JPWO2015194671A1 - Aqueous polyurethane resin dispersion - Google Patents

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Abstract

本発明は、ポリイソシアネート、ポリオール、酸性基含有ポリオール、ヒドロキシアルカン酸、及び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と、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いる水性ポリウレタン樹脂分散体であって、ポリオールは、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及び/又はポリエステルポリカーボネートポリオールを含み、ポリウレタン樹脂は、ウレタン結合とウレア結合の合計が固形分基準で6〜20重量%、カーボネート結合が固形分基準で10〜40重量%、ブロック化イソシアナト基が固形分基準で0.2〜2.0重量%、重量平均分子量が20,000〜150,000である、水性ポリウレタン樹脂分散体に関する。The present invention provides a polyurethane resin obtained by reacting a polyisocyanate, a polyol, an acidic group-containing polyol, a hydroxyalkanoic acid, and a blocking agent for an isocyanato group with a chain extender. An aqueous polyurethane resin dispersion dispersed in an aqueous medium, wherein the polyol includes a polycarbonate polyol and / or a polyester polycarbonate polyol having a number average molecular weight of 800 to 3,500, and the polyurethane resin includes a urethane bond and a urea. The total bond is 6 to 20% by weight based on solid content, the carbonate bond is 10 to 40% by weight based on solid content, the blocked isocyanate group is 0.2 to 2.0% by weight based on solid content, and the weight average molecular weight is Aqueous polyureta that is 20,000-150,000 It relates to a resin dispersion.

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、従来の有機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、有機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(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(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, and the like, and can reduce volatile organic substances compared to conventional organic solvent-based polyurethane. Therefore, it is a material that is being replaced by organic 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 ( Non-patent document 1). Also, it is known that a coating film obtained by applying an aqueous urethane resin dispersion using polycarbonate polyol as a raw material is excellent in light resistance, heat resistance, hydrolysis resistance, oil resistance, and the like (Patent Document 1). reference).

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、有機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(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膜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(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 an organic 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 (Patent Document 2 and Patent Document 3). reference). It is also known that an aqueous polyurethane resin dispersion using a polycarbonate polyol as a raw material has a feature of high adhesion to an electrodeposition coating film (see 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、電着塗膜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を見出されている(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 re-dispersed in water, and the coating obtained by applying and heat treatment is excellent in water resistance and solvent resistance, and is excellent in adhesion to the electrodeposition coating film. It has been found that since the breaking energy in tension is high, the impact resistance is also excellent (see 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、基材への充分な密着性及び引張における大きな破断エネルギーが得られない場合があった。さらに、非水溶性有機溶剤を添加すると粘度が著しく増加するため、塗料やコーティング材料組成物としての貯蔵安定性に問題を抱えていた。特許文献6に記載されたような方法で、水に分散しにくい添加剤を混合するために、非水溶性有機溶剤を水性ポリウレタン樹脂分散体に添加すると、水性ポリウレタン樹脂分散体の粘度が増加し、取り扱い性が悪くなったり、スプレー噴霧等を行う際の吐出性が悪くなったりする等の問題があった。特許文献7に記載された方法によって、非水溶性有機溶剤が添加されても水性ポリウレタン樹脂分散体の増粘を抑制することができるが、塗膜の破断エネルギーが低くなるため、衝撃に弱くなる問題があった。   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, sufficient adhesion to the substrate and large breaking energy in tension may not be obtained. Further, when the water-insoluble organic solvent is added, the viscosity is remarkably increased, so that there is a problem in the storage stability as a paint or a coating material composition. When a water-insoluble organic solvent is added to an aqueous polyurethane resin dispersion in order to mix an additive that is difficult to disperse in water by the method described in Patent Document 6, the viscosity of the aqueous polyurethane resin dispersion increases. There are problems such as poor handling and poor discharge when spraying. Even if a water-insoluble organic solvent is added by the method described in Patent Document 7, the thickening of the aqueous polyurethane resin dispersion can be suppressed, but since the rupture energy of the coating film is reduced, it is weak against impact. There was a problem.

本発明の課題は、非水溶性有機溶剤を添加しても粘度の増加が著しくなく、基材上に製膜した場合に、引張における大きな破断エネルギーと基材への優れた密着性を達成可能である、水性ポリウレタン樹脂分散体を提供することである。さらに、本発明の課題は、水膨潤率が低く、水系洗浄液への膨潤率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。   The subject of the present invention is that the viscosity does not increase remarkably even when a water-insoluble organic solvent is added, and when the film is formed on the substrate, a large breaking energy in tension and excellent adhesion to the substrate can be achieved. An aqueous polyurethane resin dispersion is provided. Furthermore, the subject of this invention is providing the water-based polyurethane resin dispersion which gives the coating film with the low water swelling rate and the high swelling rate to an aqueous cleaning liquid.

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〕(a)ポリイソシアネート化合物、(b)ポリオール化合物、(c)酸性基含有ポリオール化合物、(d)ヒドロキシアルカン酸、及び(e)80〜180℃で解離するイソシアナト基のブロック化剤を反応させて得られる(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いる水性ポリウレタン樹脂分散体であって、
前記(b)ポリオール化合物は、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カーボネートポリオールを含み、
前記ポリウレタン樹脂は、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6〜20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10〜40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20,000〜150,000である、水性ポリウレタン樹脂分散体。
〔2〕酸価が10〜40mgKOH/gであり、分子末端由来の酸価が3〜30mgKOH/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)ヒドロキシアルカン酸の炭素数が、2〜30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〕脂環構造含有割合が、6〜30重量%である、〔1〕〜〔4〕のいずれか一つの水性ポリウレタン樹脂分散体。
〔6〕(e)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より選ばれる1種以上である、〔1〕〜〔5〕のいずれか一つの水性ポリウレタン樹脂分散体。
〔7〕(B)鎖延長剤が、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含む、〔1〕〜〔6〕のいずれか一つの水性ポリウレタン樹脂分散体。
〔8〕(B)鎖延長剤が、ジアミン化合物と2つのアミノ基と1つ以上のイミノ基を有するポリアミン化合物の組合せであって、そのモル比が1/4〜4/1である、〔1〕〜〔7〕のいずれか一つの水性ポリウレタン樹脂分散体。
〔9〕〔1〕〜〔8〕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。
〔10〕〔1〕〜〔8〕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] A blocking agent for (a) a polyisocyanate compound, (b) a polyol compound, (c) an acidic group-containing polyol compound, (d) a hydroxyalkanoic acid, and (e) an isocyanato group that dissociates at 80 to 180 ° C. The polyurethane resin obtained by reacting (A) the polyurethane prepolymer obtained by the reaction with the (B) chain extender having reactivity with the isocyanate group of the polyurethane prepolymer is dispersed in an aqueous medium. An aqueous polyurethane resin dispersion comprising:
The (b) polyol compound includes a polycarbonate polyol having a number average molecular weight of 800 to 3,500 and / or a polyester polycarbonate polyol having a number average molecular weight of 800 to 3,500,
The polyurethane resin has a total content of urethane bonds and urea bonds of 6 to 20% by weight based on solid content, and a content of carbonate bonds of 10 to 40% by weight based on solid content, An aqueous polyurethane resin dispersion in which the content of the isocyanate group to which the blocking agent is bonded is 0.2 to 2.0% by weight in terms of solid content and isocyanato group, and the weight average molecular weight is 20,000 to 150,000. body.
[2] The aqueous polyurethane resin dispersion according to [1], wherein the acid value is 10 to 40 mg KOH / g and the acid value derived from the molecular end is 3 to 30 mg KOH / g.
[3] The aqueous polyurethane resin dispersion according to [1] or [2], wherein (a) the polyisocyanate compound is an alicyclic diisocyanate.
[4] The aqueous polyurethane resin dispersion according to any one of [1] to [3], wherein (d) the hydroxyalkanoic acid has 2 to 30 carbon atoms.
[5] The aqueous polyurethane resin dispersion according to any one of [1] to [4], wherein the content of the alicyclic structure is 6 to 30% by weight.
[6] (e) The aqueous polyurethane resin according to any one of [1] to [5], wherein the blocking agent is at least one selected from the group consisting of an oxime compound, a pyrazole compound, and a malonate compound. Dispersion.
[7] The aqueous polyurethane resin dispersion according to any one of [1] to [6], wherein (B) the chain extender comprises a polyamine compound having a total of 3 or more amino groups and / or imino groups in one molecule body.
[8] (B) The chain extender is a combination of a diamine compound, a polyamine compound having two amino groups and one or more imino groups, and the molar ratio thereof is 1/4 to 4/1. The aqueous polyurethane resin dispersion according to any one of 1] to [7].
[9] A coating material composition comprising the aqueous polyurethane resin dispersion according to any one of [1] to [8].
[10] A polyurethane resin film produced by heating and drying a composition containing any one of the aqueous polyurethane resin dispersions of [1] to [8].

本発明により、非水溶性有機溶剤を添加しても粘度の増加が著しくなく、基材上に製膜した場合に、引張における大きな破断エネルギーと基材への優れた密着性を達成可能である、水性ポリウレタン樹脂分散体を提供することができる。さらに、本発明により、水膨潤率が低く、水系洗浄液への膨潤率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ができる。   According to the present invention, even when a water-insoluble organic solvent is added, there is no significant increase in viscosity, and when a film is formed on a substrate, it is possible to achieve a large breaking energy in tension and excellent adhesion to the substrate. An aqueous polyurethane resin dispersion can be provided. Furthermore, the present invention can provide an aqueous polyurethane resin dispersion that provides a coating film having a low water swelling ratio and a high swelling ratio in an aqueous cleaning solution.

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.

〔水性ポリウレタン樹脂分散体〕
水性ポリウレタン樹脂分散体は、(a)ポリイソシアネート化合物、(b)ポリオール化合物、(c)酸性基含有ポリオール化合物、(d)ヒドロキシアルカン酸、及び(e)80〜180℃で解離するイソシアナト基のブロック化剤を反応させて得られる(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いる水性ポリウレタン樹脂分散体であって、
前記(b)ポリオール化合物は、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カーボネートポリオールを含み、
前記ポリウレタン樹脂は、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6〜20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10〜40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20,000〜150,000である。
[Aqueous polyurethane resin dispersion]
The aqueous polyurethane resin dispersion comprises (a) a polyisocyanate compound, (b) a polyol compound, (c) an acidic group-containing polyol compound, (d) a hydroxyalkanoic acid, and (e) an isocyanato group that dissociates at 80 to 180 ° C. A polyurethane resin obtained by reacting (A) a polyurethane prepolymer obtained by reacting a blocking agent with (B) a chain extender having reactivity with an isocyanato group of the polyurethane prepolymer is obtained in an aqueous medium. An aqueous polyurethane resin dispersion dispersed in
The (b) polyol compound includes a polycarbonate polyol having a number average molecular weight of 800 to 3,500 and / or a polyester polycarbonate polyol having a number average molecular weight of 800 to 3,500,
The polyurethane resin has a total content of urethane bonds and urea bonds of 6 to 20% by weight based on solid content, and a content of carbonate bonds of 10 to 40% by weight based on solid content, The content ratio of the isocyanate group to which the blocking agent is bonded is 0.2 to 2.0% by weight in terms of solid content and isocyanato group, and the weight average molecular weight is 20,000 to 150,000.

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)への膨潤率が高く、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。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, the tensile energy at break is high, the swelling rate into an aqueous cleaning liquid (for example, an aqueous solution containing alcohol, amine, aminoalcohol, cellosolve, etc.) is high, and it can be repainted. An aqueous polyurethane resin dispersion in which the viscosity does not increase remarkably by mixing the solvent can be obtained. 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、複数層の塗膜を設ける場合、水性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。しかし水性コーティング材の上に水性コーティング材を塗布すると、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、水への膨潤率が低い、耐水性が高い塗膜を形成す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、本発明の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が高いため、鋼板の保護皮膜として利用することができる。さらに、本発明の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 providing a multiple layer coating film, an aqueous coating material may be further apply | coated on an aqueous coating film. However, when the aqueous coating material is applied on the aqueous coating material, 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 forms a coating film having high breaking energy in tension, low swelling rate in water, and high water resistance. Moreover, since the coating film obtained using the water-based polyurethane resin dispersion of this invention has high adhesiveness to an electrodeposition coating film, it can be utilized as a protective film of a steel plate. Furthermore, the polyurethane resin film of the present invention can also 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。
[(A) polyisocyanate compound]
(A) The polyisocyanate compound is not particularly limited as long as it is a compound having two or more isocyanate groups, and is an aromatic polyisocyanate compound, a linear or branched aliphatic polyisocyanate compound, and an alicyclic polyisocyanate compound. Any of these may be used.

芳香族ポリイソシアネート化合物は、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、メタキシリレンジイソシアネート(XDI)、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が挙げられる。   Aromatic polyisocyanate compounds include 1,3-phenylene diisocyanate, 1,4-phenylene diisocyanate, 2,4-tolylene diisocyanate (TDI), 2,6-tolylene diisocyanate, metaxylylene diisocyanate (XDI), 4, 4'-diphenylenemethane diisocyanate (MDI), 2,4-diphenylmethane diisocyanate, 4,4'-diisocyanatobiphenyl, 3,3'-dimethyl-4,4'-diisocyanatobiphenyl, 3,3'- Examples include dimethyl-4,4′-diisocyanatodiphenylmethane, 1,5-naphthylene diisocyanate, m-isocyanatophenylsulfonyl isocyanate, and p-isocyanatophenylsulfonyl isocyanate.

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は、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が挙げられる。   Linear or branched aliphatic polyisocyanate compounds are ethylene diisocyanate, tetramethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate (HDI), dodecamethylene diisocyanate, 1,6,11-undecane triisocyanate, 2,2,4-trimethyl. Hexamethylene diisocyanate, lysine diisocyanate, 2,6-diisocyanatomethyl caproate, bis (2-isocyanatoethyl) fumarate, bis (2-isocyanatoethyl) carbonate, 2-isocyanatoethyl-2,6-diisocyanate And natohexanoate.

脂環式ポリイソシアネート化合物は、脂環構造を有する化合物であれば、特に限定されず、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)、1,3−イソシアネトメチルシクロヘキサン(水素添加XDI)、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が挙げられる。   The alicyclic polyisocyanate compound is not particularly limited as long as it is a compound having an alicyclic structure. Isophorone diisocyanate (IPDI), 4,4′-dicyclohexylmethane diisocyanate (hydrogenated MDI), cyclohexylene diisocyanate, methylcyclohexylene. Diisocyanate (hydrogenated TDI), 1,3-isocyanatomethylcyclohexane (hydrogenated XDI), bis (2-isocyanatoethyl) -4-dichlorohexene-1,2-dicarboxylate, 2,5-norbornane diisocyanate, 2, , 6-norbornane diisocyanate and the like.

