CN105051130A - 水系底漆 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的是提供一种耐水性优异的水系底漆。本发明是一种水系底漆，是含有具有阴离子性官能团和阳离子性官能团的丙烯酸系聚合物的水溶液，上述丙烯酸系聚合物的量为15质量％，20℃时的粘度小于800mPa·s。

Description

水系底漆
技术领域
本发明涉及水系底漆。
背景技术
以往，作为建筑用底漆，使用了橡胶胶乳、树脂乳液。
本申请申请人迄今为止提出了含有具有酮基和/或醛基与亲水性基团的自乳化型树脂等的密封材用水系底漆组合物(专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2011-046920号公报
发明内容
发明所要解决的课题
然而，本申请发明人发现由以往那样的胶乳、乳液获得的底漆的耐水性低这样的问题。认为这是因为在乳液等所包含的乳液粒子为高分子或其粒径大的情况下，未浸入到砂浆那样的被粘物。
因此，本申请发明的目的在于提供耐水性、粘接性优异的水系底漆。
用于解决课题的方法
本发明人为了解决上述课题而进行了深入研究，结果发现，含有具有阴离子性官能团和阳离子性官能团的丙烯酸系聚合物，上述丙烯酸系聚合物的量为15质量％，并且20℃时的粘度小于800mPa·s的水溶液制成耐水性、粘接性优异的底漆层，从而完成本发明。
即，本发明提供下述1～9。
1.一种水系底漆，是含有丙烯酸系聚合物的水溶液，所述丙烯酸系聚合物具有阴离子性官能团和阳离子性官能团，
上述丙烯酸系聚合物的量为15质量％，20℃时的粘度小于800mPa·s。
2.根据上述1所述的水系底漆，上述阴离子性官能团为磺酸或其盐。
3.根据上述1或2所述的水系底漆，上述阳离子性官能团为酰胺基。
4.根据上述1～3的任一项所述的水系底漆，上述阴离子性官能团与上述阳离子性官能团的摩尔比为2:98～16:84。
5.根据上述1～4的任一项所述的水系底漆，上述丙烯酸系聚合物是通过在水中使单体进行聚合而制造的，所述单体至少包含具有阴离子性官能团的乙烯基系单体和具有阳离子性官能团的乙烯基系单体。
6.根据上述1～5的任一项所述的水系底漆，制造上述丙烯酸系聚合物时所使用的聚合引发剂为过硫酸铵和/或偶氮二氰基戊酸。
7.根据上述1～6的任一项所述的水系底漆，上述丙烯酸系聚合物的重均分子量为5,000～50,000。
8.根据上述1～7的任一项所述的水系底漆，其用于氨基甲酸酯系密封材料。
9.根据上述1～8的任一项所述的水系底漆，被粘物为砂浆。
发明的效果
本发明的水系底漆的耐水性、粘接性优异。
具体实施方式
对于本发明，以下详细地说明。
本发明的水系底漆为含有具有阴离子性官能团和阳离子性官能团的丙烯酸系聚合物的水溶液，上述丙烯酸系聚合物的量为15质量％，20℃时的粘度小于800mPa·s。
本发明的水系底漆通过包含丙烯酸系聚合物，从而耐水性、粘接性优异。
本发明的水系底漆为含有丙烯酸系聚合物的水溶液，丙烯酸系聚合物的量为15质量％，20℃时的水系底漆的粘度小于800mPa·s，表示体系内的丙烯酸系聚合物的分子量小，因此，认为丙烯酸系聚合物易于浸入到被粘物(例如，砂浆)，和/或通过上述阴离子性官能团和阳离子性官能团与被粘物进行相互作用和/或反应，被粘物与底漆层的耐水性、粘接性优异。
此外认为，使用本发明的水系底漆来形成底漆层时，如果从水系底漆中除去水分，则丙烯酸系聚合物所具有的阴离子性官能团和阳离子性官能团结合而形成盐，由此底漆层本身变得牢固，耐水性优异。
此外认为，通过上述阴离子性官能团和阳离子性官能团与密封材料进行相互作用和/或反应，从而密封材料与底漆层的耐水性、粘接性优异。
