JP6943082B2 - Aqueous polyurethane resin dispersion and its use - Google Patents

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Description

本発明は、水系媒体中にポリウレタン樹脂を分散させた水性ポリウレタン樹脂分散体に関し、より詳しくは、基材に対して、高い密着性を有する塗膜を与える水性ポリウレタン樹脂に関する。また、本発明は、前記水性ポリウレタン樹脂分散体の製造方法、並びに前記水性ポリウレタン樹脂分散体を含有するコーティング用組成物、塗料用組成物、インク用組成物、及び前記ポリウレタン樹脂分散体を含む組成物を乾燥させて得られるポリウレタン樹脂フィルムに関する。 The present invention relates to an aqueous polyurethane resin dispersion in which a polyurethane resin is dispersed in an aqueous medium, and more particularly to an aqueous polyurethane resin that gives a coating film having high adhesion to a substrate. The present invention also comprises a method for producing the aqueous polyurethane resin dispersion, a coating composition containing the aqueous polyurethane resin dispersion, a coating composition, an ink composition, and the polyurethane resin dispersion. The present invention relates to a polyurethane resin film obtained by drying an object.

水性ポリウレタン樹脂分散体は、従来の溶剤系ウレタンと比較して揮発性有機物を減少できる環境対応材料であることから、溶剤系ポリウレタンからの置き換えが進んでいる材料である。 Since the aqueous polyurethane resin dispersion is an environment-friendly material capable of reducing volatile organic compounds as compared with the conventional solvent-based urethane, it is a material that is being replaced with solvent-based polyurethane.

水性ポリウレタン樹脂分散体は、基材への密着性、耐摩耗性、耐衝撃性、耐溶剤性等に優れていることから、塗料、インク、接着剤、各種コーティング剤として、紙、プラスチックス、フィルム、金属、ゴム、エラストマー、繊維製品等に幅広く使用される。
これらの技術分野では、環境対応の面から、乾燥・焼付温度の低下や加熱時間の短縮が求められているが、一般的に加熱処理の簡易化は塗膜の基材への密着性の低下や力学特性の脆弱化につながるとされる。したがって、低温加熱処理条件下において、十分な特性が発現する水性ポリウレタン樹脂が望まれる。
Since the water-based polyurethane resin dispersion has excellent adhesion to the base material, abrasion resistance, impact resistance, solvent resistance, etc., paper, plastics, etc. can be used as paints, inks, adhesives, and various coating agents. Widely used in films, metals, rubbers, elastomers, textile products, etc.
In these technical fields, it is required to lower the drying / baking temperature and shorten the heating time from the viewpoint of environmental friendliness, but in general, simplification of heat treatment reduces the adhesion of the coating film to the substrate. It is said that it will lead to weakening of mechanical properties. Therefore, an aqueous polyurethane resin that exhibits sufficient properties under low-temperature heat treatment conditions is desired.

ウレタン結合、ウレア結合、カーボネート結合を有し、かつブロック化されたイソシアナト基を特定量有する水性ポリウレタン樹脂分散体が見出されている(特許文献1参照)。 An aqueous polyurethane resin dispersion having a urethane bond, a urea bond, and a carbonate bond and having a specific amount of blocked isocyanato groups has been found (see Patent Document 1).

また、ウレア基の窒素原子を立体障害の大きい置換基で修飾することにより、可逆結合による高い自己修復性を有する塗膜を与える有機溶剤系ポリウレタン樹脂が見出されている。(特許文献2) Further, an organic solvent-based polyurethane resin has been found in which a nitrogen atom of a urea group is modified with a substituent having a large steric hindrance to give a coating film having high self-repairing property by a reversible bond. (Patent Document 2)

国際公開第2010/098316号International Publication No. 2010/098316 国際公開第2014/144539号International Publication No. 2014/144539

しかしながら、ブロック化されたイソシアナト基を有するポリウレタン樹脂分散体は、ブロック化剤の解離温度を下回る温度での焼付条件では、十分な基材への密着性が得られない問題があった。
また、ウレア基の窒素原子を立体障害の大きい置換基で修飾することにより、自己修復性の高い塗膜が得られることは知られていたが、基材密着性に対する言及はされていなかった上、溶剤系ウレタンは、環境汚染や人体への毒性に対して、問題があった。
そこで、本発明は、基材に対して、比較的低温での焼付においても、高い密着性を示す塗膜を与える水性ポリウレタン樹脂分散体を得ることを課題とする。
However, the polyurethane resin dispersion having a blocked isocyanato group has a problem that sufficient adhesion to the substrate cannot be obtained under baking conditions at a temperature lower than the dissociation temperature of the blocking agent.
Further, it has been known that a coating film having high self-repairing property can be obtained by modifying the nitrogen atom of the urea group with a substituent having a large steric hindrance, but there is no mention of substrate adhesion. , Solvent-based urethane has problems with respect to environmental pollution and toxicity to the human body.
Therefore, an object of the present invention is to obtain an aqueous polyurethane resin dispersion that gives a coating film showing high adhesion to a substrate even when baked at a relatively low temperature.

本発明は前記の課題を解決するために、なされた発明であり、具体的には、以下の構成を有する。
[1]少なくとも1つのイソシアナト基を有する(A)ポリウレタンプレポリマーと1分子中に2つ以上のアミノ基又はイミノ基を有する(B)鎖延長剤とから構成されるポリウレタン樹脂が水系媒体中に分散されている水性ポリウレタン樹脂分散体であって、
(B)鎖延長剤が、少なくとも1つのアミノ基又はイミノ基の窒素原子上に少なくとも1つの第三級炭素原子を有する化合物を含む水性ポリウレタン樹脂分散体。
[2]前記(A)ポリウレタンプレポリマーが(a)ポリイソシアネート化合物由来の構造、(b)ポリオール化合物由来の構造及び(c)酸性基含有ポリオ―ル化合物由来の構造を有する[1]に記載の水性ポリウレタン樹脂分散体。
[3]前記(A)ポリウレタンプレポリマーが、さらに、(d)ヒドロキシアルカン酸由来の構造、及び/又は、(e) 80℃〜180℃で解離するイソシアナト基のブロック化剤由来の構造を有する[2]に記載の水性ポリウレタン樹脂分散体。
[4]前記(b)ポリオール化合物がポリカーボネートポリオ―ルである[2]又は[3]に記載の水性ポリウレタン樹脂分散体。
[5]前記(B)鎖延長剤のアミノ基又はイミノ基の窒素原子上の第三級炭素原子の含有量が、が水性ポリウレタン樹脂分散体中、固形分基準で0.1重量%以上である[1]〜[4]のいずれかに記載の水性ポリウレタン樹脂分散体。
[6]前記少なくとも1つのアミノ基又はイミノ基の窒素原子上に少なくとも1つの第三級炭素原子を有する化合物が、下記の式(A)、式(B)、式(C)、式(D)及び式(E)に示す構造を少なくとも1つ有する化合物である[1]〜[5]のいずれかに記載の水性ポリウレタン樹脂分散体。

Figure 0006943082

(上記式(A)、式(B)、式(C)、式(D)及び式(E)中のR、R、Rは、置換若しくは無置換のC1〜C6のアルキル基、置換若しくは無置換のC6〜C20のシクロアルキル基、又は置換若しくは無置換のC6〜C12のアリール基を示し、R、R、Rは、置換若しくは無置換のC1〜C6のアルキル基、置換若しくは無置換のC6〜C20のシクロアルキル基、置換若しくは無置換のC6〜C12のアリール基、又は水素を示す。R〜Rは、互いに結合して脂環式構造又は芳香環を形成してもよい。また、式(B)及び式(E)中のCTは、第三級炭素原子を示す。)
[7][1]〜[6]のいずれかに記載の水性ポリウレタン樹脂分散体を含有する塗料組成物。
[8][1]〜[6]のいずれかに記載の水性ポリウレタン樹脂分散体を含有する、コーティング剤組成物。
[9][1]〜[6]のいずれかに記載の水性ポリウレタン樹脂分散体を含有する、インク組成物。
[10][1]〜[6]のいずれかに記載の水性ポリウレタン樹脂分散体を含む組成物を乾燥及び硬化させて得られるポリウレタン樹脂フィルム。 The present invention is an invention made in order to solve the above-mentioned problems, and specifically has the following configuration.
[1] A polyurethane resin composed of (A) a polyurethane prepolymer having at least one isocyanato group and (B) a chain extender having two or more amino groups or imino groups in one molecule is contained in an aqueous medium. A dispersed aqueous polyurethane resin dispersion
(B) An aqueous polyurethane resin dispersion in which the chain extender contains a compound having at least one tertiary carbon atom on the nitrogen atom of at least one amino group or imino group.
[2] The description in [1], wherein the (A) polyurethane prepolymer has (a) a structure derived from a polyisocyanate compound, (b) a structure derived from a polyol compound, and (c) a structure derived from an acidic group-containing polyol compound. Aqueous polyurethane resin dispersion.
[3] The polyurethane prepolymer (A) further has a structure derived from (d) hydroxyalkanoic acid and / or (e) a structure derived from an isocyanato group blocking agent that dissociates at 80 ° C to 180 ° C. The aqueous polyurethane resin dispersion according to [2].
[4] The aqueous polyurethane resin dispersion according to [2] or [3], wherein the polyol compound (b) is a polycarbonate polyol.
[5] The content of the tertiary carbon atom on the nitrogen atom of the amino group or imino group of the chain extender (B) is 0.1% by weight or more based on the solid content in the aqueous polyurethane resin dispersion. The aqueous polyurethane resin dispersion according to any one of [1] to [4].
[6] The compound having at least one tertiary carbon atom on the nitrogen atom of the at least one amino group or imino group is the following formula (A), formula (B), formula (C), formula (D). ) And the aqueous polyurethane resin dispersion according to any one of [1] to [5], which is a compound having at least one structure represented by the formula (E).
Figure 0006943082

(The above formula (A), Formula (B), R 1, R 2, R 3 in the formula (C), formula (D) and Formula (E) is a substituted or unsubstituted C1~C6 alkyl group, Substituentally substituted or unsubstituted C6-C20 cycloalkyl groups or substituted or unsubstituted C6-C12 aryl groups are indicated, and R 4 , R 5 , and R 6 are substituted or unsubstituted C1 to C6 alkyl groups. Indicates a substituted or unsubstituted C6-C20 cycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C6-C12 aryl group, or hydrogen. R 1 to R 6 are bonded to each other to form an alicyclic structure or an aromatic ring. Also, CT in formula (B) and formula (E) indicates a tertiary carbon atom.)
[7] A coating composition containing the aqueous polyurethane resin dispersion according to any one of [1] to [6].
[8] A coating agent composition containing the aqueous polyurethane resin dispersion according to any one of [1] to [6].
[9] An ink composition containing the aqueous polyurethane resin dispersion according to any one of [1] to [6].
[10] A polyurethane resin film obtained by drying and curing a composition containing the aqueous polyurethane resin dispersion according to any one of [1] to [6].

本発明により、比較的低温な焼付においても、基材に高い密着性を有する水性ポリウレタン樹脂分散体が提供される。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention provides an aqueous polyurethane resin dispersion having high adhesion to a substrate even when baked at a relatively low temperature.

<<ポリウレタン樹脂>>
本発明の水性ポリウレタン樹脂分散体は、少なくとも1つのイソシアナト基を有する(A)ポリウレタンプレポリマーと1分子中に2つ以上のアミノ基又はイミノ基を有する(B)鎖延長剤とから構成されるポリウレタン樹脂が水系媒体中に分散されている水性ポリウレタン樹脂分散体であって、前記(B)鎖延長剤が、少なくとも1つのアミノ基又はイミノ基の窒素原子上に少なくとも1つの第三級炭素原子を有する化合物を含む。
(A)ポリウレタンプレポリマーは、(a)ポリイソシアネート化合物、(b)ポリオール化合物及び(c)酸性基含有ポリオ―ル化合物を反応させて得られることが好ましく、(a)ポリイソシアネート化合物、(b)ポリオール化合物、(c)酸性基含有ポリオ―ル化合物、並びに(d)ヒドロキシアルカン酸、及び/又は、(e) 80℃〜180℃で解離するイソシアナト基のブロック化剤を反応させて得られることがより好ましい。
したがって、(A)ポリウレタンプレポリマーが(a)ポリイソシアネート化合物由来の構造、(b)ポリオール化合物由来の構造及び(c)酸性基含有ポリオ―ル化合物由来の構造を有することが好ましく、さらに、(d)ヒドロキシアルカン酸由来の構造、及び/又は、(e) 80℃〜180℃で解離するイソシアナト基のブロック化剤由来の構造を有することがより好ましい。
<< Polyurethane resin >>
The aqueous polyurethane resin dispersion of the present invention is composed of (A) a polyurethane prepolymer having at least one isocyanato group and (B) a chain extender having two or more amino groups or imino groups in one molecule. An aqueous polyurethane resin dispersion in which a polyurethane resin is dispersed in an aqueous medium, wherein the chain extender (B) has at least one tertiary carbon atom on the nitrogen atom of at least one amino group or imino group. Includes compounds with.
The (A) polyurethane prepolymer is preferably obtained by reacting (a) a polyisocyanate compound, (b) a polyol compound and (c) an acidic group-containing polyol compound, and (a) a polyisocyanate compound, (b). It is obtained by reacting a polyol compound, (c) an acidic group-containing polyol compound, and (d) hydroxyalkanoic acid, and / or (e) a blocking agent for an isocyanate group that dissociates at 80 ° C to 180 ° C. Is more preferable.
Therefore, it is preferable that (A) the polyurethane prepolymer has (a) a structure derived from a polyisocyanate compound, (b) a structure derived from a polyol compound, and (c) a structure derived from an acidic group-containing polyol compound. d) It is more preferable to have a structure derived from hydroxyalkanoic acid and / or (e) a structure derived from an isocyanate group blocking agent that dissociates at 80 ° C to 180 ° C.

<<(a)ポリイソシアネート化合物>>
(a)ポリイソシアネート化合物としては、特に制限されないが、例えば、芳香族ポリイソシアネート、脂肪族ポリイソシアネート、脂環式ポリイソシアネートが挙げられる。
<< (a) Polyisocyanate compound >>
The polyisocyanate compound (a) is not particularly limited, and examples thereof include aromatic polyisocyanates, aliphatic polyisocyanates, and alicyclic polyisocyanates.

芳香族ポリイソシアネートとしては、例えば、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、2,4−トリレンジイソシアネート(TDI)、2,6−トリ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(MDI)、2,4−ジフェニルメタンジイソシアネート、4,4’−ジイソシアナトビフェニル、3,3’−ジメチル−4,4’−ジイソシアナトビフェニル、3,3’−ジメチル−4,4’−ジイソシアナトジフェニルメタン、1,5−ナフチレンジイソシアネート、4,4’,4’’−トリフェニルメタントリイソシアネート、m−イソシアナトフェニルスルホニルイソシアネート、p−イソシアナトフェニルスルホニルイソシアネートが挙げられる。 Examples of the aromatic polyisocyanate include 1,3-phenylenediocyanate, 1,4-phenylenediocyanate, 2,4-tolylene diisocyanate (TDI), 2,6-tolylene diisocyanate, and 4,4'-diphenylmethane diisocyanate ( MDI), 2,4-diphenylmethane diisocyanate, 4,4'-diisocyanatobiphenyl, 3,3'-dimethyl-4,4'-diisocyanatobiphenyl, 3,3'-dimethyl-4,4'-di Examples thereof include isocyanatodiphenylmethane, 1,5-naphthylene diisocyanate, 4,4', 4''-triphenylmethane triisocyanate, m-isocyanatophenylsulfonylisocyanate, and p-isocyanatophenylsulfonylisocyanate.

脂肪族ポリイソシアネートとしては、例えば、エチレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、ドデカメチレンジイソシアネート、1,6,11−ウンデカントリイソシアネート、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、2,6−ジイソシアナトメチルカプロエート、ビス(2−イソシアナトエチル)フマレート、ビス(2−イソシアナトエチル)カーボネート、2−イソシアナトエチル−2,6−ジイソシアナトヘキサノエートが挙げられる。 Examples of the aliphatic polyisocyanate include ethylene diisocyanate, tetramethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate (HDI), dodecamethylene diisocyanate, 1,6,11-undecantryisocyanate, 2,2,4-trimethylhexamethylene diisocyanate, and lysine diisocyanate. , 2,6-Diisocyanatomethyl caproate, bis (2-isocyanatoethyl) fumarate, bis (2-isocyanatoethyl) carbonate, 2-isocyanatoethyl-2,6-diisocyanatohexanoate. Be done.

脂環式ポリイソシアネートとしては、例えば、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(水素添加MDI)、シクロヘキシレンジイソシアネート、メチルシクロヘキシレンジイソシアネート(水素添加TDI)、ビス(2−イソシアナトエチル)−4−シクロヘキセン−1,2−ジカルボキシレート、2,5−ノルボルナンジイソシアネート、2,6−ノルボルナンジイソシアネートが挙げられる。 Examples of the alicyclic polyisocyanate include isophorone diisocyanate (IPDI), 4,4'-dicyclohexylmethane diisocyanate (hydrogenated MDI), cyclohexylene diisocyanate, methylcyclohexylene diisocyanate (hydrogenated TDI), and bis (2-isocyanato). Ethyl) -4-cyclohexene-1,2-dicarboxylate, 2,5-norbornan diisocyanate, 2,6-norbornan diisocyanate can be mentioned.

ポリイソシアネート化合物としては、1分子当たりイソシアナト基を2個有するものを使用することができるが、(A)ポリウレタンプレポリマーがゲル化をしない範囲で、トリフェニルメタントリイソシアネートのような、1分子当たりイソシアナト基を3個以上有するポリイソシアネート化合物も使用することができる。 As the polyisocyanate compound, one having two isocyanato groups per molecule can be used, but (A) per molecule such as triphenylmethane triisocyanate as long as the polyurethane prepolymer does not gel. Polyisocyanate compounds having three or more isocyanato groups can also be used.

ポリイソシアネート化合物の中でも、塗膜の耐久性が上がる点、脂環式ポリイソシアネートが好ましく、反応の制御が行いやすいという点から、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(水素添加MDI)が特に好ましい。 Among the polyisocyanate compounds, isophorone diisocyanate (IPDI) and 4,4'-dicyclohexylmethane diisocyanate (hydrogenated) are preferable because the durability of the coating film is improved and the alicyclic polyisocyanate is preferable and the reaction can be easily controlled. MDI) is particularly preferred.

ポリイソシアネートは、単独で用いてもよいし、複数種を併用してもよい。 The polyisocyanate may be used alone or in combination of two or more.

<<(b)ポリオール化合物>>
(b)ポリオール化合物には、高分子量ポリオール又は低分子量ポリオールを用いることができる。ポリオール化合物は、1分子中に2つ以上の水酸基を有していれば、その種類に特に制限はない。なお、(b)ポリオール化合物は、後述の(c)酸性基含有ポリオール化合物以外のポリオール化合物である。
<< (b) polyol compound >>
(B) As the polyol compound, a high molecular weight polyol or a low molecular weight polyol can be used. The type of the polyol compound is not particularly limited as long as it has two or more hydroxyl groups in one molecule. The polyol compound (b) is a polyol compound other than the (c) acidic group-containing polyol compound described later.

高分子量ポリオールは、特に制限されないが、数平均分子量が400〜8,000であることが好ましい。数平均分子量がこの範囲であれば、適切な粘度及び良好な取り扱い性が得られる。また、ソフトセグメントとしての性能の確保が容易である。更に、(a)ポリイソシアネート化合物と(b)ポリオール化合物との反応性が充分なものとなり、(a)ポリイソシアネート化合物と(b)ポリオール化合物及び(c)酸性基含有ポリオール化合物とを反応させて得られる(A)ポリウレタンプレポリマーの製造を効率的に行うこともできる。高分子量ポリオールは、数平均分子量が400〜4,000であることがより好ましい。 The high molecular weight polyol is not particularly limited, but preferably has a number average molecular weight of 400 to 8,000. When the number average molecular weight is in this range, appropriate viscosity and good handleability can be obtained. In addition, it is easy to secure the performance as a soft segment. Further, the reactivity of (a) the polyisocyanate compound and (b) the polyol compound becomes sufficient, and (a) the polyisocyanate compound is reacted with (b) the polyol compound and (c) the acidic group-containing polyol compound. The resulting polyurethane prepolymer (A) can also be efficiently produced. The high molecular weight polyol preferably has a number average molecular weight of 400 to 4,000.

