KR20190136281A - Aqueous Polyurethane Dispersion with Improved Cross-linkability and Method For Preparing Same - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to an aqueous polyurethane dispersion having improved cross-linkability using a polyol compound containing three or more hydroxyl groups as a crosslinking agent and a method for manufacturing the same. The aqueous polyurethane dispersion according to the present invention is in a form of an aqueous dispersion, so that it is environmentally friendly, meets international regulations, and has improved crosslinking properties, thereby having a convenient effect on a process. In addition, it is possible to provide the aqueous polyurethane dispersion having a high solid content and storage stability for long term storage.

Description

향상된 가교성을 갖는 수성 폴리우레탄 분산액 및 이의 제조방법{Aqueous Polyurethane Dispersion with Improved Cross-linkability and Method For Preparing Same}Aqueous Polyurethane Dispersion with Improved Cross-linkability and Method For Preparing Same}

본 발명은 향상된 가교성을 갖는 수성 폴리우레탄 분산액 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 수산화기를 3개 이상 함유하는 폴리올 화합물을 가교제로서 사용하여 향상된 가교성을 나타내는 수성 폴리우레탄 분산액 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an aqueous polyurethane dispersion having improved crosslinkability and a method for preparing the same, and more particularly, to an aqueous polyurethane dispersion having improved crosslinkability by using a polyol compound containing three or more hydroxyl groups as a crosslinking agent and the same. It relates to a manufacturing method.

폴리우레탄(Polyurethane; PU)은 이소시아네이트와 폴리올, 디올 또는 디아민 등을 반응시켜 반복 단위 내에 우레탄 또는 우레아 결합을 갖는 중합체를 의미한다. 폴리우레탄은 다양한 물성으로 인하여 코팅, 접착제, 탄성체, 직물, 합성가죽, 발포체, 탄성체, 섬유, 합성피혁, 방수제, 도료, 접착체 등 다양한 분야에 응용되고 있다.Polyurethane (PU) refers to a polymer having a urethane or urea bond in a repeating unit by reacting an isocyanate with a polyol, diol or diamine. Polyurethane has been applied to various fields such as coatings, adhesives, elastomers, fabrics, synthetic leathers, foams, elastomers, fibers, synthetic leathers, waterproofing agents, paints, adhesives and the like due to various physical properties.

폴리우레탄은 폴리올의 강한 소수성으로 인하여 전통적으로 유성으로 제조되어 왔다. 그러나 유성은 제조공정이나 사용과정에서 휘발성 유기 용매(volatile organic compounds)를 방출하므로 그에 따른 화재의 위험성 및 대기오염과 같은 환경오염을 유발하게 된다. 따라서 환경보존이나 작업환경 개선을 위해 유기 용매를 사용하지 않는 수분산(waterborne) 폴리우레탄이 각광을 받고 있다.Polyurethanes have traditionally been produced oily due to the strong hydrophobicity of the polyols. However, oily oil releases volatile organic compounds in the manufacturing process or use process, resulting in fire hazard and environmental pollution such as air pollution. Therefore, a waterborne polyurethane that does not use an organic solvent for the preservation of the environment or the improvement of the working environment is in the spotlight.

예를 들어, 등록특허공고 제10-0534152호에서는 우레탄-아크릴 수분산 수지의 제조 방법으로 우레탄 수지 제조 후, 일부 비닐 모노머와 혼합하여 3가 아민으로 중화시킨 다음 물을 수지에 첨가하여 수분산시키고, 사슬연장제를 첨가하여 일부 이소시아네이트를 사슬연장시키며, 유화제를 사용하지 않고 비닐 모노머와 개시제를 첨가하여 공중합하여 제조한 우레탄-아크릴 수분산 수지를 개시하고 있다.For example, in Korean Patent Publication No. 10-0534152, a urethane-acrylic water-dispersion resin is manufactured, and after urethane resin is prepared, it is mixed with some vinyl monomers, neutralized with trivalent amine, and then water is added to the resin to disperse water. And urethane-acrylic water-dispersion resins prepared by copolymerizing some isocyanates by adding chain extenders and copolymerizing vinyl monomers and initiators without using an emulsifier.

등록특허공고 제10-0557016호는 축중합 반응으로 제조된 수분산 폴리우레탄 레진과, 레진 강화 중합반응으로 제조된 수분산 폴리아크릴 레진을 혼합하여 복합체 바인더를 제조하는 방법을 사용하고 있다.Korean Patent Publication No. 10-0557016 uses a method of preparing a composite binder by mixing a water-dispersed polyurethane resin produced by a polycondensation reaction with a water-dispersible polyacrylic resin prepared by a resin-enhanced polymerization reaction.

또한, 등록특허공고 제10-0107962호는 디이소시아네이트 단량체와 활성 수소 함유 아크릴 단량체를 반응시켜 모노 아크릴레이티드 디이소시아네이트 화합물을 제조한 후 활성 수소를 함유한 폴리올과 양 말단에 활성 수소를 함유한 카르복실산을 반응시켜 모노 아크릴레이티드 우레탄프리 폴리머를 제조하고 여기에 비이온 또는 음이온 타입의 유화제를 사용하여 제조된 모노 아크릴레이티드 우레탄 프리 폴리머 디스퍼션과 아크릴 단량체 및 중합개시제를 이용하여 수분산 수지를 제조하는 방법을 제시하고 있다.In addition, Korean Patent Publication No. 10-0107962 discloses a mono-acrylated diisocyanate compound by reacting a diisocyanate monomer with an active hydrogen-containing acrylic monomer to form a polyol containing active hydrogen and a carbon containing active hydrogen at both ends. A monoacrylated urethane-free polymer is prepared by reacting an acid, and a water-dispersible resin using a monoacrylated urethane-free polymer dispersion prepared using a nonionic or anionic emulsifier and an acrylic monomer and a polymerization initiator. It provides a method for preparing.

상기 종래 방법으로 수성화된 폴리우레탄계 분산체는 유화제를 함유하지 않고 있기 때문에 피막의 내수성은 양호하게 나타내지만, 피막의 내약품성, 내알칼리성이 현저하게 악화되는 문제가 있다. 또한, 각종 염의 영향을 쉽게 받기 때문에 각종 수지, 유무기 안료, 충전제와의 상용성에 문제점을 갖고 있어 용도가 한정되는 결점을 지니고 있다.Since the polyurethane dispersion obtained by the aforementioned conventional method does not contain an emulsifier, the film has good water resistance, but there is a problem that the chemical resistance and alkali resistance of the film are significantly deteriorated. In addition, since they are easily affected by various salts, they have problems in compatibility with various resins, organic-inorganic pigments, and fillers, and have disadvantages of limited use.

또한, 미국특허 제5,137,967호에는 카복시기를 포함하는 프리폴리머를 3급 아민인 디메틸아미노에탄올로 중화한 후, 하이드라진으로 사슬연장시킴으로써 폴리우레탄계 수분산체를 제조하였다. 그러나, 이러한 방법으로 제조된 폴리우레탄계 수분산체는 저장 안정성이 좋지 않고, 피막의 내수성이 불량하며 건조 후 피막의 제반 물성이 현저하게 저하되는 단점이 있다.In addition, US Pat. No. 5,137,967 prepared a polyurethane-based aqueous dispersion by neutralizing a prepolymer containing a carboxy group with dimethylaminoethanol, a tertiary amine, and then chain-extending with hydrazine. However, the polyurethane-based water dispersion prepared in this way has a poor storage stability, poor water resistance of the coating, and significantly reduces the overall physical properties of the coating after drying.

