CN108368381B - 用于形成降低摩擦阻力的涂膜的涂料组合物、涂膜和带涂膜的基材 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于形成降低摩擦阻力的涂膜的涂料组合物、以及使其固化而得到的降低摩擦阻力的涂膜,所述涂料组合物含有固化性有机聚硅氧烷(A)和亲水性高分子(B),所述亲水性高分子(B)的重均分子量(Mw)为200,000以上,且为选自亲水性合成高分子(B1)和源自亲水性天然物质的高分子(B2)中的1种以上,所述涂料组合物对于在水中行进的结构物、配置在水中的结构物等而言,能够形成能够充分降低该结构物的表面与水之间产生的摩擦阻力、且稳定性优异的涂膜。此外,本发明提供在基材上具有上述降低摩擦阻力的涂膜而得到的带涂膜的基材及其制造方法。
Description
技术领域
本发明涉及用于形成降低摩擦阻力的涂膜的涂料组合物、使用其形成的用于降低摩擦阻力的涂膜、以及在基材上具有该涂膜而得到的带涂膜的基材。
背景技术
如船舶等结构物在水中行进的情况、或经由管线等管结构物来运输液体的情况等那样地,在结构物的表面与液体之间产生摩擦时,因摩擦阻力而消耗大量的能量。作为降低该摩擦阻力的方法,可列举出例如利用所谓的汤姆斯效应(Toms effect)的方法,即向液体中添加高分子化合物、纤维等来抑制结构物的表面附近产生湍流。作为利用该汤姆斯效应来降低摩擦阻力的方法,例如专利文献1提出了一种涂料,其在固体成分中包含20质量%~100质量%的分子量为100万以上的聚环氧乙烷等水溶性高分子。
此外,专利文献2提出了一种涂料组合物,其特征在于,含有水溶性高分子和具备涂膜更新性的树脂。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开平11-343427号公报
专利文献2:日本特开2001-342432号公报
发明内容
发明要解决的问题
专利文献1所记载的涂料由于亲水性高分子在涂膜内发生溶胀而存在涂膜在水中产生裂纹或者涂膜发生损坏的问题。此外,专利文献2所记载的涂料由于水容易侵入至涂膜的内部而存在涂膜表层的更新性受损的问题等。
像这样,截止至今研究了多种利用汤姆斯效应来降低摩擦阻力的方法,但无法说其在实用方面发挥出充分的性能,期望加以改善。
本发明是鉴于上述现有情况而进行的,提供用于形成降低摩擦阻力的涂膜的涂料组合物、以及使其固化而得到的降低摩擦阻力的涂膜,所述涂料组合物对于在水中行进的结构物、配置在水中的结构物等而言,能够形成能够充分降低该结构物的表面与水之间产生的摩擦阻力、且稳定性优异的涂膜。
此外,本发明提供在基材上具有上述降低摩擦阻力的涂膜而得到的带涂膜的基材及其制造方法。
用于解决问题的方案
本发明人等为了解决上述问题而进行了深入研究,结果发现:由包含固化性有机聚硅氧烷和亲水性高分子的涂料组合物形成的涂膜能够充分降低因其与水接触而产生的摩擦阻力,且稳定性优异,从而完成了本发明。
本发明的主旨如下所示。
[1]一种用于形成降低摩擦阻力的涂膜的涂料组合物,其含有固化性有机聚硅氧烷(A)和亲水性高分子(B),所述亲水性高分子(B)的重均分子量(Mw)为200,000以上,且为选自亲水性合成高分子(B1)和源自亲水性天然物质的高分子(B2)中的1种以上。
[2]根据上述[1]所述的涂料组合物,其中,上述亲水性合成高分子(B1)是具有源自1种含亲水性基团的不饱和单体的结构单元的均聚物、或者具有源自2种以上的含亲水性基团的不饱和单体的结构单元的共聚物。
[3]根据上述[2]所述的涂料组合物,其中,上述含亲水性基团的不饱和单体为选自含非离子性基团的不饱和单体、含阴离子性基团的不饱和单体、以及含阳离子性基团的不饱和单体中的1种以上。
[4]根据上述[1]所述的涂料组合物,其中,上述亲水性合成高分子(B1)为聚环氧乙烷。
[5]根据上述[1]~[4]中任一项所述的涂料组合物,其中,上述源自亲水性天然物质的高分子(B2)为选自瓜尔胶、塔拉胶、刺槐豆胶、黄原胶、韦兰胶、定优胶、γ-聚谷氨酸及其盐、羟丙基纤维素(HPC)、羟乙基甲基纤维素(HEMC)、羟丙基甲基纤维素(HPMC)和羧甲基纤维素(CMC)中的1种以上。
[6]根据上述[1]~[5]中任一项所述的涂料组合物,其中,上述亲水性合成高分子(B1)的重均分子量(Mw)为3,000,000以上。
[7]根据上述[1]~[6]中任一项所述的涂料组合物,其中,上述源自亲水性天然物质的高分子(B2)的重均分子量(Mw)为500,000以上。
[8]根据上述[1]~[7]中任一项所述的涂料组合物,其中,涂料组合物中的上述固化性有机聚硅氧烷(A)的含量为30质量%~70质量%。
[9]根据上述[1]~[8]中任一项所述的涂料组合物,其中,涂料组合物的固体成分中的上述亲水性高分子(B)的含量为5质量%~40质量%。
[10]根据上述[1]~[9]中任一项所述的涂料组合物,其还含有无机填充剂(C)。
[11]根据上述[10]所述的涂料组合物,其中,上述无机填充剂(C)为二氧化硅,以二氧化硅与上述固化性有机聚硅氧烷(A)的混炼物的形式含有该二氧化硅。
[12]根据上述[1]~[11]中任一项所述的涂料组合物,其还含有硅油(D)。
[13]根据上述[1]~[12]中任一项所述的涂料组合物,其还含有防污剂(E)。
[14]一种降低摩擦阻力的涂膜,其是使上述[1]~[13]中任一项所述的涂料组合物固化而得到的。
[15]一种带涂膜的基材,其在基材上具有上述[14]所述的降低摩擦阻力的涂膜。
[16]根据上述[15]所述的带涂膜的基材,其中,上述基材为船舶。
[17]一种带涂膜的基材的制造方法,其具有:通过将上述[1]~[13]中任一项所述的涂料组合物涂布或浸渗于基材,从而得到涂布体或浸渗体的工序(1);以及,使上述涂布体或浸渗体进行固化的工序(2)。
[18]一种带涂膜的基材的制造方法,其具有:使用上述[1]~[13]中任一项所述的涂料组合物来形成涂膜的工序(i);以及,将上述涂膜贴附于基材的工序(ii)。
发明效果
根据本发明,能够提供用于形成降低摩擦阻力的涂膜的涂料组合物、以及使其固化而得到的降低摩擦阻力的涂膜,所述涂料组合物对于在水中行进的结构物、配置在水中的结构物等而言,能够形成能够充分降低该结构物的表面与水之间产生的摩擦阻力、且稳定性优异的涂膜。
此外,根据本发明,能够提供在基材上具有上述降低摩擦阻力的涂膜而得到的带涂膜的基材及其制造方法。
具体实施方式
[用于形成降低摩擦阻力的涂膜的涂料组合物]
本发明的用于形成降低摩擦阻力的涂膜的涂料组合物含有固化性有机聚硅氧烷(A)和亲水性高分子(B),所述亲水性高分子(B)的重均分子量(Mw)为200,000以上,且为选自亲水性合成高分子(B1)和源自亲水性天然物质的高分子(B2)中的1种以上。
<固化性有机聚硅氧烷(A)>
本发明中,出于降低摩擦阻力的目的而使用固化性有机聚硅氧烷(A)。
