水性聚氨酯树脂分散体制造技术

本发明专利技术涉及一种水性聚氨酯树脂分散体，其在水系介质中分散有使聚氨酯预聚物与链延长剂反应而得到的聚氨酯树脂，所述聚氨酯预聚物是使多异氰酸酯、多元醇、含有酸性基的多元醇、羟基烷酸、及异氰酸酯基的封端剂反应而得到的，多元醇包含数均分子量为800～3,500的聚碳酸酯多元醇和/或聚酯聚碳酸酯多元醇，聚氨酯树脂中，氨酯键与脲键的合计以固体成分为基准计为6～20重量％、碳酸酯键以固体成分为基准计为10～40重量％、封端异氰酸酯基以固体成分为基准计为0.2～2.0重量％、重均分子量为20,000～150,000。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及使聚氨酯树脂分散于水系介质中的水性聚氨酯树脂分散体。另外，本专利技术涉及含有所述水性聚氨酯树脂分散体的涂布用组合物和使包含所述聚氨酯树脂分散体的组合物加热干燥而得到的聚氨酯树脂膜。
技术介绍
水性聚氨酯树脂分散体能够带来具有粘接性、耐磨损性、橡胶性质等的涂膜，是与以往的有机溶剂系聚氨酯相比能够减少挥发性有机物的环境应对材料，因此是正在由有机溶剂系聚氨酯进行替换的材料。聚碳酸酯多元醇是作为聚氨酯树脂的原料的有用的化合物，通过与异氰酸酯化合物的反应，能够制造用于硬质泡沫、软质泡沫、涂料、粘接剂、合成皮革、油墨粘合剂等的具有耐久性的聚氨酯树脂。已有记载称使用聚碳酸酯多元醇的聚氨酯树脂的特征通过碳酸酯基的高凝聚力而体现，耐水性、耐热性、耐油性、弹性恢复性、耐磨损性、耐候性等优异(参照非专利文献1)。另外，已知对于涂布以聚碳酸酯多元醇为原料的水性氨基甲酸酯树脂分散体而得到的涂膜而言，耐光性、耐热性、耐水解性、耐油性等也优异(参照专利文献1)。像上述那样使用聚碳酸酯多元醇的水性聚氨酯树脂分散体虽然体现出良好的特性，但与有机溶剂系聚氨酯相比不能说充分。特别是涂膜的耐溶剂性和耐水性不充分。为了改良这样的特性，进行的是：在聚氨酯树脂中导入交联结构，或者以导入了环氧树脂、多官能异氰酸酯等交联材料的组合物的形式在固化时进行交联。其中，具有封端的异氰酸酯基的水性聚氨酯树脂分散体在常温下稳定，因此作为储藏稳定性高的单液型交联反应性分散体利用价值高(参照专利文献2和专利文献3)。还已知以聚碳酸酯多元醇为原料的水性聚氨酯树脂分散体具有向电沉积涂膜的密合性高的优点(参照专利文献4)。此外，本专利技术人等发现，凭借具有氨酯键、脲键、碳酸酯键且具有特定量的封端的异氰酸酯基的水性聚氨酯树脂分散体，能够控制涂布后的制膜速度，涂膜能够向水中再分散，对其进行涂布、加热处理而得到的涂膜的耐水性和耐溶剂性优异，对电沉积涂膜的密合性也优异，拉伸时的断裂能高，因此耐冲击性也优异(参照专利文献5)。另一方面，在水性聚氨酯树脂分散体中，有时添加各种颜料等添加剂。添加难以分散于水性介质中的颜料的情况下，进行在水性树脂分散体中与颜料一起添加非水溶性有机溶剂作为分散剂(参照专利文献6)。本专利技术人等发现，通过使用1分子中具有合计3个以上氨基和/或亚氨基的多胺化合物制作交联结构，从而即使在水性聚氨酯树脂分散体中添加非水溶性有机溶剂，粘度也不容易增加(参照专利文献7)。专利文献1：日本特开平10-120757号公报专利文献2：日本特开2002-128851号公报专利文献3：日本特开2000-104015号公报专利文献4：日本特开2005-220255号公报专利文献5：国际公开第2010/098316号专利文献6：日本特开2003-327895号公报专利文献7：国际公开第2012/165569号非专利文献1：《最新聚氨酯材料与应用技术》CMC出版社发行第2章第43页