따라서, 친환경인 수성 폴리우레탄 분산체에 있어서, 장기간의 저장 안정성을 갖고, 내마모성, 내약품성, 내용제성이 우수하며, 외부 환경에서 안정성을 갖는 안정한 코팅 또는 필름을 제조할 수 있는 수성 폴리우레탄 분산체에 대한 개발이 시급한 시점이다.Therefore, in the environmentally friendly aqueous polyurethane dispersion, an aqueous polyurethane dispersion having a long-term storage stability, excellent wear resistance, chemical resistance, solvent resistance, and stable coating or film having stability in the external environment can be produced. It is time to develop for.

본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하고자 하는 것으로서, 장기간 저장안정성을 갖고, 코팅되었을 때 외부의 환경에서 안정하며, 향상된 가교성을 갖는 수성 폴리우레탄 분산액을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an aqueous polyurethane dispersion having a long-term storage stability, stable in an external environment when coated, and having an improved crosslinkability.

본 발명의 또 다른 목적은 위와 같은 수성 폴리우레탄 분산액을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.Still another object of the present invention is to provide a method of preparing the above aqueous polyurethane dispersion.

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 일 구현 양태는, 폴리에터 폴리올, 폴리카보네이트 폴리올 및 폴리이소시아네이트 화합물의 반응에 의해 얻어지는 폴리우레탄 예비중합체; 및 수산화기를 3개 이상 함유하는 폴리올 화합물을 포함하는 가교제를 포함하는, 향상된 가교성을 갖는 수성 폴리우레탄 분산액을 제공한다.In order to solve the above problems, one embodiment of the present invention, a polyurethane prepolymer obtained by the reaction of a polyether polyol, a polycarbonate polyol and a polyisocyanate compound; And a crosslinking agent comprising a polyol compound containing three or more hydroxyl groups, an aqueous polyurethane dispersion having improved crosslinkability is provided.

본 발명에 있어서, 상기 수산화기를 3개 이상 함유하는 폴리올 화합물은 트리메틸올 프로판, 글리세롤 또는 이들의 혼합물일 수 있다.In the present invention, the polyol compound containing three or more hydroxyl groups may be trimethylol propane, glycerol or a mixture thereof.

본 발명에 있어서, 상기 폴리우레탄 예비중합체는 아민계 화합물에 의해 사슬연장된 것을 특징으로 할 수 있으며, 상기 아민계 화합물은 에틸렌디아민, 이소포론디아민(IPDA), 1,4-테트라메틸렌디아민, 2-메틸-1,5-펜탄디아민, 1,4-부탄디아민, 1,6-헥사메틸렌디아민, 1,4-헥사메틸렌디아민, 3-아미노메틸-3,5,5-트리메틸시클로헥실아민, 1,3-비스(아미노메틸)시클로헥산, 크실릴렌디아민, 피페라진, 아디포일히드라지드, 히드라진, 2,5-디메틸피페라진, 디에틸렌트리아민 및 트리에틸렌테트라민으로 구성된 군에서 선택된 1종 이상의 화합물일 수 있다.In the present invention, the polyurethane prepolymer may be characterized in that the chain is extended by an amine compound, the amine compound is ethylenediamine, isophoronediamine (IPDA), 1,4-tetramethylenediamine, 2 -Methyl-1,5-pentanediamine, 1,4-butanediamine, 1,6-hexamethylenediamine, 1,4-hexamethylenediamine, 3-aminomethyl-3,5,5-trimethylcyclohexylamine, 1 1 type selected from the group consisting of, 3-bis (aminomethyl) cyclohexane, xylylenediamine, piperazine, adipoylhydrazide, hydrazine, 2,5-dimethylpiperazine, diethylenetriamine and triethylenetetramine The above compound may be sufficient.

본 발명은 또한, 술포네이트기 또는 카복시기 함유 화합물을 추가로 포함하는, 향상된 가교성을 갖는 수성 폴리우레탄 분산액을 제공한다.The present invention also provides an aqueous polyurethane dispersion having improved crosslinkability, further comprising a sulfonate group or a carboxyl group-containing compound.

본 발명에 있어서, 상기 술포네이트기 함유 화합물은 디아미노술포네이트일 수 있다.In the present invention, the sulfonate group-containing compound may be diaminosulfonate.

본 발명에서, 상기 폴리에터 폴리올은 수평균 분자량 1,000 내지 2,000g/mol의 2종 이상의 폴리테트라메틸렌 글리콜의 혼합물일 수 있다.In the present invention, the polyether polyol may be a mixture of two or more polytetramethylene glycols having a number average molecular weight of 1,000 to 2,000 g / mol.

본 발명에서, 상기 폴리에터 폴리올은 일관능성 폴리에터를 추가로 포함할 수 있다.In the present invention, the polyether polyol may further comprise a monofunctional polyether.

본 발명의 향상된 가교성을 갖는 수성 폴리우레탄 분산액은 50 내지 120℃에서 가교결합이 수행되는 것을 특징으로 할 수 있다.The aqueous polyurethane dispersion having improved crosslinkability of the present invention may be characterized in that crosslinking is carried out at 50 to 120 ° C.

본 발명의 다른 구현 양태는, 다음의 단계를 포함하는 향상된 가교성을 갖는 수성 폴리우레탄 분산액의 제조방법을 제공한다:Another embodiment of the present invention provides a process for the preparation of an aqueous polyurethane dispersion having improved crosslinkability comprising the following steps:

(a) 폴리에터 폴리올, 폴리카보네이트 폴리올 및 폴리이소시아네이트 화합물을 반응시켜 이소시아네이트-관능성 폴리우레탄 예비중합체를 제조하는 단계;(a) reacting a polyether polyol, a polycarbonate polyol and a polyisocyanate compound to produce an isocyanate-functional polyurethane prepolymer;

(b) 상기 이소시아네이트-관능성 폴리우레탄 예비중합체 및 아민계 화합물을 용매에 용해시켜 분자량을 증가시키는 단계;(b) dissolving the isocyanate-functional polyurethane prepolymer and the amine compound in a solvent to increase molecular weight;

(c) 상기 혼합물에 술포네이트기 또는 카복시기 함유 화합물을 첨가하고, 물에 분산시키는 단계; 및(c) adding a sulfonate group or a carboxyl group-containing compound to the mixture and dispersing in water; And

(d) 수산화기를 3개 이상 함유하는 폴리올 화합물을 포함하는 가교제를 첨가하는 단계.(d) adding a crosslinking agent comprising a polyol compound containing at least three hydroxyl groups.

본 발명에 있어서, 상기 수산화기를 3개 이상 함유하는 폴리올 화합물은 트리메틸올 프로판, 글리세롤 또는 이들의 혼합물일 수 있다.In the present invention, the polyol compound containing three or more hydroxyl groups may be trimethylol propane, glycerol or a mixture thereof.

본 발명은 또한, 상기 (c) 단계 후에, 산을 첨가하는 단계를 추가로 포함하는, 향상된 가교성을 갖는 수성 폴리우레탄 분산액의 제조방법을 제공한다.The present invention also provides a process for preparing an aqueous polyurethane dispersion having improved crosslinkability, further comprising the step of adding an acid after step (c).

본 발명은 또한, 상기 (c) 단계 후에, 금속이온을 제거하는 단계를 추가로 포함하는, 향상된 가교성을 갖는 수성 폴리우레탄 분산액의 제조방법을 제공한다. The present invention also provides a method for preparing an aqueous polyurethane dispersion having improved crosslinkability, further comprising the step of removing metal ions after the step (c).

