JP4414211B2 - Method for producing silica-dispersed hydrophilic polyurethane resin composition - Google Patents
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Description
本発明はシリカ分散親水性ポリウレタン系樹脂組成物の製造方法に関し、更に詳しくは各種素材に対する接着性に優れ、且つ吸水性、防曇性、透明性、可とう性、水性インクの筆記性並びに耐水性、耐ブロッキング性、滑性に優れたシリカ分散親水性ポリウレタン系樹脂組成物の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for producing a silica-dispersed hydrophilic polyurethane resin composition, and more specifically, has excellent adhesion to various materials, and has water absorption, antifogging properties, transparency, flexibility, water-based ink writing properties and water resistance. The present invention relates to a method for producing a silica-dispersed hydrophilic polyurethane resin composition having excellent properties, blocking resistance, and lubricity.
ポリウレタン系樹脂は、耐摩耗性、接着性、可とう性、耐薬品性等に優れ、且つ各種加工法への適用性にも優れるため各種コーティング剤、塗料、インク等のバインダーとして、或いはフィルム、シート、その他の成型体として広く使用されており、各々の用途に適したポリウレタン系樹脂が提案されている。
このポリウレタン系樹脂とはポリウレタン樹脂、ポリウレア樹脂、ポリウレタン−ポリウレア樹脂を総称するものである。これらのポリウレタン系樹脂は基本的には高分子量ポリオール成分、有機ポリイソシアネート成分、更に必要に応じて鎖延長剤成分を反応させて得られるものであり、これら各成分の種類、組み合わせ等によって種々の物性のポリウレタン系樹脂が提供される。
Polyurethane resin is excellent in abrasion resistance, adhesiveness, flexibility, chemical resistance, etc., and is also excellent in applicability to various processing methods, so as a binder for various coating agents, paints, inks, or films, It is widely used as a sheet and other molded articles, and a polyurethane resin suitable for each application has been proposed.
This polyurethane resin is a generic term for polyurethane resin, polyurea resin, and polyurethane-polyurea resin. These polyurethane-based resins are basically obtained by reacting a high-molecular-weight polyol component, an organic polyisocyanate component, and, if necessary, a chain extender component. A polyurethane resin having physical properties is provided.
しかしながら、ポリウレタン系樹脂には、例えば、農業用樹脂シートの防曇性塗料や内装用樹脂壁紙用の表面処理剤、繊維コーティング剤、インクジェット用受像シート用コーティング剤等の如き用途においては、親水性や耐ブロッキング性も同時に要求されるのが普通である。
ポリウレタン系樹脂のなかで、高分子量親水性ポリオール成分としてエチレンオキサイドの開環重合から得られるポリエチレングリコールを使用した場合には、高強度で高弾性、且つ親水性に優れたポリウレタン系樹脂が得られるものの、耐水性が悪く、水分により膨潤、白化、強度低下が起こり、各種塗料、印刷インクのバインダー、成型体、フィルム、シート等には適さないという問題があった。
However, polyurethane-based resins are hydrophilic in applications such as antifogging paints for agricultural resin sheets, surface treatment agents for interior resin wallpaper, fiber coating agents, and coating agents for inkjet image-receiving sheets. Usually, blocking resistance is also required at the same time.
Among the polyurethane resins, when polyethylene glycol obtained from ring-opening polymerization of ethylene oxide is used as the high molecular weight hydrophilic polyol component, a polyurethane resin having high strength, high elasticity, and excellent hydrophilicity can be obtained. However, there is a problem that the water resistance is poor and swelling, whitening, and strength reduction occur due to moisture, and it is not suitable for various paints, binders for printing inks, molded products, films, sheets and the like.
これらの問題点の対策として、炭酸カルシウム、シリカ、酸化チタン等の微粒子充填剤をポリウレタン系樹脂に添加したり、或いは微粒子充填剤を原料の高分子量ポリオール成分中にあらかじめ分散させて合成したポリウレタン系樹脂を使用することが一般に行われている。
しかし、上記の何れの場合も、微粒子充填剤はポリウレタン系樹脂中に高々5質量%程度しか分散できず、多量の微粒子充填剤をポリウレタン系樹脂に分散させることは困難であった。
As countermeasures against these problems, a polyurethane system synthesized by adding a fine particle filler such as calcium carbonate, silica, titanium oxide or the like to a polyurethane resin or by dispersing the fine particle filler in a raw material high molecular weight polyol component in advance. It is common practice to use a resin.
However, in any of the above cases, the fine particle filler can only be dispersed at most about 5% by mass in the polyurethane resin, and it has been difficult to disperse a large amount of the fine particle filler in the polyurethane resin.
その理由は、粉末状の微粒子は、増粘剤やチキソトロピック化剤等として広く知られているように、それをポリウレタン系樹脂の溶液や高分子量ポリオールに多量に分散させたものは、粘度が極めて高くなるからである。又、微粒子充填剤は、一般に、ポリウレタン系樹脂のつや消し剤(マット剤)として使用されているように、一般に該樹脂の透明性を低下させ、たとえ5質量%以下の少ない分散量であってもその透明性は著しく低下する。 The reason for this is that powdered fine particles, as widely known as thickeners and thixotropic agents, are obtained by dispersing a large amount of them in a polyurethane resin solution or a high molecular weight polyol. This is because it becomes extremely high. In addition, the fine particle filler generally reduces the transparency of the resin as is generally used as a matting agent (matting agent) for polyurethane resins, and even if the dispersion amount is as small as 5% by mass or less. Its transparency is significantly reduced.
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、微粒子を多量に使用する場合にも上記の問題点が発生せず、各種素材に対する接着性に優れ、且つ吸水性、防曇性、透明性、可とう性、水性インクの筆記性並びに耐水性、耐ブロッキング性、滑性に優れた微粒子分散親水性ポリウレタン系樹脂組成物の製造方法を提供することである。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and the object of the present invention is that the above-mentioned problems do not occur even when a large amount of fine particles are used, the adhesiveness to various materials is excellent, and water absorption Another object of the present invention is to provide a method for producing a fine particle-dispersed hydrophilic polyurethane resin composition having excellent antifogging properties, transparency, flexibility, writing properties of water-based inks, water resistance, blocking resistance, and lubricity.
本発明者らは、上記目的を達成すべく検討を重ねた結果、親水性セグメントと第3級アミノ基とを有する親水性ポリウレタン系樹脂を製造する際に、原料成分中の高分子量親水性ポリオール及び/又はポリアミンとして、予め微粒子シリカを分散させた高分子量親水性ポリオール及び/又はポリアミンを用いることにより、得られた親水性ポリウレタン系樹脂に微粒子シリカが分散した組成物は、その溶液においては微粒子シリカが上記の親水性ポリウレタン系樹脂の溶液に安定に分散した分散液を形成し、又、そのフィルムは透明であり、上記目的が達成されることを見いだし、本発明を完成した。 As a result of repeated studies to achieve the above object, the present inventors have made a high molecular weight hydrophilic polyol in a raw material component when producing a hydrophilic polyurethane resin having a hydrophilic segment and a tertiary amino group. A composition in which fine particle silica is dispersed in a hydrophilic polyurethane-based resin obtained by using a high molecular weight hydrophilic polyol and / or polyamine in which fine particle silica is dispersed in advance as a polyamine is a fine particle in the solution. The present invention was completed by finding that a dispersion liquid in which silica was stably dispersed in the above-mentioned hydrophilic polyurethane resin solution was formed, and that the film was transparent, and that the above object was achieved.