技术实现思路
专利技术要解决的问题水性聚氨酯树脂分散体在用作膜、涂料或涂布材料时，使用棒涂机、辊涂机、空气喷涂机等涂布装置进行向基材等的涂布。通过对涂布的水性聚氨酯树脂分散体进行加热干燥从而在基材上形成涂膜。然而，对于以往的水性聚氨酯树脂分散体而言，有时不能得到对基材的充分密合性和拉伸时的大的断裂能。而且，若添加非水溶性有机溶剂则粘度显著增加，因此作为涂料或涂布材料组合物的储藏稳定性存在问题。如果用专利文献6记载那样的方法，为了混合难以分散于水中的添加剂，而将非水溶性有机溶剂添加于水性聚氨酯树脂分散体，则存在如下问题：水性聚氨酯树脂分散体的粘度增加，可操作性变差，或者进行喷涂喷雾等时的吐出性变差等。通过专利文献7记载的方法，即使添加了非水溶性有机溶剂，也能抑制水性聚氨酯树脂分散体的增粘，但由于涂膜的断裂能变低，存在变得不耐冲击的问题。本专利技术的课题在于提供一种水性聚氨酯树脂分散体，其即使添加非水溶性有机溶剂，粘度的增加也不显著，在基材上制膜的情况下，能够实现拉伸时的大的断裂能和对基材的优异的密合性。进一步，本专利技术的课题在于，提供带来水溶胀率低、向水系清洗液的溶胀率高的涂膜的水性聚氨酯树脂分散体。用于解决问题的手段本专利技术是为了解决上述课题而完成的，具体来说，具有以下构成。〔1〕一种水性聚氨酯树脂分散体，其是在水系介质中分散有使(A)聚氨酯预聚物与(B)链延长剂反应而得到的聚氨酯树脂的水性聚氨酯树脂分散体，所述(A)聚氨酯预聚物是使(a)多异氰酸酯化合物、(b)多元醇化合物、(c)含有酸性基的多元醇化合物、(d)羟基烷酸、及(e)在80～180℃解离的异氰酸酯基的封端剂反应而得到的，所述(B)链延长剂与所述聚氨酯预聚物的异氰酸酯基具有反应性，上述(b)多元醇化合物包含数均分子量为800～3,500的聚碳酸酯多元醇和/或数均分子量为800～3,500的聚酯聚碳酸酯多元醇，上述聚氨酯树脂中，氨酯键的含有比例与脲键的含有比例的合计以固体成分为基准计为6～20重量％，碳酸酯键的含有比例以固体成分为基准计为10～40重量％，所述封端剂键合的异氰酸酯基的含有比例以固体成分为基准计且以异氰酸酯基换算为0.2～2.0重量％，所述聚氨酯树脂的重均分子量为20,000～150,000。〔2〕如〔1〕所述的水性聚氨酯树脂分散体，其酸值为10～40mgKOH/g，来自分子末端的酸值为3～30mgKOH/g。〔3〕如〔1〕或〔2〕所述的水性聚氨酯树脂分散体，其中，(a)多异氰酸酯化合物为脂环式二异氰酸酯。〔4〕如〔1〕～〔3〕中任一项所述的水性聚氨酯树脂分散体，其中，(d)羟基烷酸的碳数为2～30。〔5〕如〔1〕～〔4〕中任一项所述的水性聚氨酯树脂分散体，其中，脂环结构含有比例为6～30重量％。〔6〕如〔1〕～〔5〕中任一项所述的水性聚氨酯树脂分散体，其中，(e)封端剂为选自肟系化合物、吡唑系化合物、丙二酸酯系化合物中的1种以上。〔7〕如〔1〕～〔6〕中任一项所述的水性聚氨酯树脂分散体，其中，(B)链延长剂含有1分子中具有合计3个以上氨基和/或亚氨基的多胺化合物。〔8〕如〔1〕～〔7〕中任一项所述的水性聚氨酯树脂分散体，其中，(B)链延长剂是二胺化合物与具有2个氨基和1个以上亚氨基的多胺化合物的组合，其摩尔比为1/4～4/1。