JPS62270614A - Production of aqueous polyurethane dispersion - Google Patents

Production of aqueous polyurethane dispersion

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JPS62270614A
JPS62270614A JP61112541A JP11254186A JPS62270614A JP S62270614 A JPS62270614 A JP S62270614A JP 61112541 A JP61112541 A JP 61112541A JP 11254186 A JP11254186 A JP 11254186A JP S62270614 A JPS62270614 A JP S62270614A
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JP
Japan
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prepolymer
water
compound
aqueous
dispersion
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Pending
Application number
JP61112541A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takeshi Masuda
増田 毅
Hiroshi Ozawa
洋 小沢
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DIC Corp
Original Assignee
Dainippon Ink and Chemicals Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPS62270614A publication Critical patent/JPS62270614A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To obtain the title dispersion excellent in storage stability, mechanical stability and usability in combination with other materials, by preparing an NCO group-terminated prepolymer by using an active hydrogen-containing compound, an organic polyisocyanate compound and a specific compound. CONSTITUTION:An aqueous polyurethane dispersion is produced by preparing an NCO group-terminated prepolymer by reaction a compound (A) (average MW 300-20,000) having at least two isocyanate groups and active hydrogen atoms in the molecule with an organic polyisocyanate compound (B), dispersing the formed prepolymer in water and chain-extending it with a diamine compound (C) in the water. In preparing said prepolymer, 1-30pts.wt. compound of the formula is reacted with 100pts.wt. solid matter of the substance obtained from (A), (B) and (C). In the formula, R1 is a 1-20C alkyl, X and Y are oxyethylene units or the like and m and n are each the number of repeating units.

Description

【発明の詳細な説明】 3、発明の詳細な説明 〔産業上の利用分野〕 本発明は塗料用、繊維処理用、或いは接着用などに有用
な乳化剤を含有しない高分子量ポリウレタン樹脂の水性
分散液の製造方法に関するものであり、さらに詳しくは
貯蔵安定性9機械的安定性に、また他の樹脂、無機及び
有機の顔料、充填剤との併用性に優れ、しかも各種被塗
物への密着性に優れた性能を有するポリウレタン水性分
散液の製造方法に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] 3. Detailed Description of the Invention [Field of Industrial Application] The present invention provides an aqueous dispersion of a high molecular weight polyurethane resin that does not contain an emulsifier and is useful for paints, fiber treatments, adhesives, etc. It relates to a manufacturing method, and more specifically, it has excellent storage stability, mechanical stability, and compatibility with other resins, inorganic and organic pigments, and fillers, as well as adhesion to various coated objects. The present invention relates to a method for producing an aqueous polyurethane dispersion having excellent performance.

〔従来の技術とその問題点〕[Conventional technology and its problems]

乳化剤を含有しない、即ち自己乳化性の高分子量のポリ
ウレタン系水性分散液の製造方法については種々提案さ
れている。例えば特公昭43−9076号、特公昭44
−27904号に示される様にポリウレタン物質中に酸
で中和し得るか、或いは4級化しうる塩基性の第3級ア
ミノ基を有する化合物や。
Various methods have been proposed for producing a high molecular weight aqueous polyurethane dispersion that does not contain an emulsifier, that is, is self-emulsifying. For example, Special Publication No. 43-9076, Special Publication No. 44
-27904, a compound having a basic tertiary amino group in a polyurethane material that can be neutralized with an acid or can be quaternized.

塩形成能力のあるカルボン酸基やスルフォン酸基を有す
る化合物を含有させ、ポリウレタン物質に水を添加する
前、或いは水の添加中に塩を形成させ、ポリウレタン物
質を水溶化又は水分散化させる方法は公知である。この
様な塩形成基の働きによってのみ水性化されたポリウレ
タン樹脂は、乳化剤を含有せず被膜は良好な耐水性を示
すが、ポリウレタン樹脂自体がアニオン性か、或いはカ
チオン性であるため、被膜の耐薬品性、特に耐酸性。
A method of containing a compound having a carboxylic acid group or a sulfonic acid group capable of forming a salt, forming a salt before or during the addition of water to a polyurethane material, and making the polyurethane material water-soluble or water-dispersible. is publicly known. Polyurethane resins made water-based only by the action of salt-forming groups do not contain emulsifiers and exhibit good water resistance, but since the polyurethane resin itself is anionic or cationic, Chemical resistance, especially acid resistance.

耐アルカリ性の両者が、或いはいづれか一方が著しく悪
化するという欠点を有している。又多価金属塩等各種の
塩の影響を受は易く、このため他の樹脂や有機及び無機
の顔料、充填剤等との併用性が著しく劣り、この結実用
途が著しく限定されるという大きな欠点を有している。
The drawback is that either or both of the alkali resistances are significantly deteriorated. In addition, it is easily affected by various salts such as polyvalent metal salts, and as a result, its compatibility with other resins, organic and inorganic pigments, fillers, etc. is extremely poor, and its fruiting applications are severely limited, which is a major drawback. have.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

本発明者らは、前記した塩形成型のポリウレタン系水性
分散液の欠点を改善すべく、実質的に非イオン型の乳化
剤を含有しないポリウレタン系水性分散液について鋭意
検討を重ねた結果、貯蔵安定性1機械的安定性に、また
他の樹脂、無機及び有機の顔料、充填剤等との併用性に
すぐれ、しかも各種被塗物への密着性に優れた性能を有
するポリウレタン水性分散液の製造方法を見い出し、本
発明を完成するに至った。
In order to improve the drawbacks of the salt-forming aqueous polyurethane dispersions mentioned above, the present inventors have conducted extensive studies on polyurethane aqueous dispersions that do not substantially contain nonionic emulsifiers, and have found that they are stable on storage. Productivity 1: Production of an aqueous polyurethane dispersion having excellent mechanical stability, compatibility with other resins, inorganic and organic pigments, fillers, etc., and excellent adhesion to various coated objects. They discovered a method and completed the present invention.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明を概説すると、本発明は(A)分子中に少なくと
も2個のイソシアネート基と反応性の活性水素原子を有
し、且つ平均分子量300〜20000の活性水素含有
化合物と、(B)有機ポリイソシアネート化合物とを反
応させて末端がNCO基のプレポリマーを調製し、次い
で前記プレポリマーを水中に分散し、更に水中において
(C)ジアミノ化合物で鎖伸長し、所望により脱溶剤を
行なってポリウレタン樹脂水性分散液を製造する方法に
おいて、前記プレポリマーの調製の際に、(D)一般式
〇〇−(x)m−(Y)n−n、 [但し、式中のR1
はC1〜20なるアルキル基を、X及びYは同一であっ
ても異なっていても良く、必須のオキシエチレン単位と
、該オキシエチレン単位、オキシプロピレン単位、又は
オキシブチレン単位のいづれか一つの単位の組み合せを
、m、nは繰り返し単位の数を示す。そして、前記オキ
シエチレン単位の分子量の総和が2500〜tsooo
であり、且つ該オキシエチレン単位の総重量が全オキシ
アルキレンの60重量%以上である。]で示される化合
物を、(A)m (B)m及び(C)から得られるポリ
ウレタン物質固形分100部に対して1〜30部の割合
で反応させることを特徴とするポリウレタン水性分散液
の製造方法に関するものである。
To summarize the present invention, the present invention comprises (A) an active hydrogen-containing compound having an active hydrogen atom reactive with at least two isocyanate groups in the molecule and having an average molecular weight of 300 to 20,000, and (B) an organic polymer. A prepolymer having an NCO group at the end is prepared by reacting the prepolymer with an isocyanate compound, and then the prepolymer is dispersed in water, and the chain is further extended in water with a diamino compound (C). If desired, the solvent is removed to obtain a polyurethane resin. In the method for producing an aqueous dispersion, when preparing the prepolymer, (D) general formula 〇〇-(x)m-(Y)nn, [However, R1 in the formula
represents a C1-20 alkyl group, X and Y may be the same or different, an essential oxyethylene unit and any one of the oxyethylene unit, oxypropylene unit, or oxybutylene unit. In the combination, m and n indicate the number of repeating units. and the sum of the molecular weights of the oxyethylene units is 2500 to 2500
and the total weight of the oxyethylene units is 60% by weight or more of the total oxyalkylene. ] A polyurethane aqueous dispersion characterized by reacting a compound represented by (A)m (B)m and (C) at a ratio of 1 to 30 parts with respect to 100 parts of solid content of the polyurethane material obtained from (A)m (B)m and (C). This relates to a manufacturing method.

