JPS6028289B2 - Method for producing polyurethane emulsion with crosslinking - Google Patents
Method for producing polyurethane emulsion with crosslinkingInfo
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- JPS6028289B2 JPS6028289B2 JP52148448A JP14844877A JPS6028289B2 JP S6028289 B2 JPS6028289 B2 JP S6028289B2 JP 52148448 A JP52148448 A JP 52148448A JP 14844877 A JP14844877 A JP 14844877A JP S6028289 B2 JPS6028289 B2 JP S6028289B2
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、ポリウレタンェマルジョンの製造法に関する
。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for producing polyurethane emulsions.
更に詳しくは他種のポリウレタンのジメチルホルムアミ
ド溶液中においても安定な分散状態を保ち得る架橋結合
を有するポリウレタンヱマルジョンの製造法に関する。
最近、重合体の溶液中に重合体の微粒子を存在させるこ
とにより重合体溶液の緑式凝固性を改良させることが、
例えば侍開昭51一7私叫号や持閥昭52−27464
号により提案された。More specifically, the present invention relates to a method for producing a polyurethane emulsion having crosslinking bonds that can maintain a stable dispersion state even in a dimethylformamide solution of other types of polyurethane.
Recently, it has been reported that the green coagulation property of a polymer solution can be improved by the presence of polymer fine particles in the polymer solution.
For example, the samurai era 51-7 private shout and the feudal lord 52-27464.
proposed by No.
そしてこれらの提案された方法は、ある重合体の溶液中
へ異種の溶解性を有するかまたは溶剤不溶性の重合体ラ
テックスを添加する方法であって、該方法に従えば重合
体溶液の湿式凝固性が改良されるが、この方法の最善の
実施態様を実施する際には一つの大きな問題点があるこ
とが、今や判明した。即ち、本発明者らの研究によれば
重合体■溶液中に重合体(B}の微粒子を存在させて湿
式凝固性を改良するには重合体凶と重合体{Bーの化学
的又は物理的性質が極めて類似していることが要求され
ることが判明した。そして、このことは相容れない技術
的問題点を提供する。即ち重合体風と重合体【BIの組
合せで化学的または物理的性質を大きく異とする重合体
を選択する場合には重合体風溶液中において比較的安定
に存在する重合体曲のェマルジョンを製造することが可
能であるが、重合体■と重合体【8}が化学的または物
理的性質が類似する場合には重合体凶と重合体職の溶剤
溶解性(または溶解パラメーター)が類似するため重合
体■溶液中で重合体■を安定に分散させることが困難で
あるということである。そして従来公知のポリウレタン
ェマルジョンにおいて上記の目的を満足させることは全
く不可能であった。例えばポリウレタンェマルジョンの
基本特許である袴公昭33一1141号には750〜4
000の分子量を有するポリテトラメチレンェーテルグ
リコールが芳香族ジィソシアネートと反応せしめられ、
グリコールとジィソシアネートのモル比は1:1.2〜
1:2であり、反応生成物は少くとも12個の炭素原子
を有する有機酸と混合され、そこで得られた生成物はア
ルカリ金属水酸化物及び適当には芳香族第1級ジアミン
を含有する少くとも当量の水中に注入する方法が開示さ
れるが、この方法で得られるポIJウレタンは一般にポ
リウレタンの良溶剤であるジメチルホルムアミド(以下
OM『と略す)に可溶性であるか、または大きく膨潤す
るという性質を有し好まれない。These proposed methods involve adding polymer latexes having different solubility or solvent insolubility into a solution of a certain polymer, and according to the method, the wet coagulation property of the polymer solution is improved. Although improved, it has now been discovered that there is one major problem in implementing the best practice of this method. That is, according to the research of the present inventors, in order to improve the wet coagulation property by the presence of fine particles of polymer (B) in a polymer solution, chemical or physical It has been found that very similar properties are required, and this presents an irreconcilable technical problem: the combination of polymer wind and polymer [BI] with very similar chemical or physical properties. If polymers with significantly different values are selected, it is possible to produce an emulsion with a polymer curve that exists relatively stably in a polymer-like solution. When chemical or physical properties are similar, it is difficult to stably disperse the polymer in a polymer solution because the solvent solubility (or solubility parameter) of the polymer and the polymer are similar. It has been completely impossible to satisfy the above objectives with conventionally known polyurethane emulsions.For example, the basic patent for polyurethane emulsion, Hakama Kosho No. 33-11141, has patents 750-4.
polytetramethylene ether glycol having a molecular weight of 0.000 is reacted with an aromatic diisocyanate,
The molar ratio of glycol and diisocyanate is 1:1.2~
1:2 and the reaction product is mixed with an organic acid having at least 12 carbon atoms, the resulting product containing an alkali metal hydroxide and suitably an aromatic primary diamine. Although a method is disclosed in which the polyurethane is injected into at least an equivalent amount of water, the polyurethane obtained by this method is generally soluble in dimethylformamide (hereinafter abbreviated as OM), which is a good solvent for polyurethane, or swells greatly. It has this characteristic and is not liked.
