KR20220127231A - 폴리유레테인 수지 조성물, 발제, 섬유 발수제 및 방오 코팅제 - Google Patents

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지카코 고다
가즈유키 후쿠다
다이스케 노구치
게이스케 나카무라
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미쓰이 가가쿠 가부시키가이샤
다이낑 고오교 가부시키가이샤
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Abstract

폴리유레테인 수지 조성물은, 평균 아이소사이아네이트기수 2 이상의 지방족 폴리아이소사이아네이트 유도체와, 탄소수 12 이상 30 이하의 탄화수소기 및 활성 수소기를 병유하는 장쇄 활성 수소 화합물과, 활성 수소기 및 양이온성기를 병유하는 양이온성 활성 수소 화합물과, 양이온성기와 염을 형성하는 산 화합물의 반응 생성물을 포함한다. 탄화수소기의 농도는, 30% 이상 85% 이하이다.

Description

폴리유레테인 수지 조성물, 발제, 섬유 발수제 및 방오 코팅제
본 발명은, 폴리유레테인 수지 조성물, 발제(撥劑), 섬유 발수제 및 방오 코팅제에 관한 것으로, 상세하게는, 폴리유레테인 수지 조성물, 그 폴리유레테인 수지 조성물을 포함하는 발제, 그 폴리유레테인 수지 조성물을 포함하는 섬유 발수제, 및 그 폴리유레테인 수지 조성물을 포함하는 방오 코팅제에 관한 것이다.
종래, 발수제로서, 불소 화합물을 포함하는 불소계 발수제가 알려져 있다. 이 발수제를, 섬유 제품 등의 기재에 대해서 처리하면, 양호한 발수성을 나타낸다.
한편, 근년, 불소에 의한 환경 부하에 대한 영향을 고려하여, 불소 화합물을 포함하지 않는 비불소계 발수제의 수요가 높아지고 있다.
이와 같은 비불소계 발수제로서, 예를 들면, 폴리아이소사이아네이트 화합물과 알킬 소르비탄의 반응 생성물인 화합물이 제안되어 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조.).
일본 특허공표 2016-524628호 공보
근년, 비불소계 발수제에는, 발수성의 향상이 요구되고 있다.
또한, 비불소계 발수제에는, 섬유에 대한 세탁 내구성도 요구되고 있다.
본 발명은, 발수성, 및 섬유에 대한 세탁 내구성이 우수한 폴리유레테인 수지 조성물, 그 폴리유레테인 수지 조성물을 포함하는 발제, 그 폴리유레테인 수지 조성물을 포함하는 섬유 발수제, 및 그 폴리유레테인 수지 조성물을 포함하는 방오 코팅제를 제공하는 것에 있다.
본 발명[1]은, 평균 아이소사이아네이트기수 2 이상의 지방족 폴리아이소사이아네이트 유도체와, 탄소수 12 이상 30 이하의 탄화수소기 및 활성 수소기를 병유하는 장쇄 활성 수소 화합물과, 양이온성기 및 활성 수소기를 병유하는 양이온성 활성 수소 화합물과, 양이온성기와 염을 형성하는 산 화합물의 반응 생성물을 포함하고, 상기 탄화수소기의 농도가, 30% 이상 85% 이하인, 폴리유레테인 수지 조성물이다.
본 발명[2]는, 상기 지방족 폴리아이소사이아네이트 유도체가, 지방족 폴리아이소사이아네이트의 아이소사이아누레이트 유도체를 포함하는, 상기 [1]에 기재된 폴리유레테인 수지 조성물을 포함하고 있다.
본 발명[3]은, 상기 양이온성 활성 수소 화합물에 있어서, 상기 양이온성기가, 3급 아미노기이고, 상기 활성 수소기가, 수산기이며, 상기 양이온성 활성 수소 화합물은, 1분자당 2개 이상의 수산기를 갖는, 상기 [1] 또는 [2]에 기재된 폴리유레테인 수지 조성물을 포함하고 있다.
본 발명[4]는, 상기 산 화합물이, 유기산을 포함하는, 상기 [1] 내지 [3] 중 어느 한 항에 기재된 폴리유레테인 수지 조성물을 포함하고 있다.
본 발명[5]는, 상기 [1] 내지 [4] 중 어느 한 항에 기재된 폴리유레테인 수지 조성물을 포함하는, 발제를 포함하고 있다.
본 발명[6]은, 상기 [1] 내지 [4] 중 어느 한 항에 기재된 폴리유레테인 수지 조성물을 포함하는, 섬유 발수제를 포함하고 있다.
본 발명[7]은, 상기 [1] 내지 [4] 중 어느 한 항에 기재된 폴리유레테인 수지 조성물을 포함하는, 방오 코팅제를 포함하고 있다.
본 발명의 폴리유레테인 수지 조성물은, 장쇄 활성 수소 화합물을 이용하여 얻어지는 반응 생성물을 포함하고, 탄화수소기의 농도가 소정의 비율이다. 그 때문에, 이 폴리유레테인 수지 조성물은, 발수성이 우수하다.
또한, 이 폴리유레테인 수지 조성물은, 양이온성 활성 수소 화합물을 이용하여 얻어지는 반응 생성물을 포함한다.
그 때문에, 이 폴리유레테인 수지 조성물은, 섬유와의 친화성이 향상되고, 그 결과, 섬유에 대한 세탁 내구성이 우수하다.
본 발명의 발제는, 본 발명의 폴리유레테인 수지 조성물을 포함하고 있다.
그 때문에, 이 발제는, 발수성, 발유성, 내유성이 우수하고, 또한 섬유에 대한 세탁 내구성이 우수하다.
본 발명의 섬유 발수제는, 본 발명의 폴리유레테인 수지 조성물을 포함하고 있다.
그 때문에, 이 섬유 발수제는, 발수성이 우수하고, 또한 섬유에 대한 세탁 내구성이 우수하다.
본 발명의 방오 코팅제는, 본 발명의 폴리유레테인 수지 조성물을 포함하고 있다.
그 때문에, 이 방오 코팅제는, 방오성이 우수하다.
본 발명의 폴리유레테인 수지 조성물은, 지방족 폴리아이소사이아네이트 유도체와, 장쇄 활성 수소 화합물과, 양이온성 활성 수소 화합물과, 산 화합물의 반응 생성물을 포함한다.
지방족 폴리아이소사이아네이트 유도체는, 지방족 폴리아이소사이아네이트의 유도체이다.
지방족 폴리아이소사이아네이트로서는, 예를 들면, 헥사메틸렌 다이아이소사이아네이트(헥세인 다이아이소사이아네이트)(HDI), 펜타메틸렌 다이아이소사이아네이트(펜테인 다이아이소사이아네이트)(PDI), 테트라메틸렌 다이아이소사이아네이트, 트라이메틸렌 다이아이소사이아네이트, 1,2-, 2,3- 또는 1,3-뷰틸렌 다이아이소사이아네이트, 2,4,4- 또는 2,2,4-트라이메틸헥사메틸렌 다이아이소사이아네이트 등의 지방족 다이아이소사이아네이트를 들 수 있다.
또한, 지방족 폴리아이소사이아네이트에는, 지환족 폴리아이소사이아네이트가 포함된다.
지환족 폴리아이소사이아네이트로서는, 예를 들면, 3-아이소사이아네이토메틸-3,5,5-트라이메틸사이클로헥실 아이소사이아네이트(아이소포론 다이아이소사이아네이트, IPDI), 4,4'-, 2,4'- 또는 2,2'-메틸렌비스(사이클로헥실 아이소사이아네이트) 혹은 그의 혼합물(H12MDI), 1,3- 또는 1,4-비스(아이소사이아네이토메틸)사이클로헥세인 혹은 그의 혼합물(H6XDI), 비스(아이소사이아네이토메틸)노보네인(NBDI), 1,3-사이클로펜텐 다이아이소사이아네이트, 1,4-사이클로헥세인 다이아이소사이아네이트, 1,3-사이클로헥세인 다이아이소사이아네이트, 메틸-2,4-사이클로헥세인 다이아이소사이아네이트, 메틸-2,6-사이클로헥세인 다이아이소사이아네이트 등의 지환족 다이아이소사이아네이트를 들 수 있다.
지방족 폴리아이소사이아네이트로서, 바람직하게는 헥사메틸렌 다이아이소사이아네이트, 1,3-비스(아이소사이아네이토메틸)사이클로헥세인(이하, 간단히 비스(아이소사이아네이토메틸)사이클로헥세인으로 한다.), 보다 바람직하게는 헥사메틸렌 다이아이소사이아네이트를 들 수 있다.