上記目的は以下の本発明によって達成される。即ち、本発明は、有機ポリイソシアネート、下記のいずれかの、重量平均分子量が400〜8,000の高分子量親水性ポリオール及び/又はポリアミンと、少なくとも1個の活性水素含有基と少なくとも1個の第3級アミノ基とを同一分子内に有する化合物を、必要に応じて鎖延長剤と反応させて得られる親水性セグメントと第3級アミノ基を有する親水性ポリウレタン系樹脂と平均粒径が1μm以下の微粒子シリカとからなる親水性ポリウレタン系樹脂組成物を製造する方法において、上記親水性ポリウレタン系樹脂を、上記原料成分中の高分子量親水性ポリオール及び/又はポリアミンの少なくとも一部として、シリカゾルと上記高分子量親水性ポリオール及び/又はポリアミンとの混合物からシリカゾルの分散溶剤を除去したものを使用して製造することを特徴とするシリカ分散親水性ポリウレタン系樹脂組成物の製造方法である。 The above object is achieved by the present invention described below. That is, the present invention, organic polyisocyanates, any of the following, a high molecular weight hydrophilic polyol and / or polyamine having a weight average molecular weight of 400~8,000, at least one and at least one active hydrogen-containing group tertiary compounds having in the same molecule an amino group, an average particle diameter of the hydrophilic polyurethane resin having obtained a hydrophilic segment tertiary amino group is reacted with a chain extender as needed for In the method for producing a hydrophilic polyurethane resin composition comprising fine particle silica of 1 μm or less , a silica sol comprising the hydrophilic polyurethane resin as at least part of the high molecular weight hydrophilic polyol and / or polyamine in the raw material component what the removal of the dispersing solvent silica sol from a mixture of the high molecular weight hydrophilic polyol and / or polyamine A method for producing a silica dispersion hydrophilic polyurethane resin composition characterized by producing in use.
ポリエチレングリコール、Polyethylene glycol,
ポリエチレングリコール/ポリテトラメチレングリコール共重合ポリオール、Polyethylene glycol / polytetramethylene glycol copolymer polyol,
ポリエチレングリコール/ポリプロピレングリコール共重合ポリオール、Polyethylene glycol / polypropylene glycol copolymer polyol,
ポリエチレングリコールアジペート、Polyethylene glycol adipate,
ポリエチレングリコールサクシネート、Polyethylene glycol succinate,
ポリエチレングリコール/ポリε−ラクトン共重合ポリオール、Polyethylene glycol / polyε-lactone copolymer polyol,
ポリエチレングリコール/ポリバレロラクトン共重合ポリオール、Polyethylene glycol / polyvalerolactone copolymer polyol,
ポリエチレンオキサイドジアミン、Polyethylene oxide diamine,
ポリエチレンオキサイドプロピレンオキサイドジアミン、Polyethylene oxide, propylene oxide diamine,
ポリエチレンオキサイドトリアミン、Polyethylene oxide triamine,
ポリエチレンオキサイドプロピレンオキサイドトリアミンPolyethylene oxide propylene oxide triamine
本発明によれば、各素材に対する接着性に優れ、且つ吸水性、防曇性、透明性、水性インクの筆記性並びに耐水性、耐ブロッキング性、滑性に優れ、インクジェット受像シートの受像用コーティング剤として、各種フィルムの防曇性の塗料として、内装用樹脂製壁紙の結露防止用表面処理剤として、吸水性の衣料コーティング材として、或いは合成擬革用材料として有用であるシリカ分散ポリウレタン系樹脂組成物が提供される。 According to the present invention, it has excellent adhesion to various materials, and is excellent in water absorption, anti-fogging properties, transparency, water-based ink writing properties, water resistance, blocking resistance, and slipperiness. Silica-dispersed polyurethane resin useful as an anti-fogging paint for various films, as a surface treatment agent for preventing condensation on interior resin wallpaper, as a water-absorbing clothing coating material, or as a synthetic artificial leather material A composition is provided.
次に本発明を更に詳しく説明する。
本発明のシリカ分散親水性ポリウレタン系樹脂組成物は、親水性セグメントと第3級アミノ基とを有する親水性ポリウレタン系樹脂と微粒子シリカとからなる組成物である。その溶液においては、微粒子シリカは、その量の多少によらず、分散剤を使用しなくても、分離、沈降せずに上記の親水性ポリウレタン系樹脂の溶液に安定に分散しており、又、この溶液から形成したフィルムは微粒子シリカの分散量が多い場合にも透明であることが特徴である。尚、本発明では、ポリウレタン系樹脂とは、ポリウレタン樹脂、ポリウレア樹脂及びポリウレタン−ポリウレア樹脂の総称である。
The present invention will now be described in more detail.
The silica-dispersed hydrophilic polyurethane resin composition of the present invention is a composition comprising a hydrophilic polyurethane resin having a hydrophilic segment and a tertiary amino group and fine particle silica. In the solution, the fine-particle silica is stably dispersed in the hydrophilic polyurethane-based resin solution without being separated or settled without using a dispersant regardless of the amount of the silica. The film formed from this solution is characterized by being transparent even when the amount of fine-particle silica dispersed is large. In the present invention, the polyurethane-based resin is a general term for a polyurethane resin, a polyurea resin, and a polyurethane-polyurea resin.
上記の如き親水性セグメントと第3級アミノ基を有する親水性ポリウレタン系樹脂と微粒子シリカとからなる本発明のシリカ分散親水性ポリウレタン系樹脂組成物は、有機ポリイソシアネートと、高分子量親水性ポリオール及び/又はポリアミンと、分子内に少なくとも1個の活性水素含有基と少なくとも1個の第3級アミノ基とを同一分子内に有する化合物とを、必要に応じて鎖延長剤と反応させて親水性ポリウレタン系樹脂を製造する際に、高分子量親水性ポリオール及び/又はポリアミンの一部或いは全部として上記ポリオール及び/又はポリアミンとシリカゾルとの混合物を使用することにより得ることができる。 The silica-dispersed hydrophilic polyurethane resin composition of the present invention comprising a hydrophilic polyurethane resin having a hydrophilic segment and a tertiary amino group as described above and fine particle silica comprises an organic polyisocyanate , a high molecular weight hydrophilic polyol, and / or polyamine, at least one active hydrogen-containing group and at least one compound which contains a tertiary amino group in the same molecule, is reacted with a chain extender as needed hydrophilic in the molecule When producing a polyurethane-based resin, it can be obtained by using a mixture of the polyol and / or polyamine and silica sol as a part or all of the high molecular weight hydrophilic polyol and / or polyamine.
高分子量親水性ポリオール及び/又はポリアミンと微粒子シリカとの混合物としては、高分子量親水性ポリオール及び/又はポリアミンとシリカゾルとを混合し、この混合物からシリカゾルの分散溶剤を除去して得られる混合物を使用する。高分子量ポリオール及び/又はポリアミンは、それらを有機溶剤に溶解した溶液として使用することもできる。その場合には全ての溶剤を除去して使用する。 The mixture of high molecular weight hydrophilic polyol and / or polyamine and particulate silica, using a high molecular weight and a hydrophilic polyol and / or polyamine and silica sol were mixed, the mixture obtained by removing the dispersion solvent silica sol from the mixture you. The high molecular weight polyol and / or polyamine can also be used as a solution in which they are dissolved in an organic solvent. In that case, all the solvent is removed before use.
本発明におけるシリカゾルとは、微粒子シリカ又は微粒子シリカ化合物が分散溶剤に安定に分散したものである。このシリカゾル中の微粒子シリカの平均粒径は、通常1μm以下であり、特に1〜300mμm(nm)のものが好ましい。シリカゾルにおける分散媒は通常、水及び/又はアルコールであるが、ケトン、エステル、その他の有機溶剤も使用される。 The silica sol in the present invention is obtained by stably dispersing fine particle silica or a fine particle silica compound in a dispersion solvent. The average particle diameter of the fine particle silica in the silica sol is usually 1 μm or less, and particularly preferably 1 to 300 mμm (nm). The dispersion medium in silica sol is usually water and / or alcohol, but ketones, esters and other organic solvents are also used.
通常、シリカゾル(安定な分散溶液)は、それをポリウレタン系樹脂溶液に添加・分散させても、微粒子シリカの分散安定性は低く、時間とともに両者は容易に分離する。これは、ポリウレタン系樹脂とシリカとの相溶性(親和性)や両者のpHの変化に対する安定性やポリウレタン系樹脂とシリカゾル表面の性質が異なること等によるものである。又、シリカゾルをポリウレタン系樹脂の合成時に添加する方法も考えられるが、シリカゾルの水やアルコール系の分散媒はイソシアネートと反応することから使用できないのは勿論、他の溶剤系のシリカゾルを用いた場合にも、シリカ微粒子の分散安定性は得られない。 Usually, even if silica sol (stable dispersion solution) is added to and dispersed in a polyurethane resin solution, the dispersion stability of the fine particle silica is low, and both are easily separated with time. This is because, for example, the compatibility (affinity) between the polyurethane resin and silica, the stability of both of them against changes in pH, and the properties of the polyurethane resin and the silica sol surface are different. In addition, it is possible to add silica sol when synthesizing polyurethane-based resins. However, silica sol water and alcohol-based dispersion media cannot be used because they react with isocyanate, and other solvent-based silica sols are used. In addition, the dispersion stability of the silica fine particles cannot be obtained.