另外上述机理为本申请发明人的推测，即使机理为上述以外的机理也在本发明的范围内。
对于丙烯酸系聚合物，以下进行说明。
本发明的水系底漆所含有的丙烯酸系聚合物为具有阴离子性官能团和阳离子性官能团的两性的聚合物，其主链为(甲基)丙烯酸系树脂。(甲基)丙烯酸是指丙烯酸和甲基丙烯酸中的一者或两者。
在本发明中，可举出形成丙烯酸系聚合物的全部单体的50摩尔％以上为例如具有选自(甲基)丙烯酰基、(甲基)丙烯酰基胺基(所谓的来源于(甲基)丙烯酰胺系单体)和(甲基)丙烯酰氧基中的至少1种基团的单体作为优选的方式之一。此外，可举出丙烯酸系聚合物的主链为(甲基)丙烯酸树脂作为优选的方式之一。
阴离子性官能团可以与主链直接结合或经由有机基团来结合。阳离子性官能团也同样。
在本发明中，作为有机基团，可举出例如可以具有氧原子、氮原子、硫原子那样的杂原子的烃基。作为烃基，可举出例如，脂肪族烃基、脂环式烃基、芳香族烃基、它们的组合。烃基可以为链状、分支状的任一者，可以具有不饱和键。
丙烯酸系聚合物可举出至少侧链具有酰胺基和磺酸基的丙烯酸系聚合物作为优选的方式之一。
关于阴离子性官能团，从耐水性、粘接性更优异，对被粘物(例如砂浆)的亲和性优异这样的观点出发，优选为磺酸(磺酸基、磺基)或其盐(例如，钠盐、钾盐那样的碱金属盐)。
关于阳离子性官能团，从耐水性、粘接性更优异这样的观点出发，优选为酰胺基。
在本发明中，酰胺基(广义的酰胺基)是指-CONH2(狭义的酰胺基)、-CONHR(R为烃基。烃基与上述含义相同。)或-CONR2(R为烃基。烃基与上述含义相同。)(以下同样)。
另外，在本发明中，丙烯酸系聚合物在1个侧链或末端具有-CONH(例如，上述的-CONH-R)或-CON(例如，上述的-CONR2)以及磺酸或其盐的情况下，这样的基团从阳离子性官能团中排除，包含于阴离子性官能团中。具体而言，可举出例如，磺酸或其盐结合于上述各式的R(R有多个的情况下其中的至少一者或两者)的情况。
关于阳离子性官能团与阴离子性官能团的组合，从所得的底漆层形成不易溶于水的盐而耐水性、粘接性更优异这样的观点出发，优选为酰胺基与磺酸或其盐。
关于丙烯酸系聚合物1分子所具有的阴离子性官能团与阳离子性官能团的摩尔比，从耐水性、粘接性更优异，水系底漆易于成为水溶液这样的观点出发，优选为2:98～16:84，更优选为4:96～10:90，进一步优选为4:96～5:95。
关于丙烯酸系聚合物1分子所具有的阴离子性官能团与阳离子性官能团的合计摩尔数，从耐水性、粘接性更优异，水系底漆成为水溶液，润湿性优异这样的观点出发，可以设为形成丙烯酸系聚合物1分子的单体的总摩尔数的3％以上100％以下。
在本发明中，制造丙烯酸系聚合物时所使用的全部单体所具有的各基团的量几乎直接反映于丙烯酸系聚合物所具有的阴离子性官能团与阳离子性官能团的量。
此外，丙烯酸系聚合物所具有的阴离子性官能团与阳离子性官能团来源于单体，不含来源于聚合引发剂的情况。
关于丙烯酸系聚合物的重均分子量，从耐水性、粘接性更优异，水系底漆成为水溶液，润湿性优异这样的观点出发，优选为5,000～50,000，更优选为10000～45000，进一步优选为20000～45000。
本发明的水系底漆为含有丙烯酸系聚合物的水溶液。在本发明中，丙烯酸系聚合物溶解于水。
关于本发明的水系底漆的粘度，丙烯酸系聚合物的量(固体成分)为本发明的水系底漆中的15质量％，并且20℃时小于800mPa·s，从耐水性、粘接性更优异这样的观点出发，优选为200～790mPa·s，更优选为300～780mPa·s。
本发明的水系底漆的水的量优选为该水系底漆中的65～95质量％，更优选为65～90质量％，进一步优选为70～90质量％，特别优选为80～90质量％。
关于丙烯酸系聚合物(固体成分)的量，从耐水性、粘接性更优异这样的观点出发，优选为该水系底漆中的5～35质量％，更优选为10～35质量％，进一步优选为10～30质量％，特别优选为10～20质量％。
关于本发明的水系底漆的制造，没有特别限制。例如，可以通过在水中在聚合引发剂的存在下，使至少包含具有阴离子性官能团的乙烯基系单体和具有阳离子性官能团的乙烯基系单体的单体进行聚合(水溶液聚合)来制造。
作为具有阴离子性官能团的乙烯基系单体(含有阴离子性官能团的聚合性单体)，可举出例如，(甲基)丙烯酸系单体、能够与(甲基)丙烯酸系单体共聚的(甲基)丙烯酸系单体以外的单体。具有阳离子性官能团的乙烯基系单体(含有阳离子性官能团的聚合性单体)也同样。
(甲基)丙烯酸系单体中，除了阴离子性官能团或阳离子性官能团以外，例如，可以具有CH2＝CR-(R为氢原子或甲基)、(甲基)丙烯酰基、(甲基)丙烯酰氧基。能够与(甲基)丙烯酸系单体共聚的单体中，除了阴离子性官能团或阳离子性官能团以外，例如，可以具有CH2＝CR-(R为氢原子或甲基)那样的乙烯基系官能团。
含有阳离子性官能团的聚合性单体(包含(甲基)丙烯酸系单体、能够与该(甲基)丙烯酸系单体共聚的单体。)只要是具有至少1个阳离子性官能团和至少1个乙烯基聚合性基团的化合物，就没有特别限制。
作为阳离子性官能团，可举出例如，酰胺基(广义的酰胺基)。作为酰胺基，可举出例如，-CONH2(狭义的酰胺基)、-CONHR(R为烃基。烃基与上述含义相同。)、-CONR2(R为烃基。烃基与上述含义相同。)。作为-CONR2，可举出例如，二甲基酰胺基那样的二烷基酰胺基。
作为乙烯基聚合性基团，可举出例如，CH2＝CR-(R为氢原子或甲基)那样的乙烯基系官能团；(甲基)丙烯酰基、(甲基)丙烯酰氧基。
阳离子性官能团与乙烯基聚合性基团可以以单键结合或经由有机基团来结合。有机基团与上述含义相同。具体而言，可举出例如，碳原子数1～10的烷基。在CH2＝CR-与广义的酰胺基以单键结合的情况下，可以形成(甲基)丙烯酰胺系单体。
作为含有阳离子性官能团的聚合性单体，可举出例如，(甲基)丙烯酰胺系单体。具体而言，可举出例如，式：CH2＝CR1-CONR2 2所示的化合物。式中，R1为氢原子或甲基，R2各自独立地为氢原子或烃基。烃基与上述含义相同。在R2中的至少一者或两者为烃基的情况下，该烃基上结合磺酸或其盐的化合物从含有阳离子性官能团的聚合性单体中排除，作为含有阴离子性官能团的聚合性单体对待。
作为具体的含有阳离子性官能团的聚合性单体，可举出例如，(甲基)丙烯酰胺(CH2＝CR1-CONH2)；N-单烷基(甲基)丙烯酰胺；二甲基丙烯酰胺那样的N,N-二烷基(甲基)丙烯酰胺。
含有阴离子性官能团的聚合性单体(包含(甲基)丙烯酸系单体、能够与该(甲基)丙烯酸系单体共聚的单体。)只要是具有至少1个阴离子性官能团和至少1个乙烯基聚合性基团的化合物，就没有特别限制。
作为阴离子性官能团，可举出例如，磺酸及其盐。
乙烯基聚合性基团与上述含义相同。阴离子性官能团与乙烯基聚合性基团可以以单键结合或经由有机基团来结合。有机基团与上述含义相同。
作为含有阴离子性官能团的聚合性单体，可举出例如，式1：CH2＝CR1-CONHm-[R2-(SO3X)a]n所示的化合物、式2：CH2＝CR1-R3-(SO3X)a所示的化合物。
式1：CH2＝CR1-CONHm-[R2-(SO3X)a]n
式1中，R1为氢原子或甲基，R2为烃基。烃基与上述含义相同。m为0或1，n为1或2，m+n为2。X为氢原子或碱金属(例如，钠、钾)，a为0或1，n为2的情况下，2个R2-(SO3X)可以相同也可以不同(其中，在n为2的情况下，2个a不同时为0。)。1分子中的-SO3X的数目可以设为1或2。
