JPS6315816A - Production of aqueous dispersion of modified polyurethane - Google Patents
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Landscapes
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Abstract
Description
[産業−1−の利用分!)1
本発明はポリウレタンをベースとした安定な水分散液の
新しい変F: Jj ?)、に関するものであり、特に
良好な皮膜形成能を有し、かつ優れた機械的強度、耐水
性、耐溶剤性、耐熱性、各種基材に対する密着性を有す
る変に1ポリウレタン水分散液の製造方法に関する。
[従来の技術]
近年、公害、環境7り染等の観点から、従来の有機溶剤
系樹脂にかわって、水系4!I lll″Iに対する関
心が高まってきているが、その中でも水系ポリウレタン
樹脂はその優れた機械的f’l賀から、例えば、特公昭
49−1[11301号公tll1.1¥開閉47−1
19.38り公報あるいは繊維、■、4[11(+97
5)に挙げられる様な人工皮革、繊維用処理剤としての
用途の他に、塩ビ基材あるいはガラス出接、ti剤とし
て11ノ広い分野で使用されてきた。
しかしながら、かかるポリウレタン水分散液は水に安定
に分散さゼるためにポリウレタン中に例えばカルボキシ
ル)、’: ’S−の親水+1ノ、(が多く導入されて
いる。このため、かかるポリウレタン水分散液から得ら
れる乾燥皮膜は、特に耐水に1、耐溶剤性、耐熱性等の
ml久件のほか1強靭性、接R性等が不足しており、実
用レベルの諸物f1を中き出すために、一般にメラミン
樹脂、エポキシ樹脂、アシリジン化合物等の架橋剤を配
合して実用に供される。
[発明、が解、決しようとする問題点]しかし、従来、
4−記架橋剤、および必要に応じ゛て架橋促進用の触媒
を配合して使用する場合には、架橋剤が経詩的に反応し
て配合液の粘度が上昇し、最終的にゲル化するため、可
使時間(ポットライフ)が制限されるという制約がある
。また、前記架橋剤を含む配合液を用いて加工して乾燥
した後、通常は架橋剤とポリウレタン樹脂の架橋反応を
完結させるために熱処理を施す必要があり、この様に架
橋剤を配合して使用する場合には、ポットライフ、熱処
理等の使用上の制約が多く、用途が限定されるという問
題があった。
[問題点を解決するための手段]
かかる観点から本発明者らはL記欠点を克服し、かつ、
前記架橋剤を配合して加工した場合と同等の皮膜物性を
有する変性ポリウレタン水分散液の製造方法につき鋭、
α研究した結果、水性媒体中でポリウレタン中のカルボ
キシル基の当量以下のポリエポキシ化合物あるいはボリ
アシリジン化合物とポリウレタン水分散1tkとを反応
させることにより、ゲル化することなく、安定でかつ皮
1模形成性、皮膜諸物性に惧れる変性ポリウレタン水分
散液が得られることを見い出し本発明を完成するに到っ
た。
すなわち本発明はカルボキシル基含有ポリウレタン水分
散液(A)を、分子内に少なくとも2装置1−のオキシ
ラン環またはアジリジン環を有するポリエポキシ化合物
あるいはポリアジリジン化合物(B)で変性するに際し
、前記力ルポキシルノ、(含有ポリウレタン水分散液(
^)中に含まれるカルボキシル基の当fil−以下のポ
リエポキシ化合物あるいはボリアシリジン化合物(8)
を使用することを特徴とする変性ポリウレタン水分散液
の製造方法を提供するものである。
未発IJ1に用いられるポリウレタン水分散液は固形分
含J、lが&/ましく l;i 5−00φ、111%
、よりII(ましくはlO〜50東I11第111%(
ま1.〈は乳化剤を含まない自己分散型の水分散液であ
り、かつポリウレタン′け格に結合したカルボキシル基
を有するポリウレタン水分散液である。
本発明に用いられるポリウレタン水分散液として適当で
ある自己分散型ポリウレタン水分散液とは、ポリエステ
ルポリオール、ポリエーテルポリオール等のポリオール
と芳香族又は脂肪、脂環族ジイソシアネート及び必要に
応じて鎖伸長剤から得られるポリウレタン樹脂を乳化剤
を使用することなく水中に安定に分散もしくは溶解せし
めたものをいう。分散もしくは溶解の方法としては次の
様な方法が公知である。
(1)ポリウレタンポリマーの側鎖又は末端にスルホス
(、カルボキシル基等のイオン性基を導入することによ
り親木性を付与し自己乳化により水中に分散又は溶解す
る方法。
(2)ポリウレタンの主原料のポリオールの−、部にポ
リエチレングリコールの如き水溶性ポリオールを使用し
て親木性ポリウレタン樹脂゛とし水中に分散又は溶解す
る方法・。
未発り1に使用される自己分散型ポリウレタンポリマー
は、前述の分散又は濱解方状のrp一方法に限定するも
のでなく各々の力V、によって得られた混合物も使用で
きる。
ポリウレタン樹脂にカルボキシル基を導入する方法とし
ては従来公知のいかなる方法でもよく、例えば
(0一般式 110C1b −C−C1b Oll
・・・(1)000+1
E式中Rは1〜3個の炭素原r−を有するアルキル基を
示す]
で表わされる化合物をポリエステルを合成する際にグリ
コール成分として共利合してfIIられるペンダント力
ルポキシルノ、(含有ポリエステルポリオールを使用す
る方法、あるいは
■鎖伸長剤として、前記一般式(I)で代表されるペン
ダント力ルポキシルノ、(含有鎖伸長剤を使用する方法
等が挙げられ、かかる一般式(I)で表わされる化合物
としては2,2−ジメチロールプロピオ゛ン酸、2,2
−ジメチロール酪酸、2.2−ジメチロール−I苧酸等
が挙(ずられる。
又、1−記以外のカルボキシル基の導入方法としては、
特公昭52−3438 c′F公報(2個のカルボキシ
ル基含有芳香族ジアミンを鎖伸長剤として使用する方法
)、特1用閉57−185420号公報(ポリヒドロキ
シ化合物とジカルボン酸無水物とからの半エステルを鎖
