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JP4138638B2 - Method for producing silica-dispersed hydrophilic polyurethane resin composition - Google Patents
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JP4138638B2 - Method for producing silica-dispersed hydrophilic polyurethane resin composition - Google Patents

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Description

本発明はシリカ分散親水性ポリウレタン系樹脂組成物の製造方法に関し、さらに詳しくは各種素材に対する接着性に優れ、且つ吸水性、防曇性、透明性、可とう性、水性インクの筆記性並びに耐水性、耐ブロッキング性、滑性に優れたシリカ分散親水性ポリウレタン系樹脂組成物の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for producing a silica-dispersed hydrophilic polyurethane resin composition, and more specifically, has excellent adhesion to various materials, and has water absorption, antifogging properties, transparency, flexibility, water-based ink writing properties and water resistance. The present invention relates to a method for producing a silica-dispersed hydrophilic polyurethane resin composition having excellent properties, blocking resistance, and lubricity.

ポリウレタン系樹脂は耐摩耗性、接着性、可とう性、耐薬品性等に優れ、且つ各種加工法への適用性にも優れるため各種コーティング剤、塗料、インキ等のバインダー、及びフィルム、シート、その他成型体として広く使用されており、各々の用途に適したポリウレタン系樹脂が提案されている。
このポリウレタン系樹脂とはポリウレタン樹脂、ポリウレア樹脂、ポリウレタン−ポリウレア樹脂を総称するものである。
これらのポリウレタン系樹脂は基本的には高分子量ポリオール成分、有機ポリイソシアネート成分、更に必要に応じて鎖延長剤成分を反応させて得られるものであり、これら各成分の種類、組み合わせ等によって種々の物性のポリウレタン系樹脂が提供される。
Polyurethane resin is excellent in abrasion resistance, adhesiveness, flexibility, chemical resistance, etc., and is also excellent in applicability to various processing methods, so various binders such as coating agents, paints, inks, films, sheets, Others are widely used as molded articles, and polyurethane resins suitable for each application have been proposed.
This polyurethane resin is a generic term for polyurethane resin, polyurea resin, and polyurethane-polyurea resin.
These polyurethane-based resins are basically obtained by reacting a high-molecular-weight polyol component, an organic polyisocyanate component, and, if necessary, a chain extender component. A polyurethane resin having physical properties is provided.

しかしながら、ポリウレタン系樹脂の用途によっては、例えば、農業用樹脂シートの防曇性塗料や内装用樹脂壁紙用の表面処理剤、繊維コーティング剤、インクジェット用受像シート用コーティング剤等の如く、親水性や耐ブロッキング性も同時に要求されるのが普通である。
ポリウレタン系樹脂のうち、高分子量親水性ポリオール成分としてエチレンオキサイドの開還重合から得られるポリエチレングリコールを使用した場合には、高強度で高弾性、且つ親水性に優れたポリウレタン系樹脂が得られるものの、耐水性が悪く、水分により膨潤、白化、強度低下が起こり、各種塗料、印刷インキのバインダー、成型体、フィルム、シート等には適さないという問題があった。
However, depending on the use of the polyurethane-based resin, for example, hydrophilic properties such as anti-fogging paints for agricultural resin sheets, surface treatment agents for interior resin wallpaper, fiber coating agents, coating agents for inkjet image-receiving sheets, etc. Usually, blocking resistance is also required at the same time.
Among the polyurethane resins, when polyethylene glycol obtained from the reversion polymerization of ethylene oxide is used as the high molecular weight hydrophilic polyol component, a polyurethane resin having high strength, high elasticity and excellent hydrophilicity can be obtained. The water resistance is poor, and swelling, whitening, and strength reduction occur due to moisture, and there is a problem that it is not suitable for various paints, binders for printing inks, molded products, films, sheets and the like.

これらの問題点に対し、炭酸カルシウム、シリカ、酸化チタン等の微粒子充填剤をポリウレタン系樹脂に分散させたり原料の高分子量ポリオール成分中にあらかじめ分散させてポリウレタン系樹脂を得ることは一般には公知である。
しかし、上記公知のような例においては、微粒子充填剤は全ポリウレタン系樹脂中に高々5質量%程度しか分散できず、多量の微粒子充填剤をポリウレタン系樹脂に分散させることは困難である。
これは粉末状の微粒子は増粘剤やチキソトロピック化剤等として広く知られているように、多量の微粒子充填剤を分散させたポリウレタン系樹脂や高分子量ポリオールの粘度は極めて高くなるからである。
又、微粒子充填剤は、一般には、つや消し剤(マット剤)として使用されるように、一般には透明性を低下させ、たとえ5質量%以下の少ない分散量であってもその透明性は著しく低下する。
For these problems, it is generally known to obtain a polyurethane resin by dispersing a fine particle filler such as calcium carbonate, silica, titanium oxide in a polyurethane resin or by dispersing it in a high molecular weight polyol component as a raw material. is there.
However, in the above known examples, the fine particle filler can be dispersed only at most about 5% by mass in the entire polyurethane resin, and it is difficult to disperse a large amount of the fine particle filler in the polyurethane resin.
This is because, as fine powdery particles are widely known as thickeners and thixotropic agents, the viscosity of polyurethane resins and high molecular weight polyols in which a large amount of fine particle filler is dispersed becomes extremely high. .
In addition, the fine particle filler generally lowers the transparency so that it is generally used as a matting agent (matting agent), and even if the dispersion amount is as small as 5% by mass or less, the transparency is significantly reduced. To do.

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、各種素材に対する接着性に優れ、且つ吸水性、防曇性、透明性、可とう性、水性インクの筆記性並びに耐水性、耐ブロッキング性、滑性に優れたシリカ分散親水性ポリウレタン系樹脂組成物の製造方法を提供することである。
本発明者らは、上記目的を達成すべく検討を重ねた結果、親水性セグメントとポリシロキサンセグメントとを有する親水性ポリウレタン系樹脂を製造する際に、原料成分中の高分子量親水性ポリオール及び/又はポリアミンとして、予めシリカゾルを分散させた高分子量親水性ポリオール及び/又はポリアミンを用いることにより、得られた上記の親水性ポリウレタン系樹脂に微粒子シリカが分散した組成物は、その溶液においては微粒子シリカは、その量が多くても分離・沈降せずに安定に分散した分散液を形成し、又、そのフィルムは透明であり、上記目的が達成されることを見いだし、本発明を完成した。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and the object of the present invention is excellent in adhesiveness to various materials, and has water absorption, antifogging properties, transparency, flexibility, water-based ink writing properties, and The object is to provide a method for producing a silica-dispersed hydrophilic polyurethane resin composition having excellent water resistance, blocking resistance, and lubricity.
As a result of repeated studies to achieve the above-mentioned object, the present inventors have produced a hydrophilic polyurethane-based resin having a hydrophilic segment and a polysiloxane segment. Alternatively, by using a high molecular weight hydrophilic polyol and / or polyamine in which silica sol is dispersed in advance as a polyamine, a composition in which fine particle silica is dispersed in the obtained hydrophilic polyurethane-based resin is a fine particle silica in the solution. Formed a stable dispersion without separation / sedimentation even when the amount was large, and the film was transparent, and it was found that the above object was achieved, thereby completing the present invention.