本明細書において、数平均分子量は、JIS K 1577に準拠して測定した水酸基価に基づいて算出した数平均分子量とする。具体的には、水酸基価を測定し、末端基定量法により、(56.1×1,000×価数)/水酸基価 [mgKOH/g]で算出する。前記式中において、価数は1分子中の水酸基の数である。 In the present specification, the number average molecular weight is the number average molecular weight calculated based on the hydroxyl value measured according to JIS K 1577. Specifically, the hydroxyl value is measured and calculated by the terminal group quantification method as (56.1 × 1,000 × valence) / hydroxyl value [mgKOH / g]. In the above formula, the valence is the number of hydroxyl groups in one molecule.

高分子量ポリオールとしては、例えば、ポリカーボネートポリオール、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール等が挙げられる。ポリウレタン樹脂を含む水性樹脂分散体、及び該水性樹脂分散体から得られる塗膜の耐光性、耐候性、耐熱性、耐加水分解性、耐油性の点から、ポリカーボネートポリオールが好ましい。また、得られる塗膜の密着性がより優れるという観点から、ポリエーテルポリオールが好ましい。 Examples of high-molecular-weight polyols include polycarbonate polyols, polyester polyols, and polyether polyols. A polycarbonate polyol is preferable from the viewpoint of light resistance, weather resistance, heat resistance, hydrolysis resistance, and oil resistance of the aqueous resin dispersion containing the polyurethane resin and the coating film obtained from the aqueous resin dispersion. Further, a polyether polyol is preferable from the viewpoint of more excellent adhesion of the obtained coating film.

ポリカーボネートポリオールは、1種以上のポリオールモノマーと、炭酸エステルやホスゲンとを反応させることにより得られる。製造が容易な点及び末端塩素化物の副生成がない点から、1種以上のポリオールモノマーと、炭酸エステルとを反応させて得られるポリカーボネートポリオールが好ましい。
本発明でいうポリカーボネートポリオールは、その分子中に、1分子中の平均のカーボネート結合の数と同じ又はそれ以下の数のエーテル結合やエステル結合を含有していてもよい。
Polycarbonate polyol is obtained by reacting one or more kinds of polyol monomers with a carbonic acid ester or phosgene. A polycarbonate polyol obtained by reacting one or more kinds of polyol monomers with a carbonic acid ester is preferable because it is easy to produce and there is no by-production of terminal chlorinated products.
The polycarbonate polyol referred to in the present invention may contain as many ether bonds and ester bonds as the average number of carbonate bonds in one molecule or less.

ポリオールモノマーとしては、特に制限されないが、例えば、脂肪族ポリオールモノマー、脂環構造を有するポリオールモノマー、芳香族ポリオールモノマー、ポリエステルポリオールモノマー、ポリエーテルポリオールモノマーが挙げられる。 The polyol monomer is not particularly limited, and examples thereof include an aliphatic polyol monomer, a polyol monomer having an alicyclic structure, an aromatic polyol monomer, a polyester polyol monomer, and a polyether polyol monomer.

脂肪族ポリオールモノマーとしては、特に制限されないが、例えば、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,7−ヘプタンジオール、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール等の直鎖状脂肪族ジオール;2−メチル−1,3−プロパンジオール、2−メチル−1,5−ペンタンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、2−メチル−1,9−ノナンジオール等の分岐鎖状脂肪族ジオール;トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等の3官能以上の多価アルコールが挙げられる。 The aliphatic polyol monomer is not particularly limited, but for example, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 1,7-heptanediol, 1 , 8-octanediol, 1,9-nonanediol and other linear aliphatic diols; 2-methyl-1,3-propanediol, 2-methyl-1,5-pentanediol, 3-methyl-1,5 Branched chain aliphatic diols such as -pentanediol and 2-methyl-1,9-nonanediol; trifunctional and higher functional alcohols such as trimethylolpropane and pentaerythritol can be mentioned.

脂環構造を有するポリオールモノマーとしては、特に制限されないが、例えば、1,4−シクロヘキサンジメタノール、1,3−シクロヘキサンジメタノール、1,4−シクロヘキサンジオール、1,3−シクロペンタンジオール、1,4−シクロヘプタンジオール、2,7−ノルボルナンジオール、1,4−ビス(ヒドロキシエトキシ)シクロヘキサン等の主鎖に脂環式構造を有するジオールが挙げられる。 The polyol monomer having an alicyclic structure is not particularly limited, and for example, 1,4-cyclohexanedimethanol, 1,3-cyclohexanedimethanol, 1,4-cyclohexanediol, 1,3-cyclopentanediol, 1, Examples thereof include diols having an alicyclic structure in the main chain such as 4-cycloheptandiol, 2,7-norbornandiol, and 1,4-bis (hydroxyethoxy) cyclohexane.

芳香族ポリオールモノマーとしては、特に制限されないが、例えば、1,4−ベンゼンジメタノール、1,3−ベンゼンジメタノール、1,2−ベンゼンジメタノール、4,4’−ナフタレンジメタノール、3,4’−ナフタレンジメタノールが挙げられる。 The aromatic polyol monomer is not particularly limited, and is, for example, 1,4-benzenedimethanol, 1,3-benzenedimethanol, 1,2-benzenedimethanol, 4,4'-naphthalenemethanol, 3,4. '-Naphthalene methanol is mentioned.

ポリエステルポリオールモノマーとしては、特に制限されないが、例えば、6−ヒドロキシカプロン酸とヘキサンジオールとのポリエステルポリオール等のヒドロキシカルボン酸とジオールとのポリエステルポリオール、アジピン酸とヘキサンジオールとのポリエステルポリオール等のジカルボン酸とジオールとのポリエステルポリオールが挙げられる。 The polyester polyol monomer is not particularly limited, and is, for example, a polyester polyol of hydroxycarboxylic acid and diol such as a polyester polyol of 6-hydroxycaproic acid and hexanediol, and a dicarboxylic acid such as a polyester polyol of adipic acid and hexanediol. And polyester polyol with diol.

ポリエーテルポリオールモノマーとしては、特に制限されないが、例えば、ポリエチレングリコールやポリプロピレングリコールやポリテトラメチレングリコール等のポリアルキレングリコールが挙げられる。 The polyether polyol monomer is not particularly limited, and examples thereof include polyalkylene glycols such as polyethylene glycol, polypropylene glycol, and polytetramethylene glycol.

炭酸エステルとしては、特に制限されないが、例えば、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート等の脂肪族炭酸エステル、ジフェニルカーボネート等の芳香族炭酸エステル、エチレンカーボネート等の環状炭酸エステルが挙げられる。その他に、ポリカーボネートポリオールを生成することができるホスゲン等も使用できる。中でも、ポリカーボネートポリオールの製造のしやすさから、脂肪族炭酸エステルが好ましく、ジメチルカーボネートが特に好ましい。 The carbonic acid ester is not particularly limited, and examples thereof include an aliphatic carbonic acid ester such as dimethyl carbonate and diethyl carbonate, an aromatic carbonic acid ester such as diphenyl carbonate, and a cyclic carbonic acid ester such as ethylene carbonate. In addition, phosgene or the like capable of producing a polycarbonate polyol can also be used. Of these, aliphatic carbonic acid esters are preferable, and dimethyl carbonate is particularly preferable, from the viewpoint of ease of production of polycarbonate polyol.

ポリオールモノマー及び炭酸エステルからポリカーボネートポリオールを製造する方法としては、例えば、反応器中に炭酸エステルと、この炭酸エステルのモル数に対して過剰のモル数のポリオールモノマーとを加え、温度160〜200℃、圧力50mmHg程度で5〜6時間反応させた後、更に数mmHg以下の圧力において200〜220℃で数時間反応させる方法が挙げられる。上記反応においては副生するアルコールを系外に抜き出しながら反応させることが好ましい。その際、炭酸エステルが副生するアルコールと共沸することにより系外へ抜け出る場合には、過剰量の炭酸エステルを加えてもよい。また、上記反応において、チタニウムテトラブトキシド等の触媒を使用してもよい。 As a method for producing a polycarbonate polyol from a polyol monomer and a carbonic acid ester, for example, a carbonic acid ester and a polyol monomer having an excessive number of moles with respect to the number of moles of the carbonic acid ester are added to the reactor, and the temperature is 160 to 200 ° C. A method of reacting at a pressure of about 50 mmHg for 5 to 6 hours and then further reacting at a pressure of several mmHg or less at 200 to 220 ° C. for several hours can be mentioned. In the above reaction, it is preferable to carry out the reaction while extracting the alcohol produced as a by-product from the system. At that time, if the carbonic acid ester escapes from the system by azeotropically boiling with the alcohol produced as a by-product, an excessive amount of the carbonic acid ester may be added. Further, in the above reaction, a catalyst such as titanium tetrabutoxide may be used.

また高分子量ポリオールには、水性ポリウレタン樹脂分散体の製造の容易さから、高分子量ジオールを用いることが好ましい。高分子量ジオールとしては、例えば、ポリカーボネートジオール、ポリエステルジオール、ポリエーテルジオール等が挙げられる。ポリウレタン樹脂を含む水性樹脂分散体、及び該水性樹脂分散体から得られる塗膜の耐光性、耐候性、耐熱性、耐加水分解性、耐油性の点から、ポリカーボネートジオールが好ましい。得られる塗膜の密着性がより高くなるという点から、ポリエーテルジオールが好ましい。 Further, as the high molecular weight polyol, it is preferable to use a high molecular weight diol because of the ease of production of the aqueous polyurethane resin dispersion. Examples of the high molecular weight diol include polycarbonate diol, polyester diol, and polyether diol. Polycarbonate diol is preferable from the viewpoint of light resistance, weather resistance, heat resistance, hydrolysis resistance, and oil resistance of the aqueous resin dispersion containing the polyurethane resin and the coating film obtained from the aqueous resin dispersion. A polyether diol is preferable because the adhesion of the obtained coating film is higher.

ポリカーボネートジオールの中でも、ジオール成分が脂肪族ジオール及び/又は脂環族ジオールであることが好ましく、得られた(A)ポリウレタンプレポリマーの粘度が低く、取り扱いが容易な点、水系媒体への分散性が良好な点、塗膜作成時の乾燥性が高い点等から、ジオール成分が脂環構造を有さない脂肪族ジオールであることがより好ましい。 Among the polycarbonate diols, the diol component is preferably an aliphatic diol and / or an alicyclic diol, and the obtained (A) polyurethane prepolymer has a low viscosity, is easy to handle, and has dispersibility in an aqueous medium. It is more preferable that the diol component is an aliphatic diol having no alicyclic structure, because the diol component is good and the drying property at the time of forming a coating film is high.

ポリカーボネートジオールとしては、特に制限されないが、例えば、1,6−ヘキサンジオールと炭酸エステルとを反応させて得られたポリカーボネートジオール、1,6−ヘキサンジオール及び1,5−ペンタンジオールの混合物と炭酸エステルとを反応させて得られたポリカーボネートジオール、1,6−ヘキサンジオール及び1,4−ブタンジオールの混合物と炭酸エステルとを反応させて得られたポリカーボネートジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノールと炭酸エステルとを反応させて得られたポリカーボネートジオール、1,6−ヘキサンジオール及び1,4−シクロヘキサンジメタノールの混合物と炭酸エステルとを反応させて得られたポリカーボネートジオールが挙げられる。 The polycarbonate diol is not particularly limited, but for example, a polycarbonate diol obtained by reacting 1,6-hexanediol with a carbonic acid ester, a mixture of 1,6-hexanediol and 1,5-pentanediol and a carbonic acid ester. Polycarbonate diol obtained by reacting with, 1,6-hexanediol and 1,4-butanediol mixture with carbonic acid ester, polycarbonate diol obtained by reacting 1,4-cyclohexanedimethanol and carbonic acid ester Examples thereof include a polycarbonate diol obtained by reacting with and a polycarbonate diol obtained by reacting a mixture of 1,6-hexanediol and 1,4-cyclohexanedimethanol with a carbonic acid ester.

ポリエステルジオールとしては、特に制限されないが、例えば、ポリエチレンアジペートジオール、ポリブチレンアジペートジオール、ポリエチレンブチレンアジペートジオール、ポリへキサメチレンイソフタレートアジペートジオール、ポリエチレンサクシネートジオール、ポリブチレンサクシネートジオール、ポリエチレンセバケートジオール、ポリブチレンセバケートジオール、ポリ−ε−カプロラクトンジオール、ポリ(3−メチル−1,5−ペンチレンアジペート)ジオール、1,6−へキサンジオールとダイマー酸の重縮合物等が挙げられる。 The polyester diol is not particularly limited, and for example, polyethylene adipate diol, polybutylene adipate diol, polyethylene butylene adipate diol, polyhexamethylene isophthalate adipate diol, polyethylene succinate diol, polybutylene succinate diol, and polyethylene sevacate diol. , Polybutylene succirate diol, poly-ε-caprolactone diol, poly (3-methyl-1,5-pentylene adipate) diol, polycondensate of 1,6-hexanediol and dimer acid and the like.

ポリエーテルジオールとしては、特に制限されないが、例えば、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、エチレンオキシドとプロピレンオキシド、エチレンオキシドとブチレンオキシドとのランダム共重合体やブロック共重合体等が挙げられる。更に、エーテル結合とエステル結合とを有するポリエーテルポリエステルポリオール等を用いてもよい。 The polyether diol is not particularly limited, and examples thereof include polyethylene glycol, polypropylene glycol, polytetramethylene glycol, ethylene oxide and propylene oxide, random copolymers of ethylene oxide and butylene oxide, and block copolymers. Further, a polyether polyester polyol having an ether bond and an ester bond may be used.

低分子量ポリオールとしては、水性ポリウレタン樹脂分散体の製造の容易さから、低分子量ジオールを用いることもできる。低分子量ジオールとしては、特に制限されないが、例えば、数平均分子量が60以上400未満のものが挙げられる。低分子量ジオールとしては、例えば、エチレングリコール、1,3−プロパンジオール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、2,2−ジメチル−1,3−プロパンジオール、2−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−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、1,9−ノナンジオール、2−メチル−1,8−オクタンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール等の炭素数2〜9の脂肪族ジオール;1,4−シクロヘキサンジメタノール、1,3−シクロヘキサンジメタノール、1,4−シクロヘキサンジオール、1,4−ビス(ヒドロキシエチル)シクロヘキサン、2,7−ノルボルナンジオール、テトラヒドロフランジメタノール、2,5−ビス(ヒドロキシメチル)−1,4−ジオキサン等の炭素数6〜12の環式構造を有するジオールを挙げることができる。また、前記低分子量ポリオールとして、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトール等の低分子量多価アルコールを用いることもできる。 As the low molecular weight polyol, a low molecular weight diol can also be used because of the ease of production of the aqueous polyurethane resin dispersion. The low molecular weight diol is not particularly limited, and examples thereof include those having a number average molecular weight of 60 or more and less than 400. Examples of low molecular weight diols include ethylene glycol, 1,3-propanediol, 2-methyl-1,3-propanediol, 2,2-dimethyl-1,3-propanediol, and 2-butyl-2-ethyl-. 1,3-Propanediol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 3-methyl-1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 1,9-nonanediol, 2-methyl- An aliphatic diol having 2 to 9 carbon atoms such as 1,8-octanediol, diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol; 1,4-cyclohexanedimethanol, 1,3-cyclohexanedimethanol, 1,4-cyclohexanediol , 1,4-Bis (hydroxyethyl) cyclohexane, 2,7-norbornanediol, tetrahydrofurandimethanol, 2,5-bis (hydroxymethyl) -1,4-dioxane, etc. Examples thereof include diols having. Further, as the low molecular weight polyol, a low molecular weight polyhydric alcohol such as trimethylolpropane, pentaerythritol, or sorbitol can also be used.

(b)ポリオール化合物は、1種類を単独で用いてもよいし、複数種を併用してもよい。 (B) As the polyol compound, one type may be used alone, or a plurality of types may be used in combination.

<<(c)酸性基含有ポリオール化合物>>
(c)酸性基含有ポリオール化合物は、1分子中に2個以上の水酸基(フェノール性水酸基は除く)と、1個以上の酸性基を含有するものである。酸性基としては、カルボキシ基、スルホン酸基、リン酸基、フェノール性水酸基等が挙げられる。(c)酸性基含有ポリオール化合物として、1分子中に2個の水酸基と1個のカルボキシ基を有する化合物を含有するものが好ましい。
<< (c) Acid group-containing polyol compound >>
(C) The acidic group-containing polyol compound contains two or more hydroxyl groups (excluding phenolic hydroxyl groups) and one or more acidic groups in one molecule. Examples of the acidic group include a carboxy group, a sulfonic acid group, a phosphoric acid group, a phenolic hydroxyl group and the like. (C) As the acidic group-containing polyol compound, a compound having two hydroxyl groups and one carboxy group in one molecule is preferable.

(c)酸性基含有ポリオール化合物としては、特に制限されないが、例えば、2,2−ジメチロールプロピオン酸、2,2−ジメチロールブタン酸等のジメチロールアルカン酸、N,N−ビスヒドロキシエチルグリシン、N,N−ビスヒドロキシエチルアラニン、3,4−ジヒドロキシブタンスルホン酸、3,6−ジヒドロキシ−2−トルエンスルホン酸が挙げられる。中でも入手の容易さの観点から、2個のメチロール基を含む炭素数4〜12のジメチルロールアルカン酸が好ましい。ジメチロールアルカン酸の中でも、2,2−ジメチロールプロピオン酸がより好ましい。(c)酸性基含有ポリオール化合物は、1種類を単独で用いてもよいし、複数種を併用してもよい。 (C) The acidic group-containing polyol compound is not particularly limited, and is, for example, dimethylol alkanoic acid such as 2,2-dimethylol propionic acid and 2,2-dimethylol butanoic acid, and N, N-bishydroxyethylglycine. , N, N-bishydroxyethylalanine, 3,4-dihydroxybutanesulfonic acid, 3,6-dihydroxy-2-toluenesulfonic acid. Of these, dimethylolalkanoic acid having 4 to 12 carbon atoms containing two methylol groups is preferable from the viewpoint of easy availability. Among the dimethylolalkanoic acids, 2,2-dimethylolpropionic acid is more preferable. (C) As the acidic group-containing polyol compound, one type may be used alone, or a plurality of types may be used in combination.

本発明において、(b)ポリオール化合物と、(c)酸性基含有ポリオール化合物との合計の水酸基当量数は、120〜1,000であることが好ましい。水酸基当量数が、この範囲であれば、乾燥性、増粘性が上がりやすく、得られたポリウレタン樹脂を含む水性樹脂分散体の製造が容易であり、硬度の点で優れた塗膜が得られやすい。得られる水性ポリウレタン樹脂分散体の貯蔵安定性、乾燥性と塗布して得られる塗膜の硬度の観点から、水酸基当量数は、好ましくは200〜1,000、より好ましくは400〜800、特に好ましくは600〜700である。 In the present invention, the total number of hydroxyl group equivalents of (b) the polyol compound and (c) the acidic group-containing polyol compound is preferably 120 to 1,000. When the number of hydroxyl group equivalents is within this range, the drying property and the thickening property are likely to increase, the aqueous resin dispersion containing the obtained polyurethane resin is easily produced, and a coating film having excellent hardness is easily obtained. .. From the viewpoint of storage stability and drying property of the obtained aqueous polyurethane resin dispersion and hardness of the coating film obtained by coating, the number of hydroxyl group equivalents is preferably 200 to 1,000, more preferably 400 to 800, and particularly preferably. Is 600-700.