前記した方法により調製される本発明になるポリウレタ
ン水性分散液は、実質的に非イオン性であり、且つ乳化
剤を含有しない高分子量のポリウレタン樹脂の水性分散
液であり、この水性分散液から得られる被膜は耐水性、
耐薬品性にすぐれ。
The aqueous polyurethane dispersion of the present invention prepared by the method described above is an aqueous dispersion of a high molecular weight polyurethane resin that is substantially nonionic and does not contain an emulsifier, and can be obtained from this aqueous dispersion. The coating is water resistant,
Excellent chemical resistance.

且つ多価金属塩等の影響を受けないために他の樹脂や有
機及び無機の顔料、充填剤等との併用性に極めて優れい
る。
Moreover, since it is not affected by polyvalent metal salts, etc., it is extremely compatible with other resins, organic and inorganic pigments, fillers, etc.

以下1本発明の構成について詳しく説明する。The configuration of the present invention will be explained in detail below.

本発明方法において使用する。(A)分子中に少なくと
も2個のイソシアネート基と反応性の活性水素原子を有
し、且つ平均分子量が300〜20000の活性水素含
有化合物は、一般には直鎖状で、平均分子量が300〜
20000、好ましくは500〜4000のものである
Used in the method of the invention. (A) The active hydrogen-containing compound having at least two isocyanate groups and reactive active hydrogen atoms in the molecule and having an average molecular weight of 300 to 20,000 is generally linear and has an average molecular weight of 300 to 20,000.
20,000, preferably 500 to 4,000.

このような化合物としては末端にヒドロキシル−、カル
ボキシル−、アミノ−又はメルカプト−基を含む1例え
ばポリエステル、ポリアセタール。
Such compounds include those containing terminal hydroxyl, carboxyl, amino or mercapto groups, such as polyesters and polyacetals.

ポリエーテル、ポリチオエーテル、ポリアミド及びポリ
エステルアミドのようなポリヒドロキシ化合物を挙げる
ことができる。
Mention may be made of polyhydroxy compounds such as polyethers, polythioethers, polyamides and polyesteramides.

・ ポリエーテルとしては例えばエチレンオキシド、プ
ロピレンオキシド、テトラヒドロフラン、ブチレンオキ
シドの重合生成物並びに共重合又はグラフト重合生成物
、並びにこれらと多価アルコール類又はこれらの混合物
と多価アルコール類、アミン類、ポリアミン類及びアミ
ノアルコール類とからの重合により得られるポリエーテ
ルを挙げることが出来る。
- Polyethers include, for example, polymerization products and copolymerization or graft polymerization products of ethylene oxide, propylene oxide, tetrahydrofuran, and butylene oxide, as well as these and polyhydric alcohols, or mixtures thereof and polyhydric alcohols, amines, and polyamines. and polyethers obtained by polymerization with amino alcohols.

・ ポリアセタールとしては例えばヘキサンジオールと
ホルムアルデヒドとから製造することが出来る化合物を
挙げることが出来る。
- Examples of polyacetals include compounds that can be produced from hexanediol and formaldehyde.

・ ポリチオエーテル類としては殊にチオジグリコール
の重合生成物及びチオジグリコールと他のグリコール類
又はポリヒドロキシ化合物との混合物からの重合生成物
を挙げることができる6 ・ ポリエステル類、ポリエステルアミド類及びポリア
ミド類としては多価の飽和及び不飽和カルボン酸及び多
価の飽和及び不飽和のアルコール類、アミノアルコール
類、ジアミン類、ポリアミン類及びこれらの混合物から
得られ、直線状縮合体が優位であるもの、例えばポリテ
レフタレート又はポリカルボネートの如きものを挙げる
ことが出来る。
- As polythioethers, mention may be made in particular of polymerization products of thiodiglycol and of mixtures of thiodiglycol with other glycols or polyhydroxy compounds6 - polyesters, polyesteramides and Polyamides are obtained from polyvalent saturated and unsaturated carboxylic acids, polyvalent saturated and unsaturated alcohols, amino alcohols, diamines, polyamines, and mixtures thereof, with linear condensates being predominant. Mention may be made, for example, of polyterephthalates or polycarbonates.

その他ウレタン基又は尿素基を含むポリヒドロキシ化合
物並びにひまし油、炭水化物の如き、場合により変性さ
れたものも含む天然のポリオールも使用することが出来
る。
Other polyhydroxy compounds containing urethane groups or urea groups, as well as natural polyols, including those optionally modified, such as castor oil and carbohydrates, can also be used.

本発明方法において、最終製品の親水性並びに疎水性及
び物理的性質を変化せしめるために種々のポリヒドロキ
シ化合物の混合物を添加することが出来ることはいうま
でもないことである。
It goes without saying that in the process of the invention, mixtures of various polyhydroxy compounds can be added in order to change the hydrophilicity and hydrophobicity and physical properties of the final product.

本発明方法において使用する(A)活性水素含有化合物
は、前記した如く平均分子量が300〜20000゜好
ましくは500〜4000である。 このため勿論40
00以上の分子量の活性水素含有化合物と、500以下
の低分子量の活性水素含有化合物を混合して、平均分子
量を500〜4000の範囲にしたものも本発明の好ま
しい活性水素含有化合物の分子量のものである。
As mentioned above, the active hydrogen-containing compound (A) used in the method of the present invention has an average molecular weight of 300 to 20,000°, preferably 500 to 4,000. For this reason, of course 40
A mixture of an active hydrogen-containing compound with a molecular weight of 00 or more and an active hydrogen-containing compound with a low molecular weight of 500 or less to have an average molecular weight in the range of 500 to 4,000 is also a preferred active hydrogen-containing compound of the present invention. It is.

本発明方法において使用する、 (B)有機ポリイソシ
アネート化合物は1例えば、 1.5−ナフチレンジイソシアネート、 4.4’ −
ジフェニルメタンジイソシアネート、4.4’ −ジフ
ェニルジメチルメタンジイソシアネート、ジアルキルジ
フェニルメタンジイソシアネート、テトラアルキルジフ
ェニルメタンジイソシアネート、4,4′−ジベンジル
ジイソシアネート、1.3−フェニレンジイソシアネー
ト、1,4−フェニレンジイソシアネート、トルイレン
ジイソシアネートの異性体類、場合によりその混合物、
塩素化した及び/又はブロム化したジイソシアネート類
、燐を含むジイソシアネート、ブタン−1,4−ジイソ
シアネート、ヘキサン−1,6−ジイソシアネート、ジ
シクロヘキシルメタンジイソシアネート、 シクロヘキ
サン−1,4−ジイソシアネートなどのあらゆる芳香族
及び脂肪族性のジイソシアネート類が適する。
The organic polyisocyanate compound (B) used in the method of the present invention is 1, for example, 1,5-naphthylene diisocyanate, 4,4'-
Isomerism of diphenylmethane diisocyanate, 4,4'-diphenyldimethylmethane diisocyanate, dialkyldiphenylmethane diisocyanate, tetraalkyldiphenylmethane diisocyanate, 4,4'-dibenzyl diisocyanate, 1,3-phenylene diisocyanate, 1,4-phenylene diisocyanate, tolylene diisocyanate classes, and in some cases mixtures thereof;
All aromatic and Aliphatic diisocyanates are suitable.