耐溶剤性の改良されたポリウレタンラテックスも各種塗
料等の仕上剤用に公知である。Polyurethane latexes with improved solvent resistance are also known for use in finishes such as various paints.
例えば侍公昭45一10957号には1.5:1〜3:
1のNCO/OH当量比における有機ジィソシアネート
およびポリオールの連鎖増大したプレポリマーの水性分
散物からなり、ポリオールは2よりも大なる(3以上の
)官能基を有し、且つ少なくとも1500の分子量を有
するポリアルキレンェーテルポリオールであり、該ポリ
オールは少なくとも3個の炭素原子を有するアルキレン
オキサィド、または少くとも3個の炭素原子を有するア
ルキレンオキサィド類の混合物から製造されたポリウレ
タンラテックスが開示されている。この方法においては
3以上の官能基を有するポリオールが使用されているの
で、耐溶剤性があがり、条件によっては特殊な場合に本
発明で所望する化学的または物理的性質は類似し、しか
もポリウレタンの良溶剤であるDMFには溶解しないポ
リウレタンェマルジョンが得られる場合があるが、該ポ
リウレタンヱマルジョンは一般に安定性が悪く、特に該
ェマルジョンをDMF溶液中に分散させるならば極端に
その分散安定性が悪くなり、しかもェマルジョンの状態
(例えば粒子径)などの経時変化が大きく、工業的規模
において本発明の目的を達成することは困難である。ま
た上記と類似の思想において分子量1500〜5000
のポリプロピレントリオ−ルと分子量500〜3000
のポリプロピレンジオール、グリコールの使用割合を特
定化した架橋ェマルジョンも例えば特公昭48一417
18号により公知である。For example, Samurai Ko No. 45-110957 has 1.5:1 to 3:
consisting of an aqueous dispersion of a chain-enhanced prepolymer of an organic diisocyanate and a polyol in an NCO/OH equivalent ratio of 1, the polyol having functional groups greater than 2 (3 or more) and having a molecular weight of at least 1500 Disclosed is a polyurethane latex made from a polyalkylene ether polyol, the polyol being an alkylene oxide having at least 3 carbon atoms, or a mixture of alkylene oxides having at least 3 carbon atoms. has been done. Since a polyol having three or more functional groups is used in this method, the solvent resistance is increased, and depending on the conditions, the chemical or physical properties desired in the present invention are similar to that of polyurethane in special cases. Polyurethane emulsions that do not dissolve in DMF, which is a good solvent, may be obtained in some cases, but these polyurethane emulsions generally have poor stability, and in particular, when the emulsions are dispersed in DMF solutions, the dispersion stability is extremely low. Furthermore, the state of the emulsion (for example, particle size) changes significantly over time, making it difficult to achieve the object of the present invention on an industrial scale. Also, in a similar concept to the above, the molecular weight is 1500 to 5000.
Polypropylene triol with a molecular weight of 500-3000
Cross-linked emulsions with specified proportions of polypropylene diol and glycol are also available, for example, in Japanese Patent Publication No. 48-417.
No. 18.
しかるにこれも上記と同様、成膜後の機械的強度や耐溶
剤性は改良できるものの、ェマルジョン、特にポリウレ
タンDMF溶液中での分散安定性が悪いという欠点があ
った。水性ェマルジョンの安定性を改良する方法として
特殊な界面活性剤を使用する方法も提案されている。However, similar to the above, although the mechanical strength and solvent resistance after film formation can be improved, this has the drawback of poor dispersion stability in emulsions, particularly in polyurethane DMF solutions. The use of special surfactants has also been proposed as a way to improve the stability of aqueous emulsions.
例えば、特公昭46一般986号によれば、従来の市販
の界面活性剤のみを用いる方法はポリウレタンの安定な
ェマルジョンを形成するには満足でないとして、アルキ
ルスルトンと低重合度ポリオールを反応させた極めて特
殊な化合物とスルホコハク酸型界面活性剤(いずれもア
ニオン型界面活性剤である)を併用することを提案して
いる。しかるに、この提案された方法によれば、極めて
特殊な化合物を使用しなければならないという欠点とと
もにDM『に可溶な線状のポリウレタンェマルジョンし
か得られず、該ェマルジョンをDMF溶液に分散させた
ままでおくことはできない不都合がある。而して本発明
者らは上記本発明の目的に鑑み、自身安定なェマルジョ
ンであり、化学的または物理的性質の類似したポリウレ
タンのDMF溶液と混合しても安定に分散が可能なェマ
ルジョンを製造すべく鋭意研究した結果、驚ろくべきこ
とに、ポリウレタンの製造に際し、低分子量のトリまた
はテトラオールを出発原料の一つとして用い、しかも界
面活性剤としてノニオン界面活性剤と特定夕のァニオン
界面活性剤を併用することにより、上記の問題点が著し
く改良されることを認めた。For example, according to Japanese Patent Publication No. 986 of 1972, the conventional method using only a commercially available surfactant is not satisfactory for forming a stable emulsion of polyurethane, and therefore, a method using only a commercially available surfactant is not satisfactory for forming a stable emulsion of polyurethane. It is proposed to use a special compound and a sulfosuccinic acid type surfactant (both are anionic type surfactants). However, this proposed method has the drawback that very special compounds must be used and only linear polyurethane emulsions that are soluble in DM can be obtained; There is an inconvenience that it cannot be left until later. In view of the above object of the present invention, the present inventors have produced an emulsion that is stable itself and can be stably dispersed even when mixed with a DMF solution of polyurethane having similar chemical or physical properties. As a result of intensive research, it was surprisingly discovered that when manufacturing polyurethane, low molecular weight tri- or tetraols are used as one of the starting materials, and in addition, nonionic surfactants and specific anionic surfactants are used as surfactants. It has been found that the above-mentioned problems can be significantly improved by using these agents together.