作为本发明中使用的固化性有机聚硅氧烷(A),可列举出:例如,分子中具有反应性基团,该反应性基团彼此反应或者该反应性基团与后述的有机硅交联剂(F)的反应性基团发生反应,从而形成三维交联结构并发生固化的物质。需要说明的是,作为上述反应性基团的反应,可列举出例如缩合反应和加成反应,作为缩合反应,可列举出脱醇反应、脱肟反应和脱丙酮反应等。
作为上述具有反应性基团的固化性有机聚硅氧烷(A),优选在固化时形成硅酮橡胶的物质,优选为例如下述式(I)所示的化合物。
R1 (3-r)R2 rSi-O-(SiR1 2O)p-SiR1 (3-r)R2 r (I)
(式(I)中,R1各自独立地表示氢原子、碳原子数1~16的烷基、烯基、芳基、芳烷基或卤代烷基,R2各自独立地表示羟基或水解性基团。此外,r表示1~3的整数,p表示10~10,000。)
式(I)中,R1各自独立地表示氢原子、碳原子数1~16的烷基、芳基、芳烷基、烷氧基或卤代烷基。
作为R1的碳原子数1~16的烷基,可列举出例如甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基和庚基等。
作为R1的碳原子数1~16的烯基,可列举出例如乙烯基、烯丙基、丙烯基、异丙烯基、丁烯基、异丁烯基、戊烯基、庚烯基、己烯基和环己烯基等。
作为R1的碳原子数1~16的芳基,优选为碳原子数6~16的芳基,可列举出例如苯基、甲苯基、二甲苯基和萘基等。
作为R1的碳原子数1~16的芳烷基,优选为碳原子数7~16的芳烷基,可列举出例如苯甲基、2-苯基乙基、2-萘基乙基和二苯基甲基等。
作为R1的碳原子数1~16的卤代烷基,可列举出例如上述烷基中包含的一部分或全部氢原子被氟原子、氯原子、溴原子和碘原子等卤素原子取代而形成的基团。
这些之中,式(I)中的R1优选为烷基、烯基和芳基,更优选为甲基、乙基、乙烯基和苯基,进一步优选为甲基和乙烯基。
式(I)中,R2各自独立地表示羟基或水解性基团。
作为R2的水解性基团,可列举出例如肟基、酰氧基、烷氧基、烯氧基、氨基、酰胺基和氨氧基等。
作为R2的肟基,优选碳原子数为1~10的肟基,可列举出例如二甲基酮肟、甲基乙基酮肟、二乙基酮肟和甲基异丙基酮肟等。
作为R2的酰氧基,优选碳原子数为1~10的脂肪族系酰氧基或碳原子数6~12的芳香族系酰氧基,可列举出例如乙酰氧基、丙酰氧基、丁酰氧基和苯甲酰氧基等。
作为R2的烷氧基,优选碳原子数为1~10的烷氧基。需要说明的是,R2的烷氧基中,可以在1个以上的碳原子之间存在1个以上的氧原子。
作为R2的烷氧基的具体例,可列举出甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、甲氧基乙氧基和乙氧基乙氧基等。
作为R2的烯氧基,优选为碳原子数3~10的烯氧基,可列举出例如异丙烯基氧基、异丁烯基氧基和1-乙基-2-甲基乙烯基氧基等。
作为R2的氨基,优选为碳原子数1~10的氨基,可列举出例如N-甲基氨基、N-乙基氨基、N-丙基氨基、N-丁基氨基、N,N-二甲基氨基、N,N-二乙基氨基和环己基氨基等。
作为R2的酰胺基,优选为碳原子数2~10的酰胺基,可列举出例如N-甲基乙酰胺基、N-乙基乙酰胺基和N-甲基苯甲酰胺基等。
作为R2的氨氧基,优选为碳原子数2~10的氨氧基,可列举出例如N,N-二甲基氨基氧基和N,N-二乙基氨基氧基等。
这些之中,式(I)中的R2优选为羟基、肟基和烷氧基,更优选为羟基和肟基,进一步优选为羟基和2-甲基乙基酮肟基。
作为式(I)中的R1与R2的组合,优选R1为烷基、烯基或芳基且R2为羟基、肟基或烷氧基,更优选R1为甲基、乙基、乙烯基或苯基且R2为羟基或肟基,进一步优选R1为甲基或乙烯基且R2为羟基或2-甲基乙基酮肟基,更进一步优选R1为甲基且R2为羟基、以及R1为乙烯基且R2为2-甲基乙基酮肟基。
式(I)中,r表示1~3的整数。
R2为羟基时,r优选为1;R2为除了羟基之外的取代基时,r优选为2。
式(I)中,p表示10~10,000,优选为100~1,000,可以以满足下述重均分子量的方式来适当调整。
从使制造涂料组合物时的作业性提高的观点、使涂料组合物的喷射雾化性、固化性和所形成的涂膜的强度提高的观点出发,固化性有机聚硅氧烷(A)的重均分子量优选为500以上、更优选为5,000以上、进一步优选为10,000以上、更进一步优选为15,000以上、更进一步优选为20,000以上,并且,优选为1,000,000以下、更优选为100,000以下、进一步优选为50,000以下、更进一步优选为40,000以下。
此外,从使制造涂料组合物时的作业性提高的观点、使涂料组合物的喷射雾化性、固化性和所形成的涂膜的强度提高的观点出发,固化性有机聚硅氧烷(A)的23℃的粘度优选为20mPa·s以上、更优选为100mPa·s以上、进一步优选为500mPa·s以上,并且,优选为100,000mPa·s以下、更优选为10,000mPa·s以下、进一步优选为5,000mPa·s以下。
需要说明的是,本说明书中,固化性有机聚硅氧烷(A)的23℃的粘度是指利用B型旋转粘度计测定的粘度。
从提高涂膜强度的观点出发,涂料组合物中的固化性有机聚硅氧烷(A)的含量优选为10质量%以上、更优选为20质量%以上、进一步优选为30质量%以上、更进一步优选为32质量%以上,并且,优选为90质量%以下、更优选为80质量%以下、进一步优选为70质量%以下、更进一步优选为65质量%以下、更进一步优选为60质量%以下。
作为固化性有机聚硅氧烷(A),可以使用市售品。作为市售品,可列举出例如GELEST公司制造的“DMS-S35”和信越化学工业株式会社制造的“KE-445”等。此外,作为固化性有机聚硅氧烷(A),也可以使用日本特开2001-139816号公报中记载的物质。
<亲水性高分子(B)>
本发明中,出于降低摩擦阻力的目的,使用重均分子量(Mw)为200,000以上且选自亲水性合成高分子(B1)和源自亲水性天然物质的高分子(B2)中的1种以上的亲水性高分子(B)。
本发明中,由于将固化性有机聚硅氧烷(A)和亲水性高分子(B)组合使用,因此,水中的亲水性高分子(B)因两者的极性差异而从涂膜内部向涂膜表面转移,能够抑制涂膜附近的湍流涡流的加剧,可推测其结果是水中的摩擦阻力降低。
需要说明的是,本发明中的“亲水性高分子”是指:分子中具有1个以上的羟基、氨基、酰胺基、烷氧基、醚基(包含环氧烷单元)、羧基、酯基、磺酸基和季铵盐基等亲水性基团的高分子化合物。
本发明中的亲水性高分子(B)为选自亲水性合成高分子(B1)和源自亲水性天然物质的高分子(B2)中的1种以上。
〔亲水性合成高分子(B1)〕
作为亲水性合成高分子(B1),可列举出例如含有亲水性基团的乙烯基系高分子、聚环氧烷烃和聚酯系高分子等,这些之中,优选为聚环氧烷烃和含有亲水性基团的乙烯基系高分子。这些亲水性合成高分子(B1)可以单独使用,也可以组合使用两种以上。