上記目的は以下の本発明によって達成される。
すなわち、本発明は、有機ポリイソシアネートと、下記のいずれかの、重量平均分子量が400〜8,000の高分子量親水性ポリオール及び/又はポリアミンと、分子内に少なくとも1個の活性水素含有基を有するポリシロキサン化合物とを反応させて得られる親水性セグメントとポリシロキサンセグメントとを有する親水性ポリウレタン系樹脂と平均粒径が1μm以下の微粒子シリカとからなるシリカ分散親水性ポリウレタン系樹脂組成物を製造する方法において、上記親水性ポリウレタン系樹脂を、上記原料成分中の高分子量親水性ポリオール及び/又はポリアミンの少なくとも一部として、シリカゾルと上記ポリオール及び/又はポリアミンとの混合物であって、上記ポリオール及び/又はポリアミンとシリカゾルとの混合物からシリカゾルの分散溶剤を除去したものを使用して製造することを特徴とするシリカ分散親水性ポリウレタン系樹脂組成物の製造方法である。
ポリエチレングリコール、
ポリエチレングリコール/ポリテトラメチレングリコール共重合ポリオール、
ポリエチレングリコール/ポリプロピレングリコール共重合ポリオール、
ポリエチレングリコールアジペート、
ポリエチレングリコールサクシネート、
ポリエチレングリコール/ポリε−ラクトン共重合ポリオール、
ポリエチレングリコール/ポリバレロラクトン共重合ポリオール、
ポリエチレンオキサイドジアミン、
ポリエチレンオキサイドプロピレンオキサイドジアミン、
ポリエチレンオキサイドトリアミン、
ポリエチレンオキサイドプロピレンオキサイドトリアミン
The above object is achieved by the present invention described below.
That is, the present invention comprises an organic polyisocyanate, any of the following high molecular weight hydrophilic polyols and / or polyamines having a weight average molecular weight of 400 to 8,000, and at least one active hydrogen-containing group in the molecule. A silica-dispersed hydrophilic polyurethane resin composition comprising a hydrophilic polyurethane resin having a hydrophilic segment obtained by reacting a polysiloxane compound having a polysiloxane segment and fine particle silica having an average particle size of 1 μm or less is produced. The hydrophilic polyurethane resin is a mixture of silica sol and the polyol and / or polyamine as at least a part of the high molecular weight hydrophilic polyol and / or polyamine in the raw material component, the polyol and / Or from a mixture of polyamine and silica sol A method for producing a silica dispersion hydrophilic polyurethane resin composition characterized in that prepared using the obtained by removing a dispersion solvent Kazoru.
Polyethylene glycol,
Polyethylene glycol / polytetramethylene glycol copolymer polyol,
Polyethylene glycol / polypropylene glycol copolymer polyol,
Polyethylene glycol adipate,
Polyethylene glycol succinate,
Polyethylene glycol / polyε-lactone copolymer polyol,
Polyethylene glycol / polyvalerolactone copolymer polyol,
Polyethylene oxide diamine,
Polyethylene oxide, propylene oxide diamine,
Polyethylene oxide triamine,
Polyethylene oxide propylene oxide triamine

本発明のシリカ分散親水性ポリウレタン系樹脂組成物は、各種素材に対する接着性に優れ、且つ吸水性、防曇性、透明性、水性インクの筆記性並びに耐水性、耐ブロッキング性、滑性に優れ、インクジェット受像シートの受像用コーティング剤として、各種フィルムの防曇性の塗料として、内装用樹脂製壁紙の結露防止用表面処理剤として、吸水性の衣料コーティング材として、或いは合成擬革用材料として有用である。   The silica-dispersed hydrophilic polyurethane resin composition of the present invention has excellent adhesion to various materials, and is excellent in water absorption, antifogging properties, transparency, water-based ink writing properties, water resistance, blocking resistance, and lubricity. As an image-receiving coating agent for inkjet image-receiving sheets, as an anti-fogging paint for various films, as a surface treatment agent for preventing condensation on interior resin wallpaper, as a water-absorbing clothing coating material, or as a synthetic artificial leather material Useful.

以下に本発明を更に詳しく説明する。   The present invention is described in more detail below.

本発明のシリカ分散親水性ポリウレタン系樹脂組成物は、親水性セグメントとポリシロキサンセグメントとを有する親水性ポリウレタン系樹脂と微粒子シリカとからなる組成物である。その溶液においては、微粒子シリカは、その量が多い場合でも分散剤を使用しなくても分離、沈降せずに上記の親水性ポリウレタン系樹脂溶液中に安定に分散しており、又、この溶液から形成したフィルムは透明であることが特徴である。尚、本発明ではポリウレタン系樹脂とは、ポリウレタン樹脂、ポリウレア樹脂及びポリウレタン−ポリウレア樹脂の総称である。   The silica-dispersed hydrophilic polyurethane resin composition of the present invention is a composition comprising a hydrophilic polyurethane resin having a hydrophilic segment and a polysiloxane segment and fine particle silica. In the solution, the fine particle silica is stably dispersed in the above hydrophilic polyurethane resin solution without separation or sedimentation even when the amount thereof is large or without using a dispersant. The film formed from is characterized by being transparent. In the present invention, the polyurethane resin is a general term for polyurethane resin, polyurea resin, and polyurethane-polyurea resin.

上記の如き本発明のシリカ分散親水性ポリウレタン系樹脂組成物は、有機ポリイソシアネート、高分子量親水性ポリオール及び/又はポリアミンと分子内に少なくとも1個の活性水素含有基を有するポリシロキサン化合物を、必要により鎖延長剤と反応させて親水性ポリウレタン系樹脂を合成する際に、高分子量親水性ポリオール及び/又はポリアミンの少なくとも一部として、上記ポリオール及び/又はポリアミンとシリカゾルとの混合物を使用することで得ることができる。 Silica Dispersion hydrophilic polyurethane resin composition of the above-described present invention, an organic polyisocyanate, a high molecular weight hydrophilic polyol and / or polyamine, polysiloxane compound having at least one active hydrogen-containing groups in the molecule When a hydrophilic polyurethane resin is synthesized by reacting with a chain extender as necessary, a mixture of the above polyol and / or polyamine and silica sol is used as at least part of the high molecular weight hydrophilic polyol and / or polyamine. You can get it.

高分子量親水性ポリオール及び/又はポリアミンとシリカゾルとの混合物としては、高分子量親水性ポリオール及び/又はポリアミンとシリカゾルとを混合し、この混合物からシリカゾルの分散溶剤を除去して得られる混合物を使用する。高分子量親水性ポリオール及び/又はポリアミンは、溶液としてシリカゾルと混合することもできる。この場合には、混合後に全ての溶剤を除去する。 The mixture of high molecular weight hydrophilic polyol and / or polyamine and silica sol, was mixed with high molecular weight hydrophilic polyol and / or polyamine and a silica sol, to use mixtures obtained by removing the dispersion solvent silica sol from the mixture The The high molecular weight hydrophilic polyol and / or polyamine can also be mixed with the silica sol as a solution. In this case, all the solvent is removed after mixing.

本発明におけるシリカゾルとは、微粒子シリカ又は微粒子シリカ化合物が分散溶剤に安定に分散したものであり、このシリカゾル中の微粒子シリカの平均粒径は、通常1μm以下であり、特に1〜300mμm(nm)のものが好ましい。シリカゾルにおける分散媒は通常、水及び/又はアルコールであるが、ケトン、エステル、その他の有機溶剤も使用される。 Silica sol and the in the present invention, which fine particulate silica or particulate silica compound is stably dispersed in the dispersion solvent, the average particle size of the fine silica mosquito this silica sol is usually 1μm or less, particularly 1~300mμm (nm ) Is preferred. The dispersion medium in silica sol is usually water and / or alcohol, but ketones, esters and other organic solvents are also used.

通常、シリカゾル(安定な分散液)は、それをポリウレタン系樹脂溶液に添加・分散させても、微粒子シリカの分散安定性は低く、時間とともに両者は容易に分離する。これは、ポリウレタン系樹脂との相溶性(親和性)、両者のpHの変化に対する安定性やポリウレタン系樹脂とシリカ表面の性質が異なること等によるものである。又、シリカゾルを、ポリウレタン系樹脂の合成反応時に反応系に添加する方法も考えられるが、シリカゾルの水やアルコール系の分散媒はイソシアネートと反応することから使用できないのは勿論、他の溶剤系のシリカゾルを使用した場合にも、シリカ微粒子の分散安定性は得られない。   Usually, even if silica sol (stable dispersion) is added to and dispersed in a polyurethane resin solution, the dispersion stability of the fine particle silica is low, and both are easily separated with time. This is due to the compatibility (affinity) with the polyurethane-based resin, the stability of both of them against changes in pH, and the properties of the polyurethane-based resin and the silica surface being different. A method of adding silica sol to the reaction system at the time of the synthesis reaction of the polyurethane resin is also conceivable. However, since the silica sol water or alcohol-based dispersion medium reacts with isocyanate, it cannot be used. Even when silica sol is used, the dispersion stability of the silica fine particles cannot be obtained.