即ち、本発明は、有機ジィソシアネート、分子量500
〜3000のポリマージオールおよび分子量1000以
下の低分子トリまたはテトラオールを用0い、水または
水を主体とする液体に分散させることにより得られるェ
マルジョンからの乾式フィルムのPM『中での3000
における膨潤度が3〜9の範囲となる末端ィソシアネー
ト基プレポリマーを調製し、該プレポリマ−を非イオン
系界面活性剤夕の少なくとも1種と硫酸ェステル型、ス
ルホン酸型、リン酸ェステル型から選択された少なくと
も1種のアニオン系界面活性剤とを含有する水又は水を
主体とする液体とともに微粒子状に分散させると同時或
は分散後に鎖伸長反応を行なうことを0特徴とする架橋
されたポリウレタンェマルジョンの製造法である。本発
明において用いられる有機ジィソシアネートはポリウレ
タンの合成に一般に用いられるものであり、例えばトリ
レンジィソシアネート、キシリレンジイソシアネ−ト、
4・4′ージフヱニルメタンジィソシアネートなどの芳
香族ジィソシアネートの他にへキサンメチレンジイソシ
アネート、デカメチレンジィソシアネートなどの脂肪族
ジイソシアネートが用いられる。That is, the present invention uses an organic diisocyanate with a molecular weight of 500
3000 PM of a dry film from an emulsion obtained by dispersing a polymer diol with a molecular weight of ~3000 and a low molecular weight tri- or tetraol with a molecular weight of 1000 or less in water or a liquid mainly composed of water.
A terminal isocyanate group prepolymer having a swelling degree in the range of 3 to 9 is prepared, and the prepolymer is selected from at least one nonionic surfactant and a sulfate ester type, a sulfonic acid type, and a phosphate ester type. A crosslinked polyurethane characterized by carrying out a chain extension reaction at the same time or after dispersion when dispersed in the form of fine particles with water or a water-based liquid containing at least one anionic surfactant. This is a method for producing emulsions. The organic diisocyanate used in the present invention is one commonly used in the synthesis of polyurethane, such as tolylene diisocyanate, xylylene diisocyanate,
In addition to aromatic diisocyanates such as 4,4'-difhenylmethane diisocyanate, aliphatic diisocyanates such as hexamethylene diisocyanate and decamethylene diisocyanate are used.
本発明において用いられるポリマージオールもポリウレ
タンェラストマーの合成に一般的に使用されるポリマー
グリコールであり、例えばポリテトラメチレングリコー
ル、ポリプロピレングリコールなどのポリエーテルグリ
コールやポリエチレンアジベートグリコール、ポリプロ
ピレンアジベートグリコ−ル、ポリテトラメチレンアジ
ベートグリコールなどのポリエステルグリコールやこれ
らの混合物或は共縮合物である。The polymer diols used in the present invention are also polymer glycols commonly used in the synthesis of polyurethane elastomers, such as polyether glycols such as polytetramethylene glycol and polypropylene glycol, polyethylene adipate glycol, and polypropylene adipate glycol. and polyester glycols such as polytetramethylene adibate glycol, and mixtures or cocondensates thereof.
しかし本発明においては、これらのポリマーグリコール
の平均分子量は3000以下であるべきであり、好まし
くは500〜1500と低分子量であるという特徴を有
すべきである。このポリマーグリコールの平均分子量が
大きくなるとDMF溶液中における粘度に経時変化が生
じ易くなり、特に3000を越えて大きくなると、出発
原料の組成をどんなに変更してもDMF溶液中での分散
安定性の良好なェマルジョンは得られない。また平均分
子量が500よりも小さくなると得られたポリウレタン
が硬くなり、また分散安定性に寄与する粒径の小いェマ
ルジョンを得るのが困難となり、従って一般に安定なェ
マルジョンが得られにくくなる。分子量が1000以下
の有機低分子トリまたはテトラオールを用いることも、
本発明において特徴的である。However, in the present invention, the average molecular weight of these polymer glycols should be 3000 or less, preferably 500 to 1500, which is a low molecular weight characteristic. When the average molecular weight of this polymer glycol becomes large, the viscosity in the DMF solution tends to change over time, and especially when it becomes larger than 3000, the dispersion stability in the DMF solution is good no matter how much the composition of the starting material is changed. You can't get emulsion. Furthermore, if the average molecular weight is less than 500, the resulting polyurethane becomes hard, and it becomes difficult to obtain an emulsion with a small particle size that contributes to dispersion stability, and therefore it is generally difficult to obtain a stable emulsion. It is also possible to use an organic low-molecular tri- or tetraol with a molecular weight of 1000 or less,
This is characteristic in the present invention.
