JP5870939B2 - 水性ポリウレタン樹脂分散体及びその使用 - Google Patents
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Description
ポリカーボネートポリオールはポリウレタン樹脂の原料となる有用な化合物であり、イソシアネート化合物との反応により、硬質フォーム、軟質フォーム、塗料、接着剤、合成皮革、インキバインダー等に用いられる耐久性のあるポリウレタン樹脂を製造することができる。ポリカーボネートポリオールを用いたポリウレタン樹脂の特徴は、カーボネート基の高い凝集力によって発現し、耐水性、耐熱性、耐油性、弾性回復性、耐摩耗性、耐候性に優れることが述べられている(非特許文献1参照)。また、ポリカーボネートポリオールを原料とした水性ウレタン樹脂分散体を塗布して得られる塗膜においても、耐光性、耐熱性、耐加水分解性、耐油性に優れることが知られている(特許文献1参照)。
一方で、耐衝撃性が高く、電着塗膜への密着性の高い塗膜を形成でき、かつ、塗り直しや、余分な部分に塗布された塗料層や塗膜を容易に除去できる水性ポリウレタン樹脂分散体が、建材、電気機器、車両、産業機器、事務機等の鋼板に塗布された電着塗膜の保護被膜として要望されている。
本発明は、(a)ポリイソシアネート化合物、(b)数平均分子量が400〜3000であるポリカーボネートポリオールを含むポリオール化合物、(c)酸性基含有ポリオール化合物、及び(d)イソシアナト基のブロック化剤を反応させて得られる(A)ポリウレタンプレポリマーと、前記ポリウレタンプレポリマーのイソシアナト基との反応性を有する(B)鎖延長剤とを反応させて得られるポリウレタン樹脂が、水系媒体中に分散されており、それぞれ固形分基準で、ウレタン結合の含有割合とウレア結合の含有割合の合計が7〜15重量%であり、カーボネート結合の含有割合が15〜40重量%であり、エーテル結合の含有割合が0.5〜5重量%であり、前記ブロック化剤が結合したイソシアナト基のイソシアナト基換算での含有割合が0.2〜2.0重量%であり、酸価が10〜16mgKOH/gである、水性ポリウレタン樹脂分散体に関する。
前記の水性ポリウレタン樹脂分散体において、(b)ポリオール化合物が、ポリエーテルポリオールを含むことが好ましい。
前記の水性ポリウレタン樹脂分散体において、(b)ポリオール化合物100重量%中、ポリエーテルポリオールが5〜30重量%であることが好ましい。
前記のいずれかの水性ポリウレタン樹脂分散体において、重量平均分子量が25,000〜60,000であることが好ましい。
前記のいずれかの水性ポリウレタン樹脂分散体において、脂環構造の含有割合が固形分基準で10〜40重量%であることが好ましい。
前記のいずれかの水性ポリウレタン樹脂分散体において、(a)ポリイソシアネート化合物が脂環式ジイソシアネートであることが好ましい。
前記のいずれかの水性ポリウレタン樹脂分散体において、(a)ポリイソシアネート化合物が4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート及び/又はイソホロンジイソシアネートであることが好ましい。
前記のいずれかの水性ポリウレタン樹脂分散体において、(d)ブロック化剤がオキシム系化合物、ピラゾール系化合物及びマロン酸ジエステル系化合物からなる群より選ばれる一種以上であることが好ましい。
また、本発明は、前記のいずれかの水性ポリウレタン樹脂分散体を含むコーティング用組成物に関する。
さらに、本発明は、前記のいずれかの水性ポリウレタン樹脂分散体を含む組成物を加熱乾燥して得られるポリウレタン樹脂フィルムに関する。
本発明における(a)ポリイソシアネート化合物は、特に制限されないが、1分子当りのイソシアナト基が2個のジイソシアネート化合物が好ましい。
具体的には1,3−フェニレンジイソシアネート、1,4−フェニレンジイソシアネート、2,4−トリレンジイソシアネート(TDI)、2,6−トリレンジイソシアネート、4,4’−ジフェニレンメタンジイソシアネート(MDI)、2,4−ジフェニルメタンジイソシアネート、4,4’−ジイソシアナトビフェニル、3,3’−ジメチル−4,4’−ジイソシアナトビフェニル、3,3’−ジメチル−4,4’−ジイソシアナトジフェニルメタン、1,5−ナフチレンジイソシアネート、m−イソシアナトフェニルスルホニルイソシアネート、p−イソシアナトフェニルスルホニルイソシアネート等の芳香族ポリイソシアネート化合物;エチレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、ドデカメチレンジイソシアネート、1,6,11−ウンデカントリイソシアネート、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、2,6−ジイソシアナトメチルカプロエート、ビス(2−イソシアナトエチル)フマレート、ビス(2−イソシアナトエチル)カーボネート、2−イソシアナトエチル−2,6−ジイソシアナトヘキサノエート等の脂肪族ポリイソシアネート化合物;イソホロンジイソシアネート(IPDI)、4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(水素添加MDI)、シクロヘキシレンジイソシアネート、メチルシクロヘキシレンジイソシアネート(水素添加TDI)、ビス(2−イソシアナトエチル)−4−ジクロヘキセン−1,2−ジカルボキシレート、2,5−ノルボルナンジイソシアネート、2,6−ノルボルナンジイソシアネーネート等の脂環式ポリイソシアネート化合物等が挙げられる。これらのポリイソシアネート化合物は、単独で使用してもよいし、複数種を併用してもよい。
中でも反応性の制御と得られる塗膜の弾性率が高いという観点から、イソホロンジイソシアネート(IPDI)及び/又は4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(水素添加MDI)がより好ましい。水素添加MDIの割合を大きくすることで塗膜の耐水性を高めることができ、IPDIの割合を高めることで乾燥塗膜の水系洗浄液への膨潤率を高めることができる。
本発明における(b)ポリオール化合物は、数平均分子量が400〜3000であるポリカーボネートポリオールを含むポリオール化合物である。
