水性聚氨酯树脂分散体及其制造方法技术

本发明专利技术提供水性聚氨酯树脂分散体，其是在水系介质中的分散性优良，且紫外线固化后的涂膜强度优异的水性聚氨酯树脂分散体，另外，利用本发明专利技术的水性聚氨酯树脂分散体可以得到具有干燥性优异、高硬度、耐刮伤性的涂膜，本发明专利技术涉及至少含有聚氨酯树脂和自由基聚合性化合物(C)的水性聚氨酯树脂分散体，上述聚氨酯树脂通过至少使聚碳酸酯多元醇(a)、含有酸性基团的多元醇(b)、根据需要添加的(a)和(b)以外的多元醇(c)、多异氰酸酯(d)反应，根据情况再使其继续与增链剂(B)反应而得到，本发明专利技术还涉及含有该水性聚氨酯树脂分散体的涂料组合物和涂布剂组合物，及其制造方法。

【技术实现步骤摘要】
水性聚氨酯树脂分散体及其制造方法本申请是申请号为201080033151.7专利申请的分案申请，母案申请日为2010年7月23日，母案优先权日为2009年7月23日。母案的专利技术名称与上述相同。
本专利技术涉及至少含有聚氨酯树脂和自由基聚合性化合物的水性聚氨酯树脂分散体及其制造方法，以及其应用。
技术介绍
聚碳酸酯多元醇通过与异氰酸酯化合物的反应，会成为用于制造聚氨酯树脂的原料有用的化合物，所述聚氨酯树脂可用于硬质泡沫、软质泡沫、涂料、粘接剂、合成皮革、墨粘结剂等。此外，已知将以聚碳酸酯多元醇为原料的水性聚氨酯树脂分散体涂布而得到的涂膜的耐光性、耐热性、耐水解性、耐油性优异(参照专利文献1)。其中，由于对基材的密合性、耐粘连性提高，已知涂布使用了脂肪族聚碳酸酯多元醇的水性聚氨酯树脂分散体而得的涂膜作为底涂剂(参照专利文献2)。但是，仅脂肪族聚碳酸酯多元醇作为原料使用的情况下，存在由水性聚氨酯树脂分散体而得的涂膜的硬度对于例如飞行器·汽车等外板，住宅的外壁面和床材等的涂料领域或涂布剂的领域而言并不充分的问题。为了提高涂膜的硬度，一般而言也提出了使用了具有脂环结构的聚碳酸酯多元醇的水性聚氨酯树脂分散体(参照专利文献3、4和5)，使用具有脂环结构的聚碳酸酯多元醇时，在水系介质中的分散性差，有时在水性聚氨酯树脂分散体的操作性和稳定性方面出现问题。例如，如专利文献3所述，也具有使用了具有脂环结构的聚碳酸酯多元醇的水性聚氨酯树脂分散体的例子，该文献中，并没有对硬度有明显影响，且在水系介质中的分散性方面也没有能够满足。另外，使用了具有脂环结构的聚碳酸酯二醇的水性聚氨酯树脂分散体干燥性差，根据干燥条件存在硬度不足的问题。另外，延长干燥时间时，涂装工序整体变得长时间化，而提高干燥温度时，又存在有时会对基材造成影响等问题。作为降低水性聚氨酯树脂分散体的干燥温度的方法，已知将光固化成分导入聚氨酯中进行光固化，由此在低干燥温度将涂膜形成的方法。将本方法应用于由聚碳酸酯衍生的水性聚氨酯树脂分散体的例子有一些报道。第一种方法，在聚氨酯合成时，通过使含有至少1个异氰酸酯反应性基和至少1个能以游离自由基方式聚合的不饱和基团的化合物反应，在氨基甲酸酯末端导入能聚合的不饱和基团键的方法(参照专利文献6)。但是，由该方法得到的水性聚氨酯树脂分散体存在分子量小，光照射前的涂膜物性低的缺点。第二种方法，在高分子量的水性聚氨酯树脂分散体中，通过表面活性剂使含有能以游离自由基方式聚合的不饱和基团的化合物分散，得到水分散体的方法(专利文献7参照)。此外，一般认为自由基聚合性化合物由于固化性优异，即使利用加热以外的方法，从生产率、节能的观点出发也具有特长，根据该特性，用作金属用涂料、各种塑料膜用外涂涂剂、木工用涂料、印刷墨液等各种涂布、粘接剂等的有效成分。这些方法中，都是为了改善这些用途中的密合性、耐药剂性、耐污染性、耐弯曲性。然而，在具体的组合中，存在组合物固化后的硬度不充分的问题，另外，由于使用了表面活性剂，由于表面活性剂在涂膜中残存，有时存在使涂膜性能下降的问题。【专利文献1】日本特开平10-120757号公报【专利文献2】日本特开2005-281544号公报【专利文献3】日本特开平6-248046号公报【专利文献4】日本特愿2008-140474号【专利文献5】日本特愿2008-180856号【专利文献6】日本特表2008-534710号公报【专利文献7】日本特开2008-248014号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题本专利技术以得到在水系介质中的分散性优良，且紫外线固化后的涂膜的强度优异的水性聚氨酯树脂分散体为研究课题。另外，本专利技术以得到能提供干燥性优异、高硬度、具有耐刮伤性的涂膜的水性聚氨酯树脂分散体作为课题。解决课题的方法本专利技术人等为了克服上述以往技术的问题而进行了各种研究，结果发现，通过含有聚氨酯树脂和自由基聚合性化合物、且使用了聚碳酸酯多元醇作为聚氨酯树脂的原料的水性聚氨酯树脂分散体，能够解决上述问题点。本专利技术(1)涉及至少含有聚氨酯树脂和自由基聚合性化合物(C)的水性聚氨酯树脂分散体，上述聚氨酯树脂是至少使聚碳酸酯多元醇(a)、含有酸性基团的多元醇(b)、根据需要添加的(a)和(b)以外的多元醇(c)以及多异氰酸酯(d)反应，再根据情况使其与增链剂(B)反应而得的聚氨酯树脂。本专利技术(2)涉及本专利技术(1)的水性聚氨酯树脂分散体，其中，聚碳酸酯多元醇(a)包含主链上具有脂环结构的聚碳酸酯多元醇(al)。本专利技术(3)涉及本专利技术(2)的水性聚氨酯树脂分散体，聚碳酸酯多元醇(a)的脂环结构含有率是20～65重量％。本专利技术(4)涉及本专利技术(1)～(3)中的任一项的水性聚氨酯树脂分散体，自由基聚合性化合物(C)是(甲基)丙烯酸酯化合物。本专利技术(5)涉及本专利技术(1)～(4)中的任一项的水性聚氨酯树脂分散体，自由基聚合性化合物(C)包含具有聚亚烷基二醇结构的化合物。本专利技术(6)涉及本专利技术(1)～(5)中的任一项的水性聚氨酯树脂分散体，其中，自由基聚合性化合物(C)包含2官能的(甲基)丙烯酸酯化合物(C1)、3官能以上的(甲基)丙烯酸酯化合物(C2)。本专利技术(7)涉及本专利技术(1)～(6)中的任一项的水性聚氨酯树脂分散体，其中，自由基聚合性化合物(C)的含量在上述水性聚氨酯树脂分散体的总固体成分100重量％中为10～50重量％。本专利技术(8)涉及本专利技术(1)～(7)中的任一项的水性聚氨酯树脂分散体，其实质上不含有保护胶体、乳化剂、表面活性剂。本专利技术(9)涉及本专利技术(1)～(8)中的任一项的水性聚氨酯树脂分散体，其中，聚氨酯树脂，是至少使聚碳酸酯多元醇(a)、含有酸性基团的多元醇(b)、根据需要添加的(a)和(b)以外的多元醇(c)以及多异氰酸酯(d)反应，得到不具有能以游离自由基方式聚合的不饱和基团的聚氨酯预聚物，再使其与增链剂(B)反应而得到的聚氨酯树脂。本专利技术(10)涉及本专利技术(1)～(10)的任一项的水性聚氨酯树脂分散体，其含有光聚合引发剂。本专利技术(11)涉及含有本专利技术(1)～(10)中的任一项的水性聚氨酯树脂分散体的涂料组合物。本专利技术(12)涉及含有本专利技术(1)～(10)中的任一项的水性聚氨酯树脂分散体的涂布剂组合物。本专利技术(13)涉及本专利技术(1)～(10)中的任一项的水性聚氨酯树脂分散体的制造方法，包括如下工序：使聚碳酸酯多元醇(a)、含有酸性基团的多元醇(b)、根据需要添加的(a)和(b)以外的多元醇(c)以及多异氰酸酯(d)反应，得到聚氨酯预聚物(A)的工序(α1)；将上述聚氨酯预聚物(A)的酸性基中和的工序(β)；使上述聚氨酯预聚物(A)和自由基聚合性化合物(C)分散至水系介质中的工序(γ)；以及使上述聚氨酯预聚物(A)，和与上述聚氨酯预聚物(A)的异氰酸根基具有反应性的增链剂(B)反应，得到水性聚氨酯树脂的工序(δ)。