低分子トリまたはテトラオールの使用において初めて自
身安定であり、ポリウレタンェフストマーのDM『溶液
中でも安定に分散するェマルジョンの製造が可能となっ
た。そしてこのェマルジョンの安定性はこのトリオール
の分子量が低くなる程大となり、特に平均分子量が50
0以下であることがよい。具体的な例としてはトリメチ
ロールプロパン、グリセリン、ヘキサントリオール、ベ
ンタェリスリトールやこれらのヒドロキシル基末端にエ
チレンオキサイド又はプ。ピレンオキサィドを付加して
合成した低分子量トリまたはテトラオールである。なお
、トリオールを用いる場合はェマルジョンの粒径や膨酒
度の調節が容易であり好まれる。本発明においては上記
3成分を所望の割合で混合反応させることにより末端に
ィソシアネート基を有するプレポリマーを造る。For the first time, the use of low-molecular-weight tri- or tetraols has made it possible to produce emulsions that are self-stable and stably dispersed even in solutions. The stability of this emulsion increases as the molecular weight of the triol decreases, especially when the average molecular weight is 50.
It is preferable that it is 0 or less. Specific examples include trimethylolpropane, glycerin, hexanetriol, bentaerythritol, and ethylene oxide or salt at the hydroxyl group end of these. It is a low molecular weight tri- or tetraol synthesized by adding pyrene oxide. Note that the use of triol is preferred because the particle size and swelling degree of the emulsion can be easily controlled. In the present invention, a prepolymer having isocyanate groups at the terminals is produced by mixing and reacting the above three components in a desired ratio.
この際NCO/OHの比は少なくとも1.2以上とする
ことが、微粒子状のェマルジョンを作製する上でよい。
一般にはNCO/OHの比は1.3〜2.5の範囲が好
んで用いられる。そしてポリマージオール、低分子トリ
オール、有機ジィソシアネートの個々の割合は目的とす
るポリウレタンェマルジョンのポリウレタンの所望の硬
さとなるよう調整されるべきであるが、本発明において
は次の鎖伸長工程を経たポIJウレタンェマルジョンの
DMF溶液中の膨潤度が3〜9の範囲に入るよう調節さ
れるのがよい。類似の化学的又は物理的性質を有するポ
リウレタンェラストマー溶液中における架橋されたポリ
ウレタンェラストマーの安定性は後述するェマルジョン
の粒子径とともに該ェマルジョンを構成する架橋ポリウ
レタンのDMF溶液中における重量基準の膨潤度により
大きく影響されることが本発明者らにより見し、出され
た。この場合、より好ましい膨潤度は4〜8である。こ
こで膨潤度はポリウレタンェマルジョンをガラス板上に
流延し厚さ0.5肋の乾式フィルムを作製し、該フィル
ムを30qCにて48時債則MF中に浸潰した場合の浸
債後と浸債前の重量比で表わした。In this case, it is preferable that the NCO/OH ratio be at least 1.2 or more in order to produce a fine particle emulsion.
Generally, the NCO/OH ratio is preferably in the range of 1.3 to 2.5. The individual proportions of the polymer diol, low-molecular triol, and organic diisocyanate should be adjusted to give the desired hardness of the polyurethane of the target polyurethane emulsion. It is preferable that the degree of swelling of the IJ urethane emulsion in a DMF solution is adjusted to fall within the range of 3 to 9. The stability of a crosslinked polyurethane elastomer in a polyurethane elastomer solution having similar chemical or physical properties is determined by the particle size of the emulsion described below and the weight basis of the crosslinked polyurethane constituting the emulsion in a DMF solution. The present inventors have found that the degree of swelling is greatly affected, and have proposed the following. In this case, the degree of swelling is more preferably 4-8. Here, the degree of swelling is calculated by casting polyurethane emulsion on a glass plate to make a dry film with a thickness of 0.5 ribs, and immersing the film in 48-hour MF at 30 qC. It is expressed as a weight ratio before bonding.
プレポリマーの合成は無溶剤下、溶剤下のいずれでもよ
いが、ェマルジョン作製時には水と相溶性のない有機溶
剤(これを有機溶剤〔1〕と略すことがある)が添加さ
れる。The prepolymer may be synthesized either in the absence of a solvent or in a solvent, but an organic solvent (sometimes abbreviated as organic solvent [1]) that is incompatible with water is added during emulsion production.