しかし、本発明で使用する後述の高分子量親水性ポリオール及び/又はポリアミンは、その親水性によりシリカゾルとの相溶性(親和性)が極めて高く、任意の割合でシリカゾルと安定に混合することができる。そしてこの混合物から分散媒を任意の方法で除去することにより、極めて安定に微粒子シリカが分散した高分子量親水性ポリオール及び/又はポリアミンが得られ、しかも、高分子量親水性ポリオール及び/又はポリアミン中の微粒子シリカの分散量が増大しても、上記ポリオール及び/又はポリアミンの粘度上昇は少なく、且つ極めて透明な混合物が得られる。 However, the high molecular weight hydrophilic polyol and / or polyamine described later used in the present invention has extremely high compatibility (affinity) with the silica sol due to its hydrophilicity, and can be stably mixed with the silica sol at an arbitrary ratio. . Then, by removing the dispersion medium from the mixture by an arbitrary method, a high molecular weight hydrophilic polyol and / or polyamine in which fine-particle silica is dispersed very stably can be obtained, and the high molecular weight hydrophilic polyol and / or polyamine in the mixture can be obtained. Even if the dispersion amount of the fine-particle silica is increased, the viscosity increase of the polyol and / or polyamine is small, and a very transparent mixture can be obtained.
そして、この混合物をポリウレタン系樹脂の合成の際に、この混合物を原料成分中の高分子量親水性ポリオール及び/又はポリアミンの少なくとも一部として使用することにより、合成(重合)反応中及び合成反応後にも微粒子シリカは、分離せず、沈降することなく安定に反応系に存在し、微粒子シリカがポリウレタン系樹脂溶液に安定に分散した親水性ポリウレタン系樹脂組成物を得ることができる。 And when this mixture is used to synthesize polyurethane-based resin, this mixture is used as at least part of the high molecular weight hydrophilic polyol and / or polyamine in the raw material components, so that during the synthesis (polymerization) reaction and after the synthesis reaction. However, the fine particle silica does not separate and does not settle and can be stably present in the reaction system, and a hydrophilic polyurethane resin composition in which the fine particle silica is stably dispersed in the polyurethane resin solution can be obtained.
高分子量親水性ポリオール及び/又はポリアミンと微粒子シリカとの混合物は、上記ポリオール及び/又はポリアミンとシリカゾルとの混合物から、一般に、減圧等で混合物中の分散溶剤である水又は水と有機溶剤を容易に留去することが得ることができる。この場合、留去を減圧下、低温で行うことが好ましく、特に70℃以下で留去することが好ましい。これ以上の高温になると微粒子シリカの凝集が起こることがあり、微粒子シリカの分散安定性が低下するとともに、透明性の低いシリカ分散高分子量親水性ポリオール及び/又はポリアミンが生成することがある。高分子量親水性ポリオール及び/又はポリアミンと微粒子シリカとの混合割合は、生成するシリカ分散親水性ポリウレタン系樹脂組成物(固形分)中の微粒子シリカ含有量が5〜95質量%となる量が好ましく、更に好ましくは10〜90質量%となる量である。 A mixture of a high molecular weight hydrophilic polyol and / or polyamine and fine-particle silica is generally easy to remove water or water and an organic solvent as a dispersion solvent in the mixture from the above-mentioned polyol and / or polyamine and silica sol mixture under reduced pressure. Can be obtained. In this case, the distillation is preferably carried out under reduced pressure at a low temperature, particularly preferably at 70 ° C. or lower. When the temperature is higher than this, the fine particle silica may aggregate, the dispersion stability of the fine particle silica may decrease, and a silica-dispersed high molecular weight hydrophilic polyol and / or polyamine having low transparency may be generated. The mixing ratio of the high molecular weight hydrophilic polyol and / or polyamine and the fine particle silica is preferably such that the fine particle silica content in the resulting silica-dispersed hydrophilic polyurethane-based resin composition (solid content) is 5 to 95% by mass. More preferably, the amount is 10 to 90% by mass.
本発明のシリカ分散親水性ポリウレタン系樹脂組成物は、高分子量親水性ポリオール及び/又はポリアミンの一部又は全部として、これらとシリカゾルとの混合物からシリカゾルの分散溶剤を除去することにより得られる微粒子シリカが分散した高分子量ポリオール及び/又はポリアミンを用い、有機ポリイソシアネートと、分子内に少なくとも1個の活性水素含有基と少なくとも1個の第3級アミノ基とを同一分子内に有する化合物を、必要に応じて鎖延長剤と、従来公知のポリウレタン系樹脂の製造方法に準じて反応させることによって得ることができる。反応は、無溶剤でもよいし、水溶液や有機溶剤中での反応でもよい。無溶剤の場合には、得られたシリカ分散親水性ポリウレタン系樹脂組成物は、親水性ポリウレタン系樹脂の可溶性溶剤に溶解して使用することもできる。この場合にも、親水性ポリウレタン系樹脂溶液中の微粒子シリカの分散安定性は保持される。重合溶剤及び該樹脂可溶性溶剤は特に限定されず、ジメチルホルムアミドやメチルエチルケトン等が好ましいものとして挙げられる。本発明のシリカ分散親水性ポリウレタン系樹脂組成物は、用途に応じて溶液状態で、或いは固体状態で使用される。 Silica Dispersion hydrophilic polyurethane resin composition of the present invention, as a part or the whole of the high molecular weight hydrophilic polyol and / or polyamine is more obtained the child removing the dispersion solvent silica sol from mixtures thereof with silica sol A compound having a high molecular weight polyol and / or polyamine in which fine particle silica is dispersed, an organic polyisocyanate, and at least one active hydrogen-containing group and at least one tertiary amino group in the molecule. If necessary, it can be obtained by reacting with a chain extender according to a conventionally known method for producing a polyurethane resin. The reaction may be solventless or a reaction in an aqueous solution or an organic solvent. In the case of no solvent, the obtained silica-dispersed hydrophilic polyurethane resin composition can be used by dissolving in a soluble solvent of the hydrophilic polyurethane resin. Also in this case, the dispersion stability of the fine particle silica in the hydrophilic polyurethane resin solution is maintained. The polymerization solvent and the resin-soluble solvent are not particularly limited, and preferred examples include dimethylformamide and methyl ethyl ketone. The silica-dispersed hydrophilic polyurethane resin composition of the present invention is used in a solution state or in a solid state depending on the application.
本発明のシリカ分散親水性ポリウレタン系樹脂組成物における親水性ポリウレタン系樹脂は、分子中に高分子量の親水性ポリオール及び/又はポリアミンを構成単位とする親水性セグメントと少なくとも1個の第3級アミノ基を有する化合物を構成単位とする第3級アミノ基含有セグメントとを有している。親水性セグメントと第3級アミノ基を有するセグメントは、鎖延長剤を使用しない場合は、それぞれランダムにウレタン結合、ウレア結合又はウレタン−ウレア結合で結合されている。鎖延長剤を使用する場合には、これらの結合とともに、該結合の間に鎖延長剤の残基である短鎖が存在する結合が存在する。 The hydrophilic polyurethane resin in the silica-dispersed hydrophilic polyurethane resin composition of the present invention comprises a hydrophilic segment having a high molecular weight hydrophilic polyol and / or polyamine in the molecule and at least one tertiary amino acid. And a tertiary amino group-containing segment having a group-containing compound as a structural unit. When the chain extender is not used, the hydrophilic segment and the segment having a tertiary amino group are randomly bonded by a urethane bond, a urea bond or a urethane-urea bond, respectively. When a chain extender is used, there is a bond in which a short chain that is a residue of the chain extender exists between the bonds.
分子中に第3級アミノ基が導入されることにより、本発明における親水性ポリウレタン系樹脂には、各種素材に対する優れた接着性、且つ優れた吸水性、防曇性、透明性、可とう性、水性インクの筆記性並びに優れた耐水性、耐ブロッキング性、滑性が付与される。 By introducing a tertiary amino group into the molecule, the hydrophilic polyurethane resin in the present invention has excellent adhesiveness to various materials, and excellent water absorption, antifogging properties, transparency, and flexibility. In addition, the writing property of water-based ink and excellent water resistance, blocking resistance, and lubricity are imparted.