(b)ポリオール化合物と、(c)酸性基含有ポリオール化合物との合計の水酸基当量数は、以下の式(1)及び(2)で算出することができる。
各ポリオール化合物の水酸基当量数=各ポリオール化合物の分子量/各ポリオール化合物の水酸基の数(フェノール性水酸基は除く)・・・(1)
ポリオール化合物((b),(c))の合計の水酸基当量数=M/ポリオール化合物((b),(c))の合計モル数・・・(2)
ポリウレタン樹脂の場合、式(2)において、Mは、[〔(b)ポリオール化合物の水酸基当量数×(b)ポリオール化合物のモル数〕+〔(c)酸性基含有ポリオール化合物の水酸基当量数×(c)酸性基含有ポリオール化合物のモル数〕]を示す。
The total number of hydroxyl group equivalents of the polyol compound (b) and the acidic group-containing polyol compound (c) can be calculated by the following formulas (1) and (2).
Equivalent number of hydroxyl groups of each polyol compound = Molecular weight of each polyol compound / Number of hydroxyl groups of each polyol compound (excluding phenolic hydroxyl groups) ... (1)
Total number of hydroxyl group equivalents of polyol compounds ((b), (c)) = total number of moles of M / polyol compounds ((b), (c)) ... (2)
In the case of a polyurethane resin, in the formula (2), M is [[(b) number of hydroxyl equivalents of the polyol compound × (b) number of moles of the polyol compound] + [(c) number of hydroxyl equivalents of the acidic group-containing polyol compound × (C) Number of moles of acidic group-containing polyol compound]].

<<(d)ヒドロキシアルカン酸>>
(d)ヒドロキシアルカン酸は、1分子中に1つのカルボキシル基と1つの水酸基を有する化合物を使用することができる。(d)ヒドロキシアルカン酸の炭素数は、2〜30であることが好ましく、6〜30であることがさらに好ましく、10〜26であることが特に好ましい。(d)ヒドロキシアルカン酸の炭素数が2〜30であると、得られるポリウレタンフィルムの水膨潤率が低くなり、電着塗面との密着性が高くなる傾向がある。(d)ヒドロキシアルカン酸は、グリコール酸(2−ヒドロキシ酢酸)、3−ヒドロキシ酪酸、4−ヒドロキシ酪酸、10−ヒドロキシデカン酸、ヒドロキシピバル酸(2,2−ジメチル−3−ヒドロキシプロピオン酸)、12−ヒドロキシドデカン酸、16−ヒドロキシヘキサデカン酸、乳酸、トリクロロ乳酸、サリチル酸、ヒドロキシ安息香酸、1−ヒドロキシ−2−ナフトエ酸、3−ヒドロキシプロピオン酸、2−ヒドロキシオクタン酸、3―ヒドロキシウンデカン酸、12−ヒドロキシステアリン酸、12−ヒドロキシオレイン酸等が挙げられ、グリコール酸、4−ヒドロキシ酪酸、ヒドロキシピバル酸、12−ヒドロキシステアリン酸が好ましい。得られるポリウレタンフィルムの水膨潤率がより低くなる点から、(d)ヒドロキシアルカン酸は12−ヒドロキシステアリン酸が特に好ましい。(d)ヒドロキシアルカン酸は、1種類を単独で使用してもよいし、複数種を併用してもよい。
<< (d) hydroxyalkanoic acid >>
(D) As the hydroxyalkanoic acid, a compound having one carboxyl group and one hydroxyl group in one molecule can be used. (D) The number of carbon atoms of the hydroxyalkanoic acid is preferably 2 to 30, more preferably 6 to 30, and particularly preferably 10 to 26. (D) When the number of carbon atoms of the hydroxyalkanoic acid is 2 to 30, the water swelling rate of the obtained polyurethane film tends to be low, and the adhesion to the electrodeposited surface tends to be high. (D) The hydroxyalkanoic acid is glycolic acid (2-hydroxyacetic acid), 3-hydroxybutyric acid, 4-hydroxybutyric acid, 10-hydroxydecanoic acid, hydroxypivalic acid (2,2-dimethyl-3-hydroxypropionic acid). , 12-Hydroxydodecanic acid, 16-hydroxyhexadecanoic acid, lactic acid, trichlorolactic acid, salicylic acid, hydroxybenzoic acid, 1-hydroxy-2-naphthoic acid, 3-hydroxypropionic acid, 2-hydroxyoctanoic acid, 3-hydroxyundecanoic acid , 12-Hydroxystearic acid, 12-hydroxyoleic acid and the like, and glycolic acid, 4-hydroxybutyric acid, hydroxypivalic acid, 12-hydroxystearic acid and the like are preferable. 12-Hydroxystearic acid is particularly preferable as the (d) hydroxyalkanoic acid from the viewpoint that the water swelling rate of the obtained polyurethane film becomes lower. (D) One type of hydroxyalkanoic acid may be used alone, or a plurality of types may be used in combination.

<<(e)80〜180℃で解離するイソシアナト基のブロック化剤>>
(e)80〜180℃で解離するイソシアナト基のブロック化剤(以下、「(e)ブロック化剤」ともいう)は、80〜180℃でイソシアナト基から解離する化合物を使用することができる。「ブロック化剤」とは、イソシアナト基と反応してイソシアナト基を別の基に変換可能な化合物であって、熱処理により別の基からイソシアナト基に可逆的に変換可能な化合物を意味する。(e)ブロック化剤は、マロン酸エステル系化合物、好ましくはマロン酸ジメチル、マロン酸ジエチル等のマロン酸ジエステル系化合物;1,2−ピラゾール、3,5−ジメチルピラゾール等のピラゾール系化合物;1,2,4−トリアゾール、1,2,3−トリアゾール等のトリアゾール系化合物、メチルエチルケトオキシム等のオキシム系化合物;ジイソプロピルアミン、カプロラクタム等が挙げられる。(e)ブロック化剤は、解離温度の観点から、オキシム系化合物、ピラゾール系化合物及びマロン酸エステル系化合物からなる群より選ばれる1種以上が好ましい。(e)ブロック化剤は、保存安定性及び低温熱架橋性が高い観点から、ピラゾール系化合物がより好ましく、3,5−ジメチルピラゾールが特に好ましい。(e)ブロック化剤は、1種類を単独で使用してもよいし、複数種を併用してもよい。
<< (e) Isocyanato group blocking agent that dissociates at 80 to 180 ° C >>
As the blocking agent for the isocyanato group (hereinafter, also referred to as “(e) blocking agent”) that dissociates at 80 to 180 ° C., a compound that dissociates from the isocyanato group at 80 to 180 ° C. can be used. The "blocking agent" means a compound capable of reacting with an isocyanato group to convert an isocyanato group into another group, which can be reversibly converted from another group to an isocyanato group by heat treatment. (E) The blocking agent is a malonate ester compound, preferably a malonate diester compound such as dimethyl malonate or diethyl malonate; a pyrazole compound such as 1,2-pyrazole or 3,5-dimethylpyrazole; 1 , 2,4-Triazole, 1,2,3-triazole and other triazole compounds, methyl ethyl ketooxime and other oxime compounds; diisopropylamine, caprolactam and the like. The blocking agent (e) is preferably one or more selected from the group consisting of oxime compounds, pyrazole compounds and malonic acid ester compounds from the viewpoint of dissociation temperature. As the blocking agent (e), a pyrazole-based compound is more preferable, and 3,5-dimethylpyrazole is particularly preferable, from the viewpoint of high storage stability and low-temperature thermal cross-linking property. (E) One type of blocking agent may be used alone, or a plurality of types may be used in combination.

<<(A)ポリウレタンプレポリマー>>
(A)ポリウレタンプレポリマーは、(a)ポリイソシアネート化合物、(b)ポリオール化合物、及び、(c)酸性基含有ポリオール化合物を反応させて得られるポリウレタンプレポリマーであることが好ましく、(a)〜(c)成分に加えさらに、(d)ヒドロキシアルカン酸及び/又は(e)80〜180℃で解離するイソシアナト基のブロック化剤を反応させることでポリウレタンプレポリマーを得ることがより好ましい。したがって、(A)ポリウレタンプレポリマーが(a)ポリイソシアネート化合物由来の構造、(b)ポリオール化合物由来の構造及び(c)酸性基含有ポリオ―ル化合物由来の構造を有することが好ましく、さらに、(d)ヒドロキシアルカン酸由来の構造、及び/又は、(e) 80℃〜180℃で解離するイソシアナト基のブロック化剤由来の構造を有することがより好ましい。
ポリウレタンプレポリマーの製造方法としては、特に制限されず、例えば、以下のような方法が挙げられる。
<< (A) Polyurethane Prepolymer >>
The (A) polyurethane prepolymer is preferably a polyurethane prepolymer obtained by reacting (a) a polyisocyanate compound, (b) a polyol compound, and (c) an acidic group-containing polyol compound, and (a) to (a) to It is more preferable to obtain a polyurethane prepolymer by further reacting (d) hydroxyalkanoic acid and / or (e) an isocyanate group-blocking agent that dissociates at 80 to 180 ° C. in addition to the component (c). Therefore, it is preferable that (A) the polyurethane prepolymer has (a) a structure derived from a polyisocyanate compound, (b) a structure derived from a polyol compound, and (c) a structure derived from an acidic group-containing polyol compound. d) It is more preferable to have a structure derived from hydroxyalkanoic acid and / or (e) a structure derived from an isocyanate group blocking agent that dissociates at 80 ° C to 180 ° C.
The method for producing the polyurethane prepolymer is not particularly limited, and examples thereof include the following methods.

第1の方法は、ウレタン化触媒存在下又は不存在下で、(a)ポリイソシアネート化合物と、(b)ポリオール化合物と、(c)酸性基含有ポリオール化合物と、任意の(d)ヒドロキシアルカン酸と、任意の(e)ブロック化剤とを同時に混合して、ウレタン化反応を経由して(A)ポリウレタンプレポリマーを合成する方法である。 The first method is to use (a) a polyisocyanate compound, (b) a polyol compound, (c) an acidic group-containing polyol compound, and any (d) hydroxyalkanoic acid in the presence or absence of a urethanization catalyst. And an arbitrary (e) blocking agent are mixed at the same time to synthesize (A) a polyurethane prepolymer via a urethanization reaction.

第2の方法は、ウレタン化触媒存在下又は不存在下で、(a)ポリイソシアネート化合物と、(b)ポリオール化合物と、(c)酸性基含有ポリオール化合物とを反応させてウレタン化反応を行い、その後任意の(d)ヒドロキシアルカン酸と、任意の(e)ブロック化剤とを反応させて、(A)ポリウレタンプレポリマーを合成する方法である。 In the second method, the urethanization reaction is carried out by reacting (a) a polyisocyanate compound, (b) a polyol compound, and (c) an acidic group-containing polyol compound in the presence or absence of a urethanization catalyst. After that, any (d) hydroxyalkanoic acid is reacted with any (e) blocking agent to synthesize (A) a polyurethane prepolymer.

第3の方法は、ウレタン化触媒存在下又は不存在下で、(a)ポリイソシアネート化合物と、(b)ポリオール化合物と、(c)酸性基含有ポリオール化合物とを反応させてウレタン化反応を行い、その後(d)ヒドロキシアルカン酸を反応させて、最後にブロック化触媒存在下又は不存在下で(e)ブロック化剤を反応させてブロック化反応を行い、末端イソシアナト基の一部がブロック化された(A)ポリウレタンプレポリマーを合成する方法である。 In the third method, the urethanization reaction is carried out by reacting (a) a polyisocyanate compound, (b) a polyol compound, and (c) an acidic group-containing polyol compound in the presence or absence of a urethanization catalyst. After that, (d) hydroxyalkanoic acid is reacted, and finally (e) a blocking agent is reacted in the presence or absence of a blocking catalyst to carry out a blocking reaction, and a part of the terminal isocyanato group is blocked. (A) A method for synthesizing a polyurethane prepolymer.

第4の方法は、ブロック化触媒存在下又は不存在下で、(a)ポリイソシアネート化合物と、(e)ブロック化剤とを反応させてブロック化反応を行い、イソシアナト基の一部をブロック化したポリイソシアネート化合物を合成し、これにウレタン化触媒存在下又は不存在下で(b)ポリオール化合物と、(c)酸性基含有ポリオール化合物とを反応させてウレタン化反応を行って、最後に(d)ヒドロキシアルカン酸とを反応させて、(A)ポリウレタンプレポリマーを合成する方法である。 In the fourth method, in the presence or absence of a blocking catalyst, (a) a polyisocyanate compound and (e) a blocking agent are reacted to carry out a blocking reaction to block a part of isocyanato groups. The polyisocyanate compound was synthesized, and in the presence or absence of a urethanization catalyst, (b) a polyol compound and (c) an acidic group-containing polyol compound were reacted to carry out a urethanization reaction, and finally ( d) A method for synthesizing (A) a polyurethane prepolymer by reacting with hydroxyalkanoic acid.

ウレタン化触媒は、特に制限されず、錫系触媒(トリメチル錫ラウレート、ジブチル錫ジラウレート等)、鉛系触媒(オクチル酸鉛等)等の金属と有機及び無機酸の塩、及び有機金属誘導体、アミン系触媒(トリエチルアミン、N−エチルモルホリン、トリエチレンジアミン等)、ジアザビシクロウンデセン系触媒等が挙げられる。ウレタン化触媒は、反応性の観点から、ジブチル錫ジラウレートが好ましい。ブロック化触媒は、特に制限されず、ジブチル錫ジラウレート等の金属と有機及び無機酸の塩、ナトリウムメトキシド等のアルカリ触媒が挙げられる。ウレタン化反応の条件及びブロック化反応の条件は、特に制限されず、用いる成分の反応性等に応じて適宜選択できる。例えば、ウレタン化反応の条件は、50〜100℃の温度で、3〜15時間とすることができる。ブロック化反応の条件は、50〜100℃の温度で、1〜5時間とすることができる。ウレタン化反応及びブロック化反応は、それぞれ独立に行ってもよく、連続して行ってもよい。 The urethanization catalyst is not particularly limited, and is a metal such as a tin catalyst (trimethyltin laurate, dibutyltin dilaurate, etc.), a lead catalyst (lead octylate, etc.), an organic and inorganic acid salt, an organic metal derivative, and an amine. Examples thereof include system catalysts (triethylamine, N-ethylmorpholin, triethylenediamine, etc.), diazabicycloundecene-based catalysts, and the like. The urethanization catalyst is preferably dibutyltin dilaurate from the viewpoint of reactivity. The blocking catalyst is not particularly limited, and examples thereof include metals such as dibutyltin dilaurate, salts of organic and inorganic acids, and alkaline catalysts such as sodium methoxyde. The conditions for the urethanization reaction and the conditions for the blocking reaction are not particularly limited and can be appropriately selected depending on the reactivity of the components to be used and the like. For example, the conditions for the urethanization reaction can be 3 to 15 hours at a temperature of 50 to 100 ° C. The conditions for the blocking reaction can be 1 to 5 hours at a temperature of 50 to 100 ° C. The urethanization reaction and the blocking reaction may be carried out independently or continuously.

(A)ポリウレタンプレポリマーは少なくとも1以上のイソシアナト基を有する。(a)、(b)、(c)、(d)及び(e)の使用量は、遊離イソシアナト基を含有するように選択され、好ましくは遊離イソシアナト基の含有割合が0.5〜5.0%であり、ウレタン結合の含有割合とウレア結合の含有割合の合計が固形分基準で7〜18重量%となり、カーボネート結合の含有割合が固形分基準で0重量%以上、30重量%未満となり、脂環構造の含有割合が固形分基準で5〜40重量%となり、前記ブロック化剤が結合したイソシアナト基の含有割合が固形分基準かつイソシアナト基換算で0.1〜3.0重量%となる範囲内で選択される使用量が好ましい。 (A) The polyurethane prepolymer has at least one isocyanato group. The amounts of (a), (b), (c), (d) and (e) used are selected to contain free isocyanato groups, preferably containing 0.5 to 5. free isocyanato groups. It is 0%, the total of the urethane bond content and the urea bond content is 7 to 18% by weight based on the solid content, and the carbonate bond content is 0% by weight or more and less than 30% by weight based on the solid content. The content ratio of the alicyclic structure is 5 to 40% by weight based on the solid content, and the content ratio of the isocyanato group to which the blocking agent is bound is 0.1 to 3.0% by weight based on the solid content and the isocyanato group. The amount used is preferably selected within the above range.

本発明において、ポリウレタンプレポリマーの酸価(AV)は、4〜40mgKOH/gが好ましく、より好ましくは、6〜32mgKOH/gであり、特に好ましくは8〜29mgKOH/gである。ポリウレタンプレポリマーの酸価を4mgKOH/g以上とすることで、水系媒体への分散性、貯蔵安定性を良くすることができる傾向がある。また、ポリウレタンプレポリマーの酸価を40mgKOH/g以下とすることで、得られるポリウレタン樹脂の塗膜の耐水性を高め、得られるフィルムの柔軟性を高くすることができる傾向がある。また、塗膜作製時の乾燥性を上げることができる傾向がある。
なお、本発明において、「ポリウレタンプレポリマーの酸価」とは、ポリウレタンプレポリマーを製造するにあたって用いられる溶媒及び前記ポリウレタンプレポリマーを水系媒体中に分散させるための中和剤を除いたいわゆる固形分中の酸価である。
具体的には、ポリウレタンプレポリマーの酸価は、下記式(3)によって導き出すことができる。
〔ポリウレタンプレポリマーの酸価〕=〔((c)酸性基含有ポリオール化合物のミリモル数)×((c)酸性基含有ポリオール化合物1分子中の酸性基の数)+((d)ヒドロキシアルカン酸のミリモル数)×((d)ヒドロキシアルカン酸1分子中の酸性基の数)〕×56.11/〔(a)ポリイソシアネート化合物、(c)酸性基含有ポリオール化合物、(d)ヒドロキシアルカン酸、(e)ブロック化剤、及び(b)ポリオール化合物の合計の質量〕・・・(3)
In the present invention, the acid value (AV) of the polyurethane prepolymer is preferably 4 to 40 mgKOH / g, more preferably 6 to 32 mgKOH / g, and particularly preferably 8 to 29 mgKOH / g. By setting the acid value of the polyurethane prepolymer to 4 mgKOH / g or more, the dispersibility in an aqueous medium and the storage stability tend to be improved. Further, by setting the acid value of the polyurethane prepolymer to 40 mgKOH / g or less, the water resistance of the coating film of the obtained polyurethane resin tends to be increased, and the flexibility of the obtained film tends to be increased. In addition, there is a tendency that the drying property at the time of producing a coating film can be improved.
In the present invention, the "acid value of the polyurethane prepolymer" is the so-called solid content excluding the solvent used in producing the polyurethane prepolymer and the neutralizing agent for dispersing the polyurethane prepolymer in the aqueous medium. The acid value inside.
Specifically, the acid value of the polyurethane prepolymer can be derived by the following formula (3).
[Acid value of polyurethane prepolymer] = [((c) Number of mmol of acidic group-containing polyol compound) × ((c) Number of acidic groups in one molecule of acidic group-containing polyol compound) + ((d) Hydroxyalkanoic acid (The number of mmol of) × ((d) number of acidic groups in one molecule of hydroxyalkanoic acid)] × 56.11 / [(a) polyisocyanate compound, (c) acidic group-containing polyol compound, (d) hydroxyalkanoic acid , (E) Blocking agent, and (b) Total mass of polyol compound] ... (3)

<<(B)鎖延長剤>>
(B)鎖延長剤は、1分子中に2つ以上のアミノ基又はイミノ基を有する。そして、少なくとも1つのアミノ基又はイミノ基の窒素原子上に少なくとも1つの第三級炭素原子を有する化合物を含む。第三級炭素とは、3つの炭素原子が結合している炭素のことをいう。
1分子中に2つ以上のアミノ基又はイミノ基を有し、少なくとも1つのアミノ基又はイミノ基の窒素原子上に少なくとも1つの第三級炭素原子を有する化合物とは、具体的には、例えば、下記の式(A)、式(B)、式(C)、式(D)及び式(E)に示す構造を少なくとも1つ有するアミン化合物又はイミン化合物のことをいう。