この水と相溶性のない有機溶剤としてよく用いられるも
のにはベンゼン、トルェン、キシレンなどの芳香族炭化
水素があるが、他に二塩化メチレン、クロロホルム、四
塩化炭素、トリクロロェチレンなどの比較的低沸点の塩
素系炭化水素が用いられる。有機溶剤〔1〕を添加した
場合、該有機溶剤〔1〕とプレポリマーの重量比が10
:100〜200:100の範囲が微粒子状ェマルジョ
ンを調整するのによい。Aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, and xylene are often used as organic solvents that are incompatible with water, but there are also comparatively Chlorinated hydrocarbons with low boiling points are used. When organic solvent [1] is added, the weight ratio of organic solvent [1] and prepolymer is 10
:100 to 200:100 is suitable for preparing fine particulate emulsions.
該プレポリマー溶液には有機溶剤〔1〕と水との両者に
混和性であり、且つィソシアネート基に対して不活性な
液体、例えばアセトンやメチルエチルケトンなどのケト
ン類を添加するのが微粒子状ェマルジョンを作る上でよ
い。To form a fine particulate emulsion, a liquid that is miscible with both the organic solvent [1] and water and inert to isocyanate groups, such as ketones such as acetone and methyl ethyl ketone, is added to the prepolymer solution. Good for making.
かくして得られたプレポリマー溶液の粘度は比鮫的低粘
度がよく30qoにおいて50ポィズ以下であるのがよ
い。The viscosity of the prepolymer solution thus obtained is preferably relatively low, preferably 50 poise or less at 30 qo.
溶液の粘度が高くなると鯛梓の条件を強くしても微粒子
状のェマルジョンを得るのが困難となる。溶液の粘度は
各種添加物或は用いる溶剤により低下せしめることも可
能であり、上述した3成分、特にNCO/OH比及びト
リオールの使用量を調節する方法もとりうる。本発明に
おいては上記して得られたポリウレタンプレポリマーの
有機溶剤溶液は特定の界面活性剤を含有する水又は水を
主体とする液体とともに常法に従い微粒子状に分散させ
る。When the viscosity of the solution becomes high, it becomes difficult to obtain a fine-grained emulsion even if the Taiazusa conditions are strengthened. The viscosity of the solution can be lowered by using various additives or the solvent used, and it is also possible to adjust the above-mentioned three components, especially the NCO/OH ratio and the amount of triol used. In the present invention, the organic solvent solution of the polyurethane prepolymer obtained above is dispersed into fine particles in accordance with a conventional method together with water containing a specific surfactant or a liquid mainly composed of water.
ここで本発明においては界面活性剤の種類を限定したこ
とが本質的である。即ち、本発明においては該界面活性
剤は非イオン系界面活性剤と特定のアニオン界面活性剤
の併用が本質的である。本発明において使用されるアニ
オン系界面活性剤は硫酸ェステル型、スルホン酸型、リ
ン酸ェステル型から選択された界面活性剤であり、同じ
アニオン系界面活性剤でも脂肪酸塩型の活性剤はほとん
ど効果がない。Here, in the present invention, it is essential that the type of surfactant is limited. That is, in the present invention, the surfactant is essentially a combination of a nonionic surfactant and a specific anionic surfactant. The anionic surfactant used in the present invention is a surfactant selected from sulfate ester type, sulfonic acid type, and phosphate ester type, and even among the same anionic surfactants, fatty acid salt type surfactants are hardly effective. There is no.
本発明で用いられる界面活性剤は例えば丸善株式会社発
行の油脂化学便覧、改訂二版(昭和46王11月30日
発行)の第68〜664頁に記載されている。The surfactant used in the present invention is described, for example, in pages 68 to 664 of Oil and Fat Chemistry Handbook, Second Revised Edition (published November 30, 1972), published by Maruzen Co., Ltd.
非イオン型界面活性剤の好ましい例はHLB値で8〜2
0のものであり、特に13〜20と比較的大きいHLB
値を有するものである。A preferred example of a nonionic surfactant has an HLB value of 8 to 2.
0, especially a relatively large HLB of 13 to 20.
It is something that has value.
ポリオキシェチレングリコール若しくはポリオキシェチ
レンーポリオキシプロピレングリコールの高級脂肪酸ェ
ステルまたはエーテルやポリオキシエチレングリコール
またはポリオキシエチレンーポリオキシプロピレングリ
コールのアルキルフエニルまたはアルキルナフチルエー
テル、ポリオキシヱチレンーポリオキシプロピレングリ
コールなどが代表例として挙げられる。アニオン界面活
性剤としてはリン酸ヱステル型よりもスルホン酸型また
は硫酸ェステル型界面活性剤の方がよく、例えばロート
油やポリオキシェチレンァルキル硫酸ェステルソーダ塩
などの硫酸ェステル型や、アルキルベンゼン又はナフタ
レンスルホン酸ソーダなどのスルホン酸型界面活性剤が
よい。Higher fatty acid esters or ethers of polyoxyethylene glycol or polyoxyethylene-polyoxypropylene glycol, alkyl phenyl or alkyl naphthyl ethers of polyoxyethylene glycol or polyoxyethylene-polyoxypropylene glycol, polyoxyethylene-poly Typical examples include oxypropylene glycol. As anionic surfactants, sulfonic acid type or sulfate ester type surfactants are better than phosphate type surfactants, such as sulfate ester type surfactants such as funnel oil and polyoxyethylene alkyl sulfate ester sodium salt, alkylbenzene or naphthalene. A sulfonic acid type surfactant such as sodium sulfonate is preferable.