伸長剤として使用する方〃:)、特公昭53−7479
号公報(インシアネート末端プレポリマーに過剰のポリ
アルキレンポリアミンを反応させてポリウレタンウレア
ポリアミンとした後、無水トリメリット酸を付加させる
方法)、特公昭52−4067がJ公報(多価アルコー
ルと多塩基酸から高酸価のポリエステル中間体を合成し
、ヒドロキシルノ。(の′I刊以ドのポリイソシアネー
トと反応させる方法)等が挙げられる。
この様にしてtiすられるポリウレタン水分散液中に含
まれるカルホキシルノ、(の含有には、ポリエポキシ化
合物あるいはポリアジリジン化合物との反応により、水
分散液の安定性、皮膜形成性を維持しながら架橋効果を
発現させうるのに必要な範囲にあるのが好ましく、ポリ
ウレタン樹tiltに対して0.5〜20 屯&j%(
固形分比)が好ましい。また、かかるカルボキシル基な
中和する為に用いられる用人(とじては、アン士ニア、
h JWkアミン類、アルカリ金属またはアルカリ土類
金属の木酪化物等が挙げられる。
又、カルホキシルJ、(fit独だtiでなく更にスル
ホ基、ポリエチレン′A−1−リ−イ1ξ〕、(の導入
により自己乳化性にする)J′/J、どしては従来公知
のいがなる方法でも良く、例えばエチレンジアミン−2
−エタンスルホン酸、2−才−ヘ−シエタンスルホン酸
、フェノールスルポン酸、スルホ安息香酸、1.3−フ
ェニレンジアミン−4,6−ジスルホン酸、4.6−ジ
アミツヘンセンー1,3−ジスルホン酸、2.4−ジア
ミノトルエン−5−スルホン酸等およびこれらスルホン
酸含イ1化合物のJl! 、1?びに誘導体;分(−j
i130 Q〜10,000のポリエチレングリコール
、エチレンオキサイト/プロピレンオキサイド共重合体
およびこれらポリオギシアルキレングリコールのモノア
ル−1ルエーテル等をウレタン化反応の際に他の原料と
共に共重合する方法、および1−記スルホ基、ポリエチ
レンオキサイド基含有化合物を共重合して得られるポリ
エステルポリオール等をポリオールのlJ&分として使
用する方法等が挙げられ、前記カルボキシル基の導入方
法とあわせて用いることができる。
かかるスルホ基、ポリエチレンオキサイド基の含有t4
は、ポリエポキシ化合物あるいはポリアジリジン化合物
との反応中および反応後の水分散液の安定性、皮膜形成
性を保持するのに必要な範囲にあるのが好ましく、ポリ
ウレタン樹脂に対してそれぞれ固形分比で0.01〜5
重量%、0.1〜20重情%が好ましい。
本発明のポリウレタン水分散液の製造において用いられ
るポリオールは分子量200〜to、ooo、好ましく
は300〜5000のものが好ましく、従来公知のポリ
エステル、ポリエーテルのほかポリカーボネート、ポリ
エステルアミド、ポリアセタール、ポリチオエーテル、
ポリブタジェングリコール等が挙げられる。
ポリエステルとしてはエチレングリコール、プロピレン
グリコール、1.3−プロパンジオール、1.4−ブタ
ンジオール、1,5−ベンタンジオール、l、B−ヘキ
ザンシオール、ネオペンチルグリコール、ジエチレング
リコール、トリエチレングリコール、テトラエナI/ン
グリコール、ポリエチレングリコール(分子1,130
0〜C1QOQ) 、 シフロヒレングリコール、トリ
プロピレングリコール、1.4−シクロヘキザンジオー
ル、l、4−シクロヘキサンジメタツール、ビスフェノ
ールA、ハイドロキノン及びそれらのアルキ1/ンオキ
シド伺加体等のグリコール成分とコハク酸、アジピン酸
、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカンジカルボン酸、
無水マレイン酸、フマル酸、1,3−シクロペソタンジ
カルポン酸、1,4−シグロヘキサンジカルポン酸、テ
レフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、1.4−ナフタ
レンジカルボン酸、2.5−ナフタレンジカルボンM、
2.B−ナフタレンジカルボン酸、ナフタル酸、ヒフ−
1ニルジカルボン酸、1.2−ヒス(フェノ−1シ)エ
タン−p、ρ′−ジカルポン酸およびこれらジカルボン
酸の無水物あるいはエステル形成性誘導体:p−ヒドロ
キシ安息香酸、p−(2−ヒドロキシエトキシ)安息香
酸およびこれらのヒドロキシカルボン酸のエステル形成
性誘導体等の酸成分とから脱水縮合反応によって得られ
るポリエステルのはかε−カプロラクトン等の環状エス
テル化合物の開環重合反応によって得られるポリエステ
ルおよびこれらの共重合ポリエステルが挙げられる。
ポリエーテルとしては、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、グリ
セリン、ソルビトール、蔗糖、アコニット酸、トリメリ
ット酸、ヘミメリット酸、燐酸、エチレンジアミン、プ
ロピレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリイソプ
ロパツールアミン、ピロガロール、ジヒドロキシ安息香
酸、ヒドロキシ安息香酸、1.2.3−プロパンI・リ
チオールなどの如き活性水素原子を少なくとも2個有す
る化合物の1種または2挿具」二を開始剤としてエチレ
ンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサ
イド、スチレンオキサイド、エピクロルヒドリン、テト
ラヒドロフラン、シクロヘキシレンなどの千ツマ−の1
種または2挿具1−を常V、にょリイ・1加屯合したも
のが挙げられる。
上記ポリオールと」(に使用される鎖伸長剤としては、
例えば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、1.4−ブタンジオール、ヘキサ
メチレングリコール、ネオペンチルグリコール等の如き
グリコール類;エチレンジアミン、プロピレンジアミン
、ヘキサメチレンジアミン、フェニレンシアミン、トリ
レンジアミン、ジフェニルシアミン、ジアミノジフェニ