しかし、本発明で使用する後述の高分子量親水性ポリオール及びポリアミンは、その親水性によりシリカゾルとの相溶性(親和性)が極めて高く、任意の割合でシリカゾルと安定に混合することができる。そしてこの混合物から分散媒を任意の方法で除去することにより極めて安定にシリカ微粒子が分散した高分子量親水性ポリオール及び/又はポリアミンが得られ、しかも、高分子量親水性ポリオール及び/又はポリアミン中の微粒子シリカの含有量が増大しても、上記ポリオール及び/又はポリアミンの粘度上昇は少なく、且つ極めて透明な混合物が得られる。   However, the high molecular weight hydrophilic polyol and polyamine described later used in the present invention have extremely high compatibility (affinity) with the silica sol due to their hydrophilicity, and can be stably mixed with the silica sol at an arbitrary ratio. Then, the dispersion medium is removed from the mixture by an arbitrary method to obtain a high molecular weight hydrophilic polyol and / or polyamine in which silica fine particles are dispersed very stably, and the fine particles in the high molecular weight hydrophilic polyol and / or polyamine are obtained. Even if the silica content is increased, the viscosity of the polyol and / or polyamine is small and a very transparent mixture is obtained.

そして、ポリウレタン系樹脂の合成の際に、この混合物を原料成分中の高分子量親水性ポリオール及び/又はポリアミンの少なくとも一部として使用することにより、合成(重合)反応中及び合成反応後にも微粒子シリカは分離、沈降することなく安定に反応系に存在し、微粒子シリカがポリウレタン系樹脂溶液に安定に分散した親水性ポリウレタン系樹脂組成物を得ることができる。   In the synthesis of the polyurethane-based resin, this mixture is used as at least a part of the high molecular weight hydrophilic polyol and / or polyamine in the raw material component, so that the fine particle silica can be used even during and after the synthesis (polymerization) reaction. Can be stably present in the reaction system without separation and sedimentation, and a hydrophilic polyurethane resin composition in which fine-particle silica is stably dispersed in the polyurethane resin solution can be obtained.

高分子量親水性ポリオール及び/又はポリアミンとシリカゾルとの混合物は、通常、減圧等で高分子量親水性ポリオール及び/又はポリアミンとシリカゾルとの混合物中のシリカゾルの分散溶剤である水又は水と有機溶剤を容易に留去することで得ることができる。この場合、留去を減圧下、低温で行うことが好ましく、特に70℃以下で留去することが好ましい。これ以上の高温になると微粒子シリカの凝集が起こることがあり、微粒子シリカの分散安定性が低下するとともに、透明性の低い、微粒子シリカが分散した高分子量親水性ポリオール及び/又はポリアミンが生成することがある。高分子量親水性ポリオール及び/又はポリアミンとシリカゾルとの混合割合は、生成するシリカ分散親水性ポリウレタン系樹脂組成物(固形分)中の微粒子シリカが5〜95質量%となる量が好ましく、更に好ましくは10〜90質量%となる量である。   A mixture of high molecular weight hydrophilic polyol and / or polyamine and silica sol is usually prepared by removing water or water and an organic solvent, which is a dispersion solvent of silica sol in a mixture of high molecular weight hydrophilic polyol and / or polyamine and silica sol under reduced pressure or the like. It can be obtained by easily distilling off. In this case, the distillation is preferably carried out under reduced pressure at a low temperature, particularly preferably at 70 ° C. or lower. When the temperature is higher than this, the fine particle silica may be agglomerated, the dispersion stability of the fine particle silica is lowered, and the low molecular weight silica-dispersed high molecular weight hydrophilic polyol and / or polyamine is produced. There is. The mixing ratio of the high molecular weight hydrophilic polyol and / or polyamine and the silica sol is preferably such that the amount of the fine particle silica in the resulting silica-dispersed hydrophilic polyurethane-based resin composition (solid content) is 5 to 95% by mass. Is an amount of 10 to 90% by mass.

本発明のシリカ分散親水性ポリウレタン系樹脂組成物は、上述の高分子量親水性ポリオール及び/又はポリアミンの一部或いは全部として、これらとシリカゾルの混合物からシリカゾルの分散溶剤を除去すること等により得られる微粒子シリカが分散した高分子量親水性ポリオール及び/又はポリアミンを用い、これをポリシロキサン化合物、ポリイソシアネート及び必要により鎖延長剤と、従来公知のポリウレタン系樹脂の製造方法に準じて反応させることによって得ることができる。反応は、無溶剤でもよいし、水溶液や有機溶剤中での反応でもよい。無溶剤の場合には、得られたシリカ分散親水性ポリウレタン系樹脂組成物は、親水性ポリウレタン系樹脂の可溶性溶剤に溶解して使用することもできる。この場合にも、親水性ポリウレタン系樹脂溶液中の微粒子シリカの分散安定性は保持される。重合溶剤及び親水性ポリウレタン系樹脂可溶性溶剤は特に限定されず、ジメチルホルムアミドやメチルエチルケトン等が好ましいものとして挙げられる。本発明のシリカ分散親水性ポリウレタン系樹脂組成物は、用途に応じて溶液状態で、或いは固体状態で使用される。   The silica-dispersed hydrophilic polyurethane resin composition of the present invention is obtained by removing the silica sol dispersion solvent from a mixture of these and silica sol as a part or all of the high molecular weight hydrophilic polyol and / or polyamine. It is obtained by using a high molecular weight hydrophilic polyol and / or polyamine in which fine particle silica is dispersed and reacting it with a polysiloxane compound, polyisocyanate and, if necessary, a chain extender according to a conventionally known method for producing a polyurethane resin. be able to. The reaction may be solventless or a reaction in an aqueous solution or an organic solvent. In the case of no solvent, the obtained silica-dispersed hydrophilic polyurethane resin composition can be used by dissolving in a soluble solvent of the hydrophilic polyurethane resin. Also in this case, the dispersion stability of the fine particle silica in the hydrophilic polyurethane resin solution is maintained. The polymerization solvent and the hydrophilic polyurethane resin-soluble solvent are not particularly limited, and preferred examples include dimethylformamide and methyl ethyl ketone. The silica-dispersed hydrophilic polyurethane resin composition of the present invention is used in a solution state or in a solid state depending on the application.

本発明のシリカ分散親水性ポリウレタン系樹脂組成物における親水性ポリウレタン系樹脂は、分子中に高分子量の親水性ポリオール及び/又はポリアミンを構成単位とする親水性セグメントとポリシロキサン化合物を構成単位とするポリシロキサンセグメントとを有している。これらのセグメントは、鎖延長剤を使用しない場合は、それぞれランダムにウレタン結合、ウレア結合又はウレタン−ウレア結合で結合されている。鎖延長剤を使用する場合には、これらの結合とともに、これらの結合の間に鎖延長剤の残基である短鎖が存在する結合が存在する。   The hydrophilic polyurethane resin in the silica-dispersed hydrophilic polyurethane resin composition of the present invention has a hydrophilic segment having a high molecular weight hydrophilic polyol and / or polyamine in the molecule and a polysiloxane compound as the structural unit. And polysiloxane segments. When no chain extender is used, these segments are bonded at random by urethane bonds, urea bonds, or urethane-urea bonds. When a chain extender is used, there is a bond in which a short chain that is a residue of the chain extender exists between these bonds together with these bonds.

