JPWO2006104094A1 - Aqueous polyurethane resin composition and method for producing the same - Google Patents

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Abstract

【課題】水性ポリウレタン樹脂組成物においてポリアミンを使用する手法を発展させて、常温硬化でもジオール化合物を用いた場合よりも、ゲル化時間が延伸され、高強度で耐水性及び耐溶剤性などの優れた物性をもたらすポリウレタン樹脂塗料又は接着剤を開発する。【解決手段】(A)成分として、(a)ジイソシアネート化合物に(b)末端水酸基を有し炭素間不飽和結合と隣接カルボニル基を有する化合物と(c)活性水素基を有す脂肪酸及び(d)ポリオール化合物を反応させた樹脂であって、中和処理後のウレア反応及びマイケル付加反応によるアミン残基を含む水系ポリアミン樹脂、並びに(B)成分として(A)成分に分散可能なポリイソシアネート化合物を含有することを特徴とする、水性ポリウレタン樹脂組成物。[PROBLEMS] To develop a method of using a polyamine in an aqueous polyurethane resin composition so that the gelation time is extended even at room temperature curing than in the case of using a diol compound, and the strength and water resistance and solvent resistance are excellent. Develop polyurethane resin paints or adhesives that provide excellent physical properties. As a component (A), (a) a diisocyanate compound, (b) a compound having a terminal hydroxyl group, a carbon-carbon unsaturated bond and an adjacent carbonyl group, (c) a fatty acid having an active hydrogen group, and (d ) A resin reacted with a polyol compound, an aqueous polyamine resin containing an amine residue by a urea reaction and a Michael addition reaction after neutralization, and a polyisocyanate compound dispersible in the component (A) as the component (B) An aqueous polyurethane resin composition, comprising:

Description

本発明は、水性ポリウレタン樹脂組成物及びその製造方法に関し、詳しくは、
ポリアミン化合物を特定の態様で使用して、ゲル化時間を延伸でき常温硬化でも高強度で優れた耐水性や耐溶剤性などを発現する、水性ポリウレタン樹脂組成物及びその製造方法並びに当組成物による塗料及び接着剤に係わるものである。
The present invention relates to an aqueous polyurethane resin composition and a method for producing the same.
By using a polyamine compound in a specific embodiment, the gelation time can be extended, and even at room temperature curing, high strength and excellent water resistance, solvent resistance, etc. can be expressed. It relates to paints and adhesives.

ポリウレタン樹脂組成物は、塗料や接着剤あるいは各種の産業資材用成形材料などとして汎用されているが、用途分野が非常に広いために各種の性能や物性の改良が常に要請され、原材料や組成及び触媒や機能などについての改良開発が続けられている。
塗料や接着剤用組成物としてのポリウレタン樹脂組成物においては、対環境性や作業性などからして有機溶剤を使用しない水性(水系)の組成物が好ましく、有機溶剤を使用しないので経済的に有利である水性のポリウレタン樹脂組成物においては、有機溶剤系の組成物と同等の耐水性や耐溶剤性などの各種の物性を得るために鎖延長剤などとしてのポリアミンの有効な利用も以前から多用されている(例えば、特許文献1を参照)。
Polyurethane resin compositions are widely used as paints, adhesives, various molding materials for industrial materials, etc., but because the application fields are very wide, improvements in various performances and physical properties are always required. Improvement and development of catalysts and functions continue.
In the polyurethane resin composition as a composition for paints and adhesives, an aqueous (aqueous) composition that does not use an organic solvent is preferable from the viewpoint of environmental friendliness and workability, and economically because no organic solvent is used. In an advantageous aqueous polyurethane resin composition, effective use of a polyamine as a chain extender has long been used in order to obtain various physical properties such as water resistance and solvent resistance equivalent to those of an organic solvent-based composition. Widely used (see, for example, Patent Document 1).

そして、水性の塗料又は接着剤組成物におけるポリアミンの使用において、α,β−不飽和カルボニル化合物とのマイケル付加反応を利用して、一級アミンを二級アミンに変えてイソシアネート基との反応を制御することも知られており、α,β−不飽和カルボニル化合物として不飽和オリゴエステルを用いて、使用寿命(ポットライフ)を延長し速乾性で耐水性なども良好な被覆組成物(特許文献2)、α,β−エチレン性不飽和二重結合を有するヒドロキシ基含有プレポリマーとジアミンなどを用いて、放射線速硬化性で高い皮膜強度をもたらす塗料(特許文献3)などが開示され、一方、非水系であるが、ポリアミンによるマイケル付加を利用したウレタンウレア樹脂による、再剥離性に富む粘着剤も知られている(特許文献4)。   And in the use of polyamines in aqueous paints or adhesive compositions, using Michael addition reaction with α, β-unsaturated carbonyl compounds, the reaction with isocyanate groups is controlled by changing primary amines to secondary amines. It is also known to use an unsaturated oligoester as an α, β-unsaturated carbonyl compound, extending the service life (pot life), quick-drying and good in water resistance (Patent Document 2) ), A coating (Patent Document 3) that provides high film strength with radiation fast curing using a hydroxy group-containing prepolymer having an α, β-ethylenically unsaturated double bond and a diamine, etc. There is also known a pressure-sensitive adhesive that is non-aqueous but has a high removability by a urethane urea resin using Michael addition by polyamine (Patent Document 4).

特開平7−268208号公報(要約)JP 7-268208 A (summary) 特開平10−81746号公報(要約、段落0003,0004)Japanese Patent Laid-Open No. 10-81746 (summary, paragraphs 0003 and 0004) 特開平11−315130号公報(要約、段落0014)JP 11-315130 A (Summary, paragraph 0014) 特開2001−192636号公報(要約、段落0071)JP 2001-192636 A (summary, paragraph 0071)

本発明は、段落0003に前記したところの、水性の塗料又は接着剤組成物におけるポリアミンの使用に際して、α,β−不飽和カルボニル化合物とのマイケル付加反応を利用して、一級アミンを二級アミンに変えてイソシアネート基との反応を制御する、ポリウレタン樹脂組成物の改良手法を発展させて、常温硬化でもジオール化合物を用いた場合よりも、ゲル化時間が延伸され、高強度で耐水性及び耐溶剤性などの優れた物性をもたらすポリウレタン樹脂塗料又は接着剤を開発することを、発明が解決すべき課題とするものである。   The present invention uses a Michael addition reaction with an α, β-unsaturated carbonyl compound in the use of a polyamine in an aqueous paint or adhesive composition as described in paragraph 0003, thereby converting a primary amine to a secondary amine. In order to control the reaction with the isocyanate group, the improvement method of the polyurethane resin composition is developed, and the gelation time is extended even at room temperature curing than when the diol compound is used, resulting in high strength, water resistance and resistance. It is an object of the present invention to develop a polyurethane resin paint or an adhesive that provides excellent physical properties such as solvent properties.

本発明の発明者らは、上記の課題を解決することを目指して、水性のポリウレタン樹脂組成物におけるポリアミンの使用に際して、α,β−不飽和カルボニル化合物とのマイケル付加反応を利用して、一級アミンを二級アミンに変えてイソシアネート基との反応を制御する、ポリウレタン樹脂組成物の改良手法を発展させるために、ポリアミンなどの使用原材料やα,β−不飽和カルボニル化合物の選択ないしはマイケル付加の反応条件や重合条件あるいは組成物の水溶性化や組成物比などについて、多岐にわたり多観点から考察し実験的に試行を重ねた。
それらの過程において、末端水酸基を有し炭素間不飽和結合と隣接カルボニル基を有する化合物を選択して、ポリアミンとの反応の前に当化合物を予めポリウレタンプレポリマーに組み込み、また、水分散性を高めるために活性水素基を有す脂肪酸をもプレポリマーに組み込むことが有効であると認識し、それらとジイソシアネート化合物及びポリオール化合物を反応させてウレタンプレポリマーを製造し、第三級アミンで中和処理し、その後にポリアミンを添加しウレア反応及びマイケル付加反応を行い、多官能ポリイソシアネート硬化剤により架橋反応をなすことによって、本発明を新たに創出し構成するに至った。
The inventors of the present invention aim at solving the above-mentioned problems by using a Michael addition reaction with an α, β-unsaturated carbonyl compound when using a polyamine in an aqueous polyurethane resin composition. In order to develop a polyurethane resin composition improvement method that controls the reaction with isocyanate groups by changing amines to secondary amines, the selection of raw materials such as polyamines and α, β-unsaturated carbonyl compounds or Michael addition The reaction conditions, polymerization conditions, water-solubilization of the composition, composition ratio, etc. were considered from various viewpoints and experimented repeatedly.
In those processes, a compound having a terminal hydroxyl group, a carbon-carbon unsaturated bond and an adjacent carbonyl group is selected, and the compound is pre-incorporated into the polyurethane prepolymer before the reaction with the polyamine, and the water dispersibility is increased. Recognizing that it is effective to incorporate fatty acids having active hydrogen groups into the prepolymer in order to increase it, reacting them with diisocyanate compounds and polyol compounds to produce urethane prepolymers, and neutralizing with tertiary amines The present invention was newly created and constructed by processing, then adding a polyamine, performing a urea reaction and a Michael addition reaction, and performing a crosslinking reaction with a polyfunctional polyisocyanate curing agent.