(含有亲水性基团的乙烯基系高分子)
含有亲水性基团的乙烯基系高分子可列举出例如具有源自含亲水性基团的不饱和单体的结构单元的聚合物,所述含亲水性基团的不饱和单体中含有至少1个以上的亲水性基团。
作为含亲水性基团的不饱和单体,可列举出例如含非离子性基团的不饱和单体、含阴离子性基团的不饱和单体、以及含阳离子性基团的不饱和单体等。
作为含非离子性基团的不饱和单体,可列举出(甲基)丙烯酰胺、(甲基)丙烯酸羟基乙酯、聚乙二醇单(甲基)丙烯酸酯、以及甲氧基聚乙二醇单(甲基)丙烯酸酯等含有羟基、酰胺基或醚基的(甲基)丙烯酸酯等。
需要说明的是,本说明书中的“(甲基)丙烯酰胺”是表示“丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺”的表述,其它类似的表述也是相同的含义。
作为含阴离子性基团的不饱和单体,可列举出(甲基)丙烯酸、马来酸、马来酸酐、衣康酸和巴豆酸等含有羧基的不饱和单体;苯乙烯磺酸、3-(甲基丙烯酰氧基)丙磺酸和丙烯酰胺丙磺酸等含有磺酸基的不饱和单体。
这些含阴离子性基团的不饱和单体可以经部分中和或全部中和后再使用。需要说明的是,中和可以在单体的状态下进行,也可以制成聚合物后再进行中和。
作为中和所使用的碱,可列举出例如氢氧化钾和氢氧化钠等碱金属氢氧化物;氨、三乙醇胺和三甲胺等胺化合物。
作为阳离子性不饱和单体,可列举出选自含氨基的不饱和单体和含季铵盐基的不饱和单体中的1种以上。
作为含氨基的不饱和单体,可列举出(甲基)丙烯酸N,N-二甲基氨基乙酯、(甲基)丙烯酸N,N-二乙基氨基乙酯、(甲基)丙烯酸N,N-二甲基氨基丙酯、(甲基)丙烯酸N,N-二乙基氨基丙酯、N,N-二甲基氨基乙基(甲基)丙烯酰胺、N,N-二乙基氨基乙基(甲基)丙烯酰胺、N,N-二甲基氨基丙基(甲基)丙烯酰胺、N,N-二乙基氨基丙基(甲基)丙烯酰胺、2-乙烯基吡啶、4-乙烯基吡啶、以及将它们用H+X-所示的酸中和得到的结构。
此外,作为含季铵盐基的不饱和单体,可列举出具有X-作为抗衡离子的(甲基)丙烯酰氧基乙基三甲基铵、(甲基)丙烯酰氧基丙基三甲基铵、(甲基)丙烯酰基氨基乙基三甲基铵、(甲基)丙烯酰基氨基丙基三甲基铵、二烯丙基二甲基铵、1-乙基-4-乙烯基吡啶鎓和1,2-二甲基-5-乙烯基吡啶鎓等。
X-表示阴离子,优选为卤化物离子,更优选为氯化物离子。
本发明中的亲水性合成高分子(B1)可以是具有源自1种含亲水性基团的不饱和单体的结构单元的均聚物,此外,也可以是具有源自2种以上的含亲水性基团的不饱和单体的结构单元的共聚物。
作为本发明中的含亲水性基团的不饱和单体,优选为选自含非离子性基团的不饱和单体、含阴离子性基团的不饱和单体、以及含阳离子性基团的不饱和单体中的1种以上,更优选为选自含非离子性基团的不饱和单体以及含阴离子性基团的不饱和单体中的1种以上,进一步优选为选自丙烯酰胺、以及丙烯酸及其盐中的1种以上。
需要说明的是,本发明中,“选自含非离子性基团的不饱和单体、含阴离子性基团的不饱和单体、以及含阳离子性基团的不饱和单体中的1种以上”是指:例如“选自含非离子性基团的不饱和单体中的1种以上”、“选自含阴离子性基团的不饱和单体中的1种以上”、以及“选自含阳离子性基团的不饱和单体中的1种以上”,同时也是指“选自含非离子性基团的不饱和单体中的1种以上与选自含阴离子性基团的不饱和单体中的1种以上的混合物”、“选自含非离子性基团的不饱和单体中的1种以上与选自含阳离子性基团的不饱和单体中的1种以上的混合物”等。
亲水性高分子(B)为含非离子性基团的不饱和单体与含阴离子性基团的不饱和单体的共聚物的情况下,含非离子性基团的不饱和单体相对于含阴离子性基团的不饱和单体的质量比[非离子性/阴离子性]优选为40/60~90/10、更优选为50/50~80/20、进一步优选为55/45~75/25。需要说明的是,上述质量比[非离子性/阴离子性]可以由制造共聚物时的单体投料比来算出。
进而,亲水性合成高分子(B1)可以为含亲水性基团的不饱和单体与该不饱和单体之外的其它单体形成的共聚物。
作为其它单体,可列举出例如苯乙烯、2-甲基苯乙烯、3-甲基苯乙烯、4-甲基苯乙烯、2,4-二甲基苯乙烯、4-叔丁基苯乙烯和5-叔丁基-2-甲基苯乙烯等芳香族乙烯基等。
此外,可列举出(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸戊酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸异辛酯和(甲基)丙烯酸正辛酯等(甲基)丙烯酸烷基酯。
亲水性合成高分子(B1)含有源自其它单体的结构单元时,其含量优选为30质量%以下、更优选为20质量%以下、进一步优选为10质量%以下。
(聚环氧烷烃)
作为用作亲水性合成高分子(B1)的聚环氧烷烃,可列举出例如聚环氧乙烷(PEO)和聚环氧乙烷-聚环氧丙烷共聚物(PEO-PPO),这些之中,优选为聚环氧乙烷。
作为亲水性合成高分子(B1),可以使用市售品。作为市售品,可列举出例如Polyscience,Inc.制造的“聚丙烯酰胺(Polyacrylamide)”、“聚(丙烯酰胺-丙烯酸)共聚物(Poly(acrylamide-acrylic acid)Copolymer)”;住友精化株式会社制造的“PEO18”(PEO);以及,明成化学工业株式会社制造的“ALKOX EP-10”(PEO-PPO)、“ALKOX EP-20”(PEO-PPO)等。
〔源自亲水性天然物质的高分子(B2)〕
本发明中的源自亲水性天然物质的高分子(B2)是指:源自动植物的高分子、或者这些高分子经化学修饰而得到的产物。
作为源自亲水性天然物质的高分子(B2),可列举出例如胡芦巴胶(fenugreekgum)、瓜尔胶、塔拉胶、刺槐豆胶(carob bean gum)、淀粉、普鲁兰多糖、纤维素、木糖、几丁质、壳聚糖、阿拉伯树胶、刺梧桐树胶、黄蓍胶、藻酸或其盐、角叉菜胶(κ、ι、λ型)、琼脂、黄原胶、韦兰胶、定优胶、结冷胶、琥珀酰聚糖、凝胶多糖、透明质酸、葡聚糖、γ-聚谷氨酸或其盐、角朊、丝、核酸、甲基纤维素(MC)等烷基纤维素;羟乙基纤维素(HEC)和羟丙基纤维素(HPC)等羟基烷基纤维素;羟乙基甲基纤维素(HEMC)和羟丙基甲基纤维素(HPMC)等羟基烷基(烷基)纤维素;羧甲基纤维素(CMC)、阳离子化纤维素、疏水化纤维素、可溶化淀粉、羧甲基淀粉和藻酸丙二醇酯等。这些源自亲水性天然物质的高分子(B2)可以单独使用,也可以组合使用两种以上。
这些之中,优选为瓜尔胶、塔拉胶、刺槐豆胶、淀粉、藻酸或其盐、黄原胶、韦兰胶、定优胶、结冷胶、琥珀酰聚糖、γ-聚谷氨酸或其盐、羟丙基纤维素(HPC)、羟乙基甲基纤维素(HEMC)、羟丙基甲基纤维素(HPMC)和羧甲基纤维素(CMC),更优选为瓜尔胶、塔拉胶、刺槐豆胶、黄原胶、韦兰胶、定优胶、γ-聚谷氨酸或其盐、羟丙基纤维素(HPC)、羟乙基甲基纤维素(HEMC)、羟丙基甲基纤维素(HPMC)和羧甲基纤维素(CMC),进一步优选为瓜尔胶、黄原胶、定优胶、羟乙基甲基纤维素(HEMC)和羟丙基甲基纤维素(HPMC)。