本発明における親水性ポリウレタン系樹脂は、その分子中にポリシロキサンセグメントが導入されることにより、各種素材に対する優れた接着性、且つ優れた吸水性、防曇性、透明性、可とう性、水性インクの筆記性並びに優れた耐水性、耐ブロッキング性、滑性が付与される。   The hydrophilic polyurethane-based resin in the present invention has excellent adhesion to various materials and excellent water absorption, antifogging properties, transparency, flexibility, aqueous properties by introducing a polysiloxane segment in the molecule. Ink writing properties and excellent water resistance, blocking resistance, and lubricity are imparted.

本来、疎水性(撥水性)であるポリシロキサンセグメントを樹脂構造中に導入することは、吸水性及び親水性に対して良好な結果を期待できないはずである。
ところが、ポリシロキサンセグメント含有量の少ない樹脂から形成される膜表面は、乾燥状態では完全にポリシロキサン成分で覆われるが、膜を水中に浸漬した場合にはポリシロキサン成分が樹脂中に埋没してしまう現象、つまり環境応答性があることが知られている。(高分子論文集、第48巻[第4号]、227頁(1991)等)。
Introducing polysiloxane segments that are inherently hydrophobic (water repellent) into the resin structure should not be expected to give good results for water absorption and hydrophilicity.
However, the film surface formed from a resin having a low polysiloxane segment content is completely covered with a polysiloxane component in a dry state, but when the film is immersed in water, the polysiloxane component is buried in the resin. It is known that there is a phenomenon that causes environmental responsiveness. (Polymer Journal, Vol. 48 [No. 4], p. 227 (1991), etc.).

本発明のポリシロキサンセグメントを有する親水性ポリウレタン系樹脂は、この現象を利用したものであり、樹脂中のポリシロキサンセグメント含有量を適度にコントールすることにより、高湿度又は水性インク等による印字の際には、環境応答によりその表面は親水性を示し、乾燥時又は乾燥後の表面はポリシロキサン成分で覆われて、優れた耐水性、耐ブロッキング性、滑性等が発現される。これらについて本発明者らはすでに特願平10−235545号、特願平10−240811号、特願平10−170296号等やその他で明らかにしている。   The hydrophilic polyurethane resin having a polysiloxane segment of the present invention utilizes this phenomenon. By appropriately controlling the content of the polysiloxane segment in the resin, printing with high humidity or water-based ink or the like is possible. The surface shows hydrophilicity due to environmental response, and the surface during or after drying is covered with a polysiloxane component, and exhibits excellent water resistance, blocking resistance, lubricity and the like. The present inventors have already clarified these in Japanese Patent Application No. 10-235545, Japanese Patent Application No. 10-240811, Japanese Patent Application No. 10-170296, and others.

本発明において親水性ポリウレタン系樹脂を構成する分子鎖中にポリシロキサンセグメントを導入するために使用するポリシロキサン化合物は、分子中に1個又は2個以上の活性水素を有する反応性基(活性水素含有基という)、例えばアミノ基、エポキシ基、水酸基、メルカプト基、カルボキシル基等を有するポリシロキサン化合物である。このような反応性基を有するポリシロキサン化合物の好ましい例としては、例えば、下記の如き化合物が挙げられる。   In the present invention, the polysiloxane compound used for introducing the polysiloxane segment into the molecular chain constituting the hydrophilic polyurethane resin is a reactive group (active hydrogen) having one or more active hydrogens in the molecule. A polysiloxane compound having an amino group, an epoxy group, a hydroxyl group, a mercapto group, a carboxyl group, and the like. Preferable examples of the polysiloxane compound having such a reactive group include the following compounds.

(1)アミノ変性ポリシロキサン化合物

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(1) Amino-modified polysiloxane compound
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(2)エポキシ変性ポリシロキサン化合物

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(2) Epoxy-modified polysiloxane compound
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(3)アルコール変性ポリシロキサン化合物

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(3) Alcohol-modified polysiloxane compound
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(4)メルカプト変性ポリシロキサン化合物

Figure 0004138638
Figure 0004138638
(4) Mercapto-modified polysiloxane compound
Figure 0004138638
Figure 0004138638

(5)カルボキシル変性ポリシロキサン化合物

Figure 0004138638
Figure 0004138638
Figure 0004138638
(5) Carboxyl-modified polysiloxane compound
Figure 0004138638
Figure 0004138638
Figure 0004138638

以上列記した反応性有機官能基を有するポリシロキサン化合物は、本発明において使用する好ましい化合物の例示であって、本発明はこれらの例示の化合物に限定されるものではない。
従って、上述の例示の化合物のみならず、その他現在市販されており、市場から容易に入手し得る化合物は、いずれも本発明において使用することができる。
The polysiloxane compounds having reactive organic functional groups listed above are examples of preferred compounds used in the present invention, and the present invention is not limited to these exemplified compounds.
Accordingly, not only the above-exemplified compounds but also any other compounds that are currently commercially available and can be easily obtained from the market can be used in the present invention.

本発明で使用する有機ポリイソシアネートとしては、従来公知のいずれのものも使用でき、特に制限されない。好ましいものとして、例えば、4,4′−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、水素添加MDI、イソホロンジイソシアネート、1,3−キシリレンジイソシアネート、1,4−キシリレンジイソシアネート、2,4−トリレンジイソシアネート、2,6−トリレンジイソシアネート、1,5−ナフタリンジイソシアネート、m−フェニレンジイソシアネート、p−フェニレンジイソシアネート等があり、或いはこれらの有機ポリイソシアネートと低分子量のポリオールやポリアミンを末端イソシアネートとなるように反応させて得られるポリウレタンプレポリマー等も使用することができる。   As the organic polyisocyanate used in the present invention, any conventionally known polyisocyanate can be used and is not particularly limited. Preferable examples include 4,4′-diphenylmethane diisocyanate (MDI), hydrogenated MDI, isophorone diisocyanate, 1,3-xylylene diisocyanate, 1,4-xylylene diisocyanate, 2,4-tolylene diisocyanate, 2, 6-tolylene diisocyanate, 1,5-naphthalene diisocyanate, m-phenylene diisocyanate, p-phenylene diisocyanate, etc., or obtained by reacting these organic polyisocyanates with low molecular weight polyols or polyamines to be terminal isocyanates Also usable are polyurethane prepolymers and the like.

本発明で使用する高分子量親水性ポリオール又はポリアミンとしては、水酸基又はアミノ基を有する重量平均分子量が400〜8,000の範囲のものであり、末端が水酸基で親水性を有するポリオールとしては、具体的には
ポリエチレングリコール
ポリエチレングリコール/ポリテトラメチレングリコール共重合ポリオール
ポリエチレングリコール/ポリプロピレングリコール共重合ポリオール
ポリエチレングリコールアジペート
ポリエチレングリコールサクシネート
ポリエチレングリコール/ポリε−ラクトン共重合ポリオール
ポリエチレングリコール/ポリバレロラクトン共重合ポリオールが
末端がアミノ基で親水性を有するポリアミンとしては、具体的には
ポリエチレンオキサイドジアミン
ポリエチレンオキサイドプロピレンオキサイドジアミン
ポリエチレンオキサイドトリアミン
ポリエチレンオキサイドプロピレンオキサイドトリアミンが挙げられる。
但し、他の性能を付与するため、親水性鎖を有しない他のポリオール、ポリアミン、ポリカルボン酸等を共重合することも可能である。
The high molecular weight hydrophilic polyol or polyamine used in the present invention, the weight-average molecular weight having a hydroxyl group or an amino group is in a range of 400~8,000, as polyol terminated with a hydrophilic in hydroxyl, specifically In terms of
Polyethylene glycol Polyethylene glycol / polytetramethylene glycol copolymer polyols polyethylene glycol / polypropylene glycol copolymer polyols polyethylene glycol adipate polyethylene glycol succinate polyethylene glycol / poly ε- lactone copolymer polyol polyethylene glycol / poly-valerolactone copolymer a polyol Le is,
As a polyamine having a terminal amino group and hydrophilicity, specifically ,
Polyethylene oxide diamine, polyethylene oxide propylene oxide diamine, polyethylene oxide triamine polyethylene oxide-propylene oxide birds Amin and the like.
However, in order to impart other performance, it is possible to copolymerize other polyols, polyamines, polycarboxylic acids and the like that do not have a hydrophilic chain.

本発明のシリカ分散親水性ポリウレタン系樹脂組成物は、上述の高分子量親水性ポリオール及び/又はポリアミンの一部或いは全部として、これらとシリカゾルの混合物からシリカゾルの分散溶媒を除去して得られる微粒子シリカ分散高分子量親水性ポリオール及び/又はポリアミンを用い、ポリシロキサン化合物、ポリイソシアネート及び必要により鎖延長剤を用い、従来公知のポリウレタン系樹脂の製造方法に準じて反応させることによって得ることができる。反応は、無溶剤でもよいし、水溶液や有機溶剤中での反応でもよい。
本発明のシリカ分散親水性ポリウレタン系樹脂において、親水性セグメント及びポリシロキサンセグメントを分子鎖中に有する親水性ポリウレタン系樹脂は、重量平均分子量(GPCで測定した標準ポリスチレン換算)が、3,000〜800,000の範囲が好ましく、更に好ましくは5,000〜500,000の範囲である。
The silica-dispersed hydrophilic polyurethane resin composition of the present invention is a fine particle silica obtained by removing the dispersion solvent of silica sol from a mixture of these and silica sol as a part or all of the high molecular weight hydrophilic polyol and / or polyamine. It can be obtained by using a dispersed high molecular weight hydrophilic polyol and / or polyamine, using a polysiloxane compound, polyisocyanate, and, if necessary, a chain extender, and reacting them according to a conventionally known method for producing polyurethane resins. The reaction may be solventless or a reaction in an aqueous solution or an organic solvent.
In the silica-dispersed hydrophilic polyurethane resin of the present invention, the hydrophilic polyurethane resin having a hydrophilic segment and a polysiloxane segment in the molecular chain has a weight average molecular weight (in terms of standard polystyrene measured by GPC) of 3,000 to 3,000. The range of 800,000 is preferable, and the range of 5,000 to 500,000 is more preferable.

本発明のシリカ分散親水性ポリウレタン系樹脂組成物において、微粒子シリカの好ましい含有量は、親水性ポリウレタン系樹脂に対して5〜95質量%であり、更に好ましくは10〜90質量%である。
微粒子シリカの含有量が5質量%未満では、本発明の目的である耐ブロッキング性、滑性といった表面特性の発現が不十分となり、一方95質量%を超えると皮膜の強度、基材に対する接着性等に劣るようになるので好ましくない。
さらに驚くべきことに、微粒子シリカの含有量が75〜95質量%では、本明のシリカ分散親水性ポリウレタン系樹脂組成物は、その溶液を基材にコーティングして皮膜形成後には、数mμm(nm)サイズの微多孔質を形成し、透明性にも優れた皮膜が得られる。
In the silica-dispersed hydrophilic polyurethane resin composition of the present invention, the content of the fine particle silica is preferably 5 to 95% by mass, more preferably 10 to 90% by mass with respect to the hydrophilic polyurethane resin.
If the content of the fine-particle silica is less than 5% by mass, the surface properties such as blocking resistance and lubricity, which are the objects of the present invention, will be insufficient. On the other hand, if it exceeds 95% by mass, the strength of the film and the adhesion to the substrate It is not preferable because it becomes inferior.
Even more surprisingly, when the content of fine-particle silica is 75 to 95% by mass, the silica dispersed hydrophilic polyurethane resin composition of the present invention is coated with the solution on a base material, and after film formation, several m μm ( nm) size microporous material is formed, and a film having excellent transparency can be obtained.

本発明の親水性ポリウレタン系樹脂中のポリシロキサンセグメントは、主鎖或いは側鎖中、又は両方に含有してよい。親水性ポリウレタン系樹脂中のポリシロキサンセグメントの含有量は、0.1〜10質量%が好ましく、更に好ましくは2〜10質量%である。
ポリシロキサンセグメントの含有量が0.1質量%未満では本発明の目的である耐水性、耐ブロッキング性、滑性といった表面特性の発現が不十分となり、一方、10質量%を超えるとポリシロキサンセグメントによる撥水性が強くなるとともに、本発明が利用する環境応答性に乏しくなり、吸水性、防曇性や透明性に劣るようになるので好ましくない。
The polysiloxane segment in the hydrophilic polyurethane resin of the present invention may be contained in the main chain, the side chain, or both. The content of the polysiloxane segment in the hydrophilic polyurethane resin is preferably 0.1 to 10% by mass, more preferably 2 to 10% by mass.
If the content of the polysiloxane segment is less than 0.1% by mass, the surface properties such as water resistance, blocking resistance, and lubricity, which are the objects of the present invention, are insufficient. On the other hand, if the content exceeds 10% by mass, the polysiloxane segment is insufficient. This is not preferable because the water repellency due to the water becomes stronger and the environmental responsiveness utilized by the present invention becomes poor, resulting in poor water absorption, antifogging properties and transparency.

又、本発明の親水性ポリウレタン系樹脂中の親水性セグメントの好ましい含有量は、30〜80質量%であり、更に好ましくは50〜75質量%である。親水性セグメントの含有量が30質量%未満では、吸水性、防曇性に劣るようになり、一方、80質量%を超えると耐水性、耐ブロッキング性に劣るようになり好ましくない。   Moreover, the preferable content of the hydrophilic segment in the hydrophilic polyurethane resin of the present invention is 30 to 80% by mass, and more preferably 50 to 75% by mass. If the content of the hydrophilic segment is less than 30% by mass, the water absorption and antifogging properties are inferior. On the other hand, if it exceeds 80% by mass, the water resistance and blocking resistance are inferior.

以上の如き本発明で得られるシリカ分散親水性ポリウレタン系樹脂組成物は、各種素材に対する接着性に優れ、且つ吸水性、防曇性、透明性、可とう性、水性インクの筆記性並びに耐水性、耐ブロッキング性、滑性に優れ、インクジェット受像シートの受像層用コーティング剤として、各種フィルムの防曇性の塗料として、内装用樹脂製壁紙の結露防止用表面処理剤として、吸水性の衣料用コーティング剤として、合成皮革用材料、合成紙の水性インク筆記用処理剤等として非常に有用である。   The silica-dispersed hydrophilic polyurethane-based resin composition obtained in the present invention as described above is excellent in adhesion to various materials, and has water absorption, antifogging properties, transparency, flexibility, water-based ink writing properties and water resistance. Excellent in blocking resistance and slipperiness, as an image-receiving layer coating agent for inkjet image-receiving sheets, as an anti-fogging paint for various films, and as a surface treatment agent for preventing condensation on interior resin wallpaper, for water-absorbing clothing As a coating agent, it is very useful as a material for synthetic leather, a water-based ink writing treatment for synthetic paper, and the like.

次に参考例、実施例及び比較例を挙げて本発明を更に具体的に説明する。尚、文中の部又は%は質量基準である。   Next, the present invention will be described in more detail with reference examples, examples and comparative examples. In addition, the part or% in a sentence is a mass reference | standard.

参考例1
ポリエチレングリコール(分子量1,000)700部とシリカ水ゾル(シリカ平均粒径10〜20nm、固形分20%)1,500部を混合し、攪拌しながら70℃で減圧脱水を行った。
理論量の水が留去された後、温度を120℃に上げ、133.3Pa以下の減圧下で水分を除去してシリカ含有量30%の白色固体状ポリオール(A)が得られた。このポリオールは、水酸基価76mgKOH/g、水分率0.15%、80℃では透明で、粘度は450dPa・sであった。
Reference example 1
700 parts of polyethylene glycol (molecular weight 1,000) and 1,500 parts of silica water sol (silica average particle size 10 to 20 nm, solid content 20%) were mixed and dehydrated under reduced pressure at 70 ° C. with stirring.
After the theoretical amount of water was distilled off, the temperature was raised to 120 ° C. and water was removed under reduced pressure of 133.3 Pa or less to obtain a white solid polyol (A) having a silica content of 30%. This polyol had a hydroxyl value of 76 mgKOH / g, a moisture content of 0.15%, was transparent at 80 ° C., and had a viscosity of 450 dPa · s.