より具体的には、好ましい態様として、ジイソシアネート化合物が脂肪族ジイソシアネート化合物であり、末端水酸基を有し炭素間不飽和結合と隣接カルボニル基を有する化合物が、ジイソシアネート化合物に対してモル比50%以上の(メタ)アクリレート化合物であり、活性水素基を有す脂肪酸がジメチロール脂肪酸であり、ポリオール化合物が数平均分子量800〜6,000のポリエステルジオール(ポリカーボネートジオールを含む)又はポリエーテルジオールであり、ウレア反応及びマイケル付加反応によるアミン残基が一級及び/又は二級アミノ残基であって樹脂固形分中0.2〜3.0mmol/g含有され、[NCO]/[NH]の活性成分モル比が1.5〜6.0であると構成される、水性ポリウレタン樹脂組成物である。
付加的に、水性ポリウレタン樹脂組成物が二液型塗料組成物又は二液型接着剤組成物であり、塗料組成物が水系ポリアミン樹脂及び硬化触媒としてのポリイソシアネートの二成分組み物材料であり、塗料として使用される際に二成分が混合される水性ポリウレタン樹脂塗料組成物である。
More specifically, as a preferred embodiment, the diisocyanate compound is an aliphatic diisocyanate compound, and the compound having a terminal hydroxyl group and having an intercarbon unsaturated bond and an adjacent carbonyl group has a molar ratio of 50% or more with respect to the diisocyanate compound. It is a (meth) acrylate compound, the fatty acid having an active hydrogen group is dimethylol fatty acid, the polyol compound is a polyester diol (including polycarbonate diol) or a polyether diol having a number average molecular weight of 800 to 6,000, and a urea reaction And the amine residue obtained by Michael addition reaction is a primary and / or secondary amino residue and is contained in the resin solid content in an amount of 0.2 to 3.0 mmol / g, and the active component molar ratio of [NCO] / [NH] is An aqueous polyurethane resin composition configured to be 1.5 to 6.0 .
Additionally, the aqueous polyurethane resin composition is a two-component coating composition or a two-component adhesive composition, and the coating composition is a two-component assembly material of a water-based polyamine resin and a polyisocyanate as a curing catalyst, An aqueous polyurethane resin coating composition in which two components are mixed when used as a coating.

本発明の水性ポリウレタン樹脂組成物の製造方法としては、ジイソシアネート化合物に、それに対してモル比50%以上である、末端水酸基を有し炭素間不飽和結合と隣接カルボニル基を有する化合物と活性水素基を有す脂肪酸及びポリオール化合物を反応させて、末端イソシアネートプレポリマーとなし、三級アミンにて中和処理して、一級アミン化合物を有す水溶液に分散させ、イソシアネート残基とのウレア反応及び炭素間不飽和結合と隣接カルボニル基を有する化合物とのマイケル付加反応を行い、一級及び/又は二級アミン残基を含む水系ポリアミン樹脂を製造し、次いで当水系ポリアミン樹脂成分に分散可能なポリイソシアネート硬化剤成分との組成物となすことによって、製造することができる。   As a method for producing the aqueous polyurethane resin composition of the present invention, a diisocyanate compound having a molar ratio of 50% or more, a compound having a terminal hydroxyl group, a carbon-carbon unsaturated bond and an adjacent carbonyl group, and an active hydrogen group are used. Is reacted with a fatty acid-containing polyol compound and a polyol compound to form a terminal isocyanate prepolymer, neutralized with a tertiary amine, dispersed in an aqueous solution containing a primary amine compound, urea reaction with an isocyanate residue, and carbon A polyisocyanate cure that can be dispersed in the water-based polyamine resin component by producing a water-based polyamine resin containing primary and / or secondary amine residues by performing a Michael addition reaction between a compound having an intersaturated bond and an adjacent carbonyl group. It can manufacture by becoming a composition with an agent component.

ところで、段落0003において記述した先行技術である特許文献2においては、塗料などの被覆剤組成物の物性改良のためにポリアミンを使用する際に、α,β−不飽和カルボニル化合物として不飽和オリゴエステルを用い、ミカエル付加(マイケル付加)反応を利用して、一級アミンを二級アミンに変えてイソシアネート基との反応を制御するものであるが、不飽和オリゴエステルなどと脂肪族ジアミンとを予め反応させたポリアミンを使用するものであり、また、特許文献3においては、α,β−エチレン性不飽和二重結合を有するヒドロキシ基含有プレポリマー及びジアミンなどを用いた放射線硬化塗料であって、一方、本発明においては、(a)ジイソシアネート化合物に(b)末端水酸基を有し炭素間不飽和結合と隣接カルボニル基を有する化合物と(c)活性水素基を有す脂肪酸及び(d)ポリオール化合物を反応させたプレポリマーに、中和処理後にポリアミンを反応させてウレア反応及びマイケル付加反応によるアミン残基を形成した水系ポリウレタン樹脂であるから、本発明は特許文献2,3における先行技術の発明とは、一部のみ近似しながら、基本的に構成を相違する発明であるのは明らかであるといえる。   By the way, in patent document 2 which is a prior art described in paragraph 0003, an unsaturated oligoester is used as an α, β-unsaturated carbonyl compound when polyamine is used for improving the physical properties of a coating composition such as a paint. Using a Michael addition (Michael addition) reaction, the primary amine is changed to a secondary amine to control the reaction with the isocyanate group, but an unsaturated oligoester or the like and an aliphatic diamine are reacted in advance. In addition, in Patent Document 3, it is a radiation curable paint using a hydroxy group-containing prepolymer having an α, β-ethylenically unsaturated double bond, a diamine, etc. In the present invention, (a) the diisocyanate compound has (b) a terminal hydroxyl group and an intercarbon unsaturated bond and an adjacent carbonyl. (C) a prepolymer obtained by reacting a fatty acid having an active hydrogen group and (d) a polyol compound, a polyamine was reacted after neutralization to form an amine residue by urea reaction and Michael addition reaction. Since it is a water-based polyurethane resin, it can be said that the present invention is basically an invention that basically differs in configuration from the prior art inventions in Patent Documents 2 and 3, although only a part thereof is approximated.

以上のとおりに創作された本発明について、その全体を明確に記載すると、本発明は、次の発明単位群から構成されるものであって、[1]の発明を基本発明とし、それ以下の発明は、基本発明を具体化ないしは実施態様化するものである。(なお、発明群全体をまとめて「本発明」という。)   The present invention created as described above is clearly described as a whole. The present invention is composed of the following invention unit groups, and the invention of [1] is the basic invention, and the following The invention embodies or embodies the basic invention. (The invention group as a whole is collectively referred to as “the present invention”.)

[1](A)成分として、(a)ジイソシアネート化合物に(b)末端水酸基を有し炭素間不飽和結合と隣接カルボニル基を有する化合物と(c)活性水素基を有す脂肪酸及び(d)ポリオール化合物を反応させた樹脂であって、中和処理後のウレア反応及びマイケル付加反応によるアミン残基を含む水系ポリアミン樹脂、並びに(B)成分として(A)成分に分散可能なポリイソシアネート化合物を含有することを特徴とする、水性ポリウレタン樹脂組成物。
[2](a)ジイソシアネート化合物が脂肪族ジイソシアネート化合物であり、(b)末端水酸基を有し炭素間不飽和結合と隣接カルボニル基を有する化合物が、(a)に対してモル比50%以上の、末端水酸基を有す(メタ)アクリレート化合物であり、(c)活性水素基を有す脂肪酸がジメチロール脂肪酸であり、(d)ポリオール化合物が数平均分子量800〜6,000のポリエステルジオール(ポリカーボネートジオールを含む)又はポリエーテルジオールであり、ウレア反応及びマイケル付加反応によるアミン残基が一級及び/又は二級アミノ残基であって樹脂固形分中0.2〜3.0mmol/g含有され、[NCO]/[NH]の活性成分モル比が1.5〜6.0であることを特徴とする、[1]にける水性ポリウレタン樹脂組成物。
[3][1]又は[2]における水性ポリウレタン樹脂組成物が二液型塗料組成物又は二液型接着剤組成物であることを特徴とする、水性ポリウレタン樹脂組成物。
[4]塗料組成物が、(A)成分の水系ポリアミン樹脂及び(B)成分の硬化剤としてのポリイソシアネートの二成分組み物材料であり、塗料として使用される際に二成分が混合されることを特徴とする、[3]における水性ポリウレタン樹脂塗料組成物。
[5](A)成分として、(a)ジイソシアネート化合物に(b)(a)に対してモル比50%以上である、末端水酸基を有し炭素間不飽和結合と隣接カルボニル基を有す化合物と(c)活性水素基を有す脂肪酸及び(d)ポリオール化合物を反応させて、末端イソシアネートプレポリマーとなし、三級アミンにて中和処理して、一級アミン化合物を有す水溶液に分散させ、イソシアネート残基とのウレア反応及び炭素間不飽和結合と隣接カルボニル基を有する化合物とのマイケル付加反応により、一級及び/又は二級アミン残基を含む水系ポリアミン樹脂を製造し、次いで(A)成分に分散可能な(B)成分のポリイソシアネート化合物との組成物となすことを特徴とする、[1]又は[2]における水性ポリウレタン樹脂組成物の製造方法。
[1] As the component (A), (a) a diisocyanate compound (b) a compound having a terminal hydroxyl group, a carbon-carbon unsaturated bond and an adjacent carbonyl group, (c) a fatty acid having an active hydrogen group, and (d) A resin obtained by reacting a polyol compound, an aqueous polyamine resin containing an amine residue by a urea reaction and a Michael addition reaction after neutralization, and a polyisocyanate compound dispersible in the component (A) as the component (B) An aqueous polyurethane resin composition characterized by containing.
[2] (a) The diisocyanate compound is an aliphatic diisocyanate compound, and (b) a compound having a terminal hydroxyl group and having a carbon-carbon unsaturated bond and an adjacent carbonyl group has a molar ratio of 50% or more with respect to (a). A (meth) acrylate compound having a terminal hydroxyl group, (c) a fatty acid having an active hydrogen group is dimethylol fatty acid, and (d) a polyester diol having a number average molecular weight of 800 to 6,000 (polycarbonate diol). Or amine diols by urea reaction and Michael addition reaction are primary and / or secondary amino residues, and 0.2 to 3.0 mmol / g in the resin solid content, Aqueous polyurethane resin according to [1], wherein the active ingredient molar ratio of NCO] / [NH] is 1.5 to 6.0 Composition.
[3] The aqueous polyurethane resin composition, wherein the aqueous polyurethane resin composition in [1] or [2] is a two-component paint composition or a two-component adhesive composition.
[4] The coating composition is a two-component assembly material of a water-based polyamine resin as component (A) and a polyisocyanate as a curing agent for component (B), and the two components are mixed when used as a coating material. The aqueous polyurethane resin coating composition according to [3], wherein
[5] As the component (A), (a) a compound having a terminal hydroxyl group and a carbon-carbon unsaturated bond and an adjacent carbonyl group in the diisocyanate compound (b) and (a) in a molar ratio of 50% or more. And (c) a fatty acid having an active hydrogen group and (d) a polyol compound are reacted to form a terminal isocyanate prepolymer, neutralized with a tertiary amine, and dispersed in an aqueous solution having a primary amine compound. A water-based polyamine resin containing a primary and / or secondary amine residue is produced by a urea reaction with an isocyanate residue and a Michael addition reaction with a compound having an unsaturated bond between carbon and an adjacent carbonyl group, and then (A) A method for producing an aqueous polyurethane resin composition according to [1] or [2], wherein the composition is a composition with a polyisocyanate compound of component (B) dispersible in the component .