特に有利なものとして、例えばトルイレンジイソシアネ
ートの2量体、又はフェノール、第3級ブタノール、フ
タールイミド又はカプロラクタムと部分的に反応したポ
リイソシアネートの如くそれ自身架橋構造のポリウレタ
ン形成能をもつ部分的にブロック化されたポリイソシア
ネートがある。
Particularly advantageous are partially blocked polyisocyanates which themselves have the ability to form crosslinked polyurethanes, such as dimers of toluylene diisocyanate, or polyisocyanates partially reacted with phenol, tertiary butanol, phthalimide or caprolactam. There are polyisocyanates.

本発明において、 (A)分子中に少なくとも2個のイ
ソシアネート基と反応性の活性水素原子を有し、且つ平
均分子量300〜20000の活性水素化合物を過剰量
の(B)有機ポリイソシアネート化合物と公知の方法に
従って温度40〜140℃、好ましくは60〜120℃
で反応させることにより末端基がNCO基のプレポリマ
ーを調製するが、本発明方法で特徴とするところは、前
記プレポリマーの調製の際に、 (D)一般式)10 
 (X)−(Y)n  R1[但し、式中のR1はC1
−/ 20のアルキル基を、X及びYは同一であっても
異なっていても良く、必須のオキシエチレン単位と該オ
キシエチレン単位、オキシプロピレン単位、又はオキシ
ブチレン単位のいづれが一つの単位の組み合せを、m、
nは繰り返し単位数を示す。そして前記オキシエチレン
単位の分子量の総和が2500〜15000であり、且
つ該オキシエチレン単位の総重量が全オキシアルキレン
の60重量%以上である。コで示される化合物を、前記
(A)。
In the present invention, (A) an active hydrogen compound having at least two active hydrogen atoms reactive with isocyanate groups in the molecule and having an average molecular weight of 300 to 20,000 is used as an excess amount of (B) an organic polyisocyanate compound. According to the method of 40-140℃, preferably 60-120℃
A prepolymer having an NCO terminal group is prepared by reacting with (D) general formula) 10.
(X)-(Y)n R1 [However, R1 in the formula is C1
-/ 20 alkyl groups, X and Y may be the same or different, and a combination of an essential oxyethylene unit and any one of the oxyethylene unit, oxypropylene unit, or oxybutylene unit , m,
n indicates the number of repeating units. The total molecular weight of the oxyethylene units is 2,500 to 15,000, and the total weight of the oxyethylene units is 60% by weight or more of the total oxyalkylene. The compound represented by (A) above.

(B)成分及び後述する(C)成分である鎖伸長剤から
得られるポリウレタン物質固形分100部に対して1〜
30部の割合で反応させる点である。
1 to 100 parts of the solid content of the polyurethane material obtained from component (B) and the chain extender which is component (C) described below.
The point is to react at a ratio of 30 parts.

次に、本発明方法において使用する、前記(D)一般式
HO(X)m  (Y)n  Rtで示される化合物に
ついて説明する。
Next, the compound represented by the general formula (D) HO(X)m (Y)n Rt used in the method of the present invention will be explained.

前記一般式において、R1はC2−20のアルキル基を
、X及びYは各々同一であっても異なっていても良く、
必須のオキシエチレン単位と、該オキシエチレン単位、
オキシプロピレン単位、又はオキシブチレン単位のいづ
れか一つの単位との組み合せを、m、nは繰り返し単位
数を示す。そして本発明においては前記一般式で示され
る化合物のうちオキシエチレン単位の分子量の総和が2
500〜15000であり、且つ該オキシエチレン単位
の総重量が全オキシアルキレンの60重量%以上である
ものが対象とされる。
In the general formula, R1 represents a C2-20 alkyl group, and X and Y may each be the same or different,
an essential oxyethylene unit;
In the combination with either an oxypropylene unit or an oxybutylene unit, m and n indicate the number of repeating units. In the present invention, the total molecular weight of oxyethylene units in the compound represented by the above general formula is 2.
500 to 15,000, and the total weight of the oxyethylene units is 60% by weight or more of the total oxyalkylene.

前記一般式で示される代表的な化合物として、R1が0
1−20、好ましくは01〜4のモノアルコールにエチ
レンオキサイドの単独を、或いはエチレンオキサイドと
プロピレンオキサイド及び/又はブチレンオキサイドを
付加して得られる化合物である。その際、ポリオキシエ
チレン部分、つまりオキシエチレン単位の分子量の総和
としては2500〜15000、好ましくは3000〜
1oooo、より好ましくは3000〜8000なる範
囲のものが適当であり、且つポリオキシエチレン部分、
つまり総オキシエチレン単位の総重量が全オキシアルキ
レンの60重量%以上、好ましくは70重量%以上、よ
り好ましくは75重量%以上となる様にエチレンオキサ
イドのみを、或いはエチレンオキサイドとプロピレンオ
キサイド及び/又はブチレンオキサイドをブロック重合
させるか、或いはランダム重合させるかして調製するこ
とが重要である。 このように調製した(D)化合物は
一方の末端基が01〜20のアルキル基であって、他方
の末端基がヒドロキシル基であるポリオキシアルキレン
化合物である。オキシエチレン単位の分子量の総和が2
500以下である場合は、得られるポリウレタン物質の
水性分散化が不十分となり、逆に15000を超える場
合には親水性モノヒドロキシ化合物における単位分子量
当りのヒドロキシル基の数が極めて小さくなることから
、この場合もやはりポリウレタン物質の水性分散化効果
が著しく低下するので、いづれの場合も好ましくない。
As a typical compound represented by the above general formula, R1 is 0
It is a compound obtained by adding ethylene oxide alone or ethylene oxide and propylene oxide and/or butylene oxide to a monoalcohol of 1-20, preferably 01-4. At that time, the total molecular weight of the polyoxyethylene moiety, that is, the oxyethylene unit, is 2500 to 15000, preferably 3000 to
1oooo, more preferably 3000 to 8000, and a polyoxyethylene moiety,
In other words, only ethylene oxide, or ethylene oxide and propylene oxide and/or ethylene oxide, or ethylene oxide and propylene oxide and/or It is important to prepare the butylene oxide by block polymerization or random polymerization. The compound (D) thus prepared is a polyoxyalkylene compound in which one terminal group is an alkyl group of 01 to 20 and the other terminal group is a hydroxyl group. The total molecular weight of oxyethylene units is 2
If it is less than 500, the aqueous dispersion of the resulting polyurethane material will be insufficient, and if it exceeds 15,000, the number of hydroxyl groups per unit molecular weight in the hydrophilic monohydroxy compound will be extremely small. Either case is undesirable since the aqueous dispersion effect of the polyurethane material is again significantly reduced.

更に(D)化合物である親水性モノヒドロキシ化合物中
のポリオキシアルキレン部分(全オキシアルキレン単位
中)に占めるポリオキシエチレン部分(オキシエチレン
単位)の割合が60重量%よりも小さい場合には、該親
水性モノヒドロキシ化合物の親水化度が低下、即ち得ら
れるポリウレタン物質の水性分散化能が低下するために
好ましくない。
Furthermore, if the proportion of polyoxyethylene moieties (oxyethylene units) in the polyoxyalkylene moieties (in all oxyalkylene units) in the hydrophilic monohydroxy compound that is the compound (D) is less than 60% by weight, This is not preferred because the degree of hydrophilicity of the hydrophilic monohydroxy compound decreases, that is, the aqueous dispersion ability of the resulting polyurethane material decreases.