ルメタン、ジアミノシクロヘギシルメタン、ピペラジン
、インホロンジアミン19・の如きジアミン類;及びヒ
ドラジン等が挙げられる。
本発明のポリウ1/タン木分散液の製造において使用さ
れるポリイソシアネート化合物としては、例えば2.4
−トリレンジイソシアネート、2.6−トリレンジイソ
シアネート、m−フェニレンジイソシアネート、p−フ
ェニ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、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、キシリレンジイソ
シアネート、リジンジイソシアネート、インホロンジイ
ソシアネート、トリメチルへキサメチレンジイソシアネ
ート、1.4−シクロキヘキシレンジインシアネート、
4.4′−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、
3,3′−ジメチル−4,4′−ビフェニレンジイソシ
アネート、3.3′−ジメトキシ−4,4′−ビフェこ
レンジイソシアネート、 3.3’−ジクロロ−4,4
′−ビフェニレンジイソシアネート、1,5−ナフタレ
ンジイソシアネート、1.5−テトラヒドロナフタレン
ジイソシアネート等が挙げられる。
本発明において用いられる分子内に少くとも2情景−1
−のオキシラン環を有するポリエポキシ化合物としては
、例えば構造式[I] :
で表わされるエピクロルヒドリン・ビスフェノールA5
エポキシ樹1ni 、構造式[11]:%式%]
で表わされる鎖状エポキシ樹脂、構造式[I[[]・・
・ [II[]
で表わされるノボラックJ(Ijエポキシ樹脂、構造式
[■] :
で表わされる難燃型エポキシ樹脂、構造式[V]:
で代表されるようなJq状脂肋放二[ボキシ樹脂、ダイ
マー酸系ジグリシジルエステル等及びこれらの有機溶剤
溶液が挙げられる。また、1−記ボリエボキシ化合物に
ノニオン系、−7ニオン系乳化剤を加えて水中に乳化分
散したエポキシ樹脂エマルシコンあるいはエチ1/ンク
リコール、ジエチレングリコール、I・リエチ1/ング
リコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコ
ール、ジプロピレングリコール、ポリプロピレングリコ
ール、グリセリン、トリメチロールエタン、I・リスチ
ロールプロパン、ジグリシジル、3−メチルペンタント
リオール、ポリグリセリン、ソルビトール、グリセリン
エチレンオキサイド”伺加物等のポリヒドロキシ化合物
のポリグリシジルエーテル;コ/\り酸、アジピン酸、
テレフタル酸等のジカルボン酸のジグリシジルエステル
等の水溶性エポキシ樹脂が挙げられる。これらのうちで
本発明の製造方法において好適なのは液状もしくはエマ
ルジョンタイプのポリエポキシ化合物である。
本発明において用いられる分子−内に少くとも2情景1
−のアジリジン環を有するポリアジリジン化合物として
は、例えば2,4.8− )リス(1′−アジリジニル
)−1,3,5−トリアジン、ω−アジリジニルプロピ
オン酸−2,2−ジヒドロキシメチル−ブタノールトリ
エステル、2,4.8− )リス(2−メチル−1−ア
ジリジニル) −1,3,5−)リアジン、 2,4.
6−)リス(2−エチル−1−アジリジニル) −1,
3,5−1=リアジン、4.4′−ビス(エチレンイミ
ノカルボニルアミノ
ン、ビス(2−エチル−1−アジリジニル)ベンゼン−
1.3−ジカルボン酸アミド、トリス(2−エチル−1
−アジリジニル)ベンゼン−1.3.5 −トリカルボ
ン酸アミド、ビス(2−エチル−1−アジリジニル)セ
バシン酸アミド、1.8−ビス(エチレンイミノカルボ
ニルアミノ)ヘキサン、2、4−ジエチレンウレイドト
ルエン、1.1′−カルボニル−ビス−エチレンイミン
、ポリメチレンービスーエチレンユリア(C7〜C4)
、 N,N’−ビス(4.8−ジエチレンイミノ−1
,3.5−トリアジン−2−イル)−へキサメチレンジ
アミン等が挙げられる。
本発明におけるポリエポキシ化合物あるいはポリアジリ
ジン化合物の使用品は、これらの化合物中のエボキシス
(またはアジリジニル基1(の11i″がポリウレタン
水分散液中に含まれるカルボキシル基,(の”l m以
下、すなわち[エボtシ基あるいはアジリジニル基(]
/カルボキシル基≦l(当j.j. It )を満足す
る範囲内であることが必要であり、好ましくは0.01
〜l(当1+!: IL’ )である。エポキシ基ある
いはアジリジニル基のカルボキシル基に対する割合が0
.Ol当量比未満で[Industry-1- usage! )1 The present invention is a new modification of stable aqueous dispersions based on polyurethane. ), which has a particularly good film-forming ability, as well as excellent mechanical strength, water resistance, solvent resistance, heat resistance, and adhesion to various substrates. Regarding the manufacturing method. [Prior Art] In recent years, water-based resins have been used instead of conventional organic solvent-based resins from the viewpoint of pollution and environmental issues. There has been increasing interest in water-based polyurethane resins due to their excellent mechanical properties.