亲水性高分子(B)在23℃可以为固体或液体中的任一者,优选在23℃为固体。
亲水性高分子(B)在23℃为固体的情况下,从使制造涂料组合物时的作业性、涂装作业性和所得的涂膜的平滑性提高的观点出发,其平均粒径优选为0.01μm以上、更优选为0.1μm以上,且优选为200μm以下、更优选为100μm以下、进一步优选为50μm以下。需要说明的是,亲水性高分子(B)的平均粒径是指50%直径(中值粒径),可通过实施例中记载的方法进行测定。
关于本发明中使用的亲水性高分子(B)的平均粒径,优选在配合至涂料组合物之前以及在涂料组合物中均具有上述平均粒径。即,从抑制涂料组合物的粘度提高的观点出发,亲水性高分子(B)优选在固化性有机聚硅氧烷(A)中的溶解性低或者不具有溶解性。
从降低摩擦阻力的观点出发,亲水性高分子(B)的重均分子量(Mw)为200,000以上、优选为500,000以上、更优选为1,000,000以上、进一步优选为2,500,000以上,且优选为100,000,000以下、更优选为20,000,000以下、进一步优选为15,000,000以下、更进一步优选为12,000,000以下。
需要说明的是,本说明书中,“重均分子量”、后述“数均分子量”和“Z平均分子量”是指通过凝胶渗透色谱(GPC)测定得到的分子量。
尤其是从降低摩擦阻力的观点出发,亲水性合成高分子(B1)的重均分子量(Mw)为200,000以上、优选为500,000以上、更优选为1,000,000以上、进一步优选为3,000,000以上、更进一步优选为3,500,000以上、更进一步优选为4,000,000以上,且优选为100,000,000以下、更优选为20,000,000以下、进一步优选为15,000,000以下、更进一步优选为12,000,000以下。
此外,从降低摩擦阻力的观点出发,源自亲水性天然物质的高分子(B2)的重均分子量(Mw)为200,000以上、优选为500,000以上、更优选为600,000以上、进一步优选为700,000以上,且优选为100,000,000以下、更优选为30,000,000以下、进一步优选为25,000,000以下。
亲水性高分子(B)的重均分子量(Mw)相对于数均分子量(Mn)之比[Mw/Mn]通常优选为1~10,从降低摩擦阻力的观点出发,亲水性高分子(B)的数均分子量(Mn)优选为20,000以上、更优选为100,000以上、进一步优选为300,000以上、更进一步优选为500,000以上、更进一步优选为1,000,000以上、更进一步优选为2,000,000以上、更进一步优选为3,000,000以上,且优选为100,000,000以下、更优选为50,000,000以下、进一步优选为20,000,000以下、更进一步优选为10,000,000以下、更进一步优选为8,000,000以下。
亲水性高分子(B)的Z平均分子量(Mz)相对于重均分子量(Mw)之比[Mz/Mw]通常优选为1~10,从降低摩擦阻力的观点出发,亲水性高分子(B)的Z平均分子量(Mz)优选为300,000以上、更优选为1,000,000以上、进一步优选为2,000,000以上,且优选为1,000,000,000以下、更优选为500,000,000以下、进一步优选为250,000,000以下、更进一步优选为100,000,000以下、更进一步优选为50,000,000以下、更进一步优选为25,000,000以下。
从降低摩擦阻力的观点出发,亲水性高分子(B)的粘均分子量(Mv)优选为100,000以上、更优选为1,000,000以上,且优选为100,000,000以下。
需要说明的是,本说明书中,“粘均分子量(Mv)”是指:使用JIS-K-2283、或JIS-Z-8803中规定的粘度法,按照JIS-K-7367测定得到的值。
亲水性高分子(B)可以在涂料组合物中、涂膜中或水中形成聚集体(aggregate),该聚集体的分子量在上述范围内即可。
涂料组合物中的亲水性高分子(B)的含量优选为0.3质量%以上、更优选为1质量%以上、进一步优选为3质量%以上,且优选为70质量%以下、更优选为40质量%以下、进一步优选为30质量%以下、更进一步优选为25质量%以下。
从降低摩擦阻力的观点以及提高涂膜强度的观点出发,涂料组合物的固体成分中的亲水性高分子(B)的含量优选为1质量%以上、更优选为2质量%以上、进一步优选为5质量%以上、更进一步优选为7质量%以上,且优选为80质量%以下、更优选为60质量%以下、进一步优选为40质量%以下、更进一步优选为35质量%以下。
需要说明的是,本说明书中,“涂料组合物的固体成分”是指:除了后述有机溶剂(K)和各成分中以溶剂的形式包含的挥发成分之外的成分,“涂料组合物的固体成分中的含量”可作为使涂料组合物在125℃的热风干燥机中干燥1小时而得到的固体成分中的含量来计算。
<任选成分>
本发明的用于形成降低摩擦阻力的涂膜的涂料组合物中,除了固化性有机聚硅氧烷(A)和亲水性高分子(B)之外,可根据需要而含有无机填充剂(C)、硅油(D)、防污剂(E)、有机硅交联剂(F)、固化催化剂(G)、脱水剂(H)、着色颜料(I)、体质颜料(J)、有机溶剂(K)、抗滴落-防沉降剂(L)、硅烷偶联剂(M)、其它涂膜形成成分(N)、阻燃剂(O)和导热改良剂(P)等。
〔无机填充剂(C)〕
本发明中,出于提高涂料组合物的流动性和触变性的目的,可以含有无机填充剂(C)。
本发明的涂料组合物含有无机填充剂(C)时,如上所述,涂料组合物的流动性和触变性变得良好,对于垂直涂装面等也能够以少的涂装次数而形成充分厚度的涂膜。进而,所得的涂膜的硬度、拉伸强度和伸长率等物性以良好的平衡得以提高。
作为无机填充剂(C),可列举出例如二氧化硅、云母、碳酸钙、碳酸铝、氧化铝、氧化钛、氢氧化铝、硅酸铝、硅酸镁和玻璃短纤维等。这些无机填充剂(C)可以单独使用,也可以组合使用两种以上。
这些之中,作为无机填充剂(C),从以良好的平衡提高涂膜的硬度、拉伸强度和伸长率等物性的观点出发,优选为二氧化硅。
作为二氧化硅,可以使用例如湿式法二氧化硅(水合二氧化硅)、干式法二氧化硅(煅制二氧化硅、无水二氧化硅)等亲水性二氧化硅(表面未处理二氧化硅)。此外,也可以使用对上述二氧化硅的表面进行疏水处理而得到的疏水性二氧化硅,具体为疏水性湿式二氧化硅、疏水性煅制二氧化硅等。这些二氧化硅可以单独使用,也可以组合使用两种以上。
上述湿式法二氧化硅没有特别限定,例如,优选吸附水分含量为4质量%~8质量%、体积密度为200g/L~300g/L、一次粒径为10μm~30μm、比表面积(BET表面积)为10m2/g以上的湿式法二氧化硅。
