、ポリウレタンウレア−アクリル系複合樹脂中(X)の水分散体を得た
実施例1〜9、比較例3〜4で示したポリウレタンウレア−アクリル系複合樹脂中(X
)の水分散体に、表1に示す量のアジピン酸ヒドラジドを混合し充分に溶解させた。
得られたポリウレタンウレア−アクリル系複合樹脂中(X)の水分散体を、膜厚200μmとなるようにテフロン(登録商標)コ−ティングシャ−レに投入し、20℃で3日間乾燥し、試験片を作製した。
不揮発分(重量%):JIS K 6828に準じて測定した。
粘度:JIS Z8803に準じて、B8M型粘度計(東京計器社製)を用いて20℃にて測定した。
粒子径:MicrotracUPA−UZ152(日機装社製)にて測定し、50%平均値を粒子径として算出した。
40℃恒温器中に30日間保存し乳化安定性を確認した。
上記試験皮膜を所定の大きさ(2cm×4cm)に切断することにより評価サンプルを作製した。試験液として、水道水を使用した。試験片を20℃の試験液に4時間浸漬し、初期重量に対する重量増加率を下記式により求めた。
重量増加率=(浸漬後重量−初期重量)/初期重量×100
上記試験皮膜を所定の大きさ(2cm×4cm)に切断することにより評価サンプルを作製した。試験液として、MEKを使用した。試験片を20℃の試験液に4時間浸漬し、初期重量に対する重量増加率を下記式により求めた。
重量増加率=(浸漬後重量−初期重量)/初期重量×100
ため評価できなかった。
実施例1〜20から分かるように、本発明のポリウレタンウレア−アクリル複合樹脂の水分散体は、実質的に有機溶剤および界面活性剤を使用することなく、乳化安定性が良好かつ得られる塗膜の耐水性および耐溶剤性も良好であることが分かる。
Claims (4)
- 少なくとも(A)/(B)=95/5〜40/60(重量比)である(A)および(B)を水中に乳化分散した後、多価アミン化合物(C)で鎖伸張し、
さらに(A)と(B)を重合し、することにより得られる、
ポリウレタンウレア−アクリル複合樹脂(X)と、上記ポリウレタンウレア−アクリル複合樹脂(X)含まれるカルボニル基の1モルに対して、ヒドラジド基が0.3〜1.3モルとなる量の、少なくとも2個以上のヒドラジド基を有するヒドラジド化合物(D)を含有するポリウレタンウレア−アクリル複合樹脂(X)の水分散体。
(A)活性水素基含有アニオン性塩形成基含有化合物(A1)およびヒドロキシル基含有エチレン性不飽和単量体(ただし下記(B)を除く)(A2)を含有するポリオ−ル成分と、ポリイソシアネ−ト成分(A3)を用いて得られる、NCO末端ウレタンプレポリマ−
(B)ダイアセトンアクリルアミド(B1)およびメチル(メタ)アクリレ−ト、エチル(メタ)アクリレ−ト、プロピル(メタ)アクリレ−ト、ブチル(メタ) アクリレ−ト、ならびに2−エチルヘキシル( メタ) アクリレ−トから選択された1種または2種以上(B2)を含有するエチレン性不飽和単量体 - NCO末端ウレタンプレポリマ−(A)が、イソシアネ−ト基と活性水素基を(イソシアネ−ト基: 活性水素基=)1.5〜3.0:1(モル当量比)で反応させて得られたものである、請求項1記載のポリウレタンウレア−アクリル複合樹脂(X)の水分散体。
- 活性水素基含有アニオン性塩形成基含有化合物(A1)のイオン性塩形成基がカルボキシル基であり、NCO末端ウレタンプレポリマ−(A)の酸価が、7〜50mgKOH/gである、請求項1または2記載のポリウレタンウレア−アクリル複合樹脂(X)の水分散体。
- 少なくとも(A)/(B)=95/5〜40/60(重量比) である(A)および(B)を水中に乳化分散する工程と、
多価アミン化合物(C)で鎖伸張する工程と、
(A)と(B)を重合する工程を含む、
ポリウレタンウレア−アクリル複合樹脂(X)の水分散体の製造方法。
(A) 活性水素基含有アニオン性塩形成基含有化合物(A1)およびヒドロキシル基含有エチレン性不飽和単量体(ただし下記(B)を除く)(A2)を含有するポリオ−ル成分と、ポリイソシアネ−ト成分(A3)を用いて得られる、NCO末端ウレタンプレポリマ−
(B)ダイアセトンアクリルアミド(B1)およびメチル(メタ)アクリレ−ト、エチル(メタ)アクリレ−ト、プロピル(メタ)アクリレ−ト、ブチル(メタ) アクリレ−ト、ならびに2−エチルヘキシル( メタ) アクリレ−トから選択された1種または2種以上(B2)を含有するエチレン性不飽和単量体
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WO2023280851A1 (en) * | 2021-07-06 | 2023-01-12 | Allnex Austria Gmbh | Aqueous polyurethane-vinyl polymer hybrid dispersion |
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