19.38 publication or fiber, ■, 4 [11 (+97
In addition to its use as a treatment agent for artificial leather and fibers as mentioned in 5), it has been used in 11 wide fields as a vinyl chloride base material, glass welding agent, and Ti agent. However, in order for such polyurethane aqueous dispersions to be stably dispersed in water, a large amount of, for example, carboxyl), ':'S-hydrophilicity + 1 no, () is introduced into the polyurethane. The dry film obtained from the liquid is particularly lacking in long-term properties such as water resistance, solvent resistance, and heat resistance, as well as toughness and contact resistance, and it is difficult to obtain practical level materials f1. For this reason, crosslinking agents such as melamine resins, epoxy resins, and acyridine compounds are generally blended for practical use. [Problems to be solved by the invention] However, conventionally,
4- When the crosslinking agent described above and, if necessary, a catalyst for promoting crosslinking are used in combination, the crosslinking agent reacts systematically, increasing the viscosity of the blended liquid, and ultimately causing gelation. Therefore, there is a constraint that the usable time (pot life) is limited. In addition, after processing and drying using a compounded solution containing the crosslinking agent, it is usually necessary to perform heat treatment to complete the crosslinking reaction between the crosslinking agent and the polyurethane resin, and when the crosslinking agent is blended in this way, When used, there are many restrictions on use such as pot life and heat treatment, and there is a problem that the applications are limited. [Means for solving the problems] From this point of view, the present inventors have overcome the disadvantages listed in L, and
Regarding a method for producing a modified polyurethane aqueous dispersion having film properties equivalent to those obtained when processed by blending the above-mentioned crosslinking agent,
As a result of α research, it was found that by reacting a polyepoxy compound or a polyacylidine compound with an amount less than the equivalent of the carboxyl group in polyurethane and a polyurethane water dispersion of 1tk in an aqueous medium, it is stable without gelation and has the ability to form a skin. They discovered that a modified polyurethane aqueous dispersion having excellent film properties could be obtained and completed the present invention. That is, the present invention provides a method for modifying a carboxyl group-containing polyurethane aqueous dispersion (A) with a polyepoxy compound or a polyaziridine compound (B) having at least two oxirane rings or aziridine rings in the molecule. , (containing polyurethane aqueous dispersion (
^) A polyepoxy compound or a boriasilidine compound (8) with the carboxyl group contained in the fil- or less
The present invention provides a method for producing a modified polyurethane aqueous dispersion, which is characterized in that it uses a modified polyurethane aqueous dispersion. The polyurethane aqueous dispersion used for unreleased IJ1 has a solid content of J, l is &/or approximately l;i 5-00φ, 111%
, more II (preferably lO ~ 50 East I11 111% (
1. < is a self-dispersion type aqueous dispersion containing no emulsifier, and is a polyurethane aqueous dispersion having a carboxyl group bonded to a polyurethane skeleton. The self-dispersing polyurethane aqueous dispersion suitable as the polyurethane aqueous dispersion used in the present invention is composed of a polyol such as a polyester polyol or a polyether polyol, an aromatic or aliphatic diisocyanate, and, if necessary, a chain extender. A polyurethane resin obtained by stably dispersing or dissolving in water without using an emulsifier. The following methods are known as methods for dispersing or dissolving. (1) A method in which ionic groups such as sulfos (and carboxyl groups) are introduced into the side chains or terminals of polyurethane polymers to impart wood-philic properties, and the polymers are dispersed or dissolved in water through self-emulsification. (2) Main raw materials for polyurethane A method of dispersing or dissolving in water a wood-philic polyurethane resin using a water-soluble polyol such as polyethylene glycol as the -part of the polyol. The method is not limited to dispersion or square RP, but mixtures obtained by each method can also be used.Any conventionally known method may be used to introduce carboxyl groups into the polyurethane resin. For example, (0 general formula 110C1b -C-C1b Oll
... (1) 000+1 E in the formula R represents an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms r-] A pendant obtained by co-merging a compound represented by the following as a glycol component when synthesizing a polyester. Examples include a method using a polyester polyol containing polyester polyol, or a method using a pendant polyester polyol represented by the general formula (I) as a chain extender. Compounds represented by (I) include 2,2-dimethylolpropionic acid, 2,2
-dimethylolbutyric acid, 2,2-dimethylol-I-butyric acid, etc. Also, as a method for introducing a carboxyl group other than 1-,
Japanese Patent Publication No. 52-3438 c'F (method using aromatic diamine containing two carboxyl groups as a chain extender); How to use half ester as a chain extender :), Japanese Patent Publication No. 53-7479
No. 4067 (method of reacting excess polyalkylene polyamine with incyanate-terminated prepolymer to form polyurethane urea polyamine and then adding trimellitic anhydride), Japanese Patent Publication No. 52-4067 (method of reacting excess polyalkylene polyamine with incyanate-terminated prepolymer and adding trimellitic anhydride); Examples include a method in which a polyester intermediate with a high acid value is synthesized from an acid and reacted with a polyisocyanate as described in ``Hydroxyl.'' The content of carboxyl (() is within the necessary range to be able to exhibit a crosslinking effect while maintaining the stability and film-forming properties of the aqueous dispersion through reaction with the polyepoxy compound or polyaziridine compound. Preferably, 0.5 to 20 ton&j% (
solid content ratio) is preferred. In addition, there are also agents used to neutralize such carboxyl groups.