此外,上述干式法二氧化硅没有特别限定,例如,优选水分含量为1.5质量%以下、体积密度为50g/L~100g/L、一次粒径为8μm~20μm、比表面积为10m2/g以上的干式法二氧化硅。
作为上述疏水性煅制二氧化硅,可列举出将干式法二氧化硅用甲基三氯硅烷、二甲基二氯硅烷、六甲基二硅氮烷、六甲基环三硅氧烷和八甲基环四硅氧烷等有机硅化合物进行表面处理而得到的产物。疏水性煅制二氧化硅的经时性的水分吸附少,水分含量通常为0.3质量%以下,在大多情况下为0.1质量%~0.2质量%。
上述疏水性煅制二氧化硅没有特别限定,例如,优选一次粒径为5μm~50μm、体积密度为50g/L~100g/L、比表面积为10m2/g以上的疏水性煅制二氧化硅。需要说明的是,针对疏水性煅制二氧化硅进行后述加热处理时,会有热处理后的疏水性煅制二氧化硅的表面所吸附的水分降低的情况。此时的疏水性煅制二氧化硅的水分含量通常为0.2质量%以下、优选为0.1质量%以下、更优选为0.05质量%~0.1质量%。
作为二氧化硅,可以使用市售品。作为市售品,可列举出例如日本AEROSIL株式会社制造的“R974”和“RX200”等。此外,作为二氧化硅,也可以使用日本特开2001-139816号公报中记载的二氧化硅。
二氧化硅也可以与固化性有机聚硅氧烷(A)一同预先进行加热处理而制成热处理物。通过将二氧化硅与一部分或全部固化性有机聚硅氧烷(A)预先进行加热处理,能够得到两种成分的亲和性提高、抑制二氧化硅聚集等效果。
作为将二氧化硅和固化性有机聚硅氧烷(A)进行加热处理的方法,可列举出例如在常压下或减压下、优选在100℃以上且配合成分的分解温度以下、更优选在100℃~300℃、进一步优选在140℃~200℃通常处理3小时~30小时的方法。
此外,二氧化硅也可以与固化性有机聚硅氧烷(A)一同混炼而以混炼物的形式配合至涂料组合物中。通过使用将固化性有机聚硅氧烷(A)与二氧化硅混炼而成的混炼物,能够抑制涂料组合物的粘度的提高。
作为制造二氧化硅与固化性有机聚硅氧烷(A)的混炼物的方法,可列举出例如日本特开2004-182908号公报中记载那样的方法。
从使制造涂料组合物时的作业性提高的观点、使涂料组合物的喷射雾化性、固化性和所形成的涂膜的强度提高的观点出发,二氧化硅与固化性有机聚硅氧烷(A)的混炼物的23℃的粘度优选为1Pa·s以上、更优选为3Pa·s以上,且优选为2,000Pa·s以下、更优选为1,200Pa·s以下。
需要说明的是,本说明书中,二氧化硅与固化性有机聚硅氧烷(A)的混炼物的23℃的粘度是指通过B型旋转粘度计测定得到的粘度。
本发明的涂料组合物含有无机填充剂(C)时,从使涂料组合物的触变性提高的观点以及使涂膜强度、涂膜硬度提高的观点出发,无机填充剂(C)相对于固化性有机聚硅氧烷(A)100质量份的量优选为0.5质量份以上、更优选为1质量份以上、进一步优选为2质量份以上、更进一步优选为3质量份以上、更进一步优选为4质量份以上、更进一步优选为5质量份以上、更进一步优选为6质量份以上、更进一步优选为7质量份以上,从抑制涂料组合物的粘度提高的观点出发,优选为100质量份以下、更优选为50质量份以下、进一步优选为20质量份以下。
〔硅油(D)〕
本发明中,可以出于降低摩擦阻力的目的而使用硅油(D)。
作为硅油(D),优选为下述式(II)所示的硅油。
R3-(SiR3 2-O)1-(SiR3 2-(R4O)m)n-R3 (II)
(式(II)中,R3各自独立地表示在链中任选具有杂原子的碳原子数1~20的烷基、烯基、芳基或卤代烷基,R4表示任选夹带氨基、醚基、硫醚基、酯基或酰胺基的碳原子数1~20的二价烃基。1表示10~1,000的整数,m表示0或1以上的整数,n表示1以上的整数。)
从使制造涂料组合物时的作业性提高的观点、使涂料组合物的喷射雾化性、固化性和所形成的涂膜的强度提高的观点出发,硅油(D)的23℃的粘度优选为10mPa·s以上、更优选为20mPa·s以上、进一步优选为40mPa·s以上、更进一步优选为60mPa·s以上、更进一步优选为80mPa·s以上,且优选为10,000mPa·s以下、更优选为5,000mPa·s以下、进一步优选为4,000mPa·s以下。
需要说明的是,本说明书中,硅油(D)的23℃的粘度是指通过B型旋转粘度计测定得到的粘度。
本发明的涂料组合物含有硅油(D)时,从降低摩擦阻力的观点出发,硅油(D)相对于亲水性高分子(B)100质量份的量优选为0.1质量份以上、更优选为10质量份以上、进一步优选为20质量份以上、更进一步优选为25质量份以上,且优选为1,000质量份以下、更优选为100质量份以下、进一步优选为70质量份以下、更进一步优选为50质量份以下、更进一步优选为40质量份以下。
硅油(D)可以使用市售品。作为市售品,可列举出例如东丽道康宁公司制造的“FZ-2160”、信越化学工业株式会社制造的“X-22-4272”等。
〔防污剂(E)〕
本发明中,可以出于提高涂膜的耐污染性的目的而使用防污剂(E)。
作为防污剂(E),可列举出例如氧化亚铜、硫氰酸铜、铜、硫氧吡啶铜、硫氧吡啶锌、4-溴-2-(4-氯苯基)-5-(三氟甲基)-1H-吡咯-3-甲腈、4,5-二氯-2-正辛基-4-异噻唑啉-3-酮、硼烷-氮系碱加成物(吡啶三苯基硼烷和4-异丙基吡啶二苯基甲基硼烷等)、(±)-4-[1-(2,3-二甲基苯基)乙基]-1H-咪唑、N,N-二甲基-N’-(3,4-二氯苯基)脲、N-(2,4,6-三氯苯基)马来酰亚胺、2-甲硫基-4-叔丁基氨基-6-环丙基氨基-1,3,5-三嗪、2,4,5,6-四氯邻苯二甲腈、双二甲基二硫代氨甲酰基亚乙基双二硫代氨基甲酸锌、氯甲基正辛基二硫化物、N,N-二甲基-N′-苯基-(N′-氟二氯甲基硫基)硫酰胺、四烷基秋兰姆二硫化物、二甲基二硫代氨基甲酸锌、亚乙基双二硫代氨基甲酸锌、2,3-二氯-N-(2′,6′-二乙基苯基)马来酰亚胺和2,3-二氯-N-(2′-乙基-6′-甲基苯基)马来酰亚胺等。这些防污剂(E)可以单独使用,也可以组合使用两种以上。
这些之中,优选为氧化亚铜、硫氰酸铜、铜、硫氧吡啶铜、硫氧吡啶锌、4-溴-2-(4-氯苯基)-5-(三氟甲基)-1H-吡咯-3-甲腈、4,5-二氯-2-正辛基-4-异噻唑啉-3-酮、硼烷-氮系碱加成物(吡啶三苯基硼烷和4-异丙基吡啶二苯基甲基硼烷等),更优选为硫氧吡啶铜。
本发明的涂料组合物含有防污剂(E)时,从提高涂膜的耐污染性的观点出发,涂料组合物的固体成分中的防污剂(E)的含量优选为0.05质量%~50质量%、更优选为1质量%~30质量%。
〔有机硅交联剂(F)〕
本发明中,出于使降低摩擦阻力的涂膜的固化性和膜强度提高的目的,可以使用有机硅交联剂(F)。
有机硅交联剂(F)优选为下述式(III)所示的化合物和/或其部分水解缩合物。
R5 dSiY(4-d) (III)