본 발명에 있어서, 상기 용매는 아세톤일 수 있다.In the present invention, the solvent may be acetone.

본 발명의 또 다른 구현 양태는, 상기 향상된 가교성을 갖는 수성 폴리우레탄 분산액을 기재 상에 코팅하는 단계; 및 상기 기재를 50 내지 120℃로 열처리하는 단계를 포함하는, 수성 폴리우레탄 코팅의 제조방법을 제공한다.Another embodiment of the present invention comprises the steps of: coating an aqueous polyurethane dispersion having improved crosslinkability onto a substrate; And it provides a method of producing an aqueous polyurethane coating comprising the step of heat-treating the substrate to 50 to 120 ℃.

본 발명에 따른 수성 폴리우레탄 분산액은 유기용매를 사용하지 않는 수분산의 형태이기 때문에 친환경적이고 국제 사회의 규제에 부합하며, 향상된 가교성을 갖기 때문에 공정상 편리한 효과를 갖는다. 또한, 고형분 함량이 높고 장기간 보관에 대하여 저장 안정성을 갖는 수성 폴리우레탄 분산액을 제공할 수 있다.Since the aqueous polyurethane dispersion according to the present invention is in the form of an aqueous dispersion without using an organic solvent, it is environmentally friendly, conforms to the regulations of the international community, and has an improved crosslinking property, thereby having a convenient effect on the process. It is also possible to provide aqueous polyurethane dispersions having a high solids content and having a storage stability against long term storage.

이하, 본 발명의 구현예에 대하여 상세하게 설명한다. 이하 설명은 본 발명의 구현예들을 용이하게 이해하기 위한 것일 뿐이며, 보호범위를 제한하기 위한 것은 아니다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. The following description is merely to facilitate understanding of the embodiments of the present invention, but is not intended to limit the scope of protection.

본 발명은 향상된 가교성을 갖는 수성 폴리우레탄 분산액에 관한 것이다. 본 발명의 수성 폴리우레탄 분산액은 폴리에터 폴리올, 폴리카보네이트 폴리올 및 폴리이소시아네이트 화합물의 반응에 의해 얻어지는 폴리우레탄 예비중합체 및 수산화기를 3개 이상 함유하는 폴리올 화합물을 포함하는 가교제를 포함한다.The present invention relates to an aqueous polyurethane dispersion with improved crosslinkability. The aqueous polyurethane dispersion of the present invention comprises a polyurethane prepolymer obtained by the reaction of a polyether polyol, a polycarbonate polyol and a polyisocyanate compound, and a crosslinking agent comprising a polyol compound containing three or more hydroxyl groups.

상기 폴리우레탄 예비중합체는 폴리에터 폴리올, 폴리카보네이트 폴리올 및 폴리이소시아네이트 화합물을 반응시켜 얻어지는 이소시아네이트-관능성 폴리우레탄 예비중합체에 아민계 화합물을 첨가하여 분자량을 증가시켜 얻어질 수 있다.The polyurethane prepolymer may be obtained by increasing the molecular weight by adding an amine compound to an isocyanate-functional polyurethane prepolymer obtained by reacting a polyether polyol, a polycarbonate polyol, and a polyisocyanate compound.

또한, 상기 이소시아네이트-관능성 폴리우레탄 예비중합체는 술포네이트기 또는 카복시기-함유 화합물을 추가로 포함할 수 있다. 상기 술포네이트기 또는 카복시기-함유 화합물은 사슬종결 및/또는 분산제로서 작용한다.In addition, the isocyanate-functional polyurethane prepolymer may further comprise a sulfonate group or a carboxyl group-containing compound. The sulfonate group or carboxyl group-containing compound acts as a chain termination and / or dispersant.

본 발명의 수성 폴리우레탄 분산액은 수산화기를 3개 이상 함유하는 폴리올 화합물을 포함하는 가교제를 사용함으로써, 향상된 가교성을 나타낼 수 있다. 본 발명에 따른 가교제는 실온에서는 분산액의 제조 중 또는 후에 아무 때나 첨가될 수 있으며, 가교제가 첨가된 수성 폴리우레탄 분산액 또는 이의 코팅을 50 내지 120℃로 가열하는 경우 가교결합된 폴리우레탄 코팅 또는 필름을 형성할 수 있다.The aqueous polyurethane dispersion of the present invention can exhibit improved crosslinkability by using a crosslinking agent containing a polyol compound containing three or more hydroxyl groups. The crosslinking agent according to the invention can be added at any time during or after the preparation of the dispersion at room temperature, and the crosslinked polyurethane coating or film is heated when the crosslinking agent-containing aqueous polyurethane dispersion or its coating is heated to 50 to 120 ° C. Can be formed.

구체적으로, 본 발명의 수성 폴리우레탄 분산액의 구성성분을 보다 상세히 설명하면 아래와 같다.Specifically, the components of the aqueous polyurethane dispersion of the present invention in more detail as follows.

(a) 폴리에터 폴리올(a) polyether polyols

본 발명에서 사용 가능한 폴리에터 폴리올은 수평균분자량이 300 내지 4,000g/mol(이하, 단위 생략)인 것이 바람직하며, 1,000 내지 2,000의 수평균분자량이 가장 바람직하다.The polyether polyol usable in the present invention preferably has a number average molecular weight of 300 to 4,000 g / mol (hereinafter, unit omitted), and a number average molecular weight of 1,000 to 2,000 is most preferred.

상기 폴리에터 폴리올로서는 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 폴리테트라메틸렌글리콜, 에틸렌옥시드와 프로필렌옥시드의 랜덤 공중합체 또는 블록 공중합체, 에틸렌옥시드와 부틸렌옥시드의 랜덤 공중합체 또는 블록 공중합체 등을 사용할 수 있다. 또한, 에터 결합과 에스터 결합을 갖는 폴리에터폴리에스테르폴리올 등을 사용할 수도 있다.Examples of the polyether polyol include polyethylene glycol, polypropylene glycol, polytetramethylene glycol, random copolymers or block copolymers of ethylene oxide and propylene oxide, random copolymers or block copolymers of ethylene oxide and butylene oxide, and the like. Can be used. Moreover, polyether polyester polyol etc. which have an ether bond and an ester bond can also be used.

본 발명의 바람직한 구현예에 있어서, 상기 폴리에터 폴리올은 수평균분자량 1,000 내지 2,000의 2종 이상의 폴리테트라메틸렌 글리콜의 혼합물인 것이 바람직하다.In a preferred embodiment of the present invention, the polyether polyol is preferably a mixture of two or more polytetramethylene glycols having a number average molecular weight of 1,000 to 2,000.

본 발명의 바람직한 구현예에 있어서, 상기 폴리에터 폴리올은 일관능성 폴리에터를 추가로 포함할 수 있다.In a preferred embodiment of the present invention, the polyether polyol may further comprise a monofunctional polyether.

(b) 폴리카보네이트 폴리올(b) polycarbonate polyols

본 발명에서 사용할 수 있는 폴리카보네이트 폴리올은 수평균분자량이 400 내지 3000인 폴리카보네이트 폴리올을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 폴리카보네이트 폴리올의 수 평균 분자량이 400 미만인 경우에는, 얻어지는 코팅의 인장에 있어서의 파단 에너지가 낮은 등의 문제가 있을 수 있고, 수평균분자량이 3000을 초과하는 경우에는, 얻어지는 수성 폴리우레탄 수지의 제막성이 떨어지는 등의 문제가 있을 수 있다. 본 발명에서 사용 가능한 폴리카보네이트 폴리올의 수평균 분자량은 제막성의 측면에서 800 내지 2500이 보다 바람직하다.As the polycarbonate polyol that can be used in the present invention, it is preferable to use a polycarbonate polyol having a number average molecular weight of 400 to 3000. When the number average molecular weight of the polycarbonate polyol is less than 400, there may be a problem such as low breaking energy in the tension of the coating obtained, and when the number average molecular weight exceeds 3000, There may be a problem such as poor film forming properties. As for the number average molecular weight of the polycarbonate polyol which can be used by this invention, 800-2500 are more preferable from a film forming property.