本発明方法において、前記(D)一般式〇〇−(X)=
l  (Y)n  Rtで示される親水性モノヒドロキ
シ化合物の使用量は、 (A)m (B)m及び後述す
る(C)鎖伸長剤から得らるポリウレタン物質固形分1
00部に対して1〜30部の割合である。(0) @水
性モノヒドロキシ化合物の量が(A)m(B)m及び後
述する(C)から得られるポリウレタン物質固形分10
0部に対して1部より少ない場合は、得られるポリウレ
タン物質の水分散性は劣り、水分散化できないか、或い
は出来たとしても著しく不安定となるため好ましくない
。又(D)親水性モノヒドロキシ化合物の量がポリウレ
タン物質固形分100部に対して30部よりも多い場合
は、もはやこれ以上増加しても水分散性の改善効果に顕
著な向上が認められず、不経済であるばかりでなく得ら
れるポリウレタン水性分散液からの被膜の耐水性、耐薬
品性の低下が著しくなるために好ましくない。
In the method of the present invention, the above (D) general formula 〇〇-(X)=
The amount of the hydrophilic monohydroxy compound represented by l (Y)n Rt is the solid content of the polyurethane material obtained from (A)m (B)m and (C) the chain extender described below.
The ratio is 1 to 30 parts to 00 parts. (0) @Amount of aqueous monohydroxy compound is (A) m (B) m and solid content of polyurethane material obtained from (C) described below 10
If the amount is less than 1 part to 0 part, the water dispersibility of the resulting polyurethane material will be poor, and water dispersibility may not be possible, or even if water dispersibility is possible, it will be extremely unstable, which is not preferred. Furthermore, when the amount of the (D) hydrophilic monohydroxy compound is more than 30 parts per 100 parts of the solid content of the polyurethane material, no significant improvement in water dispersibility is observed even if the amount is increased further. This is not preferable because it is not only uneconomical, but also the water resistance and chemical resistance of the resulting film from the aqueous polyurethane dispersion are significantly reduced.

本発明方法において(D)親水性モノヒドロキシ化合物
の好ましい使用量は、ポリウレタン物質固形分100部
当り2〜20部の範囲内である。
In the method of the present invention, the preferred amount of the hydrophilic monohydroxy compound (D) used is within the range of 2 to 20 parts per 100 parts of solid content of the polyurethane material.

本発明方法において、前記した(A)活性水素含有化合
物、  (D)fi水性モノヒドロキシ化合物及び(B
)有機ポリイソシアネート化合物とからプレポリマーを
調製する際、(B)成分としての有機ポリイソシアネー
ト化合物の使用量は(A)活性水素含有化合物と(D)
親水性モノヒドロキシ化合物の使用量に対して、当量比
で1.3〜2.5、好ましくは1.5〜2.0の割合で
使用される。(B)成分の使用量(当量比)が1.3よ
り少ないと、プレポリマーがゲル化する傾向にあり、逆
に2.5を越えると最終生成物であるポリウレタン樹脂
の水に対する分散性が悪化する。
In the method of the present invention, the above-mentioned (A) active hydrogen-containing compound, (D) fi aqueous monohydroxy compound and (B
) When preparing a prepolymer from an organic polyisocyanate compound, the amount of the organic polyisocyanate compound used as a component (B) is the same as that of (A) an active hydrogen-containing compound and (D)
It is used in an equivalent ratio of 1.3 to 2.5, preferably 1.5 to 2.0, based on the amount of the hydrophilic monohydroxy compound used. If the amount (equivalent ratio) of component (B) used is less than 1.3, the prepolymer tends to gel; on the other hand, if it exceeds 2.5, the dispersibility of the final product polyurethane resin in water will decrease. Getting worse.

本発明方法において、プレポリマーを調製する際に、低
分子量の多官能性ヒドロキシ化合物を併用することがで
きる。この様な低分子量の多官能性ヒドロキシ化合物と
してはエチレングリコール、ジエチレングリコール、ト
リエチレングリコール、1.2−プロピレングリコール
、 トリメチレングリコール、1.3−ブチレンゲリコ
ール、テトラメチレングリコール、ヘキサメチレングリ
コール、デカメチレングリコール、ネオペンチルグリコ
ール、オクタンジオール、トリシクロデカンジメチロー
ル、水添ビスフェノールAなどが挙げられる。もちろん
、これらは2種以上混合して使用してもよ!1)Il また前記した如く、 (D)親水性モノヒドロキシ化合
物は一官能性であるため、グリセリンやトリメチロール
プロパンの様なトリオール、ペンタエリスリトール、ソ
ルビトールの様な多官能性化合物も少量併用することが
でき、このような場合には高分子量のポリウレタン物質
を得ることができる。又本発明方法においては、得られ
るポリウレタン水性分散液の併用安定性、被膜特性等を
阻害しない範囲内で塩形成基を有する化合物を併用する
ことも勿論可能である。
In the method of the present invention, a low molecular weight polyfunctional hydroxy compound can be used in combination when preparing the prepolymer. Examples of such low molecular weight polyfunctional hydroxy compounds include ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, 1,2-propylene glycol, trimethylene glycol, 1,3-butylene gelicol, tetramethylene glycol, hexamethylene glycol, and deca Examples include methylene glycol, neopentyl glycol, octanediol, tricyclodecane dimethylol, and hydrogenated bisphenol A. Of course, you can also use a mixture of two or more of these! 1) Il Also, as mentioned above, since (D) the hydrophilic monohydroxy compound is monofunctional, a small amount of a polyfunctional compound such as a triol such as glycerin or trimethylolpropane, pentaerythritol, or sorbitol may also be used. In such a case, a high molecular weight polyurethane material can be obtained. In addition, in the method of the present invention, it is of course possible to use a compound having a salt-forming group in combination within a range that does not impair the stability of the resulting aqueous polyurethane dispersion, film properties, etc.

前記プレポリマーの調製は無溶剤下でも行いうるが1反
応を均一に行わせるために1例えばジオキサン、アセト
ン、メチルエチルケトン、アセト。
Although the prepolymer can be prepared without a solvent, for example, dioxane, acetone, methyl ethyl ketone, or acetate is used to ensure uniform reaction.

ニトリル、酢酸エチル、テトラヒドロフラン等のNCO
基に対して不活性で、水との親和性の大きい有機溶剤を
使用しても良い。
NCOs such as nitrile, ethyl acetate, and tetrahydrofuran
An organic solvent that is inert to the group and has a high affinity for water may be used.

前記のようにして末端基がNCO基のプレポリマーが調
製された後、該プレポリマーは必要に応じてNCO基に
不活性で、かつ水との親和性の大きい有機溶剤で希釈さ
れ、さらに水を加えてプレポリマーの水性分散液が調製
される。
After the prepolymer having NCO terminal groups is prepared as described above, the prepolymer is diluted with an organic solvent that is inert to NCO groups and has a high affinity for water, and further diluted with water. An aqueous dispersion of the prepolymer is prepared.

次いで、本発明においてはこの水性分散液に(C)成分
としてのジアミノ化合物を添加し、鎖伸長がなされる。
Next, in the present invention, a diamino compound as component (C) is added to this aqueous dispersion to effect chain elongation.

プレポリマー溶液に水を加えて水性分散液とし、ついで
(C)ジアミノ化合物を加える迄の時間が比較的短時間
で行える場合には、プレポリマーを希釈する有機溶剤と
して水分散化する直前にcz’*の低級アルコール類、
及びエチレングリコールモノエチルエーテル、エチレン
グリコールモノイソプロピルエーテル、エチレングリコ
ールモノブチルエーテル、ジエチレングリコール七ツメ
チルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテ
ルの様な各種エーテル類などを使用することができる。
If it is possible to add water to the prepolymer solution to make an aqueous dispersion and then add the diamino compound (C) in a relatively short time, cz can be used as an organic solvent to dilute the prepolymer immediately before water dispersion. '*lower alcohols,
Various ethers such as ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monoisopropyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol 7-methyl ether, and propylene glycol monobutyl ether can also be used.