参考例2
ポリエチレングリコール(分子量590)100部とシリカ水ゾル(シリカ平均粒径200〜230nm、固形分30%)333部を混合し、攪拌しながら70℃で減圧脱水を行った。
理論量の水が留去された後、温度を120℃に上げ、133.3Pa以下の減圧下で水分を除去してシリカ含有量50%の白色固体状ポリオール(B)が得られた。このポリオールは、水酸基価95mgKOH/g、水分率0.12%、110℃で軟化する。
Reference example 2
100 parts of polyethylene glycol (molecular weight 590) and 333 parts of silica water sol (silica average particle size 200-230 nm, solid content 30%) were mixed and dehydrated under reduced pressure at 70 ° C. with stirring.
After the theoretical amount of water was distilled off, the temperature was raised to 120 ° C. and water was removed under reduced pressure of 133.3 Pa or less to obtain a white solid polyol (B) having a silica content of 50%. This polyol is softened at a hydroxyl value of 95 mgKOH / g, a moisture content of 0.12% and 110 ° C.

参考例3
ポリエチレンオキサイドジアミン(テキサコケミカル社製ジェファーミンED;分子量600)100部とシリカメタノールゾル(シリカ平均粒径20〜30nm、固形分40%)2,250部を混合し、攪拌しながら70℃で減圧脱水を行った。
理論量の水が留去された後、温度を120℃に上げ、133.3Pa以下の減圧下でメタノールを除去してシリカ含有量90%の白色固体状ポリアミン(C)が得られた。このポリアミンは、アミン当量30g/mol、水分率0.20%、130℃で軟化する。
Reference example 3
100 parts of polyethylene oxide diamine (Jefamine ED manufactured by Texaco Chemical Co., Ltd .; molecular weight 600) and 2,250 parts of silica methanol sol (silica average particle size 20-30 nm, solid content 40%) are mixed and reduced in pressure at 70 ° C. with stirring. Dehydration was performed.
After the theoretical amount of water was distilled off, the temperature was raised to 120 ° C. and methanol was removed under a reduced pressure of 133.3 Pa or less to obtain a white solid polyamine (C) having a silica content of 90%. This polyamine is softened at an amine equivalent of 30 g / mol, a moisture content of 0.20%, and 130 ° C.

実施例1
(シリカ分散親水性ポリウレタン樹脂組成物の製造)

Figure 0004138638
上記構造のポリジメチルシロキサンポリオール(分子量3,200)5部と、参考例1のポリオール(A)150部、エチレングリコール5部を、200部のメチルエチルケトンと200部のジメチルホルムアミドとの混合溶媒中に溶解し、60℃でよく攪拌しながら、48部の水素添加MDIを100部のメチルエチルケトンに溶解したものを徐々に滴下し、滴下終了後80℃で8時間反応させた後、ジメチルホルムアミド330部を加えて本発明のシリカ分散親水性ポリウレタン樹脂組成物の溶液を得た。
この溶液は固形分20%で、30dPa・s(25℃)の粘度を有し、ポリウレタン樹脂のGPCで測定し、標準ポリスチレン換算の重量平均分子量(以下の例においても同様)は42,000であり、ポリシロキサンセグメントの含有量は2.1%、親水性セグメントの含有量は50.5%、微粒子シリカの含有量は21.6%であった。
この溶液から形成したフィルムは透明で、破断強度は35.5Mpa、破断伸度は30%、且つ軟化点は175℃であった。 Example 1
(Production of silica-dispersed hydrophilic polyurethane resin composition)
Figure 0004138638
5 parts of polydimethylsiloxane polyol (molecular weight 3,200) having the above structure, 150 parts of polyol (A) of Reference Example 1 and 5 parts of ethylene glycol are mixed in a mixed solvent of 200 parts of methyl ethyl ketone and 200 parts of dimethylformamide. Dissolve and with stirring well at 60 ° C., gradually add 48 parts of hydrogenated MDI dissolved in 100 parts of methyl ethyl ketone. After completion of the addition, react at 80 ° C. for 8 hours, and then add 330 parts of dimethylformamide. In addition, a solution of the silica-dispersed hydrophilic polyurethane resin composition of the present invention was obtained.
This solution has a solid content of 20%, a viscosity of 30 dPa · s (25 ° C.), and is measured by GPC of a polyurethane resin. The weight average molecular weight in terms of standard polystyrene (the same applies to the following examples) is 42,000. The content of the polysiloxane segment was 2.1%, the content of the hydrophilic segment was 50.5%, and the content of the fine particle silica was 21.6%.
The film formed from this solution was transparent, the breaking strength was 35.5 Mpa, the breaking elongation was 30%, and the softening point was 175 ° C.

実施例2
(シリカ分散親水性ポリウレタン−ポリウレア樹脂組成物の製造)

Figure 0004138638
上記構造のポリジメチルシロキサンジアミン(分子量3,880)5部、参考例2のポリオール(B)120部及びポリエチレンオキサイドジアミン(分子量2,000)25部を100部のメチルエチルケトン及び200部のジメチルホルムアミド混合溶剤中に溶解し、60℃でよく攪拌しながら、30部の水素添加MDIを100部のメチルエチルケトンに溶解した溶液を徐々に滴下し、滴下終了後80℃で8時間反応させた後、ジメチルホルムアミド320部を加えて本発明のシリカ分散親水性ポリウレタン−ポリウレア樹脂組成物の溶液を得た。
この樹脂溶液は、固形分20%で、80dPa・s(25℃)の粘度を有していた。
ポリウレタン−ポリウレア樹脂の重量平均分子量は51,000であり、ポリシロキサンセグメントの含有量は2.5%、親水性セグメントの含有量は47.2%、シリカの含有量は33.3%であった。
この溶液から形成したフィルムは、透明で、破断強度は28.5Mpa、破断伸度は20%、且つ軟化点は183℃であった。 Example 2
(Production of silica-dispersed hydrophilic polyurethane-polyurea resin composition)
Figure 0004138638
5 parts of polydimethylsiloxane diamine (molecular weight 3,880) having the above structure, 120 parts of polyol (B) of Reference Example 2 and 25 parts of polyethylene oxide diamine (molecular weight 2,000) were mixed with 100 parts of methyl ethyl ketone and 200 parts of dimethylformamide. While dissolving in a solvent and stirring well at 60 ° C., a solution of 30 parts of hydrogenated MDI dissolved in 100 parts of methyl ethyl ketone was gradually added dropwise. After completion of the addition, the mixture was reacted at 80 ° C. for 8 hours, and then dimethylformamide. 320 parts was added to obtain a silica-dispersed hydrophilic polyurethane-polyurea resin composition solution of the present invention.
This resin solution had a solid content of 20% and a viscosity of 80 dPa · s (25 ° C.).
The weight average molecular weight of the polyurethane-polyurea resin was 51,000, the polysiloxane segment content was 2.5%, the hydrophilic segment content was 47.2%, and the silica content was 33.3%. It was.
The film formed from this solution was transparent, its breaking strength was 28.5 Mpa, its breaking elongation was 20%, and its softening point was 183 ° C.