h JWk amines, alkali metals or alkaline earth metals, and the like. In addition, carboxyl J, (in addition to the sulfo group, polyethylene'A-1-1ξ), J'/J (which is made self-emulsifying by introducing it), and J'/J, which are conventionally known For example, ethylenediamine-2
-ethanesulfonic acid, 2-year-old he-ethiethanesulfonic acid, phenolsulfonic acid, sulfobenzoic acid, 1,3-phenylenediamine-4,6-disulfonic acid, 4,6-diamitzhensen-1,3 Jl of -disulfonic acid, 2,4-diaminotoluene-5-sulfonic acid, etc. and 1 compound containing these sulfonic acids! , 1? and derivative; min(-j
i130 Q~10,000 polyethylene glycol, ethylene oxide/propylene oxide copolymer, monoal-1-l ether of these polyoxyalkylene glycols, etc. are copolymerized together with other raw materials during the urethanization reaction, and 1- Examples include a method in which a polyester polyol obtained by copolymerizing a compound containing a sulfo group and a polyethylene oxide group is used as lJ& of the polyol, and can be used in conjunction with the method for introducing a carboxyl group. Containing such sulfo group, polyethylene oxide group t4
is preferably in a range necessary to maintain the stability and film-forming properties of the aqueous dispersion during and after the reaction with the polyepoxy compound or polyaziridine compound, and the solid content ratio with respect to the polyurethane resin. 0.01~5
% by weight, preferably 0.1-20% by weight. The polyol used in the production of the aqueous polyurethane dispersion of the present invention preferably has a molecular weight of 200 to 0,000, preferably 300 to 5,000, and includes conventionally known polyesters and polyethers, as well as polycarbonates, polyesteramides, polyacetals, polythioethers,
Examples include polybutadiene glycol. Examples of polyesters include ethylene glycol, propylene glycol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 1,5-bentanediol, l,B-hexanesiol, neopentyl glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, and tetraena I/N. Glycol, polyethylene glycol (molecule 1,130
0 to C1QOQ), cyfurohylene glycol, tripropylene glycol, 1,4-cyclohexanediol, l,4-cyclohexane dimetatool, bisphenol A, hydroquinone and their alkyl 1/one oxide derivatives, and other glycol components. Succinic acid, adipic acid, azelaic acid, sebacic acid, dodecanedicarboxylic acid,
Maleic anhydride, fumaric acid, 1,3-cyclopestanedicarponic acid, 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid, terephthalic acid, isophthalic acid, phthalic acid, 1,4-naphthalene dicarboxylic acid, 2.5-naphthalene dicarvone M,
2. B-Naphthalene dicarboxylic acid, naphthalic acid, Hif-
1-nyl dicarboxylic acid, 1,2-his(pheno-1-cy)ethane-p, ρ'-dicarboxylic acid and anhydrides or ester-forming derivatives of these dicarboxylic acids: p-hydroxybenzoic acid, p-(2-hydroxy Polyesters obtained by dehydration condensation reaction with acid components such as (ethoxy)benzoic acid and ester-forming derivatives of these hydroxycarboxylic acids, polyesters obtained by ring-opening polymerization reaction of cyclic ester compounds such as ε-caprolactone, and these. Examples include copolymerized polyesters. Examples of polyether include ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, 1.2-propylene glycol, trimethylene glycol, 1.3-
Butylene gelicol, tetramethylene glycol, hexamethylene glycol, decamethylene glycol, glycerin, sorbitol, sucrose, aconitic acid, trimellitic acid, hemimellitic acid, phosphoric acid, ethylene diamine, propylene diamine, diethylene triamine, triisopropazuramine, pyrogallol, One or two compounds having at least two active hydrogen atoms, such as dihydroxybenzoic acid, hydroxybenzoic acid, 1,2,3-propane I-richiol, etc., are used as an initiator to prepare ethylene oxide, propylene oxide, butylene. oxide, styrene oxide, epichlorohydrin, tetrahydrofuran, cyclohexylene, etc.
Examples include those in which the seeds or two inserts are combined with one another. The chain extender used in the above polyol and
For example, glycols such as ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, 1,4-butanediol, hexamethylene glycol, neopentyl glycol; ethylenediamine, propylene diamine, hexamethylene diamine, phenylenecyamine, tolylene diamine, diphenylcyamine, Diamines such as diaminodiphenylmethane, diaminocyclohegycylmethane, piperazine, and inphorondiamine 19; and hydrazine can be mentioned. The polyisocyanate compound used in the production of the polyurethane/tan wood dispersion of the present invention is, for example, 2.4%
-tolylene diisocyanate, 2.6-tolylene diisocyanate, m-phenylene diisocyanate, p-phenylene diisocyanate, 4,4'-diphenylmethane diisocyanate, tetramethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, xylylene diisocyanate, lysine diisocyanate, inphorone diisocyanate, Trimethylhexamethylene diisocyanate, 1,4-cyclohexylene diisocyanate,
4.4'-dicyclohexylmethane diisocyanate,
3,3'-dimethyl-4,4'-biphenylene diisocyanate, 3,3'-dimethoxy-4,4'-biphenylene diisocyanate, 3,3'-dichloro-4,4
'-biphenylene diisocyanate, 1,5-naphthalene diisocyanate, 1,5-tetrahydronaphthalene diisocyanate and the like. At least two scenes in the molecule used in the present invention-1
- As a polyepoxy compound having an oxirane ring, for example, epichlorohydrin bisphenol A5 represented by the structural formula [I]:
Epoxy tree 1ni, a chain epoxy resin represented by the structural formula [11]:% formula %], a structural formula [I[[]...
・ Novolak J (Ij epoxy resin, represented by [II[], structural formula [■]: Flame-retardant epoxy resin represented by, structural formula [V]: Examples include resins, dimer acid-based diglycidyl esters, etc., and solutions of these in organic solvents.Also, epoxy resin emulsicone or ethyl 1/ glycol, diethylene glycol, I-riethylene glycol, polyethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol, polypropylene glycol, glycerin, trimethylolethane, I-listyrolpropane, diglycidyl, 3-methylpentanetriol, polyglycerin, sorbitol, Polyglycidyl ethers of polyhydroxy compounds such as glycerin ethylene oxide, co-/phosphoric acid, adipic acid,
Examples include water-soluble epoxy resins such as diglycidyl esters of dicarboxylic acids such as terephthalic acid. Among these, liquid or emulsion type polyepoxy compounds are preferred in the production method of the present invention. Molecules used in the present invention - at least two scenes 1
Examples of polyaziridine compounds having an aziridine ring of -butanol triester, 2,4.8-)lis(2-methyl-1-aziridinyl)-1,3,5-)riazine, 2,4.