Figure 0006943082

(上記式(A)、式(B)、式(C)、式(D)及び式(E)中のR、R、Rは、置換若しくは無置換のC1〜C6のアルキル基、置換若しくは無置換のC6〜C20のシクロアルキル基、又は置換若しくは無置換のC6〜C12のアリール基を示し、R、R、Rは、置換若しくは無置換のC1〜C6のアルキル基、置換若しくは無置換のC6〜C20のシクロアルキル基、置換若しくは無置換のC6〜C12のアリール基又は水素を示す。R〜Rは、互いに結合して脂環式構造又は芳香環を形成してもよい。また、式(B)及び式(E)中のCTは、第三級炭素原子を示す。)
前記少なくとも1つのアミノ基又はイミノ基の窒素原子上に少なくとも1つの第三級炭素原子を有する化合物としては、N,N’−ジ−t−ブチルエチレンジアミン、(1R,2R)‐N,N′‐ジtert‐ブチル‐1,2‐ビス(2‐ナフチル)エチレンジアミン、N’−シクロヘキシル−2−メチル−N−(2−メチルプロピル)−2,4−ペンタンジアミン、1,2−ビス(2−アミノ−2−プロピル)ベンゼン、1,3−ビス(2−アミノ−2−プロピル)ベンゼン、1,4−ビス(2−アミノ−2−プロピル)ベンゼン等が挙げられる。樹脂分散体の焼付後の密着性、焼付後の塗膜弾性率の制御のしやすさ、イソシアナト基の反応性などの点から、(B)鎖延長剤はN,N’−ジ−t−ブチルエチレンジアミン、1,2−ビス(2−アミノ−2−プロピル)ベンゼン、1,3−ビス(2−アミノ−2−プロピル)ベンゼン、1,4−ビス(2−アミノ−2−プロピル)ベンゼンが特に好ましい。 << (B) Chain extender >>
(B) The chain extender has two or more amino groups or imino groups in one molecule. Then, it contains a compound having at least one tertiary carbon atom on the nitrogen atom of at least one amino group or imino group. Tertiary carbon refers to carbon to which three carbon atoms are bonded.
Specific examples of a compound having two or more amino groups or imino groups in one molecule and having at least one tertiary carbon atom on the nitrogen atom of at least one amino group or imino group include, for example, , An amine compound or an imine compound having at least one structure represented by the following formulas (A), formula (B), formula (C), formula (D) and formula (E).
Figure 0006943082

(The above formula (A), Formula (B), R 1, R 2, R 3 in the formula (C), formula (D) and Formula (E) is a substituted or unsubstituted C1~C6 alkyl group, Substituentally substituted or unsubstituted C6-C20 cycloalkyl groups or substituted or unsubstituted C6-C12 aryl groups are indicated, and R 4 , R 5 , and R 6 are substituted or unsubstituted C1 to C6 alkyl groups. It represents a substituted or unsubstituted C6-C20 cycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C6-C12 aryl group or hydrogen. R 1 to R 6 are bonded to each other to form an alicyclic structure or an aromatic ring. Also, CT in formula (B) and formula (E) indicates a tertiary carbon atom.)
Examples of the compound having at least one tertiary carbon atom on the nitrogen atom of the at least one amino group or imino group include N, N'-di-t-butylethylenediamine, (1R, 2R) -N, N'. -Ditert-Butyl-1,2-bis (2-naphthyl) ethylenediamine, N'-cyclohexyl-2-methyl-N- (2-methylpropyl) -2,4-pentanediamine, 1,2-bis (2) Examples thereof include −amino-2-propyl) benzene, 1,3-bis (2-amino-2-propyl) benzene, and 1,4-bis (2-amino-2-propyl) benzene. The chain extender (B) is N, N'-di-t- from the viewpoints of adhesion after baking of the resin dispersion, ease of controlling the elasticity of the coating film after baking, and reactivity of isocyanato groups. Butylethylenediamine, 1,2-bis (2-amino-2-propyl) benzene, 1,3-bis (2-amino-2-propyl) benzene, 1,4-bis (2-amino-2-propyl) benzene Is particularly preferable.

前記少なくとも1つのアミノ基又はイミノ基の窒素原子上に少なくとも1つの第三級炭素原子を有する化合物は、1分子中に1つ以上のアミノ基又はイミノ基、及び1つ以上の水酸基を有する化合物を含む。たとえば、N−t−ブチルエタノールアミンが挙げられる。 The compound having at least one tertiary carbon atom on the nitrogen atom of the at least one amino group or imino group is a compound having one or more amino groups or imino groups and one or more hydroxyl groups in one molecule. including. For example, Nt-butylethanolamine can be mentioned.

前記(B)鎖延長剤に、アミノ基又はイミノ基の窒素原子上に少なくとも1つの第三級炭素原子を有する化合物を使用することにより、ポリウレタン樹脂分散体を90℃の比較的低温の焼付においても、高い密着性が得られる。 By using a compound having at least one tertiary carbon atom on the nitrogen atom of the amino group or the imino group as the chain extender (B), the polyurethane resin dispersion is baked at a relatively low temperature of 90 ° C. However, high adhesion can be obtained.

(B)鎖延長剤は、少なくとも1つのアミノ基又はイミノ基の窒素原子上に少なくとも1つの第三級炭素原子を有する化合物以外に、その他の化合物を含んでいてもよい。
その他の化合物の例としては、イソシアナト基と反応性を有する化合物が挙げられる。例えば、エチレンジアミン、1,4−テトラメチレンジアミン、2−メチル−1,5−ペンタンジアミン、1,4−ブタンジアミン、1,6−ヘキサメチレンジアミン、1,4−ヘキサメチレンジアミン、3−アミノメチル−3,5,5−トリメチルシクロヘキシルアミン、1,3−ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、キシリレンジアミン、ピペラジン、アジポイルヒドラジド、ヒドラジン、2,5−ジメチルピペラジン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン等のアミン化合物、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール等のジオール化合物、ポリエチレングリコールに代表されるポリアルキレングリコール類、水が挙げられる。
(B)鎖延長剤は、1種を単独で用いてもよいし、複数種を併用してもよい。
(B) The chain extender may contain other compounds in addition to the compound having at least one tertiary carbon atom on the nitrogen atom of at least one amino group or imino group.
Examples of other compounds include compounds that are reactive with the isocyanato group. For example, ethylenediamine, 1,4-tetramethylenediamine, 2-methyl-1,5-pentanediamine, 1,4-butanediamine, 1,6-hexamethylenediamine, 1,4-hexamethylenediamine, 3-aminomethyl Amines such as -3,5,5-trimethylcyclohexylamine, 1,3-bis (aminomethyl) cyclohexane, xylylenediamine, piperazin, adipoil hydrazide, hydrazine, 2,5-dimethylpiperazine, diethylenetriamine, triethylenetetramine, etc. Examples thereof include compounds, diol compounds such as ethylene glycol, propylene glycol, 1,4-butanediol and 1,6-hexanediol, polyalkylene glycols typified by polyethylene glycol, and water.
(B) As the chain extender, one type may be used alone, or a plurality of types may be used in combination.

(B)鎖延長剤の添加量は、得られる(A)ポリウレタンプレポリマー中の鎖延長起点となるイソシアナト基の当量以下であることが好ましく、より好ましくはイソシアナト基の0.7〜0.99当量である。イソシアナト基の当量以下の量で(B)鎖延長剤を添加することで、鎖延長されたウレタンポリマーの分子量を低下させず、得られた水性ポリウレタン樹脂分散体を塗布して得た塗膜の強度を高くすることができる傾向がある。(B)鎖延長剤は、(A)ポリウレタンプレポリマーの水への分散後に添加してもよく、分散中に添加してもよい。鎖延長は水によっても行うことができる。この場合は分散媒としての水が鎖延長剤を兼ねることになる。 The amount of the (B) chain extender added is preferably less than or equal to the equivalent of the isocyanato group which is the starting point of the chain extension in the obtained (A) polyurethane prepolymer, and more preferably 0.7 to 0.99 of the isocyanato group. Equivalent. By adding the (B) chain extender in an amount equal to or less than the equivalent of the isocyanato group, the molecular weight of the chain-extended urethane polymer was not reduced, and the obtained aqueous polyurethane resin dispersion was applied to obtain a coating film. There is a tendency for the strength to be increased. The (B) chain extender may be added after the (A) polyurethane prepolymer has been dispersed in water, or may be added during the dispersion. Chain extension can also be done with water. In this case, water as a dispersion medium also serves as a chain extender.

<<水系媒体>> << Aqueous medium >>

本発明のポリウレタン樹脂分散体は、ポリウレタン樹脂と水系媒体とを含むものである。水系媒体としては、水、水と有機溶剤との混合物等が挙げられる。
前記水としては、例えば、上水、イオン交換水、蒸留水、超純水等が挙げられる。中でも入手の容易さや塩の影響で粒子が不安定になること等を考慮して、イオン交換水を用いることが好ましい。また前記有機溶剤としては、例えば、メタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール等のアルコール溶剤;アセトン、メチルエチルケトン等のケトン溶剤;エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール等のポリアルキレングリコール;ポリアルキレングリコールのアルキルエーテル溶剤;N−メチル−2−ピロリドン等のラクタム溶剤などが挙げられる。
前記水系媒体は、本発明の水性ポリウレタン樹脂分散体全量中に、10質量%〜90質量%の範囲で含まれることが好ましく、20質量%〜80質量%の範囲で含まれることがより好ましい。
The polyurethane resin dispersion of the present invention contains a polyurethane resin and an aqueous medium. Examples of the aqueous medium include water, a mixture of water and an organic solvent, and the like.
Examples of the water include clean water, ion-exchanged water, distilled water, ultrapure water and the like. Above all, it is preferable to use ion-exchanged water in consideration of easy availability and unstable particles due to the influence of salt. Examples of the organic solvent include alcohol solvents such as methanol, ethanol, n-propanol and isopropanol; ketone solvents such as acetone and methyl ethyl ketone; polyalkylene glycols such as ethylene glycol, diethylene glycol and propylene glycol; and alkyl ethers of polyalkylene glycol. Solvent; Examples thereof include a lactam solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone.
The aqueous medium is preferably contained in the range of 10% by mass to 90% by mass, more preferably in the range of 20% by mass to 80% by mass, in the total amount of the aqueous polyurethane resin dispersion of the present invention.

本発明のポリウレタン樹脂分散体は、前記ポリウレタン樹脂と、前記水系媒体を含み、前記水系媒体中に、前記ポリウレタン樹脂が分散しているもの、すなわち水性ポリウレタン樹脂分散体である。 The polyurethane resin dispersion of the present invention contains the polyurethane resin and the aqueous medium, and the polyurethane resin is dispersed in the aqueous medium, that is, an aqueous polyurethane resin dispersion.

<<水性ポリウレタン樹脂分散体の製造方法>>
次に、水性ポリウレタン樹脂分散体の製造方法について説明する。水性ポリウレタン樹脂分散体の製造方法は、
前記(a)ポリイソシアネート化合物と、(b)ポリオール化合物と、前記(c)酸性基含有ポリオール化合物を、と反応させて(A)ポリウレタンプレポリマーを得る工程(α)、
前記(A)ポリウレタンプレポリマーの酸性基を中和する工程(β)、
前記(A)ポリウレタンプレポリマーを水系媒体中に分散させる工程(γ)、
前記(A)ポリウレタンプレポリマーと、前記(A)ポリウレタンプレポリマーのイソシアナト基と反応性を有する(B)鎖延長剤とを反応させる工程(δ)を含む。
<< Manufacturing method of aqueous polyurethane resin dispersion >>
Next, a method for producing the aqueous polyurethane resin dispersion will be described. The method for producing the aqueous polyurethane resin dispersion is
The step (α) of reacting the (a) polyisocyanate compound, (b) polyol compound, and (c) acidic group-containing polyol compound to obtain (A) polyurethane prepolymer.
(A) Step of neutralizing the acidic group of the polyurethane prepolymer (β),
(A) Step of dispersing the polyurethane prepolymer in an aqueous medium (γ),
The step (δ) of reacting the (A) polyurethane prepolymer with the (B) chain extender having reactivity with the isocyanato group of the (A) polyurethane prepolymer is included.

前記(A)ポリウレタンプレポリマーを得る工程(α)は、不活性ガス雰囲気下で行ってもよいし、大気雰囲気下で行ってもよい。(A)ポリウレタンプレポリマーを調製する方法は、先に記載したとおりである。 The step (α) for obtaining the polyurethane prepolymer (A) may be carried out in an inert gas atmosphere or in an air atmosphere. (A) The method for preparing the polyurethane prepolymer is as described above.

前記(A)ポリウレタンプレポリマーの酸性基を中和する工程(β)において使用できる中和剤には、当業者に公知の塩基を、特に制限されず使用することができる。中和剤としては、例えば、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリイソプロピルアミン、トリブチルアミン、トリエタノールアミン、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−フェニルジエタノールアミン、ジメチルエタノールアミン、ジエチルエタノールアミン、N−メチルモルホリン、ピリジン等の有機アミン類;水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の無機アルカリ塩類、アンモニアが挙げられる。中でも、好ましくは有機アミン類を用いることができ、より好ましくは3級アミンを用いることができる。分散安定性が向上する点で、トリエチルアミンがより好ましい。ここで、(A)ポリウレタンプレポリマーの酸性基とは、カルボキシ基、スルホン酸基、リン酸基、フェノール性水酸基等をいう。 As the neutralizing agent that can be used in the step (β) of neutralizing the acidic group of the polyurethane prepolymer (A), a base known to those skilled in the art can be used without particular limitation. Examples of the neutralizing agent include trimethylamine, triethylamine, triisopropylamine, tributylamine, triethanolamine, N-methyldiethanolamine, N-ethyldiethanolamine, N-phenyldiethanolamine, dimethylethanolamine, diethylethanolamine, and N-methylmorpholine. , Organic amines such as pyridine; inorganic alkali salts such as sodium hydroxide and potassium hydroxide, and ammonia. Among them, organic amines can be preferably used, and tertiary amines can be used more preferably. Triethylamine is more preferable because it improves dispersion stability. Here, the acidic group of (A) polyurethane prepolymer means a carboxy group, a sulfonic acid group, a phosphoric acid group, a phenolic hydroxyl group and the like.

前記(A)ポリウレタンプレポリマーを水系媒体中に分散させる工程(γ)において、水系媒体中にポリウレタンプレポリマーを分散させる方法としては、特に制限されないが、例えば、ホモミキサーやホモジナイザー等によって攪拌されている水系媒体中に、(A)ポリウレタンプレポリマーを添加する方法、ホモミキサーやホモジナイザー等によって攪拌されている(A)ポリウレタンプレポリマーに水系媒体を添加する方法等がある。 In the step (γ) of dispersing the polyurethane prepolymer in the aqueous medium (A), the method of dispersing the polyurethane prepolymer in the aqueous medium is not particularly limited, but is agitated by, for example, a homomixer or a homogenizer. There are a method of adding (A) a polyurethane prepolymer to an aqueous medium, a method of adding an aqueous medium to (A) a polyurethane prepolymer that has been stirred by a homomixer, a homogenizer, or the like.

前記(A)ポリウレタンプレポリマーと、前記(A)ポリウレタンプレポリマーのイソシアナト基と反応性を有する(B)鎖延長剤とを反応させる工程(δ)において、前記工程(δ)は冷却下でゆっくりと行ってもよく、また場合によっては60℃以下の加熱条件下で反応を促進して行ってもよい。冷却下における反応時間は、例えば0.5〜24時間とすることができ、60℃以下の加熱条件下における反応時間は、例えば0.1〜6時間とすることができる。 In the step (δ) of reacting the (A) polyurethane prepolymer with the (B) chain extender having reactivity with the isocyanato group of the (A) polyurethane prepolymer, the step (δ) is slowly performed under cooling. In some cases, the reaction may be promoted under heating conditions of 60 ° C. or lower. The reaction time under cooling can be, for example, 0.5 to 24 hours, and the reaction time under heating conditions of 60 ° C. or lower can be, for example, 0.1 to 6 hours.

水性ポリウレタン樹脂分散体の製造において、前記工程(β)と、前記工程(δ)とは、どちらを先に行ってもよいし、同時に行うこともできる。前記工程(β)と、前記工程(δ)は、同時に行ってもよい。 更に、前記工程(β)と、前記工程(γ)と、前記工程(δ)は、同時に行ってもよい。 In the production of the aqueous polyurethane resin dispersion, either the step (β) or the step (δ) may be performed first, or may be performed at the same time. The step (β) and the step (δ) may be performed at the same time. Further, the step (β), the step (γ), and the step (δ) may be performed at the same time.

<<水性ポリウレタン樹脂分散体>>
水性ポリウレタン樹脂分散体中のポリウレタン樹脂の割合は、5〜60質量%が好ましく、より好ましくは15〜50質量%である。
<< Aqueous polyurethane resin dispersion >>
The proportion of the polyurethane resin in the aqueous polyurethane resin dispersion is preferably 5 to 60% by mass, more preferably 15 to 50% by mass.

水性ポリウレタン樹脂分散体中のポリウレタン樹脂の重量平均分子量は、通常25,000〜10,000,000程度である。より好ましくは、50,000〜5,000,000であり、更に好ましくは、100,000〜1,000,000である。重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定したものであり、予め作成した標準ポリスチレンの検量線から求めた換算値を使用することができる。重量平均分子量を25,000以上とすることで、水性ポリウレタン樹脂分散体の乾燥により、良好なフィルムを得ることができる傾向がある。重量平均分子量を1,000,000以下とすることで、水性ポリウレタン樹脂分散体の乾燥性をより高くすることができる傾向がある。
本発明の水性ポリウレタン樹脂分散体は、前記水性ポリウレタン樹脂分散体中のウレタン結合とウレア結合の合計が、固形分基準で7〜18重量%が好ましく、8〜15重量%であることが特に好ましい。
前記ウレタン結合とウレア結合の合計の含有割合を7重量%以上とすることで、塗膜を乾燥後の塗膜表面のベタツキを低減できる場合がある。また、前記ウレタン結合とウレア結合の合計の含有割合を18重量%以下とすることで、水性ポリウレタン樹脂分散体から形成される塗膜と基材の密着性が高くなる場合がある。
The weight average molecular weight of the polyurethane resin in the aqueous polyurethane resin dispersion is usually about 25,000 to 1,000,000. More preferably, it is 50,000 to 5,000,000, and even more preferably 100,000 to 1,000,000. The weight average molecular weight is measured by gel permeation chromatography (GPC), and a converted value obtained from a calibration curve of standard polystyrene prepared in advance can be used. By setting the weight average molecular weight to 25,000 or more, a good film tends to be obtained by drying the aqueous polyurethane resin dispersion. By setting the weight average molecular weight to 1,000,000 or less, the drying property of the aqueous polyurethane resin dispersion tends to be higher.
In the aqueous polyurethane resin dispersion of the present invention, the total of urethane bonds and urea bonds in the aqueous polyurethane resin dispersion is preferably 7 to 18% by weight, particularly preferably 8 to 15% by weight, based on the solid content. ..
By setting the total content ratio of the urethane bond and the urea bond to 7% by weight or more, the stickiness of the coating film surface after the coating film is dried may be reduced. Further, by setting the total content ratio of the urethane bond and the urea bond to 18% by weight or less, the adhesion between the coating film formed from the aqueous polyurethane resin dispersion and the base material may be improved.

ウレタン結合とウレア結合の合計の含有割合は、(a)ポリイソシアネート化合物、(b)ポリオール化合物、(c)酸性基含有ポリオール化合物、(d)ヒドロキシアルカン酸、(e)ブロック化剤及び(B)鎖延長剤のそれぞれの分子量、1分子中における水酸基、イソシアナト基、アミノ基の数及び水性ポリウレタン樹脂分散体における固形分基準での各原料の使用割合によって制御することができる。 The total content of urethane bond and urea bond is (a) polyisocyanate compound, (b) polyol compound, (c) acidic group-containing polyol compound, (d) hydroxyalkanoic acid, (e) blocking agent and (B). ) The molecular weight of each chain extender can be controlled by the number of hydroxyl groups, isocyanate groups, and amino groups in one molecule and the ratio of each raw material used in the aqueous polyurethane resin dispersion based on the solid content.