実施例3
(シリカ分散ポリウレア樹脂組成物の製造)
実施例2のポリジメチルシロキサンジアミン(分子量3,880)5部、参考例3のポリアミン(C)145部をジメチルホルムアミド250部中に溶解し、内温を0〜−5℃に保ってよく攪拌しながら、6部の水素添加MDIを100部のジメチルホルムアミドに溶解した溶液を徐々に滴下して反応させた。
滴下終了後、次第に内温を上昇させ、50℃に達した所でさらに5時間反応後、ジメチルホルムアミド275部を加えて本発明のシリカ分散ポリウレア樹脂組成物の溶液を得た。
この樹脂溶液は固形分20%で、170dPa・s(25℃)の粘度を有しており、ポリウレア樹脂の重量平均分子量は41,000であり、ポリシロキサンセグメントの含有量は2.8%、親水性セグメントの含有量は9.3%、シリカの含有量は83.6%であった。
樹脂溶液から形成したフィルムはやや半透明で多孔質である。又、破断強度は8.2Mpa、破断伸度は5%、且つ軟化点は220℃であった。
Example 3
(Production of silica-dispersed polyurea resin composition)
5 parts of polydimethylsiloxane diamine (molecular weight 3,880) of Example 2 and 145 parts of polyamine (C) of Reference Example 3 are dissolved in 250 parts of dimethylformamide, and the internal temperature may be kept at 0 to -5 ° C and stirred. Then, a solution prepared by dissolving 6 parts of hydrogenated MDI in 100 parts of dimethylformamide was gradually added dropwise to react.
After the completion of the dropwise addition, the internal temperature was gradually raised, and after a further 5 hours when the temperature reached 50 ° C., 275 parts of dimethylformamide was added to obtain a solution of the silica-dispersed polyurea resin composition of the present invention.
This resin solution has a solid content of 20%, a viscosity of 170 dPa · s (25 ° C.), the polyurea resin has a weight average molecular weight of 41,000, and a polysiloxane segment content of 2.8%, The hydrophilic segment content was 9.3% and the silica content was 83.6%.
The film formed from the resin solution is slightly translucent and porous. The breaking strength was 8.2 Mpa, the breaking elongation was 5%, and the softening point was 220 ° C.

比較例1
ポリジメチルシロキサンポリオールを使用せず、又参考例1のポリオール(A)のシリカを除いたポリオールを使用する他は実施例1と同じ材料と処方によりポリウレタン樹脂の溶液を得た。
この樹脂溶液は、固形分20%で、50dPa・s(25℃)の粘度を有し、ポリウレタン樹脂の重量平均分子量は68,000であった。
この溶液から形成したフィルムの破断強度は35.0Mpa、破断伸度450%、軟化点は103℃であった。
Comparative Example 1
A polyurethane resin solution was obtained by the same material and formulation as in Example 1 except that the polydimethylsiloxane polyol was not used and the polyol of the polyol (A) in Reference Example 1 except for the silica was used.
This resin solution had a solid content of 20%, a viscosity of 50 dPa · s (25 ° C.), and the weight-average molecular weight of the polyurethane resin was 68,000.
The film formed from this solution had a breaking strength of 35.0 MPa, a breaking elongation of 450%, and a softening point of 103 ° C.

比較例2
ポリジメチルシロキサンジアミンを使用せず、又参考例2のポリオール(B)のシリカを除いたポリオールを使用する他は実施例2と同じ材料と処方によりポリウレタン−ポリウレア樹脂の溶液を得た。
この樹脂溶液は、固形分20%で、40dPa・s(25℃)の粘度を有し、ポリウレタン−ポリウレア樹脂の重量平均分子量は55,000であった。
この樹脂溶液から形成したフィルムの破断強度は25.3Mpa、破断伸度400%、軟化点は95℃であった。
Comparative Example 2
A polyurethane-polyurea resin solution was obtained by the same material and formulation as in Example 2 except that polydimethylsiloxane diamine was not used and the polyol of the polyol (B) in Reference Example 2 was removed.
This resin solution had a solid content of 20%, a viscosity of 40 dPa · s (25 ° C.), and the weight-average molecular weight of the polyurethane-polyurea resin was 55,000.
The film formed from this resin solution had a breaking strength of 25.3 Mpa, a breaking elongation of 400%, and a softening point of 95 ° C.

比較例3
ポリジメチルシロキサンジアミンを使用せず、又参考例3のポリアミン(C)のシリカを除いたポリアミンを使用する他は実施例3と同じ材料と処方によりポリウレア樹脂の溶液を得た。
この樹脂溶液は、固形分20%で、25dPa・s(25℃)の粘度を有し、ポリウレア樹脂の重量平均分子量は32,000であった。
この樹脂溶液から形成したフィルムの破断強度は22.7Mpa、破断伸度350%、軟化点は115℃であった。
Comparative Example 3
A polyurea resin solution was obtained using the same material and formulation as in Example 3 except that polydimethylsiloxane diamine was not used and that the polyamine (C) of Reference Example 3 was used except for the polyamine.
This resin solution had a solid content of 20%, a viscosity of 25 dPa · s (25 ° C.), and the polyurea resin had a weight average molecular weight of 32,000.
The film formed from this resin solution had a breaking strength of 22.7 Mpa, a breaking elongation of 350%, and a softening point of 115 ° C.

比較例4〜6
参考例1〜3のそれぞれのシリカ水ゾル又はシリカメタノールゾルを、比較例1〜3のそれぞれの樹脂溶液中に攪拌しながら添加したが、粒子が析出し、溶液は不透明となった。
Comparative Examples 4-6
Each silica water sol or silica methanol sol of Reference Examples 1 to 3 was added to each of the resin solutions of Comparative Examples 1 to 3 with stirring, but the particles precipitated and the solution became opaque.

比較例7
鹸化度98.5%のポリビニルアルコール(重合度550)の5%水溶液を調整した。
Comparative Example 7
A 5% aqueous solution of polyvinyl alcohol having a saponification degree of 98.5% (polymerization degree 550) was prepared.

上記で得られたシリカ分散ポリウレタン系樹脂組成物等下記の方法で評価した。評価結果を表1に示す。
〔1〕インクジェット用受像層への応用
実施例1〜3、比較例1〜7で得られた樹脂の溶液のそれぞれを100μm厚のPETフィルムに乾燥後の厚みが25μmとなるように塗工して透明シートを作製し、カラーインクジェットプリンター(セイコーエプソン社製PM−800C)で印字記録を行い、以下の項目の評価を行った。
It was evaluated obtained silica dispersion polyurethane resin composition such as the above in the following manner. The evaluation results are shown in Table 1.
[1] Application to Inkjet Image Receiving Layer Each of the resin solutions obtained in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 7 was applied to a 100 μm thick PET film so that the thickness after drying was 25 μm. A transparent sheet was prepared and recorded by a color ink jet printer (PM-800C manufactured by Seiko Epson Corporation), and the following items were evaluated.

(1)ブロッキング性
樹脂コーティング面に未処理PETフィルムを重ね、荷重0.29Mpa、温度40℃で一日放置後のブロッキング性の評価を行った。
結果の表示は以下の通りである。
○:ブロッキング性なし
△:ややブロッキング性あり
×:ブロッキング性あり
(1) Blocking property An untreated PET film was layered on the resin coating surface, and blocking property was evaluated after standing for one day at a load of 0.29 Mpa and a temperature of 40 ° C.
The results are displayed as follows.
○: No blocking property Δ: Some blocking property ×: Blocking property

(2)透明性
樹脂コーティング面の曇りを目視にて判定した。
○:完全に透明
△:僅かに曇りがある
×:完全に不透明
(2) Transparency The haze on the resin coating surface was judged visually.
○: Completely transparent △: Slightly cloudy ×: Completely opaque

(3)発色鮮明性
インクジェットプリンターでカラー印字後、得られたカラー画像の発色鮮明性を目視により観察した。
○:滲みがなく鮮明
△:滲みはないがやや不鮮明
×:滲みがある
(3) Colored sharpness After color printing with an inkjet printer, the color sharpness of the obtained color image was visually observed.
○: no blur and clear △: no blur but slightly blurred ×: blur

(4)インキの乾燥性
インクジェットプリンターでカラー印字後、50g/m2の荷重で5秒間濾紙を押し付けインキが濾紙に転写しなくなるまでの時間を測定した。
(4) Dryability of ink After color printing with an ink jet printer, the filter paper was pressed for 5 seconds with a load of 50 g / m 2 , and the time until the ink was not transferred to the filter paper was measured.

