JP4783553B2 - Method for producing aqueous polyurethane dispersion - Google Patents
Method for producing aqueous polyurethane dispersion Download PDFInfo
- Publication number
- JP4783553B2 JP4783553B2 JP2004042121A JP2004042121A JP4783553B2 JP 4783553 B2 JP4783553 B2 JP 4783553B2 JP 2004042121 A JP2004042121 A JP 2004042121A JP 2004042121 A JP2004042121 A JP 2004042121A JP 4783553 B2 JP4783553 B2 JP 4783553B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- polyurethane
- dispersion
- hydrophilic group
- acid
- group
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Polyurethanes Or Polyureas (AREA)
- Paints Or Removers (AREA)
- Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)
Description
本発明は、ポリウレタン水性分散系に関する。さらに詳しくは、有機溶剤含有量が1000ppm以下であり、ポリウレタン及び親水性基を有するポリマーからなるポリマー混合物中に含まれるウレア基が0.3mmol/g以下であるポリウレタン水性分散系の製造方法に関するものである。 The present invention relates to aqueous polyurethane dispersions. More particularly, is not less 1000ppm or less organic solvent content relates to the method of manufacturing the aqueous polyurethane dispersions urea groups contained in the polymer mixture comprising a polymer having a polyurethane and a hydrophilic group is less than 0.3 mmol / g Is.
水性分散系は塗料、接着剤、バインダーあるいはコーティング剤分野等に使用されている。これら水性分散系は、環境保全、省資源、安全性等の観点からますます重要性を増している。なかでも、ポリウレタン水性分散系は、その優れた耐久性、耐薬品性、耐磨耗性等の性能から、高機能水性分散系として使用されており、今後も成長するものと考えられる。 Aqueous dispersions are used in the fields of paints, adhesives, binders or coating agents. These aqueous dispersions are becoming increasingly important from the viewpoints of environmental protection, resource saving, safety, and the like. Among these, polyurethane aqueous dispersions are used as highly functional aqueous dispersions because of their excellent durability, chemical resistance, abrasion resistance, and other properties, and are expected to grow in the future.
これらポリウレタン水性分散系の製造方法としては、有機溶剤中で鎖伸長を行ったポリウレタン溶液に水を加えて転相乳化し、有機溶剤を蒸留除去する溶液法が知られており、特許文献1では押出機を用いて水性分散系を得る方法が開示されている。これらの方法は、有機溶剤を使用するため、有機溶剤を除去する工程が煩雑で、経済性にも問題があり、また、得られるポリウレタン水性分散系から完全に有機溶剤を取り除くのは難しく、有機溶剤による環境汚染の問題、安全性の問題、臭気の問題等がある。特許文献1では、有機溶剤を使用してポリエステル水性分散系を得る方法が開示されているだけである。 As a method for producing these aqueous polyurethane dispersions, a solution method is known in which water is added to a polyurethane solution subjected to chain elongation in an organic solvent to perform phase inversion emulsification, and the organic solvent is removed by distillation. A method for obtaining an aqueous dispersion using an extruder is disclosed. Since these methods use an organic solvent, the process of removing the organic solvent is complicated, and there is a problem in economic efficiency. It is difficult to completely remove the organic solvent from the obtained polyurethane aqueous dispersion. There are environmental pollution problems, safety problems, and odor problems due to solvents. Patent Document 1 only discloses a method for obtaining an aqueous polyester dispersion using an organic solvent.
また、水分散性を持つイソシアネート基末端プレポリマーを合成し、アミン等で中和後、水中へ分散させ、ジアミン等で鎖伸長するプレポリマーミキシング法が知られている(特許文献2参照)。このプレポリマーミキシング法では、ジアミンまたは水による鎖伸長反応に由来したウレア基の存在により、水性分散系を皮膜形成させて得られるフィルムの耐水性が低下するという問題がある。 Further, a prepolymer mixing method is known in which an isocyanate group-terminated prepolymer having water dispersibility is synthesized, neutralized with an amine or the like, dispersed in water, and chain-extended with a diamine or the like (see Patent Document 2). This prepolymer mixing method has a problem that the water resistance of a film obtained by forming a film of an aqueous dispersion is lowered due to the presence of a urea group derived from a chain extension reaction with diamine or water.
有機溶剤を使用しない方法としては、二軸押出機を用いてポリエステル及びスルホン酸塩の基を含有するポリエステルを溶融混練し水を添加して水性分散系に転相する方法が知られている(特許文献3参照)。しかし、この方法をポリウレタンに適用しても良好な分散状態と本発明者らが目的とする物性を満足するような水性分散系は得られないという問題があった。
本発明の課題は、良好な分散状態と機械物性のバランスに優れ、しかも低臭気性、耐水性に優れたポリウレタン水性分散系の製造方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a method for producing an aqueous polyurethane dispersion excellent in a good balance between a good dispersion state and mechanical properties, and having low odor and water resistance.
本発明者らは、前記課題を解決するために鋭意検討した結果、下記(1)〜(3)のいずれかの場合からなる示差走査熱量分析法によって測定した融解熱量が30mJ/mg以下であるポリマー混合物を、有機溶剤の非存在下に押出機中で100℃〜260℃で、水と溶融混合した水性分散系が優れた性能を有することを見出し、本発明を完成させるに至った。
(1)親水性基を有するポリウレタンのみ
(2)親水性基を有するポリウレタンと親水性基を有さないポリウレタン
(3)親水性基を有するポリウレタン以外のポリマーと親水性基を有さないポリウレタン
As a result of intensive studies to solve the above problems, the inventors of the present invention have a heat of fusion of 30 mJ / mg or less measured by differential scanning calorimetry comprising any of the following cases (1) to (3). It has been found that an aqueous dispersion obtained by melt-mixing a polymer mixture with water at 100 ° C. to 260 ° C. in an extruder in the absence of an organic solvent has excellent performance, and has completed the present invention.
(1) Only polyurethanes with hydrophilic groups
(2) Polyurethane having a hydrophilic group and polyurethane having no hydrophilic group
(3) A polymer other than a polyurethane having a hydrophilic group and a polyurethane having no hydrophilic group
本発明のポリウレタン水性分散系は、良好な分散状態と機械物性のバランスに優れたものである。また、ポリウレタン水性分散系は、有機溶剤含有量が1000ppm以下であるため、低臭気性に優れ、作業環境、環境汚染などの観点からも良好なものである。また、ポリウレタン水性分散系は、ポリマー混合物中に含まれるウレア基の含有量(濃度)が0.3mmol/g以下であることから、該ポリウレタン水性分散系から得られるフィルムは、耐水性に優れている。従って、本発明のポリウレタン水性分散系は、塗料、接着剤、バインダーあるいはコーティング剤分野等、広範な分野に好適に使用することができる。 The aqueous polyurethane dispersion of the present invention has an excellent balance between a good dispersion state and mechanical properties. In addition, since the polyurethane aqueous dispersion has an organic solvent content of 1000 ppm or less, it is excellent in low odor and is good from the viewpoint of work environment and environmental pollution. Moreover, since the content (concentration) of urea groups contained in the polymer mixture is 0.3 mmol / g or less in the polyurethane aqueous dispersion, the film obtained from the polyurethane aqueous dispersion has excellent water resistance. Yes. Therefore, the polyurethane aqueous dispersion of the present invention can be suitably used in a wide range of fields such as paints, adhesives, binders or coating agents.
以下に、本発明のポリウレタン水性分散系及びその製造方法について詳細に説明する。
本発明においてまず肝要なのは、ポリウレタン水性分散系の下記(1)〜(3)のいずれかの場合からなるポリマー混合物中に含まれるウレア基が0.3mmol/g以下であることである。
(1)親水性基を有するポリウレタンのみ
(2)親水性基を有するポリウレタンと親水性基を有さないポリウレタン
(3)親水性基を有するポリウレタン以外のポリマーと親水性基を有さないポリウレタン
例えば、ポリウレタンプレポリマーを有機溶媒を含む水に分散し、さらにジアミンなどで高分子量化した分散系では、ウレア基の生成により、当該分散系を皮膜化したときの耐水性が劣るため、その限界的量が0.3mmol/g以下であることを意味する。好ましくは0.15mmol/g以下、更に好ましくは0.08mmol/g以下である。
Hereinafter, the aqueous polyurethane dispersion of the present invention and the production method thereof will be described in detail.
In the present invention, it is first important that the urea group contained in the polymer mixture comprising any one of the following (1) to (3) of the aqueous polyurethane dispersion is 0.3 mmol / g or less.
(1) Only polyurethanes with hydrophilic groups
(2) Polyurethane having a hydrophilic group and polyurethane having no hydrophilic group
(3) A polymer other than a polyurethane having a hydrophilic group and a polyurethane not having a hydrophilic group For example, in a dispersion system in which a polyurethane prepolymer is dispersed in water containing an organic solvent and further polymerized with diamine or the like, a urea group is used. This means that the water resistance when the dispersion is made into a film is inferior due to the formation of, so that the critical amount is 0.3 mmol / g or less. Preferably it is 0.15 mmol / g or less, More preferably, it is 0.08 mmol / g or less.
また、本発明において肝要なのは、水性分散系の有機溶剤含有量が1000ppm以下であることである。これは、有機溶媒に溶解したポリウレタン溶液を水に分散したものから溶媒を除去するというような方法では不可避的に残存する有機溶媒などが分散系の臭気や安定性に悪影響を与え、その限界量が1000ppm以下であることを意味する。好ましくは800ppm以下、更に好ましくは500ppm以下である。特に好ましくは分散系を製造するに際し全く有機溶剤を使用せずに、残存する有機溶媒が実質的に存在しないことである。 In the present invention, it is important that the organic solvent content of the aqueous dispersion is 1000 ppm or less. This is because the organic solvent that inevitably remains in the method of removing the solvent from the dispersion of the polyurethane solution dissolved in the organic solvent in water has an adverse effect on the odor and stability of the dispersion, and its limit amount Means 1000 ppm or less. Preferably it is 800 ppm or less, More preferably, it is 500 ppm or less. Particularly preferably, no organic solvent is used at the time of producing the dispersion, and the remaining organic solvent is substantially absent.