(a)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) A polyisocyanate compound 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は、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く、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)及びイソホロンジイソシアネート(IPDI)が特に好ましい。(a)ポリイソシアネート化合物が脂環式ポリイソシアネート化合物、好ましくは脂環式ジイソシアネート化合物であると、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。また、(a)ポリイソシアネート化合物が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)及び/又はイソホロンジイソシアネート(IPDI)であると、反応性を制御することができ、得られる塗膜の弾性率が高く、水膨潤率が低い。   (A) The polyisocyanate compound is preferably an alicyclic polyisocyanate compound, more preferably an alicyclic diisocyanate compound, and particularly preferably 4,4'-dicyclohexylmethane diisocyanate (hydrogenated MDI) and isophorone diisocyanate (IPDI). (A) When the polyisocyanate compound is an alicyclic polyisocyanate compound, preferably an alicyclic diisocyanate compound, it is possible to obtain a coating film that is less susceptible to yellowing, and the resulting coating film tends to have higher hardness. There is. When the polyisocyanate compound (a) is 4,4′-dicyclohexylmethane diisocyanate (hydrogenated MDI) and / or isophorone diisocyanate (IPDI), the reactivity can be controlled, and the elastic modulus of the resulting coating film Is high and the water swelling rate is low.

〔(b)ポリオール化合物〕
(b)ポリオール化合物は、(b−1)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/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を含む、一種類以上の酸性基を含まないポリオール化合物である。すなわち、(b)ポリオール化合物は、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及び数平均分子量が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外であって酸性基を含まないその他のポリオール化合物(以下、「(b−2)その他のポリオール化合物」ともいう。)を含んでいてもよい。
[(B) Polyol compound]
(B) The polyol compound is (b-1) one or more kinds of acidic compounds including a polycarbonate polyol having a number average molecular weight of 800 to 3,500 and / or a polyester polycarbonate polyol having a number average molecular weight of 800 to 3,500. It is a polyol compound containing no group. That is, (b) the polyol compound is a polyol other than a polycarbonate polyol having a number average molecular weight of 800 to 3,500 and a polyester polycarbonate polyol having a number average molecular weight of 800 to 3,500 and containing no acidic group. (Hereinafter, also referred to as “(b-2) other polyol compound”).

〔(b−1)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/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〕
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/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(以下、「(b−1)成分」ともいう。)は、数平均分子量が800〜3,500であって酸性基を含まないポリカーボネートポリオールや、数平均分子量が800〜3,500であって酸性基を含まないポリエステルポリカーボネートポリオールであれば、特に限定されない。
[(B-1) Polycarbonate polyol having a number average molecular weight of 800 to 3,500 and / or polyester polycarbonate polyol having a number average molecular weight of 800 to 3,500]
A polycarbonate polyol having a number average molecular weight of 800 to 3,500 and / or a polyester polycarbonate polyol having a number average molecular weight of 800 to 3,500 (hereinafter also referred to as “component (b-1)”) has a number average molecular weight. Is a polycarbonate polyol having no acid group and 800 to 3,500, or a polyester polycarbonate polyol having a number average molecular weight of 800 to 3,500 and no acid group.

ポリカーボネートポリオールやポリエステルポリカーボネートポリオールの数平均分子量が800未満である場合、得られる塗膜の引張における破断エネルギーが低い等の問題がある。ポリカーボネートポリオールやポリエステルポリカーボネートポリオールの数平均分子量が3,500超である場合には、得られる水性ポリウレタン樹脂分散体が製膜性に劣る等の問題がある。(b−1)成分の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、2,000〜3,000が更に好ましい。分子量の異なる2種以上のポリカーボネートポリオール及び/又はポリエステルポリカーボネートポリオールを併用する場合には、併用されるポリカーボネートポリオール及び/又はポリエステルポリカーボネートポリオールを混合した際の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 the polycarbonate polyol or the polyester polycarbonate polyol is less than 800, there are problems such as low breaking energy in tension of the obtained coating film. When the number average molecular weight of the polycarbonate polyol or polyester polycarbonate polyol is more than 3,500, there is a problem that the resulting aqueous polyurethane resin dispersion is inferior in film-forming properties. The number average molecular weight of the component (b-1) is more preferably 1,500 to 3,200, and even more preferably 2,000 to 3,000, from the viewpoints of breaking energy and film forming property in the tension of the coating film. When two or more kinds of polycarbonate polyols and / or polyester polycarbonate polyols having different molecular weights are used in combination, the average molecular weight when the polycarbonate polyol and / or polyester polycarbonate polyol used in combination is mixed is preferably within this range.

(b)ポリオール化合物の総重量中における(b−1)成分の割合は、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、50〜100重量%であることが好ましく、70〜100重量%であることがより好ましく、85〜100重量%であることが特に好ましい。   (B) The proportion of the component (b-1) in the total weight of the polyol compound is preferably 50 to 100% by weight, and 70 to 100% by weight from the viewpoint of breaking energy in the tension of the formed coating film. It is more preferable that it is 85-100 weight%.

本明細書において、ポリカーボネートポリオールやポリエステルポリカーボネートポリオールの数平均分子量(Mn)は、水酸基価から次式により求められる。
Mn=(56,100×価数)/水酸基価
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値である。ポリカーボネートポリオールがポリカーボネートジオールである場合や、ポリエステルポリカーボネートポリオールがポリエステルポリカーボネートジオールである場合は、価数が2となる。
In this specification, the number average molecular weight (Mn) of polycarbonate polyol or polyester polycarbonate polyol is determined from the hydroxyl value according to the following formula.
Mn = (56,100 × valence) / hydroxyl value In the formula, the valence is the number of hydroxyl groups in one molecule, and the hydroxyl value is a value measured in accordance with the method B of JIS K1557. When the polycarbonate polyol is a polycarbonate diol, or when the polyester polycarbonate polyol is a polyester polycarbonate diol, the valence is 2.

(b−1)成分であるポリカーボネートポリオールは、ポリオール及び炭酸エステルのエステル交換法やホスゲン法等一般的な製造方法で製造できる。また、(b−1)成分であるポリエステルポリカーボネートポリオールは、例えば、環状エステル化合物及び/又はヒドロキシカルボン酸エステ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方法、ポリエステル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方法、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方法によって製造できる。   The polycarbonate polyol as the component (b-1) can be produced by a general production method such as a transesterification method or a phosgene method of a polyol and a carbonate ester. The polyester polycarbonate polyol as component (b-1) is, for example, a method of transesterifying a cyclic ester compound and / or a hydroxycarboxylic acid ester and a polycarbonate polyol, or a method of transesterifying a polyester polyol and a carbonate ester. The polyester polyol and the polycarbonate polyol can be produced by a transesterification reaction.

以下、(b−1)成分の原料である、ポリオール、炭酸エステル、環状エステル化合物、ヒドロキシカルボン酸エステル、ポリエステルポリオールについて説明する。   Hereinafter, the polyol, carbonic acid ester, cyclic ester compound, hydroxycarboxylic acid ester, and polyester polyol, which are raw materials for the component (b-1), will be described.

ポリオールは、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、及び、多官能ポリオール等が挙げられる。直鎖状の脂肪族ジオールは、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が挙げられる。分岐鎖状の脂肪族ジオールは、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が挙げられる。脂環式ジオールは、脂環構造を有するジオールであり、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が挙げられる。芳香族ジオールは、1,4−ベンゼンジメタノール等が挙げられる。多官能ポリオールは、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等が挙げられる。   Examples of the polyol include a linear aliphatic diol, a branched aliphatic diol, an alicyclic diol, an aromatic diol, and a polyfunctional polyol. Linear aliphatic diols include ethylene glycol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 1,7-pentanediol, 1,8 -Octanediol, 1,9-nonanediol, 1,10-decanediol, 1,12-dodecanediol and the like. The branched aliphatic diols include 1,3-butanediol, 3-methylpentane-1,5-diol, 2-ethylhexane-1,6-diol, 2-methyl-1,3-pentanediol, neo Examples include pentyl glycol and 2-methyl-1,8-octanediol. The alicyclic diol is a diol having an alicyclic structure, and is 1,3-cyclohexanediol, 1,4-cyclohexanediol, 2,2′-bis (4-hydroxycyclohexyl) propane, 1,3-cyclohexanedimethanol. 1,4-cyclohexanedimethanol and the like. Examples of the aromatic diol include 1,4-benzenedimethanol. Examples of the polyfunctional polyol include trimethylolpropane and pentaerythritol.

ポリオールは、一種類のみを用いて前記ポリカーボネートポリオールや前記ポリエステルポリカーボネートポリオールとすることもできるし、二種以上を併用して前記ポリカーボネートポリオールや前記ポリエステルポリカーボネートポリオールとすることもできる。   Only one kind of polyol can be used as the polycarbonate polyol or the polyester polycarbonate polyol, or two or more kinds can be used in combination as the polycarbonate polyol or the polyester polycarbonate polyol.

炭酸エステルは、炭酸ジメチル、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 carbonate ester 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; alkylaryl carbonates such as methyl phenyl carbonate and ethyl phenyl carbonate; It is done. These may be used individually by 1 type and may use multiple types together.

環状エステル化合物は、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脂肪族ラクトンが挙げられる。ヒドロキシカルボン酸エステルは、グリコール酸メチル、グリコール酸エチル、乳酸メチル、乳酸エチル、タルトロン酸メチル、タルトロン酸エチル、グリセリン酸メチル、グリセリン酸エチル、2−ヒドロキシ酪酸メチル、2−ヒドロキシ酪酸エチル、3−ヒドロキシ酪酸メチル、3−ヒドロキシ酪酸エチル、リンゴ酸メチル、リンゴ酸エチル、酒石酸メチル、酒石酸エチル、6−ヒドロキシカプロン酸メチル、6−ヒドロキシカプロン酸エチル等が挙げられる。環状エステル化合物及び/又はヒドロキシカルボン酸エステルは、得られる塗膜の破断エネルギーの点で、環状エステル化合物が好ましく、炭素数2〜10の脂肪族ラクトンがより好ましく、炭素数4〜6の脂肪族ラクトンがさらに好ましく、ε−カプロラクトンが特に好ましい。   Examples of the cyclic ester compound include aliphatic lactones such as α-acetolactone, β-propiolactone, γ-butyrolactone, γ-valerolactone, δ-valerolactone, and ε-caprolactone. Hydroxycarboxylic acid esters include methyl glycolate, ethyl glycolate, methyl lactate, ethyl lactate, methyl tartronate, ethyl tartronate, methyl glycerate, ethyl glycerate, methyl 2-hydroxybutyrate, ethyl 2-hydroxybutyrate, 3- Examples include methyl hydroxybutyrate, ethyl 3-hydroxybutyrate, methyl malate, ethyl malate, methyl tartrate, ethyl tartrate, methyl 6-hydroxycaproate, and ethyl 6-hydroxycaproate. The cyclic ester compound and / or hydroxycarboxylic acid ester is preferably a cyclic ester compound, more preferably an aliphatic lactone having 2 to 10 carbon atoms, and an aliphatic having 4 to 6 carbon atoms in view of the breaking energy of the resulting coating film. Lactone is more preferred, and ε-caprolactone is particularly preferred.

ポリエステルポリオールは、ポリオールとポリカルボン酸エステルとのエステル交換反応によって得られるポリエステルポリオールや、ポリカルボン酸又はその誘導体と前記ポリオールとの縮合重合によって得られるポリエステルポリオール等が挙げられる。ポリカルボン酸又はその誘導体としては、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。   Examples of the polyester polyol include a polyester polyol obtained by a transesterification reaction between a polyol and a polycarboxylic acid ester, and a polyester polyol obtained by condensation polymerization of a polycarboxylic acid or a derivative thereof and the polyol. Examples of polycarboxylic acids or derivatives thereof include oxalic acid, succinic acid, malonic acid, adipic acid, suberic acid, azelaic acid, sebacic acid, dodecanedicarboxylic acid and other saturated aliphatic polycarboxylic acids; maleic acid, fumaric acid, itaconic acid Unsaturated aliphatic polycarboxylic acids such as phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, 1,4-naphthalenedicarboxylic acid, 1,8-naphthalenedicarboxylic acid, 2,3-naphthalenedicarboxylic acid, 2,6-naphthalenedicarboxylic acid And aromatic polycarboxylic acids such as acid anhydrides and acid halogenoids thereof. These may be used individually by 1 type and may use multiple types together.

ポリエステルポリオールは、環状エステル及び/又はヒドロキシカルボン酸とポリオールとをエステル交換反応することによって得ることもできる。   The polyester polyol can also be obtained by a transesterification reaction between a cyclic ester and / or a hydroxycarboxylic acid and a polyol.

(b−1)成分は、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種以上を用いて得られることが好ましく、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を用いて得られることがより好ましく、直鎖状の脂肪族ジオールを用いて得られることがさらに好ましい。また、直鎖状の脂肪族ジオール、分岐鎖状の脂肪族ジオールは、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。脂環式ジオール、芳香族ジオール等のジオールは、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。
(b−1)成分は、市販品を用いることができる。
The component (b-1) is obtained by using one or more selected from the group consisting of a linear aliphatic diol, a branched aliphatic diol, an alicyclic diol, an aromatic diol, and a polyfunctional polyol. It is more preferable to use a linear aliphatic diol and / or a branched aliphatic diol, and it is even more preferable to use a linear aliphatic diol. In addition, the linear aliphatic diol and the branched aliphatic diol preferably have 2 to 20 carbon atoms, more preferably 3 to 12 carbon atoms, and 3 to 8 carbon atoms. More preferably. Diols such as alicyclic diols and aromatic diols preferably have 2 to 20 carbon atoms, more preferably 3 to 12 carbon atoms, and still more preferably 3 to 8 carbon atoms. .
(B-1) A commercial item can be used for a component.

〔(b−2)その他のポリオール化合物〕
(b−2)その他のポリオール化合物は、(b−1)成分以外のポリオール化合物であって、酸性基を含まないポリオール化合物であれば特に限定されない。(b−2)その他のポリオール化合物は、例えば、ポリエステルポリオール、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。(b−2)その他のポリオール化合物は、脂肪族ジオール、脂環式ジオール、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及び数平均分子量が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が好ましい。(b−2)その他のポリオール化合物は、後述する(c)酸性基含有ポリオール化合物を含まない。
[(B-2) Other polyol compounds]
(B-2) The other polyol compound is not particularly limited as long as it is a polyol compound other than the component (b-1) and does not contain an acidic group. (B-2) Other polyol compounds include, for example, polyester polyol, polyether polyol, polycarbonate polyol having a number average molecular weight other than 800 to 3,500, polyester polycarbonate polyol having a number average molecular weight other than 800 to 3,500, and fat. Aromatic diol, alicyclic diol, aromatic diol, polyfunctional polyol and the like. (B-2) The other polyol compound is preferably an aliphatic diol, an alicyclic diol, a polycarbonate polyol having a number average molecular weight other than 800 to 3,500, and a polyester polycarbonate polyol having a number average molecular weight other than 800 to 3,500. . (B-2) Other polyol compounds do not include the (c) acidic group-containing polyol compound described later.

〔(c)酸性基含有ポリオール化合物〕
(c)酸性基含有ポリオール化合物は、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。酸性基は、カルボキシ基、スルホ基等が挙げられる。酸性基含有ポリオール化合物は、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は、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。(c)酸性基含有ポリオール化合物は、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。(c)酸性基含有ポリオール化合物は、入手の容易さ及び反応性の観点から、2個のメチロール基を含む炭素数4〜12のジメチルロールアルカン酸が好ましく、2,2−ジメチロールプロピオン酸及び/又は2,2−ジメチロールブタン酸がより好ましい。
[(C) Acid group-containing polyol compound]
(C) The acidic group-containing polyol compound 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, Examples include 4-dihydroxybutanesulfonic acid, 3,6-dihydroxy-2-toluenesulfonic acid, and the like. (C) One type of acidic group-containing polyol compound may be used alone, or a plurality of types may be used in combination. (C) The acidic group-containing polyol compound is preferably a dimethylol alkanoic acid having 4 to 12 carbon atoms containing two methylol groups from the viewpoint of availability and reactivity, and 2,2-dimethylolpropionic acid and More preferred is 2,2-dimethylolbutanoic acid.