본 발명에서 사용할 수 있는 수 평균 분자량이 400 내지 3000인 폴리카보네이트 폴리올은, 복수의 지환식 디올 분자가 카보네이트 결합한 폴리 지환식 카보네이트 디올을 함유하는 것이 바람직하다. 상기 폴리 지환식 카보네이트 디올을 함유함으로써, 본 발명의 수성 폴리우레탄 수지 분산체를 이용하여 얻어진 코팅이나 필름의 인장 강도가 향상될 수 있다.It is preferable that the polycarbonate polyol of the number average molecular weights 400-3000 which can be used by this invention contains the polyalicyclic carbonate diol which the some alicyclic diol molecule carbonate-bonded. By containing the polyalicyclic carbonate diol, the tensile strength of the coating or film obtained using the aqueous polyurethane resin dispersion of the present invention can be improved.

상기 폴리카보네이트 폴리올은 디페닐 카보네이트, 디메틸 카보네이트, 포스겐(COCl) 등의 카본산 유도체와 폴리올의 반응에 의해 얻어질 수 있으며, 상기 폴리올로는 에틸렌글리콜, 1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 1,7-펜탄디올, 1,8-옥탄디올, 1,9-노난디올, 1,10-데칸디올, 1,12-도데칸디올 등이나, 1,3-부탄디올, 3-메틸펜탄-1,5-디올, 2-에틸헥산-1,6-디올, 2-메틸-1,3-펜탄디올, 네오펜틸글리콜, 2-메틸-1,8-옥탄디올 등의 지방족 디올; 1,3-시클로헥산디올, 1,4-시클로헥산디올, 2,2'-비스(4-히드록시시클로헥실)프로판, 1,4-시클로헥산디메탄올 등의 지환식 디올; 1,4-벤젠디메탄올 등의 방향족 디올; 트리메틸올프로판, 펜타에리트리톨 등의 다관능 폴리올 등을 들 수 있다. 상기 폴리올은 1종만을 이용하여 상기 폴리카보네이트 폴리올로 할 수도 있고, 복수종을 병용하여 폴리카보네이트 폴리올로 할 수도 있다.The polycarbonate polyol may be obtained by the reaction of a polyol with a carbonic acid derivative such as diphenyl carbonate, dimethyl carbonate, phosgene (COCl), and the like as the polyol, ethylene glycol, 1,3-propanediol, 1,4- Butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 1,7-pentanediol, 1,8-octanediol, 1,9-nonanediol, 1,10-decanediol, 1,12-dodecane Diol and the like, 1,3-butanediol, 3-methylpentane-1,5-diol, 2-ethylhexane-1,6-diol, 2-methyl-1,3-pentanediol, neopentylglycol, 2-methyl Aliphatic diols such as -1,8-octanediol; Alicyclic diols such as 1,3-cyclohexanediol, 1,4-cyclohexanediol, 2,2'-bis (4-hydroxycyclohexyl) propane, and 1,4-cyclohexanedimethanol; Aromatic diols such as 1,4-benzenedimethanol; And polyfunctional polyols such as trimethylolpropane and pentaerythritol. Using only 1 type, the said polyol may be said polycarbonate polyol, and may use it as a polycarbonate polyol in combination of multiple types.

상기 폴리카보네이트 폴리올로는, 상기 지방족 디올 또는 지환식 디올 단위를 함유하는 폴리카보네이트 폴리올이 바람직하고, 상기 지환식 디올 단위를 함유하는 폴리카보네이트 폴리올이 보다 바람직하며, 1,4-시클로헥산디메탄올 단위를 함유하는 폴리카보네이트 폴리올이 특히 바람직하다.As said polycarbonate polyol, the polycarbonate polyol containing the said aliphatic diol or alicyclic diol unit is preferable, The polycarbonate polyol containing the said alicyclic diol unit is more preferable, The 1, 4- cyclohexane dimethanol unit Polycarbonate polyols containing are particularly preferred.

본 발명에 있어서, 상기 폴리카보네이트 폴리올은 폴리에터 폴리올 100중량부를 기준으로 20 내지 70중량부 사용되는 것이 코팅의 인장 및 파단 에너지의 관점에서 바람직하다.In the present invention, it is preferable that the polycarbonate polyol is used from 20 to 70 parts by weight based on 100 parts by weight of the polyether polyol in view of the tensile and breaking energy of the coating.

(c) 폴리이소시아네이트 화합물(c) polyisocyanate compounds

본 발명에서 사용할 수 있는 폴리이소시아네이트 화합물은 특별히 제한되지 않지만, 1 분자당 이소시아네이트기가 2개인 디이소시아네이트 화합물이 바람직하다.Although the polyisocyanate compound which can be used by this invention is not specifically limited, The diisocyanate compound which has two isocyanate groups per molecule is preferable.

구체적으로는 1,3-페닐렌디이소시아네이트, 1,4-페닐렌디이소시아네이트, 2,4-톨릴렌디이소시아네이트(TDI), 2,6-톨릴렌디이소시아네이트, 4,4'-디페닐렌메탄디이소시아네이트(MDI), 2,4-디페닐메탄디이소시아네이트, 4,4'-디이소시아네이트비페닐, 3,3'-디메틸-4,4'-디이소시아네이트비페닐, 3,3'-디메틸-4,4'-디이소시아네이트디페닐메탄, 1,5-나프틸렌디이소시아네이트, m-이소시아네이트페닐술포닐이소시아네이트, p-이소시아네이트페닐술포닐이소시아네이트 등의 방향족 폴리이소시아네이트 화합물; 에틸렌디이소시아네이트, 테트라메틸렌디이소시아네이트, 헥사메틸렌디이소시아네이트(HDI), 도데카메틸렌디이소시아네이트, 1,6,11-운데칸트리이소시아네이트, 2,2,4-트리메틸헥사메틸렌디이소시아네이트, 리신디이소시아네이트, 2,6-디이소시아네이트메틸카프로에이트, 비스(2-이소시아네이트에틸)푸마레이트, 비스(2-이소시아네이트에틸)카보네이트, 2-이소시아네이트에틸-2,6-디이소시아네이트헥사노에이트 등의 지방족 폴리이소시아네이트 화합물; 이소포론디이소시아네이트(IPDI), 4,4'-디시클로헥실메탄디이소시아네이트(수소 첨가 MDI), 시클로헥실렌디이소시아네이트, 메틸시클로헥실렌디이소시아네이트(수소 첨가 TDI), 비스(2-이소시아네이트에틸)-4-시클로헥센-1,2-디카르복실레이트, 2,5-노르보르난디이소시아네이트, 2,6-노르보르난디이소시아네이트 등의 지환식 폴리이소시아네이트 화합물 등을 들 수 있다. 이들 폴리이소시아네이트 화합물은 1종을 단독으로 사용할 수도 있고, 복수종을 병용할 수도 있다.Specifically, 1,3-phenylene diisocyanate, 1,4-phenylene diisocyanate, 2,4-tolylene diisocyanate (TDI), 2,6-tolylene diisocyanate, 4,4'- diphenylene methane diisocyanate ( MDI), 2,4-diphenylmethane diisocyanate, 4,4'- diisocyanate biphenyl, 3,3'-dimethyl-4,4'- diisocyanate biphenyl, 3,3'-dimethyl-4,4 Aromatic polyisocyanate compounds such as' -diisocyanate diphenylmethane, 1,5-naphthylene diisocyanate, m-isocyanatephenylsulfonyl isocyanate and p-isocyanatephenylsulfonyl isocyanate; Ethylene diisocyanate, tetramethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate (HDI), dodecamethylene diisocyanate, 1,6,11-undecane triisocyanate, 2,2,4-trimethylhexamethylene diisocyanate, lysine diisocyanate, Aliphatic polyisocyanate compounds such as 2,6-diisocyanate methyl caproate, bis (2-isocyanate ethyl) fumarate, bis (2-isocyanate ethyl) carbonate, and 2-isocyanate ethyl-2,6-diisocyanate hexanoate; Isophorone diisocyanate (IPDI), 4,4'-dicyclohexyl methane diisocyanate (hydrogenated MDI), cyclohexylene diisocyanate, methylcyclohexylene diisocyanate (hydrogenated TDI), bis (2-isocyanate ethyl) And alicyclic polyisocyanate compounds such as 4-cyclohexene-1,2-dicarboxylate, 2,5-norbornane diisocyanate, and 2,6-norbornane diisocyanate. These polyisocyanate compounds may be used individually by 1 type, and may use multiple types together.