例えば、本発明のシリカ分散親水性ポリウレタン系樹脂組成物で形成されたインク受容層を有する記録紙に印刷する場合を例に、何故、耐水性が付与されるかを考えてみる。印刷インクやインクジェットインクの染・顔料分子は、その分子中に陰イオン性のカルボキシル基やスルフォン酸基を一般的に有しており、第3級アミノ基を導入した親水性ポリウレタン系樹脂と上記の染・顔料とが混合若しくは接触すると、染・顔料と該樹脂中の第3級アミノ基との間にイオン結合が形成され、染・顔料の定着性及び記録画像の耐水性が向上するものと考えられる。 For example, let us consider why water resistance is imparted by taking the case of printing on a recording paper having an ink receiving layer formed of the silica-dispersed hydrophilic polyurethane resin composition of the present invention. The dye / pigment molecules of printing inks and inkjet inks generally have anionic carboxyl groups and sulfonic acid groups in the molecules, and hydrophilic polyurethane resins having tertiary amino groups introduced thereinto and the above-mentioned When the dye / pigment is mixed or contacted, an ionic bond is formed between the dye / pigment and the tertiary amino group in the resin, thereby improving the fixing property of the dye / pigment and the water resistance of the recorded image. it is conceivable that.
しかし、水分の存在下では上記の如きイオン性結合は解離し易く、上記の耐水性の向上は期待できないはずであるが、耐水性は向上する。耐水性向上の理由は定かではないが、本発明におけるポリウレタン系樹脂は親水性であるが、その分子内には疎水性部分も存在しており、該樹脂中の親水性部分及び第3級アミノ基と染・顔料との間にイオン結合が形成されたあと、疎水性部分がイオン結合部分の回りを取り囲むようになるため、耐水性が向上するものと思われる。 However, in the presence of moisture, the ionic bonds as described above are easily dissociated and the improvement in water resistance should not be expected, but the water resistance is improved. The reason for improving the water resistance is not clear, but the polyurethane resin in the present invention is hydrophilic, but there is also a hydrophobic part in the molecule, and the hydrophilic part and tertiary amino in the resin are present. After the ionic bond is formed between the group and the dye / pigment, the hydrophobic portion is surrounded by the ionic bond portion, so that the water resistance is considered to be improved.
本発明において親水性ポリウレタン系樹脂を構成する分子鎖中に第3級アミノ基を導入するために使用する化合物は、分子中に少なくとも1個の活性水素含有基(反応性基)、例えば、アミノ基、エポキシ基、水酸基、メルカプト基、カルボキシル基、アルコキシ基、酸ハライド基、カルボキシエステル基、酸無水物基等を有し、且つ分子鎖中に第3級アミノ基を有する化合物である。 In the present invention, the compound used to introduce a tertiary amino group into the molecular chain constituting the hydrophilic polyurethane-based resin is at least one active hydrogen-containing group (reactive group) in the molecule, for example, amino It is a compound having a group, an epoxy group, a hydroxyl group, a mercapto group, a carboxyl group, an alkoxy group, an acid halide group, a carboxyester group, an acid anhydride group and the like and a tertiary amino group in the molecular chain.
上記の如き反応性基を有する第3級アミノ基含有化合物の好ましい例としては、例えば、下記の如き化合物が挙げられる。
一般式(1)で表される化合物
(式中の、R1は炭素数20以下のアルキル基、脂環族基、芳香族基(ハロゲン、アルキル基で置換されていてもよい)であり、R2及びR3は−O−、−CO−、−COO−、−NHCO−、−S−、−SO−、−SO2−等で連結されていてもよい低級アルキレン基であり、X及びYは−OH、−COOH、−NH2、−NHR1−、−SH等の反応性基であり、X及びYは同一でも異なってもよい。又、これらの基に誘導できるエポキシ基、アルコキシ基、酸ハライド基、酸無水物基、又はカルボキシルエステル基でもよい。)
Preferable examples of the tertiary amino group-containing compound having a reactive group as described above include the following compounds.
Compound represented by general formula (1)
(In the formula, R 1 is an alkyl group having 20 or less carbon atoms, an alicyclic group, or an aromatic group (which may be substituted with a halogen or an alkyl group), and R 2 and R 3 are —O—, A lower alkylene group which may be linked by —CO—, —COO—, —NHCO—, —S—, —SO—, —SO 2 —, etc., and X and Y are —OH, —COOH, —NH 2 , a reactive group such as —NHR 1 —, —SH, etc. X and Y may be the same or different, and an epoxy group, an alkoxy group, an acid halide group, an acid anhydride group that can be derived from these groups. Or a carboxyl ester group.)
一般式(2)で表される化合物
(式中の、R1、R2、R3、X及びYは前記と同じ定義であるが、但し二つのR1同士は環状構造を形成するものであってもよい。R4は−(CH2)n−(nは0〜20の整数)である。)
Compound represented by general formula (2)
(In the formula, R 1 , R 2 , R 3 , X and Y are as defined above, but two R 1 s may form a cyclic structure. R 4 is-( CH 2) n - (n is an integer of 0 to 20)).
一般式(3)で表される化合物
(式中の、X及びYは前記の定義と同じであり、Wは窒素含有複素環、窒素と酸素含有複素環、又は窒素と硫黄含有複素環を表す。)
Compound represented by general formula (3)
(In the formula, X and Y are as defined above, and W represents a nitrogen-containing heterocycle, nitrogen and oxygen-containing heterocycle, or nitrogen and sulfur-containing heterocycle.)
上記の一般式(1)、(2)又は(3)で表される化合物の具体例としては以下のものが挙げられる。
N,N−ジヒドロキシエチル−メチルアミン、
N,N−ジヒドロキシエチル−エチルアミン、
N,N−ジヒドロキシエチル−イソプロピルアミン、
N,N−ジヒドロキシエチル−n−ブチルアミン、
N,N−ジヒドロキシエチル−t−ブチルアミン、
メチルイミノビスプロピルアミン、
N,N−ジヒドロキシエチルアニリン、
N,N−ジヒドロキシエチル−m−トルイジン、
N,N−ジヒドロキシエチル−p−トルイジン、
N,N−ジヒドロキシエチル−m−クロロアニリン、
N,N−ジヒドロキシエチルベンジルアミン、
N,N−ジメチル−N′,N′−ジヒドロキシエチル−1,3−ジアミノプロパン、
N,N−ジエチル−N′,N′−ジヒドロキシエチル−1,3−ジアミノプロパン、
Specific examples of the compound represented by the general formula (1), (2) or (3) include the following.
N, N-dihydroxyethyl-methylamine,
N, N-dihydroxyethyl-ethylamine,
N, N-dihydroxyethyl-isopropylamine,
N, N-dihydroxyethyl-n-butylamine,
N, N-dihydroxyethyl-t-butylamine,
Methyliminobispropylamine,
N, N-dihydroxyethylaniline,
N, N-dihydroxyethyl-m-toluidine,
N, N-dihydroxyethyl-p-toluidine,
N, N-dihydroxyethyl-m-chloroaniline,
N, N-dihydroxyethylbenzylamine,
N, N-dimethyl-N ′, N′-dihydroxyethyl-1,3-diaminopropane,
N, N-diethyl-N ′, N′-dihydroxyethyl-1,3-diaminopropane,
N−ヒドロキシエチル−ピペラジン、
N,N−ジヒドロキシエチル−ピペラジン、
N−ヒドロキシエトキシエチル−ピペラジン、
1,4−ビスアミノプロピル−ピペラジン、
N−アミノプロピル−ピペラジン、
ジピコリン酸、
2,3−ジアミノピリジン、
2,5−ジアミノピリジン、
2,6−ジアミノピリジン、
2,6−ジアミノ−4−メチルピリジン、
2,6−ジヒドロキシピリジン、
2,6−ピリジン−ジメタノール、
2−(4−ピリジル)−4,6−ジヒドロキシピリミジン、
2,6−ジアミノトリアジン、
2,5−ジアミノトリアゾール、
2,5−ジアミノオキサゾール等がある。
N-hydroxyethyl-piperazine,
N, N-dihydroxyethyl-piperazine,
N-hydroxyethoxyethyl-piperazine,
1,4-bisaminopropyl-piperazine,
N-aminopropyl-piperazine,
Dipicolinic acid,
2,3-diaminopyridine,
2,5-diaminopyridine,
2,6-diaminopyridine,
2,6-diamino-4-methylpyridine,
2,6-dihydroxypyridine,
2,6-pyridine-dimethanol,
2- (4-pyridyl) -4,6-dihydroxypyrimidine,
2,6-diaminotriazine,
2,5-diaminotriazole,
There are 2,5-diaminooxazole and the like.