本発明における数平均分子量が400〜3000であるポリカーボネートポリオールは、数平均分子量が400〜3000であれば、特に制限されない。前記ポリカーボネートポリオールの数平均分子量が400未満である場合には、得られる塗膜の引張における破断エネルギーが低い等の問題がある。前記ポリカーボネートポリオールの数平均分子量が3000を超える場合には、得られるポリウレタン樹脂の耐水性が劣る等の問題がある。数平均分子量としては、引張における破断エネルギー及び耐水性の観点から、800〜2500がより好ましい。1分子当りの水酸基数が2個のポリカーボネートジオールが好ましい。
前記(b)ポリオール化合物中における前記(b−1)数平均分子量が400〜3000であるポリカーボネートポリオールの割合は、形成される塗膜の引張における破断エネルギーの観点から、50重量%〜100重量%であることが好ましく、70重量%〜100重量%であることがより好ましく、85重量%〜100重量%であることが特に好ましい。本発明において、ポリカーボネートポリオールの数平均分子量(Mn)は、水酸基価から次式により求められる。
Mn=(56100×価数)/水酸基価
前記式中において、価数は1分子中の水酸基の数であり、水酸基価はJIS K 1557のB法に準拠して測定したものである。ポリカーボネートポリオールがポリカーボネートジオールの場合は価数が2となる。
前記ポリカーボネートポリオールとしては、前記脂肪族ジオール又は脂環式ジオールを含有するポリカーボネートポリオールが好ましく、前記脂肪族ジオールを含有するポリカーボネートポリオールがより好ましく、1,6−ヘキサンジオールを含有するポリカーボネートポリオールが特に好ましい。
本発明において、(b)ポリオール化合物中には、前記(b−1)数平均分子量が400〜3000であるポリカーボネートポリオールの他に、(b−2)ポリエーテルポリオールを混合することができる。(b−2)ポリエーテルポリオールを混合することにより、ポリウレタン樹脂中のエーテル結合の含有割合を適切な範囲に調整して、塗膜の水系洗浄液への膨潤率を高めることができる。
H−(O−A)n−OH
(式中、Aは、炭素原子数2〜6のアルキレン基であり、好ましくは2〜4であり、
nは、平均重合度を表し、好ましくは5〜70であり、より好ましくは6〜45である)
で示されるポリアルキレンエーテルポリオールが挙げられる。具体的には、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリ(1,3−トリメチレングリコール)、ポリテトラメチレングリコール、ポリ(1,2−テトラメチレングリコール)、ポリ(1,3−テトラメチレングリコール)、ポリ(1,2−シクロヘキサンオキシド)及びこれらのうち2種以上を含む共重合体(ポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレン(ブロック及び/またはランダム)グリコールなど)等が挙げられる。その他、ビスフェノール−Aのエチレンオキシド付加物など低分子量ポリオールのアルキレンオキシド付加物などもポリエーテルポリオールとして挙げられる。低分子量ポリオールとしては、前記ポリカーボネートポリオールの原料となるポリオール等が挙げられる。
本発明において、(b)ポリオール化合物中には、前記(b−1)数平均分子量が400〜3000であるポリカーボネートポリオール及び(b−2)ポリエーテルポリオールの他に、(b−3)その他のポリオール化合物を混合することができる。
本発明における(c)酸性基含有ポリオール化合物としては、1分子中に2個以上の水酸基と1個以上の酸性基を含有する化合物であれば、特に制限されない。酸性基としては、カルボキシ基、スルホン酸基、リン酸基、フェノール性水酸基等が挙げられる。
具体的には、2,2−ジメチロールプロピオン酸、2,2−ジメチロールブタン酸等の2,2−ジメチロールアルカン酸、N,N−ビスヒドロキシエチルグリシン、N,N−ビスヒドロキシエチルアラニン、3,4−ジヒドロキシブタンスルホン酸、3,6−ジヒドロキシ−2−トルエンスルホン酸等が挙げられる。これらは、単独で使用してもよいし、複数種を併用してもよい。前記酸性基含有ポリオール化合物の中でも入手の容易さの観点から、2,2−ジメチロールプロピオン酸が好ましい。
本発明におけるイソシアナト基のブロック化剤は、特に限定されず、80〜180℃でイソシアナト基から解離するものを使用することができる。80〜180℃でイソシアナト基から解離するブロック化剤としては、例えば、マロン酸ジメチル、マロン酸ジエチル等のマロン酸ジエステル系化合物;1,2−ピラゾール、3,5−ジメチルピラゾール等のピラゾール系化合物;1,2,4−トリアゾール、メチルエチルケトオキシム等のオキシム系化合物;ジイソプロピルアミン、カプロラクタム等が挙げられる。これらは、単独で使用してもよいし、複数種を併用してもよい。
前記ブロック化剤の中でも、解離温度の観点から、オキシム系化合物、ピラゾール系化合物、マロン酸ジエステル系化合物の中から選ばれる一種以上が好ましく、保存安定性及び耐衝撃性の観点から3,5−ジメチルピラゾールが特に好ましい。
本発明における(A)ポリウレタンプレポリマーは、(a)ポリイソシアネート化合物、(b)ポリオール化合物、(c)酸性基含有ポリオール化合物、(d)ブロック化剤を反応させて得られるポリウレタンプレポリマーである。
前記ポリウレタンプレポリマーの製造方法は、特に制限されないが、例えば、以下のような方法が挙げられる。
一つ目は、ウレタン化触媒存在下又は不存在下で、(a)ポリイソシアネート化合物と、(b)ポリオール化合物と、(c)酸性基含有ポリオール化合物とを反応させてウレタン化し、その後ブロック化触媒存在下又は不存在下で(d)ブロック化剤を反応させて、末端イソシアナト基の一部がブロック化された(A)ポリウレタンプレポリマーを合成する方法である。
二つ目は、ブロック化触媒存在下又は不存在下で、(a)ポリイソシアネート化合物と、(d)ブロック化剤とを反応させて、一部をブロック化したポリイソシアネート化合物を合成し、これにウレタン化触媒存在下又は不存在下で(b)ポリオール化合物と、(c)酸性基含有ポリオール化合物とを反応させてウレタン化し、(A)ポリウレタンプレポリマーを合成する方法である。
前記ブロック化触媒は、特に制限されないが、例えば、ジブチルスズジラウレートやナトリウムメトキシド等のアルカリ触媒が挙げられる。