乳化剤の使用割合は特に限定はないが、本発明において
はその使用量が少なくてすむという特徴を有し、一般に
2〜餌HR(ポリウレタン100重量部あたりの重量部
)が用いられる。The proportion of the emulsifier to be used is not particularly limited, but the present invention has the characteristic that the amount used is small, and generally 2 to Bait HR (parts by weight per 100 parts by weight of polyurethane) is used.
非イオン活性剤とアニオン活性剤の好ましい混合割合は
重量で20:80なし、し90〜10、特に45対55
なし・し7政寸30の割合である。本発明は上述の乳化
剤組成液中で乳化と同時或いは乳化後の鎖伸長反応を行
なうが、本発明においては乳化剤組成液中の水が鎖伸長
剤として使用されるので、特に別の伸長剤を添加するこ
とを要さないが、別に添加しても良い。The preferred mixing ratio of nonionic activator and anionic activator is 20:80 by weight, 90 to 10, especially 45:55.
The ratio is none, 7 and 30. In the present invention, a chain elongation reaction is carried out in the above-mentioned emulsifier composition liquid at the same time as emulsification or after emulsification. However, in the present invention, since water in the emulsifier composition liquid is used as a chain extender, in particular, another extender is used. Although it is not necessary to add it, it may be added separately.
かくして乳化されたェマルジョンの粒子径は平均して約
0.1〜3ム(顕微鏡観測による)の範囲に制御される
のがよい。The particle size of the emulsion thus emulsified is preferably controlled to be within a range of about 0.1 to 3 µm on average (according to microscopic observation).
粒子径が大きい場合はポリウレタンェマルジョン自身の
安定性が悪いはかりか、特に該ェマルジョンをポリウレ
タンDM円溶液中に存在させた場合、微粒子が沈降性を
示し、分散安定剤が悪くなる。そして粒子径が0.1ぷ
よ&小さい場合は本発明の所期の目的であるポリウレタ
ン溶液の湿式凝固性を充分に改善できないので本発明で
は好まれない。好ましい粒径は0.1〜1仏(ミクロン
)であり、特に0.3〜0.8一がよい。ェマルジョン
の調製方法は公知の常套方法がそのまま採用される。If the particle size is large, the stability of the polyurethane emulsion itself is poor, or especially when the emulsion is present in a polyurethane DM solution, the fine particles exhibit sedimentation and the dispersion stabilizer deteriorates. If the particle size is 0.1 puyo and smaller, it is not preferred in the present invention because the wet coagulation property of the polyurethane solution, which is the intended objective of the present invention, cannot be sufficiently improved. The preferred particle size is 0.1 to 1 micron, particularly 0.3 to 0.8 micron. The emulsion can be prepared by any known conventional method.
なお、本発明において得られるポIJウレタンェマルジ
ョンは自身安定であり、特にポリウレタンを構成するソ
フトセグメントがィソシアネート基にもとづく窒素%が
類似するポリウレタンのDMF溶液中に添加混合しても
十分安定であるという特徴を有し、ポリウレタンDMF
溶液中に添加され湿式凝固をすることによってフィルム
、合成皮革等を作るのに適しているが、それ単独でも耐
溶剤性の優れた塗料、浸債製品、紙加工剤、繊維処理剤
などに使用可能である。The polyurethane emulsion obtained in the present invention is stable by itself, and is particularly stable even when added to a DMF solution of a polyurethane having a similar nitrogen percentage based on isocyanate groups in the soft segment constituting the polyurethane. Polyurethane DMF
It is suitable for making films, synthetic leather, etc. by adding it to a solution and performing wet coagulation, but it can also be used alone for paints with excellent solvent resistance, bond products, paper processing agents, fiber processing agents, etc. It is possible.
以下実施例を挙げて本発明を説明するが、実施例中の部
はことわりのない限り重量に関する。The present invention will be described below with reference to Examples, where all parts in the Examples refer to weight unless otherwise specified.
実施例 1トルェン27の織こ平均分子量700のポリ
プロピレングリコール62碇邦、トリメチロールプロパ
ン35部を溶解し、次いでトリレンジィソシアネートの
32礎都を頚梓下に添加しその後95qoにて4時間反
応させることにより末端ィソシァネート基のプレポリマ
−溶液を得た。Example 1 Toluene 27, polypropylene glycol with an average molecular weight of 700, 62 parts, and trimethylolpropane 35 parts were dissolved, and then 32 parts of tolylene diisocyanate were added to the bottom of the tank, and then at 95 qo for 4 hours. By reacting, a prepolymer solution containing terminal isocyanate groups was obtained.