式2：CH2＝CR1-R3-(SO3X)a
式2中，R1为氢原子或甲基，R3为烃基。烃基与上述含义相同。X为氢原子或碱金属(例如，钠、钾)，a为1或2。
作为具体的含有阴离子性官能团的聚合性单体，可举出例如，丙烯酰胺叔丁基磺酸那样的上述式1所示的化合物；甲代烯丙基磺酸[CH2＝C(Me)-CH2-SO3H]那样的上述式2所示的化合物；它们的盐(例如钠盐)。
关于含有阴离子性官能团的聚合性单体所具有的阴离子性官能团与含有阳离子性官能团的聚合性单体所具有的阳离子性官能团的摩尔比，从耐水性、粘接性更优异，水系底漆成为水溶液，对被粘物的润湿性优异这样的观点出发，优选为2:98～16:84，更优选为4:96～10:90，进一步优选为4:96～5:95。
作为制造丙烯酸系聚合物时所使用的聚合引发剂，可举出例如，亲水性聚合引发剂，具体而言，可举出例如，过硫酸铵和/或偶氮二氰基戊酸。聚合引发剂的量可以设为以往公知的量。
作为丙烯酸系聚合物的制造，例如，可以通过在水中加入(甲基)丙烯酸系单体、聚合引发剂，在50～80℃的条件下一边搅拌一边聚合来制造。
可以将所得的水溶液直接用作本发明的水系底漆。可以根据需要除去或添加水分。
本发明的水系底漆中，除了上述成分以外，在不损害本发明的目的、效果的范围内，可以根据需要进一步含有添加剂。本发明的水系底漆可以为水系底漆组合物。作为添加剂，可举出例如，增粘剂、填充剂、颜料、防粘连剂、分散稳定剂、触变剂、粘度调节剂、流平剂、凝胶化防止剂、光稳定剂、防老剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂、增塑剂、润滑剂、抗静电剂、增强材、阻燃剂、催化剂、消泡剂、增稠剂、分散剂、表面活性剂、流变调节剂。添加剂的量没有特别限制。
本发明的水系底漆可以为完全无溶剂型(完全无有机溶剂型)、环境对应型。
关于本发明的水系底漆的制造，没有特别限制。例如，可以通过在如上述那样制造的水溶液中混合添加剂来制造。
本发明的水系底漆可以用作例如，密封材料(例如建筑用)、粘接剂的底漆。作为密封材料，可举出例如氨基甲酸酯系密封材料。
用于形成氨基甲酸酯系密封材料的氨基甲酸酯系密封材组合物没有特别限制。可举出例如，包含通过使聚合MDI(亚甲基二异氰酸酯)那样的多异氰酸酯与聚丙二醇那样的多元醇进行反应而得的氨基甲酸酯预聚物的氨基甲酸酯系密封材组合物。氨基甲酸酯预聚物可以分别单独使用或组合使用2种以上。
作为可以应用本发明的水系底漆的构件(被粘物)，可举出例如，玻璃；铝、阳极氧化铝、铁、锌钢板、铜、不锈钢那样的各种金属；砂浆那样的多孔质材料；氟电沉积、丙烯酸电沉积、氟涂装、氨基甲酸酯涂装、丙烯酸氨基甲酸酯涂装后的构件；有机硅系、改性有机硅系、氨基甲酸酯系、多硫化物系、聚异丁烯系那样的密封材的固化物；氯乙烯树脂、丙烯酸树脂；NBR、EPDM那样的橡胶类。
将本发明的水系底漆进行被粘物的应用的方法没有特别限制。可举出例如，涂布、浸渍、喷射。
应用本发明的水系底漆之后，可以根据需要设置底漆干燥工序。底漆干燥工序中的干燥温度可以设为5～100℃。干燥方法没有特别限制。
实施例
以下，示出实施例来具体地说明本发明。然而，本发明不限定于此。
＜试验体的制作＞
作为被粘物，使用了纵5cm、横5cm、厚度10mm的砂浆。使用毛刷，在被粘物的一面的整面以涂布量50g/m2涂布如下述那样制造的水系底漆，在20℃的条件下干燥60分钟，获得了底漆层。使被粘物在20℃的条件下固化3天，制作出试验体(砂浆、底漆层的叠层体)。
＜常态划方格评价＞
使用如上述那样制作的试验体来进行常态划方格评价。将结果示于各表中。