〔9〕一种涂布材料组合物，其包含〔1〕～〔8〕中任一项所述的水性聚氨酯树脂分散体。〔10〕一种聚氨酯树脂膜，其通过将包含〔1〕～〔8〕中任一项所述的水性聚氨酯树脂分散体的组合物加热干燥而制造。专利技术效果通过本专利技术，可以提供一种水性聚氨酯树脂分散体，其即使添加非水溶性有机溶剂，粘度的增加也不显著，在基材上制膜的情况下，能够实现拉伸时的大的断裂能和对基材的优异的密合性。进一步，通过本专利技术，可以提供一种带来水溶胀率低、向水系清洗液的溶胀率高的涂膜的水性聚氨酯树脂分散体。具体实施方式本说明书中，以“～”所示的数值范围表示将“～”的前后记载的数值分别作为最小值和最大值所包含的范围。另外，组合物中的各成分的量在组合物中存在多种相当于各成分的物质的情况下，只要没有特殊说明，是指组合物中存在的该多种物质的总量。〔水性聚氨酯树脂分散体〕水性聚氨酯树脂分散体是在水系介质中分散有使(A)聚氨酯预聚物与(B)链延长本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水性聚氨酯树脂分散体，其是在水系介质中分散有使(A)聚氨酯预聚物与(B)链延长剂反应而得到的聚氨酯树脂的水性聚氨酯树脂分散体，所述(A)聚氨酯预聚物是使(a)多异氰酸酯化合物、(b)多元醇化合物、(c)含有酸性基的多元醇化合物、(d)羟基烷酸、及(e)在80～180℃解离的异氰酸酯基的封端剂反应而得到的，所述(B)链延长剂与所述聚氨酯预聚物的异氰酸酯基具有反应性，所述(b)多元醇化合物包含数均分子量为800～3,500的聚碳酸酯多元醇和/或数均分子量为800～3,500的聚酯聚碳酸酯多元醇，所述聚氨酯树脂中，氨酯键的含有比例与脲键的含有比例的合计以固体成分为基准计为6～20重量％，碳酸酯键的含有比例以固体成分为基准计为10～40重量％，所述封端剂键合的异氰酸酯基的含有比例以固体成分为基准计且以异氰酸酯基换算为0.2～2.0重量％，所述聚氨酯树脂的重均分子量为20,000～150,000。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.20 JP 2014-127508;2015.03.06 JP 2015-044981.一种水性聚氨酯树脂分散体，其是在水系介质中分散有使(A)聚氨酯预聚物与(B)链延长剂反应而得到的聚氨酯树脂的水性聚氨酯树脂分散体，所述(A)聚氨酯预聚物是使(a)多异氰酸酯化合物、(b)多元醇化合物、(c)含有酸性基的多元醇化合物、(d)羟基烷酸、及(e)在80～180℃解离的异氰酸酯基的封端剂反应而得到的，所述(B)链延长剂与所述聚氨酯预聚物的异氰酸酯基具有反应性，所述(b)多元醇化合物包含数均分子量为800～3,500的聚碳酸酯多元醇和/或数均分子量为800～3,500的聚酯聚碳酸酯多元醇，所述聚氨酯树脂中，氨酯键的含有比例与脲键的含有比例的合计以固体成分为基准计为6～20重量％，碳酸酯键的含有比例以固体成分为基准计为10～40重量％，所述封端剂键合的异氰酸酯基的含有比例以固体成分为基准计且以异氰酸酯基换算为0.2～2.0重量％，所述聚氨酯树脂的重均分子量为20,000～150,000。2.如权利要求1所述的水...

【专利技术属性】
技术研发人员：森上敦史，山田健史，内贵昌弘，三吉健太，
申请(专利权)人：宇部兴产株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP