JPWO2015033939A1 - Aqueous polyurethane resin dispersion and use thereof - Google Patents

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敦史 森上
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Abstract

本発明の水性ポリウレタン樹脂分散体は、(a)ポリイソシアネート化合物(b)ポリエステルポリカーボネートポリオール[PEsC]、ポリエステルポリオール[PEs]とポリカーボネートポリオール[PC]との混合物、又は、同[PEsC]と同[PEs]及び/若しくは同[PC]との混合物(c)酸性基含有ポリオール化合物(d)80〜180℃で解離するNCO基のブロック化剤の反応物である(A)ポリウレタンプレポリマーと、(B)鎖延長剤と、から得たポリウレタン樹脂が水系媒体中に分散されており、当該樹脂は、Mw=20,000〜100,000、かつ、次の含有割合(固形分基準)を有する。ウレタン結合+ウレア結合の合計;8〜15重量%カーボネート結合;4〜23重量%エステル結合;2〜16重量%脂環構造;7〜30重量%前記ブロック化剤が結合したNCO基(NCO基換算);0.2〜2.0重量%The aqueous polyurethane resin dispersion of the present invention comprises (a) a polyisocyanate compound (b) a polyester polycarbonate polyol [PEsC], a mixture of a polyester polyol [PEs] and a polycarbonate polyol [PC], or the same [PEsC]. PEs] and / or a mixture thereof with [PC] (c) Acid group-containing polyol compound (d) (A) polyurethane prepolymer which is a reaction product of an NCO group blocking agent that dissociates at 80 to 180 ° C .; B) The polyurethane resin obtained from the chain extender is dispersed in an aqueous medium, and the resin has Mw = 20,000 to 100,000 and the following content ratio (solid content basis). Total of urethane bond + urea bond; 8 to 15% by weight carbonate bond; 4 to 23% by weight ester bond; 2 to 16% by weight alicyclic structure; 7 to 30% by weight NCO group (NCO group to which the blocking agent is bound) Conversion); 0.2-2.0 wt%

Description

本発明は、水系媒体中にポリウレタン樹脂を分散させた水性ポリウレタン樹脂分散体に関する。また、本発明は、前記水性ポリウレタン樹脂分散体を含有するコーティング用組成物及び前記ポリウレタン樹脂分散体を含む組成物を加熱乾燥させて得られるポリウレタン樹脂フィルムに関する。  The present invention relates to an aqueous polyurethane resin dispersion in which a polyurethane resin is dispersed in an aqueous medium. The present invention also relates to a coating composition containing the aqueous polyurethane resin dispersion and a polyurethane resin film obtained by heating and drying the composition containing the polyurethane resin dispersion.

水性ポリウレタン樹脂分散体は、接着性、耐摩耗性、ゴム的性質等を有する塗膜をもたらすことができ、従来の溶剤系ポリウレタンと比較して揮発性有機物を減少できる環境対応材料であることから、溶剤系ポリウレタンからの置き換えが進んでいる材料である。
ポリカーボネートポリオールはポリウレタン樹脂の原料となる有用な化合物であり、イソシアネート化合物との反応により、硬質フォーム、軟質フォーム、塗料、接着剤、合成皮革、インキバインダー等に用いられる耐久性のあるポリウレタン樹脂を製造することができる。ポリカーボネートポリオールを用いたポリウレタン樹脂の特徴は、カーボネート基の高い凝集力によって発現し、耐水性、耐熱性、耐油性、弾性回復性、耐摩耗性、耐候性等に優れることが述べられている(例えば、非特許文献1参照)。また、ポリカーボネートポリオールを原料とした水性ウレタン樹脂分散体を塗布して得られる塗膜においても、耐光性、耐熱性、耐加水分解性、耐油性等に優れることが知られている(例えば、特許文献1参照)。
The water-based polyurethane resin dispersion is an environmentally friendly material that can provide a coating film having adhesiveness, abrasion resistance, rubber-like properties, etc., and can reduce volatile organic substances compared to conventional solvent-based polyurethane. It is a material that is being replaced by solvent-based polyurethane.
Polycarbonate polyol is a useful compound that can be used as a raw material for polyurethane resins. By reacting with isocyanate compounds, it produces durable polyurethane resins used for rigid foams, flexible foams, paints, adhesives, synthetic leather, ink binders, etc. can do. The characteristics of the polyurethane resin using polycarbonate polyol are expressed by the high cohesive strength of the carbonate group, and are described as being excellent in water resistance, heat resistance, oil resistance, elastic recovery, wear resistance, weather resistance, and the like ( For example, refer nonpatent literature 1). In addition, coating films obtained by applying an aqueous urethane resin dispersion using polycarbonate polyol as a raw material are also known to be excellent in light resistance, heat resistance, hydrolysis resistance, oil resistance, etc. (for example, patents) Reference 1).

上述のようにポリカーボネートポリオールを用いた水性ポリウレタン樹脂分散体は良好な特性を発現するが、溶剤系ポリウレタンに比較して十分とはいえない。特に塗膜の耐溶剤性及び耐水性は不十分である。そのような特性を改良するために、ポリウレタン樹脂に架橋構造を導入したり、エポキシ樹脂や多官能イソシアネート等の架橋材を導入した組成物として硬化時に架橋したりすることが行なわれる。中でも、ブロック化されたイソシアナト基を有する水性ポリウレタン樹脂分散体は常温で安定であることから貯蔵安定性の高い一液型の架橋反応性分散体として利用価値が高い(例えば、特許文献2及び特許文献3参照)。ポリカーボネートポリオールを原料とした水性ポリウレタン樹脂分散体は電着塗装された基材への密着性が高いという特長を有することでも知られている(例えば、特許文献4参照)。  As described above, an aqueous polyurethane resin dispersion using a polycarbonate polyol exhibits good characteristics, but is not sufficient as compared with a solvent-based polyurethane. In particular, the solvent resistance and water resistance of the coating film are insufficient. In order to improve such characteristics, a crosslinked structure is introduced into a polyurethane resin, or a composition in which a crosslinking material such as an epoxy resin or a polyfunctional isocyanate is introduced is crosslinked at the time of curing. Among them, the aqueous polyurethane resin dispersion having a blocked isocyanato group is stable at room temperature, and thus has a high utility value as a one-part crosslinking reactive dispersion having high storage stability (for example, Patent Document 2 and Patent Reference 3). It is also known that an aqueous polyurethane resin dispersion using polycarbonate polyol as a raw material has a feature of high adhesion to an electrodeposited substrate (see, for example, Patent Document 4).

さらに、本発明者らにより、ウレタン結合、ウレア結合、カーボネート結合を有し、かつブロック化されたイソシアナト基を特定量で有する水性ポリウレタン樹脂分散体により、塗布後の製膜速度を制御し、塗膜の水への再分散を可能にすることができ、これを塗布・加熱処理して得られる塗膜は、耐水性及び耐溶剤性に優れ、電着塗装された基材への密着性にも優れ、引張における破断エネルギーが高いため、耐衝撃性にも優れるということが見出されている(例えば、特許文献5参照)。  Furthermore, the present inventors have controlled the film-forming speed after coating by an aqueous polyurethane resin dispersion having a specific amount of a blocked isocyanate group having a urethane bond, a urea bond, and a carbonate bond. The film can be redispersed in water, and the coating film obtained by applying and heat-treating it has excellent water resistance and solvent resistance, and adhesion to the electrodeposited substrate. In addition, it has been found that since the breaking energy in tension is high, the impact resistance is also excellent (see, for example, Patent Document 5).

一方で、水性ポリウレタン樹脂分散体には、種々の顔料等の添加剤が添加されることがある。水性媒体中に分散しにくい顔料を添加する場合には、顔料と共に、分散剤として非水溶性有機溶剤を水性樹脂分散体に添加することが行われている(特許文献6参照)。  On the other hand, additives such as various pigments may be added to the aqueous polyurethane resin dispersion. When adding a pigment that is difficult to disperse in an aqueous medium, a water-insoluble organic solvent as a dispersant is added to the aqueous resin dispersion together with the pigment (see Patent Document 6).

本発明者らにより、1分子中にアミノ基及び/又はイミノ基を合計で3つ以上有するポリアミン化合物を使って架橋構造を作ることで、水性ポリウレタン樹脂分散体に非水溶性有機溶剤を添加しても粘度が増加しにくくなることを見出されていた(特許文献7参照)。  The present inventors added a water-insoluble organic solvent to the aqueous polyurethane resin dispersion by creating a crosslinked structure using a polyamine compound having a total of 3 or more amino groups and / or imino groups in one molecule. However, it has been found that the viscosity hardly increases (see Patent Document 7).

特開平10−120757号公報JP-A-10-120757 特開2002−128851号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2002-128551 特開2000−104015号公報JP 2000-104015 A 特開2005−220255号公報JP 2005-220255 A 国際公開第2010/098316号International Publication No. 2010/098316 特開2003−327895号公報JP 2003-327895 A 国際公開第2012/165569号International Publication No. 2012/1665569

「最新ポリウレタン材料と応用技術」 シーエムシー出版社発行 第2章 第43ページ“Latest Polyurethane Materials and Applied Technologies”, CMC Publishing Co., Ltd. Chapter 2 Page 43

水性ポリウレタン樹脂分散体は、フィルム、塗料又はコーティング材料として用いる際には、バーコーター、ロールコーター、エアスプレー等の塗布装置を用いて基材等への塗布が行われる。塗布された水性ポリウレタン樹脂分散体を加熱乾燥することで基材上に塗膜が形成される。しかしながら、従来の水性ポリウレタン樹脂分散体では、電着塗装された基材への密着性に優れ、引張における破断エネルギーが高い塗膜が得られなかった。さらに、特許文献6に記載されているような、水性ポリウレタン樹脂分散体に非水溶性有機溶剤を添加する方法では、粘度が著しく増加するため、取り扱い性が悪く、スプレー噴霧等を行う際の吐出性が悪く、塗料やコーティング材料組成物としての貯蔵安定性が悪いという問題があった。また、特許文献7に記載されているような、ポリアミン化合物を用いて架橋構造を導入する方法に対して、得られる塗膜の破断エネルギーについて、改善の余地があることが見出された。
本発明の課題は、非水溶性有機溶剤を添加した場合に粘度の増加率が小さく、電着塗装された基材への密着性に優れ、引張における破断エネルギーが高い塗膜を与える、水性ポリウレタン樹脂分散体を提供することである。
When the aqueous polyurethane resin dispersion is used as a film, paint, or coating material, it is applied to a substrate or the like using an application device such as a bar coater, roll coater, or air spray. A coating film is formed on the substrate by heating and drying the applied aqueous polyurethane resin dispersion. However, in the conventional aqueous polyurethane resin dispersion, a coating film having excellent adhesion to the electrodeposited substrate and high breaking energy in tension could not be obtained. Furthermore, in the method of adding a water-insoluble organic solvent to the aqueous polyurethane resin dispersion as described in Patent Document 6, since the viscosity is remarkably increased, the handling property is poor, and the discharge when spraying is performed. There was a problem that the storage stability as a paint or a coating material composition was poor. Further, it has been found that there is room for improvement with respect to the breaking energy of the obtained coating film, compared to the method of introducing a crosslinked structure using a polyamine compound as described in Patent Document 7.
An object of the present invention is to provide a water-based polyurethane having a small increase in viscosity when added with a water-insoluble organic solvent, excellent adhesion to an electrodeposited substrate, and providing a coating film with high breaking energy in tension. It is to provide a resin dispersion.

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、具体的には、以下の構成を有する。
〔1〕少なくとも、(a)ポリイソシアネート化合物、(b)数平均分子量が800〜3,500であるポリエステルポリカーボネートポリオール、数平均分子量が800〜3,500であるポリエステルポリオールと数平均分子量が800〜3,500であるポリカーボネートポリオールとの混合物、又は、数平均分子量が800〜3,500であるポリエステルポリカーボネートポリオールと、数平均分子量が800〜3,500であるポリエステルポリオール及び/若しくは数平均分子量が800〜3,500であるポリカーボネートポリオールとの混合物、(c)酸性基含有ポリオール化合物、及び(d)80〜180℃で解離するイソシアナト基のブロック化剤を反応させて得られる(A)ポリウレタンプレポリマーと、前記ポリウレタンプレポリマーのイソシアナト基との反応性を有する(B)鎖延長剤とを反応させて得られるポリウレタン樹脂が、水系媒体中に分散されており、ウレタン結合の含有割合とウレア結合の含有割合の合計が固形分基準で8〜15重量%であり、カーボネート結合の含有割合が固形分基準で4〜23重量%であり、エステル結合の含有割合が固形分基準で2〜16重量%であり、脂環構造含有割合が固形分基準で7〜30重量%であり、前記ブロック化剤が結合したイソシアナト基の含有割合が固形分基準かつイソシアナト基換算で0.2〜2.0重量%であり、重量平均分子量が20,000〜100,000である、水性ポリウレタン樹脂分散体。
〔2〕酸価が10〜32mgKOH/gである、〔1〕の水性ポリウレタン樹脂分散体。〔3〕(a)ポリイソシアネート化合物が脂環式ジイソシアネートである、〔1〕又は〔2〕の水性ポリウレタン樹脂分散体。
〔4〕(d)ブロック化剤がオキシム系化合物、ピラゾール系化合物、マロン酸エステル系化合物の中から選ばれる1種以上である、〔1〕〜〔3〕のいずれか一つの水性ポリウレタン樹脂分散体。
〔5〕〔1〕〜〔4〕のいずれか一つの水性ポリウレタン樹脂分散体を含むコーティング材料組成物。
〔6〕〔1〕〜〔4〕のいずれか一つの水性ポリウレタン樹脂分散体を含む組成物を加熱乾燥することによって製造されるポリウレタン樹脂フィルム。
The present invention has been made to solve the above problems, and specifically has the following configuration.
[1] At least (a) a polyisocyanate compound, (b) a polyester polycarbonate polyol having a number average molecular weight of 800 to 3,500, a polyester polyol having a number average molecular weight of 800 to 3,500 and a number average molecular weight of 800 to A mixture with a polycarbonate polyol of 3,500, a polyester polycarbonate polyol with a number average molecular weight of 800 to 3,500, a polyester polyol with a number average molecular weight of 800 to 3,500 and / or a number average molecular weight of 800 (A) polyurethane prepolymer obtained by reacting a mixture with a polycarbonate polyol of ~ 3,500, (c) an acidic group-containing polyol compound, and (d) a blocking agent for an isocyanato group dissociating at 80 to 180 ° C And the poly The polyurethane resin obtained by reacting the chain extender (B) having reactivity with the isocyanate prepolymer of the retan prepolymer is dispersed in an aqueous medium, and the urethane bond content ratio and the urea bond content ratio are The total is 8 to 15% by weight based on solid content, the content of carbonate bonds is 4 to 23% by weight based on solids, and the content of ester bonds is 2 to 16% by weight based on solids, The content of the alicyclic structure is 7 to 30% by weight based on the solid content, and the content of the isocyanate group to which the blocking agent is bound is 0.2 to 2.0% by weight based on the solid content and in terms of the isocyanate group. An aqueous polyurethane resin dispersion having a weight average molecular weight of 20,000 to 100,000.
[2] The aqueous polyurethane resin dispersion according to [1], wherein the acid value is 10 to 32 mg KOH / g. [3] The aqueous polyurethane resin dispersion according to [1] or [2], wherein (a) the polyisocyanate compound is an alicyclic diisocyanate.
[4] (d) The aqueous polyurethane resin dispersion according to any one of [1] to [3], wherein the blocking agent is at least one selected from oxime compounds, pyrazole compounds and malonic ester compounds body.
[5] A coating material composition comprising the aqueous polyurethane resin dispersion according to any one of [1] to [4].
[6] A polyurethane resin film produced by heating and drying a composition containing the aqueous polyurethane resin dispersion according to any one of [1] to [4].

本発明により、非水溶性有機溶剤を添加した場合に粘度の増加率が小さく、電着塗装された基材への密着性に優れ、引張における破断エネルギーが高い塗膜を与える、水性ポリウレタン樹脂分散体が提供される。  According to the present invention, when adding a water-insoluble organic solvent, the increase in viscosity is small, the adhesiveness to the electrodeposited substrate is excellent, and a coating film with high breaking energy in tension is given. The body is provided.

本明細書において、「〜」を用いて示された数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値をそれぞれ最小値及び最大値として含む範囲を示す。また、組成物中の各成分の量は、組成物中に各成分に該当する物質が複数存在する場合、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数の物質の合計量を意味する。  In this specification, the numerical range indicated using “to” indicates a range including the numerical values described before and after “to” as the minimum value and the maximum value, respectively. Further, the amount of each component in the composition means the total amount of the plurality of substances present in the composition unless there is a specific notice when there are a plurality of substances corresponding to each component in the composition.

本発明の水性ポリウレタン樹脂分散体は、少なくとも、(a)ポリイソシアネート化合物、(b)数平均分子量が800〜3,500であるポリエステルポリカーボネートポリオール、数平均分子量が800〜3,500であるポリエステルポリオールと数平均分子量が800〜3,500であるポリカーボネートポリオールとの混合物、又は、数平均分子量が800〜3,500であるポリエステルポリカーボネートポリオールと、数平均分子量が800〜3,500であるポリエステルポリオール及び/若しくは数平均分子量が800〜3,500であるポリカーボネートポリオールとの混合物、(c)酸性基含有ポリオール化合物、及び(d)80〜180℃で解離するイソシアナト基のブロック化剤を反応させて得られる(A)ポリウレタンプレポリマーと、前記ポリウレタンプレポリマーのイソシアナト基との反応性を有する(B)鎖延長剤とを反応させて得られるポリウレタン樹脂が、水系媒体中に分散されており、ウレタン結合の含有割合とウレア結合の含有割合の合計が固形分基準で8〜15重量%であり、カーボネート結合の含有割合が固形分基準で4〜23重量%であり、エステル結合の含有割合が固形分基準で2〜16重量%であり、脂環構造含有割合が固形分基準で7〜30重量%であり、前記ブロック化剤が結合したイソシアナト基の含有割合が固形分基準かつイソシアナト基換算で0.2〜2.0重量%であり、重量平均分子量が20,000〜100,000である。  The aqueous polyurethane resin dispersion of the present invention comprises at least (a) a polyisocyanate compound, (b) a polyester polycarbonate polyol having a number average molecular weight of 800 to 3,500, and a polyester polyol having a number average molecular weight of 800 to 3,500. And a polycarbonate polyol having a number average molecular weight of 800 to 3,500, a polyester polycarbonate polyol having a number average molecular weight of 800 to 3,500, a polyester polyol having a number average molecular weight of 800 to 3,500, and / Or obtained by reacting a mixture with a polycarbonate polyol having a number average molecular weight of 800 to 3,500, (c) an acidic group-containing polyol compound, and (d) a blocking agent for an isocyanato group dissociating at 80 to 180 ° C. (A) Poly A polyurethane resin obtained by reacting a retin prepolymer with a chain extender (B) having reactivity with the isocyanate group of the polyurethane prepolymer is dispersed in an aqueous medium, and the urethane bond content is The total content of urea bonds is 8 to 15% by weight on a solids basis, the content of carbonate bonds is 4 to 23% by weight on a solids basis, and the content of ester bonds is 2 to 2 on a solids basis. It is 16% by weight, the alicyclic structure content is 7 to 30% by weight on a solid basis, and the content of the isocyanate group to which the blocking agent is bound is 0.2 to 2 on a solid basis and in terms of isocyanato group. 0.0% by weight and a weight average molecular weight of 20,000 to 100,000.

従来の水性ポリウレタン樹脂分散体の中には、基材等へ塗布した後に、塗料層や塗膜を洗ったり剥がしたりして、塗料層や塗膜を除去して、塗り直しを施すことが可能なものもある。しかしながら、塗り直しを容易にするに伴い、引張における破断エネルギーが低くなり、割れやすい塗膜になるという問題があった。さらに、塗料やコーティング材料組成物として貯蔵する場合に非水溶性有機溶剤の混合により粘度が著しく増加するという問題があった。
本発明により、引張における破断エネルギーが高く、水系洗浄液(例えば、アルコール、アミン、アミノアルコール、セルソルブを含む水溶液等)への膨潤率が高い塗膜を与え、かつ、塗り直しを施すことが可能であり、非水溶性有機溶剤の混合で著しく粘度が増加しない、水性ポリウレタン樹脂分散体を得ることができる。さらに、(b)としてポリエステルポリカーボネートポリオールを用いた場合には、水性ポリウレタン樹脂分散体を塩基性条件下に保存した場合にも、高い引張強度と高い破断エネルギーを保持することができる。本発明の水性ポリウレタン樹脂分散体から形成される塗膜は、建材、電気機器、車両、産業機器、事務機等の鋼板の電着塗膜の保護被膜として有用である。
Some conventional water-based polyurethane resin dispersions can be applied to a substrate, etc., and then the paint layer or paint film can be washed or removed to remove the paint layer or paint film and reapply. There is also a thing. However, there has been a problem that, along with facilitating recoating, the breaking energy in tension becomes low and the coating film is easily broken. Furthermore, when stored as a paint or a coating material composition, there is a problem that the viscosity is remarkably increased by mixing with a water-insoluble organic solvent.
According to the present invention, it is possible to give a coating film having a high breaking energy in tension, a high swelling ratio in an aqueous cleaning liquid (for example, an aqueous solution containing alcohol, amine, amino alcohol, cellosolve, etc.) and repainting. In addition, it is possible to obtain an aqueous polyurethane resin dispersion in which the viscosity does not increase remarkably by mixing with a water-insoluble organic solvent. Furthermore, when the polyester polycarbonate polyol is used as (b), high tensile strength and high breaking energy can be maintained even when the aqueous polyurethane resin dispersion is stored under basic conditions. The coating film formed from the aqueous polyurethane resin dispersion of the present invention is useful as a protective coating for an electrodeposition coating film on steel sheets for building materials, electrical equipment, vehicles, industrial equipment, office machines and the like.

また、複数層の塗膜が設けられた積層塗膜を得る場合、水性ポリウレタン樹脂分散体の塗膜の上にさらに水性コーティング材が塗布されることがある。水性ポリウレタン樹脂分散体の塗膜の上に水性コーティング材を塗布する場合、該塗膜の耐水性が低い場合には、積層塗膜の表面平滑性が低くなる場合があった。
本発明により、引張における破断エネルギーが高く、水への膨潤率が低く、耐水性が高い塗膜を与える水性ポリウレタン樹脂分散体を得ることができる。また、水性ポリウレタン樹脂分散体を用いて得られる塗膜は、電着塗膜への密着性も高いため、鋼板の保護皮膜として利用することができる。さらに、ポリウレタン樹脂フィルムは、加飾フィルムとしても利用できる。
Moreover, when obtaining the laminated coating film in which the coating film of multiple layers was provided, an aqueous coating material may be further apply | coated on the coating film of an aqueous polyurethane resin dispersion. When an aqueous coating material is applied on the coating film of the aqueous polyurethane resin dispersion, the surface smoothness of the laminated coating film may be lowered when the water resistance of the coating film is low.
According to the present invention, it is possible to obtain an aqueous polyurethane resin dispersion that has a high breaking energy in tension, a low swelling ratio in water, and a coating film having high water resistance. Moreover, since the coating film obtained using an aqueous polyurethane resin dispersion has high adhesiveness to an electrodeposition coating film, it can be utilized as a protective coating for steel sheets. Furthermore, the polyurethane resin film can be used as a decorative film.

〔(a)ポリイソシアネート化合物〕
(a)ポリイソシアネート化合物(以下、単に「(a)」ともいう。)としては、2以上のイソシアナト基を有する化合物であれば特に制限されず、芳香族ポリイソシアネート化合物、直鎖状又は分岐鎖状の脂肪族ポリイソシアネート化合物及び脂環式ポリイソシアネート化合物のいずれであってもよい。ポリイソシアネート化合物として、具体的には1,3−フェニレンジイソシアネート、1,4−フェニレンジイソシアネート、2,4−トリレンジイソシアネート(TDI)、2,6−トリレンジイソシアネート、4,4’−ジフェニレンメタンジイソシアネート(MDI)、2,4−ジフェニルメタンジイソシアネート、4,4’−ジイソシアナトビフェニル、3,3’−ジメチル−4,4’−ジイソシアナトビフェニル、3,3’−ジメチル−4,4’−ジイソシアナトジフェニルメタン、1,5−ナフチレンジイソシアネート、m−イソシアナトフェニルスルホニルイソシアネート、p−イソシアナトフェニルスルホニルイソシアネート等の芳香族ポリイソシアネート化合物;エチレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、ドデカメチレンジイソシアネート、1,6,11−ウンデカントリイソシアネート、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、2,6−ジイソシアナトメチルカプロエート、ビス(2−イソシアナトエチル)フマレート、ビス(2−イソシアナトエチル)カーボネート、2−イソシアナトエチル−2,6−ジイソシアナトヘキサノエート等の脂肪族ポリイソシアネート化合物;イソホロンジイソシアネート(IPDI)、4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(水素添加MDI)、シクロヘキシレンジイソシアネート、メチルシクロヘキシレンジイソシアネート(水素添加TDI)、ビス(2−イソシアナトエチル)−4−ジクロヘキセン−1,2−ジカルボキシレート、2,5−ノルボルナンジイソシアネート、2,6−ノルボルナンジイソシアネーネート等の脂環式ポリイソシアネート化合物などが挙げられる。これらのポリイソシアネート化合物は、1種類を単独で使用してもよいし、複数種を併用してもよい。
[(A) polyisocyanate compound]
(A) The polyisocyanate compound (hereinafter also simply referred to as “(a)”) is not particularly limited as long as it is a compound having two or more isocyanate groups, and is an aromatic polyisocyanate compound, linear or branched. Any of an aliphatic polyisocyanate compound and an alicyclic polyisocyanate compound may be used. Specific examples of the polyisocyanate compound include 1,3-phenylene diisocyanate, 1,4-phenylene diisocyanate, 2,4-tolylene diisocyanate (TDI), 2,6-tolylene diisocyanate, and 4,4′-diphenylenemethane. Diisocyanate (MDI), 2,4-diphenylmethane diisocyanate, 4,4′-diisocyanatobiphenyl, 3,3′-dimethyl-4,4′-diisocyanatobiphenyl, 3,3′-dimethyl-4,4 ′ -Aromatic polyisocyanate compounds such as diisocyanatodiphenylmethane, 1,5-naphthylene diisocyanate, m-isocyanatophenylsulfonyl isocyanate, p-isocyanatophenylsulfonyl isocyanate; ethylene diisocyanate, tetramethylene diisocyanate, Samethylene diisocyanate (HDI), dodecamethylene diisocyanate, 1,6,11-undecane triisocyanate, 2,2,4-trimethylhexamethylene diisocyanate, lysine diisocyanate, 2,6-diisocyanatomethylcaproate, bis (2- Aliphatic polyisocyanate compounds such as isocyanatoethyl) fumarate, bis (2-isocyanatoethyl) carbonate, 2-isocyanatoethyl-2,6-diisocyanatohexanoate; isophorone diisocyanate (IPDI), 4,4 ′ -Dicyclohexylmethane diisocyanate (hydrogenated MDI), cyclohexylene diisocyanate, methylcyclohexylene diisocyanate (hydrogenated TDI), bis (2-isocyanatoethyl) -4-dichlorohexene 1,2-dicarboxylate, 2,5-norbornane diisocyanate, and alicyclic polyisocyanate compounds such as 2,6-norbornane diisocyanate Natick sulfonates and the like. These polyisocyanate compounds may be used individually by 1 type, and may use multiple types together.

(a)ポリイソシアネート化合物の中でも、脂環式ポリイソシアネート化合物が好ましく、脂環式ジイソシアネート化合物がより好ましい。脂環式ポリイソシアネート化合物を用いることにより、より黄変しにくい塗膜を得ることができ、得られた塗膜の硬度がより高くなる傾向がある。脂環式ポリイソシアネート化合物の中でも反応性の制御と得られる塗膜の弾性率が高く、水膨潤率が低いという観点から、4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(水素添加MDI)が特に好ましい。  (A) Among the polyisocyanate compounds, alicyclic polyisocyanate compounds are preferable, and alicyclic diisocyanate compounds are more preferable. By using an alicyclic polyisocyanate compound, it is possible to obtain a coating film that is more difficult to yellow, and the hardness of the obtained coating film tends to be higher. Among the alicyclic polyisocyanate compounds, 4,4'-dicyclohexylmethane diisocyanate (hydrogenated MDI) is particularly preferable from the viewpoints of controlling the reactivity and high elasticity of the resulting coating film and low water swelling ratio.

〔(b)数平均分子量が800〜3,500であるポリエステルポリカーボネートポリオール、数平均分子量が800〜3,500であるポリエステルポリオールと数平均分子量が800〜3,500であるポリカーボネートポリオールとの混合物、又は数平均分子量が800〜3,500であるポリエステルポリカーボネートポリオールと、数平均分子量が800〜3,500であるポリエステルポリオール及び/若しくは数平均分子量が800〜3,500であるポリカーボネートポリオールとの混合物〕
(b)数平均分子量が800〜3,500であるポリエステルポリカーボネートポリオール(以下、単に「ポリエステルポリカーボネートポリオール」ともいう。)、数平均分子量が800〜3,500であるポリエステルポリオール(以下、単に「ポリエステルポリオール」ともいう。)と数平均分子量が800〜3,500であるポリカーボネートポリオール(以下、単に「ポリカーボネートポリオール」ともいう。)との混合物、又はポリエステル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及び/若しくはポリカーボネートポリオールとの混合物(以下、これらをまとめて単に「(b)」ともいう。)としては、下記の(b1)〜(b5)が挙げられる。
(b1)数平均分子量が800〜3,500であるポリエステルポリカーボネートポリオール;(b2)数平均分子量が800〜3,500であるポリエステルポリオールと数平均分子量が800〜3,500であるポリカーボネートポリオールとの混合物;(b3)数平均分子量が800〜3,500であるポリエステルポリカーボネートポリオールと、数平均分子量が800〜3,500であるポリエステルポリオールと、数平均分子量が800〜3,500であるポリカーボネートポリオールとの混合物との混合物;(b4)数平均分子量が800〜3,500であるポリエステルポリカーボネートポリオールと数平均分子量が800〜3,500であるポリエステルポリオールとの混合物;又は(b5)数平均分子量が800〜3,500であるポリエステルポリカーボネートポリオールと数平均分子量が800〜3,500であるポリカーボネートポリオールとの混合物。
[(B) a polyester polycarbonate polyol having a number average molecular weight of 800 to 3,500, a mixture of a polyester polyol having a number average molecular weight of 800 to 3,500 and a polycarbonate polyol having a number average molecular weight of 800 to 3,500, Or a mixture of a polyester polycarbonate polyol having a number average molecular weight of 800 to 3,500 and a polyester polyol having a number average molecular weight of 800 to 3,500 and / or a polycarbonate polyol having a number average molecular weight of 800 to 3,500]
(B) a polyester polycarbonate polyol having a number average molecular weight of 800 to 3,500 (hereinafter, also simply referred to as “polyester polycarbonate polyol”) and a polyester polyol having a number average molecular weight of 800 to 3,500 (hereinafter simply referred to as “polyester”). And a polycarbonate polyol having a number average molecular weight of 800 to 3,500 (hereinafter also simply referred to as “polycarbonate polyol”), or a polyester polycarbonate polyol and a polyester polyol and / or a polycarbonate polyol. The following (b1) to (b5) may be mentioned as a mixture of these (hereinafter, these are collectively referred to simply as “(b)”).
(B1) a polyester polycarbonate polyol having a number average molecular weight of 800 to 3,500; (b2) a polyester polyol having a number average molecular weight of 800 to 3,500 and a polycarbonate polyol having a number average molecular weight of 800 to 3,500. (B3) a polyester polycarbonate polyol having a number average molecular weight of 800 to 3,500, a polyester polyol having a number average molecular weight of 800 to 3,500, and a polycarbonate polyol having a number average molecular weight of 800 to 3,500 (B4) a mixture of a polyester polycarbonate polyol having a number average molecular weight of 800 to 3,500 and a polyester polyol having a number average molecular weight of 800 to 3,500; or (b5) a number average molecular weight of 800. ~ 3 A mixture of polycarbonate polyol 00 number average molecular weight and polyester polycarbonate polyol is is 800~3,500.

(b)として、ポリエステルポリカーボネートポリオールを用いた場合は、水性ポリウレタン樹脂分散体を塩基性条件下に保存した場合に、得られる塗膜の引張における強度及び引張における破断エネルギーの低下率が小さい塗膜を与えることができるため、好ましい。よって、(b)としては、上記(b1)、(b3)、(b4)及び(b5)が好ましく、(b1)がより好ましい。  As (b), when polyester polycarbonate polyol is used, when the aqueous polyurethane resin dispersion is stored under basic conditions, the resulting coating film has a small strength at tension and a small reduction rate in breaking energy at tension. Is preferable. Therefore, as (b), the above (b1), (b3), (b4) and (b5) are preferable, and (b1) is more preferable.

(b)の数平均分子量が800未満である場合には、得られる塗膜の引張における破断エネルギーが低い。(b)の数平均分子量が3,500を超える場合には、得られる水性ポリウレタン樹脂分散体の製膜性に劣る。数平均分子量としては、塗膜の引張における破断エネルギー及び製膜性の観点から、1,500〜3,200がより好ましく、1,900〜3,000がさらに好ましく、2,000〜3,000が特に好ましい。分子量の異なる2種以上のポリエステルポリカーボネートポリオール、ポリエステルポリオール及びポリカーボネートポリオールを併用する場合には、混合した際の数平均分子量がこの範囲にあることが好ましい。また、2種以上のポリウレタン樹脂分散体が併用される場合には、原料として用いられるポリエステルポリカーボネートポリオール、ポリエステルポリオール及びポリカーボネートポリオールの全てを混合した際の数平均分子量がこの範囲にあることが好ましい。  When the number average molecular weight of (b) is less than 800, the breaking energy in tension of the obtained coating film is low. When the number average molecular weight of (b) exceeds 3,500, the film forming property of the resulting aqueous polyurethane resin dispersion is inferior. The number average molecular weight is more preferably 1,500 to 3,200, still more preferably 1,900 to 3,000, and 2,000 to 3,000, from the viewpoints of breaking energy and film-forming properties in coating tension. Is particularly preferred. When two or more kinds of polyester polycarbonate polyols having different molecular weights, polyester polyols and polycarbonate polyols are used in combination, the number average molecular weight when mixed is preferably within this range. When two or more kinds of polyurethane resin dispersions are used in combination, the number average molecular weight when all of the polyester polycarbonate polyol, polyester polyol and polycarbonate polyol used as raw materials are mixed is preferably within this range.

(b)の数平均分子量(Mn)は、水酸基価から次式により求められる。
Mn=(56100×価数)/水酸基価
上記式中、価数は1分子中の水酸基の数であり、水酸基価はJIS K 1557のB法に準拠して測定したものである。例えば、(b)が、ポリエステルポリカーボネートジオール、ポリエステルジオールとポリカーボネートジオールとの混合物、ポリエステルポリカーボネートジオールと、ポリエステルジオール及び/若しくはポリカーボネートジオールとの混合物の場合は価数が2となる。
The number average molecular weight (Mn) of (b) is obtained from the hydroxyl value by the following formula.
Mn = (56100 × valence) / hydroxyl value In the above formula, the valence is the number of hydroxyl groups in one molecule, and the hydroxyl value is measured in accordance with B method of JIS K1557. For example, when (b) is polyester polycarbonate diol, a mixture of polyester diol and polycarbonate diol, or a mixture of polyester polycarbonate diol and polyester diol and / or polycarbonate diol, the valence is 2.

ポリエステルポリカーボネートポリオールとしては、例えば、カルボニル成分とポリカルボン酸成分とポリオール成分とからなるポリエステルポリカーボネートポリオール、カルボニル成分とヒドロキシカルボン酸成分とポリオール成分とからなるポリエステルポリカーボネートポリオール、カルボニル成分とポリカルボン酸成分とヒドロキシカルボン酸成分とポリオール成分とからなるポリエステルポリカーボネートポリオール等が挙げられる。これらは、1種類を単独で使用してもよいし、複数種を併用してもよい。
ポリエステルポリオールとしては、例えば、ポリカルボン酸成分とポリオール成分とからなるポリエステルポリオール、ヒドロキシカルボン酸成分とポリオール成分とからなるポリエステルポリオール、ポリカルボン酸成分とヒドロキシカルボン酸成分とポリオール成分とからなるポリエステルポリオール等が挙げられる。これらは、1種類を単独で使用してもよいし、複数種を併用してもよい。
ポリカーボネートポリオールとして、例えば、カルボニル成分とポリオール成分とからなるポリカーボネートポリオール等が挙げられる。これらは、1種類を単独で使用してもよいし、複数種を併用してもよい。
Examples of the polyester polycarbonate polyol include a polyester polycarbonate polyol composed of a carbonyl component, a polycarboxylic acid component and a polyol component, a polyester polycarbonate polyol composed of a carbonyl component, a hydroxycarboxylic acid component and a polyol component, and a carbonyl component and a polycarboxylic acid component. Examples thereof include polyester polycarbonate polyol composed of a hydroxycarboxylic acid component and a polyol component. These may be used individually by 1 type and may use multiple types together.
Examples of the polyester polyol include a polyester polyol composed of a polycarboxylic acid component and a polyol component, a polyester polyol composed of a hydroxycarboxylic acid component and a polyol component, and a polyester polyol composed of a polycarboxylic acid component, a hydroxycarboxylic acid component and a polyol component. Etc. These may be used individually by 1 type and may use multiple types together.
Examples of the polycarbonate polyol include a polycarbonate polyol composed of a carbonyl component and a polyol component. These may be used individually by 1 type and may use multiple types together.

カルボニル成分を形成する原料としては、例えば、炭酸エステルやホスゲンが挙げられる。塩素原子や塩化化合物の混入がなく、着色しにくい点から、前記カルボニル成分を形成する原料としては、炭酸エステルが好ましい。炭酸エステルとしては、炭酸ジメチルや炭酸ジエチル、炭酸エチルメチル等の炭酸ジアルキル;炭酸エチレン、炭酸プロピレン等の炭酸アルキレン;炭酸ジフェニル等の炭酸ジアリール;炭酸メチルフェニル、炭酸エチルフェニル等の炭酸アルキルアリール;炭酸エチレンや炭酸プロピレン等の環状炭酸エステル等が挙げられる。これらは、一種を単独で用いてもよいし、複数種を併用してもよい。  As a raw material which forms a carbonyl component, carbonate ester and phosgene are mentioned, for example. Carbonic acid ester is preferable as a raw material for forming the carbonyl component from the viewpoint that it does not contain chlorine atoms or chloride compounds and is difficult to be colored. Examples of carbonate esters include dialkyl carbonates such as dimethyl carbonate, diethyl carbonate, and ethyl methyl carbonate; alkylene carbonates such as ethylene carbonate and propylene carbonate; diaryl carbonates such as diphenyl carbonate; alkyl aryl carbonates such as methyl phenyl carbonate and ethyl phenyl carbonate; Examples thereof include cyclic carbonates such as ethylene and propylene carbonate. These may be used individually by 1 type and may use multiple types together.

ポリカルボン酸成分を形成する原料としては、シュウ酸、コハク酸、マロン酸、アジピン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバチン酸、ドデカンジカルボン酸等の飽和脂肪族ポリカルボン酸;マレイン酸、フマル酸、イタコン酸等の不飽和脂肪族ポリカルボン酸;フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、1,4−ナフタレンジカルボン酸、1,8−ナフタレンジカルボン酸、2,3−ナフタレンジカルボン酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸等の芳香族ポリカルボン酸、及びこれらの酸無水物や酸ハロゲノイドなどが挙げられる。これらは、一種を単独で用いてもよいし、複数種を併用してもよい。  As raw materials for forming the polycarboxylic acid component, oxalic acid, succinic acid, malonic acid, adipic acid, suberic acid, azelaic acid, sebacic acid, saturated aliphatic polycarboxylic acid such as dodecanedicarboxylic acid; maleic acid, fumaric acid, Unsaturated aliphatic polycarboxylic acids such as itaconic acid; phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, 1,4-naphthalenedicarboxylic acid, 1,8-naphthalenedicarboxylic acid, 2,3-naphthalenedicarboxylic acid, 2,6-naphthalene Aromatic polycarboxylic acids such as dicarboxylic acids, and acid anhydrides and acid halogenoids thereof may be mentioned. These may be used individually by 1 type and may use multiple types together.

ヒドロキシカルボン酸成分を形成する原料としては、グリコール酸、乳酸、タルトロン酸、グリセリン酸、2−ヒドロキシ酪酸、3−ヒドロキシ酪酸、リンゴ酸、酒石酸、6−ヒドロキシカプロン酸等のヒドロキシカルボン酸;α−アセトラクトン、β−プロピオラクトン、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、δ−バレロラクトン、ε−カプロラクトン等の環状エステルなどが挙げられる。これらは、一種を単独で用いてもよいし、複数種を併用してもよい。ヒドロキシカルボン酸成分を形成する原料としては、炭素数2〜10の脂肪族ラクトンが好ましく、中でも破断エネルギーの点で炭素数4〜6の脂肪族ラクトンがより好ましく、ε−カプロラクトンがさらに好ましい。  As raw materials for forming the hydroxycarboxylic acid component, glycolic acid, lactic acid, tartronic acid, glyceric acid, 2-hydroxybutyric acid, 3-hydroxybutyric acid, malic acid, tartaric acid, 6-hydroxycaproic acid and other hydroxycarboxylic acids; α- Examples thereof include cyclic esters such as acetolactone, β-propiolactone, γ-butyrolactone, γ-valerolactone, δ-valerolactone, and ε-caprolactone. These may be used individually by 1 type and may use multiple types together. The raw material for forming the hydroxycarboxylic acid component is preferably an aliphatic lactone having 2 to 10 carbon atoms, more preferably an aliphatic lactone having 4 to 6 carbon atoms in terms of breaking energy, and more preferably ε-caprolactone.

ポリオール成分を形成する原料としては、エチレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,7−ペンタンジオール、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオール、1,12−ドデカンジオール等の直鎖状の脂肪族ジオール、1,3−ブタンジオール、3−メチルペンタン−1,5−ジオール、2−エチルヘキサン−1,6−ジオール、2−メチル−1,3−ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、2−メチル−1,8−オクタンジオール等分岐鎖状の脂肪族ジオール;1,3−シクロヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジオール、2,2’−ビス(4−ヒドロキシシクロヘキシル)プロパン、1,3−シクロヘキサンジメタノール、1,4−シクロヘキサンジメタノール等の脂環式ジオール;1,4−ベンゼンジメタノール、ビスフェノールA等の芳香族ジオール;トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等の多官能ポリオールなどを挙げることができる。ポリオールは、一種類のみを用いることもできるし、二種以上を併用することもできる。
これらのポリオールは、炭素数が2〜20であることが好ましく、炭素数が3〜12であることがより好ましく、炭素数が3〜8であることがさらに好ましい。
As raw materials for forming the polyol component, ethylene glycol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 1,7-pentanediol, 1,8 -Linear aliphatic diols such as octanediol, 1,9-nonanediol, 1,10-decanediol, 1,12-dodecanediol, 1,3-butanediol, 3-methylpentane-1,5- Branched aliphatic diols such as diol, 2-ethylhexane-1,6-diol, 2-methyl-1,3-pentanediol, neopentyl glycol, 2-methyl-1,8-octanediol; -Cyclohexanediol, 1,4-cyclohexanediol, 2,2'-bis (4-hydroxycyclohexyl) propane, 1,3 -Cycloaliphatic diols such as cyclohexanedimethanol and 1,4-cyclohexanedimethanol; aromatic diols such as 1,4-benzenedimethanol and bisphenol A; polyfunctional polyols such as trimethylolpropane and pentaerythritol Can do. Only one type of polyol can be used, or two or more types can be used in combination.
These polyols preferably have 2 to 20 carbon atoms, more preferably 3 to 12 carbon atoms, and still more preferably 3 to 8 carbon atoms.

(b)におけるポリエステルポリカーボネートポリオール、ポリエステルポリオール及びポリカーボネートポリオールとしては、そのポリオール成分が、直鎖状の脂肪族ジオール、分岐鎖状の脂肪族ジオール、脂環式ジオール、芳香族ジオール、多官能ポリオールからなる群から選ばれる1種以上の原料から形成されるポリエステルポリカーボネートポリオール、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオールが好ましく、ポリオール成分が直鎖状の脂肪族ジオール及び/又は分岐鎖状の脂肪族ジオールから形成されるポリエステルポリカーボネートポリオール、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオールがより好ましく、ポリオール成分が直鎖状の脂肪族ジオールから形成されるポリエステルポリカーボネートポリオール、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオールのがさらに好ましい。
また、ポリカーボネートポリオールとしては、脂肪族ジオール又は脂環式ジオールを含有するポリカーボネートポリオールが好ましく、脂肪族ジオールを含有するポリカーボネートポリオールがより好ましく、1,6−ヘキサンジオールを含有するポリカーボネートポリオールが特に好ましい。
As the polyester polycarbonate polyol, polyester polyol and polycarbonate polyol in (b), the polyol component is composed of a linear aliphatic diol, a branched aliphatic diol, an alicyclic diol, an aromatic diol, and a polyfunctional polyol. Polyester polycarbonate polyols, polyester polyols, and polycarbonate polyols formed from one or more raw materials selected from the group consisting of these are preferable, and the polyol component is formed from a linear aliphatic diol and / or a branched aliphatic diol. Polyester polycarbonate polyols, polyester polyols, and polycarbonate polyols are more preferable, and polyester polycarbonate polyols in which the polyol component is formed from a linear aliphatic diol. Le, polyester polyol, even more preferably polycarbonate polyols.
The polycarbonate polyol is preferably a polycarbonate polyol containing an aliphatic diol or an alicyclic diol, more preferably a polycarbonate polyol containing an aliphatic diol, and particularly preferably a polycarbonate polyol containing 1,6-hexanediol.

ポリエステルポリカーボネートポリオールは、ポリカルボン酸エステル、ヒドロキシカルボン酸エステル、環状エステルからなる群から選ばれる一種以上とポリカーボネートポリオールとをエステル交換反応させることにより得ることもできるし、各原料を反応させることにより得ることもできるし、ポリエステルポリオールとポリカーボネートポリオールとをエステル交換反応させることで得ることもできる。ここで、ポリカルボン酸のエステルとしては、前記ポリカルボン酸のエステルが挙げられる。また、ヒドロキシカルボン酸のエステルとしては、前記ヒドロキシカルボン酸のエステルが挙げられる。
ポリエステルポリオールは、ポリカルボン酸とポリオールとを縮合重合させることにより得ることもできるし、ポリカルボン酸エステルとポリオールとをエステル交換反応させることにより得ることもできるし、環状エステルの開環重合、ヒドロキシカルボン酸の縮合重合、ヒドロキシカルボン酸エステルのエステル交換反応によって得ることもできる。
ポリカーボネートポリオールは、ポリオールと炭酸エステルとをエステル交換反応させることにより得ることもできるし、ポリオールとホスゲンとを反応させる方法により得ることもできる。
Polyester polycarbonate polyol can be obtained by transesterifying one or more selected from the group consisting of polycarboxylic acid ester, hydroxycarboxylic acid ester, and cyclic ester with polycarbonate polyol, or by reacting each raw material. It can also be obtained by transesterifying a polyester polyol and a polycarbonate polyol. Here, examples of the ester of polycarboxylic acid include the ester of polycarboxylic acid. Moreover, as ester of hydroxycarboxylic acid, the ester of the said hydroxycarboxylic acid is mentioned.
Polyester polyol can be obtained by condensation polymerization of polycarboxylic acid and polyol, or can be obtained by transesterification of polycarboxylic acid ester and polyol, ring-opening polymerization of cyclic ester, hydroxy It can also be obtained by condensation polymerization of carboxylic acid or transesterification of hydroxycarboxylic acid ester.
The polycarbonate polyol can be obtained by a transesterification reaction between a polyol and a carbonate ester, or can be obtained by a method in which a polyol and phosgene are reacted.

〔(c)酸性基含有ポリオール化合物〕
(c)酸性基含有ポリオール化合物(以下、単に「(c)」ともいう。)としては、少なくとも1つの酸性基と2以上のヒドロキシ基を有する化合物であれば特に制限されない。酸性基としては、カルボキシ基、スルホ基等を挙げることができる。酸性基含有ポリオール化合物としては、酸性基含有ジオール化合物であることが好ましく、炭素数が5〜8の酸性基含有ジオール化合物であることがより好ましい。酸性基含有ポリオール化合物として具体的には、2,2−ジメチロールプロピオン酸、2,2−ジメチロールブタン酸、N,N−ビスヒドロキシエチルグリシン、N,N−ビスヒドロキシエチルアラニン、3,4−ジヒドロキシブタンスルホン酸、3,6−ジヒドロキシ−2−トルエンスルホン酸等が挙げられる。これらは一種のみを使用することもできるが、複数種を併用することもできる。前記酸性基含有ポリオール化合物の中でも入手の容易さの観点から、2,2−ジメチロールプロピオン酸が好ましい。
[(C) Acid group-containing polyol compound]
(C) The acidic group-containing polyol compound (hereinafter also simply referred to as “(c)”) is not particularly limited as long as it is a compound having at least one acidic group and two or more hydroxy groups. Examples of the acidic group include a carboxy group and a sulfo group. The acidic group-containing polyol compound is preferably an acidic group-containing diol compound, and more preferably an acidic group-containing diol compound having 5 to 8 carbon atoms. Specific examples of the acidic group-containing polyol compound include 2,2-dimethylolpropionic acid, 2,2-dimethylolbutanoic acid, N, N-bishydroxyethylglycine, N, N-bishydroxyethylalanine, 3,4 -Dihydroxybutanesulfonic acid, 3,6-dihydroxy-2-toluenesulfonic acid, etc. are mentioned. Although these can also use only 1 type, multiple types can also be used together. Among the acidic group-containing polyol compounds, 2,2-dimethylolpropionic acid is preferable from the viewpoint of availability.

〔(d)ブロック化剤〕
(a)ポリイソシアネート化合物のイソシアナト基の一部は、(d)80〜180℃で解離するイソシアナト基のブロック化剤(以下、単に「(d)」ともいう。)によってブロックされる。イソシアナト基のブロック化剤としては、80〜180℃でイソシアナト基から解離するものが使用される。ここでイソシアナト基のブロック化剤とは、イソシアナト基と反応してイソシアナト基を別の官能基に変換可能な化合物であって、熱処理により別の官能基からイソシアナト基に可逆的に変換可能な化合物を意味する。
80〜180℃でイソシアナト基から解離するブロック化剤としては、例えば、マロン酸ジメチル、マロン酸ジエチル等のマロン酸ジエステル系化合物;1,2−ピラゾール、3,5−ジメチルピラゾール等のピラゾール系化合物;1,2,4−トリアゾール、メチルエチルケトオキシム等のオキシム系化合物;ジイソプロピルアミン、カプロラクタム等が挙げられる。これらは一種のみを使用することもできるし、複数種を併用することもできる。
前記ブロック化剤の中でも、解離温度の観点から、オキシム系化合物、ピラゾール系化合物及びマロン酸ジエステル系化合物からなる群より選ばれる一種以上が好ましく、保存安定性及び低温熱架橋性が高い観点から、ピラゾール系化合物がより好ましく、3,5−ジメチルピラゾールが特に好ましい。
[(D) Blocking agent]
(A) A part of the isocyanate group of the polyisocyanate compound is blocked by (d) a blocking agent for the isocyanate group dissociating at 80 to 180 ° C. (hereinafter also simply referred to as “(d)”). As the blocking agent for the isocyanato group, one that dissociates from the isocyanato group at 80 to 180 ° C. is used. Here, the blocking agent for the isocyanato group is a compound that can react with the isocyanato group to convert the isocyanato group to another functional group, and can be reversibly converted from another functional group to the isocyanato group by heat treatment. Means.
Examples of the blocking agent that dissociates from an isocyanato group at 80 to 180 ° C. include, for example, malonic acid diester compounds such as dimethyl malonate and diethyl malonate; pyrazole compounds such as 1,2-pyrazole and 3,5-dimethylpyrazole Oxime compounds such as 1,2,4-triazole and methyl ethyl ketoxime; diisopropylamine, caprolactam and the like. These can use only 1 type and can also use multiple types together.
Among the blocking agents, from the viewpoint of dissociation temperature, one or more selected from the group consisting of oxime compounds, pyrazole compounds and malonic acid diester compounds are preferred, from the viewpoint of high storage stability and low temperature thermal crosslinkability, Pyrazole compounds are more preferable, and 3,5-dimethylpyrazole is particularly preferable.

〔(e)その他のポリオール化合物〕
前記(a)及び前記(d)と反応させる成分として、(b)及び(c)に、これら以外の(e)その他のポリオール化合物(以下、単に「(e)」ともいう。)を混合することができる。
(e)その他のポリオール化合物としては、特に制限はないが、例えば、ポリエーテルポリオール、数平均分子量が800〜3,500以外のポリエステルポリカーボネートポリオール、数平均分子量が800〜3,500以外のポリエステルポリオール、数平均分子量が800〜3,500以外のポリカーボネートポリオール、脂肪族ジオール、脂環式ジオール、芳香族ジオール、多官能ポリオール等が挙げられる。中でも、脂肪族ジオール、脂環式ジオールが好ましい。ここで、(e)その他のポリオール化合物の中には、数平均分子量が800〜3,500であるポリエステルポリカーボネートポリオール、数平均分子量が800〜3,500であるポリエステルポリオール、数平均分子量が800〜3,500であるポリカーボネートポリオール、及び、酸性基含有ポリオール化合物を含まない。
[(E) Other polyol compounds]
As a component to be reacted with (a) and (d), (e) other polyol compounds (hereinafter also simply referred to as “(e)”) other than these are mixed with (b) and (c). be able to.
(E) Other polyol compounds are not particularly limited. For example, polyether polyols, polyester polycarbonate polyols having a number average molecular weight other than 800 to 3,500, and polyester polyols having a number average molecular weight other than 800 to 3,500. And polycarbonate polyols, aliphatic diols, alicyclic diols, aromatic diols, polyfunctional polyols and the like having a number average molecular weight other than 800 to 3,500. Of these, aliphatic diols and alicyclic diols are preferred. Here, among (e) other polyol compounds, a polyester polycarbonate polyol having a number average molecular weight of 800 to 3,500, a polyester polyol having a number average molecular weight of 800 to 3,500, and a number average molecular weight of 800 to The polycarbonate polyol which is 3,500, and an acidic group containing polyol compound are not included.

(b)及び(c)の合計の重量中における(b)の割合は、形成される塗膜の引張における破断エネルギーの観点から、60重量%〜99重量%であることが好ましく、70重量%〜98重量%であることがより好ましく、80重量%〜95重量%であることが特に好ましい。
また、(b)及び(e)の合計の重量中における(b)の割合は、形成される塗膜の引張における破断エネルギーの観点から、50重量%〜100重量%であることが好ましく、70重量%〜100重量%であることがより好ましく、85重量%〜100重量%であることが特に好ましい。
The proportion of (b) in the total weight of (b) and (c) is preferably 60% by weight to 99% by weight, and 70% by weight from the viewpoint of breaking energy in the tension of the coating film to be formed. More preferably, it is -98 weight%, It is especially preferable that it is 80 weight%-95 weight%.
Further, the proportion of (b) in the total weight of (b) and (e) is preferably from 50% by weight to 100% by weight from the viewpoint of the breaking energy in the tension of the coating film to be formed. More preferably, it is more preferably from 100% by weight to 100% by weight, and particularly preferably from 85% to 100% by weight.

〔(A)ポリウレタンプレポリマー〕
(A)ポリウレタンプレポリマーは、少なくとも、(a)ポリイソシアネート化合物、(b)数平均分子量が800〜3,500であるポリエステルポリカーボネートポリオール及び/又は数平均分子量が800〜3,500であるポリエステルポリオールと数平均分子量が800〜3,500であるポリカーボネートポリオールとの混合物、(c)酸性基含有ポリオール化合物及び(d)80〜180℃で解離するイソシアナト基のブロック化剤を反応させて得られるポリウレタンプレポリマーである。任意成分として、(e)その他のポリオール化合物を一緒に反応させることもできる。
(A)ポリウレタンプレポリマーの製造方法としては、特に制限されず、例えば、以下のような方法が挙げられる。
第一の方法は、ウレタン化触媒存在下又は不存在下で、(a)ポリイソシアネート化合物と、(b)数平均分子量が800〜3,500であるポリエステルポリカーボネートポリオール及び/又は数平均分子量が800〜3,500であるポリエステルポリオールと数平均分子量が800〜3,500であるポリカーボネートポリオールとの混合物と、(c)酸性基含有ポリオール化合物と、必要に応じて(e)その他のポリオール化合物とを反応させてウレタン化反応を行い、その後ブロック化触媒存在下又は不存在下で(d)ブロック化剤を反応させてブロック化反応を行い、末端イソシアナト基の一部がブロック化された(A)ポリウレタンプレポリマーを合成する方法である。
第二の方法は、ブロック化触媒存在下又は不存在下で、(a)ポリイソシアネート化合物と、(d)ブロック化剤とを反応させてブロック化反応を行い、イソシアナト基の一部をブロック化したポリイソシアネート化合物を合成し、これにウレタン化触媒存在下又は不存在下で(b)数平均分子量が800〜3,500であるポリエステルポリカーボネートポリオール及び/又は数平均分子量が800〜3,500であるポリエステルポリオールと数平均分子量が800〜3,500であるポリカーボネートポリオールとの混合物と、(c)酸性基含有ポリオール化合物と、必要に応じて(e)その他のポリオール化合物とを反応させてウレタン化反応を行って、(A)ポリウレタンプレポリマーを合成する方法である。
[(A) Polyurethane prepolymer]
(A) The polyurethane prepolymer is at least (a) a polyisocyanate compound, (b) a polyester polycarbonate polyol having a number average molecular weight of 800 to 3,500 and / or a polyester polyol having a number average molecular weight of 800 to 3,500. And a polyurethane obtained by reacting a mixture of a polycarbonate polyol having a number average molecular weight of 800 to 3,500, (c) an acidic group-containing polyol compound and (d) a blocking agent for an isocyanato group dissociating at 80 to 180 ° C. It is a prepolymer. As an optional component, (e) other polyol compounds can be reacted together.
(A) It does not restrict | limit especially as a manufacturing method of a polyurethane prepolymer, For example, the following methods are mentioned.
In the first method, (a) a polyisocyanate compound, (b) a polyester polycarbonate polyol having a number average molecular weight of 800 to 3,500 and / or a number average molecular weight of 800 in the presence or absence of a urethanization catalyst. A mixture of a polyester polyol having a molecular weight of ˜3,500 and a polycarbonate polyol having a number average molecular weight of 800 to 3,500, (c) an acidic group-containing polyol compound, and (e) another polyol compound as required. A urethanization reaction was performed, and then (d) a blocking agent was reacted in the presence or absence of a blocking catalyst to perform a blocking reaction, and a part of the terminal isocyanate group was blocked (A) This is a method of synthesizing a polyurethane prepolymer.
In the second method, (a) a polyisocyanate compound and (d) a blocking agent are reacted in the presence or absence of a blocking catalyst to perform a blocking reaction, thereby blocking a part of the isocyanate group. And (b) a polyester polycarbonate polyol having a number average molecular weight of 800 to 3,500 and / or a number average molecular weight of 800 to 3,500 in the presence or absence of a urethanization catalyst. Urethane by reacting a mixture of a certain polyester polyol and a polycarbonate polyol having a number average molecular weight of 800 to 3,500, (c) an acidic group-containing polyol compound, and (e) other polyol compound as required. This is a method of synthesizing (A) polyurethane prepolymer by carrying out a reaction.

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

〔(B)鎖延長剤〕
(B)鎖延長剤としては、イソシアナト基と反応可能な官能基(好ましくは、アミノ基、ヒドロキシ基等)を2以上有する化合物であれば特に制限されない。鎖延長剤としては、例えば、エチレンジアミン、2−メチル−1,5−ペンタンジアミン、1,4−ブタンジアミン(テトラメチレンジアミン)、1,6−ヘキサンジアミン、1,4−ヘキサンジアミン、3−アミノメチル−3,5,5−トリメチルシクロヘキシルアミン、1,3−ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、キシリレンジアミン等のアルキレンジアミン、ピペラジン、2,5−ジメチルピペラジン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン等のポリアミン化合物、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール等のポリオール化合物、ポリエチレングリコールに代表されるポリアルキレングリコール類、水などが挙げられる。これらは1種単独で使用してもよく、2種類以上を併用してもよい。その他の鎖延長剤として、中でも好ましくは1級ジアミン化合物が挙げられ、より好ましくは2つの1級アミノ基を有するアルキレンジアミン(以下、「1級アルキレンジアミン」ともいう)が挙げられ、さらに好ましくは、炭素数2〜12の1級アルキレンジアミンが挙げられ、特に好ましくは炭素数5〜9の1級アルキレンジアミンが挙げられる。
[(B) Chain extender]
(B) The chain extender is not particularly limited as long as it is a compound having two or more functional groups (preferably amino groups, hydroxy groups, etc.) capable of reacting with an isocyanato group. Examples of the chain extender include ethylenediamine, 2-methyl-1,5-pentanediamine, 1,4-butanediamine (tetramethylenediamine), 1,6-hexanediamine, 1,4-hexanediamine, and 3-amino. Alkylene amines such as methyl-3,5,5-trimethylcyclohexylamine, 1,3-bis (aminomethyl) cyclohexane, xylylenediamine, polyamine compounds such as piperazine, 2,5-dimethylpiperazine, diethylenetriamine, triethylenetetramine, Examples thereof include polyol compounds such as ethylene glycol, propylene glycol, 1,4-butanediol and 1,6-hexanediol, polyalkylene glycols typified by polyethylene glycol, and water. These may be used alone or in combination of two or more. The other chain extender is preferably a primary diamine compound, more preferably an alkylene diamine having two primary amino groups (hereinafter also referred to as “primary alkylene diamine”), and still more preferably. C1-C12 primary alkylene diamine is mentioned, Especially preferably, C5-C9 primary alkylene diamine is mentioned.

(B)鎖延長剤の添加量は、(A)ウレタンプレポリマー中の鎖延長起点となるブロック化されていないイソシアナト基の当量以下であることが好ましく、より好ましくはブロック化されていないイソシアナト基の0.7〜0.99当量である。ブロック化されていないイソシアナト基の当量以下で鎖延長剤を添加すると、鎖延長されたウレタンポリマーの分子量が低下することが抑制される傾向があり、得られた水性ポリウレタン樹脂分散体を塗布して得た塗膜の強度がより向上する傾向がある。  (B) The amount of the chain extender added is preferably equal to or less than the equivalent of the unblocked isocyanato group serving as the chain extension origin in the (A) urethane prepolymer, more preferably the unblocked isocyanato group. 0.7 to 0.99 equivalents. When a chain extender is added below the equivalent of unblocked isocyanato groups, the molecular weight of the chain-extended urethane polymer tends to be suppressed, and the obtained aqueous polyurethane resin dispersion is applied. There exists a tendency for the intensity | strength of the obtained coating film to improve more.

〔水性ポリウレタン樹脂分散体の製造方法〕
水性ポリウレタン樹脂分散体の製造方法としては、特に制限されず、例えば、以下の方法により製造することができる。
(a)ポリイソシアネート化合物、(b)数平均分子量が800〜3,500であるポリエステルポリカーボネートポリオール及び/又は数平均分子量が800〜3,500であるポリエステルポリオールと数平均分子量が800〜3,500であるポリカーボネートポリオールの混合物、(c)酸性基含有ポリオール化合物、(d)ブロック化剤、必要に応じて(e)その他のポリオール化合物を反応させてポリウレタンプレポリマーを得る工程の後、前記ポリウレタンプレポリマー中の酸性基を中和する工程、前記ポリウレタンプレポリマーを水系媒体中に分散させる工程を経て、前記ポリウレタンプレポリマーに鎖延長剤(B)を反応させて水性ポリウレタン樹脂分散体を得る工程により水性ポリウレタン樹脂分散体を製造することができる。
上記製造方法において、酸性基を中和する工程とポリウレタンプレポリマーを水系媒体中に分散させる工程は、別々に行ってもよいし、一緒に行ってもよい。
また、上記製造方法において、鎖延長剤の添加はポリウレタンプレポリマーの水系媒体への分散後でもよく、分散中でもよい。
上記の各工程は、不活性ガス雰囲気下で行ってもよく、大気中で行ってもよい。
[Method for producing aqueous polyurethane resin dispersion]
The method for producing the aqueous polyurethane resin dispersion is not particularly limited, and for example, it can be produced by the following method.
(A) a polyisocyanate compound, (b) a polyester polycarbonate polyol having a number average molecular weight of 800 to 3,500 and / or a polyester polyol having a number average molecular weight of 800 to 3,500 and a number average molecular weight of 800 to 3,500. After the step of obtaining a polyurethane prepolymer by reacting a mixture of polycarbonate polyol, (c) an acidic group-containing polyol compound, (d) a blocking agent, and (e) other polyol compound as required. Through a step of neutralizing acidic groups in the polymer, a step of dispersing the polyurethane prepolymer in an aqueous medium, and a step of reacting the polyurethane prepolymer with a chain extender (B) to obtain an aqueous polyurethane resin dispersion Manufacturing aqueous polyurethane resin dispersions Kill.
In the said manufacturing method, the process of neutralizing an acidic group and the process of disperse | distributing a polyurethane prepolymer in an aqueous medium may be performed separately, and may be performed together.
In the above production method, the chain extender may be added after the polyurethane prepolymer is dispersed in the aqueous medium or during the dispersion.
Each of the above steps may be performed in an inert gas atmosphere or in the air.

〔水性ポリウレタン樹脂分散体の特性〕
水性ポリウレタン樹脂分散体は、水性ポリウレタン樹脂分散体中のウレタン結合の含有割合とウレア結合の含有割合との合計が、固形分基準で8〜15重量%であり、8〜14重量%であることが好ましく、9〜13.5重量%であることがより好ましく、10〜13.5重量%であることが特に好ましい。ここで、ウレタン結合の含有割合とはポリウレタン樹脂の固形分中におけるウレタン結合単位(−NHC(=O)O−)の含有割合を意味し、ウレア結合の含有割合とはポリウレタン樹脂の固形分中におけるウレア結合単位(−NHC(=O)NH−)の含有割合を意味する。
ウレタン結合とウレア結合の合計の含有割合が8重量%未満であると、塗膜を充分に形成できず、乾燥後にも塗膜表面がべたつく。また、ウレタン結合とウレア結合の合計の含有割合が15重量%を超えると、水性ポリウレタン樹脂分散体を基材に塗布した場合に、塗料や塗膜の水系溶媒への再分散性が劣るために除去が難しくなり、塗り直しを施すことができなくなる場合がある。
[Characteristics of aqueous polyurethane resin dispersion]
In the aqueous polyurethane resin dispersion, the total content of urethane bonds and urea bonds in the aqueous polyurethane resin dispersion is 8 to 15% by weight and 8 to 14% by weight based on the solid content. Is more preferable, 9 to 13.5% by weight is more preferable, and 10 to 13.5% by weight is particularly preferable. Here, the content ratio of the urethane bond means the content ratio of the urethane bond unit (—NHC (═O) O—) in the solid content of the polyurethane resin, and the content ratio of the urea bond is in the solid content of the polyurethane resin. Means the content ratio of the urea bond unit (—NHC (═O) NH—).
When the total content of urethane bonds and urea bonds is less than 8% by weight, the coating film cannot be sufficiently formed, and the coating film surface becomes sticky even after drying. Also, if the total content of urethane bonds and urea bonds exceeds 15% by weight, when the aqueous polyurethane resin dispersion is applied to a substrate, the redispersibility of the paint or coating film in an aqueous solvent is poor. Removal may be difficult and may not be repainted.

水性ポリウレタン樹脂分散体中のウレタン結合の含有割合は、ウレア結合の含有割合との合計が、固形分基準で8〜15重量%であれば特に制限されない。水性ポリウレタン樹脂分散体中のウレタン結合の含有割合は、固形分基準で5〜12重量%であることが好ましく、6〜11重量%であることがより好ましく、7〜10重量%であることが特に好ましい。
水性ポリウレタン樹脂分散体中のウレア結合の含有割合は、ウレタン結合の含有割合との合計が、固形分基準で8〜15重量%であれば特に制限されない。水性ポリウレタン樹脂分散体中のウレア結合の含有割合は、固形分基準で2〜6重量%であることが好ましく、2.5〜5重量%であることがより好ましく、2.8〜4.5重量%であることがさらに好ましい。
ここで、水性ポリウレタン樹脂分散体中のウレタン結合の含有割合及びウレア結合の含有割合は、水性ポリウレタン樹脂分散体を調製する際の各成分の仕込み量から算出することができる。また、塗膜の赤外線吸収スペクトルからも算出することができる。
The urethane bond content in the aqueous polyurethane resin dispersion is not particularly limited as long as the sum of the urea bond content and the urea bond content is 8 to 15% by weight based on the solid content. The content of urethane bonds in the aqueous polyurethane resin dispersion is preferably 5 to 12% by weight, more preferably 6 to 11% by weight, and 7 to 10% by weight based on the solid content. Particularly preferred.
The content of urea bonds in the aqueous polyurethane resin dispersion is not particularly limited as long as the sum of the content of urethane bonds and the content of urethane bonds is 8 to 15% by weight based on the solid content. The content of urea bonds in the aqueous polyurethane resin dispersion is preferably 2 to 6% by weight, more preferably 2.5 to 5% by weight, based on the solid content, and 2.8 to 4.5. More preferably, it is% by weight.
Here, the content ratio of the urethane bond and the content ratio of the urea bond in the aqueous polyurethane resin dispersion can be calculated from the charged amounts of the respective components when the aqueous polyurethane resin dispersion is prepared. It can also be calculated from the infrared absorption spectrum of the coating film.

水性ポリウレタン樹脂分散体は、水性ポリウレタン樹脂分散体中のカーボネート結合の含有割合が、固形分基準で4〜23重量%であり、6〜20重量%であることがより好ましく、10〜20重量%であることがさらに好ましく、10〜15重量%であることが特に好ましい。ここで、カーボネート結合の含有割合とはポリウレタン樹脂の固形分中におけるカーボネート結合単位(−OC(=O)O−)の含有割合を意味する。水性ポリウレタン樹脂分散体中のカーボネート結合の含有割合は、水性ポリウレタン樹脂分散体を調製する際の各成分の仕込み量から算出することができる。また、塗膜の赤外線吸収スペクトルからも算出することができる。
カーボネート結合の含有割合が4重量%未満であると、得られる塗膜の引張における破断エネルギーが低い。加えて、水性ポリウレタン樹脂分散体を塩基性条件下に保存した場合に、得られる塗膜の引張強度や破断エネルギーが著しく低くなる。また、カーボネート結合の含有割合が23重量%を超えると、非水溶性有機溶剤を混合した際に、水性ポリウレタン樹脂分散体の粘度の増加率が大きくなるため、塗料やコーティング材料組成物として貯蔵できない。
In the aqueous polyurethane resin dispersion, the content of carbonate bonds in the aqueous polyurethane resin dispersion is 4 to 23% by weight, more preferably 6 to 20% by weight, more preferably 10 to 20% by weight based on the solid content. It is more preferable that it is 10 to 15% by weight. Here, the content rate of the carbonate bond means the content rate of the carbonate bond unit (—OC (═O) O—) in the solid content of the polyurethane resin. The content of carbonate bonds in the aqueous polyurethane resin dispersion can be calculated from the amount of each component charged when preparing the aqueous polyurethane resin dispersion. It can also be calculated from the infrared absorption spectrum of the coating film.
When the content ratio of the carbonate bond is less than 4% by weight, the breaking energy in tension of the obtained coating film is low. In addition, when the aqueous polyurethane resin dispersion is stored under basic conditions, the tensile strength and breaking energy of the resulting coating film are significantly reduced. Further, when the content ratio of the carbonate bond exceeds 23% by weight, when the water-insoluble organic solvent is mixed, the rate of increase in the viscosity of the aqueous polyurethane resin dispersion increases, so that it cannot be stored as a paint or a coating material composition. .

水性ポリウレタン樹脂分散体は、水性ポリウレタン樹脂分散体中のエステル結合の含有割合が、固形分基準で2〜16重量%であり、5〜15重量%であることがより好ましく、6〜12重量%であることが特に好ましい。ここで、エステル結合の含有割合とはポリウレタン樹脂の固形分中におけるエステル結合単位(−C(=O)O−)の含有割合を意味する。水性ポリウレタン樹脂分散体中のエステル結合の含有割合は、水性ポリウレタン樹脂分散体を調製する際の各成分の仕込み量から算出することができる。また、塗膜の赤外線吸収スペクトルからも算出することができる。
エステル結合の含有割合が2重量%未満であると、非水溶性有機溶剤を混合した際に水性ポリウレタン樹脂分散体の粘度の増加率が大きくなるため、塗料やコーティング材料組成物として貯蔵できないか、得られる塗膜の引張における破断エネルギーが低い。また、エステル結合の含有割合が16重量%を超えると、得られる塗膜の引張における破断エネルギーが低い。加えて、水性ポリウレタン樹脂分散体を塩基性条件下に保存した場合に、得られる塗膜の引張強度や破断エネルギーが著しく低い。
In the aqueous polyurethane resin dispersion, the content of the ester bond in the aqueous polyurethane resin dispersion is 2 to 16% by weight, more preferably 5 to 15% by weight, more preferably 6 to 12% by weight based on the solid content. It is particularly preferred that Here, the content rate of an ester bond means the content rate of the ester bond unit (-C (= O) O-) in solid content of a polyurethane resin. The ester bond content in the aqueous polyurethane resin dispersion can be calculated from the amount of each component charged when preparing the aqueous polyurethane resin dispersion. It can also be calculated from the infrared absorption spectrum of the coating film.
If the content of the ester bond is less than 2% by weight, when the water-insoluble organic solvent is mixed, the increase rate of the viscosity of the aqueous polyurethane resin dispersion increases, so that it cannot be stored as a paint or coating material composition, The breaking energy in tension of the obtained coating film is low. Moreover, when the content rate of an ester bond exceeds 16 weight%, the fracture | rupture energy in the tension | tensile_strength of the coating film obtained is low. In addition, when the aqueous polyurethane resin dispersion is stored under basic conditions, the resulting coating film has significantly low tensile strength and breaking energy.

水性ポリウレタン樹脂分散体において、ブロック化剤でブロック化されているイソシアナト基の含有割合は、固形分基準かつイソシアナト基換算で0.2〜2.0重量%であり、0.3〜1.5重量%であることがより好ましく、0.3〜1.2重量%であることがさらに好ましく、0.4〜1.2重量%であることが特に好ましい。ここで、ブロック化されているイソシアナト基の含有割合とは、ポリウレタン樹脂の固形分中におけるブロック化されているイソシアナト基の含有割合をイソシアナト基(−NCO)の含有割合として算出したものを意味する。水性ポリウレタン樹脂分散体中のブロック化されているイソシナト基の含有割合は、水性ポリウレタン樹脂分散体を調製する際の各成分の仕込み量から算出することができる。
ブロック化されているイソシアナト基の含有割合が0.2重量%未満であると、得られる塗膜の電着塗装板表面への密着性が悪く、また、得られる塗膜の引張における破断エネルギーが低い。また、ブロック化されているイソシアナト基の含有割合が2.0重量%を超えると、得られる塗膜の破断点伸度が小さく、衝撃に弱い塗膜しか得られない。
In the aqueous polyurethane resin dispersion, the content ratio of the isocyanate group blocked with the blocking agent is 0.2 to 2.0% by weight in terms of solid content and isocyanato group, and 0.3 to 1.5%. More preferably, it is more preferably 0.3 to 1.2% by weight, particularly preferably 0.4 to 1.2% by weight. Here, the content ratio of the blocked isocyanate group means that the content ratio of the blocked isocyanate group in the solid content of the polyurethane resin is calculated as the content ratio of the isocyanate group (—NCO). . The content ratio of blocked isosinato groups in the aqueous polyurethane resin dispersion can be calculated from the charged amount of each component when the aqueous polyurethane resin dispersion is prepared.
When the content ratio of the blocked isocyanate group is less than 0.2% by weight, the adhesion of the obtained coating film to the electrodeposition coating plate surface is poor, and the breaking energy in tension of the resulting coating film is low. Low. On the other hand, when the content ratio of the blocked isocyanate group exceeds 2.0% by weight, the elongation at break of the obtained coating film is small, and only a coating film that is vulnerable to impact can be obtained.

ポリウレタン樹脂の重量平均分子量としては、20,000以上100,000以下であり、30,000以上85,000以下であることが好ましく、35,000以上85,000以下であることがより好ましく、40,000以上85,000以下であることがさらに好ましく、40,000以上70,000未満であることが特に好ましい。ポリウレタン樹脂の重量平均分子量が20,000未満であると、得られる塗膜の破断点伸度が小さく、衝撃に弱い塗膜しか得られない。また、ポリウレタン樹脂の重量平均分子量が100,000を超えると、得られるポリウレタン樹脂分散体を基材に塗布した場合に、塗料や塗膜の水系溶媒への再分散性が劣るために除去が難しくなり、塗り直しを施すことができなくなる場合がある。
特に、ポリウレタン樹脂の重量平均分子量が40,000以上70,000未満である場合は、得られる塗膜の水系洗浄液への膨潤率が高くなり、洗浄性により優れる傾向があり、得られる塗膜の水への膨潤率が低いため、耐水性に優れる傾向がある。
重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定したものであり、予め作成した標準ポリスチレンの検量線から求めた換算値である。
The weight average molecular weight of the polyurethane resin is from 20,000 to 100,000, preferably from 30,000 to 85,000, more preferably from 35,000 to 85,000, Is more preferably from 5,000 to 85,000, particularly preferably from 40,000 to less than 70,000. When the weight average molecular weight of the polyurethane resin is less than 20,000, the elongation at break of the resulting coating film is small, and only a coating film that is vulnerable to impact can be obtained. Further, when the weight average molecular weight of the polyurethane resin exceeds 100,000, when the obtained polyurethane resin dispersion is applied to a substrate, it is difficult to remove because the redispersibility of the paint or coating film in an aqueous solvent is poor. In some cases, repainting cannot be performed.
In particular, when the weight average molecular weight of the polyurethane resin is 40,000 or more and less than 70,000, the swelling rate of the resulting coating film in an aqueous cleaning solution tends to be high, and there is a tendency to be more excellent in detergency. Since the swelling ratio to water is low, the water resistance tends to be excellent.
The weight average molecular weight is measured by gel permeation chromatography (GPC), and is a conversion value obtained from a standard polystyrene calibration curve prepared in advance.

水性ポリウレタン樹脂分散体に含まれるポリウレタン樹脂は、脂環構造を固形分基準で7〜30重量%有しており、ポリイソシアネート化合物に由来する脂環構造を有していることが好ましい。
水性ポリウレタン樹脂分散体中の脂環構造の含有割合としては、固形分基準で7〜30重量%であり、10〜25重量%であることがより好ましく、12〜22重量%であることがさらに好ましく、13〜20重量%であることが特に好ましい。水性ポリウレタン樹脂分散体中の脂環構造の含有割合が7重量%未満であると、塗膜の引張強度が低くなり、破断エネルギーが低くなる。また、水性ポリウレタン樹脂分散体中の脂環構造の含有割合が30重量%を超えると、得られる水性ポリウレタン樹脂分散体を基材に塗布した場合に、塗料や塗膜の水系溶媒への再分散性が劣るために除去が難しくなり、塗り直しを施すことができなくなる場合がある。
固形分基準の脂環構造の含有割合とは、シクロアルカン等から2つの水素原子を除いた部分をいい、例えば脂環構造がシクロヘキサン環である場合は、水性ポリウレタン樹脂分散体中の固形分中に、シクロヘキサンから2つの水素原子を除いた部分(シクロヘキサン残基)がどれくらい存在するかを示すものである。
The polyurethane resin contained in the aqueous polyurethane resin dispersion has an alicyclic structure of 7 to 30% by weight based on the solid content, and preferably has an alicyclic structure derived from a polyisocyanate compound.
The content of the alicyclic structure in the aqueous polyurethane resin dispersion is 7 to 30% by weight, more preferably 10 to 25% by weight, and more preferably 12 to 22% by weight based on the solid content. The content is preferably 13 to 20% by weight. When the content of the alicyclic structure in the aqueous polyurethane resin dispersion is less than 7% by weight, the tensile strength of the coating film is lowered and the breaking energy is lowered. In addition, when the content of the alicyclic structure in the aqueous polyurethane resin dispersion exceeds 30% by weight, when the obtained aqueous polyurethane resin dispersion is applied to a substrate, the paint or coating film is redispersed in an aqueous solvent. Since it is inferior in properties, removal may be difficult, and repainting may not be possible.
The content ratio of the alicyclic structure based on the solid content means a portion obtained by removing two hydrogen atoms from cycloalkane or the like. For example, when the alicyclic structure is a cyclohexane ring, the solid content in the aqueous polyurethane resin dispersion 2 shows how many portions (cyclohexane residues) are obtained by removing two hydrogen atoms from cyclohexane.

水性ポリウレタン樹脂分散体の酸価としては、特に制限されないが、10〜32mgKOH/gであることが好ましく、13〜30mgKOH/gであることがより好ましく、14〜28mgKOH/gであることが特に好ましい。ポリウレタン樹脂分散体の酸価が10〜32mgKOH/gの範囲であると、水系媒体中への分散性がより向上する傾向があり、特に14〜28mgKOH/gの範囲であると、非水溶性有機溶剤を混合した際に水性ポリウレタン樹脂分散体の粘度の増加率がより小さくなり、また、塗膜の破断エネルギーを高くすることができる。  The acid value of the aqueous polyurethane resin dispersion is not particularly limited, but is preferably 10 to 32 mgKOH / g, more preferably 13 to 30 mgKOH / g, and particularly preferably 14 to 28 mgKOH / g. . When the acid value of the polyurethane resin dispersion is in the range of 10 to 32 mgKOH / g, the dispersibility in an aqueous medium tends to be further improved, and in particular in the range of 14 to 28 mgKOH / g, the water-insoluble organic When the solvent is mixed, the increase rate of the viscosity of the aqueous polyurethane resin dispersion becomes smaller, and the breaking energy of the coating film can be increased.

なお、2種以上の水性ポリウレタン樹脂分散体が併用される場合には、2種以上の水性ポリウレタン樹脂分散体を混合した際の、水性ポリウレタン樹脂分散体中の、ウレタン結合の含有割合、ウレア結合の含有割合、ウレタン結合の含有割合及びウレア結合の含有割合の合計、カーボネート結合の含有割合、エステル結合の含有割合、ブロック化剤でブロック化されているイソシアナト基の含有割合、脂環構造の含有割合;ポリウレタン樹脂の重量平均分子量;及び水性ポリウレタン樹脂分散体の酸価をいう。  In addition, when two or more types of aqueous polyurethane resin dispersions are used in combination, the content ratio of urethane bonds, urea bonds in the aqueous polyurethane resin dispersion when two or more types of aqueous polyurethane resin dispersions are mixed. Content ratio, urethane bond content ratio and urea bond content ratio, carbonate bond content ratio, ester bond content ratio, isocyanato group content ratio blocked with blocking agent, alicyclic structure content Ratio: weight average molecular weight of polyurethane resin; and acid value of aqueous polyurethane resin dispersion.

〔中和剤〕
水性ポリウレタン樹脂分散体は、ポリウレタン樹脂が有する酸性基の少なくとも一部を中和する中和剤を含有することが好ましい。中和剤は、例えば、ポリウレタンプレポリマーの酸性基の少なくとも一部を中和して、ポリウレタンプレポリマーを水系媒体中に分散させることに用いられる。水性ポリウレタン樹脂分散体は、水系媒体に分散されたポリウレタンプレポリマーと鎖延長剤とを反応させて得られることが好ましい。
中和剤としては、例えば、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリ−n−プロピルアミン、トリブチルアミン、トリエタノールアミン、アミノメチルプロパノール、アミノメチルプロパンジオール、アミノエチルプロパンジオール、トリハイドロキシメチルアミノメタン、モノエタノールアミン、トリイソプロパノールアミンなどの有機アミン類、例えば、水酸化カリウム、水酸化ナトリウムなどの無機アルカリ塩、アンモニア等が挙げられる。これらは、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
中和剤の中でも、作業性の観点から、有機アミン類が好ましく、トリエチルアミンがより好ましい。
中和剤の添加量は、ポリウレタンプレポリマーの酸性基1当量あたり、例えば、0.4〜1.2当量、好ましくは、0.6〜1.0当量である。
〔Neutralizer〕
The aqueous polyurethane resin dispersion preferably contains a neutralizing agent that neutralizes at least some of the acidic groups of the polyurethane resin. The neutralizing agent is used, for example, to neutralize at least some of the acidic groups of the polyurethane prepolymer and disperse the polyurethane prepolymer in the aqueous medium. The aqueous polyurethane resin dispersion is preferably obtained by reacting a polyurethane prepolymer dispersed in an aqueous medium with a chain extender.
Examples of the neutralizing agent include trimethylamine, triethylamine, tri-n-propylamine, tributylamine, triethanolamine, aminomethylpropanol, aminomethylpropanediol, aminoethylpropanediol, trihydroxymethylaminomethane, monoethanolamine, Organic amines such as triisopropanolamine, for example, inorganic alkali salts such as potassium hydroxide and sodium hydroxide, ammonia and the like can be mentioned. These may be used alone or in combination of two or more.
Among the neutralizing agents, organic amines are preferable from the viewpoint of workability, and triethylamine is more preferable.
The addition amount of the neutralizing agent is, for example, 0.4 to 1.2 equivalents, preferably 0.6 to 1.0 equivalents per equivalent of acidic groups of the polyurethane prepolymer.

〔任意成分〕
水性ポリウレタン樹脂分散体には、任意成分として、アミノアルコール、モノアルコール及び/又はモノアミンをポリウレタンプレポリマーと反応させることができる。
アミノアルコールは、例えば、(A)ポリウレタンプレポリマーが水に分散された状態で、ポリウレタンプレポリマーと反応させることにより、ポリウレタンプレポリマーの分子末端に水酸基を導入することができる。これにより、塗膜を加熱乾燥した際に脱ブロック化されて生成するイソシアナト基との反応で更なる鎖延長を行うことができる。このように塗膜を形成するポリウレタン樹脂の架橋度を高くすることにより、塗膜の弾性率が向上する。アミノアルコールの添加量は、水性ポリウレタン樹脂分散体の固形分を基準として0重量%以上2重量%未満であることが好ましく、0重量%以上1重量%未満であることがより好ましい。
アミノアルコールとしては、具体的には、エタノールアミン、ブタノールアミン、ヘキサノールアミン等が挙げられ、水分散性が良好な点から、エタノールアミンが好ましい。
[Optional ingredients]
In the aqueous polyurethane resin dispersion, amino alcohol, monoalcohol and / or monoamine can be reacted with the polyurethane prepolymer as an optional component.
An amino alcohol can introduce | transduce a hydroxyl group into the molecular terminal of a polyurethane prepolymer, for example by making it react with a polyurethane prepolymer in the state to which the (A) polyurethane prepolymer was disperse | distributed to water. Thereby, further chain extension can be performed by reaction with the isocyanate group generated by deblocking when the coating film is dried by heating. Thus, the elasticity modulus of a coating film improves by raising the crosslinking degree of the polyurethane resin which forms a coating film. The amount of amino alcohol added is preferably 0% by weight or more and less than 2% by weight, more preferably 0% by weight or more and less than 1% by weight, based on the solid content of the aqueous polyurethane resin dispersion.
Specific examples of the amino alcohol include ethanolamine, butanolamine, hexanolamine, and the like, and ethanolamine is preferred from the viewpoint of good water dispersibility.

また、モノアルコール又はモノアミンを反応させることによって、ポリウレタンプレポリマーの分子末端が非反応性とすることができる。これにより、塗膜を形成するポリウレタン樹脂の架橋度を低くすることができ、その結果、塗膜の弾性率を低下させることができる。モノアルコール及びモノアミンの添加量は、水性ポリウレタン樹脂の固形分を基準として0重量%以上2重量%未満であることが好ましく、0重量%以上1重量%未満であることがより好ましい。  Moreover, the molecular terminal of a polyurethane prepolymer can be made non-reactive by reacting monoalcohol or monoamine. Thereby, the crosslinking degree of the polyurethane resin which forms a coating film can be made low, As a result, the elasticity modulus of a coating film can be reduced. The addition amount of monoalcohol and monoamine is preferably 0% by weight or more and less than 2% by weight, more preferably 0% by weight or more and less than 1% by weight, based on the solid content of the aqueous polyurethane resin.

モノアルコールとしては、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール、ヘキサノール、オクタノール等が挙げられ、水性ポリウレタン樹脂分散体製造の容易性の観点でn−ブタノールがより好ましい。
前記モノアミンとしては、エチルアミン、n−プロピルアミン、イソプロピルアミン、n−ブチルアミン、n−ヘキシルアミン等が挙げられる。
Examples of the monoalcohol include ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, hexanol, octanol, and the like, and n-butanol is more preferable from the viewpoint of easy production of the aqueous polyurethane resin dispersion.
Examples of the monoamine include ethylamine, n-propylamine, isopropylamine, n-butylamine, and n-hexylamine.

反応性が良好な点から、モノアルコールは、(A)ポリウレタンプレポリマーの製造の際に添加して反応させることが好ましい。また、モノアルコールを反応させる場合には、反応性が良好な点から、60℃以上に加温した状態で行うことが好ましい。
モノアミンは、(A)ポリウレタンプレポリマーを水系媒体に分散させた後に使用することが好ましく、(B)鎖延長剤を添加する前に添加して反応させることが好ましい。また、モノアミンを反応させる場合には、副反応を抑制できる点から、60℃以下に制御した状態で行うことが好ましい。
From the viewpoint of good reactivity, the monoalcohol is preferably added and reacted in the production of the (A) polyurethane prepolymer. Moreover, when making monoalcohol react, it is preferable to carry out in the state heated at 60 degreeC or more from the point with favorable reactivity.
The monoamine is preferably used after (A) the polyurethane prepolymer is dispersed in an aqueous medium, and is preferably added and reacted before the (B) chain extender is added. Moreover, when making monoamine react, it is preferable to carry out in the state controlled to 60 degrees C or less from the point which can suppress a side reaction.

〔水系媒体〕
ポリウレタン樹脂は水系媒体中に分散されている。水系媒体としては、水、水と親水性有機溶媒との混合媒体などが挙げられる。
水としては、例えば、上水、イオン交換水、蒸留水、超純水等が挙げられるが、入手の容易さや塩の影響でポリウレタン樹脂粒子が不安定になることを考慮して、好ましくはイオン交換水が挙げられる。
[Aqueous medium]
The polyurethane resin is dispersed in an aqueous medium. Examples of the aqueous medium include water, a mixed medium of water and a hydrophilic organic solvent, and the like.
Examples of water include clean water, ion-exchanged water, distilled water, and ultrapure water. However, in view of availability and influence of salt, polyurethane resin particles are preferably unstable. Exchange water is mentioned.

親水性有機溶媒としては、メタノール、エタノール、プロパノール等の低級1価アルコール;エチレングリコール、グリセリン等の多価アルコール;N−メチルモルホリン、ジメチルスルホキサイド、ジメチルホルムアミド、N−メチルピロリドン、N−エチルピロリドン、ジプロピレングリコールジメチルエーテル(DMM)、β−アルコキシプロピオン酸アミド等の非プロトン性の親水性有機溶媒等が挙げられる。
水系媒体中の親水性有機溶媒の量としては、0〜20重量%が好ましく、0〜10重量%であることがより好ましい。
Examples of hydrophilic organic solvents include lower monohydric alcohols such as methanol, ethanol, and propanol; polyhydric alcohols such as ethylene glycol and glycerin; N-methylmorpholine, dimethyl sulfoxide, dimethylformamide, N-methylpyrrolidone, and N-ethyl. Examples include aprotic hydrophilic organic solvents such as pyrrolidone, dipropylene glycol dimethyl ether (DMM), and β-alkoxypropionic acid amide.
The amount of the hydrophilic organic solvent in the aqueous medium is preferably 0 to 20% by weight, and more preferably 0 to 10% by weight.

水性ポリウレタン樹脂分散体を塗布して得られる塗膜は、耐水性及び耐溶剤性に優れ、電着塗膜への密着性にも優れる。
電着塗膜としては、アニオン型とカチオン型の2通りがある。一般的にカチオン型は基体樹脂に変性エポキシ樹脂を用い、イソシアネートで架橋させるのに対し、アニオン型は酸化重合で架橋させている。カチオン型にはエポキシ基の開環によって生成した2級水酸基が残存しており、アニオン型にはカルボキシル基が導入されているので、水性ポリウレタン樹脂分散体の加熱乾燥工程においてブロック化剤が解離して生成する遊離イソシアナト基と架橋反応を起こすと考えられる。このような電着塗膜は重機、農業機械などの産業機械、自動車、自転車などの車両、プレハブ鉄骨、防火ドア、サッシなどの建材、配電盤、エレベーター、電子レンジなどの電気機器などに利用されている。
The coating film obtained by applying the aqueous polyurethane resin dispersion is excellent in water resistance and solvent resistance, and is excellent in adhesion to the electrodeposition coating film.
There are two types of electrodeposition coatings, anionic and cationic. Generally, the cationic type uses a modified epoxy resin as a base resin and is crosslinked with isocyanate, whereas the anionic type is crosslinked by oxidative polymerization. In the cationic type, the secondary hydroxyl group generated by the ring opening of the epoxy group remains, and in the anionic type, the carboxyl group is introduced. Therefore, the blocking agent is dissociated in the heating and drying step of the aqueous polyurethane resin dispersion. It is thought that it causes a crosslinking reaction with the free isocyanato group formed by Such electrodeposition coatings are used in heavy machinery, industrial machinery such as agricultural machinery, vehicles such as automobiles and bicycles, building materials such as prefabricated steel frames, fire doors and sashes, electrical equipment such as switchboards, elevators, and microwave ovens. Yes.

水性ポリウレタン樹脂分散体は、例えば電着塗膜が形成されている基材上に塗布装置等を用いて塗布し、80〜250℃の温度で焼き付けることができる。焼き付け工程の前に、乾燥工程を設けることもできる。また、乾燥工程と焼き付け工程の間に、プレヒート工程を設けることもできる。
塗布された水性ポリウレタン樹脂分散体が焼き付けられることにより、ブロック化されたイソシアナト基のブロック化剤が解離し、酸性基や他のイソシアナト基等と架橋構造を形成し、より強固な密着性やより高い硬度を有する塗膜を形成することができる。
焼き付け工程及び乾燥工程には、一般的な方法を用いることができる。
The aqueous polyurethane resin dispersion can be applied, for example, on a base material on which an electrodeposition coating film is formed by using an application device or the like and baked at a temperature of 80 to 250 ° C. A drying step can also be provided before the baking step. Moreover, a preheating process can also be provided between a drying process and a baking process.
When the applied aqueous polyurethane resin dispersion is baked, the blocking agent of the blocked isocyanate group is dissociated to form a cross-linked structure with an acidic group or other isocyanate group. A coating film having high hardness can be formed.
A general method can be used for the baking process and the drying process.

〔コーティング材料組成物〕
コーティング材料組成物としては、水性ポリウレタン樹脂分散体をそのまま用いてもよいし、更に、各種添加剤を添加してコーティング材料組成物を調製してもよい。水性ポリウレタン樹脂分散体は、1種類を単独で使用してもよいし、複数種を併用してもよい。
添加剤としては、可塑剤、消泡剤、レベリング剤、防かび剤、防錆剤、つや消し剤、難燃剤、粘着性付与剤、揺変剤、滑剤、帯電防止剤、減粘剤、増粘剤、希釈剤、顔料、染料、紫外線吸収剤、光安定剤、酸化防止剤、充填剤等が挙げられる。
コーティング材料組成物は、金属、セラミック、合成樹脂、不織布、織布、編布、紙等の種々の基材のコーティング(塗膜形成)に適用することができる。
[Coating material composition]
As the coating material composition, an aqueous polyurethane resin dispersion may be used as it is, or various additives may be added to prepare a coating material composition. One type of aqueous polyurethane resin dispersion may be used alone, or a plurality of types may be used in combination.
Additives include plasticizers, antifoaming agents, leveling agents, fungicides, rust inhibitors, matting agents, flame retardants, tackifiers, thixotropic agents, lubricants, antistatic agents, thinning agents, thickening agents Agents, diluents, pigments, dyes, ultraviolet absorbers, light stabilizers, antioxidants, fillers and the like.
The coating material composition can be applied to coating (film formation) on various substrates such as metal, ceramic, synthetic resin, nonwoven fabric, woven fabric, knitted fabric, and paper.

〔ポリウレタン樹脂フィルム〕
ポリウレタン樹脂フィルム(以下、「ポリウレタンフィルム」ともいう。)は、水性ポリウレタン樹脂分散体又は水性ポリウレタン樹脂分散体を含む組成物を加熱乾燥することによって製造される。
水性ポリウレタン樹脂分散体を含む組成物は、水性ポリウレタン樹脂分散体に各種添加剤を添加して調製できる。添加剤としては、コーティング材料組成物で例示した成分が挙げられる。
[Polyurethane resin film]
A polyurethane resin film (hereinafter also referred to as “polyurethane film”) is produced by heating and drying an aqueous polyurethane resin dispersion or a composition containing an aqueous polyurethane resin dispersion.
The composition containing the aqueous polyurethane resin dispersion can be prepared by adding various additives to the aqueous polyurethane resin dispersion. Examples of the additive include the components exemplified in the coating material composition.

ポリウレタン樹脂フィルムの製造方法としては、特に制限されず、例えば、離型性基材上に、水性ポリウレタン樹脂分散体を各種塗布装置を用いて塗布した後、乾燥させて前記ポリウレタン樹脂フィルム付き基材を得た後、前記離型性基材と前記ポリウレタン樹脂フィルムとを剥離する方法が挙げられる。  The method for producing the polyurethane resin film is not particularly limited. For example, the aqueous polyurethane resin dispersion is applied on a releasable substrate using various coating apparatuses, and then dried, and then the substrate with the polyurethane resin film is used. After obtaining, the method of peeling the said mold release base material and the said polyurethane resin film is mentioned.

剥離性基材としては、特に制限されないが、例えば、ガラス、ポリエチレンテレフタレートやポリテトラフルオロエチレン等のプラスチック、金属等の表面を剥離剤処理した基材が挙げられる。
塗布装置としては、特に制限されず、例えば、バーコーター、ロールコーター、グラビアロールコーター、エアスプレー等が挙げられる。
Although it does not restrict | limit especially as a peelable base material, For example, the base material which carried out the release agent process on the surfaces, such as glass, plastics, such as a polyethylene terephthalate and polytetrafluoroethylene, and a metal.
The coating device is not particularly limited, and examples thereof include a bar coater, a roll coater, a gravure roll coater, and an air spray.

ポリウレタン樹脂フィルムの厚さとしては、特に制限されないが、0.01mm〜0.5mmが好ましい。  The thickness of the polyurethane resin film is not particularly limited, but is preferably 0.01 mm to 0.5 mm.

次に、実施例及び比較例を挙げて、本発明を更に詳細に説明する。
なお、物性の測定は、以下のとおり行った。
(1)水酸基価:JIS K 1557のB法に準拠して測定した。
(2)遊離イソシアナト基含量:ウレタン化反応終了後の反応混合物を0.5gサンプリングして、0.1モル/L(リットル)のジブチルアミン−テトラヒドロフラン(THF)溶液10mLとTHF20mLの混合溶液に加えて反応させた後、0.1モル/Lの塩酸で未消費のジブチルアミンを滴定した。この滴定値とブランク実験との差より反応混合物中に残存するイソシアナト基のモル濃度を算出した。モル濃度をイソシアナト基の重量分率に換算して遊離イソシアナト基含量とした。なお、滴定に使用した指示薬はブロモフェノールブルーである。
(3)酸価:水性ポリウレタン樹脂分散体100gを純水で10倍に希釈し、酢酸10gを室温で混合・撹拌した。120メッシュのステンレス金網で析出した固体を濾過した。得られた固体に水600gを注ぎ、室温で30分間撹拌して静置後、120メッシュのステンレス金網で固体を濾過した。同様の操作を5回繰り返した。残った固体を60℃で24時間乾燥させた後、JIS K 1557の指示薬滴定法に準拠して酸価を測定した。(4)ウレタン結合の固形分基準の含有量(ウレタン結合含量)、ウレア結合の固形分基準の含有量(ウレア結合含量):水性ポリウレタン樹脂分散体の各原料の仕込み割合からウレタン結合及びウレア結合のモル濃度(モル/g)を算出し、重量分率に換算したものを表記した。重量分率は水性ポリウレタン樹脂分散体の固形分を基準とした。水性ポリウレタン樹脂分散体0.3gを厚さ0.2mmでガラス基板上に塗布し、140℃で4時間加熱乾燥した後に残った重量を測定し、これを乾燥前の重量で割ったものを固形分濃度とした。水性ポリウレタン樹脂分散体の全重量と固形分濃度の積を固形分重量として、前記重量分率を算出した。
(5)カーボネート結合の固形分基準の含有量(カーボネート結合含量):水性ポリウレタン樹脂分散体の各原料の仕込み割合からカーボネート結合のモル濃度(モル/g)を算出し重量分率に換算したものを表記した。重量分率は水性ポリウレタン樹脂分散体の固形分を基準とし、前記ウレタン結合の固形分基準の含有量と同様の方法で算出した。
(6)エステル結合の固形分基準の含有量(エステル結合含量):水性ポリウレタン樹脂分散体の各原料の仕込み割合からエステル結合のモル濃度(モル/g)を算出し、重量分率に換算したものを表記した。重量分率は水性ポリウレタン樹脂分散体の固形分を基準とし、前記ウレタン結合の固形分基準の含有量と同様の方法で算出した。
(7)脂環構造の固形分基準の含有量(脂環構造含量):水性ポリウレタン樹脂分散体の各原料の仕込み割合から算出した脂環構造の重量分率を表記した。重量分率は水性ポリウレタン樹脂分散体の固形分を基準とし、前記ウレタン結合の固形分基準の含有量と同様の方法で算出した。
(8)水性ポリウレタン樹脂分散体中のポリウレタン樹脂の重量平均分子量:ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定したものであり、予め作成した標準ポリスチレンの検量線から求めた換算値を記した。
(9)水性ポリウレタン樹脂分散体中の固形分基準のブロック化剤が結合したイソシアナト基の含有量(イソシアナト基換算、ブロック化NCO含量):ブロック化剤の仕込みモル量をイソシアナト基の重量に換算し、水性ポリウレタン樹脂分散体の固形分重量で割った割合を表記した。水性ポリウレタン樹脂分散体の固形分重量は前記ウレタン結合の固形分基準の含有量と同様の方法で算出した。
Next, the present invention will be described in more detail with reference to examples and comparative examples.
The physical properties were measured as follows.
(1) Hydroxyl value: Measured according to JIS K 1557 method B.
(2) Free isocyanate group content: 0.5 g of the reaction mixture after completion of the urethanization reaction was sampled and added to a mixed solution of 0.1 mL / L (liter) of dibutylamine-tetrahydrofuran (THF) solution and 10 mL of THF. Then, unconsumed dibutylamine was titrated with 0.1 mol / L hydrochloric acid. From the difference between the titration value and the blank experiment, the molar concentration of the isocyanate group remaining in the reaction mixture was calculated. The molar concentration was converted to the weight fraction of isocyanato groups to obtain the free isocyanate group content. The indicator used for titration is bromophenol blue.
(3) Acid value: 100 g of the aqueous polyurethane resin dispersion was diluted 10 times with pure water, and 10 g of acetic acid was mixed and stirred at room temperature. The precipitated solid was filtered with a 120 mesh stainless steel wire mesh. 600 g of water was poured into the obtained solid, stirred for 30 minutes at room temperature and allowed to stand, and then the solid was filtered through a 120-mesh stainless wire mesh. The same operation was repeated 5 times. After the remaining solid was dried at 60 ° C. for 24 hours, the acid value was measured according to the indicator titration method of JIS K 1557. (4) Content based on solid content of urethane bond (urethane bond content), Content based on solid content of urea bond (urea bond content): Urethane bond and urea bond based on charge ratio of each raw material of aqueous polyurethane resin dispersion The molar concentration (mol / g) was calculated and expressed as a weight fraction. The weight fraction was based on the solid content of the aqueous polyurethane resin dispersion. An aqueous polyurethane resin dispersion (0.3 g) was applied to a glass substrate with a thickness of 0.2 mm, and the weight remaining after heating and drying at 140 ° C. for 4 hours was measured. The partial concentration was used. The weight fraction was calculated using the product of the total weight of the aqueous polyurethane resin dispersion and the solid content concentration as the solid content weight.
(5) Content based on solid content of carbonate bond (carbonate bond content): The carbonate bond molar concentration (mol / g) was calculated from the charge ratio of each raw material of the aqueous polyurethane resin dispersion and converted into a weight fraction. Was written. The weight fraction was calculated based on the solid content of the aqueous polyurethane resin dispersion by the same method as the content of the urethane bond based on the solid content.
(6) Content based on solid content of ester bond (ester bond content): The molar concentration (mol / g) of the ester bond was calculated from the charge ratio of each raw material of the aqueous polyurethane resin dispersion, and was converted into the weight fraction. The thing was written. The weight fraction was calculated based on the solid content of the aqueous polyurethane resin dispersion by the same method as the content of the urethane bond based on the solid content.
(7) Content based on solid content of alicyclic structure (alicyclic structure content): The weight fraction of the alicyclic structure calculated from the charged ratio of each raw material of the aqueous polyurethane resin dispersion was described. The weight fraction was calculated based on the solid content of the aqueous polyurethane resin dispersion by the same method as the content of the urethane bond based on the solid content.
(8) Weight average molecular weight of the polyurethane resin in the aqueous polyurethane resin dispersion: measured by gel permeation chromatography (GPC), and a conversion value obtained from a standard polystyrene calibration curve prepared in advance was described.
(9) Content of isocyanato group to which blocking agent based on solid content in aqueous polyurethane resin dispersion is bound (in terms of isocyanato group, blocked NCO content): the molar amount charged of blocking agent is converted to the weight of isocyanato group And the ratio divided by the solid content weight of the aqueous polyurethane resin dispersion. The solid content weight of the aqueous polyurethane resin dispersion was calculated by the same method as the content based on the solid content of the urethane bond.

(10)塗膜の水への膨潤率:ガラス板上に水性ポリウレタン樹脂分散体0.3mLを厚さ72μm(バーコーター♯36)で塗布し、塗膜の固形分濃度が90%になるまで50℃で加熱乾燥した。この塗膜を28℃のイオン交換水に6時間浸漬し、浸漬前後の塗膜重量を測定した。塗膜の水への膨潤率を下式により算出した。乾燥塗膜の固形分濃度は前記ウレタン結合の固形分基準の含有割合と同様の方法で算出した。
(膨潤率)=〔(水浸漬後の塗膜重量)−(水浸漬前の塗膜重量)〕/(水浸漬前の塗膜重量)×100
(11)乾燥塗膜の水系洗浄液への膨潤率:ブチルセルソルブ、イソプロパノール、ジメチルエタノールアミン及びイオン交換水をそれぞれ重量基準で5%、4%、1%及び90%含有する水系洗浄液を調製した。ガラス板上に水性ポリウレタン樹脂分散体0.3mLを厚さ72μm(バーコーター♯36)で塗布し、塗膜の固形分濃度が90%になるまで50℃で加熱乾燥した。この塗膜を28℃の水系洗浄液に15秒間浸漬し、浸漬前後の塗膜重量を測定した。塗膜の水系洗浄液への膨潤率を下式により算出した。乾燥塗膜の固形分濃度は前記ウレタン結合の固形分基準の含有割合と同様の方法で算出した。
(膨潤率)=〔(水系洗浄液浸漬後の塗膜重量)−(水系洗浄液浸漬前の塗膜重量)〕/(水系洗浄液浸漬前の塗膜重量)×100
(12)ポリウレタン樹脂フィルムの弾性率、引張強度、破断点伸度:JIS K 7311に準拠する方法で測定した。なお、測定条件は、測定温度23℃、湿度50%、引張速度100mm/分で行った。
(13)破断エネルギー:伸度−応力曲線の伸度ゼロから破断点伸度までの応力を積分して求めた。
(14)電着塗装された基材への密着性:自動車鋼板カチオン電着塗板(日本テストパネル社製)上に水性ポリウレタン樹脂分散体を厚さ0.2mmで塗布し、120℃で3時間、140℃で30分間加熱乾燥し、得られた塗膜を用いて碁盤目剥離試験を行った。塗膜に5mm×5mmの面積に縦横1mm間隔で切り目を入れ、粘着テープを貼った後、剥がしたときに電着塗装された基材の表面に残っているマスの数を目視で数えて評価した。例えば、25個中15個が残っていた場合を15/25と記載した。
(15)2−エチルヘキサノール添加時の粘度の増加率:水性ポリウレタン樹脂分散体100gに2−エチルヘキサノールを3g添加して20℃で5分間撹拌した。同温度で10分間静置後に粘度を測定し、2−エチルヘキサノール添加前後の粘度の増加率(%)を算出した。
(16)塩基性条件下での貯蔵安定性:水性ポリウレタン樹脂分散体にトリエチルアミンを添加してpHを11に調整し、60℃で7日間保存した。これをポリウレタン樹脂フィルムにして、前記(12)及び(13)の方法で引張強度を測定し、破断エネルギーを算出した。貯蔵前後の引張強度と破断エネルギーの変化率を算出した。
(10) Swelling ratio of coating film to water: 0.3 mL of aqueous polyurethane resin dispersion was applied on a glass plate at a thickness of 72 μm (bar coater # 36) until the solid content concentration of the coating film reached 90%. Heat drying at 50 ° C. This coating film was immersed in ion exchange water at 28 ° C. for 6 hours, and the coating film weight before and after immersion was measured. The swelling ratio of the coating film into water was calculated by the following formula. The solid content concentration of the dried coating film was calculated by the same method as the content ratio of the urethane bond based on the solid content.
(Swelling ratio) = [(weight of coating film after water immersion) − (weight of coating film before water immersion)] / (weight of coating film before water immersion) × 100
(11) Swelling ratio of dry coating film to aqueous cleaning solution: Aqueous cleaning solutions containing 5%, 4%, 1% and 90% of butyl cellosolve, isopropanol, dimethylethanolamine and ion-exchanged water on a weight basis were prepared. . An aqueous polyurethane resin dispersion (0.3 mL) was coated on a glass plate at a thickness of 72 μm (bar coater # 36), and dried by heating at 50 ° C. until the solid content concentration of the coating film reached 90%. This coating film was immersed in an aqueous cleaning solution at 28 ° C. for 15 seconds, and the coating film weight before and after immersion was measured. The swelling ratio of the coating film into the aqueous cleaning solution was calculated by the following formula. The solid content concentration of the dried coating film was calculated by the same method as the content ratio of the urethane bond based on the solid content.
(Swelling ratio) = [(weight of coating film after immersion in aqueous cleaning liquid) − (weight of coating film before immersion in aqueous cleaning liquid)] / (weight of coating film before immersion in aqueous cleaning liquid) × 100
(12) Elastic modulus, tensile strength, elongation at break of polyurethane resin film: Measured by a method based on JIS K 7311. The measurement conditions were a measurement temperature of 23 ° C., a humidity of 50%, and a tensile speed of 100 mm / min.
(13) Breaking energy: It was determined by integrating the stress from the elongation zero of the elongation-stress curve to the elongation at break.
(14) Adhesiveness to the electrodeposited base material: An aqueous polyurethane resin dispersion was applied in a thickness of 0.2 mm on an automobile steel plate cationic electrodeposition coating plate (manufactured by Nippon Test Panel Co., Ltd.), and at 120 ° C. for 3 hours. The film was dried by heating at 140 ° C. for 30 minutes, and a cross-cut peel test was performed using the obtained coating film. The coating is cut at an interval of 1 mm vertically and horizontally in an area of 5 mm x 5 mm, and after sticking an adhesive tape, the number of cells remaining on the surface of the electrodeposited substrate when peeled off is visually evaluated. did. For example, the case where 15 of 25 remained was described as 15/25.
(15) Increase rate of viscosity when 2-ethylhexanol was added: 3 g of 2-ethylhexanol was added to 100 g of the aqueous polyurethane resin dispersion, and the mixture was stirred at 20 ° C. for 5 minutes. The viscosity was measured after standing at the same temperature for 10 minutes, and the increase rate (%) of the viscosity before and after the addition of 2-ethylhexanol was calculated.
(16) Storage stability under basic conditions: Triethylamine was added to the aqueous polyurethane resin dispersion to adjust the pH to 11, and stored at 60 ° C. for 7 days. Using this as a polyurethane resin film, the tensile strength was measured by the methods (12) and (13), and the breaking energy was calculated. The rate of change in tensile strength and breaking energy before and after storage was calculated.

[実施例1]
〔水性ポリウレタン樹脂分散体(1)の製造〕
攪拌機、還流冷却管および温度計を挿入した反応容器に、ETERNACOLL UHC50−200(登録商標;宇部興産製ポリエステルポリカーボネートジオール;数平均分子量1975;水酸基価56.8mgKOH/g;1,6−ヘキサンジオール、炭酸ジメチル及びε−カプロラクトンを反応させて得られたポリエステルポリカーボネートジオール)311g、2,2−ジメチロールプロピオン酸(DMPA)22.0g及びN−メチルピロリドン(NMP)159gを窒素気流下で仕込んだ。4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(水素添加MDI)を147g、ジブチル錫ジラウリレート(触媒)を0.39g加えて90℃まで加熱し、5時間かけてウレタン化反応を行った。その後3,5−ジメチルピラゾール(DMPZ)9.62gを注入し、同温度で1.5時間攪拌を続けて、ポリウレタンプレポリマーを得た。ウレタン化反応終了時の遊離NCO基含量は2.01重量%であった。反応混合物にトリエチルアミン16.9gを添加・混合したものの中から603gを抜き出して、強攪拌下のもと水850gの中に加えた。ついで35重量%2−メチル−1,5−ペンタンジアミン水溶液44.0gを加えて鎖延長反応を行い水性ポリウレタン樹脂分散体(1)を得た。
[Example 1]
[Production of aqueous polyurethane resin dispersion (1)]
In a reaction vessel into which a stirrer, a reflux condenser and a thermometer were inserted, ETERNCOLLU UHC50-200 (registered trademark; polyester polycarbonate diol manufactured by Ube Industries; number average molecular weight 1975; hydroxyl value 56.8 mgKOH / g; 1,6-hexanediol, 311 g of polyester polycarbonate diol obtained by reacting dimethyl carbonate and ε-caprolactone), 22.0 g of 2,2-dimethylolpropionic acid (DMPA) and 159 g of N-methylpyrrolidone (NMP) were charged under a nitrogen stream. 147 g of 4,4′-dicyclohexylmethane diisocyanate (hydrogenated MDI) and 0.39 g of dibutyltin dilaurate (catalyst) were added and heated to 90 ° C. to carry out a urethanization reaction over 5 hours. Thereafter, 9.62 g of 3,5-dimethylpyrazole (DMPZ) was injected, and stirring was continued at the same temperature for 1.5 hours to obtain a polyurethane prepolymer. The free NCO group content at the end of the urethanization reaction was 2.01% by weight. 603 g was extracted from the mixture obtained by adding and mixing 16.9 g of triethylamine to the reaction mixture, and added to 850 g of water under strong stirring. Next, 44.0 g of 35 wt% 2-methyl-1,5-pentanediamine aqueous solution was added to carry out chain extension reaction to obtain an aqueous polyurethane resin dispersion (1).

〔ポリウレタンフィルム(A)の製造〕
水性ポリウレタン樹脂分散体(1)をコーティング材料組成物としてガラス板上に塗布し、120℃で3時間、140℃で30分間乾燥させることにより、良好なコーティング層が得られた。得られたコーティング層を剥離して、ポリウレタンフィルム(A)を作製した。得られたポリウレタンフィルム(A)の膜厚は0.15mmであった。
[Production of polyurethane film (A)]
The aqueous polyurethane resin dispersion (1) was applied as a coating material composition on a glass plate and dried at 120 ° C. for 3 hours and 140 ° C. for 30 minutes to obtain a good coating layer. The obtained coating layer was peeled off to produce a polyurethane film (A). The film thickness of the obtained polyurethane film (A) was 0.15 mm.

[実施例2]
〔水性ポリウレタン樹脂分散体(2)の製造〕
実施例1と同様の反応容器に、ETERNACOLL UHC50−200(登録商標;宇部興産製ポリエステルポリカーボネートジオール;数平均分子量1989;水酸基価56.4mgKOH/g;1,6−ヘキサンジオール、炭酸ジメチル及びε−カプロラクトンを反応させて得られたポリエステルポリカーボネートジオール)218g、2,2−ジメチロールプロピオン酸(DMPA)25.7g及びN−メチルピロリドン(NMP)125gを窒素気流下で仕込んだ。4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(水素添加MDI)を135g、ジブチル錫ジラウリレート(触媒)を0.31g加えて90℃まで加熱し、5時間かけてウレタン化反応を行った。その後3,5−ジメチルピラゾール(DMPZ)9.14gを注入し、同温度で1.5時間攪拌を続けて、ポリウレタンプレポリマーを得た。ウレタン化反応終了時の遊離NCO基含量は2.52重量%であった。反応混合物にトリエチルアミン23.3gを添加・混合したものの中から505gを抜き出して、強攪拌下のもと水690gの中に加えた。ついで35重量%2−メチル−1,5−ペンタンジアミン水溶液45.7gを加えて鎖延長反応を行い水性ポリウレタン樹脂分散体(2)を得た。
[Example 2]
[Production of aqueous polyurethane resin dispersion (2)]
In the same reaction vessel as in Example 1, ETERRNACOLL UHC50-200 (registered trademark; polyester polycarbonate diol manufactured by Ube Industries, Ltd .; number average molecular weight 1989; hydroxyl value 56.4 mgKOH / g; 1,6-hexanediol, dimethyl carbonate and ε- 218 g of polyester polycarbonate diol obtained by reacting caprolactone), 25.7 g of 2,2-dimethylolpropionic acid (DMPA) and 125 g of N-methylpyrrolidone (NMP) were charged under a nitrogen stream. 135 g of 4,4′-dicyclohexylmethane diisocyanate (hydrogenated MDI) and 0.31 g of dibutyltin dilaurate (catalyst) were added and heated to 90 ° C. to carry out a urethanization reaction over 5 hours. Thereafter, 9.14 g of 3,5-dimethylpyrazole (DMPZ) was injected, and stirring was continued at the same temperature for 1.5 hours to obtain a polyurethane prepolymer. The free NCO group content at the end of the urethanization reaction was 2.52% by weight. 505 g was extracted from the mixture obtained by adding and mixing 23.3 g of triethylamine to the reaction mixture, and added to 690 g of water under strong stirring. Then, 45.7 g of 35% by weight 2-methyl-1,5-pentanediamine aqueous solution was added to carry out a chain extension reaction to obtain an aqueous polyurethane resin dispersion (2).

〔ポリウレタンフィルム(B)の製造〕
水性ポリウレタン樹脂分散体(2)をコーティング材料組成物としてガラス板上に塗布し、120℃で3時間、140℃で30分間乾燥させることにより、良好なコーティング層が得られた。得られたコーティング層を剥離して、ポリウレタンフィルム(B)を作製した。得られたポリウレタンフィルム(B)の膜厚は0.15mmであった。
[Production of polyurethane film (B)]
The aqueous polyurethane resin dispersion (2) was applied as a coating material composition on a glass plate and dried at 120 ° C. for 3 hours and 140 ° C. for 30 minutes to obtain a good coating layer. The obtained coating layer was peeled off to produce a polyurethane film (B). The film thickness of the obtained polyurethane film (B) was 0.15 mm.

[実施例3]
〔水性ポリウレタン樹脂分散体(3)の製造〕
実施例1と同様の反応容器に、ETERNACOLL UHC50−200(登録商標;宇部興産製ポリエステルポリカーボネートジオール;数平均分子量1975;水酸基価56.8mgKOH/g;1,6−ヘキサンジオール、炭酸ジメチル及びε−カプロラクトンを反応させて得られたポリエステルポリカーボネートジオール)250g、2,2−ジメチロールプロピオン酸(DMPA)20.2g及びN−エチルピロリドン(NEP)80.0gを窒素気流下で仕込んだ。4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(水素添加MDI)を125g、ジブチル錫ジラウリレート(触媒)を0.33g加えて90℃まで加熱し、5時間かけてウレタン化反応を行った。その後3,5−ジメチルピラゾール(DMPZ)8.18gを注入し、同温度で1.5時間攪拌を続けて、ポリウレタンプレポリマーを得た。ウレタン化反応終了時の遊離NCO基含量は2.28重量%であった。反応混合物にトリエチルアミン18.1gを添加・混合したものの中から446gを抜き出して、強攪拌下のもと水730gの中に加えた。ついで35重量%2−メチル−1,5−ペンタンジアミン水溶液39.3gを加えて鎖延長反応を行い水性ポリウレタン樹脂分散体(3)を得た。
[Example 3]
[Production of aqueous polyurethane resin dispersion (3)]
In the same reaction vessel as in Example 1, ETERNACOLL UHC50-200 (registered trademark; polyester polycarbonate diol manufactured by Ube Industries; number average molecular weight 1975; hydroxyl value 56.8 mgKOH / g; 1,6-hexanediol, dimethyl carbonate and ε- 250 g of polyester polycarbonate diol obtained by reacting caprolactone), 20.2 g of 2,2-dimethylolpropionic acid (DMPA) and 80.0 g of N-ethylpyrrolidone (NEP) were charged under a nitrogen stream. 125 g of 4,4′-dicyclohexylmethane diisocyanate (hydrogenated MDI) and 0.33 g of dibutyltin dilaurate (catalyst) were added and heated to 90 ° C., and a urethanization reaction was performed over 5 hours. Thereafter, 8.18 g of 3,5-dimethylpyrazole (DMPZ) was injected, and stirring was continued for 1.5 hours at the same temperature to obtain a polyurethane prepolymer. The free NCO group content at the end of the urethanization reaction was 2.28% by weight. 446 g was extracted from the mixture obtained by adding and mixing 18.1 g of triethylamine to the reaction mixture, and added to 730 g of water under strong stirring. Subsequently, 39.3 g of 35% by weight 2-methyl-1,5-pentanediamine aqueous solution was added to carry out chain extension reaction to obtain an aqueous polyurethane resin dispersion (3).

〔ポリウレタンフィルム(C)の製造〕
水性ポリウレタン樹脂分散体(3)をコーティング材料組成物としてガラス板上に塗布し、120℃で3時間、140℃で30分間乾燥させることにより、良好なコーティング層が得られた。得られたコーティング層を剥離して、ポリウレタンフィルム(C)を作製した。得られたポリウレタンフィルム(C)の膜厚は0.15mmであった。
[実施例4]
[Production of polyurethane film (C)]
The aqueous polyurethane resin dispersion (3) was applied as a coating material composition on a glass plate and dried at 120 ° C. for 3 hours and at 140 ° C. for 30 minutes to obtain a good coating layer. The obtained coating layer was peeled off to produce a polyurethane film (C). The film thickness of the obtained polyurethane film (C) was 0.15 mm.
[Example 4]

〔水性ポリウレタン樹脂分散体(4)の製造〕
実施例1と同様の反応容器に、ETERNACOLL UHC50−200(登録商標;宇部興産製ポリエステルポリカーボネートジオール;数平均分子量2014;水酸基価55.7mgKOH/g;1,6−ヘキサンジオール、炭酸ジメチル及びε−カプロラクトンを反応させて得られたポリエステルポリカーボネートジオール)252g、2,2−ジメチロールプロピオン酸(DMPA)20.0g及びN−エチルピロリドン(NEP)80.3gを窒素気流下で仕込んだ。4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(水素添加MDI)を123g、ジブチル錫ジラウリレート(触媒)を0.33g加えて90℃まで加熱し、5時間かけてウレタン化反応を行った。その後3,5−ジメチルピラゾール(DMPZ)8.15gを注入し、同温度で1.5時間攪拌を続けて、ポリウレタンプレポリマーを得た。ウレタン化反応終了時の遊離NCO基含量は2.24重量%であった。反応混合物にトリエチルアミン18.1gを添加・混合したものの中から444gを抜き出して、強攪拌下のもと水740gの中に加えた。ついで35重量%エタノールアミン(EA)水溶液6.41g及び35重量%2−メチル−1,5−ペンタンジアミン水溶液32.5gを加えて鎖延長反応を行い水性ポリウレタン樹脂分散体(4)を得た。
[Production of aqueous polyurethane resin dispersion (4)]
In the same reaction vessel as in Example 1, ETERNACOLL UHC50-200 (registered trademark; polyester polycarbonate diol manufactured by Ube Industries; number average molecular weight 2014; hydroxyl value 55.7 mgKOH / g; 1,6-hexanediol, dimethyl carbonate and ε- 252 g of polyester polycarbonate diol obtained by reacting caprolactone), 20.0 g of 2,2-dimethylolpropionic acid (DMPA) and 80.3 g of N-ethylpyrrolidone (NEP) were charged under a nitrogen stream. 123 g of 4,4′-dicyclohexylmethane diisocyanate (hydrogenated MDI) and 0.33 g of dibutyltin dilaurate (catalyst) were added and heated to 90 ° C. to carry out a urethanization reaction over 5 hours. Thereafter, 8.15 g of 3,5-dimethylpyrazole (DMPZ) was injected, and stirring was continued for 1.5 hours at the same temperature to obtain a polyurethane prepolymer. The content of free NCO groups at the end of the urethanization reaction was 2.24% by weight. 444 g was extracted from the mixture obtained by adding and mixing 18.1 g of triethylamine to the reaction mixture, and added to 740 g of water under strong stirring. Then, 6.41 g of 35 wt% ethanolamine (EA) aqueous solution and 32.5 g of 35 wt% 2-methyl-1,5-pentanediamine aqueous solution were added to carry out chain extension reaction to obtain an aqueous polyurethane resin dispersion (4). .

〔ポリウレタンフィルム(D)の製造〕
水性ポリウレタン樹脂分散体(4)をコーティング材料組成物としてガラス板上に塗布し、120℃で3時間、140℃で30分間乾燥させることにより、良好なコーティング層が得られた。得られたコーティング層を剥離して、ポリウレタンフィルム(D)を作製した。得られたポリウレタンフィルム(D)の膜厚は0.15mmであった。
[Production of polyurethane film (D)]
The aqueous polyurethane resin dispersion (4) was applied as a coating material composition on a glass plate and dried at 120 ° C. for 3 hours and 140 ° C. for 30 minutes to obtain a good coating layer. The obtained coating layer was peeled off to produce a polyurethane film (D). The film thickness of the obtained polyurethane film (D) was 0.15 mm.

[実施例5]
〔水性ポリウレタン樹脂分散体(5)の製造〕
実施例1と同様の反応容器に、ETERNACOLL UHC50−300(登録商標;宇部興産製ポリエステルポリカーボネートジオール;数平均分子量2976;水酸基価37.7mgKOH/g;1,6−ヘキサンジオール、炭酸ジメチル及びε−カプロラクトンを反応させて得られたポリエステルポリカーボネートジオール)250g、2,2−ジメチロールプロピオン酸(DMPA)27.2g及びN−メチルピロリドン(NMP)137gを窒素気流下で仕込んだ。4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(水素添加MDI)を127g、ジブチル錫ジラウリレート(触媒)を0.34g加えて90℃まで加熱し、5時間かけてウレタン化反応を行った。その後3,5−ジメチルピラゾール(DMPZ)8.45gを注入し、同温度で1.5時間攪拌を続けて、ポリウレタンプレポリマーを得た。ウレタン化反応終了時の遊離NCO基含量は2.05重量%であった。反応混合物にトリエチルアミン24.6gを添加・混合したものの中から526gを抜き出して、強攪拌下のもと水720gの中に加えた。ついで35重量%2−メチル−1,5−ペンタンジアミン水溶液38.6gを加えて鎖延長反応を行い水性ポリウレタン樹脂分散体(5)を得た。
[Example 5]
[Production of aqueous polyurethane resin dispersion (5)]
In the same reaction vessel as in Example 1, ETERNACOLL UHC50-300 (registered trademark; polyester polycarbonate diol manufactured by Ube Industries; number average molecular weight 2976; hydroxyl value 37.7 mgKOH / g; 1,6-hexanediol, dimethyl carbonate and ε- 250 g of polyester polycarbonate diol obtained by reacting caprolactone), 27.2 g of 2,2-dimethylolpropionic acid (DMPA) and 137 g of N-methylpyrrolidone (NMP) were charged under a nitrogen stream. 127 g of 4,4′-dicyclohexylmethane diisocyanate (hydrogenated MDI) and 0.34 g of dibutyltin dilaurate (catalyst) were added and heated to 90 ° C. to carry out a urethanization reaction over 5 hours. Thereafter, 8.45 g of 3,5-dimethylpyrazole (DMPZ) was injected, and stirring was continued at the same temperature for 1.5 hours to obtain a polyurethane prepolymer. The free NCO group content at the end of the urethanization reaction was 2.05% by weight. 526 g was extracted from the mixture obtained by adding and mixing 24.6 g of triethylamine to the reaction mixture, and added to 720 g of water under strong stirring. Subsequently, 38.6 g of 35% by weight 2-methyl-1,5-pentanediamine aqueous solution was added to carry out chain extension reaction to obtain an aqueous polyurethane resin dispersion (5).

〔ポリウレタンフィルム(E)の製造〕
水性ポリウレタン樹脂分散体(5)をコーティング材料組成物としてガラス板上に塗布し、120℃で3時間、140℃で30分間乾燥させることにより、良好なコーティング層が得られた。得られたコーティング層を剥離して、ポリウレタンフィルム(E)を作製した。得られたポリウレタンフィルム(E)の膜厚は0.15mmであった。
[Production of polyurethane film (E)]
The aqueous polyurethane resin dispersion (5) was applied as a coating material composition on a glass plate and dried at 120 ° C. for 3 hours and 140 ° C. for 30 minutes to obtain a good coating layer. The obtained coating layer was peeled off to produce a polyurethane film (E). The film thickness of the obtained polyurethane film (E) was 0.15 mm.

[比較例1]
〔水性ポリウレタン樹脂分散体(6)の製造〕
実施例1と同様の反応容器に、ETERNACOLL UH−200(登録商標;宇部興産製ポリカーボネートジオール;数平均分子量2000;水酸基価56.1mgKOH/g;1,6−ヘキサンジオールと炭酸ジメチルとを反応させて得られたポリカーボネートジオール)272g、2,2−ジメチロールプロピオン酸(DMPA)18.5g及びN−メチルピロリドン(NMP)176gを窒素気流下で仕込んだ。4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(水素添加MDI)を125g、ジブチルスズジラウリレート(触媒)を0.33g加えて90℃まで加熱し、5時間かけてウレタン化反応を行った。その後3,5−ジメチルピラゾール(DMPZ)10.4gを注入し、同温度で1.5時間攪拌を続けて、ポリウレタンプレポリマーを得た。ウレタン化反応終了時の遊離イソシアナト基含有割合は1.78重量%であった。反応混合物にトリエチルアミン13.9gを添加・混合したものの中から564gを抜き出して、強攪拌下のもと水870gの中に加えた。ついで35重量%の2−メチル−1,5−ペンタンジアミン水溶液36.5gを加えて鎖延長反応を行い水性ポリウレタン樹脂分散体(6)を得た。
[Comparative Example 1]
[Production of aqueous polyurethane resin dispersion (6)]
In the same reaction vessel as in Example 1, ETERRNACOLL UH-200 (registered trademark; polycarbonate diol manufactured by Ube Industries; number average molecular weight 2000; hydroxyl value 56.1 mgKOH / g; 1,6-hexanediol and dimethyl carbonate were reacted. Polycarbonate diol) 272 g, 2,2-dimethylolpropionic acid (DMPA) 18.5 g and N-methylpyrrolidone (NMP) 176 g were charged under a nitrogen stream. 125 g of 4,4′-dicyclohexylmethane diisocyanate (hydrogenated MDI) and 0.33 g of dibutyltin dilaurate (catalyst) were added and heated to 90 ° C. to carry out a urethanization reaction over 5 hours. Thereafter, 10.4 g of 3,5-dimethylpyrazole (DMPZ) was injected, and stirring was continued for 1.5 hours at the same temperature to obtain a polyurethane prepolymer. The content ratio of free isocyanate groups at the end of the urethanization reaction was 1.78% by weight. 564 g was extracted from the mixture obtained by adding and mixing 13.9 g of triethylamine to the reaction mixture, and added to 870 g of water under strong stirring. Subsequently, 36.5 g of 35% by weight 2-methyl-1,5-pentanediamine aqueous solution was added to carry out chain extension reaction to obtain an aqueous polyurethane resin dispersion (6).

〔ポリウレタンフィルム(F)の製造〕
水性ポリウレタン樹脂分散体(6)をコーティング材料組成物としてガラス板上に塗布し、120℃で3時間、140℃で30分間乾燥させることにより、良好なコーティング層が得られた。得られたコーティング層を剥離して、ポリウレタンフィルム(F)を作製した。得られたポリウレタンフィルム(F)の膜厚は0.15mmであった。
[Production of polyurethane film (F)]
The aqueous polyurethane resin dispersion (6) was applied as a coating material composition on a glass plate and dried at 120 ° C. for 3 hours and 140 ° C. for 30 minutes to obtain a good coating layer. The obtained coating layer was peeled off to produce a polyurethane film (F). The film thickness of the obtained polyurethane film (F) was 0.15 mm.

[比較例2]
〔水性ポリウレタン樹脂分散体(7)の製造〕
実施例1と同様の反応容器に、ETERNACOLL UHC50−200(登録商標;宇部興産製ポリエステルポリカーボネートジオール;数平均分子量2014;水酸基価55.7mgKOH/g;1,6−ヘキサンジオール、炭酸ジメチル及びε−カプロラクトンを反応させて得られたポリエステルポリカーボネートジオール)205g、2,2−ジメチロールプロピオン酸(DMPA)16.9g及びN−エチルピロリドン(NEP)81.3gを窒素気流下で仕込んだ。4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(水素添加MDI)を109g、ジブチル錫ジラウリレート(触媒)を0.30g加えて90℃まで加熱し、5時間かけてウレタン化反応を行い、ポリウレタンプレポリマーを得た。ウレタン化反応終了時の遊離NCO基含量は2.88重量%であった。反応混合物にトリエチルアミン18.1gを添加・混合したものの中から386gを抜き出して、強攪拌下のもと水620gの中に加えた。ついで35重量%エタノールアミン(EA)水溶液14.7g及び35重量%2−メチル−1,5−ペンタンジアミン水溶液25.7gを加えて鎖延長反応を行い水性ポリウレタン樹脂分散体(7)を得た。
[Comparative Example 2]
[Production of aqueous polyurethane resin dispersion (7)]
In the same reaction vessel as in Example 1, ETERNACOLL UHC50-200 (registered trademark; polyester polycarbonate diol manufactured by Ube Industries; number average molecular weight 2014; hydroxyl value 55.7 mgKOH / g; 1,6-hexanediol, dimethyl carbonate and ε- 205 g of polyester polycarbonate diol obtained by reacting caprolactone, 16.9 g of 2,2-dimethylolpropionic acid (DMPA) and 81.3 g of N-ethylpyrrolidone (NEP) were charged under a nitrogen stream. 109 g of 4,4′-dicyclohexylmethane diisocyanate (hydrogenated MDI) and 0.30 g of dibutyltin dilaurate (catalyst) were added and heated to 90 ° C., and a urethanization reaction was performed over 5 hours to obtain a polyurethane prepolymer. . The free NCO group content at the end of the urethanization reaction was 2.88% by weight. 386 g was extracted from the mixture obtained by adding and mixing 18.1 g of triethylamine to the reaction mixture, and added to 620 g of water under strong stirring. Subsequently, 14.7 g of 35 wt% ethanolamine (EA) aqueous solution and 25.7 g of 35 wt% 2-methyl-1,5-pentanediamine aqueous solution were added to carry out chain extension reaction to obtain an aqueous polyurethane resin dispersion (7). .

〔ポリウレタンフィルム(G)の製造〕
水性ポリウレタン樹脂分散体(7)をコーティング材料組成物としてガラス板上に塗布し、120℃で3時間、140℃で30分間乾燥させることにより、良好なコーティング層が得られた。得られたコーティング層を剥離して、ポリウレタンフィルム(G)を作製した。得られたポリウレタンフィルム(G)の膜厚は0.15mmであった。
[Production of polyurethane film (G)]
The aqueous polyurethane resin dispersion (7) was applied as a coating material composition on a glass plate and dried at 120 ° C. for 3 hours and 140 ° C. for 30 minutes to obtain a good coating layer. The obtained coating layer was peeled off to produce a polyurethane film (G). The film thickness of the obtained polyurethane film (G) was 0.15 mm.

[比較例3]
〔水性ポリウレタン樹脂分散体(8)の製造〕
実施例1と同様の反応容器に、ETERNACOLL UH−200(登録商標;宇部興産製ポリカーボネートジオール;数平均分子量2025;水酸基価55.4mgKOH/g;1,6−ヘキサンジオールと炭酸ジメチルとを反応させて得られたポリカーボネートジオール)69.9g、ポリプロピレングリコール(数平均分子量2000;水酸基価56.1mgKOH/g)69.1g、2,2−ジメチロールプロピオン酸(DMPA)9.19g及びN−メチルピロリドン(NMP)69.4gを窒素気流下で仕込んだ。4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(水素添加MDI)を64.2g、ジブチルスズジラウリレート(触媒)を0.17g加えて90℃まで加熱し、5時間かけてウレタン化反応を行った。その後3,5−ジメチルピラゾール(DMPZ)5.50gを注入し、同温度で1.5時間攪拌を続けて、ポリウレタンプレポリマーを得た。ウレタン化反応終了時の遊離イソシアナト基含有割合は1.97重量%であった。反応混合物にトリエチルアミン7.08gを添加・混合したものの中から269gを抜き出して、強攪拌下のもと水360gの中に加えた。ついで35重量%の2−メチル−1,5−ペンタンジアミン水溶液19.9gを加えて鎖延長反応を行い水性ポリウレタン樹脂分散体(8)を得た。
[Comparative Example 3]
[Production of aqueous polyurethane resin dispersion (8)]
In the same reaction vessel as in Example 1, ETERRNACOLL UH-200 (registered trademark; polycarbonate diol manufactured by Ube Industries; number average molecular weight 2025; hydroxyl value 55.4 mgKOH / g; 1,6-hexanediol and dimethyl carbonate were reacted. Polycarbonate diol) 69.9 g, polypropylene glycol (number average molecular weight 2000; hydroxyl value 56.1 mg KOH / g) 69.1 g, 2,2-dimethylolpropionic acid (DMPA) 9.19 g and N-methylpyrrolidone (NMP) 69.4 g was charged under a nitrogen stream. 64.2 g of 4,4′-dicyclohexylmethane diisocyanate (hydrogenated MDI) and 0.17 g of dibutyltin dilaurate (catalyst) were added and heated to 90 ° C., and a urethanization reaction was performed over 5 hours. Thereafter, 5.50 g of 3,5-dimethylpyrazole (DMPZ) was injected, and stirring was continued at the same temperature for 1.5 hours to obtain a polyurethane prepolymer. The content ratio of free isocyanate groups at the end of the urethanization reaction was 1.97% by weight. 269 g was extracted from the mixture obtained by adding and mixing 7.08 g of triethylamine to the reaction mixture, and added to 360 g of water under strong stirring. Subsequently, 19.9 g of a 35% by weight 2-methyl-1,5-pentanediamine aqueous solution was added to carry out a chain extension reaction to obtain an aqueous polyurethane resin dispersion (8).

〔ポリウレタンフィルム(H)の製造〕
水性ポリウレタン樹脂分散体(8)をコーティング材料組成物としてガラス板上に塗布し、120℃で3時間、140℃で30分間乾燥させることにより、良好なコーティング層が得られた。得られたコーティング層を剥離して、ポリウレタンフィルム(H)を作製した。得られたポリウレタンフィルム(H)の膜厚は0.15mmであった。
[Manufacture of polyurethane film (H)]
The aqueous polyurethane resin dispersion (8) was applied as a coating material composition on a glass plate and dried at 120 ° C. for 3 hours and 140 ° C. for 30 minutes to obtain a good coating layer. The obtained coating layer was peeled off to produce a polyurethane film (H). The film thickness of the obtained polyurethane film (H) was 0.15 mm.

[比較例4]
〔水性ポリウレタン樹脂分散体(9)の製造〕
実施例1と同様の反応容器に、ETERNACOLL UH−200(登録商標;宇部興産製ポリカーボネートジオール;数平均分子量2000;水酸基価56.1mgKOH/g;1,6−ヘキサンジオールと炭酸ジメチルとを反応させて得られたポリカーボネートジオール)261g、2,2−ジメチロールプロピオン酸(DMPA)13.3g及びN−メチルピロリドン(NMP)124gを窒素気流下で仕込んだ。その後60℃で加熱攪拌しDMPAが溶解したのを確認した。4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(水素添加MDI)104g、ジブチル錫ジラウリレート(触媒)を0.35g加えて90℃まで加熱し、5時間かけてウレタン化反応を行い、ポリウレタンプレポリマーを得た。ウレタン化反応終了時の遊離イソシアナト基含有割合は2.44重量%であった。反応混合物を80℃まで冷却しこれにトリエチルアミン12.0gを添加・混合したものの中から475gを抜き出して、強攪拌下のもと水713gの中に加えた。ついで35重量%のジエチレントリアミン(DETA)水溶液25.1gを加えて鎖延長反応を行い水性ポリウレタン樹脂分散体(9)を得た。
[Comparative Example 4]
[Production of aqueous polyurethane resin dispersion (9)]
In the same reaction vessel as in Example 1, ETERRNACOLL UH-200 (registered trademark; polycarbonate diol manufactured by Ube Industries; number average molecular weight 2000; hydroxyl value 56.1 mgKOH / g; 1,6-hexanediol and dimethyl carbonate were reacted. Polycarbonate diol) 261 g, 2,2-dimethylolpropionic acid (DMPA) 13.3 g and N-methylpyrrolidone (NMP) 124 g were charged under a nitrogen stream. Thereafter, the mixture was heated and stirred at 60 ° C. to confirm that DMPA was dissolved. 104 g of 4,4′-dicyclohexylmethane diisocyanate (hydrogenated MDI) and 0.35 g of dibutyltin dilaurate (catalyst) were added and heated to 90 ° C. to carry out a urethanization reaction over 5 hours to obtain a polyurethane prepolymer. The free isocyanate group content at the end of the urethanization reaction was 2.44% by weight. The reaction mixture was cooled to 80 ° C., 475 g was extracted from the mixture obtained by adding and mixing 12.0 g of triethylamine, and added to 713 g of water under strong stirring. Subsequently, 25.1 g of 35% by weight diethylenetriamine (DETA) aqueous solution was added to carry out chain extension reaction to obtain an aqueous polyurethane resin dispersion (9).

〔ポリウレタンフィルム(I)の製造〕
水性ポリウレタン樹脂分散体(9)をコーティング材料組成物としてガラス板上に塗布し、120℃で3時間、140℃で30分間乾燥させることにより、良好なコーティング層が得られた。得られたコーティング層を剥離して、ポリウレタンフィルム(I)を作製した。得られたポリウレタンフィルム(I)の膜厚は0.15mmであった。
[Production of polyurethane film (I)]
The aqueous polyurethane resin dispersion (9) was applied as a coating material composition on a glass plate and dried at 120 ° C. for 3 hours and 140 ° C. for 30 minutes to obtain a good coating layer. The obtained coating layer was peeled off to produce a polyurethane film (I). The film thickness of the obtained polyurethane film (I) was 0.15 mm.

[実施例6]
〔水性ポリウレタン樹脂分散体(10)の製造〕
実施例1と同様の反応容器に、ETERNACOLL UH−200(登録商標;宇部興産製ポリカーボネートジオール;数平均分子量1982;水酸基価56.6mgKOH/g;1,6−ヘキサンジオール及び炭酸ジメチルを反応させて得られたポリカーボネートジオール)91.3g、ポリ(1,6−ヘキサンジオールアジペート)(数平均分子量1993;水酸基価56.3mgKOH/g;1,6−ヘキサンジオール及びアジピン酸を反応させて得られたポリエステルジオール)113g、2,2−ジメチロールプロピオン酸(DMPA)24.0g及びN−メチルピロリドン(NMP)118gを窒素気流下で仕込んだ。4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(水素添加MDI)を127g、ジブチル錫ジラウリレート(触媒)を0.28g加えて80℃まで加熱し、5時間かけてウレタン化反応を行った。その後3,5−ジメチルピラゾール(DMPZ)7.40gを注入し、同温度で1.5時間攪拌を続けて、ポリウレタンプレポリマーを得た。ウレタン化反応終了時の遊離NCO基含量は2.53重量%であった。反応混合物にトリエチルアミン21.7gを添加・混合したものの中から443gを抜き出して、強攪拌下のもと水610gの中に加えた。ついで35重量%2−メチル−1,5−ペンタンジアミン水溶液40.5gを加えて鎖延長反応を行い水性ポリウレタン樹脂分散体(10)を得た。
[Example 6]
[Production of aqueous polyurethane resin dispersion (10)]
In the same reaction vessel as in Example 1, ETERRNACOLL UH-200 (registered trademark; polycarbonate diol manufactured by Ube Industries; number average molecular weight 1982; hydroxyl value 56.6 mgKOH / g; 1,6-hexanediol and dimethyl carbonate were reacted. 91.3 g of the obtained polycarbonate diol), poly (1,6-hexanediol adipate) (number average molecular weight 1993; hydroxyl value 56.3 mg KOH / g; obtained by reacting 1,6-hexanediol and adipic acid Polyester diol) 113 g, 2,2-dimethylolpropionic acid (DMPA) 24.0 g and N-methylpyrrolidone (NMP) 118 g were charged under a nitrogen stream. 127 g of 4,4′-dicyclohexylmethane diisocyanate (hydrogenated MDI) and 0.28 g of dibutyltin dilaurate (catalyst) were added and heated to 80 ° C. to carry out a urethanization reaction over 5 hours. Thereafter, 7.40 g of 3,5-dimethylpyrazole (DMPZ) was injected, and stirring was continued for 1.5 hours at the same temperature to obtain a polyurethane prepolymer. The free NCO group content at the end of the urethanization reaction was 2.53% by weight. 443 g was extracted from the mixture obtained by adding and mixing 21.7 g of triethylamine to the reaction mixture, and added to 610 g of water under strong stirring. Then, 40.5 g of 35 wt% 2-methyl-1,5-pentanediamine aqueous solution was added to carry out chain extension reaction to obtain an aqueous polyurethane resin dispersion (10).

〔ポリウレタンフィルム(J)の製造〕
水性ポリウレタン樹脂分散体(10)をコーティング材料組成物としてガラス板上に塗布し、120℃で3時間、140℃で30分間乾燥させることにより、良好なコーティング層が得られた。得られたコーティング層を剥離して、ポリウレタンフィルム(J)を作製した。得られたポリウレタンフィルム(J)の膜厚は0.15mmであった。
[Production of polyurethane film (J)]
The aqueous polyurethane resin dispersion (10) was applied as a coating material composition on a glass plate and dried at 120 ° C. for 3 hours and 140 ° C. for 30 minutes to obtain a good coating layer. The obtained coating layer was peeled off to produce a polyurethane film (J). The film thickness of the obtained polyurethane film (J) was 0.15 mm.

[実施例7]
〔水性ポリウレタン樹脂分散体(11)の製造〕
実施例1と同様の反応容器に、ETERNACOLL UH−200(登録商標;宇部興産製ポリカーボネートジオール;数平均分子量1968;水酸基価57.0mgKOH/g;1,6−ヘキサンジオール及び炭酸ジメチルを反応させて得られたポリカーボネートジオール)107g、ポリ(1,6−ヘキサンジオールアジペート)(数平均分子量1993;水酸基価56.3mgKOH/g;1,6−ヘキサンジオール及びアジピン酸を反応させて得られたポリエステルジオール)46.2g、2,2−ジメチロールプロピオン酸(DMPA)18.4g及びN−メチルピロリドン(NMP)87.7gを窒素気流下で仕込んだ。4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(水素添加MDI)を94.5g、ジブチル錫ジラウリレート(触媒)を0.21g加えて80℃まで加熱し、5時間かけてウレタン化反応を行った。その後3,5−ジメチルピラゾール(DMPZ)5.36gを注入し、同温度で1.5時間攪拌を続けて、ポリウレタンプレポリマーを得た。ウレタン化反応終了時の遊離NCO基含量は2.38重量%であった。反応混合物にトリエチルアミン13.6gを添加・混合したものの中から335gを抜き出して、強攪拌下のもと水460gの中に加えた。ついで35重量%2−メチル−1,5−ペンタンジアミン水溶液28.6gを加えて鎖延長反応を行い水性ポリウレタン樹脂分散体(11)を得た。
[Example 7]
[Production of aqueous polyurethane resin dispersion (11)]
In the same reaction vessel as in Example 1, ETERRNACOLL UH-200 (registered trademark; polycarbonate diol manufactured by Ube Industries; number average molecular weight 1968; hydroxyl value 57.0 mgKOH / g; 1,6-hexanediol and dimethyl carbonate were reacted. 107 g of the obtained polycarbonate diol), poly (1,6-hexanediol adipate) (number average molecular weight 1993; hydroxyl value 56.3 mg KOH / g; polyester diol obtained by reacting 1,6-hexanediol and adipic acid ) 46.2 g, 2,2-dimethylolpropionic acid (DMPA) 18.4 g and N-methylpyrrolidone (NMP) 87.7 g were charged under a nitrogen stream. 94.5 g of 4,4′-dicyclohexylmethane diisocyanate (hydrogenated MDI) and 0.21 g of dibutyltin dilaurate (catalyst) were added and heated to 80 ° C. to carry out a urethanization reaction over 5 hours. Thereafter, 5.36 g of 3,5-dimethylpyrazole (DMPZ) was injected, and stirring was continued at the same temperature for 1.5 hours to obtain a polyurethane prepolymer. The free NCO group content at the end of the urethanization reaction was 2.38% by weight. 335 g was extracted from the mixture obtained by adding and mixing 13.6 g of triethylamine to the reaction mixture, and added to 460 g of water under strong stirring. Then, 28.6 g of 35 wt% 2-methyl-1,5-pentanediamine aqueous solution was added to carry out chain extension reaction to obtain an aqueous polyurethane resin dispersion (11).

〔ポリウレタンフィルム(K)の製造〕
水性ポリウレタン樹脂分散体(11)をコーティング材料組成物としてガラス板上に塗布し、120℃で3時間、140℃で30分間乾燥させることにより、良好なコーティング層が得られた。得られたコーティング層を剥離して、ポリウレタンフィルム(K)を作製した。得られたポリウレタンフィルム(K)の膜厚は0.15mmであった。
[Manufacture of polyurethane film (K)]
The aqueous polyurethane resin dispersion (11) was applied as a coating material composition on a glass plate and dried at 120 ° C. for 3 hours and 140 ° C. for 30 minutes to obtain a good coating layer. The obtained coating layer was peeled off to produce a polyurethane film (K). The film thickness of the obtained polyurethane film (K) was 0.15 mm.