又、これら第3級アミノ化合物のエチレンオキサイド付加物やプロピレンオキサイド付加物等も本発明に使用できる。その付加物としては、例えば、
(上記式中のnは1〜60の整数を、mは1〜6の整数を表す。)
Also, ethylene oxide adducts and propylene oxide adducts of these tertiary amino compounds can be used in the present invention. As the adduct, for example,
(In the above formula, n represents an integer of 1 to 60, and m represents an integer of 1 to 6.)
本発明で使用する有機ポリイソシアネートとしては、従来公知のものが何れも使用でき、特に制限されない。好ましいものとして、例えば、4,4′−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、水添MDI、イソホロンジイソシアネート、1,3−キシリレンジイソシアネート、1,4−キシリレンジイソシアネート、2,4−トリレンジイソシアネート、2,6−トリレンジイソシアネート、1,5−ナフタレンジイソシアネート、m−フェニレンジイソシアネート、p−フェニレンジイソシアネート等、或いはこれらの有機ポリイソシアネートと低分子量のポリオールやポリアミンを末端イソシアネートとなるように反応させて得られるポリウレタンプレポリマー等も使用することができる。 As the organic polyisocyanate used in the present invention, any conventionally known polyisocyanate can be used and is not particularly limited. Preferred examples include 4,4′-diphenylmethane diisocyanate (MDI), hydrogenated MDI, isophorone diisocyanate, 1,3-xylylene diisocyanate, 1,4-xylylene diisocyanate, 2,4-tolylene diisocyanate, 2, Polyurethane obtained by reacting 6-tolylene diisocyanate, 1,5-naphthalene diisocyanate, m-phenylene diisocyanate, p-phenylene diisocyanate, etc., or these organic polyisocyanates with low molecular weight polyols or polyamines to be terminal isocyanates A prepolymer or the like can also be used.
本発明で使用する高分子量親水性ポリオール及び/又はポリアミンとしては、水酸基又はアミノ基を有する重量平均分子量が400〜8,000の範囲のものであり、末端が水酸基で親水性を有するポリオールとしては、具体的には、
ポリエチレングリコール、
ポリエチレングリコール/ポリテトラメチレングリコール共重合ポリオール、
ポリエチレングリコール/ポリプロピレングリコール共重合ポリオール、
ポリエチレングリコールアジペート、
ポリエチレングリコールサクシネート、
ポリエチレングリコール/ポリε−ラクトン共重合ポリオール、
ポリエチレングリコール/ポリバレロラクトン共重合ポリオールが挙げられる。
As the high molecular weight hydrophilic polyol and / or polyamine used in the present invention, the weight average molecular weight having a hydroxyl group or an amino group is in the range of 400 to 8,000 , and the terminal is a hydroxyl group and has a hydrophilic property. Specifically ,
Polyethylene glycol,
Polyethylene glycol / polytetramethylene glycol copolymer polyol,
Polyethylene glycol / polypropylene glycol copolymer polyol,
Polyethylene glycol adipate,
Polyethylene glycol succinate,
Polyethylene glycol / polyε-lactone copolymer polyol,
Polyethylene glycol / poly-valerolactone copolymer a polyol Le and the like.
末端がアミノ基で親水性を有するポリアミンとしては、具体的には、
ポリエチレンオキサイドジアミン、
ポリエチレンオキサイドプロピレンオキサイドジアミン、
ポリエチレンオキサイドトリアミン、
ポリエチレンオキサイドプロピレンオキサイドトリアミンが挙げられる。
As a polyamine having a terminal amino group and hydrophilicity, specifically ,
Polyethylene oxide diamine,
Polyethylene oxide, propylene oxide diamine,
Polyethylene oxide triamine,
Polyethylene oxide-propylene oxide tri Amin.
尚、親水性ポリウレタン系樹脂の製造に際しては、得られる樹脂に他の性能を付与するため、上記の如き親水性鎖を有しない他のポリオール、ポリアミン、ポリカルボン酸等を適宜共重合することも可能である。
又、本発明において必要により使用される鎖延長剤としては、低分子量ジオールやジアミン等の従来公知の鎖延長剤が何れも使用でき、特に限定されない。例えば、エチレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン等が挙げられる。
In the production of hydrophilic polyurethane resins, other polyols, polyamines, polycarboxylic acids, etc. that do not have a hydrophilic chain as described above may be appropriately copolymerized in order to impart other performance to the resulting resin. Is possible.
Moreover, as a chain extender used as needed in this invention, all conventionally well-known chain extenders, such as low molecular weight diol and diamine, can be used, and it is not specifically limited. For example, ethylene glycol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, ethylenediamine, hexamethylenediamine and the like can be mentioned.
以上の原料成分を用いて得られる本発明のシリカ分散親水性ポリウレタン系樹脂組成物における親水性セグメント及び第3級アミノ基を分子鎖中に有する親水性ポリウレタン系樹脂は、重量平均分子量(GPCで測定した標準ポリスチレン換算)は、3,000〜800,000の範囲が好ましく、更に好ましい重量平均分子量は5,000〜500,000の範囲である。 The hydrophilic polyurethane resin having a hydrophilic segment and a tertiary amino group in the molecular chain in the silica-dispersed hydrophilic polyurethane resin composition of the present invention obtained by using the above raw material components has a weight average molecular weight (GPC The measured standard polystyrene conversion) is preferably in the range of 3,000 to 800,000, and more preferably in the range of 5,000 to 500,000.
又、本発明のシリカ分散親水性ポリウレタン系樹脂組成物において、微粒子シリカの含有量は、上記組成物中5〜95質量%が好ましく、更に好ましくは10〜90質量%である。微粒子シリカの含有量が5質量%未満では、本発明の目的である耐ブロッキング性、滑性といった表面特性の発現が不十分となり、一方95質量%を超えると皮膜の強度、基材に対する接着性等に劣るので好ましくない。又、驚くべきことに、微粒子シリカの含有量が75〜95質量%では、本発明のシリカ分散親水性ポリウレタン系樹脂組成物を基材にコーティングすると、数mμm(nm)サイズの微多孔質を有し、透明性にも優れた皮膜が形成される。 In the silica-dispersed hydrophilic polyurethane resin composition of the present invention, the content of fine-particle silica is preferably 5 to 95% by mass, more preferably 10 to 90% by mass in the composition. If the content of the fine-particle silica is less than 5% by mass, the surface properties such as blocking resistance and lubricity, which are the objects of the present invention, will be insufficiently expressed. It is not preferable because it is inferior. Surprisingly, when the content of fine-particle silica is 75 to 95% by mass, when the base material is coated with the silica-dispersed hydrophilic polyurethane resin composition of the present invention, a microporous material with a size of several mμm (nm) is obtained. And a film with excellent transparency is formed.
本発明における親水性ポリウレタン系樹脂中の第3級アミノ基の含有量は、0.1〜50eq(当量)/kgの範囲が好ましく、更に好ましくは0.5〜20eq/kgである。第3級アミノ基の含有量が0.1eq/kg未満、すなわち分子量10,000当たり1個以下では、本発明の所期の目的である耐水性、耐ブロッキング性といった特性の発現が不十分となり、一方、第3級アミノ基の含有量が50eq/kg以上、すなわち分子量10,000当たり500個以上では樹脂中の親水性部分の減少による撥水性が強くなり、吸水性能や防曇性に劣るようになるので好ましくない。 The content of the tertiary amino group in the hydrophilic polyurethane resin in the present invention is preferably in the range of 0.1 to 50 eq (equivalent) / kg, more preferably 0.5 to 20 eq / kg. When the content of the tertiary amino group is less than 0.1 eq / kg, that is, 1 or less per 10,000 molecular weight, the properties such as water resistance and blocking resistance, which are the intended purposes of the present invention, are insufficient. On the other hand, when the content of the tertiary amino group is 50 eq / kg or more, that is, 500 or more per 10,000 molecular weight, the water repellency increases due to the decrease of the hydrophilic portion in the resin, and the water absorption performance and antifogging property are inferior. This is not preferable.