(式(III)中,R5各自独立地表示碳原子数1~6的烃基,Y各自独立地表示水解性基团,d表示0~2的整数。)
式(III)中,R5各自独立地表示碳原子数1~6的烃基。作为R5中的碳原子数1~6的烃基的具体例,可列举出甲基、乙基、丙基等直链状烷基或支链状烷基、环己基等环状烷基、乙烯基等烯基、或者苯基等芳基。这些之中,优选为甲基和乙基。
式(III)中,Y各自独立地表示水解性基团。作为Y中的水解性基团,可列举出式(I)中例示出的水解性基团。这些之中,优选为烷氧基和肟基,优选为甲氧基和乙氧基。
d表示0~2的整数,从使降低摩擦阻力的涂膜的固化性和膜强度提高的观点出发,优选为0。
作为有机硅交联剂(F),可以使用市售品。作为市售品,可列举出例如作为正硅酸四乙酯的Colocoat公司制造的“Ethyl Silicate 28”和多摩化学工业株式会社制造的“正硅酸乙酯”。作为正硅酸四乙酯的部分水解缩合物,可列举出多摩化学工业株式会社制造的“Silicate 40”和Asahi kasei Wacker Silicone公司制造的“TES40WN”。作为烷基三烷氧基硅烷,可列举出信越化学工业株式会社制造的“KBM-13”等。
本发明的涂料组合物含有有机硅交联剂(F)时,从调整涂料组合物的固化速度的观点和提高涂膜强度的观点出发,涂料组合物的固体成分中的有机硅交联剂(F)的含量优选为0.2质量%~20质量%、更优选为0.4质量%~10质量%。
〔固化催化剂(G)〕
本发明中,出于提高涂膜的固化速度、提高涂膜强度的目的,可以使用固化催化剂(G)。
作为固化催化剂(G),可列举出例如日本特开平4-106156号公报中记载的固化催化剂。
具体而言,可列举出环烷酸锡和油酸锡等羧酸锡类;
二乙酸二丁基锡、乙酰乙酸二丁基锡、二月桂酸二丁基锡、二油酸二丁基锡、氧化二丁基锡、二甲氧基二丁基锡、二苯甲酸二丁基锡(ヅブチル錫ジぺントエート)、二辛酸二丁基锡、二新癸酸二丁基锡、二新癸酸二辛基锡、氧化双(月桂酸二丁基锡)、双(三乙氧基甲硅烷氧基)二丁基锡、氧化双(乙酸二丁基锡)、双(马来酸乙酯)二丁基锡和双(马来酸乙酯)二辛基锡等锡化合物类;
四异丙氧基钛、四正丁氧基钛、四(2-乙基己氧基)钛、二丙氧基双(乙酰丙酮)钛、以及异丙氧基辛二醇钛等钛酸酯类或钛螯合化合物;
环烷酸锌、硬脂酸锌、2-乙基辛酸锌、2-乙基己酸铁、2-乙基己酸钴、2-乙基己酸锰、环烷酸钴和烷醇铝化合物等有机金属化合物类;
乙酸钾、乙酸钠和草酸锂等碱金属的低级脂肪酸盐类等。
作为固化催化剂(G),可以使用市售品。可列举出例如日东化成株式会社制造的“NEOSTAN U-100”、DIC株式会社制造的“Gleck TL”等。
本发明的涂料组合物含有固化催化剂(G)的情况下,从使涂膜的固化速度与制备涂料组合物后的可使用时间之间的平衡保持良好的观点出发,涂料组合物中的固化催化剂(G)的含量优选为0.001质量%以上、更优选为0.01质量%以上,且优选为10质量%以下、更优选为1质量%以下。
〔脱水剂(H)〕
本发明中,出于提高涂料组合物的储存稳定性的目的,可以使用脱水剂(H)。
作为脱水剂(H),可以使用例如以“分子筛”的通用名称而已知的沸石、氧化铝和正甲酸烷基酯等正酯、正硼酸、异氰酸酯等。这些脱水剂可以单独使用,也可以组合使用两种以上。
本发明的涂料组合物含有脱水剂(H)的情况下,从提高涂料组合物的储存稳定性的观点、抑制亲水性高分子(B)的二次聚集等不良情况的观点出发,涂料组合物中的脱水剂(H)的含量优选为0.1质量%以上、更优选为0.5质量%以上,且优选为10质量%以下、更优选为5质量%以下。
〔着色颜料(I)〕
本发明中,出于提高涂料组合物和涂膜外观性的目的,可以使用着色颜料(I)。
作为着色颜料(I),可列举出例如炭黑、红色氧化铁、钛白(氧化钛)和黄色氧化铁等无机系颜料;以及萘酚红和酞菁蓝等有机系颜料。需要说明的是,着色颜料可以进一步包含染料等各种着色剂。
这些着色颜料(I)可以单独使用,也可以组合使用两种以上。
本发明的涂料组合物含有着色颜料(I)的情况下,涂料组合物的固体成分中的着色颜料(I)的含量通常为0.5质量%~10质量%。
需要说明的是,本发明的涂料组合物中,作为着色颜料(I)而含有与用作无机填充剂(C)的成分相同的成分时,该成分不包括在着色颜料(I)内。
〔体质颜料(J)〕
本发明中,出于提高涂料组合物、涂膜的外观性和观察性的目的,可以使用体质颜料(J)。需要说明的是,本说明书中的体质颜料(J)是指:折射率小、与油或清漆混炼时为透明而不隐藏被涂面的颜料。
作为体质颜料(J),可列举出例如滑石、云母、粘土、钾长石、氧化锌、碳酸钙、高岭土、矾土白、白碳、氢氧化铝、碳酸镁、碳酸钡、硫酸钡、硫酸钙和硫化锌等。这些体质颜料(J)可以单独使用,也可以组合使用两种以上。
这些之中,优选为氧化锌、滑石、云母、粘土、碳酸钙、高岭土、硫酸钡、硫酸钙和钾长石。
本发明的涂料组合物含有体质颜料(J)的情况下,涂料组合物的固体成分中的体质颜料(J)的含量通常为1质量%~50质量%。
需要说明的是,本发明的涂料组合物中,作为体质颜料(J)而使用的成分与作为无机填充剂(C)而使用的成分含有相同成分的情况下,该成分不包括在体质颜料(J)内。
〔有机溶剂(K)〕
本发明中,出于通过将涂料组合物的粘度保持得较低、提高喷射雾化性而使涂装作业性提高的目的,可以使用有机溶剂(K)。
作为有机溶剂(K),可列举出例如芳香族烃系有机溶剂、脂肪族烃系有机溶剂、脂环族烃系有机溶剂、酮系有机溶剂和酯系有机溶剂,这些之中,优选为芳香族烃系有机溶剂和酮系有机溶剂。
作为芳香族烃系有机溶剂,可列举出例如甲苯、二甲苯和均三甲苯等。
作为脂肪族烃系有机溶剂,可列举出例如戊烷、己烷、庚烷和辛烷等。
作为脂环族烃系有机溶剂,可列举出例如环己烷、甲基环己烷和乙基环己烷等。
作为酮系有机溶剂,可列举出例如乙酰丙酮、丙酮、甲乙酮、甲基异丁基酮和碳酸二甲酯等。
作为酯系有机溶剂,可列举出例如丙二醇单甲醚乙酸酯等。
这些有机溶剂(K)可以单独使用,也可以组合使用两种以上。
本发明的涂料组合物含有有机溶剂(K)的情况下,涂料组合物中的有机溶剂(K)的含量可根据涂料组合物的粘度来适当调整,优选为1质量%以上、更优选为10质量%以上、进一步优选为20质量%以上、更进一步优选为25质量%以上,并且,从抑制涂装时的滴落的观点出发,优选为70质量%以下、更优选为40质量%以下。
〔抗滴落-防沉降剂(L)〕
本发明中,可以使用抗滴落-防沉降剂(L)。
作为抗滴落-防沉降剂(L),可列举出有机粘土系蜡(Al、Ca、Zn的硬脂酸盐、卵磷脂盐、烷基磺酸盐等)、有机系蜡(聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、酰胺蜡、聚酰胺蜡、氢化蓖麻油蜡等)、以及有机粘土系蜡与有机系蜡的混合物等。