本発明では、水性ポリウレタン樹脂組成物におけるポリアミンの使用において、末端水酸基を有するα,β−不飽和カルボニル化合物とのマイケル付加反応を利用して、一級アミンを二級アミンに変えてイソシアネート基との反応を制御することなどにより、常温硬化でもジオール化合物を用いた場合よりも、ゲル化時間が延伸され、外観が良好であり、高強度で耐水性及び耐溶剤性などの優れた被覆を形成でき、有用で卓越したポリウレタン樹脂塗料又は接着剤として利用することができる。   In the present invention, in the use of a polyamine in an aqueous polyurethane resin composition, a primary amine is changed to a secondary amine using a Michael addition reaction with an α, β-unsaturated carbonyl compound having a terminal hydroxyl group, and an isocyanate group is converted into a secondary amine. By controlling the reaction, the gelation time is extended and the appearance is better than when using a diol compound even at room temperature curing, and it is possible to form a coating with high strength and excellent water resistance and solvent resistance. It can be used as a useful and excellent polyurethane resin paint or adhesive.

本発明については、課題を解決するための手段として、本発明の基本的な構成に沿って前述したが、以下においては、前述した本発明群の発明の実施の形態を具体的に詳しく説明する。   Although the present invention has been described in accordance with the basic configuration of the present invention as means for solving the problems, the embodiments of the invention of the present invention group described above will be described in detail below. .

1.水性ポリウレタン樹脂組成物の原材料
(1)ジイソシアネート化合物
本発明において使用されるジイソシアネート成分としては、有機ジイソシアネート化合物が使用され、それにはポリウレタン樹脂の原材料としての通常のものが用いられて、特に規定はされない。コーティング被膜の紫外線による黄変を避けるために、芳香族ジイソシアネートよりも脂肪族又は脂環族ジイソシアネートが好ましい。
具体的には、ヘキサメチレンジイソシアネートと炭素数1〜6のモノオールから得られるアロファネート変性ポリイソシアネート、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、リジンジイソシアネート、2−メチルペンタン−1,5−ジイソシアネート、3−メチルペンタン−1,5−ジイソシアネート、2,2,4−トリメチルヘキサメチレン−1,6−ジイソシアネート、2,4,4−トリメチルヘキサメチレン−1,6−ジイソシアネートなどの脂肪族ジイソシアネートが例示され、イソホロンジイソシアネート、シクロヘキシルジイソシアネート、水素添加キシリレンジイソシアネート、水素添加ジフェニルメタンジイソシアネート、水素添加トリメチルキシリレンジイソシアネートなどの脂環族ジイソシアネートが例示される。これらのジイソシアネートは、1種単独又は2種以上の混合で使用される。
さらには、これらのアダクト変性体、カルボジイミド変性体、アロファネート変性体、ビュレット変性体、ウレトジオン変性体、ウレトイミン変性体、イソシアヌレート変性体なども使用できる。
1. Raw Material of Aqueous Polyurethane Resin Composition (1) Diisocyanate Compound As the diisocyanate component used in the present invention, an organic diisocyanate compound is used, and a normal one as a raw material of polyurethane resin is used, and is not particularly defined. . In order to avoid yellowing of the coating film due to ultraviolet rays, aliphatic or alicyclic diisocyanates are preferred over aromatic diisocyanates.
Specifically, allophanate-modified polyisocyanate obtained from hexamethylene diisocyanate and monool having 1 to 6 carbon atoms, tetramethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, lysine diisocyanate, 2-methylpentane-1,5-diisocyanate, 3-methyl Examples include aliphatic diisocyanates such as pentane-1,5-diisocyanate, 2,2,4-trimethylhexamethylene-1,6-diisocyanate, 2,4,4-trimethylhexamethylene-1,6-diisocyanate, and isophorone diisocyanate. , Cyclohexyl diisocyanate, hydrogenated xylylene diisocyanate, hydrogenated diphenylmethane diisocyanate, hydrogenated trimethylxylylene diisocyanate, etc. Sulfonate are exemplified. These diisocyanates are used individually by 1 type or in mixture of 2 or more types.
Furthermore, these adduct modified products, carbodiimide modified products, allophanate modified products, burette modified products, uretdione modified products, uretoimine modified products, isocyanurate modified products, and the like can also be used.

(2)末端水酸基を有し炭素間不飽和結合と隣接カルボニル基を有する化合物
当化合物は末端に水酸基を有すので、その水酸基によりウレタンプレポリマーの末端に結合されて、その炭素間二重結合にジアミン又はトリアミンがマイケル付加してプレポリマーの末端を形成する。
カルボニル基はカルボキシル基由来のC=O基を含む広義のものである。なお、末端水酸基はカルボキシル基における−OHを意味しない。
当化合物としては、末端水酸基を有すα,β−不飽和カルボニル化合物としての、末端−ヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物が代表的なものである。
具体的には、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、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールモノ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールモノ(メタ)アクリレート、トリメチロールエタンジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェニルオキシプロピル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシシクロヘキシル(メタ)アクリレートなどが挙げられ、アクリルグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル、グリシジル(メタ)アクリレートなどのグリシジル基含有化合物と、(メタ)アクリル酸との付加反応により得られる化合物も例示される。
(2) Compound having a terminal hydroxyl group and having an unsaturated bond between carbon and an adjacent carbonyl group Since this compound has a hydroxyl group at the terminal, it is bonded to the terminal of the urethane prepolymer by the hydroxyl group, and the carbon-carbon double bond A diamine or triamine is Michael added to form a prepolymer end.
A carbonyl group is a broad term including a C═O group derived from a carboxyl group. The terminal hydroxyl group does not mean —OH in the carboxyl group.
A typical example of the compound is a terminal-hydroxy (meth) acrylate compound as an α, β-unsaturated carbonyl compound having a terminal hydroxyl group.
Specifically, 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate, 4-hydroxybutyl (meth) acrylate, 2-hydroxybutyl (meth) acrylate, 1,6-hexanediol mono (meth) ) Acrylate, pentaerythritol tri (meth) acrylate, dipentaerythritol penta (meth) acrylate, neopentyl glycol mono (meth) acrylate, trimethylolethane di (meth) acrylate, trimethylolpropane di (meth) acrylate, 2-hydroxy -3-phenyloxypropyl (meth) acrylate, 4-hydroxycyclohexyl (meth) acrylate, and the like, such as acrylic glycidyl ether, allyl glycidyl ether, glycidyl (meth) And a glycidyl group-containing compounds such as acrylates, are also exemplified compounds obtained by addition reaction of (meth) acrylic acid.

(3)活性水素基を有す脂肪酸
当脂肪酸は活性水素基を有し、例えば両末端の活性水素基がイソシアネート基と反応してプレポリマーの主鎖に組み込まれ、遊離のカルボキシル基が親水性なのでプレポリマーの水分散性を高める作用をなす。
活性水素基を有す脂肪酸化合物としては、末端水酸基を二個有すジメチロールプロピオン酸、ジメチロールブタン酸が例示され、その他、ポリアミンと酸無水物との反応物、ジメチロールプロピオン酸やジメチロールブタン酸などを開始剤としたラクトン付加物なども挙げられる。
当脂肪酸としては、ジメチロールプロピオン酸及びジメチロールブタン酸が好ましい。
(3) Fatty acid having an active hydrogen group This fatty acid has an active hydrogen group. For example, active hydrogen groups at both ends react with isocyanate groups and are incorporated into the main chain of the prepolymer, and free carboxyl groups are hydrophilic. Therefore, it acts to increase the water dispersibility of the prepolymer.
Examples of the fatty acid compound having an active hydrogen group include dimethylolpropionic acid and dimethylolbutanoic acid having two terminal hydroxyl groups, other reaction products of polyamine and acid anhydride, dimethylolpropionic acid and dimethylol. Also included are lactone adducts using butanoic acid as an initiator.
As the fatty acid, dimethylolpropionic acid and dimethylolbutanoic acid are preferable.

(4)ポリオール化合物
本発明におけるポリオール化合物はジオール化合物及びトリオール化合物などであり、本発明において使用されるポリオール成分としては、ポリエステルポリオール(ポリカーボネートジオールを含む)又はポリエーテルポリオールなどが使用され、それらにはポリウレタン樹脂の原材料としての通常のものが用いられて、特に規定はされない。
数平均分子量が800〜6,000のものが好ましく、代表的には、ポリプロピレンエチレンポリオール(PPG)、ポリテトラメチレンエーテルグリコール(PTG)、ポリテトラメチレングリコール(PTMG)などが例示される。
(4) Polyol compound The polyol compound in the present invention includes a diol compound and a triol compound. As the polyol component used in the present invention, a polyester polyol (including polycarbonate diol) or a polyether polyol is used. Are used as usual raw materials for polyurethane resins, and are not particularly defined.
Those having a number average molecular weight of 800 to 6,000 are preferred, and representative examples include polypropylene ethylene polyol (PPG), polytetramethylene ether glycol (PTG), polytetramethylene glycol (PTMG) and the like.