지방족 폴리아이소사이아네이트 유도체로서는, 예를 들면, 상기한 지방족 폴리아이소사이아네이트의 다량체(예를 들면, 2량체, 3량체(예를 들면, 아이소사이아누레이트 유도체, 이미노옥사다이아진다이온 유도체), 5량체, 7량체 등), 알로파네이트 유도체(예를 들면, 상기한 지방족 폴리아이소사이아네이트와, 1가 알코올 또는 2가 알코올의 반응으로부터 생성되는 알로파네이트 유도체 등), 폴리올 유도체(예를 들면, 상기한 지방족 폴리아이소사이아네이트와 3가 알코올(예를 들면, 트라이메틸올프로페인 등)의 반응으로부터 생성되는 폴리올 유도체(알코올 부가체, 바람직하게는 트라이메틸올프로페인 부가체) 등), 바이유레트 유도체(예를 들면, 상기한 지방족 폴리아이소사이아네이트와, 물 또는 아민류의 반응에 의해 생성되는 바이유레트 유도체 등), 유레아 유도체(예를 들면, 상기한 지방족 폴리아이소사이아네이트와 다이아민의 반응에 의해 생성되는 유레아 유도체 등), 옥사다이아진트라이온 유도체(예를 들면, 상기한 지방족 폴리아이소사이아네이트와 탄산 가스의 반응에 의해 생성되는 옥사다이아진트라이온 등), 카보다이이미드 유도체(상기한 지방족 폴리아이소사이아네이트의 탈탄산 축합 반응에 의해 생성되는 카보다이이미드 유도체 등), 유레트다이온 유도체, 유레톤이민 유도체 등을 들 수 있다.
지방족 폴리아이소사이아네이트 유도체로서, 바람직하게는 아이소사이아누레이트 유도체, 트라이메틸올프로페인 부가체, 알로파네이트 유도체, 바이유레트 유도체를 들 수 있고, 보다 바람직하게는 아이소사이아누레이트 유도체를 들 수 있다.
지방족 폴리아이소사이아네이트 유도체가, 아이소사이아누레이트 유도체를 포함하면, 감촉이 양호해진다.
그리고, 지방족 폴리아이소사이아네이트 유도체로서, 보다 바람직하게는 헥사메틸렌 다이아이소사이아네이트의 아이소사이아누레이트 유도체, 헥사메틸렌 다이아이소사이아네이트의 트라이메틸올프로페인 부가체, 헥사메틸렌 다이아이소사이아네이트의 알로파네이트 유도체, 헥사메틸렌 다이아이소사이아네이트의 바이유레트 유도체, 비스(아이소사이아네이토메틸)사이클로헥세인의 아이소사이아누레이트 유도체, 더 바람직하게는 헥사메틸렌 다이아이소사이아네이트의 아이소사이아누레이트 유도체를 들 수 있다.
지방족 폴리아이소사이아네이트 유도체는, 단독 사용 또는 2종류 이상 병용할 수 있고, 바람직하게는 헥사메틸렌 다이아이소사이아네이트의 아이소사이아누레이트 유도체의 단독 사용, 헥사메틸렌 다이아이소사이아네이트의 아이소사이아누레이트 유도체와, 비스(아이소사이아네이토메틸)사이클로헥세인의 아이소사이아누레이트 유도체, 헥사메틸렌 다이아이소사이아네이트의 트라이메틸올프로페인 부가체, 헥사메틸렌 다이아이소사이아네이트의 알로파네이트 유도체, 헥사메틸렌 다이아이소사이아네이트의 바이유레트 유도체로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 병용을 들 수 있다.
그 경우에는, 헥사메틸렌 다이아이소사이아네이트의 아이소사이아누레이트 유도체의 배합 비율은, 헥사메틸렌 다이아이소사이아네이트의 아이소사이아누레이트 유도체와, 비스(아이소사이아네이토메틸)사이클로헥세인의 아이소사이아누레이트 유도체, 헥사메틸렌 다이아이소사이아네이트의 트라이메틸올프로페인 부가체, 헥사메틸렌 다이아이소사이아네이트의 알로파네이트 유도체, 헥사메틸렌 다이아이소사이아네이트의 바이유레트 유도체로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 총량 100질량부에 대해서, 예를 들면, 60질량부 이상, 바람직하게는 70질량부 이상이고, 또한, 예를 들면, 85질량부 이하이며, 또한, 비스(아이소사이아네이토메틸)사이클로헥세인의 아이소사이아누레이트 유도체, 헥사메틸렌 다이아이소사이아네이트의 트라이메틸올프로페인 부가체, 헥사메틸렌 다이아이소사이아네이트의 알로파네이트 유도체, 헥사메틸렌 다이아이소사이아네이트의 바이유레트 유도체로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 배합 비율은, 예를 들면, 15질량부 이상이고, 또한, 예를 들면, 40질량부 이하, 바람직하게는 30질량부 이하이다.
또한, 지방족 폴리아이소사이아네이트 유도체는, 공지된 방법에 의해 제조할 수 있다.
지방족 폴리아이소사이아네이트 유도체의 평균 아이소사이아네이트기수는, 2 이상, 바람직하게는 2.5, 보다 바람직하게는 2.9이고, 또한, 예를 들면, 3.8 이하이다.
상기 평균 아이소사이아네이트기수가, 상기 하한 이상이면, 발수성을 향상시킬 수 있다.
한편, 평균 아이소사이아네이트기수의 측정 방법은, 후술하는 실시예에 있어서 상세히 기술한다.
또한, 지방족 폴리아이소사이아네이트 유도체가, 2종류 이상 병용되는 경우의 상기의 평균 아이소사이아네이트기수는, 지방족 폴리아이소사이아네이트 유도체의 중량비와 그 평균 아이소사이아네이트 작용기수에 의해 산출된다.
장쇄 활성 수소 화합물은, 탄소수 12 이상 30 이하의 탄화수소기, 및 지방족 폴리아이소사이아네이트 유도체와 반응하는 활성 수소기를 병유한다.
탄소수 12 이상 30 이하의 탄화수소기로서는, 예를 들면, 탄소수 12 이상 30 이하의 직쇄상 또는 분기쇄상의 포화 탄화수소기(예를 들면, 알킬기 등), 예를 들면, 탄소수 12 이상 30 이하의 직쇄상 또는 분기쇄상의 불포화 탄화수소기(예를 들면, 알켄일기 등) 등을 들 수 있다.
활성 수소기로서는, 예를 들면, 수산기를 들 수 있다.
이와 같은 탄화수소기 및 활성 수소기를 병유하는 장쇄 활성 수소 화합물로서는, 예를 들면, 직쇄상 포화 탄화수소기 함유 활성 수소 화합물, 분기쇄상 포화 탄화수소기 함유 활성 수소 화합물, 직쇄상 불포화 탄화수소기 함유 활성 수소 화합물, 분기쇄상 불포화 탄화수소기 함유 활성 수소 화합물 등을 들 수 있다.
직쇄상 포화 탄화수소기 함유 활성 수소 화합물은, 탄소수 12 이상 30 이하의 직쇄상 포화 탄화수소기를 함유하는 활성 수소 화합물이며, 예를 들면, n-트라이데칸올, n-테트라데칸올, n-펜타데칸올, n-헥사데칸올, n-헵타데칸올, n-옥타데칸올(스테아릴 알코올), n-노나데칸올, 에이코산올 등의 직쇄상 포화 탄화수소기 함유 알코올, 예를 들면, 소르비탄 트라이스테아레이트 등의 직쇄상 포화 탄화수소기 함유 소르비탄 에스터 등을 들 수 있다.
분기쇄상 포화 탄화수소기 함유 활성 수소 화합물은, 탄소수 12 이상 30 이하의 분기쇄상의 포화 탄화수소기를 함유하는 활성 수소 화합물이며, 예를 들면, 아이소미리스틸 알코올, 아이소세틸 알코올, 아이소스테아릴 알코올, 아이소아이코실 알코올 등의 분기쇄상 포화 탄화수소기 함유 알코올 등을 들 수 있다.
직쇄상 불포화 탄화수소기 함유 활성 수소 화합물은, 탄소수 12 이상 30 이하의 직쇄상 불포화 탄화수소기를 함유하는 활성 수소 화합물이며, 예를 들면, 테트라데센일 알코올, 헥사데센일 알코올, 올레일 알코올, 아이코센일 알코올, 도코센일 알코올, 테트라코센일 알코올, 헥사코센일 알코올, 옥타코센일 알코올 등의 직쇄상 불포화 탄화수소기 함유 알코올 등을 들 수 있다.
분기쇄상 불포화 탄화수소기 함유 활성 수소 화합물은, 탄소수 12 이상 30 이하의 분기쇄상의 불포화 탄화수소기를 함유하는 활성 수소 화합물이며, 예를 들면, 파이톨 등을 들 수 있다.
장쇄 활성 수소 화합물로서, 바람직하게는 직쇄상 포화 탄화수소기 함유 활성 수소 화합물, 직쇄상 불포화 탄화수소기 함유 활성 수소 화합물을 들 수 있다.
장쇄 활성 수소 화합물은, 단독 사용 또는 2종류 이상 병용할 수 있다.
장쇄 활성 수소 화합물을 단독 사용하는 경우에는, 바람직하게는 직쇄상 포화 탄화수소기 함유 활성 수소 화합물의 단독 사용, 보다 바람직하게는 직쇄상 포화 탄화수소기 함유 알코올의 단독 사용, 더 바람직하게는 스테아릴 알코올의 단독 사용을 들 수 있다.