本発明方法において使用する。前記(C)鎖伸長剤とし
ての適当なジアミノ化合物は、第1級又は第2級ジアミ
ノ化合物であり、例えばエチレンジアミン、プロピレン
ジアミン、ヘキサメチレンジアミン、フェニレンジアミ
ン、トリレンジアミン。
Used in the method of the invention. Suitable diamino compounds as the chain extender (C) are primary or secondary diamino compounds, such as ethylenediamine, propylene diamine, hexamethylene diamine, phenylene diamine, tolylene diamine.

キシリレンジアミン、ジフェニルジアミン、ジアミノジ
フェニルメタン、ジアミノシクロヘキシルメタン、ピペ
ラジン、2−メチルピペラジン、シソホロンジアミンな
どの脂肪族、脂環族及び芳香族ジアミン及びヒドラジン
などが単独でまたは2種以上混合して使用される。
Aliphatic, alicyclic and aromatic diamines such as xylylene diamine, diphenyldiamine, diaminodiphenylmethane, diaminocyclohexylmethane, piperazine, 2-methylpiperazine, cisophoronediamine, hydrazine, etc. are used alone or in a mixture of two or more. be done.

前記(C)ジアミノ化合物のプレポリマーに対する使用
量は、プレポリマーの末端NCO基の1当量に対して0
.7〜1.1当量になる量が好ましい。
The amount of the diamino compound (C) used in the prepolymer is 0 per equivalent of the terminal NCO group of the prepolymer.
.. An amount of 7 to 1.1 equivalents is preferred.

前記(C)ジアミノ化合物の使用量がプレポリマーの末
端NCO基に対して0.7当量よりも少ない場合、得ら
れるポリウレタン水性分散液の保存安定性は悪く、変着
色する上に得られる被膜の強度は低く、好ましくない。
If the amount of the diamino compound (C) used is less than 0.7 equivalent with respect to the terminal NCO group of the prepolymer, the storage stability of the resulting aqueous polyurethane dispersion is poor, and the resulting coating film may change color. The strength is low and undesirable.

逆に1.1当量よりも多くても得られるポリウレタン樹
脂水性分散液の保存安定性は悪く、かつ変着色するため
好ましくない。
On the other hand, if the amount is more than 1.1 equivalent, the resulting aqueous polyurethane resin dispersion has poor storage stability and discoloration, which is not preferable.

プレポリマーを分散化するために使用する水の量は、特
に限定されるものではないが、プレポリマー(有機溶剤
を含む場合にはそれを除いて)の重量割合が水分散化後
、約20〜40%となる様な量であることが一般的に好
ましい。
The amount of water used for dispersing the prepolymer is not particularly limited, but the weight ratio of the prepolymer (excluding organic solvent, if any) is approximately 20 It is generally preferred that the amount be between 40% and 40%.

プレポリマーを水分散化する方法としては、プレポリマ
ーを撹拌しながら水を滴下させて転相乳化させても良い
し、あるいは良く撹拌している水中ヘプレポリマーを滴
下しても良い。プレポリマーのイソシアネート基と水と
の反応をできるだけ少なくするために、プレポリマーに
水を速かに添加して水分散化したり、あるいは各種ホモ
ミキサー、ホモゲナイザー、コロイドミル等による機械
的な剪断力を与えながら水分化する方法は好ましい水分
散化法である。また、水分散化法に際して超音波を使用
する方法も好ましいものである。
As a method for dispersing the prepolymer in water, water may be added dropwise to the prepolymer while stirring to effect phase inversion emulsification, or the prepolymer may be added dropwise to water while being thoroughly stirred. In order to minimize the reaction between the isocyanate groups of the prepolymer and water, it is necessary to quickly add water to the prepolymer to disperse it in water, or to apply mechanical shearing force using various homomixers, homogenizers, colloid mills, etc. A method of hydrating while feeding is a preferred water dispersion method. Furthermore, a method using ultrasonic waves in the water dispersion method is also preferred.

かくして得られた本発明になるポリウレタン水性分散液
は、そのままでも使用することができるが、通常は併用
された各種有機溶剤を除去する目的で、加熱操作、減圧
操作により、水と共に共沸除去する工程を採用するのが
一般的である。
The thus obtained aqueous polyurethane dispersion of the present invention can be used as it is, but usually it is azeotropically removed along with water by heating and depressurization in order to remove the various organic solvents used in combination. It is common to adopt a process.

本発明になるポリウレタン水性分散液は、実質的に非イ
オン性の乳化剤を含有しない高分子量のポリウレタン樹
脂の水性分散液である。この水性分散液は、貯蔵安定性
2機械的安定性に、また他の樹脂、無機及び有機の顔料
、充填剤との併用性にすぐれ、しかも各種被塗物への密
着性にすぐれた性能を有している。従って本発明になる
ポリウレタン水性分散液は、従来の塩タイプのポリウレ
タン系水性分散液では適用することができなかった多く
の用途に供しえる。
The aqueous polyurethane dispersion of the present invention is an aqueous dispersion of a high molecular weight polyurethane resin that does not substantially contain a nonionic emulsifier. This aqueous dispersion has excellent storage stability, mechanical stability, and compatibility with other resins, inorganic and organic pigments, and fillers, as well as excellent adhesion to various coated materials. have. Therefore, the aqueous polyurethane dispersion of the present invention can be used in many applications to which conventional salt-type aqueous polyurethane dispersions cannot be applied.

織物2紙、皮、木材、金属の被覆、ll維及び織物への
含浸(例えば風合加工、帯電防止加工、及び防皺仕上等
)毛皮用のバインダー、接着剤、粘着剤、裏貼り剤(バ
ッキング剤)m疎水化剤、建築工業における弾性化成分
あるいは破(粉)砕防止成分として(例えばコンクリー
ト混合物、及びアスファルト混合物中への添加剤)m各
種塗料用ビヒクル、外部塗料用、家庭用エアゾール塗料
用などに使用することができる。また石炭粉末、木材粉
、ガラスファイバー、アスベスト、紙、プラスチック又
はゴム屑、窯業材料等の結合剤(バインダー)として使
用することができる。更に本発明になるポリウレタン水
性分散液は、弾性フィルム、フォイル、及び糸の製造に
際して軟化剤として、又は布捺染、及び糸工業の助剤と
して、合成樹脂の分散液の添加剤として、サイジング剤
として、皮革仕上げ剤など、広範囲の用途に使用するこ
とができる。
Fabrics 2 Paper, leather, wood, metal coating, impregnation of fibers and fabrics (e.g. texture processing, antistatic processing, wrinkle-proof finishing, etc.) Binders, adhesives, pressure-sensitive adhesives, backing agents for fur ( Backing agent) Hydrophobizing agent, as an elasticizing component or anti-fracture component in the construction industry (e.g. additive in concrete mixtures and asphalt mixtures) Vehicles for various paints, external paints, household aerosols It can be used for paints, etc. It can also be used as a binder for coal powder, wood powder, glass fiber, asbestos, paper, plastic or rubber waste, ceramic materials, etc. Furthermore, the aqueous polyurethane dispersion of the present invention can be used as a softening agent in the production of elastic films, foils, and yarns, as an auxiliary agent in textile printing and yarn industries, as an additive for synthetic resin dispersions, and as a sizing agent. It can be used in a wide range of applications, including as a leather finishing agent.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明を実施例により更に詳しく説明するが、本
発明の技術思想を逸脱しない限り、本発明はこれら実施
例に何等限定されるものではない。
Hereinafter, the present invention will be explained in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples in any way unless it deviates from the technical idea of the present invention.