本発明の水性ポリウレタン樹脂分散体から形成される塗膜と基材の密着性の観点から、前記水性ポリウレタン樹脂分散体中のカーボネート結合の含有割合が、固形分基準で0質量%以上、30重量%未満であることが好ましく、0重量%以上、15重量%未満であることがさらに好ましく、0重量%以上、5重量%未満であることが特に好ましい。 From the viewpoint of adhesion between the coating film formed from the aqueous polyurethane resin dispersion of the present invention and the base material, the content ratio of the carbonate bond in the aqueous polyurethane resin dispersion is 0% by mass or more and 30% by weight based on the solid content. It is preferably less than%, more preferably 0% by weight or more and less than 15% by weight, and particularly preferably 0% by weight or more and less than 5% by weight.

本発明の水性ポリウレタン樹脂分散体において、ブロック化剤でブロック化されているイソシアナト基の含有割合は、固形分基準かつイソシアナト基換算で0〜5.0重量%であることが好ましく、0.2〜3.0重量%であることがより好ましく、0.5〜2.0重量%であることが特に好ましい。
前記ブロック化されているイソシアナト基の含有割合を0.2質量%以上とすることで、得られる塗膜の電着塗装板表面への密着性が上がる傾向がある。また、前記ブロック化されているイソシアナト基の含有割合を3.0重量%以下とすることで、得られる塗膜の破断点伸度が上がる傾向がある。
In the aqueous polyurethane resin dispersion of the present invention, the content ratio of the isocyanato group blocked by the blocking agent is preferably 0 to 5.0% by weight based on the solid content and in terms of the isocyanato group, 0.2. It is more preferably ~ 3.0% by weight, and particularly preferably 0.5 to 2.0% by weight.
By setting the content ratio of the blocked isocyanato group to 0.2% by mass or more, the adhesion of the obtained coating film to the surface of the electrodeposited coating plate tends to increase. Further, by setting the content ratio of the blocked isocyanato group to 3.0% by weight or less, the elongation at break point of the obtained coating film tends to increase.

前記水性ポリウレタン樹脂分散体の酸価は、特に制限されないが、固形分基準で10〜40mgKOH/gであることが好ましく、15〜32mgKOH/gであることがより好ましく、15〜25mgKOH/gであることが特に好ましい。前記水性ポリウレタン樹脂分散体の酸価が固形分基準で10〜40mgKOH/gの範囲とすることで、貯蔵安定性が上がる傾向がある。酸価は、JIS K 1557の指示薬滴定法に準拠して測定することができる。測定においては、酸性基を中和するために使用した中和剤を取り除いて測定することとする。例えば、有機アミン類を中和剤として用いた場合には、水性ポリウレタン樹脂分散体をガラス板上に塗布し、温度60℃、20mmHgの減圧下で24時間乾燥して得られた塗膜をN−メチルピロリドン(NMP)に溶解させて、JIS K 1557の指示薬滴定法に準拠して酸価を測定することができる。 The acid value of the aqueous polyurethane resin dispersion is not particularly limited, but is preferably 10 to 40 mgKOH / g, more preferably 15 to 32 mgKOH / g, and 15 to 25 mgKOH / g based on the solid content. Is particularly preferred. When the acid value of the aqueous polyurethane resin dispersion is in the range of 10 to 40 mgKOH / g based on the solid content, the storage stability tends to be improved. The acid value can be measured according to the indicator titration method of JIS K 1557. In the measurement, the neutralizing agent used to neutralize the acidic group shall be removed before the measurement. For example, when organic amines are used as a neutralizing agent, an aqueous polyurethane resin dispersion is applied onto a glass plate and dried at a temperature of 60 ° C. under a reduced pressure of 20 mmHg for 24 hours to obtain a coating film of N. -It can be dissolved in methylpyrrolidone (NMP) and the acid value can be measured according to the indicator titration method of JIS K 1557.

前記水性ポリウレタン樹脂分散体の末端部酸価とは、(d)ヒドロキシアルカン酸に由来する酸価である。前記水性ポリウレタン樹脂分散体の末端部酸価は、固形分基準で2〜30mgKOH/gであることが好ましく、5〜20mgKOH/gであることがより好ましい。前記水性ポリウレタン樹脂分散体の末端部酸価が固形分基準で2〜30mgKOH/gの範囲とすることで、水性ポリウレタン樹脂分散体から得られる塗膜と基材の密着性が上がる傾向がある。 The terminal acid value of the aqueous polyurethane resin dispersion is an acid value derived from (d) hydroxyalkanoic acid. The acid value at the end of the aqueous polyurethane resin dispersion is preferably 2 to 30 mgKOH / g, more preferably 5 to 20 mgKOH / g, based on the solid content. When the acid value at the end of the aqueous polyurethane resin dispersion is in the range of 2 to 30 mgKOH / g based on the solid content, the adhesion between the coating film obtained from the aqueous polyurethane resin dispersion and the base material tends to be improved.

前記水性ポリウレタン樹脂分散体中の脂環構造の含有割合は、特に制限されないが、固形分基準で5〜40重量%であることが好ましく、5〜30重量%であることがより好ましく、5〜20重量%であることが特に好ましい。前記水性ポリウレタン樹脂分散体中の脂環構造の含有割合を上記範囲とすることで、得られる塗膜の弾性率を上げ、且つ、塗膜と基材の密着性を確保できる傾向がある。 The content ratio of the alicyclic structure in the aqueous polyurethane resin dispersion is not particularly limited, but is preferably 5 to 40% by weight, more preferably 5 to 30% by weight, and 5 to 30% by weight based on the solid content. It is particularly preferably 20% by weight. By setting the content ratio of the alicyclic structure in the aqueous polyurethane resin dispersion within the above range, there is a tendency that the elastic modulus of the obtained coating film can be increased and the adhesion between the coating film and the base material can be ensured.

前記水性ポリウレタン樹脂分散体中の(B)鎖延長剤のアミノ基又はイミノ基の窒素原子上の第三級炭素原子の含有量は、得られる樹脂分散体の貯蔵安定性や焼付後の基材に対する密着性の観点から、水性ウレタン樹脂分散体中、固形分基準で0.1〜2.5重量%が好ましく、0.15〜2.0重量%以上がさらに好ましく、0.2〜1.5重量%以上が特に好ましい。 The content of the tertiary carbon atom on the nitrogen atom of the amino group or imino group of the (B) chain extender in the aqueous polyurethane resin dispersion determines the storage stability of the obtained resin dispersion and the base material after baking. From the viewpoint of adhesion to water, 0.1 to 2.5% by weight is preferable, 0.15 to 2.0% by weight or more is more preferable, and 0.2 to 1% by weight is more preferable in the aqueous urethane resin dispersion based on the solid content. 5% by weight or more is particularly preferable.

また、本発明の水性ポリウレタン樹脂分散体には、必要に応じて、増粘剤、光増感剤、硬化触媒、紫外線吸収剤、光安定剤、消泡剤、可塑剤、表面調整剤、沈降防止剤等の添加剤を添加することもできる。前記添加剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。また、これらの添加剤の種類は当業者に公知であり、一般に用いられる範囲の量で使用することができる。 Further, in the aqueous polyurethane resin dispersion of the present invention, if necessary, a thickener, a photosensitizer, a curing catalyst, an ultraviolet absorber, a light stabilizer, a defoaming agent, a plasticizer, a surface conditioner, and a sedimentation agent. Additives such as inhibitors can also be added. The additive may be used alone or in combination of two or more. Further, the types of these additives are known to those skilled in the art, and can be used in an amount in a range generally used.

<塗料組成物、コーティング剤組成物及びインク組成物>
本発明は、上記水性ポリウレタン樹脂分散体を含有する塗料組成物、コーティング剤組成物及びインク組成物にも関する。
塗料組成物、コーティング剤組成物及びインク組成物には、上記水性ポリウレタン樹脂分散体以外にも、他の樹脂を添加することもできる。他の樹脂としては、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、アルキド樹脂、ポリオレフィン樹脂、塩化ビニル樹脂等が挙げられる。これらは単独で用いてもよいし、複数種を併用してもよい。他の樹脂は、1種以上の親水性基を有することが好ましい。親水性基としては、水酸基、カルボキシ基、スルホン酸基、ポリエチレングリコール基等が挙げられる。
<Paint composition, coating agent composition and ink composition>
The present invention also relates to a coating composition, a coating agent composition and an ink composition containing the aqueous polyurethane resin dispersion.
In addition to the above-mentioned aqueous polyurethane resin dispersion, other resins may be added to the coating composition, the coating agent composition and the ink composition. Examples of other resins include polyester resin, acrylic resin, polyether resin, polycarbonate resin, polyurethane resin, epoxy resin, alkyd resin, polyolefin resin, vinyl chloride resin and the like. These may be used alone or in combination of two or more. Other resins preferably have one or more hydrophilic groups. Examples of the hydrophilic group include a hydroxyl group, a carboxy group, a sulfonic acid group, a polyethylene glycol group and the like.

他の樹脂としては、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ポリオレフィン樹脂からなる群より選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。 The other resin is preferably at least one selected from the group consisting of polyester resin, acrylic resin, and polyolefin resin.

ポリエステル樹脂は、通常、酸成分とアルコ−ル成分とのエステル化反応又はエステル交換反応によって製造することができる。酸成分としては、ポリエステル樹脂の製造に際して酸成分として通常使用される化合物を使用することができる。酸成分としては、例えば、脂肪族多塩基酸、脂環族多塩基酸、芳香族多塩基酸等を使用することができる。 The polyester resin can usually be produced by an esterification reaction or a transesterification reaction between an acid component and an alcohol component. As the acid component, a compound usually used as an acid component in the production of the polyester resin can be used. As the acid component, for example, an aliphatic polybasic acid, an alicyclic polybasic acid, an aromatic polybasic acid and the like can be used.

ポリエステル樹脂の水酸基価は、10〜300mgKOH/g程度が好ましく、50〜250mgKOH/g程度がより好ましく、80〜180mgKOH/g程度が更に好ましい。前記ポリエステル樹脂の酸価は、1〜200mgKOH/g程度が好ましく、15〜100mgKOH/g程度がより好ましく、25〜60mgKOH/g程度が更に好ましい。
ポリエステル樹脂の重量平均分子量は、500〜500,000が好ましく、1,000〜300,000がより好ましく、1,500〜200,000が更に好ましい。
The hydroxyl value of the polyester resin is preferably about 10 to 300 mgKOH / g, more preferably about 50 to 250 mgKOH / g, and even more preferably about 80 to 180 mgKOH / g. The acid value of the polyester resin is preferably about 1 to 200 mgKOH / g, more preferably about 15 to 100 mgKOH / g, and even more preferably about 25 to 60 mgKOH / g.
The weight average molecular weight of the polyester resin is preferably 500 to 500,000, more preferably 1,000 to 300,000, still more preferably 1,500 to 200,000.

アクリル樹脂としては、水酸基含有アクリル樹脂が好ましい。水酸基含有アクリル樹脂は、水酸基含有重合性不飽和モノマー及び該水酸基含有重合性不飽和モノマーと共重合可能な他の重合性不飽和モノマーとを、例えば、有機溶媒中での溶液重合法、水中でのエマルション重合法等の既知の方法によって共重合させることにより製造できる。
水酸基含有重合性不飽和モノマーは、1分子中に水酸基、及び、重合性不飽和結合をそれぞれ1個以上有する化合物である。例えば、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、3−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸と炭素数2〜8の2価アルコールとのモノエステル化物;これらのモノエステル化物のε−カプロラクトン変性体;N−ヒドロキシメチル(メタ)アクリルアミド;アリルアルコール;分子末端が水酸基であるポリオキシエチレン鎖を有する(メタ)アクリレート等を挙げることができる。
他の重合性不飽和モノマーとしては、トリメチロールプロパントリアクリレート、ジビニルベンゼンなどの多官能重合性不飽和結合を有する化合物などが挙げられる。
As the acrylic resin, a hydroxyl group-containing acrylic resin is preferable. The hydroxyl group-containing acrylic resin comprises a hydroxyl group-containing polymerizable unsaturated monomer and another polymerizable unsaturated monomer copolymerizable with the hydroxyl group-containing polymerizable unsaturated monomer, for example, by a solution polymerization method in an organic solvent, in water. It can be produced by copolymerizing by a known method such as the emulsion polymerization method of.
The hydroxyl group-containing polymerizable unsaturated monomer is a compound having one or more hydroxyl groups and one or more polymerizable unsaturated bonds in one molecule. For example, (meth) acrylic acid such as 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate, 3-hydroxypropyl (meth) acrylate, 4-hydroxybutyl (meth) acrylate and 2 to 8 carbon atoms. Monoesterates with dihydric alcohols; ε-caprolactone modified products of these monoesterates; N-hydroxymethyl (meth) acrylamide; allyl alcohols; (meth) acrylates having a polyoxyethylene chain having a hydroxyl group at the molecular end. And so on.
Examples of other polymerizable unsaturated monomers include compounds having a polyfunctional polymerizable unsaturated bond such as trimethylolpropane triacrylate and divinylbenzene.

水酸基含有アクリル樹脂は、アニオン性官能基を有することが好ましい。アニオン性官能基を有する水酸基含有アクリル樹脂については、例えば、重合性不飽和モノマーの1種として、カルボキシ基、スルホン酸基、リン酸基等のアニオン性官能基を有する重合性不飽和モノマーを用いることにより製造できる。
水酸基含有アクリル樹脂の水酸基価は、組成物の貯蔵安定性や得られる塗膜の耐水性等の観点から、1〜200mgKOH/g程度が好ましく、2〜100mgKOH/g程度がより好ましく、3〜60mgKOH/g程度が更に好ましい。
また、水酸基含有アクリル樹脂がカルボキシ基等の酸基を有する場合、該水酸基含有アクリル樹脂の酸価は、得られる塗膜の耐水性等の観点から、1〜200mgKOH/g程度が好ましく、2〜150mgKOH/g程度がより好ましく、5〜100mgKOH/g程度が更に好ましい。
水酸基含有アクリル樹脂の重量平均分子量は、1,000〜200,000が好ましく、2,000〜100,000がより好ましく、更に好ましくは3,000〜50,000の範囲内であることが好適である。
The hydroxyl group-containing acrylic resin preferably has an anionic functional group. As for the hydroxyl group-containing acrylic resin having an anionic functional group, for example, as one kind of the polymerizable unsaturated monomer, a polymerizable unsaturated monomer having an anionic functional group such as a carboxy group, a sulfonic acid group and a phosphoric acid group is used. Can be manufactured by.
The hydroxyl value of the hydroxyl group-containing acrylic resin is preferably about 1 to 200 mgKOH / g, more preferably about 2 to 100 mgKOH / g, and more preferably about 3 to 60 mgKOH from the viewpoint of storage stability of the composition and water resistance of the obtained coating film. About / g is more preferable.
When the hydroxyl group-containing acrylic resin has an acid group such as a carboxy group, the acid value of the hydroxyl group-containing acrylic resin is preferably about 1 to 200 mgKOH / g from the viewpoint of water resistance of the obtained coating film and the like. About 150 mgKOH / g is more preferable, and about 5 to 100 mgKOH / g is even more preferable.
The weight average molecular weight of the hydroxyl group-containing acrylic resin is preferably 1,000 to 200,000, more preferably 2,000 to 100,000, and even more preferably in the range of 3,000 to 50,000. be.

ポリエーテル樹脂としては、エーテル結合を有する重合体又は共重合体が挙げられ、例えばポリオキシエチレン系ポリエーテル、ポリオキシプロピレン系ポリエーテル、ポリオキシブチレン系ポリエーテル、ビスフェノールA又はビスフェノールF等の芳香族ポリヒドロキシ化合物から誘導されるポリエーテル等が挙げられる。 Examples of the polyether resin include polymers or copolymers having an ether bond, and examples thereof include aromatics such as polyoxyethylene-based polyether, polyoxypropylene-based polyether, polyoxybutylene-based polyether, bisphenol A, and bisphenol F. Examples thereof include polyethers derived from group polyhydroxy compounds.

ポリカーボネート樹脂としては、ビスフェノール化合物から製造された重合体が挙げられ、例えばビスフェノールA・ポリカーボネート等が挙げられる。 Examples of the polycarbonate resin include polymers produced from bisphenol compounds, and examples thereof include bisphenol A and polycarbonate.

ポリウレタン樹脂としては、アクリルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリカーボネートポリオール等の各種ポリオール成分とポリイソシアネートとの反応によって得られるウレタン結合を有する樹脂が挙げられる。 Examples of the polyurethane resin include resins having a urethane bond obtained by reacting various polyol components such as acrylic polyol, polyester polyol, polyether polyol, and polycarbonate polyol with polyisocyanate.

エポキシ樹脂としては、ビスフェノール化合物とエピクロルヒドリンの反応によって得られる樹脂等が挙げられる。ビスフェノール化合物としては、例えば、ビスフェノールA、ビスフェノールFが挙げられる。 Examples of the epoxy resin include a resin obtained by the reaction of a bisphenol compound and epichlorohydrin. Examples of the bisphenol compound include bisphenol A and bisphenol F.

アルキド樹脂としては、フタル酸、テレフタル酸、コハク酸等の多塩基酸と多価アルコールに、更に油脂・油脂脂肪酸(大豆油、アマニ油、ヤシ油、ステアリン酸等)、天然樹脂(ロジン、コハク等)等の変性剤を反応させて得られたアルキド樹脂が挙げられる。 Alkyd resins include polybasic acids and polyhydric alcohols such as phthalic acid, terephthalic acid, and succinic acid, as well as fats and oils and fatty acids (soybean oil, flaxseed oil, palm oil, stearic acid, etc.), and natural resins (rosin, succinic acid, etc.). Etc.), and examples thereof include alkyd resins obtained by reacting with a modifying agent such as.

ポリオレフィン樹脂としては、オレフィン系モノマーを適宜他のモノマーと通常の重合法に従って重合又は共重合することにより得られるポリオレフィン樹脂を、乳化剤を用いて水分散するか、あるいはオレフィン系モノマーを適宜他のモノマーと共に乳化重合することにより得られる樹脂が挙げられる。また、場合により、前記のポリオレフィン樹脂が塩素化されたいわゆる塩素化ポリオレフィン変性樹脂を用いてもよい。 As the polyolefin resin, a polyolefin resin obtained by appropriately polymerizing or copolymerizing an olefin-based monomer with another monomer according to a usual polymerization method is water-dispersed using an emulsifier, or an olefin-based monomer is appropriately used as another monomer. Examples thereof include a resin obtained by emulsion polymerization together with the resin. Further, depending on the case, a so-called chlorinated polyolefin-modified resin in which the above-mentioned polyolefin resin is chlorinated may be used.

オレフィン系モノマーとしては、例えば、エチレン、プロピレン、1−ブテン、3−メチル−1−ブテン、4−メチル−1−ペンテン、3−メチル−1−ペンテン、1−ヘプテン、1−ヘキセン、1−デセン、1−ドデセン等のα−オレフィン;ブタジエン、エチリデンノルボルネン、ジシクロペンタジエン、1,5−ヘキサジエン、スチレン類等の共役ジエン又は非共役ジエンが挙げられ、これらのモノマーは、単独であってもよいし、複数種を併用してもよい。 Examples of the olefin-based monomer include ethylene, propylene, 1-butane, 3-methyl-1-butene, 4-methyl-1-pentene, 3-methyl-1-pentene, 1-heptene, 1-hexene and 1-. Α-olefins such as decene and 1-dodecene; conjugated diene or non-conjugated diene such as butadiene, etilidennorbornene, dicyclopentadiene, 1,5-hexadiene and styrenes, and these monomers may be used alone. Alternatively, a plurality of types may be used in combination.

オレフィン系モノマーと共重合可能な他のモノマーとしては、例えば、酢酸ビニル、ビニルアルコール、マレイン酸、シトラコン酸、イタコン酸、無水マレイン酸、無水シトラコン酸、無水イタコン酸が挙げられ、これらのモノマーは、単独であってもよいし、複数種を併用してもよい。 Examples of other monomers copolymerizable with the olefin-based monomer include vinyl acetate, vinyl alcohol, maleic acid, citraconic acid, itaconic acid, maleic anhydride, citraconic anhydride, and itaconic anhydride. , It may be used alone, or a plurality of types may be used in combination.