又、本発明におけるポリウレタン系樹脂中の親水性セグメントの含有量は、30〜80質量%の範囲が好ましく、更に好ましくは50〜75質量%の範囲である。親水性セグメントの含有量が30質量%未満では、吸水性、防曇性に劣るようになり、一方、80質量%を超えると耐水性、耐ブロッキング性に劣るようになり好ましくない。 The content of the hydrophilic segment in the polyurethane resin in the present invention is preferably in the range of 30 to 80% by mass, more preferably in the range of 50 to 75% by mass. If the content of the hydrophilic segment is less than 30% by mass, the water absorption and antifogging properties are inferior. On the other hand, if it exceeds 80% by mass, the water resistance and blocking resistance are inferior.
以上の如き本発明で得られるシリカ分散親水性ポリウレタン系樹脂組成物は、各種素材に対する接着性に優れ、且つ吸水性、防曇性、透明性、可とう性、水性インクの筆記性並びに耐水性、耐ブロッキング性、滑性に優れ、インクジェット受像シートの受像層用コーティング剤として、各種フィルムの防曇性の塗料として、内装用樹脂製壁紙の結露防止用表面処理剤として、吸水性の衣料用コーティング剤として、合成皮革用材料、合成紙の水性インク筆記用処理剤等として非常に有用である。又、本発明のシリカ分散親水性ポリウレタン系樹脂組成物は、固体状態で種々の成形体の製造にも使用することができる。 The silica-dispersed hydrophilic polyurethane-based resin composition obtained in the present invention as described above is excellent in adhesion to various materials, and has water absorption, antifogging properties, transparency, flexibility, water-based ink writing properties and water resistance. Excellent in blocking resistance and slipperiness, as a coating agent for image-receiving layers of inkjet image-receiving sheets, as an anti-fogging paint for various films, and as a surface treatment agent for preventing condensation on resin wallpaper for interiors, for water-absorbing clothing As a coating agent, it is very useful as a material for synthetic leather, a water-based ink writing treatment for synthetic paper, and the like. In addition, the silica-dispersed hydrophilic polyurethane resin composition of the present invention can be used in the production of various molded articles in a solid state.
次に参考例、実施例及び比較例を挙げて本発明を更に具体的に説明する。尚、文中の部又は%は質量基準である。 Next, the present invention will be described in more detail with reference examples, examples and comparative examples. In addition, the part or% in a sentence is a mass reference | standard.
参考例1
ポリエチレングリコール(分子量1,000)700部とシリカ水ゾル(シリカ平均粒径10〜20nm、固形分20%)1500部を充分に混合し、得られた混合物を攪拌しながら70℃で減圧脱水を行った。
理論量の水が留去された後、温度を120℃に上げ、133.3Pa以下の減圧下で水分を除去してシリカ含有量30%の白色固体状ポリオール(A)を得た。このポリオールは、水酸基価76mgKOH/g、水分率0.15%、80℃では透明で、粘度は450dPa・sであった。
Reference example 1
700 parts of polyethylene glycol (molecular weight 1,000) and 1500 parts of silica water sol (silica average particle size 10-20 nm, solid content 20%) are thoroughly mixed, and the resulting mixture is stirred under reduced pressure at 70 ° C. with stirring. went.
After the theoretical amount of water was distilled off, the temperature was raised to 120 ° C. and water was removed under reduced pressure of 133.3 Pa or less to obtain a white solid polyol (A) having a silica content of 30%. This polyol had a hydroxyl value of 76 mgKOH / g, a moisture content of 0.15%, was transparent at 80 ° C., and had a viscosity of 450 dPa · s.
参考例2
ポリエチレングリコール(分子量590)100部とシリカ水ゾル(シリカ平均粒径200〜230nm、固形分30%)333部を充分に混合し、得られた混合物を攪拌しながら70℃で減圧脱水を行った。
理論量の水が留去された後、温度を120℃に上げ、133.3Pa以下の減圧下で水分を除去してシリカ含有量50%の白色固体状ポリオール(B)を得た。このポリオールは、水酸基価95mgKOH/g、水分率0.12%、110℃で軟化するものであった。
Reference example 2
100 parts of polyethylene glycol (molecular weight 590) and silica water sol (silica average particle size 200-230 nm, solid content 30%) 333 parts were sufficiently mixed, and the resulting mixture was dehydrated under reduced pressure at 70 ° C. while stirring. .
After the theoretical amount of water was distilled off, the temperature was raised to 120 ° C. and water was removed under reduced pressure of 133.3 Pa or less to obtain a white solid polyol (B) having a silica content of 50%. This polyol had a hydroxyl value of 95 mgKOH / g, a moisture content of 0.12%, and softened at 110 ° C.
参考例3
ポリエチレンオキサイドジアミン(テキサコケミカル社製ジェファーミンED;分子量600)100部とシリカメタノールゾル(シリカ平均粒径20〜30nm、固形分40%)2250部を充分に混合し、得られた混合物を攪拌しながら70℃で減圧脱水を行った。
理論量の水が留去された後、温度を120℃に上げ133.3Pa以下の減圧下で水分を除去してシリカ含有量90%の白色固体状ポリアミン(C)を得た。このポリアミンは、アミン当量30g/mol、水分率0.20%、130℃で軟化するものであった。
Reference example 3
100 parts of polyethylene oxide diamine (Jefamine ED manufactured by Texaco Chemical Co., Ltd .; molecular weight 600) and 2250 parts of silica methanol sol (silica average particle size 20 to 30 nm, solid content 40%) are sufficiently mixed, and the resulting mixture is stirred. Under reduced pressure dehydration at 70 ° C.
After the theoretical amount of water was distilled off, the temperature was raised to 120 ° C. and water was removed under reduced pressure of 133.3 Pa or less to obtain a white solid polyamine (C) having a silica content of 90%. This polyamine was softened at an amine equivalent of 30 g / mol, a moisture content of 0.20%, and 130 ° C.
実施例1
(シリカ分散ポリウレタン樹脂組成物の製造)
ポリエチレングリコール(分子量2,040)50部、参考例1のポリオール(A)100部、N−メチルジエタノールアミン20部及びジエチレングリコール5部を、200部のメチルエチルケトンと200部のジメチルホルムアミドとの混合溶剤中に溶解し、60℃でよく攪拌しながら、80部の水添MDIを200部のメチルエチルケトンに溶解した溶液を徐々に滴下した。滴下終了後、80℃で8時間反応させた後、ジメチルホルムアミド420部を加えて本発明のシリカ分散ポリウレタン樹脂組成物の溶液を得た。
Example 1
(Production of silica-dispersed polyurethane resin composition)
50 parts of polyethylene glycol (molecular weight 2,040), 100 parts of polyol (A) of Reference Example 1, 20 parts of N-methyldiethanolamine and 5 parts of diethylene glycol are mixed in a mixed solvent of 200 parts of methyl ethyl ketone and 200 parts of dimethylformamide. The solution which melt | dissolved and melt | dissolved 80 parts hydrogenated MDI in 200 parts methyl ethyl ketone was dripped gradually, stirring well at 60 degreeC. After completion of the dropwise addition, the mixture was reacted at 80 ° C. for 8 hours, and then 420 parts of dimethylformamide was added to obtain a solution of the silica-dispersed polyurethane resin composition of the present invention.
この溶液は固形分20%で、33dPa・s(25℃)の粘度を有し、ポリウレタン樹脂のGPCで測定し、標準ポリスチレン換算の重量平均分子量(以下の例においても同様)は53,000であり、該樹脂中の第3級アミノ基の含有量は0.52eq/kg、シリカの含有量は11.7%であった。
この樹脂組成物溶液から形成したフィルムは、透明で、破断強度は25.7Mpa、破断伸度は50%、且つ軟化点は165℃であった。
This solution has a solid content of 20%, a viscosity of 33 dPa · s (25 ° C.), and is measured by GPC of a polyurethane resin. The weight average molecular weight in terms of standard polystyrene (the same applies to the following examples) is 53,000. The tertiary amino group content in the resin was 0.52 eq / kg, and the silica content was 11.7%.
The film formed from this resin composition solution was transparent, the breaking strength was 25.7 Mpa, the breaking elongation was 50%, and the softening point was 165 ° C.