〈実施例1〉 温度計、撹拌装置、還流冷却管を備えた4ツロフラスコ
に、先ず1,6ヘキサンジオールーネオペンチルグリコ
ールーアジピン酸−ポリエステル(08価102)を5
50部及び分子量4060のポリオキシエチレンモノメ
チルエーテルグリコール(分子式8式% 130℃で脱水を行い、次いで50℃迄冷却して536
部のメチルエチルケトンを加え、十分撹拌混合し。
<Example 1> First, 1,6 hexanediol-neopentyl glycol-adipic acid-polyester (08 valent 102) was added to a 4-tubular flask equipped with a thermometer, a stirrer, and a reflux condenser.
50 parts and polyoxyethylene monomethyl ether glycol with a molecular weight of 4,060 (molecular formula: 8%) Dehydrated at 130°C, then cooled to 50°C to obtain 536
Add 1 part of methyl ethyl ketone and mix thoroughly.

次いで250部の4,4′ −ジフェニルメタンジイソ
シアネートを加え、70℃に加温し、この温度で2時間
反応させて末端NCO基を有するプレポリマー溶液を得
た。反応終了後40℃迄冷却し、次いでホモミキサーで
高速撹拌しながら水1000部を投入しプレポリマーの
水性分散液を調製し、更にピペラジン6水和物95部を
溶解した水溶液218部を約3分を要して滴下する。こ
のようにして得られた白色の乳濁液を減圧下55℃でメ
チルエチルケトンを除去し、水を加えて濃度の調整を行
うと不揮発分40.7%、粘度120cps、 pH7
,1なるポリウレタン水性分散液が得られた。このもの
はガラス板上に透明で光沢のある強靭な弾性塗膜を形成
し、被膜の耐水性、耐酸性、耐アルカリ性はともに極め
てすぐれていた。又得られたポリウレタン水性分散液1
00部に充填剤として水酸化アルミ粉末30部を加え、
ホモミキサーにて混合撹拌したが配合物は極めて安定で
あった。比較のため市販のアニオン型ポリウレタン水性
分散液に水酸化アルミ粉末を加えたところ直ちに塊状の
凝集物が生成した。
Next, 250 parts of 4,4'-diphenylmethane diisocyanate was added, heated to 70°C, and reacted at this temperature for 2 hours to obtain a prepolymer solution having terminal NCO groups. After the reaction was completed, it was cooled to 40°C, and then 1000 parts of water was added while stirring at high speed with a homomixer to prepare an aqueous dispersion of the prepolymer. It takes several minutes to drip. Methyl ethyl ketone was removed from the white emulsion thus obtained at 55°C under reduced pressure, and water was added to adjust the concentration, resulting in a non-volatile content of 40.7%, a viscosity of 120 cps, and a pH of 7.
, 1 was obtained. This product formed a transparent, glossy, tough, elastic coating on a glass plate, and the coating had excellent water resistance, acid resistance, and alkali resistance. Also obtained polyurethane aqueous dispersion 1
Add 30 parts of aluminum hydroxide powder as a filler to 00 parts,
The mixture was mixed and stirred using a homomixer, but the mixture was extremely stable. For comparison, when aluminum hydroxide powder was added to a commercially available aqueous anionic polyurethane dispersion, lump-like aggregates were immediately formed.

〈実施例2〉 実施例1と同様な装置に分子量605のポリオキシプロ
ピレングリコールを302部を加え、減圧下120〜1
30℃で脱水を行い、60℃迄冷却し、メチルエメチル
ケトン372部加えた後、トリレンジイソシアネート(
2,4/2.6異性体比=80/20) 175部を加
え、80℃にて2時間保持する6次いでHO−(X)。
<Example 2> Add 302 parts of polyoxypropylene glycol with a molecular weight of 605 to the same apparatus as in Example 1, and add 302 parts of polyoxypropylene glycol with a molecular weight of 605 to 120 to 1
After dehydrating at 30°C, cooling to 60°C, and adding 372 parts of methyl ethyl ketone, tolylene diisocyanate (
2,4/2.6 isomer ratio = 80/20) 175 parts were added and held at 80°C for 2 hours. 6 Then HO-(X).

−(Y)n  C4Hsであられされるエチレンオキシ
ド−プロピレンオキシドランダムポリマー(ポリオキシ
エチレン部分の分子量800G 、ポリオキシエチレン
/ポリオキシアルキレン=80%)を50部、及び1.
4ブタンジオ一ル9部を加え、80℃にて3時間反応を
行い末端NCO基を有するプレポリマー溶液を得た0反
応終了後40℃迄冷却し、イソプロピルアルコール20
0部を速やかに加え1次いで水6oo部を約5分間滴下
するとプレポリマーの乳白色分散液が得られる。得られ
たプレポリマーの乳白色分散液にエチレンジアミン24
部を溶解した水溶液154部を滴下する。次いで50℃
にて減圧下でメチルエチルケトンとイソプロピルアルコ
ールを留去すると不揮発分47.3%の乳白色のポリウ
レタン水性分散液が得られた。このものは、ガラス板上
に透明で光沢のある、強靭な弾性塗膜を形成し。
-(Y)n 50 parts of an ethylene oxide-propylene oxide random polymer (polyoxyethylene moiety molecular weight 800G, polyoxyethylene/polyoxyalkylene = 80%) prepared by C4Hs, and 1.
After adding 9 parts of 4-butanediol and reacting at 80°C for 3 hours to obtain a prepolymer solution having terminal NCO groups, the solution was cooled to 40°C, and 20 parts of isopropyl alcohol was added.
0 parts were quickly added and then 60 parts of water were added dropwise over about 5 minutes to obtain a milky white dispersion of the prepolymer. Ethylenediamine 24 was added to the resulting milky white dispersion of the prepolymer.
154 parts of an aqueous solution in which 1 part was dissolved was added dropwise. Then 50℃
Methyl ethyl ketone and isopropyl alcohol were distilled off under reduced pressure to obtain a milky white aqueous polyurethane dispersion with a non-volatile content of 47.3%. This product forms a transparent, glossy, tough, elastic coating on glass plates.

被膜の耐水性、耐酸性、耐アルカリ性はともに極めてす
ぐれていた。又得られたポリウレタン水性分散液100
部に充填剤として水酸化アルミ粉末20部を加え、ホモ
ミキサーにて混合撹拌したが配合物は極めて安定であっ
た。比較のために市販のアニオン型ポリウレタン水性分
散液に水酸化アルミ粉末を加えたところ、直ちに塊状の
i集物が生成した。
The coating had excellent water resistance, acid resistance, and alkali resistance. Also obtained polyurethane aqueous dispersion 100
20 parts of aluminum hydroxide powder was added as a filler to the mixture, and the mixture was mixed and stirred using a homomixer, but the mixture was extremely stable. For comparison, when aluminum hydroxide powder was added to a commercially available aqueous anionic polyurethane dispersion, lumpy aggregates were immediately formed.

〈実施例3〉 実施例1と同様な装置に分子量1000のポリオキポリ
オキシエチレン−ポリオキシプロピレンブロックポリマ
ー(ポリオキシエチレン部分の分子量6500 、ポリ
オキシエチレン/ポリオキシアルキレン=75%)を2
3部を加え、120℃減圧下脱水を行い、次いでイソホ
ロンジイソシアネート200部を加える。100℃にて
4時間反応させ1次いでトリメチロールプロパン1.0
部、ジメチロールプロピオン酸20.1部加え、更に同
温度で2時間反応を行い60℃迄冷却し、アセトン40
0部を加えて末端−NCO基を有するプレポリマーの溶
液を得た。
<Example 3> In the same apparatus as in Example 1, two polyoxypolyoxyethylene-polyoxypropylene block polymers with a molecular weight of 1000 (molecular weight of the polyoxyethylene portion 6500, polyoxyethylene/polyoxyalkylene = 75%) were added.
3 parts of the mixture were added, dehydration was performed under reduced pressure at 120°C, and then 200 parts of isophorone diisocyanate was added. React at 100°C for 4 hours, then add 1.0% trimethylolpropane.
1 part and 20.1 parts of dimethylolpropionic acid were added, and the reaction was further carried out at the same temperature for 2 hours, cooled to 60°C, and 40 parts of acetone was added.
0 parts were added to obtain a solution of a prepolymer having terminal -NCO groups.