作为抗滴落-防沉降剂(L),可以使用市售品。作为市售品,可列举出例如楠本化成株式会社制造的“DISPARLON 305”、“DISPARLON 4200-20”和“DISPARLON A630-20X”等。
本发明的涂料组合物含有抗滴落-防沉降剂(L)的情况下,涂料组合物中的抗滴落-防沉降剂的含量通常为0.01质量%~10质量%、优选为0.1质量%~3质量%。
〔硅烷偶联剂(M)〕
作为硅烷偶联剂(M),优选使用例如下述式(IV)所示的物质。
(R6O)wR7 (3-w)Si-R8-Z (IV)
(式(IV)中,R6和R7各自独立地表示碳原子数1~10的烷基、烯基、芳基或卤代烷基,R8表示任选夹带氨基、醚基、硫醚基、酯基或酰胺基的碳原子数1~20的二价烃基。Z表示极性基团,w表示2或3的整数。)
作为上述式(IV)的R6和R7的烷基、烯基、芳基或卤代烷基,优选为烷基,更优选为甲基或乙基。
上述式(IV)的R8优选为夹带氨基的碳原子数4~11的亚烷基。
上述式(IV)中的Z优选为氨基、亚氨基、缩水甘油基、异氰酸酯基、硫醇基、氢甲硅烷基(hydrosilyl group)或(甲基)丙烯酰基,更优选为氨基。
上述式(IV)中的w优选为3。
作为这样的硅烷偶联剂(M),可列举出例如3-(2-氨基乙基氨基)丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、3-(2-(2-氨基乙基)氨基乙基氨基)丙基三甲氧基硅烷、3-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、3-异氰酸酯丙基三甲氧基硅烷、3-巯基丙基三甲氧基硅烷和N-苯基丙基三甲氧基硅烷等,可以使用它们的部分水解缩合物。
这些硅烷偶联剂(M)可以单独使用,也可以组合使用两种以上。
本发明的涂料组合物含有硅烷偶联剂(M)的情况下,从提高与基材、底涂涂膜之间的附着性的观点出发,涂料组合物的固体成分中的硅烷偶联剂(M)的含量通常为0.01质量%~10质量%、优选为0.05质量%~2质量%。
〔其它的涂膜形成成分(N)〕
本发明的涂料组合物中,作为其它的涂膜形成成分(N),可以在不违反本发明目的的范围内含有除了作为主要树脂成分的固化性有机聚硅氧烷(A)之外的涂膜形成成分。
作为其它的涂膜形成成分(N),可列举出例如丙烯酸类树脂、丙烯酸类硅酮树脂、不饱和聚酯树脂、氟树脂、聚丁烯树脂、氨基甲酸酯树脂(橡胶)、聚酰胺树脂、氯乙烯系共聚树脂、氯化橡胶(树脂)、氯化烯烃树脂、苯乙烯-丁二烯共聚树脂、乙烯-乙酸乙烯酯共聚树脂、氯乙烯树脂、醇酸树脂、香豆酮树脂和石油树脂等水难溶性或水不溶性树脂。
需要说明的是,作为其它的涂膜形成成分(N)而使用的树脂的重均分子量优选为100,000以下。
〔阻燃剂(O)〕
本发明的涂料组合物可以含有阻燃剂(O)。作为阻燃剂(O),可列举出氧化锑和氧化石蜡等。
〔导热改良剂(P)〕
本发明的涂料组合物中可以含有导热改良剂(P)。作为导热性改良剂(P),可列举出氮化硼和氧化铝等。
<涂料组合物的套装(kit)>
本发明的涂料组合物可以制成由1种组分(component)形成的单液型涂料,此外,也可以制成由2种以上组分形成的多液型涂料。
制成多液型涂料的情况下,优选的是,各组分(各液)分别含有1种或多种成分,经分别包装后,在装入罐子等容器内的状态下进行贮藏保管,通过在涂装时将各组分的内容物进行混合而能够制备涂料组合物。
制成多液型涂料的情况下,优选由“主剂组分”和“固化剂组分”这两个组分构成,所述“主剂组分”含有会形成涂料组合物的粘结剂树脂主体的固化性有机聚硅氧烷(A),所述“固化剂组分”含有与固化性聚有机硅氧烷(A)发生反应而形成交联结构的化合物。需要说明的是,考虑到任选成分的反应性、变性等,也可以追加被称为“任选成分组分(添加剂组分)”等的组分。即,本发明的涂料组合物可以是例如由主剂组分和固化剂组分构成的二液型涂料,也可以是主剂组分、固化剂组分和添加剂组分的三液型涂料。
[降低摩擦阻力的涂膜]
本发明的涂料组合物是为了形成降低摩擦阻力的涂膜而使用的。即,本发明的降低摩擦阻力的涂膜是使本发明的涂料组合物固化而得到的。具体而言,例如将本发明的涂料组合物涂布于基材等后,通过使其固化而能够得到降低摩擦阻力的涂膜。
作为涂布本发明的涂料组合物的方法,可列举出使用刷毛、辊和喷雾器的方法等公知方法。
通过上述方法而涂布的涂料组合物通过在例如25℃的条件下放置0.5天~3天左右而发生固化,从而能够得到涂膜。需要说明的是,在涂料组合物的固化时,可以在加热下一边送风一边进行。
例如,从提高涂膜强度的观点和降低摩擦阻力的观点出发,降低摩擦阻力的涂膜的固化后的厚度优选为100μm~2,000μm左右。作为制造该厚度的降低摩擦阻力的涂膜的方法,可列举出:将涂料组合物以1次涂布的厚度通常为30μm~400μm、优选为50μm~300μm的方式涂布1次~多次的方法。
[带涂膜的基材及其制造方法]
本发明涉及的带涂膜的基材在基材上具有本发明的降低摩擦阻力的涂膜。
本发明的带涂膜的基材可通过具备下述工序的带涂膜的基材的制造方法来制造:例如,通过将涂料组合物涂布或浸渗于基材,从而得到涂布体或浸渗体的工序(1);以及,使上述涂布体或浸渗体进行固化的工序(2)。
上述工序(1)中,将涂料组合物涂布于基材的方法可以采用上述涂布方法。此外,浸渗方法没有特别限定,可通过将基材浸渍在对于浸渗而言为充分量的涂料组合物中来进行。进而,使上述涂布体或浸渗体发生固化的方法没有特别限定,可利用与制造降低摩擦阻力的涂膜时的方法相同的方法来使其固化。
此外,本发明的带涂膜的基材也可通过具备下述工序的带涂膜的基材的制造方法来制造:使用涂料组合物来形成涂膜的工序(i);以及,将上述涂膜贴附于基材的工序(ii)。
工序(i)中,形成涂膜的方法没有特别限定,可通过与制造降低摩擦阻力的涂膜时的方法相同的方法来制造。
工序(ii)中,将涂膜贴附于基材的方法没有特别限定,可通过例如日本特开2013-129724号公报中记载的方法进行贴附。
作为基材,可列举出例如船舶(集装箱船和油轮等大型钢铁船、渔船、FRP船、木船和游艇等的船体外板;它们的新船或修理船)、渔业材料(缆绳、渔网、渔具、浮标和救生圈等)、石油管线、导水配管、循环水管、潜水服、防水眼镜、氧气瓶、游泳衣、鱼雷、火力发电/原子能发电站的给水排水口等水中结构物、海水利用设备类(海水泵等)、超大型浮体式海洋结构物、海湾沿岸道路、海底隧道、港湾设备、运河/航路等各种海洋土木工程用结构物等。
基材可以为表面已经形成有某种涂膜的基材。即,可以在预先涂布有防锈剂、底漆等基底材料(底涂)的基材的表面涂布本发明的涂料组合物。
进而,也可以在利用其它涂料进行了涂装的表面、已经涂装有本发明的涂料组合物的表面上进行顶涂。
[降低摩擦阻力的方法和抑制燃耗的方法]
使本发明的用于形成降低摩擦阻力的涂膜的涂料组合物固化而得到的涂膜能够充分地降低该涂膜的表面与水之间产生的摩擦阻力,且稳定性优异,因此,通过将其设置于船舶等的表面而能够降低船舶等的表面与水之间产生的摩擦阻力,能够提高船舶等的燃耗。