より具体的には、ポリエステルポリオールとしては、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、コハク酸、酒石酸、マロン酸、修酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、クルタコン酸、アゼライン酸、1,4−シクロヘキシルジカルボン酸、α−ハイドロムコン酸、β−ハイドロムコン酸、α−ブチル−α−エチルムコン酸、α,β−ジエチルサクシン酸、マレイン酸、フマル酸、その他の二塩基酸などの1種又は2種以上と、エチレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、1,2−ブタンジオール、1,3ブタンジオール、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、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、3,3−ジメチロールヘプタン、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ネオペンチールグリコール、シクロヘキサン−1,4−ジオール、シクロヘキサン−1,4−ジメタノール、ダイマー酸ジオール、ビスフェノールAのエチレンオキサイドやプロピレンオキサイドなどの付加物、ビス(β−ヒドロキシエチル)ベンゼン、キシリレングリコール、その他のジオール、あるいは、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトールなどのポリオール類の重縮合反応により得られるポリエステルポリオールが使用される。
さらに、ε−カプロラクトン、アルキル置換ε−カプロラクトン、δ−バレロラクトン、アルキル置換δ−バレロラクトンなどの環状エステル(ラクトン類)などのモノマーの開環重合で得られるラクトン系のポリエステルポリオールも挙げられ、低分子ポリオールの一部をヘキサメチレンジアミン、イソホロンジアミン、モノエタノールアミンなどの低分子アミン類や低分子アミノアルコールに変更したポリエステルアミドポリオールなども使用し得る。
More specifically, polyester polyols include phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, naphthalenedicarboxylic acid, succinic acid, tartaric acid, malonic acid, oxalic acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, suberic acid, kurtaconic acid, Azelaic acid, 1,4-cyclohexyl dicarboxylic acid, α-hydromuconic acid, β-hydromuconic acid, α-butyl-α-ethylmuconic acid, α, β-diethylsuccinic acid, maleic acid, fumaric acid, other dibasic 1 type or 2 types or more, such as an acid, and ethylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 1,2-butanediol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, 5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 1,8-octanediol, 1,9-nonanediol, 3 Methyl-1,5-pentanediol, 3,3-dimethylolheptane, diethylene glycol, dipropylene glycol, neopentyl glycol, cyclohexane-1,4-diol, cyclohexane-1,4-dimethanol, dimer acid diol, bisphenol It can be obtained by polycondensation reaction of A with adducts such as ethylene oxide and propylene oxide, bis (β-hydroxyethyl) benzene, xylylene glycol, other diols, or polyols such as glycerin, trimethylolpropane and pentaerythritol. Polyester polyol is used.
Furthermore, lactone-based polyester polyols obtained by ring-opening polymerization of monomers such as cyclic esters (lactones) such as ε-caprolactone, alkyl-substituted ε-caprolactone, δ-valerolactone, and alkyl-substituted δ-valerolactone are also mentioned. A polyester amide polyol obtained by changing a part of the low molecular polyol to a low molecular amine such as hexamethylene diamine, isophorone diamine or monoethanolamine, or a low molecular amino alcohol can also be used.

ポリエーテルポリオールとしては、上記のジオール類、ポリオール類と、あるいはこれらとエチレンジアミン、プロピレンジアミン、トルエンジアミン、メタフェニレンジアミン、ジフェニルメタンジアミン、キシリレンジアミンなどのアミン類のような活性水素基を2個以上、好ましくは2〜3個有す化合物を開始剤として、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などのアルキレンオキサイド類、メチルグリシジルエーテル、フェニルグリシジルエーテルなどのアルキルあるいはアリールグリシジルエーテル類、テトラヒドロフランなどの環状エーテル類のモノマーなどを1種又は2種以上付加重合することにより得られるポリエーテルポリオールが使用される。   As the polyether polyol, two or more active hydrogen groups such as the above diols and polyols, or amines such as ethylenediamine, propylenediamine, toluenediamine, metaphenylenediamine, diphenylmethanediamine, and xylylenediamine are used. Preferably, a compound having 2 to 3 compounds is used as an initiator, alkylene oxides such as ethylene oxide, propylene oxide and butylene oxide, alkyl or aryl glycidyl ethers such as methyl glycidyl ether and phenyl glycidyl ether, and cyclic ethers such as tetrahydrofuran A polyether polyol obtained by addition polymerization of one kind or two or more kinds of monomers is used.

ポリカーボネートポリオールとしては、段落0017に前記した低分子ジオール類や低分子トリオールと、エチレンカーボネート、ジエチルカーボネート、ジフェニルカーボネートなどとの反応により得られるポリカーボネートポリオールが使用される。なお、ポリカーボネートポリオールとポリエステルポリオールとのエステル交換によるポリオールも好適に使用し得る。   As the polycarbonate polyol, a polycarbonate polyol obtained by the reaction of the low molecular diols or low molecular triols described in paragraph 0017 with ethylene carbonate, diethyl carbonate, diphenyl carbonate or the like is used. A polyol obtained by transesterification between a polycarbonate polyol and a polyester polyol can also be suitably used.

その他、ポリエーテルポリオールとジカルボン酸類とから得られるコポリオール、及びポリエステルやポリカーボネートとエポキサイドや環状エーテルとの反応により得られる、ポリエーテルエステルポリオールも使用し得て、水酸基を2個以上有する、ポリブタジエン、水素添加ポリブタジエン、ポリイソプレン、水素添加ポリイソプレンなどのポリオレフィンポリオールも使用し得る。   In addition, copolyols obtained from polyether polyols and dicarboxylic acids, and polyether ester polyols obtained by reaction of polyesters and polycarbonates with epoxides and cyclic ethers can also be used, and polybutadiene having two or more hydroxyl groups, Polyolefin polyols such as hydrogenated polybutadiene, polyisoprene, hydrogenated polyisoprene may also be used.

(5)ジアミン又はポリアミン化合物
ジアミン又はポリアミン化合物は、プレポリマーの鎖延長剤として使用され、
ジオール化合物を鎖延長剤とするよりも、容易に高架橋するため、耐水性や耐溶剤性及び耐汚染性などの物性において有利である。
ジイソシアネート化合物と反応する反応主剤として、ジオールの代わりにジアミン又はトリアミン化合物を使用するとこれらのアミン化合物の高反応性のためプレポリマーを形成できないので、これらのアミン化合物はプレポリマーの鎖延長剤として使用する。
これらのアミン化合物の具体例は、ジアミンではエチレンジアミン(EDA)、イソホロンジアミン(IPDA)などが例示され、ポリアミンでは、HN−(CNH)−CNH(n=1〜8)で表される、ジエチレントリアミン(DETA)、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ペンタエチレンヘキサミン、などが例示される。
(5) Diamine or polyamine compound The diamine or polyamine compound is used as a chain extender for the prepolymer,
Rather than using a diol compound as a chain extender, it is more easily crosslinked, which is advantageous in terms of physical properties such as water resistance, solvent resistance and stain resistance.
Use of diamines or triamine compounds instead of diols as reactive agents that react with diisocyanate compounds prevents the formation of prepolymers due to the high reactivity of these amine compounds, so these amine compounds are used as chain extenders for prepolymers. To do.
Specific examples of these amine compounds, ethylenediamine diamine (EDA), isophorone diamine (IPDA) is illustrated in the polyamine, H 2 N- (C 2 H 4 NH) n -C 2 H 4 NH 2 (n = 1-8), diethylenetriamine (DETA), triethylenetetramine, tetraethylenepentamine, pentaethylenehexamine, and the like are exemplified.

(6)硬化触媒及び硬化剤
ウレタン反応の硬化触媒(重合触媒)としての樹脂化触媒(ウレタン化触媒)は、必要により使用され、ジブチルチンジラウレートやナフテン酸亜鉛のような金属系触媒あるいはトリエチレンジアミンやN−メチルモルホリンのようなアミン系触媒などの通常の硬化触媒が用いられ、反応速度を速くし反応温度を低くすることができる。
ポリウレタン樹脂を硬化させる硬化剤としては、本発明においては二液システム(二液型の組成物)の一液として使用され、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)やイソホロンジイソシアネート(IPDI)から由来する、1分子中のNCO基が3個以上のトリマー体やアダクト体が使用される。具体的には、有機ジイソシアネート類のウレタン変性体、ウレア変性体、アロファネート変性体、ビュレット変性体、ウレトジオン変性体、イソシアヌレート変性体などが挙げられる。
ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)から由来するイソシアヌレート変性体タイプの硬化剤では、硬化剤のNCO/主剤のNHのモル比が2.5〜4.5のものが好ましい。
(6) Curing catalyst and curing agent Resinization catalyst (urethanization catalyst) as a curing catalyst (polymerization catalyst) for urethane reaction is used as necessary, and is a metal catalyst such as dibutyltin dilaurate or zinc naphthenate or triethylenediamine. Ordinary curing catalysts such as amine catalysts such as N-methylmorpholine are used, and the reaction rate can be increased and the reaction temperature can be lowered.
As a curing agent for curing a polyurethane resin, one molecule derived from hexamethylene diisocyanate (HDI) or isophorone diisocyanate (IPDI) is used as one liquid in a two-component system (two-component composition) in the present invention. A trimer or adduct having 3 or more NCO groups is used. Specific examples include urethane-modified products, urea-modified products, allophanate-modified products, burette-modified products, uretdione-modified products, and isocyanurate-modified products of organic diisocyanates.
In the isocyanurate modified type curing agent derived from hexamethylene diisocyanate (HDI), it is preferable that the molar ratio of NCO of the curing agent / NH of the main component is 2.5 to 4.5.

(7)その他の助剤
本発明においては、段落0018に記載したポリアミン化合物に加えて、必要に応じて通常の、重付加反応における鎖延長剤を使用してもよい。
鎖延長剤としては、2個以上の活性水素基を有する通常の低分子化合物が使用され、具体的には、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、1,5−ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、さらに、HDIイソシアヌレート変性体、ジイソシアンートのアロファネート変性体などが用いられる。
また、より物性を高め、また、各種物性を付加するために、各種の添加剤として、難燃剤、可塑剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、染料、顔料、充填剤、内部離型剤、補強材、艶消し剤、導電性付与剤、帯電制御剤、帯電防止剤、滑剤、その他の加工助剤を用いることができる。
(7) Other auxiliaries In the present invention, in addition to the polyamine compound described in paragraph 0018, a chain extender in a usual polyaddition reaction may be used as necessary.
As the chain extender, an ordinary low-molecular compound having two or more active hydrogen groups is used. Specifically, ethylene glycol, propylene glycol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, neo Pentyl glycol, diethanolamine, triethanolamine, HDI isocyanurate modified, diisocyanate allophanate modified, and the like are used.
In order to enhance physical properties and add various physical properties, various additives such as flame retardants, plasticizers, antioxidants, ultraviolet absorbers, dyes, pigments, fillers, internal mold release agents, reinforcement Materials, matting agents, conductivity imparting agents, charge control agents, antistatic agents, lubricants, and other processing aids can be used.