〔(d)ヒドロキシアルカン酸〕
(d)ヒドロキシアルカン酸は、1つのカルボキシル基と1つの水酸基を有する化合物であれば、特に制限されない。(d)ヒドロキシアルカン酸の炭素数は、2〜30であることが好ましく、6〜30であることがさらに好ましく、10〜26であることが特に好ましい。(d)ヒドロキシアルカン酸の炭素数が2〜30であると、水性ポリウレタン樹脂分散体の貯蔵安定性が高く、得られるポリウレタンフィルムの水膨潤率が低くなり、耐水性が高くなる傾向がある。(d)ヒドロキシアルカン酸は、グリコール酸(2−ヒドロキシ酢酸)、ヒドロキシピバル酸、3−ヒドロキシ酪酸、4−ヒドロキシ酪酸、10−ヒドロキシデカン酸、ヒドロキシピバル酸(2,2−ジメチル−3−ヒドロキシプロピオン酸)、12−ヒドロキシドデカン酸、16−ヒドロキシヘキサデカン酸、乳酸、トリクロロ乳酸、サリチル酸、ヒドロキシ安息香酸、1−ヒドロキシ−2−ナフトエ酸、3−ヒドロキシプロピオン酸、2−ヒドロキシオクタン酸、3―ヒドロキシウンデカン酸、12−ヒドロキシステアリン酸、12−ヒドロキシオレイン酸等が挙げられ、グリコール酸、4−ヒドロキシ酪酸、ヒドロキシピバル酸、12−ヒドロキシステアリン酸が好ましい。得られるポリウレタンフィルムの水膨潤率がより低くなる点から、(d)ヒドロキシアルカン酸は、12−ヒドロキシステアリン酸が特に好ましい。(d)ヒドロキシアルカン酸は、1種類を単独で使用してもよいし、複数種を併用してもよい。
[(D) Hydroxyalkanoic acid]
(D) Hydroxyalkanoic acid is not particularly limited as long as it is a compound having one carboxyl group and one hydroxyl group. (D) The number of carbon atoms of the hydroxyalkanoic acid is preferably 2-30, more preferably 6-30, and particularly preferably 10-26. (D) When the hydroxyalkanoic acid has 2 to 30 carbon atoms, the storage stability of the aqueous polyurethane resin dispersion is high, the water swelling rate of the resulting polyurethane film tends to be low, and the water resistance tends to be high. (D) Hydroxyalkanoic acid is glycolic acid (2-hydroxyacetic acid), hydroxypivalic acid, 3-hydroxybutyric acid, 4-hydroxybutyric acid, 10-hydroxydecanoic acid, hydroxypivalic acid (2,2-dimethyl-3 -Hydroxypropionic acid), 12-hydroxydodecanoic acid, 16-hydroxyhexadecanoic acid, lactic acid, trichlorolactic acid, salicylic acid, hydroxybenzoic acid, 1-hydroxy-2-naphthoic acid, 3-hydroxypropionic acid, 2-hydroxyoctanoic acid, Examples include 3-hydroxyundecanoic acid, 12-hydroxystearic acid, and 12-hydroxyoleic acid, and glycolic acid, 4-hydroxybutyric acid, hydroxypivalic acid, and 12-hydroxystearic acid are preferable. 12-hydroxystearic acid is particularly preferable as the (d) hydroxyalkanoic acid from the viewpoint that the water swelling rate of the resulting polyurethane film becomes lower. (D) Hydroxyalkanoic acid may be used individually by 1 type, and may use multiple types together.

〔(e)80〜180℃で解離するイソシアナト基のブロック化剤〕
(e)80〜180℃で解離するイソシアナト基のブロック化剤は、80〜180℃でイソシアナト基から解離する化合物であれば、特に制限されない。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基に変換可能な化合物であって、熱処理により別の基からイソシアナト基に可逆的に変換可能な化合物を意味する。
(e)80〜180℃で解離するイソシアナト基のブロック化剤は、マロン酸エステル系化合物、好ましくはマロン酸ジメチル、マロン酸ジエチル等のマロン酸ジエステル系化合物;1,2−ピラゾール、3,5−ジメチルピラゾール等のピラゾール系化合物;1,2,4−トリアゾール、メチルエチルケトオキシム等のオキシム系化合物;ジイソプロピルアミン、カプロラクタム等が挙げられる。(e)80〜180℃で解離するイソシアナト基のブロック化剤は、解離温度の観点から、オキシム系化合物、ピラゾール系化合物及びマロン酸エステル系化合物からなる群より選ばれる一種以上が好ましい。(e)80〜180℃で解離するイソシアナト基のブロック化剤は、保存安定性及び低温熱架橋性が高い観点から、ピラゾール系化合物がより好ましく、3,5−ジメチルピラゾールが特に好ましい。(e)80〜180℃で解離するイソシアナト基のブロック化剤は、1種類を単独で使用してもよいし、複数種を併用してもよい。
[(E) Blocking agent for isocyanato group dissociating at 80 to 180 ° C.]
(E) The blocking agent for the isocyanato group that dissociates at 80 to 180 ° C. is not particularly limited as long as it is a compound that dissociates from the isocyanato group at 80 to 180 ° C. Here, the “isocyanato group blocking agent” is a compound capable of reacting with an isocyanato group to convert the isocyanato group into another group, and capable of reversibly converting from another group to the isocyanato group by heat treatment. Means.
(E) A blocking agent for an isocyanato group that dissociates at 80 to 180 ° C. is a malonic acid ester compound, preferably a malonic acid diester compound such as dimethyl malonate or diethyl malonate; 1,2-pyrazole, 3,5 -Pyrazole compounds such as dimethylpyrazole; oxime compounds such as 1,2,4-triazole and methylethylketoxime; diisopropylamine, caprolactam and the like. (E) The isocyanato group blocking agent that dissociates at 80 to 180 ° C. is preferably at least one selected from the group consisting of oxime compounds, pyrazole compounds, and malonic ester compounds from the viewpoint of dissociation temperature. (E) The isocyanato group blocking agent that dissociates at 80 to 180 ° C. is more preferably a pyrazole compound, and particularly preferably 3,5-dimethylpyrazole, from the viewpoint of high storage stability and low-temperature thermal crosslinkability. (E) The blocking agent for the isocyanato group that dissociates at 80 to 180 ° C. may be used alone or in combination of two or more.

〔(A)ポリウレタンプレポリマー〕
(A)ポリウレタンプレポリマーは、(a)ポリイソシアネート化合物、(b)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/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を含む一種以上のポリオール化合物(以下、単に「ポリオール化合物」ともいう)、(c)酸性基含有ポリオール化合物、(d)ヒドロキシアルカン酸及び(e)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「ブロック化剤」ともいう)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。ポリウレタンプレポリマーの製造方法は、特に制限されず、例えば、以下のような方法が挙げられる。
[(A) Polyurethane prepolymer]
(A) The polyurethane prepolymer includes (a) a polyisocyanate compound, (b) a polycarbonate polyol having a number average molecular weight of 800 to 3,500 and / or a polyester polycarbonate polyol having a number average molecular weight of 800 to 3,500. One or more polyol compounds (hereinafter also simply referred to as “polyol compounds”), (c) acidic group-containing polyol compounds, (d) hydroxyalkanoic acids, and (e) blocking agents for isocyanato groups that dissociate at 80 to 180 ° C. Hereinafter, it is a polyurethane prepolymer obtained by simply reacting with a “blocking agent”. The production method of the polyurethane prepolymer is not particularly limited, and examples thereof include the following methods.

第1の方法は、ウレタン化触媒存在下又は不存在下で、(a)ポリイソシアネート化合物と、(b)ポリオール化合物と、(c)酸性基含有ポリオール化合物とを反応させてウレタン化反応を行い、その後(d)ヒドロキシアルカン酸を反応させて、最後にブロック化触媒存在下又は不存在下で(e)ブロック化剤を反応させてブロック化反応を行い、末端イソシアナト基の一部がブロック化された(A)ポリウレタンプレポリマーを合成する方法である。
第2の方法は、ブロック化触媒存在下又は不存在下で、(a)ポリイソシアネート化合物と、(e)ブロック化剤とを反応させてブロック化反応を行い、イソシアナト基の一部をブロック化したポリイソシアネート化合物を合成し、これにウレタン化触媒存在下又は不存在下で(b)ポリオール化合物と、(c)酸性基含有ポリオール化合物とを反応させてウレタン化反応を行って、最後に(d)ヒドロキシアルカン酸とを反応させて、(A)ポリウレタンプレポリマーを合成する方法である。
The first method performs a urethanization reaction by reacting (a) a polyisocyanate compound, (b) a polyol compound, and (c) an acidic group-containing polyol compound in the presence or absence of a urethanization catalyst. Then, (d) the hydroxyalkanoic acid is reacted, and finally (e) the blocking agent is reacted in the presence or absence of the blocking catalyst to perform the blocking reaction, and a part of the terminal isocyanate group is blocked. (A) A method for synthesizing a polyurethane prepolymer.
In the second method, a blocking reaction is performed by reacting (a) a polyisocyanate compound and (e) a blocking agent in the presence or absence of a blocking catalyst to block a part of the isocyanato group. The polyisocyanate compound was synthesized and reacted with (b) a polyol compound and (c) an acidic group-containing polyol compound in the presence or absence of a urethanization catalyst. d) A method of synthesizing (A) a polyurethane prepolymer by reacting with a hydroxyalkanoic acid.

ウレタン化触媒は、特に制限されず、錫系触媒(トリメチル錫ラウレート、ジブチル錫ジラウレート等)、鉛系触媒(オクチル酸鉛等)等の金属と有機及び無機酸の塩、及び有機金属誘導体、アミン系触媒(トリエチルアミン、N−エチルモルホリン、トリエチレンジアミン等)、ジアザビシクロウンデセン系触媒等が挙げられる。ウレタン化触媒は、反応性の観点から、ジブチル錫ジラウレートが好ましい。ブロック化触媒としては、特に制限されず、例えば、ジブチル錫ジラウレート、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。   Urethane catalyst is not particularly limited, and salts of metals and organic and inorganic acids such as tin-based catalysts (trimethyltin laurate, dibutyltin dilaurate, etc.), lead-based catalysts (lead octylate, etc.), organometallic derivatives, amines Examples thereof include system catalysts (triethylamine, N-ethylmorpholine, triethylenediamine, etc.), diazabicycloundecene catalysts, and the like. The urethanization catalyst is preferably dibutyltin dilaurate from the viewpoint of reactivity. The blocking catalyst is not particularly limited, and examples thereof include alkali catalysts such as dibutyltin dilaurate and sodium methoxide. The conditions for the urethanization 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)鎖延長剤は、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化合物であれば、特に制限されない。(B)鎖延長剤は、例えば、ヒドラジン、エチレンジアミン、1,4−テトラメチレンジアミン、2−メチル−1,5−ペンタンジアミン、1,6−ヘキサメチレンジアミン、1,4−ヘキサメチレンジアミン、3−アミノメチル−3,5,5−トリメチルシクロヘキシルアミン、1,3−ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、キシリレンジアミン、ピペラジン、2,5−ジメチルピペラジン、アジポジヒドラジド等のジアミン化合物;ジエチレントリアミン、ビス(2−アミノプロピル)アミン、ビス(3−アミノプロピル)アミン等のトリアミン化合物;トリエチレンテトラミン、トリプロピレンテトラミン、N−(ベンジル)トリエチレンテトラミン、N,N’’’−(ジベンジル)トリエチレンテトラミン、N−(ベンジル)−N’’’−(2−エチルヘキシル)トリエチレンテトラミン等のテトラミン化合物;テトラエチレンペンタミン、テトラプロピレンペンタミン等のペンタミン化合物;ペンタエチレンヘキサミン、ペンタプロピレンヘキサミン等のヘキサミン化合物;ポリエチレンイミン、ポリプロピレンイミン等のポリアミン化合物;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;水等が挙げられる。(B)鎖延長剤は、1種類を単独で使用してもよいし、複数種を併用してもよい。
[(B) Chain extender]
(B) A chain extension agent will not be restrict | limited especially if it is a compound which has the reactivity with the isocyanato group of a polyurethane prepolymer. (B) The chain extender is, for example, hydrazine, ethylenediamine, 1,4-tetramethylenediamine, 2-methyl-1,5-pentanediamine, 1,6-hexamethylenediamine, 1,4-hexamethylenediamine, 3 -Diamine compounds such as aminomethyl-3,5,5-trimethylcyclohexylamine, 1,3-bis (aminomethyl) cyclohexane, xylylenediamine, piperazine, 2,5-dimethylpiperazine, adipodihydrazide; diethylenetriamine, bis ( Triamine compounds such as 2-aminopropyl) amine and bis (3-aminopropyl) amine; triethylenetetramine, tripropylenetetramine, N- (benzyl) triethylenetetramine, N, N ′ ″-(dibenzyl) triethylenetetramine , N- (benzyl) -N ′ ″- 2-ethylhexyl) tetramine compounds such as triethylenetetramine; pentamine compounds such as tetraethylenepentamine and tetrapropylenepentamine; hexamine compounds such as pentaethylenehexamine and pentapropylenehexamine; polyamine compounds such as polyethyleneimine and polypropyleneimine; Polyol compounds such as 4-butanediol and 1,6-hexanediol; water and the like. (B) A chain extension agent may be used individually by 1 type, and may use multiple types together.

(B)鎖延長剤は、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含むことが好ましい。(B)鎖延長剤が、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含むと、得られた塗膜の破断エネルギーがより高くなり、水膨潤率がより低くなる傾向がある。(B)鎖延長剤は、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とジアミン化合物との組合せであることがより好ましい。(B)鎖延長剤中の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の割合は、10〜100モル%であることが好ましく、30〜100モル%であることがより好ましく、30〜80モル%であることが特に好ましい。   (B) The chain extender preferably contains a polyamine compound having a total of three or more amino groups and / or imino groups in one molecule. When the (B) chain extender contains a polyamine compound having a total of three or more amino groups and / or imino groups in one molecule, the resulting coating film has a higher breaking energy and a higher water swelling ratio. Tend to be lower. (B) The chain extender is more preferably a combination of a polyamine compound having a total of three or more amino groups and / or imino groups in one molecule and a diamine compound. (B) The ratio of the polyamine compound having three or more amino groups and / or imino groups in total in one molecule in the chain extender is preferably 10 to 100 mol%, and more preferably 30 to 100 mol%. Is more preferable, and it is especially preferable that it is 30-80 mol%.