장쇄 활성 수소 화합물을 2종류 이상 병용하는 경우에는, 바람직하게는 직쇄상 포화 탄화수소기 함유 활성 수소 화합물 및 직쇄상 불포화 탄화수소기 함유 활성 수소 화합물의 병용, 보다 바람직하게는 직쇄상 포화 탄화수소기 함유 알코올 및 직쇄상 불포화 탄화수소기 함유 알코올의 병용, 직쇄상 포화 탄화수소기 함유 알코올과 직쇄상 포화 탄화수소기 함유 소르비탄 에스터와 직쇄상 불포화 탄화수소기 함유 알코올의 병용을 들 수 있다.
직쇄상 포화 탄화수소기 함유 알코올 및 직쇄상 불포화 탄화수소기 함유 알코올을 병용하는 경우에는, 직쇄상 포화 탄화수소기 함유 알코올의 배합 비율은, 직쇄상 포화 탄화수소기 함유 알코올 및 직쇄상 불포화 탄화수소기 함유 알코올의 총량 100질량부에 대해서, 예를 들면, 40질량부 이상, 바람직하게는 55질량부 이상, 보다 바람직하게는 70질량부 이상이다. 또한, 직쇄상 불포화 탄화수소기 함유 알코올의 배합 비율은, 직쇄상 포화 탄화수소기 함유 알코올 및 직쇄상 불포화 탄화수소기 함유 알코올의 총량 100질량부에 대해서, 예를 들면, 60질량부 이하, 바람직하게는 45질량부 이하, 보다 바람직하게는 30질량부 이하이다.
직쇄상 포화 탄화수소기 함유 알코올의 배합 비율이, 상기 하한 이상이면, 탄화수소기의 결정성이 향상되고, 그 결과, 발수성을 향상시킬 수 있다.
또한, 직쇄상 포화 탄화수소기 함유 알코올과 직쇄상 포화 탄화수소기 함유 소르비탄 에스터와 직쇄상 불포화 탄화수소기 함유 알코올을 병용하는 경우에는, 직쇄상 포화 탄화수소기 함유 알코올의 배합 비율은, 직쇄상 포화 탄화수소기 함유 알코올과 직쇄상 포화 탄화수소기 함유 소르비탄 에스터와 직쇄상 불포화 탄화수소기 함유 알코올의 총량 100질량부에 대해서, 예를 들면, 30질량부 이상이고, 또한, 예를 들면, 60질량부 이하이다. 또한, 직쇄상 포화 탄화수소기 함유 소르비탄 에스터의 배합 비율은, 직쇄상 포화 탄화수소기 함유 알코올과 직쇄상 포화 탄화수소기 함유 소르비탄 에스터와 직쇄상 불포화 탄화수소기 함유 알코올의 총량 100질량부에 대해서, 예를 들면, 20질량부 이상이고, 또한, 예를 들면, 50질량부 이하이다. 또한, 직쇄상 불포화 탄화수소기 함유 알코올의 배합 비율은, 직쇄상 포화 탄화수소기 함유 알코올과 직쇄상 포화 탄화수소기 함유 소르비탄 에스터와 직쇄상 불포화 탄화수소기 함유 알코올의 총량 100질량부에 대해서, 예를 들면, 10질량부 이상이고, 또한, 예를 들면, 20질량부 이하이다.
장쇄 활성 수소 화합물을 2종류 이상 병용하는 경우에는, 더 바람직하게는 직쇄상 포화 탄화수소기 함유 알코올 및 직쇄상 불포화 탄화수소기 함유 알코올을 병용, 특히 바람직하게는 스테아릴 알코올 및 올레일 알코올을 병용한다.
양이온성 활성 수소 화합물은, 활성 수소기, 및 양이온성기를 병유한다.
활성 수소기는, 상기한 바와 같이, 지방족 폴리아이소사이아네이트 유도체와 반응하는 활성 수소기이며, 예를 들면, 수산기를 들 수 있다.
또한, 양이온성 활성 수소 화합물은, 바람직하게는 1분자당 2개 이상의 수산기를 갖는다.
양이온성기로서는, 예를 들면, 3급 아미노기를 들 수 있다.
즉, 양이온성 활성 수소 화합물은, 바람직하게는, 활성 수소기로서, 1분자당 2개 이상의 수산기와, 양이온성기로서, 3급 아미노기를 병유한다.
이와 같은 양이온성 활성 수소 화합물에 의하면, 폴리유레테인 수지 조성물의 물에 대한 양호한 분산성을 부여할 수 있고, 또한 섬유(후술)에 친화성을 가지는 양이온기를 수지에 도입할 수 있기 때문에 세탁 내구성을 향상시킬 수 있다.
보다 바람직하게는, 양이온성 활성 수소 화합물은, 활성 수소기로서, 1분자당 2개의 수산기와, 양이온성기로서, 3급 아미노기를 병유한다.
이와 같은 양이온성 활성 수소 화합물로서는, 예를 들면, N-메틸다이에탄올아민, N-에틸다이에탄올아민, N-프로필다이에탄올아민, N-뷰틸다이에탄올아민, N-메틸다이프로판올아민 등의 알킬다이알칸올아민 등을 들 수 있고, 바람직하게는 N-메틸다이에탄올아민을 들 수 있다.
양이온성 활성 수소 화합물은, 단독 사용 또는 2종류 이상 병용할 수 있다.
산 화합물은, 양이온성기와 염을 형성하는 화합물이다.
산 화합물로서는, 예를 들면, 유기산, 무기산 등을 들 수 있다.
유기산으로서는, 예를 들면, 아세트산, 락트산, 타타르산, 말산 등을 들 수 있고, 바람직하게는 아세트산, 락트산, 보다 바람직하게는 아세트산을 들 수 있다.
무기산으로서는, 예를 들면, 염산, 황산, 인산 등을 들 수 있고, 바람직하게는 염산을 들 수 있다.
산 화합물로서는, 바람직하게는 유기산을 들 수 있다.
산 화합물이 유기산을 포함하면, 열처리에 의해 산이 휘발하는 것에 의해, 이온성이 저하되고 내수성이 향상되는 관점에서, 발수성을 향상시킬 수 있다. 또한, 열처리에 의해 산이 휘발하는 것에 의해, 양이온기가 섬유에 흡착하기 쉬워지는 관점에서, 섬유(후술)에 대한 세탁 내구성을 향상시킬 수 있다.
산 화합물은, 단독 사용 또는 2종류 이상 병용할 수 있다.
그리고, 폴리유레테인 수지 조성물을 얻기 위해서는, 지방족 폴리아이소사이아네이트 유도체와, 장쇄 활성 수소 화합물과, 양이온성 활성 수소 화합물과, 산 화합물을 반응시킨다.
지방족 폴리아이소사이아네이트 유도체와, 장쇄 활성 수소 화합물과, 양이온성 활성 수소 화합물과, 산 화합물을 반응시키기 위해서는, 우선, 지방족 폴리아이소사이아네이트 유도체에, 장쇄 활성 수소 화합물을 배합하여, 지방족 폴리아이소사이아네이트 유도체와 장쇄 활성 수소 화합물을 반응시킨다.
이때, 장쇄 활성 수소 화합물은, 예를 들면, 지방족 폴리아이소사이아네이트의 아이소사이아누레이트 유도체의 평균 아이소사이아네이트기수가 3인 경우에는, 바람직하게는, 지방족 폴리아이소사이아네이트의 아이소사이아누레이트 유도체 중, 2개의 아이소사이아네이트기가, 장쇄 활성 수소 화합물에 의해, 탄소수 12 이상 30 이하의 탄화수소기로 변성되고, 지방족 폴리아이소사이아네이트의 아이소사이아누레이트 유도체 중, 1개의 아이소사이아네이트기가 잔존하도록, 또한, 미반응 지방족 폴리아이소사이아네이트의 아이소사이아누레이트 유도체가 잔존하지 않도록, 배합된다.
구체적으로는, 활성 수소기에 대한 아이소사이아네이트기의 당량비(아이소사이아네이트기/활성 수소기)가, 예를 들면, 1.2 이상, 바람직하게는 1.5 이상, 또한, 예를 들면, 2.0 이하가 되도록, 지방족 폴리아이소사이아네이트 유도체에, 장쇄 활성 수소 화합물을 배합한다.
이에 의해, 지방족 폴리아이소사이아네이트 유도체와 장쇄 활성 수소 화합물의 반응 생성물(이하, 제 1 중간 반응 생성물로 한다)의 분자 말단이, 탄소수 12 이상 30 이하의 탄화수소기 및 아이소사이아네이트기가 된다.
또한, 상기의 반응은, 질소 분위기하에서 실시된다. 또한, 반응 조건은, 반응 온도가, 예를 들면, 70℃ 이상 120℃ 이하이고, 또한, 반응 시간이, 1시간 이상 6시간 이하이다.
또한, 상기의 반응은, 제 1 중간 반응 생성물의 아이소사이아네이트 농도가, 소정의 계산치에 도달할 때까지 실시한다.
한편, 아이소사이아네이트 농도는, 전위차 적정 장치를 이용하여, JIS K-1556에 준거한 n-다이뷰틸아민법에 의해, 측정할 수 있다.
또한, 상기의 반응에 있어서, 메틸 에틸 케톤 등의 공지된 용매(용제)를, 적절한 비율로 배합할 수도 있다.
이어서, 제 1 중간 반응 생성물을 포함하는 반응액에, 양이온성 활성 수소 화합물을 배합하여, 제 1 중간 반응 생성물과 양이온성 활성 수소 화합물을 반응시킨다.
이때, 양이온성 활성 수소 화합물은, 양이온성 활성 수소 화합물의 활성 수소기에 대한 아이소사이아네이트기의 당량비(아이소사이아네이트기/활성 수소기)가, 예를 들면, 0.95 이상, 또한, 예를 들면, 1.05 이하가 되도록 제 1 중간 반응 생성물에 배합된다.
또한, 상기의 반응은, 질소 분위기하에서 실시된다. 또한, 반응 조건은, 반응 온도가, 예를 들면, 70℃ 이상 120℃ 이하이고, 또한, 반응 시간이, 0.5시간 이상 4시간 이하이다.
또한, 상기의 반응은, 제 1 중간 반응 생성물과 양이온성 활성 수소 화합물의 반응이 완결될 때까지 실시한다.
또한, 상기의 반응에 있어서, 메틸 에틸 케톤 등의 공지된 용매를, 적절한 비율로 배합할 수도 있다.
이에 의해, 제 1 중간 반응 생성물과 양이온성 활성 수소 화합물의 반응 생성물(이하, 제 2 중간 반응 생성물로 한다.)이 얻어진다.
제 2 중간 반응 생성물은, 탄소수 12 이상 30 이하의 탄화수소기 및 양이온성기를 갖는다.
이어서, 제 2 중간 반응 생성물에, 산 화합물을 배합한다.
산 화합물의 배합 비율은, 양이온성 활성 수소 화합물의 양이온성기 1몰에 대해서, 예를 들면, 0.5몰 이상, 바람직하게는 3몰 이상이고, 또한, 예를 들면, 10몰 이하, 바람직하게는 4몰 이하이다.
이에 의해, 산 화합물은, 제 2 중간 반응 생성물의 양이온성기와 염을 형성하여, 지방족 폴리아이소사이아네이트 유도체와, 장쇄 활성 수소 화합물과, 양이온성 활성 수소 화합물과, 산 화합물의 반응 생성물을 포함하는 반응액이 얻어진다.
상기의 반응 생성물은, 탄소수 12 이상 30 이하의 탄화수소기를 갖고, 또한 양이온성기를 갖는다.
또한, 상기의 반응 생성물은, 탄소수 12 이상 30 이하의 탄화수소기를 갖기 때문에, 분산제(유화제)에 관계없이, 수중에서, 자기 분산(자기 유화)할 수 있다. 환언하면, 상기의 반응 생성물은, 내부 유화할 수 있다.
이어서, 이 반응액의 온도를, 예를 들면, 50℃ 이상 100℃ 이하로 유지하면서, 이 반응액에 물을 가하여, 유화한다.
그 후, 이 반응액으로부터, 용매를 제거한다.
이에 의해, 상기의 반응 생성물을 포함하는 수분산액(폴리유레테인 수지 조성물의 수분산액)이 얻어진다.
수분산액의 고형분 농도는, 예를 들면, 10질량% 이상이고, 또한, 예를 들면, 30질량% 이하이다.
이와 같은 폴리유레테인 수지 조성물은, 장쇄 활성 수소 화합물을 이용하여 얻어지는 반응 생성물을 포함하기 때문에, 발수성이 우수함과 함께, 발유성, 내유성 및 방오성이 우수하다.
또한, 폴리유레테인 수지 조성물은, 양이온성 활성 수소 화합물을 이용하여 얻어지는 반응 생성물을 포함하기 때문에, 섬유(후술)와의 친화성이 향상되고, 그 결과, 섬유(후술)에 대한 세탁 내구성이 우수하다.
또한, 이와 같은 폴리유레테인 수지 조성물에 있어서, 탄화수소기의 농도는, 30% 이상이고, 또한, 85% 이하, 바람직하게는 50%이다.
탄화수소기의 농도가 상기 하한 이상이면, 발수성을 향상시킬 수 있다.
한편, 탄화수소기의 농도가 상기 하한 미만이면, 발수성이 저하된다.
또한, 탄화수소기의 농도가 상기 상한 이하이면, 폴리유레테인 수지의 안정성을 향상시킬 수 있다.
한편, 탄화수소기의 농도가 상기 상한을 초과하면, 폴리유레테인 수지의 안정성이 저하된다.
한편, 상기의 탄화수소기의 농도는, 상기한 각 성분의 투입량으로부터 산출할 수 있다.
한편, 상기한 설명에서는, 우선, 지방족 폴리아이소사이아네이트 유도체와 장쇄 활성 수소 화합물을 반응시켜, 제 1 중간 반응 생성물을 포함하는 반응액을 얻고, 이어서, 제 1 중간 반응 생성물과 양이온성 활성 수소 화합물을 반응시켜, 제 2 중간 반응 생성물을 포함하는 반응액을 얻고, 이어서, 제 2 중간 반응 생성물과 산 화합물을 반응시켰지만, 반응의 순서는 특별히 제한되지 않고, 예를 들면, 지방족 폴리아이소사이아네이트 유도체와 양이온성 활성 수소 화합물을 반응시킨 후에, 장쇄 활성 수소 화합물과 산 화합물을 반응시킬 수도 있다. 또한, 지방족 폴리아이소사이아네이트 유도체와, 장쇄 활성 수소 화합물과, 양이온성 활성 수소 화합물과, 산 화합물을 일괄로 배합하여, 이들을 반응시킬 수도 있다.
그리고, 폴리유레테인 수지 조성물은, 예를 들면, 물(이온 교환수)로 희석한 발수성 처리액으로서 이용할 수 있다.
이와 같은 발수성 처리액에, 후술하는 섬유(섬유 제품)를 함침시키는 것에 의해, 섬유(섬유 제품)에, 발유성, 내유성 및 방오성을 부여할 수 있다.
또한, 발수성 처리액에는, 블록 아이소사이아네이트 조성물을 배합할 수도 있다.
블록 아이소사이아네이트 조성물은, 폴리아이소사이아네이트와 친수성기 함유 활성 수소 화합물의 반응 생성물의 아이소사이아네이트기가 블록제에 의해 블록된 블록 아이소사이아네이트를 함유한다.
폴리아이소사이아네이트로서는, 바람직하게는 지방족 폴리아이소사이아네이트 유도체, 보다 바람직하게는 헥사메틸렌 다이아이소사이아네이트의 아이소사이아누레이트 유도체를 들 수 있다.
친수성기 함유 활성 수소 화합물은, 폴리옥시에틸렌기 등의 비이온성기나, 음이온성기 또는 양이온성기 등의 이온성기 등의 친수성기와, 활성 수소기를 병유하는 화합물이며, 예를 들면, 2,2-다이메틸올프로피온산 등의 음이온성 활성 수소 화합물, 예를 들면, 상기한 양이온성 활성 수소 화합물, 예를 들면, 메톡시폴리옥시에틸렌 글라이콜 등의 비이온성 활성 수소 화합물 등을 들 수 있고, 바람직하게는 양이온성 활성 수소 화합물, 보다 바람직하게는 N-메틸다이에탄올아민을 들 수 있다.
바람직하게는, 블록 아이소사이아네이트 조성물은, 지방족 폴리아이소사이아네이트와 양이온성 활성 수소 화합물의 반응 생성물의 아이소사이아네이트기가 블록제에 의해 블록된 블록 아이소사이아네이트를 함유한다.
블록제로서는, 특별히 한정되지 않고, 공지된 블록제가 채용되며, 예를 들면, 3,5-다이메틸피라졸 등의 피라졸계 화합물 등을 들 수 있다.
그리고, 이와 같은 블록 아이소사이아네이트 조성물을 얻기 위해서는, 우선, 지방족 폴리아이소사이아네이트 유도체와 양이온성 활성 수소 화합물을 반응시킨다.
그 후, 지방족 폴리아이소사이아네이트 유도체와 양이온성 활성 수소 화합물의 반응 생성물을 포함하는 반응액에, 블록제를 배합하여, 이 반응 생성물의 아이소사이아네이트기를 블록한다.
그 후, 이 반응 생성물의 양이온성기를, 산 화합물로 중화하는 것에 의해, 블록 아이소사이아네이트 조성물이 얻어진다.
블록 아이소사이아네이트 조성물의 배합 비율은, 발수성 처리액에 대해서, 예를 들면, 20질량% 이상이고, 또한, 예를 들면, 40질량% 이하이다.
또한, 블록 아이소사이아네이트 조성물의 배합 비율은, 폴리유레테인 수지 조성물 및 블록 아이소사이아네이트 조성물의 총량 100질량부에 대해서, 예를 들면, 20질량부 이상이고, 또한, 예를 들면, 40질량부 이하이다.