このプレポリマー溶液にアセトン20$部を添加し粘度
を約100センチポィズに調節した。乳化剤組成物とし
て分子量15500のエチレンオキサイドープロピレン
オキサイドブロック共重合体(HLB−18)20部、
ポリオキシェチレン(20)ノニフェニルェーテル硫酸
ェステル塩18部及び水76礎部を配合した組成物を用
い、上記調製したプレポリマー溶液と混合し360に保
ちホモミキサーにて5分間乳化し、次いでパドル型燈梓
翼で5時間縄拝することにより鎖伸長し平均直径約0.
8〃の微粒子の安定なポリウレタンェマルジョンを得た
。20 parts of acetone was added to this prepolymer solution to adjust the viscosity to about 100 centipoise. 20 parts of ethylene oxide-propylene oxide block copolymer (HLB-18) with a molecular weight of 15,500 as an emulsifier composition;
A composition containing 18 parts of polyoxyethylene (20) nonyphenyether sulfate ester salt and 76 parts of water was mixed with the prepolymer solution prepared above, kept at 360°C, and emulsified for 5 minutes in a homomixer. Then, the chain is elongated by tying with a paddle type toadusa wing for 5 hours, and the average diameter is about 0.
A stable polyurethane emulsion with fine particles of No. 8 was obtained.
このポリウレタンェマルジョンのDMF浸積における膨
潤度は5.5であった。The degree of swelling of this polyurethane emulsion in DMF immersion was 5.5.
ポリカプロラクトン系グリコールをソフトゼグメソトと
し有機ジィソシアネートとしてジフェニルメタンー4・
4′ージィソシアネートを用い鎖伸長剤としてエチレン
グリコールを用い、ィソシアネート基に基づく窒素の重
量%が約4.5%に調整したポリウレタンェラストマー
1礎部をDM『100部に溶解した溶液にこのポリウレ
タンェマルジョンを添加量を種々変化させて燈梓混合し
たのは、いずれも数日間放置後も安定な分散状態を保っ
た。Polycaprolactone glycol is converted into soft zegmethane and diphenylmethane-4 is used as an organic diisocyanate.
A polyurethane elastomer base part prepared by using 4'-diisocyanate and ethylene glycol as a chain extender to adjust the weight percentage of nitrogen based on the isocyanate group to approximately 4.5% was dissolved in 100 parts of DM. When this polyurethane emulsion was added in various amounts and mixed with Touzuka, a stable dispersion state was maintained even after being left for several days.
比較例 1〜2実施例1のトリメチロールプロパンに代
えてトリメチロールプロパンのプロピレングリコール付
加物(平均分子量3000)を用いて比較例1のェマル
ジョンを作製し、実施例1の分子量700のポリプロピ
レングリコールに代えて分子量4000のポリプロピレ
ングリコールを用い比較例2のヱマルジョンを作製し、
そのェマルジョンの性質を実施例1のェマルジョンと比
較して表1に示した。Comparative Examples 1 to 2 The emulsion of Comparative Example 1 was prepared by using a propylene glycol adduct of trimethylolpropane (average molecular weight 3000) in place of the trimethylolpropane of Example 1, and the polypropylene glycol of Example 1 with a molecular weight of 700 was used. Instead, an emulsion of Comparative Example 2 was prepared using polypropylene glycol with a molecular weight of 4000,
The properties of the emulsion are shown in Table 1 in comparison with the emulsion of Example 1.
なお、表1にはポリウレタンのDMF溶液中に分散させ
た組成液をポリエチレンフィルム状に厚さ0.5肋に流
延し、次いで3ぴ0のDMF30%水溶液中で凝固させ
て製造した湿式フィルムの物性も併せて示した。表 1
*ェマルジョンの粘度に経時変化が出てくる。Table 1 shows wet films produced by casting a composition solution of polyurethane dispersed in a DMF solution into a polyethylene film with a thickness of 0.5 mm, and then coagulating it in a 30% aqueous solution of DMF. The physical properties of are also shown. Table 1
*The viscosity of the emulsion changes over time.
実施例 2トルェン29礎鰍こ平均分子量850のポリ
プロピレングリコール85の部、トリメチロールプロパ
ン30部、トリレンジィソシアネートの348部を蝿梓
下に添加し、その後95q0にて4時間反応させること
により末端ィソシアネート基のプレボリマー溶液を得た
。Example 2 85 parts of polypropylene glycol having an average molecular weight of 850 based on 29 toluene, 30 parts of trimethylolpropane, and 348 parts of tolylene diisocyanate were added to the solution, and then reacted at 95q0 for 4 hours. A prebolimer solution of terminal isocyanate groups was obtained.