塗料組成物、コーティング剤組成物及びインク組成物は、硬化剤を含むことができ、これにより、塗料組成物又はコーティング剤組成物を用いて得られる塗膜又は複層塗膜、コーティング膜や印刷物の耐水性等を向上させることができる。 The coating composition, the coating agent composition and the ink composition may contain a curing agent, whereby the coating composition or the coating agent composition obtained by using the coating composition or the coating agent composition, the coating film or the coating film or the printed matter. Water resistance and the like can be improved.

硬化剤としては、例えば、アミノ樹脂、ポリイソシアネート、ブロック化ポリイソシアネート、メラミン樹脂、カルボジイミド等を用いることできる。硬化剤は、単独であってもよいし、複数種を併用してもよい。 As the curing agent, for example, amino resin, polyisocyanate, blocked polyisocyanate, melamine resin, carbodiimide and the like can be used. The curing agent may be used alone or in combination of two or more.

アミノ樹脂としては、例えば、アミノ成分とアルデヒド成分との反応によって得られる部分もしくは完全メチロール化アミノ樹脂が挙げられる。前記アミノ成分としては、例えば、メラミン、尿素、ベンゾグアナミン、アセトグアナミン、ステログアナミン、スピログアナミン、ジシアンジアミド等が挙げられる。アルデヒド成分としては、例えば、ホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、ベンズアルデヒド等が挙げられる。 Examples of the amino resin include a partially methylolated amino resin obtained by reacting an amino component with an aldehyde component. Examples of the amino component include melamine, urea, benzoguanamine, acetoguanamine, steroguanamine, spiroguanamine, dicyandiamide and the like. Examples of the aldehyde component include formaldehyde, paraformaldehyde, acetaldehyde, benzaldehyde and the like.

ポリイソシアネートとしては、例えば、1分子中に2個以上のイソシアナト基を有する化合物が挙げられ、例えば、ヘキサメチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート等が挙げられる。 Examples of the polyisocyanate include compounds having two or more isocyanato groups in one molecule, and examples thereof include hexamethylene diisocyanate and trimethylhexamethylene diisocyanate.

ブロック化ポリイソシアネートとしては、前述のポリイソシアネートのイソシアナト基にブロック剤を付加することによって得られるものが挙げられ、ブロック化剤としては、フェノール、クレゾール等のフェノール系、メタノール、エタノール等の脂肪族アルコール系、マロン酸ジメチル、アセチルアセトン等の活性メチレン系、ブチルメルカプタン、ドデシルメルカプタン等のメルカプタン系、アセトアニリド、酢酸アミド等の酸アミド系、ε−カプロラクタム、δ−バレロラクタム等のラクタム系、コハク酸イミド、マレイン酸イミド等の酸イミド系、アセトアルドオキシム、アセトンオキシム、メチルエチルケトオキシム等のオキシム系、ジフェニルアニリン、アニリン、エチレンイミン等のアミン系等のブロック化剤が挙げられる。 Examples of the blocked polyisocyanate include those obtained by adding a blocking agent to the isocyanato group of the above-mentioned polyisocyanate, and examples of the blocking agent include phenolic compounds such as phenol and cresol, and aliphatic compounds such as methanol and ethanol. Alcohol type, active methylene type such as dimethyl malonate and acetylacetone, mercaptan type such as butyl mercaptan and dodecyl mercaptan, acid amide type such as acetanilide and acetate amide, lactam type such as ε-caprolactam and δ-valerolactam, succinate imide , Acidimide-based such as imide maleate, oxime-based such as acetaldehyde, acetone oxime, and methyl ethyl ketooxime, and amine-based blocking agents such as diphenylaniline, aniline, and ethyleneimine.

メラミン樹脂としては、例えば、ジメチロールメラミン、トリメチロールメラミン等のメチロールメラミン;これらのメチロールメラミンのアルキルエーテル化物又は縮合物;メチロールメラミンのアルキルエーテル化物の縮合物が挙げられる。 Examples of the melamine resin include methylol melamines such as dimethylol melamine and trimethylol melamine; alkyl ethers or condensates of these methylol melamines; and condensates of alkyl ethers of methylol melamine.

塗料組成物、コーティング剤組成物及びインク組成物には、着色顔料や体質顔料、光輝性顔料を添加することができる。
着色顔料としては、例えば、酸化チタン、亜鉛華、カーボンブラック、モリブデンレッド、プルシアンブルー、コバルトブルー、アゾ顔料、フタロシアニン顔料、キナクリドン顔料、イソインドリン顔料、スレン系顔料、ペリレン顔料等が挙げられる。これらは、単独であってもよいし、複数種を併用してもよい。特に、着色顔料として、酸化チタン及び/又はカーボンブラックを使用することが好ましい。
体質顔料としては、例えば、クレー、カオリン、硫酸バリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、タルク、シリカ、アルミナホワイトが挙げられる。これらは、単独であってもよいし、複数種を併用してもよい。特に、体質顔料として、硫酸バリウム及び/又はタルクを使用することが好ましく、硫酸バリウムを使用することがより好ましい。
光輝性顔料は、例えば、アルミニウム、銅、亜鉛、真ちゅう、ニッケル、酸化アルミニウム、雲母、酸化チタンや酸化鉄で被覆された酸化アルミニウム、酸化チタンや酸化鉄で被覆された雲母を使用することができる。
Coloring pigments, extender pigments, and brilliant pigments can be added to the coating composition, the coating agent composition, and the ink composition.
Examples of the coloring pigment include titanium oxide, zinc flower, carbon black, molybdenum red, Prussian blue, cobalt blue, azo pigment, phthalocyanine pigment, quinacridone pigment, isoindoline pigment, slene pigment, perylene pigment and the like. These may be used alone or in combination of two or more. In particular, it is preferable to use titanium oxide and / or carbon black as the coloring pigment.
Examples of the extender pigment include clay, kaolin, barium sulfate, barium carbonate, calcium carbonate, talc, silica, and alumina white. These may be used alone or in combination of two or more. In particular, it is preferable to use barium sulfate and / or talc as the extender pigment, and it is more preferable to use barium sulfate.
As the glitter pigment, for example, aluminum, copper, zinc, brass, nickel, aluminum oxide, mica, aluminum oxide coated with titanium oxide or iron oxide, or mica coated with titanium oxide or iron oxide can be used. ..

塗料組成物、コーティング剤組成物及びインク組成物には、必要に応じて、増粘剤、硬化触媒、紫外線吸収剤、光安定剤、消泡剤、可塑剤、表面調整剤、沈降防止剤等の通常の添加剤を含有することができる。これらは、単独で用いてもよいし、複数種を併用してもよい。 The paint composition, coating agent composition, ink composition, etc., if necessary, include thickeners, curing catalysts, ultraviolet absorbers, light stabilizers, defoamers, plasticizers, surface conditioners, anti-settling agents, etc. Can contain the usual additives of. These may be used alone or in combination of two or more.

塗料組成物、コーティング剤組成物及びインク組成物の製造方法は、特に制限されないが、公知の製造方法を用いることができる。一般的には、塗料組成物及びコーティング剤組成物は、上記水性ポリウレタン樹脂分散体と上述した各種添加剤を混合し、更に水系媒体を添加し、適用方法に応じた粘度に調整することにより製造される。 The method for producing the coating composition, the coating agent composition and the ink composition is not particularly limited, but a known production method can be used. Generally, the coating composition and the coating agent composition are produced by mixing the above-mentioned aqueous polyurethane resin dispersion and the above-mentioned various additives, further adding an aqueous medium, and adjusting the viscosity according to the application method. Will be done.

塗料組成物の被塗装材質、コーティング剤組成物の被コーティング材質又はインク組成物の被適用材質としては、金属、プラスチック、無機物、木材等が挙げられ、電着塗装板にも好適に挙げることができる。
電着塗装板とは、被塗物を水溶性塗料中に浸積してその被塗物を陰極(または陽極)として、そして塗料を被塗物の反対電極として直流電圧を印加し、被塗物に塗膜を形成させた積層板である。電着塗装は、複雑な形状を有する被塗物であっても細部にまで塗装を施すことができ、自動的かつ連続的に塗装することができるので、自動車車体などの大型で複雑な形状を有し、高い防錆性が要求される被塗物の下塗り塗装方法として好ましい。また、他の塗装方法と比較して、塗料の使用効率が極めて高いことから経済的であり、工業的な塗装方法として好ましい。例えば、カチオン電着塗装は、陽イオン性を有するカチオン電着塗料中に被塗物を陰極として浸漬し、電圧を印加することにより行われる。
Examples of the material to be coated of the coating composition, the material to be coated of the coating agent composition, or the material to be applied of the ink composition include metals, plastics, inorganic substances, wood, etc. can.
An electrodeposition coating plate is an object to be coated by immersing the object to be coated in a water-soluble paint and applying a DC voltage using the object to be coated as a cathode (or anode) and the paint as an opposite electrode of the object to be coated. It is a laminated board in which a coating film is formed on an object. In electrodeposition coating, even an object to be coated with a complicated shape can be painted in detail and can be painted automatically and continuously, so that a large and complicated shape such as an automobile body can be painted. It is preferable as an undercoat coating method for an object to be coated, which has a high rust preventive property. Further, it is economical because the use efficiency of the paint is extremely high as compared with other painting methods, and it is preferable as an industrial painting method. For example, cationic electrodeposition coating is performed by immersing an object to be coated in a cationic electrodeposition coating material having a cationic property as a cathode and applying a voltage.

塗料組成物の塗装方法又はコーティング剤組成物のコーティング方法としては、例えば、ベル塗装、スプレー塗装、ロール塗装、シャワー塗装、浸漬塗装が挙げられる。インク組成物の適用方法としては、例えば、インクジェット印刷方法、フレキソ印刷方法、グラビア印刷方法、反転オフセット印刷方法、枚葉スクリーン印刷方法、ロータリースクリーン印刷方法が挙げられる。 Examples of the coating method of the coating composition or the coating method of the coating agent composition include bell coating, spray coating, roll coating, shower coating, and dip coating. Examples of the method of applying the ink composition include an inkjet printing method, a flexographic printing method, a gravure printing method, a reverse offset printing method, a sheet-fed screen printing method, and a rotary screen printing method.

塗料組成物、コーティング剤組成物及びインク組成物を被適用材質に適用した後、加熱硬化させて塗膜、コーティングを得ることが好ましい。
前記加熱方法としては、自己の反応熱による加熱方法と、塗料組成物、コーティング剤組成物及びインク組成物と被適用材質とを積極加熱する加熱方法等が挙げられる。積極加熱は、塗料組成物、コーティング剤組成物及びインク組成物と被適用材質を熱風オーブンや電気炉、赤外線誘導加熱炉に入れて加熱する方法が挙げられる。
It is preferable that the coating composition, the coating agent composition and the ink composition are applied to the material to be applied and then heat-cured to obtain a coating film and a coating.
Examples of the heating method include a heating method using its own reaction heat, a heating method for actively heating the coating composition, the coating agent composition, the ink composition, and the material to be applied. Examples of the active heating include a method in which the coating composition, the coating agent composition, the ink composition and the material to be applied are placed in a hot air oven, an electric furnace, or an infrared induction heating furnace to heat them.

前記加熱温度は、40〜200℃であることが好ましく、より好ましくは60〜160℃である。このような温度で加熱することにより、より効率的に乾燥を行うことができる。前記加熱時間は、0.0001〜20時間が好ましく、より好ましくは1〜10時間である。このような加熱時間とすることにより、より硬度の高いポリウレタン樹脂フィルムを得ることができる。ポリウレタン樹脂フィルムを得るための乾燥条件は、例えば、120℃で3〜10秒での加熱が挙げられる。
特に本発明では、80〜90℃程度の比較的低温で基材への密着性の高い塗膜を形成することができる。
The heating temperature is preferably 40 to 200 ° C, more preferably 60 to 160 ° C. By heating at such a temperature, drying can be performed more efficiently. The heating time is preferably 0.0001 to 20 hours, more preferably 1 to 10 hours. By setting such a heating time, a polyurethane resin film having higher hardness can be obtained. Drying conditions for obtaining the polyurethane resin film include, for example, heating at 120 ° C. for 3 to 10 seconds.
In particular, in the present invention, it is possible to form a coating film having high adhesion to a substrate at a relatively low temperature of about 80 to 90 ° C.

硬化後の塗膜の厚さは、特に制限されないが、1〜100μmの厚さが好ましい。より好ましくは、3〜50μmの厚さの塗膜を形成することが好ましい。 The thickness of the coating film after curing is not particularly limited, but a thickness of 1 to 100 μm is preferable. More preferably, a coating film having a thickness of 3 to 50 μm is formed.

<ポリウレタン樹脂フィルム>
本発明は、更に、上記水性ポリウレタン樹脂分散体から得られるポリウレタン樹脂フィルムにも関する。
<Polyurethane resin film>
The present invention further relates to a polyurethane resin film obtained from the aqueous polyurethane resin dispersion.

水性ポリウレタン樹脂分散体を用いて、ポリウレタン樹脂フィルムを得ることもできる。水性ポリウレタン樹脂分散体を離形性基材に適用し、加熱等の手段により乾燥、硬化させ、続いてポリウレタン樹脂の硬化物を離形性基材から剥離させることで、ポリウレタン樹脂フィルムが得られる。 A polyurethane resin film can also be obtained by using an aqueous polyurethane resin dispersion. A polyurethane resin film can be obtained by applying an aqueous polyurethane resin dispersion to a releasable base material, drying and curing it by means such as heating, and then peeling a cured product of the polyurethane resin from the releasable base material. ..

前記加熱方法としては、自己の反応熱による加熱方法と、前記反応熱と型の積極加熱とを併用する加熱方法等が挙げられる。型の積極加熱は、型ごと熱風オーブンや電気炉、赤外線誘導加熱炉に入れて加熱する方法が挙げられる。 Examples of the heating method include a heating method using its own reaction heat and a heating method in which the reaction heat and active heating of the mold are used in combination. Examples of active heating of the mold include a method of heating the mold in a hot air oven, an electric furnace, or an infrared induction heating furnace.

前記加熱温度は、40〜200℃であることが好ましく、より好ましくは60〜160℃である。このような温度で加熱することにより、より効率的に乾燥を行うことができる。前記加熱時間は、0.0001〜20時間が好ましく、より好ましくは1〜10時間である。このような加熱時間とすることにより、より硬度の高いポリウレタン樹脂フィルムを得ることができる。ポリウレタン樹脂フィルムを得るための乾燥条件は、例えば、120℃で3〜10秒での加熱が挙げられる。 The heating temperature is preferably 40 to 200 ° C, more preferably 60 to 160 ° C. By heating at such a temperature, drying can be performed more efficiently. The heating time is preferably 0.0001 to 20 hours, more preferably 1 to 10 hours. By setting such a heating time, a polyurethane resin film having higher hardness can be obtained. Drying conditions for obtaining the polyurethane resin film include, for example, heating at 120 ° C. for 3 to 10 seconds.

物性の測定は以下のように行った。
(1)水酸基価:JIS K 1557のB法に準拠して測定した。
(2)遊離NCO基含量:ウレタン化反応終了後の反応混合物を0.5gサンプリングして、0.1モル/L(リットル)のジブチルアミン−テトラヒドロフラン(THF)溶液10mLとTHF20mLの混合溶液に加えて、0.1モル/Lの塩酸で未消費のジブチルアミンを滴定した。この滴定値とブランク実験との差より反応混合物中に残存するNCO基のモル濃度を算出した。モル濃度をイソシアナト基の重量分率に換算して遊離NCO基含量とした。なお、滴定に使用した指示薬はブロモフェノールブルーである。
The physical properties were measured as follows.
(1) Hydroxyl value: Measured according to the B method of JIS K 1557.
(2) Free NCO group content: 0.5 g of the reaction mixture after completion of the urethanization reaction was sampled and added to a mixed solution of 0.1 mol / L (liter) dibutylamine-hydrochloric acid (THF) solution (10 mL) and THF (20 mL). Then, the unconsumed dibutylamine was titrated with 0.1 mol / L hydrochloric acid. The molar concentration of NCO groups remaining in the reaction mixture was calculated from the difference between this titration value and the blank experiment. The molar concentration was converted to the weight fraction of the isocyanate group to obtain the free NCO group content. The indicator used for titration is bromophenol blue.

(3)酸価:水性ポリウレタン樹脂分散体を厚さ0.2mmでガラス板上に塗布し、温度60℃、20mmHgの減圧下で24時間乾燥して塗膜を得た。得られた塗膜をN−メチルピロリドン(NMP)に溶解させて、JIS K 1557の指示薬滴定法に準拠して固形分基準の酸価を測定した。
(4)末端部酸価:末端部酸価には、水性ポリウレタン樹脂分散体の各原料の仕込み割合から(d)ヒドロキシアルカン酸に由来する酸価を算出し、重量分率に換算したものを表記した。
(3) Acid value: An aqueous polyurethane resin dispersion was applied onto a glass plate having a thickness of 0.2 mm and dried at a temperature of 60 ° C. under a reduced pressure of 20 mmHg for 24 hours to obtain a coating film. The obtained coating film was dissolved in N-methylpyrrolidone (NMP), and the acid value based on the solid content was measured according to the indicator titration method of JIS K 1557.
(4) Terminal acid value: For the terminal acid value, the acid value derived from (d) hydroxyalkanoic acid was calculated from the charging ratio of each raw material of the aqueous polyurethane resin dispersion and converted into a weight fraction. Notated.

(5)ウレタン結合の固形分基準の含有量、ウレア結合の固形分基準の含有量には、水性ポリウレタン樹脂分散体の各原料の仕込み割合からウレタン結合及びウレア結合のモル濃度(モル/g)を算出し、重量分率に換算したものを表記した。重量分率は水性ポリウレタン樹脂分散体の固形分を基準とする。水性ポリウレタン樹脂分散体0.3gを厚さ0.2mmでガラス基板上に塗布し、140℃で4時間加熱乾燥した後に残った重量を測定し、これを乾燥前の重量で割ったものを固形分濃度とした。水性ポリウレタン樹脂分散体の全重量と固形分濃度の積を固形分重量として、前記重量分率を算出した。 (5) The solid content of the urethane bond and the solid content of the urea bond are determined by the molar concentration of the urethane bond and the urea bond (molar / g) based on the charging ratio of each raw material of the aqueous polyurethane resin dispersion. Was calculated and converted into a weight fraction. The weight fraction is based on the solid content of the aqueous polyurethane resin dispersion. 0.3 g of an aqueous polyurethane resin dispersion was applied onto a glass substrate to a thickness of 0.2 mm, and the weight remaining after heating and drying at 140 ° C. for 4 hours was measured, and this was divided by the weight before drying to form a solid. The concentration was defined as a minute concentration. The weight fraction was calculated by taking the product of the total weight of the aqueous polyurethane resin dispersion and the solid content concentration as the solid content weight.

(6)カーボネート結合の固形分基準の含有量には、水性ポリウレタン樹脂分散体の各原料の仕込み割合からカーボネート結合のモル濃度(モル/g)を算出し重量分率に換算したものを表記した。重量分率は水性ポリウレタン樹脂分散体の固形分を基準とし、前記ウレタン結合の固形分基準の含有量と同様の方法で算出した。
(7)脂環構造の固形分基準の含有量には、水性ポリウレタン樹脂分散体の各原料の仕込み割合から算出した脂環構造の重量分率を表記した。重量分率は水性ポリウレタン樹脂分散体の固形分を基準とし、前記ウレタン結合の固形分基準の含有量と同様の方法で算出した。
(6) For the content based on the solid content of the carbonate bond, the molar concentration (molar / g) of the carbonate bond was calculated from the charging ratio of each raw material of the aqueous polyurethane resin dispersion and converted into a weight fraction. .. The weight fraction was calculated based on the solid content of the aqueous polyurethane resin dispersion in the same manner as the solid content of the urethane bond.
(7) For the content of the alicyclic structure based on the solid content, the weight fraction of the alicyclic structure calculated from the charging ratio of each raw material of the aqueous polyurethane resin dispersion is indicated. The weight fraction was calculated based on the solid content of the aqueous polyurethane resin dispersion in the same manner as the solid content of the urethane bond.