专利技术的效果根据本专利技术，可以提供在水系介质中的分散性优良，且紫外线固化后的涂膜的强度优异的水性聚氨酯树脂分散体及其制造方法。另外，根据本专利技术，可提供能够获得干燥性优异、高硬度、具有耐刮伤性的涂膜的水性聚氨酯树脂分散体及其制造方法。本专利技术的水性聚氨酯树脂分散体能作为涂料、涂布剂、涂料用组合物的原料。具体实施方式本专利技术涉及一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水性聚氨酯树脂分散体，其为至少含有聚氨酯树脂和自由基聚合性化合物(C)的水性聚氨酯树脂分散体，所述聚氨酯树脂是，至少使聚碳酸酯多元醇(a)、含有酸性基团的多元醇(b)和多异氰酸酯(d)反应而得到的聚氨酯树脂；或者至少使聚碳酸酯多元醇(a)、含有酸性基团的多元醇(b)和多异氰酸酯(d)发生反应，再与增链剂(B)反应而得的聚氨酯树脂；或者至少使聚碳酸酯多元醇(a)、含有酸性基团的多元醇(b)、除(a)和(b)以外的多元醇(c)和多异氰酸酯(d)发生反应而得的聚氨酯树脂；或者至少使聚碳酸酯多元醇(a)、含有酸性基团的多元醇(b)、除(a)和(b)以外的多元醇(c)和多异氰酸酯(d)发生反应，再与增链剂(B)反应而得的聚氨酯树脂，其中，所述自由基聚合性化合物(C)包含2官能的(甲基)丙烯酸酯化合物(C1)、以及3官能以上的(甲基)丙烯酸酯化合物(C2)。2官能(甲基)丙烯酰基化合物(C1)与3官能以上的(甲基)丙烯酰基化合物(C2)的比例，以重量比计为5∶95～95∶5。

【技术特征摘要】
2009.07.23 JP 2009-172102;2010.06.08 JP 2010-131131.一种水性聚氨酯树脂分散体，其为至少含有聚氨酯树脂和自由基聚合性化合物(C)的水性聚氨酯树脂分散体，所述聚氨酯树脂是，至少使聚碳酸酯多元醇(a)、含有酸性基团的多元醇(b)和多异氰酸酯(d)反应而得到的聚氨酯树脂；或者至少使聚碳酸酯多元醇(a)、含有酸性基团的多元醇(b)和多异氰酸酯(d)发生反应，再与增链剂(B)反应而得的聚氨酯树脂；或者至少使聚碳酸酯多元醇(a)、含有酸性基团的多元醇(b)、除(a)和(b)以外的多元醇(c)和多异氰酸酯(d)发生反应而得的聚氨酯树脂；或者至少使聚碳酸酯多元醇(a)、含有酸性基团的多元醇(b)、除(a)和(b)以外的多元醇(c)和多异氰酸酯(d)发生反应，再与增链剂(B)反应而得的聚氨酯树脂，其中，所述自由基聚合性化合物(C)包含2官能的(甲基)丙烯酸酯化合物(C1)、以及3官能以上的(甲基)丙烯酸酯化合物(C2)，2官能的(甲基)丙烯酸酯化合物(C1)与3官能以上的(甲基)丙烯酸酯化合物(C2)的比例，以重量比计为5∶95～50∶50。2.如权利要求1所述的水性聚氨酯树脂分散体，其中，2官能的(甲基)丙烯酸酯化合物(C1)为亚烷基二醇二(甲基)丙烯酸酯和/或聚醚二(甲基)丙烯酸酯。3.如权利要求2所述的水性聚氨酯树脂分散体，其中，2官能的(甲基)丙烯酸酯化合物(C1)为聚丙二醇二(甲基)丙烯酸酯化合物。4.如权利要求1所述的水性聚氨酯树脂分散体，其中，3官能以上的(甲基)丙烯酸酯化合物(C2)为分子内不具有醚键的3官能的(甲基)丙烯酸酯化合物和/或分子内不具有醚键的4官能的(甲基)丙烯酸酯化合物。5.如权利要求4所述的水性聚氨酯树脂分散体，其中，3官能以上...

【专利技术属性】
技术研发人员：泷川真弥，内贵昌弘，山田健史，
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