KR101645848B1 - Urethane oligomer comprising reactive silane groups and water-dispersed polyurethane resin composition having core-shell structure and method thereof - Google Patents

Urethane oligomer comprising reactive silane groups and water-dispersed polyurethane resin composition having core-shell structure and method thereof Download PDF

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Abstract

본 발명은 a) 폴리올 및 이소시아네이트를 반응시켜 말단 NCO기를 갖는 프리폴리머를 제조하는 단계; b) 상기 프리폴리머의 말단 NCO기에 반응성 실란을 하나 이상 혼합하여 하기 화학식 2로 표시되는 실릴레이티드 우레탄 올리고머 수지를 제조하는 단계; c) 이소시아네이트에 폴리올 및 친수성 폴리올을 첨가하여 말단 NCO기를 갖는 프리폴리머를 제조하는 단계; 및 d) 상기 c) 단계의 프리폴리머에 상기 화학식 2로 표시되는 실릴레이티드 우레탄 올리고머를 혼합하는 단계; 를 포함하는 코어 및 쉘 구조의 수분산 실릴레이티드 폴리우레탄 수지의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 상기 방법으로 제조된 내수성, 내화학성, 기계적물성, 저장안정성이 크게 향상된 코어 및 쉘 구조의 수분산 실릴레이티드 폴리우레탄 수지에 관한 것이다.The present invention provides a process for preparing a prepolymer comprising the steps of: a) reacting a polyol and an isocyanate to prepare a prepolymer having a terminal NCO group; b) preparing a silylated urethane oligomer resin represented by the following formula (2) by mixing at least one reactive silane in the terminal NCO group of the prepolymer; c) adding a polyol and a hydrophilic polyol to the isocyanate to prepare a prepolymer having a terminal NCO group; And d) mixing the silylated urethane oligomer of Formula 2 with the prepolymer of Step c); And a method for producing the polyurethane resin based on an aqueous dispersion of a core and a shell structure. The present invention also relates to a water-dispersed polyurethane resin having a core and a shell structure, which is improved in water resistance, chemical resistance, mechanical properties and storage stability by the above process.

Description

반응성 실란기를 갖는 우레탄 올리고머 및 코어/쉘 구조의 수분산 폴리우레탄 수지 조성물 및 이의 제조방법 {URETHANE OLIGOMER COMPRISING REACTIVE SILANE GROUPS AND WATER-DISPERSED POLYURETHANE RESIN COMPOSITION HAVING CORE-SHELL STRUCTURE AND METHOD THEREOF}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a urethane oligomer having a reactive silane group and a water-dispersed polyurethane resin composition having a core / shell structure, and a process for producing the same. 2. Description of the Related Art Urethane oligomer having a reactive silane group,

본 발명은 반응성 실란기를 갖는 우레탄 올리고머 및 코어 및 쉘 구조의 수분산 폴리우레탄 수지 조성물 및 이의 제조방법 에 관한 것이다.The present invention relates to a urethane oligomer having a reactive silane group and a water-dispersed polyurethane resin composition having a core and shell structure, and a process for producing the same.

최근 휘발성 유기화합물(VOC)을 용제로 사용하는 용제형 폴리우레탄이 인체에 유독성을 나타내고, 환경문제를 일으키고 있음을 이유로 유기용제의 사용량 및 휘발에 대한 규제가 강화되고 있다. 이로 인해 기존의 유기용제형 수지의 대안으로 물을 용제로 사용하는 수분산 폴리우레탄(polyurethane dispersion, PUD)이 각광을 받고 있다. PUD의 제조 방식에는 계면활성제를 물 내에 첨가해 수지의 분산을 용이하게 하는 방식과 계면활성제를 사용하지 않고 수지 내에 친수성 관능기를 도입하는 두 가지 방식이 있다. 후자의 방식은 전자에 비해 제조 공정시간이 많이 소요되지만 기계적 강도 등의 물성이 증진되기 때문에 많이 선호된다.Recently, solvent type polyurethane using volatile organic compounds (VOC) as a solvent has been shown to be toxic to humans, and environmental problems have been caused, and restrictions on the use amount and volatilization of organic solvents have been strengthened. As a result, water-dispersed polyurethane dispersion (PUD), which uses water as an alternative to conventional organic solvent-based resins, is in the spotlight. There are two methods of manufacturing the PUD: a method of adding a surfactant in water to facilitate dispersion of the resin and a method of introducing a hydrophilic functional group into the resin without using a surfactant. The latter method takes much time in the manufacturing process compared with the former, but is preferred because it improves physical properties such as mechanical strength.

그러나 PUD는 친환경적인 공정이지만 용제형 폴리우레탄 수지에 비해 내수성, 내약품성, 기계적 물성이 저하되는 경향을 보이고 있다. 이와 관련하여 반응성 실란을 활용하는 경우 우수한 내식성, 내약품성 및 기계적 물성을 확보할 수 있는 방법이 국제공개공보 WO 2009/080441 에 기재되어 있다. However, PUD is an environmentally friendly process, but its water resistance, chemical resistance, and mechanical properties tend to be lower than solvent type polyurethane resin. In this regard, a method for securing excellent corrosion resistance, chemical resistance and mechanical properties when using reactive silane is described in International Publication WO 2009/080441.

상기 국제공개공보와 같이 기존의 반응성 실란을 이용한 연구는 이소시아네이트와 폴리올을 반응시켜 NCO 예비중합체(prepolymer)를 형성하고, 이후 반응성 실란을 말단 캡핑하여 실란-말단 폴리우레탄을 제조한다. 그러나, 이러한 방법으로 제조된 수분산 수지는 수분산성이 떨어지는 문제로 반응성 실란의 사용함량에 큰 제약이 있으며, 이로 인해 물성향상에도 한계점을 가지고 있다.  Existing reactive silane research as in the abovementioned International Laid-Open Publication discloses that an isocyanate is reacted with a polyol to form an NCO prepolymer and then a reactive silane is end capped to produce a silane-terminated polyurethane. However, the water-dispersible resin produced by this method has a problem in that the water-dispersibility is poor, and thus the content of the reactive silane is severely limited.

이에 본 발명자들은, 상기한 문제점을 해결하기 위해 코어 및 쉘 구조를 가지며, 수분산성 및 내수성이 우수한 수분산 폴리우레탄 수지 조성물 및 이의 제조방법을 완성하기에 이르렀다. Accordingly, the present inventors have completed a water-dispersed polyurethane resin composition having a core and shell structure and excellent water dispersibility and water resistance and a method for producing the same, in order to solve the above problems.

국제공개공보 WO 2009/080441호International Publication No. WO 2009/080441

본 발명의 목적은 코어 및 쉘 구조의 수분산 실릴레이티드 폴리우레탄 수지의 제조방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a process for producing an aqueous dispersion-coated polyurethane resin having a core and a shell structure.