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は、ポリウレタンプレポリマーとの反応性の観点から、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、ビス(2−アミノプロピル)アミン、ビス(3−アミノプロピル)アミン、トリプロピレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、テトラプロピレンペンタミン、ペンタエチレンヘキサミン、ペンタプロピレンヘキサミン等の、1分子中に2つのアミノ基と1つ以上のイミノ基を有するポリアミン化合物又はその混合物が好ましく、ジエチレントリアミン、ビス(2−アミノプロピル)アミン、ビス(3−アミノプロピル)アミン等のトリアミン化合物がより好ましく、ジエチレントリアミンがさらに好ましい。   From the viewpoint of reactivity with the polyurethane prepolymer, a polyamine compound having a total of three or more amino groups and / or imino groups in one molecule is diethylenetriamine, triethylenetetramine, bis (2-aminopropyl) amine, bis ( 3-aminopropyl) amine, tripropylenetetramine, tetraethylenepentamine, tetrapropylenepentamine, pentaethylenehexamine, pentapropylenehexamine, etc., polyamine compounds having two amino groups and one or more imino groups in one molecule Or a mixture thereof is preferable, a triamine compound such as diethylenetriamine, bis (2-aminopropyl) amine, or bis (3-aminopropyl) amine is more preferable, and diethylenetriamine is more preferable.

(B)鎖延長剤は、ジアミン化合物と1分子中に2つのアミノ基と1つ以上のイミノ基を有するポリアミン化合物との組合せがさらに好ましい。(B)鎖延長剤は、ジアミン化合物と1分子中に2つのアミノ基と1つ以上のイミノ基を有するポリアミン化合物との組合せである場合、得られるポリウレタン樹脂の水膨潤率を低く保ちながら、水性洗浄液の膨潤率を高くできる。この場合、ジアミン化合物と2つのアミノ基と1つ以上のイミノ基を有するポリアミン化合物とのモル比(ジアミン化合物/2つのアミノ基と1つ以上のイミノ基を有するポリアミン化合物)は、1/4〜4/1であることが好ましく、1/3〜3/1であることがより好ましく、1/2〜2/1であることが特に好ましい。ジアミン化合物と2つのアミノ基と1つ以上のイミノ基を有するポリアミン化合物とのモル比が1/4〜4/1であると、得られる塗膜の破断エネルギーがより高くなる傾向にある。   (B) The chain extender is more preferably a combination of a diamine compound and a polyamine compound having two amino groups and one or more imino groups in one molecule. (B) When the chain extender is a combination of a diamine compound and a polyamine compound having two amino groups and one or more imino groups in one molecule, the water swelling rate of the resulting polyurethane resin is kept low, The swelling rate of the aqueous cleaning liquid can be increased. In this case, the molar ratio of the diamine compound to the polyamine compound having two amino groups and one or more imino groups (diamine compound / polyamine compound having two amino groups and one or more imino groups) is 1/4. Is preferably 4/1, more preferably 1/3 to 3/1, and particularly preferably 1/2 to 2/1. When the molar ratio of the diamine compound to the polyamine compound having two amino groups and one or more imino groups is 1/4 to 4/1, the breaking energy of the resulting coating film tends to be higher.

(B)鎖延長剤が、ジアミン化合物と1分子中に2つのアミノ基と1つ以上のイミノ基を有するポリアミン化合物との組合せであると、ポリウレタン樹脂の重量平均分子量を20,000〜150,000とし、ポリウレタン樹脂中のブロック化イソシアナト基の含有量を0.2〜2.0重量%、ポリウレタン樹脂の末端部の酸価を3〜30mgKOH/gに調整しやすくなる。この場合、ジアミン化合物とのモル比(ジアミン化合物/2つのアミノ基と1つ以上のイミノ基を有するポリアミン化合物)は、1/4〜4/1であることが好ましく、1/3〜3/1であることがより好ましく、1/2〜2/1であることが特に好ましい。   (B) When the chain extender is a combination of a diamine compound and a polyamine compound having two amino groups and one or more imino groups in one molecule, the weight average molecular weight of the polyurethane resin is 20,000 to 150, 000, the content of blocked isocyanate groups in the polyurethane resin is 0.2 to 2.0% by weight, and the acid value at the end of the polyurethane resin is easily adjusted to 3 to 30 mgKOH / g. In this case, the molar ratio with the diamine compound (diamine compound / polyamine compound having two amino groups and one or more imino groups) is preferably 1/4 to 4/1, and 1/3 to 3 / 1 is more preferable, and 1/2 to 2/1 is particularly preferable.

(B)鎖延長剤の量は、(A)ポリ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。(B)鎖延長剤の量がブロック化されていないイソシアナト基の当量以下、好ましくは0.99当量以下であると、鎖延長されたポリウレタン樹脂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。   The amount of the (B) chain extender is preferably equal to or less than the equivalent of the unblocked isocyanato group that becomes the chain extension origin in the (A) polyurethane prepolymer, and more preferably the amount of the unblocked isocyanato group. 0.7 to 0.99 equivalents. (B) When the amount of the chain extender is equal to or less than the equivalent of the unblocked isocyanato group, preferably 0.99 equivalent or less, the molecular weight of the chain-extended polyurethane resin tends to be suppressed. The strength of the coating film obtained by applying the obtained aqueous polyurethane resin dispersion tends to be further improved.

〔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は、特に制限されず、以下の方法が挙げられる。制限されない水性ポリウレタン樹脂分散体の製造方法は、(a)ポリイソシアネート化合物、(b)ポリオール化合物、(c)酸性基含有ポリオール化合物、(d)ヒドロキシアルカン酸、(e)ブロック化剤を反応させてポリウレタンプレポリマーを得る工程、ポリウレタンプレポリマー中の酸性基を中和する工程、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、及びポリウレタンプレポリマーに(B)鎖延長剤を反応させて水性ポリウレタン樹脂分散体を得る工程を含む。
[Method for producing aqueous polyurethane resin dispersion]
The manufacturing method in particular of an aqueous polyurethane resin dispersion is not restrict | limited, The following method is mentioned. An unrestricted method for producing an aqueous polyurethane resin dispersion comprises reacting (a) a polyisocyanate compound, (b) a polyol compound, (c) an acidic group-containing polyol compound, (d) a hydroxyalkanoic acid, and (e) a blocking agent. To obtain a polyurethane prepolymer, to neutralize acidic groups in the polyurethane prepolymer, to disperse the polyurethane prepolymer in an aqueous medium, and to react the polyurethane prepolymer with the (B) chain extender to form an aqueous polyurethane. A step of obtaining a resin dispersion.

水性ポリウレタン樹脂分散体の製造方法において、ポリウレタンプレポリマーを得る工程は、ポリウレタンプレポリマーの製造方法において前記したとおりである。水性ポリウレタン樹脂分散体の製造方法において、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。水性ポリウレタン樹脂分散体の製造方法において、ポリウレタンプレポリマーに(B)鎖延長剤を反応させる工程は、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の後でもよく、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と一緒に行ってもよい。水性ポリウレタン樹脂分散体の製造方法における各工程は、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。   In the method for producing an aqueous polyurethane resin dispersion, the step of obtaining a polyurethane prepolymer is as described above in the method for producing a polyurethane prepolymer. In the method for producing an aqueous polyurethane resin dispersion, the step of neutralizing acidic groups and the step of dispersing the polyurethane prepolymer in an aqueous medium may be performed separately or together. In the method for producing an aqueous polyurethane resin dispersion, the step of reacting the polyurethane prepolymer with the (B) chain extender may be after the step of dispersing the polyurethane prepolymer in the aqueous medium, and the polyurethane prepolymer in the aqueous medium. You may carry out with the process to disperse | distribute. Each step in the method for producing an aqueous polyurethane resin dispersion 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6〜20重量%であり、7〜15重量%であることが好ましく、7.5〜13.5重量%であることがより好ましく、8〜13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(−NHCOO−)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(−NHCONH−)の含有割合を意味する。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6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等の問題がある。また、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20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。   In the aqueous polyurethane resin dispersion, the total content of urethane bonds and urea bonds in the aqueous polyurethane resin dispersion is 6 to 20% by weight and 7 to 15% by weight based on the solid content. Is preferably 7.5 to 13.5% by weight, more preferably 8 to 13% by weight. Here, the content ratio of the urethane bond means the content ratio of the urethane bond unit (-NHCOO-) in the solid content of the polyurethane resin, and the content ratio of the urea bond means the urea bond unit (in the solid content of the polyurethane resin ( -NHCONH-) means the content ratio. If the total content of urethane bonds and urea bonds is less than 6% by weight, the coating film cannot be sufficiently formed, and the coating film surface becomes sticky after drying. In addition, when the total content of urethane bonds and urea bonds exceeds 20% 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 may be reduced. Since it is inferior, removal becomes difficult and repainting may not be possible.

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6〜20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4〜15重量%であることが好ましく、5〜12重量%であることがより好ましく、6〜10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6〜20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1〜6重量%であることが好ましく、1.5〜5重量%であることがより好ましく、2〜4.5重量%であることが特に好ましい。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できる。また、塗膜の赤外線吸収スペクトルからも算出できる。   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 6 to 20% by weight based on the solid content. The content of urethane bonds in the aqueous polyurethane resin dispersion is preferably 4 to 15% by weight, more preferably 5 to 12% by weight, and 6 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 6 to 20% by weight based on the solid content. The urea bond content in the aqueous polyurethane resin dispersion is preferably 1 to 6% by weight, more preferably 1.5 to 5% by weight, and 2 to 4.5% by weight based on the solid content. It is particularly preferred that 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において、ブロック化剤が結合したイソシアナト基(ブロック化されたイソシアナト基ともいう)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%である必要があり、0.3〜1.5重量%であることがより好ましく、0.3〜1.2重量%であることが更に好ましく、0.4〜1.2重量%であることが特に好ましい。ここで、ブロック化剤が結合した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剤が結合した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剤が結合した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。ブロック化剤が結合した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いという問題がある。また、ブロック化剤が結合した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という問題がある。   In the aqueous polyurethane resin dispersion, the content ratio of the isocyanate group to which the blocking agent is bonded (also referred to as blocked isocyanate group) needs to be 0.2 to 2.0% by weight in terms of solid content and in terms of isocyanate group. More preferably 0.3 to 1.5% by weight, still more preferably 0.3 to 1.2% by weight, particularly preferably 0.4 to 1.2% by weight. . Here, the content ratio of the isocyanate group to which the blocking agent is bonded is calculated by calculating the content ratio of the isocyanate group to which the blocking agent is bonded in the solid content of the polyurethane resin as the content ratio of the isocyanate group (-NCO). means. The content ratio of the isosinato group to which the blocking agent is bonded in the aqueous polyurethane resin dispersion can be calculated from the amount of each component charged when preparing the aqueous polyurethane resin dispersion. When the content ratio of the isocyanate group to which the blocking agent is bonded is less than 0.2% by weight, there is a problem that the adhesion of the obtained coating film to the surface of the electrodeposition coated plate is poor. Moreover, when the content ratio of the isocyanate group to which the blocking agent is bonded exceeds 2.0% by weight, there is a problem that the elongation at break of the obtained coating film is small and only a coating film that is vulnerable to impact can be obtained.

水性ポリウレタン樹脂分散体は、前記水性ポリウレタン樹脂分散体中のカーボネート結合の含有割合が、固形分基準で10〜40重量%であり、15〜40重量%であることがより好ましく、18〜35重量%であることがさらに好ましく、20〜30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(−OCOO−)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できる。また、塗膜の赤外線吸収スペクトルから算出できる。カーボネート結合の含有割合が10重量%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という問題がある。また、カーボネート結合の含有割合が40重量%を超えると、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等の問題がある。   In the aqueous polyurethane resin dispersion, the content of carbonate bonds in the aqueous polyurethane resin dispersion is 10 to 40% by weight, more preferably 15 to 40% by weight, more preferably 18 to 35% by weight based on the solid content. % Is more preferable, and 20 to 30% by weight is particularly preferable. Here, the content ratio of the carbonate bond means the content ratio of the carbonate bond unit (—OCOO—) 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. Moreover, it can calculate from the infrared absorption spectrum of a coating film. When the content of carbonate bonds is less than 10% by weight, there is a problem that the elongation at break of the resulting coating film is small and only a coating film that is vulnerable to impact can be obtained. On the other hand, if the carbonate bond content exceeds 40% by weight, the coating film cannot be formed sufficiently, and the coating film surface becomes sticky after drying.

(b−1)成分に数平均分子量が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を使用した場合、又は(b−2)成分にポリエステルポリオール等のエステル結合を有するポリオール化合物を使用した場合、得られる水性ポリウレタン樹脂分散体はエステル結合を含有することになる。エステル結合の導入によって、破断点伸度が高くなる傾向があるが、多く導入し過ぎると、水膨潤率が高くなる。水性ポリウレタン樹脂分散体にエステル結合を含有する場合、エステル結合の含有割合は、固形分基準で3〜16重量%が好ましく、4〜14重量%がより好ましく、4〜12重量%が特に好ましい。   When a polyester polycarbonate polyol having a number average molecular weight of 800 to 3,500 is used as the component (b-1), or when a polyol compound having an ester bond such as a polyester polyol is used as the component (b-2) The resulting aqueous polyurethane resin dispersion will contain ester bonds. By introducing an ester bond, the elongation at break tends to increase, but when too much is introduced, the water swelling rate increases. When the aqueous polyurethane resin dispersion contains an ester bond, the content of the ester bond is preferably 3 to 16% by weight, more preferably 4 to 14% by weight, and particularly preferably 4 to 12% by weight based on the solid content.

ポリウレタン樹脂の重量平均分子量は、20,000〜150,000であり、25,000〜120,000であることが好ましく、30,000〜110,000であることがより好ましく、35,000〜100,000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未満である場合、得られる塗膜の破断エネルギーが低くなり、衝撃に強い塗膜が得られない。ポリウレタン樹脂の重量平均分子量が150,000を超える場合は、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困難になり、塗り直しを施すことが困難になる。ポリウレタン樹脂の重量平均分子量が35,000〜100,000である場合、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、水への膨潤率が低いため、耐水性に優れる傾向がある。本明細書において、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 20,000 to 150,000, preferably 25,000 to 120,000, more preferably 30,000 to 110,000, and 35,000 to 100. Is particularly preferred. When the weight average molecular weight of the polyurethane resin is less than 20,000, the breaking energy of the obtained coating film becomes low, and a coating film resistant to impact cannot be obtained. When the weight average molecular weight of the polyurethane resin is more than 150,000, it is difficult to remove the resulting aqueous polyurethane resin dispersion when applied to a substrate due to poor redispersibility of the paint or coating film in an aqueous solvent. It becomes difficult to repaint. When the weight average molecular weight of the polyurethane resin is from 35,000 to 100,000, the swelling rate to the aqueous cleaning liquid tends to be high and tends to be more excellent in cleaning properties, and the swelling rate to water is low, so the water resistance tends to be excellent. There is. In this specification, the weight average molecular weight is measured by gel permeation chromatography (GPC), and is a conversion value obtained from a standard curve of standard polystyrene prepared in advance.

ポリウレタン樹脂の酸価は、特に限定されないが、10〜40mgKOH/gであることが好ましく、13〜35mgKOH/gであることがより好ましく、14〜30mgKOH/gであることが特に好ましい。ポリウレタン樹脂の酸価が10〜40mgKOH/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る。
また、ポリウレタン樹脂の分子末端由来の酸価は、特に制限されないが、3〜30mgKOH/gであることが好ましく、4〜25mgKOH/gであることがより好ましく、5〜20mgKOH/gであることが特に好ましい。ポリウレタン樹脂の分子末端由来の酸価が3〜30mgKOH/gの範囲であると、非水溶性有機溶剤を混合した際に粘度の増加が著しくない傾向がある。
よって、ポリウレタン樹脂の酸価が10〜40mgKOH/gであり、ポリウレタン樹脂の分子末端由来の酸価が3〜30mgKOH/gであることが好ましい。特に、ポリウレタン樹脂の酸価が、14〜30mgKOH/gの範囲であり、かつ、ポリウレタン樹脂の分子末端由来の酸価が5〜20mgKOH/gの範囲であると、塗膜の破断エネルギーを高くすることができる。
ポリウレタン樹脂の酸価は、(c)酸性基含有ポリオール由来の酸価と(d)ヒドロキシアルカン酸由来の酸価の合計である。また、ポリウレタン樹脂の分子末端由来の酸価は、(d)ヒドロキシアルカン酸由来の酸価である。
ポリウレタン樹脂の酸価は、JIS K 1557の指示薬滴定法に準拠して測定した値である。ポリウレタン樹脂の分子末端由来の酸価は、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、ヒドロキシアルカン酸のモル濃度(モル/g)を固形分基準で算出し、これを中和に要する水酸化カリウムの重量分率(mgKOH/g)に換算した値である。
Although the acid value of a polyurethane resin is not specifically limited, It is preferable that it is 10-40 mgKOH / g, It is more preferable that it is 13-35 mgKOH / g, It is especially preferable that it is 14-30 mgKOH / g. There exists a tendency for the dispersibility in an aqueous medium to improve that the acid value of a polyurethane resin is the range of 10-40 mgKOH / g.
The acid value derived from the molecular terminal of the polyurethane resin is not particularly limited, but is preferably 3 to 30 mgKOH / g, more preferably 4 to 25 mgKOH / g, and 5 to 20 mgKOH / g. Particularly preferred. When the acid value derived from the molecular terminal of the polyurethane resin is in the range of 3 to 30 mgKOH / g, there is a tendency that the viscosity does not increase remarkably when the water-insoluble organic solvent is mixed.
Therefore, the acid value of the polyurethane resin is preferably 10 to 40 mgKOH / g, and the acid value derived from the molecular terminal of the polyurethane resin is preferably 3 to 30 mgKOH / g. In particular, when the acid value of the polyurethane resin is in the range of 14 to 30 mgKOH / g and the acid value derived from the molecular terminal of the polyurethane resin is in the range of 5 to 20 mgKOH / g, the breaking energy of the coating film is increased. be able to.
The acid value of the polyurethane resin is the sum of (c) the acid value derived from the acidic group-containing polyol and (d) the acid value derived from the hydroxyalkanoic acid. Moreover, the acid value derived from the molecular terminal of the polyurethane resin is the acid value derived from (d) hydroxyalkanoic acid.
The acid value of the polyurethane resin is a value measured according to the indicator titration method of JIS K1557. The acid value derived from the molecular terminal of the polyurethane resin is calculated by calculating the molar concentration (mol / g) of hydroxyalkanoic acid on the basis of the solid content from the charged amount of each component when preparing the aqueous polyurethane resin dispersion. It is the value converted into the weight fraction (mgKOH / g) of potassium hydroxide required for the sum.

ポリウレタン樹脂の分子末端部において、カルボキシ基と、ブロック化剤が結合したイソシアナト基とのモル比(以下、「末端カルボキシ基/ブロック化NCO基」ともいう。)は、10/90〜70/30が好ましく、20/80〜60/40がより好ましく、30/70〜60/40がさらに好ましく、30/70〜49/51が特に好ましい。末端カルボキシ基/ブロック化NCO基において、ブロック化NCO基のモル数よりも末端カルボキシ基のモル数を小さくすることによって、より高いエネルギーを与えなければ破断しない(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とすることができる。
一方、末端カルボキシ基/ブロック化NCO基において、ブロック化NCO基のモル数よりも末端カルボキシ基のモル数を大きくすると、塗膜を柔軟(低弾性率)にでき、塗膜の破断点伸度を高くすることができる。柔軟で高い伸度を有する塗膜を得るには、末端カルボキシ基/ブロック化NCO基は、51/49〜75/25が好ましく、55/45〜70/30がより好ましい。
In the molecular terminal portion of the polyurethane resin, the molar ratio between the carboxy group and the isocyanate group to which the blocking agent is bonded (hereinafter also referred to as “terminal carboxy group / blocked NCO group”) is 10/90 to 70/30. Is preferable, 20/80 to 60/40 is more preferable, 30/70 to 60/40 is further preferable, and 30/70 to 49/51 is particularly preferable. In the terminal carboxy group / blocked NCO group, by reducing the number of moles of the terminal carboxy group relative to the number of moles of the blocked NCO group, a coating film that does not break (provided high breaking energy) unless higher energy is applied. An aqueous polyurethane resin dispersion can be obtained.
On the other hand, in the terminal carboxy group / blocked NCO group, if the number of moles of the terminal carboxy group is larger than the number of moles of the blocked NCO group, the coating film can be made flexible (low elastic modulus), and the elongation at break of the coating film Can be high. In order to obtain a coating film that is flexible and has high elongation, the terminal carboxy group / blocked NCO group is preferably 51/49 to 75/25, more preferably 55/45 to 70/30.

水性ポリウレタン樹脂分散体中の脂環構造の含有割合は、特に制限されないが、固形分基準で6〜30重量%であることが好ましく、7〜25重量%であることがより好ましく、7〜22重量%であることが更に好ましく、8〜20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6重量%以上であると、塗膜の引張強度が高くなり、破断エネルギーが高くなる。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%以下であると、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高いために除去が容易になり、塗り直しを施すことがより容易になる。固形分基準の脂環構造の含有割合とは、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 content of the alicyclic structure in the aqueous polyurethane resin dispersion is not particularly limited, but is preferably 6 to 30% by weight, more preferably 7 to 25% by weight, and 7 to 22 based on the solid content. It is more preferable that it is weight%, and it is especially preferable that it is 8-20 weight%. When the content of the alicyclic structure in the aqueous polyurethane resin dispersion is 6% by weight or more, the tensile strength of the coating film is increased and the breaking energy is increased. In addition, when the content of the alicyclic structure in the aqueous polyurethane resin dispersion is 30% by weight or less, when the obtained aqueous polyurethane resin dispersion is applied to a substrate, the paint or coating film is reconstituted in an aqueous solvent. Since the dispersibility is high, removal is easy and repainting is easier. For example, when the alicyclic structure is a cyclohexane ring, the content ratio of the alicyclic structure based on the solid content is a portion obtained by removing two hydrogen atoms from cyclohexane (the cyclohexane residue) in the solid content in the aqueous polyurethane resin dispersion. It shows how many groups are present.

〔中和剤〕
水性ポリウレタン樹脂分散体は、任意成分として、中和剤を含有することが好ましい。中和剤は、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。ここで、中和剤を含有す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。中和剤は、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、N,N−ジメチルエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン等の有機アミン類;水酸化カリウム、水酸化ナトリウム等の無機アルカリ塩;アンモニア等が挙げられる。中和剤は、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
〔Neutralizer〕
The aqueous polyurethane resin dispersion preferably contains a neutralizing agent as an optional component. The neutralizing agent is used to neutralize at least some of the acidic groups of the polyurethane prepolymer and disperse the polyurethane prepolymer in the aqueous medium. Here, the aqueous polyurethane resin dispersion containing a neutralizing agent is preferably obtained by reacting a polyurethane prepolymer dispersed in an aqueous medium with a chain extender. Neutralizing agents are trimethylamine, triethylamine, tri-n-propylamine, tributylamine, triethanolamine, aminomethylpropanol, aminomethylpropanediol, aminoethylpropanediol, trihydroxymethylaminomethane, monoethanolamine, N, N -Organic amines such as dimethylethanolamine and triisopropanolamine; inorganic alkali salts such as potassium hydroxide and sodium hydroxide; ammonia and the like. A neutralizer may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.

中和剤は、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。中和剤の量は、水性ポリウレタン樹脂分散体が有する酸性基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。   From the viewpoint of workability, the neutralizing agent is preferably an organic amine, and more preferably triethylamine. The amount of the neutralizing agent is, for example, 0.4 to 1.2 equivalents, and preferably 0.6 to 1.0 equivalents per equivalent of acidic group in the aqueous polyurethane resin dispersion.

〔任意成分〕
水性ポリウレタン樹脂分散体は、更なる任意成分として、アミノアルコール、モノアルコール及びモノアミンを含むことができる。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アミノアルコールとを反応させることにより、分子末端に水酸基を含むポリウレタンプレポリマーが得られる。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鎖延長化することができる。このように架橋度を調整して塗膜の弾性率を制御する際には、アミノアルコールを使用することが有効である。アミノアルコールとしては、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、水分散性の観点でエタノールアミンが好ましい。アミノアルコールの量は、水性ポリウレタン樹脂分散体の固形分を基準として2重量%未満であることが好ましく、1重量%未満であることがより好ましい。
[Optional ingredients]
The aqueous polyurethane resin dispersion may contain amino alcohol, monoalcohol and monoamine as further optional components. For example, a polyurethane prepolymer containing a hydroxyl group at the molecular end can be obtained by reacting the polyurethane prepolymer with amino alcohol in a state where the polyurethane prepolymer is dispersed in water. As a result, the chain can be extended by a reaction with the isocyanate group that is generated by deblocking when the coating film is dried by heating. Thus, when adjusting the degree of crosslinking and controlling the elastic modulus of the coating film, it is effective to use amino alcohol. Examples of amino alcohols include ethanolamine, butanolamine, hexanolamine and the like, and ethanolamine is preferred from the viewpoint of water dispersibility. The amount of amino alcohol is preferably less than 2% by weight, more preferably less than 1% by weight, based on the solid content of the aqueous polyurethane resin dispersion.

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モノアルコール又はモノアミンとを反応させることにより、分子末端が非反応性であるポリウレタンプレポリマーが得られる。これにより、架橋度を調整でき、塗膜の弾性率を制御することが可能になる。モノアルコールは、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、製造の容易性の観点でn−ブタノールが好ましい。モノアミンは、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。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2重量%未満であることが好ましく、1重量%未満であることがより好ましい。   For example, (A) a polyurethane prepolymer having a molecular terminal nonreactive can be obtained by reacting a polyurethane prepolymer with a monoalcohol or monoamine in a state where the polyurethane prepolymer is dispersed in water. Thereby, a crosslinking degree can be adjusted and it becomes possible to control the elasticity modulus of a coating film. Examples of the monoalcohol include ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, hexanol, octanol and the like, and n-butanol is preferable from the viewpoint of ease of production. Examples of the monoamine include ethylamine, n-propylamine, isopropylamine, n-butylamine, n-hexylamine and the like. The amount of monoalcohol and monoamine added is preferably less than 2% by weight, more preferably less than 1% by weight, based on the solid content of the aqueous polyurethane resin.

反応性の観点で、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使用することが好ましい。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使用することが好ましい。(A)ポリウレタンプレポリマーの製造の際にモノアルコールを添加する場合は、反応率を向上させる点から60℃以上に加温した状態で反応させることが好ましい。前記モノアミンを添加する場合は、副反応を抑制する点から60℃以下の状態で反応させることが好ましい。   From the viewpoint of reactivity, the monoalcohol is preferably used in the production of the (A) polyurethane prepolymer. The monoamine is preferably used after (A) the polyurethane prepolymer is dispersed in an aqueous medium, and is preferably used before (B) the chain extender is added. (A) In the case of adding a monoalcohol during the production of the polyurethane prepolymer, it is preferable to carry out the reaction in a state heated to 60 ° C. or higher from the viewpoint of improving the reaction rate. When adding the said monoamine, it is preferable to make it react in the state of 60 degrees C or less from the point which suppresses 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等が挙げられる。前記水は、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、イオン交換水が好ましい。
[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 the water include clean water, ion-exchanged water, distilled water, and ultrapure water. However, considering the availability of the polyurethane resin particles due to the influence of salt, ion-exchanged water is considered. Is preferred.

親水性有機溶媒は、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。水系媒体中の前記親水性有機溶媒の量は、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。   The hydrophilic organic solvent is a lower monohydric alcohol such as methanol, ethanol or propanol; a polyhydric alcohol such as ethylene glycol or glycerin; N-methylmorpholine, dimethyl sulfoxide, dimethylformamide, N-methylpyrrolidone or N-ethylpyrrolidone. And aprotic hydrophilic organic solvents such as 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〕
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。電着塗膜は、アニオン型とカチオン型の2通りが挙げられる。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、本発明の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、農業機械等の産業機械、自動車、自転車等の車両、プレハブ鉄骨、防火ドア、サッシ等の建材、配電盤、エレベーター、電子レンジ等の電気機器等に利用されている。
[Coating film obtained by applying aqueous polyurethane resin dispersion]
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. Since the secondary hydroxyl group produced by ring opening of the epoxy group remains in the cationic type and the carboxyl group is introduced in the anionic type, the blocking agent is used in the heat drying step of the aqueous polyurethane resin dispersion of the present invention. Is considered to cause a cross-linking reaction with a free isocyanato group formed by dissociation. Such electrodeposition coatings are used in industrial machinery such as heavy machinery and agricultural machinery, vehicles such as automobiles and bicycles, prefabricated steel frames, fire doors, building materials such as 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、例えば前記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し、水性ポリウレタン樹脂分散体を塗布して乾燥させ、他の塗料等を塗布して乾燥させた後に一度に焼き付けを行うこともできる。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。前記焼き付け工程及び前記乾燥工程には、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 the electrodeposition coating film is formed using an application device or the like and baked at a temperature of 80 to 250 ° C. A drying step can be provided before the baking step, or baking can be performed at a time after the aqueous polyurethane resin dispersion is applied and dried, and another coating material is applied and dried. 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 step and the drying step.

〔コーティング材料組成物〕
コーティング材料組成物は、水性ポリウレタン樹脂分散体及び場合により添加剤を含む。コーティング材料組成物が添加剤を含まない場合、コーティング材料組成物は水性ポリウレタン樹脂分散体のみからなる。添加剤は、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]
The coating material composition includes an aqueous polyurethane resin dispersion and optionally an additive. When the coating material composition does not contain an additive, the coating material composition consists only of an aqueous polyurethane resin dispersion. Additives include plasticizers, antifoaming agents, leveling agents, fungicides, rust inhibitors, matting agents, flame retardants, tackifiers, thixotropic agents, lubricants, antistatic agents, thickeners, thickeners , 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及び場合により添加剤を含む。水性ポリウレタン樹脂分散体を含む組成物が添加剤を含まない場合、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のみからなる。水性ポリウレタン樹脂分散体を含む組成物における添加剤は、コーティング組成物において前記したとおりである。
[Polyurethane resin film]
A polyurethane resin film (hereinafter also referred to as “polyurethane film”) is produced by heating and drying a composition containing an aqueous polyurethane resin dispersion. The composition comprising the aqueous polyurethane resin dispersion comprises an aqueous polyurethane resin dispersion and optionally an additive. When the composition containing the aqueous polyurethane resin dispersion does not contain an additive, the composition containing the aqueous polyurethane resin dispersion consists only of the aqueous polyurethane resin dispersion. The additive in the composition containing the aqueous polyurethane resin dispersion is as described above in the coating composition.