상기 폴리이소시아네이트 화합물 중에서도, 지환식 폴리이소시아네이트 화합물이 바람직하다. 상기 지환식 폴리이소시아네이트 화합물을 이용함으로써, 황변하기 어려운 도막을 얻을 수 있고, 얻어진 도막의 경도가 보다 높아지는 경향이 있다. 지환식 폴리이소시아네이트 화합물로는 지환식 디이소시아네이트 화합물이 바람직하다.Among the polyisocyanate compounds, alicyclic polyisocyanate compounds are preferred. By using the said alicyclic polyisocyanate compound, the coating film which is hard to yellow can be obtained, and there exists a tendency for the hardness of the obtained coating film to become higher. As an alicyclic polyisocyanate compound, an alicyclic diisocyanate compound is preferable.

그 중에서도 반응성의 제어와 얻어지는 도막의 탄성률이 높다는 관점에서, 헥사메틸렌디이소시아네이트(HDI) 및/또는 이소포론디이소시아네이트(IPDI)를 사용하는 것이 특히 바람직하다.Especially, it is especially preferable to use hexamethylene diisocyanate (HDI) and / or isophorone diisocyanate (IPDI) from a viewpoint of the control of reactivity and the high elastic modulus of the coating film obtained.

본 발명에 있어서, 상기 폴리이소시아네이트 화합물은 사용된 폴리올의 -OH 함량을 기준으로 1 내지 5배, 바람직하게는 2 내지 2.5배의 이소시아네이트기가 포함되도록 사용되는 것이 바람직하다.In the present invention, the polyisocyanate compound is preferably used to include 1 to 5 times, preferably 2 to 2.5 times, isocyanate groups based on the -OH content of the polyol used.

(d) 아민계 화합물(d) amine compound

본 발명에 있어서, 아민계 화합물은 수분산 안정성과 사슬연장을 위하여 사용되는, 이소시아네이트기와 반응성을 갖는 화합물이다.In the present invention, the amine compound is a compound having an isocyanate group reactivity, which is used for water dispersion stability and chain extension.

예를 들어, 에틸렌디아민, 이소포론디아민(IPDA), 1,4-테트라메틸렌디아민, 2-메틸-1,5-펜탄디아민, 1,4-부탄디아민, 1,6-헥사메틸렌디아민, 1,4-헥사메틸렌디아민, 3-아미노메틸-3,5,5-트리메틸시클로헥실아민, 1,3-비스(아미노메틸)시클로헥산, 크실릴렌디아민, 피페라진, 아디포일히드라지드, 히드라진, 2,5-디메틸피페라진, 디에틸렌트리아민, 트리에틸렌테트라민 등의 아민계 화합물을 사용할 수 있다.For example, ethylenediamine, isophoronediamine (IPDA), 1,4-tetramethylenediamine, 2-methyl-1,5-pentanediamine, 1,4-butanediamine, 1,6-hexamethylenediamine, 1, 4-hexamethylenediamine, 3-aminomethyl-3,5,5-trimethylcyclohexylamine, 1,3-bis (aminomethyl) cyclohexane, xylylenediamine, piperazine, adipoylhydrazide, hydrazine, 2 Amine compounds such as, 5-dimethylpiperazine, diethylenetriamine and triethylenetetramine can be used.

상기 아민계 화합물은 이소시아네이트-관능성 폴리우레탄 예비중합체 100중량부에 대하여 1 내지 10중량부, 바람직하게는 2 내지 6중량부 사용될 수 있다.The amine compound may be used in an amount of 1 to 10 parts by weight, preferably 2 to 6 parts by weight, based on 100 parts by weight of the isocyanate-functional polyurethane prepolymer.

(e) 술포네이트기 또는 카복시기 함유 화합물(e) sulfonate groups or carboxyl group-containing compounds

본 발명에서, 술포네이트기 또는 카복시기 함유 화합물은 사슬 종결 및/또는 분산제로서 작용한다.In the present invention, sulfonate groups or carboxyl group-containing compounds act as chain termination and / or dispersants.

상기 술포네이트기 함유 화합물은 모노아미노술폰산, 디아미노술폰산, 디하이드록시술폰산 또는 이들의 염을 사용할 수 있으며, 디아미노술폰산이 가장 바람직하다.As the sulfonate group-containing compound, monoaminosulfonic acid, diaminosulfonic acid, dihydroxysulfonic acid or salts thereof may be used, and diaminosulfonic acid is most preferred.

또한, 상기 카복시기 함유 화합물은 디하이드록시카복실산, 디아미노카복실산 또는 이들의 염을 사용할 수 있으며, 예를 들어, 디메틸올프로피온산(DMPA) 또는 디메틸올부티르산을 사용할 수 있다.In addition, the carboxyl group-containing compound may be used dihydroxy carboxylic acid, diamino carboxylic acid or salts thereof, for example, dimethylol propionic acid (DMPA) or dimethylol butyric acid may be used.

상기 술포네이트기 또는 카복시기 함유 화합물은 이소시아네이트-관능성 폴리우레탄 예비중합체 100중량부에 대하여 1 내지 15중량부, 바람직하게는 2 내지 10중량부 사용될 수 있다.The sulfonate group or carboxyl group-containing compound may be used in an amount of 1 to 15 parts by weight, preferably 2 to 10 parts by weight, based on 100 parts by weight of the isocyanate-functional polyurethane prepolymer.

(f) 가교제(f) crosslinking agent

본 발명의 수성 폴리우레탄 분산액은 가교제로서 수산화기를 3개 이상 함유하는 폴리올 화합물을 포함할 수 있다.The aqueous polyurethane dispersion of the present invention may contain a polyol compound containing three or more hydroxyl groups as a crosslinking agent.

상기 수산화기를 3개 이상 함유하는 폴리올 화합물은 트리메틸올 프로판, 글리세롤 또는 이들의 혼합물을 사용하는 것이 바람직하다.It is preferable to use trimethylol propane, glycerol or a mixture thereof as the polyol compound containing three or more hydroxyl groups.