実施例2
(シリカ分散ポリウレタン−ポリウレア樹脂組成物の製造)
ポリエチレンオキサイドジアミン(ジェファーミンED;分子量2,000)30部、参考例2のポリオール(B)120部、及びN,N−ジメチル−N′,N′−ジヒドロキシエチル−1,3−ジアミノプロパン25部を100部のメチルエチルケトン及び200部のジメチルホルムアミド混合溶剤中に溶解し、60℃でよく攪拌しながら、65部の水添MDIを100部のメチルエチルケトンに溶解した溶液を徐々に滴下した。滴下終了後、80℃で8時間反応させた後、ジメチルホルムアミド560部を加えて本発明のシリカ分散ポリウレタン−ポリウレア樹脂組成物の溶液を得た。
Example 2
(Production of silica-dispersed polyurethane-polyurea resin composition)
30 parts of polyethylene oxide diamine (Jefamine ED; molecular weight 2,000), 120 parts of polyol (B) of Reference Example 2, and N, N-dimethyl-N ′, N′-dihydroxyethyl-1,3-diaminopropane 25 A solution of 65 parts of hydrogenated MDI dissolved in 100 parts of methyl ethyl ketone was gradually added dropwise to 100 parts of methyl ethyl ketone and 200 parts of dimethylformamide mixed solvent. After completion of the dropwise addition, the mixture was reacted at 80 ° C. for 8 hours, and then 560 parts of dimethylformamide was added to obtain a solution of the silica-dispersed polyurethane-polyurea resin composition of the present invention.
この溶液は固形分20%で、35dPa・s(25℃)の粘度を有していた。ポリウレタン−ポリウレア樹脂の重量平均分子量は48,000であり、該樹脂中の第3級アミノ基の含有量は1.08eq/kg、シリカの含有量は24%であった。
この 樹脂組成物溶液から形成したフィルムは、透明で、破断強度は21.5Mpa、破断伸度は20%、且つ軟化点は185℃であった。
This solution had a solid content of 20% and a viscosity of 35 dPa · s (25 ° C.). The weight average molecular weight of the polyurethane-polyurea resin was 48,000, the tertiary amino group content in the resin was 1.08 eq / kg, and the silica content was 24%.
The film formed from this resin composition solution was transparent, the breaking strength was 21.5 Mpa, the breaking elongation was 20%, and the softening point was 185 ° C.
実施例3
(シリカ分散ポリウレア樹脂組成物の製造)
ポリエチレンオキサイドジアミン(ジェファーミンED;分子量2,000)5部、参考例3のポリアミン(C)145部、メチルイミノビスプロピルアミン3部をジメチルホルムアミド250部中に溶解し、内温を0〜−5℃に保ってよく攪拌しながら、7部の水添MDIを100部のジメチルホルムアミドに溶解した溶液を徐々に滴下して反応させた。滴下終了後、次第に内温を上昇させ、50℃に達した所で更に5時間反応させた後、ジメチルホルムアミド310部を加えて本発明のシリカ分散ポリウレア樹脂組成物の溶液を得た。
Example 3
(Production of silica-dispersed polyurea resin composition)
Polyethylene oxide diamine (Jephamine ED; molecular weight 2,000) 5 parts, polyamine (C) 145 parts of Reference Example 3 and 3 parts of methyliminobispropylamine are dissolved in 250 parts of dimethylformamide, and the internal temperature is adjusted to 0- A solution prepared by dissolving 7 parts of hydrogenated MDI in 100 parts of dimethylformamide was gradually added dropwise and reacted while stirring at 5 ° C. After completion of the dropwise addition, the internal temperature was gradually raised, and the reaction was further continued for 5 hours when the temperature reached 50 ° C. Then, 310 parts of dimethylformamide was added to obtain a solution of the silica-dispersed polyurea resin composition of the present invention.
この溶液は固形分20%で、60dPa・s(25℃)の粘度を有し、ポリウレア樹脂の重量平均分子量は35,000であり、樹脂中の第3級アミノ基の含有量は0.45eq/kg、シリカの含有量は79%であった。
この樹脂組成物溶液から形成したフィルムは、やや半透明で多孔質で、破断強度は3.2Mpa、破断伸度は3%、且つ軟化点は220℃であった。
This solution has a solid content of 20%, a viscosity of 60 dPa · s (25 ° C.), the polyurea resin has a weight average molecular weight of 35,000, and the content of tertiary amino groups in the resin is 0.45 eq. / Kg, the content of silica was 79%.
The film formed from this resin composition solution was slightly translucent and porous, had a breaking strength of 3.2 Mpa, a breaking elongation of 3%, and a softening point of 220 ° C.
比較例1
N−メチルジエタノールアミンを使用せず、又、参考例1のポリオール(A)のシリカを除いたポリオールを使用する他は実施例1と同じ材料と処方によりポリウレタン樹脂の溶液を得た。
この溶液は固形分20%で、50dPa・s(25℃)の粘度を有し、ポリウレタン樹脂の重量平均分子量は68,000であった。
この樹脂溶液から形成したフィルムは、破断強度35.0Mpa、破断伸度450%、軟化点は103℃であった。
Comparative Example 1
A polyurethane resin solution was obtained by the same material and formulation as in Example 1 except that N-methyldiethanolamine was not used and the polyol of the polyol (A) of Reference Example 1 except for the silica was used.
This solution had a solid content of 20%, a viscosity of 50 dPa · s (25 ° C.), and the weight-average molecular weight of the polyurethane resin was 68,000.
The film formed from this resin solution had a breaking strength of 35.0 Mpa, a breaking elongation of 450%, and a softening point of 103 ° C.
比較例2
N,N−ジメチル−N′,N′−ジヒドロキシエチル−1,3−ジアミノプロパンを使用せず、又、参考例2のポリオール(B)のシリカを除いたポリオールを使用する他は実施例2と同じ材料と処方によりポリウレタン−ポリウレア樹脂の溶液を得た。
この溶液は固形分20%で、40dPa・s(25℃)の粘度を有し、ポリウレタン−ポリウレア樹脂の重量平均分子量は55,000であった。
この樹脂溶液から形成したフィルムは、破断強度25.3MPa、破断伸度400%、軟化点は95℃であった。
Comparative Example 2
Example 2 except that N, N-dimethyl-N ′, N′-dihydroxyethyl-1,3-diaminopropane was not used and the polyol (B) of Reference Example 2 except for the silica was used. A polyurethane-polyurea resin solution was obtained using the same materials and formulation.
This solution had a solid content of 20%, a viscosity of 40 dPa · s (25 ° C.), and the weight-average molecular weight of the polyurethane-polyurea resin was 55,000.
The film formed from this resin solution had a breaking strength of 25.3 MPa, a breaking elongation of 400%, and a softening point of 95 ° C.
比較例3
メチルイミノビスプロピルアミンを使用せず、又、参考例3のポリアミン(C)のシリカを除いたポリアミンを使用する他は実施例3と同じ材料と処方によりポリウレア樹脂の溶液を得た。
この溶液は固形分20%で、25dPa・s(25℃)の粘度を有し、ポリウレア樹脂の重量平均分子量は32,000であった。
この 樹脂溶液から形成したフィルムは、破断強度22.7MPa、破断伸度350%、軟化点は115℃であった。
Comparative Example 3
A solution of a polyurea resin was obtained by the same material and formulation as in Example 3 except that methyliminobispropylamine was not used and the polyamine of Reference Example 3 except for the polyamine (C) silica was used.
This solution had a solid content of 20%, a viscosity of 25 dPa · s (25 ° C.), and the polyurea resin had a weight average molecular weight of 32,000.
The film formed from this resin solution had a breaking strength of 22.7 MPa, a breaking elongation of 350%, and a softening point of 115 ° C.
比較例4〜6
参考例1〜3のシリカ水ゾル又はシリカメタノールゾルを、比較例1〜3のそれぞれの樹脂溶液中に攪拌しながら添加したが、粒子が析出し溶液は不透明となった。
Comparative Examples 4-6
The silica water sol or silica methanol sol of Reference Examples 1 to 3 was added to each resin solution of Comparative Examples 1 to 3 with stirring, but the particles precipitated and the solution became opaque.
比較例7
鹸化度98.5%のポリビニルアルコール(重合度550)の5%水溶液を調製した。
Comparative Example 7
A 5% aqueous solution of polyvinyl alcohol (polymerization degree 550) having a saponification degree of 98.5% was prepared.
上記で得られたシリカ分散ポリウレタン系樹脂組成物等を以下の方法で評価した。
〔1〕インクジェット用受像層への応用
実施例1〜3、比較例1〜7で得られた各樹脂組成物等の溶液を、それぞれ100μm厚のPETフィルムに乾燥後の厚みが25μmとなるように塗工して透明シートを作製し、カラーインクジェットプリンター(セイコーエプソン社製PM−800C)で印字記録を行い、以下の項目の評価を行った。
The silica-dispersed polyurethane resin composition obtained above was evaluated by the following method.
[1] Application to Inkjet Image Receiving Layer Each of the resin composition solutions obtained in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 7 is dried to a thickness of 25 μm on a 100 μm thick PET film. A transparent sheet was prepared by coating, and printing was recorded with a color ink jet printer (PM-800C manufactured by Seiko Epson Corporation), and the following items were evaluated.
(1)ブロッキング性
樹脂コーティング面に未処理PETフィルムを重ね、荷重0.29MPa、温度40℃で一日放置後のブロッキング性の評価を行った。結果を以下のように表示する。結果の表示は以下の通りである。
○:ブロッキング性なし
△:ややブロッキング性あり
×:ブロッキング性あり
(1) Blocking property An untreated PET film was stacked on the resin-coated surface, and the blocking property was evaluated after standing for one day at a load of 0.29 MPa and a temperature of 40 ° C. The results are displayed as follows: The results are displayed as follows.
○: No blocking property Δ: Some blocking property ×: Blocking property
(2)透明性
樹脂コーティング面の曇りを目視にて判定した。結果を以下のように表示する。
○:完全に透明
△:僅かに曇りがある
×:完全に不透明
(2) Transparency The haze on the resin coating surface was judged visually. The results are displayed as follows:
○: Completely transparent △: Slightly cloudy ×: Completely opaque
(3)発色鮮明性
インクジェットプリンターでカラー印字後、得られたカラー画像の発色鮮明性を目視により観察した。結果を以下のように表示する。
○:滲みがなく鮮明
△:やや滲みがあり、やや不鮮明
×:滲みがある
(3) Colored sharpness After color printing with an inkjet printer, the color sharpness of the obtained color image was visually observed. The results are displayed as follows:
○: Clear without blur △: Slightly blurred and slightly blurred ×: Blurred
(4)インクの乾燥性
インクジェットプリンターでカラー印字後、50g/m2の荷重で5秒間濾紙を押し付けインクが濾紙に転写しなくなるまでの時間を測定した。
(4) Dryability of ink After color printing with an inkjet printer, the filter paper was pressed for 5 seconds with a load of 50 g / m 2 , and the time until the ink was not transferred to the filter paper was measured.
(5)印字画像の耐水性
インクジェットプリンターでカラー印字後、記録シートを水中に漬け(20℃、1時間)、その後室温で乾燥した際の、記録画像の滲み、発色の変化を目視により観察した。結果を以下のように表示する。
○:変化なし
△:インク及び皮膜に変化が認められる
×:インクがかなりとれるか、皮膜ごと取れる
以上の評価結果を表1に示す。
(5) Water resistance of printed image After color printing with an ink jet printer, the recording sheet was immersed in water (20 ° C, 1 hour) and then dried at room temperature. . The results are displayed as follows:
○: No change Δ: Change is observed in ink and film ×: Ink can be removed considerably or the entire film can be taken Table 1 shows the above evaluation results.
比較例8
比較例1で得られた樹脂溶液に、非イオン系界面活性剤(ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル:日本油脂製)を固形分質量比で95:5となるように混合した。
Comparative Example 8
To the resin solution obtained in Comparative Example 1, a nonionic surfactant (polyoxyethylene nonylphenyl ether: manufactured by Nippon Oil & Fats) was mixed so as to have a mass ratio of 95: 5.
比較例9
ポリビニルブチラール(重合度700:積水化学製)100部、トリオクチルフォスフェート50部及びポリオキシエチレンラウリルエーテル酸エステル(リン酸エステル系界面活性剤:第一工業製薬製)3部をエタノール400部に混合溶解した。
Comparative Example 9
Polyvinyl butyral (degree of polymerization 700: manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd.), trioctyl phosphate 50 parts and polyoxyethylene lauryl ether acid ester (phosphate ester surfactant: manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.) in 400 parts of ethanol Mixed and dissolved.
〔2〕防曇・帯電防止塗料への応用
実施例1〜3、比較例1、8、9で得られた各樹脂組成物等の溶液を、それぞれ透明なアクリル樹脂板に乾燥後の厚みが25μmとなるように刷毛塗りして試料とし、表面硬さ、防曇性、帯電防止性の評価を行った。
(1)表面硬さ
鉛筆硬度試験(JIS K5400.8.4)による表面傷で評価した。
[2] Application to anti-fogging / anti-static coatings Each of the resin compositions obtained in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1, 8, and 9 is dried on a transparent acrylic resin plate. The sample was brush-coated to a thickness of 25 μm, and the surface hardness, antifogging property and antistatic property were evaluated.
(1) Surface hardness It evaluated by the surface damage | wound by a pencil hardness test (JISK5400.88.4).
(2)防曇性
80℃の温浴上、5cmのところに試料板をセットして水蒸気に10分間曝した時の塗膜の曇りを評価した。結果を以下のように表示する。
○:曇りなし
△:部分的に曇り
×:曇り
(2) Anti-fogging property The fogging of the coating film was evaluated when a sample plate was set at 5 cm on an 80 ° C. warm bath and exposed to water vapor for 10 minutes. The results are displayed as follows:
○: No cloudiness △: Partially cloudy ×: Cloudy
(3)耐水性
80℃の温浴上、5cmのところに試料板をセットして水蒸気に10分間曝した時の塗膜状態を評価した。結果を以下のように表示する。
○:変化なし
△:やや塗膜に変化あり
×:塗膜の剥離や溶解
(3) Water resistance The state of the coating film was evaluated when a sample plate was set at 5 cm on an 80 ° C. warm bath and exposed to water vapor for 10 minutes. The results are displayed as follows:
○: No change △: Some change in coating film ×: Peeling or dissolution of coating film
(4)帯電防止性
ダストチェンバーテストにより帯電カーボンの付着性を評価した。結果を以下のように表示する。
○:カーボンの付着なし
△:一部カーボンの付着あり
×:カーボン付着
以上の評価結果を表2に示す。
(4) Antistatic property Adhesiveness of charged carbon was evaluated by a dust chamber test. The results are displayed as follows:
○: No carbon adhesion Δ: Partial carbon adhesion ×: Carbon adhesion Table 2 shows the above evaluation results.
Claims (4)
ポリエチレングリコール、
ポリエチレングリコール/ポリテトラメチレングリコール共重合ポリオール、
ポリエチレングリコール/ポリプロピレングリコール共重合ポリオール、
ポリエチレングリコールアジペート、
ポリエチレングリコールサクシネート、
ポリエチレングリコール/ポリε−ラクトン共重合ポリオール、
ポリエチレングリコール/ポリバレロラクトン共重合ポリオール、
ポリエチレンオキサイドジアミン、
ポリエチレンオキサイドプロピレンオキサイドジアミン、
ポリエチレンオキサイドトリアミン、
ポリエチレンオキサイドプロピレンオキサイドトリアミン An organic polyisocyanate, any of the following high molecular weight hydrophilic polyols and / or polyamines having a weight average molecular weight of 400 to 8,000 , at least one active hydrogen-containing group and at least one tertiary amino group: From a hydrophilic segment obtained by reacting a compound having the same in the same molecule with a chain extender as necessary, a hydrophilic polyurethane resin having a tertiary amino group, and fine particle silica having an average particle size of 1 μm or less. In the method for producing a hydrophilic polyurethane-based resin composition, silica sol and the above-mentioned high-molecular weight hydrophilic polyol are obtained by using the hydrophilic polyurethane-based resin as at least part of the high-molecular weight hydrophilic polyol and / or polyamine in the raw material component. prepared using and / or a material obtained by removing the dispersion solvent silica sol from a mixture of polyamines Method for producing a silica dispersion hydrophilic polyurethane resin composition characterized and.
Polyethylene glycol,
Polyethylene glycol / polytetramethylene glycol copolymer polyol,
Polyethylene glycol / polypropylene glycol copolymer polyol,
Polyethylene glycol adipate,
Polyethylene glycol succinate,
Polyethylene glycol / polyε-lactone copolymer polyol,
Polyethylene glycol / polyvalerolactone copolymer polyol,
Polyethylene oxide diamine,
Polyethylene oxide, propylene oxide diamine,
Polyethylene oxide triamine,
Polyethylene oxide propylene oxide triamine
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