本発明における(B)鎖延長剤は、特に制限されないが、例えば、ヒドラジン、エチレンジアミン、1,4−テトラメチレンジアミン、2−メチル−1,5−ペンタンジアミン、1,6−ヘキサメチレンジアミン、1,4−ヘキサメチレンジアミン、3−アミノメチル−3,5,5−トリメチルシクロヘキシルアミン、1,3−ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、キシリレンジアミン、ピペラジン、2,5−ジメチルピペラジン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン等のポリアミン化合物、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール等のポリオール化合物、ポリエチレングリコールに代表されるポリアルキレングリコール類、水等が挙げられ、中でも好ましくは1級ジアミン化合物が挙げられる。これらは単独で使用してもよく、複数種を併用してもよい。
前記(B)鎖延長剤の添加量は、前記(A)ウレタンプレポリマー中の鎖延長起点となるブロック化されていないイソシアナト基の当量以下であることが好ましく、より好ましくはブロック化されていないイソシアナト基の0.7〜0.99当量である。ブロック化されていないイソシアナト基の当量を超えて鎖延長剤を添加すると、鎖延長されたウレタンポリマーの分子量が低下してしまう場合があり、得られた水性ポリウレタン樹脂分散体を使用して形成した塗膜の強度が低下する場合がある。
本発明の水性ポリウレタン樹脂分散体の製造方法は、特に制限されないが、例えば、以下の方法により製造することができる。
前述のように、(a)ポリイソシアネート化合物、(b)ポリオール化合物、(c)酸性基含有ポリオール化合物、(d)ブロック化剤を反応させてポリウレタンプレポリマーを得る工程の後、前記ポリウレタンプレポリマー中の酸性基を中和する工程、前記ポリウレタンプレポリマーを水系媒体中に分散させる工程を経て、前記ポリウレタンプレポリマーに鎖延長剤(B)を反応させて水性ポリウレタン樹脂分散体を得る工程により水性ポリウレタン樹脂分散体を製造することができる。
また、前記製造方法において、鎖延長剤の添加はポリウレタンプレポリマーの水系媒体への分散後でもよく、分散中でもよい。
前記の各工程は、不活性ガス雰囲気下で行ってもよく、大気中で行ってもよい。
前記ウレタン結合とウレア結合の合計の含有割合が少なすぎると、塗膜を形成できず、乾燥後にも塗膜表面がべたつく等の問題がある。また、前記ウレタン結合とウレア結合の合計の含有割合が多すぎると、水性ポリウレタン樹脂分散体を基材に塗布した場合に、乾燥塗膜の水系洗浄液への膨潤率が低下するために除去が難しくなり、塗り直しを施すことができなくなる。
ウレタン結合の含有割合は、得られる塗膜の引張破断エネルギー及び水系洗浄液への膨潤率の点から、好ましくは5〜11重量%であり、さらに好ましくは6〜10重量%であり、ウレア結合の含有割合は、塗膜の水膨潤率及び塗膜乾燥性の点から、好ましくは1.5〜6重量%であり、さらに好ましくは2〜5重量%である。
前記カーボネート結合の含有割合が少なすぎると、得られる塗膜の破断点伸度が小さく、衝撃に弱い塗膜しか得られないという問題がある。また、前記カーボネート結合の含有割合が多すぎると、塗膜を形成できず、乾燥後にも塗膜表面がべたつく等の問題がある。
エーテル結合の含有割合は、エーテル結合を含む原料の量を通じて制御することができ、(b)ポリオール化合物中の(b−2)ポリエーテルポリオールの量、エーテル結合を有するポリカーボネートポリオールの量、エーテル結合を有するポリエステルポリオールの量、エーテル結合を有する低分子量ポリオールの量を調整することにより、制御することができる。エーテル結合を含有するポリカーボネートポリオール及びポリエステルポリオールは、例えば、エーテル基含有ジオールを原料として用いることにより得られる。
前記ブロック化されているイソシアナト基の含有割合が少なすぎると、得られる塗膜の電着塗装板表面への密着性が悪いという問題がある。また、前記ブロック化されているイソシアナト基の含有割合が多すぎると、得られる塗膜の破断点伸度が小さく、衝撃に弱い塗膜しか得られないという問題がある。
本発明において、重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定したものであり、予め作成した標準ポリスチレンの検量線から求めた換算値である。
本発明の水性ポリウレタン樹脂分散体は、プレポリマーの酸性基を中和剤で中和した後に水系媒体中に分散するのが好ましい。
前記中和剤としては、例えば、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリ−n−プロピルアミン、トリブチルアミン、トリエタノールアミン、アミノメチルプロパノール、アミノメチルプロパンジオール、アミノエチルプロパンジオール、トリハイドロキシメチルアミノメタン、モノエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン等の有機アミン類、例えば、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム等の無機アルカリ塩、さらには、アンモニア等が挙げられる。これらは、単独で使用してもよいし、複数種を併用してもよい。
前記中和剤の中でも、作業性の観点から、有機アミン類が好ましく、トリエチルアミンがより好ましい。
中和剤の添加量は、酸性基1当量あたり、例えば、0.4〜1.2当量、好ましくは、0.6〜1.0当量である。
本発明において、ポリウレタン樹脂は水系媒体中に分散されている。前記水系媒体としては、水や水と親水性有機溶媒との混合媒体等が挙げられる。
前記水としては、例えば、上水、イオン交換水、蒸留水、超純水等が挙げられるが、入手の容易さや塩の影響で粒子が不安定になることを考慮して、好ましくはイオン交換水が挙げられる。
前記親水性有機溶媒としては、メタノール、エタノール、プロパノール等の低級1価アルコール;エチレングリコール、グリセリン等の多価アルコール;N−メチルモルホリン、ジメチルスルホキサイド、ジメチルホルムアミド、N−メチルピロリドン、N−エチルピロリドン等の非プロトン性の親水性有機溶媒等が挙げられる。
前記水系媒体中の前記親水性有機溶媒の量としては、0〜20重量%が好ましい。
前記電着塗膜としては、アニオン型とカチオン型の2通りがある。一般的にカチオン型は基体樹脂に変性エポキシ樹脂を用い、イソシアネートで架橋させるのに対し、アニオン型は酸化重合で架橋させている。カチオン型にはエポキシ基の開環によって生成した2級水酸基が残存しており、アニオン型にはカルボキシル基が導入されているので、本発明の水性ポリウレタン樹脂分散体の加熱乾燥工程においてブロック化剤が解離して生成する遊離イソシアナト基と架橋反応を起こすと考えられる。このような電着塗膜は重機、農業機械等の産業機械、自動車、自転車等の車両、プレハブ鉄骨、防火ドア、サッシ等の建材、配電盤、エレベーター、電子レンジ等の電気機器等に利用されている。