상기 가교제는 상기 술포네이트기 또는 카복시기 함유 화합물의 첨가에 의해 술포네이트기- 또는 카복시기-종결된 폴리우레탄 예비중합체와 반응하여 가교결합된 폴리우레탄을 형성하도록 한다.The crosslinking agent is allowed to react with the sulfonate group- or carboxyl-terminated polyurethane prepolymer by addition of the sulfonate group or carboxyl group-containing compound to form a crosslinked polyurethane.

본 발명의 가교제는 혼입된 술포네이트기 또는 카복시기와 염을 형성하는 양이온의 역할도 수행하여 폴리우레탄에 필요한 친수성 특성을 부여한다. 이에 의해 아세톤 용액으로 물을 넣어 교반할 수 있게 된다. 결과적으로 푸른 빛이 도는 분산물이 형성될 수 있다. 45℃, 진공하에서 아세톤을 제거하고 나면, 바로 사용할 수 있는 반응성 분산물이 수득된다. 상기 가교제가 이온성기에 대한 중화제로 사용되면 특히 양호한 응고성을 갖춘 특히 높은 등급의 응고물 또는 분산물이 수득될 수 있다.The crosslinking agent of the present invention also plays a role of a cation forming a salt with the sulfonate group or the carboxy group incorporated to impart the hydrophilic properties required for the polyurethane. This makes it possible to add water to the acetone solution and to stir. As a result, a bluish dispersion can be formed. After removal of the acetone at 45 ° C. under vacuum, a ready to use reactive dispersion is obtained. The use of such crosslinkers as neutralizers for ionic groups can give particularly high grade coagulants or dispersions with particularly good coagulability.

상기 가교제는 분산액 전체 중량에 대하여 1 내지 10중량부, 바람직하게는 1 내지 6 중량부 포함될 수 있다.The crosslinking agent may be included in an amount of 1 to 10 parts by weight, preferably 1 to 6 parts by weight, based on the total weight of the dispersion.

본 발명은 또한, 다음의 단계를 포함하는 수성 폴리우레탄 분산액의 제조방법에 관한 것이다:The invention also relates to a process for the preparation of an aqueous polyurethane dispersion comprising the following steps:

(a) 폴리에터 폴리올, 폴리카보네이트 폴리올 및 폴리이소시아네이트 화합물을 반응시켜 이소시아네이트-관능성 폴리우레탄 예비중합체를 제조하는 단계;(a) reacting a polyether polyol, a polycarbonate polyol and a polyisocyanate compound to produce an isocyanate-functional polyurethane prepolymer;

(b) 상기 이소시아네이트-관능성 폴리우레탄 예비중합체 및 아민계 화합물을 용매에 용해시켜 분자량을 증가시키는 단계;(b) dissolving the isocyanate-functional polyurethane prepolymer and the amine compound in a solvent to increase molecular weight;

(c) 상기 혼합물에 술포네이트기 또는 카복시기 함유 화합물을 첨가하고, 물에 분산시키는 단계; 및 (c) adding a sulfonate group or a carboxyl group-containing compound to the mixture and dispersing in water; And

(d) 수산화기를 3개 이상 함유하는 폴리올 화합물을 포함하는 가교제를 첨가하는 단계.(d) adding a crosslinking agent comprising a polyol compound containing at least three hydroxyl groups.

본 발명에 있어서, 상기 (a) 단계는 과량의 폴리이소시아네이트 화합물에 폴리에터 폴리올 및 폴리카보네이트 폴리올을 반응시킴으로써 용매없이 폴리우레탄 예비중합체를 제조할 수 있다.In the present invention, the step (a) may be prepared without a solvent by reacting the polyether polyol and polycarbonate polyol to the excess polyisocyanate compound.

폴리올 성분 및 폴리이소시아네이트 성분은 이소시아네이트-관능성 폴리우레탄 예비중합체의 제조를 위해 통상 초기에 도입되고, 임의적으로는 물과는 혼화성이지만 이소시아네이트 기에 대해서는 불활성인 용매로 희석되고, 50 내지 120℃ 범위의 온도로 가열된다. 이소시아네이트 부가 반응을 가속하기 위하여, 폴리우레탄 화학에서 공지된 촉매가 사용될 수 있다.The polyol component and polyisocyanate component are usually initially introduced for the production of isocyanate-functional polyurethane prepolymers, optionally diluted with a solvent miscible with water but inert to isocyanate groups, and in the range of 50 to 120 ° C. Heated to temperature. In order to accelerate the isocyanate addition reaction, catalysts known in polyurethane chemistry can be used.

적합한 용매는 통상의 지방족 케토-관능성 용매, 예컨대 아세톤, 2-부탄온이며, 이는 제조의 시작시에 첨가될 수 있을 뿐만 아니라 필요한 경우 또한 부분적으로 추후에 첨가될 수 있다. 아세톤 및 2-부탄온이 바람직하다.Suitable solvents are customary aliphatic keto-functional solvents such as acetone, 2-butanone, which can be added at the start of the preparation as well as if necessary also partially later. Acetone and 2-butanone are preferred.

다른 용매, 예컨대 자실렌, 톨루엔, 시클로헥산, 부틸 아세테이트, 메톡시프로필 아세테이트, N-메틸피롤리돈, N-에틸피롤리돈, 에터 또는 에스터 단위를 함유하는 용매가 추가로 사용될 수 있으며, 이들은 완전히 또는 부분적으로 증류 제거될 수 있거나, 또는 N-메틸피롤리돈, N-에틸피롤리돈의 경우에는 분산액 중에 완전히 남아 있을 수 있다. 그러나 바람직하게는, 통상의 지방족 케토-관능성 용매 외의 다른 용매는 사용되지 않는다.Other solvents such as xylene, toluene, cyclohexane, butyl acetate, methoxypropyl acetate, N-methylpyrrolidone, N-ethylpyrrolidone, ether or ester units can be further used, these It may be completely or partially distilled off or may remain completely in the dispersion in the case of N-methylpyrrolidone, N-ethylpyrrolidone. However, preferably, no solvent other than conventional aliphatic keto-functional solvents is used.

본 발명에 본질적인 폴리우레탄의 제조에서, 특히 바람직하게는 이소시아네이트-관능성 예비중합체의 제조가 우선 수행되고, 이어서 사슬 연장과 함께 아민계 화합물과 이소시아네이트-관능성 예비중합체의 반응이 수행된다. 또한 분자량을 제어하기 위해 사슬종결제를 첨가하는 것이 가능하다.In the preparation of the polyurethanes essential to the invention, the preparation of isocyanate-functional prepolymers is particularly preferably carried out first, followed by the reaction of the amine-based compound with the isocyanate-functional prepolymers with chain extension. It is also possible to add chain terminators to control the molecular weight.

사슬종결제의 구체예로서는, 예를 들어 n-부틸아민, 디-n-부틸아민, 디에탄올아민 등의 모노아민; 에탄올, 이소프로판올, 부탄올 등의 1가 알코올 등을 들 수 있고, 이들 사슬종결제는 단독으로 또는 2종 이상을 혼합해서 사용될 수 있다.As a specific example of a chain terminator, For example, monoamines, such as n-butylamine, di-n-butylamine, diethanolamine; Monohydric alcohols such as ethanol, isopropanol, butanol, and the like, and the like, and these chain terminators may be used alone or in combination of two or more thereof.

예비중합체로의 전환은 부분적으로 또는 완전히 수행될 수 있으며, 유리 이소시아네이트기를 함유하는 폴리우레탄 예비중합체가 고상 또는 용액으로 수득된다.The conversion to the prepolymer can be carried out partly or completely, and polyurethane prepolymers containing free isocyanate groups are obtained in solid phase or in solution.