更に、本発明において肝要なのは、前記(1)〜(3)のいずれかの場合からなるポリマー混合物を水に分散することであり、特に、該ポリマー混合物として示差走査熱量測定法による融解熱量が30mJ/mg以下のものを用いることである。これは、ポリウレタンの水性分散系を製造する際、原料として単に熱可塑性のポリウレタンを用いても良好な分散系を得ることはできず、ポリウレタンを含む上記ポリマー混合物の示差走査熱量測定法による融解熱量が30mJ/mg以下のものを用いた時に初めて良好な水性分散系が得られることを意味する。好ましくは、25mJ/mg以下であり、さらに好ましくは20mJ/mg以下である。 Furthermore, what is important in the present invention is to disperse the polymer mixture comprising any of the above cases (1) to (3) in water. In particular, the polymer mixture has a heat of fusion by differential scanning calorimetry of 30 mJ. / Mg or less. This is because, when an aqueous polyurethane dispersion is produced, it is not possible to obtain a good dispersion simply by using thermoplastic polyurethane as a raw material, and the heat of fusion by differential scanning calorimetry of the above polymer mixture containing polyurethane. Means that a good aqueous dispersion can be obtained only when a material having a viscosity of 30 mJ / mg or less is used. Preferably, it is 25 mJ / mg or less, more preferably 20 mJ / mg or less.
本発明において、ポリマー混合物とは、下記(1)〜(3)のいずれかの場合からなるものである。
(1)親水性基を有するポリウレタンのみ
(2)親水性基を有するポリウレタンと親水性基を有さないポリウレタン
(3)親水性基を有するポリウレタン以外のポリマーと親水性基を有さないポリウレタン
In the present invention, the polymer mixture comprises any of the following (1) to (3).
(1) Only polyurethanes with hydrophilic groups
(2) Polyurethane having a hydrophilic group and polyurethane having no hydrophilic group
(3) A polymer other than a polyurethane having a hydrophilic group and a polyurethane having no hydrophilic group
ポリマー混合物中の親水性基の濃度は0.05mmol/g以上が好ましい。更に好ましくは0.07mmol/g以上であり、最も好ましくは0.09mmol/g以上である。ポリウレタン水性分散系から分散媒を除去して得られる粒子、又は該粒子を皮膜形成させて得られるフィルムの耐水性を考慮した場合、その上限値は2mmol/g程度である。好ましくは1.5mmol/g程度であり、さらに好ましくは、1mmol/g程度である。例えば、スルホン酸、またはその塩が親水性基である場合、ポリマー混合物1g当たり−SO3−基換算で0.05〜2mmol/gの濃度を含有することが好ましく、さらに好ましくは0.05〜1mmol/gである。これらの範囲にあれば、ポリウレタン水性分散系の分散安定性が良く、また該ポリウレタン水性分散系から得られる微粒子や皮膜、フィルムの耐水性、耐湿熱性等が優れる。 The concentration of the hydrophilic group in the polymer mixture is preferably 0.05 mmol / g or more. More preferably, it is 0.07 mmol / g or more, Most preferably, it is 0.09 mmol / g or more. In consideration of the water resistance of the particles obtained by removing the dispersion medium from the polyurethane aqueous dispersion or the film obtained by forming a film of the particles, the upper limit is about 2 mmol / g. Preferably it is about 1.5 mmol / g, More preferably, it is about 1 mmol / g. For example, when the sulfonic acid or a salt thereof is a hydrophilic group, it preferably contains a concentration of 0.05 to 2 mmol / g, more preferably 0.05 to 1 mmol, in terms of —SO 3 — group per 1 g of the polymer mixture. / G. Within these ranges, the dispersion stability of the aqueous polyurethane dispersion is good, and the water resistance, heat and humidity resistance of the fine particles, film and film obtained from the aqueous polyurethane dispersion are excellent.
ポリウレタンとポリマーの総量に対するポリウレタンの割合は、50質量%以上が好ましく、更には60質量%以上が好ましく、最も好ましくは70質量%以上である。これらの範囲にあれば、ポリウレタン水性分散系の分散安定性が良く、また該ポリウレタン水性分散系から得られる微粒子や皮膜、フィルムの機械物性等が優れる。 The ratio of polyurethane to the total amount of polyurethane and polymer is preferably 50% by mass or more, more preferably 60% by mass or more, and most preferably 70% by mass or more. Within these ranges, the dispersion stability of the aqueous polyurethane dispersion is good, and the mechanical properties of the fine particles, film and film obtained from the aqueous polyurethane dispersion are excellent.
本発明において親水性基を有するポリマーとは、熱可塑性の樹脂であり、疎水性の骨格と親水性基を有することが必要である。 In the present invention, the polymer having a hydrophilic group is a thermoplastic resin and needs to have a hydrophobic skeleton and a hydrophilic group.
なお、本発明において、親水性基とは、親水性基又は分散時に親水性基に変化可能な官能基を意味し、親水性基を有するとは、親水性基及び/又は分散時に親水性基に変化可能な官能基を有することを意味する。 In the present invention, the hydrophilic group means a hydrophilic group or a functional group that can be changed to a hydrophilic group at the time of dispersion, and having a hydrophilic group means a hydrophilic group and / or a hydrophilic group at the time of dispersion. It has a functional group that can be changed.
疎水性の骨格としては、熱可塑性の樹脂であれば特に制限はないが、ポリウレタン、ポリエステル、ポリアミド、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール、ポリオレフィン樹脂に不飽和カルボン酸またはそのエステルを共重合、あるいはグラフトしたものなどが挙げられる。なかでもポリウレタンとの相溶性の観点から、ポリウレタン、ポリエステル、及びポリアミド等が好ましい。これらは単独、あるいは2種以上併用してもよい。 The hydrophobic skeleton is not particularly limited as long as it is a thermoplastic resin. Polyurethane, polyester, polyamide, polyvinyl alcohol, polyethylene glycol, polyolefin resin and unsaturated carboxylic acid or its ester are copolymerized or grafted. Etc. Of these, polyurethane, polyester, polyamide and the like are preferable from the viewpoint of compatibility with polyurethane. These may be used alone or in combination of two or more.
親水性基としては、水に対して親和性がある基、または水に分散時に水と接触するなどして親水性の基に変化する官能基である。具体的には、親水性基(水に対して親和性がある基)としては、スルホン酸、カルボン酸、燐酸、スルホベタイン基、水酸基、ポリオキシエチレン基などである。分散時に親水性基に変化可能な官能基としてはこれらの塩、加水分解性のケチミン基、オキサゾリジン基、特開平10−25406号公報に記載の潜在化カルボキシル化合物などが例示される。なかでも水酸基、ポリオキシエチレン基、カルボン酸、スルホン酸、またはそれらの塩が好ましい。これらの官能基のなかで、特に好ましいのはスルホン酸、及びその塩である。 The hydrophilic group is a group having an affinity for water, or a functional group that changes to a hydrophilic group upon contact with water when dispersed in water. Specifically, examples of hydrophilic groups (groups having an affinity for water) include sulfonic acid, carboxylic acid, phosphoric acid, sulfobetaine group, hydroxyl group, and polyoxyethylene group. Examples of the functional group that can be changed to a hydrophilic group at the time of dispersion include salts thereof, hydrolyzable ketimine groups, oxazolidine groups, and latent carboxyl compounds described in JP-A-10-25406. Of these, a hydroxyl group, a polyoxyethylene group, a carboxylic acid, a sulfonic acid, or a salt thereof is preferable. Of these functional groups, sulfonic acid and its salts are particularly preferred.
本発明においてポリウレタンとしては、ウレア基の濃度が、0.60mmol/g以下である熱可塑性のものであれば使用可能であり、ウレア基濃度の好ましい範囲として0.30mmol/g以下、更に好ましくは0.15mmol/g以下である。 In the present invention, the polyurethane may be used if it has a thermoplastic urea group concentration of 0.60 mmol / g or less, and the urea group concentration is preferably 0.30 mmol / g or less, more preferably. It is 0.15 mmol / g or less.
このようなポリウレタンの製造方法としては、公知の方法が採用でき、ポリイソシアネート、ポリオール及び鎖延長剤を触媒の存在下あるいは非存在下に反応せしめることで製造できる。そのような例としては、岩田敬治編「ポリウレタン樹脂ハンドブック」第1刷日刊工業新聞社(1987)には種々のポリウレタンの製造方法が開示されており、これらを参照すれば種々の態様を実施できるが、上記のようなウレア基濃度を持つポリウレタンを製造するに当たっては、ポリオール及び/又は鎖延長剤に使用するアミノ基の濃度を調整することが必要である。また、イソシアネート基と、イソシアネート基と反応する活性水素化合物のモル比(NCO/OH)が高いと、残存したイソシアネート基の一部が水分あるいは湿気と反応し、ウレア基を生成する。従って、ポリウレタンの製造に使用するアミノ基及び/又は、残存するイソシアネート基の濃度が、0.60mmol/g以下、好ましくは0.3mmol/g以下、さらに好ましくは0.15mmol/g以下とすることで、本発明の好ましいウレア基濃度を持つポリウレタンを得ることができる。また、このポリウレタンと親水性基を有するポリマーを前述の範囲で使用することにより、ポリマー混合物のウレア基濃度を0.3mmol/g以下とすることができる。 As a method for producing such a polyurethane, a known method can be adopted, and it can be produced by reacting a polyisocyanate, a polyol and a chain extender in the presence or absence of a catalyst. As an example, various methods for producing polyurethane are disclosed in “Polyurethane resin handbook” edited by Keiji Iwata, 1st Nikkan Kogyo Shimbun (1987), and various embodiments can be implemented by referring to these. However, in producing a polyurethane having the above urea group concentration, it is necessary to adjust the concentration of amino groups used in the polyol and / or chain extender. Further, when the molar ratio (NCO / OH) of the isocyanate group and the active hydrogen compound that reacts with the isocyanate group is high, a part of the remaining isocyanate group reacts with moisture or moisture to generate a urea group. Therefore, the concentration of amino groups and / or remaining isocyanate groups used in the production of polyurethane should be 0.60 mmol / g or less, preferably 0.3 mmol / g or less, more preferably 0.15 mmol / g or less. Thus, a polyurethane having a preferable urea group concentration of the present invention can be obtained. Moreover, the urea group density | concentration of a polymer mixture can be 0.3 mmol / g or less by using the polymer which has this polyurethane and a hydrophilic group in the above-mentioned range.