[実施例8]
〔水性ポリウレタン樹脂分散体(12)の製造〕
実施例1と同様の反応容器に、ETERNACOLL UH−200(登録商標;宇部興産製ポリカーボネートジオール;数平均分子量1968;水酸基価57.0mgKOH/g;1,6−ヘキサンジオール及び炭酸ジメチルを反応させて得られたポリカーボネートジオール)45.7g、ポリ(1,6−ヘキサンジオールアジペート)(数平均分子量1993;水酸基価56.3mgKOH/g;1,6−ヘキサンジオール及びアジピン酸を反応させて得られたポリエステルジオール)106g、2,2−ジメチロールプロピオン酸(DMPA)17.7g及びN−メチルピロリドン(NMP)86.7gを窒素気流下で仕込んだ。4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(水素添加MDI)を93.0g、ジブチル錫ジラウリレート(触媒)を0.22g加えて80℃まで加熱し、5時間かけてウレタン化反応を行った。その後3,5−ジメチルピラゾール(DMPZ)5.27gを注入し、同温度で1.5時間攪拌を続けて、ポリウレタンプレポリマーを得た。ウレタン化反応終了時の遊離NCO基含量は2.69重量%であった。反応混合物にトリエチルアミン21.8gを添加・混合したものの中から333gを抜き出して、強攪拌下のもと水450gの中に加えた。ついで35重量%2−メチル−1,5−ペンタンジアミン水溶液32.6gを加えて鎖延長反応を行い水性ポリウレタン樹脂分散体(12)を得た。
[Example 8]
[Production of aqueous polyurethane resin dispersion (12)]
In the same reaction vessel as in Example 1, ETERRNACOLL UH-200 (registered trademark; polycarbonate diol manufactured by Ube Industries; number average molecular weight 1968; hydroxyl value 57.0 mgKOH / g; 1,6-hexanediol and dimethyl carbonate were reacted. Obtained polycarbonate diol) 45.7 g, poly (1,6-hexanediol adipate) (number average molecular weight 1993; hydroxyl value 56.3 mg KOH / g; obtained by reacting 1,6-hexanediol and adipic acid Polyester diol) 106 g, 2,2-dimethylolpropionic acid (DMPA) 17.7 g, and N-methylpyrrolidone (NMP) 86.7 g were charged under a nitrogen stream. 93.0 g of 4,4′-dicyclohexylmethane diisocyanate (hydrogenated MDI) and 0.22 g of dibutyltin dilaurate (catalyst) were added and heated to 80 ° C. to carry out a urethanization reaction over 5 hours. Thereafter, 5.27 g of 3,5-dimethylpyrazole (DMPZ) was injected, and stirring was continued at the same temperature for 1.5 hours to obtain a polyurethane prepolymer. The free NCO group content at the end of the urethanization reaction was 2.69% by weight. 333 g was extracted from the mixture obtained by adding and mixing 21.8 g of triethylamine to the reaction mixture, and added to 450 g of water under strong stirring. Subsequently, 32.6 g of 35% by weight 2-methyl-1,5-pentanediamine aqueous solution was added to carry out chain extension reaction to obtain an aqueous polyurethane resin dispersion (12).

〔ポリウレタンフィルム(L)の製造〕
水性ポリウレタン樹脂分散体(12)をコーティング材料組成物としてガラス板上に塗布し、120℃で3時間、140℃で30分間乾燥させることにより、良好なコーティング層が得られた。得られたコーティング層を剥離して、ポリウレタンフィルム(L)を作製した。得られたポリウレタンフィルム(L)の膜厚は0.15mmであった。
[Production of polyurethane film (L)]
The aqueous polyurethane resin dispersion (12) was applied as a coating material composition on a glass plate and dried at 120 ° C. for 3 hours and 140 ° C. for 30 minutes to obtain a good coating layer. The obtained coating layer was peeled off to produce a polyurethane film (L). The film thickness of the obtained polyurethane film (L) was 0.15 mm.

[実施例9]
〔水性ポリウレタン樹脂分散体(13)及び(14)の製造〕
実施例1と同様の反応容器に、ETERNACOLL UH−200(登録商標;宇部興産製ポリカーボネートジオール;数平均分子量2022;水酸基価55.5mgKOH/g;1,6−ヘキサンジオール及び炭酸ジメチルを反応させて得られたポリカーボネートジオール)152g、2,2−ジメチロールプロピオン酸(DMPA)17.7g及びN−メチルピロリドン(NMP)86.7gを窒素気流下で仕込んだ。4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(水素添加MDI)を93.0g、ジブチル錫ジラウリレート(触媒)を0.22g加えて80℃まで加熱し、5時間かけてウレタン化反応を行った。その後3,5−ジメチルピラゾール(DMPZ)5.23gを注入し、同温度で1.5時間攪拌を続けて、ポリウレタンプレポリマーを得た。ウレタン化反応終了時の遊離NCO基含量は2.61重量%であった。反応混合物にトリエチルアミン13.1gを添加・混合したものの中から331gを抜き出して、強攪拌下のもと水450gの中に加えた。ついで35重量%2−メチル−1,5−ペンタンジアミン水溶液31.2gを加えて鎖延長反応を行い水性ポリウレタン樹脂分散体(13)を得た。水性ポリウレタン樹脂分散体(11)33.3gと水性ポリウレタン樹脂分散体(13)66.6gを混合して、水性ポリウレタン樹脂分散体(14)を得た。
[Example 9]
[Production of aqueous polyurethane resin dispersions (13) and (14)]
In the same reaction vessel as in Example 1, ETERRNACOLL UH-200 (registered trademark; polycarbonate diol manufactured by Ube Industries; number average molecular weight 2022; hydroxyl value 55.5 mgKOH / g; 1,6-hexanediol and dimethyl carbonate were reacted. The obtained polycarbonate diol (152 g), 2,2-dimethylolpropionic acid (DMPA) (17.7 g) and N-methylpyrrolidone (NMP) (86.7 g) were charged under a nitrogen stream. 93.0 g of 4,4′-dicyclohexylmethane diisocyanate (hydrogenated MDI) and 0.22 g of dibutyltin dilaurate (catalyst) were added and heated to 80 ° C. to carry out a urethanization reaction over 5 hours. Thereafter, 5.23 g of 3,5-dimethylpyrazole (DMPZ) was injected, and stirring was continued for 1.5 hours at the same temperature to obtain a polyurethane prepolymer. The free NCO group content at the end of the urethanization reaction was 2.61% by weight. 331 g was extracted from the mixture obtained by adding and mixing 13.1 g of triethylamine to the reaction mixture, and added to 450 g of water under strong stirring. Subsequently, 31.2 g of 35% by weight 2-methyl-1,5-pentanediamine aqueous solution was added to carry out chain extension reaction to obtain an aqueous polyurethane resin dispersion (13). 33.3 g of the aqueous polyurethane resin dispersion (11) and 66.6 g of the aqueous polyurethane resin dispersion (13) were mixed to obtain an aqueous polyurethane resin dispersion (14).

〔ポリウレタンフィルム(M)の製造〕
水性ポリウレタン樹脂分散体(14)をコーティング材料組成物としてガラス板上に塗布し、120℃で3時間、140℃で30分間乾燥させることにより、良好なコーティング層が得られた。得られたコーティング層を剥離して、ポリウレタンフィルム(M)を作製した。得られたポリウレタンフィルム(M)の膜厚は0.15mmであった。
[Production of polyurethane film (M)]
The aqueous polyurethane resin dispersion (14) was applied as a coating material composition on a glass plate and dried at 120 ° C. for 3 hours and 140 ° C. for 30 minutes to obtain a good coating layer. The obtained coating layer was peeled off to produce a polyurethane film (M). The film thickness of the obtained polyurethane film (M) was 0.15 mm.

[比較例5]
〔水性ポリウレタン樹脂分散体(15)の製造〕
実施例1と同様の反応容器に、ポリ(1,6−ヘキサンジオールアジペート)(数平均分子量1993;水酸基価56.3mgKOH/g;1,6−ヘキサンジオール及びアジピン酸を反応させて得られたポリエステルジオール)206g、2,2−ジメチロールプロピオン酸(DMPA)24.3g及びN−メチルピロリドン(NMP)119gを窒素気流下で仕込んだ。4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(水素添加MDI)を127g、ジブチル錫ジラウリレート(触媒)を0.30g加えて90℃まで加熱し、5時間かけてウレタン化反応を行った。その後3,5−ジメチルピラゾール(DMPZ)7.55gを注入し、同温度で1.5時間攪拌を続けて、ポリウレタンプレポリマーを得た。ウレタン化反応終了時の遊離NCO基含量は2.55重量%であった。反応混合物にトリエチルアミン21.9gを添加・混合したものの中から480gを抜き出して、強攪拌下のもと水660gの中に加えた。ついで35重量%2−メチル−1,5−ペンタンジアミン水溶液41.0gを加えて鎖延長反応を行い水性ポリウレタン樹脂分散体(15)を得た。
[Comparative Example 5]
[Production of aqueous polyurethane resin dispersion (15)]
It was obtained by reacting poly (1,6-hexanediol adipate) (number average molecular weight 1993; hydroxyl value 56.3 mgKOH / g; 1,6-hexanediol and adipic acid in the same reaction vessel as in Example 1. Polyester diol) 206 g, 2,2-dimethylolpropionic acid (DMPA) 24.3 g, and N-methylpyrrolidone (NMP) 119 g were charged under a nitrogen stream. 127 g of 4,4′-dicyclohexylmethane diisocyanate (hydrogenated MDI) and 0.30 g of dibutyltin dilaurate (catalyst) were added and heated to 90 ° C. to carry out a urethanization reaction over 5 hours. Thereafter, 7.55 g of 3,5-dimethylpyrazole (DMPZ) was injected, and stirring was continued for 1.5 hours at the same temperature to obtain a polyurethane prepolymer. The free NCO group content at the end of the urethanization reaction was 2.55% by weight. 480 g was extracted from the mixture obtained by adding and mixing 21.9 g of triethylamine to the reaction mixture, and added to 660 g of water under strong stirring. Then, 41.0 g of 35 wt% 2-methyl-1,5-pentanediamine aqueous solution was added to carry out chain extension reaction to obtain an aqueous polyurethane resin dispersion (15).

〔ポリウレタンフィルム(N)の製造〕
水性ポリウレタン樹脂分散体(15)をコーティング材料組成物としてガラス板上に塗布し、120℃で3時間、140℃で30分間乾燥させることにより、良好なコーティング層が得られた。得られたコーティング層を剥離して、ポリウレタンフィルム(N)を作製した。得られたポリウレタンフィルム(N)の膜厚は0.15mmであった。
[Production of polyurethane film (N)]
The aqueous polyurethane resin dispersion (15) was applied as a coating material composition on a glass plate and dried at 120 ° C. for 3 hours and 140 ° C. for 30 minutes to obtain a good coating layer. The obtained coating layer was peeled off to produce a polyurethane film (N). The film thickness of the obtained polyurethane film (N) was 0.15 mm.

実施例及び比較例で得られた水性ポリウレタン樹脂分散体のウレタン結合の含有割合、ウレア結合の含有割合、カーボネート結合の含有割合、エステル結合の含有割合、重量平均分子量、脂環構造の含有割合、酸価及びブロック化イソシアナト基の含有割合(イソシアナト基換算)を表1に記す。実施例及び比較例で得られた水性ポリウレタン樹脂分散体の塗膜の水膨潤率、洗浄水への膨潤率、塗膜の破断エネルギー、電着表面への密着性試験の結果及び2−エチルヘキサノール添加時の粘度の増加率を表2に記す。実施例及び比較例で得られたポリウレタンフィルムの引張特性を表2に記す。なお、実施例9については、水性ポリウレタン樹脂分散体(14)についての値である。  Urethane bond content of aqueous polyurethane resin dispersions obtained in Examples and Comparative Examples, urea bond content, carbonate bond content, ester bond content, weight average molecular weight, alicyclic structure content, Table 1 shows the acid value and the content ratio of the blocked isocyanate group (in terms of isocyanate group). Water swelling ratio of coating film of aqueous polyurethane resin dispersion obtained in Examples and Comparative Examples, swelling ratio in washing water, breaking energy of coating film, results of adhesion test on electrodeposition surface and 2-ethylhexanol Table 2 shows the rate of increase in viscosity at the time of addition. Table 2 shows the tensile properties of the polyurethane films obtained in the examples and comparative examples. In addition, about Example 9, it is a value about an aqueous polyurethane resin dispersion (14).

Figure 2015033939
Figure 2015033939

UHC50−200:ETERNACOLL UHC50−200(宇部興産製)
UHC50−300:ETERNACOLL UHC50−300(宇部興産製)
UH−200:ETERNACOLL UH−200(宇部興産製)
HD−AA−2000:ポリ(1,6−ヘキサンジオールアジペート)
PPG2000:ポリプロピレングリコール
DMPZ:3,5−ジメチルピラゾール
EA:エタノールアミン
DETA:ジエチレントリアミン
UHC50-200: ETERRNACOLL UHC50-200 (manufactured by Ube Industries)
UHC50-300: ETERRNACOLL UHC50-300 (manufactured by Ube Industries)
UH-200: ETERRNACOLL UH-200 (manufactured by Ube Industries)
HD-AA-2000: poly (1,6-hexanediol adipate)
PPG2000: Polypropylene glycol DMPZ: 3,5-dimethylpyrazole EA: Ethanolamine DETA: Diethylenetriamine

Figure 2015033939
Figure 2015033939

*印:膜が残らないため、測定できない。*: Measurement is not possible because no film remains.

実施例1〜9では、水性ポリウレタン樹脂分散体に2−エチルヘキサノールを添加した場合に、粘率の増加率が小さく、電着塗装された基材への密着性に優れ、引張における破断エネルギーが高い塗膜が得られた。
比較例1は、カーボネート結合の含有量が23重量%を超えており、エステル結合の含有量が0重量%であるポリカーボネートポリオールが使用されている。比較例1の水性ポリウレタン樹脂分散体に2−エチルヘキサノール添加した場合に、粘度の増加率が著しく大きくなった。
比較例2は、ブロック化イソシアネートの含有量が0重量%であるポリエステルポリカーボネートポリオールが使用されている。比較例2では、電着塗装された基材への密着性に劣り、引張における破断エネルギーが低い塗膜が得られた。
比較例3は、カーボネート結合の含有量が23重量%以下であり、エステル結合の含有量が0重量%であるポリカーボネートポリオールが使用されている。比較例3では、引張における破断エネルギーが低い塗膜が得られた。
比較例4は、カーボネート結合の含有量が23重量%を超えるポリカーボネートポリオールが使用されている。また、ポリアミン化合物による架橋構造を導入して、ポリウレタン樹脂の重量平均分子量が100,000を超えている。比較例4では、ポリウレタン樹脂分散体に2−エチルヘキサノールを添加した場合に、粘度の増加率が大きくなり、また、引張における破断エネルギーが低い塗膜が得られた。さらに、比較例4では、引張における破断点伸度が低い塗膜が得られた。
比較例5は、エステル結合の含有割合が16重量%を超えており、カーボネート結合の含有割合が0重量%であるポリエステルポリオールが使用されている。比較例5では、引張における破断エネルギーが低い塗膜が得られた。また、比較例5の水性ポリウレタン樹脂分散体を塩基性条件下に保存すると、得られる塗膜の引張における引張強度の低下率及び引張における破断エネルギーの低下率が著しく大きかった。
In Examples 1 to 9, when 2-ethylhexanol was added to the aqueous polyurethane resin dispersion, the rate of increase in viscosity was small, the adhesion to the electrodeposited substrate was excellent, and the breaking energy in tension was A high coating film was obtained.
In Comparative Example 1, a polycarbonate polyol having a carbonate bond content exceeding 23% by weight and an ester bond content of 0% by weight is used. When 2-ethylhexanol was added to the aqueous polyurethane resin dispersion of Comparative Example 1, the rate of increase in viscosity was significantly increased.
In Comparative Example 2, a polyester polycarbonate polyol having a blocked isocyanate content of 0% by weight is used. In Comparative Example 2, a coating film having poor adhesion to an electrodeposited substrate and low rupture energy in tension was obtained.
In Comparative Example 3, a polycarbonate polyol having a carbonate bond content of 23% by weight or less and an ester bond content of 0% by weight is used. In Comparative Example 3, a coating film having a low breaking energy in tension was obtained.
In Comparative Example 4, a polycarbonate polyol having a carbonate bond content exceeding 23% by weight is used. Moreover, the crosslinked structure by a polyamine compound is introduce | transduced, and the weight average molecular weight of a polyurethane resin is over 100,000. In Comparative Example 4, when 2-ethylhexanol was added to the polyurethane resin dispersion, the rate of increase in viscosity was increased, and a coating film having low tensile breaking energy was obtained. Furthermore, in Comparative Example 4, a coating film having a low elongation at break in tension was obtained.
In Comparative Example 5, a polyester polyol having an ester bond content of more than 16% by weight and a carbonate bond content of 0% by weight is used. In Comparative Example 5, a coating film having a low breaking energy in tension was obtained. Moreover, when the aqueous polyurethane resin dispersion of Comparative Example 5 was stored under basic conditions, the rate of decrease in tensile strength and the rate of decrease in rupture energy in tension of the resulting coating film were remarkably large.

本発明の水性ポリウレタン樹脂分散体は、塗料やコーティング材の原料等として広く利用できる。  The aqueous polyurethane resin dispersion of the present invention can be widely used as a raw material for paints and coating materials.

Claims (6)

少なくとも、(a)ポリイソシアネート化合物、(b)数平均分子量が800〜3,500であるポリエステルポリカーボネートポリオール、数平均分子量が800〜3,500であるポリエステルポリオールと数平均分子量が800〜3,500であるポリカーボネートポリオールとの混合物、又は、数平均分子量が800〜3,500であるポリエステルポリカーボネートポリオールと、数平均分子量が800〜3,500であるポリエステルポリオール及び/若しくは数平均分子量が800〜3,500であるポリカーボネートポリオールとの混合物、(c)酸性基含有ポリオール化合物、及び(d)80〜180℃で解離するイソシアナト基のブロック化剤を反応させて得られる(A)ポリウレタンプレポリマーと、前記ポリウレタンプレポリマーのイソシアナト基との反応性を有する(B)鎖延長剤とを反応させて得られるポリウレタン樹脂が、水系媒体中に分散されており、ウレタン結合の含有割合とウレア結合の含有割合の合計が固形分基準で8〜15重量%であり、カーボネート結合の含有割合が固形分基準で4〜23重量%であり、エステル結合の含有割合が固形分基準で2〜16重量%であり、脂環構造含有割合が固形分基準で7〜30重量%であり、前記ブロック化剤が結合したイソシアナト基の含有割合が固形分基準かつイソシアナト基換算で0.2〜2.0重量%であり、重量平均分子量が20,000〜100,000である、水性ポリウレタン樹脂分散体。  At least (a) a polyisocyanate compound, (b) a polyester polycarbonate polyol having a number average molecular weight of 800 to 3,500, a polyester polyol having a number average molecular weight of 800 to 3,500 and a number average molecular weight of 800 to 3,500. A polycarbonate polyol having a number average molecular weight of 800 to 3,500, a polyester polyol having a number average molecular weight of 800 to 3,500, and / or a number average molecular weight of 800 to 3, (A) a polyurethane prepolymer obtained by reacting a mixture with a polycarbonate polyol of 500, (c) an acidic group-containing polyol compound, and (d) a blocking agent for an isocyanato group dissociating at 80 to 180 ° C., Polyureta The polyurethane resin obtained by reacting the (B) chain extender having reactivity with the isocyanato group of the prepolymer is dispersed in an aqueous medium, and the total content of urethane bonds and urea bonds Is 8 to 15% by weight based on the solid content, the carbonate bond content is 4 to 23% by weight based on the solid content, the ester bond content is 2 to 16% by weight based on the solid content, The ring structure content ratio is 7 to 30% by weight based on the solid content, and the content ratio of the isocyanate group to which the blocking agent is bound is 0.2 to 2.0% by weight based on the solid content and in terms of the isocyanate group, An aqueous polyurethane resin dispersion having a weight average molecular weight of 20,000 to 100,000. 酸価が10〜32mgKOH/gである、請求項1に記載の水性ポリウレタン樹脂分散体。  The aqueous polyurethane resin dispersion according to claim 1, wherein the acid value is 10 to 32 mg KOH / g. (a)ポリイソシアネート化合物が脂環式ジイソシアネートである、請求項1又は2に記載の水性ポリウレタン樹脂分散体。  The aqueous polyurethane resin dispersion according to claim 1 or 2, wherein the (a) polyisocyanate compound is an alicyclic diisocyanate. (d)ブロック化剤がオキシム系化合物、ピラゾール系化合物、マロン酸エステル系化合物からなる群から選ばれる1種以上である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の水性ポリウレタン樹脂分散体。  (D) The aqueous polyurethane resin dispersion according to any one of claims 1 to 3, wherein the blocking agent is at least one selected from the group consisting of an oxime compound, a pyrazole compound, and a malonic ester compound. . 請求項1〜4のいずれか一項に記載の水性ポリウレタン樹脂分散体を含むコーティング材料組成物。  The coating material composition containing the water-based polyurethane resin dispersion as described in any one of Claims 1-4. 請求項1〜4のいずれか一項に記載の水性ポリウレタン樹脂分散体を含む組成物を加熱乾燥することによって製造されるポリウレタン樹脂フィルム。  The polyurethane resin film manufactured by heat-drying the composition containing the water-based polyurethane resin dispersion as described in any one of Claims 1-4.
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