塗布された水性ポリウレタン樹脂分散体が焼き付けられることにより、ブロック化されたイソシアナト基のブロック化剤が解離し、酸性基や他のイソシアナト基等と架橋構造を形成し、より強固な密着性やより高い硬度を有する塗膜を形成することができる。
前記焼き付け工程や前記乾燥工程は、一般的な方法を用いることができる。
本発明のコーティング用組成物としては、前記水性ポリウレタン樹脂分散体をそのまま用いてもよいし、前記水性ポリウレタン樹脂分散体に各種添加剤を添加してもよい。
前記添加剤としては、可塑剤、消泡剤、レベリング剤、防かび剤、防錆剤、つや消し剤、難燃剤、粘着性付与剤、揺変剤、滑剤、帯電防止剤、減粘剤、増粘剤、希釈剤、顔料、染料、紫外線吸収剤、光安定剤、酸化防止剤、充填剤等が挙げられる。
本発明のコーティング用組成物は、金属、セラミック、合成樹脂、不織布、織布、編布、紙等の種々の基材にコーティングすることができる。
本発明のポリウレタン樹脂フィルムとしては、前記水性ポリウレタン樹脂分散体を含む組成物を加熱乾燥することによって製造される。
前記水性ポリウレタン樹脂分散体を含む組成物としては、上述した水性ポリウレタン樹脂分散体をそのまま用いてもよいし、前記水性ポリウレタン樹脂分散体に各種添加剤を添加してもよい。
前記添加剤としては、可塑剤、消泡剤、レベリング剤、防かび剤、防錆剤、つや消し剤、難燃剤、粘着性付与剤、揺変剤、滑剤、帯電防止剤、減粘剤、増粘剤、希釈剤、顔料、染料、紫外線吸収剤、光安定剤、酸化防止剤、充填剤等が挙げられる。
前記塗布装置は、特に制限されないが、例えば、バーコーター、ロールコーター、グラビアロールコーター、エアスプレー等が挙げられる。
なお、物性の測定は、以下の通り行った。
(1)水酸基価:JIS K 1557のB法に準拠して測定した。
(2)遊離イソシアナト基含有割合:ウレタン化反応終了後の反応混合物を0.5gサンプリングして、0.1モル/L(リットル)のジブチルアミン−テトラヒドロフラン(THF)溶液10mLとTHF20mLの混合溶液に加えて、0.1モル/Lの塩酸で未消費のジブチルアミンを滴定した。この滴定値とブランク実験との差より反応混合物中に残存するイソシアナト基のモル濃度を算出した。モル濃度をイソシアナト基の重量分率に換算して遊離イソシアナト基含有割合とした。なお、滴定に使用した指示薬はブロモフェノールブルーである。
(3)ウレタン結合の固形分基準の含有割合、ウレア結合の固形分基準の含有割合:水性ポリウレタン樹脂分散体の各原料の仕込み割合からウレタン結合及びウレア結合のモル濃度(モル/g)を算出し、重量分率に換算したものを表記した。重量分率は水性ポリウレタン樹脂分散体の固形分を基準とする。水性ポリウレタン樹脂分散体0.3gを厚さ0.2mmでガラス基板上に塗布し、140℃で4時間加熱乾燥した後に残った重量を測定し、これを乾燥前の重量で割ったものを固形分濃度とした。水性ポリウレタン樹脂分散体の全重量と固形分濃度の積を固形分重量として、前記重量分率を算出した。
(4)カーボネート結合の固形分基準の含有割合:水性ポリウレタン樹脂分散体の各原料の仕込み割合からカーボネート結合のモル濃度(モル/g)を算出し重量分率に換算したものを表記した。重量分率は水性ポリウレタン樹脂分散体の固形分を基準とし、前記ウレタン結合の固形分基準の含有割合と同様の方法で算出した。
(5)エーテル結合の固形分基準の含有割合:水性ポリウレタン樹脂分散体の各原料の仕込み割合からエーテル結合のモル濃度(モル/g)を算出し重量分率に換算したものを表記した。重量分率は水性ポリウレタン樹脂分散体の固形分を基準とし、前記ウレタン結合の固形分基準の含有割合と同様の方法で算出した。
(6)脂環構造の固形分基準の含有割合:水性ポリウレタン樹脂分散体の各原料の仕込み割合から算出した脂環構造の重量分率を表記した。重量分率は水性ポリウレタン樹脂分散体の固形分を基準とし、前記ウレタン結合の固形分基準の含有割合と同様の方法で算出した。
(7)酸価:水性ポリウレタン樹脂分散体の各原料の仕込み割合からカルボキシル基のモル濃度(モル/g)を算出し、サンプル1gを中和するのに必要な水酸化カリウムの重量(mgKOH/g)に換算したものを表記した。サンプル重量は水性ポリウレタン樹脂分散体の固形分を基準とし、前記ウレタン結合の固形分基準の含有割合と同様の方法で算出した。
(8)水性ポリウレタン樹脂分散体中のポリウレタン樹脂の重量平均分子量:ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定したものであり、予め作成した標準ポリスチレンの検量線から求めた換算値を記した。
(9)水性ポリウレタン樹脂分散体中の固形分基準のブロック化剤が結合したイソシアナト基の含有割合(イソシアナト基換算):ブロック化剤の仕込みモル量をイソシアナト基の重量に換算し、水性ポリウレタン樹脂分散体の固形分重量で割った割合を表記した。水性ポリウレタン樹脂分散体の固形分重量は前記ウレタン結合の固形分基準の含有割合と同様の方法で算出した。
(11)塗膜の水への膨潤率及び溶解率(耐水性):ガラス板上に水性ポリウレタン樹脂分散体0.3mLを厚さ0.2mmで塗布し、塗膜の固形分濃度が90%になるまで40℃で加熱乾燥した。この塗膜を27℃のイオン交換水に8時間浸漬し、浸漬前後の塗膜重量を測定した。浸漬後の塗膜をさらに140℃で4時間乾燥させ、塗膜重量を測定した。塗膜の水への膨潤率と溶解率を下式により算出した。乾燥塗膜の固形分濃度は前記ウレタン結合の固形分基準の含有割合と同様の方法で算出した。
(膨潤率)=〔(水浸漬後の塗膜重量)−(水浸漬前の塗膜重量)〕/(水浸漬前の塗膜重量)×100
(溶解率)=〔(塗布後の塗膜重量)×(固形分濃度)−(水浸漬後に140℃で乾燥した塗膜の重量)〕/〔(塗布後の塗膜重量)×(固形分濃度)〕x100
(12)乾燥塗膜の水系洗浄液への膨潤率及び溶解率:ブチルセルソルブ、イソプロパノール、ジメチルエタノールアミン及びイオン交換水をそれぞれ重量基準で5%、4%、1%及び90%含有する水系洗浄液を調整した。ガラス板上に水性ポリウレタン樹脂分散体0.3mLを厚さ0.2mmで塗布し、塗膜の固形分濃度が90%になるまで40℃で加熱乾燥した。この塗膜を27℃の水系洗浄液に3分間浸漬し、浸漬前後の塗膜重量を測定した。浸漬後の塗膜をさらに140℃で4時間乾燥させ、塗膜重量を測定した。塗膜の水系洗浄液への膨潤率と溶解率を下式により算出した。乾燥塗膜の固形分濃度は前記ウレタン結合の固形分基準の含有割合と同様の方法で算出した。