본 발명의 다른 목적은 코어 및 쉘 구조의 수분산 실릴레이티드 폴리우레탄 수지를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an aqueous dispersion-coated polyurethane resin having a core and a shell structure.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 a) 폴리올 및 이소시아네이트를 반응시켜 말단 NCO기를 갖는 프리폴리머를 제조하는 단계; b) 상기 프리폴리머의 말단 NCO기에 하기 화학식 1로 표시되는 반응성 실란을 하나 이상 혼합하여 하기 화학식 2로 표시되는 실릴레이티드(silylated) 우레탄 올리고머 수지를 제조하는 단계;In order to accomplish the above object, the present invention provides a process for preparing a prepolymer comprising the steps of: a) reacting a polyol and an isocyanate to prepare a prepolymer having a terminal NCO group; b) preparing a silylated urethane oligomer resin represented by the following formula (2) by mixing at least one reactive silane represented by the following formula (1) in the terminal NCO group of the prepolymer;

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Figure 112015005831816-pat00001
Figure 112015005831816-pat00001

(상기 화학식 1에서, R1은 C1-C4의 알킬기 또는 아세틸기이고, X는 아미노기 또는 에폭시기인 유기 작용기를 나타낸다.)(Wherein R 1 is a C 1 -C 4 alkyl or acetyl group and X is an amino group or an epoxy group).

[화학식 2](2)

Figure 112016046498169-pat00007
Figure 112016046498169-pat00007

(상기 화학식 2에서, R2는 폴리올의 탄화수소 골격(backbone)을 나타내고, R3는 이소시아네이트의 탄화수소 골격을 나타낸다. X는 아미노기의 치환기를 나타낸다.)Wherein R 2 represents a hydrocarbon backbone of the polyol, R 3 represents a hydrocarbon skeleton of the isocyanate, and X represents a substituent of the amino group.

c) 이소시아네이트에 폴리올 및 친수성 폴리올을 첨가하여 말단 NCO기를 갖는 프리폴리머를 제조하는 단계; 및 d) 상기 c) 단계의 프리폴리머에 상기 화학식 2로 표시되는 실릴레이티드 우레탄 올리고머를 혼합하는 단계; 를 포함하는 코어 및 쉘 구조의 수분산 실릴레이티드 폴리우레탄 수지의 제조방법을 제공한다.c) adding a polyol and a hydrophilic polyol to the isocyanate to prepare a prepolymer having a terminal NCO group; And d) mixing the silylated urethane oligomer of Formula 2 with the prepolymer of Step c); The present invention also provides a method for producing a polyurethane resin dispersed in an aqueous dispersion of a core and a shell.

본 발명의 용어, "반응성 실란기"는 치환체 "X"에 의해 정의되는 아미노기 또는 에폭시기인 유기 작용기를 함유하는 실란기를 의미한다. 또한 본 발명의 반응성 실란기는 메톡시, 에톡시 또는 아세톡시기 등의 가수분해성 그룹을 포함할 수 있다. The term "reactive silane group" of the present invention means a silane group containing an organic functional group which is an amino group or an epoxy group defined by substituent "X ". Also, the reactive silane group of the present invention may include a hydrolyzable group such as methoxy, ethoxy or acetoxy group.

종래의 반응성 실란을 이용한 방법은 먼저, 이소시아네이트와 폴리올을 반응시켜 NCO 예비중합체(prepolymer)를 형성하고, 이후 반응성 실란을 캡핑하고, 중화의 과정을 거쳐 물에 바로 분산하여 실란-말단 폴리우레탄을 제조하는 방식을 수행하였다. 이와 달리 본 발명의 상기 방법은 수분산 폴리우레탄 수지합성에 앞서 이소시아네이트와 폴리올을 반응시켜 NCO 예비중합체(prepolymer)를 형성하고, 상기 프리폴리머에 반응성 실란을 캡핑하여 실릴레이티드 우레탄 올리고머를 제조하는 단계를 거친다. 그리고, 이 후 상기 실릴레이티드 우레탄 올리고머를 이용해 수분산 실리레이티드 폴리우레탄 수지를 제조하게 된다. 이렇게 합성한 수분산 실릴레이티드 폴리우레탄 수지는 코어 및 쉘 구조를 갖는데, 외부 쉘(shell)은 폴리우레탄 수지로 구성되며, 내부 코어(core)는 실란을 포함하는 올리고머로 구성된다. 상기 방법에 따라 제조된 실릴레이티드 폴리우레탄 수지는 내수성, 내화학성, 기계적물성, 저장안정성을 크게 향상시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.Conventional reactive silane processes include first reacting an isocyanate with a polyol to form an NCO prepolymer, then capping the reactive silane and dispersing it directly in water through neutralization to produce a silane-terminated polyurethane . Alternatively, the process of the present invention comprises the steps of reacting an isocyanate with a polyol to form an NCO prepolymer prior to the synthesis of the water-dispersed polyurethane resin, and capping the reactive silane to the prepolymer to prepare a silylated urethane oligomer It goes through. Then, the water-dispersed silylated polyurethane resin is prepared using the silylated urethane oligomer. The water dispersed polyurethane resin thus synthesized has a core and a shell structure. The outer shell is composed of a polyurethane resin. The inner core is composed of an oligomer containing silane. The silylated polyurethane resin prepared according to the above method can obtain the effect of greatly improving the water resistance, chemical resistance, mechanical properties and storage stability.

이하 본 발명의 제조방법을 상세히 설명한다.Hereinafter, the production method of the present invention will be described in detail.

[실릴레이티디드 우레탄 올리고머 수지][Silane-linked urethane oligomer resin]

a) 폴리올과 이소시아네이트의 반응으로 말단에 NCO기를 갖는 프리폴리머를 제조하고, 상기 프리폴리머의 말단 NCO기를 상기 화학식 1에 해당하는 반응성 실란1개 이상을 캡핑하여 상기 화학식2를 갖는 실릴레이티드 우레탄 올리고머 수지 제조하는 단계;a) preparing a prepolymer having an NCO group at the terminal by reacting a polyol and an isocyanate, capping one or more reactive silanes corresponding to the above formula (1) at the terminal NCO group of the prepolymer to prepare a silylated urethane oligomer resin ;

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Figure 112015005831816-pat00003
Figure 112015005831816-pat00003

상기 화학식 1에 있어서, R1O는 가수분해성 그룹으로, 메톡시, 에톡시 또는 아세톡시기일수 있고, X는 유기 작용기로 아미노기 또는 에폭시기일 수 있다. In the above formula (1), R 1 O is a hydrolyzable group, which may be a methoxy, ethoxy or acetoxy group, and X is an organic functional group, which may be an amino group or an epoxy group.

[화학식 2](2)

Figure 112016046498169-pat00008
Figure 112016046498169-pat00008

상기 화학식 2에 있어서, R2는 폴리올의 탄화수소 골격을 나타내고, R3는 이소시아네이트의 탄화수소 골격을 나타낼 수 있다. X는 아미노기의 치환기를 나타낼 수 있다.In the general formula (2), R 2 represents a hydrocarbon skeleton of a polyol, and R 3 represents a hydrocarbon skeleton of an isocyanate. X may represent a substituent of an amino group.