2.水性ポリウレタン樹脂組成物
(1)主剤と硬化剤
本発明における水性ポリウレタン樹脂組成物は、基本的に主剤と硬化剤から構成される。
主剤は(A)成分として、(a)ジイソシアネート化合物に(b)末端水酸基を有し炭素間不飽和結合と隣接カルボニル基を有する化合物と(c)活性水素基を有す脂肪酸及び(d)ポリオール化合物を反応させた樹脂であって、中和処理後のウレア反応及びマイケル付加反応によるアミン残基を含む水系ポリアミン樹脂である。
硬化剤は(B)成分として(A)成分に分散可能な、前記したHDIトリマーに代表される、ポリイソシアネート化合物である。
組成比は、(B)/(A)の成分において[NCO]/[NH]の活性成分モル比が1.5〜6.0である範囲にて使用されるのが好ましい。
2. Aqueous polyurethane resin composition
(1) Main agent and curing agent The aqueous polyurethane resin composition in the present invention is basically composed of a main agent and a curing agent.
The main component is (A) component: (a) a diisocyanate compound (b) a compound having a terminal hydroxyl group, a carbon-carbon unsaturated bond and an adjacent carbonyl group, (c) a fatty acid having an active hydrogen group, and (d) a polyol. A resin obtained by reacting a compound, which is an aqueous polyamine resin containing an amine residue by a urea reaction and a Michael addition reaction after neutralization.
A hardening | curing agent is a polyisocyanate compound represented by the above-mentioned HDI trimer which can be disperse | distributed to (A) component as (B) component.
The composition ratio is preferably used in the range where the active component molar ratio of [NCO] / [NH] is 1.5 to 6.0 in the component (B) / (A).

(2)組成物としての態様
本発明の水性ポリウレタン樹脂組成物は、上記のとおり主剤としての(A)成分と(B)成分の硬化剤から構成される二液システムであり、使用の態様としては、二液型塗料組成物又は二液型接着剤組成物などの二成分組み物材料であり、塗料などとして使用される際に二成分が混合され、硬化剤の多官能NCO化合物により三次元的に硬化される。
一般に、塗料用組成物の意味は、必ずしも一義的ではないので、本発明においては、予め全ての成分を混合した組成物ではなく、二成分組み物材料としの組成物としている。
(2) Aspect as a composition The aqueous polyurethane resin composition of the present invention is a two-component system composed of the curing agent of the component (A) and the component (B) as the main components as described above. Is a two-component composition material such as a two-component paint composition or a two-component adhesive composition. When used as a paint, the two components are mixed and three-dimensional by a polyfunctional NCO compound as a curing agent. Hardened.
In general, the meaning of the composition for coating is not necessarily unambiguous, so in the present invention, it is not a composition in which all components are mixed in advance, but a composition as a two-component assembled material.

3.水性ポリウレタン樹脂組成物の製造方法
(1)組成物の製法
本発明の水性ポリウレタン樹脂組成物の製造は、ウレタンプレポリマーの主鎖を形成する(a)ジイソシアネート化合物に、(b)マイケル付加のための成分であって、(a)に対してモル比50%以上である、末端水酸基を有し炭素間不飽和結合と隣接カルボニル基を有す化合物と、水分散性付与のための成分である(c)活性水素基を有す脂肪酸及び、ウレタンプレポリマーの主鎖を形成する、(d)ポリオール化合物を反応させて、末端イソシアネートプレポリマーとなし、次いで三級アミンにて脂肪酸のカルボキシル基を中和処理して、鎖延長剤である、ポリアミンとしての一級アミン化合物を有す水溶液に分散させて水性となし、イソシアネート残基とのウレア反応及び炭素間不飽和結合と隣接カルボニル基を有する化合物とのマイケル付加反応により、一級及び/又は二級アミン残基を含む水系ポリアミン樹脂を製造し、次いで当水系ポリアミン樹脂成分に分散可能なHDIトリマーのような硬化剤成分との組成物となすことにより、行われる。
3. Method for producing aqueous polyurethane resin composition
(1) Production method of the composition The aqueous polyurethane resin composition of the present invention is produced by (a) a diisocyanate compound that forms the main chain of the urethane prepolymer, and (b) a component for Michael addition, And a compound having a terminal hydroxyl group, an unsaturated bond between carbon atoms and an adjacent carbonyl group, and a component for imparting water dispersibility (c) having an active hydrogen group. (D) A polyol compound is reacted to form a terminal isocyanate prepolymer, followed by neutralization of the carboxyl group of the fatty acid with a tertiary amine to form a chain extension. It is dispersed in an aqueous solution containing a primary amine compound as a polyamine to form an aqueous solution, and a urea reaction with an isocyanate residue and an unsaturated bond between carbon atoms and an adjacent carbonyl group are formed. A water-based polyamine resin containing primary and / or secondary amine residues by a Michael addition reaction with a compound having a composition with a curing agent component such as an HDI trimer that is then dispersible in the water-based polyamine resin component; It is done by doing.

(2)組成物の製法における化学反応とポリマー構造
本発明の水性ポリウレタン樹脂組成物の構成及び製法をより明確にするために、
組成物の製法における化学反応と重合反応及びプレポリマー構造とポリマー構造を、製法システムとしての表現により具体的に以下に記載する。
i)プレポリマーの製造
脂肪族ジイソシアネートOCN−A−NCO、ポリエステル(又はポリエーテル)ジオールHO−B−OH、ジメチロール脂肪酸HOCHR(COOH)CHOH、2−ヒドロキシエチルアクリレートを反応させプレポリマーを形成する。(なお、下記中の(U)はウレタン結合を示す。)

OCN−A−(U)−B−(U)−A−(U)−CHR(COOH)CH−(U)−A−(U)−C−COO−CH=CH

ii)中和処理
第三級アミンNRによる中和処理によって、−COOH基を中和して水分散性に変性する。

OCN−A−(U)−B−(U)−A−(U)−CHR(COONH+)CH−(U)−A−(U)−C−COO−CH=CH

iii)ポリアミンの反応
ポリアミンNH−X−NHを添加してプレポリマーの末端のOCN基とウレア反応させてポリアミン基を末端に導入し、また、ポリアミンとプレポリマーの他の末端の−COO−CH=CH基とをマイケル付加反応させてにポリアミン基を導入して、ポリアミン分散体を形成する。

〜NH−CO−NH−X−NH−CO−NH〜・・・・・(主鎖)・・・・・〜−C−COO−CHCH−NH−X−NH

iv)多官能硬化剤の添加
多官能硬化剤のY(NCO)(n≧3)を添加して、末端の一級アミン基と反応させ一級アミン反応体を形成する。

〜NH−CO−NH−X−NH−CO−NH〜・・・・・(主鎖)・・・・・〜−C−COO−CHCH−NH−X−NH−CO−NH−Y−(NCO)n−1

v)二級アミン基のウレア反応
経時すると、ポリアミン基の導入により形成された二級アミン基が硬化剤のNCOとウレア反応して二級アミン反応体を形成する。

〜NH−CO−(U)−X−(U)−CO−NH〜・・・・・(主鎖)・・・・・〜−C−COO−CHCH−(U)−X−(U)−CO−(U)−Y−(NCO)n−1

vi)硬化剤のNCOと水との反応
経時すると、硬化剤中のNCOと水分散体の水とがウレア反応して、水反応ウレア高架橋体を形成する。

〜NH−CO−(U)−X−(U)−CO−NH〜・・・・・(主鎖)・・・・・〜−C−COO−CHCH−(U)−X−(U)−CO−(U)−Y−((U))n−x
(2) Chemical reaction and polymer structure in the production method of the composition In order to clarify the constitution and production method of the aqueous polyurethane resin composition of the present invention,
The chemical reaction and polymerization reaction and the prepolymer structure and polymer structure in the production method of the composition are specifically described below in terms of the production system.
i) Production of prepolymer
Aliphatic diisocyanate OCN-A-NCO, polyester (or polyether) diol HO-B-OH, dimethylol fatty acid HOCH 2 R (COOH) CH 2 OH, and 2-hydroxyethyl acrylate are reacted to form a prepolymer. ((U) in the following represents a urethane bond.)

OCN-A- (U) -B- ( U) -A- (U) -CH 2 R (COOH) CH 2 - (U) -A- (U) -C 2 H 5 -COO-CH = CH 2

ii) Neutralization treatment By the neutralization treatment with the tertiary amine NR 3 , the —COOH group is neutralized to be water-dispersible.

OCN-A- (U) -B- ( U) -A- (U) -CH 2 R (COO - NH + R 3) CH 2 - (U) -A- (U) -C 2 H 5 -COO -CH = CH 2

iii) Reaction of polyamine Polyamine NH 2 —X—NH 2 is added to react with the OCN group at the end of the prepolymer to introduce a polyamine group at the end, and —COO at the other end of the polyamine and the prepolymer A polyamine group is introduced by Michael addition reaction with —CH═CH 2 group to form a polyamine dispersion.

~NH-CO-NH-X- NH-CO-NH~ ····· ( backbone) ····· ~-C 2 H 5 -COO-CH 2 CH 2 -NH-X-NH 2

iv) Addition of multifunctional curing agent The multifunctional curing agent Y (NCO) n (n ≧ 3) is added to react with the terminal primary amine group to form a primary amine reactant.