상기한 바와 같이, 상기의 폴리유레테인 수지 조성물은, 발수성이 우수함과 함께, 발유성, 내유성이 우수하기 때문에, 발제용으로서(발제의 성분으로서), 적합하게 이용할 수 있다.
본 발명의 발제는, 구체적으로는, 발수제, 발유제, 내유제이고, 상기의 폴리유레테인 수지 조성물을 포함한다.
발제는, 상기의 폴리유레테인 수지 조성물을 포함하기 때문에, 발수성, 발유성, 내유성이 우수하고, 또한 섬유(후술)에 대한 세탁 내구성이 우수하다.
이와 같은 발제로 처리되는 피처리물은, 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 섬유(섬유 제품)(후술), 종이, 석재, 유리, 금속, 시멘트, 수지 필름 등을 들 수 있다.
또한, 상기한 바와 같이, 상기의 폴리유레테인 수지 조성물은, 섬유에 대한 세탁 내구성이 우수하기 때문에, 섬유(섬유 제품)에 이용하기 위한 발수제(섬유 발수제)의 성분으로서, 보다 적합하게 이용할 수 있다.
본 발명의 섬유 발수제는, 섬유(섬유 제품)를 발수 처리하는 것이고, 상기의 폴리유레테인 수지 조성물을 포함한다.
섬유로서는, 예를 들면, 면 또는 양모 등등의 천연 섬유, 예를 들면, 비스코스 레이온, 라이오셀 등의 화학 섬유, 예를 들면, 폴리에스터, 폴리아마이드, 아크릴, 폴리유레테인 섬유 등의 합성 섬유 등을 들 수 있다. 또한, 섬유 제품은, 상기의 섬유를 재료로 하는 제품이며, 예를 들면, 포(직물, 편물 및 부직포) 등을 들 수 있다.
섬유 발수제는, 상기의 폴리유레테인 수지 조성물을 포함하기 때문에, 발수성이 우수하고, 또한 섬유에 대한 세탁 내구성이 우수하다.
또한, 상기한 바와 같이, 상기의 폴리유레테인 수지 조성물은, 방오성이 우수하기 때문에, 방오 코팅제의 성분으로서, 적합하게 이용할 수 있다.
본 발명의 방오 코팅제는, 상기의 폴리유레테인 수지 조성물을 포함한다.
방오 코팅제는, 상기의 폴리유레테인 수지 조성물을 포함하기 때문에, 방오성이 우수하다.
이와 같은 방오 코팅제로 처리되는 피처리물은, 특별히 한정되지 않고, 발제의 피처리물로서 예시한 피처리물 등을 들 수 있다.
실시예
이하의 기재에 있어서 이용되는 배합 비율(함유 비율), 물성치, 파라미터 등의 구체적 수치는, 상기의 「발명을 실시하기 위한 구체적인 내용」에 있어서 기재되어 있는, 그들에 대응하는 배합 비율(함유 비율), 물성치, 파라미터 등 해당 기재의 상한치(「이하」, 「미만」으로서 정의되어 있는 수치) 또는 하한치(「이상」, 「초과」로서 정의되어 있는 수치)로 대체할 수 있다. 또한, 이하의 기재에 있어서 특별히 언급이 없는 한, 「부」 및 「%」는 질량 기준이다.
1. 지방족 폴리아이소사이아네이트 유도체의 조제
합성예 1(헥사메틸렌 다이아이소사이아네이트의 아이소사이아누레이트 유도체)
온도계, 교반 장치, 질소 도입관 및 냉각관이 장착된 반응기에 있어서, 질소 분위기하, 1,6-헥사메틸렌 다이아이소사이아네이트(HDI, 미쓰이 화학사제, 상품명: 타케네이트 700) 500질량부, 2,6-다이(tert-뷰틸)-4-메틸페놀(별명: 다이뷰틸하이드록시톨루엔, BHT, 힌더드 페놀계 산화 방지제) 0.25질량부, 테트라페닐 다이프로필렌 글라이콜 다이포스파이트(유기 아인산 에스터, 조촉매) 0.25질량부를 혼합한 후, 이 혼합액에 1,3-뷰테인다이올 10.7질량부를 가하고, 질소를, 그 액상에 1시간 도입했다. 그 후, 혼합액을 80℃로 승온하여 3시간 반응 후, 60℃로 강온했다. 그 후, 아이소사이아누레이트화 촉매로서, 트라이메틸-N-2-하이드록시프로필암모늄 2-에틸헥사노에이트 0.2질량부 가하고, 1.5시간 반응시켰다. 그 후, HDI 100질량부에 대해서, o-톨루엔설폰아마이드 0.04질량부를 첨가했다. 그 후, 이 반응 혼합액을, 박막 증류 장치(온도 150℃, 진공도 93.3Pa)에 통액시켜, 잔존 HDI 모노머량이 0.5% 이하가 될 때까지 증류하여, 지방족 폴리아이소사이아네이트 유도체(헥사메틸렌 다이아이소사이아네이트의 아이소사이아누레이트 유도체)를 얻었다. 얻어진 지방족 폴리아이소사이아네이트 유도체의, 아이소사이아네이트기 함유율은 20.9%, 평균 아이소사이아네이트 작용기수는 3.0이었다.
합성예 2(비스(아이소사이아네이토메틸)사이클로헥세인의 아이소사이아누레이트 유도체)
온도계, 교반 장치, 질소 도입관 및 냉각관이 장착된 반응기에 있어서, 질소 분위기하, 비스(아이소사이아네이토메틸)사이클로헥세인(H6XDI, 미쓰이 화학사제, 상품명: 타케네이트 600) 485.2g 및 아이소뷰틸 알코올 14.8g을 투입하고, 90℃로 가온하고, 2시간 유지했다. 그 후, 반응 촉매로서, 트라이메틸-N-2-하이드록시프로필암모늄 2-에틸헥사노에이트 0.2g을 가하고, 반응 온도를 90±5℃로 조절하면서, 2시간 반응시켰다. 그 후, 촉매 실활제로서, o-톨루엔설폰산 아마이드 0.02g을 가하여 반응 촉매를 실활시켜, 반응을 정지시켰다. 그 후, 이 반응 혼합액을, 박막 증류 장치(온도 150℃, 진공도 93.3Pa)에 통액시켜, 잔존 H6XDI 모노머량이 0.5% 이하가 될 때까지 증류했다. 얻어진 반응액의 아이소사이아네이트기 함유율은 20.2%였다. 추가로, 이 반응액에 아세트산 에틸을 가하여, 농도 75%의 지방족 폴리아이소사이아네이트 유도체(비스(아이소사이아네이토메틸)사이클로헥세인의 아이소사이아누레이트 유도체)를 포함하는 반응액을 얻었다. 얻어진 지방족 폴리아이소사이아네이트 유도체의, 아이소사이아네이트기 함유율은 15.2%, 평균 아이소사이아네이트 작용기수는 3.0이었다.
합성예 3(헥사메틸렌 다이아이소사이아네이트의 트라이메틸올프로페인 부가체)
온도계, 교반 장치, 질소 도입관 및 냉각관이 장착된 반응기에 있어서, 질소 분위기하, 1,6-헥사메틸렌 다이아이소사이아네이트(HDI, 미쓰이 화학사제, 상품명: 타케네이트 700) 500질량부, 및 트라이메틸올프로페인(약호: TMP) 45.8질량부를 장입했다. 질소 분위기하, 75℃까지 승온하여, 트라이메틸올프로페인이 용해된 것을 확인한 후, 아이소사이아네이트기 농도가 계산치(미반응 아이소사이아네이트기의 이론량) 37.9%에 이를 때까지, 83℃에서 반응시켰다. 그 후, 이 반응 용액을 55℃까지 강온하고, 혼합 추출 용제(n-헥세인/아세트산 에틸=90/10(질량비))를 350질량부 가하고, 10분간 교반하고, 10분간 정치한 후, 추출 용제층을 제거했다. 동일 추출 조작을 4회 반복했다. 그 후, 얻어진 반응액으로부터, 감압하, 80℃로 가열하여, 반응액 중에 잔류하는 추출 용제를 제거했다. 이 반응액의 아이소사이아네이트기 농도는 17.1질량%였다. 추가로, 아세트산 에틸을 가하여, 농도 75%의 지방족 폴리아이소사이아네이트 유도체(헥사메틸렌 다이아이소사이아네이트의 트라이메틸올프로페인 부가체)를 포함하는 반응액을 얻었다. 얻어진 지방족 폴리아이소사이아네이트 유도체의, 아이소사이아네이트기 함유율은 12.8%, 평균 아이소사이아네이트 작용기수는 3.3이었다.