成分の一つであるポリイソシアネートは上記文献の第71〜98頁などに示されているが、本発明に利用する最も好ましい、具体例としては、トリレンジイソシアネート(異性体の各種混合物を含む)(TDI)、ジフェニルメタンジイソシアネート(異性体の各種混合物を含む)(以下、MDIと略する)、4,4'−ジシクロヘキシルメタンジイソシ
アネート(水添MDI)、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、キシレンジイソシアネート(XDI)、水素化キシレンジイソシアネート(水添XDI)、ノルボルナンジイソシアネート(NBDI)が挙げられる。これらは、単独または2種以上を混合して用いることができる。
Polyisocyanate, which is one of the components, is shown on pages 71 to 98 of the above-mentioned document, etc., and as a most preferable, specific example used in the present invention, tolylene diisocyanate (including various mixtures of isomers) (TDI), diphenylmethane diisocyanate (including various mixtures of isomers) (hereinafter abbreviated as MDI), 4,4′-dicyclohexylmethane diisocyanate (hydrogenated MDI), isophorone diisocyanate (IPDI), hexamethylene diisocyanate (HDI) Xylene diisocyanate (XDI), hydrogenated xylene diisocyanate (hydrogenated XDI), and norbornane diisocyanate (NBDI). These can be used individually or in mixture of 2 or more types.
また、ポリオールとしては、上記文献の99〜117頁などに種々の活性水素化合物が開示されており、本発明に好適なポリオールとしては、主に酸成分単量体とアルコール成分単量体の重縮合体であるポリエステルポリオール、ε−ポリカプロラクトンなどの環状エステル化合物の開環重合により得られるポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオールがあり、また、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオールなどの多価アルコールとジメチルカーボネート、ジエチルカーボネートなどとの縮合反応より得られるポリカーボネートジオールなどが挙げられ、その具体的例が種々開示されている。これらの開示されたポリオールが単独または2種以上を併用することができる。 Also, as the polyol, various active hydrogen compounds are disclosed on pages 99 to 117 of the above-mentioned document, and the polyol suitable for the present invention is mainly composed of an acid component monomer and an alcohol component monomer. Polyester polyols that are condensates, polyester polyols obtained by ring-opening polymerization of cyclic ester compounds such as ε-polycaprolactone, and polyether polyols, and many such as 1,4-butanediol and 1,6-hexanediol. Examples thereof include polycarbonate diols obtained by condensation reaction of monohydric alcohols with dimethyl carbonate, diethyl carbonate and the like, and various specific examples thereof are disclosed. These disclosed polyols can be used alone or in combination of two or more.
また、鎖延長剤としては、HENRI ULRICH著「CHEMISTRY AND
TECHNOLOGY OF ISOCYANATES」(JOHN WILEY &
SONS,Inc.,)の399〜406頁などに種々の鎖延長剤が開示されている。なかでも2価アルコールが好ましく、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、2,2−ジメチル−1,3−プロパンジオール(ネオペンチルグリコール、NPG)、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、2,2−ジメチル−1,3−プロパンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、2−メチル−2,4−ペンタンジオール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、1,3−ジヒドロキシシクロヘキサン、1,4−ジヒドロキシシクロヘキサンがより好ましい。これらは単独で用いても2種以上を混合して用いてもよい。
Moreover, as a chain extender, "CHEMISTRY AND" written by HENRI ULRICH
TECHNOLOGY OF ISOCYANATES "(John Wiley &
SONS, Inc. ,), Pages 399 to 406 and the like, various chain extenders are disclosed. Of these, dihydric alcohols are preferable, and ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, 2,2-dimethyl-1,3-propanediol (neopentyl glycol) NPG), 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 2,2-dimethyl-1,3-propanediol, 3-methyl-1,5-pentanediol, 2-methyl-2,4- Pentanediol, 2-ethyl-1,3-hexanediol, 1,3-dihydroxycyclohexane, and 1,4-dihydroxycyclohexane are more preferable. These may be used alone or in admixture of two or more.
親水性基を有するポリマーとして親水性基を有するポリウレタンを使用する場合は、前述したような親水性基を有するポリウレタンが用いられる。ポリウレタンに親水性基を導入する方法については特に制限はないが、使用するポリオール及び/又は鎖延長剤の一部または全部を親水性基を有するものとすることでポリウレタンに親水性基を導入する方法が挙げられる。該ポリオール及び/又は鎖延長剤としては、親水性基を有する活性水素化合物を用いて製造したポリエーテルポリオール等のポリオールが例示できる。該活性水素化合物としては、1つの親水性基を有し、かつ、2つ以上の活性水素基を有する化合物が好ましく用いられ、より具体的には、スルホン酸基あるいはカルボン酸基などの親水性基を有する活性水素化合物である。 When a polyurethane having a hydrophilic group is used as the polymer having a hydrophilic group, the polyurethane having the hydrophilic group as described above is used. The method for introducing a hydrophilic group into the polyurethane is not particularly limited, but the hydrophilic group is introduced into the polyurethane by using a part or all of the polyol and / or chain extender having a hydrophilic group. A method is mentioned. Examples of the polyol and / or chain extender include polyols such as polyether polyols produced using an active hydrogen compound having a hydrophilic group. As the active hydrogen compound, a compound having one hydrophilic group and two or more active hydrogen groups is preferably used. More specifically, a hydrophilic group such as a sulfonic acid group or a carboxylic acid group is used. An active hydrogen compound having a group.
例えば、カルボン酸基を有する活性水素化合物としては、2,2−ジメチロール酢酸、2,2−ジメチロール乳酸、2,2−ジメチロールプロピオン酸(以下、DMPAと略する)、2,2−ジメチロールブタン酸(以下、DMBAと略する)、2,2−ジメチロール酪酸、2,2−ジメチロール吉草酸などのジヒドロキシルカルボン酸、例えば、リジン、アルギニンなどのジアミノカルボン酸、またこれらの金属塩類やアンモニウム塩類などが挙げられる。好ましくは、2,2−ジメチロールプロピオン酸(DMPA)、2,2−ジメチロールブタン酸(DMBA)が用いられる。 For example, active hydrogen compounds having a carboxylic acid group include 2,2-dimethylolacetic acid, 2,2-dimethylollactic acid, 2,2-dimethylolpropionic acid (hereinafter abbreviated as DMPA), 2,2-dimethylol. Dihydroxycarboxylic acids such as butanoic acid (hereinafter abbreviated as DMBA), 2,2-dimethylolbutyric acid, 2,2-dimethylolvaleric acid, for example, diaminocarboxylic acids such as lysine and arginine, and their metal salts and ammonium Examples include salts. Preferably, 2,2-dimethylolpropionic acid (DMPA) and 2,2-dimethylolbutanoic acid (DMBA) are used.
また、スルホン酸基を有する活性水素化合物として、例えば、エポキシ基含有化合物と酸性亜硫酸塩との合成反応で得られるものが挙げられ、ジヒドロキシブタンスルホン酸、ジヒドロキシプロパンスルホン酸が好適に使用される。また、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)−2−アミノエタンスルホン酸、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)−2−アミノブタンスルホン酸、1,3−フェニレンジアミン−4,6−ジスルホン酸、ジアミノブタンスルホン酸、ジアミノプロパンスルホン酸、3,6−ジアミノ−2−トルエンスルホン酸、2,4−ジアミノ−5−トルエンスルホン酸、N−(2−アミノエチル)−2−アミノエタンスルホン酸、N−(2−アミノエチル)−2−アミノブタンスルホン酸、またこれらスルホン酸の金属塩類やアンモニウム塩類などが挙げられる。 Examples of the active hydrogen compound having a sulfonic acid group include those obtained by a synthesis reaction of an epoxy group-containing compound and an acidic sulfite, and dihydroxybutanesulfonic acid and dihydroxypropanesulfonic acid are preferably used. N, N-bis (2-hydroxyethyl) -2-aminoethanesulfonic acid, N, N-bis (2-hydroxyethyl) -2-aminobutanesulfonic acid, 1,3-phenylenediamine-4,6 -Disulfonic acid, diaminobutanesulfonic acid, diaminopropanesulfonic acid, 3,6-diamino-2-toluenesulfonic acid, 2,4-diamino-5-toluenesulfonic acid, N- (2-aminoethyl) -2-amino Examples include ethanesulfonic acid, N- (2-aminoethyl) -2-aminobutanesulfonic acid, and metal salts and ammonium salts of these sulfonic acids.
また、水酸基を持つ活性水素化合物としては、N−(2−アミノエチル)エタノールアミンを挙げることができる。 Examples of the active hydrogen compound having a hydroxyl group include N- (2-aminoethyl) ethanolamine.
これら親水性基を有する活性水素化合物は、単独で用いてもよく、また2種以上併用してもよい。 These active hydrogen compounds having a hydrophilic group may be used alone or in combination of two or more.
さらに、ポリウレタンに親水性基を導入する方法として、親水性基を有する単量体を用いて製造した親水性基を有するポリオールを用いることでポリウレタンに親水性基を導入する方法が例示できる。 Furthermore, as a method of introducing a hydrophilic group into polyurethane, a method of introducing a hydrophilic group into polyurethane by using a polyol having a hydrophilic group produced using a monomer having a hydrophilic group can be exemplified.
該親水性基を有するポリオールとしては、例えば、親水性基を有する酸成分とポリオールを反応させたポリエステルポリオールが例示できる。ポリエステルポリオールに導入する方法において、親水性基を有する酸成分としてはスルホン酸含有酸成分単量体が好ましく用いられ、例えば、5−スルホイソフタル酸、スルホテレフタル酸、4−スルホフタル酸、5−(p−スルホフェノキシ)イソフタル酸、5−(スルホプロポキシ)イソフタル酸、4−スルホナフタレン−2,7−ジカルボン酸、スルホプロピルマロン酸、スルホコハク酸、2−スルホ安息香酸、2,3−スルホ安息香酸、5−スルホサリチル酸及びこれらカルボン酸のメチルエステル類、またこれらスルホン酸の金属塩類やアンモニウム塩類などが用いられ、中でも5−スルホイソフタル酸のナトリウム塩、または5−スルホイソフタル酸ジメチルのナトリウム塩が好適に使用される。これらと反応させるポリオールとしては、特に制限はないが、例えば、前述の鎖延長剤として例示したような2価アルコールが挙げられ、更にポリテトラメチレンエーテルグリコール、これから得られるポリエステルエーテルポリオールなども用いることができる。 Examples of the polyol having a hydrophilic group include polyester polyols obtained by reacting an acid component having a hydrophilic group with a polyol. In the method of introducing the polyester polyol, a sulfonic acid-containing acid component monomer is preferably used as the acid component having a hydrophilic group. For example, 5-sulfoisophthalic acid, sulfoterephthalic acid, 4-sulfophthalic acid, 5- ( p-sulfophenoxy) isophthalic acid, 5- (sulfopropoxy) isophthalic acid, 4-sulfonaphthalene-2,7-dicarboxylic acid, sulfopropylmalonic acid, sulfosuccinic acid, 2-sulfobenzoic acid, 2,3-sulfobenzoic acid 5-sulfosalicylic acid and methyl esters of these carboxylic acids, and metal salts and ammonium salts of these sulfonic acids are used. Among them, sodium salt of 5-sulfoisophthalic acid or sodium salt of dimethyl 5-sulfoisophthalic acid is used. Preferably used. The polyol to be reacted with these is not particularly limited, and examples thereof include dihydric alcohols exemplified as the chain extender, and polytetramethylene ether glycol and polyester ether polyols obtained therefrom are also used. Can do.