~NH-CO-NH-X- NH-CO-NH~ ····· ( backbone) ····· ~-C 2 H 5 -COO-CH 2 CH 2 -NH-X-NH-CO -NH-Y- (NCO) n-1

v) Urea reaction of secondary amine groups Over time, secondary amine groups formed by the introduction of polyamine groups react with NCO of the curing agent to form secondary amine reactants.

~NH-CO- (U) -X- ( U) -CO-NH~ ····· ( backbone) ····· ~-C 2 H 5 -COO-CH 2 CH 2 - (U) -X- (U) -CO- (U) -Y- (NCO) n-1

vi) Reaction of NCO of Curing Agent with Water Over time, NCO in the curing agent and water of the aqueous dispersion undergo a urea reaction to form a water-reacted urea highly crosslinked body.

~NH-CO- (U) -X- ( U) -CO-NH~ ····· ( backbone) ····· ~-C 2 H 5 -COO-CH 2 CH 2 - (U) -X- (U) -CO- (U) -Y-((U)) nx

以下においては、実施例によって、比較例を対照しながら、本発明をより詳細に具体的に示して、本発明の構成をより明らかにし、本発明の構成の各要件の合理性を実証する。   In the following, the present invention will be described in more detail by comparing the comparative examples with examples, to clarify the configuration of the present invention, and to demonstrate the rationality of each requirement of the configuration of the present invention.

[水性ポリアミン樹脂の合成]
(a)ジイソシアネート化合物に、(b)(a)に対してモル比50%以上である、末端水酸基を有し炭素間不飽和結合と隣接カルボニル基を有す化合物と、(c)末端水酸基を二個有す脂肪酸、及び(d)ポリオール化合物を反応させて、末端イソシアネートプレポリマーとなし、三級アミンにて中和処理して、一級アミン化合物を有す水溶液に分散させ、イソシアネート残基とのウレア反応及び炭素間不飽和結合と隣接カルボニル基を有する化合物とのマイケル付加反応により、一級及び/又は二級アミン残基を含む水系ポリアミン樹脂を製造する。
[Synthesis of aqueous polyamine resin]
(A) a diisocyanate compound having (b) a molar ratio of 50% or more with respect to (a), a compound having a terminal hydroxyl group and having an intercarbon unsaturated bond and an adjacent carbonyl group; and (c) a terminal hydroxyl group. Two fatty acids and (d) a polyol compound are reacted to form a terminal isocyanate prepolymer, neutralized with a tertiary amine, dispersed in an aqueous solution having a primary amine compound, and an isocyanate residue. A water-based polyamine resin containing primary and / or secondary amine residues is produced by the urea reaction and the Michael addition reaction between the compound having an unsaturated bond between carbon atoms and an adjacent carbonyl group.

(ポリウレタンエマルジョンの製造例)
撹拌機、温度計、窒素シール管及び冷却器を装着した容量3,000mlの反応器に、ポリオールA(ポリテトラメチレングリコール Mn=2,000 f=2)を141.8g、2,2−ジメチロールプロピオン酸(DMPA)を9.2g、2−ヒドロキシエチルアクリレート(HEA)を15.9g、ジプロピレングリコールジメチルエーテル(DMDPG)を63.8g仕込み、90℃で10分間加熱溶解させた。60℃に冷却後にイソシアネートA(HDIのイソプロパノール変性アロファネート化合物:NCO=19.1%)を120.3g、ジオクチルチンジラウレート(DOTDL)を0.04g仕込み80℃で2時間反応させて、カルボキシル基含有イソシアンート基末端プレポリマー溶液を得た。このプレポリマー溶液のイソシアネート含量は3.40%、プレポリマー中のカルボン酸導入量は0.75mmol/gであった。
次いでトリエチルアミン(TEA)を6.9g仕込んでカルボキシル基を中和した後、撹拌しながら水を482g及びジエチルトリアミン(DETA)10.4gを仕込み、乳化・水とアミンによる鎖延長反応を30℃で12時間行った。FT−IRによりイソシアネート基の存在が確認されなくなったところで充填して、水性ポリウレタンエマルジョンPU−1を得た。PU−1の固形分は32.5%、pHは9.5、25℃の粘度は40mPa・sであった。
(Production example of polyurethane emulsion)
In a reactor having a capacity of 3,000 ml equipped with a stirrer, thermometer, nitrogen seal tube and condenser, 141.8 g of polyol A (polytetramethylene glycol Mn = 2,000 f = 2), 9.2 g of methylolpropionic acid (DMPA), 15.9 g of 2-hydroxyethyl acrylate (HEA) and 63.8 g of dipropylene glycol dimethyl ether (DMDPG) were charged and dissolved by heating at 90 ° C. for 10 minutes. After cooling to 60 ° C., 120.3 g of isocyanate A (HDI isopropanol-modified allophanate compound: NCO = 19.1%) and 0.04 g of dioctyltin dilaurate (DOTDL) were charged and reacted at 80 ° C. for 2 hours to contain a carboxyl group An isocyanate group-terminated prepolymer solution was obtained. The isocyanate content of this prepolymer solution was 3.40%, and the amount of carboxylic acid introduced into the prepolymer was 0.75 mmol / g.
Next, 6.9 g of triethylamine (TEA) was charged to neutralize the carboxyl group, and then 482 g of water and 10.4 g of diethyltriamine (DETA) were charged while stirring, and the chain extension reaction between water and amine was carried out at 30 ° C. I went for 12 hours. When the presence of isocyanate groups was no longer confirmed by FT-IR, an aqueous polyurethane emulsion PU-1 was obtained. The solid content of PU-1 was 32.5%, the pH was 9.5, and the viscosity at 25 ° C. was 40 mPa · s.

[水性ポリウレタン樹脂組成物の製造]
上記の合成例にて製造した水性ポリアミン樹脂分散体A100部に、予め水/イソシアネート硬化剤(ポリイソシアネートA;HDIの3−メチルペンタンジオール変性アロファネート化合物のメトキシポリエチレングリコール変性体:NCO=16.4%)=50/50(質量%)を40部配合し、2,000rpmで30秒撹拌分散させたものBを手動撹拌で混合して、表1〜4に記載の水性ポリアミン樹脂組成物とした。
[Production of aqueous polyurethane resin composition]
To 100 parts of the aqueous polyamine resin dispersion A produced in the above synthesis example, a water / isocyanate curing agent (polyisocyanate A; methoxypolyethylene glycol modified of 3-methylpentanediol modified allophanate compound of HDI: NCO = 16.4 %) = 50/50 (mass%) 40 parts is blended, and the mixture B is stirred and dispersed at 2,000 rpm for 30 seconds and mixed by manual stirring to obtain aqueous polyamine resin compositions described in Tables 1-4. .

[混合液の評価]
(ゲル化時間)
水性ポリアミン樹脂に、硬化剤のHDIトリマーを分散させて、ゲル化して塗料として使用不能になる時間を測定した。表1〜4に記載した時間が長いほど塗料として優れている。
(増粘性)
硬化剤の添加時の増粘性を目視により観察した。増粘性が低いほど塗料としての使用に適しており、表1中に、「○:増粘がない △:増粘が少しあるが塗料として使用し得る ×:増粘が大である」として評価を記載した。
[Evaluation of liquid mixture]
(Gel time)
The time when the hardener HDI trimer was dispersed in the aqueous polyamine resin and gelled to become unusable as a paint was measured. The longer the times listed in Tables 1 to 4, the better the paint.
(Thickening)
The thickening at the time of addition of the curing agent was visually observed. The lower the thickening, the more suitable it is for use as a paint. In Table 1, it is evaluated as “◯: no thickening Δ: there is a little thickening, but it can be used as a paint ×: the thickening is large”. Was described.

[塗膜としての性能評価]
アルミ板に混合液を200μmの厚みにアプリケーターで塗布し、常温で7日間乾燥させた。
(塗膜外観)
塗装して、常温で7日間乾燥経過後の塗膜の外観を目視により観察して、塗膜の光沢性とはじきの有無によって、表1〜4中に、「○:良好 △:ほぼ良好 ×:塗膜に光沢がなく、はじきがあって、不良」として塗膜外観の評価を記載した。
(耐水性)
塗装後に、50℃・3時間水中浸漬テストを行い、テスト後に塗膜を目視及び指触により観察して、塗膜の白化とべたつきの有無によって、表1〜4中に、「○:良好 △:ほぼ良好 ×:塗膜に白化とべたつきが生じ耐水性がない」としての評価を記載した。
(メタノール及びMEKラビング試験・耐溶剤テスト)
乾燥塗膜に対して、メタノール及びMEKラビング試験を行った。メタノール又はMEK(メチルエチルケトン)に軽く浸した脱脂綿を塗膜上で往復させ、塗膜に傷や剥れなどが生じるまでの往復回数を測定した。
[Performance evaluation as a coating film]
The mixed solution was applied to an aluminum plate to a thickness of 200 μm with an applicator and dried at room temperature for 7 days.
(Appearance of coating film)
After coating and visually observing the appearance of the coating film after drying for 7 days at room temperature, in Tables 1 to 4, depending on the glossiness of the coating film and the presence or absence of repelling, “○: Good Δ: Almost good” The evaluation of the appearance of the coating film was described as “The coating film was not glossy, had repelling, and was defective”.
(water resistant)
After coating, an immersion test in water at 50 ° C. for 3 hours was performed. After the test, the coating film was observed visually and by touch. According to Tables 1 to 4, “○: Good △” : Almost good ×: The coating film is whitened and sticky and has no water resistance ”.
(Methanol and MEK rubbing test / solvent resistance test)
Methanol and MEK rubbing tests were performed on the dried coating film. Absorbent cotton dipped lightly in methanol or MEK (methyl ethyl ketone) was reciprocated on the coating film, and the number of reciprocations until the coating film was scratched or peeled off was measured.