본 발명의 실릴레이티드 우레탄 올리고머 수지를 이루는 조성물질의 조성비는 바람직하게 상기 이소시아네이트 10~30 중량%, 상기 폴리올 30~80 중량%, 반응성 실란 10~40 중량%를 포함할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.The composition ratio of the composition material constituting the silylated urethane oligomer resin of the present invention may preferably include 10 to 30% by weight of the isocyanate, 30 to 80% by weight of the polyol and 10 to 40% by weight of the reactive silane, no.

상기 이소시아네이트는 평균 관능기수가 2개 이상일 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니나, 4,4-디페닐메탄디이소시아네이트, 톨루엔 디이소시아네이트, 헥사메틸렌디이소시아네이트, 디사이클로헥실메탄디이소시아네이트, 이소포론디이소시아네이트 및 이로부터 유도된 다관능성 이소시아네이트로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 사용하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 톨루엔디이소이사네이트 및 이소포론디이소시아네이트 중에서 선택된 1종 이상을 사용하는 것이 좋다. 이러한 상기 이소시아네이트는 상기 실릴레이티드 우레탄 올리고머 수지의 전체 중량에 대하여, 10~30 중량%를 사용하는 것이 좋은데, 이때, 상기 관능기수 2개 이상을 갖는 이소시아네이트의 사용량이 10중량%미만이면 점도가 높아져서 합성하기 어려운 문제가 발생할 수 있고, 30중량% 초과하면 내화학성이 떨어지는 문제가 발생할 수 있으므로 상기 범위 내에서 사용하는 것이 좋다.The isocyanate may have two or more average functional groups and may include, but is not limited to, 4,4-diphenylmethane diisocyanate, toluene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, dicyclohexylmethane diisocyanate, isophorone diisocyanate, And at least one selected from the group consisting of polyfunctional isocyanates derived from polyfunctional isocyanates. More preferably, at least one selected from toluene diisocyanate and isophorone diisocyanate is used. The isocyanate is preferably used in an amount of 10 to 30% by weight based on the total weight of the silylated urethane oligomer resin. If the amount of the isocyanate having two or more functional groups is less than 10% by weight, It may cause a problem that it is difficult to synthesize. If it exceeds 30% by weight, the problem of low chemical resistance may occur.

상기 폴리올은 평균 관능기수가 2개 이상일 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니나, 폴리에스테르 폴리올, 카보네이트 폴리올, 카프로 락톤계 폴리올, 폴리옥시에틸렌글리콜, 폴리옥시프로필렌글리콘, 및 폴리테트라메틸렌 글리콜을 함유한 폴리에테르 폴리올로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 사용하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 폴리에스테르 폴리올을 사용하는 것이 좋다. 이러한 상기 폴리올은 상기 실릴레이티드 우레탄 올리고머 수지의 전체 중량에 대하여, 30~80 중량%를 사용하는 것이 좋은데, 이때, 상기 폴리올의 사용량이 30 중량% 미만이면 내화학성 향상효과가 적으며, 80 중량% 초과하면 점도가 높아져 제조가 어려운 문제가 발생할 수 있으므로 상기 범위 내에서 사용하는 것이 바람직하다. 상기 폴리에스테르 폴리올은 중량평균분자량 500~2000을 갖게 되며, 본 발명이 제시하는 상기 중량평균분자량 범위를 갖는 폴리올을 사용하는 것이 내화학성 및 생산성 측면에서 유리하다.The polyol may have two or more average functional groups and may include, but is not limited to, a polyester polyol, a carbonate polyol, a caprolactone polyol, a polyoxyethylene glycol, a polyoxypropylene glycone, and a poly It is preferable to use at least one selected from the group consisting of ether polyols. It is more preferable to use a polyester polyol. When the amount of the polyol used is less than 30% by weight, the effect of improving the chemical resistance is small, and when the amount of the polyol is less than 80% by weight, %, The viscosity tends to be high and a problem of difficulty in production may occur. Therefore, it is preferable to use it within the above range. The polyester polyol has a weight average molecular weight of 500 to 2000. It is advantageous in terms of chemical resistance and productivity to use a polyol having the weight average molecular weight range proposed by the present invention.

상기 화학식 1로 표시되는 반응성 실란은 이에 제한되는 것은 아니나, 아미노프로필트리메톡시실란, 아미노프로필트리에톡시실란,아미노에틸-아미노프로필트리메톡시실란, 글리시독시프로필트리메톡시실란, 에폭시사이크로헥실-트리메톡시실란 및 이로부터 유도된 변성 반응성 실란으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 사용하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 아미노프로필트리에톡시실란 및 에폭시사이클로헥실-트리메톡시실란 중에서 선택된 1종 이상 사용하는 것이 좋다. 이러한 상기 반응성 실란은 우레탄 올리고머 수지의 전체 중량에 대하여, 10~40 중량%를 사용하는 것이 좋은데, 이때, 상기 반응성 실란의 사용량이 10% 미만이면 내화학성 향상효과가 적으며, 40 중량% 초과하면 점도가 높아져 제조가 어려운 문제가 발생할 수 있으므로 상기 범위 내에서 사용하는 것이 바람직하다.
The reactive silane represented by Formula 1 may include, but is not limited to, aminopropyltrimethoxysilane, aminopropyltriethoxysilane, aminoethyl-aminopropyltrimethoxysilane, glycidoxypropyltrimethoxysilane, epoxy cy It is preferable to use at least one member selected from the group consisting of hexyl-trimethoxysilane and modified reactive silane derived therefrom. More preferably, at least one selected from aminopropyltriethoxysilane and epoxycyclohexyl-trimethoxysilane is used. The reactive silane is preferably used in an amount of 10 to 40% by weight based on the total weight of the urethane oligomer resin. If the amount of the reactive silane is less than 10%, the effect of improving the chemical resistance is small, It may be difficult to manufacture due to an increase in viscosity. Therefore, it is preferable to use it within the above range.

[코어 및 쉘 구조의 수분산 실릴레이티드 폴리우레탄 수지][Relative Polyurethane Resin in Water and Dispersion of Core and Shell Structure]

본 발명의 상기 코어 및 쉘 수분산 실릴레이티드 폴리우레탄 수지는 이소시아네이트에 폴리올 및 친수성 폴리올을 첨가하여 말단 NCO기를 갖는 프리폴리머의 제조단계; 및 상기 프리폴리머에 상기 화학식 2로 표시되는 실릴레이티드 우레탄 올리고머를 혼합하는 단계를 포함한다.The core and shell-water dispersed polyester polyurethane resin of the present invention may be prepared by adding a polyol and a hydrophilic polyol to an isocyanate to prepare a prepolymer having a terminal NCO group; And mixing the prepolymer with the silylated urethane oligomer represented by the formula (2).

또한, 상기 코어 및 쉘 실릴레이티드 수분산 폴리우레탄 수지는 쇄연장제, 용제 및 중화제를 더 포함할 수 있다. In addition, the core and shell sealable water-dispersed polyurethane resin may further include a chain extender, a solvent and a neutralizing agent.