首先，在试验体的有效面形成1mm的棋盘格100个(10×10)，在棋盘格上完全地附着赛璐玢胶带(宽度18mm)，将带的一端与涂膜保持直角，瞬间拉下，进行棋盘格剥离试验。棋盘格剥离试验后，研究试验体所残留的底漆层的棋盘格的数目。
＜常态划方格评价基准＞
最优选试验体所残留的底漆层的棋盘格数为100，即，底漆层完全没有从试验体剥离的情况。如果是95以上则为实用水平。
＜耐水划方格评价＞
进行将如上述那样制作的试验体在20℃的水中浸渍7天的耐水试验，使用耐水试验后的试验体来进行与上述同样的棋盘格剥离试验。将结果示于各表中。
＜耐水划方格评价基准＞
最优选试验体所残留的底漆层的棋盘格数为100，即，底漆层完全没有从试验体剥离的情况。如果是60以上则为实用水平。
＜丙烯酸系聚合物的制造＞
将第1表、第2表所示的作为含有阳离子性官能团的聚合性单体的丙烯酰胺、作为含有阴离子性官能团的聚合性单体的丙烯酰胺叔丁基磺酸或甲代烯丙基磺酸钠以及聚合引发剂(第1表与第2表主要是聚合引发剂的种类不同。)以同表所示的量(单体为摩尔％，聚合引发剂为质量份)来使用。聚合时所使用的水的量相对于单体总量10质量份为90质量份。首先，在水中加入单体、聚合引发剂，在70℃的条件下一边搅拌一边进行自由基聚合6小时，6小时后停止聚合，获得了含有丙烯酸系聚合物的水溶液。调整水的量以使这里所得的水溶液中丙烯酸系聚合物的量(浓度)成为15质量％，制造出水系底漆。
＜丙烯酸系聚合物的重均分子量＞
使如上述那样获得的水溶液干燥，通过将四氢呋喃(THF)作为溶剂的凝胶渗透色谱(GPC)以标准聚苯乙烯换算来测定干燥后获得的丙烯酸系聚合物的重均分子量。将结果示于各表中。
＜水系底漆的粘度＞
使用B型粘度计来测定如上述那样获得的水系底漆的20℃时的粘度。将结果示于各表中。
[表1]
第1表、第2表中所示的各成分的详细情况如下。
·丙烯酰胺：和光纯药社制
·丙烯酰胺叔丁基磺酸：和光纯药社制
·甲代烯丙基磺酸钠：和光纯药社制
·偶氮二氰基戊酸：和光纯药社制
·过硫酸铵：和光纯药社制
由第1表、第2表所示的结果明确了，包含不具有阴离子性官能团且20℃时的粘度为800mPa·s以上的聚合物的比较例1中，常态下的粘接性差，没有耐水性。包含20℃时的粘度为800mPa·s以上的聚合物的比较例2-4、6、7中，常态下的粘接性和耐水性差，或者常态下的粘接性差，没有耐水性。包含不具有阳离子性官能团的丙烯酸系聚合物的比较例5中，没有耐水性。
与此相对，实施例1～16中，耐水性、粘接性优异。

Claims (9)

1.一种水系底漆，是含有丙烯酸系聚合物的水溶液，所述丙烯酸系聚合物具有阴离子性官能团和阳离子性官能团，
所述丙烯酸系聚合物的量为15质量％，20℃时的粘度小于800mPa·s。
2.根据权利要求1所述的水系底漆，所述阴离子性官能团为磺酸或其盐。
3.根据权利要求1或2所述的水系底漆，所述阳离子性官能团为酰胺基。
4.根据权利要求1～3的任一项所述的水系底漆，所述阴离子性官能团与所述阳离子性官能团的摩尔比为2:98～16:84。
5.根据权利要求1～4的任一项所述的水系底漆，所述丙烯酸系聚合物是通过在水中使单体进行聚合而制造的，所述单体至少包含具有阴离子性官能团的乙烯基系单体和具有阳离子性官能团的乙烯基系单体。
6.根据权利要求1～5的任一项所述的水系底漆，制造所述丙烯酸系聚合物时所使用的聚合引发剂为过硫酸铵和/或偶氮二氰基戊酸。
7.根据权利要求1～6的任一项所述的水系底漆，所述丙烯酸系聚合物的重均分子量为5,000～50,000。
8.根据权利要求1～7的任一项所述的水系底漆，其用于氨基甲酸酯系密封材料。
9.根据权利要求1～8的任一项所述的水系底漆，被粘物为砂浆。
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