得られたプレポリマー溶液を室温迄冷却しエチレングリ
コールモノブチルエーテルの130部を一挙に加え溶解
させた後、直ちに水800部加え、粗乳化液をつくりコ
ロイドミルを通してプレポリマーの水性分散液を作成し
た。次いで2−メチルピペラジン50部を溶解した水1
45部を加えた後減圧にて脱アセトンを行うことにより
ポリウレタン水性分散液を調製した。
The obtained prepolymer solution was cooled to room temperature, 130 parts of ethylene glycol monobutyl ether was added all at once and dissolved, and then 800 parts of water was immediately added to make a rough emulsion, which was then passed through a colloid mill to create an aqueous dispersion of the prepolymer. . Next, 1 part of water in which 50 parts of 2-methylpiperazine was dissolved was added.
An aqueous polyurethane dispersion was prepared by adding 45 parts and deacetonizing under reduced pressure.

得られたポリウレタン水性分散液は、不揮発分48.5
.粘度180cpsであり、ガラス板上に透明で光沢の
ある弾性塗膜を形成し、被膜の耐水性、耐薬品性はとも
に極めてすぐれていた。又得られたポリウレタン水性分
散液はアニオン性アクリルエマルジョン及びカチオン性
アクリルエマルジョンのいづれに対してもすぐれた相溶
性を示した。比較のために市販の7ニオン性ポリウレタ
ン水性分散液について調べたが、このものはアニオン性
アクリルエマルジョンに対する相溶性においては良好で
あったが、カチオン性アクリルエマルジョンに対しては
直ちに塊状物を生成した。
The resulting aqueous polyurethane dispersion had a nonvolatile content of 48.5
.. It had a viscosity of 180 cps and formed a transparent, glossy, elastic coating film on a glass plate, and the coating had extremely excellent water resistance and chemical resistance. Furthermore, the obtained aqueous polyurethane dispersion exhibited excellent compatibility with both anionic acrylic emulsions and cationic acrylic emulsions. For comparison, a commercially available 7-ionic polyurethane aqueous dispersion was investigated, and although it had good compatibility with anionic acrylic emulsions, it immediately formed lumps with cationic acrylic emulsions. .

〈実施例4〉 実施例1と同様な装置に1.6ヘキサンジオールーアジ
ピン酸−ポリエステル(O)1価116)を483部、
  Ho−(x)m−(y)n−CH3であられされる
エチレンオキシド−ブチレンオキシドランダムポリマー
(ポリオキシエチレン部分の分子量3100.ポリオキ
シエチレン/ポリオキシアルキレン=85%)を38部
加え、減圧下120℃〜130℃で脱水を行い次いで1
00℃迄冷却し1,6ヘキサメチレンジイソシアネ一ト
210部を加え、同温度で3時間反応させる。
<Example 4> In the same apparatus as in Example 1, 483 parts of 1.6 hexanediol-adipic acid-polyester (O) monovalent 116) was added.
38 parts of ethylene oxide-butylene oxide random polymer (molecular weight of polyoxyethylene part: 3100, polyoxyethylene/polyoxyalkylene = 85%) prepared by Ho-(x)m-(y)n-CH3 was added, and the mixture was heated under reduced pressure. Dehydration is carried out at 120°C to 130°C, and then 1
Cool to 00°C, add 210 parts of 1,6 hexamethylene diisocyanate, and react at the same temperature for 3 hours.

次いで80℃迄冷却しメチルエチルケトン400部加え
均一溶液とした後、トリメチロールプロパン9部及び1
,4ブタンジオール13.5部を加え同温度で3時間反
応させ末端−NCO基を有するプレポリマーの溶液を得
た。得られたプレポリマー溶液を室温迄冷却しイソプロ
ピルアルコールの100部を一挙に加え、溶解させた後
、水758部を加え粗乳化させた後、ホモミキサーを通
して、プレポリマーの水性分散液を作成した。次いでピ
ペラジン6水和物95部を溶解した水150部を滴下し
、ポリウレタン水性分散液を調製した。得られたポリウ
レタン水分散液を減圧下55℃にて脱溶剤を行うことに
より不揮発分48.6%、粘度220cpsのポリウレ
タン水性分散液が得られた。
Next, it was cooled to 80°C, 400 parts of methyl ethyl ketone was added to make a homogeneous solution, and then 9 parts of trimethylolpropane and 1
, 4-butanediol were added thereto, and the mixture was reacted at the same temperature for 3 hours to obtain a solution of a prepolymer having terminal -NCO groups. The obtained prepolymer solution was cooled to room temperature, 100 parts of isopropyl alcohol was added at once to dissolve it, and then 758 parts of water was added to roughly emulsify it, and then passed through a homomixer to create an aqueous dispersion of the prepolymer. . Next, 150 parts of water in which 95 parts of piperazine hexahydrate was dissolved was added dropwise to prepare an aqueous polyurethane dispersion. The obtained aqueous polyurethane dispersion was subjected to solvent removal under reduced pressure at 55°C to obtain an aqueous polyurethane dispersion having a non-volatile content of 48.6% and a viscosity of 220 cps.

得られたポリウレタン水性分散液はガラス板上に透明で
光沢のある弾性塗膜を形成し、被膜の耐水性、耐薬品性
はともに極めてすぐれていた。
The resulting aqueous polyurethane dispersion formed a transparent, glossy, elastic coating film on a glass plate, and the coating had extremely excellent water resistance and chemical resistance.

〈比較例1〉 実施例1においてポリオキシエチレンモノメチルエーテ
ルグリコール(分テ式HO−(CH,C1,0)n−C
H,)の分子量が2030を用いた以外は全く同様な方
法で、末端NCO基を有するプレポリマー溶液を得た1
反応終了後40℃迄冷却し、次いでホモミキサーで高速
撹拌しながら水1000部を投入しプレポリマーの水性
分散液を調製し、更にピペラジン6水和物95部を溶解
した水溶液218部を約3分間を要して滴下したところ
、直ちに白色塊状物が析出した。
<Comparative Example 1> In Example 1, polyoxyethylene monomethyl ether glycol (partial formula HO-(CH,C1,0)n-C
A prepolymer solution having a terminal NCO group was obtained in exactly the same manner except that the molecular weight of H,) was 2030.
After the reaction was completed, it was cooled to 40°C, and then 1000 parts of water was added while stirring at high speed with a homomixer to prepare an aqueous dispersion of the prepolymer. When the mixture was added dropwise over a period of several minutes, white lumps were immediately deposited.

く比較例2〉 実施例1においてHO−(X)−(Y)n  CH3で
表わされるエチレンオキシド−プロピレンオキシドブロ
ックコポリマー(ポリオキシエチレン部分の分子量31
00.ポリオキシエチレン/ポリオキシアルキレン=5
0%)を用いた以外は全く同様な方法で、末端NCO基
を有するプレポリマー溶液を得た。反応終了後イソプロ
ピルアルコール200部を速やかに加え、次いで水60
0部を約5分間滴下するとプレポリマーの白色の粗分散
液が得られる。
Comparative Example 2> In Example 1, the ethylene oxide-propylene oxide block copolymer represented by HO-(X)-(Y)n CH3 (the molecular weight of the polyoxyethylene part was 31
00. Polyoxyethylene/polyoxyalkylene = 5
A prepolymer solution having terminal NCO groups was obtained in exactly the same manner except that 0%) was used. After the reaction is complete, 200 parts of isopropyl alcohol is immediately added, followed by 60 parts of water.
When 0 part is added dropwise over about 5 minutes, a white coarse dispersion of the prepolymer is obtained.