상기 이소시아네이트는 평균 관능기수 2개 이상을 가질 수 있으며, 이에 제한되는 것은아니나, 4,4-디페닐메탄디이소시아네이트, 톨루엔 디이소시아네이트, 헥사메틸렌디이소시아네이트, 디사이클로헥실메탄디이소시아네이트, 이소포론디이소시아네이트 및 이로부터 유도된 다관능성 이소시아네이트로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 사용하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 디사이클로헥실메탄디이소시아네이트 및 이소포론디이소시아네이트 중에서 선택된 1종 이상 사용하는 것이 좋다. 이러한 상기 이소시아네이트는 상기 코어 및 쉘 수분산 실릴레이티드 폴리우레탄 수지의 전체 중량에 대하여, 10~30 중량%를 사용하는 것이 좋은데, 이때, 상기 관능기수 2개 이상을 갖는 이소시아네이트의 사용량이 10중량% 미만이면 점도가 높아져서 합성하기 어려운 문제가 발생할 수 있고, 30중량% 초과하면 내화학성이 떨어지는 문제가 발생할 수 있으므로 상기 범위 내에서 사용하는 것이 좋다.The isocyanate may have 2 or more average functional groups, and examples thereof include 4,4-diphenylmethane diisocyanate, toluene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, dicyclohexylmethane diisocyanate, isophorone diisocyanate And a multifunctional isocyanate derived therefrom are preferably used. More preferably, at least one selected from dicyclohexylmethane diisocyanate and isophorone diisocyanate is used. The isocyanate is preferably used in an amount of 10 to 30% by weight based on the total weight of the core and the shell-and-sheath dispersed thread-supported polyurethane resin, wherein the amount of the isocyanate having two or more functional groups is 10% By weight, the viscosity tends to be high, which may make it difficult to synthesize. When the amount is more than 30% by weight, the problem of low chemical resistance may occur.

상기 폴리올은 평균 관능기 2개 이상을 가질 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니나 폴리에스테르 폴리올, 카보네이트 폴리올, 카프로 락톤계 폴리올, 폴리옥시에틸렌글리콜, 폴리옥시프로필렌글리콘, 또는 폴리테트라메틸렌 글리콜을 함유한 폴리에테르 폴리올 중에서 선택된 1종 이상을 사용하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 카보네이트 폴리올을 사용하는 것이 좋다. 이러한 상기 폴리올은 상기 수분산 실릴레이티드 폴리우레탄 수지의 전체 중량에 대하여, 30~60 중량%를 사용하는 것이 좋은데, 이때, 상기 폴리올의 사용량이 30 중량% 미만이면 내화학성 향상효과가 적으며, 60 중량% 초과하면 점도가 높아져 제조가 어려운 문제가 발생할 수 있으므로 상기 범위 내에서 사용하는 것이 바람직하다. 상기 폴리에스테르 폴리올은 중량평균분자량 500~2000을 갖게 되며, 본 발명이 제시하는 상기 중량평균분자량 범위를 갖는 폴리올을 사용하는 것이 내화학성 및 생산성 측면에서 유리하다.The polyol may have two or more average functional groups and may include, but is not limited to, a polyester polyol, a carbonate polyol, a caprolactone polyol, a polyoxyethylene glycol, a polyoxypropylene glycone, or a poly It is preferable to use at least one selected from ether polyols. It is more preferable to use a carbonate polyol. The polyol may be used in an amount of 30 to 60% by weight based on the total weight of the aqueous dispersion-coated polyurethane resin. When the amount of the polyol is less than 30% by weight, If the amount is more than 60% by weight, the viscosity tends to increase and a problem of difficulty in production may arise. The polyester polyol has a weight average molecular weight of 500 to 2000. It is advantageous in terms of chemical resistance and productivity to use a polyol having the weight average molecular weight range proposed by the present invention.

본 발명에 있어서, 상기 친수성 폴리올은 우레탄 체인에 친수성을 부여하여 수분산이 용이하게 하는 역할을 수행한다. 바람직하게 관능기수 2개 이상을 가질 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니나, 디메틸올프로피오닉산, 디메틸올부타노익산, 폴리옥시에틸렌클리콜, 측쇄에 카르복실기를 함유하는 폴리카프로락톤 디올, 측쇄에 술폰기를 갖는 폴리에테르 디올, 및 측쇄에 알콕시기로 치환된 폴리옥시에틸렌기를 갖는 폴리올 중에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다. 이러한 상기 친수성 폴리올은 상기 코어 및 쉘 수분산 실릴레이티드 폴리우레탄 수지의 전체 중량에 대하여, 2~10중량%를 사용하는 것이 좋은데, 이때, 상기 친수성 폴리올의 사용량이 2중량% 미만이면 친수성이 부족하여 수분산이 어려운 문제가 발생할 수 있고, 10중량% 초과하면 내수성이 저하되는 문제가 발생할 수 있으므로 상기 범위 내에서 사용하는 것이 좋다.In the present invention, the hydrophilic polyol imparts hydrophilicity to the urethane chain to facilitate water dispersion. Preferably, it may have two or more functional groups, and includes, but is not limited to, dimethylolpropionic acid, dimethylolbutanoic acid, polyoxyethylene glycol, polycaprolactone diol containing a carboxyl group in the side chain, sulfone Group, and a polyoxyethylene group-substituted polyoxyethylene group-substituted polyoxyethylene group-substituted polyether diol and an alkoxy group-substituted polyoxyethylene group in the side chain. The hydrophilic polyol may be used in an amount of 2 to 10% by weight based on the total weight of the core and the shell-and-sheath dispersed polyurethane resin. When the amount of the hydrophilic polyol is less than 2% by weight, It may be difficult to disperse the water, and when it exceeds 10% by weight, the water resistance may be lowered.

그리고, 상기 용제는 당업계에서 수분산 폴리우레탄 수지를 제조하기 위해 사용되는 일반적인 용제를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 N-메틸피롤리돈 및 아세톤 중에서 선택된 1종 이상을 사용하는 것이 좋다. 상기 용제는 상기 코어 및 쉘 수분산 실릴레이티드 폴리우레탄 수지 전체 중량에 대하여 5~25중량%를 사용하는 것이 좋으며, 상기 범위를 벗어나서 사용하면 제조가 어렵거나 코팅제로 사용시 건조시간이 오래 걸리는 문제가 있을 수 있다.The solvent may be any solvent commonly used in the art for producing the water-dispersed polyurethane resin, and it is preferable to use at least one selected from N-methylpyrrolidone and acetone. The solvent is preferably used in an amount of 5 to 25% by weight based on the total weight of the core and the shell-and-sheath water-dispersed polyurethane resin. If the solvent is used outside the above range, Can be.