(膨潤率)=〔(水系洗浄液浸漬後の塗膜重量)−(水系洗浄液浸漬前の塗膜重量)〕/(水系洗浄液浸漬前の塗膜重量)×100
(溶解率)=〔(塗布後の塗膜重量)×(固形分濃度)−(水系洗浄液浸漬後に140℃で乾燥した塗膜の重量)〕/〔(塗布後の塗膜重量)×(固形分濃度)〕x100
水系洗浄液に浸漬させた塗膜がガラス板から剥離して水系洗浄液中に散在し、膜として残らない場合を「*」と記した。
(13)ポリウレタン樹脂フィルムの弾性率、引張強度、破断点伸度:JIS K 7311に準拠する方法で測定した。なお、測定条件は、測定温度23℃、湿度50%、引張速度100mm/分とした。
(14)破断エネルギー:伸度−応力曲線の伸度ゼロから破断点伸度までの応力を積分して求めた。
(15)電着層表面への密着性:自動車鋼板カチオン電着塗板(日本テストパネル社製)上に水性ポリウレタン樹脂分散体を厚さ0.2mmで塗布し、120℃で3時間、140℃で30分間加熱乾燥し、得られた塗膜を用いて碁盤目剥離試験を行った。塗膜に5mm×5mmの面積に縦横1mm間隔で切り目を入れ、粘着テープを貼った後、剥がしたときに電着層表面に残っているマスの数を目視で数えて評価した。25個中15個が残っていた場合を15/25と記載した。
〔水性ポリウレタン樹脂分散体(1)の製造〕
攪拌機、還流冷却管及び温度計を挿入した反応容器に、ETERNACOLL UH−200(登録商標;宇部興産製ポリカーボネートジオール;数平均分子量1961;水酸基価57.2mgKOH/g;1,6−ヘキサンジオールと炭酸ジメチルとを反応させて得られたポリカーボネートジオール)178g、ETERNACOLL UH−100(登録商標;宇部興産製ポリカーボネートジオール;数平均分子量1004;水酸基価111.8mgKOH/g;1,6−ヘキサンジオールと炭酸ジメチルとを反応させて得られたポリカーボネートジオール)51.6g、ポリプロピレングリコール(PPG−1000;数平均分子量1000)25.3g、2,2−ジメチロールプロピオン酸(DMPA)15.6g及びN−メチルピロリドン(NMP)130gを窒素気流下で仕込んだ。その後60℃で加熱攪拌しDMPAが溶解したのを確認した。4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(水素添加MDI)を128g、ジブチルスズジラウリレート(触媒)を0.33g加えて90℃まで加熱し、5時間かけてウレタン化反応を行った。その後3,5−ジメチルピラゾール(DMPZ)10.7gを注入し、同温度で1.5時間攪拌を続けて、ポリウレタンプレポリマーを得た。ウレタン化反応終了時の遊離イソシアナト基含有割合は1.18重量%であった。反応混合物を80℃まで冷却しこれにトリエチルアミン11.6gを添加・混合したものの中から516gを抜き出して、強攪拌下のもと水730gの中に加えた。35重量%のヒドラジン水溶液16.1gを加えて鎖延長反応を行い水性ポリウレタン樹脂分散体を得た。得られた水性ポリウレタン樹脂分散体(1)のウレタン結合の含有割合、ウレア結合の含有割合、カーボネート結合の含有割合、エーテル結合の含有割合、酸価、重量平均分子量、脂環構造の含有割合及びブロック化イソシアナト基の含有割合(イソシアナト基換算)を表1に記す。水性ポリウレタン樹脂分散体(1)の分散安定性、塗膜水膨潤率及び電着表面への密着性試験の結果を表2に記す。
水性ポリウレタン樹脂分散体(1)をコーティング用組成物としてガラス板上に塗布し、60℃で2時間、120℃で2時間乾燥させることにより、良好なコーティング層が得られた。得られたコーティング層を剥離して、ポリウレタンフィルム(A)を作成した。得られたポリウレタンフィルム(A)の膜厚は0.08mmであり、引張特性を表2に記す。
〔水性ポリウレタン樹脂分散体(2)の製造〕
実施例1と同様の反応容器に、ETERNACOLL UH−200(登録商標;宇部興産製ポリカーボネートジオール;数平均分子量1961;水酸基価57.2mgKOH/g;1,6−ヘキサンジオールと炭酸ジメチルとを反応させて得られたポリカーボネートジオール)180g、ETERNACOLL UH−100(登録商標;宇部興産製ポリカーボネートジオール;数平均分子量1004;水酸基価111.8mgKOH/g;1,6−ヘキサンジオールと炭酸ジメチルとを反応させて得られたポリカーボネートジオール)52.9g、ポリプロピレングリコール(PPG−1000;数平均分子量1000)26.3g、2,2−ジメチロールプロピオン酸(DMPA)13.3g及びN−メチルピロリドン(NMP)129gを窒素気流下で仕込んだ。その後60℃で加熱攪拌しDMPAが溶解したのを確認した。4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(水素添加MDI)を123g、ジブチルスズジラウリレート(触媒)を0.33g加えて90℃まで加熱し、5時間かけてウレタン化反応を行った。その後3,5−ジメチルピラゾール(DMPZ)10.2gを注入し、同温度で1.5時間攪拌を続けて、ポリウレタンプレポリマーを得た。ウレタン化反応終了時の遊離イソシアナト基含有割合は1.13重量%であった。反応混合物を80℃まで冷却しこれにトリエチルアミン10.0gを添加・混合したものの中から502gを抜き出して、強攪拌下のもと水700gの中に加えた。35重量%のヒドラジン水溶液15.2gを加えて鎖延長反応を行い水性ポリウレタン樹脂分散体を得た。得られた水性ポリウレタン樹脂分散体(2)のウレタン結合の含有割合、ウレア結合の含有割合、カーボネート結合の含有割合、エーテル結合の含有割合、酸価、重量平均分子量、脂環構造の含有割合及びブロック化イソシアナト基の含有割合(イソシアナト基換算)を表1に記す。水性ポリウレタン樹脂分散体(2)の分散安定性、塗膜水膨潤率及び電着表面への密着性試験の結果を表2に記す。
水性ポリウレタン樹脂分散体(2)をコーティング用組成物としてガラス板上に塗布し、60℃で2時間、120℃で2時間乾燥させることにより、良好なコーティング層が得られた。得られたコーティング層を剥離して、ポリウレタンフィルム(B)を作成した。得られたポリウレタンフィルム(B)の膜厚は0.08mmであり、引張特性を表2に記す。
〔水性ポリウレタン樹脂分散体(3)の製造〕