さらに酸成分と親水性基を有するポリオールを反応させたポリエステルポリオールが例示できる。親水性基を有するポリオールとしては、スルホン酸含有アルコール成分単量体が好ましく用いられ、例えば、先にスルホン酸基を有する活性水素化合物として例示したエポキシ基含有化合物と酸性亜硫酸塩との合成反応で得られるものが挙げられ、ジヒドロキシブタンスルホン酸、ジヒドロキシプロパンスルホン酸、及び/又はこれらの塩が好適に使用される。 Furthermore, the polyester polyol which made the polyol which has an acid component and a hydrophilic group react can be illustrated. As the polyol having a hydrophilic group, a sulfonic acid-containing alcohol component monomer is preferably used. For example, in a synthesis reaction of an epoxy group-containing compound exemplified as an active hydrogen compound having a sulfonic acid group with an acidic sulfite. Examples thereof include dihydroxybutanesulfonic acid, dihydroxypropanesulfonic acid, and / or a salt thereof.
また、カルボン酸基、スルホン酸基等の親水性基を有するジオールにカプロラクトン等を開環重合させた親水性基を有するポリエステルポリオールが挙げられる。親水性基を有するジオールとしては、前述したジヒドロキシカルボン酸、例えば2,2−ジメチロールプロピオン酸(DMPA)、2,2−ジメチロールブタン酸(DMBA)、またジヒドロキシスルホン酸、例えばジヒドロキシブタンスルホン酸、ジヒドロキシプロパンスルホン酸、及び/又はこれらの塩が好適に使用される。 Moreover, the polyester polyol which has a hydrophilic group which carried out ring-opening polymerization of caprolactone etc. to diol which has hydrophilic groups, such as a carboxylic acid group and a sulfonic acid group, is mentioned. Examples of the diol having a hydrophilic group include the above-mentioned dihydroxycarboxylic acids such as 2,2-dimethylolpropionic acid (DMPA), 2,2-dimethylolbutanoic acid (DMBA), and dihydroxysulfonic acids such as dihydroxybutanesulfonic acid. , Dihydroxypropanesulfonic acid, and / or their salts are preferably used.
これらの活性水素化合物または単量体を用いてポリオールを製造する方法についても特に制限はなく上記文献岩田敬治編「ポリウレタン樹脂ハンドブック」第1刷日刊工業新聞社(1987)第99〜第117頁などに開示された種々の公知の方法が採用できる。そうして得られたポリオールとポリイソシアネートなどとを反応させることで親水性基を有するポリウレタンとすることができる。ポリイソシアネートに代えてポリカルボン酸を用いることで親水性基を有するポリエステルとすることができる。このような方法で親水性基を有するポリマーを製造することができる。 There are no particular restrictions on the method for producing polyols using these active hydrogen compounds or monomers, and the above-mentioned document edited by Keiji Iwata “Polyurethane Resin Handbook”, 1st Nikkan Kogyo Shimbun (1987), pages 99-117, etc. Various known methods disclosed in the above can be adopted. A polyurethane having a hydrophilic group can be obtained by reacting the polyol thus obtained with polyisocyanate. It can be set as polyester which has a hydrophilic group by replacing with polyisocyanate and using polycarboxylic acid. A polymer having a hydrophilic group can be produced by such a method.
本発明においては、前記(1)〜(3)のいずれかの場合からなるポリマー混合物の示差走査熱量測定法による融解熱量を30mJ/mg以下とすることが必要である。ポリマー混合物の融解熱量を制御する方法としては、例えば、ポリウレタンの融解熱量の制御方法として、ポリイソシアネートと、ポリイソシアネートと反応しうる鎖延長剤の反応成分の和が、ポリウレタン全体に対する質量濃度を所望の融解熱量を示すポリウレタンとなるように調整する方法、同一組成であっても、より高温、例えば190℃以上の重合反応を行う方法、又はあらかじめポリイソシアネートとポリオールを反応させプレポリマーとしたのち、鎖延長剤と反応させる方法などが挙げられる。親水性基を有するポリマーとしては、結晶性成分を低減することで融解熱量を低減することができる。 In the present invention, it is necessary that the heat of fusion of the polymer mixture comprising any of the above cases (1) to (3) is 30 mJ / mg or less by differential scanning calorimetry. As a method of controlling the heat of fusion of the polymer mixture, for example, as a method of controlling the heat of fusion of polyurethane, the sum of the reaction components of polyisocyanate and a chain extender capable of reacting with polyisocyanate is desired to have a mass concentration with respect to the whole polyurethane. The method of adjusting to become a polyurethane showing the amount of heat of fusion, the method of performing a polymerization reaction at a higher temperature, for example, 190 ° C. or higher, even with the same composition, or pre-reacting polyisocyanate and polyol, Examples thereof include a method of reacting with a chain extender. As a polymer having a hydrophilic group, the amount of heat of fusion can be reduced by reducing the crystalline component.
本発明における融解熱量の測定は、以下の方法によって行われる。
ポリマー混合物の融解熱量は示差走査熱量計(例えば、セイコー電子工業株式会社製、商品名:SSC5200Hディスクステーション、及びDSC220C)を使用して測定した。ポリマー混合物を約8mgになるように、薄く切断してアルミ製パンにできるだけ密着して入るようなフィルム状の切片を切り出す。これをアルミ製パンに採取し、カバーを被せクリンプしたものをサンプルとする。同様にアルミナを採取したものをリファレンスとする。サンプル及びリファレンスをセル内の所定位置にセットした後、流量40Nml/minの窒素気流下で、サンプルを20℃/minの速度で−70℃まで冷却し、5分間保持し、その後、10℃/minの速度で300℃まで昇温してDSC曲線の測定を行い、この間に現れる吸熱ピークから融解熱量を求める。
The heat of fusion in the present invention is measured by the following method.
The heat of fusion of the polymer mixture was measured using a differential scanning calorimeter (for example, trade name: SSC5200H disk station and DSC220C, manufactured by Seiko Denshi Kogyo Co., Ltd.). A film-like section is cut out so that the polymer mixture is about 8 mg, and is cut into thin pieces so as to be as close as possible to the aluminum pan. This is collected in an aluminum pan, covered with a cover, and crimped as a sample. Similarly, a sample of alumina is used as a reference. After setting the sample and the reference at a predetermined position in the cell, the sample is cooled to −70 ° C. at a rate of 20 ° C./min under a nitrogen stream at a flow rate of 40 Nml / min, held for 5 minutes, and then 10 ° C. / The DSC curve is measured by raising the temperature to 300 ° C. at a rate of min, and the heat of fusion is determined from the endothermic peak that appears during this time.
融解熱量の算出は、JIS K7122(プラスチックの転移熱測定方法)に準拠して、例えばSSC5200Hディスクステーションにより行う。尚、ポリマー混合物の調製は、混合方法としては、例えばポリマーをあらかじめ200℃に調整したラボプラストミル(株式会社東洋精機製作所製、商品名:ラボプラストミル4C150−01)に総量が90gとなるように装入し、回転数100rpmにて5分間混練するか、180〜210℃の間で二軸押出機、単軸押出機、ニーダー等の溶融混練が可能な装置を用いる等して同等の混合条件で行う方法が挙げられ、取り出したポリマー混合物を温度23℃、相対湿度50%の恒温恒湿の状態で24時間保持することにより行う。 The calculation of the heat of fusion is performed, for example, with an SSC 5200H disk station in accordance with JIS K7122 (plastic transition heat measurement method). The polymer mixture is prepared by mixing, for example, with a lab plast mill (trade name: lab plast mill 4C150-01, manufactured by Toyo Seiki Seisakusho Co., Ltd.) in which the polymer is adjusted to 200 ° C. in advance. And mixing for 5 minutes at a rotational speed of 100 rpm, or using a device capable of melt-kneading such as a twin screw extruder, single screw extruder, kneader between 180-210 ° C., etc. There is a method of performing under conditions, and the polymer mixture taken out is held for 24 hours in a constant temperature and humidity state at a temperature of 23 ° C. and a relative humidity of 50%.
以下に、分散方法を示すことで本発明をさらに詳しく説明する。ポリウレタン水性分散系の製造方法については、水性分散系の有機溶剤の含有量が1000ppm以下となるようにポリウレタン及び親水性基を有するポリマーからなるポリマー混合物を水に分散することができれば特に制限はないが、有機溶媒を全く使用することなく分散系とするためには、熱可塑性ポリマーおよびポリウレタンが可塑化する温度以上に昇温できしかも機械的に充分に混合できるという点から、押出機が好ましい。特に、溶融混合と転相を行える二軸押出機が好ましく利用できる。更に、溶融混合、転相を連続的に行うという観点から、押出機のミキシングゾーンに水をポンプで圧入できる工夫をした装置が好ましく利用できる。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail by showing a dispersion method. The method for producing the aqueous polyurethane dispersion is not particularly limited as long as the polymer mixture composed of the polyurethane and the polymer having a hydrophilic group can be dispersed in water so that the content of the organic solvent in the aqueous dispersion is 1000 ppm or less. However, in order to obtain a dispersion system without using any organic solvent, an extruder is preferred from the viewpoint that the temperature can be raised above the temperature at which the thermoplastic polymer and the polyurethane are plasticized and can be sufficiently mixed mechanically. In particular, a twin-screw extruder capable of performing melt mixing and phase inversion can be preferably used. Furthermore, from the viewpoint of continuously performing melt mixing and phase inversion, an apparatus that is devised to press-fit water into the mixing zone of the extruder with a pump can be preferably used.