또한, 상기 중화제는 당업계에서 수분산 폴리우레탄 수지를 제조하기 위해 사용되는 일반적인 용제를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 트리에틸아민을 사용하는 것이 좋다. 상기 중화제의 사용량은 1~5중량%를 사용하는 것이 좋으며, 1중량% 미만으로 사용시 중화제를 사용하는 효과가 미비하며, 5중량%를 초과하여 사용하면 냄새 및 변색을 일으키는 문제가 발생할 수 있어서 상기 범위 내에서 사용하는 것이 좋다.
The neutralizing agent may be a common solvent used in the art to produce an aqueous dispersion polyurethane resin, preferably triethylamine. The use amount of the neutralizing agent is preferably 1 to 5% by weight, and less than 1% by weight of the neutralizing agent is less effective when it is used. If it exceeds 5% by weight, odor and discoloration may occur, It is recommended to use it within the range.

본 발명의 상기 방법은 또한The method of the present invention may also

e) 상기 d)단계의 혼합물에 이온수 또는 증류수를 첨가하여 수분산시킨 후, 쇄연장제를 첨가하여 쇄연장 반응시키는 단계; 를 추가로 포함할 수 있다. 상기 쇄연장제는 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 트리메틸올프로판, 및 1,4-사이클로헥산디메탄올 중에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다. 사용량은 1~2중량%를 사용하는 것이 좋으며, 1중량% 미만으로 사용시 내화학성 개선이 적으며, 2중량%를 초과하여 사용하면 점도가 높아져 제조가 어려운 문제가 발생할 수 있다.
e) adding water or distilled water to the mixture of step d), dispersing it in water, adding a chain extender, and subjecting it to chain extension reaction; . ≪ / RTI > The chain extender may be at least one selected from ethylene glycol, propylene glycol, trimethylol propane, and 1,4-cyclohexane dimethanol. The use amount is preferably 1 to 2% by weight, and less than 1% by weight, the improvement in chemical resistance is small when used, and if it is used in an amount exceeding 2% by weight, problems may arise that viscosity is increased and manufacture is difficult.

본 발명은 또한 상기한 방법으로 제조된 코어 및 쉘 구조의 수분산 실릴레이티드 폴리우레탄 수지를 제공한다. 본 발명의 수분산 실릴레이티드 폴리우레탄 수지는 코어 및 쉘 구조를 갖는데, 외부 쉘(shell)은 폴리우레탄 수지로 구성되며, 내부 코어(core)는 실란을 포함하는 올리고머로 구성될 수 있다. 본 발명의 방법에 따라 제조된 실릴레이티드 폴리우레탄 수지는 내수성, 내화학성, 기계적물성, 저장안정성을 크게 향상시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.The present invention also provides an aqueous dispersion-coated polyurethane resin having a core and a shell structure prepared by the above-described method. The water dispersed polyurethane resin of the present invention has a core and a shell structure, wherein an outer shell is composed of a polyurethane resin, and an inner core is composed of an oligomer containing silane. The silylated polyurethane resin produced according to the method of the present invention can obtain the effect of greatly improving the water resistance, chemical resistance, mechanical properties and storage stability.

본 발명의 구체예에서는, 수분산 폴리우레탄 수지합성에 앞서 이소시아네이트와 폴리올을 반응시켜 NCO 예비중합체(prepolymer)를 형성하고, 상기 프리폴리머에 반응성 실란을 캡핑하여 실릴레이티드 우레탄 올리고머를 제조하는 단계를 포함시켰다. 그리고, 이 후 먼저 제조한 실릴레이티드 우레탄 올리고머를 이용해 수분산 실리레이티드 폴리우레탄 수지를 제조하였다. 이렇게 합성한 수분산 실릴레이티드 폴리우레탄 수지는 코어 및 쉘 구조를 갖는데, 외부 쉘(shell)은 폴리우레탄 수지로 구성되며, 내부 코어(core)는 실란을 포함하는 올리고머로 구성된다. In an embodiment of the present invention, a step of reacting an isocyanate with a polyol to form an NCO prepolymer prior to the synthesis of the water-dispersed polyurethane resin, and capping the reactive silane in the prepolymer to prepare a silylated urethane oligomer . Then, a water dispersed silylated polyurethane resin was prepared using the silylated urethane oligomer prepared earlier. The water dispersed polyurethane resin thus synthesized has a core and a shell structure. The outer shell is composed of a polyurethane resin. The inner core is composed of an oligomer containing silane.

본 발명의 수분산 실릴레이티드 폴리우레탄 수지는 코어 및 쉘 구조를 갖는데, 외부 쉘(shell)은 폴리우레탄 수지로 구성되며, 내부 코어(core)는 실란을 포함하는 올리고머로 구성되어 수분산성이 높다. 또한 본 발명의 방법에 따라 제조된 실릴레이티드 폴리우레탄 수지는 내수성, 내화학성, 기계적물성, 저장안정성을 크게 향상시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.The water dispersed polyurethane resin of the present invention has a core and a shell structure, wherein an outer shell is composed of a polyurethane resin, an inner core is composed of an oligomer containing silane, and has high water dispersibility . Also, the silylated polyurethane resin produced according to the method of the present invention can obtain the effect of greatly improving the water resistance, chemical resistance, mechanical properties, and storage stability.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 다만 하기의 실시예는 본 발명의 내용을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 이 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the following examples. However, the following examples are intended to illustrate the contents of the present invention, but the scope of the present invention is not limited to the following examples. Embodiments of the present invention are provided to more fully describe the present invention to those skilled in the art.

<실시예 1> 실릴레이티디드 우레탄 올리고머 수지의 제조Example 1 Preparation of Silyl Related Urethane Oligomer Resin

본 발명의 코어 및 쉘 구조의 수분산 실릴레이티드 폴리우레탄 수지를 제조하기 위해 먼저 실릴레이티드 우레탄 올리고머 수지를 합성하였다. A silylated urethane oligomer resin was first synthesized in order to prepare an aqueous dispersed polyurethane resin having a core and shell structure of the present invention.

질소투입구, 환류관, 온도계, 교반장치가 장착된 4구 둥근바닥 플라스크에 하기 표 1에 나타낸 조성비로 에스터 폴리올(Mw.2000) 177.46g 을 첨가한 후, 교반 하에 80℃로 승온시키고 이를 1시간 유지시켰다. 다음으로 이소포론디이소시아네이트 31.36g을 첨가한 후, 3시간 동안 우레탄 반응을 유지시켜 말단에 NCO기를 갖는 프리폴리머를 제조하였다. 177.46 g of ester polyol (Mw.2000) was added to a four-neck round bottom flask equipped with a nitrogen inlet, a reflux tube, a thermometer and a stirrer in the composition ratio shown in Table 1, . Next, 31.36 g of isophorone diisocyanate was added and the urethane reaction was maintained for 3 hours to prepare a prepolymer having an NCO group at the terminal.

상기 반응기의 온도를 75℃로 유지하면서 반응성 실란인 아미노프로필트리메톡시실란 23.18 g을 혼합 및 교반하여 실릴레이티드 우레탄 올리고머 수지를 우선 제조하였다. 23.18 g of aminopropyltrimethoxysilane as a reactive silane was mixed and stirred while maintaining the temperature of the reactor at 75 占 폚 to prepare a silylated urethane oligomer resin first.

<실시예 2, 3> 실릴레이티디드 우레탄 올리고머 수지의 제조<Examples 2 and 3> Preparation of Silyl Related Urethane Oligomer Resin

하기 표 1에 나타낸 바와 같이 반응성 실란인 아미노프로필트리메톡시실란의 함량을 변경시킨 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 실릴레이티드 우레탄 올리고머 수지를 제조하였다.
A silylated urethane oligomer resin was prepared in the same manner as in Example 1 except that the content of aminopropyltrimethoxysilane as a reactive silane was changed as shown in Table 1 below.

<비교예 1> 반응성 실란 미첨가 우레탄 올리고머 수지의&Lt; Comparative Example 1 > 제조Produce

하기 표 1에 나타낸 바와 같이 반응성 실란인 아미노프로필트리메톡시실란을 첨가하지 않고, 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 우레탄 올리고머 수지를 제조하였다.
As shown in the following Table 1, urethane oligomer resin was prepared in the same manner as in Example 1, except that aminopropyltrimethoxysilane, which is a reactive silane, was not added.


구 분

division

실시예 (단위: 중량%)

Example (Unit: wt%)

실시예 1

Example 1

실시예 2

Example 2

실시예 3

Example 3

비교예 1

Comparative Example 1

이소포론디이소시아네이트

Isophorone diisocyanate

13.5

13.5

17.0

17.0

20.5

20.5

10.0

10.0

폴리에스테르 폴리올
(Mw.1000)

Polyester polyol
(Mw. 1000)

76.5

76.5

63.0

63.0

49.5

49.5

90.0

90.0

아미노프로필트리메톡시실란
(APTMS)

Aminopropyltrimethoxysilane
(APTMS)

10.0

10.0

20.0

20.0

30.0

30.0

0

0

<실시예 5> 코어 및 쉘 구조의 수분산 실릴레이티드 폴리우레탄 수지의 제조<Example 5> Preparation of a water-dispersed thread-supported polyurethane resin having a core and a shell structure

상기 실시예 1에서 제조한 실릴레이티드 우레탄 올리고머 수지를 이용해 코어 및 쉘 구조의 수분산 실릴레이티드 폴리우레탄 수지를 제조하였다. Using the silylated urethane oligomer resin prepared in Example 1, a core-shell structure-modified polyurethane resin was prepared.

질소투입구, 환류관, 온도계, 교반장치가 장착된 4구 둥근바닥 플라스크에 하기 표 2에 나타낸 조성비로 폴리카보네이트 폴리올(Mw.2000) 190.05g, 디메틸올프로피오닉산 15.3g, N-메틸피롤리돈 49.3g을 첨가한 후, 교반 하에 80℃로 승온시키고 이를 1시간 유지시켰다. 다음으로 디사이클로헥실메탄디이소시아네이트 84.65g을 첨가한 후, 3시간 동안 우레탄 반응을 유지시켜 말단에 NCO기를 갖는 프리폴리머를 제조하였다. 상기 반응기의 온도를 75℃로 유지하면서 실시예 1에서 제조한 실릴레이티드 우렌탄 올리고머를 첨가한 후 30분간 유지하였다. 이후 반응온도를 50℃로 낮춘 상태에서 중화제인 트리에틸아민 11.55g을 투입하여 1시간 동안 반응시키고, 1,000rpm으로 교반하면서 증류수 595g을 서서히 투입하여 수분산시켰다. A round bottom flask equipped with a nitrogen inlet, a reflux tube, a thermometer and a stirrer was charged with 190.05 g of a polycarbonate polyol (Mw.2000), 15.3 g of dimethylolpropionic acid, 20 g of N-methylpyrrolidone After adding 49.3 g of money, the mixture was heated to 80 DEG C under stirring and kept at this temperature for 1 hour. Next, 84.65 g of dicyclohexylmethane diisocyanate was added and the urethane reaction was maintained for 3 hours to prepare a prepolymer having an NCO group at the terminal. The silylated urethane oligomer prepared in Example 1 was added to the reactor while maintaining the temperature of the reactor at 75 캜 and maintained for 30 minutes. Thereafter, 11.55 g of triethylamine as a neutralizing agent was added thereto while the reaction temperature was lowered to 50 캜, and the reaction was carried out for 1 hour. While stirring at 1,000 rpm, 595 g of distilled water was slowly added thereto to disperse water.

상기 방법으로 입자형태의 코어 및 쉘 구조의 수분산 실릴레이티드 폴리우레탄 수지를 제조하였다. In this way, a water-dispersed thread-bonded polyurethane resin having a core and shell structure in the form of particles was prepared.

<실시예 6~7> 코어 및 쉘 구조의 수분산 실릴레이티드 폴리우레탄 수지의 제조&Lt; Examples 6 to 7 > Preparation of water-dispersed threaded polyurethane resin having core and shell structure

상기 실시예 2 내지 3에서 제조한 실릴레이티드 우레탄 올리고머를 각각 이용하여 상기 실시예 5와 동일한 방법으로 입자형태의 코어 및 쉘 구조의 수분산 실릴레이티드 폴리우레탄 수지를 제조하였다(표 2). Using the silylated urethane oligomers prepared in Examples 2 to 3, a water dispersed polyurethane resin having a core and a shell structure in the form of particles was prepared in the same manner as in Example 5 (Table 2).

<비교예 2> 반응성 실란 미첨가 수분산 폴리우레탄 수지의 제조Comparative Example 2 Production of water-dispersible polyurethane resin without reactive silane

상기 비교예 1에서 제조한 우레탄 올리고머를 이용하여 상기 실시예 5와 동일한 방법으로 입자형태의 코어 및 쉘 구조의 수분산 폴리우레탄 수지를 제조하였다(표 2). Using the urethane oligomer prepared in Comparative Example 1, a water-dispersed polyurethane resin having a core and shell structure in the form of particles was prepared in the same manner as in Example 5 (Table 2).

<비교예 3, 4> 실릴레이티드 우레탄 올리고머를 사용하지 않은 코어 및 쉘 구조의 수분산 실릴레이티드 폴리우레탄 수지의 제조 &Lt; Comparative Examples 3 and 4 & gt ; Preparation of a water-dispersed thread-bonded polyurethane resin having core and shell structure without using a silylated urethane oligomer

본 발명의 실시예 1 내지 4에 따른 실릴레이티드 우레탄 올리고머 대신에, 종래 제조방식인 반응성 실란인 아미노프로필트리메톡시실란을 첨가하였다. 반응성 실란의 함량를 변경시켜 첨가한 것을 제외하고는 상기 실시예 5와 동일한 방식으로 수분산 실릴레이티드 폴리우레탄 수지를 제조하였다.
Instead of the silylated urethane oligomers according to Examples 1 to 4 of the present invention, aminopropyltrimethoxysilane, which is a conventional silane, was added. An aqueous dispersion-coated polyurethane resin was prepared in the same manner as in Example 5 except that the content of the reactive silane was changed.