このプレポリマー溶液にメチルエチルケトン22の都を
添加し粘度を調節後トデシルベンゼンスルホネート33
部、分子量10400のエチレンオキサイドプロピレン
オキサイドブロツク共重合体(HLB=18)22部及
び水85礎郡よりなる乳化剤組成物と混合し、超音波(
ダピソニック)により乳化し次いで実施例1と同様に鎖
伸長反応させたところ平均粒子径0.5ム、DMF膨潤
度6.9の安定なェマルジョンを得た。このェマルジョ
ンはポリエステル系およびポリェーテル系ポリウレタン
のDMF溶液のどちらにも安定な分散状態を保ち、該組
成物の湿式凝固性も良好であった。After adjusting the viscosity by adding methyl ethyl ketone 22 to this prepolymer solution, todecylbenzenesulfonate 33
parts, 22 parts of ethylene oxide propylene oxide block copolymer (HLB=18) with a molecular weight of 10,400, and 85 parts of water.
dapisonic) and then subjected to chain elongation reaction in the same manner as in Example 1 to obtain a stable emulsion with an average particle diameter of 0.5 μm and a DMF swelling degree of 6.9. This emulsion maintained a stable dispersion state in both DMF solutions of polyester-based and polyether-based polyurethanes, and the wet coagulation properties of the composition were also good.
比較例 3
乳化剤組成物としてドデシルベンゼンスルホネート55
部及び水85碇部よりなる組成物を用いた以外は実施例
2と全く同様に乳化したところ実施例2とほぼ同じ膨潤
度ではあるがややその粒子径が小さい(平均粒子蚤約0
.4仏)のェマルジョンが得られた。Comparative Example 3 Dodecylbenzenesulfonate 55 as emulsifier composition
Emulsification was carried out in exactly the same manner as in Example 2, except that a composition consisting of 85 parts and 85 parts of water was used, and the swelling degree was almost the same as in Example 2, but the particle size was slightly smaller (average particle size of about 0).
.. 4) emulsion was obtained.
このェマルジョンは安定性が悪く、放置しておくと一部
腰着してオカラ状となった。比較例 4乳化剤組成物と
して分子量10400のエチレンオキサイドブロピレン
オキサィドブロツク共重合体(HLB:18)55部及
び水85碇部よりなる組成物を用いた以外は実施例2と
全く同様にして乳化したところ、得られたェマルジョン
の粒子径は約1山と大きくまた安定性も実施例2のェマ
ルジョンと比較すると劣っていた。This emulsion had poor stability, and if left undisturbed, some of the emulsion would settle down and form an okara-like appearance. Comparative Example 4 Example 2 was carried out in exactly the same manner as in Example 2, except that a composition consisting of 55 parts of ethylene oxide propylene oxide block copolymer (HLB: 18) having a molecular weight of 10,400 and 85 parts of water was used as the emulsifier composition. When emulsified, the particle size of the obtained emulsion was as large as about one peak, and the stability was inferior to that of the emulsion of Example 2.
Claims (1)
0のポリマージオールおよび分子量1000以下の低分
子トリまたはテトラオールを用い、水又は水を主体とす
る液体に分散させることにより得られるエマルジヨンか
らの乾式フイルムのジメチルホルムアミド中での30℃
における膨潤度が3〜9の範囲となる末端イソシアネー
ト基プレポリマーを調製し、該プレポリマーを非イオン
系界面活性剤の少なくとも1種と硫酸エステル型、スル
ホン酸型、リン酸エステル型より選択された少なくとも
1種のアニオン系界面活性剤とを含有する水または水を
主体とする液体とともに平均粒子径0.1〜3μの微粒
子状に分散させると同時或は分散後に鎖伸長反応を行な
うことを特徴とする架橋結合を有するポリウレタンエマ
ルジヨンの製造法。1 Organic diisocyanate, average molecular weight 500-300
A dry film from an emulsion obtained by dispersing a polymer diol of 0 and a low molecular weight tri- or tetraol with a molecular weight of 1000 or less in water or a water-based liquid at 30°C in dimethylformamide.
A terminal isocyanate group prepolymer having a swelling degree in the range of 3 to 9 is prepared, and the prepolymer is mixed with at least one nonionic surfactant selected from sulfuric acid ester type, sulfonic acid type, and phosphoric acid ester type. When dispersed in the form of fine particles with an average particle size of 0.1 to 3 μm together with water or a water-based liquid containing at least one anionic surfactant, a chain elongation reaction is carried out at the same time or after dispersion. A method for producing a polyurethane emulsion having a characteristic crosslinking bond.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP52148448A JPS6028289B2 (en) | 1977-12-09 | 1977-12-09 | Method for producing polyurethane emulsion with crosslinking |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP52148448A JPS6028289B2 (en) | 1977-12-09 | 1977-12-09 | Method for producing polyurethane emulsion with crosslinking |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5480395A JPS5480395A (en) | 1979-06-27 |
| JPS6028289B2 true JPS6028289B2 (en) | 1985-07-04 |
Family
ID=15453006
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP52148448A Expired JPS6028289B2 (en) | 1977-12-09 | 1977-12-09 | Method for producing polyurethane emulsion with crosslinking |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6028289B2 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4900634B2 (en) * | 2001-09-18 | 2012-03-21 | Dic株式会社 | Method for producing aqueous polyurethane resin dispersion |
| CN107522839A (en) * | 2017-08-30 | 2017-12-29 | 广东德美精细化工集团股份有限公司 | A kind of solvent-free waterborne polyurethane resin preparation method for possessing anion and nonionic nature |
-
1977
- 1977-12-09 JP JP52148448A patent/JPS6028289B2/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5480395A (en) | 1979-06-27 |
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