ポリウレタン樹脂フィルムの製造方法は、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含む組成物を塗布する工程、水性ポリウレタン樹脂分散体を含む組成物を乾燥させてポリウレタン樹脂フィルムを形成する工程、離型性基材とポリウレタン樹脂フィルムとを剥離する工程を含む方法が挙げられる。   The method for producing the polyurethane resin film is not particularly limited. For example, a step of applying a composition containing an aqueous polyurethane resin dispersion on a releasable substrate, and drying the composition containing the aqueous polyurethane resin dispersion. Examples thereof include a method including a step of forming a polyurethane resin film and a step of peeling the releasable substrate and the polyurethane resin film.

剥離性基材は、特に制限されず、例えば、ガラス基材;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基材;金属基材;等が挙げられる。剥離性基材は、各基材の表面を剥離剤処理して得られる。水性ポリウレタン樹脂分散体を含む組成物を塗布するための塗布装置は、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。ポリウレタン樹脂フィルムの厚さは、特に制限されないが、0.01mm〜0.5mmが好ましい。   The peelable substrate is not particularly limited, and examples thereof include a glass substrate; a plastic substrate such as polyethylene terephthalate or polytetrafluoroethylene; a metal substrate; The peelable substrate is obtained by treating the surface of each substrate with a release agent. The coating device for applying the composition containing the aqueous polyurethane resin dispersion is not particularly limited, and examples thereof include a bar coater, a roll coater, a gravure roll coater, and an air spray. 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割合(ウレタン結合含量)、ウレア結合の固形分基準の含有割合(ウレア結合含量)には、水性ポリウレタン樹脂分散体の各原料の仕込み割合からウレタン結合及びウレア結合のモル濃度(モル/g)を算出し、重量分率に換算したものを表記した。重量分率は水性ポリウレタン樹脂分散体の固形分を基準とした。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)エステル結合の固形分基準の含有割合(エステル結合含量)には、水性ポリウレタン樹脂分散体の各原料の仕込み割合から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。
(6)カーボネート結合の固形分基準の含有割合(カーボネート結合含量)には、水性ポリウレタン樹脂分散体の各原料の仕込み割合からカーボネート結合のモル濃度(モル/g)を算出し重量分率に換算したものを表記した。重量分率は水性ポリウレタン樹脂分散体の固形分を基準とし、前記ウレタン結合の固形分基準の含有量と同様の方法で算出した。
(7)分子末端由来の酸価(末端部酸価)には、水性ポリウレタン樹脂分散体の各原料の仕込み割合からヒドロキシアルカン酸のモル濃度(モル/g)を固形分基準で算出し、これを中和に要する水酸化カリウムの重量分率(mgKOH/g)に換算したものを表記した。
(8)脂環構造の固形分基準の含有割合(脂環構造含量)には、水性ポリウレタン樹脂分散体の各原料の仕込み割合から算出した脂環構造の重量分率を表記した。重量分率は水性ポリウレタン樹脂分散体の固形分を基準とし、前記ウレタン結合の固形分基準の含有量と同様の方法で算出した。
(9)水性ポリウレタン樹脂分散体中のポリウレタン樹脂の重量平均分子量は、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。
(10)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割合(イソシアナト基換算、ブロック化NCO含量)には、ブロック化剤の仕込みモル量をイソシアナト基の重量に換算し、水性ポリウレタン樹脂分散体の固形分重量で割った割合を表記した。水性ポリウレタン樹脂分散体の固形分重量は前記ウレタン結合の固形分基準の含有量と同様の方法で算出した。
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) The content ratio (urethane bond content) based on solid content of urethane bonds and the content ratio (urea bond content) based on solid content of urea bonds are determined based on the proportions of the raw materials of the aqueous polyurethane resin dispersion, The molar concentration (mole / g) of the urea bond 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) For the ester bond solid content content (ester bond content), the molar concentration (mol / g) of the ester bond is calculated from the charge ratio of each raw material of the aqueous polyurethane resin dispersion, and converted to a weight fraction. I wrote what I did. 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) For the carbonate bond solid content basis content (carbonate bond content), the carbonate bond molar concentration (mol / g) is calculated from the charge ratio of each raw material of the aqueous polyurethane resin dispersion, and converted to the weight fraction. I wrote what I did. 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) For the acid value derived from the molecular end (terminal acid value), the molar concentration (mol / g) of hydroxyalkanoic acid is calculated based on the solid content based on the charge ratio of each raw material of the aqueous polyurethane resin dispersion. Is converted to the weight fraction of potassium hydroxide required for neutralization (mgKOH / g).
(8) The content ratio (alicyclic structure content) based on the solid content of the alicyclic structure represents the weight fraction of the alicyclic structure calculated from the charging ratio of each raw material of the aqueous polyurethane resin dispersion. 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.
(9) The weight average molecular weight of the polyurethane resin in the aqueous polyurethane resin dispersion was measured by gel permeation chromatography (GPC), and a conversion value obtained from a standard polystyrene calibration curve prepared in advance was described.
(10) The content ratio of the isocyanate group to which the blocking agent based on the solid content in the aqueous polyurethane resin dispersion is bonded (in terms of isocyanate group, blocked NCO content) is the weight of the isocyanate group charged in the charged molar amount of the blocking agent. The ratio divided by the solid content weight of the aqueous polyurethane resin dispersion was expressed. 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.

(11)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
(12)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3分間浸漬し、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
(13)ポリウレタン樹脂フィルムの弾性率、引張強度、破断点伸度は、JIS K 7311に準拠する方法で測定した。なお、測定条件は、測定温度23℃、湿度50%、引張速度100mm/分で行った。
(14)破断エネルギーは、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。
(15)電着塗面との密着性は、次のようにして評価した。自動車鋼板カチオン電着塗板(日本テストパネル社製)上に水性ポリウレタン樹脂分散体を厚さ40μm(バーコーター♯20)で塗布し、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10mm×10mm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層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、100個中60個が残っていた場合を60/100と記載した。
(16)2−エチルヘキサノール添加時の増粘率は、次のようにして評価した。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。
(11) Swelling ratio of coating film in water: 0.3 mL of aqueous polyurethane resin dispersion was applied to 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
(12) 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 3 minutes, 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
(13) The elastic modulus, tensile strength, and elongation at break of the polyurethane resin film were 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.
(14) The breaking energy was determined by integrating the stress from zero elongation to elongation at break of the elongation-stress curve.
(15) The adhesion with the electrodeposited surface was evaluated as follows. An aqueous polyurethane resin dispersion was applied to an automotive steel plate cationic electrodeposition coating plate (manufactured by Nippon Test Panel Co., Ltd.) with a thickness of 40 μm (bar coater # 20), dried by heating at 140 ° C. for 30 minutes, and the resulting coating film was used. A cross-cut peel test was conducted. The coating film was cut at an interval of 1 mm vertically and horizontally in an area of 10 mm × 10 mm, and after sticking an adhesive tape, the number of cells remaining on the surface of the electrodeposition layer when peeled off was visually evaluated. For example, the case where 60 out of 100 remained was described as 60/100.
(16) The viscosity increase rate when 2-ethylhexanol was added was evaluated as follows. To 100 g of the aqueous polyurethane resin dispersion, 3 g of 2-ethylhexanol was added and 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.

[実施例1]
〔水性ポリウレタン樹脂分散体(1)の製造〕
撹拌機、還流冷却管及び温度計を挿入した反応容器に、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1,993;水酸基価56.3mgKOH/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)230g、2,2−ジメチロールプロピオン酸(DMPA)10.6g及びN−エチルピロリドン(NEP)115g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99.4g、ジブチル錫ジラウレート(触媒)を0.28g加えて90℃まで加熱し、2.5時間かけてウレタン化反応を行った。その後12−ヒドロキシステアリン酸11.8gを注入し、同温度で2.5時間撹拌を続けた。さらに3,5−ジメチルピラゾール(DMPZ)6.83gを注入し、同温度で1.5時間撹拌を続けて、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1.81重量%であった。反応混合物にトリエチルアミン12.3gを添加・混合したものの中から449gを抜き出して、強撹拌下のもと水640g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11.8g、及び35重量%ジエチレントリアミン水溶液10.5g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(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, ETERNACOLL UH-200 (registered trademark; polycarbonate diol manufactured by Ube Industries; number average molecular weight 1,993; hydroxyl value 56.3 mgKOH / g; 1,6-hexane) 230 g of polycarbonate diol obtained by reacting diol and dimethyl carbonate), 10.6 g of 2,2-dimethylolpropionic acid (DMPA) and 115 g of N-ethylpyrrolidone (NEP) were charged under a nitrogen stream. 99.4 g of 4,4′-dicyclohexylmethane diisocyanate (hydrogenated MDI) and 0.28 g of dibutyltin dilaurate (catalyst) were added and heated to 90 ° C., and a urethanization reaction was carried out over 2.5 hours. Thereafter, 11.8 g of 12-hydroxystearic acid was injected, and stirring was continued for 2.5 hours at the same temperature. Further, 6.83 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 1.81% by weight. 449 g was extracted from the mixture obtained by adding and mixing 12.3 g of triethylamine to the reaction mixture, and added to 640 g of water under strong stirring. Subsequently, 11.8 g of 35 wt% 2-methyl-1,5-pentanediamine aqueous solution and 10.5 g of 35 wt% diethylenetriamine aqueous solution were 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0.10mm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 0.10 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 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2,029;水酸基価55.3mgKOH/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)235g、2,2−ジメチロールプロピオン酸(DMPA)7.93g及びN−エチルピロリドン(NEP)113g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95.8g、ジブチル錫ジラウレート(触媒)を0.30g加えて90℃まで加熱し、2.5時間かけてウレタン化反応を行った。その後12−ヒドロキシステアリン酸17.9gを注入し、同温度で2.5時間撹拌を続けた。さらに3,5−ジメチルピラゾール(DMPZ)7.07gを注入し、同温度で1.5時間撹拌を続けて、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1.69重量%であった。反応混合物にトリエチルアミン11.9gを添加・混合したものの中から452gを抜き出して、強撹拌下のもと水650g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11.2g、及び35重量%ジエチレントリアミン水溶液9.91g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 UH-200 (registered trademark; polycarbonate diol manufactured by Ube Industries; number average molecular weight 2,029; hydroxyl value 55.3 mg KOH / g; 1,6-hexanediol and dimethyl carbonate were reacted. Polycarbonate diol) 235 g, 2,2-dimethylolpropionic acid (DMPA) 7.93 g and N-ethylpyrrolidone (NEP) 113 g were charged under a nitrogen stream. 95.8 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 2.5 hours. Thereafter, 17.9 g of 12-hydroxystearic acid was injected, and stirring was continued for 2.5 hours at the same temperature. Further, 7.07 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 of free NCO groups at the end of the urethanization reaction was 1.69% by weight. 452 g was extracted from the mixture obtained by adding and mixing 11.9 g of triethylamine to the reaction mixture, and added to 650 g of water under strong stirring. Next, 11.2 g of 35 wt% 2-methyl-1,5-pentanediamine aqueous solution and 9.91 g of 35 wt% diethylenetriamine aqueous solution were added to carry out 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0.10mm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 0.10 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 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2,029;水酸基価55.3mgKOH/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)240g、2,2−ジメチロールプロピオン酸(DMPA)5.33g及びN−エチルピロリドン(NEP)110g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93.2g、ジブチル錫ジラウレート(触媒)を0.30g加えて90℃まで加熱し、2.5時間かけてウレタン化反応を行った。その後12−ヒドロキシステアリン酸24.5gを注入し、同温度で2時間撹拌を続けた。さらに3,5−ジメチルピラゾール(DMPZ)7.08gを注入し、同温度で1.5時間撹拌を続けて、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1.39重量%であった。反応混合物にトリエチルアミン12.3gを添加・混合したものの中から457gを抜き出して、強撹拌下のもと水670g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9.35g、及び35重量%ジエチレントリアミン水溶液8.30g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, ETERRNACOLL UH-200 (registered trademark; polycarbonate diol manufactured by Ube Industries; number average molecular weight 2,029; hydroxyl value 55.3 mg KOH / g; 1,6-hexanediol and dimethyl carbonate were reacted. Polycarbonate diol) 240 g, 2,2-dimethylolpropionic acid (DMPA) 5.33 g and N-ethylpyrrolidone (NEP) 110 g were charged under a nitrogen stream. 93.2 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 2.5 hours. Thereafter, 24.5 g of 12-hydroxystearic acid was injected, and stirring was continued for 2 hours at the same temperature. Further, 7.08 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 1.39% by weight. 457 g was extracted from the mixture obtained by adding and mixing 12.3 g of triethylamine to the reaction mixture, and added to 670 g of water under strong stirring. Subsequently, 9.35 g of 35 wt% 2-methyl-1,5-pentanediamine aqueous solution and 8.30 g of 35 wt% diethylenetriamine aqueous solution were 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0.10mmであった。
[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 0.10 mm.