押出機の温度としては、ポリマーの溶融温度によってその好ましい範囲は異なるが、通常80℃〜300℃であり、90℃〜280℃であるのが好ましく、より好ましくは100℃〜260℃である。 The temperature of the extruder varies depending on the melting temperature of the polymer, but is usually 80 ° C to 300 ° C, preferably 90 ° C to 280 ° C, more preferably 100 ° C to 260 ° C.
ここで、分散に際しポリマーに対する水の割合としては、樹脂1質量部に対し、0.0
1〜60質量部、好ましくは、0.01〜50質量部、好ましくは、0.02〜20質量部である。なお、溶融混合に際しては、水の使用量としては0.02〜1質量部程度として水にポリマー混合物が分散したものを作った後、さらに水を追加して所望の濃度の水性分散系とするのが効率的である。
Here, the ratio of water to the polymer during dispersion is 0.0% with respect to 1 part by mass of the resin.
1-60 mass parts, Preferably, it is 0.01-50 mass parts, Preferably, it is 0.02-20 mass parts. In addition, at the time of melt mixing, the amount of water used is about 0.02 to 1 part by mass, and after making a polymer mixture dispersed in water, water is further added to obtain an aqueous dispersion system having a desired concentration. Is efficient.
前述のように、示差走査熱量測定法による融解熱量が30mJ/mg以下であるポリマ
ー混合物を用いることが極めて重要であり、このことにより良好な分散状態と機械物性のバランスに優れたポリウレタン水性分散系を得ることができる。
As described above, it is extremely important to use a polymer mixture having a heat of fusion of 30 mJ / mg or less as determined by differential scanning calorimetry, which makes it possible to use an aqueous polyurethane dispersion that has a good balance between a good dispersion state and mechanical properties. Can be obtained.
操作の詳細については公知であり、例えば前述の特許文献3に詳細が開示されている。なお、親水性基としてアニオン性基を用いる場合は、水として塩基性水溶液を使用すると分散系の分散安定性の点で好ましい。塩基性水溶液としては、水中で塩基として作用する物質を溶解させた水を用いれば良く、塩基としては、例えば、前述の特許文献2に記載された物質を用いることができる。塩基性水溶液の塩基成分量としては、アニオン性基が塩を形成するように添加することが好ましく、アニオン性基1当量当り、0.3〜3当量、好ましくは0.4〜2.5当量、更に好ましくは0.4〜2当量である。 Details of the operation are publicly known, and for example, details are disclosed in Patent Document 3 described above. In addition, when using an anionic group as a hydrophilic group, it is preferable from the point of the dispersion stability of a dispersion system to use basic aqueous solution as water. As the basic aqueous solution, water in which a substance acting as a base in water is dissolved may be used. As the base, for example, the substance described in Patent Document 2 described above can be used. The amount of the basic component in the basic aqueous solution is preferably added so that the anionic group forms a salt, and is 0.3 to 3 equivalents, preferably 0.4 to 2.5 equivalents per equivalent of the anionic group. More preferably, it is 0.4 to 2 equivalents.
また本発明のポリウレタン水性分散系及びその製造方法においては、通常水性分散系に使用することのできる各種副資材、例えば分散剤、乳化剤、界面活性剤、安定化剤、湿潤剤、増粘剤、起泡剤、消泡剤、凝固剤、ゲル化剤、沈降防止剤、帯電制御剤、帯電防止剤、老化防止剤、軟化剤、可塑剤、充填剤、着色剤、付香剤、粘着防止剤、離型剤などを併用してもよい。
また、本発明の効果を損なわない範囲で、他のポリマーを含有するものであってもよい。
Further, in the polyurethane aqueous dispersion of the present invention and the method for producing the same, various auxiliary materials that can be usually used in the aqueous dispersion, for example, a dispersant, an emulsifier, a surfactant, a stabilizer, a wetting agent, a thickener, Foaming agent, antifoaming agent, coagulant, gelling agent, anti-settling agent, charge control agent, antistatic agent, anti-aging agent, softener, plasticizer, filler, coloring agent, flavoring agent, anti-tacking agent Further, a release agent or the like may be used in combination.
Moreover, you may contain another polymer in the range which does not impair the effect of this invention.
また、本発明のポリウレタン水性分散系から得られる粒子は、当該分散系から分散媒を除去することにより得られる。
この分散媒除去の方法としては、例えば、スプレードライヤーによる方法、分散粒子を凍結凝固により沈殿させた後、分散系を溶解し、ろ過あるいは遠心分離により分散媒を除去する方法などが挙げられる。
また、この粒子は、個数平均粒子径(Dn)が60〜700000nmの範囲であり、分散媒除去条件により所望の粒子径とすることができる。
The particles obtained from the polyurethane aqueous dispersion of the present invention can be obtained by removing the dispersion medium from the dispersion.
Examples of the method for removing the dispersion medium include a method using a spray dryer, a method in which dispersed particles are precipitated by freeze-coagulation, and then the dispersion system is dissolved and the dispersion medium is removed by filtration or centrifugation.
The particles have a number average particle diameter (Dn) in the range of 60 to 700,000 nm, and can have a desired particle diameter according to the dispersion medium removal conditions.
また、本発明のポリウレタン水性分散系より得られるフィルムは、当該分散系および/または前記粒子を皮膜形成して得られる。
当該分散系を用いたフィルムを得るための塗布方法としては、例えば、各種基材への浸漬塗工、ブレードコーター、エアナイフコーター、ロールコーター、スプレーコーター等を用いた塗工、刷毛塗りなどが挙げられる。前記粒子を使用する場合は、例えば、熱プレスを用いた方法、パウダースラッシュ成形などが挙げられる。皮膜形成のための加熱条件としては、例えば、室温乾燥、あるいは50〜200℃の範囲で加熱することもできる。これらの温度範囲で5秒〜2時間保持することで皮膜形成が可能である。このようにして得られるフィルムは、本発明者らの所望する優れた耐水性を示す。
A film obtained from the aqueous polyurethane dispersion of the present invention is obtained by forming a film on the dispersion and / or the particles.
Examples of the coating method for obtaining a film using the dispersion system include dip coating on various substrates, coating using a blade coater, air knife coater, roll coater, spray coater, etc., brush coating, and the like. It is done. When using the said particle | grain, the method using a hot press, powder slush molding etc. are mentioned, for example. As heating conditions for film formation, for example, room temperature drying or heating in the range of 50 to 200 ° C. can be performed. A film can be formed by holding for 5 seconds to 2 hours in these temperature ranges. The film thus obtained exhibits excellent water resistance desired by the present inventors.
以下、実施例により本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例に限られるものではない。尚、実施例及び比較例における「部」、「%」は、特に断りのない限り質量基準である。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention in more detail, this invention is not limited to these Examples. In the examples and comparative examples, “parts” and “%” are based on mass unless otherwise specified.
以下に本発明で用いた分析方法および物性測定方法を記す。
<−SO3−濃度(mmol/g)>
ポリウレタン及び親水性基を有するポリマーを0.2g精秤し、DMFにて50倍希釈した。これを偏光光学系エネルギー分散型蛍光X線分析装置(XEPOS:Spectro社製)を用いて測定を行った。あらかじめ作成しておいた検量線からS元素濃度を算出した。これを精秤したサンプル1g当たりに換算することで−SO3−濃度を算出した。
The analysis method and physical property measurement method used in the present invention are described below.
<-SO3-concentration (mmol / g)>
0.2 g of polyurethane and a polymer having a hydrophilic group were precisely weighed and diluted 50 times with DMF. This was measured using a polarization optical system energy dispersive X-ray fluorescence analyzer (XEPOS: manufactured by Spectro). The S element concentration was calculated from a calibration curve prepared in advance. The -SO3- concentration was calculated by converting this per 1 g of precisely weighed sample.
<分散性>得られたポリウレタン水性分散系を100メッシュ金網を通し、100メッシュ金網上に未分散樹脂などが認められなかったものを○、未分散物が残ったものを×とした。 <Dispersibility> The obtained aqueous polyurethane dispersion was passed through a 100-mesh wire mesh, where no undispersed resin or the like was observed on the 100-mesh wire mesh, and x when the undispersed material remained.
<粒子径(nm)>ベックマン・コールター社製LS−230を使用して測定した。体積平均粒子径(Dw),個数平均粒子径(Dn)の比、Dw/Dnを粒子径分布の指標とした。 <Particle size (nm)> Measured using LS-230 manufactured by Beckman Coulter. The volume average particle diameter (Dw), the ratio of the number average particle diameter (Dn), and Dw / Dn were used as an index of the particle diameter distribution.
<融解熱量:ΔH(mJ/mg)>ポリウレタン及び親水性基を有するポリマーをあらかじめ200℃に調整したラボプラストミル(株式会社東洋精機製作所製、商品名:ラボプラストミル4C150−01)に総量が90gとなるように装入し、回転数100rpmにて5分間混練した。取り出したポリマー混合物を温度23℃、相対湿度50%の恒温恒湿の状態で24時間保持した。このポリマー混合物の融解熱量を示差走査熱量計(セイコー電子工業株式会社製、商品名:SSC5200Hディスクステーション、及びDSC220C)を使用して測定した。製造したポリマー混合物を約8mgになるように、薄く切断してアルミ製パンにできるだけ密着して入るようなフィルム状の切片を切り出した。これをアルミ製パンに採取し、カバーを被せクリンプしたものをサンプルとした。同様にアルミナを採取したものをリファレンスとした。サンプル及びリファレンスをセル内の所定位置にセットした後、流量40Nml/minの窒素気流下で、サンプルを20℃/minの速度で−70℃まで冷却し、5分間保持し、その後、10℃/minの速度で300℃まで昇温してDSC曲線の測定を行い、この間に現れる吸熱ピークから融解熱量を求めた。融解熱量の算出は、JIS K7122(プラスチックの転移熱測定方法)に準拠してSSC5200Hディスクステーションにより行った。 <Amount of heat of fusion: ΔH (mJ / mg)> The total amount is in Labo Plast Mill (trade name: Labo Plast Mill 4C150-01, manufactured by Toyo Seiki Co., Ltd.) in which a polymer having a polyurethane and a hydrophilic group is adjusted to 200 ° C. in advance. The mixture was charged to 90 g and kneaded for 5 minutes at a rotation speed of 100 rpm. The removed polymer mixture was kept for 24 hours in a constant temperature and humidity state at a temperature of 23 ° C. and a relative humidity of 50%. The heat of fusion of this polymer mixture was measured using a differential scanning calorimeter (trade name: SSC5200H disk station and DSC220C, manufactured by Seiko Denshi Kogyo Co., Ltd.). The produced polymer mixture was cut into thin pieces so as to be about 8 mg, and a film-like section was cut out so as to be as close as possible to the aluminum pan. This was collected in an aluminum pan, covered with a cover, and crimped as a sample. Similarly, a sample obtained by collecting alumina was used as a reference. After setting the sample and the reference at a predetermined position in the cell, the sample is cooled to −70 ° C. at a rate of 20 ° C./min under a nitrogen stream at a flow rate of 40 Nml / min, held for 5 minutes, and then 10 ° C. / The DSC curve was measured by raising the temperature to 300 ° C. at a rate of min, and the heat of fusion was determined from the endothermic peak appearing during this time. The calculation of the heat of fusion was performed by an SSC 5200H disk station in accordance with JIS K7122 (plastic transition heat measurement method).