即,根据本发明,也可以提供在基材上覆盖上述涂膜来降低摩擦阻力的方法、在基材上覆盖上述涂膜来抑制燃耗的方法。
实施例
以下,基于实施例更具体地说明本发明,但本发明不限定于这些实施例。
以下,有时将固化性有机聚硅氧烷(A)记作“(A)成分”,将亲水性高分子(B)记作“(B)成分”,将无机填充剂(二氧化硅)(C)记作“(C)成分”。
[涂料组合物]
●配合成分
将涂料组合物中使用的配合成分示于表1~3,并且,将亲水性高分子(B)的特性示于表4。
需要说明的是,表1所示的固化性有机聚硅氧烷(A)与无机填充剂(二氧化硅)(C)的混炼物如下获得:将固化性有机聚硅氧烷(A)和无机填充剂(二氧化硅)(C)使用表1中记载的量,利用上述公知方法进行混炼而得到。
[表1]
表1
*1:″MEKO″表示″2-甲基乙基酮肟基″。
[表2]
表2
[表3]
表3
[表4]
表4
表4中的备注如下所示。
*1:各平均分子量的测定使用GPC-MALS来进行。分离使用了昭和电工株式会社制造的“OHpak SB-806HQ”。
作为差示折射率检测器,使用株式会社岛津制作所制造的“RID20A”,作为光散射检测器,使用了Wyatt Technology公司制造的“DAWN HELEOSII”。
作为洗脱液,使用50mM硝酸钠水溶液,在流量为0.8ml/分钟、柱内温度为40℃的条件下进行测定。
*2:前处理中,使用喷射磨来进行粉碎,利用网眼为38微米的金属网来进行分级。
*3:平均粒径是使用株式会社岛津制作所制造的“SALD-2200”并通过干式法测定得到的50%直径(中值粒径)。
[实施例1~14和比较例1~4]
●涂料组合物的制造
按照表5~7中记载的配合量(质量份),将各成分进行混合搅拌,制备仅由主剂组分形成的单液型涂料组合物、由主剂组分、固化剂组分和添加剂组分形成的多液型涂料组合物。
涂布多液型涂料组合物的情况下,使用分散器对各组分的成分进行充分搅拌混合,以使其达到均匀后再行使用。
[带涂膜的试验圆筒的制作]
在直径310mm的聚氯乙烯制圆筒的外侧面,以干燥时的厚度达到100μm的方式,涂布作为底涂涂料1的环氧系防腐蚀涂料(中国涂料株式会社制造的“BANNOH 500”),在干燥后得到的涂膜上,以干燥时的厚度达到100μm的方式,涂布作为底涂涂料2的硅酮系涂料(中国涂料株式会社制造的“CMP BIOCLEAN TIE COAT”),进行干燥,从而形成底涂层叠涂膜。
接着,使用喷射涂装机,在常温下以干燥时的厚度达到100μm的方式,在该底涂层叠涂膜上涂装实施例和比较例的涂料组合物。在常温下经过1天后,制成带涂膜的试验圆筒。
[摩擦阻力评价]
涂膜的摩擦阻力使用双重圆筒式阻力测定装置进行评价。双重圆筒式阻力测定装置由内外2个圆筒构成,在充满人工海水的外圆筒中设置在外侧面形成有测定对象试样的涂膜的内圆筒,使外圆筒旋转而产生旋转水流,测定此时对内圆筒施加的转矩应力。
将实施例和比较例的带涂膜的试验圆筒用作该内圆筒,将测定得到的转矩应力与使用无涂装的内圆筒得到的基准转矩应力进行对比,用摩擦阻力降低率%来表示其减少比例。将结果示于表5~7。
摩擦阻力降低率%的值越大,则利用涂膜来降低摩擦阻力的效果越高。
测定是在将外圆筒的旋转速度设定为400rpm、试验涂膜上的水流速度通过计算为相当于约10节的速度条件下以23℃的温度来实施。
[涂膜状态评价]
目视确认使实施例和比较例的带涂膜的试验圆筒在海水中以23℃、相当于10节的旋转水流下旋转1星期时的涂膜状态,与试验前相比不变的情况评价为“正常”,将确认到裂纹等不良情况的情况评价为“异常”。将结果示于表5~7。
[表5]
表5
[表6]
表6
[表7]
表7
由实施例和比较例的结果可以明确:根据本发明的涂料组合物,对于在水中行进的结构物、配置在水中的结构物等而言,能够形成能够充分降低该结构物的表面与水之间产生的摩擦阻力、且稳定性优异的涂膜。
产业上的可利用性
对于在水中行进的结构物、配置在水中的结构物等而言,通过在该结构物的表面设置使本发明的用于形成降低摩擦阻力的涂膜的涂料组合物固化而得到的涂膜,能够充分降低涂膜的表面与水之间产生的摩擦阻力,且涂膜的稳定性优异。因此,本发明的涂料组合物能够在船舶等在水中行进的结构物、配置在水中的结构物等的表面、以及管线等管结构物的内表面形成降低摩擦阻力的涂膜。
Claims (13)
1.一种用于形成降低摩擦阻力的涂膜的涂料组合物,其含有固化性有机聚硅氧烷(A)和亲水性高分子(B),
所述亲水性高分子(B)的重均分子量Mw为200,000以上且为亲水性合成高分子(B1),
所述固化性有机聚硅氧烷(A)为下述式(I)表示的化合物,
R1 (3-r)R2 rSi-O-(SiR1 2O)p-SiR1 (3-r)R2 r (I)
式(I)中,R1各自独立地表示氢原子、碳原子数1~16的烷基、碳原子数2~16的烯基、碳原子数6~16的芳基、碳原子数7~16的芳烷基或碳原子数1~16的卤代烷基,R2各自独立地表示羟基或肟基,r表示1~3的整数,p表示10~10,000,
所述亲水性合成高分子(B1)为含有亲水性基团的乙烯基系高分子和聚环氧烷烃中1种或2种以上,
涂料组合物的固体成分中的所述亲水性高分子(B)的含量为7质量%~40质量%。
2.根据权利要求1所述的涂料组合物,其中,所述亲水性合成高分子(B1)为聚环氧乙烷。
3.根据权利要求1或2所述的涂料组合物,其中,所述亲水性合成高分子(B1)的重均分子量Mw为3,000,000以上。
4.根据权利要求1或2所述的涂料组合物,其中,涂料组合物中的所述固化性有机聚硅氧烷(A)的含量为30质量%~70质量%。
5.根据权利要求1或2所述的涂料组合物,其还含有无机填充剂(C)。
6.根据权利要求5所述的涂料组合物,其中,所述无机填充剂(C)为二氧化硅,以二氧化硅与所述固化性有机聚硅氧烷(A)的混炼物的形式含有该二氧化硅。
7.根据权利要求1或2所述的涂料组合物,其还含有硅油(D)。
8.根据权利要求1或2所述的涂料组合物,其还含有防污剂(E)。
9.一种降低摩擦阻力的涂膜,其是使权利要求1~8中任一项所述的涂料组合物固化而得到的。
10.一种带涂膜的基材,其在基材上具有权利要求9所述的降低摩擦阻力的涂膜。
11.根据权利要求10所述的带涂膜的基材,其中,所述基材为船舶。
12.一种带涂膜的基材的制造方法,其具有:
通过将权利要求1~8中任一项所述的涂料组合物涂布或浸渗于基材,从而得到涂布体或浸渗体的工序(1);以及
使所述涂布体或浸渗体进行固化的工序(2)。
13.一种带涂膜的基材的制造方法,其具有:
使用权利要求1~8中任一项所述的涂料组合物来形成涂膜的工序(i);以及
将所述涂膜贴附于基材的工序(ii)。
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