水系ポリアミン樹脂組成物の性能の結果を表1〜4に掲載した。なお、表中の記号は次のとおりである。
ポリオールA;ポリテトラメチレングリコール Mn=2,000 f=2
ポリオールB;ポリカーボネートポリオール Mn=2,000 f=2
ポリオールC;フタル酸ベースのポリエステルポリオール Mn=2,000 f=2
イソシアネートA;HDIのイソプロパノール変性アロファネート化合物(NCO=19.1%)
イソシアネートB;イソホロンジイソシアネート(NCO=37.8%)
DMPA;ジメチロールプロピオン酸
HEA;2−ヒドロキシエチルアクリレート
EDA;エチレンジアミン
DETA;ジエチレントリアミン
TETA;トリエチレンテトラミン
TEPA;テトラエチレンペンタミン
ポリイソシアネートA;HDIの3−メチルペンタンジオール変性アロファネート化合物のメトキシポリエチレングリコール変性体(NCO=16.4%)
ポリイソシアネートB;HDIの3−メチルペンタンジオール変性アロファネート化合物のメトキシポリエチレングリコール変性体(NCO=18.3%)
なお、PU−2〜9は、段落0031に記載した水性ポリウレタンエマルジョンPU−1の製法に準じて、表1〜4に記載した性能を有すものとして製造した水性ポリウレタンエマルジョンである。
The performance results of the water-based polyamine resin composition are listed in Tables 1 to 4. The symbols in the table are as follows.
Polyol A; polytetramethylene glycol Mn = 2,000 f = 2
Polyol B: Polycarbonate polyol Mn = 2,000 f = 2
Polyol C; polyester polyol based on phthalic acid Mn = 2,000 f = 2
Isocyanate A; isopropanol-modified allophanate compound of HDI (NCO = 19.1%)
Isocyanate B; isophorone diisocyanate (NCO = 37.8%)
DMPA; dimethylolpropionic acid
HEA; 2-hydroxyethyl acrylate
EDA; ethylenediamine
DETA; diethylenetriamine TETA; triethylenetetramine TEPA; tetraethylenepentamine
Polyisocyanate A; methoxypolyethylene glycol modified form of 3-methylpentanediol modified allophanate compound of HDI (NCO = 16.4%)
Polyisocyanate B; methoxypolyethylene glycol modified form of 3-dimethylpentanediol modified allophanate compound of HDI (NCO = 18.3%)
PU-2 to 9 are water-based polyurethane emulsions manufactured according to the method of the water-based polyurethane emulsion PU-1 described in Paragraph 0031 and having the performance described in Tables 1 to 4.

Figure 2006104094
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[接着剤としての物性の実施例及び比較例]
段落0032で製造した水性ポリアミン樹脂組成物の接着剤としての評価は以下のとおりである。
(接着性能試験)
接着片作成手順;(1)ラバーをバフ処理する ラバー:天然ゴム (2)2枚のラバー表面にプライマーを塗布する(60℃×3min乾燥) プライマー:トリクロロイソシアヌル酸(2.5%アセトン溶液) (3)プライマーの上に配合液を塗布する(60℃×6min乾燥) (4)2枚を貼り合わせて5MPa/20秒圧でプレスする 配合液:主剤=水系ポリアミン分散体 硬化剤=ポリイソシアネートB 配合=硬化剤と水の50/50を2,000rpm・20秒で撹拌したものを、主剤100部に対し20部配合
(試験項目)
接着強度(N/cm);初期接着強度=貼りあわせ直後の接着強度 最終接着強度=貼りあわせ24時間後の接着強度 測定条件=剥離速度5cm/min
耐加水分解性(N/cm);70℃・95%RHで7日放置後の接着強度
耐熱性;70℃において、テストピースに4.9N/cmの荷重を1時間負荷させた後に、剥離の有無を目視観察した。
接着性能試験の結果を表5に掲載した。なお、表中の「混合液のR値」は、
NCOとNH活性成分のモル比である(NCO/NH)。
[Examples of physical properties as adhesives and comparative examples]
Evaluation of the aqueous polyamine resin composition produced in Paragraph 0032 as an adhesive is as follows.
(Adhesion performance test)
Adhesive piece preparation procedure: (1) Rubber buffing Rubber: Natural rubber (2) Primer is applied to two rubber surfaces (dried at 60 ° C for 3 min) Primer: Trichloroisocyanuric acid (2.5% acetone solution) (3) Apply the compounded liquid on the primer (dry at 60 ° C. for 6 min) (4) Laminate two sheets and press at 5 MPa / 20 sec pressure Compounded liquid: Main ingredient = Aqueous polyamine dispersion Curing agent = Polyisocyanate B blending = 50/50 hardener and water stirred at 2,000 rpm for 20 seconds, blending 20 parts with 100 parts of main agent (test item)
Adhesive strength (N / cm); initial adhesive strength = adhesive strength immediately after bonding Final adhesive strength = adhesive strength after 24 hours of bonding Measurement condition = peeling speed 5 cm / min
Hydrolysis resistance (N / cm): Adhesive strength after standing at 70 ° C./95% RH for 7 days Heat resistance: At 70 ° C., the test piece was subjected to a load of 4.9 N / cm for 1 hour and then peeled off The presence or absence of was observed visually.
The results of the adhesion performance test are listed in Table 5. In the table, “R value of liquid mixture” is
The molar ratio of NCO to NH active ingredient (NCO / NH).

Figure 2006104094
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[実施例と比較例の結果の考察]
以上の各実施例及び各比較例を対比することにより、本発明では、水性ポリウレタン樹脂組成物におけるポリアミンの使用において、末端水酸基を有するα,β−不飽和カルボニル化合物とのマイケル付加反応を利用して、一級アミンを二級アミンに変えてイソシアネート基との反応を制御することなどにより、従来例である比較例と対照して、ゲル化時間が延伸され、硬化剤添加時の増粘がなく、塗膜外観及び塗膜のベタツキ性も良好で、高強度で耐水性及び耐溶剤性などの優れた被覆を形成し得るポリウレタン樹脂塗料又は接着剤を製造することができることが、明らかにされている。
具体的には、実施例1〜4では、末端水酸基を有するα,β−不飽和カルボニル化合物と共にジエチレントリアミンとエチレンジアミンが使用され、いずれの場合も良好な物性効果を示している。実施例5,6では、ポリアミンとしてDETAより炭素鎖の長いTETAとTEPAを使用しており、メタノール耐溶剤性がさらに改良されることも窺える。
比較例1,3ではジエチレントリアミンが使用され、比較例3ではモノマーのアミノ基由来の活性水素が存在し、比較例2ではエチレンジアミンが使用されているが、いずれも末端水酸基を有するα,β−不飽和カルボニル化合物が使用されていないので本発明の中心的な要件を欠いており、ポリアミンの活性水素による物性向上作用が見られず、各表における各種の物性において劣るものである。
以上のデータ結果と考察からして、本発明の構成要件の合理性と有意性が実証され、本発明が従来技術に比べて顕著な卓越性を有していることが明確であるといえる。
[Consideration of results of Examples and Comparative Examples]
By comparing each of the above Examples and Comparative Examples, the present invention utilizes a Michael addition reaction with an α, β-unsaturated carbonyl compound having a terminal hydroxyl group in the use of a polyamine in an aqueous polyurethane resin composition. In contrast to the comparative example, which is a conventional example, by changing the primary amine to a secondary amine to control the reaction with the isocyanate group, the gelation time is extended, and there is no thickening when adding a curing agent. It has been clarified that it is possible to produce a polyurethane resin paint or an adhesive that can form a coating having an excellent coating appearance, such as coating film appearance and coating stickiness, and high strength and water resistance and solvent resistance. Yes.
Specifically, in Examples 1 to 4, diethylenetriamine and ethylenediamine are used together with an α, β-unsaturated carbonyl compound having a terminal hydroxyl group, and in either case, good physical properties are exhibited. In Examples 5 and 6, TETA and TEPA having a carbon chain longer than that of DETA are used as polyamines, and it can be seen that methanol solvent resistance is further improved.
In Comparative Examples 1 and 3, diethylenetriamine is used. In Comparative Example 3, active hydrogen derived from the amino group of the monomer is present. In Comparative Example 2, ethylenediamine is used. Since a saturated carbonyl compound is not used, the central requirement of the present invention is lacking, and the physical property improving action by active hydrogen of polyamine is not seen, and various physical properties in each table are inferior.
From the above data results and discussion, it can be said that the rationality and significance of the constituent elements of the present invention are demonstrated, and it is clear that the present invention has a remarkable superiority as compared with the prior art.

産業上の利用分野Industrial application fields

本発明では、水性ポリウレタン樹脂組成物におけるポリアミンの使用において、常温硬化でもジオール化合物を用いた場合よりも、ゲル化時間が延伸され、外観が良好であり、高強度で耐水性及び耐溶剤性などの優れた被覆を形成でき、産業上において有用で卓越したポリウレタン樹脂塗料又は接着剤として利用することができる。
In the present invention, in the use of the polyamine in the aqueous polyurethane resin composition, the gelation time is extended, the appearance is good, the strength is high, the water resistance and the solvent resistance, etc., compared with the case where the diol compound is used even at room temperature curing. And can be used as an industrially useful and excellent polyurethane resin paint or adhesive.