상기 수득된 폴리우레탄 예비중합체에 물을 첨가하고 교반하여 수성 폴리우레탄 분산액을 제조할 수 있다. 이때 술포네이트기 또는 카복시기 함유 화합물을 첨가하여 분산성이 좋게 할 수 있다. 분산액 중에 여전히 존재하는 용매는 분산 중 또는 분산 후에 증류에 의해 통상적으로 제거된다. 수성 폴리우레탄 분산액 내의 유기 용매의 잔류 함량은 전형적으로 전체 분산액을 기준으로 1.0 중량% 미만인 것이 바람직하다.The aqueous polyurethane dispersion can be prepared by adding water to the polyurethane prepolymer obtained and stirring. At this time, dispersibility can be improved by adding a sulfonate group or a carboxyl group-containing compound. Solvents still present in the dispersion are usually removed by distillation during or after the dispersion. The residual content of organic solvent in the aqueous polyurethane dispersion is typically less than 1.0% by weight based on the total dispersion.

본 발명의 수성 폴리우레탄 분산액의 제조방법은, 상기 (c) 단계 후에, 산을 첨가하거나, 금속이온을 제거하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 이는 폴리우레탄 예비중합체의 말단 술포네이트기 또는 카복시기가 금속염의 형태로 존재하는 경우, 산 첨가 또는 금속이온 제거에 의해 가교제와 결합 가능한 형태로 바꾸어줄 수 있다. 예를 들어, 예비중합체의 말단이 -SO3 -Na+의 형태로 존재하는 경우, 산 첨가에 의해 상기 말단기를 -SO3H로 변경하고, 가교제로서 폴리아민 화합물을 첨가하여 가교시킬 수 있다. 또한, 금속이온 제거를 통하여 상기 말단기를 -SO3 -의 형태로 한 후, 2가 이상의 금속염을 가교제로서 첨가할 수 있다. 상기 산 처리 또는 금속이온 제거는 본 기술분야에서 일반적으로 사용되는 산 처리 또는 금속이온 제거 공정을 사용하는 것이 가능하다.The method for preparing the aqueous polyurethane dispersion of the present invention may further include adding an acid or removing metal ions after the step (c). If the terminal sulfonate group or carboxyl group of the polyurethane prepolymer is present in the form of a metal salt, it can be converted into a form that can be combined with a crosslinking agent by acid addition or metal ion removal. For example, when the end of the prepolymer is present in the form of -SO 3 - Na + , the end group may be changed to -SO 3 H by acid addition, and crosslinked by adding a polyamine compound as a crosslinking agent. Further, after the terminal group is formed in the form of -SO 3 - through metal ion removal, a divalent or higher metal salt can be added as a crosslinking agent. The acid treatment or metal ion removal may use an acid treatment or metal ion removal process generally used in the art.

제조된 수성 폴리우레탄 분산액의 pH는 6.0 내지 8.0인 것이 바람직하며, 수성 폴리우레탄 분산액의 고체 함량은 40 내지 70 중량%, 바람직하게는 50 내지 65 중량%, 특히 바람직하게는 55 내지 65 중량%이다.The pH of the prepared aqueous polyurethane dispersion is preferably 6.0 to 8.0, and the solids content of the aqueous polyurethane dispersion is 40 to 70% by weight, preferably 50 to 65% by weight, particularly preferably 55 to 65% by weight. .

본 발명에 따른 수성 폴리우레탄 분산액은 예를 들어, 유동 코팅, 분무, 침지, 키스롤링에 의하거나, 필름 스프레더 또는 롤러를 사용하거나 또는 패딩머신을 통해 기재 상에 도포될 수 있고 분산물은 액체 또는 폼(foam)의 형태로 사용될 수 있다.The aqueous polyurethane dispersions according to the invention can be applied onto the substrate, for example, by flow coating, spraying, dipping, kiss rolling, using a film spreader or roller or via a padding machine and the dispersion is liquid or It can be used in the form of a foam.

통상적으로 상기 방법들 중 하나를 통해 도포한 후에는, 뜨거운 수증기를 사용하면서 50 ℃ 내지 120 ℃, 바람직하게는 75 ℃ 내지 98 ℃의 온수 중에 침지시켜 응고(가교)시킬 수 있으며, 특별한 경우에는 성형 부분을 온수로 채우거나 성형품을 120 내지 130℃로 가열하거나 또는 오븐 내에서 조사(照射) 또는 고주파수 건조기를 써서 응고시킨 후, 60 내지 180℃, 바람직하게는 100 내지 160 ℃에서 건조시키고 축합시켜 폴리우레탄 피막을 형성할 수 있다.Typically, after application through one of the above methods, it can be coagulated (crosslinked) by dipping in hot water at 50 ° C. to 120 ° C., preferably 75 ° C. to 98 ° C., using hot steam, and in special cases molding The part is filled with hot water or the molded product is heated to 120 to 130 ° C. or solidified in an oven using irradiation or a high frequency dryer, followed by drying and condensation at 60 to 180 ° C., preferably 100 to 160 ° C. A urethane film can be formed.

본 발명의 수성 폴리우레탄 분산액이 도포되기 위한 기재로서는, 텍스타일 직물, 평평한 기재의 금속, 유리, 세라믹, 가죽, 플라스틱(예를 들어 PVC, 폴리올레핀, 폴리우레탄 또는 이와 유사한 것들) 등 다양한 기재를 사용할 수 있다.As the substrate to which the aqueous polyurethane dispersion of the present invention is applied, various substrates such as textile fabric, flat substrate metal, glass, ceramic, leather, plastic (for example, PVC, polyolefin, polyurethane or the like) can be used. have.

본 발명에 따른 수성 폴리우레탄 분산액은 또한, 사용되는 기재에 적합하도록 통상의 보조 물질 및 첨가제, 예를 들어 안료, 유동 제어제, UV 안정화제, 산화방지제, 충전제, 가소제, 카본 블랙 및 실리카 졸, 알루미늄, 점토, 석면 분산액 또는 틱소트로픽(thixotropic) 제제를 추가로 포함할 수 있다.The aqueous polyurethane dispersions according to the invention also contain conventional auxiliary materials and additives such as pigments, flow control agents, UV stabilizers, antioxidants, fillers, plasticizers, carbon blacks and silica sol, so as to be suitable for the substrates used. It may further comprise aluminum, clay, asbestos dispersions or thixotropic agents.

이상 본 발명의 일부 구현 형태에 대해서 설명하였으나, 본 발명은 상술한 바와 같은 구현형태에 대해서만 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 수정 및 변형하여 실시할 수 있으며, 그러한 수정 및 변형이 가해진 형태 또한 본 발명의 기술적 사상에 속하는 것으로 이해되어야 한다.While some embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited only to the above-described embodiments, but may be modified and modified without departing from the scope of the present invention, and such modifications and variations It is to be understood that this added form also belongs to the technical spirit of the present invention.