6-) Lis(2-ethyl-1-aziridinyl) -1,
3,5-1=riazine, 4,4'-bis(ethyleneiminocarbonylaminone, bis(2-ethyl-1-aziridinyl)benzene-
1.3-Dicarboxylic acid amide, tris(2-ethyl-1
-aziridinyl)benzene-1.3.5-tricarboxylic acid amide, bis(2-ethyl-1-aziridinyl)sebacic acid amide, 1,8-bis(ethyleneiminocarbonylamino)hexane, 2,4-diethyleneureidotoluene, 1.1'-carbonyl-bis-ethyleneimine, polymethylene-bis-ethylene urea (C7-C4)
, N,N'-bis(4,8-diethyleneimino-1
, 3.5-triazin-2-yl)-hexamethylene diamine, and the like. The polyepoxy compound or polyaziridine compound used in the present invention is such that the epoxy (or aziridinyl group 1) in these compounds is less than 1 m of the carboxyl group, (() contained in the aqueous polyurethane dispersion, i.e. [Evot group or aziridinyl group (]
/carboxyl group≦l (j.j.It), preferably 0.01
~l (this 1+!: IL'). The ratio of epoxy group or aziridinyl group to carboxyl group is 0
.. Less than Ol equivalent ratio
【Jポリエポキシ化合物あるいはポ
リアジリジン化合物によるポリウレタン水分散液の変性
効果、例えばml熱性、ml水、耐溶剤性等の向−1;
効果が低い場合がある。又、逆に、l当M−比を超える
とカルボキシル基,(に対して過剰のポリエポキシ化合
物あるいはポリアジリジン化合物が残留するため、反応
中に凝集物が発生したりあるいは完全にゲル化したり.
Jた得られる変性ポリウレタン水分11& flkの軒
1f!j的安定性が不良となるので不適当である。
B
本発明にかかわる方法を行なう場合、本発明で変性すべ
きカルボキシル基含有ポリウレタン水分散液に前記ポリ
エポキシ化合物あるいはポリアジリジン化合物を添加し
、攪拌ドに充分均一に混合分散させた後、必要に応じて
100°Cまで加熱して反応を完結させる。この際、反
応温度は任意に選ぶことができるが好ましくは20〜8
0℃である。反応が完結する迄、攪拌するのが好ましい
。又、本発明の方法を行なう場合に、反応中あるいは反
応後のポリウレタン水分散液の安定性を保つためにノニ
オン性、アニオン性の乳化剤を併用しても差支えない。
[発明の効果]
本発明の方法により得られる変性ポリウレタン水分散液
は、未変性のポリウレタン水分散液と同様に、塩ビ、ナ
イロン、ポリエステル、ポリウレタン等の各種プラスチ
ック;繊維製品、合皮製品あるいはアルミニウム、銅、
鉄等の金属、紙、木材、ガラス等との接着性、水分散液
の安定性、皮膜形成性に優れるだけでなく、従来のボリ
ウレタン水分散液のように架橋剤を使用しなくても優れ
た機械的強度、TM木性、耐溶剤性、耐熱性等の耐久性
を有している。従って従来の架橋剤を使用する場合に問
題となったようなポットライフ、高温熱処理等の制約を
受けることなくあらゆる用途に展開することがr+r能
であり1例えば、繊維・合皮製品の処理剤、各挿ノ、(
村に対する接着剤、被覆剤、水性塗料、木P1インキ、
あるいは集束剤として1]1広く用いることができる。
かかる広範囲な用途への適用を可能とするところの基礎
となる優れた効果は、皮膜の軟化温1■(高化式フロー
テスターによる流動開始温瓜)より、はるかに低温の条
件にて均一強靭な皮膜を形成し得る点にあり、予測でき
ない効果である。
以下、実施例にJ:り本発明を更に説明するが。
本発明はこれに限定されるものではない。なお、本発明
は特に断わりのない限り部および%は重量基準である。
参考例1
温度計、窒素ガス導入管、IW拌機を備えた反応器中で
、窒素ガスを導入しながらイソフタル酸1680部、ヘ
キサメチレングリコール3304部、ネオペンチルクリ
コール1352部およびジブチル錫オキサイド0.5部
を仕込み180〜220℃で5時間エステル化した後、
酸価0.5になるまで23.0℃で6時間重縮合反応を
行なった。120℃まで冷却し、アジピン酸5840部
、2.2−ジメチロールプロピオン酸201O部を加え
、再び170℃に昇温し、この温度で200時間反応せ
、水酸基価54.2、酸価68.6のペンダントカルボ
キシル基含有ポリエステルポリオールを得た。
J−記ポリエステルボリオール1035部を減圧下10
0°Cで脱水し、その後70℃まで冷却した後、酢酸エ
チル397部を加え、十分攪拌混合し、次いで、トリレ
ンジイソシアネート157部を加えて70℃で4時間反
応させて得られた末端イソシアネート基のプレポリマー
にメチルエチルケトン785部を加えて希釈して得られ
たプレポリマー溶液を2560部の水に溶解させた30
.8部のエチレンジアミン、127.8部のトリエチル
アミンと反応させた後、更に減圧ドに溶剤を除き、不揮
発分30%。
pn e、oの透明コロイド秋水分散液を得た。
参考例2
参考例1と同様な方法で分(、1,11000のポリプ
ロピレングリコールと2.2−ジメチロールプロピオン
酸およびトリレンジアソシアネートを1/1/3.2(
モル比)で反応させてプレポリマー化した後、無水ピペ
ラジンとトリエチルアミンの水溶液と反応させ、減圧下
に溶剤を除き不揮発分30%、 pH7,8の乳白色水
分散液を得た。
参考例3
テレフタル酸/イソフタル酸/アジピン酸/エチレング
リコール/ネオペンチルグリコール30/30/401
50150 (モル比)の共重合ポリエステルポリオー
ル(酸価0.2、木酸)1(価93.0)と2.2−ジ
メチロールプロピオン酸およびヘキサメチレンジイソシ
アネートを1/1/2 (モル比)でメチルエチルケ
トン中で反応させウレタン化した後アンモニア水で中和
して、不揮発分20%の透明コロイド状水分散液を得た
。
実施例1〜3.比較例1
温1バ、;1、攪拌機を備えた反応器中に参考例1で(
ilられたポリウレタン水分散液1000部を仕込み、
撹拌しながらエビクロン850(大11本インキ化学1
業■社製、11均エポキシ当!fl:189 ) 、ブ
ナコールEX−320(長潮産業−社製、エポキシ当量
130)、ケミタイ) PZ−33(1’1本触媒化学
■製、アジリジン当1.j、+42)を第1表の割合で
添加し、60℃で12時間反応させ、変性ポリウレタン
水分散液を得た。得られた水分散液をポリプロピレンシ
ート上にフィルム状に延ばして80℃で乾燥して得られ
たフィルムについて下記テストを行ない、第1表番こ示
すような結果をイリた。
(1)皮膜強伸度
フィルムをダンベル2号形で打ち抜き島津製作所製オー
(・グラフS−100にて引張強度300+ue/1n
″c測定した。
(2)流動開始温度
フィルトを高化式フローテスター(1m履φ×l mm
Aりにて荷重10kgFで室温から、3 deg#+i
nのスビ−1・゛でシI池し、測定した。
(3) m溶剤性
フィルムを5 cmX 5amに切り取り、各溶剤中に
24時間侵vi後の面精膨潤−(4にて測定した。
第1表
実施例4〜6.比較例2
参考例2のポリウレタン水分散液を使用する以外は実施
例1〜3と同様にして変性ポリウレタン水分散液を11
1、そのフィルム物性を測定した。その結果を第2表に
示す。
152表
実施例7,8.比較例3.4
参考例3のポリウレタン水分散液を使用する以外は実施
例1〜3と回抹にして変性ポリウレタン水分散液を得、
そのフィルム物性を測定した。その結果なfiS3表に
、1<ず。
第3表
以上の結果、本発明の変性ポリウレタン水分散液はいず
れも硬れた物性を有することが認められる。
代理人 弁理士 舘 野 千恵子
手続ネrl】jlE書
昭和62年1月29日
特許庁長官 黒 川 明 雄 殿
1、事件の表示
特願昭61−15[3085号
2、発明の名称
変性ポリウレタン水分散液の製造方法
3、補正をする者
事件との関係 ・特許出願人
住 所 東京都板橋区坂下三丁目35番58号名 称
(288)人日本インキ化学工業株式会社代表者 川
祠 茂 邦
4、代 理 人 〒158
住 所 東京都世田谷区玉川四丁目12番16号5、補
正命令の日付
自発
7、補正の内容
(1)明細書第23頁第10行の「得られた水分散液を
」の次に以下の文章を挿入する。
「6ケ月静置後、外観変化の有無を観察した。その結果
を第1表の水分散液の安定性の項に示す。
さらにこれらの水分散液を」[J Modification effect of polyurethane aqueous dispersion by polyepoxy compound or polyaziridine compound, such as ml heat resistance, ml water, solvent resistance, etc.-1;