구 분

division

실시예 (단위: g)

Example (unit: g)

비교예 (단위: g)

Comparative Example (Unit: g)

실시예 5

Example 5

실시예 6

Example 6

실시예 7

Example 7

비교예 2

Comparative Example 2

비교예 3

Comparative Example 3

비교예 4

Comparative Example 4

디사이클로헥실메탄디이소시아네이트

Dicyclohexylmethane diisocyanate

84.65

84.65

84.65

84.65

84.65

84.65

84.65

84.65

84.65

84.65

84.65

84.65

폴리카보네이트 폴리올
(Mw.2000)

Polycarbonate polyol
(Mw 2000)

190.05

190.05

190.05

190.05

190.05

190.05

190.05

190.05

190.05

190.05

190.05

190.05

디메틸올프로피오닉산

Dimethylolpropionic acid

15.3

15.3

15.3

15.3

15.3

15.3

15.3

15.3

15.3

15.3

15.3

15.3

아미노프로필트리메톡시실란
(APTMS)

Aminopropyltrimethoxysilane
(APTMS)

-

-

-

-

-

-

-

-

10.8

10.8

16.1

16.1

실릴레이티드 우레탄 올리고머
(실시예 1)

Silicylated urethane oligomer
(Example 1)

53.94

53.94

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

실릴레이티드 우레탄 올리고머
(실시예 2)

Silicylated urethane oligomer
(Example 2)

-

-

53.94

53.94

-

-

-

-

-

-

-

-

실릴레이티드 우레탄 올리고머
(실시예 3)

Silicylated urethane oligomer
(Example 3)

-

-

-

-

53.94

53.94

-

-

-

-

-

-

실릴레이티드 우레탄 올리고머
(비교예 1)

Silicylated urethane oligomer
(Comparative Example 1)

-

-

-

-

-

-

53.94

53.94

-

-

-

-

N-메틸피롤리돈

N-methylpyrrolidone

49.3

49.3

49.3

49.3

49.3

49.3

49.3

49.3

49.3

49.3

49.3

49.3

트리에틸아민

Triethylamine

11.55

11.55

11.55

11.55

11.55

11.55

11.55

11.55

11.55

11.55

11.55

11.55

<< 실험예Experimental Example 1> 물성 시험 1> Property test

상기 실시예 및 비교예에서 제조한 코어 및 쉘 구조의 수분산 실릴레이티드 폴리우레탄 수지 각각을 유리판 상에 습윤 두께 90로 코팅했다. 이를 120℃에서 30분간 가열시킨 후, 상온에서 3시간 동안 건조시켜 도막을 제조하였다. 상기에 제조된 코팅막은 하기의 방법으로 분산안정성, 내화학성, 도막 경도에 대한 실험을 하였으며, 그 결과는 하기 표 3에 나타내었다.Each of the core and shell-structured water-dispersed polyurethane resins prepared in the above Examples and Comparative Examples was coated on a glass plate with a wet thickness of 90. The mixture was heated at 120 DEG C for 30 minutes and then dried at room temperature for 3 hours to prepare a coating film. The coating film prepared above was tested for dispersion stability, chemical resistance and film hardness by the following methods, and the results are shown in Table 3 below.

[실험방법] [Experimental Method]

1. 입자사이즈(분산안정성) : 레이저 회절을 이용한 나노 사이즈 입도분기인 Beckman coulter LS 13 320(Laser Diffraction particle size analyzer)으로 측정하였다.1. Particle Size (Dispersion Stability): The nano-sized particle size using laser diffraction was measured with a Beckman coulter LS 13 320 (Laser Diffraction particle size analyzer).

2. 에탄올 러빙테스트 : 에탄올에 적신 거즈를 씌운 금속추에 500g의 하중을 가한 후 도막상에 왕복 운동을 시켜, 도막이 완전히 소실되기까지의 추 왕복 횟수를 측정하였다.2. Ethanol rubbing test: A 500 g load was applied to a gauzed metal weight wrung onto ethanol, and the reciprocating motion was carried out on the film, and the number of times of the number of times of the number of times of passage until the coat completely disappeared was measured.

3. 내열탕 테스트 : 100℃ 물에 1시간 동안 침지시킨 후, 도막상태를 육안 관찰하였다.3. Internal hot-water test: After immersing in water at 100 ° C for 1 hour, the state of the coating film was visually observed.

: 투명성 및 광택 양호 및 외관변화 없음 : Good transparency and gloss and no change in appearance

: 일부분 얼룩 발생하나 대체적 양호 : Some stains occur but generally good

: 전체적으로 백탁 진행 및 과도한 팽윤 진행 : Overall turbidity progression and excessive swelling progression

4. 내식성 : 전기아연도금강판(EG)에 연속 roll coating simulator를 사용하여 시료의 상부에 수지 조성물을 도포하고, PMT 조건 180℃에서 건조하였다. 피막의 부착량은 1,000mg/m2 이었다.4. Corrosion resistance: A resin composition was applied to the top of the sample using a continuous roll coating simulator on an electrogalvanized steel sheet (EG), and dried at a PMT condition of 180 ° C. The adhesion amount of the film was 1,000 mg / m 2.

평가는 JIS-Z2371에 준한 염수분무시험을 8시간 행하여, 발청 정도를 다음 기준에 의하여 평가하였다.The evaluation was carried out by a salt water spray test according to JIS-Z2371 for 8 hours, and the degree of smell was evaluated according to the following criteria.

○ : 백청 10% 미만 ○: Less than 10% of white rye

△ : 백청 10 이상 30% 미만 B: Less than 30% of white rye

× : 백청 30% 이상 ×: 30% or more of white rye

5. 표면경도 : KSM ISO15184 페인트와 바니쉬 연필시험기에 의한 필름강도 측정법에 따라 표면을 경도 측정하였으며, 표면 경도를 나타내는 일반 측정 수치를 나타낸다.5. Surface hardness: The hardness of the surface was measured according to the film strength measurement method by KSM ISO15184 paint and varnish pencil tester, and the general measurement value showing the surface hardness is shown.

경도 측정 수치는 6B, 5B, 4B, 3B, 2B, B, HB, F, H, 2H, 3H, 4H, 5H, 6H 순으로 높은 경도를 나타낸다.
Hardness measurement values show high hardness in the order of 6B, 5B, 4B, 3B, 2B, B, HB, F, H, 2H, 3H, 4H, 5H and 6H.


구 분

division

실시예

Example

비교예

Comparative Example

실시예 5

Example 5

실시예 6

Example 6

실시예 7

Example 7

비교예 2

Comparative Example 2

비교예 3

Comparative Example 3

비교예 4

Comparative Example 4

입자 사이즈

Particle size

82

82

84

84

87

87

83

83

91

91

분산불량
측정불가

Poor dispersion
Not measurable

에탄올 러빙 테스트

Ethanol rubbing test

25회

25 times

55회

55 times

120회

120 times

15회

15 times

30회

30 times

-

-

내열탕 테스트

My hot water test







×

×



-

-

내식성

Corrosion resistance







×

×



-

-

표면경도

Surface hardness

4B

4B

3B

3B

B

B

5B

5B

3B

3B

-

-

상기 표 3을 통하여, 본 발명의 코어 및 쉘 구조의 수분산 실리레이티드 폴리우레탄 수지가 기존의 방법에 비해 입자안정성, 내화학성 (에탄올러빙, 내열탕, 내식성) 및 표면경도가 우수한 것을 확인할 수 있었다. It can be seen from the above Table 3 that the water-dispersible, silylated polyurethane resin of the core and shell structure of the present invention is superior in particle stability, chemical resistance (ethanol rubbing, heat resistance and corrosion resistance) and surface hardness there was.

Claims (7)

a) 폴리올 및 이소시아네이트를 우레탄 반응시켜 말단 NCO기를 갖는 프리폴리머를 제조하는 단계;
b) 상기 프리폴리머의 말단 NCO기에 하기 화학식 1로 표시되는 반응성 실란을 하나 이상 혼합하여 하기 화학식 2로 표시되는 실릴레이티드 우레탄 올리고머 수지를 제조하는 단계;
[화학식 1]
Figure 112016046498169-pat00005

(상기 화학식 1에서, R1은 C1-C4의 알킬기 또는 아세틸기이고, X는 아미노기 인 유기 작용기를 나타낸다.)
[화학식 2]
Figure 112016046498169-pat00009

(상기 화학식 2에서, R2는 폴리올의 탄화수소 골격(backbone)을 나타내고, R3는 이소시아네이트의 탄화수소 골격을 나타낸다. X는 아미노기의 치환기를 나타낸다.)
c) 이소시아네이트에 폴리올 및 친수성 폴리올을 첨가하여 말단 NCO기를 갖는 프리폴리머를 제조하는 단계;
d) 상기 c) 단계의 프리폴리머에 상기 화학식 2로 표시되는 실릴레이티드 우레탄 올리고머를 혼합하는 단계;
e) 상기 d)단계의 혼합물에 중화제를 첨가한 후, 이온수 또는 증류수에 수분산시키는 단계; 및
f) 쇄연장제를 첨가하여 쇄연장 반응시키는 단계;
를 포함하는 코어 및 쉘 구조의 수분산 실릴레이티드 폴리우레탄 수지의 제조방법.
a) preparing a prepolymer having a terminal NCO group by urethane reaction of a polyol and an isocyanate;
b) preparing a silylated urethane oligomer resin represented by the following formula (2) by mixing at least one reactive silane represented by the following formula (1) in the terminal NCO group of the prepolymer;
[Chemical Formula 1]
Figure 112016046498169-pat00005

(In the formula (1), R 1 represents an alkyl group or an acetyl group of C 1 -C 4 , and X represents an amino group.)
(2)
Figure 112016046498169-pat00009

Wherein R 2 represents a hydrocarbon backbone of the polyol, R 3 represents a hydrocarbon skeleton of the isocyanate, and X represents a substituent of the amino group.
c) adding a polyol and a hydrophilic polyol to the isocyanate to prepare a prepolymer having a terminal NCO group;
d) mixing the prepolymer of step c) with the silylated urethane oligomer of formula 2;
e) adding a neutralizing agent to the mixture of step d), followed by water dispersion in ionized water or distilled water; And
f) adding a chain extender to effect a chain extension reaction;
Containing polyurethane resin having a core and a shell structure.
제1항에 있어서, 상기 이소시아네이트는 톨루엔 디이소시아네이트, 헥사메틸디이소시아네이트, 이소포론디이소시아네이트 및 디사이클로세실메탄디이소시아네이트로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 코어 및 쉘 구조의 수분산 실릴레이티드 폴리우레탄 수지의 제조방법.The water dispersion chamber relay of claim 1, wherein the isocyanate is at least one selected from the group consisting of toluene diisocyanate, hexamethyl diisocyanate, isophorone diisocyanate, and dicyclohexylmethane diisocyanate. Wherein the polyurethane resin is a polyurethane resin. 제 1항에 있어서, 상기 폴리올은 폴리카보네이트디올, 폴리옥시에틸렌글리콜, 폴리옥시프로필렌글리콜, 에스테르폴리올, 폴리테트라메틸렌글리콜을 함유한 폴리에테르 폴리올 및 캐스터 오일로 유도된 폴리올로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 코어 및 쉘 구조의 수분산 실릴레이티드 폴리우레탄 수지의 제조방법.The method of claim 1, wherein the polyol is selected from the group consisting of polycarbonate diols, polyoxyethylene glycols, polyoxypropylene glycols, ester polyols, polyether polyols containing polytetramethylene glycol, and polyols derived from castor oil By weight based on the weight of the polyurethane resin. 제 1항에 있어서, 상기 친수성 폴리올은 디메틸올프로피오닉 산, 디메틸올부타노익 산, 폴리옥시에틸렌글리콜, 측쇄에 카르복실기를 함유하는 폴리카프로락톤 글리콜, 측쇄에 술폰산기를 갖는 폴리에테르 글리콜, 및 측쇄에 알콕시기가 치환된 폴리옥시에틸렌기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 코어 및 쉘 구조의 수분산 실릴레이티드 폴리우레탄 수지의 제조방법.The hydrophilic polyol according to claim 1, wherein the hydrophilic polyol is selected from the group consisting of dimethylol propionic acid, dimethylol butanoic acid, polyoxyethylene glycol, polycaprolactone glycol having a carboxyl group in a side chain, polyether glycol having a sulfonic acid group in a side chain, A polyoxyethylene group substituted with an alkoxy group, and a polyoxyethylene group substituted with an alkoxy group. 삭제delete 제1항의 실릴레이티드 우레탄 올리고머 수지의 제조단계에 있어서, 상기 이소시아네이트는 상기 실릴레이티드 우레탄 올리고머 수지의 전체 중량에 대하여 10~30 중량%로 포함되며, 상기 폴리올은 상기 수지 전체 중량에 대하여 30~80 중량%로 포함되며, 상기 반응성 실란은 상기 수지 전체 중량에 대하여 10~40 중량%로 포함되는 것을 특징으로 하는 코어 및 쉘 구조의 수분산 실릴레이티드 폴리우레탄 수지의 제조방법.In the production of the silylated urethane oligomer resin of claim 1, the isocyanate is contained in an amount of 10 to 30% by weight based on the total weight of the silylated urethane oligomer resin, Wherein the reactive silane is contained in an amount of 10 to 40% by weight based on the total weight of the resin, and the reactive silane is contained in an amount of 10 to 40% by weight based on the total weight of the resin. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 방법으로 제조된 코어 및 쉘 구조의 수분산 실릴레이티드 폴리우레탄 수지.A water dispersed polyurethane resin having a core and shell structure prepared by the method of any one of claims 1 to 6.
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