実施例1と同様の反応容器に、ETERNACOLL UH−200(登録商標;宇部興産製ポリカーボネートジオール;数平均分子量1982;水酸基価56.6mgKOH/g;1,6−ヘキサンジオールと炭酸ジメチルとを反応させて得られたポリカーボネートジオール)190g、ETERNACOLL UH−100(登録商標;宇部興産製ポリカーボネートジオール;数平均分子量1004;水酸基価111.8mgKOH/g;1,6−ヘキサンジオールと炭酸ジメチルとを反応させて得られたポリカーボネートジオール)54.6g、ポリプロピレングリコール(PPG−1000;数平均分子量1000)27.2g、2,2−ジメチロールプロピオン酸(DMPA)11.7g及びN−メチルピロリドン(NMP)133.3gを窒素気流下で仕込んだ。その後60℃で加熱攪拌しDMPAが溶解したのを確認した。4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(水素添加MDI)を120g、ジブチルスズジラウリレート(触媒)を0.33g加えて90℃まで加熱し、5時間かけてウレタン化反応を行った。その後3,5−ジメチルピラゾール(DMPZ)9.97gを注入し、同温度で1.5時間攪拌を続けて、ポリウレタンプレポリマーを得た。ウレタン化反応終了時の遊離イソシアナト基含有割合は1.09重量%であった。反応混合物を80℃まで冷却しこれにトリエチルアミン8.76gを添加・混合したものの中から513gを抜き出して、強攪拌下のもと水721gの中に加えた。35重量%のヒドラジン水溶液14.4gを加えて鎖延長反応を行い水性ポリウレタン樹脂分散体を得た。得られた水性ポリウレタン樹脂分散体(3)のウレタン結合の含有割合、ウレア結合の含有割合、カーボネート結合の含有割合、エーテル結合の含有割合、酸価、重量平均分子量、脂環構造の含有割合及びブロック化イソシアナト基の含有割合(イソシアナト基換算)を表1に記す。水性ポリウレタン樹脂分散体(3)の分散安定性、塗膜水膨潤率及び電着表面への密着性試験の結果を表2に記す。
水性ポリウレタン樹脂分散体(3)をコーティング用組成物としてガラス板上に塗布し、60℃で2時間、120℃で2時間乾燥させることにより、良好なコーティング層が得られた。得られたコーティング層を剥離して、ポリウレタンフィルム(C)を作成した。得られたポリウレタンフィルム(C)の膜厚は0.08mmであり、引張特性を表2に記す。
〔水性ポリウレタン樹脂分散体(4)の製造〕
実施例1と同様の反応容器に、ETERNACOLL UH−200(登録商標;宇部興産製ポリカーボネートジオール;数平均分子量1979;水酸基価56.7mgKOH/g;1,6−ヘキサンジオールと炭酸ジメチルとを反応させて得られたポリカーボネートジオール)230g、ETERNACOLL UH−100(登録商標;宇部興産製ポリカーボネートジオール;数平均分子量1010;水酸基価111.1mgKOH/g;1,6−ヘキサンジオールと炭酸ジメチルとを反応させて得られたポリカーボネートジオール)68.7g、ポリプロピレングリコール(PPG−1000;数平均分子量1000)34.2g、2,2−ジメチロールプロピオン酸(DMPA)11.7g及びN−メチルピロリドン(NMP)152gを窒素気流下で仕込んだ。その後60℃で加熱攪拌しDMPAが溶解したのを確認した。イソホロンジイソシアネート(IPDI)を114g、ジブチルスズジラウリレート(触媒)を0.36g加えて90℃まで加熱し、5時間かけてウレタン化反応を行った。その後3,5−ジメチルピラゾール(DMPZ)11.3gを注入し、同温度で1.5時間攪拌を続けて、ポリウレタンプレポリマーを得た。ウレタン化反応終了時の遊離イソシアナト基含有割合は1.80重量%であった。反応混合物を80℃まで冷却しこれにトリエチルアミン9.93gを添加・混合したものの中から598gを抜き出して、強攪拌下のもとトリエチルアミン3.12g及び水876gの混合溶液中に加えた。35重量%のヒドラジン水溶液9.43gを加えて鎖延長反応を行い水性ポリウレタン樹脂分散体を得た。得られた水性ポリウレタン樹脂分散体(4)のウレタン結合の含有割合、ウレア結合の含有割合、カーボネート結合の含有割合、エーテル結合の含有割合、酸価、重量平均分子量、脂環構造の含有割合及びブロック化イソシアナト基の含有割合(イソシアナト基換算)を表1に記す。水性ポリウレタン樹脂分散体(4)の分散安定性、塗膜水膨潤率及び電着表面への密着性試験の結果を表2に記す。
水性ポリウレタン樹脂分散体(4)をコーティング用組成物としてガラス板上に塗布し、60℃で2時間、120℃で2時間乾燥させることにより、良好なコーティング層が得られた。得られたコーティング層を剥離して、ポリウレタンフィルム(D)を作成した。得られたポリウレタンフィルム(D)の膜厚は0.08mmであり、引張特性を表2に記す。
〔水性ポリウレタン樹脂分散体(5)の製造〕
実施例1と同様の反応容器に、ETERNACOLL UH−200(登録商標;宇部興産製ポリカーボネートジオール;数平均分子量2000;水酸基価56.1mgKOH/g;1,6−ヘキサンジオールと炭酸ジメチルとを反応させて得られたポリカーボネートジオール)272g、2,2−ジメチロールプロピオン酸(DMPA)18.5g及びN−メチルピロリドン(NMP)176gを窒素気流下で仕込んだ。4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(水素添加MDI)を125g、ジブチルスズジラウリレート(触媒)を0.33g加えて90℃まで加熱し、5時間かけてウレタン化反応を行った。その後3,5−ジメチルピラゾール(DMPZ)10.4gを注入し、同温度で1.5時間攪拌を続けて、ポリウレタンプレポリマーを得た。ウレタン化反応終了時の遊離イソシアナト基含有割合は1.78重量%であった。反応混合物にトリエチルアミン13.9gを添加・混合したものの中から564gを抜き出して、強攪拌下のもと水870gの中に加えた。ついで35重量%の2−メチル−1,5−ペンタンジアミン水溶液36.5gを加えて鎖延長反応を行い水性ポリウレタン樹脂分散体を得た。得られた水性ポリウレタン樹脂分散体(5)のウレタン結合の含有割合、ウレア結合の含有割合、カーボネート結合の含有割合、エーテル結合の含有割合、酸価、重量平均分子量、脂環構造の含有割合及びブロック化イソシアナト基の含有割合(イソシアナト基換算)を表1に記す。水性ポリウレタン樹脂分散体(5)の分散安定性、塗膜水膨潤率及び電着表面への密着性試験の結果を表2に記す。
水性ポリウレタン樹脂分散体(5)をコーティング用組成物としてガラス板上に塗布し、60℃で2時間、120℃で2時間乾燥させることにより、良好なコーティング層が得られた。得られたコーティング層を剥離して、ポリウレタンフィルム(E)を作成した。得られたポリウレタンフィルム(E)の膜厚は0.08mmであり、引張特性を表2に記す。
〔水性ポリウレタン樹脂分散体(6)の製造〕
実施例1と同様の反応容器に、ETERNACOLL UH−200(登録商標;宇部興産製ポリカーボネートジオール;数平均分子量1972;水酸基価56.9mgKOH/g;1,6−ヘキサンジオールと炭酸ジメチルとを反応させて得られたポリカーボネートジオール)200g、ETERNACOLL UH−100(登録商標;宇部興産製ポリカーボネートジオール;数平均分子量1004;水酸基価111.8mgKOH/g;1,6−ヘキサンジオールと炭酸ジメチルとを反応させて得られたポリカーボネートジオール)58.0g、ポリプロピレングリコール(PPG−1000;数平均分子量1000)29.3g、2,2−ジメチロールプロピオン酸(DMPA)20.4g及びN−メチルピロリドン(NMP)153gを窒素気流下で仕込んだ。その後60℃で加熱攪拌しDMPAが溶解したのを確認した。4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(水素添加MDI)を154g、ジブチルスズジラウリレート(触媒)を0.33g加えて90℃まで加熱し、5時間かけてウレタン化反応を行った。その後3,5−ジメチルピラゾール(DMPZ)12.9gを注入し、同温度で1.5時間攪拌を続けて、ポリウレタンプレポリマーを得た。ウレタン化反応終了時の遊離イソシアナト基含有割合は2.15重量%であった。反応混合物を80℃まで冷却しこれにトリエチルアミン15.2gを添加・混合したものの中から592gを抜き出して、強攪拌下のもと水841gの中に加えた。35重量%のヒドラジン水溶液12.3gを加えて鎖延長反応を行い水性ポリウレタン樹脂分散体を得た。得られた水性ポリウレタン樹脂分散体(6)のウレタン結合の含有割合、ウレア結合の含有割合、カーボネート結合の含有割合、エーテル結合の含有割合、酸価、重量平均分子量、脂環構造の含有割合及びブロック化イソシアナト基の含有割合(イソシアナト基換算)を表1に記す。水性ポリウレタン樹脂分散体(6)の分散安定性、塗膜水膨潤率及び電着表面への密着性試験の結果を表2に記す。
水性ポリウレタン樹脂分散体(6)をコーティング用組成物としてガラス板上に塗布し、60℃で2時間、120℃で2時間乾燥させることにより、良好なコーティング層が得られた。得られたコーティング層を剥離して、ポリウレタンフィルム(F)を作成した。得られたポリウレタンフィルム(F)の膜厚は0.08mmであり、引張特性を表2に記す。
〔水性ポリウレタン樹脂分散体(7)の製造〕
実施例1と同様の反応容器に、ETERNACOLL UH−200(登録商標;宇部興産製ポリカーボネートジオール;数平均分子量1979;水酸基価56.7mgKOH/g;1,6−ヘキサンジオールと炭酸ジメチルとを反応させて得られたポリカーボネートジオール)230g、ETERNACOLL UH−100(登録商標;宇部興産製ポリカーボネートジオール;数平均分子量1010;水酸基価111.1mgKOH/g;1,6−ヘキサンジオールと炭酸ジメチルとを反応させて得られたポリカーボネートジオール)68.9g、ポリプロピレングリコール(PPG−1000;数平均分子量1000)33.9g、2,2−ジメチロールプロピオン酸(DMPA)8.29g及びN−メチルピロリドン(NMP)148gを窒素気流下で仕込んだ。その後60℃で加熱攪拌しDMPAが溶解したのを確認した。イソホロンジイソシアネート(IPDI)を105g、ジブチルスズジラウリレート(触媒)を0.36g加えて90℃まで加熱し、5時間かけてウレタン化反応を行った。その後3,5−ジメチルピラゾール(DMPZ)10.3gを注入し、同温度で1.5時間攪拌を続けて、ポリウレタンプレポリマーを得た。ウレタン化反応終了時の遊離イソシアナト基含有割合は1.67重量%であった。反応混合物を80℃まで冷却しこれにトリエチルアミン7.07gを添加・混合したものの中から589gを抜き出して、強攪拌下のもと水866gの中に加えた。35重量%のヒドラジン水溶液8.31gを加えて鎖延長反応を行い水性ポリウレタン樹脂分散体を得た。得られた水性ポリウレタン樹脂分散体(7)のウレタン結合の含有割合、ウレア結合の含有割合、カーボネート結合の含有割合、エーテル結合の含有割合、酸価、重量平均分子量、脂環構造の含有割合及びブロック化イソシアナト基の含有割合(イソシアナト基換算)を表1に記す。水性ポリウレタン樹脂分散体(7)の分散安定性を表2に記す。
一方、比較例1は、塗膜の耐水性には優れるものの、塗膜の水系洗浄液への膨潤率が小さく、塗り直しが困難である。比較例2は、塗膜の耐水性の点で劣り、比較例3は、分散安定性に欠け、水性ポリウレタン樹脂分散体の使用自体が困難である。
Claims (14)
- (a)ポリイソシアネート化合物、(b)数平均分子量が400〜3000であるポリカーボネートポリオールを含むポリオール化合物、(c)酸性基含有ポリオール化合物、及び(d)イソシアナト基のブロック化剤を反応させて得られる(A)ポリウレタンプレポリマーと、前記ポリウレタンプレポリマーのイソシアナト基との反応性を有する(B)鎖延長剤とを反応させて得られるポリウレタン樹脂が、水系媒体中に分散されており、
それぞれ固形分基準で、ウレタン結合の含有割合とウレア結合の含有割合の合計が7〜15重量%であり、カーボネート結合の含有割合が15〜40重量%であり、エーテル結合の含有割合が0.5〜5重量%であり、前記ブロック化剤が結合したイソシアナト基のイソシアナト基換算での含有割合が0.2〜2.0重量%であり、酸価が10〜16mgKOH/gである、
水性ポリウレタン樹脂分散体。 - (a)ポリイソシアネート化合物、(b)数平均分子量が400〜3000であるポリカーボネートポリオールを含むポリオール化合物、(c)酸性基含有ポリオール化合物、及び(d)イソシアナト基のブロック化剤を構成成分とする(A)ポリウレタンプレポリマーが、前記ポリウレタンプレポリマーのイソシアナト基との反応性を有する(B)鎖延長剤により鎖延長されているポリウレタン樹脂が、水系媒体中に分散されており、
それぞれ固形分基準で、ウレタン結合の含有割合とウレア結合の含有割合の合計が7〜15重量%であり、カーボネート結合の含有割合が15〜40重量%であり、エーテル結合の含有割合が0.5〜5重量%であり、前記ブロック化剤が結合したイソシアナト基のイソシアナト基換算での含有割合が0.2〜2.0重量%であり、酸価が10〜16mgKOH/gである、
水性ポリウレタン樹脂分散体。 - (b)ポリオール化合物が、ポリエーテルポリオールを含む、請求項1又は2に記載の水性ポリウレタン樹脂分散体。
- (b)ポリオール化合物100重量%中、ポリエーテルポリオールが5〜30重量%である、請求項3に記載の水性ポリウレタン樹脂分散体。
- 重量平均分子量が25,000〜60,000である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の水性ポリウレタン樹脂分散体。
- ポリウレタン樹脂が脂環構造を含む、請求項1〜5のいずれか一項に記載の水性ポリウレタン樹脂分散体。
- ポリウレタン樹脂に含まれる脂環構造の含有割合が、固形分基準で10〜40重量%である、請求項6に記載の水性ポリウレタン樹脂分散体。
- (a)ポリイソシアネート化合物が脂環式ジイソシアネートである、請求項1〜7のいずれか一項に記載の水性ポリウレタン樹脂分散体。
- (a)ポリイソシアネート化合物が4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート及び/又はイソホロンジイソシアネートである、請求項1〜7のいずれか一項に記載の水性ポリウレタン樹脂分散体。
- (d)ブロック化剤がオキシム系化合物、ピラゾール系化合物及びマロン酸ジエステル系化合物からなる群より選ばれる一種以上である、請求項1〜9のいずれか一項に記載の水性ポリウレタン樹脂分散体。
- 請求項1〜10のいずれか一項に記載の水性ポリウレタン樹脂分散体を含むコーティング用組成物。
- 請求項1〜10のいずれか一項に記載の水性ポリウレタン樹脂分散体を含む組成物を加熱乾燥して得られるポリウレタン樹脂フィルム。
- (a)ポリイソシアネート化合物、(b)ポリオール化合物、(c)酸性基含有ポリオール化合物、(d)ブロック化剤を反応させて(A)ポリウレタンプレポリマーを得る工程、前記(A)ポリウレタンプレポリマー中の酸性基を中和する工程、前記(A)ポリウレタンプレポリマーを水系媒体中に分散させる工程、前記(A)ポリウレタンプレポリマーに鎖延長剤(B)を反応させて水性ポリウレタン樹脂分散体を得る工程を含む、請求項1〜10のいずれか一項に記載の水性ポリウレタン樹脂分散体の製造方法。
- 請求項1〜10のいずれか一項に記載の水性ポリウレタン樹脂分散体を含む組成物を加熱乾燥する、ポリウレタン樹脂フィルムの製造方法。
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CN105885664A (zh) * | 2016-07-02 | 2016-08-24 | 安徽中恩化工有限公司 | 一种高回弹浸胶劳保手套涂层的制备方法 |
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KR102276125B1 (ko) * | 2017-10-19 | 2021-07-13 | 한국조선해양 주식회사 | 우레아 변성 폴리우레탄 수분산액을 포함하는 박리성 도료 조성물 및 이의 제조방법 |
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JP2021066782A (ja) * | 2019-10-21 | 2021-04-30 | Dic株式会社 | ブロックイソシアネートプレポリマー、硬化性組成物、硬化物及び接着剤 |
CN112300355B (zh) * | 2020-10-30 | 2022-07-08 | 徐州永泽新材料科技有限公司 | 一种双组分水性聚氨酯、其用途、由其形成的聚氨酯复合抛光垫及制备方法 |
EP4241989A1 (en) * | 2020-11-05 | 2023-09-13 | DIC Corporation | Laminate and synthetic leather |
KR102374579B1 (ko) * | 2021-11-26 | 2022-03-17 | 주식회사 유상 | 수성 플렉소 인쇄용 잉크 조성물 및 그의 제조 방법 |
CN114108334A (zh) * | 2021-11-26 | 2022-03-01 | 旭川化学(苏州)有限公司 | 一种高剥离耐丁酮水性聚氨酯树脂及其制备方法和应用 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5738912A (en) * | 1995-12-21 | 1998-04-14 | Bayer Aktiengesellschaft | Dispersion of post-curable coating compounds |
JP2007092195A (ja) * | 2005-09-27 | 2007-04-12 | Dai Ichi Kogyo Seiyaku Co Ltd | 繊維積層体表皮層用水系樹脂組成物、繊維積層体の製造方法及び合成皮革 |
WO2009145242A1 (ja) * | 2008-05-29 | 2009-12-03 | 宇部興産株式会社 | 水性ポリウレタン樹脂分散体、その製造方法、及びそれを含有する塗料組成物 |
WO2010098316A1 (ja) * | 2009-02-26 | 2010-09-02 | 宇部興産株式会社 | 水性ポリウレタン樹脂分散体及びその製造方法 |
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JPH06248046A (ja) * | 1993-02-23 | 1994-09-06 | Toagosei Chem Ind Co Ltd | 水性ポリウレタン組成物 |
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Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5738912A (en) * | 1995-12-21 | 1998-04-14 | Bayer Aktiengesellschaft | Dispersion of post-curable coating compounds |
JP2007092195A (ja) * | 2005-09-27 | 2007-04-12 | Dai Ichi Kogyo Seiyaku Co Ltd | 繊維積層体表皮層用水系樹脂組成物、繊維積層体の製造方法及び合成皮革 |
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