<有機溶剤含有量(ppm)>ヒューレットパッカード社製HP6890型GC,HP5973型MS検出器(以下、GC/MSと略する)を使用した。ポリウレタン水性分散系は水希釈して直接1μL注入している。使用カラムは、UADX−3D−30M−0.15Fである。50℃で5分保持し、10℃/minの昇温速度にて350℃まで昇温し、10分間保持した。インジェクション温度は250℃、スプリット比は1/20である。 <Organic solvent content (ppm)> HP6890 type GC, HP5973 type MS detector (hereinafter abbreviated as GC / MS) manufactured by Hewlett-Packard Company was used. The polyurethane aqueous dispersion is diluted with water and directly injected at 1 μL. The column used is UADX-3D-30M-0.15F. The temperature was maintained at 50 ° C. for 5 minutes, heated to 350 ° C. at a temperature increase rate of 10 ° C./min, and held for 10 minutes. The injection temperature is 250 ° C. and the split ratio is 1/20.
<ウレア基濃度(mmol/g)>日本電子株式会社製JNM−AL400を使用した。ポリウレタン水性分散系を、80℃にて24時間乾燥し、フィルム化した。ガラス管に15mg秤量し、d6DMSO溶媒0.6mlを加えた。密栓後70℃にて3時間加熱し、溶解したものをNMR管に移して測定を行った。イソシアネート由来のピークを基準ピークとし、ウレア結合由来のピークのエリア比からウレア基濃度を算出した。 <Urea group concentration (mmol / g)> JNM-AL400 manufactured by JEOL Ltd. was used. The aqueous polyurethane dispersion was dried at 80 ° C. for 24 hours to form a film. 15 mg was weighed into a glass tube and 0.6 ml of d6DMSO solvent was added. After sealing, the mixture was heated at 70 ° C. for 3 hours, and the dissolved one was transferred to an NMR tube for measurement. Using the isocyanate-derived peak as a reference peak, the urea group concentration was calculated from the area ratio of the urea bond-derived peak.
<フィルム臭気>あらかじめアセトンにて表面を脱脂したガラス板上にフィルム厚さ100μmとなるようにバーコーターを用いて塗布した後、110℃で5分間、乾燥したときのフィルム臭気を官能評価した。フィルム臭気レベルは、○/臭気なし、△/わずかに臭気あり、×/臭気あり、とした。 <Film Odor> After coating with a bar coater on a glass plate degreased with acetone in advance so as to have a film thickness of 100 μm, the film odor when dried at 110 ° C. for 5 minutes was subjected to sensory evaluation. The film odor levels were: ○ / no odor, Δ / slight odor, and x / odor.
<水浸漬評価>あらかじめアセトンにて表面を脱脂したガラス板上にフィルム厚さ100μmとなるようにバーコーターを用いて塗布した後、110℃で1時間乾燥した。得られたフィルムを25℃にて1日間養生した後、25℃の水に浸漬し、外観変化を評価した。水浸漬評価結果としては,○/白化なし、△/わずかに白化、×/白化、とした。 <Water immersion evaluation> After coating using a bar coater on a glass plate degreased with acetone in advance so as to have a film thickness of 100 μm, it was dried at 110 ° C. for 1 hour. The obtained film was cured at 25 ° C. for 1 day and then immersed in water at 25 ° C. to evaluate the change in appearance. The results of water immersion evaluation were as follows: ○ / no whitening, Δ / slightly whitening, x / whitening.
《ポリエステルポリオールの合成》
スルホン酸基含有ポリエステルポリオール(SSPEs−1)の合成
充填塔、温度計、窒素ガス導入管、撹拌装置を装着したフラスコに5−スルホイソフタル酸ジメチルナトリウム塩(SSIPA)980部、1,6−ヘキサンジオール1970部、ネオペンチルグリコール600部、ジブチル錫オキサイド0.2部を仕込み、塔頂温度が70℃以下となるようにフラスコ内温度を190〜200℃で保持し、メタノールが留去しなくなるまで7時間エステル交換反応を行った。さらにアジピン酸1940部を仕込み、塔頂温度が105℃以下となるようにフラスコ内温度190〜200℃でエステル化反応を行った。酸価が10mgKOH/gとなったところで、オクチル酸錫を0.3部加え、フラスコ内温度200℃で酸価が1mgKOH/gとなるまで、反応を継続した。得られたポリエステルポリオールの水酸基価は98mgKOH/g、酸価は0.5mgKOH/gであった。
<Synthesis of polyester polyol>
Synthesis of sulfonic acid group-containing polyester polyol (SSPEs-1) 980 parts of 5-sulfoisophthalic acid dimethyl sodium salt (SSIPA) in a flask equipped with a packed tower, a thermometer, a nitrogen gas inlet tube and a stirrer, 1,6-hexane 1970 parts of diol, 600 parts of neopentyl glycol, 0.2 parts of dibutyltin oxide are added, and the temperature in the flask is maintained at 190 to 200 ° C. so that the top temperature is 70 ° C. or less, until methanol is not distilled off. The transesterification reaction was performed for 7 hours. Furthermore, 1940 parts of adipic acid was added, and the esterification reaction was carried out at a flask internal temperature of 190 to 200 ° C. so that the tower top temperature was 105 ° C. or lower. When the acid value reached 10 mgKOH / g, 0.3 part of tin octylate was added, and the reaction was continued until the acid value reached 1 mgKOH / g at 200 ° C. in the flask. The obtained polyester polyol had a hydroxyl value of 98 mgKOH / g and an acid value of 0.5 mgKOH / g.
スルホン酸基含有ポリエステル(SSPEs−2)の合成
充填塔、温度計、窒素ガス導入管、撹拌装置のついたフラスコに620部のSSIPA、2410部のジエチレングリコール、ジブチル錫オキサイド0.2部を仕込み、塔頂温度が70℃以下となるようにフラスコ内温度を190〜200℃で保持し、メタノールが留去しなくなるまで7時間エステル交換反応を行った。さらにテレフタル酸2470部を仕込み、塔頂温度が105℃以下となるようにフラスコ内温度190〜200℃でエステル化反応を行った。酸価が10mgKOH/gとなったところで、オクチル酸錫を0.3部加えた。さらに内温250℃、真空度1mmHg(133Pa)で2時間反応させた。GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)測定によるポリエステルの数平均分子量は17000であった。
Synthesis of sulfonic acid group-containing polyester (SSPEs-2) 620 parts of SSIPA, 2410 parts of diethylene glycol, 0.2 parts of dibutyltin oxide were charged into a flask equipped with a packed tower, a thermometer, a nitrogen gas introduction tube, and a stirring device. The temperature in the flask was maintained at 190 to 200 ° C. so that the column top temperature was 70 ° C. or less, and a transesterification reaction was performed for 7 hours until methanol was not distilled off. Furthermore, 2470 parts of terephthalic acid was added, and the esterification reaction was performed at a flask internal temperature of 190 to 200 ° C. so that the tower top temperature was 105 ° C. or lower. When the acid value reached 10 mgKOH / g, 0.3 part of tin octylate was added. Further, the reaction was performed at an internal temperature of 250 ° C. and a degree of vacuum of 1 mmHg (133 Pa) for 2 hours. The number average molecular weight of the polyester as measured by GPC (gel permeation chromatography) was 17,000.
《ポリウレタンの合成》
ポリウレタン−1の合成
3730部のSSPEs−1を100℃に温調した。60℃に温調した150部の1,4−BD(1,4−ブタンジオール)を撹拌混合し、これに1220部のMDIを添加し、ただちに撹拌混合を1分間行い、120℃で24時間反応させた。さらに23℃、相対湿度55%の恒温恒湿室中で1週間静置して得られた硬化物を切断、粉砕することで、ポリウレタン−1を得た。組成を表1に示す。
<Synthesis of polyurethane>
Synthesis of Polyurethane-1 3730 parts of SSPEs-1 were temperature adjusted to 100 ° C. 150 parts of 1,4-BD (1,4-butanediol) adjusted to 60 ° C. are stirred and mixed. To this, 1220 parts of MDI are added and immediately stirred and mixed for 1 minute, at 120 ° C. for 24 hours. Reacted. Furthermore, polyurethane-1 was obtained by cut | disconnecting and grind | pulverizing the hardened | cured material obtained by leaving still for one week in a constant temperature and humidity chamber of 23 degreeC and 55% of relative humidity. The composition is shown in Table 1.
ポリウレタン−2の合成
水酸基価112mgKOH/gであるポリテトラメチレンエーテルグリコール(商品名:PTG−1000、保土谷化学工業(株)製)を3010部、350部の1,4−BD、1730部のMDIを用いたこと以外は、ポリウレタン−1と同様の方法で表1に示す組成のポリウレタン−2を得た。
Synthesis of polyurethane-2 Polytetramethylene ether glycol (trade name: PTG-1000, manufactured by Hodogaya Chemical Co., Ltd.) having a hydroxyl value of 112 mgKOH / g is 3010 parts, 350 parts 1,4-BD, 1730 parts Polyurethane-2 having the composition shown in Table 1 was obtained in the same manner as polyurethane-1 except that MDI was used.
ポリウレタン−3の合成
水酸基価56mgKOH/gであるポリエステルポリオール(商品名:U−2720、三井武田ケミカル(株)製)3290部、370部の1,4−BD、1440部のMDIを用いたこと以外は、ポリウレタン−1と同様の方法で表1に示す組成のポリウレタン−3を得た。
Synthesis of polyurethane-3 Polyester polyol having a hydroxyl value of 56 mgKOH / g (trade name: U-2720, manufactured by Mitsui Takeda Chemical Co., Ltd.) 3290 parts, 370 parts of 1,4-BD, 1440 parts of MDI were used. Except for the above, polyurethane-3 having the composition shown in Table 1 was obtained in the same manner as polyurethane-1.