합성예 4(헥사메틸렌 다이아이소사이아네이트의 알로파네이트 유도체)
온도계, 교반 장치, 질소 도입관 및 냉각관이 장착된 반응기에 있어서, 질소 분위기하, 1,6-헥사메틸렌 다이아이소사이아네이트(HDI, 미쓰이 화학사제, 상품명: 타케네이트 700) 500질량부, 아이소뷰틸 알코올 24질량부, 2,6-다이(tert-뷰틸)-4-메틸페놀(별명: 다이뷰틸하이드록시톨루엔, BHT, 힌더드 페놀계 산화 방지제) 0.3질량부, 트리스(트라이데실) 포스파이트 0.30질량부를 삽입하고, 85℃에서 3시간 유레테인화 반응시켰다. 그 후, 알로파네이트 촉매로서 트리스(2-에틸헥산산) 비스무트 0.02질량부를 첨가하고, 아이소사이아네이트기 농도가 계산치(46.7%)에 이를 때까지 반응시킨 후, o-톨루엔설폰아마이드 0.02질량부를 첨가했다. 그 후, 이 반응 혼합액을, 박막 증류 장치(온도 150℃, 진공도 93.3Pa)에 통액시켜, 잔존 HDI 모노머량이 0.5% 이하가 될 때까지 증류했다. 그 후, 반응액 100질량부에 대해, o-톨루엔설폰아마이드 0.02질량부를 첨가하여, 지방족 폴리아이소사이아네이트 유도체(헥사메틸렌 다이아이소사이아네이트의 알로파네이트 유도체)를 얻었다. 얻어진 지방족 폴리아이소사이아네이트 유도체의, 아이소사이아네이트기 함유율은 19.3%, 평균 아이소사이아네이트 작용기수는 2.1이었다.
합성예 5(헥사메틸렌 다이아이소사이아네이트의 바이유레트 유도체)
온도계, 교반 장치, 질소 도입관 및 냉각관이 장착된 반응기에 있어서, 질소 분위기하, 1,6-헥사메틸렌 다이아이소사이아네이트(HDI, 미쓰이 화학사제, 상품명: 타케네이트 700) 500질량부, 트리스(트라이데실) 포스파이트 0.3질량부, 트라이메틸 인산 8질량부, 물 3.57질량부를 장입하고, 130℃로 승온하여, 아이소사이아네이트기 함유율이 44.6%에 이를 때까지 반응시켰다. 그 후, 이 반응 혼합액을, 박막 증류 장치(온도 150℃, 진공도 93.3Pa)에 통액시켜, 잔존 HDI 모노머량이 0.5% 이하가 될 때까지 증류하여, 지방족 폴리아이소사이아네이트 유도체(헥사메틸렌 다이아이소사이아네이트의 바이유레트 유도체)를 얻었다. 얻어진 지방족 폴리아이소사이아네이트 유도체의, 아이소사이아네이트기 함유율은 22.6%이고, 평균 아이소사이아네이트 작용기수는 2.8이었다.
2. 폴리유레테인 수지 조성물 및 발수성 처리액의 조제
실시예 1
교반기, 온도계, 냉각기 및 질소 가스 도입관을 구비한 반응기에, 지방족 폴리아이소사이아네이트 유도체로서, 합성예 1의 지방족 폴리아이소사이아네이트 유도체 100.08g, 장쇄 활성 수소 화합물로서, 칼콜 8098(스테아릴 알코올, 가오 주식회사제) 90.03g을 혼합하고, 질소 분위기하 110℃에서, 아이소사이아네이트기의 농도가 3.67%가 될 때까지 4시간 반응시켰다.
이어서, 반응액을 80℃로 냉각하고, 양이온성 활성 수소 화합물로서, N-메틸다이에탄올아민 9.89g을 가하고, 80℃에서 1시간 반응시켰다.
이어서, 용제로서, 메틸 에틸 케톤 50.00g을 가하고, 80℃에서, 적외 흡수 스펙트럼에 의해 아이소사이아네이트기가 소실된 것을 확인할 수 있을 때까지 반응시켰다.
이어서, 반응액에 메틸 에틸 케톤 57.69g을 가하고, 80℃로 승온하여, 반응액이 완전히 용해될 때까지 혼합한 후, 75℃로 냉각했다.
그 후, 산 화합물로서, 아세트산 18.93g을 가하여 중화시켰다.
이어서, 반응액을 75℃로 유지하면서, 70℃로 가온한 이온 교환수 800.0g을 서서히 가하여 유화(내부 유화)시켰다.
이어서, 증발기로, 수욕 온도 60℃ 감압하에서, 고형분 농도가 20질량% 이상이 될 때까지 탈용제했다.
이어서, 산 화합물(아세트산)을 제외한 고형분 농도가 20질량%가 되도록 이온 교환수로 조정하는 것에 의해, 지방족 폴리아이소사이아네이트 유도체와 장쇄 활성 수소 화합물과 양이온성 활성 수소 화합물과 산 화합물의 반응 생성물을 포함하는 수분산액(폴리유레테인 수지 조성물을 포함하는 수분산액)을 얻었다.
또한, 얻어진 폴리유레테인 수지 조성물을 포함하는 수분산액 5g에, 이온 교환수 95g을 가하여 희석하여, 산 화합물을 제외한 고형분 농도가 1%가 되도록, 발수성 처리액을 조제했다.
실시예 2 및 실시예 3, 실시예 5, 실시예 8∼11, 및 비교예 1
표 1에 따라, 배합 처방을 변경한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 해서, 폴리유레테인 수지 조성물을 포함하는 수분산액, 및 발수성 처리액을 조제했다.
실시예 4
표 1에 따라, 배합 처방을 변경한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 해서, 폴리유레테인 수지 조성물을 포함하는 수분산액을 제조했다.
그리고, 폴리유레테인 수지 조성물과, 후술하는 참고예 1의 블록 아이소사이아네이트 조성물이, 7:3이 되도록, 혼합했다. 그리고, 이 혼합물 5g에, 이온 교환수 95g을 가하여 희석하여, 산 화합물을 제외한 고형분 농도가 1%가 되도록, 발수성 처리액을 조제했다.
실시예 6
교반기, 온도계, 냉각기 및 질소 가스 도입관을 구비한 반응기에, 지방족 폴리아이소사이아네이트 유도체로서, 합성예 1의 지방족 폴리아이소사이아네이트 유도체 79.88g, 및 합성예 2의 지방족 폴리아이소사이아네이트 유도체 27.55g, 장쇄 활성 수소 화합물로서, 칼콜 8098(스테아릴 알코올, 가오 주식회사제) 67.37g, 올레일 알코올 22.22g을 혼합하고, 질소 분위기하 80℃에서, 고형분당의 아이소사이아네이트기의 농도가 3.66%가 될 때까지 반응시켰다.
이어서, 양이온성 활성 수소 화합물로서, N-메틸다이에탄올아민 9.86g을 가하고, 80℃에서 1시간 반응시켰다.
이어서, 반응액에, 메틸 에틸 케톤 78.83g을 가하고, 80℃에서, 적외 흡수 스펙트럼에 의해 아이소사이아네이트기가 소실된 것을 확인할 수 있을 때까지 반응시켰다.
이어서, 반응액에, 메틸 에틸 케톤 77.92g을 가하고, 80℃로 승온하여, 반응액이 완전히 용해될 때까지 혼합한 후, 75℃로 냉각했다.
이어서, 산 화합물로서, 아세트산 18.89g을 가하여 중화시켰다.
이어서, 반응액을 75℃로 유지하면서, 70℃로 가온한 이온 교환수 800.0g을 서서히 가하여 유화(내부 유화)시켰다.
이어서, 증발기로, 수욕 온도 60℃ 감압하에서, 고형분 농도가 20질량% 이상이 될 때까지 탈용제했다.
이어서, 산 화합물(아세트산)을 제외한 고형분 농도가 20질량%가 되도록 이온 교환수로 조정하는 것에 의해, 지방족 폴리아이소사이아네이트 유도체와 장쇄 활성 수소 화합물과 양이온성 활성 수소 화합물과 산 화합물의 반응 생성물을 포함하는 수분산액(폴리유레테인 수지 조성물을 포함하는 수분산액)을 얻었다.
또한, 얻어진 폴리유레테인 수지 조성물을 포함하는 수분산액 5g에, 이온 교환수 95g을 가하여 희석하여, 산 화합물을 제외한 고형분 농도가 1%가 되도록, 발수성 처리액을 조제했다.
실시예 7
표 1에 따라, 배합 처방을 변경한 것 이외에는, 실시예 6과 마찬가지로 해서, 폴리유레테인 수지 조성물을 포함하는 수분산액, 및 발수성 처리액을 조제했다.
비교예 2
교반기, 온도계, 냉각기 및 질소 가스 도입관을 구비한 반응기에, 합성예 1의 지방족 폴리아이소사이아네이트 유도체 99.46g, 장쇄 활성 수소 화합물로서, 칼콜 8098(스테아릴 알코올, 가오 주식회사제) 89.48g을 혼합하고, 질소 분위기하 110℃에서, 고형분당의 아이소사이아네이트기 농도가 3.67%가 될 때까지 4시간 반응시켰다.
이어서, 반응액을 80℃로 냉각하고, 다이메틸올프로피온산 11.06g을 가하고, 80℃에서 1시간 반응시켰다.