The effect may be low. On the other hand, if the equivalent M-ratio is exceeded, an excess of the polyepoxy compound or polyaziridine compound will remain relative to the carboxyl group, resulting in formation of aggregates or complete gelation during the reaction.
Modified polyurethane moisture 11 & flk eave 1f obtained! This is unsuitable because it results in poor stability. B When carrying out the method according to the present invention, the polyepoxy compound or polyaziridine compound is added to the carboxyl group-containing polyurethane aqueous dispersion to be modified in the present invention, mixed and dispersed sufficiently with stirring, and then mixed as necessary. If necessary, heat to 100°C to complete the reaction. At this time, the reaction temperature can be arbitrarily selected, but is preferably 20 to 8
It is 0°C. It is preferable to stir until the reaction is completed. Furthermore, when carrying out the method of the present invention, a nonionic or anionic emulsifier may be used in combination to maintain the stability of the aqueous polyurethane dispersion during or after the reaction. [Effect of the invention] The modified polyurethane aqueous dispersion obtained by the method of the present invention, like the unmodified polyurethane aqueous dispersion, can be used for various plastics such as vinyl chloride, nylon, polyester, and polyurethane; textile products, synthetic leather products, and aluminum. ,copper,
Not only does it have excellent adhesion to metals such as iron, paper, wood, glass, etc., stability of the aqueous dispersion, and film-forming properties, but it also does not require the use of a crosslinking agent unlike conventional polyurethane aqueous dispersions. It has excellent mechanical strength, TM wood properties, solvent resistance, heat resistance, and other durability. Therefore, it is possible to apply it to all kinds of applications without being subject to restrictions such as pot life and high temperature heat treatment, which were problems when using conventional crosslinking agents.1 For example, it can be used as a treatment agent for textiles and synthetic leather products. , each insertion, (
Adhesives, coatings, water-based paints, wood P1 ink,
Alternatively, it can be widely used as a sizing agent. The excellent effect that is the basis of its application to such a wide range of applications is that it can be uniformly toughened at a much lower temperature than the softening temperature of the film (warm temperature at which it begins to flow using a Koka type flow tester). This is an unpredictable effect, as it can form a strong film. The present invention will be further explained below with reference to Examples. The present invention is not limited to this. In the present invention, unless otherwise specified, parts and percentages are based on weight. Reference Example 1 In a reactor equipped with a thermometer, a nitrogen gas inlet tube, and an IW stirrer, 1680 parts of isophthalic acid, 3304 parts of hexamethylene glycol, 1352 parts of neopentyl glycol, and 0 parts of dibutyltin oxide were introduced while introducing nitrogen gas. After charging .5 parts and esterifying at 180 to 220°C for 5 hours,
A polycondensation reaction was carried out at 23.0° C. for 6 hours until the acid value reached 0.5. It was cooled to 120°C, 5840 parts of adipic acid and 2010 parts of 2,2-dimethylolpropionic acid were added, and the temperature was raised to 170°C again and reacted at this temperature for 200 hours to obtain a hydroxyl value of 54.2 and an acid value of 68. A pendant carboxyl group-containing polyester polyol of No. 6 was obtained. J- 1035 parts of polyester polyol was added under reduced pressure to 10
After dehydration at 0°C and then cooling to 70°C, 397 parts of ethyl acetate was added, and the mixture was thoroughly stirred and mixed. Then, 157 parts of tolylene diisocyanate was added and reacted at 70°C for 4 hours to obtain a terminal isocyanate. A prepolymer solution obtained by diluting the base prepolymer with 785 parts of methyl ethyl ketone was dissolved in 2560 parts of water.