ポリウレタン−4の合成
水酸基価112mgKOH/gであるポリカプロラクトンジオール(商品名:プラクセル210、ダイセル化学工業(株)製)1430部と1,4−ビス(2−ヒドロキシエトキシ)ベンゼン(商品名:BHEB、サンテクノケミカル(株)製)1430部の混合物を120℃にて温調した以外は、ポリウレタン−1と同様の方法で表1に示す組成のポリウレタン−4を得た。
Synthesis of Polyurethane-4 Polycaprolactone diol (trade name: Plaxel 210, manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd.) having a hydroxyl value of 112 mgKOH / g and 1,4-bis (2-hydroxyethoxy) benzene (trade name: BHEB) Polyurethane-4 having the composition shown in Table 1 was obtained in the same manner as Polyurethane-1 except that the temperature of 1430 parts of the mixture of Sun Techno Chemical Co., Ltd. was adjusted at 120 ° C.
《ポリウレタン水性分散系の合成》 << Synthesis of aqueous polyurethane dispersion >>
ポリウレタン−1を100部/時間の速度で同方向回転型二軸押出機(池貝鉄工製、PCM−30,L/D=41.5)に供給し、設定温度200℃、スクリュー回転数180
rpmで溶融混練するとともに、同押出機の中間部に設けた供給口よりイオン交換水を80部/時間の速度で連続的に供給した。押出された樹脂等混合物を、同押出機口に設置した単軸押出機(池貝鉄工製、FS−40,L/D=25)を通過させることにより、90℃まで冷却し、吐出させた。乾燥前後の重量差から計算される固形分濃度は55%であった。この水性分散系を温水(70℃に加温したイオン交換水)中に加えると微細分散し、水性分散系が得られた。この固形分濃度が30%となるようにイオン交換水を加えて調整し、100メッシュの金網にてろ過した。未分散物は認められず、分散状態は良好であった。このポリウレタン水性分散系の体積平均粒子径(Dw)は70nm、個数平均粒子径(Dn)は60nm、粒子径分布の指標であるDw/Dnは1.2であった。これをあらかじめアセトンにて表面を脱脂したガラス板上にフィルム厚さ100μmとなるようにバーコーターを用いて塗布した後、110℃で1時間乾燥した。110℃で5分経過したところで取り出し、フィルム臭気を官能評価したがまったく臭気は感じられなかった。得られたフィルムを25℃にて1日間養生した後、25℃の水に浸漬し、外観変化を確認した。1日後、5日後ともに外観変化はまったく見られず、耐水性に優れたフィルムであることが確認された。組成を表2に、評価結果を表3に示す。
Polyurethane-1 is fed at a speed of 100 parts / hour to a co-rotating twin screw extruder (Ikegai Iron Works, PCM-30, L / D = 41.5), set temperature 200 ° C., screw rotation speed 180
While melt-kneading at rpm, ion-exchanged water was continuously supplied at a rate of 80 parts / hour from a supply port provided in an intermediate part of the extruder. The extruded mixture such as resin was cooled to 90 ° C. and discharged by passing it through a single-screw extruder (manufactured by Ikekai Tekko Co., Ltd., FS-40, L / D = 25) installed in the extruder port. The solid content concentration calculated from the weight difference before and after drying was 55%. When this aqueous dispersion was added to warm water (ion-exchanged water heated to 70 ° C.), it was finely dispersed to obtain an aqueous dispersion. Ion exchange water was added to adjust the solid content concentration to 30%, followed by filtration with a 100-mesh wire mesh. No undispersed material was observed, and the dispersion state was good. This polyurethane aqueous dispersion had a volume average particle size (Dw) of 70 nm, a number average particle size (Dn) of 60 nm, and Dw / Dn as an index of particle size distribution of 1.2. This was coated on a glass plate degreased with acetone in advance using a bar coater to a film thickness of 100 μm, and then dried at 110 ° C. for 1 hour. The film was taken out at 110 ° C. for 5 minutes and subjected to sensory evaluation of the film odor, but no odor was felt. The obtained film was cured at 25 ° C. for 1 day and then immersed in water at 25 ° C. to confirm a change in appearance. No change in appearance was observed at all after 1 day and 5 days, and it was confirmed that the film was excellent in water resistance. The composition is shown in Table 2, and the evaluation results are shown in Table 3.
ポリウレタン−2を70部/時間、ポリエステルを30部/時間でフィードし、供給口からの水を27部/時間とした以外は、実施例1と同様の方法でポリウレタン水性分散系−2を得、同様に評価した。組成を表2に、評価結果を表3に示す。 A polyurethane aqueous dispersion-2 was obtained in the same manner as in Example 1, except that 70 parts / hour of polyurethane-2 and 30 parts / hour of polyester were fed and water from the supply port was 27 parts / hour. , Evaluated in the same way. The composition is shown in Table 2, and the evaluation results are shown in Table 3.
ポリウレタン―3を60部/時間、SSPEs−2を40部/時間でフィードし、供給口からの水を25部/時間とした以外は、実施例1と同様の方法でポリウレタン水性分散系−3を得、同様に評価した。組成を表2に、評価結果を表3に示す。 Polyurethane aqueous dispersion-3 in the same manner as in Example 1 except that polyurethane-3 was fed at 60 parts / hour, SSPEs-2 was fed at 40 parts / hour, and water from the supply port was 25 parts / hour. And evaluated similarly. The composition is shown in Table 2, and the evaluation results are shown in Table 3.
ポリウレタン―1を35部/時間、ポリウレタン―3を65部/時間でフィードし、供給口からの水を25部/時間とした以外は、実施例1と同様の方法でポリウレタン水性分散系−4を得、同様に評価した。組成を表2に、評価結果を表3に示す。 A polyurethane aqueous dispersion-4 was prepared in the same manner as in Example 1 except that 35 parts / hour of polyurethane-1 and 65 parts / hour of polyurethane-3 were fed and water from the supply port was 25 parts / hour. And evaluated similarly. The composition is shown in Table 2, and the evaluation results are shown in Table 3.
[比較例1]
ポリウレタン−4を70部/時間、SSPEs−2を30部/時間でフィードし、供給口からの水を25部/時間として実施例1と同様に水性化を行ったが、単軸押出機からの吐出物は温水中に加えても分散せず、樹脂の大部分が100メッシュ金網上に残り、ろ過できなかった。組成を表2に示す。
[Comparative Example 1]
The polyurethane-4 was fed at 70 parts / hour, the SSPEs-2 was fed at 30 parts / hour, and the water from the supply port was 25 parts / hour, and the water was made in the same manner as in Example 1. The discharged product did not disperse even when added to warm water, and most of the resin remained on the 100-mesh wire mesh and could not be filtered. The composition is shown in Table 2.
[比較例2]
温度計、窒素導入管、冷却管、撹拌装置のついたフラスコに、97部のMDI、127部のSSPEs−1、126部のU−5610W、350部のアセトニトリルを仕込み、70℃にて10時間反応させた。得られたウレタンプレポリマー溶液のNCO%が1.5%となったところで、30℃まで冷却した。このウレタンプレポリマー溶液150部を撹拌しながら、イオン交換水190部を加えた。さらに、2.0gの1,4−ブタンジアミンを溶解したアセトニトリル溶液を発熱に注意しながら、徐々に加え、50℃減圧下で残存アセトニトリルを留去することにより、固形分28%であり、体積平均粒子径100nm、個数平均粒子径70nm、Dw/Dn1.44のポリウレタン水性分散系−4を得た。その樹脂のSO3Na基濃度は0.25mmol/gであり、該分散系のGC/MSによる残存有機溶剤濃度は900ppmであった。これをあらかじめアセトンにて表面を脱脂したガラス板上に厚さ100μmとなるようにバーコーターを用いて塗布した後、110℃で1時間乾燥した。110℃で5分経過したところで取り出し、フィルム臭気を官能評価したところ、含有している有機溶剤に由来すると思われるフィルム臭気が確認された。得られたフィルムを25℃にて1日間養生した後、25℃の水に浸漬し、外観変化を確認した。1日後にはわずかに白化がみられ、5日後には白化していた。評価結果を表3に示す。
[Comparative Example 2]
A flask equipped with a thermometer, a nitrogen inlet tube, a condenser tube, and a stirrer was charged with 97 parts of MDI, 127 parts of SSPEs-1, 126 parts of U-5610W, and 350 parts of acetonitrile at 70 ° C. for 10 hours. Reacted. When the NCO% of the obtained urethane prepolymer solution became 1.5%, it was cooled to 30 ° C. While stirring 150 parts of this urethane prepolymer solution, 190 parts of ion-exchanged water was added. Further, 2.0 g of 1,4-butanediamine dissolved in acetonitrile solution was gradually added while paying attention to heat generation, and the remaining acetonitrile was distilled off under reduced pressure at 50 ° C. A polyurethane aqueous dispersion-4 having an average particle diameter of 100 nm, a number average particle diameter of 70 nm, and Dw / Dn of 1.44 was obtained. The SO3Na group concentration of the resin was 0.25 mmol / g, and the residual organic solvent concentration by GC / MS of the dispersion was 900 ppm. This was coated on a glass plate degreased with acetone in advance using a bar coater to a thickness of 100 μm, and then dried at 110 ° C. for 1 hour. The film was taken out at 110 ° C. for 5 minutes and subjected to sensory evaluation of the film odor. As a result, a film odor that was considered to be derived from the contained organic solvent was confirmed. The obtained film was cured at 25 ° C. for 1 day and then immersed in water at 25 ° C. to confirm a change in appearance. Slight whitening was observed after 1 day, and whitening was observed after 5 days. The evaluation results are shown in Table 3.