Claims (15)

폴리에터 폴리올, 폴리카보네이트 폴리올 및 폴리이소시아네이트 화합물의 반응에 의해 얻어지는 폴리우레탄 예비중합체, 및
수산화기를 3개 이상 함유하는 폴리올 화합물을 포함하는 가교제
를 포함하는, 향상된 가교성을 갖는 수성 폴리우레탄 분산액.
Polyurethane prepolymers obtained by the reaction of polyether polyols, polycarbonate polyols and polyisocyanate compounds, and
Crosslinking agent containing polyol compound containing three or more hydroxyl groups
An aqueous polyurethane dispersion having improved crosslinkability, comprising.
제 1 항에 있어서,
상기 수산화기를 3개 이상 함유하는 폴리올 화합물이 트리메틸올 프로판, 글리세롤 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는, 향상된 가교성을 갖는 수성 폴리우레탄 분산액.
The method of claim 1,
An aqueous polyurethane dispersion having improved crosslinkability, characterized in that the polyol compound containing at least three hydroxyl groups is trimethylol propane, glycerol or a mixture thereof.
제 1 항에 있어서,
상기 폴리우레탄 예비중합체가 아민계 화합물에 의해 사슬연장된 것을 특징으로 하는, 향상된 가교성을 갖는 수성 폴리우레탄 분산액.
The method of claim 1,
An aqueous polyurethane dispersion having improved crosslinkability, characterized in that the polyurethane prepolymer is chain-extended with an amine compound.
제 3 항에 있어서,
상기 아민계 화합물이 에틸렌디아민, 이소포론디아민(IPDA), 1,4-테트라메틸렌디아민, 2-메틸-1,5-펜탄디아민, 1,4-부탄디아민, 1,6-헥사메틸렌디아민, 1,4-헥사메틸렌디아민, 3-아미노메틸-3,5,5-트리메틸시클로헥실아민, 1,3-비스(아미노메틸)시클로헥산, 크실릴렌디아민, 피페라진, 아디포일히드라지드, 히드라진, 2,5-디메틸피페라진, 디에틸렌트리아민 및 트리에틸렌테트라민으로 구성된 군에서 선택된 1종 이상의 화합물인 것을 특징으로 하는, 향상된 가교성을 갖는 수성 폴리우레탄 분산액.
The method of claim 3, wherein
The amine compound is ethylenediamine, isophoronediamine (IPDA), 1,4-tetramethylenediamine, 2-methyl-1,5-pentanediamine, 1,4-butanediamine, 1,6-hexamethylenediamine, 1 , 4-hexamethylenediamine, 3-aminomethyl-3,5,5-trimethylcyclohexylamine, 1,3-bis (aminomethyl) cyclohexane, xylylenediamine, piperazine, adipoylhydrazide, hydrazine, An aqueous polyurethane dispersion having improved crosslinkability, characterized in that it is at least one compound selected from the group consisting of 2,5-dimethylpiperazine, diethylenetriamine and triethylenetetramine.
제 1 항에 있어서,
술포네이트기 또는 카복시기 함유 화합물을 추가로 포함하는, 향상된 가교성을 갖는 수성 폴리우레탄 분산액.
The method of claim 1,
An aqueous polyurethane dispersion having improved crosslinkability, further comprising a sulfonate group or a carboxyl group-containing compound.
제 5 항에 있어서,
술포네이트기 함유 화합물을 추가로 포함하되,
상기 술포네이트기 함유 화합물이 디아미노술포네이트인 것을 특징으로 하는, 향상된 가교성을 갖는 수성 폴리우레탄 분산액.
The method of claim 5,
Further comprising a sulfonate group-containing compound,
An aqueous polyurethane dispersion having improved crosslinkability, characterized in that the sulfonate group-containing compound is diaminosulfonate.
제 1 항에 있어서,
폴리에터 폴리올이 수평균 분자량 1,000 내지 2,000g/mol의 2종 이상의 폴리테트라메틸렌 글리콜의 혼합물인 것을 특징으로 하는, 향상된 가교성을 갖는 수성 폴리우레탄 분산액.
The method of claim 1,
An aqueous polyurethane dispersion with improved crosslinkability, characterized in that the polyether polyol is a mixture of two or more polytetramethylene glycols having a number average molecular weight of 1,000 to 2,000 g / mol.
제 7 항에 있어서,
상기 폴리에터 폴리올이 일관능성 폴리에터를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 향상된 가교성을 갖는 수성 폴리우레탄 분산액.
The method of claim 7, wherein
An aqueous polyurethane dispersion with improved crosslinkability, characterized in that the polyether polyol further comprises a monofunctional polyether.
제 1 항에 있어서,
50 내지 120℃에서 가교결합이 수행되는 것을 특징으로 하는, 향상된 가교성을 갖는 수성 폴리우레탄 분산액.
The method of claim 1,
An aqueous polyurethane dispersion having improved crosslinking, characterized in that crosslinking is carried out at 50 to 120 ° C.
다음의 단계를 포함하는 향상된 가교성을 갖는 수성 폴리우레탄 분산액의 제조방법:
(a) 폴리에터 폴리올, 폴리카보네이트 폴리올 및 폴리이소시아네이트 화합물을 반응시켜 이소시아네이트-관능성 폴리우레탄 예비중합체를 제조하는 단계;
(b) 상기 이소시아네이트-관능성 폴리우레탄 예비중합체 및 아민계 화합물을 용매에 용해시켜 분자량을 증가시키는 단계;
(c) 상기 혼합물에 술포네이트기 또는 카복시기 함유 화합물을 첨가하고, 물에 분산시키는 단계; 및
(d) 수산화기를 3개 이상 함유하는 폴리올 화합물을 포함하는 가교제를 첨가하는 단계.
A process for preparing an aqueous polyurethane dispersion having improved crosslinkability comprising the following steps:
(a) reacting a polyether polyol, a polycarbonate polyol and a polyisocyanate compound to produce an isocyanate-functional polyurethane prepolymer;
(b) dissolving the isocyanate-functional polyurethane prepolymer and the amine compound in a solvent to increase molecular weight;
(c) adding a sulfonate group or a carboxyl group-containing compound to the mixture and dispersing in water; And
(d) adding a crosslinking agent comprising a polyol compound containing at least three hydroxyl groups.
제 10 항에 있어서,
상기 수산화기를 3개 이상 함유하는 폴리올 화합물이 트리메틸올 프로판, 글리세롤 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는, 향상된 가교성을 갖는 수성 폴리우레탄 분산액의 제조방법.
The method of claim 10,
The polyol compound containing three or more hydroxyl groups is trimethylol propane, glycerol or a mixture thereof.
제 10 항에 있어서,
상기 (c) 단계 후에, 산을 첨가하는 단계를 추가로 포함하는, 향상된 가교성을 갖는 수성 폴리우레탄 분산액의 제조방법.
The method of claim 10,
After step (c), further comprising the step of adding an acid, a method for producing an aqueous polyurethane dispersion having improved crosslinkability.
제 10 항에 있어서,
상기 (c) 단계 후에, 금속이온을 제거하는 단계를 추가로 포함하는, 향상된 가교성을 갖는 수성 폴리우레탄 분산액의 제조방법.
The method of claim 10,
After the step (c), further comprising the step of removing the metal ion, the method of producing an aqueous polyurethane dispersion having an improved crosslinkability.
제 10 항에 있어서,
상기 용매가 아세톤인 것을 특징으로 하는, 향상된 가교성을 갖는 수성 폴리우레탄 분산액의 제조방법.
The method of claim 10,
A process for producing an aqueous polyurethane dispersion having improved crosslinkability, characterized in that the solvent is acetone.
제 1 항 내지 제 9 중 어느 한 항에 따른 향상된 가교성을 갖는 수성 폴리우레탄 분산액을 기재 상에 코팅하는 단계; 및
상기 기재를 50 내지 120℃로 열처리하는 단계
를 포함하는, 수성 폴리우레탄 코팅의 제조방법.
Coating an aqueous polyurethane dispersion with improved crosslinkability according to any one of claims 1 to 9 on a substrate; And
Heat-treating the substrate to 50 to 120 ° C
Including, a method of producing an aqueous polyurethane coating.
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