이어서, 반응액에, 메틸 에틸 케톤 85.71g을 가하고, 80℃에서, 적외 흡수 스펙트럼에 의해 아이소사이아네이트기가 소실된 것을 확인할 수 있을 때까지 반응시켰다.
이어서, 반응액에, 메틸 에틸 케톤 98.90g을 가하고, 80℃로 승온하여, 반응액이 완전히 용해될 때까지 혼합한 후, 75℃로 냉각했다.
이어서, 중화제로서, 트라이에틸아민 25.03g을 가하여 중화시켰다.
이어서, 반응액을 75℃로 유지하면서, 70℃로 가온한 이온 교환수 800.0g을 서서히 가하여 유화(내부 유화)시켰다.
이어서, 증발기로, 수욕 온도 60℃ 감압하에서, 고형분 농도가 20질량% 이상이 될 때까지 탈용제했다.
이어서, 중화제(트라이에틸아민)를 제외한 고형분 농도가 20질량%가 되도록 이온 교환수로 조정하는 것에 의해, 폴리유레테인 수지 조성물을 포함하는 수분산액을 얻었다.
또한, 얻어진 폴리유레테인 수지 조성물을 포함하는 수분산액 5g에, 이온 교환수 95g을 가하여 희석하여, 중화제를 제외한 고형분 농도가 1%가 되도록, 발수성 처리액을 조제했다.
비교예 3
오버헤드 교반기, 열전대, 딘·스타크/콘덴서를 구비한 250ml의 4구 환저 플라스크에, 레오돌 SP-S30V(소르비탄 트라이스테아레이트, 가오 주식회사제) 116.0g과, 4-메틸-2-펜탄온(MIBK) 150g을 첨가했다. 얻어진 반응액을 1시간 환류시켜, 잔류 수분을 모두 제거했다. 1시간 후, 반응액을 50℃까지 냉각하고, 데스모듀르(DESMODUR) N-100(헥사메틸렌 다이아이소사이아네이트의 바이유레트 유도체, Bayer사제) 30g을 가하고, 이어서, 촉매를 첨가하고, 용액을 80℃까지 1시간 가열했다. 이에 의해, 소르비탄 유레테인/MIBK 용액을 조제했다.
별도로, 물 300g, 아르민(ARMEEN) DM-18D(Akzo-Nobel사제, N,N-다이메틸-n-옥타데실아민) 5.6g, 터지톨(TERGITOL) TMN-10(Sigma-Aldrich제, 폴리에틸렌 글라이콜 트라이메틸노닐 에터) 2.8g 및 아세트산 3.4g을, 비커에 첨가하고, 교반하여, 계면활성제 용액을 제조하고, 이 계면활성제 용액을 60℃까지 가열했다. 이어서, 상기의 소르비탄 유레테인/MIBK 용액을 60℃까지 냉각하고, 소르비탄 유레테인/MIBK 용액에, 계면활성제 용액을 천천히 첨가하여, 혼합물을 얻었다. 이에 의해, 유백색의 에멀션이 생성되었다(외부 유화). 그리고, 이 혼합물을, 41MPa(6000psi)에서 균질화하고, 얻어진 에멀션을 감압하에서 증류하여, 용매를 제거해서, 25질량%의 폴리유레테인 수지 조성물을 포함하는 수분산액을 얻었다.
또한, 얻어진 폴리유레테인 수지 조성물을 포함하는 수분산액 5g에, 이온 교환수 95g을 가하여 희석하여, 산 화합물을 제외한 고형분 농도가 1%가 되도록, 발수성 처리액을 조제했다.
참고예 1
교반기, 온도계, 냉각기 및 질소 가스 도입관을 구비한 반응기에, 합성예 1의 지방족 폴리아이소사이아네이트 유도체 141.09g, 양이온성 활성 수소 화합물로서, N-메틸다이에탄올아민 13.94g, 용제로서, 메틸 에틸 케톤 85.71g을 혼합하고, 질소 분위기하 60℃에서 2시간, 그 후, 70℃로 승온하여, 고형분당의 아이소사이아네이트기 농도가 12.7%가 될 때까지 반응시켰다.
이어서, 이 반응액을 22℃로 냉각하고, 블록제로서, 3,5-다이메틸피라졸 44.97g을 반응 용액의 온도가 50℃를 초과하지 않도록 수회로 나누어 가하고, 그 후, 50℃에서 1시간 반응시키고, 적외 흡수 스펙트럼에 의해, 아이소사이아네이트기가 블록화되어 있는 것을 확인했다.
이어서, 반응액을 25℃로 냉각하고, 산 화합물로서, 아세트산 7.02g을 가하여 중화시켰다.
이어서, 반응액에 이온 교환수 800.0g을 서서히 가하여 유화시켰다.
이어서, 증발기로, 수욕 온도 40℃ 감압하에서, 고형분 농도가 20질량% 이상이 될 때까지 탈용제했다.
이어서, 산 화합물(아세트산)을 제외한 고형분 농도가 20질량%가 되도록 이온 교환수로 조정하는 것에 의해, 블록 아이소사이아네이트 조성물을 얻었다.
또한, 얻어진 폴리유레테인 수지 조성물을 포함하는 수분산액 5g에, 이온 교환수 95g을 가하여 희석하여, 산 화합물을 제외한 고형분 농도가 1%가 되도록, 발수성 처리액을 조제했다.
3. 평가
a) 평균 아이소사이아네이트 작용기수
각 합성예의 지방족 폴리아이소사이아네이트 유도체의 평균 아이소사이아네이트 작용기수는, 지방족 폴리아이소사이아네이트 유도체의 아이소사이아네이트기 농도 A, 고형분 농도 B, 및 이하의 장치 및 조건에서 측정되는 겔 퍼미에이션 크로마토그래피의 수 평균 분자량 C로부터, 하기 식(1)에 의해 산출했다.
평균 아이소사이아네이트 작용기수=A/B×C/42.02 (1)
(식 중, A는, 지방족 폴리아이소사이아네이트 유도체의 아이소사이아네이트기 농도를 나타내고, B는, 고형분 농도를 나타내고, C는, 수 평균 분자량을 나타낸다.)
또한, 지방족 폴리아이소사이아네이트 유도체를, 2종 병용하는 실시예 6∼실시예 9의 평균 아이소사이아네이트 작용기수는, 지방족 폴리아이소사이아네이트 유도체의 중량비와 그 평균 아이소사이아네이트 작용기수에 의해 산출했다. 그 결과를 표 1에 나타낸다.
(수 평균 분자량의 측정 조건)
장치: HLC-8220GPC(도소제)
컬럼: TSKgelG1000HXL, TSKgelG2000HXL, 및 TSKgelG3000HXL(도소제)를 직렬로 연결했다
검출기: 시차 굴절률계
주입량: 100μL
용리액: 테트라하이드로퓨란
유량: 0.8mL/min
온도: 40℃
검량선: 106∼22450의 범위의 표준 폴리에틸렌 옥사이드(도소제, 상품명: TSK 표준 폴리에틸렌 옥사이드)
b) 발수성 및 세탁 내구성
(처리포의 준비)
각 실시예 및 각 비교예의 발수성 처리액에, 시험용 면포(카나킨 3호)를 1회 함침한 후, 이 시험용 면포를 1회 짜고(픽업 100%), 그 후, 110℃에서 2분 건조했다.
그 후, 170℃에서 2분 가열하여, 처리포(170℃ 2분)를 얻고, 별도로, 170℃에서 10분 가열하여, 처리포(170℃ 10분)를 얻었다.
(세탁 전 발수성)
각 실시예 및 각 비교예의 처리포(170℃ 2분) 및 처리포(170℃ 10분)에, 스포이드로 물방울을 10방울 떨어뜨리고, 그 물방울이, 처리포에 스며들지 않고 남아 있던 물방울의 수를 계측했다.
한편, 계측은, 스포이드로 물방울을 10방울 떨어뜨린 후로부터, 15분 경과 후, 30분 경과 후에 실시했다. 그 결과를 표 2에 나타낸다.
(세탁 후 발수성)
각 실시예 및 각 비교예의 처리포(170℃ 2분) 및 처리포(170℃ 10분)를, 이하의 조건에서 세탁한 후(5회 또는 10회 세탁한 후), 스포이드로 물방울을 10방울 떨어뜨리고, 그 물방울이, 처리포에 스며들지 않고 남아 있던 물방울의 수를 계측했다. 한편, 계측은, 스포이드로 물방울을 10방울 떨어뜨린 후로부터, 15분 경과 후와, 30분 경과 후 또는 90분 경과 후에 실시했다. 그 결과를 표 2에 나타낸다.
＜세탁 조건＞
세탁: 도시바 AW-F42S(펄세이터식 세탁기) 표준 모드
세제: 세탁용 합성 세제 볼드 프레시 퓨어 크린(프록터 앤드 갬블 재팬 주식회사제)에 기재된 농도(물 45L에 대해서 세제 약 43g)
건조: 도시바 ED-50(텀블러식 건조기) 표준 모드
(발수성 및 세탁 내구성의 평가)
각 실시예 및 각 비교예에 대하여, 이하의 기준에 기초하여, 발수성을 평가했다. 그 결과를 표 2에 나타낸다.
○: 처리포(170℃ 10분)에 관해서, 세탁 전 발수성 평가(15분 경과 후) 및 세탁 전 발수성 평가(30분 경과 후)에 있어서의 물방울의 수가, 모두 10이다.
△: 처리포(170℃ 10분)에 관해서, 세탁 전 발수성 평가(15분 경과 후) 및 세탁 전 발수성 평가(30분 경과 후) 중, 적어도 한쪽에 있어서의 물방울의 수가, 1이상 10 미만이다.
×: 처리포(170℃ 10분)에 관해서, 세탁 전 발수성 평가(15분 경과 후) 및 세탁 전 발수성 평가(30분 경과 후) 중, 적어도 한쪽에 있어서의 물방울의 수가, 0이다.
또한, 각 실시예 및 각 비교예에 대하여, 이하의 기준에 기초하여, 세탁 내구성을 평가했다. 그 결과를 표 2에 나타낸다.
○: 처리포(170℃ 10분)에 관해서, 세탁 후 발수성 평가(10회 세탁 후, 15분 경과 후) 및 세탁 후 발수성 평가(10회 세탁 후, 30분 경과 후)에 있어서의 물방울의 수가, 모두 10이다.
△: 처리포(170℃ 10분)에 관해서, 세탁 후 발수성 평가(10회 세탁 후, 15분 경과 후) 및 세탁 후 발수성 평가(10회 세탁 후, 30분 경과 후) 중, 적어도 한쪽에 있어서의 물방울의 수가, 1 이상 10 미만이다.
×: 처리포(170℃ 10분)에 관해서, 세탁 후 발수성 평가(10회 세탁 후, 15분 경과 후) 및 세탁 후 발수성 평가(10회 세탁 후, 30분 경과 후) 중, 적어도 한쪽에 있어서의 물방울의 수가, 0이다.
(방오성)
실시예 2의 발수성 처리액을, 이하의 조건에서 각 기재(유리, 본더 강판, 아크릴(백(白)) 및 PET 필름)에 도포하여 도막을 작성했다.
실시예 2의 발수성 처리액을, 유리의 한쪽 면의 절반에, 건조 후의 두께가 약 5μm가 되도록 바 코터로 도포하고, 그 후, 실온에서 건조하고, 추가로 110℃ 1시간 가열했다. 이에 의해, 도막을 얻고, 유리의 한쪽 면에, 도막이 형성된 코팅 부분과, 도막이 형성되어 있지 않은 비코팅 부분을 형성했다.
별도로, 실시예 2의 발수성 처리액을, 본더 강판(주식회사 테스트피스)의 한쪽 면의 절반에, 건조 후의 두께가 약 5μm가 되도록 바 코터로 도포하고, 그 후, 실온에서 건조하고, 추가로 110℃ 1시간 가열했다. 이에 의해, 도막을 얻고, 본더 강판의 한쪽 면에, 도막이 형성된 코팅 부분과, 도막이 형성되어 있지 않은 비코팅 부분을 형성했다.
별도로, 실시예 2의 발수성 처리액을, 아크릴(백)(주식회사 테스트피스)의 한쪽 면의 절반에, 건조 후의 두께가 약 5μm가 되도록 바 코터로 도포하고, 그 후, 실온에서 건조하고, 추가로 110℃ 1시간 가열했다. 이에 의해, 도막을 얻고, 아크릴(백)의 한쪽 면에, 도막이 형성된 코팅 부분과, 도막이 형성되어 있지 않은 비코팅 부분을 형성했다.
별도로, 실시예 2의 발수성 처리액을, PET 필름(도요보사제, 상품명 E5102, 두께 12μm)의 한쪽 면(코로나 처리면)의 절반에, 건조 후의 두께가 약 2μm가 되도록 바 코터로 도포하고, 110℃ 2분 가열했다. 이에 의해, 도막을 얻고, PET 필름의 한쪽 면에, 도막이 형성된 코팅 부분과, 도막이 형성되어 있지 않은 비코팅 부분을 형성했다.
각 기재의 한쪽 면에 있어서의, 코팅 부분과 비코팅 부분에, 물을 떨어뜨렸다.
모든 기재에 있어서, 코팅 부분쪽이, 비코팅 부분에 비해, 물을 잘 튕겼다.
이에 의해, 폴리유레테인 수지 조성물을 이용하면, 각 기재에 대해서, 발수성을 부여할 수 있다는 것을 알 수 있었다.
또한, 각 기재의 코팅 부분을 물걸레질하면, 코팅 부분에 부착된 지문의 자국을 용이하게 제거할 수 있었다.
이에 의해, 폴리유레테인 수지 조성물을 이용하면, 각 기재에 대해서, 방오성을 부여할 수 있다는 것을 알 수 있었다.
Figure pct00001
Figure pct00002
4. 고찰
탄화수소기의 농도가, 30% 이상 85% 이하인 실시예 1∼실시예 11은, 탄화수소기의 농도가, 30% 미만인 비교예 1보다도, 발수성 및 세탁 내구성이 우수하다.
이것으로부터, 탄화수소기의 농도가, 30% 이상 85% 이하이면, 발수성 및 세탁 내구성을 향상시킬 수 있는 것을 알 수 있었다.
또한, 양이온성 활성 수소 화합물을 이용한 실시예 1∼실시예 11은, 음이온성 활성 수소 화합물을 이용한 비교예 2보다도, 발수성 및 세탁 내구성이 우수하다.
이것으로부터, 양이온성 활성 수소 화합물을 이용하면, 발수성 및 세탁 내구성을 향상시킬 수 있는 것을 알 수 있었다.
또한, 내부 유화에 의해 얻어진 실시예 5, 외부 유화에 의해 얻어진 비교예 3에 비해, 세탁 내구성이 우수하다.
이것으로부터, 내부 유화에 의해, 반응 생성물을 조제하면, 세탁 내구성을 향상시킬 수 있는 것을 알 수 있었다.
또한, 내부 유화한 실시예 5는, 외부 유화한 비교예 3보다도, 세탁 내구성이 우수하다.
세탁 전의 발수 성능이 동등하더라도, 내부 유화한 실시예 5에서는, 섬유에 친화성을 가지는 양이온기가 수지에 도입되어 있기 때문에, 섬유와의 상호작용이 생겨, 세탁 후에도 탈락하지 않고서 발수성을 유지하지만, 외부 유화한 비교예 3에서는, 섬유와 친화하는 양이온기가 수지에는 도입되어 있지 않기 때문에, 세탁에 의해 수지가 탈락하기 쉬우므로, 세탁 후에 발수성이 저하되었다고 추인된다.
한편, 상기 발명은, 본 발명의 예시의 실시형태로서 제공했지만, 이는 단순한 예시에 지나지 않고, 한정적으로 해석해서는 안 된다. 당해 기술 분야의 당업자에 의해 분명한 본 발명의 변형예는, 후기 청구범위에 포함되는 것이다.
본 발명의 폴리유레테인 수지 조성물, 발제, 섬유 발수제 및 방오 코팅제는, 각종 산업 제품에 이용할 수 있고, 예를 들면, 표면 처리제 용도에 적합하게 이용할 수 있다.

Claims (7)

  1. 평균 아이소사이아네이트기수 2 이상의 지방족 폴리아이소사이아네이트 유도체와,
    탄소수 12 이상 30 이하의 탄화수소기 및 활성 수소기를 병유하는 장쇄 활성 수소 화합물과,
    활성 수소기 및 양이온성기를 병유하는 양이온성 활성 수소 화합물과,
    양이온성기와 염을 형성하는 산 화합물의 반응 생성물을 포함하고,
    상기 탄화수소기의 농도가, 30% 이상 85% 이하인 것을 특징으로 하는, 폴리유레테인 수지 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 지방족 폴리아이소사이아네이트 유도체가, 지방족 폴리아이소사이아네이트의 아이소사이아누레이트 유도체를 포함하는 것을 특징으로 하는, 폴리유레테인 수지 조성물.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 양이온성 활성 수소 화합물에 있어서,
    상기 양이온성기가, 3급 아미노기이고,
    상기 활성 수소기가, 수산기이며,
    상기 양이온성 활성 수소 화합물은, 1분자당 2개 이상의 수산기를 갖는 것을 특징으로 하는, 폴리유레테인 수지 조성물.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 산 화합물이, 유기산을 포함하는 것을 특징으로 하는, 폴리유레테인 수지 조성물.
  5. 제 1 항에 기재된 폴리유레테인 수지 조성물을 포함하는 것을 특징으로 하는, 발제.
  6. 제 1 항에 기재된 폴리유레테인 수지 조성물을 포함하는 것을 특징으로 하는, 섬유 발수제.
  7. 제 1 항에 기재된 폴리유레테인 수지 조성물을 포함하는 것을 특징으로 하는, 방오 코팅제.
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