このようにして得られた粗分散液にエチレンジアミン2
4部を溶解した水溶液154部を滴下すると、直ちに白
色の塊状物が生成した。
Ethylenediamine 2 was added to the crude dispersion thus obtained.
When 154 parts of an aqueous solution containing 4 parts of the solution was added dropwise, a white lump was immediately formed.

〈比較例3〉 実施例1と同様な装置にアジピン酸−1,6ヘキサンジ
オールーポリエステル(08価56) 1001部を減
圧下120〜130℃で脱水を行い、次いでトリレンジ
イソシアネート、(2,4/2.6異性体比= 80/
20)を171.5部を加え、80℃にて2時間反応を
行う。
<Comparative Example 3> In the same apparatus as in Example 1, 1001 parts of adipic acid-1,6 hexanediol-polyester (08 value 56) was dehydrated at 120 to 130°C under reduced pressure, and then tolylene diisocyanate, (2, 4/2.6 isomer ratio = 80/
171.5 parts of 20) were added, and the reaction was carried out at 80°C for 2 hours.

次いでアセトン840部を加え希釈した後、ジメチロー
ルプロピオン酸20.1部を加え60℃にて4時間反応
を継続すると末端NCO基を有し、且つカルボキシル基
を側鎖に有するプレポリマーの溶液が得られた。
Next, 840 parts of acetone was added for dilution, and then 20.1 parts of dimethylolpropionic acid was added and the reaction was continued at 60°C for 4 hours to form a solution of a prepolymer having terminal NCO groups and carboxyl groups in the side chains. Obtained.

この溶液をトリエチルアミン10部、ピペラジン6水和
物19.4部を溶解した水2070部をに流し込むと、
乳白色のアニオン型ポリウレタン水性分散液が得られた
。このものはガラス板上に光沢のある透明な被膜を形成
するが、被膜の耐アルカリ性は著しく劣り、 3%N 
a OH水溶液に被膜を浸漬すると短時間で著しく膨潤
した6又水酸化アルミ粉末を前記ポリウレタン水分散液
に対して30PHR加えたところ、直ちに塊状の凝集物
が発生した。
When this solution was poured into 2070 parts of water in which 10 parts of triethylamine and 19.4 parts of piperazine hexahydrate were dissolved,
A milky white aqueous anionic polyurethane dispersion was obtained. This product forms a glossy transparent film on the glass plate, but the alkali resistance of the film is extremely poor, and 3%N
a) When 30 PHR of hexagonal aluminum hydroxide powder, which swelled significantly in a short period of time when the film was immersed in an OH aqueous solution, was added to the polyurethane aqueous dispersion, lump-like aggregates were immediately generated.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上詳述したように、本発明により貯蔵安定性。 As detailed above, the present invention improves storage stability.

機械的安定性に、また他の樹脂、無機及び有機の顔料、
充填剤との併用性に優れ、かつ各種被塗物への密着性に
優れたポリウレタン水性分散液が提供される。したがっ
て本発明になるポリウレタン水性分散液は、従来の塩タ
イプのポリウレタン水性分散液では適用することができ
なかった各種、広範囲の用途に使用することができる。
mechanical stability, and also other resins, inorganic and organic pigments,
Provided is an aqueous polyurethane dispersion that is highly compatible with fillers and has excellent adhesion to various coated objects. Therefore, the aqueous polyurethane dispersion of the present invention can be used in a wide variety of applications to which conventional salt-type aqueous polyurethane dispersions cannot be applied.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、(A)分子中に少なくとも2個のイソシアネート基
と反応性の活性水素原子を有し、且つ平均分子量300
〜20000の活性水素含有化合物と、(B)有機ポリ
イソシアネート化合物とを反応させて末端がNCO基の
プレポリマーを調製し、次いで前記プレポリマーを水中
へ分散し、更に水中において(C)ジアミノ化合物で鎖
伸長し、所望により脱溶剤を行なってポリウレタン水性
分散液を製造する方法において、前記プレポリマーの調
製の際に、(D)一般式HO−(X)_m−(Y)_n
−R_1[但し、式中のR_1はC_1_〜_2_0な
るアルキル基を、X及びYは同一であっても異なってい
ても良く、必須のオキシエチレン単位と該オキシエチレ
ン単位、オキシプロピレン単位又はオキシブチレン単位
のいづれか一つの単位の組み合せを、m、nは繰り返し
単位の数を示す。そして、前記オキシエチレン単位の分
子量の総和が2500〜15000であり、且つ該オキ
シエチレン単位の総重量が全オキシアルキレンの60重
量%以上である。]で示される化合物を、(A)、(B
)、及び(C)から得られるポリウレタン物質固形分1
00部に対して1〜30部の割合で反応させることを特
徴とするポリウレタン水性分散液の製造方法。 2、ポリウレタンプレポリマーに水を加えて水性分散化
するに際して、水と容易に混和しうる有機溶剤を共存さ
せることを特徴とする特許請求範囲第1項記載のポリウ
レタン水性分散液の製造方法。 3、ポリウレタンプレポリマーに水を加えて水性分散化
するに際して、機械的剪断力を作用させることを特徴と
する特許請求範囲第1項、または第2項記載のポリウレ
タン水性分散液の製造方法。 4、ポリウレタンプレポリマーに水を加えて水性分散化
するに際して、超音波を作用させることを特徴とする特
許請求の範囲第1項、または第2項記載のポリウレタン
水性分散液の製造方法。
[Claims] 1. (A) has at least two active hydrogen atoms reactive with isocyanate groups in the molecule, and has an average molecular weight of 300
~20,000 active hydrogen-containing compound and (B) an organic polyisocyanate compound are reacted to prepare a prepolymer having an NCO group at the end, and then the prepolymer is dispersed in water, and further in water, (C) a diamino compound is prepared. In the method for producing an aqueous polyurethane dispersion by chain elongation and optionally removing the solvent, when preparing the prepolymer, (D) general formula HO-(X)_m-(Y)_n
-R_1 [However, R_1 in the formula represents an alkyl group of C_1_ to _2_0, X and Y may be the same or different, and the essential oxyethylene unit and the oxyethylene unit, oxypropylene unit, or oxybutylene In the combination of any one unit, m and n indicate the number of repeating units. The total molecular weight of the oxyethylene units is 2,500 to 15,000, and the total weight of the oxyethylene units is 60% by weight or more of the total oxyalkylene. ], (A), (B
), and polyurethane material solid content obtained from (C) 1
A method for producing an aqueous polyurethane dispersion, characterized in that the reaction is carried out at a ratio of 1 to 30 parts per 100 parts. 2. The method for producing an aqueous polyurethane dispersion according to claim 1, which comprises coexisting an organic solvent that is easily miscible with water when adding water to the polyurethane prepolymer to form an aqueous dispersion. 3. The method for producing an aqueous polyurethane dispersion according to claim 1 or 2, which comprises applying mechanical shearing force when adding water to the polyurethane prepolymer to form an aqueous dispersion. 4. The method for producing an aqueous polyurethane dispersion according to claim 1 or 2, wherein ultrasonic waves are applied when water is added to the polyurethane prepolymer to form an aqueous dispersion.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63241018A (en) * 1986-12-05 1988-10-06 ブエク ‐ヘミー・ゲゼールシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツンク Adduct for dispersant or dispersion stabilizer, its production and use and solid substance coated therewith
JPH01210469A (en) * 1988-02-17 1989-08-24 Dainippon Ink & Chem Inc Coating resin and coating resin composition containing same
JP2013505305A (en) * 2009-09-17 2013-02-14 バイエル・マテリアルサイエンス・アクチェンゲゼルシャフト Hydrophilic polyurethane urea dispersion

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JPH01210469A (en) * 1988-02-17 1989-08-24 Dainippon Ink & Chem Inc Coating resin and coating resin composition containing same
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