[実施例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 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2,007;水酸基価55.9mgKOH/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)305g、2,2−ジメチロールプロピオン酸(DMPA)14.1g及びN−エチルピロリドン(NEP)137gを窒素気流下で仕込んだ。イソホロンジイソシアネート(IPDI)を108g、ジブチル錫ジラウレート(触媒)を0.35g加えて90℃まで加熱し、2時間かけてウレタン化反応を行った。その後12−ヒドロキシステアリン酸15.4gを注入し、同温度で4時間撹拌を続けた。さらに3,5−ジメチルピラゾール(DMPZ)8.47gを注入し、同温度で2時間撹拌を続けて、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1.98重量%であった。反応混合物にトリエチルアミン16.4gを添加・混合したものの中から577gを抜き出して、強撹拌下のもと水840g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15.5g、及び35重量%ジエチレントリアミン水溶液13.8g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。
[Example 4]
[Production of aqueous polyurethane resin dispersion (4)]
In the same reaction vessel as in Example 1, ETERRNACOLL UH-200 (registered trademark; polycarbonate diol manufactured by Ube Industries; number average molecular weight 2,007; hydroxyl value 55.9 mgKOH / g; 1,6-hexanediol and dimethyl carbonate were reacted. Polycarbonate diol) 305 g, 2,2-dimethylolpropionic acid (DMPA) 14.1 g and N-ethylpyrrolidone (NEP) 137 g were charged under a nitrogen stream. 108 g of isophorone diisocyanate (IPDI) and 0.35 g of dibutyltin dilaurate (catalyst) were added and heated to 90 ° C. to carry out a urethanization reaction over 2 hours. Thereafter, 15.4 g of 12-hydroxystearic acid was injected, and stirring was continued for 4 hours at the same temperature. Further, 8.47 g of 3,5-dimethylpyrazole (DMPZ) was injected, and stirring was continued for 2 hours at the same temperature to obtain a polyurethane prepolymer. The free NCO group content at the end of the urethanization reaction was 1.98% by weight. 577 g was extracted from the mixture obtained by adding and mixing 16.4 g of triethylamine to the reaction mixture, and added to 840 g of water under vigorous stirring. Subsequently, 15.5 g of 35 wt% 2-methyl-1,5-pentanediamine aqueous solution and 13.8 g of 35 wt% diethylenetriamine 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0.10mm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 0.10 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 UHC50−200(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2,040;水酸基価55.0mgKOH/g;1,6−ヘキサンジオール、ε−カプロラクトン及び炭酸ジメチル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)239g、2,2−ジメチロールプロピオン酸(DMPA)10.8g及びN−エチルピロリドン(NEP)108g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96.5g、ジブチル錫ジラウレート(触媒)を0.30g加えて90℃まで加熱し、2.5時間かけてウレタン化反応を行った。その後12−ヒドロキシステアリン酸12.6gを注入し、同温度で2.5時間撹拌を続けた。さらに3,5−ジメチルピラゾール(DMPZ)7.03gを注入し、同温度で2時間撹拌を続けて、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1.86重量%であった。反応混合物にトリエチルアミン12.8gを添加・混合したものの中から462gを抜き出して、強撹拌下のもと水680g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12.7g、及び35重量%ジエチレントリアミン水溶液11.2g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(5)を得た。
[Example 5]
[Production of aqueous polyurethane resin dispersion (5)]
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 2,040; hydroxyl value 55.0 mgKOH / g; 1,6-hexanediol, ε-caprolactone) And 239 g of a polyester polycarbonate diol obtained by reacting dimethyl carbonate), 10.8 g of 2,2-dimethylolpropionic acid (DMPA) and 108 g of N-ethylpyrrolidone (NEP) were charged in a nitrogen stream. 96.5 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 2.5 hours. Thereafter, 12.6 g of 12-hydroxystearic acid was injected, and stirring was continued for 2.5 hours at the same temperature. Further, 7.03 g of 3,5-dimethylpyrazole (DMPZ) was injected, and stirring was continued at the same temperature for 2 hours to obtain a polyurethane prepolymer. The free NCO group content at the end of the urethanization reaction was 1.86% by weight. 462 g was extracted from the mixture obtained by adding and mixing 12.8 g of triethylamine to the reaction mixture, and added to 680 g of water under strong stirring. Subsequently, 12.7 g of 35 wt% 2-methyl-1,5-pentanediamine aqueous solution and 11.2 g of 35 wt% diethylenetriamine aqueous solution were 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0.10mm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 0.10 mm.

[実施例6]
〔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2,007;水酸基価55.9mgKOH/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)286g、2,2−ジメチロールプロピオン酸(DMPA)12.5g及びN−エチルピロリドン(NEP)129g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115g、ジブチル錫ジラウレート(触媒)を0.34g加えて90℃まで加熱し、2.5時間かけてウレタン化反応を行った。その後グリコール酸3.58gを注入し、同温度で2時間撹拌を続けた。さらに3,5−ジメチルピラゾール(DMPZ)8.41gを注入し、同温度で2時間撹拌を続けて、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1.86重量%であった。反応混合物にトリエチルアミン14.9gを添加・混合したものの中から532gを抜き出して、強撹拌下のもと水770g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14.5g、及び35重量%ジエチレントリアミン水溶液12.8g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。
[Example 6]
[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 2,007; hydroxyl value 55.9 mgKOH / g; 1,6-hexanediol and dimethyl carbonate were reacted. Polycarbonate diol) obtained in this manner, 2,2-dimethylolpropionic acid (DMPA) 12.5 g, and N-ethylpyrrolidone (NEP) 129 g were charged under a nitrogen stream. 115 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 2.5 hours. Thereafter, 3.58 g of glycolic acid was injected, and stirring was continued for 2 hours at the same temperature. Further, 8.41 g of 3,5-dimethylpyrazole (DMPZ) was injected, and stirring was continued for 2 hours at the same temperature to obtain a polyurethane prepolymer. The free NCO group content at the end of the urethanization reaction was 1.86% by weight. From the mixture obtained by adding and mixing 14.9 g of triethylamine to the reaction mixture, 532 g was extracted and added to 770 g of water under strong stirring. Subsequently, 14.5 g of 35 wt% 2-methyl-1,5-pentanediamine aqueous solution and 12.8 g of 35 wt% diethylenetriamine aqueous solution were 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0.10mm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 0.10 mm.

[実施例7]
〔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2,014;水酸基価55.7mgKOH/g;1,6−ヘキサンジオール、ε−カプロラクトン及び炭酸ジメチル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)251g、2,2−ジメチロールプロピオン酸(DMPA)17.4g及びN−メチルピロリドン(NMP)129g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113g、ジブチル錫ジラウレート(触媒)を0.31g加えて90℃まで加熱し、4.5時間かけてウレタン化反応を行った。その後ヒドロキシピバル酸7.76gを注入し、同温度で4時間撹拌を続けた。さらに3,5−ジメチルピラゾール(DMPZ)7.62gを注入し、同温度で1.5時間撹拌を続けて、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1.46重量%であった。反応混合物にトリエチルアミン23.6gを添加・混合したものの中から509gを抜き出して、強撹拌下のもと水710g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27.7g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。
[Example 7]
[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 2,014; hydroxyl value 55.7 mgKOH / g; 1,6-hexanediol, ε-caprolactone) And 251 g of a polyester polycarbonate diol obtained by reacting dimethyl carbonate), 17.4 g of 2,2-dimethylolpropionic acid (DMPA) and 129 g of N-methylpyrrolidone (NMP) were charged under a nitrogen stream. 113 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 4.5 hours. Thereafter, 7.76 g of hydroxypivalic acid was injected, and stirring was continued for 4 hours at the same temperature. Further, 7.62 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 content of free NCO groups at the end of the urethanization reaction was 1.46% by weight. 509 g was extracted from the mixture obtained by adding and mixing 23.6 g of triethylamine to the reaction mixture, and added to 710 g of water under strong stirring. Subsequently, 27.7 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 (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0.10mm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 0.10 mm.

[実施例8]
〔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2,004;水酸基価56.0mgKOH/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)145g、数平均分子量2,000のポリテトラメチレンエーテルグリコール(PTMG)70.5g、2,2−ジメチロールプロピオン酸(DMPA)10.1g及びN−エチルピロリドン(NEP)108g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90.5g、ジブチル錫ジラウレート(触媒)を0.27g加えて90℃まで加熱し、4時間かけてウレタン化反応を行った。その後12−ヒドロキシステアリン酸10.9gを注入し、同温度で1.5時間撹拌を続けた。さらに3,5−ジメチルピラゾール(DMPZ)6.47gを注入し、同温度で2時間撹拌を続けて、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1.80重量%であった。反応混合物にトリエチルアミン11.0gを添加・混合したものの中から426gを抜き出して、強撹拌下のもと水600g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11.1g、及び35重量%ジエチレントリアミン水溶液9.90g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。
[Example 8]
[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 2,004; hydroxyl value 56.0 mgKOH / g; 1,6-hexanediol and dimethyl carbonate were reacted. Polycarbonate diol) 145 g, polytetramethylene ether glycol (PTMG) 70.5 g having a number average molecular weight of 2,000, 10.1 g 2,2-dimethylolpropionic acid (DMPA) and N-ethylpyrrolidone (NEP) ) 108 g was charged under a nitrogen stream. 90.5 g of 4,4′-dicyclohexylmethane diisocyanate (hydrogenated MDI) and 0.27 g of dibutyltin dilaurate (catalyst) were added and heated to 90 ° C. to carry out a urethanization reaction over 4 hours. Thereafter, 10.9 g of 12-hydroxystearic acid was injected, and stirring was continued at the same temperature for 1.5 hours. Further, 6.47 g of 3,5-dimethylpyrazole (DMPZ) was injected, and stirring was continued for 2 hours at the same temperature to obtain a polyurethane prepolymer. The free NCO group content at the end of the urethanization reaction was 1.80% by weight. 426 g was extracted from the mixture obtained by adding and mixing 11.0 g of triethylamine to the reaction mixture, and added to 600 g of water under strong stirring. Subsequently, 11.1 g of 35 wt% 2-methyl-1,5-pentanediamine aqueous solution and 9.90 g of 35 wt% diethylenetriamine aqueous solution were added to carry out 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0.10mm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 0.10 mm.

[実施例9]
〔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2,036;水酸基価55.1mgKOH/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)387g、2,2−ジメチロールプロピオン酸(DMPA)17.7g及びN−エチルピロリドン(NEP)196g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166g、ジブチル錫ジラウレート(触媒)を0.46g加えて90℃まで加熱し、2.5時間かけてウレタン化反応を行った。その後12−ヒドロキシステアリン酸25.6gを注入し、同温度で2.5時間撹拌を続けた。さらにメチルエチルケトンオキシム(MEKO)12.2gを注入し、同温度で1.5時間撹拌を続けて、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1.78重量%であった。反応混合物にトリエチルアミン21.4gを添加・混合したものの中から785gを抜き出して、強撹拌下のもと水1100g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20.5g、及び35重量%ジエチレントリアミン水溶液18.2g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(9)を得た。
[Example 9]
[Production of aqueous polyurethane resin dispersion (9)]
In the same reaction vessel as in Example 1, ETERNACOLL UH-200 (registered trademark; polycarbonate diol manufactured by Ube Industries; number average molecular weight 2,036; hydroxyl value 55.1 mgKOH / g; 1,6-hexanediol and dimethyl carbonate were reacted. Polycarbonate diol) obtained in this manner, 2,2-dimethylolpropionic acid (DMPA) 17.7 g, and N-ethylpyrrolidone (NEP) 196 g were charged under a nitrogen stream. 166 g of 4,4′-dicyclohexylmethane diisocyanate (hydrogenated MDI) and 0.46 g of dibutyltin dilaurate (catalyst) were added and heated to 90 ° C., and a urethanization reaction was carried out over 2.5 hours. Thereafter, 25.6 g of 12-hydroxystearic acid was injected, and stirring was continued for 2.5 hours at the same temperature. Further, 12.2 g of methyl ethyl ketone oxime (MEKO) 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 1.78% by weight. 785 g was extracted from the mixture obtained by adding and mixing 21.4 g of triethylamine to the reaction mixture, and added to 1100 g of water under strong stirring. Subsequently, 20.5 g of 35 wt% 2-methyl-1,5-pentanediamine aqueous solution and 18.2 g of 35 wt% diethylenetriamine aqueous solution were 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0.10mm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 0.10 mm.

[実施例10]
〔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2,029;水酸基価55.3mgKOH/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)252g、2,2−ジメチロールプロピオン酸(DMPA)8.00g及びN−エチルピロリドン(NEP)111g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89.3g、ジブチル錫ジラウレート(触媒)を0.29g加えて90℃まで加熱し、2.5時間かけてウレタン化反応を行った。その後12−ヒドロキシステアリン酸34.0gを注入し、同温度で3時間撹拌を続けた。さらに3,5−ジメチルピラゾール(DMPZ)8.18gを注入し、同温度で1.5時間撹拌を続けて、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0.698重量%であった。反応混合物にトリエチルアミン18.0gを添加・混合したものの中から488gを抜き出して、強撹拌下のもと水710gの中に加えた。ついで35重量%ジエチレントリアミン水溶液7.35g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 10]
[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 2,029; hydroxyl value 55.3 mg KOH / g; 1,6-hexanediol and dimethyl carbonate were reacted. Polycarbonate diol) 252 g, 2,2-dimethylolpropionic acid (DMPA) 8.00 g and N-ethylpyrrolidone (NEP) 111 g were charged under a nitrogen stream. 89.3 g of 4,4′-dicyclohexylmethane diisocyanate (hydrogenated MDI) and 0.29 g of dibutyltin dilaurate (catalyst) were added and heated to 90 ° C., and a urethanization reaction was performed over 2.5 hours. Thereafter, 34.0 g of 12-hydroxystearic acid was injected, and stirring was continued for 3 hours at the same temperature. Further, 8.18 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 0.698% by weight. 488 g was extracted from the mixture obtained by adding and mixing 18.0 g of triethylamine to the reaction mixture, and added to 710 g of water under strong stirring. Subsequently, 7.35 g of 35% by weight diethylenetriamine 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0.10mm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 0.10 mm.

[実施例11]
〔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1,968;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)243g、2,2−ジメチロールプロピオン酸(DMPA)8.23g及び出光興産製エクアミドM−100 122g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95.2g、ジブチル錫ジラウレート(触媒)を0.27g加えて90℃まで加熱し、2.5時間かけてウレタン化反応を行った。その後12−ヒドロキシステアリン酸41.7gを注入し、同温度で3.5時間撹拌を続けた。さらにメチルエチルケトンオキシム(MEKO)7.27gを注入し、同温度で1.5時間撹拌を続けて、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0.691重量%であった。反応混合物にトリエチルアミン20.4gを添加・混合したものの中から500gを抜き出して、強撹拌下のもと水710gの中に加えた。ついで35重量%ジエチレントリアミン水溶液7.47g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 11]
[Production of aqueous polyurethane resin dispersion (11)]
In the same reaction vessel as in Example 1, ETERNACOLL UH-200 (registered trademark; polycarbonate diol manufactured by Ube Industries; number average molecular weight 1,968; hydroxyl value 57.0 mg KOH / g; 1,6-hexanediol and dimethyl carbonate were reacted. Polycarbonate diol) 243 g, 2,2-dimethylolpropionic acid (DMPA) 8.23 g and Idemitsu Kosan Ecamide M-100 122 g were charged under a nitrogen stream. 95.2 g of 4,4′-dicyclohexylmethane diisocyanate (hydrogenated MDI) and 0.27 g of dibutyltin dilaurate (catalyst) were added and heated to 90 ° C., and a urethanization reaction was performed over 2.5 hours. Thereafter, 41.7 g of 12-hydroxystearic acid was injected, and stirring was continued at the same temperature for 3.5 hours. Further, 7.27 g of methyl ethyl ketone oxime (MEKO) 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 0.691% by weight. 500 g was extracted from the mixture obtained by adding and mixing 20.4 g of triethylamine to the reaction mixture, and added to 710 g of water under strong stirring. Subsequently, 7.47 g of 35% by weight diethylenetriamine 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0.10mm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 0.10 mm.

[比較例1]
〔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1,990;水酸基価56.4mgKOH/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)301g、2,2−ジメチロールプロピオン酸(DMPA)20.4g及びN−メチルピロリドン(NMP)153gを窒素気流下で仕込んだ。その後60℃で加熱撹拌し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)を139g、ジブチル錫ジラウレート(触媒)を0.36g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2.75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15.4gを添加・混合したものの中から584gを抜き出して、強撹拌下のもと水838gの中に加えた。ついで、35重量%の2−メチル−1,5−ジアミノペンタン水溶液58.3g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(12)を得た。
[Comparative Example 1]
[Production of aqueous polyurethane resin dispersion (12)]
In a reaction vessel similar to that in Example 1, ETERNACOLL UH-200 (registered trademark; polycarbonate diol manufactured by Ube Industries; number average molecular weight 1,990; hydroxyl value 56.4 mgKOH / g; 1,6-hexanediol and dimethyl carbonate were added. Polycarbonate diol (301 g obtained by reaction), 2,2-dimethylolpropionic acid (DMPA) (20.4 g) and N-methylpyrrolidone (NMP) (153 g) were charged in a nitrogen stream. Thereafter, the mixture was heated and stirred at 60 ° C., and it was confirmed that DMPA was dissolved. 139 g of 4,4′-dicyclohexylmethane diisocyanate (hydrogenated MDI) and 0.36 g of dibutyltin dilaurate (catalyst) were added and heated to 90 ° C. and subjected to urethanization reaction for 5 hours to obtain a polyurethane prepolymer. . The content of free isocyanate groups at the end of the urethanization reaction was 2.75% by weight. The reaction mixture was cooled to 80 ° C., 584 g was extracted from the mixture obtained by adding and mixing 15.4 g of triethylamine, and added to 838 g of water under strong stirring. Then, 58.3 g of 35% by weight 2-methyl-1,5-diaminopentane 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0.10mm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 0.10 mm.