(5)印字画像の耐水性
インクジェットプリンターでカラー印字後、記録シートを水中に漬け(20℃、1時間)、その後室温で乾燥した際の、記録画像の滲み、発色の変化を目視により観察した。
○:変化なし
△:インキ及び皮膜に変化が認められる
×:インキがかなりとれるか、皮膜ごと取れる
以上の評価結果を表1に示す。
(5) Water resistance of printed image After color printing with an ink jet printer, the recording sheet was immersed in water (20 ° C, 1 hour) and then dried at room temperature. .
○: No change Δ: Change is observed in ink and film ×: Ink can be considerably removed or the entire film can be taken Table 1 shows the above evaluation results.

Figure 0004138638
Figure 0004138638

比較例8
比較例1で得られた樹脂に、非イオン系界面活性剤(ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル:日本油脂製)を固形分質量比が95:5となるように混合した。
Comparative Example 8
The resin obtained in Comparative Example 1 was mixed with a nonionic surfactant (polyoxyethylene nonylphenyl ether: manufactured by NOF Corporation) so that the solid content mass ratio was 95: 5.

比較例9
ポリビニルブチラール(重合度700:積水化学製)100部、トリオクチルフォスフェート50部及びポリオキシエチレンラウリルエーテル酸エステル(リン酸エステル系界面活性剤:第一工業製薬製)3部をエタノール400部に混合溶解した。
Comparative Example 9
Polyvinyl butyral (degree of polymerization 700: manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd.), trioctyl phosphate 50 parts and polyoxyethylene lauryl ether acid ester (phosphate ester surfactant: manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.) in 400 parts of ethanol Mixed and dissolved.

〔2〕防曇・帯電防止塗料への応用
実施例1〜3、比較例1、8、9で得られた樹脂溶液をそれぞれ透明なアクリル樹脂板に乾燥後の厚みが25μmとなるよう刷毛塗りして試料とし、表面硬さ、防曇性、帯電防止性の評価を行った。
[2] Application to anti-fogging / anti-static coating material Brush the resin solutions obtained in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1, 8, and 9 to a transparent acrylic resin plate to a thickness of 25 μm after drying. Samples were evaluated for surface hardness, antifogging properties, and antistatic properties.

(1)表面硬さ
鉛筆硬度試験(JIS K5400の8.4)表面傷で評価した。
(1) Surface hardness Pencil hardness test (8.4 of JIS K5400) was evaluated by surface scratches.

(2)防曇性
80℃の温浴上、5cmのところに試料板をセットして水蒸気に10分間曝した時の塗膜の曇りを評価した。
○:曇りなし
△:部分的に曇り
×:曇り
(2) Anti-fogging property The fogging of the coating film was evaluated when a sample plate was set at 5 cm on an 80 ° C. warm bath and exposed to water vapor for 10 minutes.
○: No cloudiness △: Partially cloudy ×: Cloudy

(3)耐水性
80℃の温浴上、5cmのところに試料板をセットして水蒸気に10分間曝した時の塗膜状態を評価した。
○:変化なし
△:やや塗膜に変化あり
×:塗膜の剥離や溶解
(3) Water resistance The state of the coating film was evaluated when a sample plate was set at 5 cm on an 80 ° C. warm bath and exposed to water vapor for 10 minutes.
○: No change △: Some change in coating film ×: Peeling or dissolution of coating film

(4)帯電防止性
ダストチェンバーテストにより帯電カーボンの付着性を評価した。
○:カーボンの付着なし
△:一部カーボンの付着あり
×:カーボン付着
以上の評価結果を表2に示す。
(4) Antistatic property Adhesiveness of charged carbon was evaluated by a dust chamber test.
○: No carbon adhesion Δ: Partial carbon adhesion ×: Carbon adhesion Table 2 shows the above evaluation results.

Figure 0004138638
Figure 0004138638

Claims (4)

有機ポリイソシアネートと、下記のいずれかの、重量平均分子量が400〜8,000の高分子量親水性ポリオール及び/又はポリアミンと、分子内に少なくとも1個の活性水素含有基を有するポリシロキサン化合物とを反応させて得られる親水性セグメントとポリシロキサンセグメントとを有する親水性ポリウレタン系樹脂と平均粒径が1μm以下の微粒子シリカとからなるシリカ分散親水性ポリウレタン系樹脂組成物を製造する方法において、上記親水性ポリウレタン系樹脂を、上記原料成分中の高分子量親水性ポリオール及び/又はポリアミンの少なくとも一部として、シリカゾルと上記ポリオール及び/又はポリアミンとの混合物であって、上記ポリオール及び/又はポリアミンとシリカゾルとの混合物からシリカゾルの分散溶剤を除去したものを使用して製造することを特徴とするシリカ分散親水性ポリウレタン系樹脂組成物の製造方法。
ポリエチレングリコール、
ポリエチレングリコール/ポリテトラメチレングリコール共重合ポリオール、
ポリエチレングリコール/ポリプロピレングリコール共重合ポリオール、
ポリエチレングリコールアジペート、
ポリエチレングリコールサクシネート、
ポリエチレングリコール/ポリε−ラクトン共重合ポリオール、
ポリエチレングリコール/ポリバレロラクトン共重合ポリオール、
ポリエチレンオキサイドジアミン、
ポリエチレンオキサイドプロピレンオキサイドジアミン、
ポリエチレンオキサイドトリアミン、
ポリエチレンオキサイドプロピレンオキサイドトリアミン
An organic polyisocyanate, any of the following, a high molecular weight hydrophilic polyol and / or polyamine having a weight average molecular weight of 400 to 8,000, and a polysiloxane compound having at least one active hydrogen-containing group in the molecule In the method for producing a silica-dispersed hydrophilic polyurethane-based resin composition comprising a hydrophilic polyurethane-based resin having a hydrophilic segment and a polysiloxane segment obtained by reaction and a fine particle silica having an average particle diameter of 1 μm or less, And a mixture of a silica sol and the polyol and / or polyamine as at least a part of the high molecular weight hydrophilic polyol and / or polyamine in the raw material component, the polyol and / or the polyamine and the silica sol A dispersion of silica sol from a mixture of Method for producing a silica dispersion hydrophilic polyurethane resin composition characterized in that to produce using what were removed.
Polyethylene glycol,
Polyethylene glycol / polytetramethylene glycol copolymer polyol,
Polyethylene glycol / polypropylene glycol copolymer polyol,
Polyethylene glycol adipate,
Polyethylene glycol succinate,
Polyethylene glycol / polyε-lactone copolymer polyol,
Polyethylene glycol / polyvalerolactone copolymer polyol,
Polyethylene oxide diamine,
Polyethylene oxide, propylene oxide diamine,
Polyethylene oxide triamine,
Polyethylene oxide propylene oxide triamine
シリカゾル中のシリカの平均粒径が1〜300nmである請求項1に記載のシリカ分散親水性ポリウレタン系樹脂組成物の製造方法。 The method for producing a silica-dispersed hydrophilic polyurethane resin composition according to claim 1, wherein an average particle diameter of silica in the silica sol is 1 to 300 nm. 上記の分散溶剤を除去した混合物中のシリカの含有量が、上記生成組成物中のシリカ含有量が5〜95質量%となる量である請求項に記載のシリカ分散親水性ポリウレタン系樹脂組成物の製造方法。 The silica-dispersed hydrophilic polyurethane resin composition according to claim 1 , wherein the silica content in the mixture from which the dispersion solvent has been removed is an amount such that the silica content in the product composition is 5 to 95% by mass. Manufacturing method. 親水性ポリウレタン系樹脂中の親水性セグメントの含有量が30〜80質量%、ポリシロキサンセグメントの含有量が0.1〜10質量%である請求項1に記載のシリカ分散親水性ポリウレタン系樹脂組成物の製造方法。   2. The silica-dispersed hydrophilic polyurethane resin composition according to claim 1, wherein the content of the hydrophilic segment in the hydrophilic polyurethane resin is 30 to 80 mass% and the content of the polysiloxane segment is 0.1 to 10 mass%. Manufacturing method.
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