.. After reacting with 8 parts of ethylenediamine and 127.8 parts of triethylamine, the solvent was further removed under reduced pressure to reduce the nonvolatile content to 30%. A transparent colloidal Shusui dispersion of pne,o was obtained. Reference Example 2 In the same manner as Reference Example 1, 1,11000 polypropylene glycol, 2,2-dimethylolpropionic acid and tolylene diasocyanate were mixed at 1/1/3.2 (1/1/3.2).
After reaction with an aqueous solution of anhydrous piperazine and triethylamine, the solvent was removed under reduced pressure to obtain a milky white aqueous dispersion with a nonvolatile content of 30% and a pH of 7.8. Reference example 3 Terephthalic acid/Isophthalic acid/Adipic acid/Ethylene glycol/Neopentyl glycol 30/30/401
50150 (mole ratio) copolymerized polyester polyol (acid value 0.2, wood acid) 1 (value 93.0) and 2.2-dimethylolpropionic acid and hexamethylene diisocyanate 1/1/2 (mole ratio) The mixture was reacted in methyl ethyl ketone to form a urethane, and then neutralized with aqueous ammonia to obtain a transparent colloidal aqueous dispersion with a non-volatile content of 20%. Examples 1-3. Comparative Example 1 In Reference Example 1, (
Prepare 1000 parts of aqueous polyurethane dispersion,
While stirring, apply Ebicuron 850 (11 large ink ink chemistry 1)
Manufactured by Kogyo, 11-yen epoxy! fl: 189), Bunacol EX-320 (manufactured by Nagashio Sangyo Co., Ltd., epoxy equivalent: 130), Chemitai) PZ-33 (manufactured by 1'1 Hon Shokubai Kagaku ■, 1.j per aziridine, +42) in the proportions shown in Table 1. and reacted at 60° C. for 12 hours to obtain a modified polyurethane aqueous dispersion. The resulting aqueous dispersion was spread into a film on a polypropylene sheet and dried at 80°C. The following tests were conducted on the resulting film, and the results shown in Table 1 were obtained. (1) Film strength and elongation Punch out the film with a No. 2 dumbbell.
(2) The flow start temperature was measured using a high-performance flow tester (1 m diameter x l mm).
From room temperature with a load of 10 kgF at A, 3 deg#+i
The samples were washed at a speed of 1.0 mm and measured. (3) A 5 cm x 5 am solvent-based film was cut out and soaked in each solvent for 24 hours. Surface swelling was measured in Table 1. Examples 4 to 6. Comparative Example 2 Reference Example 2 The modified polyurethane aqueous dispersion was prepared in the same manner as in Examples 1 to 3 except that the aqueous polyurethane dispersion of
1. The physical properties of the film were measured. The results are shown in Table 2. 152 Table Examples 7, 8. Comparative Example 3.4 A modified polyurethane aqueous dispersion was obtained by repeating Examples 1 to 3 except for using the polyurethane aqueous dispersion of Reference Example 3,
The physical properties of the film were measured. The resulting fiS3 table shows 1<zu. The results shown in Table 3 and above show that all the modified polyurethane aqueous dispersions of the present invention have hard physical properties. Agent Patent Attorney Chieko Tateno Proceedings Nerl] JlE Book January 29, 1988 Director General of the Patent Office Akio Kurokawa 1, Indication of Case Patent Application No. 3085 No. 3085 2, Title of Invention Modified Polyurethane Water Dispersion manufacturing method 3, relationship with the case of the person making the amendment Patent applicant address: 35-58 Sakashita, Itabashi-ku, Tokyo Name:
(288) Person Nippon Ink Chemical Industry Co., Ltd. Representative Shigeru Kuni Kawatori 4, Agent 158 Address 4-12-16-5 Tamagawa, Setagaya-ku, Tokyo Date of amendment order Vol. 7 Details of amendment (1) ) Insert the following sentence next to "Obtained aqueous dispersion" on page 23, line 10 of the specification. ``After standing for 6 months, we observed whether there were any changes in appearance.The results are shown in Table 1 under the heading ``Stability of aqueous dispersions''.
Claims (1)
を、分子内に少なくとも2個以上のオキシラン環または
アジリジン環を有するポリエポキシ化合物あるいはポリ
アジリジン化合物(B)で変性するに際し、前記カルボ
キシル基含有ポリウレタン水分散液(A)中に含まれる
カルボキシル基の当量以下のポリエポキシ化合物あるい
はポリアジリジン化合物(B)を使用することを特徴と
する変性ポリウレタン水分散液の製造方法。(1) Carboxyl group-containing polyurethane aqueous dispersion (A)
When modifying with a polyepoxy compound or polyaziridine compound (B) having at least two or more oxirane rings or aziridine rings in the molecule, the carboxyl group contained in the aqueous carboxyl group-containing polyurethane dispersion (A) A method for producing a modified polyurethane aqueous dispersion, which comprises using an equivalent amount or less of a polyepoxy compound or polyaziridine compound (B).
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