[比較例2]
〔水性ポリウレタン樹脂分散体(13)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2,000;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、ジブチル錫ジラウレート(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時間撹拌を続けて、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、強撹拌下のもと水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(13)を得た。
[Comparative Example 2]
[Production of aqueous polyurethane resin dispersion (13)]
In a reaction vessel similar to that in Example 1, ETERNACOLL UH-200 (registered trademark; polycarbonate diol manufactured by Ube Industries; number average molecular weight 2,000; hydroxyl value 56.1 mgKOH / g; 1,6-hexanediol and dimethyl carbonate were added. (Polycarbonate diol obtained by reaction) 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. Then, 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 (13).

〔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(13)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0.10mmであった。
[Production of polyurethane film (M)]
The aqueous polyurethane resin dispersion (13) 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 0.10 mm.

[比較例3]
〔水性ポリウレタン樹脂分散体(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2,000;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℃で加熱撹拌し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、強撹拌下のもと水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(14)を得た。
[Comparative Example 3]
[Production of aqueous polyurethane resin dispersion (14)]
In a reaction vessel similar to that in Example 1, ETERNACOLL UH-200 (registered trademark; polycarbonate diol manufactured by Ube Industries; number average molecular weight 2,000; hydroxyl value 56.1 mgKOH / g; 1,6-hexanediol and dimethyl carbonate were added. (Polycarbonate diol obtained by reaction) 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., and it was confirmed 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., and a urethanization reaction was carried out 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 aqueous solution was added to carry out chain extension reaction to obtain an aqueous polyurethane resin dispersion (14).

〔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(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(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0.10mmであった。
[Production of polyurethane film (N)]
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 (N). The film thickness of the obtained polyurethane film (N) was 0.10 mm.

[比較例4]
〔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、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1,988;水酸基価56.4mgKOH/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)488g、2,2−ジメチロールプロピオン酸(DMPA)15.9g及びN−メチルピロリドン(NMP)282g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176g、ジブチル錫ジラウレート(触媒)を0.55g加えて90℃まで加熱し、3時間かけてウレタン化反応を行った。その後12−ヒドロキシステアリン酸66.7gを注入し、同温度で5時間撹拌を続けて、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1.34重量%であった。反応混合物にトリエチルアミン35.5gを添加・混合したものの中から910gを抜き出して、強撹拌下のもと水1190gの中に加えた。ついで35重量%ジエチレントリアミン水溶液27.5g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(15)を得た。
[Comparative Example 4]
[Production of aqueous polyurethane resin dispersion (15)]
In the same reaction vessel as in Example 1, ETERRNACOLL UH-200 (registered trademark; polycarbonate diol manufactured by Ube Industries; number average molecular weight 1,988; hydroxyl value 56.4 mgKOH / g; 1,6-hexanediol and dimethyl carbonate were reacted. Polycarbonate diol) 488 g, 2,2-dimethylolpropionic acid (DMPA) 15.9 g and N-methylpyrrolidone (NMP) 282 g were charged under a nitrogen stream. 176 g of 4,4′-dicyclohexylmethane diisocyanate (hydrogenated MDI) and 0.55 g of dibutyltin dilaurate (catalyst) were added and heated to 90 ° C. to carry out a urethanization reaction over 3 hours. Thereafter, 66.7 g of 12-hydroxystearic acid was injected, and stirring was continued at the same temperature for 5 hours to obtain a polyurethane prepolymer. The free NCO group content at the end of the urethanization reaction was 1.34% by weight. 910 g was extracted from the mixture obtained by adding and mixing 35.5 g of triethylamine to the reaction mixture, and added to 1190 g of water under strong stirring. Subsequently, 27.5 g of 35% by weight diethylenetriamine 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(O)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(O)を作製した。得られたポリウレタンフィルム(O)の膜厚は0.10mmであった。
[Manufacture of polyurethane film (O)]
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 (O). The film thickness of the obtained polyurethane film (O) was 0.10 mm.

[比較例5]
〔水性ポリウレタン樹脂分散体(16)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1,965;水酸基価57.1mgKOH/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)268g、2,2−ジメチロールプロピオン酸(DMPA)8.85g及びN−エチルピロリドン(NEP)130g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96.6g、ジブチル錫ジラウレート(触媒)を0.29g加えて90℃まで加熱し、2.5時間かけてウレタン化反応を行った。その後12−ヒドロキシステアリン酸36.9gを注入し、同温度で3時間撹拌を続けた。さらに3,5−ジメチルピラゾール(DMPZ)8.62gを注入し、同温度で1.5時間撹拌を続けて、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0.743重量%であった。反応混合物にトリエチルアミン19.6gを添加・混合したものの中から539gを抜き出して、強撹拌下のもと水759g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14.3g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(16)を得た。
[Comparative Example 5]
[Production of aqueous polyurethane resin dispersion (16)]
In the same reaction vessel as in Example 1, ETERNACOLL UH-200 (registered trademark; polycarbonate diol manufactured by Ube Industries; number average molecular weight 1,965; hydroxyl value 57.1 mg KOH / g; 1,6-hexanediol and dimethyl carbonate were reacted. Polycarbonate diol) 268 g, 2,2-dimethylolpropionic acid (DMPA) 8.85 g and N-ethylpyrrolidone (NEP) 130 g were charged under a nitrogen stream. 96.6 g of 4,4′-dicyclohexylmethane diisocyanate (hydrogenated MDI) and 0.29 g of dibutyltin dilaurate (catalyst) were added and heated to 90 ° C., and a urethanization reaction was performed over 2.5 hours. Thereafter, 36.9 g of 12-hydroxystearic acid was injected, and stirring was continued for 3 hours at the same temperature. Further, 8.62 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 content of free NCO groups at the end of the urethanization reaction was 0.743% by weight. 539 g was extracted from the mixture obtained by adding and mixing 19.6 g of triethylamine to the reaction mixture, and added to 759 g of water under strong stirring. Then, 14.3 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 (16).

〔ポリウレタンフィルム(P)の製造〕
水性ポリウレタン樹脂分散体(16)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(P)を作製した。得られたポリウレタンフィルム(P)の膜厚は0.10mmであった。
[Production of polyurethane film (P)]
The aqueous polyurethane resin dispersion (16) 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 (P). The film thickness of the obtained polyurethane film (P) was 0.10 mm.

水性ポリウレタン樹脂分散体(1)〜(16)のウレタン結合の含有割合、ウレア結合の含有割合、エステル結合の含有割合、カーボネート結合の含有割合、脂環構造の含有割合、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)、酸価、末端部酸価、ポリウレタン樹脂の分子末端部における、ヒドロキシカルボン酸由来のカルボキシ基とブロック化剤が結合したイソシアナト基とのモル比(末端カルボキシ基/ブロック化NCO基)及び重量平均分子量を表1に記す。水性ポリウレタン樹脂分散体(1)〜(16)の塗膜の水膨潤率、洗浄液への膨潤率、電着塗面と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増粘率を表2に記す。ポリウレタンフィルム(A)〜(P)の引張特性を表2に記す。   Urethane bond content ratio, urea bond content ratio, ester bond content ratio, carbonate bond content ratio, alicyclic structure content ratio, and blocked isocyanate group content in the aqueous polyurethane resin dispersions (1) to (16) Ratio (isocyanato group conversion), acid value, terminal acid value, molar ratio of carboxy group derived from hydroxycarboxylic acid and isocyanate group to which blocking agent is bonded at the molecular end of polyurethane resin (terminal carboxy group / blocking) NCO groups) and weight average molecular weight are listed in Table 1. The water swelling ratio of the coating film of the aqueous polyurethane resin dispersions (1) to (16), the swelling ratio to the cleaning liquid, the results of the adhesion test with the electrodeposited surface, and the thickening ratio when 2-ethylhexanol is added are shown. 2. Table 2 shows the tensile properties of the polyurethane films (A) to (P).

Figure 2015194671
Figure 2015194671

表中の略称は以下を表す。H12−MDIは、4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、IPDIは、イソホロンジイソシアネート、UH−200は、宇部興産製ETERNACOLL UH−200、UHC50−200は、宇部興産製ETERNACOLL UHC50−200、PTMGは、数平均分子量2,000のポリテトラメチレンエーテルグリコール、HSは、12−ヒドロキシステアリン酸、GAは、グリコール酸、HPは、ヒドロキシピバル酸、DMPZは、3,5−ジメチルピラゾール、MEKOは、メチルエチルケトオキシム、MPMDは、2−メチル−1,5−ペンタンジアミン、DETAは、ジエチレントリアミンを表す。   Abbreviations in the table represent the following. H12-MDI is 4,4'-dicyclohexylmethane diisocyanate, IPDI is isophorone diisocyanate, UH-200 is Ube Industries 'ETERNACOLL UH-200, UHC50-200 is Ube Industries' ETERNACOLL UHC50-200, PTMG is a number Polytetramethylene ether glycol having an average molecular weight of 2,000, HS is 12-hydroxystearic acid, GA is glycolic acid, HP is hydroxypivalic acid, DMPZ is 3,5-dimethylpyrazole, MEKO is methyl ethyl ketoxime , MPMD represents 2-methyl-1,5-pentanediamine, and DETA represents diethylenetriamine.

Figure 2015194671
Figure 2015194671

実施例に記したように、本発明の水性ポリウレタン樹脂分散体は、塗膜の洗浄液への膨潤率が高く、水膨潤率が低く、破断エネルギーが高く、電着塗面との密着性が高く、疎水溶剤添加時の増粘率が低い。比較例1に記したように、ヒドロキシアルカン酸及びイソシアナト基のブロック化剤が含まれていないと、洗浄液への膨潤率が低くなる。比較例2に記したように、ヒロドキシアルカン酸が含まれていないと、疎水溶剤添加時の増粘率が高くなる。比較例3に記したように、分子内に3つ以上のアミノ基又はイミノ基を有するポリアミンを含み、ヒロドキシアルカン酸が含まれていないと、破断エネルギーが低くなる。比較例4に記したように、イソシアナト基のブロック化剤が含まれていないと、電着塗面との密着性が低くなる。比較例5に記したように、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、水膨潤率が高く、破断エネルギーが著しく低くなる。   As described in the examples, the aqueous polyurethane resin dispersion of the present invention has a high swelling ratio of the coating film to the cleaning liquid, a low water swelling ratio, a high breaking energy, and a high adhesion to the electrodeposited surface. The viscosity increase rate when adding a hydrophobic solvent is low. As described in Comparative Example 1, when the hydroxyalkanoic acid and the isocyanato group blocking agent are not contained, the swelling ratio to the cleaning liquid is lowered. As described in Comparative Example 2, if no hydroxyalkanoic acid is contained, the viscosity increase rate when a hydrophobic solvent is added increases. As described in Comparative Example 3, when a polyamine having three or more amino groups or imino groups is contained in the molecule and no hydroxyalkanoic acid is contained, the breaking energy is lowered. As described in Comparative Example 4, if the blocking agent for the isocyanato group is not included, the adhesion with the electrodeposited surface is lowered. As described in Comparative Example 5, when the weight average molecular weight of the polyurethane resin is less than 20,000, the water swelling rate is high and the breaking energy is remarkably reduced.

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料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 (10)

(a)ポリイソシアネート化合物、(b)ポリオール化合物、(c)酸性基含有ポリオール化合物、(d)ヒドロキシアルカン酸、及び(e)80〜180℃で解離するイソシアナト基のブロック化剤を反応させて得られる(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いる水性ポリウレタン樹脂分散体であって、
前記(b)ポリオール化合物は、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カーボネートポリオールを含み、
前記ポリウレタン樹脂は、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6〜20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10〜40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20,000〜150,000である、水性ポリウレタン樹脂分散体。
(A) a polyisocyanate compound, (b) a polyol compound, (c) an acidic group-containing polyol compound, (d) a hydroxyalkanoic acid, and (e) a blocking agent for an isocyanato group that dissociates at 80 to 180 ° C. An aqueous polyurethane in which a polyurethane resin obtained by reacting the obtained (A) polyurethane prepolymer with the (B) chain extender having reactivity with the isocyanate group of the polyurethane prepolymer is dispersed in an aqueous medium A resin dispersion,
The (b) polyol compound includes a polycarbonate polyol having a number average molecular weight of 800 to 3,500 and / or a polyester polycarbonate polyol having a number average molecular weight of 800 to 3,500,
The polyurethane resin has a total content of urethane bonds and urea bonds of 6 to 20% by weight based on solid content, and a content of carbonate bonds of 10 to 40% by weight based on solid content, An aqueous polyurethane resin dispersion in which the content of the isocyanate group to which the blocking agent is bonded is 0.2 to 2.0% by weight in terms of solid content and isocyanato group, and the weight average molecular weight is 20,000 to 150,000. body.
酸価が10〜40mgKOH/gであり、分子末端由来の酸価が3〜30mgKOH/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 40 mgKOH / g, and the acid value derived from the molecular terminal is 3 to 30 mgKOH / 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)ヒドロキシアルカン酸の炭素数が、2〜30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 hydroxyalkanoic acid has 2 to 30 carbon atoms. 脂環構造含有割合が固形分基準で6〜30重量%である、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。   The water-based polyurethane resin dispersion as described in any one of Claims 1-4 whose alicyclic structure content rate is 6-30 weight% on the solid content basis. (e)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より選ばれる1種以上である、請求項1〜5のいずれか一項に記載の水性ポリウレタン樹脂分散体。   (E) The aqueous polyurethane resin dispersion according to any one of claims 1 to 5, 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. body. (B)鎖延長剤が、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含む、請求項1〜6のいずれか一項に記載の水性ポリウレタン樹脂分散体。   (B) The water-based polyurethane resin dispersion as described in any one of Claims 1-6 in which a chain extender contains the polyamine compound which has a total of 3 or more of an amino group and / or imino group in 1 molecule. (B)鎖延長剤が、ジアミン化合物と2つのアミノ基と1つ以上のイミノ基を有するポリアミン化合物の組合せであって、そのモル比が1/4〜4/1である、請求項1〜7のいずれか一項に記載の水性ポリウレタン樹脂分散体。   (B) The chain extender is a combination of a diamine compound, a polyamine compound having two amino groups and one or more imino groups, and the molar ratio thereof is 1/4 to 4/1. The aqueous polyurethane resin dispersion according to any one of 7. 請求項1〜8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。   A coating material composition comprising the aqueous polyurethane resin dispersion according to any one of claims 1 to 8. 請求項1〜8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 aqueous polyurethane resin dispersion as described in any one of Claims 1-8.
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