[比較例3]
温度計、窒素導入管、冷却管、撹拌装置のついたフラスコに、水添キシリレンジイソシアネート(商品名:タケネート600、三井武田ケミカル(株)製)を175部、水酸基価56.1mgKOH/gのポリカーボネートジオール(商品名:プラクセルCD220、ダイセル化学工業(株)製)226部、24部のネオペンチルグリコール、30部のDMPA、195部のアセトンを仕込み、70℃にて10時間反応させた。このウレタンプレポリマー溶液のNCO%が4.3%となったところで、50℃まで冷却し、トリエチルアミン(TEA)19部を加えた。さらに30分間撹拌し、30℃まで冷却した。水800部を撹拌しながら、得られたウレタンプレポリマー溶液574部をゆっくりと加え、さらにエチレンジアミン13.9部を発熱に注意しながら徐々に加えた。50℃減圧下で残存アセトンを留去することにより、固形分34%であり、体積平均粒子径90nm、個数平均粒子径70nm、Dw/Dn1.29のポリウレタン水性分散系―5を得た。この樹脂のGC/MSによる残存有機溶剤濃度は5000ppmであった。これをあらかじめアセトンにて表面を脱脂したガラス板上に厚さ100μmとなるようにバーコーターを用いて塗布した後、110℃で1時間乾燥した。110℃で5分経過したところで取り出し、フィルム臭気を官能評価したところ、含有している有機溶剤に由来すると思われるフィルム臭気が確認された。得られたフィルムを25℃にて1日間養生した後、25℃の水に浸漬し、外観変化を確認した。1日後にはすでにフィルムは白化していた。評価結果を表3に示す。
[Comparative Example 3]
In a flask equipped with a thermometer, a nitrogen inlet tube, a condenser tube, and a stirrer, 175 parts of hydrogenated xylylene diisocyanate (trade name: Takenate 600, manufactured by Mitsui Takeda Chemical Co., Ltd.) with a hydroxyl value of 56.1 mgKOH / g 226 parts of polycarbonate diol (trade name: Plaxel CD220, manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd.), 24 parts of neopentyl glycol, 30 parts of DMPA and 195 parts of acetone were charged and reacted at 70 ° C. for 10 hours. When the NCO% of this urethane prepolymer solution reached 4.3%, the solution was cooled to 50 ° C., and 19 parts of triethylamine (TEA) was added. The mixture was further stirred for 30 minutes and cooled to 30 ° C. While stirring 800 parts of water, 574 parts of the obtained urethane prepolymer solution was slowly added, and further 13.9 parts of ethylenediamine was gradually added while paying attention to heat generation. The residual acetone was distilled off under reduced pressure at 50 ° C. to obtain a polyurethane aqueous dispersion-5 having a solid content of 34%, a volume average particle diameter of 90 nm, a number average particle diameter of 70 nm, and Dw / Dn of 1.29. The residual organic solvent concentration of this resin by GC / MS was 5000 ppm. This was coated on a glass plate degreased with acetone in advance using a bar coater to a thickness of 100 μm, and then dried at 110 ° C. for 1 hour. The film was taken out at 110 ° C. for 5 minutes and subjected to sensory evaluation of the film odor. As a result, a film odor that was considered to be derived from the contained organic solvent was confirmed. The obtained film was cured at 25 ° C. for 1 day and then immersed in water at 25 ° C. to confirm a change in appearance. The film was already whitened after one day. The evaluation results are shown in Table 3.
[比較例4]
実施例1に示すポリウレタン水性分散系−1に対し、有機溶剤としてアセトニトリルを2000ppmとなるように添加した。室温にて1日間養生し、ポリウレタン水性分散系
−6を得た。これをあらかじめアセトンにて表面を脱脂したガラス板上に厚さ100μmとなるようにバーコーターを用いて塗布した後、110℃で1時間乾燥した。110℃で5分経過したところで取り出し、フィルム臭気を官能評価したところ、含有している有機溶剤に由来すると思われるフィルム臭気が確認された。得られたフィルムを25℃にて1日間養生した後、25℃の水に浸漬し、外観変化を確認した。フィルムに白化現象は見られなかった。評価結果を表3に示す。
[Comparative Example 4]
To the polyurethane aqueous dispersion-1 shown in Example 1, acetonitrile was added as an organic solvent so as to be 2000 ppm. It was cured at room temperature for 1 day to obtain an aqueous polyurethane dispersion-6. This was coated on a glass plate degreased with acetone in advance using a bar coater to a thickness of 100 μm, and then dried at 110 ° C. for 1 hour. The film was taken out at 110 ° C. for 5 minutes and subjected to sensory evaluation of the film odor. As a result, a film odor that was considered to be derived from the contained organic solvent was confirmed. The obtained film was cured at 25 ° C. for 1 day and then immersed in water at 25 ° C. to confirm a change in appearance. No whitening phenomenon was observed on the film. The evaluation results are shown in Table 3.
Claims (1)
(1)親水性基を有するポリウレタンのみ
(2)親水性基を有するポリウレタンと親水性基を有さないポリウレタン
(3)親水性基を有するポリウレタン以外のポリマーと親水性基を有さないポリウレタン A polymer mixture having a heat of fusion of 30 mJ / mg or less measured by differential scanning calorimetry consisting of any of the following cases (1) to (3) is heated to 100 ° C. in an extruder in the absence of an organic solvent. A process for producing an aqueous polyurethane dispersion characterized by obtaining an aqueous dispersion by melting and mixing with water at 260 ° C.
(1) Only polyurethanes with hydrophilic groups
(2) Polyurethane having a hydrophilic group and polyurethane having no hydrophilic group
(3) A polymer other than a polyurethane having a hydrophilic group and a polyurethane having no hydrophilic group
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004042121A JP4783553B2 (en) | 2004-02-18 | 2004-02-18 | Method for producing aqueous polyurethane dispersion |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004042121A JP4783553B2 (en) | 2004-02-18 | 2004-02-18 | Method for producing aqueous polyurethane dispersion |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2005232277A JP2005232277A (en) | 2005-09-02 |
| JP4783553B2 true JP4783553B2 (en) | 2011-09-28 |
Family
ID=35015560
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2004042121A Expired - Lifetime JP4783553B2 (en) | 2004-02-18 | 2004-02-18 | Method for producing aqueous polyurethane dispersion |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4783553B2 (en) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7445847B2 (en) * | 2006-05-25 | 2008-11-04 | Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. | Chemical mechanical polishing pad |
| JP2008018320A (en) * | 2006-07-12 | 2008-01-31 | Nippon Paint Co Ltd | Emulsion production method and aqueous coating composition obtained from the production method |
| JP5133178B2 (en) * | 2007-09-28 | 2013-01-30 | 三洋化成工業株式会社 | Method for producing polyurethane resin aqueous dispersion |
| JP2010155879A (en) * | 2008-12-26 | 2010-07-15 | Sanyo Chem Ind Ltd | Method for producing polyurethane resin aqueous dispersion |
| JP7025162B2 (en) * | 2017-09-26 | 2022-02-24 | 三井化学株式会社 | Method for producing xylylene diisocyanate composition and isocyanurate |
| CN113024757B (en) * | 2021-03-03 | 2021-12-14 | 四川大学 | Method for preparing waterborne polyurethane through prepolymerization-emulsification full-continuous method |
| EP4532576A1 (en) | 2022-05-25 | 2025-04-09 | Covestro (Netherlands) B.V. | Process for providing low gloss coatings |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59138212A (en) * | 1983-01-28 | 1984-08-08 | Toho Chem Ind Co Ltd | Production of water-based resin |
| CA2219378A1 (en) * | 1995-06-07 | 1996-12-19 | H.B. Fuller Licensing & Financing, Inc. | Aqueous non-gelling, anionic polyurethane dispersions and process for their manufacture |
| JP4128631B2 (en) * | 1997-03-17 | 2008-07-30 | ダウ グローバル テクノロジーズ インコーポレイティド | Polyurethane latex, process for producing the same, and polymer produced therefrom |
| JPH11323300A (en) * | 1998-05-13 | 1999-11-26 | Nippon Polyurethane Ind Co Ltd | Polyurethane emulsion for aqueous adhesive and aqueous adhesive using the same |
| JP3885531B2 (en) * | 2001-08-17 | 2007-02-21 | 日本ポリウレタン工業株式会社 | Water-based polyurethane emulsion, water-based adhesive and water-based paint using the same |
| JP2003138021A (en) * | 2001-08-23 | 2003-05-14 | Sanyo Chem Ind Ltd | Process for producing aqueous dispersion of isocyanate- terminated prepolymer and polyurethane resin |
-
2004
- 2004-02-18 JP JP2004042121A patent/JP4783553B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2005232277A (en) | 2005-09-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3493796B2 (en) | Waterborne polyurethane resin paint | |
| AU2006201698B2 (en) | N-methylpyrrolidone-free polyurethane dispersions based on dimethylolpropionic acid | |
| KR101917899B1 (en) | Polyurethane urea dispersions | |
| KR100625141B1 (en) | Polyurethane Dispersion Base Aqueous Barrier Layer | |
| US20070219296A1 (en) | Aqueous dispersions based on nitro-cellulose-polyurethane particles | |
| KR101161893B1 (en) | Aqueous pur dispersion with improved adhesive characteristics | |
| KR101529152B1 (en) | Manufacturing method of polyurethane foam sheet and synthetic leather made by using it | |
| EP2281848A1 (en) | Aqueous polyurethane resin dispersion, manufacturing method thereof, and paint composition containing the same | |
| ES2327280T5 (en) | Aqueous polyurethane dispersions with improved storage stability | |
| KR20140012659A (en) | Waterborne polyurethane resin dispersion and use thereof | |
| RU2680400C1 (en) | Method of obtaining multilayer coating | |
| JP2010526921A (en) | Acidified polyester-polyurethane dispersion | |
| WO2011102442A1 (en) | Polyoxyalkylene alcohol, polyurethane resin, and coating agent including same | |
| JP2017071685A (en) | Aqueous polyurethane dispersion | |
| JP5545954B2 (en) | Water-based polyurethane resin, paint film, artificial or synthetic leather | |
| JP2017071684A (en) | Water-based polyurethane dispersion | |
| JP4783553B2 (en) | Method for producing aqueous polyurethane dispersion | |
| KR20070115898A (en) | Polyurethane Urea Solution | |
| JP2001115090A (en) | Water thinnable binder for coating having soft touch | |
| JP2007146162A (en) | Urethane group-containing hydroxy functional polyester aqueous dispersion | |
| JP7726941B2 (en) | Aqueous dispersion of polyurethane resin and coating agent | |
| US20120077929A1 (en) | Polytrimethylene ether-based polyurethane ionomers | |
| WO2026052697A1 (en) | Aqueous polyurethane dispersions and applications thereof | |
| TW202511334A (en) | A solvent-free polyurethane dispersion based on polytrimethylene ether glycol | |
| JP2006257121A (en) | Method for producing aqueous urethane resin |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060612 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060615 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20090302 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090317 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090518 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100720 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100914 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20110705 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20110711 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140715 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Ref document number: 4783553 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313115 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140715 Year of fee payment: 3 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140715 Year of fee payment: 3 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |