KR101124471B1 - Synthesis and composition of solvent-free waterborne polyurethane emulsion - Google Patents

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Abstract

본 발명의 무용제형 수성 폴리우레탄 에멀젼의 제조방법 및 이 방법에 의해 제조된 무용제형 수성 폴리우레탄 에멀젼은 말단에 수산기를 갖는 혼합물로 폴리올과 함께 친수성인 폴리우레탄 디올 올리고머 및 모노머 디올을 사용하여 친수성기를 도입하는 이온성기를 최소로 사용하고, 고온에서 부반응이 생성되지 않는 방향 지방족 디이소시아네이트계를 사용하여 분자 양말단에 이소시아네이트기를 가지는 폴리우레탄 프리폴리머를 제조하므로써, 제조된 무용제형 수성 폴리우레탄 에멀젼은 내가수분해성이 매우 우수함과 동시에 접착력 및 수분산 안정성이 양호하여 고무, 가죽, 플라스틱 및 신발 부품의 접착 등 다양한 소재에 적용 가능하고, 뿐만 아니라, 유기 용제를 사용하지 않아 용제의 제거 공정이 필요하지 않으므로, 작업 공정이 단축되고, 작업자의 인체에 유해성이 적으며, 친환경적인 것이 장점이다.A process for producing a solvent-free aqueous polyurethane emulsion of the present invention and a solvent-free aqueous polyurethane emulsion prepared by the method is a mixture having a hydroxyl group at the end of the hydrophilic group using a hydrophilic polyurethane diol oligomer and monomeric diol together with a polyol. The solvent-free aqueous polyurethane emulsion produced by producing a polyurethane prepolymer having an isocyanate group at the molecular end thereof using a minimally introduced ionic group and an aromatic aliphatic diisocyanate system that does not generate side reactions at a high temperature is produced by It has excellent degradability and good adhesion and water dispersion stability, so it can be applied to various materials such as rubber, leather, plastic, and shoe parts.In addition, it does not require an organic solvent to remove the solvent. Work processes are shortened, It is less harmful to the human body of the worker, it is an advantage that is environmentally friendly.

내가수분해성, 폴리우레탄, 수성 접착제, 신발, 에멀젼, 수분산성, 무용제형 Hydrolyzed, Polyurethane, Aqueous Adhesive, Shoe, Emulsion, Water Dispersible, Solvent-Free

Description

무용제형 수성 폴리우레탄 에멀젼의 제조방법 및 이 방법에 의해 제조된 무용제형 수성 폴리우레탄 에멀젼{Synthesis and composition of solvent-free waterborne polyurethane emulsion}A method for preparing a solvent-free aqueous polyurethane emulsion and a solvent-free aqueous polyurethane emulsion prepared by the method {Synthesis and composition of solvent-free waterborne polyurethane emulsion}

본 발명은 친수성기를 도입하는 이온성기를 최소로 사용하고, 고온에서 부반응이 생성되지 않는 방향 지방족 디이소시아네이트계를 사용하여 내가수분해성이 매우 우수함과 동시에 접착력 및 수분산 안정성이 양호할 뿐만 아니라, 유기 용제를 사용하지 않아 용제의 제거 공정이 필요하지 않으므로, 작업 공정이 단축되고, 작업자의 인체에 유해성이 적으며, 친환경적인 무용제형 수성 폴리우레탄 에멀젼의 제조방법 및 이 방법에 의해 제조된 내가수분해성이 우수한 무용제형 수성 폴리우레탄 에멀젼에 관한 것이다.The present invention uses an aromatic aliphatic diisocyanate system that uses a minimum of an ionic group to introduce a hydrophilic group, and does not generate side reactions at high temperature, and has excellent hydrolysis resistance and good adhesion and water dispersion stability. Since no solvent is used to remove the solvent, the process is shortened, the work process is shortened, it is less harmful to the human body, and an environmentally friendly, solvent-free, water-soluble polyurethane emulsion production method and hydrolysis resistance produced by the method This is an excellent solvent-free aqueous polyurethane emulsion.

일반적으로 접착제로는 폴리우레탄을 합성하여 제조한 것을 산업현장 등에서 널리 사용하고 있으며, 이러한 초기의 폴리우레탄 합성은 반응 중의 혼합의 불균일 성 및 부반응을 억제하기 위하여 유기 용제를 증발시켜 경화하는 방법으로 이루어졌다. In general, adhesives prepared by synthesizing polyurethanes are widely used in industrial fields, and such initial polyurethane synthesis is performed by evaporating and curing an organic solvent in order to suppress nonuniformity and side reactions of the mixture during the reaction. lost.

그러나 이러한 휘발성 유기 용제의 사용은 대기 오염 및 인체의 유해성 등으로 인하여 각종 유기 용제의 사용이 규제됨에 따라 유기 용제의 대체 혹은 무용제의 도입에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있는 실정이다. 그 대안으로 대두된 것이 수성 폴리우레탄 에멀젼으로, 우레탄 수지를 수성화시키는 방법으로는 분자 중에 일정 형태의 친수기가 도입되는 자기유화법과 유화제의 존재 하에서 높은 기계 전단력을 이용하는 강제 유화법으로 나눌 수 있다. [US 4,066,591, US 4,417,679, US 4,857,565, US 5,552,496, 일본특허공개 평4-328187호, 일본특허공개 평5-43642호, 일본특허공개 소63-69882호, 일본특허공개 평9-157625호, 일본특허공고 소39-5989호, 일본특허공고 소45-109575호]However, as the use of such volatile organic solvents is regulated due to air pollution and human health, studies on the replacement of organic solvents or introduction of solvents are being actively conducted. As an alternative, an aqueous polyurethane emulsion can be divided into a self-emulsifying method in which a certain hydrophilic group is introduced into a molecule and a forced emulsifying method using a high mechanical shear force in the presence of an emulsifier. [US 4,066,591, US 4,417,679, US 4,857,565, US 5,552,496, Japanese Patent Laid-Open No. 4-328187, Japanese Patent Laid-Open No. 5-43642, Japanese Patent Laid-Open No. 63-69882, Japanese Patent Laid-Open No. 9-157625, Japan Patent Publication No. 39-5989, Japan Patent Publication No. 45-109575]

이 중 강제 유화법은 저분자량의 고분자에 적합하고 점도가 높은 경우에는 손실이 많으며 유화제의 후처리 문제 및 물성저하의 문제가 있어 일반적으로 수성 폴리우레탄 에멀젼의 제조에는 자기 유화법이 사용되고 있다. Among them, the forced emulsification method is suitable for low molecular weight polymers and has a high viscosity, which causes a lot of losses, and there is a problem of post-treatment of emulsifiers and deterioration of physical properties. Thus, self-emulsification is generally used to prepare an aqueous polyurethane emulsion.

또한, 소수성인 폴리우레탄을 수성화하기 위해서는 분자사슬에 이온성기를 이소시아네이트로 종결된 프리폴리머에 화학적으로 결합하거나, 프리폴리머의 사슬연장에 사용되는 사슬연장제를 통해 화학적으로 결합하게 된다. 주로 사용되는 음 이온성기는 카르복실기와 술폰화기 등이 있으며, 이것은 이온성기의 중화에 의해 형성된다. 이 때 중화된 이온성기는 친수성으로 내부 분산점을 제공하고, 생성된 카르복실기와 술폰화기는 본질적으로 친수성을 띠고, 내가수분해성을 일으키는 주요 원인이며, 높은 이온 농도에서는 사슬간의 이온 상호작용의 결과로 고분자의 결합 강도를 증가시키는 결과를 가져오지만, 이온성기의 함량은 결론적으로 수분산 안정성뿐 아니라 접착강도, 내가수분해성, 유연성 등의 물성을 좌우하게 된다. In addition, in order to hydrophobize the hydrophobic polyurethane, an ionic group in the molecular chain is chemically bonded to a prepolymer terminated with an isocyanate or chemically through a chain extender used for chain extension of the prepolymer. Mainly used anionic groups include carboxyl groups and sulfonated groups, which are formed by neutralization of ionic groups. In this case, the neutralized ionic group is hydrophilic to provide an internal dispersing point, and the resulting carboxyl group and sulfonated group are inherently hydrophilic, a major cause of hydrolysis resistance, and at high ion concentrations, as a result of ionic interactions between the chains. The result is that the bond strength of the polymer is increased, but the content of the ionic group consequently influences not only the dispersion stability but also the physical properties such as adhesive strength, hydrolysis resistance, and flexibility.

기존의 이온성기의 함량에 대한 연구에서는 함량이 증가함에 따라서 유화 후 입자의 크기는 작아진다고 알려져 있는데, 입자의 크기는 수성 폴리우레탄 에멀젼 필름의 기계적 성질에 영향을 미치는 중요한 요인으로, 일반적으로 입자크기가 작을수록 제조된 수성 폴리우레탄 에멀젼의 필름의 외관은 투명하며, 소프트한 특성을 가진다. 그리고 신율이 증가하는 반면, 인장강도는 떨어짐과 같은 역학적 성질에도 영향을 미치는 특성이 있다. Conventional studies on the content of ionic groups have shown that the size of particles after emulsification decreases with increasing content. Particle size is an important factor affecting the mechanical properties of aqueous polyurethane emulsion films. The smaller is, the more transparent the appearance of the film of the prepared aqueous polyurethane emulsion, and has the soft characteristics. And while the elongation increases, the tensile strength has a characteristic that affects the mechanical properties such as falling.

이와 같이 수성 폴리우레탄 에멀젼을 물에 유화시키기 위해서는 적정량의 이온성기를 사용하여야 하는데, 현재까지는 수분산안정성을 고려하여 합성에 사용되는 이온성기의 사용량은 고형분 대비 약 2.5 wt% 이상을 사용하고 있어 내수성 및 내가수분해성에 약한 특성이 있다. 이를 해결하기 위해서 여러 가지 방법들이 검토되고 있는데 한국공개특허 제1998-066934호에서는 방향족 폴리이소시아네이트계 화합물을 사용하여 신발용 수성 폴리우레탄계 접착제를 제조하여 내수성이 향상되어 진 것으로 개시되어 있으나, 방향족계 이소시아네이트을 사용함으로써 접착 후 시간이 경과함에 따라 변색이 생기는 문제점 및 반응 중에 과량의 용제를 사용하여 반응 종료 후에 용제 제거 공정을 해야 하는 문제점을 보이고 있다. 또한 내가수분해성을 개선하기 위해 폴리에테르 폴리올을 사용하여 수성 폴리우레탄 에멀젼을 제조하는데, 내가수분해성은 다소 개선되어지나, 제조되어진 수성 폴리우레탄 에멀젼의 응집력이 떨어져 초기 및 상태 접착력, 내열접착력 등 다른 접착 물성이 현저히 떨어지는 문제를 보이고 있다. 그리고 무용제형 수성 폴리우레탄 에멀젼에 관한 연구는 국?내외적으로 활발히 진행되고 있으나, 아직까지 내가수분해성이 열악하여 응용에 제한적인 한계를 가지고 있으며, 또한 반응 중에 점도 조절을 위해 유기용제를 사용하고 있는 실정이다. In order to emulsify the water-based polyurethane emulsion in water, an appropriate amount of ionic groups should be used. Until now, the amount of ionic groups used for synthesis in consideration of water dispersion stability is about 2.5 wt% or more compared to solids. And weak resistance to hydrolysis resistance. In order to solve this problem, various methods have been examined. Korean Patent Publication No. 1998-066934 discloses that water-resistant polyurethane adhesives have been manufactured by using an aromatic polyisocyanate compound to improve water resistance. By using it, there is a problem that discoloration occurs over time after adhesion and a problem of removing the solvent after completion of the reaction by using an excess solvent during the reaction. Also, in order to improve hydrolysis resistance, an aqueous polyurethane emulsion is prepared by using a polyether polyol, but the hydrolysis resistance is slightly improved, but the cohesive force of the prepared aqueous polyurethane emulsion is poor, and thus the initial and state adhesive strength, heat adhesive strength, etc. It shows a problem of poor adhesive properties. And research on solvent-free aqueous polyurethane emulsion has been actively conducted both domestically and internationally. However, it is still poorly hydrolyzed and has limited limitations in application, and also uses organic solvents for viscosity control during the reaction. There is a situation.

따라서 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 방안으로 본 발명은 말단에 수산기를 갖는 혼합물로 폴리올과 함께 친수성인 폴리우레탄 디올 올리고머 및 모노머 디올을 사용하여 친수성기를 도입하는 이온성기를 최소로 사용하고, 고온에서 부반응이 생성되지 않는 방향 지방족 디이소시아네이트계를 사용하므로써, 내가수분해성이 매우 우수함과 동시에 접착력 및 수분산 안정성이 양호할 뿐만 아니라, 유기 용제를 사용하지 않아 용제의 제거 공정이 필요하지 않으므로, 작업 공정이 단축되고, 작업자의 인체에 유해성이 적으며, 친환경적인 무용제형 수성 폴리우레탄 에멀젼의 제조방법 및 이 방법에 의해 제조된 무용제형 수성 폴리우레탄 에멀젼을 제공함에 그 목적이 있다.Therefore, in order to solve the above problems, the present invention uses a hydrophilic polyurethane diol oligomer and a monomer diol with a polyol in a mixture having a hydroxyl group at the end, using a minimum of the ionic group to introduce a hydrophilic group, at a high temperature By using an aromatic aliphatic diisocyanate system that does not generate side reactions, the hydrolysis resistance is very good, the adhesion and water dispersion stability are not only good, and the organic solvent is not used so that the solvent removal step is not necessary. It is an object of the present invention to provide a method for preparing a solvent-free aqueous polyurethane emulsion which is shortened, is less harmful to a human body, and is environmentally friendly, and a solvent-free aqueous polyurethane emulsion prepared by the method.

상기의 과제를 달성하기 위한 본 발명은 말단에 수산기를 갖는 혼합물로서 폴리올, 모노머 디올, 폴리우레탄 디올 올리고머 및 이온성기를 디이소시아네이트와 반응시켜 분자 양말단에 이소시아네이트기를 가지는 폴리우레탄 프리폴리머를 제조하는 단계(S1);The present invention for achieving the above object is to prepare a polyurethane prepolymer having an isocyanate group at the molecular end by reacting the polyol, monomer diol, polyurethane diol oligomer and ionic groups with diisocyanate as a mixture having a hydroxyl group at the end ( S1);

상기 (S1)단계에서 제조된 폴리우레탄 프리폴리머를 중화제로 중화시켜 자기 유화형 프리폴리머를 제조하는 단계(S2) 및;Neutralizing the polyurethane prepolymer prepared in the step (S1) with a neutralizing agent to prepare a self-emulsifying prepolymer (S2);

상기 (S2)단계에서 제조된 자기 유화형 프리폴리머에 물을 가하여 유화시키고, 사슬연장제를 가하여 사슬을 연장하는 단계(S3);(S3) extending the chain by adding water to the self-emulsifying prepolymer prepared in the step (S2), and emulsifying by adding a chain extender;

를 포함하여 제조하는 것을 특징으로 하는 무용제형 수성 폴리우레탄 에멀젼의 제조방법을 과제 해결 수단으로 한다.A method for producing a solvent-free aqueous polyurethane emulsion, characterized in that the production including a.

그리고 상기 (S1)단계의 말단에 수산기를 갖는 혼합물로서 폴리올 0.46~0.59 몰, 모노머 디올 0.12~0.16 몰, 폴리우레탄 디올 올리고머 0.12~0.16 몰 및 이온성기 0.17~0.22 몰과, 상기 말단에 수산기를 갖는 혼합물 1 몰에 대하여 디이소시아네트 1.15~1.5 몰 사용하고,And as a mixture having a hydroxyl group at the end of the (S1) step 0.46 ~ 0.59 mol polyol, 0.12 ~ 0.16 mol monomer diol, 0.12 ~ 0.16 mol polyurethane diol oligomer and 0.17 ~ 0.22 mol ionic group, and having a hydroxyl group at the terminal 1.15 to 1.5 mol of diisocyanates are used per 1 mol of the mixture,

상기 (S2)단계의 중화제는 상기 이온성기의 사용량과 1:1의 비율로 사용하 며,The neutralizer of step (S2) is used in a ratio of 1: 1 with the amount of the ionic group,

상기 (S3)단계의 물은 제조된 무용제형 수성 폴리우레탄 에멀젼의 고형분이 25~60 중량%가 되도록 사용하고, 사슬연장제는 상기 말단에 수산기를 갖는 혼합물 1 몰에 대하여 0.05~0.5 몰 사용하는 것이 바람직하고,The water of step (S3) is used so that the solid content of the prepared solvent-free aqueous polyurethane emulsion is 25 to 60% by weight, and the chain extender is used at 0.05 to 0.5 mole based on 1 mole of the mixture having a hydroxyl group at the terminal. Preferably,

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상기 (S1)단계에서 사용하는 폴리우레탄 디올 올리고머는 말단에 수산기를 가지는 화합물로서, 1,6-헥산디올 0.3~0.7 중량부, 1-메틸아미노-2,3-프로판디올 0.3~0.7 중량부, 지방족 이소시아네이트 0.5~1.5 중량부를 포함하여 제조되고, 수평균분자량이 450~550인 것이 바람직하다.The polyurethane diol oligomer used in the step (S1) is a compound having a hydroxyl group at the terminal, 0.3 to 0.7 parts by weight of 1,6-hexanediol, 0.3 to 0.7 parts by weight of 1-methylamino-2,3-propanediol, It is manufactured including 0.5-1.5 weight part of aliphatic isocyanate, and it is preferable that number average molecular weights are 450-550.

상기와 같은 과제 해결 수단을 달성하기 위한 본 발명의 무용제형 수성 폴리우레탄 에멀젼의 제조방법 및 이 방법에 의해 제조된 무용제형 수성 폴리우레탄 에멀젼은 말단에 수산기를 갖는 혼합물로 폴리올과 함께 친수성인 폴리우레탄 디올 올리고머 및 모노머 디올을 사용하여 친수성기를 도입하는 이온성기를 최소로 사용하고, 고온에서 부반응이 생성되지 않는 방향 지방족 디이소시아네이트계를 사용하여 분자 양말단에 이소시아네이트기를 가지는 폴리우레탄 프리폴리머를 제조하므로써, 제조된 무용제형 수성 폴리우레탄 에멀젼은 내가수분해성이 매우 우수함과 동시에 접착력 및 수분산 안정성이 양호하여 고무, 가죽, 플라스틱 및 신발 부품의 접착 등 다양한 소재에 적용 가능하고, 뿐만 아니라, 유기 용제를 사용하지 않아 용제의 제거 공정이 필요하지 않으므로, 작업 공정이 단축되고, 작업자의 인체에 유해성이 적으며, 친환경적인 것이 장점이다.A method for producing a solvent-free aqueous polyurethane emulsion of the present invention and a solvent-free aqueous polyurethane emulsion prepared by this method is a mixture having a hydroxyl group at the end of the hydrophilic polyurethane with a polyol By preparing a polyurethane prepolymer having an isocyanate group at the molecular end of the molecule using a diol oligomer and a monomeric diol using a minimum of an ionic group which introduces a hydrophilic group and no side reaction occurs at high temperatures Solvent-free, water-based polyurethane emulsion has excellent hydrolysis resistance and good adhesion and water dispersion stability, so it can be applied to various materials such as rubber, leather, plastic, and shoe parts, and also does not use organic solvents. Do not remove solvent Since it is not necessary, the work process is shortened, there is little harm to the human body of the operator, it is an advantage that it is environmentally friendly.

상기의 효과를 달성하기 위한 본 발명은 무용제형 수성 폴리우레탄 에멀젼 조성물의 제조방법 및 이 방법에 의해 제조된 무용제형 수성 폴리우레탄 에멀젼 조성물에 관한 것으로, 본 발명을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여햐 한다.The present invention for achieving the above effect relates to a method for preparing a solvent-free aqueous polyurethane emulsion composition and to a solvent-free aqueous polyurethane emulsion composition prepared by the method, only the parts necessary for understanding the present invention are described. It should be noted that descriptions of other parts will be omitted so as not to distract from the gist of the present invention.

이하, 본 발명의 무용제형 수성 폴리우레탄 에멀젼 조성물의 제조방법 및 이 방법에 의해 제조된 무용제형 수성 폴리우레탄 에멀젼 조성물의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the technical configuration of the solvent-free aqueous polyurethane emulsion composition of the present invention and the solvent-free aqueous polyurethane emulsion composition prepared by the method will be described in detail.

본 발명은 말단에 수산기를 갖는 혼합물로서 폴리올, 모노머 디올, 폴리우레탄 디올 올리고머 및 이온성기를 디이소시아네이트와 반응시켜 분자 양말단에 이소시아네이트기를 가지는 폴리우레탄 프리폴리머를 제조하는 단계(S1);The present invention comprises the steps of preparing a polyurethane prepolymer having an isocyanate group at the molecular end by reacting a polyol, monomer diol, polyurethane diol oligomer and ionic groups with diisocyanate as a mixture having a hydroxyl group at the end (S1);

상기 (S1)단계에서 제조된 폴리우레탄 프리폴리머를 중화제로 중화시켜 자기 유화형 프리폴리머를 제조하는 단계(S2) 및;Neutralizing the polyurethane prepolymer prepared in the step (S1) with a neutralizing agent to prepare a self-emulsifying prepolymer (S2);

상기 (S2)단계에서 제조된 자기 유화형 프리폴리머에 물을 가하여 유화시키고, 사슬연장제를 가하여 사슬을 연장하는 단계(S3);(S3) extending the chain by adding water to the self-emulsifying prepolymer prepared in the step (S2), and emulsifying by adding a chain extender;

를 포함하여 제조하는 것을 특징으로 하는 무용제형 수성 폴리우레탄 에멀젼의 제조방법에 관한 것이다.It relates to a method for producing a solvent-free aqueous polyurethane emulsion comprising a.

그리고 본 발명의 무용제형 수성 폴리우레탄 에멀젼의 제조방법은 상기 (S1)단계의 말단에 수산기를 갖는 혼합물로서 폴리올 0.46~0.59 몰, 모노머 디올 0.12~0.16 몰, 폴리우레탄 디올 올리고머 0.12~0.16 몰 및 이온성기 0.17~0.22 몰과, 상기 말단에 수산기를 갖는 혼합물 1 몰에 대하여 디이소시아네트 1.15~1.5 몰 사용하고,And the method for producing a solvent-free aqueous polyurethane emulsion of the present invention is a mixture having a hydroxyl group at the end of the step (S1) 0.46 ~ 0.59 mol polyol, 0.12 ~ 0.16 mol monomer diol, 0.12 ~ 0.16 mol polyurethane diol oligomer and ions 1.15-1.5 mol of diisocyanates are used with respect to 0.17-0.22 mol of a genus group, and 1 mol of mixtures which have a hydroxyl group at the said terminal,

상기 (S2)단계의 중화제는 상기 이온성기의 사용량과 1:1의 비율로 사용하며,The neutralizing agent of the step (S2) is used in a ratio of 1: 1 with the amount of the ionic group,

상기 (S3)단계의 물은 제조된 무용제형 수성 폴리우레탄 에멀젼의 고형분이 25~60 중량%가 되도록 사용하고, 사슬연장제는 상기 말단에 수산기를 갖는 혼합물 1 몰에 대하여 0.05~0.5 몰 사용하는 것을 특징으로 한다.The water of step (S3) is used so that the solid content of the prepared solvent-free aqueous polyurethane emulsion is 25 to 60% by weight, and the chain extender is used at 0.05 to 0.5 mole based on 1 mole of the mixture having a hydroxyl group at the terminal. It is characterized by.

본 발명의 상기 (S1)단계에서 말단에 수산기를 갖는 혼합물을 구성하는 폴리올은 적어도 2개의 수산기를 갖는 화합물로서, 접착제의 응집력을 향상시키기 위하여 사용하고, 0.46~0.59 몰 사용하는 것이 바람직하다. 사용량이 0.46 몰 미만일 경우에는 접착제의 응집력이 떨어지는 문제점이 발생하고, 사용량이 0.59 몰 초과할 경우에는 내가수분해성이 떨어지는 문제점이 발생한다.Polyol constituting the mixture having a hydroxyl group at the terminal in the step (S1) of the present invention is a compound having at least two hydroxyl groups, it is used to improve the cohesive force of the adhesive, it is preferable to use 0.46 ~ 0.59 mol. When the amount of use is less than 0.46 mole, the cohesive force of the adhesive is poor, and when the amount is more than 0.59 mole, the hydrolysis resistance is poor.

이 때 상기 폴리올은 상온에서 폴리에스테르 폴리올을 단독 또는 폴리에스테르 폴리올과 폴리카프로락톤디올을 혼합하여 사용할 수 있으며, 상기 폴리올은 0.46~0.59 몰 중 폴리에스테르 폴리올을 0.3 몰 이상 사용하는 것이 바람직하다. 상기 폴리에스테르 폴리올의 사용량이 0.3 몰 미만일 경우 에멀젼의 안정성이 떨어지며 접착력이 저하되는 등 접착제의 접착 물성이 떨어지게 된다.In this case, the polyol may be used by using a polyester polyol alone or a mixture of polyester polyol and polycaprolactone diol at room temperature, It is preferable that the said polyol uses 0.3 mol or more of polyester polyols in 0.46-0.59 mol. When the amount of the polyester polyol is less than 0.3 mol, the stability of the emulsion is lowered and the adhesive property is lowered such that the adhesive strength is lowered.

그리고 상기 폴리에스테르계 폴리올은 폴리에틸렌 아디페이트, 폴리부틸렌 아디페이트, 폴리에틸렌부틸렌 아디페이트 중에서 1종 또는 그 이상을 선택하여 사용할 수 있으며, 폴리부틸렌 아디페이트를 사용하는 것이 바람직하다. The polyester-based polyol may be selected from one or more of polyethylene adipate, polybutylene adipate and polyethylene butylene adipate, and it is preferable to use polybutylene adipate.

상기 폴리올로 사용되는 폴리에스테르 폴리올 및 폴리카프로락톤 디올의 수평균분자량은 2,000 이상인 것을 사용할 수 있고, 바람직하게는 2,000~3,000인 것을 사용하는 것이 좋다. 수평균분자량이 2,000 미만이면, 접착제의 접착물성이 떨어지는 문제점이 발생하고, 수평균분자량이 3,000 초과하면, 초기 점성(initial tack)이 낮아 접착 시에 압착 불량을 일으켜 초기 접착력의 부족하게 되어 오히려 접착 성능이 저하될 수 있다.The number average molecular weight of the polyester polyol and the polycaprolactone diol used as the polyol may be 2,000 or more, preferably 2,000 to 3,000. If the number average molecular weight is less than 2,000, there is a problem that the adhesive properties of the adhesive is inferior, if the number average molecular weight is more than 3,000, the initial tack (low) initial tack is low, resulting in poor crimping at the time of adhesion, the initial adhesive force is insufficient, rather Performance may be degraded.

본 발명의 상기 (S1)단계에서 말단에 수산기를 갖는 혼합물을 구성하는 모노머 디올은 에멀젼의 안정성 및 이온성기의 함량을 최소로 사용하기 위하여 사용하고, 0.12~0.16 몰 사용하는 것이 바람직하다. 사용량이 0.12 몰 미만일 경우에는 에멀젼의 수분산 안정성이 떨어지는 문제점이 발생하고, 사용량이 0.16 몰 초과할 경우에는 내가수분해성은 우수하지만 다른 접착 물성이 저하되는 문제점이 발생한다.In the step (S1) of the present invention, the monomer diol constituting the mixture having a hydroxyl group at the terminal is used to minimize the stability of the emulsion and the content of the ionic group, and it is preferable to use 0.12 to 0.16 moles. If the amount of use is less than 0.12 moles, the water dispersion stability of the emulsion is inferior, and if the amount is more than 0.16 moles of hydrolysis resistance is excellent, but other adhesive properties are deteriorated.

상기 모노머 디올은 에틸렌 글리콜, 1,4-부탄디올, 1,6-헥산디올, 네오펜틸글리콜 중에서 1종 또는 그 이상을 선택하여 사용할 수 있으며, 1,6-헥산디올을 사용하는 것이 바람직하다.The monomer diol may be used by selecting one or more of ethylene glycol, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, and neopentyl glycol, and it is preferable to use 1,6-hexanediol.

본 발명의 상기 (S1)단계에서 말단에 수산기를 갖는 혼합물을 구성하는 폴리우레탄 디올 올리고머는 에멀젼의 안정성 및 이온성기의 함량을 최소로 사용하기 위하여 사용하고, 0.12~0.16 몰 사용하는 것이 바람직하다. 사용량이 0.12 몰 미만일 경우에는 수분산 안정성이 떨어지게 되고, 0.16 몰 초과할 경우에는 내가수분해성은 우수하지만 다른 접착 물성의 저하를 초래하게 된다.Polyurethane diol oligomer constituting the mixture having a hydroxyl group at the end in the step (S1) of the present invention is used to minimize the stability of the emulsion and the content of the ionic group, It is preferable to use 0.12-0.16 mol. If the amount of use is less than 0.12 moles, the water dispersion stability is lowered. If the amount is more than 0.16 moles, the hydrolysis resistance is excellent but other adhesive properties are degraded.

그리고 상기 폴리우레탄 디올 올리고머는 말단에 수산기를 가지는 화합물로서, 1,6-헥산디올 0.3~0.7 중량부, 1-메틸아미노-2,3-프로판디올 0.3~0.7 중량부, 지방족 이소시아네이트 0.5~1.5 중량부를 포함하여 제조되고, 수평균분자량이 450~550인 것이 바람직하다. 이 때의 반응 온도는 60~70℃에서 1.5~2.5시간 동안 반응시키는 것이 바람직하다.And the polyurethane diol oligomer is a compound having a hydroxyl group at the terminal, 0.3 to 0.7 parts by weight of 1,6-hexanediol, 0.3 to 0.7 parts by weight of 1-methylamino-2,3-propanediol, 0.5 to 1.5 parts by weight of aliphatic isocyanate It is manufactured including the part and it is preferable that number average molecular weights are 450-550. It is preferable to make reaction temperature at this time react for 60 to 70 degreeC for 1.5 to 2.5 hours.

그리고 상기 지방족 이소시아네이트로는 1,6-헥산 디이소시아네이트(HDI), 이소포론 디이소시아네이트(IPDI) 및 메틸렌 비스 (p-시클로헥실 이소시아네이트)(H12MDI) 등으로부터 1종 또는 그 이상을 선택하여 사용할 수 있다. As the aliphatic isocyanate, one or more selected from 1,6-hexane diisocyanate (HDI), isophorone diisocyanate (IPDI), methylene bis (p-cyclohexyl isocyanate) (H 12 MDI) and the like can be used. Can be.

또한, 상기 폴리우레탄 디올 올리고머의 합성을 간략히 설명하면, 다음과 같다. In addition, the synthesis of the polyurethane diol oligomer briefly described as follows.

먼저 말단에 수산기를 갖는 1,6-헥산디올 0.3~0.7 중량부, 1-메틸아미노-2,3-프로판디올 0.3~0.7 중량부을 혼합하여 60~80rpm 속도로 20~30 분간 교반한 후, 반응온도 60~70℃에서 지방족 이소시아네이트 0.5~1.5 중량부를 투입한 후 60~80rpm에서 1.5~2.5 시간 동안 교반, 반응시켜 수평균분자량이 450~550인 폴리우레탄 디올 올리고머를 제조할 수 있다.First, 0.3 to 0.7 parts by weight of 1,6-hexanediol having a hydroxyl group at the end and 0.3 to 0.7 parts by weight of 1-methylamino-2,3-propanediol are mixed and stirred at a speed of 60 to 80 rpm for 20 to 30 minutes, followed by reaction. After adding 0.5 to 1.5 parts by weight of aliphatic isocyanate at a temperature of 60 to 70 ° C., the mixture is stirred and reacted at 60 to 80 rpm for 1.5 to 2.5 hours to prepare a polyurethane diol oligomer having a number average molecular weight of 450 to 550.

본 발명의 상기 (S1)단계에서 말단에 수산기를 갖는 혼합물을 구성하는 이온성기는 내가수분해성 개선을 위해 합성에 사용되고, 디메틸올 프로피온산을 사용할 수 있으며, 0.17~0.22 몰 사용하는 것이 바람직하다. 사용량이 0.17 몰 미만일 경우에는 유화 및 수분산 안정성이 저하될 수 있으며, 0.22 몰 초과할 경우에는 내가수분해성이 저하된다.In the step (S1) of the present invention, the ionic group constituting the mixture having a hydroxyl group at the terminal is used in the synthesis for improving hydrolysis resistance, dimethylol propionic acid may be used, and it is preferable to use 0.17 to 0.22 moles. If the amount is less than 0.17 moles emulsification and water dispersion stability may be lowered, if exceeding 0.22 moles hydrolysis resistance is lowered.

특히, 본 발명에서 내가수분해성 개선을 위해 합성에 사용되는 상기 이온성기의 함량은 0.17~0.22 몰로서, 중량%로 환산하였을 경우, 무용제형 수성 폴리우레탄 에멀젼의 총고형분 대비 2.5 중량% 이하를 사용하는 것이 바람직하며, 가장 바람직하기로는 1.8~2.0 중량%를 사용하는 것이 좋다.In particular, in the present invention, the content of the ionic group used in the synthesis for improving hydrolysis resistance is 0.17 to 0.22 moles, when converted to weight%, using 2.5% by weight or less relative to the total solids of the solvent-free aqueous polyurethane emulsion. It is preferable to use, and most preferably, 1.8 to 2.0 wt% is used.

그리고 본 발명의 상기 (S1)단계에서 사용하는 디이소시아네트는 상기 말단에 수산기를 갖는 혼합물 1 몰에 대하여 1.15~1.5 몰 사용하는 것이 바람직하다. 사용량이 1.15 몰 미만일 경우에는 접착제의 접착물성이 떨어지며, 사용량이 1.5 몰 초과할 경우에는 수분산 안정성이 저하된다. And the isocyanate used in the step (S1) of the present invention is preferably used 1.15 ~ 1.5 moles per 1 mole of the mixture having a hydroxyl group at the terminal. When the amount of use is less than 1.15 moles, the adhesive property of the adhesive is inferior, and when the amount is more than 1.5 moles, the dispersion stability is lowered.

그리고 상기 디이소시아네이트로는 변색 개선 및 무용제형의 수성 폴리우레탄 에멀젼을 제조하기 위해서 고온에서 부반응이 생성되지 않는 방향 지방족 디이소시아네이트계를 사용하여야 하며, 사용 가능한 방향 지방족 디이소시아네이트로는 1,3- 또는 1,4-자일렌디이소시아네이트 혹은 그 혼합물, ω,ω'-디이소시아네이트-1,4-디에틸벤젠, 1,3-또는 1,4-비스(1-이소시아네이트-1-메틸에틸)벤젠(관용명;테트라메틸자이렌디이소시아네이트)중에서 1종 또는 그 이상을 선택하여 사용할 수 있다.As the diisocyanate, an aromatic aliphatic diisocyanate which does not generate side reactions at high temperature should be used to improve discoloration and to prepare a solvent-free aqueous polyurethane emulsion, and as the usable aromatic aliphatic diisocyanate, 1,3- or 1,4-xylene diisocyanate or mixtures thereof, ω, ω'-diisocyanate-1,4-diethylbenzene, 1,3- or 1,4-bis (1-isocyanate-1-methylethyl) benzene (common name ; Tetramethyl styrene diisocyanate) can be used by selecting one or more.

또한 상기 (S1)단계에서 말단에 수산기를 갖는 혼합물로서 폴리올, 모노머 디올, 폴리우레탄 디올 올리고머 및 이온성기와, 디이소시아네이트를 반응시켜 합성한 폴리우레탄 프리폴리머의 NCO/OH 비는 1.15~1.5인 것이 바람직하다. In addition, the NCO / OH ratio of the polyurethane prepolymer synthesized by reacting a polyol, a monomer diol, a polyurethane diol oligomer and an ionic group with a diisocyanate as a mixture having a hydroxyl group at the terminal in step (S1) is preferably 1.15 to 1.5. Do.

상기 (S1)단계는 상기 말단의 수산기를 갖는 혼합물과, 디이소시아네이트를 80~120℃의 온도에서 3~4.5 시간 동안 충분히 교반하면서 반응시켜 폴리우레탄 프리폴리머를 제조하는 것이 바람직하다.In the step (S1), the mixture having the hydroxyl group at the terminal and the diisocyanate are reacted with sufficient stirring for 3 to 4.5 hours at a temperature of 80 to 120 ° C to prepare a polyurethane prepolymer.

본 발명의 상기 (S2)단계에서 사용되는 중화제는 상기 (S1)단계에서 제조된 폴리우레탄 프리폴리머를 중화시키기 위해 사용되며, 상기 이온성기의 사용량과 1:1의 비율로 사용하는 것이 바람직하다. 사용량이 상기 이온성기의 사용량보다 미만이면 수분산 안정성이 떨어지고, 사용량이 상기 이온성기의 사용량보다 초과하면 합성된 에멀젼의 저장 안정성이 떨어지게 된다.The neutralizer used in the step (S2) of the present invention is used to neutralize the polyurethane prepolymer prepared in the step (S1), it is preferable to use in a ratio of 1: 1 with the amount of the ionic group. If the amount of use is less than the amount of the ionic group, the water dispersion stability is lowered. If the amount of use is more than the amount of the ionic group, the storage stability of the synthesized emulsion is lowered.

상기 중화제는 암모니아수와, 디메틸아미노에탄올, N-메틸모르포린, 트리에틸아민 중에서 1종 또는 그 이상을 선택하여 사용할 수 있다.The neutralizing agent may be selected from one or more selected from ammonia water, dimethylaminoethanol, N-methylmorpholine, and triethylamine.

상기 (S2)단계는 상기 (S1)단계에서 제조된 폴리우레탄 프리폴리머를 25~30℃로 냉각시킨 후 중화제를 사용하여 1~2 시간 동안 충분히 교반하여 유화형 프리폴리머를 제조하는 것이 바람직하다.In the step (S2), the polyurethane prepolymer prepared in the step (S1) is cooled to 25 to 30 ° C., and then sufficiently stirred for 1 to 2 hours using a neutralizing agent to prepare an emulsified prepolymer.

본 발명의 상기 (S3)단계에서 사용되는 물은 상기 (S2)단계에서 제조한 자기 유화형 프리폴리머를 유화시키기 위해 사용하며, 여기서, 본 발명에 폴리우레탄 프리폴리머를 수분산시키기 위해서 사용되는 물은 특별히 한정하지 않으나, 제조된 무용제형 수성 폴리우레탄 에멀젼의 고형분이 25~60 중량%가 되도록 사용하는 것이 바람직하다.The water used in the step (S3) of the present invention is used to emulsify the self-emulsifying prepolymer prepared in the step (S2), wherein the water used to disperse the polyurethane prepolymer in the present invention is particularly Although not limited, it is preferable to use so that solid content of the prepared solvent-free aqueous polyurethane emulsion may be 25 to 60 weight%.

본 발명의 상기 (S3)단계에서 사용되는 사슬연장제는 상기 (S2)단계에서 제조한 자기 유화형 프리폴리머를 쇄연장하여 무용제형 수성 폴리우레탄 에멀젼을 제조하기 위하여 사용되고, 상기 말단에 수산기를 갖는 혼합물 1 몰에 대하여 0.05~0.5 몰 사용하는 것이 바람직하다. 사용량이 0.05 몰 미만이면, 쇄연장 효과가 떨어져 접착 물성이 떨어지고 0.5 몰을 초과하면, 에멀젼의 유화 상태가 불량하며 저장 안정성이 떨어져 내가수분해성 등이 떨어지게 된다. The chain extender used in the step (S3) of the present invention is used to chain-extend the self-emulsifying prepolymer prepared in the step (S2) to prepare a solvent-free aqueous polyurethane emulsion, and a mixture having a hydroxyl group at the terminal. It is preferable to use 0.05-0.5 mol with respect to 1 mol. If the amount is less than 0.05 mole, the chain extending effect is lowered and the adhesive property is lowered. If the amount is more than 0.5 mole, the emulsion state of the emulsion is poor and the storage stability is poor, and the hydrolysis resistance is deteriorated.

상기 사슬연장제는 모노머 아민계를 사용할 수 있으며, 사용되는 모노머아민계는 1급 또는 2급 아미노기를 2개 이상 함유하는 물질로서, 히드라진과, 에틸렌 디아민, 이소프로필렌디아민, 디에틸렌 트리아민, 트리에틸렌테트라아민, 디아미노디페닐메탄 중에서 1종 또는 그 이상을 선택하여 사용할 수 있다.The chain extender may be used a monomer amine, the monomer amine used is a substance containing two or more primary or secondary amino groups, hydrazine, ethylene diamine, isopropylenediamine, diethylene triamine, tri One or more of ethylene tetraamine and diaminodiphenylmethane can be selected and used.

상기 (S3)단계는 상기 (S2)단계에서 제조된 자기 유화형 프리폴리머의 쇄연 장을 위해 18~30℃의 온도에서 1~2 시간 교반하여 무용제형 수성 폴리우레탄 에멀젼을 제조하는 것이 바람직하다.The step (S3) is preferably stirred for 1 to 2 hours at a temperature of 18 ~ 30 ℃ for chain extension of the self-emulsifying prepolymer prepared in the step (S2) to prepare a solvent-free aqueous polyurethane emulsion.

그리고 본 발명에서는 필요에 따라 점도 조절제, 경화제, 소포제, 산화 방지제 및 노화 방지제 등을 첨가제로 첨가할 수 있다. And in this invention, a viscosity modifier, a hardening | curing agent, an antifoamer, antioxidant, an antioxidant, etc. can be added as an additive as needed.

그리고 상기 (S3)단계를 거쳐 제조된 무용제형 수성 폴리우레탄 에멀젼은 수평균분자량이 20,000~75,000이고, 고형분이 25~60 중량%인 것이 바람직하다.And the solvent-free aqueous polyurethane emulsion prepared through the step (S3) is preferably a number average molecular weight of 20,000 ~ 75,000, solid content of 25 ~ 60% by weight.

또한, 본 발명은 상기의 방법에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 내가수분해성이 우수한 무용제형 수성 폴리우레탄 에멀젼에 관한 것이다.The present invention also relates to a solvent-free aqueous polyurethane emulsion having excellent hydrolysis resistance, which is produced by the above method.

단, 여기서는 상기에서 무용제형 수성 폴리우레탄 에멀젼의 구성을 상세히 설명하였으므로, 그 상세한 설명을 생략한다.However, since the structure of the solvent-free aqueous polyurethane emulsion has been described above in detail, the detailed description thereof will be omitted.

이와 같이 제조된 무용제형 수성 폴리우레탄 에멀젼은 접착제로서 사용 시 경화제를 더욱 포함하여 사용할 수 있으며, 상기 경화제는 특별히 한정하지 않으며, 통상적으로 사용되는 경화제를 적절히 적용할 수 있을 것이다.The solvent-free aqueous polyurethane emulsion prepared as described above may further include a curing agent when used as an adhesive, and the curing agent is not particularly limited, and a conventionally used curing agent may be appropriately applied.

이러한 본 발명에 따른 무용제형 수성 폴리우레탄 에멀젼은 고무, 가죽, 플라스틱 및 신발 부품 등을 접착시키는 접착제 등으로 다양하게 적용하여 사용할 수 있을 것이다.The solvent-free aqueous polyurethane emulsion according to the present invention may be used by various applications such as adhesives for bonding rubber, leather, plastic and shoe parts.

따라서 이와 같은 본 발명은 말단에 수산기를 갖는 혼합물로서, 폴리올과, 폴리우레탄 디올 올리고머 및 모노머 디올을 함께 사용하므로써, 친수성기를 도입하여 수분 안정성을 저하시키는 이온성기를 최소로 사용하여 내가수분해성이 매우 우수함과 동시에 접착력 및 수분산 안정성이 양호할 뿐만 아니라, 유기 용제를 사용하지 않아 용제의 제거 공정이 필요하지 않으므로, 작업 공정이 단축되고, 작업자의 인체에 유해성이 적으며, 친환경적인 무용제형 수성 폴리우레탄 에멀젼의 제조방법 및 이 방법에 의해 제조된 무용제형 수성 폴리우레탄 에멀젼을 제공할 수 있는 것이다.Therefore, the present invention is a mixture having a hydroxyl group at the terminal, by using a polyol, a polyurethane diol oligomer and a monomer diol together, by using a minimum of the ionic group to introduce a hydrophilic group to lower the water stability, very hydrolysis resistance Not only is it excellent in adhesiveness and water dispersion stability, but also it does not require solvent removal process because it does not use organic solvent, so the work process is shortened, it is less harmful to human body, and it is eco-friendly solvent-free aqueous poly It is possible to provide a process for preparing a urethane emulsion and a solvent-free aqueous polyurethane emulsion prepared by the method.

이하, 본 발명의 실시 예를 들면서 상세히 설명하는바, 본 발명이 다음의 실시 예에 의해서만 반드시 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples, but the present invention is not necessarily limited only to the following Examples.

1. 무용제형 수성 폴리우레탄 에멀젼 조성물 제조1. Preparation of solvent-free aqueous polyurethane emulsion composition

실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 5의 무용제형 수성 폴리우레탄 에멀젼을 제조하였다. Solvent-free aqueous polyurethane emulsions of Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 5 were prepared.

(실시예 1)(Example 1)

온도조절과 속도조절이 가능한 3 L 반응기에 분자량이 2,000인 1,4-부탄디올/아디핀산의 폴리에스테르 폴리올 0.3몰, 분자량이 2,000인 폴리카프로락톤 디올 0.2몰, 1,6-헥산디올 0.13몰, 폴리우레탄 디올 올리고머 0.15몰, 디메틸올 프로피온산 0.22몰, 테트라메틸자이렌디이소시아네이트 1.35몰을 가하여 100℃에서 4시간 동안 반응시켜 카르복실기 이소시아네이트형 폴리우레탄 프리폴리머를 제조하였다. 그리고 제조된 폴리우레탄 프리폴리머를 30℃로 냉각시킨 후, 트리에틸아민 0.22몰을 가하여 중화시키고, 중화된 자기 유화형 폴리우레탄 프리폴리머를 빠르게 교반하면서 물 1,100g을 천천히 가하여 1.5 시간 동안 유화시킨 다음, 에틸렌디아민 0.35몰을 물과 혼합하여 천천히 적가하면서 1시간 동안 사슬 반응 시킨 후 무용제형 수성 폴리우레탄 에멀젼 조성물을 제조하였다.0.3 mol of polyester polyol of 1,4-butanediol / adipic acid having a molecular weight of 2,000, 0.2 mol of polycaprolactone diol having a molecular weight of 2,000, 0.13 mol of 1,6-hexanediol, 0.15 mole of polyurethane diol oligomer, 0.22 mole of dimethylol propionic acid, and 1.35 mole of tetramethylxylene diisocyanate were added thereto, followed by reaction at 100 ° C. for 4 hours to prepare a carboxyl isocyanate type polyurethane prepolymer. The prepared polyurethane prepolymer was cooled to 30 ° C., neutralized by addition of 0.22 mol of triethylamine, and emulsified for 1.5 hours by slowly adding 1,100 g of water while rapidly stirring the neutralized self-emulsifying polyurethane prepolymer. 0.35 mole of diamine was mixed with water and slowly added dropwise, followed by chain reaction for 1 hour to prepare a solvent-free aqueous polyurethane emulsion composition.

(실시예 2)(Example 2)

온도조절과 속도조절이 가능한 3 L 반응기에 분자량이 2,000인 1,4-부탄디올/아디핀산의 폴리에스테르 폴리올 0.3몰, 분자량이 2,000인 폴리카프로락톤 디올 0.2몰, 1,4-부탄디올 0.13몰, 폴리우레탄 디올 올리고머 0.15몰, 디메틸올 프로피온산 0.2몰, 테트라메틸자이렌디이소시아네이트 1.3몰을 가하여 100℃에서 4시간 동안 반응시켜 카르복실기 이소시아네이트형 폴리우레탄 프리폴리머를 제조하였다. 그리고 제조된 폴리우레탄 프리폴리머를 30℃로 냉각시킨 후, 트리에틸아민 0.2몰을 가하여 중화시키고, 중화된 자기 유화형 폴리우레탄 프리폴리머를 빠르게 교반 하면서 물 1,100g을 천천히 가하여 1.5 시간 동안 유화시킨 다음, 에틸렌디아민 0.3몰을 물과 혼합하여 천천히 적가하면서 1시간 동안 사슬 반응 시킨 후 무용제형 수성 폴리우레탄 에멀젼 조성물을 제조하였다.0.3 mol of 1,4-butanediol / adipic acid polyester polyol with molecular weight 2,000, 0.2 mol of polycaprolactone diol with molecular weight 2,000, 0.13 mol of 1,4-butanediol, poly 0.15 mole of urethane diol oligomer, 0.2 mole of dimethylol propionic acid, and 1.3 mole of tetramethylstyrene diisocyanate were added thereto, followed by reaction at 100 ° C. for 4 hours to prepare a carboxyl isocyanate type polyurethane prepolymer. The prepared polyurethane prepolymer was cooled to 30 ° C., neutralized by adding 0.2 mol of triethylamine, and emulsified for 1.5 hours by slowly adding 1,100 g of water while rapidly stirring the neutralized self-emulsifying polyurethane prepolymer. 0.3 mole of diamine was mixed with water, and slowly added dropwise, followed by chain reaction for 1 hour to prepare a solvent-free aqueous polyurethane emulsion composition.

(실시예 3)(Example 3)

온도조절과 속도조절이 가능한 3 L 반응기에 분자량이 2,000인 1,4-부탄디올/아디핀산의 폴리에스테르 폴리올 0.4몰, 분자량이 2,000인 폴리카프로락톤 디올 0.1몰, 1,6-헥산디올 0.13몰, 폴리우레탄 디올 올리고머 0.15몰, 디메틸올 프로피온산 0.22몰, 테트라메틸자이렌디이소시아네이트 1.35몰을 가하여 100℃에서 4시간 동안 반응시켜 카르복실기 이소시아네이트형 폴리우레탄 프리폴리머를 제조하였다. 그리고 제조된 폴리우레탄 프리폴리머를 30℃로 냉각시킨 후, 트리에틸아민 0.22몰을 가하여 중화시키고, 중화된 자기 유화형 폴리우레탄 프리폴리머를 빠르게 교반하면서 물 1,100g을 천천히 가하여 1.5 시간 동안 유화시킨 다음, 에틸렌디아민 0.35몰을 물과 혼합하여 천천히 적가하면서 1시간 동안 사슬 반응 시킨 후 무용제형 수성 폴리우레탄 에멀젼 조성물을 제조하였다.0.4 mol of 1,4-butanediol / adipic acid polyester polyol with a molecular weight of 2,000, 0.1 mol of polycaprolactone diol with a molecular weight of 2,000, 0.13 mol of 1,6-hexanediol, 0.15 mole of polyurethane diol oligomer, 0.22 mole of dimethylol propionic acid, and 1.35 mole of tetramethylxylene diisocyanate were added thereto, followed by reaction at 100 ° C. for 4 hours to prepare a carboxyl isocyanate type polyurethane prepolymer. The prepared polyurethane prepolymer was cooled to 30 ° C., neutralized by addition of 0.22 mol of triethylamine, and emulsified for 1.5 hours by slowly adding 1,100 g of water while rapidly stirring the neutralized self-emulsifying polyurethane prepolymer. 0.35 mole of diamine was mixed with water and slowly added dropwise, followed by chain reaction for 1 hour to prepare a solvent-free aqueous polyurethane emulsion composition.

(실시예 4)(Example 4)

폴리올 중 폴리에스테르 폴리올 0.5몰을 사용하고, 폴리카프로락톤디올을 사용하지 않을 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건에서 무용제형 수성 폴리우레탄 에멀젼 조성물을 제조하였다.A solvent-free aqueous polyurethane emulsion composition was prepared under the same conditions as in Example 1 except that 0.5 mole of polyester polyol was used in the polyol and no polycaprolactone diol was used.

(실시예 5)(Example 5)

사슬연장제로서 이소프로필렌디아민을 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 조건에서 무용제형 수성 폴리우레탄 에멀젼 조성물을 제조하였다.A solventless aqueous polyurethane emulsion composition was prepared under the same conditions as in Example 1 except that isopropylenediamine was used as the chain extender.

(비교예 1)(Comparative Example 1)

온도조절과 속도조절이 가능한 3 L 반응기에 분자량이 2,000인 1,4-부탄디올/아디핀산의 폴리에스테르 폴리올 0.45몰, 분자량이 2,000인 폴리카프로락톤 디올 0.2몰, 1,6-헥산디올 0.13몰, 디메틸올 프로피온산 0.22몰, 테트라메틸자이렌디이소시아네이트 1.35몰을 가하여 100℃에서 4시간 동안 반응시켜 카르복실기 이소시아네이트형 폴리우레탄 프리폴리머를 제조하였다. 그리고 제조된 폴리우레탄 프리폴리머를 30℃로 냉각시킨 후, 트리에틸아민 0.22몰을 가하여 중화시키고, 중화된 자기 유화형 폴리우레탄 프리폴리머를 빠르게 교반하면서 물 1,100g을 천천히 가하여 1.5 시간 동안 유화시킨 다음, 에틸렌디아민 0.35몰을 물과 혼합하여 천천히 적가하면서 1시간 동안 사슬 반응 시킨 후 무용제형 수성 폴리우레탄 에멀젼 조성물을 제조하였다.0.45 mol of 1,4-butanediol / adipic acid polyester polyol with a molecular weight of 2,000, 0.2 mol of polycaprolactone diol with a molecular weight of 2,000, 0.13 mol of 1,6-hexanediol, A carboxyl isocyanate type polyurethane prepolymer was prepared by adding 0.22 mol of dimethylol propionic acid and 1.35 mol of tetramethylstyrene diisocyanate for 4 hours at 100 ° C. The prepared polyurethane prepolymer was cooled to 30 ° C., neutralized by addition of 0.22 mol of triethylamine, and emulsified for 1.5 hours by slowly adding 1,100 g of water while rapidly stirring the neutralized self-emulsifying polyurethane prepolymer. 0.35 mole of diamine was mixed with water and slowly added dropwise, followed by chain reaction for 1 hour to prepare a solvent-free aqueous polyurethane emulsion composition.

(비교예 2)(Comparative Example 2)

온도조절과 속도조절이 가능한 3 L 반응기에 분자량이 2,000인 1,4-부탄디올/아디핀산의 폴리에스테르 폴리올 0.3몰, 분자량이 2,000인 폴리카프로락톤 디올 0.2몰, 1,6-헥산디올 0.13몰, 폴리우레탄 디올 올리고머 0.1몰, 디메틸올 프로피온산 0.27몰, 테트라메틸자이렌디이소시아네이트 1.35몰을 가하여 100℃에서 4시간 동안 반응시켜 카르복실기 말단 이소시아네이트형 폴리우레탄 프리폴리머를 제조하였다. 그리고 제조된 폴리우레탄 프리폴리머를 30℃로 냉각시킨 후, 트리에틸아민 0.27몰을 가하여 중화시키고, 중화된 자기 유화형 폴리우레탄 프리폴리머를 빠르게 교반하면서 물 1,100g을 천천히 가하여 1.5 시간 동안 유화시킨 다음, 에틸렌디아민 0.35몰을 물과 혼합하여 천천히 적가하면서 1시간 동안 사슬 반응 시킨 후 무용제형 수성 폴리우레탄 에멀젼 조성물을 제조하였다.0.3 mol of polyester polyol of 1,4-butanediol / adipic acid having a molecular weight of 2,000, 0.2 mol of polycaprolactone diol having a molecular weight of 2,000, 0.13 mol of 1,6-hexanediol, 0.1 mole of polyurethane diol oligomer, 0.27 mole of dimethylol propionic acid, and 1.35 mole of tetramethylxylene diisocyanate were added thereto, followed by reaction at 100 ° C. for 4 hours to prepare a carboxyl terminal isocyanate type polyurethane prepolymer. The prepared polyurethane prepolymer was cooled to 30 ° C., neutralized by adding 0.27 mole of triethylamine, and emulsified for 1.5 hours by slowly adding 1,100 g of water while rapidly stirring the neutralized self-emulsifying polyurethane prepolymer. 0.35 mole of diamine was mixed with water and slowly added dropwise, followed by chain reaction for 1 hour to prepare a solvent-free aqueous polyurethane emulsion composition.

(비교예 3)(Comparative Example 3)

온도조절과 속도조절이 가능한 3 L 반응기에 분자량이 2,000인 1,4-부탄디올/아디핀산의 폴리에스테르 폴리올 0.25몰, 분자량이 2,000인 폴리카프로락톤 디올 0.38몰, 폴리우레탄 디올 올리고머 0.05몰, 디메틸올 프로피온산 0.22몰, 테트라메틸자이렌디이소시아네이트 1.35몰을 가하여 100℃에서 4시간 동안 반응시켜 카르복실기 말단 이소시아네이트형 폴리우레탄 프리폴리머를 제조하였다. 그리고 제조된 폴리우레탄 프리폴리머를 30℃로 냉각시킨 후, 트리에틸아민 0.22몰을 가하여 중화시키고, 중화된 자기 유화형 폴리우레탄 프리폴리머를 빠르게 교반하면서 물 1,100g을 천천히 가하여 1.5 시간 동안 유화시킨 다음, 에틸렌디아민 0.35몰을 물과 혼합하여 천천히 적가하면서 1시간 동안 사슬 반응 시킨 후 무용제형 수성 폴리우레탄 에멀젼 조성물을 제조하였다.0.25 mol 1,4-butanediol / adipic acid polyester polyol with molecular weight 2,000, 0.38 mol polycaprolactone diol with molecular weight 2,000, 0.05 mol polyurethane diol oligomer, dimethylol A carboxyl group-terminated isocyanate type polyurethane prepolymer was prepared by adding 0.22 mol of propionic acid and 1.35 mol of tetramethylstyrene diisocyanate for 4 hours at 100 ° C. The prepared polyurethane prepolymer was cooled to 30 ° C., neutralized by addition of 0.22 mol of triethylamine, and emulsified for 1.5 hours by slowly adding 1,100 g of water while rapidly stirring the neutralized self-emulsifying polyurethane prepolymer. 0.35 mole of diamine was mixed with water and slowly added dropwise, followed by chain reaction for 1 hour to prepare a solvent-free aqueous polyurethane emulsion composition.

(비교예 4)(Comparative Example 4)

온도조절과 속도조절이 가능한 3 L 반응기에 분자량이 2,000인 1,4-부탄디올/아디핀산의 폴리에스테르 폴리올 0.5몰, 폴리우레탄 디올 올리고머 0.2몰, 디메틸올 프로피온산 0.3몰, 테트라메틸자이렌디이소시아네이트 2몰을 가하여 100℃에서 4시간 동안 반응시켜 카르복실기 말단 이소시아네이트형 폴리우레탄 프리폴리머를 제조하였다. 그리고 제조된 폴리우레탄 프리폴리머를 30℃로 냉각시킨 후, 트리에틸아민 0.3몰을 가하여 중화시키고, 중화된 자기 유화형 폴리우레탄 프리폴리머를 빠르게 교반하면서 물 1,100g을 천천히 가하여 1.5 시간 동안 유화시킨 다음, 에틸렌디아민 1몰을 물과 혼합하여 천천히 적가하면서 1시간 동안 사슬 반응 시킨 후 무용제형 수성 폴리우레탄 에멀젼 조성물을 제조하였다.0.5 mol of 1,4-butanediol / adipic acid polyester polyol, 0.2 mol of polyurethane diol oligomer, 0.3 mol of dimethylol propionic acid, 2 mol of tetramethylstyrene diisocyanate The reaction was carried out at 100 ° C. for 4 hours to prepare a carboxyl terminal isocyanate type polyurethane prepolymer. The prepared polyurethane prepolymer was cooled to 30 ° C., neutralized by addition of 0.3 mole of triethylamine, and emulsified for 1.5 hours by slowly adding 1,100 g of water while rapidly stirring the neutralized self-emulsifying polyurethane prepolymer. 1 mole of diamine was mixed with water and slowly added dropwise, followed by chain reaction for 1 hour to prepare a solvent-free aqueous polyurethane emulsion composition.

(비교예 5)(Comparative Example 5)

현재 신발용 접착제로 사용하고 있는 수성 폴리우레탄 에멀젼(NP-57, NANPAO)을 사용하였다.An aqueous polyurethane emulsion (NP-57, NANPAO), which is currently used as an adhesive for shoes, was used.

단, 여기서 실시예 및 비교예에 사용된 폴리우레탄 디올 올리고머는 1,6-헥산디올 0.7 중량부, 1-메틸아미노-2,3-프로판디올 0.6 중량부을 혼합하여 70rpm 속도로 20 분간 교반한 후, 반응온도 70℃에서 지방족 이소시아네이트 1.0 중량부를 투입한 후 70rpm에서 2 시간 동안 교반, 반응시켜 제조한 수평균분자량이 500인 폴 리우레탄 디올 올리고머를 사용하였다.However, the polyurethane diol oligomer used in Examples and Comparative Examples herein was mixed with 0.7 parts by weight of 1,6-hexanediol and 0.6 parts by weight of 1-methylamino-2,3-propanediol and stirred at 70 rpm for 20 minutes. In addition, 1.0 parts by weight of aliphatic isocyanate was added at a reaction temperature of 70 ° C., followed by stirring and reacting at 70 rpm for 2 hours to use a polyurethane diol oligomer having a number average molecular weight of 500.

2. 무용제형 수성 폴리우레탄 에멀젼의 성능 평가2. Performance Evaluation of Solvent-free Water-based Polyurethane Emulsion

상기 제조된 실시예와 비교예 각각의 에멀젼은 다음과 같은 방법에 의해 초기 접착력, 상태 접착력, 내열 접착력, 수분산안정성, 내수성, 및 내가수분해성을 측정하였으며, 그 결과는 [표 1]에 나타내었다.The emulsion of each of the Examples and Comparative Examples prepared above was measured by the following method, initial adhesion, state adhesion, heat resistance, water dispersion stability, water resistance, and hydrolysis resistance, the results are shown in [Table 1] It was.

1) 피착제1) Adhesive

본 실험에서 사용한 재질은 국내 신발 완제업체에서 사용하는 겉창 소재(고무)를 사용하였다.The material used in this experiment was the outsole material (rubber) used by domestic shoemakers.

2) 접착시편의 제조2) Preparation of Adhesive Specimen

제조된 피착제를 100×10mm의 크기로 잘라 톨루엔으로 세척하여 건조하였다. 고무의 접착면에 수성형 프라이머(PR-505, 헨켈) 1회 도포하고 55℃에서 5분간 열처리하여 건조시켰다. 그리고 실시예 및 비교예의 수성 폴리우레탄 에멀젼 각각에 수성 경화제(ARF-40, 헨켈) 5 중량%를 첨가하여 피착제에 각각 도포하고 55℃에서 5분간 열처리하여 건조시킨 다음 핸드롤러를 사용하여 3~4 kgf의 하중을 가하여 접착하였다. The prepared adherend was cut into a size of 100 × 10 mm, washed with toluene, and dried. A water-based primer (PR-505, Henkel) was once applied to the adhesive side of the rubber and dried by heat treatment at 55 ° C. for 5 minutes. Then, 5 wt% of an aqueous curing agent (ARF-40, Henkel) was added to each of the aqueous polyurethane emulsions of Examples and Comparative Examples, applied to the adherends, dried by heat treatment at 55 ° C. for 5 minutes, and then dried using a hand roller. The adhesive was applied by applying a load of 4 kgf.

3) 초기 접착력3) initial adhesion

제조된 접착시편을 상온에서 30분간 방치한 후 만능인장시험기를 사용하여 100±20㎜/min의 속도로 박리하여 접착강도를 평가하였다. 접착시편은 5개를 측정하여 평균값을 측정하였다.After the prepared adhesive specimen was allowed to stand at room temperature for 30 minutes, the adhesive strength was evaluated by peeling at a rate of 100 ± 20 mm / min using a universal tensile tester. Five adhesive specimens were measured and their average value was measured.

4) 상태 접착력4) State Adhesion

제조된 접착시편을 상온에서 24시간 동안 방치한 후 만능인장시험기를 사용하여 100±20㎜/min의 속도로 박리하여 접착강도를 평가하였다. 접착시편은 5개를 측정하여 평균값을 측정하였다.The prepared adhesive specimens were left at room temperature for 24 hours and then peeled at a rate of 100 ± 20 mm / min using a universal tensile tester to evaluate the adhesive strength. Five adhesive specimens were measured and their average value was measured.

5) 내열 접착력5) Heat resistant adhesion

제조된 접착시편을 상온에서 24시간 동안 방치한 후 접착시편을 온도 90℃의 조건에서 1 kg의 추를 달아 1시간 동안 방치하여 박리된 거리를 측정하였다. 접착시편은 5개를 측정하여 평균값을 측정하였다.The prepared adhesive specimen was left at room temperature for 24 hours, and then the adhesive specimen was weighed at 1 ° C. under a temperature of 90 ° C., and left for 1 hour to measure a peeled distance. Five adhesive specimens were measured and their average value was measured.

6) 내수성6) water resistance

제조된 접착시편을 상온에서 24시간 동안 방치한 후 접착시편을 상온에서 48시간 물에 침지한 다음, 상온에서 시편 물기 제거하고, 만능인장시험기를 사용하여 100±20㎜/min의 속도로 박리하여 접착강도를 평가하였다. 접착시편은 5개를 측정하여 평균값을 측정하였다.After leaving the prepared adhesive specimens at room temperature for 24 hours, the adhesive specimens were immersed in water at room temperature for 48 hours, and then dried at room temperature, and then peeled at 100 ± 20㎜ / min using a universal tensile tester. Adhesion strength was evaluated. Five adhesive specimens were measured and their average value was measured.

7) 내가수분해성7) Hydrolysis resistance

제조된 접착시편을 상온에서 24시간 동안 방치한 후 접착시편을 70℃, 습도 95%의 항온항습기에서 7일간 방치한 다음 만능인장시험기를 사용하여 100±20㎜/min의 속도로 박리하여 접착강도를 평가하였다. 접착시편은 5개를 측정하여 평균값을 측정하였다.After leaving the prepared adhesive specimens at room temperature for 24 hours, the adhesive specimens were left for 7 days in a constant temperature and humidity chamber at 70 ° C and 95% humidity, and then peeled at 100 ± 20㎜ / min using a universal tensile tester. Was evaluated. Five adhesive specimens were measured and their average value was measured.

8) 수분산 안정성8) Dispersion Stability

제조된 무용제형 수성 폴리우레탄 에멀젼을 30℃에서 1달간 방치한 후 에멀젼 상태를 관찰하였다.The prepared solvent-free aqueous polyurethane emulsion was left at 30 ° C. for 1 month, and then the emulsion state was observed.

구 분division 실시예Example 비교예Comparative example 1One 22 33 44 55 1One 22 33 44 55 초기 접착력
(kgf/㎝, 30min)
Initial adhesion
(kgf / cm, 30min)
7.67.6 6.56.5 6.86.8 8.28.2 6.86.8 5.45.4 6.36.3 7.57.5 -- 7.97.9
상태 접착력
(kgf/㎝, 24hr)
State adhesion
(kgf / cm, 24hr)
11.311.3 9.89.8 12.412.4 11.311.3 13.213.2 10.310.3 8.88.8 9.39.3 -- 11.511.5
내열 접착력(㎜)Heat-resistant adhesive force (mm) 1010 88 99 1010 77 99 1010 1111 -- 1010 내수성 (kgf/㎝)Water resistance (kgf / cm) 8.78.7 7.77.7 9.29.2 6.56.5 5.85.8 5.65.6 6.66.6 6.86.8 -- 8.28.2 내가수분해성(kgf/㎝)Hydrolysis resistance (kgf / cm) 2.02.0 1.61.6 1.91.9 2.12.1 1.71.7 0.20.2 0.40.4 0.20.2 -- 0.30.3 수분산안정성Water dispersion stability 양호Good 양호Good 양호Good 양호Good 양호Good 불량Bad 양호Good 양호Good -- 양호Good

상기 [표 1]에서 보는 바와 같이, 실시예 1 내지 5에 의해 합성된 무용제형 수성 폴리우레탄 에멀젼의 경우, 말단에 수산기를 갖는 혼합물로서 폴리올과, 폴리우레탄 디올 및 모노머 디올을 사용하므로써, 이온성기인 디메틸올 프로피온산을 최소로 사용하여 제조된 무용제형 폴리우레탄 에멀젼의 내가수분해성이 매우 우수함과 동시에, 접착력 및 수분산 안정성이 모두 양호한 것으로 나타났다.As shown in Table 1, in the case of the solvent-free aqueous polyurethane emulsion synthesized in Examples 1 to 5, by using a polyol, a polyurethane diol and a monomer diol as a mixture having a hydroxyl group at the terminal, an ionic group The solvent-free polyurethane emulsion prepared with a minimum amount of dimethylol propionic acid was found to have excellent hydrolysis resistance, and good adhesion and water dispersion stability.

그러나 비교예 1은 폴리올로 사용된 폴리에스테르 폴리올과 폴리카프로락톤디올의 혼합 사용량이 사용범위를 초과한 0.65 몰을 사용한 것으로 초기 접착력이 실시예에 비해 약간 저조하였고, 내수성 및 내가수분해성이 매우 저조하며, 수분산 안정성이 불량한 것으로 나타났다. 그리고 비교예 2는 폴리우레탄 디올 올리고머를 사용범위 미만으로 사용하고, 이온산기인 디메틸올 프로피온산을 사용범위 초과하여 사용한 것으로 내가수분해성이 저조한 것으로 나타났고, 비교예 3은 모노머 디올을 사용하지 않고, 폴리올로 폴리에스테르 폴리올의 사용량이 최소 0.3 몰 이상이어야 하는 사용범위에 미치지 못하는 0.25 몰을 사용하고, 폴리카프로락톤과 혼합한 폴리올의 사용량이 사용범위를 초과하며, 폴리우레탄 디올 올리고머의 사용범위 미만으로 사용하므로써, 합성된 무용제형 수성 폴리우레탄 에멀젼은 내가수분해성이 매우 저조하였다.However, Comparative Example 1 used 0.65 mol of the mixed amount of polyester polyol and polycaprolactone diol used as a polyol exceeding the use range, and the initial adhesive strength was slightly lower than that of the example, and the water resistance and hydrolysis resistance were very low. It was found that the dispersion stability was poor. In Comparative Example 2, a polyurethane diol oligomer was used below the use range, and ionic acid group dimethylol propionic acid was used over the use range, indicating poor hydrolysis resistance, and Comparative Example 3 did not use monomer diol. As the polyol, the amount of the polyol mixed with polycaprolactone exceeds 0.25, and the amount of the polyol mixed with the polycaprolactone exceeds 0.25, and the amount of the polyol of the polyester polyol is less than 0.3 mole. By use, the solvent-free aqueous polyurethane emulsion synthesized was very poor in hydrolysis resistance.

한편, 비교예 4는 모노머 디올을 사용하지 않고, 폴리우레탄 디올 올리고머, 이온산기인 디메틸올 프로피온산 및 디이소시아네이트를 사용범위를 초과하여 사용하고, 중화제인 트리에틸아민과, 사슬연장제인 에틸렌디아민의 사용량 역시 사용범위를 초과하므로써, 무용제형 수성 폴리우레탄 에멀젼의 사슬연장을 진행하는 중 유화 안정성이 떨어져 응집물이 생성되어 접착력 평가 등의 성능의 평가가 불가하여 그 결과를 측정하지 못하였다. On the other hand, in Comparative Example 4, a polyurethane diol oligomer, dimethylol propionic acid as an ionic acid group and diisocyanate are used beyond the use range without using monomer diol, and the amount of triethylamine as a neutralizing agent and ethylenediamine as a chain extender is used. In addition, since the use range was exceeded, the emulsion stability decreased during the chain extension of the solvent-free aqueous polyurethane emulsion, aggregates were formed, and evaluation of the performance such as the evaluation of the adhesion was impossible, and the result was not measured.

비교예 5는 범용 수성 폴리우레탄 접착제로서, 본 발명에서 사용된 폴리우레탄 디올 올리고머를 사용하지 않은 제품으로 초기 접착력 및 상태 접착력의 접착 강도는 우수하나 내가수분해성이 매우 저조한 것으로 나타났다.Comparative Example 5 is a general-purpose water-based polyurethane adhesive, a product that does not use the polyurethane diol oligomer used in the present invention was excellent in the initial adhesive strength and the adhesive strength of the state adhesive strength, but showed very poor hydrolysis resistance.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 무용제형 수성 폴리우레탄 에멀젼의 제조방법 및 이 방법에 의해 제조된 무용제형 수성 폴리우레탄 에멀젼은 상기의 바람직한 실시 예를 통해 설명하고, 그 우수성을 확인하였지만 해당 기술 분야의 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.As described above, the method for preparing a solvent-free aqueous polyurethane emulsion according to the present invention and the solvent-free aqueous polyurethane emulsion prepared by the method have been described through the above-described preferred embodiments, and the superiority thereof has been confirmed. Those skilled in the art will appreciate that various modifications and changes can be made in the present invention without departing from the spirit and scope of the invention as set forth in the claims below.

Claims (13)

말단에 수산기를 갖는 혼합물로서 폴리올, 모노머 디올, 폴리우레탄 디올 올리고머 및 이온성기인 디메틸올 프로피온산을 디이소시아네이트와 반응시켜 분자 양말단에 이소시아네이트기를 가지는 폴리우레탄 프리폴리머를 제조하는 단계(S1);As a mixture having a hydroxyl group at the terminal, a polyol, a monomer diol, Preparing a polyurethane prepolymer having an isocyanate group at the molecular end thereof by reacting the polyurethane diol oligomer and dimethylol propionic acid as an ionic group with diisocyanate (S1); 상기 (S1)단계에서 제조된 폴리우레탄 프리폴리머를 중화제로 중화시켜 NCO/OH 비가 1.15~1.5인 자기 유화형 프리폴리머를 제조하는 단계(S2) 및;Neutralizing the polyurethane prepolymer prepared in step (S1) with a neutralizing agent to prepare a self-emulsifying prepolymer having an NCO / OH ratio of 1.15 to 1.5 (S2); 상기 (S2)단계에서 제조된 자기 유화형 프리폴리머에 물을 가하여 유화시키고, 사슬연장제를 가하여 사슬을 연장하는 단계(S3);(S3) extending the chain by adding water to the self-emulsifying prepolymer prepared in the step (S2), and emulsifying by adding a chain extender; 를 거쳐 제조하되,Manufactured through 상기 (S1)단계에서 폴리올은 폴리에스테르 폴리올을 단독 또는 폴리에스테르 폴리올과 폴리카프로락톤디올을 혼합하여 사용하고,In the step (S1), the polyol is used by using a polyester polyol alone or a mixture of polyester polyol and polycaprolactone diol, 상기 폴리에스테르계 폴리올은 폴리에틸렌 아디페이트, 폴리부틸렌 아디페이트, 폴리에틸렌부틸렌 아디페이트 중에서 1종 또는 그 이상을 선택하여 사용하며,The polyester-based polyol is used by selecting one or more of polyethylene adipate, polybutylene adipate, polyethylene butylene adipate, 상기 폴리에스테르 폴리올과 폴리카프로락톤디올은 수평균분자량이 2,000~3,000이며,The polyester polyol and polycaprolactone diol has a number average molecular weight of 2,000 ~ 3,000, 또한 상기 (S1)단계에서 모노머 디올은 에틸렌 글리콜, 1,4-부탄디올, 1,6-헥산디올, 네오펜틸글리콜 중에서 1종 또는 그 이상을 선택하여 사용하고, In addition, the monomer diol in the step (S1) is used by selecting one or more of ethylene glycol, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, neopentyl glycol, 또한 상기 (S1)단계에서 폴리우레탄 디올 올리고머는 말단에 수산기를 가지는 화합물로서, 1,6-헥산디올 0.3~0.7 중량부, 1-메틸아미노-2,3-프로판디올 0.3~0.7 중량부, 지방족 이소시아네이트 0.5~1.5 중량부를 포함하여 제조되고, 수평균분자량이 450~550이며, In addition, the polyurethane diol oligomer in the step (S1) is a compound having a hydroxyl group at the terminal, 0.3 to 0.7 parts by weight of 1,6-hexanediol, 0.3 to 0.7 parts by weight of 1-methylamino-2,3-propanediol, aliphatic Isocyanate is prepared including 0.5 to 1.5 parts by weight, the number average molecular weight is 450 to 550, 또한 상기 (S1)단계에서 디이소시아네트로는 방향 지방족 디이소시아네이트로는 1,3- 또는 1,4-자일렌디이소시아네이트 혹은 그 혼합물, ω,ω'-디이소시아네이트-1,4-디에틸벤젠, 1,3- 또는 1,4-비스(1-이소시아네이트-1-메틸에틸)벤젠(관용명;테트라메틸자이렌디이소시아네이트) 중에서 1종 또는 그 이상을 선택하여 사용하며, In addition, in the step (S1), as the diisocyanate, as aromatic aliphatic diisocyanate, 1,3- or 1,4-xylene diisocyanate or mixtures thereof, ω, ω'-diisocyanate-1,4-diethylbenzene, 1 One or more selected from-, 3- or 1,4-bis (1-isocyanate-1-methylethyl) benzene (common name; tetramethyl styrene diisocyanate), 그리고 상기 (S2)단계에서 중화제는 암모니아수와, 디메틸아미노에탄올, N-메틸모르포린, 트리에틸아민 중에서 1종 또는 그 이상을 선택하여 사용하고, In the step (S2), the neutralizing agent is selected from one or more selected from ammonia water, dimethylaminoethanol, N-methylmorpholine, and triethylamine, 그리고 상기 (S3)단계에서 사슬연장제는 모노머아민계로서, 히드라진과, 에틸렌 디아민, 이소프로필렌디아민, 디에틸렌 트리아민, 트리에틸렌테트라아민, 디아미노디페닐메탄 중에서 1종 또는 그 이상을 선택하여 사용하며, In the step (S3), the chain extender is a monomer amine-based one selected from hydrazine, ethylene diamine, isopropylene diamine, diethylene triamine, triethylene tetraamine, diaminodiphenylmethane, Use, 또한 상기 (S3)단계를 거쳐 제조된 무용제형 수성 폴리우레탄 에멀젼은 수평균분자량이 20,000~75,000인 것을 특징으로 하는 무용제형 수성 폴리우레탄 에멀젼의 제조방법.In addition, the solvent-free aqueous polyurethane emulsion prepared through the step (S3) is a method of producing a solvent-free aqueous polyurethane emulsion, characterized in that the number average molecular weight of 20,000 ~ 75,000. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 (S1)단계에서 말단에 수산기를 갖는 혼합물은 폴리올 0.46~0.59 몰, 모노머 디올 0.12~0.16 몰, 폴리우레탄 디올 올리고머 0.12~0.16 몰 및 이온성기 0.17~0.22 몰과, 상기 말단에 수산기를 갖는 혼합물 1 몰에 대하여 디이소시아네트 1.15~1.5 몰을 사용하고,In the step (S1), the mixture having a hydroxyl group at the end is 0.46 to 0.59 mol of a polyol, 0.12 to 0.16 mol of a monomer diol, 0.12 to 0.16 mol of a polyurethane diol oligomer and 0.17 to 0.22 mol of an ionic group, and a mixture having a hydroxyl group at the terminal. 1 to 15 moles of diisocyanate per mole, 상기 (S2)단계의 중화제는 상기 이온성기인 디메틸올 프로피온산의 사용량과 1:1의 비율로 사용하며,The neutralizing agent of step (S2) is used in a ratio of 1: 1 with the amount of dimethylol propionic acid that is the ionic group, 상기 (S3)단계의 물은 제조된 무용제형 수성 폴리우레탄 에멀젼의 고형분이 25~60 중량%가 되도록 사용하고, 사슬연장제는 상기 말단에 수산기를 갖는 혼합물 1 몰에 대하여 0.05~0.5 몰 사용하는 것을 특징으로 하는 무용제형 수성 폴리우레탄 에멀젼의 제조방법.The water of step (S3) is used so that the solid content of the prepared solvent-free aqueous polyurethane emulsion is 25 to 60% by weight, and the chain extender is used at 0.05 to 0.5 mole based on 1 mole of the mixture having a hydroxyl group at the terminal. A method for producing a solvent-free aqueous polyurethane emulsion, characterized in that. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1항 또는 제 2항 중 어느 한 항의 방법에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 무용제형 수성 폴리우레탄 에멀젼.A solvent-free aqueous polyurethane emulsion, which is prepared by the method of claim 1.
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