より具体的には、ポリエステルポリオールとしては、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、コハク酸、酒石酸、マロン酸、修酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、クルタコン酸、アゼライン酸、1,4−シクロヘキシルジカルボン酸、α−ハイドロムコン酸、β−ハイドロムコン酸、α−ブチル−α−エチルムコン酸、α,β−ジエチルサクシン酸、マレイン酸、フマル酸、その他の二塩基酸などの1種又は2種以上と、エチレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、1,2−ブタンジオール、1,3ブタンジオール、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、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、3,3−ジメチロールヘプタン、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ネオペンチールグリコール、シクロヘキサン−1,4−ジオール、シクロヘキサン−1,4−ジメタノール、ダイマー酸ジオール、ビスフェノールAのエチレンオキサイドやプロピレンオキサイドなどの付加物、ビス(β−ヒドロキシエチル)ベンゼン、キシリレングリコール、その他のジオール、あるいは、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトールなどのポリオール類の重縮合反応により得られるポリエステルポリオールが使用される。
さらに、ε−カプロラクトン、アルキル置換ε−カプロラクトン、δ−バレロラクトン、アルキル置換δ−バレロラクトンなどの環状エステル(ラクトン類)などのモノマーの開環重合で得られるラクトン系のポリエステルポリオールも挙げられ、低分子ポリオールの一部をヘキサメチレンジアミン、イソホロンジアミン、モノエタノールアミンなどの低分子アミン類や低分子アミノアルコールに変更したポリエステルアミドポリオールなども使用し得る。
More specifically, polyester polyols include phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, naphthalenedicarboxylic acid, succinic acid, tartaric acid, malonic acid, oxalic acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, suberic acid, kurtaconic acid, Azelaic acid, 1,4-cyclohexyldicarboxylic acid, α-hydromuconic acid, β-hydromuconic acid, α-butyl-α-ethylmuconic acid, α, β-diethylsuccinic acid, maleic acid, fumaric acid, other dibasic and one or more such acids, ethylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 1,2-butanediol, 1,3 - butanediol, 1,4-butanediol, 1 , 5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 1,8-octanediol, 1,9-nonanediol, 3-methyl-1,5-pentanediol, 3,3-dimethylolheptane, diethylene glycol, dipropylene glycol, neopentyl glycol, cyclohexane-1,4-diol, cyclohexane-1,4-dimethanol, dimer acid diol By polycondensation reaction of bisphenol A adducts such as ethylene oxide and propylene oxide, bis (β-hydroxyethyl) benzene, xylylene glycol, other diols, or polyols such as glycerin, trimethylolpropane, pentaerythritol The resulting polyester polyol is used.
Furthermore, lactone-based polyester polyols obtained by ring-opening polymerization of monomers such as cyclic esters (lactones) such as ε-caprolactone, alkyl-substituted ε-caprolactone, δ-valerolactone, alkyl-substituted δ-valerolactone, and the like are also included. A polyester amide polyol obtained by changing a part of the low molecular polyol to low molecular amines such as hexamethylene diamine, isophorone diamine, and monoethanol amine, or a low molecular amino alcohol can also be used.

(ポリウレタンエマルジョンの製造例)
撹拌機、温度計、窒素シール管及び冷却器を装着した容量3,000mlの反応器に、ポリオールA(ポリテトラメチレングリコール Mn=2,000 f=2)を141.8g、2,2−ジメチロールプロピオン酸(DMPA)を9.2g、2−ヒドロキシエチルアクリレート(HEA)を15.9g、ジプロピレングリコールジメチルエーテル(DMDPG)を63.8g仕込み、90℃で10分間加熱溶解させた。60℃に冷却後にイソシアネートA(HDIのイソプロパノール変性アロファネート化合物:NCO=19.1%)を120.3g、ジオクチルチンジラウレート(DOTDL)を0.04g仕込み80℃で2時間反応させて、カルボキシル基含有イソシアート基末端プレポリマー溶液を得た。このプレポリマー溶液のイソシアネート含量は3.40%、プレポリマー中のカルボン酸導入量は0.75mmol/gであった。
次いでトリエチルアミン(TEA)を6.9g仕込んでカルボキシル基を中和した後、撹拌しながら水を482g及びジエチルトリアミン(DETA)10.4gを仕込み、乳化・水とアミンによる鎖延長反応を30℃で12時間行った。FT−IRによりイソシアネート基の存在が確認されなくなったところで充填して、水性ポリウレタンエマルジョンPU−1を得た。PU−1の固形分は32.5%、pHは9.5、25℃の粘度は40mPa・sであった。
(Production example of polyurethane emulsion)
In a reactor having a capacity of 3,000 ml equipped with a stirrer, thermometer, nitrogen seal tube and condenser, 141.8 g of polyol A (polytetramethylene glycol Mn = 2,000 f = 2), 9.2 g of methylolpropionic acid (DMPA), 15.9 g of 2-hydroxyethyl acrylate (HEA) and 63.8 g of dipropylene glycol dimethyl ether (DMDPG) were charged and dissolved by heating at 90 ° C. for 10 minutes. After cooling to 60 ° C., 120.3 g of isocyanate A (HDI isopropanol-modified allophanate compound: NCO = 19.1%) and 0.04 g of dioctyltin dilaurate (DOTDL) were charged and reacted at 80 ° C. for 2 hours to contain a carboxyl group to obtain a diisocyanate over preparative group-terminated prepolymer solution. The isocyanate content of this prepolymer solution was 3.40%, and the amount of carboxylic acid introduced into the prepolymer was 0.75 mmol / g.
Next, 6.9 g of triethylamine (TEA) was charged to neutralize the carboxyl group, and then 482 g of water and 10.4 g of diethyltriamine (DETA) were charged while stirring, and the chain extension reaction between water and amine was carried out at 30 ° C. I went for 12 hours. When the presence of isocyanate groups was no longer confirmed by FT-IR, an aqueous polyurethane emulsion PU-1 was obtained. The solid content of PU-1 was 32.5%, the pH was 9.5, and the viscosity at 25 ° C. was 40 mPa · s.

Figure 2006104094
Figure 2006104094

Claims (5)

(A)成分として、(a)ジイソシアネート化合物に(b)末端水酸基を有し炭素間不飽和結合と隣接カルボニル基を有する化合物と(c)活性水素基を有す脂肪酸及び(d)ポリオール化合物を反応させた樹脂であって、中和処理後のウレア反応及びマイケル付加反応によるアミン残基を含む水系ポリアミン樹脂、並びに(B)成分として(A)成分に分散可能なポリイソシアネート化合物を含有することを特徴とする、水性ポリウレタン樹脂組成物。 As component (A), (a) a diisocyanate compound, (b) a compound having a terminal hydroxyl group, an intercarbon unsaturated bond and an adjacent carbonyl group, (c) a fatty acid having an active hydrogen group, and (d) a polyol compound. It is a reacted resin, and contains a water-based polyamine resin containing an amine residue by a urea reaction and a Michael addition reaction after neutralization, and a polyisocyanate compound dispersible in the component (A) as the component (B). An aqueous polyurethane resin composition characterized by the above. (a)ジイソシアネート化合物が脂肪族ジイソシアネート化合物であり、(b)末端水酸基を有し炭素間不飽和結合と隣接カルボニル基を有する化合物が、(a)に対してモル比50%以上の、末端水酸基を有す(メタ)アクリレート化合物であり、(c)活性水素基を有す脂肪酸がジメチロール脂肪酸であり、(d)ポリオール化合物が数平均分子量800〜6,000のポリエステルジオール(ポリカーボネートジオールを含む)又はポリエーテルジオールであり、ウレア反応及びマイケル付加反応によるアミン残基が一級及び/又は二級アミノ残基であって樹脂固形分中0.2〜3.0mmol/g含有され、[NCO]/[NH]の活性成分モル比が1.5〜6.0であることを特徴とする、請求項1に記載された水性ポリウレタン樹脂組成物。 (A) The diisocyanate compound is an aliphatic diisocyanate compound, and (b) a terminal hydroxyl group having a terminal hydroxyl group and having a carbon-carbon unsaturated bond and an adjacent carbonyl group is a molar ratio of 50% or more with respect to (a). A (meth) acrylate compound having (c) a fatty acid having an active hydrogen group is a dimethylol fatty acid, and (d) a polyester diol having a number average molecular weight of 800 to 6,000 (including polycarbonate diol). Or a polyether diol, wherein the amine residue by urea reaction and Michael addition reaction is a primary and / or secondary amino residue and is contained in an amount of 0.2 to 3.0 mmol / g in the resin solid content, [NCO] / The aqueous polyurethane according to claim 1, wherein the molar ratio of the active component of [NH] is 1.5 to 6.0. Fat composition. 請求項1又は請求項2に記載された水性ポリウレタン樹脂組成物が二液型塗料組成物又は二液型接着剤組成物であることを特徴とする、水性ポリウレタン樹脂組成物。 An aqueous polyurethane resin composition, wherein the aqueous polyurethane resin composition according to claim 1 or 2 is a two-component paint composition or a two-component adhesive composition. 塗料組成物が、(A)成分の水系ポリアミン樹脂及び(B)成分の硬化剤としてのポリイソシアネートの二成分組み物材料であり、塗料として使用される際に二成分が混合されることを特徴とする、請求項3に記載された水性ポリウレタン樹脂塗料組成物。 The coating composition is a two-component assembly material of (A) component water-based polyamine resin and (B) component polyisocyanate as a curing agent, and the two components are mixed when used as a coating material. The aqueous polyurethane resin coating composition according to claim 3. (A)成分として、(a)ジイソシアネート化合物に(b)(a)に対してモル比50%以上である、末端水酸基を有し炭素間不飽和結合と隣接カルボニル基を有す化合物と(c)活性水素基を有す脂肪酸及び(d)ポリオール化合物を反応させて、末端イソシアネートプレポリマーとなし、三級アミンにて中和処理して、一級アミン化合物を有す水溶液に分散させ、イソシアネート残基とのウレア反応及び炭素間不飽和結合と隣接カルボニル基を有する化合物とのマイケル付加反応により、一級及び/又は二級アミン残基を含む水系ポリアミン樹脂を製造し、次いで(A)成分に分散可能な(B)成分のポリイソシアネート化合物との組成物となすことを特徴とする、請求項1又は請求項2に記載された水性ポリウレタン樹脂組成物の製造方法。 As the component (A), (a) a diisocyanate compound having a molar ratio of 50% or more with respect to (b) (a), a compound having a terminal hydroxyl group and having an intercarbon unsaturated bond and an adjacent carbonyl group (c) ) A fatty acid having an active hydrogen group and (d) a polyol compound are reacted to form a terminal isocyanate prepolymer, neutralized with a tertiary amine, dispersed in an aqueous solution having a primary amine compound, and an isocyanate residue. A water-based polyamine resin containing primary and / or secondary amine residues is produced by a urea reaction with a group and a Michael addition reaction with a compound having an unsaturated bond between carbon and an adjacent carbonyl group, and then dispersed in the component (A) The aqueous polyurethane resin composition according to claim 1 or 2, wherein the composition is a composition with a polyisocyanate compound as a possible component (B). Law.
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