(8)鎖延長剤のアミノ基又はイミノ基の窒素原子上の第三級炭素原子含有量:水性ポリウレタン樹脂分散体の各原料の仕込み割合から鎖延長剤のアミノ基又はイミノ基の窒素原子上に第三級炭素原子の割合を算出し、重量分率に換算したものを表記した。重量分率は水性ポリウレタン樹脂分散体の固形分を基準とし、前記ウレタン結合の固形分基準の含有量と同様の方法で算出した。
(9)水性ポリウレタン樹脂分散体中の固形分基準のブロック化剤が結合したイソシアナト基の含有量(イソシアナト基換算)には、ブロック化剤の仕込みモル量をイソシアナト基の重量に換算し、水性ポリウレタン樹脂分散体の固形分重量で割った割合を表記した。水性ポリウレタン樹脂分散体の固形分重量は前記ウレタン結合の固形分基準の含有量と同様の方法で算出した。
(8) Tertiary carbon atom content on the nitrogen atom of the amino group or imino group of the chain extender: From the charging ratio of each raw material of the aqueous polyurethane resin dispersion, on the nitrogen atom of the amino group or imino group of the chain extender The ratio of tertiary carbon atoms was calculated and converted into a weight fraction. The weight fraction was calculated based on the solid content of the aqueous polyurethane resin dispersion in the same manner as the solid content of the urethane bond.
(9) For the content of isocyanato groups (in terms of isocyanato groups) to which a solid content-based blocking agent is bound in the aqueous polyurethane resin dispersion, the amount of moles charged with the blocking agent is converted into the weight of the isocyanato groups, and the water is aqueous. The ratio of the polyurethane resin dispersion divided by the solid content weight is shown. The solid content weight of the aqueous polyurethane resin dispersion was calculated by the same method as the solid content of the urethane bond.

(10)電着塗面への密着性は次のようにして評価した。自動車鋼板カチオン電着塗装板(日本テストパネル社製)上に水性ポリウレタン樹脂分散体を厚さ40μm(バーコータ#20)で塗布し、90℃で30分間加熱乾燥した場合、又は80℃で20分間加熱乾燥した場合のそれぞれについて、得られた塗膜を用いて碁盤目剥離試験を行った。塗膜に10mm×10mmの面積に1mm間隔で切れ目を入れ、粘着テープを貼った後、剥がした時に残っているマス目の数を目視で数えて評価した。例えば、100個中60個が残っていた場合を60/100と記載した。 (10) Adhesion to the electrodeposited coated surface was evaluated as follows. An aqueous polyurethane resin dispersion is applied to an automobile steel sheet cationic electrodeposition coating plate (manufactured by Nippon Test Panel Co., Ltd.) with a thickness of 40 μm (bar coater # 20) and dried by heating at 90 ° C. for 30 minutes, or at 80 ° C. for 20 minutes. A grid peeling test was performed using the obtained coating film for each of the cases of heat drying. Cuts were made in the coating film in an area of 10 mm × 10 mm at 1 mm intervals, and after the adhesive tape was attached, the number of squares remaining when the adhesive tape was peeled off was visually counted and evaluated. For example, the case where 60 out of 100 remained was described as 60/100.

(11)ポリウレタン樹脂の弾性率は、JIS K 7311に準拠する方法で測定した。なお、測定条件は測定温度23℃、湿度50%、引張速度100mm/分で行った。 (11) The elastic modulus of the polyurethane resin was measured by a method according to JIS K 7311. The measurement conditions were a measurement temperature of 23 ° C., a humidity of 50%, and a tensile speed of 100 mm / min.

〔実施例1〕
攪拌機及び加熱器を備えた反応装置で、ポリテトラメチレングリコール(製品名(PTMG2000)(三菱化学社製)、数平均分子量1965;水酸基価57.1mgKOH/g、199g)と、2,2−ジメチロールプロピオン酸(14.3g)と、水素添加MDI(93.7g)とを、ジプロピレングリコールジメチルエーテル(67.5g)中、ジブチルスズジラウリレート(0.2g)存在下、窒素雰囲気下で、80〜90℃で4時間加熱した。ウレタン化反応終了時のNCO基含量は、3.21重量%であった。反応混合物を80℃にした後、トリエチルアミン(11.3g)を加え、30分攪拌した。反応混合物のうち、353gを抜き出し、強攪拌しながら水(630g)に入れた後、鎖延長剤として、下記式で表されるN,N’−ジ−tert−ブチルエチレンジアミン(17.8g)を加え、水性ポリウレタン樹脂分散体を得た。

Figure 0006943082
[Example 1]
A reactor equipped with a stirrer and a heater, with polytetramethylene glycol (product name (PTMG2000) (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation), number average molecular weight 1965; hydroxyl value 57.1 mgKOH / g, 199 g) and 2,2-di. 80 of methylolpropionic acid (14.3 g) and hydrogenated MDI (93.7 g) in dipropylene glycol dimethyl ether (67.5 g) in the presence of dibutyltin dilaurylate (0.2 g) and in a nitrogen atmosphere. It was heated at ~ 90 ° C. for 4 hours. The NCO group content at the end of the urethanization reaction was 3.21% by weight. After the reaction mixture was brought to 80 ° C., triethylamine (11.3 g) was added, and the mixture was stirred for 30 minutes. Of the reaction mixture, 353 g was extracted and added to water (630 g) with strong stirring, and then N, N'-di-tert-butylethylenediamine (17.8 g) represented by the following formula was used as a chain extender. In addition, an aqueous polyurethane resin dispersion was obtained.
Figure 0006943082

〔実施例2〕
攪拌機及び加熱器を備えた反応装置で、ポリテトラメチレングリコール(製品名(PTMG2000)(三菱化学社製)、数平均分子量1957;水酸基価57.3mgKOH/g、400g)と、2,2−ジメチロールプロピオン酸(25.4g)と、イソホロンジイソシアネート(122g)とを、ジプロピレングリコールジメチルエーテル(177g)中、ジブチルスズジラウリレート(0.4g)存在下、窒素雰囲気下で、80〜90℃で5時間加熱した。ウレタン化反応終了時のNCO基含量は、2.03重量%であった。反応混合物を80℃にした後、トリエチルアミン19.1g)を加え、30分攪拌した。反応混合物のうち、595gを抜き出し、強攪拌しながら水(909g)に入れた後、鎖延長剤として、N,N’−ジ−tert−ブチルエチレンジアミン(19.3g)を加え、水性ポリウレタン樹脂分散体を得た。
[Example 2]
A reactor equipped with a stirrer and a heater, with polytetramethylene glycol (product name (PTMG2000) (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation), number average molecular weight 1957; hydroxyl value 57.3 mgKOH / g, 400 g) and 2,2-di. Methylolpropionic acid (25.4 g) and isophorone diisocyanate (122 g) in dipropylene glycol dimethyl ether (177 g) in the presence of dibutyltin dilaurylate (0.4 g) in a nitrogen atmosphere at 80-90 ° C. 5 Heated for hours. The NCO group content at the end of the urethanization reaction was 2.03% by weight. After the reaction mixture was brought to 80 ° C., 19.1 g of triethylamine) was added, and the mixture was stirred for 30 minutes. Of the reaction mixture, 595 g was extracted and placed in water (909 g) with strong stirring, and then N, N'-di-tert-butylethylenediamine (19.3 g) was added as a chain extender to disperse the aqueous polyurethane resin. I got a body.

〔実施例3〕
攪拌機及び加熱器を備えた反応装置で、ポリテトラメチレングリコール(製品名(PTMG2000)(三菱化学社製)、数平均分子量1957;水酸基価57.3mgKOH/g、250g)と、2,2−ジメチロールプロピオン酸(8.7g)と、12−ヒドロキシステアリン酸(34.0g)と、イソホロンジイソシアネート(77.9g)とを、ジプロピレングリコールジメチルエーテル(120g)中、ジブチルスズジラウリレート(0.3g)存在下、窒素雰囲気下で、80〜90℃で4.5時間加熱した。ウレタン化反応終了時のNCO基含量は、1.56重量%であった。反応混合物を80℃にした後、トリエチルアミン(17.5g)を加え、30分攪拌した。反応混合物のうち、431gを抜き出し、強攪拌しながら水(650g)に入れた後、鎖延長剤として、N,N’−ジ−tert−ブチルエチレンジアミン(11.6g)を加え、水性ポリウレタン樹脂分散体を得た。
[Example 3]
A reactor equipped with a stirrer and a heater, with polytetramethylene glycol (product name (PTMG2000) (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation), number average molecular weight 1957; hydroxyl value 57.3 mgKOH / g, 250 g) and 2,2-di. Dibutyltin dilaurylate (0.3 g) of methylolpropionic acid (8.7 g), 12-hydroxystearic acid (34.0 g), and isophorone diisocyanate (77.9 g) in dipropylene glycol dimethyl ether (120 g). In the presence and in a nitrogen atmosphere, it was heated at 80-90 ° C. for 4.5 hours. The NCO group content at the end of the urethanization reaction was 1.56% by weight. After the reaction mixture was brought to 80 ° C., triethylamine (17.5 g) was added, and the mixture was stirred for 30 minutes. Of the reaction mixture, 431 g was extracted and placed in water (650 g) with strong stirring, and then N, N'-di-tert-butylethylenediamine (11.6 g) was added as a chain extender to disperse the aqueous polyurethane resin. I got a body.

〔実施例4〕
攪拌機及び加熱器を備えた反応装置で、ポリテトラメチレングリコール(製品名(PTMG2000)(三菱化学社製)、数平均分子量1957;水酸基価57.3mgKOH/g、500g)と、2,2−ジメチロールプロピオン酸(17.1g)と、12−ヒドロキシステアリン酸(66.5g)と、イソホロンジイソシアネート(153g)とを、ジプロピレングリコールジメチルエーテル(236g)中、ジブチルスズジラウリレート(0.6g)存在下、窒素雰囲気下で、80〜90℃で4.5時間加熱した。ウレタン化反応終了時のNCO基含量は、1.57重量%であった。反応混合物を80℃にした後、トリエチルアミン(34.3g)を加え、30分攪拌した。反応混合物のうち、428gを抜き出し、強攪拌しながら水(656g)に入れた後、鎖延長剤として、35重量%ジエチレントリアミン水溶液(3.5g)と、N,N’−ジ−tert−ブチルエチレンジアミン(9.2g)を加え、水性ポリウレタン樹脂分散体を得た。
[Example 4]
A reactor equipped with a stirrer and a heater, with polytetramethylene glycol (product name (PTMG2000) (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation), number average molecular weight 1957; hydroxyl value 57.3 mgKOH / g, 500 g) and 2,2-di. Methylolpropionic acid (17.1 g), 12-hydroxystearic acid (66.5 g), and isophorone diisocyanate (153 g) in dipropylene glycol dimethyl ether (236 g) in the presence of dibutyltin dilaurylate (0.6 g). , Heated at 80-90 ° C. for 4.5 hours in a nitrogen atmosphere. The NCO group content at the end of the urethanization reaction was 1.57% by weight. After the reaction mixture was brought to 80 ° C., triethylamine (34.3 g) was added, and the mixture was stirred for 30 minutes. Of the reaction mixture, 428 g was extracted and added to water (656 g) with vigorous stirring, and then 35 wt% diethylenetriamine aqueous solution (3.5 g) and N, N'-di-tert-butylethylenediamine were used as chain extenders. (9.2 g) was added to obtain an aqueous polyurethane resin dispersion.

〔実施例5〕
攪拌機及び加熱器を備えた反応装置で、ポリテトラメチレングリコール(製品名(PTMG2000)(三菱化学社製)、数平均分子量1957;水酸基価57.3mgKOH/g、500g)と、2,2−ジメチロールプロピオン酸(17.1g)と、12−ヒドロキシステアリン酸(66.5g)と、イソホロンジイソシアネート(153g)とを、ジプロピレングリコールジメチルエーテル(236g)中、ジブチルスズジラウリレート(0.6g)存在下、窒素雰囲気下で、80〜90℃で4.5時間加熱した。ウレタン化反応終了時のNCO基含量は、1.57重量%であった。反応混合物を80℃にした後、トリエチルアミン(34.3g)を加え、30分攪拌した。反応混合物のうち、428gを抜き出し、強攪拌しながら水(631g)に入れた後、鎖延長剤として、35重量%ジエチレントリアミン水溶液(6.8g)と、N,N’−ジ−tert−ブチルエチレンジアミン(6.0g)を加え、水性ポリウレタン樹脂分散体を得た。
[Example 5]
A reactor equipped with a stirrer and a heater, with polytetramethylene glycol (product name (PTMG2000) (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation), number average molecular weight 1957; hydroxyl value 57.3 mgKOH / g, 500 g) and 2,2-di. Methylolpropionic acid (17.1 g), 12-hydroxystearic acid (66.5 g), and isophorone diisocyanate (153 g) in dipropylene glycol dimethyl ether (236 g) in the presence of dibutyltin dilaurylate (0.6 g). , Heated at 80-90 ° C. for 4.5 hours in a nitrogen atmosphere. The NCO group content at the end of the urethanization reaction was 1.57% by weight. After the reaction mixture was brought to 80 ° C., triethylamine (34.3 g) was added, and the mixture was stirred for 30 minutes. Of the reaction mixture, 428 g was extracted and added to water (631 g) with vigorous stirring, and then 35 wt% diethylenetriamine aqueous solution (6.8 g) and N, N'-di-tert-butylethylenediamine were used as chain extenders. (6.0 g) was added to obtain an aqueous polyurethane resin dispersion.

〔実施例6〕
攪拌機及び加熱器を備えた反応装置で、ポリテトラメチレングリコール(製品名(PTMG2000)(三菱化学社製)、数平均分子量1957;水酸基価57.3mgKOH/g、250g)と、2,2−ジメチロールプロピオン酸(8.6g)と、12−ヒドロキシステアリン酸(33.3g)と、イソホロンジイソシアネート(75.9g)とを、ジプロピレングリコールジメチルエーテル(118g)中、ジブチルスズジラウリレート(0.3g)存在下、窒素雰囲気下で、80〜90℃で4時間加熱した。ウレタン化反応終了時のNCO基含量は、1.79重量%であった。反応混合物を80℃にした後、トリエチルアミン17.1g)を加え、30分攪拌した。反応混合物のうち、428gを抜き出し、強攪拌しながら水(625g)に入れた後、鎖延長剤として、35重量%ジエチレントリアミン水溶液(11.1g)と、N,N’−ジ−tert−ブチルエチレンジアミン(3.4g)を加え、水性ポリウレタン樹脂分散体を得た。
[Example 6]
A reactor equipped with a stirrer and a heater, with polytetramethylene glycol (product name (PTMG2000) (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation), number average molecular weight 1957; hydroxyl value 57.3 mgKOH / g, 250 g) and 2,2-di. Dibutyltin dilaurylate (0.3 g) of methylolpropionic acid (8.6 g), 12-hydroxystearic acid (33.3 g), and isophorone diisocyanate (75.9 g) in dipropylene glycol dimethyl ether (118 g). In the presence and in a nitrogen atmosphere, it was heated at 80-90 ° C. for 4 hours. The NCO group content at the end of the urethanization reaction was 1.79% by weight. After the reaction mixture was brought to 80 ° C., 17.1 g of triethylamine) was added, and the mixture was stirred for 30 minutes. Of the reaction mixture, 428 g was extracted and added to water (625 g) with vigorous stirring, and then 35 wt% diethylenetriamine aqueous solution (11.1 g) and N, N'-di-tert-butylethylenediamine were used as chain extenders. (3.4 g) was added to obtain an aqueous polyurethane resin dispersion.

〔実施例7〕
攪拌機及び加熱器を備えた反応装置で、ポリテトラメチレングリコール(製品名(PTMG2000)(三菱化学社製)、数平均分子量1957;水酸基価57.3mgKOH/g、250g)と、2,2−ジメチロールプロピオン酸(8.6g)と、12−ヒドロキシステアリン酸(33.3g)と、3,5−ジメチルピラゾール(解離温度100〜110℃)(7.3g)と、イソホロンジイソシアネート(77.5g)とを、ジプロピレングリコールジメチルエーテル(118g)中、ジブチルスズジラウリレート(0.3g)存在下、窒素雰囲気下で、80〜90℃で5時間加熱した。ウレタン化反応終了時のNCO基含量は、0.93重量%であった。反応混合物を80℃にした後、トリエチルアミン(17.1g)を加え、30分攪拌した。反応混合物のうち、434gを抜き出し、強攪拌しながら水(627g)に入れた後、鎖延長剤として、N,N’−ジ−tert−ブチルエチレンジアミン(6.8g)を加え、水性ポリウレタン樹脂分散体を得た。
[Example 7]
A reactor equipped with a stirrer and a heater, with polytetramethylene glycol (product name (PTMG2000) (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation), number average molecular weight 1957; hydroxyl value 57.3 mgKOH / g, 250 g) and 2,2-di. Methylolpropionic acid (8.6 g), 12-hydroxystearic acid (33.3 g), 3,5-dimethylpyrazole (dissociation temperature 100-110 ° C.) (7.3 g), and isophorone diisocyanate (77.5 g). Was heated in dipropylene glycol dimethyl ether (118 g) in the presence of dibutyltin dilaurylate (0.3 g) in a nitrogen atmosphere at 80 to 90 ° C. for 5 hours. The NCO group content at the end of the urethanization reaction was 0.93% by weight. After the reaction mixture was brought to 80 ° C., triethylamine (17.1 g) was added, and the mixture was stirred for 30 minutes. Of the reaction mixture, 434 g was extracted and placed in water (627 g) with strong stirring, and then N, N'-di-tert-butylethylenediamine (6.8 g) was added as a chain extender to disperse the aqueous polyurethane resin. I got a body.

〔実施例8〕
攪拌機及び加熱器を備えた反応装置で、ポリカーボネートポリオール(製品名クラレポリオール C−2090(株式会社クラレ製)、数平均分子量1993;水酸基価56.3mgKOH/g、402g)と、2,2−ジメチロールプロピオン酸(28.1g)と、3,5−ジメチルピラゾール(12.3g)と、水素添加MDI(183g)を、ジプロピレングリコールジメチルエーテル(202g)中、ジブチルスズジラウリレート(0.5g)存在下、窒素雰囲気下で、80〜90℃で4時間加熱した。ウレタン化反応終了時のNCO基含量は、2.17重量%であった。反応混合物を80℃にした後、トリエチルアミン(22.5g)を加え、30分攪拌した。反応混合物のうち、390gを抜き出し、強攪拌しながら水(862g)に入れた後、鎖延長剤として、N,N’−ジ−tert−ブチルエチレンジアミン(17.3g)を加え、水性ポリウレタン樹脂分散体を得た。
[Example 8]
A reactor equipped with a stirrer and a heater, with polycarbonate polyol (product name: Clare polyol C-2090 (manufactured by Kurare Co., Ltd.), number average molecular weight 1993; hydroxyl value 56.3 mgKOH / g, 402 g) and 2,2-di. Dibutyltin dilaurylate (0.5 g) present in dipropylene glycol dimethyl ether (202 g) with methylol propionic acid (28.1 g), 3,5-dimethylpyrazole (12.3 g) and hydrogenated MDI (183 g). Underneath, it was heated at 80 to 90 ° C. for 4 hours in a nitrogen atmosphere. The NCO group content at the end of the urethanization reaction was 2.17% by weight. After the reaction mixture was brought to 80 ° C., triethylamine (22.5 g) was added, and the mixture was stirred for 30 minutes. Of the reaction mixture, 390 g was extracted and placed in water (862 g) with strong stirring, and then N, N'-di-tert-butylethylenediamine (17.3 g) was added as a chain extender to disperse the aqueous polyurethane resin. I got a body.

〔比較例1〕
攪拌機及び加熱器を備えた反応装置で、ポリカーボネートポリオール(製品名クラレポリオール C−2090(株式会社クラレ製)、数平均分子量1993;水酸基価56.3mgKOH/g、402g)と、2,2−ジメチロールプロピオン酸(28.1g)と、水素添加MDI(183g)と3,5−ジメチルピラゾール(12.3g)を、ジプロピレングリコールジメチルエーテル(202g)中、ジブチルスズジラウリレート(0.5g)存在下、窒素雰囲気下で、80〜90℃で4時間加熱した。ウレタン化反応終了時のNCO基含量は、2.17重量%であった。反応混合物を80℃にした後、トリエチルアミン(22.5g)を加え、30分攪拌した。反応混合物のうち、398gを抜き出し、強攪拌しながら水(819g)に入れた後、鎖延長剤として、35重量%2−メチル−1,5−ジアミノペンタン水溶液(31.9g)を加え、水性ポリウレタン樹脂分散体を得た。
[Comparative Example 1]
A reactor equipped with a stirrer and a heater, with polycarbonate polyol (product name: Clare polyol C-2090 (manufactured by Kurare Co., Ltd.), number average molecular weight 1993; hydroxyl value 56.3 mgKOH / g, 402 g) and 2,2-di. Methylolpropionic acid (28.1 g), hydrogenated MDI (183 g) and 3,5-dimethylpyrazole (12.3 g) in dipropylene glycol dimethyl ether (202 g) in the presence of dibutyltin dilaurylate (0.5 g). , Heated at 80-90 ° C. for 4 hours in a nitrogen atmosphere. The NCO group content at the end of the urethanization reaction was 2.17% by weight. After the reaction mixture was brought to 80 ° C., triethylamine (22.5 g) was added, and the mixture was stirred for 30 minutes. Of the reaction mixture, 398 g was extracted and placed in water (819 g) with strong stirring, and then a 35 wt% 2-methyl-1,5-diaminopentane aqueous solution (31.9 g) was added as a chain extender to add aqueous solution. A polyurethane resin dispersion was obtained.

〔比較例2〕
攪拌機及び加熱器を備えた反応装置で、ポリカーボネートジオール(製品名ETERNACOLL UH−200(登録商標;宇部興産製);数平均分子量2029;水酸基価55.3mgKOH/g、2140g)と、2,2−ジメチロールプロピオン酸(153g)と、水素添加MDI(963g)と、3,5−ジメチルピラゾール(31.1g)を、N−メチルピロリドン(1090g)中、ジブチルスズジラウリレート(2.6g)存在下、窒素雰囲気下で、80〜90℃で5時間加熱した。ウレタン化反応終了時のNCO基含量は、2.41重量%であった。反応混合物を80℃にした後、トリエチルアミン(115g)を加え、30分攪拌した。反応混合物のうち、4180gを抜き出し、強攪拌しながら水(6410g)に入れた後、鎖延長剤として、アジピン酸ジヒドラジド(183g)を加え、水性ポリウレタン樹脂分散体を得た。
[Comparative Example 2]
In a reactor equipped with a stirrer and a heater, polycarbonate diol (product name ETERNAL COLL UH-200 (registered trademark; manufactured by Ube Kosan); number average molecular weight 2029; hydroxyl value 55.3 mgKOH / g, 2140 g) and 2,2- Dimethylolpropionic acid (153 g), hydrogenated MDI (963 g) and 3,5-dimethylpyrazole (31.1 g) in N-methylpyrrolidone (1090 g) in the presence of dibutyltin dilaurylate (2.6 g). , Heated at 80-90 ° C. for 5 hours in a nitrogen atmosphere. The NCO group content at the end of the urethanization reaction was 2.41% by weight. After the reaction mixture was brought to 80 ° C., triethylamine (115 g) was added, and the mixture was stirred for 30 minutes. Of the reaction mixture, 4180 g was withdrawn and placed in water (6410 g) with strong stirring, and then adipic acid dihydrazide (183 g) was added as a chain extender to obtain an aqueous polyurethane resin dispersion.

〔比較例3〕
攪拌機及び加熱器を備えた反応装置で、ポリテトラメチレングリコール(製品名(PTMG2000)(三菱化学社製)、数平均分子量1979;水酸基価56.7mgKOH/g、300g)と、2,2−ジメチロールプロピオン酸(13.7g)と、イソホロンジイソシアネート(82.0g)とを、N−メチルピロリドン(131g)中、ジブチルスズジラウリレート(0.3g)存在下、窒素雰囲気下で、80〜90℃で6時間加熱した。ウレタン化反応終了時のNCO基含量は、1.63重量%であった。反応混合物を80℃にした後、トリエチルアミン(10.3g)を加え、30分攪拌した。反応混合物のうち、480gを抜き出し、強攪拌しながら水(680g)に入れた後、鎖延長剤として、35重量%2−メチル−1,5−ジアミノペンタン水溶液(16.2g)を加え、水性ポリウレタン樹脂分散体を得た。
[Comparative Example 3]
A reactor equipped with a stirrer and a heater, with polytetramethylene glycol (product name (PTMG2000) (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation), number average molecular weight 1979; hydroxyl value 56.7 mgKOH / g, 300 g) and 2,2-di. Methylolpropionic acid (13.7 g) and isophorone diisocyanate (82.0 g) in N-methylpyrrolidone (131 g) in the presence of dibutyltin dilaurylate (0.3 g) in a nitrogen atmosphere at 80 to 90 ° C. Was heated for 6 hours. The NCO group content at the end of the urethanization reaction was 1.63% by weight. After the reaction mixture was brought to 80 ° C., triethylamine (10.3 g) was added, and the mixture was stirred for 30 minutes. Of the reaction mixture, 480 g was extracted and placed in water (680 g) with strong stirring, and then a 35 wt% 2-methyl-1,5-diaminopentane aqueous solution (16.2 g) was added as a chain extender to add aqueous solution. A polyurethane resin dispersion was obtained.

〔比較例4〕
攪拌機及び加熱器を備えた反応装置で、ポリテトラメチレングリコール(製品名(PTMG2000)(三菱化学社製)、数平均分子量1979;水酸基価56.7mgKOH/g、320g)と、2,2−ジメチロールプロピオン酸(12.8g)と、イソホロンジイソシアネート(96.2g)とを、N−メチルピロリドン(139g)中、ジブチルスズジラウリレート(0.4g)存在下、窒素雰囲気下で、80〜90℃で5.5時間加熱した。ウレタン化反応終了時のNCO基含量は、2.48重量%であった。反応混合物を80℃にした後、トリエチルアミン(10.2g)を加え、30分攪拌した。反応混合物のうち、557gを抜き出し、強攪拌しながら水(820g)に入れた後、鎖延長剤として、35重量%ジエチレントリアミン(27.6g)を加え、水性ポリウレタン樹脂分散体を得た。
[Comparative Example 4]
A reactor equipped with a stirrer and a heater, with polytetramethylene glycol (product name (PTMG2000) (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation), number average molecular weight 1979; hydroxyl value 56.7 mgKOH / g, 320 g) and 2,2-di. Methylolpropionic acid (12.8 g) and isophorone diisocyanate (96.2 g) in N-methylpyrrolidone (139 g) in the presence of dibutyltin dilaurylate (0.4 g) in a nitrogen atmosphere at 80 to 90 ° C. Was heated for 5.5 hours. The NCO group content at the end of the urethanization reaction was 2.48% by weight. After the reaction mixture was brought to 80 ° C., triethylamine (10.2 g) was added, and the mixture was stirred for 30 minutes. Of the reaction mixture, 557 g was extracted and put into water (820 g) with strong stirring, and then 35 wt% diethylenetriamine (27.6 g) was added as a chain extender to obtain an aqueous polyurethane resin dispersion.

〔比較例5〕
攪拌機及び加熱器を備えた反応装置で、ポリテトラメチレングリコール(製品名(PTMG2000)(三菱化学社製)、数平均分子量1962;水酸基価57.2mgKOH/g、299g)と、2,2−ジメチロールプロピオン酸(9.80g)と、12−ヒドロキシステアリン酸(27.1g)と、水素添加MDI(98.9g)とを、N−エチルピロリドン(85.5g)中、ジブチルスズジラウリレート(0.3g)存在下、窒素雰囲気下で、80〜90℃で6時間加熱した。ウレタン化反応終了時のNCO基含量は、1.65重量%であった。反応混合物を80℃にした後、トリエチルアミン17.0g)を加え、30分攪拌した。反応混合物のうち、505gを抜き出し、強攪拌しながら水(870g)に入れた後、鎖延長剤として、35重量%ジエチレントリアミン水溶液(17.9g)を加え、水性ポリウレタン樹脂分散体を得た。
[Comparative Example 5]
A reactor equipped with a stirrer and a heater, with polytetramethylene glycol (product name (PTMG2000) (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation), number average molecular weight 1962; hydroxyl value 57.2 mgKOH / g, 299 g) and 2,2-di. Dibutyltin dilaurylate (0) of methylolpropionic acid (9.80 g), 12-hydroxystearic acid (27.1 g) and hydrogenated MDI (98.9 g) in N-ethylpyrrolidone (85.5 g). .3 g) In the presence, in a nitrogen atmosphere, heated at 80-90 ° C. for 6 hours. The NCO group content at the end of the urethanization reaction was 1.65% by weight. After the reaction mixture was brought to 80 ° C., 17.0 g of triethylamine) was added, and the mixture was stirred for 30 minutes. Of the reaction mixture, 505 g was extracted and put into water (870 g) with strong stirring, and then a 35 wt% diethylenetriamine aqueous solution (17.9 g) was added as a chain extender to obtain an aqueous polyurethane resin dispersion.

Figure 0006943082
Figure 0006943082

Figure 0006943082
Figure 0006943082

表中の略号及び略記は、以下の通りである。
H12−MDI:4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート
IPDI:イソホロンジイソシアネート
PTMG2000:ポリテトラメチレンエーテルグリコール
C−2090:クラレポリオールC−2090
UH−200:ETERNACOLL(登録商標) UH−200
HS:12−ヒドロキシステアリン酸
DMPZ:3,5−ジメチルピラゾール
DBEDA:N,N’−ジ−tert−ブチルエチレンジアミン
MPMD:2-メチル-1,5-ペンタンジアミン
DETA: ジエチレントリアミン
ADH:アジピン酸ジヒドラジド
DMPA:2,2−ジメチロールプロピオン酸
ウレタン結合含量:ウレタン結合の固形分基準の含有量
ウレア結合含量:ウレア結合の固形分基準の含有量
ウレタン結合とウレア結合の合計含量:ウレタン結合の固形分基準の含有量とウレア結合の固形分基準の含有量の合計
カーボネート結合含量:カーボネート結合の固形分基準の含有量
脂環構造含量:脂環構造の固形分基準の含有量
ブロック化NCO含量:水性ポリウレタン樹脂分散体中の固形分基準のブロック化剤が結合したイソシアナト基の含有量(イソシアナト基換算)
3級炭素構造含量:鎖延長剤が、アミノ基又はイミノ基の窒素原子上に第三級炭素原子:
The abbreviations and abbreviations in the table are as follows.
H12-MDI: 4,4'-dicyclohexylmethane diisocyanate IPDI: Isophorone diisocyanate PTMG2000: Polytetramethylene ether glycol C-2090: Kuraray polyol C-2090
UH-200: ETERNAL COLL® UH-200
HS: 12-Hydroxystearate DMPZ: 3,5-dimethylpyrazole DBEDA: N, N'-di-tert-butylethylenediamine MPMD: 2-methyl-1,5-pentanediamine DETA: Diethylenetriamine ADH: dihydrazide adipicate DMPA: 2,2-Dimethylolpropionate Urethane bond content: Urethane bond solid content standard content Urea bond content: Urea bond solid content standard content Urethane bond and urea bond total content: Urethane bond solid content standard Total of content and solid content of urethane bond Carbonated bond content: Solid content of carbonate bond Oil ring structure content: Solid content of oil ring structure Blocked NCO content: Aqueous polyurethane resin Content of isocyanato group to which a solid content-based blocking agent is bound in the dispersion (isocyanato group conversion)
Tertiary carbon structure content: The chain extender has a tertiary carbon atom on the nitrogen atom of the amino or imino group:

実施例1〜8と比較例1〜5との比較から、鎖延長剤が、アミノ基又はイミノ基の窒素原子上に少なくとも1つの第三級炭素原子を有する化合物を含むと電着塗面との密着性が優れることがわかる。
また、実施例1、2と実施例3〜5との比較から、12−ヒドロキシステアリン酸由来の構造を有する水溶性ポリウレタン樹脂分散体は、より低温の焼付で電着塗面との密着性が優れていることがわかる。
また、実施例8とその実施例1との比較から、ポリウレタンプレポリマーの原料としてポリカーボネートジオールを用いると、弾性率が優れることがわかる。
さらに、実施例7及び8より、ポリウレタンプレポリマーの製造において、解離温度100〜110℃℃のブロック化剤を用いた場合であっても、90℃の焼付で十分な密着性を発揮することがわかる。特に、ポリウレタンプレポリマーの原料としてポリエーテルジオールを用いた実施例7では、80℃の焼付においても十分な密着性が発揮されている。
From the comparison between Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 5, it is determined that the chain extender contains a compound having at least one tertiary carbon atom on the nitrogen atom of the amino group or the imino group. It can be seen that the adhesion of is excellent.
Further, from the comparison between Examples 1 and 2 and Examples 3 to 5, the water-soluble polyurethane resin dispersion having a structure derived from 12-hydroxystearic acid has a higher adhesion to the electrodeposited coated surface by baking at a lower temperature. It turns out to be excellent.
Further, from the comparison between Example 8 and Example 1, it can be seen that the elastic modulus is excellent when the polycarbonate diol is used as the raw material of the polyurethane prepolymer.
Further, from Examples 7 and 8, even when a blocking agent having a dissociation temperature of 100 to 110 ° C. is used in the production of the polyurethane prepolymer, sufficient adhesion can be exhibited by baking at 90 ° C. Recognize. In particular, in Example 7 in which the polyether diol was used as the raw material of the polyurethane prepolymer, sufficient adhesion was exhibited even in baking at 80 ° C.

本発明の水性ポリウレタン樹脂分散体は、塗料、コーティング剤、プライマー、接着剤、インク、フィルム等の原料として広く利用できる。 The aqueous polyurethane resin dispersion of the present invention can be widely used as a raw material for paints, coating agents, primers, adhesives, inks, films and the like.

Claims (10)

少なくとも1つのイソシアナト基を有する(A)ポリウレタンプレポリマーと1分子中に2つ以上のアミノ基又はイミノ基を有する(B)鎖延長剤とから構成されるポリウレタン樹脂が水系媒体中に分散されている水性ポリウレタン樹脂分散体であって、
(B)鎖延長剤が、少なくとも1つのアミノ基又はイミノ基の窒素原子上に少なくとも1つの第三級炭素原子を有する化合物を含む水性ポリウレタン樹脂分散体。
A polyurethane resin composed of (A) a polyurethane prepolymer having at least one isocyanato group and (B) a chain extender having two or more amino groups or imino groups in one molecule is dispersed in an aqueous medium. Aqueous polyurethane resin dispersion
(B) An aqueous polyurethane resin dispersion in which the chain extender contains a compound having at least one tertiary carbon atom on the nitrogen atom of at least one amino group or imino group.
前記(A)ポリウレタンプレポリマーが(a)ポリイソシアネート化合物由来の構造、(b)ポリオール化合物由来の構造及び(c)酸性基含有ポリオ―ル化合物由来の構造を有する請求項1に記載の水性ポリウレタン樹脂分散体。 The aqueous polyurethane according to claim 1, wherein the polyurethane prepolymer has a structure derived from (a) a polyisocyanate compound, a structure derived from a polyol compound, and a structure derived from an acidic group-containing polyol compound. Resin dispersion. 前記(A)ポリウレタンプレポリマーが、さらに、(d)ヒドロキシアルカン酸由来の構造、及び/又は、(e) 80℃〜180℃で解離するイソシアナト基のブロック化剤由来の構造を有する請求項2に記載の水性ポリウレタン樹脂分散体。 2. Claim 2 that the polyurethane prepolymer (A) further has a structure derived from (d) hydroxyalkanoic acid and / or (e) a structure derived from an isocyanato group blocking agent that dissociates at 80 ° C to 180 ° C. Aqueous polyurethane resin dispersion according to. 前記(b)ポリオール化合物がポリカーボネートポリオ―ルである請求項2又は3に記載の水性ポリウレタン樹脂分散体。 The aqueous polyurethane resin dispersion according to claim 2 or 3, wherein the polyol compound (b) is a polycarbonate polyol. 前記(B)鎖延長剤のアミノ基又はイミノ基の窒素原子上の第三級炭素原子の含有量が、が水性ポリウレタン樹脂分散体中、固形分基準で0.1重量%以上である請求項1〜4のいずれか1項に記載の水性ポリウレタン樹脂分散体。 The claim that the content of the tertiary carbon atom on the nitrogen atom of the amino group or imino group of the chain extender (B) is 0.1% by weight or more based on the solid content in the aqueous polyurethane resin dispersion. The aqueous polyurethane resin dispersion according to any one of 1 to 4. 前記少なくとも1つのアミノ基又はイミノ基の窒素原子上に少なくとも1つの第三級炭素原子を有する化合物が、下記の式(A)、式(B)、式(C)、式(D)及び式(E)に示す構造を少なくとも1つ有する化合物(式(A)に示す構造を有し、式(A)の窒素原子が芳香環に結合している化合物を除く)である請求項1〜5のいずれか1項に記載の水性ポリウレタン樹脂分散体。
Figure 0006943082

(上記式(A)、式(B)、式(C)、式(D)及び式(E)中のR、R、Rは、置換若しくは無置換のC1〜C6のアルキル基、置換若しくは無置換のC6〜C20のシクロアルキル基、又は置換若しくは無置換のC6〜C12のアリール基を示し、R、R、Rは、置換若しくは無置換のC1〜C6のアルキル基、置換若しくは無置換のC6〜C20のシクロアルキル基、置換若しくは無置換のC6〜C12のアリール基、又は水素を示す。R〜Rは、互いに結合して脂環式構造又は芳香環を形成してもよい。また、式(B)及び式(E)中のCTは、第三級炭素原子を示す。)
The compound having at least one tertiary carbon atom on the nitrogen atom of the at least one amino group or imino group is the following formula (A), formula (B), formula (C), formula (D) and formula. Claims 1 to 5 which are compounds having at least one structure represented by (E) ( excluding compounds having a structure represented by the formula (A) and having a nitrogen atom of the formula (A) bonded to an aromatic ring). The aqueous polyurethane resin dispersion according to any one of the above items.
Figure 0006943082

(The above formula (A), Formula (B), R 1, R 2, R 3 in the formula (C), formula (D) and Formula (E) is a substituted or unsubstituted C1~C6 alkyl group, Substituentally substituted or unsubstituted C6-C20 cycloalkyl groups or substituted or unsubstituted C6-C12 aryl groups are indicated, and R 4 , R 5 , and R 6 are substituted or unsubstituted C1 to C6 alkyl groups. Indicates a substituted or unsubstituted C6-C20 cycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C6-C12 aryl group, or hydrogen. R 1 to R 6 are bonded to each other to form an alicyclic structure or an aromatic ring. Also, CT in formula (B) and formula (E) indicates a tertiary carbon atom.)
請求項1〜6のいずれか1項に記載の水性ポリウレタン樹脂分散体を含有する塗料組成物。 A coating composition containing the aqueous polyurethane resin dispersion according to any one of claims 1 to 6. 請求項1〜6のいずれか1項に記載の水性ポリウレタン樹脂分散体を含有する、コーティング剤組成物。 A coating agent composition containing the aqueous polyurethane resin dispersion according to any one of claims 1 to 6. 請求項1〜6のいずれか1項に記載の水性ポリウレタン樹脂分散体を含有する、インク組成物。 An ink composition containing the aqueous polyurethane resin dispersion according to any one of claims 1 to 6. 請求項1〜6のいずれか一項に記載の水性ポリウレタン樹脂分散体を含む組成物を乾燥及び硬化させて得られるポリウレタン樹脂フィルム。 A polyurethane resin film obtained by drying and curing a composition containing the aqueous polyurethane resin dispersion according to any one of claims 1 to 6.
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